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KR102638727B1 - 쇼벨 - Google Patents

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KR102638727B1
KR102638727B1 KR1020207026324A KR20207026324A KR102638727B1 KR 102638727 B1 KR102638727 B1 KR 102638727B1 KR 1020207026324 A KR1020207026324 A KR 1020207026324A KR 20207026324 A KR20207026324 A KR 20207026324A KR 102638727 B1 KR102638727 B1 KR 102638727B1
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KR
South Korea
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boom
shovel
hydraulic
hydraulic oil
valve
Prior art date
Application number
KR1020207026324A
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English (en)
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Inventor
준이치 오카다
Original Assignee
스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
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Filing date
Publication date
Application filed by 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 filed Critical 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Publication of KR20200131243A publication Critical patent/KR20200131243A/ko
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Abstract

붐의 낙하방지와, 붐실린더압의 자동제어를 양립시키는 것이 가능한 쇼벨을 제공한다. 그를 위하여, 본 발명의 일 실시형태에 관한 쇼벨(100)은, 붐실린더(7)의 보텀측유실과 컨트롤밸브(17)의 사이의 유로에 마련되며, 붐(4)의 하강조작이 행해지지 않는 경우에, 닫혀 있는 작동유유지회로(40)와, 컨트롤러(30)를 구비한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 당해 쇼벨(100)의 상황에 따라, 작동유유지회로(40)의 닫혀 있는 상태를 해제함과 함께, 그 해제상태를 붐(4)의 하강방향의 이동속도가 소정 기준 이하가 되도록 제어한다.

Description

쇼벨
본 발명은, 쇼벨에 관한 것이다.
예를 들면, 붐실린더의 압력(이하, "붐실린더압")을 자동제어하여, 쇼벨의 부상(浮上) 등의 오퍼레이터 등이 의도하지 않는 불안정한 동작을 억제하는 기술이 알려져 있다(특허문헌 1 등 참조).
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2014-122510호
그러나, 예를 들면 붐의 낙하방지를 위하여 붐실린더의 보텀측유실의 작동유가 유지되는 구성이 채용되는 경우, 붐실린더의 보텀측유실의 압력을 적절히 조정할 수 없을 가능성이 있다.
그래서, 상기 과제를 감안하여, 붐의 낙하방지와, 붐실린더압의 자동제어를 양립시키는 것이 가능한 쇼벨을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시형태에서는,
하부주행체와,
상기 하부주행체에 선회 가능하게 탑재되는 상부선회체와,
상기 상부선회체에 탑재되는 붐, 암, 및 엔드어태치먼트를 포함하는 어태치먼트와,
상기 붐을 구동하는 붐실린더와,
어태치먼트의 조작에 따라 동작하는 제1 유압기구부와,
상기 붐실린더의 보텀측유실과 상기 제1 유압기구부의 사이의 유로에 마련되며, 상기 붐의 하강조작이 행해지지 않는 경우에, 닫혀 있는 제2 유압기구부와,
제어장치를 구비하고,
상기 제어장치는, 쇼벨의 상황에 따라, 상기 제2 유압기구부의 닫혀 있는 상태를 해제함과 함께, 그 해제상태를, 상기 붐의 하강방향의 이동속도가 소정 기준 이하가 되도록 제어하는 쇼벨이 제공된다.
상술한 실시형태에 의하면, 붐의 낙하방지와, 붐실린더압의 자동제어를 양립시키는 것이 가능한 쇼벨을 제공할 수 있다.
도 1은 쇼벨의 일례를 나타내는 측면도이다.
도 2는 쇼벨의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 3a는 보텀릴리프제어의 대상이 되는 쇼벨의 불안정동작(후부 부상동작 및 진동동작)이 발생하는 상황의 구체예를 나타내는 도이다.
도 3b는 보텀릴리프제어의 대상이 되는 쇼벨의 불안정동작(후부 부상동작 및 진동동작)이 발생하는 상황의 구체예를 나타내는 도이다.
도 3c는 보텀릴리프제어의 대상이 되는 쇼벨의 불안정동작(후부 부상동작 및 진동동작)이 발생하는 상황의 구체예를 나타내는 도이다.
도 3d는 보텀릴리프제어의 대상이 되는 쇼벨의 불안정동작(후부 부상동작 및 진동동작)이 발생하는 상황의 구체예를 나타내는 도이다.
도 3e는 보텀릴리프제어의 대상이 되는 쇼벨의 불안정동작(후부 부상동작 및 진동동작)이 발생하는 상황의 구체예를 나타내는 도이다.
도 3f는 보텀릴리프제어의 대상이 되는 쇼벨의 불안정동작(후부 부상동작 및 진동동작)이 발생하는 상황의 구체예를 나타내는 도이다.
도 4는 쇼벨의 후부 부상동작을 설명하는 도이다.
도 5a는 쇼벨의 진동동작을 설명하는 도이다.
도 5b는 쇼벨의 진동동작을 설명하는 도이다.
도 6은 쇼벨의 진동동작을 설명하는 도이다.
도 7은 후부 부상동작에 관한 역학적 모델의 일례를 나타내는 도이다.
도 8a는 쇼벨의 진동동작에 관한 동작파형도의 구체예를 나타내는 도이다.
도 8b는 쇼벨의 진동동작에 관한 동작파형도의 구체예를 나타내는 도이다.
도 8c는 쇼벨의 진동동작에 관한 동작파형도의 구체예를 나타내는 도이다.
도 9는 쇼벨의 보텀릴리프제어에 관한 유압회로를 중심으로 하는 구성의 제1 예를 나타내는 도이다.
도 10은 쇼벨의 보텀릴리프제어에 관한 유압회로를 중심으로 하는 구성의 제2 예를 나타내는 도이다.
도 11은 쇼벨의 보텀릴리프제어에 관한 유압회로를 중심으로 하는 구성의 제3 예를 나타내는 도이다.
도 12는 컨트롤러에 의한 보텀릴리프제어에 관한 처리의 일례를 개략적으로 나타내는 플로차트이다.
도 13은 컨트롤러에 의한 보텀릴리프제어에 관한 처리의 다른 예를 개략적으로 나타내는 플로차트이다.
이하, 도면을 참조하여 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 설명한다.
[쇼벨의 개요]
먼저, 도 1을 참조하여, 쇼벨(100)의 개요에 대하여 설명한다.
도 1은, 본 실시형태에 관한 쇼벨의 일례(쇼벨(100))를 나타내는 측면도이다.
본 실시형태에 관한 쇼벨(100)은, 하부주행체(1)와, 선회기구(2)를 통하여 선회 가능하게 하부주행체(1)에 탑재되는 상부선회체(3)와, 어태치먼트로서의 붐(4), 암(5), 및 버킷(6)과, 오퍼레이터가 탑승하는 캐빈(10)을 구비한다.
하부주행체(1)는, 예를 들면 좌우 한 쌍의 크롤러를 포함하고, 각각의 크롤러가 주행유압모터(1A, 1B)(도 2 참조)로 유압구동됨으로써, 쇼벨(100)을 주행시킨다.
상부선회체(3)는, 선회유압모터(21)(도 2 참조)로 구동됨으로써, 하부주행체(1)에 대하여 선회한다.
붐(4)은, 상부선회체(3)의 전부(前部) 중앙에 부앙(俯仰) 가능하게 피봇장착되고, 붐(4)의 선단에는, 암(5)이 상하회동 가능하게 피봇장착되며, 암(5)의 선단에는, 버킷(6)이 상하회동 가능하게 피봇장착된다.
버킷(6)(엔드어태치먼트의 일례)은, 쇼벨(100)의 작업내용에 따라, 적절히 교환 가능한 양태로, 암(5)의 선단에 장착되어 있다. 그 때문에, 버킷(6)은, 예를 들면 대형 버킷, 법면(法面)용 버킷, 준설용 버킷 등의 다른 종류의 버킷으로 교환되어도 된다. 또, 버킷(6)은, 예를 들면 교반기, 브레이커 등의 다른 종류의 엔드어태치먼트로 교환되어도 된다.
붐(4), 암(5), 및 버킷(6)은, 각각, 유압액추에이터로서의 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9)에 의하여 유압구동된다.
캐빈(10)은, 오퍼레이터가 탑승하는 조종실이며, 예를 들면 상부선회체(3)의 전부 좌측에 탑재된다.
[쇼벨의 기본구성]
다음으로, 도 1에 더하여, 도 2를 참조하여, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 기본구성에 대하여 설명한다.
도 2는, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
다만, 도면 중, 기계적 동력계는 이중선, 고압유압라인은 굵은 실선, 파일럿라인은 파선, 전기구동·제어계는 가는 실선으로 각각 나타난다.
<쇼벨의 유압구동계>
본 실시형태에 관한 유압구동계는, 상술과 같이, 하부주행체(1), 상부선회체(3), 붐(4), 암(5), 및 버킷(6) 등의 피구동요소의 각각을 유압구동하는 주행유압모터(1A, 1B), 선회유압모터(21), 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9)를 포함한다. 이하, 주행유압모터(1A, 1B), 선회유압모터(21), 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9)의 일부 또는 전부를 편의적으로 "유압액추에이터"라고 칭하는 경우가 있다. 또, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 유압구동계는, 엔진(11)과, 메인펌프(14)와, 컨트롤밸브(17)와, 작동유유지회로(40)를 포함한다.
다만, 붐실린더(4)를 제외한 다른 유압액추에이터는, 전동액추에이터로 치환되어도 된다. 예를 들면, 선회유압모터(21)는, 선회기구(2)(상부선회체(3))를 전기구동하는 선회용 전동기로 치환되어도 된다.
엔진(11)은, 쇼벨(100)의 구동력원이며, 예를 들면 상부선회체(3)의 후부에 탑재된다. 엔진(11)은, 예를 들면 경유를 연료로 하는 디젤엔진이다. 엔진(11)의 출력축에는, 메인펌프(14) 및 파일럿펌프(15)가 접속된다.
메인펌프(14)는, 예를 들면 상부선회체(3)의 후부에 탑재되며, 고압유압라인(16)을 통하여 컨트롤밸브(17)에 작동유를 공급한다. 메인펌프(14)는, 상술과 같이, 엔진(11)에 의하여 구동된다. 메인펌프(14)는, 예를 들면 가변용량식 유압펌프이며, 컨트롤러(30)에 의한 제어하에, 레귤레이터로 사판(斜板)의 각도(경전각(傾轉角))가 제어됨으로써, 피스톤의 스트로크길이를 조정하여, 토출유량(토출압)을 조정(제어)할 수 있다.
다만, 메인펌프(14)는, 엔진(11) 이외의 동력원의 동력으로 구동되어도 된다. 예를 들면, 메인펌프(14)는, 엔진(11) 대신에, 혹은 더하여, 전동기로 구동되는 양태여도 된다. 이 경우, 쇼벨(100)에는, 엔진(11) 대신에, 혹은 더하여, 전동기에 전력을 공급하는 다른 동력원이 탑재되어도 된다. 다른 동력원에는, 예를 들면 전동기의 전력이나 외부의 상용전원으로부터 공급되는 전력으로 충전 가능한 배터리, 커패시터 등의 축전장치나, 연료전지 등이 포함된다.
컨트롤밸브(17)(제1 유압기구부의 일례)는, 예를 들면 상부선회체(3)의 중앙부에 탑재되며, 오퍼레이터에 의한 조작장치(26)에 대한 조작에 따라, 유압구동계의 제어를 행하는 유압제어장치이다. 구체적으로는, 컨트롤밸브(17)는, 오퍼레이터에 의한 조작장치(26)에 대한 조작에 따라, 각각의 유압액추에이터에 대한 작동유의 급배(給排)를 제어한다. 주행유압모터(1A, 1B), 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9), 선회유압모터(21) 등은, 고압유압라인을 통하여 컨트롤밸브(17)에 접속된다. 컨트롤밸브(17)는, 메인펌프(14)와 각각의 유압액추에이터의 사이에 마련되며, 메인펌프(14)로부터 각각의 유압액추에이터에 공급되는 작동유의 유량과 흐르는 방향을 제어하는 복수의 유압제어밸브, 즉, 방향제어밸브를 포함한다. 예를 들면, 컨트롤밸브(17)는, 후술하는 붐용 방향제어밸브(17A)(도 9, 도 10 참조)를 포함한다.
또, 쇼벨(100)은, 원격조작되어도 된다. 이 경우, 컨트롤밸브(17)는, 쇼벨(100)에 탑재되는 통신기기를 통하여 외부장치로부터 수신되는, 유압액추에이터의 조작에 관한 신호(이하, "원격조작신호")에 따라, 유압구동계의 제어를 행한다. 원격조작신호에는, 조작대상의 유압액추에이터나, 조작대상의 유압액추에이터에 관한 원격조작의 내용(예를 들면, 조작방향 및 조작량 등)이 규정된다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 원격조작신호에 대응하는 제어지령을, 파일럿펌프(15)와 컨트롤밸브(17)의 사이를 접속하는 유압라인(파일럿라인)에 배치되는 비례밸브(이하, "조작용 비례밸브")에 출력한다. 이로써, 조작용 비례밸브는, 제어지령에 대응하는 파일럿압, 즉, 원격조작신호에 규정되는 원격조작의 내용에 따른 파일럿압을 컨트롤밸브(17)에 작용시킬 수 있다. 그 때문에, 컨트롤밸브(17)는, 원격조작신호로 규정되는 원격조작의 내용에 따른 유압액추에이터의 동작을 실현할 수 있다.
또, 쇼벨(100)은, 예를 들면 오퍼레이터의 조작이나 원격조작 등에 따르지 않고, 자율적으로 동작(작업)을 행해도 된다. 이 경우, 컨트롤밸브(17)는, 쇼벨(100)의 자율동작을 실현하는 자율제어장치(예를 들면, 컨트롤러(30) 등)가 쇼벨(100)의 유압액추에이터를 조작하기 위하여 생성하는 구동지령(이하, "자율구동지령")에 따라, 유압구동계의 제어를 행한다. 자율구동지령에는, 조작대상의 유압액추에이터나, 조작대상의 유압액추에이터에 관한 조작내용(예를 들면, 조작방향 및 조작량 등)이 규정된다. 환언하면, 컨트롤밸브(17)는, 자율제어장치에 의한 자율적인 유압액추에이터의 조작에 따라, 유압구동계의 제어를 행한다. 예를 들면, 자율제어장치는, 자율적으로 생성하는 구동지령에 대응하는 제어지령을 조작용 비례밸브에 출력한다. 이로써, 조작용 비례밸브는, 제어지령에 대응하는 파일럿압, 즉, 구동지령으로 규정되는 유압액추에이터에 관한 조작내용에 따른 파일럿압을 컨트롤밸브(17)에 작용시킬 수 있다. 그 때문에, 컨트롤밸브(17)는, 자율제어장치로 생성되는, 자율동작에 대응하는 구동지령으로 규정되는 조작내용에 따른 유압액추에이터의 동작을 실현할 수 있다.
작동유유지회로(40)(제2 유압기구부의 일례)는, 붐실린더(7)의 보텀측유실과 컨트롤밸브(17)의 사이의 고압유압라인(유로의 일례)에 마련된다. 작동유유지회로(40)는, 기본적으로, 붐(4)의 하강방향의 조작(이하, "붐하강조작")이 행해지고 있지 않은 경우에, 붐실린더(7)의 보텀측유실로의 작동유의 유입을 허용하는 한편, 붐실린더(7)의 보텀측유실로부터의 작동유의 유출을 차단하여, 보텀측유실의 작동유를 유지한다. 이하, 당해 기능을 "작동유유지기능"이라고 칭한다. 이때, "붐하강조작이 행해지고 있지 않은 경우"에는, 조작장치(26)에 대한 붐하강조작이 행해지고 있지 않은 경우뿐만 아니라, 원격조작신호나 자율구동지령으로 붐하강조작에 대응하는 조작내용이 규정되어 있지 않은 경우가 포함된다. 이하, "붐상승조작이 행해지고 있는 경우"에 대해서도 동일하다. 이로써, 붐실린더(7)를 상류로 보았을 때의 작동유유지회로(40)의 하류의 고압유압라인에서, 호스가 버스트하는 등에 의하여 작동유의 누설(이하, 편의적으로 "호스버스트")이 발생해도, 붐(4)의 낙하(낙하속도)를 억제할 수 있다. 또, 작동유유지회로(40)는, 붐하강조작이 행해지고 있는 경우, 붐실린더(7)의 보텀측유실로부터 컨트롤밸브(17)로의 작동유의 유출(배출)을 허용한다. 즉, 작동유유지회로(40)는, 붐(4)에 관한 조작상태(조작내용)와 연동하여, 붐실린더(7)의 보텀측유실로부터의 작동유의 유출의 가능여부를 전환한다. 또, 작동유유지회로(40)와 붐실린더(7)의 사이를 접속하는 고압유압라인은, 예를 들면 금속배관 등에 의하여 구성된다. 이로써, 작동유유지회로(40)와 붐실린더(7)의 사이의 고압유압라인에 있어서의 작동유의 누설이나 작동유의 압력상승에 의한 버스트 등의 발생이 억제된다.
또, 작동유유지회로(40)는, 붐하강조작이 행해지고 있지 않은 경우여도, 컨트롤러(30)의 제어하에서, 붐실린더(7)의 보텀측유실의 작동유를 배출할 수 있다. 즉, 작동유유지회로(40)는, 컨트롤러(30)의 제어하에서, 그 작동유유지기능이 일시적으로 해제된다. 환언하면, 작동유유지회로(40)는, 컨트롤러(30)의 제어하에서, 붐(4)에 관한 조작상태(조작내용)와의 연동이 일시적으로 해제되어, 붐실린더(7)의 보텀측유실의 작동유를 배출할 수 있다.
작동유유지회로(40)의 구성이나 동작의 상세는, 후술한다(도 9~도 11 참조).
<쇼벨의 조작계>
본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 조작계는, 파일럿펌프(15)와, 조작장치(26)와, 압력센서(29)를 포함한다.
파일럿펌프(15)는, 예를 들면 상부선회체(3)의 후부에 탑재되며, 파일럿라인(25)을 통하여 조작장치(26)에 파일럿압을 공급한다. 파일럿펌프(15)는, 예를 들면 고정용량식 유압펌프이며, 상술과 같이, 엔진(11)에 의하여 구동된다.
조작장치(26)는, 레버장치(26A, 26B)와, 페달장치(26C)를 포함한다. 조작장치(26)는, 캐빈(10)의 조종석 부근에 마련되며, 오퍼레이터가 각각의 피구동요소(하부주행체(1)의 좌우의 크롤러, 상부선회체(3), 붐(4), 암(5), 및 버킷(6) 등)의 조작을 행하는 조작수단이다. 환언하면, 조작장치(26)는, 각각의 피구동요소를 구동하는 각각의 유압액추에이터(주행유압모터(1A, 1B), 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9), 및 선회유압모터(21) 등)의 조작을 행하는 조작수단이다.
조작장치(26)는, 유압파일럿식이다. 구체적으로는, 조작장치(26)(레버장치(26A, 26B), 및 페달장치(26C))는, 유압라인(27)을 통하여, 컨트롤밸브(17)에 접속된다. 이로써, 컨트롤밸브(17)에는, 조작장치(26)에 있어서의 하부주행체(1), 상부선회체(3), 붐(4), 암(5), 및 버킷(6) 등의 조작상태에 따른 파일럿신호(파일럿압)가 입력된다. 그 때문에, 컨트롤밸브(17)는, 조작장치(26)의 조작상태에 따라, 각 유압액추에이터를 구동할 수 있다. 또, 조작장치(26)는, 유압라인(28)을 통하여 압력센서(29)에 접속된다.
또, 조작장치(26)는, 전기식이어도 된다. 이 경우, 조작장치(26)는, 조작상태(예를 들면, 조작방향 및 조작량 등의 조작내용)에 따른 전기신호(이하, "조작신호")를 출력한다. 그리고, 조작신호는, 후술하는 컨트롤러(30)에 입력되고, 컨트롤러(30)는, 조작신호에 대응하는 제어지령을 조작용 비례밸브에 출력한다. 이로써, 비례밸브는, 조작지령에 대응하는 파일럿압, 즉, 조작장치(26)의 조작내용에 따른 파일럿압을 작용시킬 수 있다. 그 때문에, 컨트롤밸브(17)는, 조작장치(26)의 조작내용에 따른 유압액추에이터의 동작을 실현할 수 있다.
레버장치(26A, 26B)는, 각각, 캐빈(10) 내의 조종석에 착석한 오퍼레이터가 봤을 때, 좌측 및 우측에 배치되며, 각각의 조작레버가 중립상태(오퍼레이터에 의한 조작입력이 없는 상태)를 기준으로 하여 전후방향 및 좌우방향으로 경도(傾倒) 가능하게 구성된다. 이로써, 레버장치(26A)에 있어서의 조작레버의 전후방향의 경도, 및 좌우방향의 경도와, 레버장치(26B)에 있어서의 조작레버의 전후방향의 경도, 및 좌우방향의 경도의 각각에 대하여, 상부선회체(3)(선회유압모터(21)), 붐(4)(붐실린더(7)), 암(5)(암실린더(8)), 및 버킷(6)(버킷실린더(9)) 중 어느 하나가 조작대상으로서 임의로 설정될 수 있다.
또, 페달장치(26C)는, 하부주행체(1)(주행유압모터(1A, 1B))를 조작대상으로 하고, 캐빈(10) 내의 조종석에 착석한 오퍼레이터가 봤을 때, 전방의 플로어에 배치되며, 그 조작페달은, 오퍼레이터에 의하여 밟기 가능하게 구성된다.
다만, 쇼벨(100)이 원격조작되는 경우, 혹은 쇼벨(100)이 자율적으로 작업을 행하는 경우, 조작장치(26)는, 생략되어도 된다.
압력센서(29)는, 상술과 같이, 유압라인(28)을 통하여 조작장치(26)와 접속되고, 조작장치(26)의 이차측의 파일럿압, 즉, 조작장치(26)에 있어서의 각각의 피구동요소의 조작상태에 대응하는 파일럿압을 검출한다. 압력센서(29)는, 컨트롤러(30)에 접속되며, 조작장치(26)에 있어서의 하부주행체(1), 상부선회체(3), 붐(4), 암(5), 및 버킷(6) 등의 조작상태에 따른 압력신호(압력검출값)가 컨트롤러(30)에 입력된다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)의 하부주행체(1), 상부선회체(3), 및 어태치먼트(붐(4), 암(5), 및 버킷(6))의 조작상태를 파악할 수 있다.
다만, 조작장치(26)가 전기식인 경우나, 쇼벨(100)의 원격조작이나 자율동작을 전제로 하여 조작장치(26)가 생략되는 경우 등에는, 압력센서(29)는, 생략되어도 된다.
본 예에 관한 쇼벨(100)의 제어계는, 컨트롤러(30)와, 불안정동작판정용 센서(32)와, 작동유유지회로(40)를 포함한다.
컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)의 구동제어를 행하는 주된 제어장치이다. 컨트롤러(30)는, 그 기능이, 임의의 하드웨어, 혹은 하드웨어 및 소프트웨어의 조합에 의하여 실현되어도 된다. 컨트롤러(30)는, 예를 들면 CPU(Central Processing Unit) 등의 프로세서와, RAM(Random Access Memory) 등의 메모리장치와, ROM(Read Only Memory) 등의 보조기억장치와, 입출력에 관한 인터페이스장치 등을 포함하는 마이크로컴퓨터를 중심으로 구성된다.
본 실시형태에서는, 컨트롤러(30)는, 조작장치(26)를 조작하는 오퍼레이터, 원격조작을 행하는 오퍼레이터, 자율제어장치 등(이하, 편의적으로 "오퍼레이터 등")이 의도하지 않은 당해 쇼벨(100)의 불안정한 동작(이하, 간단히, "불안정동작")의 유무를 판정한다. 즉, 컨트롤러(30)는, 오퍼레이터 등에게 있어서 바람직하지 않은 쇼벨(100)의 불안정동작의 발생의 유무를 판정한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 그와 같은 불안정동작이 발생했다고 판정하면, 당해 동작을 억제하도록, 쇼벨(100)의 어태치먼트의 동작(구체적으로는, 후술과 같이, 붐(4)을 구동하는 붐실린더(7))을 자동적으로 제어한다. 환언하면, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)의 불안정동작의 발생 시에 상정되는 어태치먼트의 동작을 보정한다. 이때, 어태치먼트의 동작에는, 어태치먼트에 관한 조작에 따른 어태치먼트의 동작이 포함된다. 또, 어태치먼트의 동작에는, 어태치먼트에 관한 조작과 관계가 없는(예를 들면, 어태치먼트에 관한 조작이 되고 있지 않은 경우의) 어태치먼트의 동작(예를 들면, 버킷(6)으로부터 작용하는 힘이나 상부선회체(3)로부터 작용하는 힘 등에 근거하는 동작)이 포함된다. 이로써, 쇼벨(100)에 발생한 불안정동작이 억제된다.
쇼벨(100)의 불안정동작에는, 예를 들면 굴삭반력 등에 의하여, 쇼벨(100)의 후부가 부상하는 부상동작(이하, 편의적으로 "후부 부상동작")이 포함된다. 또, 쇼벨(100)의 불안정동작에는, 예를 들면 쇼벨(100)의 어태치먼트의 공중동작(버킷(6)이 접지하고 있지 않은 상태에서의 동작) 중의 관성모멘트의 변화 등에 의하여 유발되는 차체(하부주행체(1), 선회기구(2), 및 상부선회체(3) 등)의 진동동작이 포함된다. 쇼벨(100)의 불안정동작의 상세에 대해서는, 후술한다(도 3~도 6 참조).
컨트롤러(30)는, 예를 들면 보조기억장치에 인스톨되는 하나 이상의 프로그램을 CPU 상에서 실행함으로써 실현되는 기능부로서, 판정부(301)와, 제어부(302)를 포함한다.
불안정동작판정용 센서(32)는, 쇼벨(100)의 불안정동작의 유무를 판정하기 위하여 이용되며, 쇼벨(100)의 각종 상태나 쇼벨(100)의 주변의 각종 상태를 검출한다. 불안정동작판정용 센서(32)에는, 예를 들면 붐(4)의 자세각도(이하, "붐각도"), 암(5)의 자세각도(이하, "암각도"), 및 버킷(6)의 자세각도(이하, "버킷각도") 등을 검출하는 각도센서가 포함될 수 있다. 또, 불안정동작판정용 센서(32)에는, 유압액추에이터 내의 유압상태, 예를 들면 유압실린더의 로드측유실 및 보텀측유실의 압력을 검출하는 압력센서 등이 포함되어도 된다. 또, 불안정동작판정용 센서(32)에는, 하부주행체(1), 상부선회체(3), 및 어태치먼트의 각각의 동작상태를 검출하는 센서가 포함되어도 된다. 예를 들면, 불안정동작판정용 센서(32)에는, 하부주행체(1), 상부선회체(3), 혹은 어태치먼트에 탑재되는 가속도센서, 각가속도센서, 삼축의 가속도센서 및 삼축의 각속도센서를 포함하는 육축센서, IMU(Inertial Measurement Unit: 관성계측장치) 등이 포함되어도 된다. 또, 불안정동작판정용 센서(32)에는, 쇼벨(100)의 주변의 지형이나 장애물 등과의 상대위치관계를 검출하는 거리센서나 화상센서 등이 포함되어도 된다.
판정부(301)는, 압력센서(29)나 불안정동작판정용 센서(32)로부터 입력되는, 쇼벨(100)의 각종 상태에 관한 센서정보에 근거하여, 당해 쇼벨(100)의 불안정동작의 발생의 유무를 판정한다.
예를 들면, 판정부(301)는, 차체의 전후방향의 경사, 즉, 피치방향의 경사각도에 관한 각도관련정보를 출력 가능한 센서의 출력에 근거하여, 쇼벨(100)의 후부 부상동작의 발생을 판정한다. 이 경우, 불안정동작판정용 센서(32)는, 차체의 피치방향의 경사각도에 관한 각도관련정보(예를 들면, 경사각도, 각속도, 각가속도 등)를 출력 가능한 센서를 포함한다. 예를 들면, 불안정동작판정용 센서(32)에는, 하부주행체(1)나 상부선회체(3)에 탑재되는, 경사센서(각도센서), 각속도센서, 육축센서, IMU 등이 포함되어도 된다. 구체적으로는, 판정부(301)는, 쇼벨(100)의 피치방향의 경사각도, 각속도, 혹은 각가속도의 검출값이 소정 임계값 이상이 된 경우, 부상동작이 발생했다고 판정할 수 있다. 부상동작이 발생하면, 쇼벨(100)의 피치방향의 경사각도, 각속도, 및 각가속도는, 어느 정도 큰 값이 되기 때문이다. 그리고, 판정부(301)는, 그 경사각도, 각속도, 혹은 각가속도의 발생방향, 즉, 피치축을 중심으로 하여 후방경사인지 전방경사인지에 의하여, 전부 부상동작인지 후부 부상동작인지를 판정할 수 있다.
또, 예를 들면 판정부(301)는, 쇼벨(100)과 주위의 지형이나 장애물 등과의 상대위치정보를 출력 가능한 센서의 출력에 근거하여, 쇼벨(100)의 후부 부상동작의 발생을 판정한다. 이 경우, 불안정동작판정용 센서(32)는, 쇼벨(100)과 주위의 지형이나 장애물 등과의 상대위치정보를 출력 가능한 센서가 포함된다. 예를 들면, 불안정동작판정용 센서(32)에는, 밀리파레이더, LIDAR(Light Detection and Ranging), 단안카메라, 스테레오카메라 등이 포함된다. 구체적으로는, 판정부(301)는, 당해 쇼벨(100)로부터 본 전방의 소정의 기준대상물의 위치가 대략 상방향으로 이동했는지 여부에 근거하여, 쇼벨(100)의 후부 부상동작의 발생의 유무를 판정해도 된다. 쇼벨(100)의 후부가 부상하면, 쇼벨(100)의 전부가 지면에 가까워지는 양태가 되어, 결과적으로, 쇼벨(100)로부터 본 전방의 지면 등의 기준대상물이 상대적으로 상방향으로 이동하기 때문이다.
또, 판정부(301)는, 압력센서(29)나 불안정동작판정용 센서(32)로부터 입력되는, 쇼벨(100)의 각종 상태에 관한 센서정보에 근거하여, 당해 쇼벨(100)에 불안정동작이 발생하고 있을 가능성이 있는지 여부를 판정해도 된다. 구체적으로는, 판정부(301)는, 쇼벨(100)의 각종 상태에 관한 센서정보에 근거하여, 미리 규정되는, 당해 쇼벨(100)에 불안정동작이 발생하는 조건(이하, "불안정동작발생조건")이 성립하고 있는지 여부를 판정해도 된다.
예를 들면, 판정부(301)는, 어태치먼트의 동작상태나 자세상태에 관한 정보를 출력 가능한 센서의 출력에 근거하여, 차체에 작용하는 피치방향의 모멘트를 산출(추정)한다. 판정부(301)는, 산출(추정)한 모멘트가, 불안정동작의 발생에 요하는 피치방향의 모멘트의 하한으로서 미리 규정되는 임계값을 초과하고 있는 경우, 쇼벨(100)에 불안정동작이 발생하고 있을 가능성이 있다고 판정한다. 이 경우, 불안정동작판정용 센서(32)는, 어태치먼트의 동작상태나 자세상태에 관한 정보를 출력 가능한 센서를 포함한다. 예를 들면, 불안정동작판정용 센서(32)는, 상부선회체(3)와 붐(4)과의 연결점에 있어서의 붐(4)의 기준면에 대한 부앙각도(붐각도), 붐(4)에 대한 암(5)의 상대적인 부앙각도(암각도), 및 암(5)에 대한 버킷(6)의 상대적인 부앙각도(버킷각도)를 검출하는 각도센서(예를 들면, 로터리인코더)를 포함한다. 또, 예를 들면, 불안정동작판정용 센서(32)는, 유압실린더(붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9))의 로드측유실 및 보텀측유실의 압력을 검출하는 압력센서 등을 포함한다. 또, 예를 들면, 불안정동작판정용 센서(32)는, 어태치먼트에 탑재되는 가속도센서, 각속도센서, 육축센서, IMU 등을 포함한다.
제어부(302)는, 판정부(301)에 의하여 불안정동작이 발생했거나, 혹은 불안정동작이 발생하고 있을 가능성이 있다고 판정된 경우에, 어태치먼트의 동작을 자동으로 제어(보정)하여, 쇼벨(100)의 불안정동작을 억제시킨다. 구체적으로는, 제어부(302)는, 후술과 같이, 붐실린더(7)의 보텀측유실의 압력을 제어(감압)함으로써, 어태치먼트의 동작을 자동으로 제어(보정)한다. 이 경우, 제어부(302)는, 작동유유지회로(40)의 작동유유지기능을 해제한다. 이로써, 제어부(302)는, 조작장치(26), 원격조작, 혹은 자율제어장치(이하, "조작장치(26) 등")를 통한 붐하강조작이 행해지고 있지 않은 경우여도, 붐실린더(7)의 보텀측유실로부터 작동유를 배출시켜, 압력을 제어할 수 있다. 즉, 제어부(302)는, 쇼벨(100)의 상황에 따라(구체적으로는, 쇼벨(100)의 불안정동작의 유무 등에 따라), 작동유유지회로(40)의 작동유유지기능을 해제한다. 이로써, 제어부(302)는, 조작장치(26) 등을 통한 붐(4)의 조작상태와는 관계없이(구체적으로는, 조작장치(26) 등을 통한 붐하강조작의 유무에 따르지 않고), 붐실린더(7)의 보텀측유실로부터 작동유를 배출시켜, 압력을 제어할 수 있다. 그 때문에, 제어부(302)는, 쇼벨(100)의 불안정동작이 발생하고 있지 않은 경우의 작동유유지기능과, 쇼벨(100)의 불안정동작이 발생한 경우의 불안정동작의 억제기능을 양립시킬 수 있다. 이하, 당해 제어상태를 편의적으로 "보텀릴리프제어"라고 칭한다.
제어부(302)는, 작동유유지회로(40)의 작동유유지기능을 해제하여, 붐실린더(7)의 보텀측유실의 압력을 제어(조정)하고 있을 때에, 붐실린더(7)의 보텀측유실과 접속되는 유로에서 호스버스트가 발생한 경우여도, 붐(4)의 하강방향의 이동속도가, 후술하는 작동유유지회로(40)가 마련되지 않는 경우(즉, 작동유유지회로(40)의 작동유유지기능이 완전하게 해제되어 있는 경우)보다 상대적으로 작아지도록, 즉, 소정 기준 이하가 되도록 제어한다. 이때, 제어되는 붐(4)의 하강방향의 이동속도는, 예를 들면 각 시점에서의 이동속도여도 되고, 어느 기간 내에서의 평균이동속도, 즉, 소정 시간 내에서의 붐(4)의 하강방향의 이동량 등이어도 된다. 제어부(302)의 구체적인 보정방법이나 동작의 상세에 대해서는, 후술한다(도 9~도 11 참조).
다만, 후부 부상동작이나 진동동작 이외에도, 쇼벨(100)에는 다른 종류의 불안정동작이 발생할 수 있다. 쇼벨(100)의 불안정동작에는, 예를 들면 쇼벨(100)이 굴삭반력 등에 의하여 전방으로 끌리거나, 쇼벨(100)이 평탄화작업 등에 있어서의 지면으로부터의 반력에 의하여 후방으로 끌리거나 하는 끌림동작(미끄러짐동작이라고도 칭함)이 포함되어도 된다. 또, 쇼벨(100)의 불안정동작에는, 후부 부상동작과는 반대로, 쇼벨(100)의 전부가 부상하는 부상동작(이하, 편의적으로 "전부 부상동작")이 포함되어도 된다. 이 경우, 컨트롤러(30)는, 후부 부상동작이나 진동동작 이외의 다른 종류의 불안정동작을 억제하도록, 쇼벨(100)의 어태치먼트의 동작을 자동으로 제어(보정)해도 된다. 또, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)의 불안정동작의 발생의 유무를 판정하지 않고, 후술하는 제어방법(보정방법)을 이용하여, 붐실린더(7)의 보텀측유실의 압력이 상대적으로 낮은 상태를 유지시킴으로써, 쇼벨(100)의 불안정동작을 억제해도 된다. 즉, 컨트롤러(30)는, 예를 들면 붐실린더(7)의 보텀측유실의 압력을 모니터링하면서, 붐실린더(7)의 보텀측유실의 압력이 상대적으로 낮은 상태를 유지시키는 보텀릴리프제어를 계속해도 된다.
[쇼벨의 불안정동작]
다음으로, 도 3~도 5를 참조하여, 보텀릴리프제어의 대상이 되는 쇼벨(100)의 불안정동작에 대하여 설명한다.
<쇼벨의 불안정동작의 개요>
도 3(도 3a~도 3f)은, 보텀릴리프제어의 대상이 되는 불안정동작이 발생할 수 있는 쇼벨(100)의 작업상황의 구체예를 나타내는 도이다.
예를 들면, 도 3a는, 버킷(6)의 펼침동작(이하, "버킷펼침동작")에 의한 쇼벨(100)의 배토작업의 상황을 모식적으로 나타내는 도이다. 또, 도 3b는, 붐(4)의 하강동작(이하, "붐하강동작") 및 암(5)의 펼침동작(이하, "암펼침동작")에 의한 쇼벨(100)의 배토작업의 상황을 모식적으로 나타내는 도이다.
도 3a, 도 3b에 나타내는 바와 같이, 버킷펼침동작, 혹은 붐하강동작 및 암펼침동작이 행해지면, 버킷(6)의 토사 등이 외부로 배출되기 때문에, 쇼벨(100)의 어태치먼트의 관성모멘트에 변화가 발생한다. 그 결과, 당해 관성모멘트의 변화가, 차체에 대하여, 전방으로 전도(轉倒)시키는 것 같은 피칭방향의 모멘트를 작용시켜, 쇼벨(100)에 후부 부상동작이나 진동동작이 발생할 가능성이 있다. 특히, 점토질의 흙이 버킷(6)에 적재되어 있는 경우, 토사가 좀처럼 외부로 배출되지 않는다. 그 때문에, 오퍼레이터 등은, 어태치먼트를 의도적으로 진동시키는 등의 조작을 행하는 경우가 있는데, 그 도중, 갑자기, 점토질의 토사가 버킷(6)으로부터 떨어져서, 외부로 배토되면, 당해 조작상태에 의한 영향도 있어, 쇼벨(100)의 후부 부상동작이나 진동동작이 조장된다.
또, 예를 들면 도 3c는, 암(5) 및 버킷(6)의 접음동작(이하, 각각, "암접음동작" 및 "버킷접음동작")에 의한 쇼벨(100)의 굴삭작업의 후반의 상황, 구체적으로는, 버킷(6)에 토사 등을 담는 동작상황을 모식적으로 나타내는 도이다.
도 3c에 나타내는 바와 같이, 암접음동작 및 버킷접음동작에 의하여, 토사 등을 버킷(6)에 담으려고 하면, 지면이나 토사로부터의 반력이 버킷(6)에 작용한다. 그 결과, 당해 반력이, 어태치먼트를 통하여, 차체에 대하여, 전방으로 전도시키는 것 같은 피칭방향의 모멘트를 작용시켜, 쇼벨(100)에 후부 부상동작이나 진동동작이 발생할 가능성이 있다.
또, 예를 들면, 도 3d는, 붐(4)의 상승동작(이하, "붐상승동작")에 의한 굴삭작업의 후반의 상황, 구체적으로는, 버킷(6)에 담은 토사 등을 들어 올리는 동작의 상황을 모식적으로 나타내는 도이다.
도 3d에 나타내는 바와 같이, 버킷(6)을 접지시킨 상태에서 붐(4)이 들어 올려지면, 버킷(6)에 적재된 토사 등의 부하가 추가적으로 작용하여, 쇼벨(100)의 어태치먼트의 관성모멘트에 변화가 생긴다. 그 결과, 당해 관성모멘트의 변화가, 차체에 대하여, 전방으로 전도시키는 것 같은 피칭방향의 모멘트를 작용시켜, 쇼벨(100)에 후부 부상동작이나 진동동작이 발생할 가능성이 있다.
또, 예를 들면, 도 3e는, 굴삭작업의 개시 시에, 쇼벨(100)이 급격한 붐하강동작의 후, 지면의 바로 위에서 급정지된 상황을 모식적으로 나타내는 도이다.
도 3e에 나타내는 바와 같이, 급격한 붐하강동작의 후, 붐하강동작이 급정지되면, 급정지에 의한 반력이 어태치먼트로부터 차체에 대하여 작용한다. 그 결과, 어태치먼트로부터의 반력이, 차체에 대하여, 전방으로 전도시키는 것 같은 피칭방향의 모멘트를 작용시켜, 쇼벨(100)에 후부 부상동작이나 진동동작이 발생할 가능성이 있다.
또, 예를 들면 도 3f는, 붐상승동작에 의한 쇼벨(100)의 굴삭작업의 후반의 상황, 구체적으로는, 버킷(6)이 차체로부터 상대적으로 크게 멀어진 상태에서, 버킷(6)에 담은 토사 등을 들어 올리는 상황을 모식적으로 나타내는 도이다.
도 3f에 나타내는 바와 같이, 버킷(6)이 차체로부터 멀어진 상태에서 붐(4)이 들어 올려지면, 버킷(6)에 적재된 토사 등에 의한 관성모멘트의 변화가 상대적으로 커진다. 그 결과, 당해 관성모멘트의 변화가, 차체에 대하여, 전방으로 전도시키는 것 같은 피칭방향의 모멘트를 작용시켜, 쇼벨(100)에 후부 부상동작이나 진동동작이 발생할 가능성이 있다.
또, 도 3a~도 3f에 나타내는 작업상황 이외의 요인에 의해서도, 쇼벨(100)의 후부 부상동작이나 진동동작이 발생할 수 있다.
예를 들면, 암(5)과, 엔드어태치먼트(버킷(6))의 접속양태가, 퀵커플링으로 실현되고 있는 경우, 붐(4) 및 암(5)의 동작과, 엔드어태치먼트의 동작과의 사이에 위상차가 발생할 가능성이 있다. 그러면, 위상지연의 양태에 따라서는, 어태치먼트에 관성모멘트의 변화가 발생하여, 상술과 같이, 차체에 대하여, 전방으로 전도시키는 것 같은 피칭방향의 모멘트를 작용시켜, 쇼벨(100)에 후부 부상동작이나 진동동작이 발생할 가능성이 있다.
<후부 부상동작의 상세>
도 4는, 쇼벨(100)의 후부 부상동작을 설명하는 도이다. 구체적으로는, 도 4는, 후부 부상동작이 발생하는 쇼벨(100)의 작업상황을 나타내는 도이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 쇼벨(100)은, 지면(60a)의 굴삭작업을 행하고 있다. 버킷(6)이 사면(60b)을 파도록 힘(F2)(모멘트)이 발생하고 있고, 또, 붐(4)이 버킷(6)을 사면(60b)에 누르도록, 환언하면, 붐(4)이 차체를 전방경사시키도록, 힘(F3)(모멘트)이 발생하고 있다. 이때, 붐실린더(7)에는, 그 로드를 끌어올리는 힘(F1)이 발생하여, 힘(F1)이, 쇼벨(100)의 차체를 전방으로 기울이도록 작용한다. 그리고, 힘(F1)에 기인하는 차체를 전방경사시키려고 하는 모멘트가, 중력에 근거한 차체를 지면에 누르려고 하는 힘(모멘트)을 상회하면, 차체의 후부가 부상해 버린다.
특히, 버킷(6)이 지면이나 토사 등의 대상물에 접촉하여, 걸리거나, 혹은 박혀 있는 경우, 붐(4)에 힘이 작용해도 붐(4)은 움직이지 않기 때문에, 붐실린더(7)의 로드위치는 변위하지 않는다. 그리고, 붐실린더(7)의 수축측(보텀측)의 유실의 압력이 커지면, 붐실린더(7) 자체를 들어 올리는 힘(F1), 즉, 차체를 전방으로 기울이려고 하는 힘이 커진다.
동일한 상황은, 상술과 같이, 예를 들면 도 4에 나타내는 전방사면의 굴삭작업 외, 버킷(6)이 차체(하부주행체(1))보다 하방에 위치하는 심굴(深掘)작업(도 3f참조) 등에서 발생할 수 있다. 또, 상술과 같이, 붐(4) 자체가 조작된 경우에 한정되지 않고, 암(5)이나 버킷(6)이 조작된 경우에도 발생할 수 있다.
<진동동작의 상세>
도 5, 도 6은, 쇼벨(100)의 진동동작의 일례를 설명하는 도이다. 구체적으로는, 도 5(도 5a, 도 5b)는, 쇼벨(100)의 공중동작 시에 진동동작이 발생하는 상황을 설명하는 도이다. 또, 도 6은, 도 5a, 도 5b에 나타내는 상황에 있어서의 쇼벨(100)의 배출동작에 수반하는 피치방향의 각도(피치각도) 및 각속도(피치각속도)의 시간파형을 나타내는 도이다. 본 예에서는, 공중동작의 일례로서, 버킷(6) 내의 적재물(DP)을 배출하는 배출동작을 설명한다.
도 5a에 나타내는 바와 같이, 쇼벨(100)은, 버킷(6) 및 암(5)이 접히고, 또한 붐(4)이 상승한 상태로 되어 있으며, 버킷(6)에는, 토사 등의 적재물(DP)이 수용되어 있다.
도 5b에 나타내는 바와 같이, 도 5a에 나타내는 상태로부터 쇼벨(100)의 배출동작이 행해지면, 버킷(6) 및 암(5)이 크게 펼쳐지고, 붐(4)이 하강하여, 적재물(DP)이 버킷(6)의 외부로 배출된다. 이때, 어태치먼트의 관성모멘트의 변화가, 쇼벨(100)의 차체를 도면 중 화살표 A로 나타내는 피치방향으로 진동시키도록 작용한다.
이때, 도 6에 나타내는 바와 같이, 공중동작, 구체적으로는, 배출동작에 기인하여, 쇼벨(100)을 전도시키려고 하는 전도모멘트가 발생하여(도면 중 원으로 둘러싼 부분 참조), 피치축 둘레의 진동이 발생하는 것을 알 수 있다. 또, 쇼벨(100)에 진동동작이 발생하면, 그 진동동작에 기인하여, 쇼벨(100)에 상술한 전부 부상동작이나 후부 부상동작 등이 발생하는 경우도 있다.
[쇼벨의 불안정동작의 억제방법]
다음으로, 도 7, 도 8을 참조하여, 상술한 쇼벨(100)의 불안정동작의 억제방법에 대하여 설명한다.
<부상동작의 억제방법>
도 7은, 후부 부상에 관련되는 쇼벨(100)의 역학적인 모델을 나타내는 도이며, 지면(130a)의 굴삭작업을 행하고 있는 경우에, 쇼벨(100)에 작용하는 힘을 나타내는 도이다.
쇼벨(100)의 후부 부상동작에 있어서의 전도지점(P1)은, 하부주행체(1)의 유효접지영역(130b) 중, 어태치먼트가 뻗어 있는 방향(상부선회체(3)의 방향)에 있어서의 최선단으로 간주할 수 있다. 따라서, 전도지점(P1) 둘레에 차체를 전방으로 기울이려고 하는 모멘트 τ1, 즉, 차체 후부를 들어 올리려고 하는 모멘트 τ1은, 붐실린더(7)의 연장선(l2)과 전도지점(P1)의 사이의 거리(D4)와, 붐실린더(7)가 상부선회체(3)에 미치는 힘(F1)에 근거하여, 다음의 식 (1)으로 나타난다.
τ1=D4·F1 ···(1)
한편, 중력이 전도지점(P1) 둘레에 차체를 지면에 누르려고 하는 모멘트 τ2는, 쇼벨의 차체 무게중심(P3)과 하부주행체(1)의 전방의 전도지점(P1)의 사이의 거리(D2)와, 차체중량(M)과, 중력가속도(g)에 근거하여, 다음의 식 (2)로 나타난다.
τ2=D2·Mg ···(2)
차체의 후방이 부상하지 않고 안정되는 조건(안정조건)은, 다음의 식 (3)으로 나타난다.
τ1<τ2 ···(3)
따라서, 식 (3)에, 식 (1), (2)가 대입됨으로써, 안정조건으로서, 다음의 부등식 (4)가 얻어진다.
D4·F1<D2·Mg ···(4)
즉, 제어부(302)는, 제어조건으로서 부등식 (4)가 성립하도록, 어태치먼트의 동작을 보정하면, 쇼벨(100)의 후부 부상동작을 억제할 수 있다.
예를 들면, 힘(F1)은, 다음의 식 (5)에 나타내는 바와 같이, 붐실린더(7)의 로드압(PR) 및 보텀압(PB)을 인수로 하는 함수 f로 나타난다.
F1=f(PR, PB)···(5)
제어부(302)는, 로드압(PR) 및 보텀압(PB)에 근거하여, 붐실린더(7)가 상부선회체(3)에 미치는 힘(F1)을 계산(추정)한다. 이때, 상술과 같이, 제어부(302)는, 불안정동작판정용 센서(32)에 포함될 수 있는 붐실린더(7)의 로드압 및 보텀압을 검출하는 압력센서의 출력신호에 근거하여, 로드압(PR) 및 보텀압(PB)을 취득해도 된다.
일례로서, 힘(F1)은, 붐실린더(7)의 로드 측의 수압면적(AR) 및 보텀측의 수압면적(AB)을 이용하여, 다음의 식 (6)으로 나타날 수 있다.
F1=AB·PB-AR·PR ···(6)
제어부(302)는, 식 (6)에 근거하여, 힘(F1)을 계산(추정)해도 된다.
또, 제어부(302)는, 거리(D2, D4)를 취득한다. 또, 제어부(302)는, 그들의 비(D1/D3 혹은 D2/D4)를 취득해도 된다.
어태치먼트를 제외한 차체 무게중심(P3)의 위치는, 상부선회체(3)의 선회각도(θ)에 관계없이 일정하지만, 전도지점(P1)의 위치는, 선회각도(θ)에 따라 변화한다. 그 때문에, 예를 들면 제어부(302)는, 선회각도센서 등에 의하여 검출되는 선회각도(θ)에 근거하여, 전도지점(P1)을 산출한 뒤에, 산출한 전도지점(P1)과, 차체 무게중심(P3)과의 상대위치관계에 근거하여, 거리(D2)를 산출해도 된다. 또, 거리(D2)는, 상부선회체(3)의 선회각도(θ)에 따라 변화할 수 있지만, 간단하게 하기 위하여, 거리(D2)를 상수로 해도 되고, 이 경우, 제어부(302)는, 미리 저장되는 컨트롤러(30)의 내부메모리로부터 취득한다.
거리(D4)는, 전도지점(P1)의 위치와, 붐실린더(7)의 각도(예를 들면, 붐실린더(7)와 연직축(130c)이 이루는 각도(η1))에 근거하여, 기하학적으로 계산될 수 있다.
각도(η1)는, 붐실린더(7)의 신축길이, 쇼벨(100)에 고유한 치수제원, 및 쇼벨(100)의 차체의 기울기 등으로부터 기하학적으로 계산될 수 있다. 예를 들면, 제어부(302)는, 불안정동작판정용 센서(32)에 포함될 수 있는 붐각도를 검출하는 센서의 출력을 이용하여, 각도(η1)를 산출해도 된다. 또, 각도(η1)는, 불안정동작판정용 센서(32)에 포함될 수 있는 각도(η1)를 직접적으로 측정하는 센서의 출력을 이용함으로써 취득되어도 된다.
제어부(302)는, 산출 등에 의하여 취득된 힘(F1)과, 거리(D2, D4)에 근거하여, 부등식 (4)가 성립하도록, 붐실린더(7)의 압력, 구체적으로는, 압력과잉인 보텀측유실의 압력을 제어한다. 즉, 제어부(302)는, 부등식 (4)가 성립하도록, 붐실린더(7)의 보텀압(PB)을 조절한다. 보다 구체적으로는, 후술하는 각종 구성(도 9~도 11 참조)을 채용함으로써, 제어부(302)는, 적절히, 제어지령을 제어대상으로 출력함으로써, 붐실린더(7)의 압력을 조정한다. 이로써, 압력과잉인 붐실린더(7)의 보텀측유실의 압력이 감압됨으로써, 차체가 전방으로 전도하려고 할 때의 쿠션으로서 작용하여, 쇼벨(100)의 후부 부상동작이 억제될 수 있다.
<진동동작의 억제방법>
도 8(도 8a~8c)은, 쇼벨(100)의 진동동작에 관련되는 동작파형의 구체예를 나타내는 도이다. 구체적으로는, 도 8a~8c는, 각각, 쇼벨(100)에 있어서, 공중동작이 반복하여 행해진 경우의 동작파형도의 일례, 다른 예, 및 또 다른 예를 나타내는 도이다. 도 8a~8c는, 각각, 다른 시행을 나타내고 있으며, 위에서부터 순서대로, 피칭각속도(즉, 차체의 진동), 붐각가속도, 암각가속도, 붐각도, 및 암각도가 나타난다.
다만, 도면 중, X표는, 피치각속도의 음의 피크에 대응하는 포인트를 나타내고 있다.
도 8a~8c에 나타내는 바와 같이, 붐각의 변화가 멈출 때에, 진동동작이 유발되는 것을 알 수 있다. 환언하면, 붐각가속도가, 진동동작의 발생에 미치는 영향이 가장 크다고 할 수 있고, 반대로 말하면, 붐각속도를 제어하는 것이 진동동작의 억제에 유효한 것을 나타내고 있다. 이것은, 버킷각에 관한 관성모멘트(이너시아)에는 버킷(6)의 질량만이 영향을 주고, 암각에 관한 관성모멘트에는, 버킷(6)과 암(5)의 질량이 영향을 주는데 반하여, 붐각에 관한 관성모멘트에는, 붐(4)뿐만 아니라, 암(5) 및 버킷(6)의 전체질량이 영향을 주는 점에서도 직감적으로 이해될 수 있다.
그래서, 제어부(302)는, 붐실린더(7)를 제어대상으로 하여, 그 동작을 보정하는 것이 바람직하다. 즉, 제어부(302)는, 붐실린더(7)의 추력(推力)이 어태치먼트의 상태에 근거하는 상한값(즉, 어태치먼트의 상태에 의하여 규정되는 제한추력(FMAX))을 넘지 않게 한다.
붐실린더(7)의 추력(F)은, 로드측유실의 수압면적(AR), 로드측유실의 로드압(PR), 보텀측유실의 수압면적(AB), 및 보텀측유실의 보텀압(PB)에 근거하여, 이하의 식 (7)로 나타난다.
F=AB·PB-AR·PR ···(7)
따라서, 붐실린더(7)의 추력(F)은, 제한추력(FMAX)보다 작을 필요가 있기 때문에, 이하의 식 (8)이 성립할 필요가 있다.
FMAX>AB·PB-AR·PR ···(8)
따라서, 식 (8)로부터 이하의 식 (9)가 얻어진다.
PB<(FMAX+AR·PR)/AB ···(9)
식 (9)의 우변이, 제한추력(FMAX)에 대응하는 보텀압(PB)의 상한값(PBMAX)에 상당하고, 다음의 식 (10)이 얻어진다.
PBMAX=(FMAX+AR·PR)/AB ···(10)
제어부(302)는, 식 (10)이 성립하도록, 어태치먼트의 동작, 즉, 붐실린더(7)의 동작을 보정한다. 즉, 제어부(302)는, 식 (10)이 성립하도록, 붐실린더(7)의 보텀압(PB)을 조절(감압)한다. 보다 구체적으로는, 후술하는 각종 구성(도 9~도 11 참조)이 채용됨으로써, 제어부(302)는, 적절히, 제어지령을 제어대상에 출력함으로써, 붐실린더(7)의 보텀압(PB)을 조정(감압)한다. 이로써, 쇼벨(100)의 진동동작을 억제할 수 있다.
제어부(302)는, 불안정동작판정용 센서(32)로부터의 검출신호에 근거하여, 제한추력(FMAX)을 취득한다. 구체적으로는, 제어부(302)는, 어태치먼트의 상태, 즉, 불안정동작판정용 센서(32)로부터의 검출신호를 입력으로 하는 연산 등에 의하여 제한추력(FMAX)을 취득한다. 이로써, 제어부(302)는, 식 (10)으로부터 보텀압(PB)의 상한값(PBMAX)을 산출하고, 산출한 상한값(PBMAX)을 넘지 않도록, 붐실린더(7)의 보텀압(PB)을 조정할 수 있다.
이때, 제한추력(FMAX)을 과하게 작게 하면, 붐(4)이 하강하기 때문에, 제어부(302)는, 붐(4)의 자세를 유지 가능한 추력(유지추력(FMIN))을 취득하고, 유지추력(FMIN)보다 높은 범위에서, 제한추력(FMAX)을 설정하면 된다.
예를 들면, 제어부(302)는, 어태치먼트의 상태에 대응하는 검출신호의 내용과, 컨트롤러(30)의 내부메모리 등에 미리 저장되는, 검출신호의 내용을 파라미터로 하는 맵이나 테이블 등을 대조함으로써, 제한추력(FMAX)을 설정한다.
[보텀릴리프제어에 관한 유압회로의 구성]
다음으로, 도 9~도 11을 참조하여, 불안정동작을 억제하기 위한 쇼벨(100)의 구성, 구체적으로는, 쇼벨(100)의 보텀릴리프제어에 관한 유압회로를 중심으로 하는 구성에 대하여 설명한다.
먼저, 도 9는, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 붐실린더(7)에 작동유를 공급하는 유압회로를 중심으로 하는 구성의 제1 예를 나타내는 도이다. 본 예에서는, 도면 중에 있어서, 2개의 붐실린더(7)가 나타나지만, 메인펌프(14)와 붐실린더(7)의 사이에 컨트롤밸브(17)와 작동유유지회로(40)가 개재설치되는 점은, 어느 붐실린더(7)에 대해서도 동일하다. 그 때문에, 일방의 붐실린더(7)(도면 중의 우측의 붐실린더(7))에 대한 유압회로를 중심으로 설명한다. 이하, 도 10, 도 11에 대해서도 동일하다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 본 예에 관한 쇼벨(100)에는, 상술과 같이, 고압유압라인의 호스가 파열 등에 의하여 파손된 경우여도, 붐실린더(7)의 보텀측유실의 작동유가 배출되지 않도록 유지하는 작동유유지회로(40)가 마련된다.
작동유유지회로(40)는, 컨트롤밸브(17)와 붐실린더(7)의 보텀측유실과의 사이를 접속하는 고압유압라인(유로)에 개재설치된다. 작동유유지회로(40)는, 주로, 유지밸브(42)와, 스풀밸브(44)를 포함한다.
유지밸브(42)는, 컨트롤밸브(17)로부터 붐실린더(7)의 보텀측유실로의 작동유의 유입을 허용한다. 구체적으로는, 유지밸브(42)는, 조작장치(26)에 대한 붐(4)의 상승방향의 조작에 대응하여, 유로(901)를 통하여 컨트롤밸브(17)로부터 공급되는 작동유를, 유로(903)를 통하여 붐실린더(7)의 보텀측유실로 공급한다. 한편, 유지밸브(42)는, 붐실린더(7)의 보텀측유실(유로(903))로부터 컨트롤밸브(17)에 접속되는 유로(901)로의 작동유의 유출을 차단한다. 유지밸브(42)는, 예를 들면 포핏밸브이다.
또, 유지밸브(42)는, 유로(901)로부터 분기하는 유로(902)의 일단에 접속되며, 유로(902)에 배치되는 스풀밸브(44)를 통하여 붐실린더(7)의 보텀측유실의 작동유를 하류의 유로(901)(컨트롤밸브(17))로 배출할 수 있다. 구체적으로는, 유지밸브(42)는, 유로(902)에 마련되는 스풀밸브(44)가 비연통상태(도면 중의 좌단의 스풀위치)인 경우, 붐실린더(7)의 보텀측유실의 작동유가 작동유유지회로(40)의 하류 측(유로(901))으로 배출되지 않도록 유지한다. 한편, 유지밸브(42)는, 스풀밸브(44)가 연통상태(도면 중의 중앙 혹은 우단의 스풀위치)인 경우, 유로(902)를 경유하여, 붐실린더(7)의 보텀측유실의 작동유를 작동유유지회로(40)의 하류 측으로 배출할 수 있다.
스풀밸브(44)(제1 배출밸브의 일례)는, 유로(902)에 마련되며, 유지밸브(42)에 의하여 차단되는 붐실린더(7)의 보텀측유실의 작동유를 작동유유지회로(40)의 하류(유로(901))로 우회하여 배출시킬 수 있다. 스풀밸브(44)는, 유로(902)를 비연통으로 하는 제1 스풀위치(도면 중의 좌단의 스풀위치), 유로(902)를 조여서 연통으로 하는 제2 스풀위치(도면 중의 중앙의 스풀위치), 및 유로(902)를 전개(全開)로 연통으로 하는 제3 스풀위치(도면 중의 우단의 스풀위치)를 갖는다. 이때, 제2 스풀위치에 있어서, 스풀밸브(44)는, 파일럿포트에 입력되는 파일럿압의 크기에 따라, 그 조임정도가 가변된다.
스풀밸브(44)는, 파일럿포트에 파일럿압이 입력되지 않는 경우, 스풀이 제1 스풀위치에 있고, 붐실린더(7)의 보텀측유실의 작동유는, 유로(902)를 경유하여 작동유유지회로(40)의 하류(유로(901))로 배출되지 않는다. 한편, 스풀밸브(44)는, 그 파일럿포트에 파일럿압이 입력되는 경우, 그 파일럿압의 크기에 따라, 스풀이 제2 위치 혹은 제3 위치 중 어느 하나에 있다. 구체적으로는, 스풀밸브(44)는, 파일럿포트에 작용하는 파일럿압이 커질수록, 제2 위치에 있어서의 조임정도가 작아짐과 함께, 스풀이 제2 스풀위치로부터 제3 스풀위치로 가까워진다. 그리고, 스풀밸브(44)는, 파일럿포트에 작용하는 파일럿압이 어느 정도 커지면, 스풀이 제3 스풀위치가 된다.
또, 본 예에서는, 스풀밸브(44)에 파일럿압을 입력하는 파일럿회로가 마련된다. 당해 파일럿회로는, 파일럿펌프(15)와 붐하강용 리모컨밸브(26Aa)와, 전자비례밸브(52)와 셔틀밸브(54)를 포함한다.
붐하강용 리모컨밸브(26Aa)는, 파일럿라인(25A)을 통하여, 파일럿펌프(15)와 접속된다. 붐하강용 리모컨밸브(26Aa)는, 붐실린더(7)를 조작하는 레버장치(26A)에 포함되며, 파일럿펌프(15)로부터 공급되는 일차측의 파일럿압을 원압으로 하여, 붐하강조작에 대응하는 파일럿압을 출력한다.
전자비례밸브(52)는, 파일럿펌프(15)와 붐하강용 리모컨밸브의 사이의 파일럿라인(25A)으로부터 분기하여, 붐하강용 리모컨밸브(26Aa)를 바이패스하여 셔틀밸브(54)의 일방의 포트에 접속되는 유로(904)에 마련된다. 전자비례밸브(52)는, 컨트롤러(30)로부터 입력되는 제어전류의 유무에 따라, 유로(904)의 연통/비연통을 전환한다. 또, 전자비례밸브(52)는, 컨트롤러(30)로부터 입력되는 제어전류의 크기에 따라, 파일럿펌프(15)로부터 공급되는 일차측의 파일럿압을 원압으로 하여, 셔틀밸브(54)에 출력하는 이차측의 파일럿압의 크기를 제어한다. 예를 들면, 전자비례밸브(52)는, 컨트롤러(30)로부터 입력되는 제어전류의 크기가 커질수록, 셔틀밸브(54)에 출력하는 이차측의 파일럿압을 크게 한다.
셔틀밸브(54)는, 일방의 입력포트에 유로(904)의 일단이 접속되고, 타방의 포트에는, 붐하강용 리모컨밸브(26Aa)의 이차측의 유로(905)가 접속된다. 셔틀밸브(54)는, 2개의 입력포트 중 파일럿압이 높은 쪽을 스풀밸브(44)의 파일럿포트에 출력한다. 이로써, 적어도 레버장치(26A)에 대하여 붐하강조작이 되고 있는 경우, 셔틀밸브(54)로부터 스풀밸브(44)의 파일럿포트에 파일럿압이 작용하여, 스풀밸브(44)가 연통상태가 된다. 그 때문에, 스풀밸브(44)는, 레버장치(26A)에 대한 붐하강조작에 대응하여, 붐실린더(7)의 보텀측유실의 작동유를 유로(902) 경유로 작동유유지회로(40)의 하류(유로(901))로 배출할 수 있다. 즉, 스풀밸브(44)는, 레버장치(26A)의 조작상태와 연동하여, 레버장치(26A)에 대한 붐하강조작이 행해지는 경우에, 유지밸브(42)에 의하여 차단된 작동유를 붐실린더(7)의 보텀측유실로부터 배출한다. 또, 셔틀밸브(54)는, 레버장치(26A)에 대하여 붐하강조작이 되고 있지 않은 경우여도, 컨트롤러(30)에 의한 제어하에, 전자비례밸브(52)로부터 셔틀밸브(54)를 경유하여 스풀밸브(44)의 파일럿포트에 파일럿압을 작용시킬 수 있다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 전자비례밸브(52)를 통하여 작동유유지회로(40)(스풀밸브(44))의 작동유유지기능을 해제하고, 레버장치(26A)에 있어서의 붐하강조작의 유무에 따르지 않고, 유로(902)를 연통상태로 하여, 붐실린더(7)의 보텀측유실의 작동유를 작동유유지회로(40)의 하류(유로(901))로 배출시킬 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)의 상황(구체적으로는, 불안정동작의 발생 혹은 불안정동작이 발생하고 있을 가능성의 유무)에 따라, 스풀밸브(44)와 레버장치(26A)의 조작상태의 연동을 일시적으로 차단하는 양태로, 스풀밸브(44)를 제어함으로써, 작동유유지회로(40)의 작동유유지기능을 해제하고, 레버장치(26A)의 조작상태와는 관계없이, 붐실린더(7)의 보텀측유실로부터 작동유를 배출시킬 수 있다.
또, 본 예에서는, 컨트롤밸브(17)의 내부에, 전자릴리프밸브(56, 58)가 마련된다.
전자릴리프밸브(56)는, 붐실린더(7)의 로드측유실과, 컨트롤밸브(17) 내부에 마련되는 붐용 방향제어밸브(17A)의 사이의 유로로부터 분기하여, 탱크(T)에 접속되는 유로(906)에 마련된다. 이로써, 전자릴리프밸브(56)는, 컨트롤러(30)로부터 입력되는 제어전류에 따라, 붐실린더(7)의 로드측유실의 작동유를 탱크(T)로 배출할 수 있다.
전자릴리프밸브(56)는, 붐실린더(7)의 로드측유실과 붐용 방향제어밸브(17A)의 사이의 유로로부터 작동유를 탱크(T)로 배출할 수 있는 양태이면, 배치장소에 제한은 없으며, 예를 들면 컨트롤밸브(17)의 외부에 마련되어도 된다.
전자릴리프밸브(58)는, 작동유유지회로(40)와, 컨트롤밸브(17) 내의 붐용 방향제어밸브(17A)의 사이의 유로(유로(901)로부터 연장설치되는 컨트롤밸브(17) 내의 유로)로부터 분기하여, 탱크(T)에 접속되는 유로(907)에 마련된다. 이로써, 전자릴리프밸브(58)는, 컨트롤러(30)로부터 입력되는 제어전류에 따라, 작동유유지회로(40)(스풀밸브(44) 및 유로(902))를 경유하여, 붐실린더(7)의 보텀측유실로부터 유출하는 작동유를 탱크(T)로 배출할 수 있다.
다만, 전자릴리프밸브(58)는, 작동유유지회로(40)와 붐용 방향제어밸브(17A)의 사이의 유로로부터 작동유를 탱크(T)로 배출할 수 있는 양태이면, 배치장소에 제한은 없으며, 예를 들면, 컨트롤밸브(17)의 외부에 마련되어도 된다.
또, 본 예에서는, 붐동작속도계측센서(33)가 마련된다.
붐동작속도계측센서(33)는, 붐(4)의 상하방향의 동작속도(이하, "상하동작속도")에 관한 검출정보를 출력한다. 붐동작속도계측센서(33)는, 직접적으로, 붐(4)의 상하동작속도에 대응하는 검출정보를 출력해도 되고, 붐(4)의 상하동작속도의 연산에 필요한 검출정보를 출력해도 된다. 붐동작속도계측센서(33)는, 예를 들면 붐실린더(7)의 피스톤(로드)의 위치, 속도, 혹은 가속도를 검출하는 실린더센서, 붐(4)의 부앙각(붐각도)을 검출하는 각도센서, 붐(4)의 가속도 및 각속도를 검출하는 센서(예를 들면, 가속도센서 및 각속도센서, 육축센서, IMU) 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 붐동작속도계측센서(33)의 검출정보는, 컨트롤러(30)에 입력된다.
컨트롤러(30)(판정부(301))는, 상술과 같이, 불안정동작판정용 센서(32)로부터 입력되는 검출정보에 근거하여, 쇼벨(100)의 불안정동작의 발생의 유무, 혹은 불안정동작이 발생하고 있을 가능성의 유무를 판정한다. 그리고, 컨트롤러(30)(제어부(302))는, 불안정동작(후부 부상동작 혹은 진동동작)이 발생했거나, 혹은 발생하고 있을 가능성이 있다고 판정하면, 전자비례밸브(52) 및 전자릴리프밸브(58)에 제어전류를 출력함으로써, 작동유유지회로(40)의 작동유유지기능을 해제하고, 보텀릴리프제어를 행한다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 붐하강조작의 유무에 따르지 않고, 작동유유지회로(40) 경유로 붐실린더(7)의 보텀측유실의 작동유를 유출시켜, 전자릴리프밸브(58)로부터 탱크(T)로 배출시킬 수 있다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 보텀측유실의 과잉인 압력을 조정(감압)하여, 상술과 같이, 쇼벨(100)의 불안정동작을 억제할 수 있다.
또, 컨트롤러(30)는, 전자비례밸브(52)에 제어전류를 출력하는 경우, 스풀밸브(44)를 통과하는 작동유의 유량이, 소정 시간 내에서의 붐실린더(7)의 하강방향의 이동량(즉, 평균동작속도)이 소정 임계값 이하가 되도록 제한한다. 즉, 컨트롤러(30)는, 전자비례밸브(52)에 대하여, 소정 시간 내에서의 붐실린더(7)의 하강방향의 이동량이 소정 임계값 이하가 되는 범위의 제어전류를 출력함으로써, 작동유유지회로(40)의 작동유유지기능을 제한적으로 해제한다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 붐동작속도계측센서(33)의 검출정보에 근거하여, 차례로, 붐(4)의 하강방향의 이동속도를 취득한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 차례로 취득하는 붐(4)의 하강방향의 이동속도를 모니터링하면서, 피드백제어 등의 이미 알려진 제어수법을 이용하여, 전자비례밸브(52)에 출력하는 제어전류를 결정한다. 이로써, 예를 들면 컨트롤러(30)에 의한 보텀릴리프제어 중에, 작동유유지회로(40)보다 하류의 고압유압라인에서 호스버스트가 발생했다고 해도, 스풀밸브(44)의 유량이 제한되고 있는 것에 의하여, 붐(4)의 낙하를 억제할 수 있다. 구체적으로는, 상술한 보텀릴리프제어의 대상이 되는 도 3의 쇼벨(100)의 작업상황 중의 붐(4)의 낙하가 발생할 수 있는 상황, 즉, 레버장치(26A)가 붐(4)의 조작에 관하여 중립상태인 상황(도 3a, 도 3c), 혹은 붐하강조작이 행해지고 있는 상황(도 3b, 도 3e)에 있어서, 붐(4)의 낙하를 억제할 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 스풀밸브(44)의 유량을 제한하면서, 작동유유지회로(40) 경유로 유출시킨 붐실린더(7)의 작동유를 전자릴리프밸브(58)로부터 탱크(T)로 배출시킴으로써, 호스버스트 시의 붐(4)의 낙하방지와 쇼벨(100)의 불안정동작의 억제를 양립시킬 수 있다.
계속해서, 도 10은, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 붐실린더(7)에 작동유를 공급하는 유압회로를 중심으로 하는 구성의 제2 예를 나타내는 도이다. 이하, 도 9의 제1 예와 다른 부분을 중심으로 설명하고, 중복된 설명을 생략한다.
본 예에서는, 붐동작속도계측센서(33) 대신에, 호스버스트판정용 센서(34)가 마련된다.
호스버스트판정용 센서(34)는, 작동유유지회로(40)보다 하류의 고압유압라인에 있어서의 호스버스트의 발생의 유무를 판정하기 위한 검출정보를 출력한다. 본 예에서는, 호스버스트판정용 센서(34)는, 작동유유지회로(40)(유지밸브(42))보다 상류(붐실린더(7) 측의 유로(903)), 및 하류(컨트롤밸브(17) 측의 유로(901))의 작동유의 유압을 검출하는 압력센서(34A1, 34A2)(각각이 제1 압력센서 및 제2 압력센서의 일례)를 포함한다. 이로써, 호스버스트판정용 센서(34)는, 직접적으로, 호스버스트의 유무를 검출할 수 있다. 호스버스트판정용 센서(34)의 검출정보는, 컨트롤러(30)에 입력된다.
다만, 호스버스트판정용 센서(34)는, 직접적으로, 호스버스트의 유무를 검출하는 대신에, 간접적으로, 호스버스트의 유무를 판정 가능한 검출정보를 출력해도 된다. 예를 들면, 호스버스트판정용 센서(34)는, 호스버스트에 관한 쇼벨(100)의 동작, 즉, 호스버스트가 발생한 경우에, 변화가 발생할 수 있는 쇼벨(100)의 동작을 검출해도 된다. 구체적으로는, 호스버스트판정용 센서(34)는, 붐(4)의 가속도 및 각속도 중 적어도 일방을 검출하는 관성센서(가속도센서, 각속도센서, 육축센서, IMU 등)를 포함해도 된다. 또, 호스버스트판정용 센서(34)는, 붐실린더(7)의 피스톤위치, 속도, 및 가속도 중 적어도 하나를 검출하는 실린더센서를 포함해도 된다. 또, 호스버스트판정용 센서(34)는, 붐(4)의 부앙각도(붐각도)를 검출하는 각도센서를 포함해도 된다. 또한, 호스버스트판정용 센서(34)는, 이들의 복수를 포함해도 된다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 조작장치(26)에 있어서의 붐(4)의 조작상태와. 붐(4)의 실제의 동작상태를 파악하여, 호스버스트에 대응하는 붐(4)의 낙하동작의 유무 등으로부터, 호스버스트의 발생의 유무를 판정할 수 있다.
컨트롤러(30)는, 상술과 같이, 불안정동작판정용 센서(32)로부터 입력되는 검출정보에 근거하여, 쇼벨(100)의 불안정동작의 발생의 유무, 혹은 불안정동작이 발생하고 있을 가능성의 유무를 판정한다. 그리고, 컨트롤러(30)(제어부(302))는, 불안정동작(후부 부상동작 혹은 진동동작)이 발생했거나, 혹은 발생하고 있을 가능성이 있다고 판정하면, 전자비례밸브(52) 및 전자릴리프밸브(58)에 제어전류를 출력함으로써, 작동유유지회로(40)의 작동유유지기능을 해제하고, 보텀릴리프제어를 행한다. 이때, 컨트롤러(30)는, 스풀밸브(44)의 스풀이 제3 스풀위치가 된다, 즉, 유로(902)를 전개로 하는 제어전류를 전자비례밸브(52)에 출력하여, 작동유유지회로(40)의 작동유유지기능을 완전하게 해제하고, 보텀릴리프제어를 행한다. 이로써, 유로(902)에 의한 붐실린더(7)로부터 유출하는 작동유의 유량의 제한이 완화되어, 전자릴리프밸브(58)에 의한 붐실린더(7)의 보텀측유실의 압력의 조정폭을 넓힐 수 있다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 보텀측유실의 과잉인 압력을 보다 적절히 조정(감압)하여, 쇼벨(100)의 불안정동작을 더 억제할 수 있다.
또, 컨트롤러(30)는, 보텀릴리프제어 중에, 호스버스트판정용 센서(34)의 검출정보에 근거하여, 호스버스트의 발생의 유무를 판정한다. 본 예에서는, 컨트롤러(30)는, 압력센서(34A1, 34A2)의 각각의 검출값의 차압에 근거하여, 호스버스트의 발생의 유무를 판정한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 호스버스트가 발생했다고 판정하면, 전자비례밸브(52) 및 전자릴리프밸브(58)에 대한 제어전류의 출력을 정지함으로써, 보텀릴리프제어를 정지하고, 작동유유지회로(40)의 작동유유지기능의 해제를 정지한다, 즉, 작동유유지기능을 복귀시킨다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 호스버스트 시의 붐(4)의 낙하방지와 쇼벨(100)의 불안정동작의 억제를 양립시킬 수 있다.
다만, 컨트롤러(30)는, 스풀밸브(44)에 의하여 유로(902)를 약간 조이게 하는 양태의 제어전류, 즉, 스풀밸브(44)가 제2 위치가 되는 것 같은 제어전류를 전자비례밸브(52)에 출력해도 된다. 이로써, 호스버스트가 발생한 경우에, 압력센서(34A1, 34A2)의 사이의 검출값에 차압이 발생하기 쉬워져, 컨트롤러(30)는, 보다 적절히, 호스버스트의 발생의 유무를 판정할 수 있다. 이때, 스풀밸브(44)의 제2 스풀위치에 있어서의 조임정도는, 호스버스트 시에 압력센서(34A1, 34A2)의 사이에 차압이 적절히 발생할 정도의 매우 약한 양태이다. 즉, 유로(902)를 통과하는 작동유의 유량은, 도 9의 제1 예와는 달리, 거의 제한되지 않는다. 즉, 컨트롤러(30)는, 작동유유지회로(40)의 작동유유지기능을 매우 낮은 제한도로 제한적으로 해제하여, 보텀릴리프제어를 행한다. 또, 컨트롤러(30)는, 호스버스트가 발생했다고 판정한 경우에, 보텀릴리프제어를 정지시키지 않고, 제한하는 양태여도 된다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 호스버스트가 발생했다고 판정한 경우, 도 9의 제1 예와 동일하게, 전자비례밸브(52)에 대하여, 소정 시간 내에서의 붐실린더(7)의 하강방향의 이동량이 소정 임계값 이하가 되는 범위의 제어전류를 출력하면서, 보텀릴리프제어를 계속해도 된다. 즉, 컨트롤러(30)는, 호스버스트가 발생했다고 판정한 경우에, 작동유유지회로(40)의 작동유유지기능의 해제를 정지하지 않고, 제한해도 된다. 또, 본 예에서는, 전자비례밸브(52) 대신에, 유로(904)의 연통/비연통을 전환하는 전자전환밸브가 마련되어도 된다. 본 예에서는, 도 9의 제1 예와 달리, 스풀밸브(44)의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 제한할 필요가 없기 때문이다.
계속해서, 도 11은, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 붐실린더(7)에 작동유를 공급하는 유압회로를 중심으로 하는 구성의 제3 예를 나타내는 도이다. 이하, 도 9의 제1 예와 다른 부분을 중심으로 설명하고, 중복된 설명을 생략한다.
본 예에서는, 셔틀밸브(54) 및 전자비례밸브(52)가 생략되고, 붐하강용 리모컨밸브(26Aa)의 이차측의 파일럿압이 스풀밸브(44)의 파일럿포트에 작용한다. 즉, 스풀밸브(44)는, 레버장치(26A)의 조작상태와 연동하여, 레버장치(26A)에 대하여 붐하강조작이 행해진 경우만, 제2 스풀위치 혹은 제3 스풀위치가 되어, 유로(902)를 연통상태로 한다. 이로써, 레버장치(26A)에 대하여 붐하강조작이 행해지고 있지 않은 경우, 유로(902)가 비연통상태로 되어, 붐실린더(7)의 작동유의 유출이 차단된다.
또, 본 예에서는, 컨트롤밸브(17) 내의 전자릴리프밸브(56, 58) 대신에, 컨트롤밸브(17)의 외부에, 전자릴리프밸브(45, 46)가 마련된다.
전자릴리프밸브(45)는, 붐실린더(7)의 로드측유실과 컨트롤밸브(17)의 사이의 유로로부터 분기하여, 탱크(T)에 접속되는 유로(1101)에 마련된다. 이로써, 전자릴리프밸브(45)는, 컨트롤러(30)로부터 입력되는 제어전류에 따라, 붐실린더(7)의 로드측유실의 작동유를 탱크(T)로 배출할 수 있다.
다만, 전자릴리프밸브(45)는, 붐실린더(7)의 로드측유실과 붐용 방향제어밸브(17A)의 사이의 유로로부터 작동유를 탱크(T)로 배출할 수 있는 양태이면, 배치장소에 제한은 없다. 즉, 도 9의 일례와 동일하게, 전자릴리프밸브(45) 대신에, 컨트롤밸브(17)의 내부에 전자릴리프밸브(56)가 마련되어도 된다.
전자릴리프밸브(46)(제2 배출밸브의 일례)는, 작동유유지회로(40)의 내부의 유지밸브(42)와 붐실린더(7)의 보텀측유실의 사이의 유로(903)로부터 분기하여, 탱크(T)에 접속되는 유로(1102)에 마련된다. 즉, 전자릴리프밸브(46)는, 컨트롤러(30)로부터 입력되는 제어전류에 따라, 유지밸브(42)보다 상류 측, 즉, 붐실린더(7) 측의 유로(903)로부터 작동유를 탱크(T)로 릴리프한다. 따라서, 전자릴리프밸브(46)는, 작동유유지회로(40)의 작동상태, 구체적으로는, 스풀밸브(44)(유로(902))의 연통/비연통의 상태에 따르지 않고, 붐실린더(7)의 보텀측유실의 작동유를 탱크(T)로 배출시킬 수 있다. 즉, 작동유유지회로(40)에 의한 붐실린더(7)의 보텀측유실의 작동유의 유지기능에 의하여 붐(4)의 낙하를 방지하면서, 붐하강조작의 유무에 따르지 않고, 붐실린더(7)의 보텀측유실의 작동유를 탱크(T)로 배출시켜, 과잉인 보텀압을 억제할 수 있다.
또, 본 예에서는, 도 10의 제2 예와 동일하게, 압력센서(34A1, 34A2)를 포함하는 호스버스트판정용 센서(34)가 마련된다.
컨트롤러(30)는, 상술과 같이, 불안정동작판정용 센서(32)로부터 입력되는 검출정보에 근거하여, 쇼벨(100)의 불안정동작의 발생의 유무, 혹은 불안정동작이 발생하고 있을 가능성의 유무를 판정한다. 그리고, 컨트롤러(30)(제어부(302))는, 불안정동작(후부 부상동작 혹은 진동동작)이 발생했거나, 혹은 발생하고 있을 가능성이 있다고 판정하면, 전자릴리프밸브(46)에 제어전류를 출력함으로써, 작동유유지회로(40)의 작동유유지기능을 해제하고, 보텀릴리프제어를 행한다. 이로써, 도 10의 제2 예의 경우와 동일하게, 붐실린더(7)로부터 유출하는 작동유의 유량의 제한이 완화되기 때문에, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 보텀측유실의 과잉인 압력을 보다 적절히 조정(감압)하여, 쇼벨(100)의 불안정동작을 더 억제할 수 있다.
또, 컨트롤러(30)는, 도 10의 제2 예의 경우와 동일하게, 보텀릴리프제어 중에, 호스버스트판정용 센서(34)의 검출정보에 근거하여, 호스버스트의 발생의 유무를 판정한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 호스버스트가 발생했다고 판정하면, 전자릴리프밸브(46)에 대한 제어전류의 출력을 정지함으로써, 보텀릴리프제어를 정지하고, 작동유유지회로(40)의 작동유유지기능의 해제를 정지한다, 즉, 작동유유지기능을 복귀시킨다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 호스버스트 시의 붐(4)의 낙하방지와 쇼벨(100)의 불안정동작의 억제를 양립시킬 수 있다.
[보텀릴리프제어에 관한 처리 플로]
다음으로, 도 12, 도 13을 참조하여, 컨트롤러(30)에 의한 보텀릴리프제어에 관한 처리 플로에 대하여 설명한다.
먼저, 도 12는, 컨트롤러(30)에 의한 보텀릴리프제어에 관한 처리의 일례를 개략적으로 나타내는 플로차트이며, 구체적으로는, 상술한 도 9에 나타내는 제1 예의 구성에 대응하는 보텀릴리프제어에 관한 처리이다. 본 플로차트에 의한 처리는, 예를 들면 쇼벨(100)의 기동부터 정지까지의 운전 중에 있어서, 보텀릴리프제어가 실행되고 있지 않은 경우에, 소정의 처리간격마다, 반복 실행된다. 이하, 도 13의 플로차트에 대해서도 동일하다.
스텝 S102에서, 판정부(301)는, 쇼벨(100)에 보텀릴리프제어의 대상이 되는 불안정동작, 구체적으로는, 후부 부상동작 혹은 진동동작이 발생했는지 여부를 판정한다. 판정부(301)는, 쇼벨(100)에 보텀릴리프제어의 대상이 되는 불안정동작이 발생한 경우, 스텝 S104로 진행하고, 그 이외의 경우, 이번 처리를 종료한다.
다만, 본 스텝에서, 판정부(301)는, 상술과 같이, 쇼벨(100)에 보텀릴리프제어의 대상이 되는 불안정동작이 발생하고 있을 가능성이 있는지 여부를 판정해도 된다. 후술하는 도 13의 스텝 S202에 대해서도 동일하다.
스텝 S104에서, 제어부(302)는, 전자비례밸브(52) 및 전자릴리프밸브(58)에 제어전류를 출력하여, 보텀릴리프제어를 개시한다. 이때, 제어부(302)는, 상술과 같이, 스풀밸브(44)의 개도를 제한하는(유로(902)를 조이는) 양태의 제어전류를 전자비례밸브(52)에 출력한다. 이로써, 상술과 같이, 보텀릴리프제어 중에, 호스버스트가 발생해도, 붐실린더(7)의 보텀측유실로부터 유출하는 작동유의 유량을 제한할 수 있기 때문에, 붐(4)의 하강방향의 동작속도를 상대적으로 낮게 억제하여, 붐(4)의 낙하를 방지할 수 있다.
스텝 S106에서, 판정부(301)는, 쇼벨(100)의 보텀릴리프제어의 대상이 되는 불안정동작이 계속되고 있는지 여부를 판정한다. 판정부(301)는, 쇼벨(100)의 보텀릴리프제어의 대상이 되는 불안정동작이 계속되고 있지 않은 경우, 스텝 S108로 진행하고, 계속되고 있는 경우, 불안정동작이 발생하고 있지 않다고 판정될 때까지, 본 스텝의 처리를 반복한다.
다만, 판정부(301)는, 스텝 S102에서, 상술과 같이, 쇼벨(100)에 보텀릴리프제어의 대상이 되는 불안정동작이 발생하고 있을 가능성이 있는지 여부를 판정하는 경우, 본 스텝에서도, 동일하게, 쇼벨(100)에 불안정동작이 발생하고 있을 가능성이 있는지 여부를 판정한다. 후술하는 도 13의 스텝 S206에 대해서도 동일하다.
스텝 S108에서, 제어부(302)는, 전자비례밸브(52) 및 전자릴리프밸브(58)에 대한 제어전류의 출력을 정지함으로써, 보텀릴리프제어를 정지하여, 이번 처리를 종료한다.
계속해서, 도 13은, 컨트롤러(30)에 의한 보텀릴리프제어에 관한 처리의 다른 예를 개략적으로 나타내는 플로차트이며, 구체적으로는, 상술한 도 10, 도 11에 나타내는 제2 예, 제3 예의 구성에 대응하는 보텀릴리프제어에 관한 처리이다.
스텝 S202의 처리는, 도 12의 스텝 S102와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
스텝 S204에서, 제어부(302)는, 전자비례밸브(52) 및 전자릴리프밸브(58) 혹은 전자릴리프밸브(46)에 제어전류를 출력함으로써, 작동유유지회로(40)의 작동유유지기능을 해제(OFF)함과 함께, 보텀릴리프제어를 개시한다. 즉, 제어부(302)는, 도 12의 스텝 S104의 경우와 달리, 붐실린더(7)의 보텀측유실로부터 유출하는 작동유의 유량을 제한하지 않는다. 이로써, 보텀릴리프제어에 있어서의 붐실린더(7)의 보텀측유실의 압력의 조정폭을 넓힐 수 있어, 보다 적절히, 쇼벨(100)의 불안정동작을 억제할 수 있다.
스텝 S205에서, 판정부(301)는, 호스버스트가 발생했는지 여부를 판정한다. 판정부(301)는, 호스버스트가 발생하고 있지 않다고 판정한 경우, 스텝 S206으로 진행한다. 한편, 판정부(301)는, 호스버스트가 발생했다고 판정한 경우, 스텝 S208로 진행한다.
스텝 S206에서, 판정부(301)는, 쇼벨(100)의 보텀릴리프제어의 대상이 되는 불안정동작이 계속되고 있는지 여부를 판정한다. 판정부(301)는, 쇼벨(100)의 보텀릴리프제어의 대상이 되는 불안정동작이 계속되고 있지 않은 경우, 스텝 S208로 진행하고, 계속되고 있는 경우, 스텝 S205로 돌아가, 스텝 S205, S206의 처리를 반복한다.
스텝 S208에서, 제어부(302)는, 전자비례밸브(52) 및 전자릴리프밸브(58) 혹은 전자릴리프밸브(46)에 대한 제어전류의 출력을 정지함으로써, 보텀릴리프제어를 정지함과 함께, 작동유유지회로(40)의 작동유유지기능을 복귀(ON)시켜, 이번 처리를 종료한다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 보텀릴리프제어 시에, 호스버스트가 발생한 경우(스텝 S205의 Yes의 경우)여도, 작동유유지회로(40)에 의하여 붐실린더(7)의 보텀측유실의 작동유를 유지시킬 수 있어, 붐(4)의 낙하방지를 도모할 수 있다.
이상, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이러한 특정의 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에 있어서, 다양한 변형·변경이 가능하다.
예를 들면, 상술한 실시형태에서는, 쇼벨(100)은, 하부주행체(1), 상부선회체(3), 붐(4), 암(5), 및 버킷(6) 등의 각종 동작요소를 모두 유압구동하는 구성이었지만, 그 일부가 전기구동되는 구성이어도 된다. 즉, 상술한 실시형태에서 개시되는 구성 등은, 하이브리드쇼벨이나 전동쇼벨 등에 적용되어도 된다.
다만, 본원은, 2018년 3월 22일에 출원한 일본 특허출원 2018-054806호에 근거하는 우선권을 주장하는 것이며, 이들 일본 특허출원의 전체내용을 본원에 참조에 의하여 원용한다.
1 하부주행체
3 상부선회체
4 붐
5 암
6 버킷(엔드어태치먼트)
7 붐실린더
8 암실린더
9 버킷실린더
17 컨트롤밸브(제1 유압기구부)
21 선회유압모터
26 조작장치
26A, 26B 레버장치
26C 페달장치
29 압력센서
30 컨트롤러(제어장치)
32 불안정동작판정용 센서
33 붐동작속도계측센서
34 호스버스트판정용 센서(검출부)
34A1 압력센서(제1 압력센서)
34A2 압력센서(제2 압력센서)
36 전자비례밸브
40 작동유유지회로(제2 유압기구부)
42 유지밸브
44 스풀밸브(제1 배출밸브)
45 전자릴리프밸브
46 전자릴리프밸브(제2 배출밸브)
52 전자비례밸브
54 셔틀밸브
56, 58 전자릴리프밸브
62 전자릴리프밸브
301 판정부
302 제어부

Claims (11)

  1. 하부주행체와,
    상기 하부주행체에 선회 가능하게 탑재되는 상부선회체와,
    상기 상부선회체에 탑재되는 붐, 암, 및 엔드어태치먼트를 포함하는 어태치먼트와,
    상기 붐을 구동하는 붐실린더와,
    상기 붐의 조작에 따라 상기 붐실린더로의 압유의 급배를 제어하는 제1 유압기구부와,
    상기 붐실린더의 보텀측유실과 상기 제1 유압기구부의 사이의 유로에 마련되며, 상기 붐의 하강조작이 행해지지 않는 경우에 닫히고, 상기 붐의 하강조작이 행해지면 열리는 제2 유압기구부와,
    제어장치를 구비하고
    상기 제어장치는, 쇼벨이 소정의 불안정 동작상태에 있는 경우, 상기 붐의 하강조작이 행해지고 있지 않은 경우에도, 상기 제2 유압기구부의 닫혀 있는 상태를 해제함과 함께, 그 해제상태를, 상기 붐의 하강방향의 이동속도가 소정 기준 이하가 되도록 제어하는, 쇼벨.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동속도는, 상기 붐의 하강방향의 평균이동속도를 포함하는, 쇼벨.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이동속도는, 소정 시간 내에 있어서의 상기 붐의 하강방향의 이동량을 포함하는, 쇼벨.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 유압기구부는, 상기 보텀측유실로의 작동유의 유입을 허용하는 한편, 상기 보텀측유실로부터의 작동유의 유출을 차단하여, 상기 보텀측유실의 작동유를 유지하는 유지밸브와, 상기 붐의 조작상태에 연동하여, 상기 보텀측유실로부터 작동유를 배출시키는 것이 가능한 제1 배출밸브를 포함하는, 쇼벨.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어장치는, 당해 쇼벨이 상기 불안정 동작상태에 있는 경우, 상기 붐의 조작상태와 상기 제1 배출밸브의 연동을 일시적으로 해제하고, 상기 제1 배출밸브를 제어함으로써, 상기 제2 유압기구부의 닫혀 있는 상태를 해제하는, 쇼벨.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 유압기구부는, 상기 보텀측유실의 작동유를 배출시키는 것이 가능한 제2 배출밸브를 더 포함하고,
    상기 제어장치는, 당해 쇼벨이 상기 불안정 동작상태에 있는 경우, 상기 제2 배출밸브를 제어함으로써, 상기 제2 유압기구부의 닫혀 있는 상태를 해제하는, 쇼벨.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 유압기구부에서 보아 상기 보텀측유실과 반대의 하류의 유로에서의 작동유의 누설에 관한 정보를 검출하는 검출부를 더 구비하고,
    상기 제어장치는, 상기 제2 유압기구부의 닫혀 있는 상태의 해제 시에, 상기 검출부의 검출정보에 근거하여, 상기 제2 유압기구부의 상기 하류의 유로에서의 작동유의 누설이 발생했는지 여부를 판정하며, 작동유의 누설이 발생했다고 판정한 경우에, 상기 이동속도가 상기 소정 기준 이하가 되도록, 상기 제2 유압기구부의 해제상태를 제어하는, 쇼벨.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 검출부는, 상기 제2 유압기구부의 상기 하류의 유로에서의 작동유의 누설의 유무를 검출하는, 쇼벨.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 검출부는, 상기 보텀측유실과 상기 제2 유압기구부의 사이의 유로의 유압을 검출하는 제1 압력센서와, 상기 제2 유압기구부의 상기 하류의 유로의 압력을 검출하는 제2 압력센서를 포함하는, 쇼벨.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 검출부는, 상기 제2 유압기구부의 상기 하류의 유로에서의 작동유의 누설에 관한 당해 쇼벨의 동작을 검출하는, 쇼벨.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 검출부는, 상기 붐의 가속도 및 각가속도 중 적어도 일방을 검출하는 관성센서, 상기 붐실린더의 피스톤위치, 속도, 및 가속도 중 적어도 하나를 검출하는 실린더센서, 및 상기 붐의 상기 상부선회체에 대한 부앙각도를 검출하는 각도센서 중 적어도 하나를 포함하는, 쇼벨.
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