KR102353868B1 - 쇼벨 - Google Patents

Abstract

어태치먼트는, 상부선회체에 장착된다. 표시부(502)는, 쇼벨을 조작한 후의 쇼벨의 자세의 안정성을 나타내는 예측안정도를 시각적으로 표시한다.

Description

쇼벨

본 발명은, 쇼벨에 관한 것이다.

쇼벨은, 주로 주행체(크롤러, 로어라고도 함), 상부선회체, 어태치먼트를 구비한다. 상부선회체는 주행체에 대하여 회전운동 가능하게 장착되어 있고, 선회모터에 의하여 위치가 제어된다. 어태치먼트는, 붐, 암, 버킷을 갖고 있고, 상부선회체에 장착되어 있으며, 각 축은 독립적으로 조작 가능하게 되어 있다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2009-197436호

쇼벨은, 어느 정도 평탄한 작업필드에서는, 정적인 한, 어태치먼트의 자세에 관계 없이 전도하지 않도록 설계되어 있다. 그러나, 작업필드가 경사져 있거나, 버킷에 무거운 토사를 적재한 상태에서 어태치먼트를 제어하면, 전도의 우려가 있다. 종래에서는 오퍼레이터가, 쇼벨의 차체의 불안정을 체감하고, 전도의 우려를 감지하면, 조작레버를 미세조절할 필요가 있었다. 따라서 종래의 전도방지는, 오퍼레이터의 기능(技能)에 많이 의존한 것이고, 반응이 늦으면, 쇼벨이 전도할 우려가 있다.

본 발명은 이러한 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 일 양태의 예시적인 목적의 하나는, 쇼벨의 전도의 예방에 있다.

본 발명의 일 양태는 쇼벨에 관한 것이다. 쇼벨은, 주행체와, 주행체에 회전운동 가능하게 마련되는 선회체와, 선회체에 장착된 어태치먼트와, 어태치먼트를 조작한 후의 쇼벨의 자세의 안정성을 나타내는 예측안정도를 시각적으로 표시하는 표시부를 구비한다.

이 양태에 의하면, 쇼벨의 자세가 불안정해지는지 여부(혹은 안정적인지)의 정보를 레버조작을 행하기 전에 시각적으로 직감적으로 취득할 수 있어, 쇼벨의 전도나 흔들림을 예방할 수 있다.

현재의 쇼벨의 상태에 근거하여, 어태치먼트를 조작한 후의, 버킷의 위치, 어태치먼트의 속도, 어태치먼트의 파워, 어태치먼트의 조작수단의 조작량, 조작량의 변화 중 적어도 하나에 관하여, 표시부에, 예측안정도와의 사이의 관계를 시각적으로 표시해도 된다.

표시부는, 예측안정도를 계조적으로 표시해도 된다.

표시부는, 어태치먼트를 제약 없이 동작 가능한 영역과, 어태치먼트의 동작을 제약해야 할 영역을 구별하여 표시해도 된다.

예측안정도는, 쇼벨의 상태로서 쇼벨의 경사각에 대응하여 변화해도 된다. 작업필드의 경사의 상황에 따라, 차체가 불안정해지는 버킷위치나, 어태치먼트의 동작은 변화한다. 따라서 경사를 고려함으로써, 안정성을 정확하게 연산할 수 있다.

예측안정도는, 상부선회체의 선회각에 대응하여 변화해도 된다. 상부선회체와 주행체가 동일한 방향을 향하고 있는 경우(선회각 0도)와, 90도 선회한 상태에서는, 후자의 쪽이 차체는 불안정해진다. 따라서 선회각을 고려함으로써, 안정성을 정확하게 연산할 수 있다.

예측안정도는, 쇼벨의 상태로서 버킷의 중량에 대응하여 변화해도 된다. 버킷이 적재되는 토사의 중량, 혹은 크레인모드 시의 하물의 중량에 따라, 차체가 불안정해지는 버킷위치나 어태치먼트의 동작은 변화한다. 따라서 버킷중량을 고려함으로써, 안정성을 적절히 평가할 수 있다.

예측안정도는, 쇼벨의 상태로서 엔진회전수(유압펌프의 회전수)에 대응하여 변화해도 된다. 유압펌프로부터 토출되는 압유의 양의 베이스값(상한값)이 변화하기 때문에, 실태로서는 어태치먼트의 속도가 변화한다. 따라서 엔진의 회전수를 고려함으로써, 안정성을 적절히 평가할 수 있다.

예측안정도는, 쇼벨의 상태로서 작업량에 관한 쇼벨의 작업모드(예를 들면, 파워, 보통, 에코 등)의 설정에 대응하여 변화해도 된다. 작업모드에 따라, 동일한 조작입력에 대한 쇼벨의 거동이 변화하기 때문에, 작업모드를 고려함으로써, 안정성을 적절히 평가할 수 있다.

표시부는, 암축의 동작을 억제해야 할 영역과, 붐축의 동작을 억제해야 할 영역을 구별하여 표시해도 된다. 버킷의 위치에 따라, 암축의 구동이 전도를 일으키는 경우와, 붐축의 구동이 전도를 일으키는 경우가 존재한다. 그들을 구별하여 표시함으로써, 보다 안전성을 높일 수 있다.

표시부는, 예측안정도를, 어태치먼트를 측방으로부터 본 도면으로서 표시해도 된다. 표시부는, 현재의 어태치먼트의 자세를, 관계와 함께 표시해도 된다.

표시부는, 예측안정도를, 실제시야와 중첩하여 표시해도 된다.

표시부는, 예측안정도를, 그래프로 표시하고, 현재의 안정도를 함께 표시시켜도 된다.

오퍼레이터가 어태치먼트를 조작했다고 가정하여, 조작 후의 쇼벨의 자세의 안정성을 나타내는 예측안정도를, 현재의 쇼벨의 상태에 근거하여 연산하는 안정도연산부를 더 구비해도 된다.

본 발명의 일 양태는 쇼벨에 관한 것이다. 쇼벨은, 주행체와, 주행체에 회전운동 가능하게 마련되는 상부선회체와, 상부선회체에 장착된 어태치먼트와, 오퍼레이터가 어태치먼트를 조작했다고 가정하여, 조작 후의 쇼벨의 자세의 안정성을 나타내는 예측안정도를, 현재의 상기 쇼벨의 상태에 근거하여 연산하는 안정도연산부와, 예측안정도를 시각적으로 표시하는 표시부를 구비한다.

이 양태에 의하면, 오퍼레이터는, 레버조작을 행한 경우에 쇼벨의 자세가 불안정해지는지 여부(혹은 안정적인지)의 정보를, 레버조작을 행하기 전에 시각적으로 직감적으로 취득할 수 있어, 쇼벨의 전도나 흔들림을 예방할 수 있다.

안정도연산부는, 버킷의 위치, 어태치먼트의 속도, 어태치먼트의 파워 중 적어도 하나를 파라미터로 하여 예측안정도를 연산해도 된다. 표시부는, 파라미터와 예측안정도의 관계를 시각적으로 표시해도 된다.

이 경우, 어떠한 조작입력을 행하면 쇼벨의 자세가 불안정해지는지, 구체적으로는, 버킷을 어느 위치로 이동하면 불안정해지는지, 어태치먼트를 어느 정도의 속도로 움직이면 불안정해지는지, 어태치먼트의 파워를 어느 정도로 하면 불안정해지는지를 오퍼레이터에게 시각적으로 제시할 수 있다.

다만, 이상의 구성요소의 임의의 조합이나 본 발명의 구성요소나 표현을, 방법, 장치, 시스템 등의 사이에서 서로 치환한 것도 또한, 본 발명의 양태로서 유효하다.

본 발명에 의하면, 쇼벨의 전도를 예방할 수 있다.

도 1은 실시형태에 관한 쇼벨의 외관을 나타내는 사시도이다.
도 2는 실시형태에 관한 쇼벨의 전기계통 및 유압계통의 블록도이다.
도 3에 있어서 (a)~(c)는, 쇼벨의 예측안정도의 연산에 이용되는 쇼벨의 상태를 설명하는 도이다.
도 4에 있어서 (a)~(c)는, 제1 실시예에 관한 표시부의 표시를 나타내는 도이다.
도 5에 있어서 (a), (b)는, 제2 실시예에 관한 표시부의 표시를 나타내는 도이다.
도 6에 있어서 (a)~(c)는, 제3 실시예에 관한 표시부의 표시를 나타내는 도이다.
도 7은 제4 실시예에 관한 표시부의 표시를 나타내는 도이다.
도 8은 제6 실시예에 관한 표시부의 표시를 나타내는 도이다.

이하, 본 발명을 적합한 실시형태를 근거로 도면을 참조하면서 설명한다. 각 도면에 나타나는 동일 또는 동등한 구성요소, 부재, 처리에는, 동일한 부호를 붙이는 것으로 하여, 적절히 중복된 설명은 생략한다. 또, 실시형태는, 발명을 한정하는 것이 아닌 예시이고, 실시형태에 기술되는 모든 특징이나 그 조합은, 반드시 발명의 본질적인 것이라고는 한정하지 않는다.

본 명세서에 있어서, "부재 A가, 부재 B와 접속된 상태"란, 부재 A와 부재 B가 물리적으로 직접적으로 접속되는 경우 외에, 부재 A와 부재 B가, 그들의 전기적인 접속상태에 실질적인 영향을 미치지 않거나, 혹은 그들의 결합에 의하여 나타나는 기능이나 효과를 저해시키지 않는, 그 외의 부재를 통하여 간접적으로 접속되는 경우도 포함한다.

도 1은, 실시형태에 관한 쇼벨(1)의 외관을 나타내는 사시도이다. 쇼벨(1)은, 주로 주행체(로어, 크롤러라고도 함)(2)와, 주행체(2)의 상부에 선회장치(3)을 통하여 회전운동 가능하게 탑재된 상부선회체(4)를 구비하고 있다.

상부선회체(4)에는, 어태치먼트(12)가 장착된다. 어태치먼트(12)는, 붐(5)와, 붐(5)의 선단에 링크접속된 암(6)과, 암(6)의 선단에 링크접속된 버킷(10)이 장착되어 있다. 버킷(10)은, 토사, 강재 등의 적하(吊荷)를 포획하기 위한 설비이다. 붐(5), 암(6), 및 버킷(10)은, 각각 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9)에 의하여 유압구동된다. 또, 상부선회체(4)에는, 오퍼레이터(운전자)를 수용하기 위한 운전실(4a)나, 유압을 발생하기 위한 엔진(11)과 같은 동력원이 마련되어 있다. 엔진(11)은, 예를 들면 디젤엔진으로 구성된다.

도 2는, 실시형태에 관한 쇼벨(1)의 전기계통 및 유압계통의 블록도이다. 다만, 도 2에서는, 기계적으로 동력을 전달하는 계통을 이중선으로, 유압계통을 굵은 실선으로, 조종계통을 파선으로, 전기계통을 가는 실선으로 각각 나타내고 있다. 다만 여기에서는 유압쇼벨에 대하여 설명하지만, 선회에 전동기를 이용하는 하이브리드쇼벨에도 본 발명은 적용 가능하다.

기계식구동부로서의 엔진(11)은, 유압펌프로서 메인펌프(14) 및 파일럿펌프(15)에 접속되어 있다. 메인펌프(14)에는, 고압유압라인(16)을 통하여 컨트롤밸브(17)이 접속되어 있다. 다만, 유압액추에이터에 유압을 공급하는 유압회로는 2계통 마련되는 경우가 있고, 그 경우에는 메인펌프(14)는 2개의 유압펌프를 포함한다. 본 명세서에서는 이해의 용이화를 위하여, 메인펌프가 1계통인 경우를 설명한다.

컨트롤밸브(17)은, 쇼벨(1)에 있어서의 유압계의 제어를 행하는 장치이다. 컨트롤밸브(17)에는, 도 1에 나타낸 주행체(2)를 구동하기 위한 주행유압모터(1A 및 1B)ㄹ 외에, 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9)가 고압유압라인을 통하여 접속되어 있고, 컨트롤밸브(17)은, 이들에 공급하는 유압(제어압)을 오퍼레이터의 조작입력에 따라 제어한다.

또, 선회장치(3)을 구동하기 위한 선회유압모터(21)이 컨트롤밸브(17)에 접속된다. 선회유압모터(21)은, 선회컨트롤러의 유압회로를 통하여 컨트롤밸브(17)에 접속되지만, 도 3에는 선회컨트롤러의 유압회로는 나타나지 않고, 간략화되어 있다.

파일럿펌프(15)에는, 파일럿라인(25)를 통하여 조작장치(26)(조작수단)이 접속되어 있다. 조작장치(26)은, 주행체(2), 선회장치(3), 붐(5), 암(6), 및 버킷(10)을 조작하기 위한 조작수단이고, 오퍼레이터에 의하여 조작된다. 조작장치(26)에는, 유압라인(27)을 통하여 컨트롤밸브(17)이 접속된다.

예를 들면 조작장치(26)은, 유압파일럿식의 조작레버(26A~26D)를 포함한다. 조작레버(26A~26D)는 각각, 붐축, 암축, 버킷축 및 선회축에 대응하는 조작레버이다. 실제로는, 조작레버는 2개 마련되고, 일방의 조작레버의 세로방향, 가로방향에 2축이, 나머지 조작레버의 세로방향, 가로방향에 나머지 2축이 할당된다. 또 조작장치(26)은, 주행축을 제어하기 위한 페달(도시하지 않음)을 포함한다.

조작장치(26)은, 파일럿라인(25)를 통하여 공급되는 유압(1차측의 유압)을 오퍼레이터의 조작량에 따른 유압(2차측의 유압)으로 변환하여 출력한다. 조작장치(26)으로부터 출력되는 2차측의 유압(제어압)은, 유압라인(27)을 통하여 컨트롤밸브(17)에 공급된다. 다만 도 2에 있어서 유압라인(27)은 1개로 그려져 있지만, 실제로는 좌측주행유압모터, 우측주행유압모터, 선회 각각의 제어지령값의 유압라인이 존재한다.

컨트롤러(30)은, 쇼벨(1)의 구동제어를 행하는 주제어부이다. 컨트롤러(30)은, CPU(Central Processing Unit) 및 내부메모리를 포함하는 연산처리장치로 구성되고, CPU가 메모리에 저장된 구동제어용의 프로그램을 실행함으로써 실현된다.

쇼벨(1)에는 또한, 안정도연산부(500) 및 표시부(502)가 마련된다. 본 실시형태에 있어서 안정도연산부(500)은 컨트롤러(30)의 일 기능으로서 실장된다. 다만 안정도연산부(500)을, 컨트롤러(30)과는 개별의 하드웨어로 실장해도 된다.

안정도연산부(500)은, 쇼벨(1)의 자세의 예측안정도(불예측안정도)를 판정한다. 자세의 예측안정도는, 쇼벨(1)의 전도의 가능성을 나타내는 지표로서도 파악할 수 있다. 예측안정도는, 쇼벨(1)의 자세의 안정성을, 2값(안전, 비안전) 혹은 3값 이상의 다값으로 나타내는 지표이다.

안정도연산부(500)은, 오퍼레이터가 어태치먼트(12)를 조작했다고 가정하여, 조작 후의 쇼벨(1)의 자세의 안정성을 나타내는 예측안정도를, 현재의 쇼벨(1)의 상태에 근거하여 연산한다. 표시부(502)는, 안정도연산부(500)이 연산한 예측안정도를 시각적으로 표시한다.

이로써 오퍼레이터는, 레버조작을 행한 경우에 쇼벨(1)의 자세가 불안정해지는지 여부(혹은 안정적인지)를, 레버조작을 행하기 전에 시각적으로 직감적으로 알 수 있어, 쇼벨(1)의 전도나 흔들림을 예방할 수 있다.

예를 들면, 안정도연산부(500)은, 버킷(10)의 위치, 어태치먼트(12)의 속도, 어태치먼트(12)의 파워 중 적어도 하나를 파라미터로 하여, 예측안정도를 연산한다. 표시부(502)는, 파라미터와 예측안정도의 관계를 시각적으로 표시한다.

버킷(10)의 위치가 파라미터인 경우, 안정도연산부(500)은, 버킷(10)이 도달 가능한 복수의 상정위치 각각에 이동시켰을 때에, 상정위치마다 쇼벨(1)의 자세의 안정성을 연산한다. 표시부(502)는, 복수의 상정위치와, 예측안정도의 관계를 시각적으로 표시한다.

어태치먼트(12)의 속도가 파라미터인 경우, 안정도연산부(500)은, 어태치먼트(12)를 복수의 상정속도로 움직였을 때에, 상정속도마다 쇼벨(1)의 자세의 안정성을 연산한다. 표시부(502)는, 복수의 상정속도와, 예측안정도의 관계를 시각적으로 표시한다.

어태치먼트(12)의 파워가 파라미터인 경우, 안정도연산부(500)은, 어태치먼트(12)를 복수의 상정파워로 움직였을 때에, 상정파워마다 쇼벨(1)의 자세의 안정성을 연산한다. 표시부(502)는, 복수의 상정파워와, 예측안정도의 관계를 시각적으로 표시한다.

어태치먼트(12)의 속도는, 붐(5)의 속도여도 되고, 암(6)의 속도여도 되며, 그들의 합성으로 얻어지는 버킷(10)의 속도여도 된다. 마찬가지로, 어태치먼트(12)의 파워는, 붐(5)의 파워여도 되고, 암(6)의 파워여도 되며, 그들의 합성으로 얻어지는 어태치먼트(12) 전체로서의 파워여도 된다.

이들 제어에 의하여, 버킷(10)을 어느 위치로 이동하면 불안정해지는지, 어태치먼트(12)를 어느 정도의 속도로 움직이면 불안정해지는지, 어태치먼트(12)의 파워를 어느 정도로 하면 불안정해지는지를 오퍼레이터에 시각적으로 제시할 수 있다.

안정도연산부(500)은, 쇼벨(1)의 현재의 상태로서, 차체의 경사각(θ), 상부선회체(4)와 주행체(2)의 상대적인 선회각(φ), 버킷(10)의 적재중량(M)을 고려하여, 그들에 근거하여, 쇼벨(1)의 자세의 예측안정도를 연산한다.

예를 들면, 쇼벨(1)의 자세의 예측안정도는, 쇼벨(1)의 무게중심위치를 계산하여, 이 무게중심위치가, 주행체(2)의 범위 내에 들어가 있는지, 주행체(2)의 외측으로 벗어나는지(혹은 어느 정도 벗어나는지)를 평가함으로써, 연산할 수 있다.

표시부(502)는, 운전실(4a)에 장착되는 디스플레이를 갖는다. 이 디스플레이는, 예측안정도(안전도)를 표시하기 위한 전용디스플레이여도 되고, 그 외의 정보를 표시하기 위한 디스플레이를 겸용해도 된다.

도 3의 (a)~(c)는, 쇼벨(1)의 예측안정도의 연산에 이용되는 쇼벨(1)의 상태를 설명하는 도이다. 본 실시형태에 있어서, 안정도연산부(500)은, 쇼벨(1)의 경사각에 관한 정보(S1), 상부선회체(4)의 선회각에 관한 정보(S2), 버킷(10)의 중량에 관한 정보(S3)을 고려하여, 예측안정도를 연산한다.

도 3의 (a)에는, 쇼벨(1)의 경사각(θ)가 나타난다. 경사각(θ)는, 쇼벨(1)에 탑재된 경사각센서(510)에 의하여 취득할 수 있다.

도 3의 (b)에는, 선회체(4)의 선회각(φ)가 나타난다. 선회각(φ)는, 선회각센서(512)의 출력(S2)에 근거하여 생성된다. 예를 들면, 선회각센서(512)로서는, 자이로센서, 인코더, 혹은 리졸버를 이용해도 된다.

도 3의 (c)에는, 버킷(10)의 적재중량(M)이 나타난다. 적재중량(M)은, 압력센서(514)로부터 얻어지는 실린더추력(보텀압과 로드압의 차분으로부터 계산할 수 있음)으로부터 추정해도 된다. 혹은 중량센서를 버킷(10)에 마련해도 된다.

예측안정도를 연산할 때의 파라미터로서, 어태치먼트(12)의 파워나 속도를 선택하는 경우, 현재의 어태치먼트(12)의 상태를 고려해도 된다. 이 경우, 어태치먼트(12)의 자세를 측정하기 위한 센서로부터의 출력에 근거하여, 예측안정도를 연산해도 된다. 자세를 측정하기 위한 센서로서는, 인코더나 퍼텐쇼미터를 이용할 수 있지만 특별히 한정되지 않는다.

표시부(502)에 의한 예측안정도의 표시에 대하여, 몇 개의 실시예를 설명한다.

(제1 실시예)

도 4의 (a)~(c)는, 제1 실시예에 관한 표시부(502)의 표시를 나타내는 도이다. 제1 실시예에서는, 버킷(10)의 위치가 파라미터로 되고, 버킷(10)의 위치와, 예측안정도의 관계가 시각적으로 나타나 있다. 예측안정도는, 안전, 비안전의 2값이다. 혹은, 예측안정도를 3값 이상으로 연산하여, 소정의 임곗값과의 비교에 의하여 2값으로 변환해도 된다. 표시부(502)는, 예측안정도를, 어태치먼트(12)를 측방으로부터 본 측면도로서 표시한다. 이 실시예에서는, 쇼벨(1)이 안정적인 버킷(10)의 가동범위(안정범위)와, 불안정한 영역이 구획되어 표시된다. 도 4의 (a)~(c)에 있어서 표시부(502)는, 안정범위를 강조하여 나타낸다.

반대로 표시부(502)는, 불안정한, 즉 전도의 우려가 있는 범위(불안정범위)를 강조하여 나타내도 된다.

도 4의 (a)~(c)에서는, 경사각(θ)가 다르고, 경사각이 커질수록, 가동범위가 작아지는 것이 나타난다. 표시부(502)에는, 현재의 쇼벨(1)의 자세도 함께 나타난다.

이 실시예에 의하면, 현재의 쇼벨(1)의 상태에 있어서, 버킷(10)을 어디까지 이동시켜도 문제가 없는지를 오퍼레이터가 동작 전에 확인할 수 있다.

(제2 실시예)

도 5의 (a), (b)는, 제2 실시예에 관한 표시부(502)의 표시를 나타내는 도이다. 제2 실시예에 있어서도, 어태치먼트(12)의 자세, 보다 상세하게는, 버킷(10)의 위치가 파라미터이고, 그것과 예측안정도의 관계가 시각적으로 나타나 있다. 이 예에서는, 예측안정도는 3값으로 나타나 있고, 값마다의 영역으로 구획되어 표시된다. 제1 영역(i)은, 안전한 영역을, 제2 영역(ii)는 주의를 요하는 영역을, 제3 영역(iii)은 불안정한 영역을 나타내고 있다.

각 영역(i)~(iii)의 표시는, 어태치먼트(12)의 동작과 관련지을 수 있다. 즉 제1 영역(i)은 어태치먼트(12)를 고속으로 움직여도 문제 없는 영역, 바꾸어 말하면, 어떤 제약도 받지 않고 동작시킬 수 있는 영역으로 파악할 수 있다. 제2 영역(ii)는, 어태치먼트(12)의 속도(혹은 파워)를 떨어뜨려 저속~중속으로 동작시켜야 할 영역, 제3 영역(iii)은, 어태치먼트(12)를 저속(저파워)로 운전해야 할 영역이다.

다른 관점에서 보면 제2 실시예의 표시는, 어태치먼트(12)를 제약 없이 동작 가능한 영역(i)과, 어태치먼트의 동작을 제약해야 할 영역(ii), (iii)을 구별하여 표시한 것이라고 할 수 있다.

또 다른 관점에서 보면, 제2 실시예의 표시는, 쇼벨(1)의 예측안정도를, 버킷의 위치 및 어태치먼트(12)의 속도(혹은 파워)의 2개를 파라미터로 하여, 시각적으로 나타낸 것이라고 할 수 있다.

도 5의 (a)와 (b)에서는, 선회각(φ)가 다르다. 도 5의 (b)에서는, 선회각(φ)=90도이고, 주행체(2)의 폭이, 도 5의 (a)의 경우에 비하여 좁아지기 때문에, 전도하기 쉽다고 할 수 있다. 따라서 도 5의 (b)의 제1 영역(i)은, 도 5의 (a)의 제1 영역보다 좁아져 있다.

이 실시예에 의하면, 현재의 쇼벨(1)의 상태에 있어서, 버킷(10)을 어디까지 이동시켜도 문제가 없는지를 오퍼레이터가 동작 전에 확인할 수 있다. 혹은, 버킷(10)을 어느 정도의 속도, 혹은 어느 정도의 파워로 이동시켜도 문제가 없는지를, 오퍼레이터가 동작 전에 확인할 수 있다.

(제3 실시예)

도 6의 (a)~(c)는, 제3 실시예에 관한 표시부(502)의 표시를 나타내는 도이다. 도 6의 (a)와 (b)는, 쇼벨의 경사각이 다르고, 도 6의 (a)는, 평지에서의 안정도를, 도 6의 (b)는, 경사지에서의 안정도를 나타낸다. 또 도 6의 (a)와 (c)는, 선회체(4)의 선회각이 다르고, 도 6의 (a)는, 어태치먼트(12)가 주행체(2)와 동일한 방향을 향하고 있을 때의 안정도를, 도 6의 (c)는, 어태치먼트(12)가 주행체(2)와 직각방향을 향하고 있을 때의 안정도를 나타낸다. 이 실시예에서는, 작업영역이 매트릭스형상으로 구획되고, 구획마다, 예측안정도가 색분류 혹은 패턴분류하여 나타난다. 이 예에서는, 암축의 동작을 억제해야 할 영역(암주의)과, 붐축의 동작을 억제해야 할 영역(붐주의)이 구별하여 표시된다. 이로써, 오퍼레이터는, 조작입력을 제한해야 할 축을 직감적으로 알 수 있다. 도 6의 (a)~(c)의 각 영역의 표시는 일례이다. 예를 들면 도 6의 (b)는 도 6의 (c)보다 안정영역이 많은 것을 나타내지만, 이것은 반드시 경사지에서의 동작의 쪽이, 선회각 90도의 동작보다 안정적인 것을 의미하는 것은 아니다. 버킷의 적재중량이나 엔진출력 등의 파라미터, 경사각도에 따라서는, 경사지에서의 동작보다, 선회각 90도의 동작의 쪽이 안전영역이 많은 경우도 당연히 있을 수 있다.

이 실시예에 의하면, 현재의 쇼벨(1)의 상태에 있어서, 어느 영역에서 붐이나 암을 구동하면 문제가 없는지를, 오퍼레이터가 동작 전에 확인할 수 있다.

(제4 실시예)

도 7은, 제4 실시예에 관한 표시부(502)의 표시를 나타내는 도이다. 이 실시예에서는, 프론트유리에 중첩된 형식으로, 안정도가 표시된다. 예를 들면 프론트유리에, 경계선 A, B를 표시하기 위한 표시패널을 매립하여, 프론트유리의 맞은편에 보이는 실제시야와, 경계선 A, B를 중첩해도 된다. 예를 들면 경계선 A보다 앞은 안전한 영역(도 5의 제1 영역), 경계선 A와 B의 사이는 주의영역(도 5의 제2 영역), 경계선 B로부터 건너편측은, 불안정영역(도 5의 제3 영역)에 대응해도 된다. 경계를 표시하는 것 대신, 도 6의 구획, 색분류(패턴분류)된 블록을 표시해도 된다. 실제시야와 예측안정도의 표시를 중첩함으로써, 오퍼레이터는 더 직감적으로, 전도나 흔들림이 발생할 수 있는 조작을 파악할 수 있다.

(제5 실시예)

그 외에, 쇼벨(1)의 사각(死角)을 포함시킨 주기화상을 오퍼레이터에 제시하는 필드뷰모니터가 탑재되는 경우, 거기에 예측안정도를 표시해도 된다. 혹은 정보화시공(ICT시공: Information and Communication Technology)에 대응하여 마련된 디스플레이에, 예측안정도를 표시해도 된다.

(제6 실시예)

도 4~7에서는, 예측안정도를 2차원으로 표시했지만 그에 한정되지 않고, 1차원으로 표시해도 된다. 도 8은, 제6 실시예에 관한 표시부의 표시를 나타내는 도이다. 도 8에서는 바(B)의 길이는, 쇼벨(1)이 현재 놓여져 있는 상황에 따라 변화한다. 동일한 레버조작을 행한 경우에, 보다 불안정해질 수 있는 상황에서는, 바(B)의 길이가 짧아져, 이것은 안정영역이 좁아지는 것에 대응한다. 바는, 수직방향으로 표시해도 된다.

바(B)의 길이에 영향을 주는 쇼벨(1)이 현재 놓여져 있는 상황은,

·경사의 정도(도 6의 (b))

·선회체의 방향(도 6의 (c))

외에,

·버킷의 중량

·엔진회전수

·작업모드

등을 포함할 수 있다. 이들을 베이스정보라고 칭한다.

예를 들면, 버킷이 적재하는 토사의 중량, 혹은 크레인모드 시의 하물의 중량에 따라, 차체가 불안정해지는 버킷위치나 어태치먼트의 동작은 변화한다. 따라서 버킷중량은, 바(B)의 길이를 규정하는 파라미터로서 적합하다.

유압펌프로부터 토출되는 압유의 양의 베이스값(상한값)이 변화하기 때문에, 실태로서는 어태치먼트의 속도가 변화한다. 따라서 엔진의 회전수는, 바(B)의 길이를 규정하는 파라미터로서 적합하다.

또, 쇼벨에 따라서는, 작업모드(예를 들면, 파워, 보통, 에코 등)가 전환 가능한 것이 존재한다. 이 경우, 작업모드에 따라, 동일한 조작입력에 대한 쇼벨의 거동이 변화하기 때문에, 작업모드는, 바(B)의 길이를 규정하는 파라미터로서 적합하다.

바(A)와 바(B)의 좌단은 일치하고 있고, 바(A)는, 바(B)의 길이의 범위에서 변화한다. 바(A)의 길이는, 어태치먼트의 조작(어태치먼트의 자세, 각 축의 가속도 등)으로부터 계산되는 안정도를 나타내고 있고, 바(B)의 길이에 가까워지면, 불안정한 것을 나타낸다. 바(A, B)의 길이는 연속적으로 변화해도 되고, 이산적으로 변화해도 된다. 바꾸어 말하면, 바(A)와 바(B)의 상대적인 관계가, 쇼벨의 자세의 예측안정도를 나타내고 있다.

(1) 예를 들면, 바(A)의 길이는, 쇼벨의 무게중심의 위치에 대응하고 있고, 바(B)의 길이는, 쇼벨이 안정적인 무게중심의 범위를 나타내도 된다. 예를 들면 버킷이 선단방향으로 뻗어 가면, 쇼벨무게중심이 전방으로 이동해가기 때문에, 바(A)의 길이는 길어질 것이다. 혹은 버킷이 깊은 굴삭상태에서 뻗어 가는 경우도 마찬가지로 무게중심연산이 가능하고, 바(A)의 길이는 길어진다. 바(B)가 짧아지는 것은, 예를 들면 버킷의 위치가 동일 혹은 쇼벨무게중심이 동일한 상황에 있어서, 보다 불안정상황이 되기 쉬운 것을 나타낸다.

다만, 베이스정보 중, 경사의 정도, 선회체의 방향, 버킷의 중량 등은, 엄밀하게는 쇼벨의 무게중심위치에 영향을 주기 때문에, 엄밀하게는 바(A)의 길이를 변화시킬 수 있지만, 바(A)의 길이는 베이스정보에 의존하지 않고, 조작레버의 조작에만 의존시키며, 그 대신에 베이스정보에 근거하여 바(B)의 길이를 변화시키는 것이 바람직하다. 이로써, 동일한 조작을 행한 경우에, 바(A)의 길이는 동일해지기 때문에, 안정도(혹은 불안정도)를 직감적으로 파악할 수 있다.

(2) 다른 예로서, 바(A)의 길이는, 쇼벨에 미치는 전도모멘트의 크기를 나타내고, 바(B)의 길이는, 쇼벨의 안정모멘트를 나타내도 된다. 전도모멘트는, 어태치먼트의 운동량을 고려하지 않는 정적인 전도모멘트여도 된다.

보다 바람직하게는 바(A)의 길이는, 어태치먼트의 운동량도 고려한 동적인 전도모멘트를 나타내고, 바(B)의 길이는, 쇼벨의 안정모멘트를 나타내도 된다. 예를 들면 버킷이 선단방향(혹은 깊은 굴삭방향)으로 뻗어 가면 전도모멘트는 증대하기 때문에, 바(A)의 길이는 길어질 것이다. 혹은 암이나 붐을 급격하게 움직이면, 즉 어태치먼트의 속도나 가속도가 커지면, 운동량에 기인하는 전도모멘트가 증대하기 때문에, 바(A)의 길이는 길어질 것이다.

바(B)가 짧아지는 것은, 예를 들면 어태치먼트의 자세가 동일한 경우, 혹은 어태치먼트를 동일한 속도, 가속도로 움직인 경우에, 보다 쇼벨이 기울기 쉬운 것을 나타내도 된다. 혹은 바(B)가 짧아지는 것은, 어태치먼트를 동일한 파워로 움직인 경우에, 굴삭반력으로 미끄러지거나, 들뜨는 상황이 되기 쉬운 것을 나타내도 된다.

다만, 베이스정보 중, 경사의 정도, 선회체의 방향, 버킷의 중량 등은, 전도모멘트에 영향을 주기 때문에, 그들의 변화는 엄밀하게는 바(A)의 길이를 변화시킬 수 있지만, 바(A)의 길이는 베이스정보에 의존시키지 않고, 조작레버의 조작에만 의존시키며, 그 대신에 베이스정보에 근거하여 바(B)의 길이를 변화시키는 것이 바람직하다. 이로써, 동일한 조작을 행한 경우에, 바(A)의 길이는 동일해지기 때문에, 안정도(혹은 불안정도)를 직감적으로 파악할 수 있다.

다른 예로서, 바(B)의 상한(우단)이 후퇴하여 바가 짧아지는 것은, 어태치먼트 조작수단의 조작(조작량자체, 조작량의 급변)이 커지도록 조작하면, 바로 불안정상황이 되기 쉬운 것을 나타내도 된다.

(3) 바(A)의 길이는, 어태치먼트의 속도, 가속도, 혹은 파워를 나타내도 되고, 보다 심플하게, 암이나 붐의 조작량을 나타내도 된다.

다만, 상술한 몇 개의 실시예에 있어서의 표시모드는, 쇼벨(1)의 상태나, 오퍼레이터의 기호에 따라 전환가능하게 해도 된다. 이로 인하여, 운전실 내에, 표시모드를 전환하기 위한 전환수단, 예를 들면 스위치나 패널을 마련해도 된다.

실시형태에 근거하여, 구체적인 어구를 이용하여 본 발명을 설명했지만, 실시형태는, 본 발명의 원리, 응용을 나타내고 있는 것에 지나지 않고, 실시형태에는, 청구범위에 규정된 본 발명의 사상을 일탈하지 않는 범위에 있어서, 많은 변형예나 배치의 변경이 인정된다.

1…쇼벨
2…주행체
1A, 1B…주행유압모터
3…선회장치
4…선회체
4a…운전실
5…붐
6…암
7…붐실린더
8…암실린더
9…버킷실린더
10…버킷
11…엔진
12…어태치먼트
14…메인펌프
15…파일럿펌프
17…컨트롤밸브
21…선회유압모터
26…조작장치
30…컨트롤러
500…안정도연산부
502…표시부
510…경사각센서
512…리졸버
514…압력센서
산업상 이용가능성
본 발명은 쇼벨에 이용할 수 있다.

Claims (14)

1. 쇼벨로서,
   주행체와,
   상기 주행체에 회전운동 가능하게 마련되는 선회체와,
   상기 선회체에 장착된 붐과, 상기 붐에 장착된 암과, 상기 암의 선단에 장착된 버킷을 포함하는 어태치먼트와,
   오퍼레이터가 상기 어태치먼트를 조작했다고 가정하여, 장래의 상기 버킷의 위치마다에서, 상기 쇼벨의 자세의 안정성을 나타내는 예측안정도를, 상기 쇼벨의 경사각, 상기 버킷의 중량, 선회각 중 적어도 하나와, 상기 버킷의 위치에 근거하여 연산하는 연산부와,
   상기 예측안정도에 근거하여, 상기 쇼벨의 자세를 안정적으로 유지하면서, 상기 버킷을 이동할 수 있는 범위를 시각적으로 표시하는 표시부를 구비하고,
   표시부에 있어서, 예측안정도가 표시되는 범위는, 선회체를 기준으로, 전방의 영역 및 상하방향의 영역을 포함하며,
   상기 상하방향의 영역은, 주행체의 지지면의 하부의 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 쇼벨.
2. 쇼벨로서,
   주행체와,
   상기 주행체에 회전운동 가능하게 마련되는 선회체와,
   상기 선회체에 장착된 붐과, 상기 붐에 장착된 암과, 상기 암의 선단에 장착된 버킷을 포함하는 어태치먼트와,
   오퍼레이터가 상기 어태치먼트를 조작했다고 가정하여, 장래의 상기 버킷의 위치마다에서, 상기 쇼벨의 자세의 안정성을 나타내는 예측안정도를, 상기 쇼벨의 경사각, 상기 버킷의 중량, 선회각 중 적어도 하나와, 상기 버킷의 위치에 근거하여 연산하는 연산부와,
   상기 예측안정도에 근거하여, 장래의 상기 버킷의 위치와 상기 쇼벨의 자세의 안정도를 대응시켜서 시각적으로 표시하는 표시부를 구비하고,
   표시부에 있어서, 예측안정도가 표시되는 범위는, 선회체를 기준으로, 전방의 영역 및 상하방향의 영역을 포함하며,
   상기 상하방향의 영역은, 주행체의 지지면의 하부의 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 쇼벨.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 표시부는, 상기 버킷을 상기 어태치먼트의 제약 없이 이동할 수 있는 범위와, 상기 버킷을 상기 어태치먼트의 동작을 제약하여 이동해야 하는 범위를 구별하여 표시하는 것을 특징으로 하는 쇼벨.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 예측안정도는, 엔진회전수와 유압펌프의 회전수 중 적어도 일방에 대응하여 변화하는 것을 특징으로 하는 쇼벨.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 예측안정도는, 작업량에 관한 쇼벨의 작업모드의 설정에 대응하여 변화하는 것을 특징으로 하는 쇼벨.
6. 제 2 항에 있어서,
   상기 표시부는, 암축의 동작을 억제해야 할 상기 버킷의 범위와, 붐축의 동작을 억제해야 할 상기 버킷의 범위를 구별하여 표시하는 것을 특징으로 하는 쇼벨.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 표시부는, 상기 어태치먼트를 측방으로부터 본 도면으로서 표시하는 것을 특징으로 하는 쇼벨.
8. 삭제
9. 삭제
10. 쇼벨로서,
    주행체와,
    상기 주행체에 회전운동 가능하게 마련되는 선회체와,
    상기 선회체에 장착된 붐과, 상기 붐에 장착된 암과, 상기 암의 선단에 장착된 버킷을 포함하는 어태치먼트와,
    상기 쇼벨의 경사의 정도, 상기 선회체의 방향, 상기 버킷의 중량, 엔진회전수, 상기 쇼벨의 작업모드 중 적어도 하나를 포함하는 베이스정보에 근거하여 상기 쇼벨이 현재 놓여져 있는 상황에 있어서의 상기 쇼벨의 제1 안정도를 연산함과 함께, 현재의 상기 어태치먼트의 조작에 근거하여 제2 안정도를 연산하는 연산부와,
    제1 바와 제2 바를 표시하는 표시부로서, 상기 제1 바의 길이는 상기 제1 안정도가 높을수록 길어지고, 상기 제2 바의 길이는 상기 제2 안정도가 낮을수록 길어지는 것인 표시부를 구비하고,
    상기 제1 바와 상기 제2 바의 상대적인 관계가, 상기 쇼벨의 안정성을 나타내는 것을 특징으로 하는 쇼벨.
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제

Images