KR102649042B1

KR102649042B1 - 작업 차량

Info

Publication number: KR102649042B1
Application number: KR1020227002523A
Authority: KR
Inventors: 가즈야 다케다; 가즈오 이시다; 쇼로쿠 가와하라
Original assignee: 히다찌 겐끼 가부시키가이샤
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2021-03-08
Publication date: 2024-03-20
Also published as: JPWO2021192969A1; CN114174599A; JP7253669B2; WO2021192969A1; KR20220024942A; EP4001514A1; EP4001514A4; CN114174599B; US20220333337A1

Abstract

평지 주행으로부터 경사지 주행으로 전환되는 장면에 있어서, 버킷의 각도 조정을 행하지 않더라도, 버킷으로부터의 짐 흘러넘침을 억제하는 것이 가능한 작업 차량을 제공한다. 차체의 전방에 마련되어 작업 대상물을 퍼서 배출하는 버킷(21)을 구비한 휠 로더(1)에 있어서, 차체의 경사 각도 θ를 검출하는 경사 센서(33)를 갖고, 컨트롤러(6)는, 버킷(21)이 소정의 높이 이상에 위치한 경우이며, 차체가 뒤로 경사진 상태에 있는 것이 판정된 경우에는, 버킷(21)이 덤프하는 측으로 버킷 실린더(22)를 동작시켜, 버킷(21)의 각도를 보정한다.

Description

작업 차량

본 발명은, 토사나 광물과 같은 작업 대상물을 굴삭하여 덤프 트럭이나 호퍼 등의 적재처에 적재하는 하역 작업을 행하는 작업 차량에 관한 것이다.

작업 차량의 대표예인 휠 로더에서는, 버킷 내에 실린 적하를 예를 들어 덤프 트럭에 적재할 때, 덤프 트럭의 짐받이의 상방에 버킷이 위치하도록, 리프트 암을 상승시키면서 덤프 트럭을 향하여 전진한다. 이때, 버킷은, 리프트 암이나 벨 크랭크와의 링크 기구에 의해 지면에 대한 각도가 항상 일정하게는 되지 않아, 틸트 방향으로 기울기 쉬워져 적하가 흘러넘쳐 떨어지는 경우가 있다.

그래서, 적재 작업 시에 있어서의 짐 흘러넘침을 방지하기 위해, 예를 들어 특허문헌 1에 기재된 휠 로더에서는, 버킷의 기준면에 대한 기울기 각도가 미리 설정된 역치에 도달한 경우, 버킷을 덤프 방향으로 회동시키기 위한 압유를 버킷용 액추에이터에 강제적으로 공급하고 있다.

일본 특허 공개 제2007-224511호 공보

그러나, 특허문헌 1에 기재된 휠 로더에서는, 버킷의 기준면에 대한 기울기 각도의 판정에 있어서, 지면의 경사 각도가 고려되지 않고, 버킷의 조작에 기초하는 제어이기 때문에, 예를 들어 버킷에 짐을 실은 상태에서의 평지 주행으로부터 경사지 주행으로 전환되는 장면에서는, 버킷의 각도를 변경하는 조작을 잊어버리면, 버킷으로부터의 짐 흘러넘침이 발생할 가능성이 있다.

그래서, 본 발명의 목적은, 평지 주행으로부터 경사지 주행으로 전환되는 장면에 있어서, 버킷의 각도 조정을 행하지 않더라도, 버킷으로부터의 짐 흘러넘침을 억제하는 것이 가능한 작업 차량을 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 전륜 및 후륜이 마련된 차체와, 상기 차체의 전방부에 상하 방향으로 회동 가능하게 설치된 암 부재 및 상기 암 부재의 선단부에 덤프 동작 혹은 틸트 동작 가능하게 설치된 버킷을 갖는 작업 장치와, 상기 버킷을 구동하는 버킷 실린더와, 상기 버킷 실린더에 작동유를 공급하는 유압 펌프와, 상기 유압 펌프로부터 토출되어 상기 버킷 실린더에 공급되는 작동유의 흐름을 제어하는 방향 제어 밸브와, 상기 방향 제어 밸브를 제어하는 전자 비례 밸브와, 상기 전자 비례 밸브를 제어하는 컨트롤러를 구비한 작업 차량에 있어서, 상기 차체의 경사 각도를 검출하는 경사 센서를 갖고, 상기 컨트롤러는, 상기 버킷이 소정의 높이보다도 높게 위치한 경우이며, 상기 경사 센서에 의해 검출된 상기 차체의 경사 각도에 기초하여 상기 차체가 뒤로 경사진 상태에 있는 것이 판정된 경우에는, 상기 버킷이 덤프하는 측으로 상기 버킷 실린더를 동작시켜, 상기 버킷의 각도를 보정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 평지 주행으로부터 경사지 주행으로 전환되는 장면에 있어서, 버킷의 각도 조정을 행하지 않더라도, 버킷으로부터의 짐 흘러넘침을 억제할 수 있다. 상기한 것 이외의 과제, 구성 및 효과는, 이하의 실시 형태의 설명에 의해 명확해진다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 휠 로더의 외관을 도시하는 측면도이다.
도 2는 휠 로더에 의한 V 셰이프 로딩에 대하여 설명하는 설명도이다.
도 3은 휠 로더의 덤프 어프로치 동작을 설명하는 설명도이다.
도 4는 휠 로더가 평지를 주행하면서 적하가 실린 버킷을 상승시킨 경우에 대하여 설명하는 설명도이다.
도 5는 휠 로더가 등판하면서 적하가 실린 버킷을 상승시킨 경우에 대하여 설명하는 설명도이다.
도 6은 버킷 실린더의 구동 회로를 도시하는 회로도이다.
도 7은 컨트롤러가 갖는 기능을 도시하는 기능 블록도이다.
도 8은 컨트롤러에서 실행되는 처리의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 컨트롤러에서 보정 처리가 실행된 경우에 있어서의 버킷의 동작에 대하여 설명하는 설명도이다.
도 10은 도 8에 도시한 스텝 S605에 있어서 "아니오"가 되는 경우의 버킷 상태에 대하여 설명하는 설명도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 관한 작업 차량의 일 양태로서, 예를 들어 토사나 광물을 굴삭하여 덤프 트럭 등에 적재하는 하역 작업을 행하는 휠 로더에 대하여 설명한다.

<휠 로더(1)의 전체 구성>

먼저, 휠 로더(1)의 전체 구성에 대하여, 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 휠 로더(1)의 외관을 도시하는 측면도이다.

휠 로더(1)는, 차체가 중심 부근에서 중절됨으로써 조타되는 아티큘레이트식의 작업 차량이다. 구체적으로는, 차체의 전방부가 되는 전방 프레임(1A)과 차체의 후방부가 되는 후방 프레임(1B)이, 센터 조인트(10)에 의해 좌우 방향으로 회동 가능하게 연결되어 있고, 전방 프레임(1A)이 후방 프레임(1B)에 대하여 좌우 방향으로 굴곡한다.

차체에는, 4개의 차륜(11)이 마련되어 있고, 2개의 차륜(11)이 전륜(11A)으로서 전방 프레임(1A)의 좌우 양측에, 나머지 2개의 차륜(11)이 후륜(11B)으로서 후방 프레임(1B)의 좌우 양측에, 각각 마련되어 있다. 또한, 도 1에서는, 좌우 한 쌍의 전륜(11A) 및 후륜(11B) 중, 좌측의 전륜(11A) 및 후륜(11B)만을 나타내고 있다.

전방 프레임(1A)의 전방부에는, 하역 작업에 사용되는 유압 구동식의 작업 장치(2)가 설치되어 있다. 작업 장치(2)는, 토사나 광물과 같은 작업 대상물을 퍼서 배출하는 버킷(21)과, 버킷(21)을 구동하는 버킷 실린더(22)와, 버킷(21)이 선단부에 설치된 암 부재로서의 리프트 암(23)과, 리프트 암(23)을 구동하는 2개의 리프트 암 실린더(24)와, 리프트 암(23)에 회동 가능하게 연결되어 버킷(21)과 버킷 실린더(22)의 링크 기구를 구성하는 벨 크랭크(25)를 갖고 있다. 또한, 2개의 리프트 암 실린더(24)는 차체의 좌우 방향으로 나란히 배치되어 있지만, 도 1에서는, 좌측에 배치된 리프트 암 실린더(24)만을 파선으로 나타내고 있다.

버킷(21)은, 버킷 실린더(22)에 작동유가 공급되어 로드(220)가 신축함으로써, 리프트 암(23)에 대하여 상하 방향으로 회동한다. 보다 구체적으로는, 버킷(21)은, 버킷 실린더(22)의 로드(220)가 신장됨으로써 틸트 동작(리프트 암(23)에 대하여 상방향으로 회동)하고, 로드(220)가 수축됨으로써 덤프 동작(리프트 암(23)에 대하여 하방향으로 회동)한다.

버킷(21)에 있어서의 리프트 암(23)과의 연결부의 근처에는, 리프트 암(23)에 대한 버킷(21)의 각도(이하, 간단히 「버킷 각도」라 함)를 검출하는 버킷 각도 센서(31)가 설치되어 있다.

리프트 암(23)은, 기단부가 전방 프레임(1A)에 설치되어 있고, 2개의 리프트 암 실린더(24)에 작동유가 공급되어 각 로드(240)가 신축함으로써, 전방 프레임(1A)에 대하여 상하 방향으로 회동한다. 보다 구체적으로는, 리프트 암(23)은, 2개의 리프트 암 실린더(24)의 각 로드(240)가 신장됨으로써 전방 프레임(1A)에 대하여 상방향으로 회동하고, 각 로드(240)가 수축됨으로써 전방 프레임(1A)에 대하여 하방향으로 회동한다.

리프트 암(23)에 있어서의 전방 프레임(1A)과의 연결부의 근처에는, 전방 프레임(1A)에 대한 리프트 암(23)의 각도(이하, 간단히 「리프트 암 각도」라 함)를 검출하는 암 각도 센서(32)가 설치되어 있다. 이 암 각도 센서(32)는, 리프트 암(23)의 높이를 검출하는 높이 센서의 일 양태이며, 리프트 암 각도로부터 리프트 암(23)의 높이를 검출하는 것이 가능하다. 또한, 리프트 암(23)의 높이는, 버킷(21)의 높이(위치)에 대응하기 때문에, 암 각도 센서(32)를 사용하여 버킷(21)의 높이를 검출하는 것도 가능하다.

또한, 전방 프레임(1A)에는, 차체의 경사 각도(이하, 간단히 「경사 각도」라 함)를 검출하는 경사 센서(33)가 설치되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 경사 센서(33)는, 작업 장치(2)가 설치된 전방 프레임(1A)의 좌측부에 배치되어 있지만, 배치 장소에 대해서는 특별히 제한은 없고, 예를 들어 운전실(12) 내에 있어서의 운전석의 하방이나 후방 프레임(1B)에 배치되어 있어도 된다.

후방 프레임(1B)에는, 오퍼레이터가 탑승하는 운전실(12)과, 휠 로더(1)의 구동에 필요한 각 기기를 내부에 수용하는 기계실(13)과, 차체가 경도하지 않도록 작업 장치(2)와의 밸런스를 유지하기 위한 카운터 웨이트(14)가 마련되어 있다. 후방 프레임(1B)에 있어서, 운전실(12)은 전방부에, 카운터 웨이트(14)는 후방부에, 기계실(13)은 운전실(12)과 카운터 웨이트(14) 사이에, 각각 배치되어 있다.

<하역 작업 시에 있어서의 휠 로더(1)의 동작>

다음으로, 하역 작업 시의 휠 로더(1)의 동작에 대하여, 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명한다.

도 2는 휠 로더(1)에 의한 V 셰이프 로딩에 대하여 설명하는 설명도이다. 도 3은 휠 로더(1)의 덤프 어프로치 동작을 설명하는 설명도이다. 도 4는 휠 로더(1)가 평지를 주행하면서 적하가 실린 버킷(21)을 상승시킨 경우에 대하여 설명하는 설명도이다. 도 5는 휠 로더(1)가 등판하면서 적하가 실린 버킷(21)을 상승시킨 경우에 대하여 설명하는 설명도이다.

하역 작업을 행함에 있어서, 휠 로더(1)는, 먼저, 굴삭 대상인 지산(101)을 향하여 전진하고, 버킷(21)을 지산(101)에 돌입시켜 굴삭 작업을 행한다(도 2에 도시한 화살표 X1). 굴삭 작업이 끝나면, 휠 로더(1)는, 원래의 장소로 일단 후퇴한다(도 2에 도시한 화살표 X2).

다음으로, 휠 로더(1)는, 적재처인 덤프 트럭(102)을 향하여 전진하고, 덤프 트럭(102)의 바로 앞에서 정지하는 덤프 어프로치 동작을 행한다(도 2에 도시한 화살표 Y1). 또한, 도 2에서는, 덤프 트럭(102)의 바로 앞에서 정지하고 있는 상태의 휠 로더(1)를 파선으로 나타내고 있다.

덤프 어프로치 동작에서는, 구체적으로는, 도 3에 도시한 바와 같이, 오퍼레이터는 액셀러레이터 페달을 힘껏 답입(풀 액셀러레이터)함과 함께, 리프트 암(23)의 들어올림 조작을 행한다(도 3에 도시한 우측의 상태). 다음으로, 오퍼레이터는, 풀 액셀러레이터의 상태인 채로 하여 리프트 암(23)을 더 상승시키면서, 동시에 브레이크 페달을 조금 답입하여 덤프 트럭(102)에 충돌하지 않도록 차속을 조정한다(도 3에 도시한 중앙의 상태). 그리고, 오퍼레이터는 브레이크 페달을 힘껏 답입하여 덤프 트럭(102)의 바로 앞에서 정지하고, 버킷(21)을 덤프시켜 버킷(21) 내의 적하(작업 대상물)를 덤프 트럭(102)으로 배출한다(도 3에 도시한 좌측의 상태).

덤프 트럭(102)으로의 적재 작업이 끝나면, 도 2에 도시한 바와 같이, 휠 로더(1)는, 원래의 장소로 후퇴한다(도 2에 도시한 화살표 Y2). 이와 같이, 휠 로더(1)는, 지산(101)과 덤프 트럭(102) 사이에서 V자상으로 왕복 주행하는 「V 셰이프 로딩」이라는 방법에 의해 굴삭 작업 및 적재 작업을 행한다.

도 3에 도시한 덤프 어프로치 동작에서는, 전술한 바와 같이, 휠 로더(1)는, 덤프 트럭(102)의 짐받이의 상방에 버킷(21)이 위치하도록 리프트 암(23)을 상승시키면서 덤프 트럭(102)을 향하여 주행하기 때문에, 리프트 암(23)이나 벨 크랭크(25)와의 링크 기구에 의해 지면에 대한 버킷(21)의 각도가 일정하게 되지 않아, 버킷(21) 내의 적하가 흘러넘쳐 떨어지는 경우가 있다.

그래서, 버킷(21) 내에 적하가 실린 상태에서 리프트 암(23)을 상승시키는 경우에는, 오퍼레이터는, 버킷(21) 내의 적하가 흘러넘쳐 떨어지지 않도록, 버킷 각도를 조정한다. 그러나, 이와 같은 버킷 각도의 조정에는, 오퍼레이터에 의한 고도의 기량이 필요하다. 그 때문에, 휠 로더(1)에는, 경험이 적은 오퍼레이터에 대한 조작 지원으로서, 버킷 각도를 자동으로 제어하는 제어 시스템이 탑재되어 있다.

여기서, 휠 로더(1)의 적재 작업은, 반드시 도 4에 도시한 바와 같은 평지에서 행해진다고는 할 수 없고, 도 5에 도시한 바와 같은 오르막에서 행해지는 경우가 있다. 오르막을 주행하면서 적재 작업을 행하는 경우로서는, 예를 들어 등판하면서 버킷(21)에 토사를 퍼 넣음과 함께 리프트 암(23)을 상승시켜 퍼 넣은 토사를 높게 쌓아 올리는 작업이나, 등판하면서 호퍼 등에 적하를 투입하는 작업 등이 있다.

도 4에 도시한 휠 로더(1)의 버킷 각도와, 도 5에 도시한 휠 로더(1)의 버킷 각도는 동일하지만, 등판하면서의 적재 작업(도 5의 경우)에서는, 평지를 주행하면서의 적재 작업(도 4의 경우)과 비교하여, 차체의 후방부측이 차체의 전방부측에 비해 낮아져 뒤로 경사져 있는 만큼 버킷(21)이 틸트 방향으로 보다 기울기 쉬워진다. 따라서, 평지를 주행하면서의 적재 작업 시에 있어서, 버킷(21) 내로부터 짐 흘러넘침이 발생하지 않도록 버킷 각도를 제어한 경우에도, 오르막을 주행하면서의 적재 작업 시에는 짐 흘러넘침이 발생하는 경우가 있다.

또한, 휠 로더(1)의 적재 작업은, 오르막에 한정되지는 않고 내리막에서 행해지는 경우도 있다. 그 경우, 차체의 전방부측이 차체의 후방부측에 비해 낮아져 앞으로 경사져 있는 만큼, 버킷(21)은, 평지를 주행하면서의 적재 작업 시와 비교하여, 덤프 방향으로 기울기 쉬워져, 오르막과 마찬가지로, 짐 흘러넘침이 발생하는 경우가 있다.

<버킷(21)의 구동 시스템>

다음으로, 버킷(21)의 구동 시스템에 대하여, 도 6을 참조하여 설명한다.

도 6은 버킷 실린더(22)의 구동 회로를 도시하는 회로도이다.

버킷(21)의 구동 시스템은, 버킷 실린더(22)와, 버킷 실린더(22)에 작동유를 공급하는 유압 펌프인 메인 펌프(41)와, 메인 펌프(41)와 버킷 실린더(22) 사이에 마련된 방향 제어 밸브(42)와, 메인 펌프(41)와 방향 제어 밸브(42) 사이에 마련되어 메인 펌프(41)로의 작동유의 역류를 방지하는 체크 밸브(43)와, 작동유를 저류하는 탱크(44)를 포함하여 구성되어 있다.

방향 제어 밸브(42)는, 제1 전환 위치(42L)와, 제2 전환 위치(42R)와, 중립 위치(42N)를 갖고, 내부에 마련된 축상의 스풀이 변위되어 제1 전환 위치(42L)와 제2 전환 위치(42R)와 중립 위치(42N)가 전환됨으로써 메인 펌프(41)로부터 버킷 실린더(22)에 공급되는 작동유의 흐름(방향 및 유량)을 제어한다.

제1 전환 위치(42L)는, 메인 펌프(41)로부터 토출된 작동유를 제1 접속 관로(401)를 통해 버킷 실린더(22)의 로드실(22A)로 유도하고, 버킷 실린더(22)의 보텀실(24B)로부터 배출된 작동유를 제2 접속 관로(402)를 통해 탱크(44)로 유도한다. 이에 의해, 버킷 실린더(22)의 로드(220)가 수축되어 버킷(21)은 덤프한다.

제2 전환 위치(42R)는, 메인 펌프(41)로부터 토출된 작동유를 제2 접속 관로(402)를 통해 버킷 실린더(22)의 보텀실(22B)로 유도하고, 버킷 실린더(22)의 로드실(22A)로부터 배출된 작동유를 제1 접속 관로(401)를 통해 탱크(44)로 유도한다. 이에 의해, 버킷 실린더(22)의 로드(220)가 신장되어 버킷(21)은 틸트한다.

중립 위치(42N)는, 메인 펌프(41)로부터 토출된 작동유를 그대로 센터 바이패스 회로(403)를 통해 탱크(44)로 유도한다. 이 경우, 버킷 실린더(22)의 로드(220)가 구동되지 않고 버킷(21)은 정지한다.

제1 전환 위치(42L), 제2 전환 위치(42R), 및 중립 위치(42N)는, 스풀의 축 방향의 일측으로부터 타측을 향하여 제1 전환 위치(42L), 중립 위치(42N), 제2 전환 위치(42R)의 순으로 나열되어 있다. 그리고, 방향 제어 밸브(42)에는, 제1 파일럿 유실(420L)이 제1 전환 위치(42L)측에, 제2 파일럿 유실(420R)이 제2 전환 위치(42R)측에, 각각 마련되어 있다.

제1 파일럿 유실(420L)은, 제1 파일럿 관로(501)에 의해 파일럿 펌프(50)에 접속되어 있다. 그리고, 제1 파일럿 관로(501) 상에는, 즉 제1 파일럿 유실(420L)과 파일럿 펌프(50) 사이에는, 제1 전자 비례 밸브(51)가 마련되어 있다. 제1 전자 비례 밸브(51)는, 컨트롤러(6)로부터 출력된 신호에 따라서, 파일럿 펌프(50)로부터 토출되어 제1 파일럿 유실(420L)에 작용되는 파일럿압을 제어한다.

마찬가지로 하여, 제2 파일럿 유실(420R)은, 제2 파일럿 관로(502)에 의해 파일럿 펌프(50)에 접속되어 있다. 그리고, 제2 파일럿 관로(502) 상에는, 즉 제2 파일럿 유실(420R)과 파일럿 펌프(50) 사이에는, 제2 전자 비례 밸브(52)가 마련되어 있다. 제2 전자 비례 밸브(52)는, 컨트롤러(6)로부터 출력된 신호에 따라서, 파일럿 펌프(50)로부터 토출되어 제2 파일럿 유실(420R)에 작용되는 파일럿압을 제어한다.

이와 같이, 방향 제어 밸브(42)는, 제1 전자 비례 밸브(51) 및 제2 전자 비례 밸브(52)에 의해 제어되며, 컨트롤러(6)로부터 출력되는 신호에 비례하여 내부의 스풀이 변위된다. 그리고, 이 스풀의 변위량에 비례하여 버킷 각도가 변화된다. 따라서, 스풀이 중립 위치(42N)로부터 제1 전환 위치(42L)를 향하여 이동하면, 그 변위량에 따른 각도만큼 버킷(21)은 덤프 방향으로 회동하고, 스풀이 중립 위치(42N)로부터 제2 전환 위치(42R)를 향하여 이동하면, 그 변위량에 따른 각도만큼 버킷(21)은 틸트 방향으로 회동한다.

또한, 제1 파일럿 유실(420L) 및 제2 파일럿 유실(420R)은 모두, 탱크(44)에 접속되어 있다. 컨트롤러(6)로부터 제1 전자 비례 밸브(51) 및 제2 전자 비례 밸브(52)에 대하여 각각 출력되는 신호의 크기가, 제1 전자 비례 밸브(51) 및 제2 전자 비례 밸브(52)의 각각에 마련된 스프링의 가압력보다도 작은 경우에는, 제1 파일럿 유실(420L) 및 제2 파일럿 유실(420R) 내의 파일럿압유는 탱크(44)에 배출된다.

<컨트롤러(6)의 구성>

다음으로, 컨트롤러(6)의 구성에 대하여, 도 7을 참조하여 설명한다.

도 7은 컨트롤러(6)가 갖는 기능을 도시하는 기능 블록도이다.

컨트롤러(6)는, CPU, RAM, ROM, HDD, 입력 I/F, 및 출력 I/F가 버스를 통해 서로 접속되어 구성된다. 그리고, 컨트롤러(6)에 있어서의 후술하는 보정 처리를 유효로 하기 위한 스위치(121)나, 버킷(21)을 조작하기 위한 전기식의 조작 장치로서의 조작 레버(122)와 같은 각종 조작 장치, 그리고 버킷 각도 센서(31), 암 각도 센서(32), 및 경사 센서(33)와 같은 각종 센서 등이 입력 I/F에 접속되고, 제1 전자 비례 밸브(51) 및 제2 전자 비례 밸브(52) 등이 출력 I/F에 접속되어 있다.

이와 같은 하드웨어 구성에 있어서, ROM이나 HDD 혹은 광학 디스크 등의 기록 매체에 저장된 제어 프로그램(소프트웨어)을 CPU가 판독하여 RAM 상에 전개하고, 전개된 제어 프로그램을 실행함으로써, 제어 프로그램과 하드웨어가 협동하여, 컨트롤러(6)의 기능을 실현한다.

또한, 본 실시 형태에서는, 컨트롤러(6)를 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해 구성되는 컴퓨터로서 설명하고 있지만, 이에 한정되지는 않고, 예를 들어 다른 컴퓨터의 구성의 일례로서, 휠 로더(1)의 측에서 실행되는 제어 프로그램의 기능을 실현하는 집적 회로를 사용해도 된다.

컨트롤러(6)는, 데이터 취득부(61)와, 경사 판정부(62)와, 암 각도 판정부(63)와, 대지 각도 산출부(64)와, 보정 각도 산출부(65)와, 기억부(66)와, 신호 출력부(67)를 포함한다.

데이터 취득부(61)는, 스위치(121)로부터 출력된 신호, 조작 레버(122)로부터 출력된 조작 신호, 경사 센서(33)로 검출된 경사 각도 θ, 암 각도 센서(32)로 검출된 리프트 암 각도 α, 및 버킷 각도 센서(31)로 검출된 버킷 각도 β에 관한 데이터를 각각 취득한다.

경사 판정부(62)는, 데이터 취득부(61)에서 취득된 경사 각도 θ에 기초하여, 차체가 경사졌는지 여부를 판정한다. 본 실시 형태에서는, 경사 판정부(62)는, 데이터 취득부(61)에서 취득된 경사 각도의 절댓값 |θ|가, 소정의 경사 각도 역치 θth(>0)(이하, 간단히 「경사 각도 역치 θth」라 함) 이상인지 여부를 판정한다.

휠 로더(1)가 등판하는 경우, 즉, 경사 판정부(62)에 있어서, 차체의 후방부측이 차체의 전방부측에 비해 낮아져 차체가 뒤로 경사진 상태에 있다고 판정되는 경우에는, 데이터 취득부(61)에서 취득된 경사 각도 θ는 「정」이 된다(θ>0). 한편, 휠 로더(1)가 강판하는 경우, 즉, 경사 판정부(62)에 있어서, 차체의 전방부측이 차체의 후방부측에 비해 낮아져 차체가 앞으로 경사진 상태에 있다고 판정되는 경우에는, 데이터 취득부(61)에서 취득된 경사 각도 θ는 「부」가 된다(θ<0). 따라서, 경사 판정부(62)는, 데이터 취득부(61)에서 취득된 경사 각도의 절댓값 |θ|를 사용하여 차체의 경사 상태(후방 경사 상태 혹은 전방 경사 상태)를 판정하고 있다.

이 「경사 각도 역치 θth」는, 리프트 암(23)이 수평 자세보다도 높은 위치에 있는 상태에서, 버킷(21) 내의 적하가 흘러넘치기 시작할 때의 차체의 경사 각도에 기초하여 설정된 소정의 각도 역치이며, 예를 들어 5° 정도로 설정된다. 여기서, 「리프트 암(23)의 수평 자세」란, 예를 들어 운반 작업 시에 있어서의 리프트 암(23)의 자세이며, 풀 틸트 상태의 버킷(21)이 지면에 접촉하지 않는 높이가 될 때의 리프트 암(23)의 자세이다. 이때, 2개의 리프트 암 실린더(24)는, 전방 프레임(1A)으로부터 전방을 향하여 수평으로 연장된 상태로 되어 있다.

암 각도 판정부(63)는, 데이터 취득부(61)에서 취득된 리프트 암 각도 α가, 소정의 암 각도 역치 αth(이하, 간단히 「암 각도 역치 αth」라 함)보다도 큰지 여부를 판정한다. 이 「암 각도 역치 αth」는, 리프트 암(23)의 수평 자세에서의 리프트 암 각도에 상당하는 값이다.

즉, 암 각도 판정부(63)에서는, 데이터 취득부(61)에서 취득된 리프트 암 각도 α에 대응하는 리프트 암(23)의 높이가, 리프트 암(23)의 수평 자세에서의 높이보다도 높은지 여부에 대하여 판정된다. 환언하면, 암 각도 판정부(63)에서는, 데이터 취득부(61)에서 취득된 리프트 암 각도 α에 대응하는 버킷(21)의 높이 위치가, 소정 높이보다도 높은지 여부에 대하여 판정된다. 본 실시 형태에서는, 「소정 높이」는, 리프트 암(23)이 수평 자세인 경우의 버킷(21)의 높이가 되지만, 이에 한정되지는 않고, 작업 현장의 환경이나 휠 로더(1)의 사양에 따라서 임의로 설정하는 것이 가능하다.

대지 각도 산출부(64)는, 데이터 취득부(61)에서 취득된 버킷 각도 β 및 경사 각도 θ에 기초하여, 전륜(11A)의 접지면에 대한 버킷(21)의 각도 γ(이하, 「버킷 대지 각도 γ」라 함)를 산출한다.

보정 각도 산출부(65)는, 대지 각도 산출부(64)에 있어서 산출된 버킷 대지 각도 γ가, 휠 로더(1)의 경사지 주행의 개시 시의 평지에 있어서의 버킷 대지 각도인 기준 대지 각도 γth가 되는 보정 각도 γc를 산출한다.

기억부(66)는 메모리이며, 경사 각도 역치 θth, 암 각도 역치 αth, 및 기준 대지 각도 γth가 각각 기억되어 있다.

신호 출력부(67)는, 보정 각도 산출부(65)에 있어서 산출된 보정 각도 γc에 관한 보정 신호를 제1 전자 비례 밸브(51) 및 제2 전자 비례 밸브(52)의 각각에 대하여 출력한다. 이에 의해, 버킷(21)이 덤프 동작하도록 버킷 실린더(22)가 자동으로 신장되어, 버킷(21)의 각도가 보정 각도 γc로 보정된다. 또한, 이 경우에 있어서, 조작 레버(122)로부터 조작량에 따른 조작 신호가 데이터 취득부(61)에 입력되면, 신호 출력부(67)는, 그 조작 신호에 기초한 지령 신호를 제1 전자 비례 밸브(51) 및 제2 전자 비례 밸브(52)의 각각에 대하여 출력한다.

<컨트롤러(6) 내에서의 처리>

다음으로, 컨트롤러(6) 내에서 실행되는 구체적인 처리의 흐름에 대하여, 도 8을 참조하여 설명한다. 또한, 컨트롤러(6)의 처리에 의해 발휘되는 작용 및 효과에 대하여, 도 9 및 도 10을 참조하여 설명한다.

도 8은 컨트롤러(6)에서 실행되는 처리의 흐름을 나타내는 흐름도이다. 도 9는 컨트롤러(6)에서 보정 처리가 실행된 경우에 있어서의 버킷(21)의 동작에 대하여 설명하는 설명도이다. 도 10은 도 8에 도시한 스텝 S605에 있어서 "아니오"가 되는 경우의 버킷(21)의 상태에 대하여 설명하는 설명도이다.

도 8에 도시한 바와 같이, 먼저, 컨트롤러(6)는, 데이터 취득부(61)에 스위치(121)로부터의 유효 신호가 입력되었는지 여부, 즉 스위치(121)가 유효로 되었는지 여부를 판정한다(스텝 S601). 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 오퍼레이터가 스위치(121)를 조작함으로써, 컨트롤러(6)에 있어서의 보정을 유효로 할지 무효로 할지를 임의로 선택하는 것이 가능하게 되어 있다.

스텝 S601에 있어서 스위치(121)가 유효로 되었다고 판정된 경우(스텝 S601/"예"), 계속해서, 데이터 취득부(61)는, 경사 센서(33)로 검출된 경사 각도 θ를 취득한다(스텝 S602). 한편, 스텝 S601에 있어서 스위치(121)가 무효인 상태 그대로라고 판정된 경우(스텝 S601/"아니오"), 컨트롤러(5)에 있어서의 처리가 종료된다.

다음으로, 경사 판정부(62)는, 스텝 S602에서 취득된 경사 각도의 절댓값 |θ|가 경사 각도 역치 θth 이상인지 여부를 판정한다(스텝 S603). 스텝 S603에 있어서 경사 각도의 절댓값 |θ|가 경사 각도 역치 θth 이상(|θ|≥θth)이라고 판정된 경우(스텝 S603/"예"), 데이터 취득부(61)는, 암 각도 센서(32)로 검출된 리프트 암 각도 α를 취득한다(스텝 S604).

다음으로, 암 각도 판정부(63)는, 스텝 S604에서 취득된 리프트 암 각도 α가 암 각도 역치 αth보다도 큰지 여부를 판정한다(스텝 S605). 스텝 S605에 있어서 리프트 암 각도 α가 암 각도 역치 αth보다도 크다(α>αth)고 판정된 경우(스텝 S605/"예"), 데이터 취득부(61)는, 버킷 각도 센서(31)로 검출된 버킷 각도 β를 취득한다(스텝 S606).

계속해서, 대지 각도 산출부(64)는, 스텝 S602에서 취득된 경사 각도 θ 및 스텝 S606에서 취득된 버킷 각도 β에 기초하여, 버킷 대지 각도 γ를 산출한다(스텝 S607). 그리고, 보정 각도 산출부(65)는, 스텝 S607에서 산출된 버킷 대지 각도 γ 및 기억부(66)에 기억되어 있는 기준 대지 각도 γth에 기초하여, 보정 각도 γc를 산출한다(스텝 S608).

다음으로, 컨트롤러(6)는, 데이터 취득부(61)에 조작 레버(122)로부터의 조작 신호가 입력되었는지 여부를 판정한다(스텝 S609). 스텝 S609에 있어서 조작 레버(122)로부터의 조작 신호가 입력되었다고 판정된 경우(스텝 S609/"예"), 신호 출력부(67)는, 입력된 조작 신호에 기초하는 지령 신호를 제1 전자 비례 밸브(51) 및 제2 전자 비례 밸브(52)에 대하여 각각 출력하고(스텝 S610), 스텝 S601로 되돌아간다.

한편, 스텝 S609에 있어서 조작 레버(122)로부터의 조작 신호가 입력되지 않았다고 판정된 경우(스텝 S609/"아니오"), 신호 출력부(67)는, 스텝 S608에서 산출된 보정 각도 γc에 관한 보정 신호를 제1 전자 비례 밸브(51) 및 제2 전자 비례 밸브(52)에 대하여 각각 출력하고(스텝 S611), 스텝 S601로 되돌아간다.

이와 같이, 컨트롤러(6)에서 버킷(21)의 각도 보정을 행하고 있는 경우에 있어서, 조작 레버(122)로부터 데이터 취득부(61)에 조작 신호가 입력되면, 조작 레버(122)의 조작이 우선된다. 휠 로더(1)가 덤프 트럭이나 호퍼 등의 적재처의 바로 앞에 도착하여 버킷(21) 내의 적하를 배출하고 싶은 경우에, 버킷(21)의 각도 보정을 무효로 하여 오퍼레이터에 의한 버킷(21)의 덤프 조작을 행할 수 있도록 하고 있다.

도 9에 도시한 바와 같이, 휠 로더(1)가 리프트 암(23)을 상승시키면서 등판하고 있는 경우, 전술한 바와 같이, 차체가 뒤로 경사짐으로써 버킷(21)은 틸트 방향으로 기울기 쉬워진다(도 9에 있어서 파선으로 나타내는 상태). 예를 들어, 오르막의 경사 각도가 10°이며(θ=10°) 기준 대지 각도 γth가 30°인(γth=30°) 경우, 컨트롤러(6)는, 버킷 대지 각도 γ가 항상 기준 대지 각도 γth(=30°)로 유지되도록, 버킷 실린더(22)를 신장 방향으로 자동으로 제어하여 버킷(21)을 덤프 동작시킴으로써(도 9에 있어서 화살표로 나타냄), 특히 평지 주행으로부터 경사지 주행으로 전환되는 장면에 있어서, 오퍼레이터가 버킷(21)의 각도를 조정하지 않더라도, 버킷(21)으로부터의 짐 흘러넘침을 억제할 수 있다.

또한, 휠 로더(1)가 경사지에 있어서 적재 작업을 행하는 것으로서는, 오르막이 많기 때문에, 경사지가 오르막인 경우에 대하여 주로 설명하고 있지만, 반드시 오르막일 필요는 없다. 작업 현장의 환경에 따라서는, 예를 들어 휠 로더(1)가 등판한 후에 강판하는 경우도 있고, 강판 시에는, 컨트롤러(6)의 보정에 의해 버킷(21)을 틸트 방향으로 제어하여, 버킷(21)으로부터의 짐 흘러넘침을 억제하거나, 오퍼레이터의 틸트 조작 잊음을 방지하거나 하는 것이 가능하다.

또한, 본 실시 형태에서는, 스텝 S603에 있어서 경사 각도의 절댓값 |θ|가 경사 각도 역치 θth보다도 작다(|θ|<θth)고 판정된 경우(스텝 S603/"아니오"), 버킷 각도의 보정 처리는 행해지지 않고, 스텝 S601로 되돌아간다. 이와 같이, 차체가 자갈 등에 올라가 경사져 버린 경우 등 경미한 경사의 경우에 대해서는, 컨트롤러(6)는 버킷 각도의 보정을 행하지 않는다.

마찬가지로, 본 실시 형태에서는, 스텝 S605에 있어서 리프트 암 각도 α가 암 각도 역치 αth 이하(α≤αth)라고 판정된 경우(스텝 S605/"아니오")에 대해서도, 버킷 각도의 보정 처리는 행해지지 않고, 스텝 S601로 되돌아간다.

도 10에 도시한 바와 같이, 경사 각도가 다른 2개의 제1 오르막 Z1 및 제2 오르막 Z2가 연속하고, 휠 로더(1)로부터 보아 보다 전방에 위치하는 제1 오르막 Z1의 경사의 각도 θ1이 바로 앞에 위치하는 제2 오르막 Z2의 경사의 각도 θ2보다도 급하며(θ1>θ2), 리프트 암(23)의 높이가 수평 자세 시의 높이 이하인(즉, α≤αth) 경우, 컨트롤러(6)의 보정에 의해 버킷(21)이 덤프 방향으로 제어되어 버리면, 버킷(21)이 제1 오르막 Z1에 꽂혀버릴 가능성이 있다(도 10에 있어서 일점쇄선으로 나타낸다). 이와 같은 사태를 피하기 위해, 차체가 경사져 있고, 리프트 암(23)의 높이가 수평 자세 시의 높이 이하인 경우에 대해서는, 컨트롤러(6)는 버킷 각도의 보정을 행하지 않는다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하였다. 또한, 본 발명은 상기한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들어, 상기한 실시 형태는 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위해 상세하게 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 실시 형태의 구성의 일부를 다른 실시 형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 또한, 본 실시 형태의 구성에 다른 실시 형태의 구성을 추가하는 것도 가능하다. 또한, 본 실시 형태의 구성의 일부에 대하여, 다른 구성의 추가·삭제·치환을 하는 것이 가능하다.

예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 컨트롤러(6)는, 스위치(121)가 유효로 되고, 경사 각도의 절댓값 |θ|가 경사 각도 역치 θth 이상이며(|θ|≥θth), 또한 리프트 암 각도 α가 암 각도 역치 αth보다도 큰(α>αth) 경우에 버킷(21)의 각도를 보정하였지만, 이에 한정되지는 않고, 적어도 버킷(21)이 소정 높이 이상에 위치한 경우에, 차체의 경사 각도 θ에 따라서 버킷(21)의 각도를 보정하면 된다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 버킷 각도 센서(31)에는, 리프트 암(23)에 대한 버킷(21)의 각도를 검출하는 것을 사용하고 있고, 컨트롤러(6)는, 버킷 각도 센서(31)로 검출된 버킷 각도 β 및 경사 센서(33)로 검출된 경사 각도 θ에 기초하여 버킷 대지 각도 γ를 산출하고 있지만, 이에 한정되지는 않고, 버킷 대지 각도 γ를 직접적으로 검출 가능한 버킷 각도 센서(31)를 사용해도 되고, 그 경우에는, 컨트롤러(6)는, 버킷 각도 센서(31)로 검출된 버킷 대지 각도 γ로부터 보정 각도 γc를 산출하면 된다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 작업 차량의 일 양태로서 휠 로더(1)에 대하여 설명하였지만, 이에 한정되지는 않고, 버킷(21)을 구비한 다른 작업 차량에 본 발명을 적용해도 된다.

1: 휠 로더(작업 차량)
6: 컨트롤러
11A: 전륜
11B: 후륜
21: 버킷
22: 버킷 실린더
23: 리프트 암(암 부재)
32: 암 각도 센서(높이 센서)
33: 경사 센서
41: 유압 펌프
42: 방향 제어 밸브
51: 제1 전자 비례 밸브
52: 제2 전자 비례 밸브
121: 스위치
122: 조작 레버(조작 장치)
θth: 경사 각도 역치(소정의 각도 역치)

Claims

전륜 및 후륜이 마련된 차체와,
상기 차체의 전방부에 상하 방향으로 회동 가능하게 설치된 암 부재 및 상기 암 부재의 선단부에 덤프 동작 및 틸트 동작 가능하게 설치된 버킷을 갖는 작업 장치와,
상기 버킷을 구동하는 버킷 실린더와,
상기 버킷 실린더에 작동유를 공급하는 유압 펌프와,
상기 유압 펌프로부터 토출되어 상기 버킷 실린더에 공급되는 작동유의 흐름을 제어하는 방향 제어 밸브와,
상기 방향 제어 밸브를 제어하는 전자 비례 밸브와,
상기 전자 비례 밸브를 제어하는 컨트롤러를 구비한 작업 차량에 있어서,
상기 차체의 경사 각도를 검출하는 경사 센서를 갖고,
상기 컨트롤러는,
상기 버킷이 소정의 높이보다도 높게 위치한 경우이며, 상기 차체가 뒤로 경사진 상태에 있는 경우에는, 상기 경사 센서에 의해 검출된 상기 차체의 경사 각도에 따라, 상기 버킷이 덤프하는 측으로 상기 버킷의 각도를 보정하고,
상기 버킷이 소정의 높이 이하인 경우에는, 상기 버킷의 각도를 보정하지 않는 것을 특징으로 하는 작업 차량.
제1항에 있어서,
상기 컨트롤러는,
상기 경사 센서로 검출된 상기 차체의 경사 각도가, 상기 암 부재가 수평 자세보다도 높은 위치에 있는 상태에서 상기 버킷 내의 적하가 흘러넘치기 시작할 때의 상기 차체의 경사 각도에 기초하여 설정된 소정의 각도 역치 이상인 경우에, 상기 경사 센서에 의해 검출된 상기 차체의 경사 각도에 따라서 상기 버킷이 덤프하는 측으로 상기 버킷의 각도를 보정하는 것을 특징으로 하는 작업 차량.
제2항에 있어서,
상기 버킷의 높이에 대응하는 상기 암 부재의 높이를 검출하는 높이 센서를 더 구비하고,
상기 컨트롤러는,
상기 높이 센서로 검출된 상기 암 부재의 높이가, 상기 암 부재의 상기 수평 자세에서의 높이보다도 높은 경우에, 상기 경사 센서에 의해 검출된 상기 차체의 경사 각도에 따라서 상기 버킷이 덤프하는 측으로 상기 버킷의 각도를 보정하는 것을 특징으로 하는 작업 차량.
제1항에 있어서,
상기 버킷을 조작하기 위한 전기식의 조작 장치를 더 구비하고,
상기 컨트롤러는,
상기 경사 센서에 의해 검출된 상기 차체의 경사 각도에 따라서 상기 버킷이 덤프하는 측으로 상기 버킷 실린더를 동작시켜, 상기 버킷의 각도를 보정하고 있는 경우에 상기 조작 장치의 조작량에 따른 조작 신호가 입력되면, 상기 조작 신호에 기초한 지령 신호를 상기 전자 비례 밸브에 대하여 출력하는 것을 특징으로 하는 작업 차량.
제1항에 있어서,
상기 컨트롤러에 있어서의 보정 처리를 유효로 하기 위한 스위치를 더 구비하고,
상기 컨트롤러는,
상기 스위치로부터의 유효 신호가 입력된 경우에, 상기 경사 센서에 의해 검출된 상기 차체의 경사 각도에 따라서 상기 버킷이 덤프하는 측으로 상기 버킷의 각도를 보정하는 것을 특징으로 하는 작업 차량.