KR102061043B1 - 건설 기계의 구동 제어 장치 - Google Patents

Abstract

제어 수단이 되는 영역 제한 제어부(40)는 조작 레버(15A)의 조작량에 대응하는 파일럿압(37) 및 자세 센서(31)의 자세 신호에 기초하여, 제어 밸브(14A)를 구동하기 위한 요구 증압 파일럿압(43)을 출력한다. 구동 허가 판정부(48)는 조작 레버(15A)의 조작량에 대응하는 파일럿압(37)에 기초하여, 유압 액추에이터(22)의 구동을 허가할지의 여부를 판정한다. 파일럿압 선택부(50)는 구동이 허가된 유압 액추에이터(22)에 대해서는 요구 증압 파일럿압(43)으로 제어 밸브(14A)를 구동하고, 구동이 허가되지 않는 유압 액추에이터(22)에 대해서는 제어 밸브(14A)를 구동하지 않도록, 영역 제한 제어부(40)로부터의 요구 증압 파일럿압(43)을 선택한다.

Description

건설 기계의 구동 제어 장치

본 발명은, 예를 들어 유압 셔블 등의 건설 기계에 사용하기에 적합한 건설 기계의 구동 제어 장치에 관한 것이다.

예를 들어, 유압 셔블과 같은 건설 기계는, 붐, 아암, 버킷 등으로 이루어지는 작업 장치(프론트)에 의한 굴삭, 하부 주행체에 의한 기계의 주행, 상부 선회체의 선회 등을 행할 수 있다. 이로 인해, 유압 셔블은 오퍼레이터가 굴삭, 주행, 선회 등을 행하기 위해서 조작하는 조작 레버와, 이들의 굴삭, 주행, 선회 등의 동작을 행하기 위한 복수의 유압 액추에이터와, 각 유압 액추에이터를 구동하기 위한 압유를 공급하는 메인 펌프와, 메인 펌프를 구동하는 엔진과, 오퍼레이터의 레버 조작에 따라서 각 유압 액추에이터에 압유를 분배하는 복수의 제어 밸브와, 엔진으로 구동되어 제어 밸브의 개폐를 조작하는 파일럿압을 발생하는 파일럿 펌프를 구비하고 있다. 이러한 건설 기계는, 조작 레버의 조작량에 따라서 파일럿압을 제어함으로써, 오퍼레이터의 레버 조작에 따라서 각 유압 액추에이터에 압유가 분배되어, 오퍼레이터의 의도대로 동작시킬 수 있다.

여기서, 일반적인 유압 셔블에서는, 유압 회로에 의해 파일럿압을 제어한다. 이 경우에, 파일럿압의 제어에 컨트롤러에 의한 제어를 가함으로써, 미리 설정한 목표 굴삭면보다도 너무 파지 않도록, 또는 유압 셔블의 캡을 포함하는 차체에 버킷이 충돌하지 않도록 하는 경우가 있다. 이러한 유압 셔블은, 차체나 작업 장치의 자세를 계측하는 자세 센서(예를 들어, 경사각 센서나 포텐시오미터 등)와, 조작 레버의 조작량에 따른 파일럿압을 계측하는 압력 센서와, 레버 조작량에 따라서 발생한 파일럿압을 감압하는 비례 전자기 밸브와, 레버 조작에 구애받지 않고 파일럿압을 증압하는 다른 비례 전자기 밸브와, 자세 센서에 의한 차체나 작업 장치의 자세 정보와 압력 센서에 의한 레버 조작 정보에 기초하여 비례 전자기 밸브를 구동하는 컨트롤러를 구비하고 있다. 이 경우, 컨트롤러는 오퍼레이터가 작업 장치를 조작하고 있을 때에, 작업 장치가 미리 정한 공간적 영역으로부터 일탈하지 않도록, 파일럿압을 감압 또는 증압해서 작업 장치의 동작을 보정한다.

한편, 조작 레버로서 전기 레버를 채용함과 함께, 파일럿압을 제어하는 유압 회로를 설치하지 않고, 컨트롤러만으로 파일럿압을 제어하는 경우가 있다. 이러한 유압 셔블은, 레버 조작량에 따라서 전기적인 조작 신호를 출력하는 전기 레버와, 복수의 유압 액추에이터의 파일럿압을 제어하는 비례 전자기 밸브와, 전기 레버가 출력하는 조작 신호에 기초하여 비례 전자기 밸브를 구동하는 컨트롤러를 구비하고 있다. 이 경우, 컨트롤러는 레버 조작량에 따라서 각 유압 파일럿압을 제어해서 기계를 조작한다. 또한, 차체나 작업 장치의 자세를 계측하는 자세 센서를 구비한 것도 있다. 이 경우에는, 작업 장치가 미리 정한 공간적 영역으로부터 일탈하지 않도록, 각 유압 액추에이터의 파일럿압을 컨트롤러로 제어하여, 작업 장치를 조작할 수 있다.

이들의 유압 셔블에서는, 컨트롤러에 어떠한 고장이나 노이즈 혼입이 발생한 경우에, 컨트롤러가 비례 전자기 밸브를 잘못해서 구동할 가능성이 있다. 이 경우에, 조작 레버를 중립 위치로 복귀시켜도, 기계가 정지하지 않을 우려가 있다. 이에 반해, 예를 들어 특허문헌 1에는, 조작량에 따라서 레버 조작량 신호를 출력하는 전기 레버와, 전기 레버가 중립 위치일 때에 중립 위치 신호를 출력하는 중립 위치 신호 출력 수단과, 각 액추에이터의 파일럿압을 제어하는 비례 전자기 밸브를 레버 조작량 신호에 기초하여 구동하는 컨트롤러와, 중립 위치 신호에 기초하여 컨트롤러와 비례 전자기 밸브 사이의 구동 신호를 온/오프(ON/OFF)하는 차단 장치를 구비한 유압 기계의 구동 제어 장치가 기재되어 있다. 차단 장치는, 각 액추에이터의 조작 레버가 중립 위치에 있을 때에는, 해당하는 액추에이터의 비례 전자기 밸브의 구동 신호를 차단한다. 이에 의해, 컨트롤러의 이상이 발생해도, 조작 레버를 중립 위치로 복귀시킴으로써, 기계를 정지시킬 수 있다.

일본 특허 공개 평01-97729호 공보

특허문헌 1에 의한 구동 제어 장치는, 오퍼레이터에 의해 레버 조작이 이루어진 액추에이터를 구동시킬 수 있다. 그러나 조작 레버가 중립 위치에 있는 액추에이터는, 비례 전자기 밸브의 구동 신호가 차단되므로, 구동시킬 수 없다. 한편, 작업 장치가 미리 정한 공간적 영역으로부터 일탈하지 않도록 작업 장치를 제어할 경우에는, 오퍼레이터가 조작하고 있지 않는 중립 위치에 있는 레버에 대응하는 액추에이터를, 컨트롤러로 제어하는 것이 요구된다.

이로 인해, 특허문헌 1에 의한 구동 제어 장치에서는, 작업 장치가 미리 정한 공간적 영역으로부터 일탈하지 않도록 작업 장치를 제어할 수 없다. 또한, 유압 회로에서 레버 조작에 따라서 파일럿압을 제어하는 유압 셔블에, 특허문헌 1의 기술을 적용하는 것도 고려된다. 그러나 이 경우도, 작업 장치가 미리 정한 공간적 영역으로부터 일탈하지 않도록, 레버 조작에 무관하게 파일럿압을 증압하는 비례 전자기 밸브를 컨트롤러로 제어할 수 없어, 마찬가지의 문제가 발생한다.

본 발명의 목적은, 컨트롤러(제어 수단)가 정상적인 것인지 여부에 관계없이, 조작 레버를 중립 위치로 함으로써 기계를 정지할 수 있고, 또한 작업 장치가 미리 정한 공간적 영역으로부터 일탈하지 않도록 제어할 수 있는 건설 기계의 구동 제어 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 건설 기계의 구동 제어 장치는, 건설 기계의 복수의 유압 액추에이터를 조작하는 복수의 조작 레버의 조작량에 따라 조작 신호를 출력하는 조작량 계측 수단으로부터의 신호와, 상기 건설 기계의 자세에 따른 자세 신호를 출력하는 자세 계측 수단으로부터의 신호에 기초하여, 상기 각 유압 액추에이터의 제어 밸브를 구동하는 구동 신호를, 상기 제어 밸브에서 공급되는 파일럿압을 증압해 상기 각 유압 액츄에이터를 기동 또는 증속하는 증압 비례 전자 밸브로 출력한다.

상술한 과제를 해결하기 위해서, 청구항 1의 발명이 채용하는 구성의 특징은, 미리 설정된 오퍼레이터의 레버 조작과 구동 허가 대상과의 대응 관계를 나타내는 구동 허가 설정표를 갖고, 해당 구동 허가 설정표와 상기 조작 신호에 기초하여 상기 각 유압 액추에이터의 구동을 허가할지의 여부를 판정함과 함께, 상기 조작 레버가 중립 위치일 때 상기 유압 액추에이터의 구동을 불허가라 판정하는 구동 허가 판정 수단과, 상기 각 유압 액추에이터 중 상기 구동 허가 판정 수단에 의해 구동이 허가된 유압 액추에이터에 대해서는, 상기 구동 신호로 상기 증압 비례 전자 밸브를 통해서 상기 제어 밸브를 구동하고, 상기 각 유압 액추에이터 중 상기 구동 허가 판정 수단에 의해 구동이 허가되지 않은 유압 액추에이터에 대해서는, 이상한 구동 신호가 있었다고 해도 상기 증압 비례 전자기 밸브를 통해서 상기 제어 밸브를 구동하지 않도록, 상기 구동 신호를 선택하는 구동 신호 선택 수단과, 상기 각 유압 액추에이터의 상기 구동 신호와 상기 구동 허가 판정 수단으로 판정된 구동 허가 신호에 기초하여 제어 이상을 검출하는 이상 검출 수단과, 상기 이상 검출 수단에 의해 상기 제어 이상을 검출했을 때에 상기 제어 밸브에 대한 상기 파일럿압을 차단하는 구동 신호 정지 수단을 구비하는 구성으로 한 것에 있다.

한편, 청구항 4의 발명이 채용하는 구성의 특징은, 미리 설정된 오퍼레이터의 레버 조작과 상기 각 제어 밸브를 구동하는 상기 구동 신호의 상한값과의 대응 관계를 나타내는 상한값 설정표를 갖고, 해당 상한값 설정표와 상기 조작 신호에 기초하여 상기 각 제어 밸브를 구동하는 상기 상한값을 결정함과 함께, 조작 레버가 중립 위치일 때 상기 구동 신호의 상한값을 0으로 결정하는 구동 신호 상한 결정 수단과, 상기 각 유압 액추에이터 중 상기 구동 신호가 상기 구동 신호 상한 결정 수단으로 결정된 상한값 이하인 유압 액추에이터에 대해서는, 해당 구동 신호로 상기 증압 비례 전자기 밸브를 통해서 상기 제어 밸브를 구동하고, 상기 각 유압 액추에이터 중 상기 구동 신호가 상기 구동 신호 상한 결정 수단으로 결정된 상한값을 초과하는 유압 액추에이터에 대해서는 이상한 구동 신호가 있었다고 해도 상기 상한값으로 상기 증압 비례 전자기 밸브를 통해서 상기 제어 밸브를 구동하도록, 상기 구동 신호를 선택하는 구동 신호 선택 수단과, 상기 각 유압 액추에이터의 상기 구동 신호와 상기 구동 신호 상한 결정 수단으로 결정된 상기 구동 신호의 상한값에 기초하여 제어 이상을 검출하는 이상 검출 수단과, 상기 이상 검출 수단에 의해 상기 제어 이상을 검출했을 때에 상기 제어 밸브에 대한 상기 파일럿압을 차단하는 구동 신호 정지 수단을 구비하고 있고, 상기 구동 신호 상한 결정 수단은, 상기 각 조작 레버 중 어느 하나의 조작 레버가 조작되었을 때에, 당해 조작된 조작 레버에 의해 동작하는 유압 액추에이터를 포함한 상기 각 유압 액추에이터의 각각에 대하여 상기 구동 신호의 상한값을 결정한다.

본 발명의 건설 기계의 구동 제어 장치는, 제어 수단이 정상적인 것인지 여부에 관계없이, 조작 레버를 중립 위치로 함으로써 기계를 정지할 수 있고, 또한 작업 장치가 미리 정한 공간적 영역으로부터 일탈하지 않도록 제어할 수 있다.

도 1은, 제1 실시 형태에 의한 유압 셔블을 도시하는 정면도이다.
도 2는, 유압 셔블의 유압 계통(유압 회로)과 전기 계통(제어 회로)을 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 3은, 도 2 중의 구동 허용 제어부를 도시하는 블록도이다.
도 4는, 유압 셔블의 동작의 일례를 간략적으로 도시하는 도 1과 동일 방향으로부터 본 도면이다.
도 5는, 레버 조작과 구동 허가 대상과의 관계의 일례를 나타내는 구동 허가 설정표의 설명도이다.
도 6은, 도 5 중의 구동 허가 설정표의 사용예(판정예)를 도시하는 설명도이다.
도 7은, 유압 셔블의 동작의 다른 예를 간략적으로 도시하는 도 1과 동일 방향으로부터 본 도면이다.
도 8은, 레버 조작과 구동 허가 대상과의 관계의 다른 예를 나타내는 구동 허가 설정표의 설명도이다.
도 9는, 도 8 중의 구동 허가 설정표의 사용예(판정예)를 도시하는 설명도이다.
도 10은, 도 3 중의 파일럿압 선택부에서 행하여지는 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 11은, 도 3 중의 파일럿압 이상 검출부에서 행하여지는 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 12는, 파일럿압 센서 정보, 구동 허가 신호, 요구 증압 파일럿압 및 증압 파일럿압의 시간 변화의 일례를 도시하는 특성선도이다.
도 13은, 제2 실시 형태에 의한 유압 셔블의 유압 계통(유압 회로)과 전기 계통(제어 회로)을 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 14는, 도 13 중의 구동 허용 제어부를 도시하는 블록도이다.
도 15는, 레버 조작과 각 액추에이터 구동의 파일럿압 상한값과의 관계의 일례를 나타내는 구동 상한값 설정표의 설명도이다.
도 16은, 도 15 중의 구동 상한값 설정표의 사용예(결정예)를 도시하는 설명도이다.
도 17은, 레버 조작량과 파일럿압 상한값과의 관계를 도시하는 특성선도이다.
도 18은, 도 14 중의 파일럿압 선택부에서 행하여지는 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 19는, 레버 조작량, 파일럿압 상한값, 요구 파일럿압 및 파일럿압의 시간 변화의 일례를 도시하는 특성선도이다.

이하, 본 발명에 관한 건설 기계의 구동 제어 장치의 실시 형태를, 유압 셔블에 적용한 경우를 예로 들어, 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 12는, 제1 실시 형태를 나타내고 있다. 도 1에 있어서, 건설 기계의 대표예인 유압 셔블(1)은, 주행 가능한 크롤러식의 하부 주행체(2)와, 해당 하부 주행체(2) 위에 선회 장치(3)를 통해 선회 가능하게 탑재된 상부 선회체(4)와, 해당 상부 선회체(4)의 전후 방향의 전방측에 부앙동 가능하게 설치된 작업 장치(5)를 포함하여 구성되어 있다. 하부 주행체(2), 선회 장치(3) 및 상부 선회체(4)는, 유압 셔블(1)의 차체를 구성하고 있으며, 하부 주행체(2), 선회 장치(3), 상부 선회체(4) 및 작업 장치(5)는, 기계(건설 기계)를 구성하고 있다.

여기서, 하부 주행체(2)는 트랙 프레임(2A)과, 해당 트랙 프레임(2A)의 좌우 양측에 설치된 구동륜(2B)과, 트랙 프레임(2A)의 좌우 양측에서 구동륜(2B)에 대하여 전후 방향의 반대측에 설치된 유동륜(2C)과, 구동륜(2B)과 유동륜(2C)에 권회된 크롤러 벨트(2D)(모두 좌측만 도시)를 포함하여 구성되어 있다. 좌우의 구동륜(2B)은, 각각 감속 기구를 통해 좌우의 주행 유압 모터(2E)(좌측만 도시)와 접속되어 있다. 즉, 구동륜(2B)은 주행 유압 모터(2E)에 의해 회전 구동된다. 이때, 주행 유압 모터(2E)는 차량이 되는 유압 셔블(1)을 주행 동작시키는 유압 액추에이터를 구성하고 있다.

선회 장치(3)는 하부 주행체(2) 위에 설치되어 있다. 선회 장치(3)는, 예를 들어 선회 베어링과, 감속 기구(모두 도시하지 않음)와, 선회 유압 모터(3A)를 포함하여 구성되어 있다. 선회 장치(3)는, 상부 선회체(4)를 하부 주행체(2)에 대하여 선회시킨다. 이때, 선회 유압 모터(3A)는 상부 선회체(4)를 작업 장치(5)와 함께 선회 동작시키는 유압 액추에이터를 구성하고 있다.

작업 장치(5)는, 유압 셔블(1)의 프론트가 되는 셔블 기구를 구성하고 있다. 작업 장치(5)는, 예를 들어 붐(5A), 아암(5B), 작업구(어태치먼트)로서의 버킷(5C)과, 이들을 구동하는 붐 실린더(5D), 아암 실린더(5E), 작업구 실린더로서의 버킷 실린더(5F)를 구비하고 있다. 붐(5A), 아암(5B), 버킷(5C)은, 서로 핀 결합되어 있다. 작업 장치(5)는, 각 실린더(5D, 5E, 5F)를 신장 또는 축소함으로써 굴삭 작업을 행할 수 있다. 이때, 각 실린더(5D, 5E, 5F)는, 작업 장치(5)를 굴삭 동작시키는 유압 액추에이터를 구성하고 있다.

즉, 유압 실린더로 이루어지는 붐 실린더(5D), 아암 실린더(5E), 버킷 실린더(5F) 및, 유압 모터로 이루어지는 좌우의 주행 유압 모터(2E), 선회 유압 모터(3A)는, 각각 압유의 공급에 기초하여 구동(작동)하는 유압 액추에이터(유압 기기, 유압 장치)가 되는 것이다. 이들, 복수의 유압 액추에이터(5D, 5E, 5F, 2E, 3A)는, 하부 주행체(2), 선회 장치(3), 상부 선회체(4) 및 작업 장치(5)를 포함하여 구성되는 기계(건설 기계)에 구비되어 있다.

상부 선회체(4)는, 지지 구조체를 이루어 전후 방향의 전방측에 작업 장치(5)가 설치된 선회 프레임(6)과, 선회 프레임(6) 위에 설치된 엔진(10), 메인 펌프(11), 파일럿 펌프(12), 제어 밸브 장치(14) 등을 수용하는 건물 커버(7)와, 작업 장치(5)와의 중량 균형을 잡는 카운터 웨이트(8)와, 오퍼레이터가 탑승하는 캡(9)을 구비하고 있다.

여기서, 엔진(10)은, 예를 들어 디젤 엔진 등의 내연 기관을 사용해서 구성되어 있다. 엔진(10)의 출력측에는, 유압 펌프인 메인 펌프(11) 및 다른 유압 펌프인 파일럿 펌프(12)가 기계적으로 접속되어 있다. 엔진(10)은, ECU라고도 불리는 엔진 컨트롤러(10A)에 의해, 연료 분사량이 제어됨으로써, 회전수(회전 속도) 및 구동력이 제어된다. 엔진 컨트롤러(10A)는, 후술하는 메인 컨트롤러(32)에 접속되어 있다.

엔진(10)의 구동력은, 메인 펌프(11) 및 파일럿 펌프(12)에 전달된다. 이에 의해, 엔진(10)은 메인 펌프(11) 및 파일럿 펌프(12)를 회전 구동하기 위한 원동기(회전원, 구동원)를 구성하고 있다. 또한, 메인 펌프(11) 및 파일럿 펌프(12)를 구동하는 원동기는, 내연 기관이 되는 엔진 단체로 구성할 수 있는 것 외에, 예를 들어 엔진과 전동 모터, 또는 전동 모터 단체에 의해 구성해도 된다.

메인 펌프(11)는 엔진(10)에 의해 회전 구동된다. 메인 펌프(11)는, 작동유를 저류하는 작동유 탱크(13)(도 2 참조)와 함께 메인 유압원을 구성하고 있다. 메인 펌프(11)는, 예를 들어 가변 용량형의 경사판식 유압 펌프 등에 의해 구성되고, 펌프 용량을 조정하는 레귤레이터(용량 가변부, 틸팅 액추에이터)(11A)(도 2 참조)를 갖고 있다. 레귤레이터(11A)는 메인 컨트롤러(32)[의 차체 제어부(36)]에 접속되어 있고, 메인 컨트롤러(32)[의 차체 제어부(36)]에 의해 가변하도록 제어된다. 즉, 메인 펌프(11)는 메인 컨트롤러(32)에 의해 펌프 용량이 조정된다. 메인 펌프(11)는, 엔진(10)에 의해 회전 구동됨으로써, 제어 밸브 장치(14)를 통해 각 유압 액추에이터(5D, 5E, 5F, 2E, 3A)에 압유를 공급한다.

파일럿 펌프(12)는, 메인 펌프(11)와 마찬가지로, 엔진(10)에 의해 회전 구동된다. 파일럿 펌프(12)는, 예를 들어 고정 용량형 유압 펌프로서 구성되고, 작동유 탱크(13)와 함께 파일럿 유압원을 구성하고 있다. 파일럿 펌프(12)는, 캡(9) 내에 설치된 조작 레버 장치(15)를 통해, 제어 밸브 장치(14)에 파일럿압을 공급한다.

제어 밸브 장치(14)는, 메인 펌프(11)가 발생한 압유를 각 액추에이터(5D, 5E, 5F, 2E, 3A)에 분배한다. 이로 인해, 제어 밸브 장치(14)는 메인 펌프(11)와 각 유압 액추에이터(5D, 5E, 5F, 2E, 3A) 사이에 설치되어 있다. 제어 밸브 장치(14)는, 복수의 제어 밸브(14A)(도 2 참조)에 의해 구성된 제어 밸브군이다. 각 제어 밸브(14A)는, 예를 들어 6 포트 3 위치의 방향 제어 밸브에 의해 구성되어, 메인 펌프(11)로부터 각 유압 액추에이터(5D, 5E, 5F, 2E, 3A)에 공급하는 압유를 전환 제어한다.

이 경우, 제어 밸브 장치(14)[각 제어 밸브(14A)]는, 조작 레버 장치(15)에 의해 조작(전환 조작)된다. 이로 인해, 제어 밸브 장치(14)의 각 제어 밸브(14A)에는, 각각 한 쌍의 유압 파일럿부(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 제어 밸브(14A)의 유압 파일럿부에는, 조작 레버 장치(15)의 조작에 기초하는 파일럿압(전환 신호)이 공급된다. 이에 의해, 각 제어 밸브(14A)는, 각 유압 액추에이터(5D, 5E, 5F, 2E, 3A)의 구동을 제어한다.

캡(9) 내에는, 오퍼레이터가 착석하는 운전석(도시하지 않음), 오퍼레이터가 조작하는 복수의 조작 레버 장치(15), 오퍼레이터에 대하여 기계의 각종 정보를 통지함과 함께 운전 모드 등을 설정하는 모니터·조작 패널 장치(16) 등이 설치되어 있다. 또한, 캡(9) 내에는 메인 펌프(11) 및 제어 밸브 장치(14)를 제어함과 함께 엔진 컨트롤러(10A)에 지령을 부여하는 메인 컨트롤러(32)가 설치되어 있다. 또한, 도 1에서는, 메인 컨트롤러(32)를 상부 선회체(4)의 캡(9) 내에 설치하는 구성으로 했지만, 예를 들어 메인 컨트롤러(32)를 상부 선회체(4)의 캡(9) 밖에 설치하는 구성으로 해도 된다.

복수의 조작 레버 장치(15)는, 주행용 조작 레버·페달 장치나 작업용 조작 레버 장치 등에 의해 구성되어 있다. 즉, 각 조작 레버 장치(15)는, 예를 들어 감압 밸브형 파일럿 밸브로 이루어지는 파일럿 조작 밸브(유압식 레버 장치)로서 구성되어, 오퍼레이터에 의해 조작되는 조작 레버(15A)를 각각 갖고 있다. 조작 레버(15A)를 포함하는 조작 레버 장치(15)는, 각 유압 액추에이터(5D, 5E, 5F, 2E, 3A)를 조작하는 것이다.

즉, 오퍼레이터가 조작 레버(15A)를 수동으로 틸팅 조작(레버 조작)하면, 그 조작량에 비례한 파일럿압(전환 유압 신호)이, 조작 레버 장치(15)로부터 제어 밸브 장치(14)를 구성하는 각 제어 밸브(14A)(의 유압 파일럿부)에 공급된다. 이에 의해, 각 제어 밸브(14A)의 스풀 위치가 변위하고, 각 유압 액추에이터(5D, 5E, 5F, 2E, 3A)에 공급·배출하는 압유의 방향 및 유량이 제어되고, 작업 장치(5)에 의한 굴삭, 하부 주행체(2)의 주행, 상부 선회체(4)의 선회 등을 행할 수 있다.

모니터·조작 패널 장치(16)는, 오퍼레이터에 대하여 연료 잔량, 엔진 냉각수 온도 등의 기계의 상태를 통지함과 함께, 유압 셔블(1)의 운전 모드 등의 선택, 설정 등을 행하기 위한 것이다. 이로 인해, 모니터·조작 패널 장치(16)는, 예를 들어 표시 화면이 되는 액정 모니터와, 소리를 출력하는 음향 장치와, 오퍼레이터의 입력 인터페이스가 되는 조작 패널을 포함하여 구성되어 있다. 모니터·조작 패널 장치(16)는, 오퍼레이터에 대하여 이상을 통지할 때에, 표시 화면에 이상이 있다는 취지나 이상의 내용 등을 표시하고, 및/또는 음향 장치로부터 경보음, 음성 등의 소리를 출력한다.

이어서, 유압 셔블(1)을 구동하는 유압 회로(21)에 대해서, 도 1 외에 도 2도 참조하면서 설명한다. 또한, 도 2에서는, 도면이 복잡해지는 것을 피하기 위해서, 복수의 유압 기기를 대표적으로 1개의 유압 기기로 나타내고 있다. 구체적으로는, 도 2에서는 제어 밸브 장치(14)를 구성하는 복수의 제어 밸브(14A)를 1개의 제어 밸브(14A)로 나타내고, 복수의 유압 액추에이터(5D, 5E, 5F, 2E, 3A)를 1개의 유압 액추에이터[이하, 유압 액추에이터(22)로 함]로 나타내고, 복수의 조작 레버 장치(15)를 1개의 조작 레버 장치(15)로 나타내고, 복수의 감압 비례 전자기 밸브(23)를 1개의 감압 비례 전자기 밸브(23)로 나타내고, 복수의 증압 비례 전자기 밸브(25)를 1개의 증압 비례 전자기 밸브(25)로 나타내고 있다.

실제 유압 셔블(1)의 유압 회로(21)에서는, 예를 들어 6개의 유압 액추에이터(22)와, 6개의 제어 밸브(14A)와, 4개의 조작 레버 장치(15)(예를 들어, 2개 합계 4 방향의 조작에 대응하는 작업용 조작 레버 장치와 2개의 주행용 레버·페달 장치)와, 4개 또는 6개의 감압 비례 전자기 밸브(23)와, 4개 또는 6개의 증압 비례 전자기 밸브(25)를 구비하고 있다. 또한, 도 2에서는, 후술하는 복수의 압력 센서(28) 및 복수의 다른 압력 센서(29)도, 대표적으로 각각 1개로 나타내고 있다. 실제 유압 셔블(1)의 유압 회로(21)에서는, 예를 들어 각각 4개 또는 6개의 압력 센서(28) 및 다른 압력 센서(29)를 구비하고 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 유압 셔블(1)의 유압 회로(21)는, 엔진(10)과, 메인 펌프(11)와, 복수의 제어 밸브(14A)와, 복수의 유압 액추에이터(22)와, 파일럿 펌프(12)와, 복수의 조작 레버 장치(15)와, 복수의 감압 비례 전자기 밸브(23)와, 복수의 증압 비례 전자기 밸브(25)와, 복수의 압력 센서(28)와, 복수의 다른 압력 센서(29)와, 차단 전자기 밸브(30)와, 자세 센서(31)와, 메인 컨트롤러(32)와, 모니터·조작 패널 장치(16)를 구비하고 있다.

감압 비례 전자기 밸브(23)는, 조작 레버 장치(15)와 제어 밸브(14A)(의 파일럿부) 사이에 설치되어 있다. 즉, 감압 비례 전자기 밸브(23)는 조작 레버 장치(15)와 제어 밸브(14A) 사이를 접속하는 파일럿관로(24)의 도중에 설치되어 있다. 감압 비례 전자기 밸브(23)는, 예를 들어 상시 개방의 비례 전자기 밸브에 의해 구성되어, 메인 컨트롤러(32)[의 영역 제한 제어부(40)]와 접속되어 있다. 감압 비례 전자기 밸브(23)는, 메인 컨트롤러(32)의 지령(구동 신호)에 기초하여, 제어 밸브(14A)(의 파일럿부)에 공급되는 파일럿압을 감압한다.

증압 비례 전자기 밸브(25)는, 파일럿 펌프(12)와 제어 밸브(14A)(의 파일럿부) 사이에 설치되어 있다. 즉, 증압 비례 전자기 밸브(25)는, 파일럿 펌프(12)와 조작 레버 장치(15) 사이를 접속하는 파일럿 토출관로(26)로부터 분기하고, 또한 파일럿관로(24) 중 감압 비례 전자기 밸브(23)와 제어 밸브(14A) 사이에 접속되는 파일럿 분기관로(27)의 도중에 설치되어 있다. 증압 비례 전자기 밸브(25)는, 예를 들어 상시 폐쇄의 비례 전자기 밸브에 의해 구성되어, 메인 컨트롤러(32)[의 구동 허용 제어부(44)]와 접속되어 있다. 증압 비례 전자기 밸브(25)는, 메인 컨트롤러(32)의 지령(구동 신호)에 기초하여, 제어 밸브(14A)(의 파일럿부)에 공급되는 파일럿압을 증압한다.

압력 센서(28)는, 파일럿관로(24) 중 조작 레버 장치(15)와 감압 비례 전자기 밸브(23) 사이에 설치되어 있다. 압력 센서(28)는, 메인 컨트롤러(32)[의 차체 제어부(36), 영역 제한 제어부(40) 및, 구동 허용 제어부(44)]에 접속되어 있다. 압력 센서(28)는, 조작 레버 장치(15)로부터 출력되는 파일럿압(37)을 검출하고, 그 파일럿압(37)에 대응하는 검출 신호를 메인 컨트롤러(32)에 출력한다. 즉, 압력 센서(28)는, 각 조작 레버(15A)의 조작량에 따른 조작 신호를 출력하는 조작량 계측 수단을 구성하고 있다.

다른 압력 센서(29)는, 파일럿관로(24) 중 파일럿 분기관로(27)와의 접속부와 제어 밸브(14A)(의 파일럿부) 사이에 설치되어 있다. 다른 압력 센서(29)는, 메인 컨트롤러(32)[의 구동 허용 제어부(44)]에 접속되어 있다. 다른 압력 센서(29)는, 제어 밸브(14A)의 파일럿부에 공급되는 파일럿압(35)을 검출하고, 그 파일럿압(35)에 대응하는 검출 신호를 메인 컨트롤러(32)에 출력한다.

차단 전자기 밸브(30)는, 파일럿 토출관로(26) 중 파일럿 펌프(12)와 조작 레버 장치(15) 사이, 보다 구체적으로는 파일럿 분기관로(27)와의 분기부와 파일럿 펌프(12) 사이에 설치되어 있다. 차단 전자기 밸브(30)는, 예를 들어 상시 개방의 전자 전환 밸브에 의해 구성되어, 메인 컨트롤러(32)[의 구동 허용 제어부(44)]와 접속되어 있다. 차단 전자기 밸브(30)는, 메인 컨트롤러(32)의 지령에 기초하여, 파일럿 펌프(12)로부터 조작 레버 장치(15) 및 증압 비례 전자기 밸브(25)에 공급되는 파일럿압의 원압(34)을 차단한다.

자세 센서(31)는, 유압 셔블(1)의 자세를 검출(계측)하는 센서(복수의 센서로 이루어지는 센서군)이다. 즉, 자세 센서(31)는 작업 장치(5) 및 상부 선회체(4)를 포함하는 기계에 설치되고, 기계의 자세를 추정하기 위한 각종 상태량을 검출(계측)하는 것이다. 자세 센서(31)는, 예를 들어 상부 선회체(4)의 경사를 측정하는 경사각 센서, 상부 선회체(4)의 각도(예를 들어, 선회 각도)를 검출하는 각도 센서, 작업 장치(5)의 붐(5A)의 회전 각도를 검출하는 붐용 회전 각도 센서, 아암(5B)의 회전 각도를 검출하는 아암용 회전 각도 센서, 버킷(5C)의 회전 각도를 검출하는 버킷용 회전 각도 센서 등을 포함해서 구성되어 있다. 이에 의해, 자세 센서(31)는, 기계의 자세에 따른 자세 신호(검출 신호)를 출력하는 자세 계측 수단을 구성하고 있다.

또한, 작업 장치(5)의 회전 각도 센서는, 예를 들어 포텐시오미터, 경사각 센서, 실린더 스트로크 센서, 및/또는 이들의 조합에 의해 구성할 수 있다. 또한, 상부 선회체(4)의 각도 센서는, 하부 주행체(2)와의 상대 각도를 계측하는 것 외에, 범지구 측위 항법 위성 시스템(GNSS)을 사용해서 지구 좌표 상의 각도를 계측하는 것에 의해 구성해도 된다.

이러한 자세 센서(31)는, 메인 컨트롤러(32)[의 영역 제한 제어부(40)]에 접속되어 있다. 메인 컨트롤러(32)[의 영역 제한 제어부(40)]는 작업 장치(5)가 미리 설정한 공간 영역을 초과하지 않도록 작업 장치(5)를 제어하는 기능, 즉 자세 센서(31)의 계측 데이터(검출 신호)와 오퍼레이터의 레버 조작[예를 들어, 압력 센서(28)의 검출 신호]에 기초하여, 작업 장치(5)를 제어하는 영역 제한 제어 기능을 구비하고 있다. 영역 제한 제어 기능의 용도로서는, 작업 장치(5)의 캡(9)에의 충돌 회피, 굴삭 작업에 있어서의 지나친 굴삭 방지, 작업 현장에 있어서의 기계 상방의 시설에의 충돌 회피 등을 들 수 있다.

이어서, 유압 셔블(1)의 영역 제한 제어 기능을 실현하기 위한 시스템 구성을 설명한다.

엔진(10)의 구동력은, 메인 펌프(11)와 파일럿 펌프(12)에 전달된다. 메인 펌프(11)는, 각 유압 액추에이터(22)를 구동(작동)하는 압유(33)를 발생한다. 파일럿 펌프(12)는, 오퍼레이터가 조작 레버 장치(15)의 조작 레버(15A)를 통해서 제어 밸브(14A)를 제어하는 파일럿압의 원압(34)을 발생시킨다. 제어 밸브(14A)는, 조작 레버(15A)의 각각의 조작량 등으로 결정되는[제어 밸브(14A) 측의] 파일럿압(35)에 따라, 유압 액추에이터(22)에의 압유의 토출량 및 토출 방향을 제어한다.

메인 컨트롤러(32)는, 예를 들어 메모리, UPU(연산 장치) 등을 구비한 마이크로컴퓨터를 포함하여 구성되어 있다. 메인 컨트롤러(32)는, 차체 제어부(36)와, 영역 제한 제어부(40)와, 구동 허용 제어부(44)를 포함하여 구성되어 있다. 또한, 차체 제어부(36)는, 메인 컨트롤러(32)에 실장되지만, 영역 제한 제어부(40)와 구동 허용 제어부(44)는, 각각 메인 컨트롤러(32)에 실장해도 되고, 메인 컨트롤러(32)와는 다른 컨트롤러에 실장해도 된다.

차체 제어부(36)는, 각 압력 센서(28)로 계측한[조작 레버(15A) 측의] 파일럿압(37)의 계측 데이터(38)로부터 산출한 조작 레버(15A)의 조작량, 엔진(10)의 가동 상태(운전 상태), 메인 펌프(11)의 토출압, 각 유압 액추에이터(22)의 부하압 등에 기초하여, 엔진(10)의 회전수, 메인 펌프(11)의 유량(토출량) 등을 제어한다. 이로 인해, 차체 제어부(36)는, 각 압력 센서(28)와, 엔진(10)[의 엔진 컨트롤러(10A)]과, 메인 펌프(11)[의 레귤레이터(11A)]와, 각 유압 액추에이터(22)[의 압력 센서(도시하지 않음)]에 접속되어 있다. 또한, 차체 제어부(36)는 메인 펌프(11)로부터 각 유압 액추에이터(22)에의 압유 분배를 제어하기 위해서, 파일럿압(35)에 대한 요구 감압 파일럿압(39)을 출력하기도 한다. 이로 인해, 차체 제어부(36)는, 영역 제한 제어부(40)와 접속되어 있다. 요구 감압 파일럿압(39)은, 각각의 유압 액추에이터(22)에 대응해서 출력된다.

또한, 영역 제한 제어 기능을 실현하는 시스템으로서, 감압 비례 전자기 밸브(23)와, 증압 비례 전자기 밸브(25)와, 차단 전자기 밸브(30)와, 압력 센서(29)와, 영역 제한 제어부(40)와, 구동 허용 제어부(44)를 구비하고 있다. 감압 비례 전자기 밸브(23)는, 파일럿압(35)을 감압해서 유압 액추에이터(22)를 감속 또는 정지하는 전자기 밸브(감속 비례 전자기 밸브)이다. 증압 비례 전자기 밸브(25)는, 파일럿압(35)을 증압해서 유압 액추에이터(22)를 기동 또는 증속하는 전자기 밸브(증속 비례 전자기 밸브)이다. 차단 전자기 밸브(30)는, 파일럿압의 원압(34)을 차단하는 전자기 밸브다. 압력 센서(29)는, 제어 밸브(14A)를 제어하는 파일럿압(35)을 계측한다.

영역 제한 제어부(40)는, 입력측이 자세 센서(31)와 각 압력 센서(28)와 차체 제어부(36)에 접속되고, 출력측이 각 감압 비례 전자기 밸브(23)와 구동 허용 제어부(44)에 접속되어 있다. 영역 제한 제어부(40)는, 각 조작 레버(15A)의 조작량에 따른 조작 신호[파일럿압(37)의 신호] 및 자세 센서(31)의 자세 신호(자세에 관한 상태량의 검출 신호)에 기초하여, 각 제어 밸브(14A)를 구동하는 구동 신호[구동 전류(42) 및 요구 증압 파일럿압(43)]를 출력하는 제어 수단(영역 제한 제어 수단)을 구성하고 있다. 즉, 영역 제한 제어부(40)는 유압 셔블(1)의 자세 센서(31)의 계측 데이터(41)에 기초하여 기계의 자세를 추정함과 함께, 각 압력 센서(28)의 파일럿압(37)의 계측 데이터(38)에 기초하여 오퍼레이터에 의한 조작 레버(15A)의 조작량을 산출한다.

그리고 영역 제한 제어부(40)는, 기계가 미리 설정한 공간 영역으로부터 일탈하지 않도록, 기계의 자세, 오퍼레이터의 조작, 차체 제어부(36)가 출력하는 요구 감압 파일럿압(39) 등에 따라, 감압 비례 전자기 밸브(23)의 구동 전류(42)를 감압 비례 전자기 밸브(23)에 출력하고, 원하는 유압 액추에이터(22)를 감속 또는 정지한다. 또는, 영역 제한 제어부(40)는 기계가 미리 설정한 공간 영역으로부터 일탈하지 않도록, 기계의 자세, 오퍼레이터의 조작, 요구 감압 파일럿압(39) 등에 따라, 증압 비례 전자기 밸브(25)를 구동해서 원하는 유압 액추에이터(22)를 기동 또는 증속하기 위해서, 요구 증압 파일럿압(43)을 구동 허용 제어부(44)에 출력한다. 구동 전류(42) 및, 요구 증압 파일럿압(43)은, 각각의 유압 액추에이터(22)에 대응해서 출력된다.

구동 허용 제어부(작동 허용 제어부)(44)는, 입력측이 각 압력 센서(28)와 영역 제한 제어부(40)와 각각 다른 압력 센서(29)에 접속되고, 출력측이 각 증압 비례 전자기 밸브(25)와 모니터·조작 패널 장치(16)와 차단 전자기 밸브(30)에 접속되어 있다. 구동 허용 제어부(44)는, 파일럿압(37)의 계측 데이터(38)에 기초하여 오퍼레이터에 의한 조작 레버(15A)의 조작의 유무를 판별하고, 조작 상황에 따라서 각 유압 액추에이터(22)의 구동(작동)을 허가할지의 여부를 판정한다. 그리고 구동 허용 제어부(44)는, 구동을 허가하는 유압 액추에이터(22)에 대해서는, 영역 제한 제어부(40)로부터 출력된 요구 증압 파일럿압(43)에 따라, 증압 비례 전자기 밸브(25)의 구동 전류(45)를 증압 비례 전자기 밸브(25)에 출력한다. 이에 의해, 원하는 유압 액추에이터(22)를 기동 또는 증속한다. 구동 전류(45)는, 각각의 유압 액추에이터(22)에 대응해서 출력된다.

한편, 구동 허용 제어부(44)는, 구동을 허가하지 않는 유압 액추에이터(22)에 대해서는 요구 증압 파일럿압(43)의 값에 상관없이, 구동 전류(45)를 출력하지 않는다. 이에 의해, 영역 제한 제어부(40)의 이상에 의해 잘못된 요구 증압 파일럿압(43)이 출력되어도, 구동 허용 제어부(44)에 의해, 구동을 허가하지 않는 유압 액추에이터(22)의 증압 비례 전자기 밸브(25)를 구동하지 않도록 할 수 있다. 또한, 구동 허용 제어부(44)는 조작 레버(15A)가 중립 위치일 때에, 모든 유압 액추에이터(22)의 구동을 허가하지 않도록 할 수 있다. 이에 의해, 오퍼레이터는 조작 레버(15A)를 중립 위치로 복귀시킴으로써, 모든 증압 비례 전자기 밸브(25)를 구동하지 않도록 할 수 있어, 유압 액추에이터(22)의 부당한 동작을 정지할 수 있다.

또한, 구동 허용 제어부(44)는, 구동을 허가하지 않는 유압 액추에이터(22)에 대하여 요구 증압 파일럿압(43)이 출력된 경우에, 요구 증압 파일럿압(43)에 이상이 있다는 취지의 이상 정보(46)를, 모니터·조작 패널 장치(16)에 출력할 수 있다. 이에 의해, 이상을 오퍼레이터에게 통지할 수 있다. 또한, 구동 허용 제어부(44)는, 다른 압력 센서(29)에 의해 검출되는 파일럿압(35)과 후술하는 증압 파일럿압(51)을 비교하여, 파일럿압(35)의 이상을 판정할 수 있다. 이상하다고 판정된 경우에, 구동 허용 제어부(44)는 차단 전자기 밸브(30)를 구동(밸브 폐쇄)하는 구동 전류(47)를 차단 전자기 밸브(30)에 출력한다. 이에 의해, 파일럿압의 원압(34)이 차단되어, 기계를 정지시킬 수 있다.

이어서, 구동 허용 제어부(44)에 대해서, 도 3 내지 도 9를 참조하면서 설명한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 구동 허용 제어부(44)는 구동 허가 판정부(48)와, 파일럿압 선택부(50)와, 전자기 밸브 구동부(53)와, 파일럿압 이상 검출부(54)와, 이상 통지부(58)를 구비하고 있다. 구동 허가 판정부(48)는, 입력측이 각 압력 센서(28)에 접속되고, 출력측이 파일럿압 선택부(50)에 접속되어 있다. 구동 허가 판정부(48)는, 각 조작 레버(15A)의 조작량에 따른 조작 신호에 기초하여, 각 유압 액추에이터(22)의 구동을 허가할지의 여부를 판정(결정)해서 출력하는 구동 허가 판정 수단을 구성하고 있다. 즉, 구동 허가 판정부(48)는, 각 압력 센서(28)의 파일럿압 센서 정보, 즉 파일럿압(37)의 계측 데이터(38)에 기초하여, 오퍼레이터에 의한 각 조작 레버(15A)의 조작 상황에 따른 구동을 허가하는 유압 액추에이터(22)를 판정한다. 그리고 구동 허가 판정부(48)는, 그 판정 결과[유압 액추에이터(22)의 구동 허가, 불허가]에 대응하는 구동 허가 신호(49)를, 파일럿압 선택부(50)에 출력한다.

파일럿압 선택부(50)는, 입력측이 영역 제한 제어부(40)와 구동 허가 판정부(48)에 접속되고, 출력측이 전자기 밸브 구동부(53)와 파일럿압 이상 검출부(54)와 이상 통지부(58)에 접속되어 있다. 파일럿압 선택부(50)는, 구동 허가 판정부(48)에 의해 구동이 허가된 유압 액추에이터(22)에 대해서는 구동 신호[요구 증압 파일럿압(43)]로 제어 밸브(14A)를 구동하고, 구동이 허가되지 않는 유압 액추에이터(22)에 대해서는 제어 밸브(14A)를 구동하지 않도록, 구동 신호[영역 제한 제어부(40)로부터의 요구 증압 파일럿압(43)]를 선택하는 구동 신호 선택 수단을 구성하고 있다.

즉, 파일럿압 선택부(50)는 영역 제한 제어부(40)로부터의 요구 증압 파일럿압(43) 중, 구동 허가 판정부(48)로부터 출력된 구동 허가 신호(49)에 따른 요구 증압 파일럿압(43), 즉 구동이 허가된 유압 액추에이터(22)의 요구 증압 파일럿압(43)을, 증압 파일럿압(51)으로서 선택한다. 그리고 파일럿압 선택부(50)는, 증압 파일럿압(51)을, 전자기 밸브 구동부(53)와 파일럿압 이상 검출부(54)에 출력한다.

또한, 파일럿압 선택부(50)는, 구동이 허가되지 않는 유압 액추에이터(22)의 요구 증압 파일럿압(43)이 0이 아닐 경우에, 요구 증압 파일럿압(43)이 이상하다는 취지의 요구 증압 파일럿압 이상 정보(52)를, 이상 통지부(58)에 출력한다. 즉, 파일럿압 선택부(50)는, 각 유압 액추에이터(22)의 구동 신호[요구 증압 파일럿압(43)]와 구동 허가 판정부(48)에 의해 판정된 구동 허가 신호(49)에 기초하여 제어 이상을 검출하는 이상 검출 수단(요구 증압 파일럿압 이상 검출 수단)도 구성하고 있다. 또한, 파일럿압 선택부(50)에서 행하여지는 도 10의 처리에 대해서는, 후술한다.

전자기 밸브 구동부(53)는, 입력측이 파일럿압 선택부(50)에 접속되고, 출력측이 증압 비례 전자기 밸브(25)에 접속되어 있다. 전자기 밸브 구동부(53)는, 파일럿압 선택부(50)로부터의 증압 파일럿압(51)에 기초하여, 증압 비례 전자기 밸브(25)의 구동 전류(45)를 증압 비례 전자기 밸브(25)에 출력한다. 이에 의해, 증압 비례 전자기 밸브(25)가 구동 전류(45)에 따라서 밸브 개방하고, 구동이 허가된 유압 액추에이터(22)의 제어 밸브(14A)의 파일럿부에 증압 파일럿압(51)에 대응하는 파일럿압이 공급된다.

파일럿압 이상 검출부(54)는, 입력측이 파일럿압 선택부(50)와 각각 다른 압력 센서(29)에 접속되고, 출력측이 이상 통지부(58)와 차단 전자기 밸브(30)에 접속되어 있다. 파일럿압 이상 검출부(54)는, 각각 다른 압력 센서(29)의 파일럿압 센서 정보(55)인 파일럿압(35)의 계측 데이터와 파일럿압 선택부(50)로부터의 증압 파일럿압(51)을 비교하여, 파일럿압(35)의 이상을 검출한다. 파일럿압 이상 검출부(54)는, 파일럿압(35)의 이상을 검출한 경우에는, 파일럿압(35)이 이상하다는 취지의 파일럿압 이상 정보(56)를 이상 통지부(58)에 출력한다.

이와 함께, 파일럿압 이상 검출부(54)는 파일럿압[의 원압(34)]을 차단하는 지령 신호[구동 전류(47)]가 되는 파일럿압 차단 요구(57)를 차단 전자기 밸브(30)에 출력한다. 즉, 파일럿압 이상 검출부(54)는 파일럿압 선택부(50)에서 선택된 구동 신호[증압 파일럿압(51)]와 제어 밸브(14A)에 공급되는 실제 구동 신호[파일럿압(35)]에 기초하여 제어 이상을 검출하는 다른 이상 검출 수단(파일럿압 이상 검출 수단) 및, 이상을 검출했을 때에 제어 밸브(14A)에 대한 구동 신호(파일럿압)를 차단하는 구동 신호 정지 수단을 구성하고 있다. 또한, 파일럿압 이상 검출부(54)에서 행하여지는 도 11의 처리에 대해서는, 후술한다.

이상 통지부(58)는, 입력측이 파일럿압 선택부(50)와 파일럿압 이상 검출부(54)에 접속되고, 출력측이 모니터·조작 패널 장치(16)에 접속되어 있다. 이상 통지부(58)는, 파일럿압 선택부(50), 및/또는 파일럿압 이상 검출부(54)에 의해 제어 이상을 검출했을 때에 이상을 통지하는 이상 통지 수단을 구성하고 있다. 즉, 이상 통지부(58)는 파일럿압 선택부(50)로부터의 요구 증압 파일럿압 이상 정보(52), 및/또는 파일럿압 이상 검출부(54)로부터의 파일럿압 이상 정보(56)에 기초하여, 이상이 있다는 취지 및 이상의 내용에 대응하는 이상 정보(46)를, 모니터·조작 패널 장치(16)에 출력한다.

여기서, 구동 허가 판정부(48)는 오퍼레이터의 레버 조작마다 구동을 허가하는 유압 액추에이터(22)를 미리 설정할 수 있다. 도 5 및 도 8은, 각각의 레버 조작 시에 허가하는 유압 액추에이터(22)의 동작 설정예를 매트릭스로 나타낸 구동 허가 설정표(60, 62)이다. 구동 허가 판정부(48)는, 하나 또는 복수의 레버 조작이 이루어진 경우, 구동 허가 설정표(60, 62)에 기초하여, 각 유압 액추에이터(22)의 동작이 어떠한 레버 조작에 의해 허가될지의 여부를 판정한다. 그리고 구동 허가 판정부(48)는, 어떠한 레버 조작도 이루어지지 않을 경우, 즉 조작 레버(15A)가 중립 위치일 때는, 모든 유압 액추에이터(22)의 동작을 불허가라 판정하고, 이 판정 결과에 대응하는 구동 허가 신호(49)를 구동 허가 신호 En으로서 출력한다.

도 5의 구동 허가 설정표(60)의 설정은, 도 4에 도시한 바와 같이, 굴삭 작업이나 고르기 작업에 있어서, 버킷(5C)이 목표면(61)보다도 아래를 너무 파지 않도록, 아암(5B) 또는 버킷(5C)을 조작하고 있을 때에, 영역 제한 제어부(40)에 의해 붐(5A)을 상승 방향으로 동작시키는 것이다. 오퍼레이터가 아암 수축과 버킷 굴삭의 조작을 행한 경우, 도 6에 도시한 바와 같이, 구동 허가 판정부(48)는 아암 수축과 버킷 굴삭에 추가하여 붐 상승도 허가한다. 이에 의해, 오퍼레이터에 의한 붐 상승 조작이 없어도, 영역 제한 제어부(40)에 의한 붐 상승 동작이 가능해진다. 한편, 영역 제한 제어부(40)가 고장에 의해 잘못된 요구 증압 파일럿압(43)을 출력해도, 오퍼레이터가 조작 레버(15A)를 중립 위치로 복귀시키면, 구동 허가 판정부(48)의 판정 결과는 모두 불허가가 된다. 이에 의해, 부당한 유압 액추에이터(22)의 동작을 정지할 수 있다.

한편, 도 8의 구동 허가 설정표(62)의 설정은, 도 7에 도시한 바와 같이, 버킷(5C)이 상부 선회체(4)나 하부 주행체(2)에 충돌하지 않도록 간섭 방지 영역(63)을 설치하여, 붐(5A), 아암(5B), 버킷(5C)을 조작하고 있을 때에, 영역 제한 제어부(40)에 의해 아암(5B)을 누름 방향으로 동작시키는 것이다. 오퍼레이터가 붐 상승과 버킷 굴삭의 조작을 행한 경우, 도 9에 도시한 바와 같이, 구동 허가 판정부(48)는 붐 상승과 버킷 굴삭에 추가하여 아암 신장도 허가한다. 이에 의해, 오퍼레이터에 의한 아암 신장 조작이 없어도, 영역 제한 제어부(40)에 의한 아암 신장 동작이 가능해진다. 한편, 영역 제한 제어부(40)가 고장에 의해 잘못된 요구 증압 파일럿압(43)을 출력해도, 오퍼레이터가 조작 레버(15A)를 중립 위치로 복귀시키면, 구동 허가 판정부(48)의 판정 결과는 모두 불허가가 된다. 이에 의해, 부당한 유압 액추에이터(22)의 동작을 정지할 수 있다.

이와 같이, 구동 허가 판정부(48)는, 도 5에 나타내는 구동 허가 설정표(60), 및/또는 도 8에 나타내는 구동 허가 설정표(62)를 구비하고 있다. 구동 허가 설정표(60, 62)는, 오퍼레이터가 행하는 레버 조작과 이에 대응해서 구동을 허가하는 레버 조작과의 대응 관계를 나타낸 것이다. 그리고 도 5의 구동 허가 설정표(60), 및/또는 도 8의 구동 허가 설정표(62)는, 각 유압 액추에이터(22)의 각각에 대하여 구동을 허가하는 하나 또는 복수의 레버 조작을 설정하는 구동 허가 설정 수단을 구성하고 있다. 또한, 구동 허가 설정 수단은, 오퍼레이터가 행하는 레버 조작과 이에 대응해서 구동을 허가하는 레버 조작과의 대응 관계가 설정된 것이면 되고, 도 5 및 도 8과 같은 표(매트릭스)에 한정되는 것은 아니다. 또한, 구동 허가 설정표(60, 62)는, 도 5 및 도 8에 한정되는 것은 아니며, 영역 제한 제어부(40)의 제한 제어에 따라서 각종 구동 허가 설정표(오퍼레이터가 행하는 레버 조작과 이에 대응해서 구동을 허가하는 레버 조작과의 대응 관계)를 설정할 수 있다.

이어서, 도 10은 파일럿압 선택부(50)에서 행하여지는 제어 처리를 나타내고 있다. 도 10의 제어 처리는, 예를 들어 메인 컨트롤러(32)[파일럿압 선택부(50)]에 통전하고 있는 동안, 소정의 제어 주기로 반복하여 실행된다. 또한, 도 10 (및, 후술하는 도 11, 도 18)에 나타내는 흐름도의 각 스텝은, 각각 「S」라고 하는 표기를 사용해서 나타낸다(예를 들어, 스텝 1=S1).

파일럿압 선택부(50)의 제어 처리가 스타트하면, 파일럿압 선택부(50)는, S1에서, 영역 제한 제어부(40)로부터 출력된 요구 증압 파일럿압(43), 즉 요구 증압 파일럿압 Pcr을 취득한다. 계속해서, S2에서는 구동 허가 판정부(48)로부터 출력된 구동 허가 판정 결과에 대응하는 구동 허가 신호(49), 즉 구동 허가 신호 En을 취득한다. 그리고 S3에서는, 구동 허가 신호 En이 「구동 허가」인지의 여부를 판정한다.

S3에서「"예"」, 즉 구동 허가 신호 En이 「구동 허가」라고 판정된 경우에는, S4로 진행된다. S4에서는, 요구 증압 파일럿압 Pcr을 증압 파일럿압 Pc로 한다. 즉, 전자기 밸브 구동부(53) 및 파일럿압 이상 검출부(54)에 대하여 증압 파일럿압(51)을, 증압 파일럿압 Pc(=Pcr)로서 출력하고, 리턴한다(리턴을 통해 스타트로 복귀되어 S1 이후의 처리를 반복함).

한편, S3에서 「"아니오"」, 즉 구동 허가 신호 En이 「구동 불허가」라고 판정된 경우에는, S5로 진행된다. S5에서는, 요구 증압 파일럿압 Pcr을 0으로 한다. 즉, 전자기 밸브 구동부(53) 및 파일럿압 이상 검출부(54)에 대하여 증압 파일럿압(51)을, 증압 파일럿압 Pc(=0)로서 출력한다. 이어서 S6에서는, S1에서 취득한 요구 증압 파일럿압 Pcr이 0보다도 큰 값인지의 여부를 판정한다.

S6에서 「"예"」, 즉 S1에서 취득한 요구 증압 파일럿압 Pcr이 0보다도 큰 값이라고 판정되었을 경우에는, S7로 진행된다. S7에서는, 요구 증압 파일럿압 Pcr이 이상하다는 취지의 이상 정보인 요구 증압 파일럿압 이상 정보(52)를 이상 통지부(58)에 출력하고, 리턴한다. 한편, S6에서 「"아니오"」, 즉 S1에서 취득한 요구 증압 파일럿압 Pcr이 0보다도 큰 값이 아니라고(Pcr=0) 판정된 경우에는, S7을 통하지 않고 리턴한다. 이들의 처리, 즉 파일럿압 선택부(50)에서 행하여지는 처리는, 각각의 유압 액추에이터(22)의 동작에 대하여 실행된다.

이어서, 도 11은 파일럿압 이상 검출부(54)에서 행하여지는 제어 처리를 나타내고 있다. 도 11의 제어 처리도, 도 10의 처리와 마찬가지로, 예를 들어 메인 컨트롤러(32)[파일럿압 이상 검출부(54)]에 통전하고 있는 동안, 소정의 제어 주기로 반복하여 실행된다.

파일럿압 이상 검출부(54)의 제어 처리가 스타트하면, 파일럿압 이상 검출부(54)는, S11에서 파일럿압 선택부(50)로부터 출력된 증압 파일럿압(51), 즉 증압 파일럿압 Pc를 기억하고, 리턴한다(리턴을 통해 스타트로 돌아와 S11의 처리를 반복함). 또한, 이 S11의 처리와 병행하여, S21 이후의 처리도 행한다.

S21에서는, 현시점보다도 시간 Td만큼 과거에 기억하고 있던 증압 파일럿압 Pcd를 판독한다. 또한, 시간 Td는 증압 파일럿압 Pc가 결정되고 나서 그에 따른 파일럿압(35)이 발생할 때까지의 시간과, 그 발생한 파일럿압(35)을 다른 압력 센서(29)로 계측하고 나서 그 계측 결과[파일럿압 센서 정보(55)]인 파일럿압 Pr을, 파일럿압 이상 검출부(54)가 취득할 때까지의 시간의 합이다. 즉, 증압 파일럿압 Pcd는, 파일럿압 이상 검출부(54)가 취득하는 파일럿압 Pr에 대응하는 과거의 증압 파일럿압 Pc에 상당한다.

S21에 이어지는 S22에서는, 파일럿압 이상 검출부(54)는, 다른 압력 센서(29)로부터 실제 파일럿압 Pr을 취득하고, S1에서 판독한 증압 파일럿압 Pcd와 비교한다. 즉, 계속되는 S23에서, 실제 파일럿압 Pr과 증압 파일럿압 Pcd의 차가 미리 정한 이상 판정차 임계값이 되는 dPce 미만인지의 여부를 판정한다. S23에서 「"예"」, 즉 실제 파일럿압 Pr과 증압 파일럿압 Pcd의 차가 dPce 미만이라고 판정된 경우에는, 파일럿압(35)은 바르다고 판단할 수 있다. 따라서, S24로 진행하여, 에러 카운터 EC를 클리어하고, 리턴한다(리턴을 통해 스타트로 돌아와 S21 이후의 처리를 반복함). 또한, 임계값 dPce는, 예를 들어 그 값 이상이 되면 파일럿압(35)의 이상이 발생하고 있을 가능성이 높다고 판정할 수 있는 값으로서 설정할 수 있다. 임계값 dPce는, 이상의 판정을 고정밀도로 행할 수 있도록, 예를 들어 미리 실험, 계산, 시뮬레이션 등에 의해 구해 둔다.

한편, S23에서 「"아니오"」, 즉 실제 파일럿압 Pr과 증압 파일럿압 Pcd의 차가 dPce 이상이라고 판정된 경우에는, 파일럿압(35)은 틀리다고 판단할 수 있다. 따라서, S25로 진행하여, 에러 카운터 EC를 인크리먼트한다. 그리고 계속되는 S26에서는, 에러 카운터 EC가 미리 정한 이상 판정 횟수 임계값이 되는 RC 이상인지의 여부를 판정한다.

S26에서 「"예"」, 즉 에러 카운터 EC가 RC 이상이라고 판정된 경우에는, S27로 진행하여, 파일럿압의 원압(34)을 차단하는 지령 신호가 되는 파일럿압 차단 요구(57), 즉 파일럿압 차단 요구 DesPi를 차단 전자기 밸브(30)에 출력한다. 이에 의해, 차단 전자기 밸브(30)를 폐쇄 위치(차단 위치)로 하고, 기계를 정지한다. 계속되는 S28에서는, 파일럿압(35)이 이상하다는 취지의 파일럿압 이상 정보(56)를 이상 통지부(58)에 출력한다. 이에 의해, 이상 통지부(58)는 이상이 있다는 취지 및 이상의 내용에 대응하는 이상 정보(46)를 모니터·조작 패널 장치(16)에 출력하고, 오퍼레이터에 대하여 이상을 통지할 수 있다. S28에서, 파일럿압 이상 정보(56)를 출력하면, 리턴한다. 또한, 임계값 RC는, 예를 들어 그 값 이상이 되면 기계를 정지한 쪽이 바람직하다고 판정할 수 있는 값으로서 설정할 수 있다. 임계값 RC는, 기계의 정지를 적절하게 행할 수 있도록, 예를 들어 미리 실험, 계산, 시뮬레이션 등에 의해 구해 둔다.

한편, S26에서 「"아니오"」, 즉 에러 카운터 EC가 RC 미만이라고 판정된 경우에는, S27 및 S28을 통하지 않고 리턴한다. 이들의 처리, 즉 파일럿압 이상 검출부(54)에서 행하여지는 처리는, 각각의 유압 액추에이터(22)의 동작에 대하여 실행된다. 즉, 파일럿압 차단 요구 DesPi 및 차단 전자기 밸브(30)는, 각각의 유압 액추에이터(22)마다 설치할 수 있다. 이 경우에는, 이상에 해당하는 유압 액추에이터(22)의 동작만을 정지시킬 수 있다. 한편, 차단 전자기 밸브(30)를 설치하지 않고, 또한 S27을 생략하는 구성으로 해도 된다. 이 경우에는, 모니터·조작 패널 장치(16)에 의한 이상의 통지에 기초하여, 오퍼레이터가 키 오프함으로써, 기계를 정지할 수 있다.

본 실시 형태에 의한 유압 셔블(1)은 상술한 바와 같은 구성을 갖는 것으로, 이어서 그 동작에 대해서 설명한다.

캡(9)에 탑승한 오퍼레이터가 엔진(10)을 기동시키면, 엔진(10)에 의해 메인 펌프(11) 및 파일럿 펌프(12)가 구동된다. 이에 의해, 메인 펌프(11)로부터 토출된 압유는, 캡(9) 내에 설치된 조작 레버 장치(15)의 조작 레버(15A)의 조작(예를 들어, 작업용 조작 레버의 레버 조작, 주행용 조작 레버·페달의 레버 조작, 페달 조작)에 따라, 각 유압 액추에이터(22)[즉, 좌우의 주행 유압 모터(2E), 선회 유압 모터(3A), 작업 장치(5)의 붐 실린더(5D), 아암 실린더(5E), 버킷 실린더(5F)]에 공급된다. 이에 의해, 유압 셔블(1)은 하부 주행체(2)에 의한 주행 동작, 상부 선회체(4)의 선회 동작, 작업 장치(5)에 의한 굴삭 동작 등을 행할 수 있다.

여기서, 도 12는 조작 레버(15A)가 조작되었을 때의 구동 허용 제어부(44)에 의한 기본 동작을 나타내고 있다. T1의 시점에서, 오퍼레이터의 조작 레버(15A)의 조작이 개시되고, 이 조작에 의해 파일럿압(37)이 발생한다. T2의 시점에서, 구동 허용 제어부(44)의 구동 허가 판정부(48)는, 파일럿압 센서 정보[파일럿압(37)의 계측 데이터(38)]에 기초하여, 오퍼레이터에 의한 각 조작 레버(15A)의 조작 상황에 따른 각 유압 액추에이터(22)의 구동 허가 신호 En을 출력한다. 그리고 T2의 시점부터 T6의 시점까지, 구동 허용 제어부(44)의 파일럿압 선택부(50)는, 구동 허가 신호 En이 「구동 허가」이므로, 영역 제한 제어부(40)로부터의 요구 증압 파일럿압 Pcr을, 증압 파일럿압 Pc로서 출력한다. 이때, 구동 허용 제어부(44)의 전자기 밸브 구동부(53)는, 증압 파일럿압 Pc에 기초하여, 증압 비례 전자기 밸브(25)에 구동 전류(45)를 출력한다. 이에 의해, 영역 제한 제어부(40)에 의한 유압 액추에이터의 동작이 가능해진다.

한편, T4의 시점으로부터 영역 제한 제어부(40)의 고장에 의해 잘못된 요구 증압 파일럿압 Pcr이 출력되면, 예를 들어이 고장에 의한 움직임에 위화감을 가진 오퍼레이터가, T5의 시점에서 모든 조작 레버(15A)를 중립 위치로 복귀시키기 시작한다. 이 경우, T6의 시점에서, 구동 허용 제어부(44)의 구동 허가 판정부(48)는, 모든 유압 액추에이터(22)의 구동 허가 신호 EN을 「구동 불허가」로 한다. 이 결과, 구동 허용 제어부(44)의 파일럿압 선택부(50)는, 모든 증압 파일럿압 Pc를 0으로 하므로, 구동 허용 제어부(44)의 전자기 밸브 구동부(53)에 의한 증압 비례 전자기 밸브(25)의 구동이 정지한다. 이에 의해, 부당한 유압 액추에이터(22)의 동작을 정지할 수 있다.

이리하여, 제1 실시 형태에서는, 구동 허가 판정부(48)는 조작 레버(15A)의 조작 상태에 따라서 각 유압 액추에이터(22)의 구동을 허가할지의 여부를 판정한다. 그리고 구동이 허가된 경우에는, 파일럿압 선택부(50)는 영역 제한 제어부(40)가 출력한 구동 신호[요구 증압 파일럿압(43)]로 제어 밸브(14A)를 구동한다. 한편, 파일럿압 선택부(50)는 구동이 허가되지 않을 경우에는, 영역 제한 제어부(40)로부터 구동 신호[요구 증압 파일럿압(43)]가 출력되어도, 제어 밸브(14A)를 구동하지 않도록 구동 신호를 선택한다. 이로 인해, 오퍼레이터가 조작 레버(15A)를 조작했을 때에, 당해 조작 레버(15A)에 대응하는 유압 액추에이터(22)의 구동뿐만 아니라, 작업 장치(5)가 미리 정한 공간적 영역으로부터 일탈하지 않도록 기계를 동작시키기 위해서 필요한 유압 액추에이터(22)의 구동도 허가할 수 있다. 이와 함께, 오퍼레이터가 조작 레버(15A)를 중립 위치로 했을 경우에는, 영역 제한 제어부(40)가 잘못해서 구동 신호[요구 증압 파일럿압(43)]를 출력해도, 유압 액추에이터(22)의 구동을 허가하지 않으므로, 기계를 정지할 수 있다.

제1 실시 형태에서는, 구동 허가 설정 수단에 대응하는 도 5의 구동 허가 설정표(60) 및 도 8의 구동 허가 설정표(62)에 의해, 유압 액추에이터(22) 각각에 대하여 구동을 허가하는 하나 또는 복수의 레버 조작을 임의로 설정할 수 있다. 이로 인해, 작업 장치(5)의 구성에 적합한 구동 허가, 작업 장치(5)의 일탈을 방지하는 공간적 영역에 적합한 구동 허가를 설정할 수 있다.

제1 실시 형태에서는, 요구 증압 파일럿압 이상 검출 수단으로서의 파일럿압 이상 검출부(54)와 이상 통지부(58)를 구비하고 있다. 이로 인해, 각 유압 액추에이터(22)의 구동 신호[요구 증압 파일럿압(43)]와 구동 허가 판정부(48)가 출력하는 구동 허가 신호(49)에 기초하여, 제어 이상의 검출 및 통지를 행할 수 있다. 이에 의해, 오퍼레이터에게 기계의 수리를 촉구할 수 있다.

이어서, 도 13 내지 도 19는 본 발명의 제2 실시 형태를 나타내고 있다. 제2 실시 형태의 특징은, 조작 레버 장치를 전기 레버 장치에 의해 구성함과 함께, 파일럿압 상한 결정부를 구비하는 구성으로 한 것에 있다. 또한, 제2 실시 형태에서는, 상술한 제1 실시 형태와 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 생략하는 것으로 한다.

복수의 조작 레버 장치(71)는, 각각 전기식 조작 레버 장치로서 구성되고, 오퍼레이터에 의해 조작되는 조작 레버(71A)를 갖고 있다. 여기서, 조작 레버 장치(71)는, 각 조작 레버(71A)의 조작량에 따른 조작 신호[레버 조작량(72)]를 출력하는 조작량 계측 수단을 구성하고 있다. 조작 레버 장치(71)는, 출력측이 메인 컨트롤러(32)의 차체 제어부(73) 및 구동 허용 제어부(77)에 접속되어 있다. 조작 레버 장치(71)는, 오퍼레이터가 조작 레버(71A)를 수동으로 틸팅 조작(레버 조작)하면, 그 레버 조작량(72)에 대응하는 전기 신호(조작 신호)가 조작 레버 장치(71)로부터 메인 컨트롤러(32)의 차체 제어부(73) 및 구동 허용 제어부(77)에 출력된다.

또한, 조작 레버 장치(71)를 전기식 조작 레버 장치로 한 것에 수반하여, 파일럿 펌프(12)와 제어 밸브(14A) 사이를 접속하는 파일럿관로(92)의 도중에는, 파일럿 펌프(12)측으로부터 차례대로, 차단 전자기 밸브(30)와 비례 전자기 밸브(25)와 다른 압력 센서(29)가 설치되어 있다.

차체 제어부(73)는, 조작 레버(71A)의 레버 조작량(72), 엔진(10)의 가동 상태(운전 상태), 메인 펌프(11)의 토출압, 각 유압 액추에이터(22)의 부하압 등에 기초하여, 엔진(10)의 회전수, 메인 펌프(11)의 유량(토출량) 등을 제어한다. 이로 인해, 차체 제어부(73)는 조작 레버 장치(71)와, 엔진(10)과, 메인 펌프(11)와, 각 유압 액추에이터(22)와 접속되어 있다. 또한, 차체 제어부(73)의 출력측은, 영역 제한 제어부(75)에 접속되어 있다. 차체 제어부(73)는, 각 유압 액추에이터(22)를 동작시키는 파일럿압(35)에 대응하는 목표 파일럿압(74)을 영역 제한 제어부(75)에 출력한다. 목표 파일럿압(74)은, 각각의 유압 액추에이터(22)에 대응해서 출력된다.

영역 제한 제어부(75)는, 입력측이 자세 센서(31)와 차체 제어부(73)에 접속되고, 출력측이 구동 허용 제어부(77)에 접속되어 있다. 영역 제한 제어부(75)는, 차체 제어부(73)와 함께, 각 조작 레버(71A)의 조작량에 따른 조작 신호[레버 조작량(72)] 및 자세 센서(31)의 자세 신호(자세에 관한 상태량의 검출 신호)에 기초하여, 각 제어 밸브(14A)를 구동하는 구동 신호[요구 파일럿압(76)]를 출력하는 제어 수단(영역 제한 제어 수단)을 구성하고 있다. 즉, 영역 제한 제어부(75)는, 유압 셔블(1)의 자세 센서(31)의 계측 데이터(41)에 기초하여 기계의 자세를 추정함과 함께, 차체 제어부(73)가 출력하는 목표 파일럿압(74)에 기초하여 기계의 자세 변화를 예상한다.

그리고 영역 제한 제어부(75)는, 기계가 미리 설정한 공간 영역으로부터 일탈할 우려가 없는 경우에는, 목표 파일럿압(74)을 요구 파일럿압(76)으로서 구동 허용 제어부(77)에 출력한다. 한편, 영역 제한 제어부(75)는, 기계가 미리 설정한 공간 영역으로부터 일탈할 우려가 있는 경우에는, 일탈하지 않도록 목표 파일럿압(74)을 조정해서 그 조정한 목표 파일럿압(74)을 요구 파일럿압(76)으로서 구동 허용 제어부(77)에 출력한다. 요구 파일럿압(76)은, 각각의 유압 액추에이터(22)에 대응해서 출력된다.

구동 허용 제어부(작동 허용 제어부)(77)는, 입력측이 조작 레버 장치(71)와 영역 제한 제어부(75)와 각각 다른 압력 센서(29)에 접속되고, 출력측이 각 비례 전자기 밸브(25)와 모니터·조작 패널 장치(16)와 차단 전자기 밸브(30)에 접속되어 있다. 구동 허용 제어부(77)는, 조작 레버(71A)의 레버 조작량(72)에 기초하여 오퍼레이터에 의한 각 조작 레버(71A)의 조작량을 인식하고, 레버 조작량(72)에 따라서 각 유압 액추에이터(22)를 동작시키는 파일럿압(35)의 상한값이 되는 파일럿압 상한값을 결정(판정)한다. 그리고 구동 허용 제어부(77)는, 각 유압 액추에이터(22)의 동작에 대응하는 요구 파일럿압(76)이 파일럿압 상한값 이하인 경우에는, 요구 파일럿압(76)에 따라서 비례 전자기 밸브(25)를 구동하는 구동 전류(45)를 비례 전자기 밸브(25)에 출력한다. 한편, 구동 허용 제어부(77)는 요구 파일럿압(76)이 파일럿압 상한값보다도 높은 경우에는, 파일럿압 상한값에 따라서 비례 전자기 밸브(25)를 구동하는 구동 전류(45)를 비례 전자기 밸브(25)에 출력한다.

이에 의해, 차체 제어부(73) 또는 영역 제한 제어부(75)의 이상에 의해 영역 제한 제어부(75)로부터 잘못된 요구 파일럿압(76)이 출력되어도, 각 유압 액추에이터(22)의 동작은, 오퍼레이터의 레버 조작량(72)에 따라서 결정되는 파일럿압 상한값에 따른 속도로 억제된다. 또한, 구동 허용 제어부(77)는 조작 레버(71A)가 중립 위치일 때에, 모든 유압 액추에이터(22)의 구동을 허가하지 않도록, 파일럿압 상한값을 0으로 할 수 있다. 이에 의해, 오퍼레이터는 조작 레버(71A)를 중립 위치로 복귀시키면 파일럿압 상한값이 0이 되어, 유압 액추에이터(22)의 부당한 동작을 정지할 수 있다.

또한, 구동 허용 제어부(77)는, 영역 제한 제어부(75)로부터 파일럿압 상한값보다도 높은 요구 파일럿압(76)이 출력된 경우에는, 요구 파일럿압(76)에 이상이 있다는 취지의 이상 정보(46)를, 모니터·조작 패널 장치(16)에 출력할 수 있다. 이에 의해, 이상을 오퍼레이터에게 통지할 수 있다. 또한, 구동 허용 제어부(77)는, 다른 압력 센서(29)에 의해 검출되는 파일럿압(35)과 후술하는 파일럿압(81)을 비교하여, 파일럿압(35)의 이상을 판정할 수 있다. 이상이라고 판정된 경우에, 구동 허용 제어부(77)는 차단 전자기 밸브(30)를 구동(밸브 폐쇄)하는 구동 전류(47)를 차단 전자기 밸브(30)에 출력할 수 있다. 이에 의해, 파일럿압의 원압(34)이 차단되어, 기계를 정지시킬 수 있다.

이어서, 구동 허용 제어부(77)에 대해서, 도 14 내지 도 17을 참조하면서 설명한다.

도 14에 도시한 바와 같이, 구동 허용 제어부(77)는 파일럿압 상한 결정부(78)와, 파일럿압 선택부(80)와, 전자기 밸브 구동부(83)와, 파일럿압 이상 검출부(84)와, 이상 통지부(88)를 구비하고 있다. 파일럿압 상한 결정부(78)는, 입력측이 조작 레버 장치(71)에 접속되고, 출력측이 파일럿압 선택부(80)에 접속되어 있다. 파일럿압 상한 결정부(78)는, 각 조작 레버(71A)의 조작량에 따른 조작 신호[레버 조작량(72)]에 기초하여 각 유압 액추에이터(22)의 제어 밸브(14A)를 구동하는 구동 신호[요구 파일럿압(76)]의 상한값(파일럿압 상한값)을 결정(판정)해서 출력하는 구동 신호 상한 결정 수단을 구성하고 있다. 즉, 파일럿압 상한 결정부(78)는, 레버 조작량(72)에 기초하여 오퍼레이터에 의한 각 조작 레버(71A)의 조작 상황에 따른 각 유압 액추에이터(22)의 파일럿압 상한값을 결정한다. 그리고 파일럿압 상한 결정부(78)는, 파일럿압 선택부(50)에 각 유압 액추에이터(22)의 파일럿압 상한값(79)을 출력한다.

파일럿압 선택부(80)는, 입력측이 영역 제한 제어부(75)와 파일럿압 상한 결정부(78)에 접속되고, 출력측이 전자기 밸브 구동부(83)와 파일럿압 이상 검출부(84)와 이상 통지부(88)에 접속되어 있다. 파일럿압 선택부(80)는, 구동 신호[영역 제한 제어부(75)로부터의 요구 파일럿압(76)]가 파일럿압 상한 결정부(78)에서 결정된 파일럿압 상한값(79) 이하인 유압 액추에이터(22)에 대해서는 당해 구동 신호[요구 파일럿압(76)]로 제어 밸브(14A)를 구동하고, 구동 신호[요구 파일럿압(76)]가 파일럿압 상한 결정부(78)에서 결정된 파일럿압 상한값(79)을 초과하는 유압 액추에이터(22)에 대해서는 파일럿압 상한값(79)으로 제어 밸브(14A)를 구동하도록, 구동 신호[요구 파일럿압(76)]를 선택하는 구동 신호 선택 수단을 구성하고 있다.

즉, 파일럿압 선택부(80)는 파일럿압 상한값(79)에 따라, 각 유압 액추에이터(22)의 요구 파일럿압(76) 또는 파일럿압 상한값(79) 중 어느 하나를 파일럿압(81)으로서 선택한다. 그리고 파일럿압 선택부(80)는, 파일럿압(81)을, 전자기 밸브 구동부(83)와 파일럿압 이상 검출부(84)에 출력한다.

또한, 파일럿압 선택부(80)는 요구 파일럿압(76)이 파일럿압 상한값(79)을 초과하는 경우에, 요구 파일럿압(76)이 이상하다는 취지의 요구 파일럿압 이상 정보(82)를, 이상 통지부(88)에 출력한다. 즉, 파일럿압 선택부(80)는, 각 유압 액추에이터(22)의 구동 신호[요구 파일럿압(76)]와 파일럿압 상한 결정부(78)에서 결정된 구동 신호의 상한값[파일럿압 상한값(79)]에 기초하여 제어 이상을 검출하는 이상 검출 수단(요구 파일럿압 이상 검출 수단)을 구성하고 있다. 또한, 파일럿압 선택부(80)에서 행하여지는 도 18의 처리에 대해서는, 후술한다.

전자기 밸브 구동부(83)는, 입력측이 파일럿압 선택부(80)에 접속되고, 출력측이 비례 전자기 밸브(25)에 접속되어 있다. 전자기 밸브 구동부(83)는, 파일럿압 선택부(80)로부터의 파일럿압(81)에 기초하여, 비례 전자기 밸브(25)의 구동 전류(45)를 비례 전자기 밸브(25)에 출력한다. 이에 의해, 비례 전자기 밸브(25)가 구동 전류(45)에 따라서 밸브 개방하고, 제어 밸브(14A)의 파일럿부에 파일럿압(81)에 대응하는 파일럿압(35)이 공급된다.

파일럿압 이상 검출부(84)는, 입력측이 파일럿압 선택부(80)와 각각 다른 압력 센서(29)에 접속되고, 출력측이 이상 통지부(88)와 차단 전자기 밸브(30)에 접속되어 있다. 파일럿압 이상 검출부(84)는, 각각 다른 압력 센서(29)의 파일럿압 센서 정보(85)인 파일럿압(35)의 계측 데이터와 파일럿압 선택부(80)로부터의 파일럿압(81)을 비교하여, 파일럿압(35)의 이상을 검출한다. 파일럿압 이상 검출부(84)는, 파일럿압(35)의 이상을 검출한 경우에는, 파일럿압(35)이 이상하다는 취지의 파일럿압 이상 정보(86)를 이상 통지부(88)에 출력한다.

이와 함께, 파일럿압 이상 검출부(84)는 파일럿압[의 원압(34)]을 차단하는 지령 신호가 되는 파일럿압 차단 요구(87)를 차단 전자기 밸브(30)에 출력한다. 즉, 파일럿압 이상 검출부(84)는 파일럿압 선택부(80)에서 선택된 구동 신호[파일럿압(81)]와 제어 밸브(14A)에 공급되는 실제 구동 신호[파일럿압(35)]에 기초하여 제어 이상을 검출하는 다른 이상 검출 수단(파일럿압 이상 검출 수단) 및, 이상을 검출했을 때에 제어 밸브(14A)에 대한 구동 신호(파일럿압)를 차단하는 구동 신호 정지 수단을 구성하고 있다. 또한, 파일럿압 이상 검출부(84)에서 행하여지는 처리는, 제1 실시 형태의 파일럿압 이상 검출부(54)에서 행하여지는 도 11의 처리와, 「증압 파일럿압 Pc」가 「파일럿압 Pc」가 되는 점에서 상위한 것 이외에, 마찬가지이다.

이상 통지부(88)는, 입력측이 파일럿압 선택부(80)와 파일럿압 이상 검출부(84)에 접속되고, 출력측이 모니터·조작 패널 장치(16)에 접속되어 있다. 이상 통지부(88)는, 파일럿압 선택부(80), 및/또는 파일럿압 이상 검출부(84)에 의해 제어 이상을 검출했을 때에 이상을 통지하는 이상 통지 수단을 구성하고 있다. 즉, 이상 통지부(88)는 파일럿압 선택부(80)로부터의 요구 파일럿압 이상 정보(82), 및/또는 파일럿압 이상 검출부(84)로부터의 파일럿압 이상 정보(86)에 기초하여, 이상이 있다는 취지 및 이상의 내용에 대응하는 이상 정보(46)를, 모니터·조작 패널 장치(16)에 출력한다.

여기서, 파일럿압 상한 결정부(78)는, 오퍼레이터의 레버 조작마다 각 유압 액추에이터(22)의 동작을 허용하는 파일럿압 상한값을 미리 설정할 수 있다. 도 15는, 각각의 레버 조작마다 각 유압 액추에이터(22)의 동작을 허용하는 파일럿압 상한값의 예를 매트릭스로 나타낸 파일럿압 상한값 설정표(90)이다. 도 15 중의 「0」은, 파일럿압 상한값이 0인 것을 나타내고 있고, 유압 액추에이터(22)를 동작시키지 않는다. 도 15 중의 「Ca」와 「Cb」는, 도 17에 도시한 바와 같이, 레버 조작량에 따라서 파일럿압의 상한값이 각각 바뀐다. 도 17에 도시한 바와 같이, 레버 조작량이 0에서 v1까지는, Ca도 Cb도 불감대로 되어 있다. v1에서 v2까지는, Ca도 Cb도, 레버 조작량의 증가에 따라서 파일럿압 상한값이 증가(예를 들어, 비례 증가)한다. 그리고 v2에서 파일럿압 상한값의 최댓값, 즉 Ca는 Ppa2에 달하고, Cb는 Ppb2에 달한다.

파일럿압 상한 결정부(78)는, 하나 또는 복수의 레버 조작이 이루어진 경우, 파일럿압 상한값 설정표(90)에 기초하여, 각 유압 액추에이터(22)의 동작마다 레버 조작에 대응하는 파일럿압 상한값 중에서 가장 큰 값을 파일럿압 상한값(79)으로서 출력한다.

오퍼레이터가 아암 수축과 버킷 굴삭의 조작을 행한 경우, 도 16에 도시한 바와 같이, 파일럿압 상한 결정부(78)는, 아암 수축과 버킷 굴삭의 각각의 레버 조작량에 따라서 각 유압 액추에이터의 파일럿압 상한값(79)을 결정한다. 구체적으로는, 아암 수축 조작량이 V3, 버킷 굴삭 조작량이 v4로 하면, 아암 수축의 파일럿압 상한값은, 도 17의 「Ca」에서 Ppa3이 되고, 버킷 굴삭의 파일럿압 상한값은, 도 17의 「Ca」에서 Ppa4가 된다. 한편, 붐 상승의 파일럿압 상한값은, 도 17의 「Ca」와 「Cb」로부터 Ppa3과 Ppb4 중 가장 큰 값인 Ppa3이 된다. 또한, 다른 조작의 파일럿압 상한값은 0이 된다.

이에 의해, 오퍼레이터에 의한 붐 상승 조작이 없어도, 영역 제한 제어부(75)에 의한 붐 상승에 대응하는 유압 액추에이터(22)의 동작이 가능해진다. 또한, 영역 제한 제어부(75)가 고장에 의해 잘못된 요구 파일럿압(76)을 출력해도, 부당한 붐 상승 동작을 오퍼레이터의 레버 조작량에 따른 속도로 억제할 수 있다. 또한, 오퍼레이터는 조작 레버(71A)를 중립 위치로 복귀시킴으로써, 부당한 붐 상승 동작을 정지할 수 있다.

이와 같이, 파일럿압 상한 결정부(78)는, 도 15에 나타내는 파일럿압 상한값 설정표(90) 및, 도 17에 나타내는 레버 조작량과 파일럿압 상한값과의 특성선도(91)를 구비하고 있다. 파일럿압 상한값 설정표(90)는, 오퍼레이터가 행하는 레버 조작과 이에 대응한 각 레버 조작의 파일럿압 상한값과의 대응 관계를 나타낸 것이다. 레버 조작량과 파일럿압 상한값과의 특성선도(91)는, 레버 조작량과 파일럿압 상한값과의 대응 관계를 나타낸 것이다. 그리고 도 15의 파일럿압 상한값 설정표(90)는, 각 유압 액추에이터(22)의 각각에 대하여 각 레버 조작의 조작량에 따른 구동 신호(파일럿압)의 상한값을 결정하는 구동 신호 상한값 설정 수단을 구성하고 있다.

또한, 구동 신호 상한값 설정 수단은, 오퍼레이터가 행하는 레버 조작과 이에 대응한 각 레버 조작의 파일럿압 상한값과의 대응 관계가 설정된 것이면 되고, 도 15와 같은 표(매트릭스)에 한정하는 것은 아니다. 또한, 파일럿압 상한값 설정표(90) 및, 레버 조작량과 파일럿압 상한값과의 특성선도(91)는, 도 15 및 도 17에 한정되는 것은 아니며, 영역 제한 제어부(75)의 제한 제어에 따라서 각종 구동 신호 상한값 설정표(오퍼레이터가 행하는 레버 조작과 이에 대응한 각 레버 조작의 파일럿압 상한값과의 대응 관계) 및 특성선도(레버 조작량과 파일럿압 상한값과의 대응 관계)를 설정할 수 있다.

이어서, 도 18은 파일럿압 선택부(80)에서 행하여지는 제어 처리를 나타내고 있다. 도 18의 제어 처리는, 예를 들어 메인 컨트롤러(32)[파일럿압 선택부(80)]에 통전하고 있는 동안, 소정의 제어 주기로 반복하여 실행된다.

파일럿압 선택부(80)의 제어 처리가 스타트하면, 파일럿압 선택부(80)는 S31에서, 영역 제한 제어부(75)로부터 출력된 요구 파일럿압(76), 즉 요구 파일럿압 Pcr을 취득한다. 계속되는, S32에서는 파일럿압 상한 결정부(78)로부터 출력된 상한값 결정 결과에 대응하는 파일럿압 상한값(79), 즉 파일럿압 상한값 Pp를 취득한다. 그리고 S33에서는, 요구 파일럿압 Pcr이 파일럿압 상한값 Pp 이하인지의 여부를 판정한다.

S33에서 「"예"」, 즉 요구 파일럿압 Pcr이 파일럿압 상한값 Pp 이하라고 판정된 경우에는, S34로 진행된다. S34에서는, 요구 파일럿압 Pcr을 파일럿압 Pc로 한다. 즉, 전자기 밸브 구동부(83) 및 파일럿압 이상 검출부(84)에 대하여 파일럿압(81)을, 파일럿압 Pc(=Pcr)로서 출력하고, 리턴한다(리턴을 통해 스타트로 돌아와 S31 이후의 처리를 반복함).

한편, S33에서 「"아니오"」, 즉 요구 파일럿압 Pcr이 파일럿압 상한값 Pp보다도 크다고 판정된 경우에는, S35로 진행된다. S35에서는, 요구 파일럿압 Pcr을 파일럿압 상한값 Pp로 한다. 즉, 전자기 밸브 구동부(83) 및 파일럿압 이상 검출부(84)에 대하여 파일럿압(81)을, 파일럿압 Pc(=Pp)로서 출력한다. 계속되는 S6에서는, 요구 파일럿압 Pcr이 이상하다는 취지의 이상 정보인 요구 파일럿압 이상 정보(82)를 이상 통지부(88)에 출력하고, 리턴한다. 이들의 처리, 즉 파일럿압 선택부(80)에서 행하여지는 처리는, 각각의 유압 액추에이터(22)의 동작에 대하여 실행된다.

여기서, 도 19는 조작 레버(71A)가 조작되었을 때의 구동 허용 제어부(77)에 의한 기본 동작을 나타내고 있다. T1의 시점에서, 오퍼레이터의 조작 레버(71A)의 조작이 개시된다. T2의 시점에서, 구동 허용 제어부(77)의 파일럿압 상한 결정부(78)로부터 출력되는 파일럿압 상한값 Pp가, 조작 레버(71A)의 조작량의 증대에 수반해서 증대한다. 그리고 T2의 시점에서 T5의 시점에서는, 영역 제한 제어부(75)로부터의 요구 파일럿압 Pcr이 파일럿압 상한값 Pp 이하이므로, 구동 허용 제어부(77)의 파일럿압 선택부(80)는, 영역 제한 제어부(75)로부터의 요구 파일럿압 Pcr을, 파일럿압 pc로서 출력한다. 이때, 구동 허용 제어부(77)의 전자기 밸브 구동부(83)는, 파일럿압 Pc에 기초하여, 비례 전자기 밸브(25)에 구동 전류(45)를 출력한다. 이에 의해, 차체 제어부(73)나 영역 제한 제어부(75)에 의한 유압 액추에이터(22)의 동작이 가능해진다.

한편, T4의 시점에서 차체 제어부(73) 또는 영역 제한 제어부(75)의 고장에 의해 잘못된 요구 파일럿압 Pcr이 출력되고, T5의 시점에서 요구 파일럿압 Pcr이 파일럿압 상한값 Pp보다도 커지면, 구동 허용 제어부(77)의 파일럿압 선택부(80)는, 파일럿압 상한값 Pp를 파일럿압 pc로서 출력한다. 이에 의해, T5에서 T6의 시점에서, 레버 조작량에 따른 파일럿압 pc로 억제할 수 있다. 또한, 오퍼레이터가 T6의 시점에서 조작 레버(71A)를 중립 위치로 복귀시키기 시작하면, T7의 시점에서, 구동 허용 제어부(77)의 파일럿압 상한 결정부(78)의 파일럿압 상한값 Pp가 0이 된다. 이 결과, 구동 허용 제어부(77)의 파일럿압 선택부(80)는, 파일럿압 Pc를 0으로 하므로, 구동 허용 제어부(77)의 전자기 밸브 구동부(83)에 의한 비례 전자기 밸브(25)의 구동이 정지된다. 이에 의해, 부당한 유압 액추에이터(22)의 동작을 감속, 정지할 수 있다.

제2 실시 형태는, 상술한 바와 같은 파일럿압 상한 결정부(78)에 의해 파일럿압 pc를 파일럿압 상한값 Pp 이하로 규제함으로써, 그 기본적 작용에 대해서는, 상술한 제1 실시 형태에 의한 것과 현저한 차이는 없다.

특히, 제2 실시 형태에서는, 파일럿압 상한 결정부(78)는 조작 레버(71A)의 조작량에 따라서 각 유압 액추에이터(22)의 제어 밸브(14A)를 구동하는 구동 신호[요구 파일럿압(76)]의 상한값을 결정한다. 그리고 파일럿압 선택부(80)는, 구동 신호[요구 파일럿압(76)]가 상한값 이하인 유압 액추에이터(22)에 대해서는, 영역 제한 제어부(75)가 출력한 당해 구동 신호[요구 파일럿압(76)]로 제어 밸브(14A)를 구동한다. 한편, 파일럿압 선택부(80)는 구동 신호[요구 파일럿압(76)]가 상한값을 초과하는 유압 액추에이터(22)에 대해서는, 상한값[파일럿압 상한값(79)]으로 제어 밸브(14A)를 구동하도록 구동 신호[요구 파일럿압(76)]를 선택한다. 이로 인해, 오퍼레이터가 조작 레버(71A)를 조작했을 때에, 당해 조작 레버(71A)에 대응하는 유압 액추에이터(22)의 구동뿐만 아니라, 작업 장치(5)가 미리 정한 공간적 영역으로부터 일탈하지 않도록 기계를 동작시키기 위해서 필요한 유압 액추에이터(22)의 구동도 허가할 수 있다. 이와 함께, 영역 제한 제어부(75)로부터 잘못된 구동 신호[요구 파일럿압(76)]가 출력되어도, 오퍼레이터에 의한 레버 조작량(72)에 따른 구동 신호, 즉 파일럿압 상한값(79)에 억제되므로, 기계의 속도 변화를 억제할 수 있다. 또한, 오퍼레이터가 조작 레버(71A)를 중립 위치로 한 경우에는, 영역 제한 제어부(75)로부터 잘못된 구동 신호[요구 파일럿압(76)]가 출력되어도, 구동 신호가 파일럿압 상한값(79)인 0으로 억제된다. 이에 의해, 유압 액추에이터(22)의 구동이 허가되지 않게 되어, 기계를 정지할 수 있다.

제2 실시 형태에서는, 구동 신호 상한 설정 수단에 대응하는 도 15의 파일럿압 상한값 설정표(90)에 의해, 유압 액추에이터(22)의 각각에 대하여 각 레버 조작의 조작량에 따른 구동 신호의 상한값[파일럿압 상한값(79)]을 설정할 수 있다. 이로 인해, 작업 장치(5)의 구성에 적합한 구동 신호의 상한값, 작업 장치(5)의 일탈을 방지하는 공간적 영역에 적합한 구동 신호의 상한값을 설정할 수 있다.

제2 실시 형태에서는, 요구 파일럿압 이상 검출 수단으로서의 파일럿압 선택부(80) 및 이상 통지부(88)를 구비하고 있다. 이로 인해, 각 유압 액추에이터(22)의 구동 신호[요구 파일럿압(76)]와 파일럿압 상한 결정부(78)가 출력하는 구동 신호의 상한값[파일럿압 상한값(79)]에 기초하여, 제어 이상의 검출 및 통지를 행할 수 있다. 이에 의해, 오퍼레이터에게 기계의 수리를 촉구할 수 있다.

또한, 상술한 제1 실시 형태에서는, 차체 제어부(36)와 영역 제한 제어부(40)와 구동 허용 제어부(44)를 하나의 메인 컨트롤러(32)에 실장한 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예를 들어 영역 제한 제어부(40)와 구동 허용 제어부(44)를, 차체 제어부(36)를 실장한 메인 컨트롤러(32)와는 다른 컨트롤러에 실장하는 구성으로 해도 된다. 또한, 차체 제어부(36)와 영역 제한 제어부(40)와 구동 허용 제어부(44)를, 각각 다른 컨트롤러에 실장하는 구성으로 해도 된다. 이것은, 제2 실시 형태에 대해서도 마찬가지이다.

상술한 제1 실시 형태에서는, 영역 제한 제어부(40)에서 행하여지는 제어로서, 목표면(61)보다도 아래를 너무 파지 않도록 붐(5A)을 상승 방향으로 동작시킨 경우 및, 간섭 방지 영역(63)에 버킷(5C)이 들어가지 않도록 아암(5B)을 누름 방향으로 동작시키는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 제어 수단(영역 제한 제어 수단)은 상기 이외에도, 예를 들어 작업 현장에 있어서의 기계 상방의 시설에의 충돌 회피 등, 기계가 미리 설정한 공간 영역으로부터 일탈하지 않도록 하기 위한 각종 제어를 행하는 구성으로 할 수 있다. 이것은, 제2 실시 형태에 대해서도 마찬가지이다.

상술한 제1 실시 형태에서는, 조작 레버(15A)를 사용해서 유압 액추에이터(22)를 조작하는 구성으로 한 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예를 들어 조작 페달, 조작 스틱 등의 각종 조작구에 의해 유압 액추에이터를 조작하는 구성으로 할 수 있다. 즉, 조작 레버는, 각종 조작구를 포함하는 것이다. 이것은, 제2 실시 형태에 대해서도 마찬가지이다.

상술한 제1 실시 형태에서는, 제어 밸브(14A)를 구동하는 구동 신호를 파일럿압(유압)으로 한 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예를 들어 제어 밸브를 전자기 밸브로 함과 함께 구동 신호를 전기 신호로 하는 등, 유압 이외에도 각종 구동 신호를 사용할 수 있다. 이것은, 제2 실시 형태에 대해서도 마찬가지이다.

상술한 제1 실시 형태에서는, 선회 장치(3)의 구동원을 선회 유압 모터(3A)에 의해 구성한 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예를 들어 선회 장치의 구동원을 유압 모터(선회 유압 모터)와 전동 모터(선회 전동 모터)에 의해 구성해도 된다. 또한, 선회 장치의 구동원을 전동 모터(선회 전동 모터)로만 구성해도 된다. 이것은, 제2 실시 형태에 대해서도 마찬가지이다.

상술한 각 실시 형태에서는, 건설 기계로서, 유압 셔블(1)을 예로 들어 설명하였다. 그러나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 휠 로더 등의 각종 건설 기계에 널리 적용할 수 있다. 또한, 각 실시 형태는 예시이며, 다른 실시 형태에서 나타낸 구성의 부분적인 치환 또는 조합이 가능한 것은 물론이다.

이상의 실시 형태에 의하면, 제어 수단이 정상적인 것인지 여부에 관계없이, 조작 레버를 중립 위치로 함으로써 기계를 정지할 수 있고, 또한 작업 장치가 미리 정한 공간적 영역으로부터 일탈하지 않도록 제어할 수 있다.

(1). 즉, 실시 형태에 의하면, 구동 허가 판정 수단과, 구동 신호 선택 수단을 구비하는 구성으로 하고 있다. 그리고 구동 신호 선택 수단은, 구동 허가 판정 수단에 의해 구동이 허가되지 않는 유압 액추에이터에 대해서는 제어 밸브를 구동하지 않도록, 구동 신호를 선택한다. 이 경우에, 구동 허가 판정 수단은, 조작 레버가 중립 위치일 때는, 모든 유압 액추에이터의 구동을 허가하지 않도록 할 수 있다. 이에 의해, 오퍼레이터가 조작 레버를 중립 위치로 하면, 가령 이상한 구동 신호가 있었다고 해도, 구동 신호 선택 수단은, 제어 밸브를 구동하지 않도록 구동 신호를 선택한다. 이 결과, 이상한 구동 신호가 없을 때는 물론, 가령 이상한 구동 신호가 있었다고 해도, 조작 레버를 중립 위치로 함으로써, 기계를 정지할 수 있다.

한편, 구동 허가 판정 수단은, 조작 레버가 중립 위치에서 조작되고 있을 때는, 그 레버 조작에 대하여 작업 장치가 미리 정한 공간적 영역으로부터 일탈하지 않도록 제어하기 위해서 필요한 유압 액추에이터의 구동을 허가하도록 할 수 있다. 이에 의해, 가령 이상한 구동 신호(예를 들어, 작업 장치가 미리 정한 공간적 영역으로부터 일탈하지 않도록 제어하는 구동 신호 이외의 구동 신호)가 있었다고 해도, 구동 신호 선택 수단은, 이상한 구동 신호를 선택하지 않고, 구동 허가 판정 수단에 의해 구동이 허가된 유압 액추에이터에 대한 구동 신호를 선택한다. 이 결과, 이상한 구동 신호가 없을 때는 물론, 가령 이상한 구동 신호가 있었다고 해도, 작업 장치가 미리 정한 공간적 영역으로부터 일탈하지 않도록 제어할 수 있다.

(2). 실시 형태에 의하면, 구동 허가 판정 수단은, 구동 허가 설정 수단을 구비하는 구성으로 하고 있다. 이 경우에, 구동 허가 설정 수단은, 레버 조작과 그 레버 조작에 대하여 구동을 허가하는 액추에이터의 동작과의 대응 관계로서 설정할 수 있다. 즉, 구동 허가 설정 수단은, 작업 장치의 구성에 적합한 구동 허가, 및/또는 작업 장치의 일탈을 방지하는 공간적 영역에 적합한 구동 허가를 설정할 수 있다. 이에 의해, 구동 허가 판정 수단은, 각 유압 액추에이터의 구동을 허가할지의 여부 판정을 적정하게, 또한 안정되게 행할 수 있다.

(3). 실시 형태에 의하면, 이상 검출 수단과, 이상 통지 수단을 더 구비하는 구성으로 하고 있다. 이에 의해, 오퍼레이터에게 이상을 통지하는 것, 나아가 기계를 자동으로 정지할 수 있다. 이 결과, 오퍼레이터에게 기계의 수리를 촉구할 수 있다.

(4). 실시 형태에 의하면, 구동 신호 상한 결정 수단과, 구동 신호 선택 수단을 구비하는 구성으로 하고 있다. 그리고 구동 신호 선택 수단은, 구동 신호가 구동 신호 상한 결정 수단으로 결정된 상한값을 초과하는 유압 액추에이터에 대해서는 상한값으로 제어 밸브를 구동하도록, 구동 신호를 선택한다. 이 경우에, 구동 신호 상한 결정 수단은, 조작 레버가 중립 위치일 때는, 모든 유압 액추에이터에 대한 구동 신호의 상한값을 0으로 할 수 있다. 이에 의해, 오퍼레이터가 조작 레버를 중립 위치로 하면, 가령 이상한 구동 신호가 있었다고 해도, 구동 신호 선택 수단은, 구동 신호를 상한값인 0을 선택한다. 이에 의해, 이상한 구동 신호가 없을 때는 물론, 가령 이상한 구동 신호가 있었다고 해도, 조작 레버를 중립 위치로 함으로써, 기계를 정지할 수 있다.

한편, 구동 신호 상한 결정 수단은, 조작 레버가 중립 위치에서 조작되고 있을 때는, 그 레버 조작에 대하여 작업 장치가 미리 정한 공간적 영역으로부터 일탈하지 않도록 제어하기 위해서 필요한 유압 액추에이터를 구동할 수 있도록 구동 신호의 상한값을 결정할 수 있다. 이에 의해, 가령 이상한 구동 신호(예를 들어, 작업 장치가 미리 정한 공간적 영역으로부터 일탈하지 않도록 제어하는 구동 신호의 상한값을 초과하는 구동 신호)가 있었다고 해도, 구동 신호 선택 수단은, 구동 신호 상한 결정 수단에 의해 결정된 구동 신호의 상한값을 선택한다. 이 결과, 이상한 구동 신호가 없을 때는 물론, 가령 이상한 구동 신호가 있었다고 해도, 작업 장치가 미리 정한 공간적 영역으로부터 일탈하지 않도록 제어할 수 있다.

(5). 실시 형태에 의하면, 구동 신호 상한 결정 수단은, 구동 신호 상한값 설정 수단을 구비하는 구성으로 하고 있다. 이 경우에, 구동 신호 상한값 설정 수단은, 레버 조작과 그 레버 조작에 대하여 구동을 허가하는 액추에이터에 대한 구동 신호의 상한값과의 대응 관계로서 설정할 수 있다. 즉, 구동 신호 상한 결정 수단은, 작업 장치의 구성에 적합한 구동 신호의 상한값, 및/또는 작업 장치의 일탈을 방지하는 공간적 영역에 적합한 구동 신호의 상한값을 설정할 수 있다. 이에 의해, 구동 신호 상한 결정 수단은, 각 유압 액추에이터에 대한 상한값의 결정을 적정하게, 또한 안정되게 행할 수 있다.

(6). 실시 형태에 의하면, 이상 검출 수단과, 이상 통지 수단을 더 구비하는 구성으로 하고 있다. 이에 의해, 오퍼레이터에게 이상을 통지하는 것, 나아가 기계를 자동으로 정지할 수 있다. 이 결과, 오퍼레이터에게 기계의 수리를 촉구할 수 있다.

1 : 유압 셔블(건설 기계)
2 : 하부 주행체(기계)
2E : 주행 유압 모터(유압 액추에이터)
3 : 선회 장치(기계)
3A : 선회 유압 모터(유압 액추에이터)
4 : 상부 선회체(기계)
5 : 작업 장치(기계)
5D : 붐 실린더(유압 액추에이터)
5E : 아암 실린더(유압 액추에이터)
5F : 버킷 실린더(유압 액추에이터)
14 : 제어 밸브 장치
14A : 제어 밸브
15 : 조작 레버 장치
15A : 조작 레버
28 : 압력 센서(조작량 계측 수단)
31 : 자세 센서(자세 계측 수단)
32 : 메인 컨트롤러
40, 75 : 영역 제한 제어부(제어 수단)
48 : 구동 허가 판정부(구동 허가 판정 수단)
50, 80 : 파일럿압 선택부(구동 신호 선택 수단, 이상 검출 수단)
58, 88 : 이상 통지부(이상 통지 수단)
60, 62 : 구동 허가 설정표(구동 허가 설정 수단)
71 : 조작 레버 장치(조작량 계측 수단)
71A : 조작 레버
73 : 차체 제어부(제어 수단)
78 : 파일럿압 상한 결정부(구동 신호 상한 결정 수단)
90 : 파일럿압 상한값 설정표(구동 신호 상한 설정 수단)

Claims (6)

1. 건설 기계의 복수의 유압 액추에이터를 조작하는 복수의 조작 레버의 조작량에 따라서 조작 신호를 출력하는 조작량 계측 수단으로부터의 신호와, 상기 건설 기계의 자세에 따라서 자세 신호를 출력하는 자세 계측 수단으로부터의 신호에 기초하여, 상기 각 유압 액추에이터의 각 제어 밸브를 구동하는 구동 신호를, 상기 제어 밸브에 공급하는 파일럿압을 증압하고 상기 각 유압 액추에이터를 기동 또는 증속하는 증압 비례 전자기 밸브에 출력하는 건설 기계의 구동 제어 장치에 있어서,
   미리 설정된 오퍼레이터의 레버 조작과 구동 허가 대상과의 대응 관계를 나타내는 구동 허가 설정표를 갖고, 해당 구동 허가 설정표와 상기 조작 신호에 기초하여 상기 각 유압 액추에이터의 구동을 허가할지의 여부를 판정함과 함께, 상기 조작 레버가 중립 위치일 때 상기 유압 액추에이터의 구동을 불허가라 판정하는 구동 허가 판정 수단과,
   상기 각 유압 액추에이터 중 상기 구동 허가 판정 수단에 의해 구동이 허가된 유압 액추에이터에 대해서는 상기 구동 신호로 상기 증압 비례 전자기 밸브를 통해서 상기 제어 밸브를 구동하고, 상기 각 유압 액추에이터 중 상기 구동 허가 판정 수단에 의해 구동이 허가되지 않는 유압 액추에이터에 대해서는, 이상한 구동 신호가 있었다고 해도 상기 증압 비례 전자기 밸브를 통해서 상기 제어 밸브를 구동하지 않도록, 상기 구동 신호를 선택하는 구동 신호 선택 수단과,
   상기 각 유압 액추에이터의 상기 구동 신호와 상기 구동 허가 판정 수단으로 판정된 구동 허가 신호에 기초하여 제어 이상을 검출하는 이상 검출 수단과,
   상기 이상 검출 수단에 의해 상기 제어 이상을 검출했을 때에 상기 제어 밸브에 대한 상기 파일럿압을 차단하는 구동 신호 정지 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 건설 기계의 구동 제어 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 구동 허가 판정 수단은, 상기 각 유압 액추에이터의 각각에 대하여 구동을 허가하는 하나 또는 복수의 레버 조작을 설정하는 구동 허가 설정 수단을 구비하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는, 건설 기계의 구동 제어 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 이상 검출 수단에 의해 상기 제어 이상을 검출했을 때에 이상을 통지하는 이상 통지 수단을 더 구비하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는, 건설 기계의 구동 제어 장치.
4. 건설 기계의 복수의 유압 액추에이터를 조작하는 복수의 조작 레버의 조작량에 따라서 조작 신호를 출력하는 조작량 계측 수단으로부터의 신호와, 상기 건설 기계의 자세에 따라서 자세 신호를 출력하는 자세 계측 수단으로부터의 신호에 기초하여, 상기 각 유압 액추에이터의 각 제어 밸브를 구동하는 구동 신호를, 상기 제어 밸브에 공급하는 파일럿압을 증압하고 상기 각 유압 액추에이터를 기동 또는 증속하는 증압 비례 전자기 밸브에 출력하는 건설 기계의 구동 제어 장치에 있어서,
   미리 설정된 오퍼레이터의 레버 조작과 상기 각 제어 밸브를 구동하는 상기 구동 신호의 상한값과의 대응 관계를 나타내는 상한값 설정표를 갖고, 해당 상한값 설정표와 상기 조작 신호에 기초하여 상기 각 제어 밸브를 구동하는 상기 구동 신호의 상한값을 결정함과 함께, 상기 조작 레버가 중립 위치일 때 상기 구동 신호의 상한값을 0으로 결정하는 구동 신호 상한 결정 수단과,
   상기 각 유압 액추에이터 중 상기 구동 신호가 상기 구동 신호 상한 결정 수단으로 결정된 상한값 이하인 유압 액추에이터에 대해서는 당해 구동 신호로 상기 증압 비례 전자기 밸브를 통해서 상기 제어 밸브를 구동하고, 상기 각 유압 액추에이터 중 상기 구동 신호가 상기 구동 신호 상한 결정 수단으로 결정된 상한값을 초과하는 유압 액추에이터에 대해서는 이상한 구동 신호가 있었다고 해도 상기 상한값으로 상기 증압 비례 전자기 밸브를 통해서 상기 제어 밸브를 구동하도록, 상기 구동 신호를 선택하는 구동 신호 선택 수단과,
   상기 각 유압 액추에이터의 상기 구동 신호와 상기 구동 신호 상한 결정 수단으로 결정된 상기 구동 신호의 상한값에 기초하여 제어 이상을 검출하는 이상 검출 수단과,
   상기 이상 검출 수단에 의해 상기 제어 이상을 검출했을 때에 상기 제어 밸브에 대한 상기 파일럿압을 차단하는 구동 신호 정지 수단을 구비하고 있어,
   상기 구동 신호 상한 결정 수단은, 상기 각 조작 레버 중 어느 하나의 조작 레버가 조작되었을 때에, 당해 조작된 조작 레버에 의해 동작하는 유압 엑추에이터를 포함한 상기 각 유압 액추에이터의 각각에 대하여 상기 구동 신호의 상한값을 결정하는 것을 특징으로 하는, 건설 기계의 구동 제어 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 구동 신호 상한 결정 수단은, 상기 각 유압 액추에이터의 각각에 대하여 각 레버 조작의 조작량에 따른 상기 구동 신호의 상한값을 결정하는 구동 신호 상한값 설정 수단을 구비하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는, 건설 기계의 구동 제어 장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 이상 검출 수단에 의해 상기 제어 이상을 검출했을 때에 이상을 통지하는 이상 통지 수단을 더 구비하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는, 건설 기계의 구동 제어 장치.
   

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