(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行手段が具備された下部フレームと、上部旋回体がチルト手段で組み合わされた建設機械のレベリング制御システムにおいて、
前記建設機械に備えられ、基準水平面に対する前記下部フレーム及び上部旋回体の捩れ角度をセンシングする傾斜度センサーと、前記建設機械の走行速度を測定する走行センサーと、作業装置の作業状態情報を検出する作業装置センサーとからなるセンサー部と、
前記捩れ角度と走行速度及び作業状態情報を受信し、前記上部旋回体を前記下部フレームに対してチルトすべき補正角度を算出し、前記補正角度に応じてアクチュエータの作動を指示する制御信号を生成する制御部と、
前記制御信号を受信し、前記アクチュエータによりレベリング制御を行う駆動部とを包含することを特徴とする建設機械の自動レベリング制御システム。
【請求項２】
前記制御部には、
前記センサー部から基準水平面に対して前記下部フレーム及び前記上部旋回体の捩れ角度、前記建設機械の走行速度及び作業状態情報を受信する受信モジュールと、
前記上部旋回体の捩れ角度を第１捩れ角度と設定し、前記第１捩れ角度 から前記補正角度を算出する補正角度算出モジュールと、
前記補正角度に基づいて前記アクチュエータが作動される区間にしたがって前記制御信号を生成する制御信号生成モジュールと、
前記制御信号を前記駆動部に伝送する出力モジュールと、
レベリング制御のスタート時に作動時間をカウントし、前記作動時間が予め設定された作動基準時間以上である場合には、レベリング制御遂行を終了させるタイムリミットモジュールとを包含することを特徴とする請求項１に記載の建設機械の自動レベリング制御システム。
【請求項３】
前記制御部には、
前記下部フレームと上部旋回体の捩れ角度を映像表示装置が備えられているディスプレイ部に表すように表出信号を生成する表出信号生成モジュールがさらに含まれていることを特徴とする請求項２に記載の建設機械の自動レベリング制御システム。
【請求項４】
前記制御部には、
レベリング制御遂行中に緊急停止条件を満した場合、レベリング制御を直ぐ終了させる緊急停止モジュールがさらに包含されていることを特徴とする請求項２に記載の建設機械の自動レベリング制御システム。
【請求項５】
前記補正角度算出モジュールの前記補正角度は、
「下部フレーム捩れ角度−第１捩れ角度」により算出されることを特徴とする請求項２ないし４のうちの何れかの一項に記載の建設機械の自動レベリング制御システム。
【請求項６】
加重値角度が設定された場合、前記補正角度は、
「下部フレーム捩れ角度＋加重値角度−第１捩れ角度」により算出されることを特徴とする請求項５に記載の建設機械の自動レベリング制御システム。
【請求項７】
前記制御信号生成モジュールの前記制御信号は、
前記第１捩れ角度が速度収斂範囲以内にある場合には、前記アクチュエータの作動速度を遅らせる第２制御信号を生成し、前記速度収斂範囲外にある場合には、前記アクチュエータの作動速度を制限しない第１制御信号を生成するが、
前記速度収斂範囲は、「下部フレーム捩れ角度―常数角度≦速度収斂範囲≦下部フレーム捩れ角度＋常数角度」により算出されることを特徴とする請求項２ないし４のうちの何れかの一項に記載の建設機械の自動レベリング制御システム。
【請求項８】
走行手段が備えられた下部フレームと、上部旋回体とが、センサー部、制御部、駆動部を含めているチルト手段により組み合わされる建設機械のレベリング制御方法において、
(Ａ)前記センサー部で、前記下部フレームと上部旋回体の傾斜度センサーで基準水平面に対して前記下部フレームと前記上部旋回体の各捩れ角度を測定し、走行センサーで前記建設機械の走行速度を測定し、且つ、作業装置センサーで作業装置の作業状態情報を検出する段階と、
(Ｂ)前記制御部で、前記各捩れ角度に基づいて前記上部旋回体を前記下部フレームに対してレベリングさせるための補正角度を算出し、前記補正角度に応じてアクチュエータを作動させる制御信号を生成し、前記制御信号を前記駆動部に伝送する段階と、
(Ｃ)前記駆動部で、前記制御信号に基づいて前記アクチュエータが作動し、レベリング制御を行う段階とを含めることを特徴とする建設機械の自動レベリング制御方法。
【請求項９】
前記(Ｂ)段階は、
(ｂ１)レベリング制御の作動時間をカウントする段階と、
(ｂ２)前記(ｂ１)段階の以降、前記上部旋回体の捩れ角度を第１捩れ角度に設定し、前記下部フレームの捩れ角度と前記第1捩れ角度から前記上部旋回体をチルトするための補正角度を算出し、前記補正角度が０°である場合には終了する段階と、
(ｂ３)前記(ｂ２)段階で、前記補正角度が０°ではない場合には、前記補正角度から前記アクチュエータの作動を指示する制御信号を生成し、前記制御信号を前記駆動部に伝送する段階と、
(ｂ４)前記(ｂ３)段階の以降、前記作動時間が予め定められた作動基準時間以上である場合には終了し、未満の場合には、前記(ｂ２)段階に戻る段階とを含めることを特徴とする請求項８に記載の建設機械の自動レベリング制御方法。
【請求項１０】
前記(ｂ１)段階の以前に、
制御先行条件を判断し、前記制御先行条件を満たしていない場合には終了する段階をさらに含めていることを特徴とする請求項９に記載の建設機械の自動レベリング制御方法。
【請求項１１】
前記制御先行条件は、
コントロールロックレバーが非活性状態であって、姿勢制御器が中央位置状態であり、作業装置は非作業状態であり、前記走行手段が停止状態であるときに満足されることを特徴とする請求項１０に記載の建設機械の自動レベリング制御方法。
【請求項１２】
前記(ｂ２)段階のうち、前記補正角度は、
「下部フレーム捩れ角度−第１捩れ角度」により算出されることを特徴とする請求項９に記載の建設機械の自動レベリング制御方法。
【請求項１３】
加重値角度が設定された場合、前記補正角度は、
「下部フレーム捩れ角度＋加重値角度−第１捩れ角度」により算出されることを特徴とする請求項１２に記載の建設機械の自動レベリング制御方法。
【請求項１４】
前記(ｂ３)段階のうち、制御信号の生成過程は、
(ｂ３１)速度収斂範囲を「下部フレーム捩れ角度―常数角度≦速度収斂範囲≦下部フレーム捩れ角度＋常数角度」により算出する段階と、
(ｂ３２)前記第１捩れ角度が前記収斂範囲外にある場合には、前記アクチュエータの作動速度に制限のない第１制御信号を生成し、速度収斂範囲以内の場合は、アクチュエータの作動速度を減少させた第２制御信号を生成する段階とからなることを特徴とする請求項９に記載の建設機械の自動レベリング制御方法。
【請求項１５】
前記建設機械の自動レベリング制御方法によるチルト制御遂行過程は、緊急停止条件を満たすときに終了することを特徴とする請求項８に記載の建設機械の自動レベリング制御方法。
【請求項１６】
前記緊急停止条件は、
コントロールロックレバーが活性か否か、又は姿勢制御器の変化有無、又はトラックレベルモードスイッチがオフか否か、又は作業装置が作動状態か否か、又は前記走行手段が走行状態か否かにより判断されることを特徴とする請求項１５に記載の建設機械の自動レベリング制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械のレベリングシステムとその方法に関するものであって、より詳しくは走行手段が備えられている下部フレームに対するレベリング状態が変わった時、これを自動調節し、水平状態を維持することができるように改良した建設機械の自動レベリング制御システムとその制御方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
傾斜地で作業を行う掘削機、伐木機、クレーンなどのような建設機械において、上部旋回体は、凸凹の地面状態に因って水平面に対して傾けられた状態で作業を行うことになる。
【０００３】
建設機械が傾けられた状態においては、上部旋回体のスイング回転により水平面との傾斜角度が変わることになるため、作業の不安定を招き、且つ、建設機械の重量中心が移動するにつれ、転倒事故の危険性が増大する問題があった。
【０００４】
この問題を解決すべく、傾斜地で上部旋回体をチルトし、建設機械の重量中心を地面近くに移動させる方法が用いられた。これに係る最近の技術としては、二つの油圧シリンダにより支えられてチルトされる上部サポートを有するチルトメカニズムが知られている(特許文献１)。
【０００５】
また、二つの油圧シリンダ、センターチルト軸につながっている上部ベアリング体支持プレートと、下部プレートが知られている(特許文献２)。
【０００６】
こうしたチルト手段を用いた建設機械を他の場所に移動すべく、トレーラー上に搭載する場合、上部旋回体は、走行手段を具備している下部フレームとの水平を維持していなければならない
【０００７】
この場合、オペレータの手動操作により、毎回レベリング操作を行わなければならなかったため、煩わしくなる問題があった。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６６０９５８１号
【特許文献２】米国特許第６１５８５３９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前述したような問題点を解決するために案出されたものであって、上部旋回体を下部フレームに基づいて自動レベリングする建設機械の自動レベリング制御システムとその制御方法を提供することにその目的がある。
【００１０】
また、自動でチルト制御されている途中、緊急状態の発生時には運転者の関与により直ぐチルト制御を中止することができる建設機械の自動レベリング制御システムとその制御方法を提供する。
【００１１】
さらに、上部旋回体の傾きによって突然のチルト中止に起因する振動又は衝撃を緩和させる建設機械の自動レベリング制御システムとその制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するために、本発明の望ましい実施例として、走行手段を備えた下部フレームと、上部旋回体とがチルト手段を介して組み合わされている建設機械のレベリング制御システムにおいて、
前記建設機械に備えられ、基準水平面に対する前記下部フレームと上部旋回体の捩れ角度をセンシングする傾斜度センサーと、前記建設機械の走行速度を測定する走行センサーと、作業装置の作業状態情報を検出する作業装置センサーとからなるセンサー部と、
前記捩れ角度と走行速度及び作業状態情報を受信し、前記上部旋回体を前記下部フレームに対してチルトすべき補正角度を算出し、該補正角度に応じてアクチュエータの作動を指示する制御信号を生成する制御部と、
前記制御信号を受信し、前記アクチュエータによりレベリング制御を行う駆動部とを含むことを特徴とする建設機械の自動レベリング制御システムとこれを用いた制御方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
以上のような本発明の実施例による建設機械の自動レベリング制御システムとその制御方法によれば、下部フレームに基づいて上部旋回体を自動レベリングすることができ、オペレータの利便性を大幅に増大する効果がある。
【００１４】
また、オペレータが、緊急停止条件をチルト制御過程中に入力し、直ぐチルト制御を中止することができるので、使用上の安定性が増大する効果がある。
【００１５】
さらに、速度収斂範囲以内への進入可否にしたがって、アクチュエータの作動速度を異にする制御信号を生成し、チルト制御が完了する時、突然のアクチュエータの停止から生じ得る振動又は衝撃がないので、使用上の安定性が増大する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面の望ましい実施例を通じて、本発明による建設機械の自動レベリング制御システムの構成と作用をより具体的に説明する。
【００１７】
但し、図面符号２１０は、基準水平面であり、図面符号２２０は、上部旋回体の平面を延長した面であり、図面符号２３０は、下部フレームの平面を延長した面である。
【００１８】
一方、同じ機能を有する名称に対する図面符号は、同一に使用する。
【００１９】
この明細書で使用する“捩れ角度”とは、前後方向のピッチング角度と左右方向のローリング角度を含めた意味であって、明細書内でローリング角度とピッチング角度を特に区別して使用しない限り、ピッチング角度とローリング角度を意味する。また、“基準水平面”とは、重力方向に対して水平である面を意味する。
【００２０】
本発明の望ましい建設機械の自動レベリング制御システム１は、入力部１０、センサー部２０、ディスプレイ部３０、制御部４０及び駆動部５０を包含する。
【００２１】
前記入力部１０には、上部旋回体１０４を下部フレーム１０１に基づいてレベリングするように命令を下すトラックレベルモードスイッチ(１１、track  level mode s/w)、コントロールロックレバー(１２、control lock lever)及び姿勢制御器１３が包含されている。
【００２２】
前記トラックレベルモードスイッチ１１は、オンの状態(活性状態)で本発明が目的とする下部フレーム１０１に対する上部旋回体１０４のチルト(tilting)制御を行うことになり、このレベリング制御過程中、オフ状態(非活性状態)になると、即時レベリング制御を終了するようになっている緊急停止条件の入力手段である。
【００２３】
一方、前記コントロールロックレバー１２は、別途の緊急停止条件によりオンの状態(活性状態)では緊急停止条件を満たすものとなり、直ちにレベリング制御を終了することになるが、オフ状態(非活性状態)では正常的なレベリング制御を行うようにしている
【００２４】
また、コントロールロックレバーが活性か否かが、後述する制御先行条件として、自動レベリング制御を行わないようにする総合的安全装置として活用されることができる。
【００２５】
一方、前記姿勢制御器１３は、使用者の任意の操作に応じて前記上部旋回体のチルトを行うようにする入力装置である。
【００２６】
前記センサー部２０には、傾斜度センサー２１、２２、走行センサー２３及び作業装置センサー２４が具備されている。この傾斜度センサーは、前記下部フレームと前記上部旋回体にそれぞれ装着され、下部フレーム上の傾斜度センサー２１は、基準水平面２１０に基づいた下部フレームの捩れ角度を、上部旋回体上の傾斜度センサー２２は、基準水平面に対する上部旋回体の捩れ角度を、ピッチング角度とローリング角度別にそれぞれ測定する。
【００２７】
一方、走行センサー２３は、前記下部フレームの走行手段による建設機械の走行速度を測定する。
【００２８】
このセンサー部２０で測定される上部旋回体と下部フレームの各捩れ角度と走行速度は、制御部４０に送られてレベリング制御の制御変数となる。
【００２９】
一方、作業装置センサー２４は、伐木ヘッダー、バケットなどの上部旋回体のブームに組み合わされている作業装置が作動状態であるか否かを作業状態情報として検出する。
【００３０】
一方、前記ディスプレイ部３０は、各捩れ角度を映像表示装置３１を介してオペレータに提示する。このディスプレイ部３０を通じて、オペレータは、レベリング制御過程を観察することができ、必要と認められた場合は、入力部１０を操作することによって緊急停止条件を満たし、当該レベリング制御を直ちに終了することができる。即ち、このディスプレイ部３０は、オペレータに現在の建設機械の姿勢をリアルタイムで提供し、オペレータがレベリング制御システムの誤作動を監視したり、自動レベリング制御に関与することができるようにしている。
【００３１】
前記駆動部５０には、上部旋回体のチルトのための少なくとも一つ以上の油圧を利用するアクチュエータ５１と、このアクチュエータ５１を作動させる各油圧弁の他に、複数のアクチュエータが備えられる場合、各油圧弁に対する制御信号を分配するメインバルブコントローラ５２とが包含されることができる。但し、駆動部５０のアクチュエータは、油圧の他に空圧方式で転用可能であり、アクチュエータに代えて電気モータが用いられるなどチルトのための様々な手段に転用することができる。
【００３２】
一方、前記制御部４０は、センサー部２０で測定された捩れ角度からレベリング制御のためのアクチュエータ５１の作動区間を演算し、必要となる制御信号を生成し、この制御信号をメインバルブコントローラ５２に伝送する。
【００３３】
制御部４０の具体的な構成には、受信モジュール４１、表出信号生成モジュール４２、補正角度演算モジュール４３、制御信号生成モジュール４４、出力モジュール４５及びタイムリミットモジュール４６が含まれる。
【００３４】
前記受信モジュール４１は、前記センサー部２０で測定した捩れ角度、走行速度及び作業状態情報を受信し、表出信号生成モジュール４２、補正角度演算モジュール４３及び制御信号生成モジュール４４に伝送する。 
【００３５】
一方、前記表出信号生成モジュール４２は、下部フレームと上部旋回体の各基準水平面に対する捩れ角度を前記ディスプレイ部３０に表すことができるように表出信号を生成する。
【００３６】
一方、前記補正角度演算モジュール４３は、前記上部旋回体の捩れ角度を第１捩れ角度２０１と設定し、この第１捩れ角度２０１からレベリング制御のために上部旋回体に加えられる角度変位の補正角度を演算する。
【００３７】
この第１捩れ角度２０１は、上部旋回体の基準水平面に対するピッチング角度とローリング角度であって、このピッチング角度とローリング角度が、下部フレームの捩れ角度２０２と同様になることを本レベリング制御の目標とする。
【００３８】
一方、補正角度２０３は、第１捩れ角度２０１と下部フレーム捩れ角度２０２をパラメーターとして算出される。
【００３９】
前記補正角度２０３は、下部フレームの捩れ角度を基準として次の条件１により定められる。
【００４０】
[条件１]
補正角度＝下部フレーム捩れ角度−第１捩れ角度
【００４１】
一方、補正角度は、下部フレーム捩れ角度を基準とせず、下部フレーム捩れ角度に使用者の任意の加重値角度(ピッチング角度とローリング角度)を付加した角度を基準として算出することも可能である。このような場合の補正角度は、次の条件２により定められる。
【００４２】
[条件２]
補正角度＝下部フレーム捩れ角度＋加重値角度−第１捩れ角度
【００４３】
そこで、加重値角度とは、下部フレーム捩れ角度に加えられるピッチング角度とローリング角度のことである。この加重値角度によりレベリング制御の目標は、上部旋回体が下部フレームの延長面と平行になるものから、加重値角度分だけさらにピッチングされたり、ローリングされたりするものに変更される。つまり、補正角度を求めるための基準が、“下部フレーム捻れ角度”から“下部フレーム捩れ角度＋加重値角度”に変わることによって、加重値角度を付加した補正角度が算出されることになる。
【００４４】
結局、補正角度は、オペレータによる加重値角度が設定されていない場合、この加重値角度を０°に設定したと見なし、前記条件２により一般化し算出されることができる。
【００４５】
前述したような補正角度の算出を、具体的な例を挙げて説明すると、下部フレームのピッチング角度２０２が０°(基準水平面に対する水平を目標とした場合)、上部旋回体のピッチング角度２０１が−１３°である場合を考慮すると、第１捩れ角度は−１３°であり、加重値角度を０°と見なし、前記条件２によるか、又は条件１により補正角度は＋１３°となる。
【００４６】
また、他の例として、図６に基づいて述べると、下部フレームのピッチング角度２０２が−１０°、加重値角度がピッチング角度＋２°、上部旋回体のピッチング角度２０１が−２０°である場合を考慮すると、補正角度は、前記条件２により、＋１２°となる。
【００４７】
一方、制御信号生成モジュール４４は、補正角度によって駆動部のアクチュエータ５１の作動区間を決定し、この作動区間に応じる制御信号を生成する。
【００４８】
この際、駆動部に多数のアクチュエータが備えられた場合は、補正角度のピッチング角度とローリング角度に応じてアクチュエータ間の補償関係を考慮しなければならない。
【００４９】
例えば、図４に示したように、チルト手段１０５は、上部旋回体が回動可能に組み合わせられるスイングベアリング装着フレーム１０５ａと下部フレームに取り付けられる支持フレーム１０５ｂ及びスイングベアリング装着フレームと支持フレームをつなげるチルトフレーム１０５ｃを備え、前記スイングベアリング装着フレームと支持フレームは、四つのアクチュエータが組み合わされた構成を有する。そこで、図５に示したように、四つのアクチュエータは、斜め方向に設けられている。
【００５０】
斜め方向に置かれている四つのアクチュエータ１０５ｄ、１０５ｅ、１０５ｆ、１０５ｇが備えられたチルト手段１０５から、前方ピッチング角度の増加のために前方の２つのアクチュエータ１０５ｄ、１０５ｆの伸張と同時に、この伸張に比例して後方の２つのアクチュエータ１０５ｅ、１０５ｇが収縮しなければならず、右側ローリング角度の増加のためには右側の２つのアクチュエータ１０５ｅ、１０５ｆの伸張に比例して左側の２つのアクチュエータ１０５ｄ、１０５ｇが収縮しなければならない。
【００５１】
このような方法により、任意のピッチング角度とローリング角度で定められる補正角度に応じる第１捩れ角度の増減のために、チルト手段に応じて予め定められた各アクチュエータの相互変位関係から作動区間を決定することになる。
【００５２】
一方、制御信号は、下部フレームの捩れ角度と上部旋回体の捩れ角度との差から類推し得る各アクチュエータ５１の現在の伸張長さを初期値とすることができ、前述した補正角度２０３により定められる作動区間によって当該アクチュエータ５１を作動させる流量弁の断続時間に該当する制御信号を生成する。
【００５３】
この際、制御信号は、第１捩れ角度が下部フレーム捩れ角度(又は加重値角度が０°ではない場合、この加重値を足した角度)に収斂される程度に応じて、一般的な速度でアクチュエータを作動させる第１制御信号と、作動速度を遅らせる第２制御信号とに分けて生成することができる。
【００５４】
より詳細に説明すると、第１捩れ角度２０１が下部フレーム捩れ角度２０２の近くにある状態でアクチュエータが作動する場合は、アクチュエータの突然の停止による衝撃から使用者を保護するためにそれぞれアクチュエータの作動速度を遅らせる第２制御信号を生成する。
【００５５】
この際、第２制御信号を生成する具体的な条件は、次の通りである。
第１捩れ角度２０１が下部フレーム捩れ角度の一定範囲以内に収斂されると、制御信号を第１制御信号から第２制御信号に変えて生成する。このために、前記下部フレーム捩れ角度の一定範囲(以下、速度収斂範囲という)を次の条件３により定める。
【００５６】
[条件３]
下部フレーム捩れ角度−常数角度≦速度収斂範囲≦下部フレーム捩れ角度＋常数角度
【００５７】
そこで、常数角度２０５は、使用者の任意の設定により定められる減速区間の角度である。
【００５８】
この際、加重値角度が設定された場合には、速度収斂範囲は、次の条件４により定められる。
【００５９】
[条件４]
下部フレーム捩れ角度＋加重値角度−常数角度≦速度収斂範囲≦下部フレーム捩れ角度＋加重値角度＋常数角度
【００６０】
条件４の場合、レベリング制御の基準となる角度が、“下部フレーム捩れ角度＋加重値角度”に変更されたことを反映した速度収斂範囲として算出されるのである。
【００６１】
このように、“下部フレーム捩れ角度±常数角度”の範囲、又は“下部フレーム捩れ角度＋加重値角度±常数角度”の範囲以内に第１捩れ角度が収斂される場合には、アクチュエータの速度を遅らさせる第２制御信号を生成する。
【００６２】
一方、前記出力モジュール４５は、表出信号をディスプレイ部３０に伝送し、制御信号(又は第１制御信号、又は第２制御信号)を前記メインバルブコントローラ５２に伝送する。
【００６３】
前記タイムリミットモジュール４６は、予め設定された作動基準時間以内でのみレベリング制御を行うようにし、作動基準時間以降には、当該レベリング制御を終了することによって、レベリング制御遂行時間を制限する。これは、建設機械が停止状態であっても作業による振動又は建設機械のそれ自体の振動により第１捩れ角度２０１が継続して変わりながらセンシングされるものの、一定時間の経過後には上部旋回体のレベリング制御を強引に終了させるものである。
【００６４】
それから、下部フレームに対するレベリングが完全に成されなかったならば、オペレータが姿勢制御器１３を介して手動操作で上部旋回体との水平化を図ることができる。
【００６５】
一方、本発明が目的とするレベリング制御中、センサー異常又は出力異常により正常的なレベリング制御が行われにくい緊急状況の発生時、運転者による制御過程への関与は、次の構成により実現することができる。前記制御部４０には、緊急停止条件を満足しているか否かを判断し、レベリング制御を中止させる緊急停止モジュール４７がさらに包含されている。
【００６６】
前記緊急停止条件は、コントロールロックレバーが活性か否か、又は姿勢制御器の変化有無、又はトラックレベルモードスイッチがオフか否か、又は作業装置が作動状態か否かにより判断される。
【００６７】
即ち、オペレータがトラックレベルモードスイッチをオンにしてレベリング制御を行っているなか、オペレータは、ディスプレイ部３０などを通じてレベリング制御過程を観察しながら、必要と認められた場合には、コントロールロックレバーの活性又は姿勢制御器の可変又はトラックレベルモードスイッチのオフを入力手段を通じて入力することができる。
【００６８】
この際、緊急停止モジュール４７は、オペレータにより入力されたコントロールロックレバー１２の活性又は姿勢制御器の可変によるチルト命令の入力又はトラックレベルモードスイッチのオフ入力を認知し、当該チルト制御遂行を直ちに終了させる。
【００６９】
また、この緊急停止モジュールは、作業装置から入力される作業装置の作業状態情報から作業状態中であることと認識する場合にも、即時、当該チルト制御を終了させる。
【００７０】
そのことから、オペレータのレベリング制御過程中、干渉が可能となり、安定性が増大することになる。
【００７１】
以下で、添付図面に基づいた望ましい実施例を通じて本発明による建設機械の自動レベリング制御方法を具体的に説明する。
【００７２】
本発明の実施例による建設機械の自動レベリング制御方法は、センシング段階ｓ１、制御信号生成段階ｓ２、駆動機作動段階ｓ３に大別される。
【００７３】
より詳細には、走行手段が備えられた下部フレームと、上部旋回体とが、センサー部、制御部、駆動部を含めているチルト手段により組み合わされた建設機械の制御方法において、(Ａ)前記センサー部で、前記下部フレームと上部旋回体の傾斜度センサーで基準水平面に対して前記下部フレームと前記上部旋回体の各捩れ角度(ピッチング角度とローリング角度)を測定し、走行センサーで前記建設機械の走行速度を測定し、作業装置センサーで作業装置の作業状態情報を検出する段階と、(Ｂ)前記制御部で、前記各捩れ角度に基づいて前記上部旋回体を前記下部フレームに対してレベリングさせるための補正角度を算出し、前記補正角度に応じるアクチュエータを作動させる制御信号を生成し、前記制御信号を前記駆動部に伝送する段階と、(Ｃ)前記駆動部で、前記制御信号に基づいて前記アクチュエータが作動し、レベリング制御を行う段階とを含めて成される。その後、作動時間の制限範囲内で再び各捩れ角度をセンシングして、(Ａ)段階、(Ｂ)段階、(Ｃ)段階の順にループ(ｌｏｏｐ)制御を行う。
【００７４】
以下、前記(Ｂ)段階をより具体的に説明する。
先ず、制御先行条件を満たしているか否かを判断し、この制御先行条件を満たしていない場合には終了する(ｓ１０１)。
【００７５】
この際、前記制御先行条件は、具体的にコントロールロックレバーが活性状態か否か、又は姿勢制御器が中央位置状態か否か、又は作業装置が作業状態か否か、又は下部フレームが走行状態か否かをそれぞれ独立的に判断する。
【００７６】
この際、コントロールロックレバーの非活性と、姿勢制御器が中央に位置し、チルト入力がない状態と、作業装置が作業中ではない状態と、下部フレームの停止状態の全てを満足している場合、制御先行条件を満たしているものと判断する。この制御先行条件を満たしている場合は、次の段階に移行するが、前記条件のうちの何れかの一つの条件を満たしていなかった場合は、制御先行条件を満たしていないものと判断し、当該レベリングモードは終了し、トラックレベルモードスイッチをオフする。
【００７７】
(ｂ１)段階では、前記制御先行条件を満たしている場合、チルト制御時間を限定するために作動時間をカウントし始める(ｓ１０２)。
【００７８】
(ｂ２)段階では、(ｂ１)段階の以降、前記上部旋回体の捩れ角度を第１捩れ角度と設定し(ｓ１０３)、下部フレームの捩れ角度と前記第１捩れ角度から上部旋回体をチルトするための補正角度を前記条件１又は条件２を通じて算出する(ｓ１０４)。
【００７９】
その後、この補正角度が０°であるか否かを判断し、０°である場合は、下部フレームに対するレベリング目標を満足することになるので、当該チルト制御を終了する(ｓ１０５)。
【００８０】
(ｂ３)段階では、前記(ｂ２)段階において、補正角度が０°ではない場合、前記補正角度に基づいて上部旋回体をピッチング又はローリングさせるためのアクチュエータの制御信号を生成し、この制御信号を駆動部に伝送する。
【００８１】
この際、制御信号は、アクチュエータの速度を異にする第１、２制御信号に区分して生成されるようにすることができる。この第１、２制御信号は、次の段階に分けて生成される。
【００８２】
第１捩れ角度と、前記条件３又は４により算出される速度収斂範囲とを比較判断し、第１捩れ角度が速度収斂範囲以内にある場合には前述したように突然止まることによる衝撃からオペレータを保護するためにアクチュエータの作動速度を減速させた第２制御信号を生成するが、第１捩れ角度が速度収斂範囲外にある場合にはアクチュエータの作動速度に制限のない第１制御信号を生成する(ｓ１０６乃至ｓ１０９)。
【００８３】
(ｂ４)段階は、前記(ｂ３)段階以降、作動時間をオペレータが予め設定しておいた作動基準時間と比較し、作動時間が作動基準時間と同じか、又は超過する場合には当該レベリング制御を終了するが、未満の場合は、前記(ｂ２)の段階に戻り、補正角度が０°になるか、又は前述したように緊急停止条件が満足される前まで上部旋回体のレベリング制御を続ける(ｓ１１０)。
【００８４】
一方、前述したレベリング制御遂行過程は、オペレータの前記入力部１０への操作などによる緊急停止条件が満足された場合に直ぐ終了される。
【００８５】
この際、前記緊急停止条件は、オペレータの入力によるコントロールロックレバーの活性又は姿勢制御器の可変又はトラックレベルモードスイッチがオフにあるか、又は作業装置から発せられる作業装置の作動状態情報があるか、又は走行センサーが走行状態を感知した場合に満足される。こうした緊急停止条件は緊急停止モジュール４７により判断され、緊急停止モジュールが各モジュールに停止命令を伝送し、当該レベリング制御過程が終了することになる。
【００８６】
本発明は、特許請求の範囲で請求する請求の要旨を逸脱せず、当該技術分野における通常の知識を有する者により様々変形して実施することができるので、本発明の技術保護範囲は、詳述した特定の望ましい実施例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施例による建設機械の自動レベリング制御システムのブロック図である。
【図２】図１に図示の制御部の構成を示したブロック図である。
【図３】本発明の実施例による建設機械の自動レベリング制御システムを採用した建設機械の側面図である。
【図４】図３に図示の建設機械のチルト手段の斜視図である。
【図５】図３に図示の建設機械のチルト手段と下部フレームの断面図である。
【図６】本発明の実施例による建設機械の自動レベリング制御システムとその制御方法による様々な角度を簡略化して示した図面である。
【図７】本発明の実施例による建設機械の自動レベリング制御システムとその制御方法による基準収斂範囲を示した図面である。
【図８】本発明の実施例による建設機械の自動レベリング制御方法の概略を示したフローチャートである。
【図９】図８に図示の建設機械の自動レベリング制御方法に採用された制御信号生成段階のフローチャートである。
【符号の説明】
【００８８】
１  制御システム
１０  センサー部
２０  入力部
３０  ディスプレイ部
４０  制御部
５０  駆動部
１００  建設機械
１０１  下部フレーム
１０２  走行手段
１０３  運転室
１０４  上部旋回体
１０５  チルト手段
１０５ａ  スイングベアリング装着フレーム
１０５ｂ  支持フレーム
１０５ｃ  チルトフレーム
１０５ｄ、１０５ｅ、１０５ｆ、１０５ｇ  アクチュエータ
２０１  第１捩れ角度
２０２  下部フレーム捩れ角度
２０３  補正角度
２０４  加重値角度
２０５  常数角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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