KR20230158503A - 쇼벨 및 쇼벨용의 제어장치 - Google Patents

쇼벨 및 쇼벨용의 제어장치 Download PDF

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KR20230158503A
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control valve
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타케야 이즈미카와
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스미토모 겐키 가부시키가이샤
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Abstract

쇼벨(100)은, 하부주행체(1)와, 하부주행체(1)에 선회 가능하게 탑재된 상부선회체(3)와, 상부선회체(3)에 장착되는 어태치먼트를 갖는다. 그리고, 쇼벨(100)은, 상부선회체(3)가 선회하고 있을 때에, 어태치먼트가 정지대상면으로서의 설계면을 횡단하는 것이 예상된 경우, 상부선회체(3)의 선회를 자동적으로 감속시키거나 혹은 정지시키도록 구성되어 있다. 또, 쇼벨(100)은, 상부선회체(3)의 선회를 감속시키거나 혹은 정지시킬 때, 자동제어에 의한 붐상승동작을 금지하도록 구성되어 있어도 된다.

Description

쇼벨 및 쇼벨용의 제어장치
본 개시는, 굴삭기로서의 쇼벨 및 쇼벨용의 제어장치에 관한 것이다.
종래, 정지(整地)작업을 자동적으로 실행하도록 자동제어되는 유압쇼벨이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이 유압쇼벨은, 설계면보다 깊게 파들어가는 것을 회피하기 위하여, 버킷의 날끝이 설계면보다 내려갈 것 같을 때에 붐을 강제적으로 상승시키는 제어를 실행하도록 구성되어 있다.
특허문헌 1: 국제 공개공보 제2014/192474호
그러나, 붐이 강제적으로 상승되면, 유압쇼벨의 상방에 있는 전선 등의 물체에 붐이 접촉해 버릴 우려가 있다.
그래서, 보다 적절히 자동제어되는 쇼벨을 제공하는 것이 요망된다.
본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨은, 하부주행체와, 상기 하부주행체에 선회 가능하게 탑재된 상부선회체와, 상기 상부선회체에 장착되는 어태치먼트를 갖고, 상기 상부선회체가 선회하고 있을 때에, 상기 어태치먼트와 제어대상면이 간섭하는 것이 예상된 경우, 상기 상부선회체의 선회를 자동적으로 감속시키거나 혹은 정지시킨다.
상술한 수단에 의하여, 보다 적절히 자동제어되는 쇼벨이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨의 측면도이다.
도 2는 도 1의 쇼벨의 상면도이다.
도 3은 도 1의 쇼벨에 탑재되는 유압시스템의 구성예를 나타내는 도이다.
도 4a는 암실린더의 조작에 관한 유압시스템의 일부의 도이다.
도 4b는 붐실린더에 관한 유압시스템의 일부의 도이다.
도 4c는 버킷실린더에 관한 유압시스템의 일부의 도이다.
도 4d는 선회유압모터에 관한 유압시스템의 일부의 도이다.
도 5는 컨트롤러의 구성예를 나타내는 도이다.
도 6은 법면정형작업을 행하는 쇼벨의 사시도이다.
도 7은 법면정형작업을 행하는 쇼벨의 상면도이다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시형태에 관한 굴삭기로서의 쇼벨(100)에 대하여 설명한다. 도 1은 쇼벨(100)의 측면도이며, 도 2는 쇼벨(100)의 상면도이다.
본 실시형태에서는, 쇼벨(100)의 하부주행체(1)는 크롤러(1C)를 포함한다. 크롤러(1C)는, 하부주행체(1)에 탑재되어 있는 주행액추에이터로서의 주행유압모터(2M)에 의하여 구동된다. 구체적으로는, 크롤러(1C)는 좌크롤러(1CL) 및 우크롤러(1CR)를 포함한다. 좌크롤러(1CL)는 좌주행유압모터(2ML)에 의하여 구동되고, 우크롤러(1CR)는 우주행유압모터(2MR)에 의하여 구동된다.
하부주행체(1)에는 선회기구(2)를 통하여 상부선회체(3)가 선회 가능하게 탑재되어 있다. 선회기구(2)는, 상부선회체(3)에 탑재되어 있는 선회액추에이터로서의 선회유압모터(2A)에 의하여 구동된다. 단, 선회액추에이터는, 전동액추에이터로서의 선회전동발전기여도 된다.
상부선회체(3)에는 붐(4)이 장착되어 있다. 붐(4)의 선단에는 암(5)이 장착되고, 암(5)의 선단에는 엔드어태치먼트로서의 버킷(6)이 장착되어 있다. 붐(4), 암(5) 및 버킷(6)은, 어태치먼트의 일례인 굴삭어태치먼트(AT)를 구성한다. 붐(4)은 붐실린더(7)로 구동되고, 암(5)은 암실린더(8)로 구동되며, 버킷(6)은 버킷실린더(9)로 구동된다. 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9)는, 어태치먼트액추에이터를 구성하고 있다. 버킷(6)은, 예를 들면, 법면버킷이어도 된다. 또, 버킷(6)은, 버킷틸트기구를 구비하고 있어도 된다.
붐(4)은, 상부선회체(3)에 대하여 상하로 회동(回動) 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 붐(4)에는 붐각도센서(S1)가 장착되어 있다. 붐각도센서(S1)는, 붐(4)의 회동각도인 붐각도(θ1)를 검출할 수 있다. 붐각도(θ1)는, 예를 들면, 붐(4)을 가장 하강시킨 상태로부터의 상승각도이다. 그 때문에, 붐각도(θ1)는, 붐(4)을 가장 상승시켰을 때에 최대가 된다.
암(5)은, 붐(4)에 대하여 회동 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 암(5)에는 암각도센서(S2)가 장착되어 있다. 암각도센서(S2)는, 암(5)의 회동각도인 암각도(θ2)를 검출할 수 있다. 암각도(θ2)는, 예를 들면, 암(5)을 가장 접은 상태로부터의 펼침각도이다. 그 때문에, 암각도(θ2)는, 암(5)을 가장 펼쳤을 때에 최대가 된다.
버킷(6)은, 암(5)에 대하여 회동 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 버킷(6)에는 버킷각도센서(S3)가 장착되어 있다. 버킷각도센서(S3)는, 버킷(6)의 회동각도인 버킷각도(θ3)를 검출할 수 있다. 버킷각도(θ3)는, 버킷(6)을 가장 접은 상태로부터의 펼침각도이다. 그 때문에, 버킷각도(θ3)는, 버킷(6)을 가장 펼쳤을 때에 최대가 된다.
도 1의 실시형태에서는, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2) 및 버킷각도센서(S3)의 각각은, 가속도센서와 자이로센서의 조합으로 구성되어 있다. 단, 가속도센서만으로 구성되어 있어도 된다. 또, 붐각도센서(S1)는, 붐실린더(7)에 장착된 스트로크센서여도 되고, 로터리인코더, 퍼텐쇼미터 또는 관성계측장치 등이어도 된다. 암각도센서(S2) 및 버킷각도센서(S3)에 대해서도 동일하다.
상부선회체(3)에는, 운전실로서의 캐빈(10)이 마련되고, 또한, 엔진(11) 등의 동력원이 탑재되어 있다. 또, 상부선회체(3)에는, 공간인식장치(70), 방향검출장치(71), 측위장치(73), 기체(機體)경사센서(S4), 및 선회각속도센서(S5) 등이 장착되어 있다. 캐빈(10)의 내부에는, 조작장치(26), 컨트롤러(30), 정보입력장치(72), 표시장치(D1), 및 소리출력장치(D2) 등이 마련되어 있다. 다만, 본서에서는, 편의상, 상부선회체(3)에 있어서의, 굴삭어태치먼트(AT)가 장착되어 있는 측을 전방으로 하고, 카운터웨이트가 장착되어 있는 측을 후방으로 한다.
공간인식장치(70)는, 쇼벨(100)의 주위의 3차원공간에 존재하는 물체를 인식하도록 구성되어 있다. 또, 공간인식장치(70)는, 공간인식장치(70) 또는 쇼벨(100)로부터 인식된 물체까지의 거리를 산출하도록 구성되어 있어도 된다. 공간인식장치(70)는, 예를 들면, 초음파센서, 밀리파레이더, 촬상장치, LIDAR, 거리화상센서, 적외선센서 등, 또는 그들의 임의의 조합을 포함한다. 촬상장치는, 예를 들면, 단안카메라 또는 스테레오카메라 등이다. 본 실시형태에서는, 공간인식장치(70)는, 캐빈(10)의 상면전단에 장착된 전방센서(70F), 상부선회체(3)의 상면후단에 장착된 후방센서(70B), 상부선회체(3)의 상면좌단에 장착된 좌방센서(70L), 및, 상부선회체(3)의 상면우단에 장착된 우방센서(70R)를 포함한다. 상부선회체(3)의 상방의 공간에 존재하는 물체를 인식하는 상방센서가 쇼벨(100)에 장착되어 있어도 된다.
방향검출장치(71)는, 상부선회체(3)의 방향과 하부주행체(1)의 방향의 상대적인 관계에 관한 정보를 검출하도록 구성되어 있다. 방향검출장치(71)는, 예를 들면, 하부주행체(1)에 장착된 지자기(地磁氣)센서와 상부선회체(3)에 장착된 지자기센서의 조합으로 구성되어 있어도 된다. 혹은, 방향검출장치(71)는, 하부주행체(1)에 장착된 GNSS수신기와 상부선회체(3)에 장착된 GNSS수신기의 조합으로 구성되어 있어도 된다. 방향검출장치(71)는, 로터리인코더, 로터리포지션센서 등, 또는, 그들의 임의의 조합이어도 된다. 선회전동발전기로 상부선회체(3)가 선회구동되는 구성에서는, 방향검출장치(71)는, 리졸버로 구성되어 있어도 된다. 방향검출장치(71)는, 예를 들면, 하부주행체(1)와 상부선회체(3)의 사이의 상대회전을 실현하는 선회기구(2)에 관련되어 마련되는 센터조인트에 장착되어 있어도 된다.
방향검출장치(71)는, 상부선회체(3)에 장착된 카메라로 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 방향검출장치(71)는, 상부선회체(3)에 장착되어 있는 카메라가 촬상한 화상(입력화상)에 이미 알려진 화상처리를 실시하여 입력화상에 포함되는 하부주행체(1)의 화상을 검출한다. 그리고, 방향검출장치(71)는, 이미 알려진 화상인식기술을 이용하여 하부주행체(1)의 화상을 검출함으로써, 하부주행체(1)의 길이방향을 특정한다. 그리고, 상부선회체(3)의 전후축의 방향과 하부주행체(1)의 길이방향의 사이에 형성되는 각도를 도출한다. 상부선회체(3)의 전후축의 방향은, 카메라의 장착 위치로부터 도출된다. 특히, 크롤러(1C)는 상부선회체(3)로부터 돌출되어 있기 때문에, 방향검출장치(71)는, 크롤러(1C)의 화상을 검출함으로써 하부주행체(1)의 길이방향을 특정할 수 있다. 이 경우, 방향검출장치(71)는, 컨트롤러(30)에 통합되어 있어도 된다. 또, 카메라는, 공간인식장치(70)여도 된다.
정보입력장치(72)는, 쇼벨의 조작자가 컨트롤러(30)에 대하여 정보를 입력할 수 있도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 정보입력장치(72)는, 표시장치(D1)의 표시부에 근접하여 설치되는 스위치패널이다. 단, 정보입력장치(72)는, 표시장치(D1)의 표시부 상에 배치되는 터치패널이어도 되고, 캐빈(10) 내에 배치되어 있는 마이크로폰 등의 소리입력장치여도 된다. 또, 정보입력장치(72)는, 외부로부터의 정보를 취득하는 통신장치여도 된다.
측위장치(73)는, 상부선회체(3)의 위치를 측정하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 측위장치(73)는, GNSS수신기이며, 상부선회체(3)의 위치를 검출하고, 검출값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 측위장치(73)는, GNSS컴퍼스여도 된다. 이 경우, 측위장치(73)는, 상부선회체(3)의 위치 및 방향을 검출할 수 있기 때문에, 방향검출장치(71)로서도 기능한다.
기체경사센서(S4)는, 소정의 평면에 대한 상부선회체(3)의 경사를 검출한다. 본 실시형태에서는, 기체경사센서(S4)는, 수평면에 관한 상부선회체(3)의 전후축둘레의 경사각 및 좌우축둘레의 경사각을 검출하는 가속도센서이다. 상부선회체(3)의 전후축 및 좌우축은, 예를 들면, 서로 직교하여 쇼벨(100)의 선회축 상의 한 점인 쇼벨중심점을 통과한다.
선회각속도센서(S5)는, 상부선회체(3)의 선회각속도를 검출한다. 본 실시형태에서는, 자이로센서이다. 리졸버, 로터리인코더 등, 또는 그들의 임의의 조합이어도 된다. 선회각속도센서(S5)는, 선회속도를 검출해도 된다. 선회속도는, 선회각속도로부터 산출되어도 된다.
이하에서는, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 버킷각도센서(S3), 기체경사센서(S4) 및 선회각속도센서(S5) 중 적어도 하나는, 자세검출장치라고도 칭해진다. 굴삭어태치먼트(AT)의 자세는, 예를 들면, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2) 및 버킷각도센서(S3)의 각각의 출력에 근거하여 검출된다.
표시장치(D1)는, 정보를 표시하는 장치이다. 본 실시형태에서는, 표시장치(D1)는, 캐빈(10) 내에 설치된 액정디스플레이이다. 단, 표시장치(D1)는, 스마트폰 등의 휴대단말의 디스플레이여도 된다.
소리출력장치(D2)는, 소리를 출력하는 장치이다. 소리출력장치(D2)는, 캐빈(10) 내의 조작자를 향하여 소리를 출력하는 장치, 및, 캐빈(10) 외부의 작업자를 향하여 소리를 출력하는 장치 중 적어도 하나를 포함한다. 휴대단말의 스피커여도 된다.
조작장치(26)는, 조작자가 액추에이터의 조작을 위하여 이용하는 장치이다. 조작장치(26)는, 예를 들면, 조작레버 및 조작페달을 포함한다. 액추에이터는, 유압액추에이터 및 전동액추에이터 중 적어도 하나를 포함한다.
컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)을 제어하기 위한 제어장치이다. 본 실시형태에서는, 컨트롤러(30)는, CPU, 휘발성 기억장치, 및 불휘발성 기억장치 등을 구비한 컴퓨터로 구성되어 있다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 각 기능에 대응하는 프로그램을 불휘발성 기억장치로부터 독출하여 휘발성 기억장치에 로드하고, 대응하는 처리를 CPU에 실행시킨다. 각 기능은, 예를 들면, 조작자에 의한 쇼벨(100)의 수동조작을 가이드(안내)하는 머신가이던스기능, 및, 조작자에 의한 쇼벨(100)의 수동조작을 지원하거나 혹은 쇼벨(100)을 자동적 혹은 자율적으로 동작시키거나 하는 머신컨트롤기능을 포함한다. 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)의 주위의 감시범위 내에 존재하는 물체와 쇼벨(100)의 접촉을 회피하기 위하여 쇼벨(100)을 자동적 혹은 자율적으로 동작시키거나 혹은 정지시키거나 하는 접촉회피기능을 포함하고 있어도 된다. 쇼벨(100)의 주위의 물체의 감시는, 감시범위 내뿐만 아니라 감시범위 외에 대해서도 실행된다.
다음으로, 도 3을 참조하여, 쇼벨(100)에 탑재되는 유압시스템의 구성예에 대하여 설명한다. 도 3은, 쇼벨(100)에 탑재되는 유압시스템의 구성예를 나타내는 도이다. 도 3은, 기계적 동력전달계, 작동유라인, 파일럿라인 및 전기제어계를, 각각, 이중선, 실선, 파선 및 점선으로 나타내고 있다.
쇼벨(100)의 유압시스템은, 주로, 엔진(11), 레귤레이터(13), 메인펌프(14), 파일럿펌프(15), 컨트롤밸브유닛(17), 조작장치(26), 토출압센서(28), 조작센서(29), 및 컨트롤러(30) 등을 포함한다.
도 3에 있어서, 유압시스템은, 엔진(11)에 의하여 구동되는 메인펌프(14)로부터, 센터바이패스관로(40) 또는 패럴렐관로(42)를 거쳐 작동유탱크까지 작동유를 순환시킬 수 있도록 구성되어 있다.
엔진(11)은, 쇼벨(100)의 구동원이다. 본 실시형태에서는, 엔진(11)은, 예를 들면, 소정의 회전수를 유지하도록 동작하는 디젤엔진이다. 엔진(11)의 출력축은, 메인펌프(14) 및 파일럿펌프(15)의 각각의 입력축에 연결되어 있다.
메인펌프(14)는, 작동유라인을 통하여 작동유를 컨트롤밸브유닛(17)에 공급할 수 있도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 메인펌프(14)는, 사판식(斜板式) 가변용량형 유압펌프이다.
레귤레이터(13)는, 메인펌프(14)의 토출량을 제어하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 레귤레이터(13)는, 컨트롤러(30)로부터의 제어지령에 따라 메인펌프(14)의 사판경전각(傾轉角)을 조절함으로써 메인펌프(14)의 토출량을 제어한다.
파일럿펌프(15)는, 파일럿압생성장치의 일례이며, 파일럿라인을 통하여 유압제어기기에 작동유를 공급할 수 있도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 파일럿펌프(15)는, 고정용량형 유압펌프이다. 단, 파일럿압생성장치는, 메인펌프(14)에 의하여 실현되어도 된다. 즉, 메인펌프(14)는, 작동유라인을 통하여 작동유를 컨트롤밸브유닛(17)에 공급하는 기능에 더하여, 파일럿라인을 통하여 각종 유압제어기기에 작동유를 공급하는 기능을 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 파일럿펌프(15)는, 생략되어도 된다.
컨트롤밸브유닛(17)은, 쇼벨(100)에 있어서의 유압시스템을 제어하는 유압제어장치이다. 본 실시형태에서는, 컨트롤밸브유닛(17)은, 제어밸브(171~176)를 포함한다. 제어밸브(175)는 제어밸브(175L) 및 제어밸브(175R)를 포함하고, 제어밸브(176)는 제어밸브(176L) 및 제어밸브(176R)를 포함한다. 컨트롤밸브유닛(17)은, 제어밸브(171~176)를 통하여, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유를 하나 또는 복수의 유압액추에이터에 선택적으로 공급할 수 있도록 구성되어 있다. 제어밸브(171~176)는, 예를 들면, 메인펌프(14)로부터 유압액추에이터로 흐르는 작동유의 유량, 및, 유압액추에이터로부터 작동유탱크로 흐르는 작동유의 유량을 제어한다. 유압액추에이터는, 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9), 좌주행유압모터(2ML), 우주행유압모터(2MR) 및 선회유압모터(2A)를 포함한다.
조작장치(26)는, 조작자가 액추에이터를 조작할 수 있도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 조작장치(26)는, 조작자가 유압액추에이터를 조작할 수 있도록 구성된 유압액추에이터 조작장치를 포함한다. 구체적으로는, 유압액추에이터조작장치는, 파일럿라인을 통하여, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 컨트롤밸브유닛(17) 내의 대응하는 제어밸브의 파일럿포트에 공급할 수 있도록 구성되어 있다. 파일럿포트의 각각에 공급되는 작동유의 압력(파일럿압)은, 유압액추에이터의 각각에 대응하는 조작장치(26)의 조작방향 및 조작량에 따른 압력이다.
토출압센서(28)는, 메인펌프(14)의 토출압을 검출할 수 있도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 토출압센서(28)는, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
조작센서(29)는, 조작자에 의한 조작장치(26)의 조작의 내용을 검출할 수 있도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 조작센서(29)는, 액추에이터의 각각에 대응하는 조작장치(26)의 조작방향 및 조작량을 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
메인펌프(14)는, 좌메인펌프(14L) 및 우메인펌프(14R)를 포함한다. 그리고, 좌메인펌프(14L)는, 좌센터바이패스관로(40L) 또는 좌패럴렐관로(42L)를 거쳐 작동유탱크까지 작동유를 순환시키고, 우메인펌프(14R)는, 우센터바이패스관로(40R) 또는 우패럴렐관로(42R)를 거쳐 작동유탱크까지 작동유를 순환시킨다.
좌센터바이패스관로(40L)는, 컨트롤밸브유닛(17) 내에 배치된 제어밸브(171, 173, 175L 및 176L)를 통과하는 작동유라인이다. 우센터바이패스관로(40R)는, 컨트롤밸브유닛(17) 내에 배치된 제어밸브(172, 174, 175R 및 176R)를 통과하는 작동유라인이다.
제어밸브(171)는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 좌주행유압모터(2ML)로 공급하고, 또한, 좌주행유압모터(2ML)가 토출하는 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
제어밸브(172)는, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 우주행유압모터(2MR)로 공급하고, 또한, 우주행유압모터(2MR)가 토출하는 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
제어밸브(173)는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 선회유압모터(2A)로 공급하고, 또한, 선회유압모터(2A)가 토출하는 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
제어밸브(174)는, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 버킷실린더(9)로 공급하고, 또한, 버킷실린더(9) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
제어밸브(175L)는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 붐실린더(7)에 공급하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다. 제어밸브(175R)는, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 붐실린더(7)로 공급하고, 또한, 붐실린더(7) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
제어밸브(176L)는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 암실린더(8)로 공급하고, 또한, 암실린더(8) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
제어밸브(176R)는, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 암실린더(8)로 공급하고, 또한, 암실린더(8) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
좌패럴렐관로(42L)는, 좌센터바이패스관로(40L)에 병행하는 작동유라인이다. 좌패럴렐관로(42L)는, 제어밸브(171, 173, 및 175L) 중 어느 하나에 의하여 좌센터바이패스관로(40L)를 통과하는 작동유의 흐름이 제한 혹은 차단된 경우에, 보다 하류의 제어밸브에 작동유를 공급할 수 있다. 우패럴렐관로(42R)는, 우센터바이패스관로(40R)에 병행하는 작동유라인이다. 우패럴렐관로(42R)는, 제어밸브(172, 174, 및 175R) 중 어느 하나에 의하여 우센터바이패스관로(40R)를 통과하는 작동유의 흐름이 제한 혹은 차단된 경우에, 보다 하류의 제어밸브에 작동유를 공급할 수 있다.
레귤레이터(13)는, 좌레귤레이터(13L) 및 우레귤레이터(13R)를 포함한다. 좌레귤레이터(13L)는, 좌메인펌프(14L)의 토출압에 따라 좌메인펌프(14L)의 사판경전각을 조절함으로써, 좌메인펌프(14L)의 토출량을 제어한다. 구체적으로는, 좌레귤레이터(13L)는, 예를 들면, 좌메인펌프(14L)의 토출압의 증대에 따라 좌메인펌프(14L)의 사판경전각을 조절하여 토출량을 감소시킨다. 우레귤레이터(13R)에 대해서도 동일하다. 토출압과 토출량의 곱으로 나타나는 메인펌프(14)의 흡수파워(흡수마력)가 엔진(11)의 출력파워(출력마력)를 초과하지 않도록 하기 위함이다.
조작장치(26)는, 좌조작레버(26L), 우조작레버(26R) 및 주행레버(26D)를 포함한다. 주행레버(26D)는, 좌주행레버(26DL) 및 우주행레버(26DR)를 포함한다.
좌조작레버(26L)는, 선회조작과 암(5)의 조작에 이용된다. 좌조작레버(26L)는, 전후방향으로 조작되면, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 제어압을 제어밸브(176)의 파일럿포트에 도입시킨다. 또, 좌우방향으로 조작되면, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 제어압을 제어밸브(173)의 파일럿포트에 도입시킨다.
구체적으로는, 좌조작레버(26L)는, 암접음방향으로 조작된 경우에, 제어밸브(176L)의 우측 파일럿포트에 작동유를 도입시키고, 또한, 제어밸브(176R)의 좌측 파일럿포트에 작동유를 도입시킨다. 또, 좌조작레버(26L)는, 암펼침방향으로 조작된 경우에는, 제어밸브(176L)의 좌측 파일럿포트에 작동유를 도입시키고, 또한, 제어밸브(176R)의 우측 파일럿포트에 작동유를 도입시킨다. 또, 좌조작레버(26L)는, 좌선회방향으로 조작된 경우에, 제어밸브(173)의 좌측 파일럿포트에 작동유를 도입시키고, 우선회방향으로 조작된 경우에, 제어밸브(173)의 우측 파일럿포트에 작동유를 도입시킨다.
우조작레버(26R)는, 붐(4)의 조작과 버킷(6)의 조작에 이용된다. 우조작레버(26R)는, 전후방향으로 조작되면, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 제어압을 제어밸브(175)의 파일럿포트에 도입시킨다. 또, 좌우방향으로 조작되면, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 제어압을 제어밸브(174)의 파일럿포트에 도입시킨다.
구체적으로는, 우조작레버(26R)는, 붐하강방향으로 조작된 경우에, 제어밸브(175R)의 좌측 파일럿포트에 작동유를 도입시킨다. 또, 우조작레버(26R)는, 붐상승방향으로 조작된 경우에는, 제어밸브(175L)의 우측 파일럿포트에 작동유를 도입시키고, 또한, 제어밸브(175R)의 좌측 파일럿포트에 작동유를 도입시킨다. 또, 우조작레버(26R)는, 버킷접음방향으로 조작된 경우에, 제어밸브(174)의 우측 파일럿포트에 작동유를 도입시키고, 버킷펼침방향으로 조작된 경우에, 제어밸브(174)의 좌측 파일럿포트에 작동유를 도입시킨다.
주행레버(26D)는, 크롤러(1C)의 조작에 이용된다. 구체적으로는, 좌주행레버(26DL)는, 좌크롤러(1CL)의 조작에 이용된다. 좌주행페달과 연동하도록 구성되어 있어도 된다. 좌주행레버(26DL)는, 전후방향으로 조작되면, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 제어압을 제어밸브(171)의 파일럿포트에 도입시킨다. 우주행레버(26DR)는, 우크롤러(1CR)의 조작에 이용된다. 우주행페달과 연동하도록 구성되어 있어도 된다. 우주행레버(26DR)는, 전후방향으로 조작되면, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 제어압을 제어밸브(172)의 파일럿포트에 도입시킨다.
토출압센서(28)는, 토출압센서(28L) 및 토출압센서(28R)를 포함한다. 토출압센서(28L)는, 좌메인펌프(14L)의 토출압을 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 토출압센서(28R)에 대해서도 동일하다.
조작센서(29)는, 조작센서(29LA, 29LB, 29RA, 29RB, 29DL, 29DR)를 포함한다. 조작센서(29LA)는, 조작자에 의한 좌조작레버(26L)에 대한 전후방향으로의 조작의 내용을 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작의 내용은, 예를 들면, 레버조작방향, 레버조작량(레버조작각도) 등이다.
동일하게, 조작센서(29LB)는, 조작자에 의한 좌조작레버(26L)에 대한 좌우방향으로의 조작의 내용을 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작센서(29RA)는, 조작자에 의한 우조작레버(26R)에 대한 전후방향으로의 조작의 내용을 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작센서(29RB)는, 조작자에 의한 우조작레버(26R)에 대한 좌우방향으로의 조작의 내용을 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작센서(29DL)는, 조작자에 의한 좌주행레버(26DL)에 대한 전후방향으로의 조작의 내용을 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작센서(29DR)는, 조작자에 의한 우주행레버(26DR)에 대한 전후방향으로의 조작의 내용을 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
컨트롤러(30)는, 조작센서(29)의 출력을 수신하고, 필요에 따라 레귤레이터(13)에 대하여 제어지령을 출력하여, 메인펌프(14)의 토출량을 변화시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 스로틀(18)의 상류에 마련된 제어압센서(19)의 출력을 수신하고, 필요에 따라 레귤레이터(13)에 대하여 제어지령을 출력하여, 메인펌프(14)의 토출량을 변화시킨다. 스로틀(18)은 좌스로틀(18L) 및 우스로틀(18R)을 포함하고, 제어압센서(19)는 좌제어압센서(19L) 및 우제어압센서(19R)를 포함한다.
좌센터바이패스관로(40L)에는, 가장 하류에 있는 제어밸브(176L)와 작동유탱크의 사이에 좌스로틀(18L)이 배치되어 있다. 그 때문에, 좌메인펌프(14L)가 토출한 작동유의 흐름은, 좌스로틀(18L)로 제한된다. 그리고, 좌스로틀(18L)은, 좌레귤레이터(13L)를 제어하기 위한 제어압을 발생시킨다. 좌제어압센서(19L)는, 이 제어압을 검출하기 위한 센서이며, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 컨트롤러(30)는, 이 제어압에 따라 좌메인펌프(14L)의 사판경전각을 조절함으로써, 좌메인펌프(14L)의 토출량을 제어한다. 컨트롤러(30)는, 이 제어압이 클수록 좌메인펌프(14L)의 토출량을 감소시키고, 이 제어압이 작을수록 좌메인펌프(14L)의 토출량을 증대시킨다. 우메인펌프(14R)의 토출량도 동일하게 제어된다.
구체적으로는, 도 3에서 나타나는 바와 같이 쇼벨(100)에 있어서의 유압액추에이터가 어느 것도 조작되고 있지 않은 대기상태인 경우, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유는, 좌센터바이패스관로(40L)를 통과하여 좌스로틀(18L)에 이른다. 그리고, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유의 흐름은, 좌스로틀(18L)의 상류에서 발생하는 제어압을 증대시킨다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 좌메인펌프(14L)의 토출량을 허용최소토출량까지 감소시켜, 토출한 작동유가 좌센터바이패스관로(40L)를 통과할 때의 압력손실(펌핑로스)을 억제한다. 한편, 어느 하나의 유압액추에이터가 조작된 경우, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유는, 조작대상의 유압액추에이터에 대응하는 제어밸브를 통하여, 조작대상의 유압액추에이터로 흘러든다. 그리고, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유의 흐름은, 좌스로틀(18L)에 이르는 양을 감소 혹은 소실시켜, 좌스로틀(18L)의 상류에서 발생하는 제어압을 저하시킨다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 좌메인펌프(14L)의 토출량을 증대시켜, 조작대상의 유압액추에이터에 충분한 작동유를 순환시켜, 조작대상의 유압액추에이터의 구동을 확실하게 한다. 다만, 컨트롤러(30)는, 우메인펌프(14R)의 토출량도 동일하게 제어한다.
상술한 바와 같은 구성에 의하여, 도 3의 유압시스템은, 대기상태에 있어서는, 메인펌프(14)에 있어서의 불필요한 에너지소비를 억제할 수 있다. 불필요한 에너지소비는, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유가 센터바이패스관로(40)에서 발생시키는 펌핑로스를 포함한다. 또, 도 3의 유압시스템은, 유압액추에이터를 작동시키는 경우에는, 메인펌프(14)로부터 필요충분한 작동유를 작동대상의 유압액추에이터에 확실히 공급할 수 있다.
다음으로, 도 4a~도 4d를 참조하여, 컨트롤러(30)가 머신컨트롤기능에 의하여 액추에이터를 동작시키기 위한 구성에 대하여 설명한다. 도 4a~도 4d는, 유압시스템의 일부를 발출한 도이다. 구체적으로는, 도 4a는, 암실린더(8)의 조작에 관한 유압시스템부분을 발출한 도이며, 도 4b는, 붐실린더(7)의 조작에 관한 유압시스템부분을 발출한 도이다. 도 4c는, 버킷실린더(9)의 조작에 관한 유압시스템부분을 발출한 도이며, 도 4d는, 선회유압모터(2A)의 조작에 관한 유압시스템부분을 발출한 도이다.
도 4a~도 4d에 나타내는 바와 같이, 유압시스템은, 비례밸브(31)를 포함한다. 비례밸브(31)는, 비례밸브(31AL~31DL 및 31AR~31DR)를 포함한다.
비례밸브(31)는, 머신컨트롤용 제어밸브로서 기능한다. 비례밸브(31)는, 파일럿펌프(15)와 컨트롤밸브유닛(17) 내의 대응하는 제어밸브의 파일럿포트를 접속하는 관로에 배치되고, 그 관로의 유로면적을 변경할 수 있도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 비례밸브(31)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 제어지령에 따라 동작한다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 조작장치(26)의 조작과는 무관하게, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31)를 통하여, 컨트롤밸브유닛(17) 내의 대응하는 제어밸브의 파일럿포트에 공급할 수 있다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 비례밸브(31)가 생성하는 파일럿압을, 대응하는 제어밸브의 파일럿포트에 작용시킬 수 있다.
이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 특정 조작장치(26)에 대한 조작이 행해지고 있지 않은 경우이더라도, 그 특정 조작장치(26)에 대응하는 유압액추에이터를 동작시킬 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 특정 조작장치(26)에 대한 조작이 행해지고 있는 경우이더라도, 그 특정 조작장치(26)에 대응하는 유압액추에이터의 동작을 강제적으로 정지시킬 수 있다.
예를 들면, 도 4a에 나타내는 바와 같이, 좌조작레버(26L)는, 암(5)을 조작하기 위하여 이용된다. 구체적으로는, 좌조작레버(26L)는, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 전후방향으로의 조작에 따른 파일럿압을 제어밸브(176)의 파일럿포트에 작용시킨다. 보다 구체적으로는, 좌조작레버(26L)는, 암접음방향(후방향)으로 조작된 경우에, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(176L)의 우측 파일럿포트와 제어밸브(176R)의 좌측 파일럿포트에 작용시킨다. 또, 좌조작레버(26L)는, 암펼침방향(전방향)으로 조작된 경우에는, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(176L)의 좌측 파일럿포트와 제어밸브(176R)의 우측 파일럿포트에 작용시킨다.
좌조작레버(26L)에는 스위치(NS)가 마련되어 있다. 본 실시형태에서는, 스위치(NS)는, 좌조작레버(26L)의 선단에 마련된 누름 버튼스위치이다. 조작자는, 스위치(NS)를 누르면서 좌조작레버(26L)를 조작할 수 있다. 스위치(NS)는, 우조작레버(26R)에 마련되어 있어도 되고, 캐빈(10) 내의 다른 위치에 마련되어 있어도 된다.
조작센서(29LA)는, 조작자에 의한 좌조작레버(26L)에 대한 전후방향으로의 조작의 내용을 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
비례밸브(31AL)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 제어지령(전류지령)에 따라 동작한다. 그리고, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31AL)를 통하여 제어밸브(176L)의 우측 파일럿포트 및 제어밸브(176R)의 좌측 파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조정한다. 비례밸브(31AR)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 제어지령(전류지령)에 따라 동작한다. 그리고, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31AR)를 통하여 제어밸브(176L)의 좌측 파일럿포트 및 제어밸브(176R)의 우측 파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조정한다. 비례밸브(31AL)는, 제어밸브(176L) 및 제어밸브(176R)를 임의의 밸브위치에서 정지시킬 수 있도록 파일럿압을 조정 가능하다. 동일하게, 비례밸브(31AR)는, 제어밸브(176L) 및 제어밸브(176R)를 임의의 밸브위치에서 정지시킬 수 있도록 파일럿압을 조정 가능하다.
이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 암접음조작에 따라, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31AL)를 통하여, 제어밸브(176L)의 우측 파일럿포트 및 제어밸브(176R)의 좌측 파일럿포트에 공급할 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 암접음조작과는 무관하게, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31AL)를 통하여, 제어밸브(176L)의 우측 파일럿포트 및 제어밸브(176R)의 좌측 파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 암접음조작에 따르거나, 혹은, 조작자에 의한 암접음조작과는 무관하게, 암(5)을 접을 수 있다.
또, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 암펼침조작에 따라, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31AR)를 통하여, 제어밸브(176L)의 좌측 파일럿포트 및 제어밸브(176R)의 우측 파일럿포트에 공급할 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 암펼침조작과는 무관하게, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31AR)를 통하여, 제어밸브(176L)의 좌측 파일럿포트 및 제어밸브(176R)의 우측 파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 암펼침조작에 따르거나, 혹은, 조작자에 의한 암펼침조작과는 무관하게, 암(5)을 펼칠 수 있다.
또, 이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 암접음조작이 행해지고 있는 경우이더라도, 필요에 따라, 제어밸브(176)의 폐쇄측의 파일럿포트(제어밸브(176L)의 좌측 파일럿포트 및 제어밸브(176R)의 우측 파일럿포트)에 작용하는 파일럿압을 감압하고, 암(5)의 접음동작을 강제적으로 정지시킬 수 있다. 조작자에 의한 암펼침조작이 행해지고 있을 때에 암(5)의 펼침동작을 강제적으로 정지시키는 경우에 대해서도 동일하다.
혹은, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 암접음조작이 행해지고 있는 경우이더라도, 필요에 따라, 비례밸브(31AR)를 제어하고, 제어밸브(176)의 폐쇄측의 파일럿포트의 반대측에 있는, 제어밸브(176)의 개방측의 파일럿포트(제어밸브(176L)의 우측 파일럿포트 및 제어밸브(176R)의 좌측 파일럿포트)에 작용하는 파일럿압을 증대시키고, 제어밸브(176)를 강제적으로 중립위치로 되돌림으로써, 암(5)의 펼침동작을 강제적으로 정지시켜도 된다. 조작자에 의한 암펼침조작이 행해지고 있는 경우에 암(5)의 펼침동작을 강제적으로 정지시키는 경우에 대해서도 동일하다.
또, 이하의 도 4b~도 4d를 참조하면서의 설명을 생략하지만, 조작자에 의한 붐상승조작 또는 붐하강조작이 행해지고 있는 경우에 붐(4)의 동작을 강제적으로 정지시키는 경우, 조작자에 의한 버킷접음조작 또는 버킷펼침조작이 행해지고 있는 경우에 버킷(6)의 동작을 강제적으로 정지시키는 경우, 및, 조작자에 의한 선회조작이 행해지고 있는 경우에 상부선회체(3)의 선회동작을 강제적으로 정지시키는 경우에 대해서도 동일하다. 또, 조작자에 의한 주행조작이 행해지고 있는 경우에 하부주행체(1) 주행동작을 강제적으로 정지시키는 경우에 대해서도 동일하다.
또, 도 4b에 나타내는 바와 같이, 우조작레버(26R)는, 붐(4)을 조작하기 위하여 이용된다. 구체적으로는, 우조작레버(26R)는, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 전후방향으로의 조작에 따른 파일럿압을 제어밸브(175)의 파일럿포트에 작용시킨다. 보다 구체적으로는, 우조작레버(26R)는, 붐상승방향(후방향)으로 조작된 경우에, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(175L)의 우측 파일럿포트와 제어밸브(175R)의 좌측 파일럿포트에 작용시킨다. 또, 우조작레버(26R)는, 붐하강방향(전방향)으로 조작된 경우에는, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(175R)의 우측 파일럿포트에 작용시킨다.
조작센서(29RA)는, 조작자에 의한 우조작레버(26R)에 대한 전후방향으로의 조작의 내용을 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
비례밸브(31BL)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 제어지령(전류지령)에 따라 동작한다. 그리고, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31BL)를 통하여 제어밸브(175L)의 우측 파일럿포트 및 제어밸브(175R)의 좌측 파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조정한다. 비례밸브(31BR)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 제어지령(전류지령)에 따라 동작한다. 그리고, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31BR)를 통하여 제어밸브(175R)의 우측 파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조정한다. 비례밸브(31BL)는, 제어밸브(175L) 및 제어밸브(175R)를 임의의 밸브위치에서 정지시킬 수 있도록 파일럿압을 조정 가능하다. 또, 비례밸브(31BR)는, 제어밸브(175R)를 임의의 밸브위치에서 정지시킬 수 있도록 파일럿압을 조정 가능하다.
이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 붐상승조작에 따라, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31BL)를 통하여, 제어밸브(175L)의 우측 파일럿포트 및 제어밸브(175R)의 좌측 파일럿포트에 공급할 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 붐상승조작과는 무관하게, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31BL)를 통하여, 제어밸브(175L)의 우측 파일럿포트 및 제어밸브(175R)의 좌측 파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 붐상승조작에 따르거나, 혹은, 조작자에 의한 붐상승조작과는 무관하게, 붐(4)을 상승시킬 수 있다.
또, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 붐하강조작에 따라, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31BR)를 통하여, 제어밸브(175R)의 우측 파일럿포트에 공급할 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 붐하강조작과는 무관하게, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31BR)를 통하여, 제어밸브(175R)의 우측 파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 붐하강조작에 따르거나, 혹은, 조작자에 의한 붐하강조작과는 무관하게, 붐(4)을 하강시킬 수 있다.
또, 도 4c에 나타내는 바와 같이, 우조작레버(26R)는, 버킷(6)을 조작하기 위해서도 이용된다. 구체적으로는, 우조작레버(26R)는, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 좌우방향으로의 조작에 따른 파일럿압을 제어밸브(174)의 파일럿포트에 작용시킨다. 보다 구체적으로는, 우조작레버(26R)는, 버킷접음방향(좌방향)으로 조작된 경우에, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(174)의 좌측 파일럿포트에 작용시킨다. 또, 우조작레버(26R)는, 버킷펼침방향(우방향)으로 조작된 경우에는, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(174)의 우측 파일럿포트에 작용시킨다.
조작센서(29RB)는, 조작자에 의한 우조작레버(26R)에 대한 좌우방향으로의 조작의 내용을 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
비례밸브(31CL)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 제어지령(전류지령)에 따라 동작한다. 그리고, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31CL)를 통하여 제어밸브(174)의 좌측 파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조정한다. 비례밸브(31CR)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 제어지령(전류지령)에 따라 동작한다. 그리고, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31CR)를 통하여 제어밸브(174)의 우측 파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조정한다. 비례밸브(31CL)는, 제어밸브(174)를 임의의 밸브위치에서 정지시킬 수 있도록 파일럿압을 조정 가능하다. 동일하게, 비례밸브(31CR)는, 제어밸브(174)를 임의의 밸브위치에서 정지시킬 수 있도록 파일럿압을 조정 가능하다.
이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 버킷접음조작에 따라, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31CL)를 통하여, 제어밸브(174)의 좌측 파일럿포트에 공급할 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 버킷접음조작과는 무관하게, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31CL)를 통하여, 제어밸브(174)의 좌측 파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 버킷접음조작에 따르거나, 혹은, 조작자에 의한 버킷접음조작과는 무관하게, 버킷(6)을 접을 수 있다.
또, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 버킷펼침조작에 따라, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31CR)를 통하여, 제어밸브(174)의 우측 파일럿포트에 공급할 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 버킷펼침조작과는 무관하게, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31CR)를 통하여, 제어밸브(174)의 우측 파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 버킷펼침조작에 따르거나, 혹은, 조작자에 의한 버킷펼침조작과는 무관하게, 버킷(6)을 펼칠 수 있다.
또, 도 4d에 나타내는 바와 같이, 좌조작레버(26L)는, 선회기구(2)를 조작하기 위해서도 이용된다. 구체적으로는, 좌조작레버(26L)는, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 좌우방향으로의 조작에 따른 파일럿압을 제어밸브(173)의 파일럿포트에 작용시킨다. 보다 구체적으로는, 좌조작레버(26L)는, 좌선회방향(좌방향)으로 조작된 경우에, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(173)의 좌측 파일럿포트에 작용시킨다. 또, 좌조작레버(26L)는, 우선회방향(우방향)으로 조작된 경우에는, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(173)의 우측 파일럿포트에 작용시킨다.
조작센서(29LB)는, 조작자에 의한 좌조작레버(26L)에 대한 좌우방향으로의 조작의 내용을 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
비례밸브(31DL)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 제어지령(전류지령)에 따라 동작한다. 그리고, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31DL)를 통하여 제어밸브(173)의 좌측 파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조정한다. 비례밸브(31DR)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 제어지령(전류지령)에 따라 동작한다. 그리고, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31DR)를 통하여 제어밸브(173)의 우측 파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조정한다. 비례밸브(31DL)는, 제어밸브(173)를 임의의 밸브위치에서 정지시킬 수 있도록 파일럿압을 조정 가능하다. 동일하게, 비례밸브(31DR)는, 제어밸브(173)를 임의의 밸브위치에서 정지시킬 수 있도록 파일럿압을 조정 가능하다.
이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 좌선회조작에 따라, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31DL)를 통하여, 제어밸브(173)의 좌측 파일럿포트에 공급할 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 좌선회조작과는 무관하게, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31DL)를 통하여, 제어밸브(173)의 좌측 파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 좌선회조작에 따르거나, 혹은, 조작자에 의한 좌선회조작과는 무관하게, 선회기구(2)를 좌선회시킬 수 있다.
또, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 우선회조작에 따라, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31DR)를 통하여, 제어밸브(173)의 우측 파일럿포트에 공급할 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 우선회조작과는 무관하게, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31DR)를 통하여, 제어밸브(173)의 우측 파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 우선회조작에 따르거나, 혹은, 조작자에 의한 우선회조작과는 무관하게, 선회기구(2)를 우선회시킬 수 있다.
쇼벨(100)은, 하부주행체(1)를 자동적으로 전진·후진시키는 구성을 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 좌주행유압모터(2ML)의 조작에 관한 유압시스템부분, 및, 우주행유압모터(2MR)의 조작에 관한 유압시스템부분은, 붐실린더(7)의 조작에 관한 유압시스템부분 등과 동일하게 구성되어도 된다.
또, 쇼벨(100)은, 버킷틸트기구를 자동적으로 동작시키는 구성을 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 버킷틸트기구를 구성하는 버킷틸트실린더에 관한 유압시스템부분은, 붐실린더(7)의 조작에 관한 유압시스템부분 등과 동일하게 구성되어도 된다.
또, 조작장치(26)의 형태로서 전기식 조작레버에 관한 설명을 기재했지만, 전기식 조작레버가 아닌 유압식 조작레버가 채용되어도 된다. 이 경우, 유압식 조작레버의 레버조작량은, 압력센서에 의하여 압력의 형태로 검출되어 컨트롤러(30)에 입력되어도 된다. 또, 유압식 조작레버로서의 조작장치(26)와 각 제어밸브의 파일럿포트의 사이에는 전자밸브가 배치되어도 된다. 전자밸브는, 컨트롤러(30)로부터의 전기신호에 따라 동작하도록 구성된다. 이 구성에 의하여, 유압식 조작레버로서의 조작장치(26)를 이용한 수동조작이 행해지면, 조작장치(26)는, 레버조작량에 따라 파일럿압을 증감시킴으로써 각 제어밸브를 이동시킬 수 있다. 또, 각 제어밸브는 전자스풀밸브로 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 전자스풀밸브는, 전기식 조작레버의 레버조작량에 대응하는 컨트롤러(30)로부터의 전기신호에 따라 동작한다.
다음으로, 도 5를 참조하여, 컨트롤러(30)의 구성예에 대하여 설명한다. 도 5는, 컨트롤러(30)의 구성예를 나타내는 도이다. 도 5에서는, 컨트롤러(30)는, 자세검출장치, 조작장치(26), 공간인식장치(70), 방향검출장치(71), 정보입력장치(72), 측위장치(73) 및 스위치(NS) 등 중 적어도 하나가 출력하는 신호를 받아, 다양한 연산을 실행하여, 비례밸브(31), 표시장치(D1), 및 소리출력장치(D2) 등 중 적어도 하나에 제어지령을 출력할 수 있도록 구성되어 있다. 자세검출장치는, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 버킷각도센서(S3), 기체경사센서(S4), 및 선회각속도센서(S5)를 포함한다. 컨트롤러(30)는, 위치산출부(30A), 궤도취득부(30B), 및 자동제어부(30C)를 기능요소로서 갖는다. 각 기능요소는, 하드웨어로 구성되어 있어도 되고, 소프트웨어로 구성되어 있어도 된다. 위치산출부(30A), 궤도취득부(30B), 및 자동제어부(30C)는, 설명의 편의를 위하여 구별되어 나타나 있지만, 물리적으로 구별되어 있을 필요는 없고, 전체적으로 혹은 부분적으로 공통된 소프트웨어컴포넌트 혹은 하드웨어컴포넌트로 구성되어 있어도 된다.
위치산출부(30A)는, 측위대상의 위치를 산출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 위치산출부(30A)는, 어태치먼트의 소정 부위의 기준좌표계에 있어서의 좌표점을 산출한다. 소정 부위는, 예를 들면, 버킷(6)의 치선(爪先)이다. 구체적으로는, 버킷(6)의 치선은, 버킷(6)의 선단에 장착된 복수의 클로 중 중앙에 있는 클로의 선단이다. 단, 버킷(6)의 치선은, 버킷(6)의 선단에 장착된 복수의 클로(claw) 중 좌단에 있는 클로의 선단이어도 되고, 버킷(6)의 선단에 장착된 복수의 클로 중 우단에 있는 클로의 선단이어도 된다. 기준좌표계의 원점은, 예를 들면, 선회축과 쇼벨(100)의 접지면의 교점이다. 기준좌표계는, 예를 들면, XYZ 직교좌표계이며, 쇼벨(100)의 전후축에 평행한 X축과, 쇼벨(100)의 좌우축에 평행한 Y축과, 쇼벨(100)의 선회축에 평행한 Z축을 갖는다. 위치산출부(30A)는, 예를 들면, 붐(4), 암(5) 및 버킷(6)의 각각의 회동각도로부터 버킷(6)의 치선의 좌표점을 산출한다. 위치산출부(30A)는, 중앙에 있는 클로의 선단의 좌표점뿐만 아니라, 좌단에 있는 클로의 선단의 좌표점, 및, 우단에 있는 클로의 선단의 좌표점을 산출해도 된다. 이 경우, 위치산출부(30A)는, 기체경사센서(S4)의 출력을 이용해도 된다.
궤도취득부(30B)는, 쇼벨(100)을 자율적으로 동작시킬 때에 어태치먼트의 소정 부위가 따라가는 궤도인 목표궤도를 취득하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 궤도취득부(30B)는, 자동제어부(30C)가 쇼벨(100)을 자율적으로 동작시킬 때에 이용하는 목표궤도를 취득한다. 구체적으로는, 궤도취득부(30B)는, 불휘발성 기억장치에 기억되어 있는 설계면에 관한 데이터에 근거하여 목표궤도를 도출한다. 궤도취득부(30B)는, 공간인식장치(70)가 인식한 쇼벨(100)의 주위의 지형에 관한 정보에 근거하여 목표궤도를 도출해도 된다. 혹은, 궤도취득부(30B)는, 휘발성 기억장치에 기억되어 있는 자세검출장치의 과거의 출력으로부터 버킷(6)의 치선의 과거의 궤적에 관한 정보를 도출하고, 그 정보에 근거하여 목표궤도를 도출해도 된다. 혹은, 궤도취득부(30B)는, 어태치먼트의 소정 부위의 현재 위치와 설계면에 관한 데이터에 근거하여 목표궤도를 도출해도 된다.
자동제어부(30C)는, 쇼벨(100)을 자율적으로 동작시킬 수 있도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 소정의 개시조건이 충족된 경우에, 궤도취득부(30B)가 취득한 목표궤도를 따라 어태치먼트의 소정 부위를 이동시키도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 스위치(NS)가 눌려 있는 상태에서 조작장치(26)가 조작되었을 때에, 소정 부위가 목표궤도를 따라 이동하도록, 쇼벨(100)을 자율적으로 동작시킨다.
본 실시형태에서는, 자동제어부(30C)는, 액추에이터를 자율적으로 동작시킴으로써 조작자에 의한 쇼벨의 수동조작을 지원하도록 구성되어 있다. 예를 들면, 자동제어부(30C)는, 조작자가 스위치(NS)를 누르면서 수동으로 암접음조작을 행하고 있는 경우에, 목표궤도와 버킷(6)의 치선의 위치가 일치하도록 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9) 중 적어도 하나를 자율적으로 신축시켜도 된다. 이 경우, 조작자는, 예를 들면, 좌조작레버(26L)를 암접음방향으로 조작하는 것만으로, 버킷(6)의 치선을 목표궤도에 일치시키면서, 암(5)을 접을 수 있다.
본 실시형태에서는, 자동제어부(30C)는, 비례밸브(31)에 제어지령(전류지령)을 부여하여 각 액추에이터에 대응하는 제어밸브에 작용하는 파일럿압을 개별적으로 조정함으로써 각 액추에이터를 자율적으로 동작시킬 수 있다. 예를 들면, 우조작레버(26R)가 기울어졌는지 아닌지에 관계없이, 붐실린더(7) 및 버킷실린더(9) 중 적어도 하나를 동작시킬 수 있다.
다음으로, 도 6 및 도 7을 참조하여, 컨트롤러(30)가 자동제어에 의하여 선회동작을 정지시키는 처리에 대하여 설명한다. 도 6은, 자동제어에 의하여 선회동작이 정지되었을 때의 쇼벨(100)의 사시도이며, 도 7은, 자동제어에 의하여 선회동작이 정지되는 쇼벨(100)의 상면도이다.
다만, 도 6 및 도 7에서는, 범위 NR은, 법면(오르막법면)이 완성되지 않은 범위, 즉, 지표면이 설계면과 일치하지 않는 범위를 나타내고, 범위 CS는, 법면(오르막법면) 이 완성된 범위, 즉, 지표면이 설계면과 일치하는 범위를 나타내고 있다.
도 6 및 도 7은, 법면정형작업을 실행하는 쇼벨(100)을 나타내고 있다. 법면정형작업은, 버킷(6)으로 경사면에 있는 토사를 깎아내는 굴삭작업, 및, 그 굴삭작업 시에 버킷(6) 내에 들어간 토사를 다른 장소에 배토(排土)하는 배토작업을 포함한다. 구체적으로는, 도 7은, 배토작업이 완료되었을 때의 쇼벨(100)의 상태를, 파선으로 그려진 쇼벨(100A)로 나타내고 있다. 또, 도 7은, 다음의 굴삭작업을 실행하기 위하여 쇼벨(100)을 경사면(법면)에 정대(正對)시켰을 때의 쇼벨(100)의 상태를, 일점쇄선으로 그려진 쇼벨(100C)로 가상적으로 나타내고 있다.
다만, "쇼벨(100)을 경사면(법면)에 정대시킨다"는, 예를 들면, 버킷(6)의 배면과 법면(설계면)을 평행하게 할 수 있도록 쇼벨(100)을 선회축 2X 둘레로 선회시키는 것을 의미한다. 또, 쇼벨(100)은, 도 7에 나타내는 예에서는, 실선으로 그려진 쇼벨(100B)로 나타나는 상태에서 선회동작이 정지되므로, 실제로는 쇼벨(100C)로 나타나는 상태에는 이르지 않는다. 그 때문에, 쇼벨(100C)은, 쇼벨(100)의 가상적인 상태로서 나타나 있다.
또, 도 7은, 쇼벨(100A)로 나타나는 배토작업이 완료되었을 때의 쇼벨(100)의 상태로부터, 쇼벨(100C)로 나타나는 경사면(법면)에 정대된 쇼벨(100)의 상태에 이를 때까지의 상부선회체(3)의 선회동작을 화살표 AR로 나타내고 있다. 이 선회동작은, 조작자가 스위치(NS)를 누르면서 좌조작레버(26L)를 좌선회방향(좌방향)으로 젖힘으로써 실현되어 있다. 그리고, 이때의 선회반경은, 작업반경 R1에 상당한다.
또, 도 7은, 자동제어에 의하여 선회동작이 정지되었을 때의 쇼벨(100)의 상태를, 실선으로 그려진 쇼벨(100B)로 나타내고 있다. 도 6에 나타내는 쇼벨(100)은, 이 쇼벨(100B)에 상당한다.
또, 도 7은, 배토작업이 완료되었을 때의 쇼벨(100)(쇼벨(100A))의 중심선을 파선 L0으로 나타내고, 본 발명의 자동제어에 의하여 선회동작이 정지되었을 때의 쇼벨(100)(쇼벨(100B))의 중심선을 파선 L2로 나타내며, 설계면으로서의 경사면(법면)에 정대될 때의 쇼벨(100)(쇼벨(100C))의 중심선을 파선 L4로 나타내고 있다. 또, 도 7은, 자동제어에 의하여 선회동작의 감속이 개시되었을 때의 쇼벨(100)의 중심선을 파선 L1로 나타내고, 만일 자동제어를 적용하지 않고, 선회동작을 정지시키지 않고 그 선회동작을 계속시켰을 때에 굴삭어태치먼트(AT)의 소정 부위가 경사면과 접촉할 때의 쇼벨(100)의 중심선을 파선 L3으로 나타내고 있다. 다만, 화살표 AR은, 종단에 가까운 부분을 점선으로 나타냄으로써, 선회동작이 감속되는 것을 나타내고 있다. 파선 L3(굴삭어태치먼트(AT)의 소정 부위와 경사면이 접촉하는 위치)은, 파선 L1에 대응하는 쇼벨(100)에 있어서의 버킷(6)의 높이(혹은, 굴삭어태치먼트(AT)의 자세), 및, 선회반경에 근거하여 산출된다. 이 때문에, 선회 중에 버킷(6)의 높이(혹은, 굴삭어태치먼트(AT)의 자세), 및, 선회반경이 변화하면, 설계면에 접촉하는 위치(파선 L3의 각도)도 변화한다. 또, 파선 L3은, 배토 시의 버킷(6)의 높이(혹은, 굴삭어태치먼트(AT)의 자세), 및, 선회반경에 근거하여 산출되어도 된다.
예를 들면, 컨트롤러(30)는, 스위치(NS)가 눌린 상태에서 좌조작레버(26L)가 조작되어 선회동작이 개시되었을 때에, 어태치먼트의 소정 부위(이 예에서는 버킷(6)에 있어서의 소정 점)가 따라가는 궤도(이하, "선회궤도"라고 한다.)를 산출한다. 이 선회궤도는, 예를 들면, 측위장치(73)가 출력하는 상부선회체(3)의 위치에 관한 정보와, 자세검출장치가 출력하는 굴삭어태치먼트(AT)의 자세에 관한 정보에 근거하여 산출된다. 도 7은, 이 선회궤도를 파선 LC로 나타내고 있다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 이 선회동작이 계속되었을 때에, 쇼벨(100)이 경사면(법면)에 정대하기 전에, 버킷(6)이 설계면과 접촉하는지 아닌지, 즉, 버킷(6)이 설계면을 넘어 경사면을 파들어가는지 아닌지를 판정한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 버킷(6)에 있어서의 소정 점이 따라가는 선회궤도와 설계면이 교차하는지 아닌지를 판정한다.
이 판정은, 예를 들면, 불휘발성 기억장치에 기억되어 있는 설계면에 관한 데이터와, 측위장치(73)가 출력하는 상부선회체(3)의 위치에 관한 정보와, 자세검출장치가 출력하는 굴삭어태치먼트(AT)의 자세에 관한 정보에 근거한다. 다만, 컨트롤러(30)는, 공간인식장치(70)가 출력하는 정보에 근거하여 버킷(6)이 설계면과 접촉하는지 아닌지를 판정해도 된다.
버킷(6)이 설계면과 접촉한다고 판정한 경우, 컨트롤러(30)는, 소정 조건이 충족되었을 때에, 그 선회동작을 정지시킨다. 소정 조건은, 예를 들면, 버킷(6)에 있어서의 소정 점의 현재 위치와 접촉점(점 P3 참조.)의 사이의 거리(이하, "산출거리"라고 한다.)가 소정 거리를 하회했는지 아닌지이다. 다만, 접촉점은, 선회동작이 계속되었을 때에, 쇼벨(100)이 경사면(법면)에 정대하기 전에, 버킷(6)이 설계면과 접촉할 때의 버킷(6)에 있어서의 소정 점의 추정위치에 상당한다. 또, 산출거리는, 도 7에 나타내는 예에서는, 파선 LC로 나타나는 선회궤도를 따른 거리이다. 단, 산출거리는, 버킷(6)에 있어서의 소정 점의 현재 위치와 접촉점의 사이의 직선거리여도 된다.
또, 컨트롤러(30)는, 선회동작을 감속시키거나 혹은 정지시킨 경우이더라도, 소정 조건이 성립하기 전의 선회방향과는 반대의 선회방향으로의 선회조작이 그 후에 행해진 경우에는, 그 선회조작에 따른 선회동작을 허용한다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 소정 조건이 충족되었다고 판정하여 좌선회동작을 감속시키거나 혹은 정지시킨 경우이더라도, 그 후에 우선회조작이 행해진 경우에는, 그 우선회조작에 따라 상부선회체(3)를 우선회시킨다. 즉, 컨트롤러(30)는, 버킷(6)을 경사면(법면)으로부터 멀리하기 위한 선회동작을 제한 혹은 금지할 필요는 없다. 또, 컨트롤러(30)는, 붐상승조작 등의 선회조작 이외의 다른 조작을 제한 혹은 금지할 필요도 없다.
또, 컨트롤러(30)는, 소정 조건이 충족된 경우이더라도, 스위치(NS)가 눌리지 않은 경우에는, 자동제어에 의한 선회동작의 정지를 실행하지 않도록 구성되어 있다. 조작자가 버킷(6)을 의도적으로 경사면(법면)에 접촉시키는 경우도 일어날 수 있기 때문이다. 즉, 조작자는, 스위치(NS)를 누르지 않고 선회조작을 실행함으로써, 버킷(6)을 경사면(법면)에 접촉시킬 수 있다.
도 7에 나타내는 예에서는, 컨트롤러(30)는, 선회 중에 소정의 제어주기로 버킷(6)의 높이(혹은, 굴삭어태치먼트(AT)의 자세) 및, 선회반경을 산출하고 있다. 컨트롤러(30)는, 선회 중에 산출된 버킷(6)의 높이(혹은, 굴삭어태치먼트(AT)의 자세)와 선회반경에 근거하여, 소정의 제어주기로 굴삭어태치먼트(AT)의 소정 부위로부터 설계면까지의 거리를 산출한다. 컨트롤러(30)는, 소정의 제어주기로 산출되는 굴삭어태치먼트(AT)의 소정 부위로부터 설계면까지의 거리와 미리 설정된 거리 X1 및 거리 X2를 대비한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 산출거리가 거리 X1을 하회했을 때에, 상부선회체(3)의 선회동작의 감속을 개시시킨다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 상부선회체(3)의 선회동작을 소정의 감속도로 감속시킨다. 소정의 감속도는, 불변이어도 되고, 가변이어도 된다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 산출거리가 거리 X2(<거리 X1)가 되는 곳에서, 상부선회체(3)의 선회동작을 정지시킨다. 다만, 도 7의 점 P1은, 선회동작의 감속을 개시시켰을 때의 소정 부위의 위치를 나타내고 있다. 또, 도 6 및 도 7의 각각에 있어서의 점 P2는, 선회동작을 정지시켰을 때의 소정 부위의 위치를 나타내고 있다. 또, 도 6 및 도 7의 각각에 있어서의 점 P3은, 만일 자동제어에 의한 선회동작의 정지가 행해지지 않고 선회동작이 계속된 경우에 버킷(6)과 설계면이 접촉할 때의 소정 부위의 추정위치, 즉, 접촉점의 추정위치를 나타내고 있다. 구체적으로는, 접촉점의 추정위치는, 선회동작이 계속된 경우에 버킷(6)에 있어서의 소정 점이 따라가는 선회궤도와 설계면의 사이의 교점의 위치에 상당한다.
다만, 도 7에 나타내는 예에서는, 컨트롤러(30)는, 임계값으로서의 거리 X1이 작업반경 R1의 변화에 따라 변화하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 거리 X1은, 작업반경 R1이 클수록 커지도록 설정된다. 작업반경 R1이 클수록 굴삭어태치먼트(AT)의 관성모멘트가 커져, 선회동작을 정지시키기 어려워지기 때문이다. 동일한 이유에 의하여, 컨트롤러(30)는, 임계값으로서의 거리 X2가 작업반경 R1의 변화에 따라 변화하도록 구성되어 있어도 된다. 단, 컨트롤러(30)는, 작업반경 R1과는 무관하게 거리 X1이 일정해지도록 구성되어 있어도 된다.
혹은, 컨트롤러(30)는, 임계값으로서의 거리 X1이 굴삭어태치먼트(AT)의 자세의 변화에 따라 변화하도록 구성되어 있어도 된다. 예를 들면, 거리 X1은, 붐각도(θ1)가 클수록 작아지도록 설정되어도 되고, 암각도(θ2)가 작을수록 작아지도록 설정되어도 된다.
혹은, 컨트롤러(30)는, 임계값으로서의 거리 X1이 선회속도의 변화에 따라 변화하도록 구성되어 있어도 된다. 예를 들면, 거리 X1은, 선회속도가 클수록 커지도록 설정되어도 된다.
또, 컨트롤러(30)는, 상부선회체(3)의 선회속도가 소정 속도 이하이면, 상부선회체(3)의 선회동작을 감속시킨 후 정지시키는 것이 아니라, 상부선회체(3)를 감속시키지 않고 정지시켜도 된다.
또, 소정 조건은, 예를 들면, 상면에서 보았을 때에 있어서의 법면의 연재방향을 나타내는 가상선(EL)과 상면에서 보았을 때에 있어서의 쇼벨(100)의 중심선의 사이에 형성되는 각도(이하, "산출각도"라고 한다.)가 소정 각도를 상회하는지 아닌지여도 된다.
도 7에 나타내는 예에서는, 컨트롤러(30)는, 선회 중에 소정의 제어주기로 버킷(6)의 높이(혹은, 굴삭어태치먼트(AT)의 자세) 및 선회반경을 산출하고 있다. 컨트롤러(30)는, 선회 중에 산출된 버킷(6)의 높이(혹은, 굴삭어태치먼트(AT)의 자세)와 선회반경에 근거하여, 소정의 제어주기로 굴삭어태치먼트(AT)의 소정 부위로부터 설계면까지의 선회각도를 산출각도로서 산출한다. 컨트롤러(30)는, 소정의 제어주기로 산출되는 굴삭어태치먼트(AT)의 소정 부위로부터 설계면까지의 선회각도와 미리 설정된 각도 α1 및 각도 α2를 대비한다.
도 7에 나타내는 예에서는, 각도 α1 및 각도 α2는, 상면에서 보았을 때에 있어서의 법면의 연재방향을 나타내는 가상선(EL)과 상면에서 보았을 때에 있어서의 쇼벨(100)의 중심선의 사이에 형성되는 각도이다. 도 7에 나타내는 예에서는, 산출각도는, 쇼벨(100)이 경사면(법면)에 정대했을 때에 최대각도(90도)가 되는 각도이며, 쇼벨(100)이 정대 상태에 가까워질수록 최대각도에 가까워진다. 그 때문에, 각도 α1 및 각도 α2는, 90도 미만의 각도로서 설정되어 있다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 산출각도가 각도 α1을 상회했을 때에, 상부선회체(3)의 선회동작의 감속을 개시시킨다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 상부선회체(3)의 선회동작을 소정의 감속도로 감속시킨다. 소정의 감속도는, 불변이어도 되고, 가변이어도 된다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 산출각도가 각도 α2(>각도 α1)가 되는 곳에서, 상부선회체(3)의 선회동작을 정지시킨다. 다만, 도 7은, 다음의 굴삭작업을 실행하기 위하여 쇼벨(100)을 경사면(법면)에 정대시켰을 때의 산출각도가 각도 α3이 되는 것을 나타내고 있다. 쇼벨(100)을 경사면(법면)에 정대시켰을 때의 쇼벨(100)의 상태란, 굴삭어태치먼트(AT)의 가동평면이 설계면(경사면)에 대하여 수직인 방향(법선방향)을 포함한 상태이다. 굴삭어태치먼트(AT)의 가동평면은, 예를 들면, 굴삭어태치먼트(AT)의 세로방향의 중심선을 포함하는 가상평면이다.
또, 컨트롤러(30)는, 버킷(6)이 설계면과 접촉하지 않는다고 판정한 경우에는, 상부선회체(3)가 경사면(법면)에 정대했을 때에 상부선회체(3)의 선회동작이 정지하도록 자동제어에 의하여 선회동작을 정지시키도록 구성되어 있어도 된다. 이로써, 버킷(6)이 설계면과 접촉하지 않는다고 컨트롤러(30)가 판정한 경우에는, 쇼벨(100)의 조작자는, 버킷(6)과 설계면의 접촉을 신경쓰지 않고, 좌조작레버(26L)를 원하는 조작량으로 좌선회방향으로 젖히는 것만으로, 쇼벨(100)을 경사면(법면)에 정대시킬 수 있다. 버킷(6)이 설계면과 접촉하는지 아닌지의 판정결과에 관계없이, 상부선회체(3)의 선회동작은 적절히 정지되기 때문이다.
상술한 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 소정 조건이 충족된 경우에 선회동작을 급정지시키지 않고, 선회동작을 서서히 정지시키도록 하기 때문에, 쇼벨(100)의 조작자에게 위화감을 주지 않는다.
또, 컨트롤러(30)는, 버킷(6)과 설계면의 접촉을 회피하기 위하여, 좌조작레버(26L)의 조작량과는 무관하게 선회동작을 자동적으로 정지시키도록 구성되어 있다. 즉, 쇼벨(100)의 조작자에 의하여 좌조작레버(26L)가 좌선회방향으로 젖혀져 있는 경우이더라도, 좌선회동작을 자동적으로 정지시킬 수 있다.
또, 도 7에 나타내는 예에서는, 컨트롤러(30)는, 버킷(6)과 설계면의 접촉을 회피하기 위하여 선회동작을 자동적으로 정지시키지만, 다른 동작을 자동적으로 정지시킬 필요는 없다. 예를 들면, 쇼벨(100)의 조작자가 좌선회조작과 붐상승조작을 포함하는 복합조작을 행하고 있을 때 소정 조건이 충족된 경우, 컨트롤러(30)는, 좌선회동작을 자동적으로 정지시키지만, 붐상승동작을 자동적으로 정지시킬 필요는 없다.
구체적으로는, 조작자가 좌선회조작과 붐상승조작을 포함하는 복합조작을 행하고 있을 때에 산출거리가 거리 X1을 하회한 경우, 컨트롤러(30)는, 자동제어에 의하여 좌선회동작을 감속시키거나 혹은 정지시키지만, 자동제어에 의하여 붐상승동작을 감속시키거나 혹은 정지시킬 필요는 없다. 그 때문에, 붐(4)은, 조작자에 의한 붐상승조작에 따라 계속적으로 상승된다. 그리고, 붐(4)이 상승되면, 경사면(법면)의 경사(오르막구배) 때문에, 산출거리는 다시 거리 X1을 상회한다. 그리고, 산출거리가 다시 거리 X1을 상회하면, 컨트롤러(30)는, 자동제어에 의한 선회동작의 감속 또는 정지를 해제한다. 이때, 조작자가 좌선회조작을 계속하고 있는 경우에는, 컨트롤러(30)는, 그 좌선회조작에 따라 제한 없는 좌선회동작을 재개시킨다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 버킷(6)에 있어서의 소정 점과 경사면(법면)의 사이의 거리를 대략 일정하게 유지하면서, 조작자에 의한 복합조작이 중단될 때까지, 상부선회체(3)를 좌선회시키고, 또한, 붐(4)을 상승시킬 수 있다. 다만, 복합조작은, 암접음조작 등의 다른 조작을 포함하고 있어도 된다.
혹은, 조작자가 좌선회조작과 암접음조작을 포함하는 복합조작을 행하고 있을 때에 산출거리가 거리 X1을 하회한 경우, 컨트롤러(30)는, 자동제어에 의하여 좌선회동작을 감속시키거나 혹은 정지시키지만, 자동제어에 의하여 암접음동작을 감속시키거나 혹은 정지시킬 필요는 없다. 그 때문에, 암(5)은, 조작자에 의한 암접음조작에 따라 계속적으로 접힌다. 그리고, 암(5)이 접히면, 경사면(법면)의 경사(오르막구배) 때문에, 산출거리는 다시 거리 X1을 상회한다. 그리고, 산출거리가 다시 거리 X1을 상회하면, 컨트롤러(30)는, 자동제어에 의한 선회동작의 감속 또는 정지를 해제한다. 이때, 조작자가 좌선회조작을 계속하고 있는 경우에는, 컨트롤러(30)는, 그 좌선회조작에 따라 제한 없는 좌선회동작을 재개시킨다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 버킷(6)에 있어서의 소정 점과 경사면(법면)의 사이의 거리를 대략 일정하게 유지하면서, 조작자에 의한 복합조작이 중단될 때까지, 상부선회체(3)를 좌선회시키고, 또한, 암(5)을 접히게 할 수 있다. 다만, 복합조작은, 버킷접음조작 등의 다른 조작을 포함하고 있어도 된다.
혹은, 조작자가 좌선회조작과 주행조작을 포함하는 복합조작을 행하고 있을 때에 산출거리가 거리 X1을 하회한 경우, 컨트롤러(30)는, 자동제어에 의하여 좌선회동작을 감속시키거나 혹은 정지시키지만, 자동제어에 의하여 경사면(법면)으로부터 멀어지는 방향으로의 주행동작을 감속시키거나 혹은 정지시킬 필요는 없다. 그 때문에, 하부주행체(1)는, 조작자에 의한 주행조작에 따라 경사면(법면)으로부터 멀어지도록 계속적으로 이동된다. 그리고, 하부주행체(1)가 경사면(법면)으로부터 멀어지도록 이동되면, 산출거리는 다시 거리 X1을 상회한다. 그리고, 산출거리가 다시 거리 X1을 상회하면, 컨트롤러(30)는, 자동제어에 의한 선회동작의 감속 또는 정지를 해제한다. 이때, 조작자가 좌선회조작을 계속하고 있는 경우에는, 컨트롤러(30)는, 그 좌선회조작에 따라 제한 없는 좌선회동작을 재개시킨다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 버킷(6)에 있어서의 소정 점과 경사면(법면)의 사이의 거리를 대략 일정하게 유지하면서, 조작자에 의한 복합조작이 중단될 때까지, 상부선회체(3)를 좌선회시키고, 또한, 경사면(법면)으로부터 멀어지는 방향으로 하부주행체(1)를 이동시킬 수 있다.
한편, 하부주행체(1)가 경사면(법면)에 가까워지는 방향으로 이동하고 있을 때에는, 조작자가 좌선회조작과 주행조작을 포함하는 복합조작을 행하고 있을 때에 산출거리가 거리 X1을 하회한 경우, 컨트롤러(30)는, 자동제어에 의하여 좌선회동작을 감속시키거나 혹은 정지시키고, 또한, 자동제어에 의하여 경사면(법면)에 가까워지는 방향으로의 주행동작을 감속시키거나 혹은 정지시킨다. 이 경우에는, 선회동작을 정지시키는 것만으로는, 버킷(6)과 경사면(법면)의 접촉을 회피할 수 없기 때문이다.
다만, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 선회조작이 단독으로 행해지고 있는 경우이며, 조작자에 의한 다른 조작이 행해지고 있지 않은 경우에는, 버킷(6)과 경사면(법면)의 접촉을 회피하는 것을 목적으로 하여 자동제어에 의하여 굴삭어태치먼트를 동작시킬 필요는 없다.
예를 들면, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 좌선회조작이 단독으로 행해지고 있는 경우이며, 또한, 조작자에 의한 붐상승조작이 행해지지 않고 있는 경우에는, 산출거리가 거리 X1을 하회했다고 해도, 버킷(6)과 경사면(법면)의 접촉을 회피하는 것을 목적으로 하여 자동제어에 의하여 붐(4)을 상승시킬 필요는 없다. 이 경우, 컨트롤러(30)는, 자동제어에 의하여 좌선회동작을 정지시킬 뿐, 즉, 쇼벨(100)의 움직임을 완전하게 정지시킬 뿐이다.
또, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 좌선회조작이 단독으로 행해지고 있는 경우이며, 또한, 조작자에 의한 암접음조작이 행해지지 않고 있는 경우에는, 버킷(6)과 경사면(법면)의 접촉을 회피하는 것을 목적으로 하여 자동제어에 의하여 암(5)을 접을 필요는 없다. 동일하게, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 좌선회조작이 단독으로 행해지고 있는 경우이며, 또한, 조작자에 의한 버킷접음조작이 행해지지 않고 있는 경우에는, 버킷(6)과 경사면(법면)의 접촉을 회피하는 것을 목적으로 하여 자동제어에 의하여 버킷(6)을 접을 필요는 없다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨(100)은, 하부주행체(1)와, 하부주행체(1)에 선회 가능하게 탑재된 상부선회체(3)와, 상부선회체(3)에 장착되는 어태치먼트를 갖는다. 그리고, 쇼벨(100)은, 상부선회체(3)가 선회하고 있을 때에, 어태치먼트와 제어대상면의 일례인 정지대상면이 간섭하는 것(예를 들면, 어태치먼트가 정지대상면을 횡단하는 것)이 예상된 경우, 상부선회체(3)의 선회를 자동적으로 감속시키거나 혹은 정지시키도록 구성되어 있다. 예를 들면, 쇼벨(100)에 탑재되어 있는 쇼벨용의 제어장치의 일례인 컨트롤러(30)는, 상부선회체(3)가 선회하고 있을 때에, 어태치먼트와 제어대상면의 일례인 정지대상면이 간섭하는 것(예를 들면, 어태치먼트가 정지대상면을 횡단하는 것)이 예상된 경우, 상부선회체(3)의 선회를 자동적으로 감속시키거나 혹은 정지시키도록 구성되어 있어도 된다. 다만, 쇼벨용의 제어장치는, 컨트롤러(30)와는 상이한 제어장치여도 된다. 구체적으로는, 쇼벨용의 제어장치는, 캐빈(10) 내에 분리 가능하게 설치되는 제어장치여도 되고, 휴대 가능한 제어장치여도 된다. 또, 쇼벨용의 제어장치는, 컨트롤러(30)의 기능의 일부를 실행 가능한 제어장치여도 된다.
정지대상면은, 예를 들면, 기준좌표계에 있어서 가상적으로 설정되는 면이며, 전형적으로는, 설계면이다. 다만, 정지대상면은, 평면이어도 되고, 곡면이어도 된다. 또, 정지대상면은, 복수의 평면, 복수의 곡면, 또는, 그들의 조합으로 구성되는 복잡한 면이어도 된다. 또, 정지대상면은, 정보입력장치(72)를 통하여 쇼벨(100)의 조작자가 임의로 설정 가능한 가상면이어도 된다. 또, 정지대상면은, 공간인식장치(70)가 인식한 정보에 근거하여 생성되는 가상면이어도 된다.
이 구성은, 쇼벨(100)을 보다 적절한 자동제어를 가능하게 한다. 선회동작에 의하여 어태치먼트가 실수로 정지대상면(설계면)을 횡단해 버리는(파들어가 버리는) 것을 방지할 수 있기 때문이다. 구체적으로는, 이 구성은, 쇼벨(100)의 조작자에 의한 수동의 선회조작에 따른 선회동작을 자동적으로 감속시키거나 혹은 정지시킬 수 있기 때문에, 조작자에 의한 실수 혹은 부적절한 선회조작에 기인하는 정지대상면의 손상을 방지할 수 있다. 그 때문에, 이 구성은, 법면 등의 시공면이 설계면대로 정확하게 형성되도록 조작자를 지원할 수 있다.
또, 쇼벨(100)은, 상부선회체(3)의 선회를 감속시키거나 혹은 정지시킬 때, 자동제어에 의한 붐상승동작을 금지하도록 구성되어 있어도 된다. 이 구성은, 조작자가 붐상승조작을 행하고 있지 않음에도 불구하고, 어태치먼트와 정지대상면의 접촉을 피하기 위하여 붐(4)이 강제적으로 상승되어 버리는 것을 방지할 수 있다. 그 때문에, 이 구성은, 쇼벨(100)의 자세가 불안정하게 되어 버리거나(쇼벨(100)이 넘어질 것처럼 되거나), 쇼벨(100)의 상방에 가설되어 있는 전선에 붐(4)을 접촉시켜 버리거나 하는 사상(事象)이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
쇼벨(100)은, 미리 설정되는 감속영역 내에 어태치먼트의 소정 부위가 위치할 때에 상부선회체(3)의 선회를 감속시킬 수 있도록 구성되어 있어도 된다. 예를 들면, 도 7에 나타내는 예에서는, 어태치먼트의 소정 부위의 일례인 버킷(6)에 있어서의 소정 점이 점 P1에 이르면, 컨트롤러(30)는, 상부선회체(3)의 선회의 감속을 개시시키도록 구성되어 있다. 점 P1은, 선회동작이 행해지고 있을 때에 그 소정 점이 따라가는 선회궤도 상의 점이며, 그 선회궤도 상의 다른 점 P3으로부터의 거리(선회궤도를 따른 거리)가 임계값(거리 X1)과 일치하는 점이다. 점 P3은, 선회궤도와 정지대상면(설계면)의 사이의 교점이다. 또, 선회궤도 상의 점 P1과 점 P3의 사이에 있는 점 P2는, 상부선회체(3)의 선회를 정지시켰을 때에 버킷(6)에 있어서의 소정 점이 위치하는 점이다. 컨트롤러(30)는, 상부선회체(3)의 선회를 정지시켰을 때에 버킷(6)에 있어서의 소정 점이 점 P2에 위치하게 되도록 자동제어에 의하여 상부선회체(3)의 선회를 정지시킨다. 이 경우, 감속영역은, 예를 들면, 선회궤도 상의 점 P1과 점 P2의 사이의 구간을 의미한다.
이 구성에 의하여, 쇼벨(100)은, 어태치먼트의 소정 부위가 정지대상면을 횡단하기 전에, 상부선회체(3)를 매끄럽게 정지시킬 수 있다. 그 때문에, 쇼벨(100)은, 상부선회체(3)가 급정지함으로써 쇼벨(100)의 자세가 불안정하게 되어 버리는 것을 방지할 수 있다.
쇼벨(100)은, 감속영역이 어태치먼트의 자세에 따라 상이하도록 구성되어 있어도 된다. 구체적으로는, 쇼벨(100)은, 어태치먼트의 작업반경이 작을수록 감속영역의 폭이 작아지도록 구성되어도 된다. 예를 들면, 도 7에 나타내는 예에서는, 쇼벨(100)은, 작업반경 R1이 클수록 감속영역이 커지도록 구성되어 있다. 이 구성은, 어태치먼트의 관성모멘트가 클수록 선회동작의 감속을 조기에 개시시킬 수 있기 때문에, 상부선회체(3)의 선회를 원하는 위치에서 확실히 정지시킬 수 있다고 하는 효과를 야기한다. 또, 이 구성은, 어태치먼트의 관성모멘트가 작을수록 선회동작의 감속의 개시를 늦출 수 있기 때문에, 상부선회체(3)의 선회를 과도하게 조기에 감속시켜 버리는 것을 방지할 수 있다고 하는 효과를 야기한다.
정지대상면은, 설계정보로서 취득되어도 되고, 혹은, 촬상장치에 의하여 취득되어도 된다. 구체적으로는, 정지대상면은, 컨트롤러(30)에 있어서의 불휘발성 기억장치에 기억된 설계면에 관한 데이터에 근거하여 생성되는 가상면이어도 되고, 공간인식장치(70)의 일례인 촬상장치가 취득하는 화상데이터에 근거하여 생성되는 가상면이어도 된다. 이 구성에 의하여, 쇼벨(100)의 조작자는, 정지대상면을 신속 또한 용이하게 입수할 수 있다.
쇼벨(100)은, 하부주행체(1)가 주행하고 있을 때에, 어태치먼트가 정지대상면을 횡단하는 것이 예상된 경우, 하부주행체(1)를 감속시키거나 혹은 정지시켜도 된다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 법면정형작업 시에, 하부주행체(1)를 경사면(법면)에 가깝게 하기 위한 주행동작과, 버킷(6)을 경사면(법면)에 가깝게 하기 위한 선회동작이 동시에 행해지고 있을 때에, 버킷(6)과 정지대상면(설계면)의 접촉이 예상된 경우에는, 하부주행체(1)를 감속시키거나 혹은 정지시키도록 구성되어 있어도 된다. 선회동작을 정지시키는 것만으로는, 버킷(6)과 설계면의 접촉을 회피할 수 없는 경우가 있기 때문이다. 이 구성에 의하여, 쇼벨(100)은, 주행조작과 선회조작을 포함하는 복합조작이 행해지고 있는 경우이더라도, 하부주행체(1)의 주행 및 상부선회체(3)의 선회 중 적어도 하나를 정지시킴으로써, 버킷(6)과 설계면의 접촉을 확실히 회피할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 상세하게 설명했다. 그러나, 본 발명은, 상술한 실시형태에 제한되지 않는다. 상술한 실시형태는, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 다양한 변형 또는 치환 등이 적용될 수 있다. 또, 따로따로 설명된 특징은, 기술적인 모순이 발생하지 않는 한, 조합이 가능하다.
본원은, 2021년 3월 22일에 출원한 일본 특허출원 2021-047751호에 근거한 우선권을 주장하는 것이며, 이 일본 특허출원의 전체내용을 본원에 참조에 의하여 원용한다.
1…하부주행체
1C…크롤러
1CL…좌크롤러
1CR…우크롤러
2…선회기구
2A…선회유압모터
2M…주행유압모터
2ML…좌주행유압모터
2MR…우주행유압모터
3…상부선회체
4…붐
5…암
6…버킷
7…붐실린더
8…암실린더
9…버킷실린더
10…캐빈
11…엔진
13…레귤레이터
14…메인펌프
15…파일럿펌프
17…컨트롤밸브유닛
18…스로틀
19…제어압센서
26…조작장치
26D…주행레버
26DL…좌주행레버
26DR…우주행레버
26L…좌조작레버
26R…우조작레버
28…토출압센서
29, 29DL, 29DR, 29LA, 29LB, 29RA, 29RB…조작센서
30…컨트롤러
30A…위치산출부
30B…궤도취득부
30C…자동제어부
31, 31AL~31DL, 31AR~31DR…비례밸브
40…센터바이패스관로
42…패럴렐관로
70…공간인식장치
70F…전방센서
70B…후방센서
70L…좌방센서
70R…우방센서
71…방향검출장치
72…정보입력장치
73…측위장치
75…다이얼
100…쇼벨
171~176…제어밸브
AT…굴삭어태치먼트
D1…표시장치
D2…소리출력장치
NS…스위치
S1…붐각도센서
S2…암각도센서
S3…버킷각도센서
S4…기체경사센서
S5…선회각속도센서

Claims (8)

  1. 하부주행체와,
    상기 하부주행체에 선회 가능하게 탑재된 상부선회체와,
    상기 상부선회체에 장착되는 어태치먼트를 갖고,
    상기 상부선회체가 선회하고 있을 때에, 상기 어태치먼트와 제어대상면이 간섭하는 것이 예상된 경우, 상기 상부선회체의 선회를 자동적으로 감속시키거나 혹은 정지시키는, 쇼벨.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부선회체가 선회하고 있을 때에, 상기 어태치먼트와 상기 제어대상면이 간섭하는 것이 예상된 경우, 자동제어에 의한 붐상승동작을 금지하는, 쇼벨.
  3. 제1항에 있어서,
    미리 설정되는 감속영역 내에 상기 어태치먼트의 소정 부위가 위치할 때에, 상기 상부선회체의 선회를 감속시키는, 쇼벨.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 감속영역은, 상기 어태치먼트의 자세에 따라 상이한, 쇼벨.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 감속영역의 폭은, 상기 어태치먼트의 작업반경이 작을수록 작은, 쇼벨.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어대상면은, 설계정보로서 취득되거나, 혹은, 촬상장치에 의하여 취득되는, 쇼벨.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 하부주행체가 주행하고 있을 때에, 상기 어태치먼트와 상기 제어대상면이 간섭하는 것이 예상된 경우, 상기 하부주행체를 감속시키거나 혹은 정지시키는, 쇼벨.
  8. 하부주행체와, 상기 하부주행체에 선회 가능하게 탑재된 상부선회체와, 상기 상부선회체에 장착되는 어태치먼트를 갖는 쇼벨을 제어하는 쇼벨용의 제어장치로서,
    상기 상부선회체가 선회하고 있을 때에, 상기 어태치먼트와 제어대상면이 간섭하는 것이 예상된 경우, 상기 상부선회체의 선회를 자동적으로 감속시키거나 혹은 정지시키는, 쇼벨용의 제어장치.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0215659U (ko) * 1988-07-11 1990-01-31
JP2006307436A (ja) * 2005-04-26 2006-11-09 Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd 旋回系作業機械
JP6025372B2 (ja) * 2012-04-11 2016-11-16 株式会社小松製作所 油圧ショベルの掘削制御システム及び掘削制御方法
JP7070047B2 (ja) * 2018-04-26 2022-05-18 コベルコ建機株式会社 旋回式作業機械の旋回制御装置
JP7046031B2 (ja) * 2019-04-04 2022-04-01 日立建機株式会社 油圧ショベル
JP7350587B2 (ja) 2019-09-20 2023-09-26 株式会社東芝 能動学習装置、能動学習方法及びプログラム

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014192474A1 (ja) 2014-04-24 2014-12-04 株式会社小松製作所 作業車両

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