KR100191392B1 - 건설기계의 영역제한 굴삭제어용 굴삭영역 설정장치 - Google Patents

Abstract

차체(1B)를 기준으로 하여 프론트장치(1A)의 제어용 목표속도벡터(Vc)를 계산하며, 이 목표속도벡터를 보정함으로써 프론트장치가 미리 설정한 굴삭영역의 경계에 근접하면, 프론트장치의 해당 경계에 접근하는 방향의 이동속도를 제한하고, 해당경계를 따라 프론트장치를 움직이는 건설기계의 영역제한굴삭제어용 굴삭영역설정장치에 있어서, 해당 굴삭영역을 설정하기 위하여 먼저 유압셔블본체의 외부에 수평한 방향으로 외부기준(80)을 설치하고, 설정기(7)를 사용하여 외부기준으로부터 굴삭영역의 경계까지의 깊이(hr)를 설정한다. 다음에 프론트장치(1A)를 움직여 프론트기준(70)이 외부기준과 위치가 일치하였을 때 외부기준설정스위치(71)를 누르면, 제어유닛(9)은 차체기준점(0)으로부터 외부기준까지의 높이(hf)를 연산하여 높이(hf)를 보정치로서 깊이(hr)로부터 차체기준점(0)에 대한 굴삭영역의 경계면의 깊이(hs)를 연산하며 이 깊이(hs)에 의하여 목표속도벡터(Vc)의 계산과 동일한 차체(1B)를 기준으로 한 굴삭영역을 설정한다. 이로써 차체기준으로 연산을 행하는 굴삭제어에 적합한 굴삭영역의 설정을 행할 수 있어 신뢰성높은 제어를 행할 수 있다.

Description

건설기계의 영역제한 굴삭제어용 굴삭영역설정장치

건설기계의 대표예로서 유압셔블이 있다. 유압셔블은 수직방향으로 각각 회전가능한 부움, 아암 및 버킷으로 이루어지는 프론트장치와, 상부선회체 및 하부주행체로 이루어지는 차체로 구성되고, 프론트장치의 부움의 기단은 상부선회체의 전부에 지지되어 있다. 이와같은 유압셔블은 프론트장치의 동작범위가 넓은 것을 특징으로 하는 건설기계로서, 그것이 편리한 반면, 특정의 굴삭형상보다 프론트가 돌출해서는 곤란한 작업 등에 사용되는 경우에는 오퍼레이터에게 신중한 조작을 요구하게 된다. 따라서 예를 들어 일본국 특개평 4-136324호 공보에 나타난 바와같이 프론트장치의 작업범위의 제한을 행하는 것이 연구되고 있다. 상기 특개평 4-136324호 공보에는 제한영역(침입불가영역)으로 움직여 그 위치를 기억하거나 또는 조작패널로 제한영역을 수치로 입력설정하는 방법이 나타나 있다.

또 유압셔블에서는 부움 등의 프론트부재를 각각의 수동조작레버에 의해 조작하고 있으나, 각각이 관절부에 의하여 연결되어 회동운동을 행하는 것이기 때문에 이들 프론트부재를 조작하여 소정의 영역, 특히 직선상으로 설정된 영역을 굴삭하는 것은 매우 곤란한 작업이며 자동화가 요구되고 있다.

그와같은 작업을 자동화하여 행하는 구성으로 한 경우, 차체가 이동하면, 작업현장의 지형의 변화로 유압셔블자체의 자세, 높이가 변화하여 차체에 관하여 설정하였던 영역을 차체가 이동할 때마다 설정을 다시 하지 않으면 안된다. 그래서 이와같은 작업을 용이하게 행하기 위한 자동굴삭방법이 일본국 특개평 3-295933호 공보에 제안되어 있다. 이 자동굴삭방법에서는 굴삭지표면에 설치한 레이저발진기의 레이저광에 의하여 차체에 설치한 센서로 차체의 높이를 검출하고, 그 검출한 차체높이에 의거하여 굴삭깊이(전자 예의 제한영역에 상당함)를 결정하여 차체를 정지한 상태에서 소정길이만큼 직선굴삭하고, 그 후에 차체를 소정거리주행시켜 정지상태에서 다시 직선굴삭할 때 상기 레이저광에 의하여 차체높이변위량을 검출하고, 그 높이변위량에 의하여 굴삭깊이를 보정하도록 하고 있다.

또 레이저광을 사용하여 직선상의 설정영역을 굴삭하는 다른 자동굴삭방법으로서 미국 특허 4,829,418호에 제안한 것이 있다. 이 자동굴삭방법에서는 레이저광을 기준으로하여 원하는 굴삭깊이(HTTRGT)를 설정하고, 아암에 레이저수광기를 설치하여 굴삭중에 레이저수광기가 레이저광을 검지하는 순간에 레이저광으로부터 프론트장치의 버킷날끝까지의 거리(HTACT)를 계산하여 HTTRGT와 HTACT를 비교하여 버킷날끝이 원하는 굴삭깊이부근에서 움직이도록 관련하는 액츄에이터를 제어하고 있다.

본 발명은 건설기계의 영역제한 굴삭제어에 관한 것으로, 특히 다관절형의 프론트장치를 구비한 유압셔블 등의 건설기계에 있어서, 프론트장치가 움직일 수 있는 영역을 제한한 영역제한 굴삭제어용 굴삭영역설정장치에 관한 것이다.

제1도는 본 발명의 제1실시예에 의한 굴삭영역설정장치를 구비한 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치를 유압구동장치와 함께 나타낸 도.

제2도는 본 발명이 적용된 유압셔블의 외관과 그 주위의 설정영역의 형상을 나타낸 도.

제3도는 설정기의 외관을 나타낸 도.

제4도는 제1실시예의 굴삭영역 설정장치에 의하여 굴삭영역을 설정할 때의 외관기준과의 관계를 나타낸 도.

제5도는 제1실시예의 굴삭영역 설정장치의 전체구성을 나타낸 도.

제6도는 제1실시예의 굴삭영역 설정장치에 있어서의 제1설정수단의 처리플로우를 나타낸 도.

제7도는 제1실시예의 굴삭영역 설정장치에 있어서의 제2연산수단 및 제2설정수단의 처리플로우를 나타낸 도.

제8도는 제어유닛의 전체의 제어기능을 나타낸 기능블록도.

제9도는 영역제한 굴삭제어에 있어서 버킷의 선단이 연산대로 방향변환제어되었을 때의 궤적의 일예를 나타낸 도.

제10도는 영역제한 굴삭제어에 있어서 버킷의 선단이 연산대로 복원제어되었을 때의 궤적의 일예를 나타낸 도.

제11도는 차체와 동일한 높이에 적당한 외부기준부재의 설치장소가 없는 경우, 홈속에 외부기준부재를 설치한 상태를 나타낸 도.

제12도는 본 발명의의 제2실시예의 굴삭영역 설정장치에 의하여 굴삭영역을 설정할 때의 외부기준과의 관계를 나타낸 도.

제13도는 제2실시예에서 사용하는 설정기의 외관을 나타낸 도.

제14도는 제2실시예의 굴삭영역설정장치에 있어서의 제1연산수단의 처리플로우를 나타낸 도.

제15도는 제2실시예의 굴삭영역설정장치에 있어서의 제2연산수단 및 제2설정수단의 처리플로우를 나타낸 도.

제16도는 본 발명의 제3실시예의 굴삭영역설정장치에 의하여 굴삭영역을 설정할 때의 외부기준과의 관계를 나타낸 도.

제17도는 제3실시예의 굴삭영역설정장치에 있어서의 제1설정수단의 처리플로우를 나타낸 도.

제18도는 제3실시예의 굴삭영역설정장치에 의한 굴삭영역을 설정하였을 때의 최초의 설정시와 그 후의 이동시의 관계를 나타낸 도이다.

[실시예]

이하 본 발명의 실시예를 도면을 사용하여 설명한다.

먼저 본 발명의 제1실시예를 제1도 내지 제11도에 의하여 설명한다.

제1도에 있어서, 본 발명이 적용되는 유압셔블은 유압펌프(2)와 이 유압펌프(2)로부터의 압유에 의하여 구동되는 부움실린더(3a), 아암실린더(3b), 버킷실린더(3c), 선회모터(3d) 및 좌우의 주행모터(3e, 3f)를 포함하는 복수의 유압액츄에이터와, 이들 유압액츄에이터(3a 내지 3f)의 각각에 대응하여 설치된 복수의 조작레버장치(4a 내지 4f)와 유압펌프(2)와 복수의 유압액츄에이터(3a 내지 3f)간에 접속되고 유압액츄에이터(3a 내지 3f)에 공급되는 압유의 유량을 제어하는 복수의 유량제어밸브(5a 내지 5f)와 유압펌프(2)와 유량제어밸브(5a 내지 5f)간의 압력이 설정치이상이 되었을 경우에 개방되는 릴리프밸브(6)를 가지며, 이들은 유압셔블의 피구동부재를 구동하는 유압구동장치를 구성하고 있다.

또 유압셔블은 제2도에 나타낸 바와같이 수직방향으로 각각 회동하는 부움(1a), 아암(1b) 및 버킷(1c)으로 이루어지는 다관절형의 프론트장치(1A)와, 상부선회체(1d) 및 하부주행체(1e)로 이루어지는 차체(1B)로 구성되고, 프론트장치(1A)의 부움(1a)의 기단은 상부선회체(1d)의 전부에 지지되어 있다. 부움(1a), 아암(1b), 버킷(1c), 상부선회체(1d) 및 하부주행체(1e)는 각각 부움실린더(3a), 아암실린더(3b), 버킷실린더(3c), 선회모터(3d) 및 좌우의 주행모터(3e, 3f)에 의하여 각각 구동되는 피구동부재를 구성하고, 그것들의 동작은 상기 조작레버장치(4a 내지 4f)에 의하여 지시된다.

제1도로 되돌아가서 조작레버장치(4a 내지 4f)는 파일롯압에 의하여 대응하는 유량제어밸브(5a 내지 5f)를 구동하는 유압파일롯방식이고, 각각 오퍼레이터에 의하여 조작되는 조작레버(40)와, 조작레버(40)의 조작량과 조작방향을 따른 파일롯압을 생성하는 한쌍의 감압밸브(도시생략)에 의하여 구성되며 각 감압밸브의 일차포트는 파일롯펌프(43)에 접속되고, 이차포트는 파일롯라인(44a, 44b, 45a, 45b, 46a, 46b, 47a, 47b, 48a, 48b, 49a, 49b)을 거쳐 대응하는 유량제어밸브의 유압구동부(50a, 50b, 51a, 51b, 52a, 52b, 53a, 53b, 54a, 54b, 55a, 55b)에 접속되어 있다.

이상과 같은 유압셔블에 본 실시예에 의한 굴삭영역설정장치를 포함하는 영역제한 굴삭제어장치가 탑재되어 있다. 이 제어장치는 미리 작업에 따라 프론트장치의 소정부위, 예를 들어 버킷(1c)의 선단이 움직일 수 있는 굴삭영역의 설정을 지시하는 설정기(7)와 부움(1a), 아암(1b) 및 버킷(1c)의 각각의 회동지점에 설치되고, 프론트장치(1A)의 위치와 자세에 관한 상태량으로서 각각의 회동각을 검출하는 각도계(8a, 8b, 8c)와 차체(1B)의 전후방향의 경사각(θ)을 검출하는 경사계(8d) 와, 부움용 및 아암용 조작레버장치(4a, 4b)의 파일롯라인(44a, 44b, 45a, 45b)에 설치되고, 조작레버장치(4a, 4b)로부터의 파일롯압을 검출하는 압력검출기(60a, 60b, 61a, 61b)와 유압셔블의 외부에 설치되어 굴삭영역에 대한 기준위치를 나타내는 외부기준을 부여하는 외부기준부재(80)(제2도 참조; 이하, 적당히 [외부기준부재]를 단순히 [외부기준]이라 함)와 프론트장치(1A)의 아암(1b)의 측부에 설치되고, 외부기준(80)에 프론트장치(1A)를 맞추는 목표가 되는 프론트기준을 부여하는 프론트기준부재(70)(제2도 참조; 이하 적당히 [프론트기준부재]를 단순히 [프론트기준]이라 함)와, 프론트장치(1A)를 조작하여 프론트기준(70)이 외부기준(80)에 일치하였을 때에 눌러지는 외부기준설정스위치(71)와, 설정기(7)의 설정신호, 각도계(8a, 8b, 8c) 및 경사계(8d)의 검출신호, 압력검출기(60a, 60b, 61a, 61b)의 검출신호 및 외부기준설정스위치(71)의 조작신호를 입력하고, 버킷(1c)의 선단이 움직일 수 있는 굴삭영역을 설정함과 동시에 영역을 제한한 굴삭제어를 행하기 위한 전기신호를 출력하는 제어유닛(9)과, 상기 전기신호에 의하여 구동되는 비례전자밸브(10a, 10b, 11a, 11b)와 셔틀밸브(12)로 구성되어 있다. 셔틀밸브(12)는 파일롯라인(44a)에 설치되고, 파일롯라인(44a)내의 파일롯압과 비례전자밸브(10a)로부터 출력되는 제어압의 고압측을 선택하고, 유량제어밸브(5a)의 유압구동부(50a)로 유도한다. 비례전자밸브(10b, 11a, 11b)는 각각 파일롯라인(44b, 45a, 45b)에 설치되고, 각각의 전기신호에 따라 파일롯라인내의 파일롯압을 감압하여 출력한다.

이상의 구성에 있어서 본 실시예의 굴삭영역설정장치는 설정기(7), 외부기준부재(80), 프론트기준부재(70), 외부기준설정스위치(71), 각도계(8a, 8b, 8c) 및 경사계(8d)와 제어유닛(9)의 하기하는 기능에 의하여 구성되어 있다.

설정기(7)는 제3도에 나타낸 바와같이 굴삭영역의 깊이를 입력하기 위한 업다운버튼(7a, 7b), 입력한 깊이를 표시하는 표시장치(7e) 및 입력한 깊이를 설정신호로하여 제어유닛(9)에 출력하고 굴삭영역을 설정하는 영역설정스위치(7f)로 구성되어 있다. 또한 설정기(7)의 버튼류는 적합한 조작레버의 그립위에 설치하여도 된다. 또 IC카드에 의한 방법, 바코드에 의한 방법, 무선통신에 의한 방법등, 다른 방법을 사용하여도 된다.

외부기준부재(80)는 예를 들어 제2도에 나타낸 바와같이 말뚝(80a)에 수평으로 내걸친 수준실이다. 수준실은 공사현장에서 기준을 나타내기 위하여 흔히 사용되는 것이다. 외부기준부재(80)는 단순한 말뚝등, 유압셔블의 오퍼레이터로부터 외부기준의 확인을 할 수 있는 것이면 무엇이든 좋다.

프론트기준부재(70)는 제4도의 표시와 같이 프론트장치(1A)의 오퍼레이터로부터 확인될 수 있는 위치에 설치된 표이나, 이 표(70)는 예를 들어 화살표와 같은 것을 강제로 제작하여 그것을 프론트장치의 정해진 위치에 용접설치하면 된다. 외부기준설정스위치(71)를 상기의 경우, 프론트장치(1A)를 움직여 외부기준(80)인 수준실에 프론트기준(70)인 화살표가 있었던 위치에서 조작되는 것으로 이 조작에 의하여 외부기준(80)의 위치가 검출되고, 유압셔블의 차체(1B)와 외부기준(80)과의 위치관계(차체에 대한 외부기준(80)의 위치)가 연산설정된다(후기).

또한 외부기준부재(80)로서 공사현장의 측량등에서 사용하는 레이저기준광발생기(레이저등대)를 사용하고, 프론트기준부재(70)에 그 레이저광을 검출하는 레이저검출기를 사용하여도 된다. 이 경우, 레이저등대의 빚을 레이저검출기가 검출하였을 때 램프를 점등시켜 오퍼레이터가 이 램프의 점등을 확인하여 외부기준설정스위치(71)를 조작함으로써 동등한 기능을 하게 한다.

또 굴삭영역의 설정연산시 차체의 제작공차의 영향을 되도록 적게 하려면, 프론트기준부재(70)는 작업에 지장이 없을 정도로 가능한한 아암(1b)의 선단근처에 설치되고 실제로 흙에 작용하는 버킷(1c)에 가까운 곳에서 외부기준(80)과 일치시키도록 하는 것이 바람직하다. 외부기준설정스위치(71)는 설정기(7)속에 조립하여도 된다.

제어유닛(9)은 상기 설정기(7)의 설정신호와 외부기준설정스위치(71), 각도계(8a, 8b, 8c) 및 경사계(8d)의 검출신호를 사용하여 굴삭영역을 설정한다. 이 제어유닛(9)에 의한 굴삭영역의 설정방법 및 제어유닛(9)의 처리기능의 개요를 제4도 및 제5도를 사용하여 설명한다. 또한 굴삭영역은 굴삭영역과 제한영역의 경계(이하 단지 굴삭영역의 경계라 함)를 설정함으로써 설정되고, 본 실시예는 이 굴삭영역의 경계로서 수평면을 설정하는 것이다.

굴삭영역의 설정시에는 먼저 제4도에 나타낸 바와같이 유압셔블본체의 외부에 외부기준부재(80)로서 상기와 같이 예를 들어 수준실을 설치한다.

다음에 오퍼레이터는 설정기(7)를 사용하여 외부기준(80)에서 설정하고 싶은 굴삭영역의 경계까지의 깊이(hr)를 입력하고, 이 깊이(hr)에 의하여 외부기준(80)과 굴삭영역의 위치관계를 설정한다. 즉 외부기준(80)의 위치를 기준으로 한 굴삭영역을 설정한다. 이 설정은 제5도에 나타낸 제어유닛(9)의 제1설정수단(100)의 처리기능에 의하여 행하여진다.

다음에 현재의 유압셔블의 차체위치를 기준으로 한 굴삭영역을 설정한다. 이를 위하여 먼저 오퍼레이터가 프론트장치(1A)를 움직여 프론트장치(1A)의 아암(1b)에 구비된 프론트기준(70)을 외부기준(80)에 일치시키고, 오퍼레이터가 외부기준설정스위치(71)를 조작한다. 여기서 프론트장치(1A)를 움직이고 있을 때, 제5도에 나타낸 제1연산수단(120)의 처리기능에 의하여 각도계(8a, 8b, 8c) 및 경사계(8d)의 신호에 의거하여 제어유닛(9)내에서 프론트장치(1A)의 위치와 자세가 연산되어 있고, 프론트장치(1A)의 아암(1b)에 구비된 프론트기준(70)이 외부기준(80)에 일치하고, 오퍼레이터가 외부기준설정스위치(71)가 조작되면, 제1연산수단(120)으로부터 얻어지는 그때의 프론트장치(1A)의 위치와 자세의 정보에 의거하여 제5도에 나타낸 제2연산수단(140)의 처리기능에 의하여 차체(1B)와 외부기준(80)과의 위치관계로서 차체기준점(0)으로부터 외부기준(80)까지의 높이(hf)가 연산되고, 이 높이(ht)를 보정치로하여 먼저 설정한 깊이(hr)(외부기준(80)과 굴삭영역의 위치관계)로부터 차체기준점(0)에 대한 굴삭영역의 경계면의 깊이(hs)를 연산한다. 그리고 제5도에 나타낸 제2연산수단(160)의 처리기능에 의하여 깊이(hs)를 유압셔블의 차체(1B)를 기준으로 한 굴삭영역으로서 설정한다. 유압셔블 차체(1B)를 기준으로 한 굴삭영역의 설정이 종료하면, 제5도에 블록(180)으로서 나타낸 바와같이 영역제한굴삭제어로 이행한다.

여기서 차체기준점(0)은 부움(1a)의 회전지점에 일치하고, 영역제한굴삭제어에서의 계산으로 사용하는 XY좌표계, XbYb좌표계, XcYc좌표계(후기)의 원점에 일치한다.

유압셔블의 차체(1B)를 기준으로 한 굴삭영역의 설정은 외부기준설정스위치(71)가 조작될 때마다 행하여져 유압셔블이 주행하여 위치를 바꾸어도 그 장소에서 새로운 굴삭영역의 설정이 행하여진다.

상기 제1설정수단(100)에 있어서의 외부기준(80)과 굴삭영역의 위치관계를 설정하는 기능의 상세를 제6도에 처리플로우로 나타내었다. 도면중 파선으로 둘러싼 부분은 유압셔블의 오퍼레이터가 행하지 않고서는 안되는 조작을 나타낸다.

먼저 오퍼레이터는 지표로부터 설정하고 싶은 굴삭영역의 경계까지의 깊이(hd)를 설계시공도면 등에 의하여 결정하고, 그 수치를 설정기(7)의 버튼(7a, 7b)을 사용하여 입력하며, 그 수치가 입력된 것을 표시장치(7e)로 확인하면, 영역설정스위치(7f)를 누른다. 제어유닛(9)에서는 처리101에서 영역설정스위치(7f)가 눌러졌는지의 여부를 판정하여 눌러져 있지 않은 경우는 처리101을 속행하고, 눌러지면 처리102로 이행한다. 처리102에서는 외부기준(80)으로부터 설정하고 싶은 굴삭영역의 경계까지의 깊이(hr)를 다음 (1)식으로 연산한다.

상기 (1)식에 있어서 ho는 외부기준(80)의 높이(지표로부터 외부기준(80)까지의 높이)이며, 이 값(ho)은 기지이며 미리 제어유닛(9)에 기억시켜 둔다. 그리고 처리103으로 이행하고 깊이(hr)를 기억한다. 또한 외부기준(80)의 높이(ho)를 오퍼레이터가 기억하여 두고, 이 높이(ho)를 포함한 높이(hr)를 설정기(7)를 사용하여 오퍼레이터가 직접 입력하여도 된다. 또 설정기(7)에 외부기준(80)의 높이(ho)를 입력하기 위한 버튼을 설치하고, 오퍼레이터의 조작으로 이 높이(ho)의 설정을 바꾸도록 하여도 된다.

제2연산수단(140) 및 제2설정수단(160)에 있어서의 차체와 굴삭영역과의 위치관계를 설정하는 기능의 상세를 제7도에 처리플로우로 나타낸다.

먼저 파선으로 둘러싼 부분에서 나타내는 바와같이 오퍼레이터가 조작레버(40)(도1참조)를 조작하여 프론트장치(1A)를 움직여 프론트기준점(70)을 외부기준(80)에 일치시킨다. 그리고 처리141에서 오퍼레이터에 의하여 외부기준설정스위치(71)가 눌러졌는지의 여부를 판정한다. 눌러져 있지 않은 경우는 굴삭영역의 설정을 바꾸지 않고 설정처리를 종료한다. 처리141에서 외부기준설정스위치(71)가 눌려졌다고 판정되면, 처리142로 간다.

처리142에서는 프론트장치(1A)에 구비된 각도계(8a, 8b) 및 경사계(8d)에 의하여 부움(1a), 아암(1b)의 각도(α, β) 및 경사계(θ)을 독입한다. 다음에 처리143에서 부움, 아암의 각도(α, β) 및 경사각(θ)을 사용하여 외부기준설정스위치(71)가 눌려졌을 때(프론트기준점(70)이 외부기준(80)에 일치하였을 때)의 차체기준점(0)으로부터 프론트기준점(70)까지의 높이(hf)를 연산한다.

연산은 먼저 다음(2)식에 의하여 차체기준점(0)으로부터 부움과 아암의 접합점(아암각도계(8b)의 설치점)의 높이(hd)를 구한다.

상기 (2)식에서 L1은 부움(1a)과 차체(1B)의 접합점(부움각도계(8a)의 설치점과 부움과 아암의 접합점의 거리이고, 이 값은 기지이며, 미리 제어유닛(9)에 기억하여 둔다.

다음에 부움과 아암의 점합점으로부터 프론트기준(70)까지의 높이(hf1)를 (3)식에 의하여 구한다.

상기 (3)식에 있어서 Lf는 부움과 아암의 접합점으로부터 프론트기준(70)의 설치점까지의 거리이고, θf는 부움과 아암의 접합점과 아암과 버킷의 접합점(버킷각도계(8c)의 설치점)을 연결하는 직선에 대한 프론트기준부재(70)의 설치각도이며 이들 값은 각각 기지이고, 미리 제어유닛(9)에 기억하여 둔다.

다음에 높이(hb, hf1)에서 식(4)에 의하여 차체기준점(0)으로부터 프론트기준(70)까지의 높이(hf)를 연산한다.

다음은 처리144로 이행하고, 설정기(7)에서 설정한 외부기준(80)으로부터 굴삭영역의 경계까지의 깊이(hr)를 읽어들인다.

다음에 처리145에서 앞에서 연산한 차체기준점(0)으로부터 프론트기준(70)까지의 높이(hf)를 보정치로하여 이 값(hf)과 설정기(7)에서 설정한 외부기준(80)으로부터 굴삭영역의 경계까지의 깊이(hr)로부터 식(5)에 의하여 차체기준점(0)으로부터 굴삭영역의 경계까지의 깊이(hs)를 연산한다.

마지막으로 처리161에 있어서 처리145에서 연산한 굴삭영역의 경계의 깊이(hs)를 기억하고, 차체를 기준으로 한 굴삭영역을 설정한다.

이상에 있어서, 처리141 내지 145는 제5도에 나타낸 제2연산수단의 처리기능에 상당하고, 처리161은 제5도에 나타낸 제2설정수단(160)의 처리기능에 상당한다.

이상을 종료하고, 굴삭작업을 개시하면, 영역제한 굴삭제어의 연산으로 처리가 이행한다.

다음에 상기의 굴삭영역설정기능을 포함하는 제어유닛(9)의 전체제어기능을 제8도에 의하여 설명한다. 제8도에 있어서, 제어유닛(9)은 제1굴삭영역설정부(9a), 프론트자세연산부(9b), 목표실린더속도연산부(9c), 목표선단속도벡터연산부(9d), 방향변환제어부(9e), 보정후 목표실린더속도연산부(9f), 복원제어연산부(9g), 보정후 목표실린더속도연산부(9h), 목표실린더속도선택부(9i), 목표파일롯압연산부(9j), 밸브지령연산부(9k), 위치관계연산부(9m) 및 제2굴삭영역설정부(9n)의 각 기능을 가지고 있다.

제1굴삭영역설정부(9a)는 제5도의 제1설정수단(100)에 상당하는 것이며, 제6도에 나타낸 처리플로우의 처리101 내지 103에 의하여 외부기준(80)으로부터 굴삭영역의 경계까지의 깊이(hr)에 의하여 외부기준(80)과 굴삭영역과의 위치관계를 설정한다.

프론트자세연산부(9b)는 제5도의 제1연산수단(120)에 상당하는 것으로, 제어유닛(9)에 기억한 프론트장치(1A) 및 차체(1B)의 각부 치수와, 각도계(8a, 8b, 8c)로 검출한 회동각(α, β, γ) 및 경사계로 검출한 경사각(θ)을 사용하여 설정 및 제어에 필요한 프론트장치(1A)의 위치 및 자세를 연산한다.

위치관계연산부(9m)는 제5도의 제2연산수단(140)에 상당하는 것으로, 제7도에 나타낸 처리플로우의 처리141 내지 145에 의하여 차체기준점(0)으로부터 굴삭영역의 경계까지의 깊이(hs)를 연산한다.

제2굴삭영역설정부(9n)는 제5도의 제2설정수단(160)에 상당하는 것으로, 제7도에 나타낸 처리플로우의 처리161에 의하여 상기의 깊이(hs)에 의하여 유압셔블의 차체(1B)를 기준으로 한 굴삭영역을 설정한다.

프론트자세연산부(9b)에 있어서, 프론트장치(1A)의 위치와 자세는 굴삭영역의 설정기준인 차체기준점(0)과 동일한 부움(1a)의 회동지점을 원점으로 한 XY좌표계에서 연산된다. 이 XY좌표계는 본체(1B)에 고정한 직교좌표계이며, 수직면내에 있는 것으로 한다. 예를 들어 프론트장치(1A)의 버킷(1c)의 선단위치는 부움(1a)의 회동지점과 아암(1b)의 회동지점과의 거리를 L1, 아암(1b)의 회동지점과 커킷(1c)의 회동지점과의 거리를 L2, 버킷(1c)의 회동지점과 버킷(1c)의 선단과의 거리를 L3이라 하면, XY좌표계에 의하여 하기식으로 구하여진다.

단, 제4도에 나타낸 바와같이 차체(1B)가 경사졌을 때는 버킷과 선단과 지면의 상대위치관계가 변화하기 때문에 굴삭영역의 설정이 바르게 행해질 수 없게 된다. 그래서 본 실시예에서는 차체(1B)의 경사각(θ)을 경사계(8d)로 검출하고, 프론트자세연산부(9b)에서 그 경사각(θ)의 값을 입력하여 XY좌표계를 각도(θ)회전시킨 XbYb좌표계에서의 계산이 행해질 수 있게 한다. 이로써 차체(1B)가 경사져 있어도 바른 영역설정 및 굴삭제어를 행할 수 있다. 또한 차체가 경사졌을 때에는 차체의 경사를 수정하고 나서 작업을 하거나, 차체가 경사져 있지 않은 경우의 작업현장에서 사용하는 경우에는 반드시 경사계를 필요로 하지는 않는다.

제1굴삭영역설정부(9a), 보정치연산부(9m) 및 제2굴삭영역설정부(9n)에서는 깊이(hr, hs), 높이(hf) 등을 XbYb좌표계의 값으로 변환하여 처리한다.

목표실린더속도연산부(9c)에서는 조작레버장치(4a, 4b)의 조작신호(파일롯압)으로부터 유량제어밸브(5a, 5b)의 목표토출유량(부움실린더(3a) 및 아암실린더(3b)의 목표속도)을 계산한다.

목표선단속도벡터연산부(9d)에서는 프론트자세연산부(9b)에서 구한 버킷의 선단위치 및 목표실린더속도연산부(9c)에서 구한 목표실린더속도와 제어유닛(9)에 기억하고 있는 앞의 L1, L2, L3 등의 각부 치수로부터 버킷(1c)선단의 목표속도벡터(Vc)를 구한다. 이때, 목표속도벡터(Vc)는 먼저 제4도에 나타낸 XY좌표계에서 계산하고, 이어서 차체가 경사져 있는 경우는 제4도에 나타낸 XbYb좌표계로 변환된다. 또 굴삭영역의 경계가 각도(θ γ) 경사져 있는 경우(후기의 제12도, 제16도에 나타낸 실시예 참조)를 고려하여 최종적으로 XbYb좌표계를 θ r회전시킨 제4도에 나타낸 XcYc좌표계의 값으로서 구한다. 이와같이 목표속도벡터(Vc)의 Xc좌표성분(Vcx)은 목표속도벡터(Vc)의 설정영역의 경계에 평행한 방향의 벡터성분이 되고, Yc좌표성분(Vcy)은 목표속도벡터(Vc)의 설정영역의 경계에 수직인 방향의 벡터성분이 된다.

방향변환제어부(9e)에서는 버킷(1c)의 선단이 설정영역내에서 그 경계근방에 있고, 목표속도벡터(Vc)가 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 성분을 가지는 경우, 수직인 벡터성분을 설정영역의 경계에 근접함에 따라 줄이도록 보정한다. 환언하면, 상기 수직방향의 벡터성분(Vcy)에 그것보다도 작은 설정영역으로부터 멀어지는 방향의 벡터(역방향벡터)를 더한다.

여기서 방향변환제어부(9e)에서는 버킷(1c)의 선단과 설정영역과의 경계의 거리를 알 필요가 있다. 이를 위해 설정영역의 경계상에 원점을 가지며, 해당 경계상의 직선을 한축으로 하는 XaYa의 직교좌표계를 설정하고, 이 XaYa좌표계에서의 버킷선의 선단위치를 계산한다. 이 XaYa좌표계는 제2굴삭영역설정부(9n)에서 구한 차체기준점(0)에 대한 굴삭영역의 경계면의 깊이(hs)만큼 XcYc좌표계를 평행이동한 좌표계이며, XaYa좌표계에서의 버킷의 선단위치는 간단하게 구해진다. 그리고 이 XaYa좌표계에서의 Ya좌표치(이하 단지 Ya라 함)가 버킷(1c)의 선단과 설정영역과의 경계의 거리가 된다.

이상에 의하여 방향변환제어부(9e)에서는 거리(Ya)가 작아짐에 따라 수직방향의 벡터성분(Vcy)의 감소량이 커지도록 벡터성분(Vcy)이 줄어들고, 목표속도벡터(Vc)는 목표속도벡터(Vca)로 보정된다. 여기서 설정영역의 경계로부터 거리(Va1)의 범위는 방향변환영역 또는 감속영역이라 부를 수 있다.

버킷(1c)의 선단이 상기와 같은 보정후의 목표속도벡터(Vca)대로 방향변환제어되었을 때의 궤적의 일예를 제9도에 나타낸다. 목표속도벡터(Vc)가 경사아래쪽으로 일정할 때에는 그 평행성분(Vcx)은 일정하게 되고, 수직성분(Vcy)은 버킷(1c)의 선단이 설정영역의 경계에 근접함에 따라(거리(Ya)가 작아짐에 따라) 작아진다. 보정후의 목표속도벡터(Vca)는 그 합성이기 때문에 궤적은 도시한 바와같이 설정영역의 경계에 근접함에 따라 평행하게 되는 곡선상이 된다.

보정후 목표실린더속도연산부(9f)에서는 방향변환제어부(9e)에서 구한 보정후의 목표속도벡터로부터 부움실린더(3a) 및 아암실린더(3b)의 목표실린더속도를 연산한다. 이것은 목표선단속도벡터연산부(9d)에서의 연산의 역연산이다.

여기서 방향변환제어를 행하는 경우는 그 방향변환제어에 필요한 부움실린더 및 아암실린더의 동작방향을 선택하고, 그 동작방향에 있어서의 목표실런더속도를 연산한다. 일예로서, 바로 앞방향으로 굴삭하고자 하여 아암클라우드를 할 경우(아암클라우드조작)와, 부음내림, 아암덤프의 복합조작으로 버킷선단을 미는 방향으로 조작한 경우(아암덤프복합조작)에 관해서 설명한다.

아암클라우드조작의 경우는 목표속도벡터(Vc)의 수직성분(Vcy)의 감소방향으로, (1)부움(1a)을 올림으로써 줄이는 방법, (2) 아암(1b)의 클라우드동작을 감속하여 줄이는 방법, (3) 양자를 조합함으로써 줄이는 방법 등 3가지가 있으며, (3)의 조합시키는 경우, 그 조합의 비율은 그때의 프론트장치의 자세, 수평방향의 벡터성분 등에 따라 다르다. 어느 것으로 하더라도 이들은 제어소프트로 결정한다. 본 실시예에서는 복원제어와 겸용하기 때문에 부움(1a)을 올림으로써 줄이는 방법을 포함하는 (1) 또는 (3)이 바람직하고, 동작의 원활성이라는 점에서 (3)이 가장 바람직하다고 생각한다.

아암덤프복합조작에서는 아암을 차체측의 위치(바로앞의 위치)로부터 덤프조작하는 경우, 설정영역의 밖으로 나오는 방향으 목표벡터를 부여하게 된다. 따라서, 목표속도벡터(Vc)의 수직성분(Vcy)을 줄이기 위해서는 부움내림을 감속 또는 부움올림으로 변환하여 아암덤프를 감속할 필요가 있다. 그 조합도 제어소프트로 결정한다.

복원제어부(9g)에서는 버킷(1c) 선단이 설정영역의 밖으로 나왔을 때, 설정영역의 경계로부터의 거리에 관계하여 버킷선단이 설정영역으로 되돌아가도록 목표속도벡터를 보정한다. 환언하면, 수직방향의 벡터성분(Vcy)에 그것보다도 큰 설정영역에 접근하는 방향의 벡터(역방향벡터)를 더한다. 그 경우도 XaYa좌표계에서의 버킷선의 선단위치를 계산하여 그 Ya좌표치를 버킷(1c)의 선단과 설정영역의 경계와의 거리로 한다. 이와같이 목표속도벡터(Vc)의 수직방향의 벡터성분(Vcy)을 보정함으로써 거리(Ya)가 작아짐에 따라 수직방향의 벡터성분(Vcy)이 작아지도록 목표속도벡터(Vc)는 목표속도벡터(Vca)로 보정된다.

버킷(1c)의 선단이 상기와 같은 보정후의 목표속도벡터(Vca)대로 복원제어되었을 때의 궤적의 일예를 제10도에 나타낸다. 목표속도벡터(Vc)가 경가아래쪽으로 일정일 때에는 그 평행성분(Vcx)은 일정하게 되고, 또 복원벡터(KYa)는 거리(Ya)에 비례하기 때문에 수직성분은 버킷(1c)의 선단이 설정영역의 경계에 근접함에 따라(거리(Ya)가 작아짐에 따라) 작아진다. 보정후의 목표속도벡터(Vca)는 그 합성이기 때문에 궤적은 제10도과 같이 설정영역의 경계에 근접함에 따라 평행하게 되는 곡선상이 된다.

이와같이 복원제어부(9g)에서는 버킷(1c)의 선단이 설정영역으로 되돌아가도록 제어되기 때문에 설정영역밖으로 복원영역이 얻어지게 된다. 또 이 복원제어에서도 버킷(1c)의 선단의 설정영역의 경계에 근접하는 방향의 움직임이 감속됨으로서 결과로서 버킷(1c)선단의 이동방향이 설정영역의 경계를 따른 방향으로 변환되고, 이 의미에서 이 복원제어도 방향변환제어라 할 수 있다.

보정 후 목표실린더감속연산부(9h)에서는 복원제어부(9g)에서 구한 보정후의 목표속도벡터로부터 부움실린더(3a) 및 아암실린더(3b)의 목표실린더속도를 연산한다. 이것은 목표선단속도벡터연산부(9d)에서의 연산의 역연산이다.

여기서 복원제어를 행하는 경우는 그 복원제어에 필요한 부움실린더 및 아암실린더의 동작방향을 선택하여 그 동작방향에 있어서의 목표실린더속도를 연산한다. 단 복원제어에서는 부움(1a)을 올림으로써 버킷선단을 설정영역으로 되돌리기 위해 부움(1a)의 올림방향이 반드시 포함된다. 그 조합도 제어소프트로 결정된다.

목표실린더속도선택부(9i)에서는 목표실린더속도연산부(9f)에서 얻은 방향변환제어에 의한 목표실린더속도와 목표실린더속도연산부(9h)에서 얻은 복원제어에 의한 목표실린더속도의 값이 큰 쪽(최대치)을 선택하여 출력용 목표실린더속도로 한다.

목표파일롯압연산부(9j)에서는 목표파일롯압으로서 파일롯라인(44a, 44b, 45a, 45b)의 목표파일롯압을 계산한다.

밸브지령연산부(9k)에서는 목표파일롯압연산부(9j)에서 계산한 목표파일롯압에 따른 지령치를 연산하여 대응하는 전기신호가 비례전자밸브(10a, 10b, 11a, 11b)에 출력된다.

이상의 본 실시예에 의하면, 오퍼레이터의 의지로 프론트기준(70)을 외부기준(80)에 일치시켜 외부기준설정스위치(71)를 누를 때마다 외부기준(80)과 차체(1B)의 위치관계를 보정하여 차체와 굴삭영역의 위치관계를 연산하여 차체를 기준으로 한 굴삭영역을 설정하기 때문에 차체의 이동에 의한 높이변화를 그때마다 오퍼레이터의 의지로 보정하여 굴삭작업을 행할 수 있다. 따라서 차체가 이동하여 차체높이가 변화하여도 굴삭영역의 설정은 변화하지 않고, 항상 외부기준(80)을 기준으로 한 소정의 깊이를 굴삭할 수 있다.

또 프론트기준(70)을 실제로 지면에 작용하는 부재인 버킷을 구비한 프론트장치(1A)의 버킷선단에 가까운 곳인 아암(1b)에 설정하고, 이 프론트기준(70)과 외부기준(80)이 일치하여 외부기준설정스위치(71)가 눌러졌을 때의 프론트장치(1A)의 위치와 자세에 의거하여 차체(1B)를 기준으로 한 굴삭영역을 설정하기 때문에 이 굴삭영역의 설정시 굴삭영역설정연산과 굴삭제어연산으로 차체(1B)의 제작공차나 프론트기준부재(70), 각도센서(8a 내지 8c) 등의 정밀도, 설치공차의 오차의 영향이 상쇄된다. 따라서 굴삭제어시 버킷(1c)선단의 위치를 연산할 때, 기준광을 차체에 설치한 센서로 검출하는 종래방법에 비교하여 상기 공차나 정밀도의 오차의 영향이 적어져 설정한 굴삭영역과의 차를 적게 설정대로 정확하게 굴삭할 수 있다.

지금 이것을 다시 설명한다. 일본국 특개평 3-295933호 공보에 기재된 종래 기술에서는 상기한 바와같이 기준광에 의한 차체높이의 보정은 행할 수 있다. 굴삭을 행할 때에는 차체높이를 보정하여 차체기준점(0)으로부터 설정된 깊이(hs)로 버킷선단을 움직이도록 제어한다. 이때, 제어장치는 기억장치에 기억되어 있는 부움, 아암, 버킷의 치수(L1, L2, L3) 및 각도센서로부터 검출된 각 프론트부재의 각도(α, β, γ)를 사용하여 버킷선단이 hs의 위치가 되도록 제어연산을 행한다. 그러나 실제의 프론트부재에는 제작오차가 있고, 예를 들어 부움은 L1+εL1, 아암은 L2+εL2, 버킷은 L3+εL3의 치수로 되어 있다. 또 센서로부터 검출한 각도(α, β, γ)는 실제 각도(α′, β′, γ′)에 대하여 센서설치오차, 센서자신의 검출오차 등에 의하여 εα, εβ, εγ의 오차를 포함하고 있다. 그 때문에 제어장치가

로 버킷선단을 제어하도록 하여도 실제로는

의 위치로 된다.

여기서

또

단 α(hs), β(hs), γ(hs), α´(hs), β´(hs), γ´(hs)는 프론트장치가 깊이(hs)검출의 자세를 취했을 때의 각도의 검출치와 실제치.

예를 들어 목표부움각이 30°라 하면, 제어장치는 검출치 α(hs) = 30°가 되도록 프론트장치를 제어한다. 이때, 검출치(α)와 실제의 각도(α´)에 εα=0.5°의 오차가 있는 경우에는 실제로는 α´=30.5°의 위치로 제어된다.

한편, 본 실시예에서는 프론트장치(아암)에 프론트기준(70)을 마련하고 있기 때문에 프론트기준(70)이 외부기준(80)과 일치하였을 때의 위치(hf)는 제어유닛(9)의 내부에서는

로 연산된 위치라 인식된다. 그 때 실제의 프론트기준(70)은

의 위치에 있다. 이때의 버킷선단의 위치는

의 위치로 되어 있다.

여기서

이때, 프론트기준(70)은 실제외부기준(80)의 위치에 있기 때문에 제어유닛(9)은 오차를 포함한 형으로 실제외부기준(80)의 위치를 검출한 것이 된다. 이 hf를 영역제한제어에 사용하면, 제어유닛(9)내의 검출위치(hf)와 실제위치(hf')의 외차는 hf를 검출하였을 때와 동일한 오차를 포함하고 있기 때문에 실제로는 상쇄되어 실제 hf´의 위치에 일치한다.

예를 들어 외부기준(80)을 검출하였을 때, 실제의 부움각 α´=30°였다고 하고, 센서(8a)에 의한 검출치에 εα=5°의 오차가 있다고 하면, α=29.5°로 검출된다. 이 검출치 α=29.5°를 사용하면, 실제로는 α´=30°의 위치 즉 외부기준(80)의 실제위치와 일치하기 때문에 오차는 상쇄된다.

다음에 영역제한제어를 행할 때 이 hf를 사용하여 보정된 hs를 목표로 하여 버킷선단위치를 제어하면, 적어도 hf에 내재되어 있는 오차는 앞에서 설명한 바와 같이 실제의 외부기준위치로부터 생각하면, 상쇄되고 나머지는 hf를 검출하였을 때의 자세로부터 버킷선단을 hs로 이동하기까지의 센서의 오차에 의한 것이 된다. 이때 실제로는 버킷선단은

이다.

여기서

이때, 본 실시예에서는 (7)식에 따라 hf검출시의 위치는 외부기준(80)의 실제위치이기 때문에, 종래기술과는 달리, hf검출시로부터 hs로 자세를 제어하였을 때의 편차 α(hs)-α(hf), βhs)-β(hf), γ(hs)-γ(hf)에 관한 오차들,

이 실제로 영역제한제어를 행하였을 때의 오차에 대하여 경미한 것이 된다. 또 본 실시예에서는, 프론트기준(70)을 프론트장치(1A)에 구비하여 외부기준위치설정시와 굴삭시의 자세변화를 극력 적게 할 수 있고, 그 경우는 (9) 내지 (11)식에 관한 오차는 더욱 적게 할 수 있다.

또한 후기하는 다이렉트티칭에 의한 경우는 hr을 설정하는 경우의 오차도 설정시에 받아들여 제어시 조작할 수 있기 때문에 보다 정확한 굴삭의 제어를 할 수 있다.

다음에 본 실시예에서는 프론트장치(1A)의 위치와 자세를 검출하는 각도센서(8a 내지 8c)의 오차의 영향을 받기 어렵기 때문에 차체가 이동하여 차체높이가 변화함으로써 차체로부터의 굴삭깊이가 변화하여도 그 굴삭깊이의 변화량에 대한 각도센서(8a 내지 8c)의 오차의 영향이 적어져 차체높이가 변화하기 전과 후에서 굴삭깊이가 변화하는 것이 방지된다.

또한 일본국 특개평 3-295933호 공보에 기재된 종래기술에서는 차체에 구비된 기준광검출기가 기준광을 검출할 수 있는 넓은 범위에 있는 것이 필요하다. 본 실시예에서는 프론트장치(1A)를 조작하여 프론트기준(70)을 외부기준(80)과 일치시켜 외부기준설정스위치(71)를 눌러 설정하기 때문에 프론트장치(1A)에 구비되는 프론트기준부재(70)는 화살표 강판등, 소형이고 심플한 부재로 되고, 대형이고 복잡한 센서를 요하는 일 없이 차체의 이동을 보정할 수 있다.

마찬가지로 프론트장치(1A)를 조작하여 프론트기준(70)을 외부기준(80)과 일치시켜 외부기준설정스위치(71)를 눌러 설정하기 때문에 프론트장치(1A)의 넓은 가동범위를 생각하면, 차체의 이동을 넓은 범위로 보정할 수 있다.

또, 상기한 영역제한굴삭제어에서는 차체기준점(0)을 기준으로하여 버킷(1c)선단의 목표속도벡터(Vc)를 계산하고, 이 목표속도벡터(Vc)를 보정함으로써 프론트장치(1A)의 움직임을 제어하기 때문에 굴삭제어중은 목표속도벡터(Vc)에 관한 각종 제어량이 차체기준으로 계산할 필요가 있다. 본 실시예의 설정장치에 있어서는 제1설정수단(100)에 더하여 제2연산수단(140)과 제2설정수단(160)을 마련하고, 제2연산수단(140)에서 제1설정수단(100)으로 설정한 외부기준(80)과 굴삭영역의 위치관계(깊이 hr)를 보정하여 차체(1B)와 굴삭영역의 위치관계(깊이 hs)를 연산하며, 제2설정수단(160)으로 굴삭제어와 동일한 차체기준에 의해 굴삭영역을 설정하기 때문에 제2설정수단(160)에 의한 굴삭영역의 설정데이터(hs)를 그대로 굴삭제어중의 연산에 사용하여 굴삭제어의 연산을 단순화할 수 있다. 따라서 제어유닛(9)의 한정된 메모리용량중에서 순간적으로 필요한 계산을 행할 수 있어 지연없는 신뢰성 높은 영역제한굴삭제어를 행할 수 있다.

또한 프론트기준(70)이 외부기준(80)과 일치하였을 때 눌러지는 외부기준설정스위치(71)가 설치되고, 오퍼레이터가 프론트장치(1A)를 움직여 프론트기준이 외부기준과 일치하였을 때 외부기준설정스위치를 조작함으로써 제2연산수단(140)에서는 사전에 굴삭영역의 설정연산이 행하여진다. 따라서 굴삭제어중에는 굴삭영역의 설정연산이 불필요하게 되어 굴삭제어중의 계산량이 감소하여 보다 지연없는 신뢰성높은 영역제한굴삭제어를 행할 수 있다.

또 특개평 3-29533호 공보에 기재된 종래기술에서는 상기와 같이 차체에 구비된 기준광검출기가 기준광을 검출할 수 있는 범위에 있는 것이 필요하고 기준광검출기의 크기를 생각하면 큰 제약이 된다. 본 실시예에서는 프론트기준부재(70)는 프론트장치(1A), 특히 아암에 구비되기 때문에 프론트장치의 넓은 가동범위를 생각하면 외부기준부재(80)의 설치장소는 큰 제약을 받지 않는다. 이것은 예를 들어 제11도에 나타낸 바와같이 차체(1B)와 동일높이의 지면에 적당한 외부기준부재의 설치장소가 없는 경우, 홈(G)안에 외부기준부재(80)를 설치할 수 있는 등의 장점이 있다. 또 이에 의하여 앞의 오차문제로부터 외부기준에 위치맞춤할 때의 자세와 굴삭시의 자세간의 변화를 적게 하도록 외부기준부재(80)를 설치할 수 있어 굴삭의 정밀도를 향상할 수 있다.

또한 본 실시예에 의하면, 작업의 초기에 외부기준부재(80)(수준실, 말뚝, 레이저등대 등)를 설치하고, 설정기(7)를 사용하여 설정을 행하여 두면, 작업개시시 또는 유압셔블본체를 주행하여 이동할 때마다 버킷(1c)선단을 굴삭영역의 경계에 위치결정하기 위한 보조원이 불필요하게 된다. 또 보조원의 지시에 의한 설정에 소요되는 시간을 없앨 수 있어 작업시간을 단축할 수 있다.

또 외부기준부재(80)는 차체의 외부에 설치되고, 한번 설치되면, 그 위치를 바꿀 필요가 없어 차체가 이동하여도 굴삭영역의 기준으로서 계속적으로 사용할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 외부기준부재를 수평으로 설치할 경우를 설명하였으나, 외부기준부재는 반드시 수평으로 설치할 필요는 없고 공사의 필요성으로 경사를 가지게 하여 여러 가지로 굴삭을 하여 대충 경사를 주어 굴삭을 하여도 된다.

본 발명의 제2실시예를 제12도 내지 제15도에 의하여 설명한다. 본 실시예는 영역제한굴삭제어의 굴삭제어영역설정장치에 있어서, 굴삭영역으로서 각도를 가진 굴삭영역을 설정하는 것이다.

제12도에 있어서, 본 실시예의 제1굴삭영역설정부(9a)(제8도 참조; 제5도의 제1설정수단(100)에 상당)에서는 제13도에 나타낸 설정기(7A)를 사용하여 외부기준(80)으로부터 굴삭영역의 기준점(P)까지의 깊이(hr)와, 차체기준점(0)으로부터 기준점(P)까지의 거리(hrx), 굴삭영역의 경계의 경사각도(θr)를 입력하여 설정한다. 따라서 이 경우는 설정기(7A)를 지표로부터 굴삭영역의 기준점(P)까지의 깊이(hd), 차체기준점(0)으로부터 기준점(P)까지의 거리(hrx), 굴삭영역의 경계의 경사각도(θr)중 어느것을 입력할 지를 선택하는 선택버튼(7c, 7g, 7d)을 가지는 구조로 한다.

제14도에 제1굴삭영역설정부(9a)의 처리플로우를 나타낸다. 오퍼레이터가 깊이(hd), 거리(hrx), 각도(θr)를 입력하면, 처리101, 102에서는 앞의 실시예와 동일하게 영역설정스위치(7f)가 눌러졌는지의 여부를 확인하여 외부기준(80)으로부터 설정영역의 기준점(P)까지의 깊이(hr), 앞의 (1)식으로 연산하여 처리103에서 깊이(hr), 거리(hrx), 각도(θr)를 기억한다.

또 제2굴삭영역설정부(9n)(제8도 참조; 제5도의 제2설정수단(160)에 상당)에서는 제15도에 나타낸 굴삭영역설실제처리플로우의 처리141 내지 145에 있어서 앞의 실시예와 동일하게 프론트기준(70)과 외부기준(80)의 위치를 일치시켜 외부기준설정스위치(71)를 눌렸을 때 차체기준점(0)으로부터 굴삭영역의 기준점(P)까지의 깊이(hs)를 연산하고 처리 161A에 있어서 거리 hrx 및 각도(θr)를 독입하여 깊이(hs)와 이들의 값을 기억하고 제12도에 나타낸 바와같이 차체를 기준으로 한 굴삭영역의 설정을 행한다.

이 실시예에 의하면, 지면수직방향으로 유압셔블을 이동시키면서 영역제한굴삭제어를 할 때 제1실시예와 동일한 효과가 얻어진다. 또 경사를 준 굴삭영역을 설정하여 영역제한굴삭제어를 행함으로써 상하수도관의 매설용 홈파기와 같은 작업을 용이하게 행할 수 있게 된다.

본 발명의 제3실시예를 제16도 내지 제18도에 의하여 설명한다. 본 실시예는 제1 및 제2실시예의 제1설정수단(100)(제5도 참조)에 있어서의 외부기준(80)과 굴삭영역의 위치관계의 설정을 다이렉트티칭으로 행하는 것이다.

즉, 제1 및 제2실시예에서는 제1설정수단(100)에 있어서 외부기준(80)으로부터 굴삭영역의 경계까지의 깊이(hr) 또는 차체기준점(0)으로부터 굴삭영역의 기준점(P)까지의 거리(hrx)를 설정기(7)의 업버튼(7a, 7b)(제3도 참조)을 사용하여 설정하였다. 본 실시예에서는 오퍼레이터의 조작레버의 조작으로 버킷(1c)선단을 제16도에 이점쇄선으로 나타낸 바와같이 설정하고 싶은 곳으로 움직여 그 장소를 다이렉트티칭함으로써 깊이(hr) 또는 거리(hrx)를 설정한다.

제17도에 굴삭영역의 다이렉트티칭에 의한 설정방법의 처리플로우를 나타낸다. 도면중 파선으로 둘러싸인 부분①, ②는 유압셔블의 오퍼레이터가 행하지 않으면 안되는 조작을 나타낸다.

먼저 오퍼레이터는 제17도의 ①에 나타낸 바와같이 조작레버를 조작하여 버킷(1c)선단을 굴삭영역의 설정점(P)에 오도록 프론트장치(1A)를 움직인다. 버킷(1c)선단이 기준점(P)에 오면, 오퍼레이터는 설정기(7)의 영역설정스위치(7f)(제3도 참조)를 누른다.

제어유닛(9)(제1도 참조)에서는 처리190에 있어서 영역설정스위치(7f)가 눌러졌는지의 여부를 판정하여 눌러져 있지 않은 경우는 처리190을 계속한다. 영역설정스위치(7f)가 눌러지면 처리191로 이행한다.

처리191에서는 그때의 프론트장치(1A)의 자세로부터 차체기준점(0)으로부터의 버킷(1c)선단까지의 깊이(hs), 거리(hrx)를 연산한다.

다음에 오퍼레이터는 제17도의 ②에 나타낸 바와같이 다시 조작레버를 조작하여 프론트기준(70)이 외부기준(80)에 일치하도록 프론트장치(1A)를 움직인다.

제어유닛은 그동안 처리192에 있어서 외부기준설정스위치(71)가 눌러졌는지의 여부의 판정을 계속한다. 여기서 프론트기준(70)과 외부기준(80)이 일치하여 오퍼레이터에 의하여 외부기준설정스위치(71)가 눌러지면 처리193으로 이행한다.

처리193에서는 그때의 프론트장치(1A)의 자세로부터 차체기준점(0)에서 프론트기준(70)까지의 높이(hfo)를 연산한다.

다음에 처리194에 있어서 외부기준(80)으로부터 굴삭영역의 경계까지의 깊이(hr)를

의 연산에 의하여 구한다.

마지막으로 처리195에 있어서 상기와 같이 하여 구한 깊이(hr)를 기억하고, 설정을 완료한다. 또 제2실시예와 같이 경사를 가진 굴삭영역을 설정을 설정할 경우에는 다시 조작기(7)를 사용하여 각도(θr)를 입력하고, 깊이(hr)와 거리(hrx)와 각도(θr)를 기억하여 제16도에 이점쇄선으로 나타낸 바와같이 굴삭영역을 설정한다.

이상과 같이 외부기준(80)을 기준으로 한 굴삭영역의 설정이 완료하면, 굴삭제어를 개시한다. 본 실시예의 제1설정수단이외의 구성은 제1실시예와 동일하며, 굴삭작업시에는 제5도에 나타낸 제1연산수단(120), 제2연산수단(140) 및 제2설정수단(160)에 의하여 제18도에 나타낸 바와같이 처리194에서 구한 hr 또는 처리191, 194에서 구한 hrx, hr과 각도(θr)를 사용하여 차체가 이동하여 오퍼레이터에 의하여 프론트기준(70)과 외부기준(80)의 위치가 일치하며, 외부설정스위치(71)가 눌러질 때마다 보정치 hf를 구하여 깊이(hs)를 갱신하고, 차체를 기준으로 한 굴삭영역을 설정하면서 영역제한굴삭제어를 행한다.

본 실시예에 의하면, 다이렉트티칭에 의하여 굴삭영역을 설정하기 때문에 작업상황에 맞추어 원하는 굴삭영역을 정확하게 설정할 수 있다.

[산업상이용가능성]

(1) 본 발명에 의하면, 차체가 이동하여 작업현장의 지형변화로 유압셔블의 높이가 변화하여도 항상 외부기준을 기준으로 한 소정의 깊이를 굴삭할 수 있으며, 예를 들어 수평한 굴삭면을 설정한 경우에는 지면이 경사져 있어도 차체를 이동하면서 수평한 면을 굴삭할 수 있다.

또 굴삭시 기준광을 차체에 설치한 센서로 검출하는 방법과 비교하여 차체의 제작공차나 센서 등의 정밀도, 설치공차의 오차의 영향을 받기 어려워 설정한 굴삭영역과의 차를 적게 굴삭할 수 있다.

또 센서의 오차의 영향을 받기 어렵기 때문에 차체의 이동에 의하여 차체로부터의 굴삭깊이가 변화하여도 굴삭하는 버킷선단점에 가까운 곳에서 외부기준과 프론트기준을 일치시켜 설정을 갱신하기 때문에 차체높이가 변화하기 전과 후에 굴삭깊이가 변화하는 것을 방지할 수 있다.

또한 프론트기준부재는 화살표마크와 같이 소형이고 심플한 부재로 되기 때문에 대규모이고 복잡한 광센서를 요하는 일없이 차체의 이동을 보정할 수 있다.

또 프론트기준부재를 설치한 프론트장치의 넓은 가동범위를 생각하면, 차체의 이동을 넓은 범위로 보정할 수 있다.

또 굴삭제어의 목표속도벡터의 계산과 동일한 차체기준으로 굴삭영역을 설정하기 때문에 차체기준으로 연산을 행하는 굴삭제어에 적합한 굴삭영역의 설정을 행할 수 있으며 굴삭제어중의 계산을 단순화할 수 있어 지연없는 신뢰성높은 영역제한굴삭제어를 행할 수 있다.

(2) 또 본 발명에 의하면, 프론트기준이 외부기준과 일치하였을 때 외부기준설정스위치를 조작함으로써 굴삭영역의 설정연산을 행하게 하기 때문에 굴삭제어중에는 굴삭영역의 설정연산이 불필요하게 되어 굴삭제어중의 계산량이 감소하여 보다 지연없는 신뢰성높은 영역제한굴삭제어를 행할 수 있다.

(3) 또 본 발명에 의하면, 제한영역과의 경계를 수평면으로 한 굴삭영역을 설정할 수 있다.

(4) 또한 본 발명에 의하면, 경사진 굴삭영역을 설정하여 영역제한굴삭제어를 행함으로써 상하수도관의 매설용 홈굴삭과 같은 작업을 용이하게 행할 수 있게 된다.

(5) 또 본 발명에 의하면, 조작기를 사용하여 작업의 초기에 제1설정수단의 설정을 행하여 두면, 작업개시시 또는 차체를 주행하여 이동할 때마다 프론트장치를 굴삭영역의 경계에 위치결정하기 위한 보조원이 필요없게 된다. 또 보조원의 지시에 의한 설정에 소요되는 시간을 없앨 수 있어 작업시간을 단축할 수 있다.

(6) 또한 본 발명에 의하면, 다이렉트티칭에 의하여 제1설정수단의 설정을 행하기 때문에 작업상황에 맞추어 원하는 굴삭영역을 정확하게 설정할 수 있다.

그러나, 상기 종래기술에는 다음과 같은 문제가 있다. 먼저 일본국 특개평 4-136324호 공보에 기재된 종래기술에서는 차체를 기준으로하여 제한영역(침입불가영역)을 설정하기 때문에 차체가 이동하여 작업현장의 지형의 변화로 유압셔블자신의 자세, 높이가 변화하면, 그것에 따라 제한영역의 설정깊이가 변화한다. 예를 들어 지면이 경사져 있으면, 차체의 이동과 함께 설정깊이도 지면의 경사면을 따라 변화하고, 제한영역의 설정면도 경사진다.

또 일본국 특개평 3-295933호 공보에 기재된 종래기술에서는 차체의 이동에 따르는 차체높이의 변화의 보정은 행할 수 있으나, 조작패널에 의하여 굴삭깊이를 설정하는 경우, 차체를 기준으로 굴삭깊이를 설정하기 때문에 굴삭제어로 버킷의 선단위치를 연산할 때, 차체의 제작공차 또는 제어에 사용하는 프론트장치의 위치, 자세를 계측하는 각도센서의 정밀도, 설치공차등이 오차로서 집적되어, 실제로 굴삭한 깊이가 설정한 굴삭깊이와 틀려져 설정대로 굴삭할 수 없다.

또 차체의 이동에 의하여 차체높이가 변화하면, 차체로부터의 굴삭깊이가 변화하기 때문에 굴삭깊이의 변화량에 대해서도 프론트장치의 위치, 자세를 계측하는 센서의 오차가 영향을 미쳐 차체높이가 변화하는 전후에서 굴삭깊이가 변화한다.

또한 차체높이가 변화하여도 레이저광이 확실하게 센서에 닿아서 레이저광을 검출할 수 있게 하기 위해서는 차체에 다수의 센서를 높이방향으로 나열하여 설치할 필요가 있어 센서의 장비가 방대해지고 복잡하게 된다.

마찬가지로 차체에 구비된 센서에 의하여 높이를 보정하기 때문에 센서의 크기제약으로 보정할 수 있는 높이는 제한된 범위가 된다.

미국 특허 4,829,418호에 제안된 종래기술에서는 상기한 일본국 특개평 4-136324호 공보나 특개평 3-295933호 공보에 기재된 종래기술의 문제점을 어느정도 해결할 수 있다. 그러나 이 종래기술에서는 레이저광을 기준으로 하여 목표굴삭깊이를 설정하고 있기 때문에 차체기준으로 제어를 위한 연산을 행하는 굴삭제어, 예를 들어 PCT/JP95/00843의 국제출원에서 본원 발명자들이 제안하고 있는 영역제한 굴삭제어에 이것을 사용하는 데는 부적절하여 제어의 신뢰성을 확보할 수 없다는 문제가 있다.

즉, 본원 발명자들은 PCT/JP95/00843의 국제출원에 있어서 차체를 기준으로 하여 프론트장치의 제어용 목표속도벡터를 계산하고, 이 목표속도벡터를 보정함으로써 프론트장치가 미리 설정한 굴삭영역의 경계에 근접하면, 프론트장치의 해당 경계에 근접하는 방향의 이동속도를 제한하고, 해당 경계를 따라 프론트장치를 움직이게 하는 영역제한 굴삭제어장치를 제안하고 있다. 이와같은 영역제한 굴삭제어에서는 목표속도벡터에 관한 각종 제어량을 차체기준으로 계산할 필요가 있기 때문에 굴삭영역을 미국 특허 4,829,418호와 같이 레이저광 기준으로 설정한 경우, 이 설정데이터를 그대로 사용할 수 없다. 따라서 이 레이저광 기준의 설정데이터를 차체기준의 계산에 사용할 수 있도록 수정할 필요가 있으나, 콘트롤러의 메모리 용량에는 한계가 있기 때문에 계산이 복잡하게 되면 계산시간도 증대하고, 특히 이와같은 복잡한 계산을 굴삭제어중에 행하면 제어에 지연이 생겨 버킷선단이 설정영역의 경계 밖으로 밀려나올 염려가 있다.

본 발명의 제1목적은 차체의 이동에 의하여 차체높이가 변화하여도 굴삭영역의 설정이 변화하는 일 없이 건설기계의 영역제한 굴삭제어용 굴삭영역설정장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제2목적은 차체의 제작공차, 또는 제어에 사용하는 프론트장치의 위치, 자세를 계측하는 센서의 정밀도, 설치공차 등의 오차의 영향이 적고, 설정한 굴삭영역과의 차를 적게 굴삭할 수 있는 건설기계의 영역제한 굴삭제어용 굴삭영역설정장치를 제공하는 것이다.

본 발명의의 제3목적은 차체의 이동에 의하여 차체높이가 변화하여도 굴삭영역의 설정이 변화하는 일없이 또한 프론트장치의 위치, 자세를 계측하는 센서의 오차의 영향에 의한 굴삭깊이의 변화가 적은 건설기계의 영역제한 굴삭제어용 굴삭영역설정장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제4목적은 대규모이고 복잡한 센서를 필요로 하지 않고 차체의 이동을 보정할 수 있는 건설기계의 영역제한 굴삭제어용 굴삭영역설정장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제5목적은 차체의 이동을 넓은 범위로 보정할 수 있는 건설기계의 영역제한 굴삭제어용 굴삭영역설정장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제6목적은 차체기준으로 연산을 행하는 굴삭제어에 적합한 굴삭영역의 설정을 행할 수 있고, 굴삭제어의 신뢰성을 확보할 수 있는 건설기계의 영역제한 굴삭제어용 굴삭영역설정장치를 제공하는 것이다.

(1) 상기 제1 내지 6목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치는 다음의 구성을 채용한다. 즉 다관절형의 프론트장치를 구성하는 상하방향으로 회동가능한 복수의 프론트부재와, 상기 프론트장치를 지지하는 차체를 구비하고, 이 차체를 기준으로 하여 프론트장치의 제어용 목표속도벡터를 계산하고, 이 목표속도벡터를 보정함으로써 프론트장치가 미리 설정한 굴삭영역의 경계에 근접하면, 프론트장치의 해당 경계에 근접하는 방향의 이동속도를 제한하고, 해당 경계를 따라 프론트장치를 움직이는 건설기계의 영역제한 굴삭제어용 굴삭영역설정장치에 있어서, (a) 상기 건설기계의 외부에 설치되고, 굴삭영역에 대한 기준위치가 되는 외부기준을 주는 외부기준부재와, (b) 상기 프론트장치에 구비되고, 상기 외부기준에 상기 프론트장치를 맞추는 목표가 되는 프론트기준을 주는 프론트기준부재와, (c) 상기 프론트장치의 위치와 자세에 관한 상태량을 검출하는 검출수단과, (d) 상기 검출수단의 신호에 의거하여 상기 차체를 기준으로 한 프론트장치의 위치와 자세를 연산하는 제1연산수단과, (e) 상기 외부기준과의 위치관계에 의하여 상기 굴삭영역을 설정하는 제1설정수단과, (f) 상기 프론트기준이 상기 외부기준과 일치하였을 때 상기 제1연산수단에서 연산한 상기 프론트장치의 위치와 자세의 정보에 의거하여 상기 차체와 상기 외부기준과의 위치관계를 연산하고, 이 차체와 외부기준과의 위치관계와 상기 제1설정수단에서 설정한 외부기준과 굴삭영역의 위치관계로부터 상기 차체와 굴삭영역과의 위치관계를 연산하는 제2연산수단과, (g) 상기 제2연산수단에서 연산한 상기 차체와 굴삭영역의 위치관계로부터 상기 차체를 기준으로 한 굴삭영역을 설정하는 제2설정수단을 구비하는 구성으로 한다.

이상과 같이 구성한 본 발명에 있어서는 프론트기준이 외부기준과 일치하였을 때, 제2연산수단에서 제1설정수단에 설정한 외부기준과 굴삭영역의 위치관계를 보정하여 차체와 굴삭영역의 위치관계를 연산하고, 제2설정수단에서 차체를 기준으로 하여 굴삭영역을 설정하기 때문에 차체의 이동에 의한 높이변화를 그때마다 보정하여 굴삭작업을 행할 수 있다. 따라서 차체가 이동하여 차체높이가 변화하여도 굴삭영역의 설정은 변화하지 않고, 항상 외부기준을 기준으로 한 소정의 깊이를 굴삭할 수 있다.

또 프론트기준부재를 실제로 지면에 작용하는 프론트장치에 설치하고, 프론트기준이 외부기준과 일치하였을 때의 프론트장치의 위치와 자세에 의거하여 차체를 기준으로 한 굴삭영역을 설정하기 때문에 이 굴삭영역의 설정시 굴삭영역설정연산과 굴삭제어연산에 의해 차체의 제작공차나 프론트기준, 검출수단의 정밀도, 설치공차 등의 오차의 영향이 상쇄되게 된다. 이 때문에 굴삭제어에서 프론트장치의 위치를 연산할 때, 기준광을 차체에 설치한 센서로 검출하는 방법과 비교하여 상기 공차나 정밀도의 오차의 영향이 적어져 설정한 굴삭영역과의 차를 적게 설정대로 정확하게 굴삭할 수 있다.

또, 프론트장치의 위치, 자세를 계측하는 검출수단의 오차의 영향을 받기 어렵기 때문에 차체가 이동하여 차체높이가 변화함으로써 차체로부터의 굴삭깊이가 변화하여도 그 굴삭깊이의 변화량에 대한 검출수단의 오차의 영향이 적어져 차체높이가 변화하기 전과 후에서 굴삭깊이가 변화하는 것이 방지된다.

또한 프론트장치를 움직여 프론트기준이 외부기준과 일치하였을 때, 제2연산수단에 의한 위치관계의 보정을 행하기 때문에 프론트장치에 소형이고 심플한 프론트기준부재를 설치하는 것만으로 차체의 이동을 보정할 수 있다.

마찬가지로 프론트장치를 조작하여 프론트기준을 외부기준과 일치시키고, 제2연산수단에 의한 위치관계의 보정을 행하기 때문에 프론트장치의 넓은 가동범위를 고려하면, 차체의 이동을 넓은 범위로 보정할 수 있다.

또 본 발명이 관계하는 영역제한 굴삭제어는 차체를 기준으로 하여 프론트장치의 제어용 목표속도벡터를 계산하고, 이 목표속도벡터를 보정함으로써 프론트장치의 움직임을 제어하기 때문에 굴삭제어중은 목표속도벡터에 관한 각종 제어량을 차체기준으로 계산할 필요가 있다. 본 발명의 설정장치에 있어서는 제1설정수단에 더하여 제2연산수단과 제2설정수단을 설치하고, 제2연산수단으로 제1설정수단에서 설정한 외부기준과 굴삭영역의 위치관계를 보정하여 차체와 굴삭영역의 위치관계를 연산하고, 제2설정수단에서 굴삭제어와 동일한 차체기준에 의해 굴삭영역을 설정하기 때문에 제2설정수단에 의한 굴삭영역의 설정데이터를 그대로 굴삭제어중의 연산에 사용하고, 굴삭제어의 연산을 단순화할 수 있다. 따라서 한정된 메모리용량중에서 순간에 필요한 계산을 행할 수 있고, 지연이 없는 신뢰성높은 영역제한굴삭제어를 행할 수 있다.

(2) 상기 (1)에 있어서, 굴삭영역설정장치는 바람직하게는 (f)상기 프론트기준이 상기 외부기준과 일치하였을 때 조작되는 외부기준설정스위치를 더욱 구비하고, 상기 제2연산수단은 상기 외부기준설정스위치가 조작되었을 때 상기 연산을 행하는 것으로 한다.

이로써 굴삭제어에 의한 작업에 앞서 프론트장치를 움직여 프론트기준이 외부기준과 일치하였을 때 외부기준설정스위치를 조작함으로써 미리 제2설정수단으로 차체기준의 굴삭영역을 설정할 수 있다. 따라서 굴삭제어중에는 굴삭영역의 설정연산이 불필요하게 되고, 굴삭제어중의 계산량이 감소하여 보다 지연이 없는 신뢰성높은 영역제한 굴삭제어를 행할 수 있다.

(3) 또 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 바람직하게는 상기 제1설정수단은 상기 외부기준으로부터 굴삭영역과 제한영역의 경계까지의 깊이를 설정하는 수단이다. 이와같이 제1설정수단을 구성함으로써 제한영역과의 경계를 수평면으로 한 굴삭영역을 설정할 수 있다.

(4) 또한 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 상기 제1설정수단은 상기 외부기준으로부터 상기 굴삭영역의 기준점까지의 깊이, 상기 차체로부터 상기 기준점까지의 거리, 상기 굴삭영역의 경계의 경사각도를 설정하는 수단이어도 좋다. 이와같이 제1설정수단을 구성함으로써 경사진 굴삭영역을 설정할 수 있다.

(5) 또 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 바람직하게는 상기 제1설정수단은 설정기에 의하여 입력된 데이터를 기초로 상기 외부기준과 설정영역의 위치관계를 설정하는 수단이다. 이와같이 제1설정수단을 구성함으로써 작업의 초기에 제1설정수단의 설정을 행하여 두면, 작업개시시 또는 차체를 주행하여 이동할 때마다 프론트장치를 굴삭영역의 경계에 위치결정하기 위한 보조원이 불필요하게 된다. 또 보조원의 지시에 의한 설정에 소요되는 시간을 없앨 수 있어 작업시간을 단축할 수 있다.

(6) 또한 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 상기 제1설정수단은 상기 제1연산수단으로 연산한 상기 프론트장치의 위치와 자세의 정보에 의거하여 상기 프론트장치를 움직여 프론트장치의 선단이 설정영역의 경계에 왔을 때의 상기 프론트장치의 선단의 위치를 연산하는 수단과, 상기 제1연산수단으로 연산한 상기 프론트장치의 위치와 자세의 정보에 의거하여 상기 프론트장치를 움직여 상기 프론트기준이 상기 외부기준과 일치하였을 때의 상기 프론트기준의 위치를 연산하는 수단과, 상기 프론트장치의 선단위치와 상기 프론트기준의 위치로부터 상기 외부기준과 굴삭영역의 위치관계를 연산하고, 기억하는 수단을 포함하는 구성이어도 좋다. 이와같이 제1설정수단을 구성함으로써 프론트장치의 선단이 설정영역의 경계에 왔을 때의 프론트장치의 선단의 위치와 프론트기준이 일치하였을 때의 프론트기준위치로부터 외부기준과 설정영역의 위치관계를 연산하여 기억하게 되고, 다이렉트티칭에 의하여 굴삭영역을 설정할 수 있어 작업상황에 맞추어 원하는 굴삭영역을 정확하게 설정할 수 있다.

Claims (6)

1. 다관절형의 프론트장치(1A)를 구성하는 상하방향으로 회동가능한 복수의 프론트부재(1a, 1b, 1c)와, 상기 프론트장치를 지지하는 차체(1B)를 구비하고, 상기 차체를 기준으로 하여 프론트장치의 제어용 목표속도벡터(Vc)를 계산하고, 상기 목표속도벡터를 보정함으로써 프론트장치가 미리 설정한 굴삭영역의 경계에 근접하면, 프론트장치의 해당 경계에 접근하는 방향의 이동속도를 제한하고, 해당 경계를 따라 프론트장치를 움직이는 건설기계의 영역제한굴삭제어용 굴삭영역설정장치에 있어서, (a) 상기 건설기계의 외부에 설치되어 굴삭영역에 대한 기준위치가 되는 외부기준을 부여하는 외부기준부재(80)와, (b) 상기 프론트장치(1A)에 구비되어 상기 외부기준(80)에 상기 프론트장치를 맞추는 목표가 되는 프론트기준을 부여하는 프론트기준부재(70)와, (c) 상기 프론트장치(1A)의 위치와 자세에 관한 상태량을 검출하는 검출수단(8a, 8b, 8c)과, (d) 상기 검출수단의 신호에 의거하여 상기 차체(1B)를 기준으로 한 프론트장치(1A)의 위치와 자세를 연산하는 제1연산수단(9b, 120)과, (e) 상기 외부기준(80)과의 위치관계(hr)에 의하여 상기 굴삭영역을 설정하는 제1설정수단(9a, 100)과, (f) 상기 프론트기준(70)이 상기 외부기준(80)과 일치하였을 때 상기 제1연산수단(9b, 120)에서 연산한 상기 프론트장치(1A)의 위치 및 자세정보에 의거하여 상기 차체(1B)와 상기 외부기준(80)과의 위치관계(hf)를 연산하여 이 차체와 외부기준과의 위치관계(hf)와, 상기 제1설정수단(9a, 100)에서 설정한 외부기준과 굴삭영역의 위치관계(hr)로부터 상기 차체와 굴삭영역과의 위치관계(hs)를 연산하는 제2연산수단(9m, 140)과, (g) 상기 제2연산수단(9m, 140)에서 연산한 상기 차체(1B)와 굴삭영역과의 위치관계(hs)로부터 상기 차체를 기준으로 한 굴삭영역(hs)을 설정하는 제2설정수단(9n, 160)을 구비하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한굴삭제어용 굴삭영역설정장치.
2. 청구항 1기재의 건설기계의 영역제한굴삭제어용 굴삭영역설정장치에 있어서, 상기 프론트기준(70)이 상기 외부기준(80)과 일치하였을 때 조작되는 외부기준설정스위치(71)를 더욱 구비하고, 상기 제2연산수단(9m, 140)은 상기 외부기준설정스위치(71)가 조작되었을 때에 상기 연산을 행하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한굴삭제어용 굴삭영역설정장치.
3. 청구항 1기재의 건설기계의 영역제한굴삭제어용 굴삭영역설정장치에 있어서, 상기 제1설정수단(9a, 100)은 상기 외부기준(80)으로부터 굴삭영역의 경계까지의 깊이(hr)를 설정하는 수단인 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한굴삭제어용 굴삭영역설정장치.
4. 청구항 1기재의 건설기계의 영역제한굴삭제어용 굴삭영역설정장치에 있어서, 상기 제1설정수단(9a, 100)은 상기 외부기준(80) 으로부터 상기 굴삭영역의 기준점(P)까지의 깊이(hr), 상기 차체(1B)로부터 상기 기준점까지의 거리(hrx), 상기 굴삭영역의 경계의 경사각도(θr)를 설정하는 수단인 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한굴삭제어용 굴삭영역설정장치.
5. 청구항 1기재의 건설기계의 영역제한굴삭제어용 굴삭영역설정장치에 있어서, 상기 제1설정수단(9a, 100)은 설정기(7; 7A)에 의하여 입력된 데이터를 기초로 상기 외부기준(80)과 설정영역의 위치관계(hr)를 설정하는 수단인 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한굴삭제어용 굴삭영역설정장치.
6. 청구항 1기재의 건설기계의 영역제한굴삭제어용 굴삭영역설정장치에 있어서, 상기 제1의 설정수단(9a, 100)은 상기 제1연산수단(9b, 120)에서 연산한 상기 프론트장치(1A)의 위치 및 자세정보에 의거하여, 상기 프론트장치를 움직여 프론트장치의 선단이 설정영역의 경계에 도달하였을 때의 상기 프론트장치의 선단의 위치(hs)를 연산하는 수단(190, 191)과, 상기 제1연산수단(9b, 120)에서 연산한 상기 프론트장치(1A)의 위치 및 자세정보에 의거하여 상기 프론트장치를 움직여 상기 프론트기준(70)이 상기 외부기준(80)에 일치하였을 때의 상기 프론트기준의 위치(hfo)를 연산하는 수단(192, 193)과, 상기 프론트장치의 선단위치(hs)와 상기 프론트기준(70)의 위치(hfo)로부터 상기 외부기준과 굴삭영역의 위치관계(hr)를 연산하고 기억하는 수단(194, 195)을 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한굴삭제어용 굴삭영역설정장치.

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