KR20140118703A

KR20140118703A - 쇼벨

Info

Publication number: KR20140118703A
Application number: KR1020140007330A
Authority: KR
Inventors: 히데토 마가키; 키미노리 사노; 료타 구로사와
Original assignee: 스미토모 겐키 가부시키가이샤
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2014-01-21
Publication date: 2014-10-08
Anticipated expiration: 2034-01-21
Also published as: CN104074228B; JP2014190089A; EP2784228A3; EP2784228A2; US9340957B2; KR101643365B1; EP2784228B1; JP6073168B2; US20140297106A1; CN104074228A

Abstract

쇼벨에서의 작업 중에, 운전자에게 효율적인 선회조작을 촉구하는 것을 과제로 한다.
쇼벨의 운전실에 표시모니터(42)가 설치된다. 상부 선회체(3)를 선회시키는 전동선회기구(2)는, 선회용 전동기(21)에 의하여 구동된다. 전동선회기구(2)의 구동상태를 검출기에 의하여 검출한다. 표시제어부(70)는, 표시모니터(42)에 표시하는 정보를 생성하고, 생성된 정보를 표시모니터(42)에 표시시킨다. 표시제어부(70)는, 검출기의 검출치에 근거하여, 선회용 전동기(21)의 역행운전 및 회생운전에 관한 물리량을 그래프 표시하기 위한 선회동작 표시데이터를 생성하고, 표시모니터(42)에 그래프 표시시킨다.

Description

쇼벨{Shovel}

본 출원은, 2013년 3월 27일에 출원된 일본 특허출원 제2013-067624호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.

본 발명은, 운전상태를 표시하는 표시장치가 설치된 쇼벨에 관한 것이다.

일반적으로, 쇼벨의 조종실 내에 표시모니터가 배치된다. 쇼벨의 운전자는, 표시모니터의 화면을 봄으로써, 그 때의 쇼벨의 운전상태를 확인할 수 있다. 예를 들면, 계측한 엔진연비와 설정한 엔진연비와의 차를 알 수 있도록 표시를 행하는 표시수단을 구비한 건설기계가 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

선행기술문헌

(특허문헌)

특허문헌 1: 일본 특허공개공보 2005-989880호

종래의 쇼벨의 표시장치에서는, 하나의 화면에 하나의 콘텐츠 밖에 표시하고 있지 않았다. 이러한 표시장치에서, 복수의 콘텐츠를 표시시키려면, 표시장치의 화면을 전환할 필요가 있다. 따라서, 운전자는, 화면을 전환하여 다른 콘텐츠를 표시하고 싶을 때에는, 조종레버로부터 손을 놓고 표시장치를 조작하여야 한다. 그러나, 쇼벨에서의 작업 중에는, 운전자는 조종레버를 놓을 수 없다. 이로 인하여, 쇼벨에서의 작업 중에 화면을 전환할 수 없어, 원하는 콘텐츠를 볼 수 없다.

쇼벨에서의 작업 중에는, 운전자는 기본화면에 표시되어 있는 쇼벨의 기본적인 상태를 감시하고 있으며, 예를 들면 엔진연비에 관한 정보를 표시하는 화면을 볼 수 없다. 따라서, 운전 중인 운전자에게 쇼벨의 연비에 관한 정보(콘텐츠)를 제공할 수 없기 때문에, 운전자는 엔진연비를 고려하면서 쇼벨을 조종할 수 없다.

또, 쇼벨에서의 작업 중에는, 운전자는 기본화면에 표시되어 있는 쇼벨의 기본적인 상태를 감시하고 있으며, 예를 들면 선회조작에 있어서의 전력소비나 회생전력에 관한 정보를 표시하는 화면을 볼 수 없다. 따라서, 운전 중의 운전자에게 선회조작에 관한 정보(콘텐츠)를 제공할 수 없기 때문에, 운전자는 에너지 효율을 고려하면서 선회조작을 행할 수 없다.

본 발명은 상술의 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 쇼벨에서의 작업 중에, 운전자에게 효율적인 선회조작을 촉구할 수 있는 쇼벨을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시형태에 의하면, 운전실에 표시모니터가 설치된 쇼벨로서, 상기 운전실을 가지는 상부 선회체와, 상기 상부 선회체를 선회시키는 전동선회기구와, 상기 전동선회기구를 구동하는 선회용 전동기와, 상기 전동선회기구의 구동상태를 검출하는 검출기와, 상기 표시모니터에 표시하는 정보를 생성하고, 생성된 정보를 상기 표시모니터에 표시시키는 표시제어부를 구비하며, 상기 표시제어부는, 상기 검출기의 검출치에 근거하여, 상기 선회용 전동기의 역행운전 및 회생운전에 관한 물리량을 산출하고, 산출한 물리량을 그래프 표시하기 위한 선회동작 표시데이터를 생성하며, 생성한 선회동작 표시데이터를 상기 표시모니터에 그래프 표시시키는 것을 특징으로 하는 쇼벨이 제공된다.

개시된 실시형태에 의하면, 선회용 전동기의 동작에 관한 물리량을 포함하는 정보를 화면에 그래프 표시함으로써, 작업 중의 운전자에게 효율적인 선회조작을 촉구할 수 있다.

도 1은 쇼벨의 측면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 쇼벨의 구동계의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 축전장치의 회로도이다.
도 4는 캐빈의 실내를 나타내는 사시도이다.
도 5는 표시모니터가 설치된 캐빈(10)의 평면도이다.
도 6은 표시모니터 상에 표시된 화면의 일례를 나타내는 도이다.
도 7은 표시모니터 상에 표시된 화면의 다른 예를 나타내는 도이다.
도 8은 표시모니터 상에 표시된 화면의 또 다른 예를 나타내는 도이다.

도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시형태에 대하여 설명한다.

도 1은, 일 실시형태에 의한 쇼벨의 측면도이다. 도 1에 나타내는 쇼벨은 하이브리드형 쇼벨이지만, 본 발명은 하이브리드형 쇼벨에 한정되지 않고, 전기부하의 구동용 전원으로서 축전기를 구비하고 있는 것이면, 어떠한 형의 쇼벨에도 적용할 수 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 쇼벨의 하부 주행체(1)에는, 전동선회기구(2)를 통하여 상부 선회체(3)가 탑재되어 있다. 상부 선회체(3)에는, 붐(4), 암(5), 및 버킷(6)과, 이들을 유압구동하기 위한 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9)가 설치된다. 또, 상부 선회체(3)에는, 캐빈(10) 및 동력원이 탑재된다.

도 2는, 도 1에 나타내는 쇼벨의 구동계의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 2에서는, 기계적 동력계를 이중선, 고압유압라인을 굵은 실선, 파일럿라인을 파선, 엔진 및 전기구동·제어계를 일점 쇄선으로 각각 나타낸다.

기계식 구동부로서의 엔진(11) 및 어시스트 구동부로서의 전동발전기(12)는, 모두 변속기(13)의 입력축에 접속되어 있다. 변속기(13)의 출력축에는, 메인펌프(14) 및 파일럿펌프(15)가 접속되어 있다. 메인펌프(14)에는, 고압유압라인(16)을 통하여 컨트롤밸브(17)가 접속되어 있다.

컨트롤밸브(17)는, 유압계의 제어를 행하는 제어장치이다. 컨트롤밸브(17)에는, 하부 주행체(1)용의 유압모터(1A(좌측용) 및 1B(우측용)), 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9)가 고압유압라인을 통하여 접속된다.

전동발전기(12)에는, 인버터(18)를 통하여, 축전용의 커패시터 또는 배터리인 축전기를 포함하는 축전장치(120)가 접속되어 있다. 본 실시형태에서는 축전장치(120)는 축전기로서 전기 이중층 커패시터(Electric Double Layer Capacitor(EDLC)) 등의 커패시터를 포함하는 것으로 한다. 또, 축전장치(120)에는, 인버터(20)를 통하여 선회용 전동기(21)가 접속되어 있다. 또, 상술에서는 축전기로서 커패시터를 예로서 나타냈지만, 커패시터 대신에, 리튬이온전지(Lithium Ion Battery(LIB)) 등의 충전 가능한 이차전지, 또는, 전력의 수수(授受)가 가능한 그 외의 형태의 전원을 축전기로서 이용하여도 된다.

전동선회기구(2)를 구동하는 선회용 전동기(21)의 회전축(21A)에는, 리졸버(22), 메커니컬브레이크(23), 및 선회변속기(24)가 접속된다. 또, 파일럿펌프(15)에는, 파일럿라인(25)을 통하여 조작장치(26)가 접속된다.

조작장치(26)에는, 유압라인(27 및 28)을 통하여, 컨트롤밸브(17) 및 레버조작 검출부로서의 압력센서(29)가 각각 접속된다. 이 압력센서(29)에는, 전기계의 구동제어를 행하는 컨트롤러(30)가 접속되어 있다.

인버터(18)는, 상술과 같이 전동발전기(12)와 축전장치(120)와의 사이에 설치되고, 컨트롤러(30)로부터의 지령에 근거하여, 전동발전기(12)의 운전제어를 행한다. 이로써, 인버터(18)는, 전동발전기(12)가 역행운전을 할 때에는, 필요한 전력을 축전장치(120)로부터 전동발전기(12)에 공급할 수 있다. 또, 전동발전기(12)가 회생운전을 할 때에는, 전동발전기(12)에 의하여 발전된 전력을 축전장치(120)의 축전기에 축전할 수 있다.

축전장치(120)는, 인버터(18)와 인버터(20)와의 사이에 배치되어 있다. 이로써, 전동발전기(12)와 선회용 전동기(21) 중 적어도 어느 일방이 역행운전을 행하고 있을 때에는, 축전장치(120)는, 역행운전에 필요한 전력을 공급할 수 있다. 또, 축전장치(120)는, 적어도 어느 일방이 회생운전을 행하고 있을 때에는, 회생운전에 의하여 발생된 회생전력을 전기에너지로서 축적할 수 있다.

인버터(20)는, 상술과 같이 선회용 전동기(21)와 축전장치(120)와의 사이에 설치되고, 컨트롤러(30)로부터의 지령에 근거하여, 선회용 전동기(21)의 운전제어를 행한다. 이로써, 인버터(20)는, 선회용 전동기(21)가 역행운전을 할 때에는, 필요한 전력을 축전장치(120)로부터 선회용 전동기(21)에 공급할 수 있다. 또, 선회용 전동기(21)가 회생운전을 할 때에는, 선회용 전동기(21)에 의하여 발전된 전력을 축전장치(120)의 축전기에 축전할 수 있다.

다만, 축전장치(120)의 축전기의 충방전제어는, 축전기의 충전상태, 전동발전기(12)의 운전상태(역행운전 또는 회생운전), 선회용 전동기(21)의 운전상태(역행운전 또는 회생운전)에 근거하여, 컨트롤러(30)에 의하여 행해진다.

또, 인버터(20)에는, 전류센서와 전압센서가 배치된다.

컨트롤러(30)는, 하이브리드식 쇼벨의 구동제어를 행하는 주제어부로서의 제어장치이다. 컨트롤러(30)는, CPU(Central Processing Unit) 및 내부메모리를 포함하는 연산처리장치로 구성되고, CPU가 내부메모리에 격납된 구동제어용의 프로그램을 실행함으로써 실현되는 장치이다.

컨트롤러(30)는, 압력센서(29)로부터 공급되는 신호를 속도지령으로 변환하여, 선회용 전동기(21)의 구동제어를 행한다. 압력센서(29)로부터 공급되는 신호는, 전동선회기구(2)를 선회시키기 위하여 조작장치(26)를 조작한 경우의 조작량을 나타내는 신호에 상당한다.

컨트롤러(30)는, 전동발전기(12)의 운전제어(전동(어시스트)운전 또는 발전운전의 전환)를 행함과 함께, 축전장치(120)의 승강압컨버터를 구동제어함으로써 커패시터의 충방전제어를 행한다. 컨트롤러(30)는, 커패시터의 충전상태, 전동발전기(12)의 운전상태(전동(어시스트)운전 또는 발전운전), 및 선회용 전동기(21)의 운전상태(역행운전 또는 회생운전)에 근거하여, 축전장치(120)의 승강압컨버터의 승압동작과 강압동작의 전환제어를 행하고, 이로써 커패시터의 충방전제어를 행한다. 또, 컨트롤러(30)는, 후술과 같이 커패시터에 충전하는 양(충전전류 또는 충전전력)의 제어도 행한다.

컨트롤러(30)는, 엔진(11)과의 사이에 설치된 통신회로를 통하여, 엔진(11)의 냉각수의 수온, 엔진(11)의 연료 분사량의 지령치, 및 배기가스필터(DPF 재생장치)의 사용상태를 송신 또는 수신한다. 또, 컨트롤러(30)는, 연료탱크(11a)와의 사이에 설치된 통신회로를 통하여, 연료탱크(11a)에 배치된 연료계로 측정된 잔량치를 수신한다. 또, 컨트롤러(30)는, 후술하는 설정입력부(표시모니터(42))와의 사이에 설치된 통신회로를 통하여, 운전자에 의하여 설정입력부로부터 입력된 쇼벨의 설정상태에 관한 정보를 수신한다.

도 3은, 축전장치(120)의 회로도이다. 축전장치(120)는, 축전기로서의 커패시터(19)와, 승강압컨버터(100)와 DC버스(110)를 포함한다. DC버스(110)는, 커패시터(19), 전동발전기(12), 및 선회용 전동기(21)의 사이에서의 전력의 수수를 제어한다. 커패시터(19)에는, 커패시터 전압치를 검출하기 위한 커패시터 전압검출부(112)와, 커패시터 전류치를 검출하기 위한 커패시터 전류검출부(113)가 설치되어 있다. 커패시터 전압검출부(112)와 커패시터 전류검출부(113)에 의하여 검출되는 커패시터 전압치와 커패시터 전류치는, 컨트롤러(30)에 공급된다.

승강압컨버터(100)는, 전동발전기(12) 및 선회용 전동기(21)의 운전상태에 따라, DC버스 전압치를 일정한 범위 내에 들어가도록 승압동작과 강압동작을 전환하는 제어를 행한다. DC버스(110)는, 인버터(18 및 20)와 승강압컨버터(100)와의 사이에 배치되어 있으며, 커패시터(19), 전동발전기(12), 및 선회용 전동기(21)의 사이에서의 전력의 수수를 행한다.

승강압컨버터(100)의 승압동작과 강압동작의 전환제어는, DC버스 전압검출부(111)에 의하여 검출되는 DC버스 전압치, 커패시터 전압검출부(112)에 의하여 검출되는 커패시터 전압치, 및 커패시터 전류검출부(113)에 의하여 검출되는 커패시터 전류치에 근거하여 행해진다.

이상과 같은 구성에 있어서, 어시스트모터인 전동발전기(12)가 발전한 전력은, 인버터(18)를 통하여 축전장치(120)의 DC버스(110)에 공급되고, 승강압컨버터(100)를 통하여 커패시터(19)에 공급된다. 선회용 전동기(21)가 회생운전하여 생성한 회생전력은, 인버터(20)를 통하여 축전장치(120)의 DC버스(110)에 공급되고, 승강압컨버터(100)를 통하여 커패시터(19)에 공급된다.

승강압컨버터(100)는, 리액터(101), 승압용 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)(102A), 강압용 IGBT(102B), 커패시터(19)를 접속하기 위한 전원접속단자(104), 및, 인버터(18, 20)를 접속하기 위한 출력단자(106)를 구비한다. 승강압컨버터(100)의 출력단자(106)와 인버터(18, 20)와의 사이는, DC버스(110)에 의하여 접속된다.

리액터(101)의 일단은 승압용 IGBT(102A) 및 강압용 IGBT(102B)의 중간점에 접속되고, 타단은 전원접속단자(104)에 접속된다. 리액터(101)는, 승압용 IGBT(102A)의 온/오프에 따라 발생하는 유도 기전력을 DC버스(110)에 공급하기 위하여 설치되어 있다.

승압용 IGBT(102A) 및 강압용 IGBT(102B)는, MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)를 게이트부에 장착한 바이폴러트랜지스터로 구성되어, 대전력의 고속 스위칭이 가능한 반도체소자(스위칭소자)이다. 승압용 IGBT(102A) 및 강압용 IGBT(102B)는, 컨트롤러(30)에 의하여, 게이트단자에 PWM전압이 인가됨으로써 구동된다. 승압용 IGBT(102A) 및 강압용 IGBT(102B)에는, 정류소자인 다이오드(102a 및 102b)가 병렬접속된다.

커패시터(19)는, 승강압컨버터(100)를 통하여 DC버스(110)와의 사이에서 전력의 수수를 행할 수 있도록, 충방전 가능한 축전기이면 된다. 다만, 도 3에는, 축전기로서 커패시터(19)를 나타내지만, 커패시터(19) 대신에, 리튬이온전지 등의 충방전 가능한 이차전지, 또는, 전력의 수수가 가능한 그 외의 형태의 전원을 이용하여도 된다.

전원접속단자(104)는, 커패시터(19)가 접속 가능한 단자이면 되고, 출력단자(106)는, 인버터(18, 20)가 접속 가능한 단자이면 된다. 한 쌍의 전원접속단자(104)의 사이에는, 커패시터 전압을 검출하는 커패시터 전압검출부(112)가 접속된다. 한 쌍의 출력단자(106)의 사이에는, DC버스 전압을 검출하는 DC버스 전압검출부(111)가 접속된다.

커패시터 전압검출부(112)는, 커패시터(19)의 전압치(Vcap)를 검출한다. DC버스 전압검출부(111)는, DC버스(110)의 전압치(Vdc)를 검출한다. 평활용의 콘덴서(107)는, 출력단자(106)의 정극단자와 부극단자와의 사이에 삽입되어, DC버스 전압을 평활화하기 위한 축전소자이다. 이 평활용의 콘덴서(107)에 의하여, DC버스(110)의 전압은 미리 정해진 전압으로 유지되고 있다.

커패시터 전류검출부(113)는, 커패시터(19)의 정극단자(P단자)측에 있어서 커패시터(19)에 흐르는 전류의 값을 검출하는 검출수단이다. 즉, 커패시터 전류검출부(113)는, 커패시터(19)의 정극단자에 흐르는 전류치(I1)를 검출한다.

승강압컨버터(100)에 있어서, DC버스(110)를 승압할 때에는, 승압용 IGBT(102A)의 게이트단자에 PWM전압이 인가되어, 강압용 IGBT(102B)에 병렬로 접속된 다이오드(102b)를 통하여, 승압용 IGBT(102A)의 온/오프에 따라 리액터(101)에 발생하는 유도 기전력이 DC버스(110)에 공급된다. 이로써, DC버스(110)가 승압된다.

DC버스(110)를 강압할 때에는, 강압용 IGBT(102B)의 게이트단자에 PWM전압이 인가되어, 인버터(18, 20)를 통하여 공급되는 회생전력이 DC버스(110)로부터 강압용 IGBT(102B)를 통하여 커패시터(19)에 공급된다. 이로써, DC버스(110)에 축적된 전력이 커패시터(19)에 충전되어, DC버스(110)가 강압된다.

본 실시형태에서는, 커패시터(19)의 정극단자를 승강압컨버터(100)의 전원접속단자(104)에 접속하는 전원라인(114)에, 당해 전원라인(114)을 차단할 수 있는 차단기로서 릴레이(130-1)가 설치된다. 릴레이(130-1)는, 전원라인(114)으로의 커패시터 전압검출부(112)의 접속점(115)과 커패시터(19)의 정극단자와의 사이에 배치되어 있다. 릴레이(130-1)는 컨트롤러(30)로부터의 신호에 따라 작동되고, 커패시터(19)로부터의 전원라인(114)을 차단함으로써, 커패시터(19)를 승강압컨버터(100)로부터 분리할 수 있다.

또, 커패시터(19)의 부극단자를 승강압컨버터(100)의 전원접속단자(104)에 접속하는 전원라인(117)에, 당해 전원라인(117)을 차단할 수 있는 차단기로서 릴레이(130-2)가 설치된다. 릴레이(130-2)는, 전원라인(117)으로의 커패시터 전압검출부(112)의 접속점(118)과 커패시터(19)의 부극단자와의 사이에 배치되어 있다. 릴레이(130-2)는 컨트롤러(30)로부터의 신호에 의하여 작동되고, 커패시터(19)로부터의 전원라인(117)을 차단함으로써, 커패시터(19)를 승강압컨버터(100)로부터 분리할 수 있다. 다만, 릴레이(130-1)와 릴레이(130-2)를 하나의 릴레이로 하여 정극단자측의 전원라인(114)과 부극단자측의 전원라인(117)의 양방을 동시에 차단하여 커패시터(19)를 분리하는 것으로 하여도 된다.

다만, 실제로는, 컨트롤러(30)와 승압용 IGBT(102A) 및 강압용 IGBT(102B)와의 사이에는, 승압용 IGBT(102A) 및 강압용 IGBT(102B)를 구동하는 PWM신호를 생성하는 구동부가 존재하지만, 도 3에서는 생략한다. 이러한 구동부는, 전자회로 또는 연산처리장치 중 어느 것에서도 실현할 수 있다.

도 4는 캐빈(10)의 실내를 나타내는 측면도이다. 도 5는 표시모니터가 설치된 캐빈(10)의 평면도이다.

캐빈(10)의 실내에는, 운전석(40)이 설치되고, 운전석(40)의 근방에 표시모니터(42)가 배치되어 있다. 운전석(40)에 착석한 운전자는, 조작레버(26A, 26B)를 조작하면서, 표시모니터(42)를 봄으로써, 쇼벨의 각 부의 상황을 파악할 수 있다. 표시모니터(42)에는 후술하는 바와 같이 표시제어부에 의하여 각종 정보(콘텐츠)가 표시된다.

표시모니터(42)를 장착하기 위한 장착부(50)는, 설치대(52)와, 설치대(52)에 지지된 탑재부(54)를 포함한다. 설치대(52)는, 운전석(40)이 설치된 캐빈(10)의 프레임(10a)에 장착되어 고정된다. 탑재부(54)는, 스프링이나 부드러운 고무 등의 탄성체를 포함하는 제진(制振)기구(56)를 통하여 설치대에 지지되어 있으며, 캐빈(10)의 진동이나 충격이 설치대(52)를 통하여 탑재부(54)에 직접 전달되지 않도록 되어 있다. 즉, 탑재부(54)는 제진기구(56)를 통하여 설치대(52)에 지지되어 있어, 탑재부(54)에 고정된 표시모니터(42)에 전달되는 캐빈(10)의 진동이나 충격이 억제되고 있다.

다만, 일반적으로, 운전석(40)에 착석한 운전자로부터 보아 우측에 붐(4)이 배치되어 있으며, 운전자는 붐(4)의 선단에 장착된 암(5)이나 버킷(6)을 시인하면서 쇼벨을 운전하는 경우가 많다. 캐빈(10)의 전방 우측의 프레임(10a)은 운전자의 시야에 방해가 되는 부분이지만, 본 실시형태에서는, 이 부분을 이용하여 표시모니터(42)의 장착부(50)를 형성하고 있다. 이로써, 원래 시야에 방해가 되고 있던 부분에 표시모니터(42)가 배치되므로, 표시모니터(42) 자체가 운전자의 시야를 방해하는 일은 없다. 프레임(10a)의 폭에 따라서도 다르지만, 표시모니터(42) 전체가 프레임(10a)의 폭에 들어가도록, 표시모니터(42)의 크기를 결정하는 것이 바람직하다.

다만, 본 실시형태에서는, 표시모니터(42)로서 LCD 터치패널 등의 표시장치를 이용하고 있지만, 표시장치로서 휴대단말(다기능형 휴대정보단말)을 이용하여도 된다.

다음으로, 본 실시형태에 의한 표시장치에 대하여 설명한다. 본 실시형태에 의한 표시장치(80)는 컨트롤러(30)의 표시제어부(70)와 캐빈(10) 내에 설치된 표시모니터(42)를 포함한다. 표시제어부(70)는, 컨트롤러(30)의 CPU가 내부메모리에 격납되는 표시제어용의 프로그램을 실행함으로써 실현되는 기능요소이다.

컨트롤러(30)의 표시제어부(70)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 표시데이터 생성부(72)와 표시데이터 송신부(74)를 포함한다.

표시데이터 생성부(72)는, 컨트롤러(30)에 보내져 오는 각종 센서(검출기)로부터의 검출치나 축적된 정보(데이터)에 근거하여, 표시모니터(42)에 표시되는 표시데이터를 작성한다. 표시데이터 생성부(72)는, 작성한 표시데이터를 컨트롤러(30)의 내부메모리(38)에 격납한다. 표시데이터 송신부(74)는, 내부메모리(38)에 격납되어 있는 표시데이터를 읽어내어, 적절히, 표시모니터(42)에 송신한다.

표시데이터를 수취한 표시모니터(42)는, 표시데이터에 근거하여 화면표시를 행한다. 운전자는, 표시모니터(42)의 화면을 봄으로써, 쇼벨상태 등을 포함하는 각종 정보를 취득할 수 있다.

또, 본 실시형태에 있어서, 표시모니터(42)는, 설정입력부로서의 기능도 가진다. 상술한 바와 같이, 표시모니터(42)로서, LCD 터치패널 등을 이용하고 있으며, 후술하는 쇼벨의 설정상태에 관한 정보, 예를 들면, 작업모드 등은, 운전자가 표시모니터(42)로부터 입력할 수 있다.

다만, 본 실시형태에서는, 표시모니터(42)가 설정입력부를 겸하지만, 예를 들면, 표시모니터(42)로서 터치패널을 이용하지 않는 경우 등에 있어서는, 표시모니터(42)와는 별도로 설정입력부를 설치하여도 된다. 또, 설정입력부를 겸하는 터치패널과 별도로 설치한 설정입력부를 조합하여, 설정하는 내용에 따라, 복수의 설정입력부를 구분하여 사용하거나 해도 된다.

다음으로, 본 실시형태에 의한 표시장치가 표시모니터(42) 상에 표시하는 정보(콘텐츠)에 대하여 설명한다. 도 6은 표시모니터(42) 상에 표시된 화면의 일례를 나타내는 도이다.

도 6에 나타내는 직사각형의 표시화면(100)에 있어서, 좌변을 따른 영역(101)에는, 엔진(11)의 수온이 단계적으로 표시된다. 또, 우변을 따른 영역(102)에는, 연료탱크에 저장되어 있는 연료의 잔량이 단계적으로 표시된다. 엔진의 수온 및 연료잔량은, 운전자가 항상 확인해야 하는 정보이며, 쇼벨의 운전상태에 관한 정보에 상당한다.

다만, 영역(101)에 표시되는 엔진(11)의 수온은, 컨트롤러(30)가 상술한 통신회로를 통하여 엔진(11)으로부터 취득한 정보이다. 또, 영역(102)에 표시되는 연료의 잔량은, 컨트롤러(30)가 상술한 통신회로를 통하여 연료탱크(11a)의 연료계로부터 취득한 정보이다.

표시화면(100)의 윗변을 따른 영역에 있어서, 왼쪽 끝의 영역(103)에는, 현재 쇼벨에 설정되어 있는 작업모드가 표시된다. 작업모드는 쇼벨의 출력을 한정하기 위한 모드이며, 예를 들면, 오토모드 “A”와, 헤비모드 “H”와, 슈퍼파워모드 “SP” 중 어느 것이 설정된다. 오토모드 “A”는 에너지절약화 모드이며, 엔진의 연료소비를 억제하도록 운전하는 모드이다. 헤비모드 “H”는, 중작업도 가능하도록 엔진의 출력을 높이는 모드이다. 슈퍼파워모드 “SP”는 중작업모드보다 더욱 엔진의 출력을 높여 일시적으로 큰 작업력을 발휘하기 위한 모드이다. 도 6에 나타내는 예에서는, “A”가 표시되어 있어, 운전자는 에너지절약화 모드가 설정되어 있는 것을 인식할 수 있다.

작업모드를 나타내는 영역(103)의 오른쪽 옆의 영역(104)에는, 가변용량펌프를 이용한 주행유압모터의 설정모드로서, 주행모드가 표시된다. 주행모드에는, 저속모드와 고속모드가 있다. 저속모드는 “거북이”를 나타낸 마크로 표시되고, 고속모드는 “토끼”를 나타낸 마크로 표시된다. 도 6에 나타내는 예에서는, “토끼”를 나타낸 마크가 표시되어 있어, 운전자는 고속모드가 설정되어 있는 것을 인식할 수 있다.

주행모드를 나타내는 영역(104)의 오른쪽 옆의 영역(105)에는, 엔진의 정지·운전상태가 표시되어 있다. 도 6에 나타내는 예에서는, “STOP”이 표시되어 있으며, 엔진이 정지 중인 것이 표시되어 있다.

표시화면(100)의 윗변을 따른 영역에 있어서, 오른쪽 끝의 영역(106)에는, 현재의 시각이 표시된다. 도 6에 나타내는 예에서는, 현재의 시각이 9시 25분인 것이 표시되어 있다.

시각표시영역(106)의 왼쪽 옆의 영역(107)에는, 현재 장착되어 있는 어태치먼트가 표시된다. 쇼벨에 장착되는 어태치먼트는, 버킷, 착암기, 그래플, 리프팅 마그넷 등 다양한 어태치먼트를 포함하고 있다. 영역(107)에는, 이들 어태치먼트를 나타낸 마크 및 어태치먼트에 대응하는 번호가 표시된다. 도 6에 나타내는 예에서는, 착암기를 나타낸 마크가 표시되고, 또한 착암기의 출력의 크기를 나타내는 숫자로서 3이 표시되어 있다.

다만, 영역(105)과 영역(107)의 사이의 영역에는, 다른 정보를 표시할 수 있다. 다른 정보로서, 예를 들면, 쇼벨의 제조회사의 회사명 등을 표시하는 것으로 하여도 된다. 또, 상술한 영역(103, 104, 105 및 107)에 표시되는 정보는, 설정입력부(표시모니터(42))로부터 입력되어, 컨트롤러(30)가 상술한 통신회로를 통하여 취득한 정보이다.

영역(104) 및 영역(105)의 하측의 영역(108)에는, 배기가스필터의 사용시간이 표시된다. 또, 영역(108)의 상방에는, 포집물의 제거처리를 자동으로 행할지, 수동으로 행할지의 설정이 표시된다.

다만, 영역(108)에 표시되는 배기가스필터의 사용시간 등은, 컨트롤러(30)가 상술한 통신회로를 통하여 엔진(11)으로부터 취득한 정보이다.

영역(108)의 오른쪽 옆의 영역(109)에는, 암의 선단에 가해지고 있는 하중이 수치로 표시된다. 도 6에 나타내는 예에서는, 영역(109)에는 “실 하중=0.4ton”이라고 표시되어 있어, 암의 선단에 가해지고 있는 하중이 0.4톤인 것을 알 수 있다.

다만, 영역(109)에 표시되는 암 선단에 가해지고 있는 하중은, 컨트롤러(30)가 유압센서(도시하지 않음)로부터 취득한 정보이다.

이상 설명한 영역(101~109)에 표시되는 정보는, 쇼벨의 운전상태, 설정상태 등을 나타내는 것이다. 즉, 영역(101, 102, 108, 109)에 표시되는 정보는, 쇼벨의 운전상태에 관한 정보이며, 영역(103, 104, 105, 107)에 표시되는 정보는, 쇼벨의 설정상태에 관한 정보이다. 당해 쇼벨의 운전상태, 설정상태에 관한 정보는, 표시화면(100) 내에서 표준적으로 표시되는 정보이다.

본 실시형태에서는, 이상의 표시정보 외에, 영역(110)에 있어서 부가적인 정보가 표시된다. 본 실시형태에서는, 영역(110)에는, 선회방향이 시각적으로 알기 쉽게 쇼벨을 위에서부터 본 형상이 간략도로 표시되고, 선회방향이 화살표로 나타난다. 쇼벨의 간략도의 옆에는, 선회용 전동기(21)의 출력 등의 물리량에 관한 정보가 그래프 표시된다. 다만, 본 실시형태에 있어서, 영역(110)에 표시되는 정보는, 쇼벨의 구동부 상태에 관한 정보이다.

도 6에 나타내는 예에서는, 선회용 전동기(21)의 출력이, 화면의 세로방향으로 뻗어있는 바그래프로 20단계로 표시된다. 바그래프의 상하의 중앙은 출력 제로에 상당하고, 선회용 전동기(21)는, 역행운전도 회생운전(발전운전)도 하고 있지 않는 부분이다. 출력 제로보다 윗부분에서는, 선회용 전동기(21)가 역행운전하고 있을 때의 출력의 크기를 10단계로 나타내고 있다. 중앙에서 위를 향할 수록 전동선회기구(2)를 선회구동하기 위한 선회용 전동기(21)의 출력(에너지: 소비전력 또는 소비전류로 나타낼 수 있음)이 큰 것을 나타낸다. 한편, 출력 제로에서 아랫부분에서는, 선회용 전동기(21)가 회생운전하고 있을 때의 출력의 크기를 10단계로 나타내고 있다. 중앙에서 아래를 향할수록 발전운전에 의한 선회용 전동기(21)의 출력(에너지: 발전전력 또는 발전전류로 나타낼 수 있음)이 큰 것을 나타낸다.

다만, 영역(110)에 표시되는 선회용 전동기(21)의 출력(에너지)은, 인버터(20)의 전류센서로부터 검출된 전류치, 또는, 전류센서, 전압센서의 쌍방으로부터 검출된 전류치, 전압치에 근거하여 구할 수 있다.

이상과 같이, 선회용 전동기(21)가 역행운전하고 있을 때는, 출력으로서 소비전력이나 소비전류의 크기가 단계적으로 나타난다. 한편, 선회용 전동기(21)가 발전운전하고 있을 때는, 출력으로서 발전전력이나 발전전류의 크기가 단계적으로 나타난다. 따라서, 본 명세서에 있어서의 선회용 전동기(21)의 출력은, 선회용 전동기(21)의 역행운전 또는 회생운전에 관한 물리량에 상당한다.

상술의 선회용 전동기(21)의 출력의 그래프 표시에 의하면, 운전자는, 현재 행하고 있는 선회조작에 의하여, 어느 정도의 전력을 소비하고 있는지, 혹은 어느 정도의 전력을 발전하고 있는지를 시각적으로 즉석에서 인식할 수 있다. 이로써, 예를 들면, 운전자는 자신의 선회조작이 에너지 절약의 관점에서 적절한 조작인지와 같은 것을 확인할 수 있어, 에너지 절약의 관점에서 적절한 선회 레버조작을 학습할 수 있다.

다만, 표시모니터(42)의 표시화면(100)의 영역(110)에는, 기본화면으로서 항상 선회용 전동기(21)의 출력이 그래프 표시되고 있으므로, 운전자는, 조작레버로부터 손을 놓지 않고 선회용 전동기(21)의 출력의 그래프 표시를 항상 볼 수 있다. 또, 기본화면에는 쇼벨의 운전상태 및 설정상태에 관한 기본정보도 표시되어 있으므로, 운전자는 기본정보를 확인하면서, 거의 동시에 선회용 전동기(21)의 출력을 확인할 수 있어, 표시장치(80)의 편리성이 향상되고 있다.

본 실시형태에서는, 상술의 선회용 전동기(21)의 출력의 그래프 표시 외에, 커패시터(19)의 축전율이 단계적으로 그래프 표시된다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 커패시터(19)의 축전율의 표시는, 선회용 전동기(21)의 출력의 그래프 표시와 나란히 영역(110)에 표시된다. 커패시터(19)의 축전율의 그래프 표시(바그래프)의 근방에, 축전기를 나타낸 간략도가 표시되어 있어, 커패시터(19)의 축전율의 표시인 것을 시각적으로 용이하게 판단할 수 있다.

다만, 커패시터(19)의 축전율은, 커패시터 전압검출부(112)로 검출된 전압치에 근거하여 구할 수 있다.

커패시터(19)의 축전율의 그래프 표시는, 도 6에 나타내는 예에서는, 화면의 세로방향으로 20단계의 바(굵은 가로선)로 나누어져 있다. 가장 아래의 바가 축전율이 가장 작은 상태(즉, 축전량이 가장 적은 상태)를 나타낸다. 바의 수가 증가할 수록 축전율은 커져, 최상부의 바까지 표시되면, 축전율은 가장 큰 상태(즉, 축전량이 가장 많은 상태)가 된다.

이상과 같이, 기본화면 중에 커패시터(19)의 축전율을 그래프 표시함으로써, 운전자는, 기본정보를 확인하면서, 거의 동시에 커패시터(19)의 축전율을 확인할 수 있어, 표시장치(80)의 편리성이 향상되고 있다. 또, 커패시터(19)의 축전율을 확인하기 위하여 표시화면을 전환할 필요는 없어, 조작레버를 조작하면서 축전율을 확인할 수 있다.

또, 선회용 전동기(21)의 출력표시와 나란히 동일한 화면에 커패시터(19)의 축전율을 표시함으로써, 예를 들면, 운전자는, 축전율이 작을 때에는 적극적으로 발전할 수 있는 선회 레버조작을 행하도록 주의할 수도 있다. 혹은, 자신의 선회조작을 계속한 경우에 축전율이 어떻게 변화하는지와 같은 것을, 하나의 표시화면을 보면서 확인할 수 있어, 표시장치(80)의 편리성이 향상된다.

다음으로, 화면표시의 다른 예에 대하여, 도 7을 참조하면서 설명한다. 도 7에 나타내는 표시화면(200)에는, 도 6에 나타내는 기본정보가 표시되어 있으며, 영역(210)에 있어서의 표시내용만이 상이하다.

영역(210)에는, 도 6에 나타내는 선회용 전동기(21)의 출력표시와 동일한 표시가 행해진다. 그러나, 도 6에 나타내는 표시화면(100)과는 상이하며, 선회용 전동기(21)의 출력의 그래프 표시와 나란히, 축전율의 그래프 표시가 아닌, 엔진(11)의 평균연비의 바그래프가 영역(210) 내에 그래프 표시된다.

도 7에 나타내는 예에서는, 평균연비의 바그래프는, 1시간마다의 평균연비를 나타내는 바이다. 평균연비를 나타내는 바는, 화면의 세로방향으로 뻗고, 바의 길이가 평균연비의 값에 상당한다. 현재의 평균연비가 오른쪽 끝에 바로 표시되고, 1시간 마다 평균연비가 왼쪽을 향하여 바로 표시되며, 12시간 전의 평균연비가 왼쪽 끝에 표시된다.

다만, 평균연비는, 컨트롤러(30)로부터 엔진(11)으로 송신되는 연료 분사량의 지령치에 근거하여 구할 수 있다.

이와 같이, 과거의 평균연비를 표시함으로써, 운전자에 대해서 연비를 고려한 레버조작을 촉구할 수 있다. 예를 들면, 운전자는, 평균연비의 1시간마다의 추이를 확인하고, 평균연비가 높을 때의 각종 설정모드를 고려하여 그와 같은 설정으로 변경하거나, 혹은, 평균연비가 높을 때의 레버조작을 고려하여 그와 같이 조작할 수 있다. 이로써, 평균연비가 높은 상태로 작업을 하는 시간이 많아져, 쇼벨의 연비 향상을 달성할 수 있다.

도 7에 나타내는 예에서는, 과거의 평균연비의 표시로서, 12시간 전까지의 1시간마다의 평균연비를 표시하였지만, 평균연비를 산출하는 시간간격은 이것에 한정되지 않고, 예를 들면, 7일 전까지의 1일마다의 평균연비를 표시하여도 된다. 또, 표시하는 연비는 단순한 평균연비에 한정되지 않고, 예를 들면, 엔진이 실제로 가동하고 있는 시간만으로 구한 연비를 평균화한 실 가동 평균연비를 표시하여도 된다. 혹은, 레버조작이 행해지고 있는 시간만으로 구한 연비를 평균화한 레버조작 평균연비를 표시하여도 된다.

이상과 같이, 기본화면 중에 과거의 평균연비를 표시함으로써, 운전자는, 기본정보를 확인하면서, 거의 동시에 과거의 평균연비를 확인할 수 있어, 표시장치(80)의 편리성이 향상되고 있다. 또, 과거의 평균연비를 확인하기 위하여 표시화면을 전환할 필요는 없어, 조작레버를 조작하면서 평균연비를 확인할 수 있다.

또, 선회용 전동기(21)의 출력표시와 나란히 동일한 화면에 과거의 평균연비를 표시함으로써, 운전자에 대해서, 연비를 고려하면서 선회 레버조작을 행하도록 촉구할 수 있다. 혹은, 연비를 향상시키려면, 어떠한 선회 레버조작이 유효한지 등을 고려하면서 작업을 행할 수 있다.

다음으로, 화면표시의 또 다른 예에 대하여, 도 8을 참조하면서 설명한다. 도 7에 나타내는 표시화면(200)에는, 도 6에 나타내는 기본정보가 표시되어 있으며, 영역(210)에 있어서의 표시내용만이 상이하다.

도 8에 나타내는 화면표시는, 도 6에 나타내는 표시화면(100)의 영역(110)에, 도 7에 나타내는 평균연비를 나타내는 바그래프를 더하여 표시한 것이다. 단, 도 7에 나타내는 12시간분의 평균연비를 나타내는 바그래프의 아래에, 7일간분의 평균연비를 나타내는 바그래프가 표시되어 있다.

이와 같이, 도 8에 나타내는 화면표시예에서는, 하나의 표시화면에, 기본정보 외에, 선회용 전동기(21)의 출력표시와, 커패시터(19)의 축전율과, 평균연비와 같은 다양한 정보를 하나의 표시화면에 표시하고 있다. 따라서, 운전자는, 화면 전환 조작을 행하는 일 없이, 다양한 정보를 표시모니터(42)로부터 얻을 수 있기 때문에, 표시장치(80)의 편리성이 향상되고 있다.

1: 하부 주행체
1A, 1B: 유압모터
2: 전동선회기구
3: 상부 선회체
4: 붐
5: 암
6: 버킷
7: 붐실린더
8: 암실린더
9: 버킷실린더
10: 캐빈
11: 엔진
11a: 연료탱크
12: 전동발전기
13: 변속기
14: 메인펌프
15: 파일럿펌프
16: 고압유압라인
17: 컨트롤밸브
18, 20: 인버터
19: 커패시터
21: 선회용 전동기
22: 리졸버
23: 메커니컬브레이크
24: 선회변속기
25: 파일럿라인
26: 조작장치
26A, 26B: 조작레버
26C: 페달
27: 유압라인
28: 유압라인
29: 압력센서
30: 컨트롤러
38: 내부메모리
40: 운전석
42: 표시모니터
50: 장착부
52: 설치대
54: 탑재부
56: 제진기구
70: 표시제어부
72: 표시데이터 생성부
74: 표시데이터 송신부
101: 리액터
102A: 승압용 IGBT
102B: 강압용 IGBT
104: 전원접속단자
106: 출력단자
107: 평활용의 콘덴서
110: DC버스
111: DC버스 전압검출부
112: 커패시터 전압검출부
113: 커패시터 전류검출부
114, 117: 전원라인
120: 축전장치

Claims

운전실에 표시모니터가 설치된 쇼벨로서,
상기 운전실을 가지는 상부 선회체와,
상기 상부 선회체를 선회시키는 전동선회기구와,
상기 전동선회기구를 구동하는 선회용 전동기와,
상기 전동선회기구의 구동상태를 검출하는 검출기와,
상기 표시모니터에 표시하는 정보를 생성하고, 생성된 정보를 상기 표시모니터에 표시시키는 표시제어부를 구비하며,
상기 표시제어부는, 상기 검출기의 검출치에 근거하여, 상기 선회용 전동기의 역행운전 및 회생운전에 관한 물리량을 산출하고, 산출한 물리량을 그래프 표시하기 위한 선회동작 표시데이터를 생성하며, 생성한 선회동작 표시데이터를 상기 표시모니터에 그래프 표시시키는 것을 특징으로 하는 쇼벨.
제 1 항에 있어서,
상기 선회용 전동기를 구동하기 위한 전력을 공급하는 축전기를 가지고,
상기 표시제어부는, 상기 축전기의 축전량을 그래프 표시하기 위한 축전율 표시데이터를 생성하며,
상기 표시모니터는, 상기 선회동작 표시데이터와 상기 축전율 표시데이터를 하나의 표시화면에 동시에 그래프 표시하는 것을 특징으로 하는 쇼벨.
제 1 항에 있어서,
상기 표시제어부는, 엔진의 연비를 그래프 표시하기 위한 연비 표시데이터를 생성하고,
상기 표시모니터는, 상기 선회동작 표시데이터와 상기 연비 표시데이터를 하나의 표시화면에 동시에 그래프 표시하는 것을 특징으로 하는 쇼벨.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 선회용 전동기의 역행운전 및 회생운전에 관한 물리량의 그래프 표시는, 선회방향에 관계없이 일 방향으로 표시되는 것을 특징으로 하는 쇼벨.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
물리량의 그래프 표시, 축전량의 그래프 표시, 및 연비의 그래프 표시는, 상기 표시모니터의 표시화면의 세로방향으로 변화하는 바그래프 표시인 것을 특징으로 하는 쇼벨.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 물리량의 그래프 표시, 및, 상기 축전율의 그래프 표시 중 적어도 일방의 그래프 표시의 근방에, 당해 그래프 표시의 의미를 나타내는 간략도가 표시되는 것을 특징으로 하는 쇼벨.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
선회동작 표시데이터가 표시되는 표시화면에, 상기 쇼벨의 운전상태에 관한 정보도 동시에 표시되는 것을 특징으로 하는 쇼벨.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
선회동작 표시데이터가 표시되는 표시화면에, 상기 쇼벨의 설정상태에 관한 정보도 동시에 표시되는 것을 특징으로 하는 쇼벨.