KR100196669B1 - 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치 - Google Patents

Abstract

유압셔블의 영역제한 굴삭제어장치에 있어서, 프론트장치(1A)가 움직일 수 있는 영역을 미리 설정해 두고, 제어유닛에서 각도검출기(8a∼8c)로부터의 신호에 의거하여 프론트장치의 위치와 자세를 연산하고, 조작레버장치(4a,4b)로부터의 신호에 의거하여 프론트장치의 목표속도벡터(Vc)를 연산하고, 프론트장치가 설정영역내에서 그 경계근방에 없을 때에는 목표속도벡터를 유지하고, 프론트장치가 설정영역내에서 그 경계근방에 있을 때에는 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 벡터성분(Vcy)을 감소시키도록 목표속도벡터를 보정하고, 프론트장치가 설정영역 밖에 있을 때에는 프론트장치가 설정영역으로 되돌아가도록 목표벡터를 보정한다. 이에 의하여 영역을 제한한 굴삭을 능률적으로 원활하게 행해진다.

Description

[발명의 명칭]

건설기계의 영역제한 굴삭제어장치

[기술분야]

본 발명은 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치에 관한 것으로, 특히 다관절형 프론트장치를 구비한 유압셔블등의 건설기계에 있어서 프론트장치의 움직일 수 있는 영역을 제한한 굴삭이 행해질 수 있는 영역제한 굴삭제어장치에 관한 것이다.

[배경기술]

건설기계의 대표예로서 유압셔블이 있다. 유압셔블은 수직방향으로 각각 회동가능한 부움, 아암 및 버킷으로 이루어지는 프론트장치와, 상부 선회체 및 하부 주행체로 이루어지는 차체로 구성되고, 프론트장치 부움의 기단(基端)은 상부 선회체의 앞부에 지지되어 있다. 이와 같은 유압셔블에서는 부움등의 프론트 부재를 각각의 수동조작레버에 의하여 조작하고 있으나, 이들 프론트 부재는 각각이 관절부에 의하여 연결되어 회동운동을 하는 것이기 때문에 이들 프론트 부재를 조작하여 소정의 영역을 굴삭하는 것은 대단히 곤란한 작업이다. 그러므로, 이와 같은 작업을 용이하게 하기 위하여 영역제한 굴삭제어장치가 일본국 특개 평4-136324호 공보에 제안되어 있다. 이 영역제한 굴삭제어장치는 프론트장치의 자세를 검출하는 수단과, 이 검출수단으로부터의 신호에 의하여 프론트장치의 위치를 연산하는 수단과, 프론트장치의 침입을 금지하는 침입불가영역을 교시하는 수단과, 프론트장치의 위치와 교시한 침입불가영역의 경계선과의 거리(d)를 구하고, 이 거리(d)가 일정 값보다 클 때에는 1로, 그 보다 작을 때에는 0 내지 1사이의 값을 가지도록 거리(d)에 의하여 결정되는 함수를 레버 조작신호에 곱한 것을 출력하는 레버게인 연산수단과, 이 레버게인 연산수단으로부터의 신호에 의하여 작동기(actuator)의 움직임을 제어하는 작동기 제어수단을 구비하고 있다. 이 제안의 구성에 의하면 침입불가영역의 경계선까지의 거리에 따라 레버 조작신호가 조여지기 때문에, 조작원이 잘못하여 침입불가영역의 버킷 선단을 이동시키려 해도, 자동적으로 경계상에서 원활하게 정지하고, 또 그 도중에 조작원이 프론트장치 속도의 감소로부터 침입불가영역에 근접하고 있는 것을 판단하여 버킷 선단을 되돌리는 것이 가능하게 된다.

또, 유압셔블에 있어서, 프론트장치에 의한 작업에 지장을 일으키는 작업한계위치를 설정하고, 아암 선단이 이 한계위치 보다 밖으로 나왔을 경우에 작업가능영역으로 되돌리도록 제어하는 것으로서, 일본국 특개 소 63-219731호 공보에 기재된 것이 있다.

[발명의 개시]

그러나, 상기 종래 기술되는 다음과 같은 문제가 있다.

일본국 특개 평4-136324호 공보에 기재된 종래 기술에서는 레버게인 연산수단에 있어서 레버조작신호에 그대로 거리(d)에 의하여 결정되는 함수를 곱한 것을 작동기 제어수단에 출력하기 때문에, 침입불가영역의 경계에 근접하면 서서히 버킷선단의 속도는 늦어져, 침입불가영역의 경계상에서 정지한다. 이 때문에, 침입불가영역에 버킷선단을 이동시키려고 했을 때의 충격은 피해진다. 그러나, 이 종래기술에서는 버킷선단의 속도를 지연시키면, 버킷선단의 이동방향에 관계없이 그대로 속도를 지연시키고 있다. 이 때문에 침입불가영역의 경계에 따라 굴삭을 하는 경우, 아암을 조작하여 침입불가영역에 근접함에 따라 침입불가영역의 경계에 따른 방향의 굴삭속도도 늦어져 그때마다 부움레버를 조작하여 버킷선단을 침입불가영역으로부터 떨어뜨려, 굴삭속도가 지연되는 것을 방지하지 않으면 안 된다. 그 결과, 침입불가영역에 따라 굴삭하는 경우에는 극단적으로 능률이 떨어진다. 또, 능률을 향상시키는데는 침입불가영역으로부터 떨어진 거리를 굴삭하지 않으면 안되어 소정의 영역을 굴삭할 수 없게 된다.

일본국 특개 소63-219731호 공보에 기재된 종래 기술에서는 아암 선단이 작업한계위치의 밖으로 나올때, 동작속도가 빠르면 작업한계위치의 밖으로 나오는 양이 많아져, 작업가능영역으로 급하게 되돌려지기 때문에 출격이 생겨 원활한 작업이 행해지지 않게 된다.

본 발명의 제1목적은 영역을 제한한 굴삭을 능률적으로 행할 수 있는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 제2목적은 영역을 제한한 굴삭을 원활하게 행할 수 있는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 제2목적은 영역을 제한한 굴삭을 능률적으로 행할 수 있는 기능을 유압파일럿 방식의 조작수단을 구비한 것에 부가할 수 있는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 제4목적은 영역을 제한한 굴삭을 행할 때에, 마무리 정밀도가 필요할 때는 천천히 움직이고, 마무리 정밀도가 그다지 필요하지 않고 작업속도가 중요할 때는 빨리 움직일 수 있는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 제5목적은 영역을 제한한 굴삭을 행할 때에, 프론트장치의 리이치가 길어지는 작업자세에서의 제어정밀도를 향상시키는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치를 제공하는 데 있다.

상기 제1목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다관절형의 프론트장치를 구성하는 상하방향으로 회동가능한 복수의 프론트부재를 포함하는 복수의 피구동부재와, 상기 복수의 피구동부재를 각각 구동하는 복수의 유압작동기와, 상기 복수의 피구동부재의 동작을 지시하는 복수의 조작수단과, 상기 복수의 조작수단의 조작신호에 따라 구동되고, 상기 복수의 유압작동기에 공급되는 압유의 유량을 제어하는 복수의 유압제어밸브를 구비한 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치에 있어서, 상기 프론트장치의 움직일 수 있는 영역을 설정하는 영역설정수단과; 상기 프론트장치의 위치와 자세에 관한 상태량을 검출하는 제1검출수단과; 상기 제1검출수단으로부터의 신호에 의거하여 상기 프론트장치의 위치와 자세를 연산하는 제1연산수단과; 상기 복수의 조작수단중 특정의 프론트장치에 관한 조작수단의 조작신호와 상기 제1연산수단의 연산치에 의거하여, 상기 프론트장치가 상기 설정영역내에서 그 경계근방에 있을 때, 상기 프론트장치가 상기 설정영역의 한계에 따른 방향으로 움직이고, 상기 설정영역의 경계에 근접하는 방향에는 이동속도가 줄어들지 않도록 상기 프론트장치에 관한 조작수단의 조작신호를 보정하는 제1신호 보정수단을 구비하는 구성으로 한다.

이와 같이 제1신호 보정수단에 의하여 프론트장치에 관계되는 조작수단의 조작신호를 보정함으로써 설정영역의 경계에 대하여 접근하는 방향의 프론트장치의 움직임을 감속하는 방향변환제어가 행해져, 설정영역의 경계에 따라 프론트장치를 움직일 수가 있다. 이 때문에 영역을 제한한 굴삭을 능률적으로 행할 수 있다.

또, 상기 제2목적을 달성하기 위해서 본 발명은 상기 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치에 있어서, 상기 복수의 조작수단중 특정의 프론트부재에 관한 조작신호의 조작신호와 상기 제1연산수단의 연산치에 의거하여 상기 프론트장치가 상기 설정영역 밖에 있을 때에는, 상기 프론트장치가 상기 설정영역으로 되돌아가도록 상기 프론트장치에 관한 조작수단의 조작신호를 보정하는 제2신호 보정수단을 더욱 구비하는 구성으로 한다.

상기와 같이 프론트장치가 설정영역의 경계근방에서 방향변환 제어될 때, 프론트장치의 움직임이 빠르고, 제어상의 응답지연이나 프론트장치 관성에 의하여 프론트장치가 설정영역의 밖으로 나왔을 때, 제2신호 보정수단이 프론트장치를 설정영역으로 되돌리도록 프론트장치에 관한 조작수단의 조작신호를 보정함으로써 프론트장치는 침입후 신속하게 설정영역으로 리턴하도록 제어된다. 이 때문에, 프론트장치를 빨리 움직였을 때에도 설정영역의 경계를 따라 프론트장치를 움직일 수가 있어, 영역을 제한한 굴삭을 정확하게 행할 수가 있다.

또, 이때 상기와 같이 미리 방향변환제어로 감속되고 있으므로, 설정영역 밖으로의 침입량은 적어지고 설정영역으로 리턴할 때의 충격은 대폭 완화된다. 이 때문에, 프론트장치를 빨리 움직였을 때에도 영역을 제한한 굴삭을 원활하게 행할 수가 있어, 영역을 제한한 굴삭을 원활하게 행할 수가 있다.

상기 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치에 있어서, 바람직하게는 상기 제1신호 보정수단은, 상기 특정의 프론트부재에 관한 조작수단으로부터의 조작신호에 의거하여 상기 프론트장치의 목표속도벡터를 연산하는 제2연산수단과; 상기 제1 및 제2연산수단의 연산치를 입력하고, 상기 프론트장치가 상기 설정영역내에서 그 경계근방에 있을 때, 상기 목표속도벡터의 상기 설정영역의 경계에 따른 방향의 벡터성분을 남기고, 상기 목표속도벡터의 상기 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 벡터성분을 감소시키도록 상기 목표속도벡터를 보정하는 제3연산수단과; 상기 목표속도벡터 따라 상기 프론트장치가 움직이도록 대응하는 유압제어밸브를 구동하는 밸브제어수단을 구비한다.

이와 같이 제3연산수단이 목표속도벡터의 설정영역의 경계를 따른 방향의 벡터성분을 남기고, 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 벡터성분을 감소시키도록 목표속도벡터를 보정함으로써 제1신호 보정수단은 상기와 같이 프론트장치에 관한 조작수단의 조작신호를 보정할 수 있다.

또, 바람직하게는 상기 제2신호 보정수단은, 상기 특정의 프론트부재에 관한 조작수단으로부터의 조작신호에 의거하여 상기 프론트장치의 목표속도벡터를 연산하는 제2연산수단과; 상기 제1 및 제2연산수단의 연산치를 입력하고, 상기 프론트장치가 상기 설정영역 밖에 있을 때에는, 상기 프론트장치가 상기 설정영역으로 리턴하도록 상기 목표속도벡터를 보정하는 제4연산수단을 더욱 구비한다.

이와 같이 제4연산수단이 프론트장치가 설정영역으로 리턴하도록 목표속도벡터를 보정함으로써, 제2신호 보정수단은 상기와 같이 프론트장치에 조작수단의 조작신호를 보정할 수 있다.

또, 상기 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치에 있어서, 바람직하게는 상기 제3연산수단은 상기 프론트장치가 상기 설정영역내에서 그 한계근방에 없을 때에는 상기 목표속도벡터를 유지한다. 이에 의하여 프론트장치가 설정영역내에서 그 경계근방에 없을 때에는 통상 작업과 동일하게 작업할 수 있다.

또한, 바람직하게는 상기 제3연산수단은 상기 목표속도벡터의 설정영역의 한계에 접근하는 방향의 벡터성분으로서 상기 설정영역의 한계에 대하여 수직방향의 벡터성분을 사용한다.

또, 바람직하게는 상기 제3연산수단은 상기 프론트장치와 상기 설정영역의 한계와의 거리가 작아짐에 따라 상기 목표속도벡터의 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 벡터성분의 감소량이 커지도록 해당 벡터성분을 줄인다. 이 경우, 바람직하게는 상기 제3연산수단은 상기 프론트장치와 상기 설정영역의 경계와의 거리가 작아짐에 따라 커지는 역방향의 속도벡터를 가산함으로써, 상기 목표속도벡터의 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 벡터성분을 감소시킨다. 또, 바람직하게는 상기 제3연산수단은 상기 프론트장치가 상기 설정영역의 경계상에 도달하면 상기 목표속도벡터의 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 벡터성분을 0 또는 미소한 값으로 한다. 상기 제3연산수단은, 상기 프론트장치와 상기 설정영역의 경계와의 거리가 짧아짐에 따라 작아지는 1이하의 계수를 곱함으로써 상기 목표속도벡터의 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 벡터성분을 감소시켜도 좋다.

또, 상기 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치에 있어서, 바람직하게는 상기 제4연산수단은 상기 목표속도벡터의 상기 설정영역의 경계에 따른 방향의 벡터성분을 남기고, 상기 목표속도벡터의 설정영역의 경계에 수직인 벡터성분을 상기 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 벡터성분으로 변환함으로써 상기 프론트장치가 상기 설정영역으로 리턴하도록 목표속도벡터를 보정한다. 이에 의하여 프론트장치가 설정영역에 리턴하도록 제어될 때, 설정영역의 경계에 따른 방향의 속도성분은 감소하지 않으므로, 설정영역외에 있어서도 프론트장치를 설정영역의 경계에 따라 움직일 수 있다.

또, 바람직하게는 상기 제4연산수단은 상기 프론트장치와 상기 설정영역의 경계와의 거리가 작아짐에 따라 상기 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 벡터성분을 작게한다. 이에 의하여 프론트장치가 설정영역으로 리턴할 때의 궤적은 설정영역의 경계에 근접함에 따라 평행이 되는 곡선상이 되어 설정영역으로부터 리턴할 때의 움직임이 한층 원활하게 된다.

또한, 바람직하게는 상기 제3연산수단은 상기 프론트장치가 상기 설정영역내에 있어 상기 목표속도벡터가 상기 설정영역의 경계로부터 멀어지는 방향의 속도벡터일 때는 상기 목표속도벡터를 유지하고, 상기 프론트장치가 상기 설정영역내에 있어 상기 목표속도벡터가 상기 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 속도벡터일 때는 상기 프론트장치와 상기 설정영역의 경계와의 거리에 관련하여 상기 목표속도벡터의 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 벡터성분을 감소시키도록 상기 목표속도벡터를 보정한다.

또, 상기 제3목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상기 복수의 조작수단중 적어도 상기 특정의 프론트부재에 관한 조작수단은 상기 조작신호로서 파일럿압을 출력하는 유압파일럿 방식이고, 이 유압파일럿 방식의 조작수단을 포함하는 조작 시스템이 대응하는 유압제어밸브를 구동하는 상기 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치에 있어서, 상기 유압파일럿 방식의 조작수단의 조작량을 검출하는 제2검출수단을 더욱 구비하고, 상기 제2연산수단은 상기 제2검출수단으로부터의 신호에 의거하여 상기 프론트장치의 목표속도벡터를 연산하는 수단이고, 상기 밸브제어수단은 상기 보정한 목표속도벡터에 의거하여 대응하는 유압제어밸브를 구동하기 위한 목표파일럿압을 계산하는 제5연산수단과, 이 목표파일럿압이 얻어지도록 상기 조작시스템을 제어하는 파일럿 제어수단을 포함하는 구성으로 한다.

상기와 같이 보정한 목표속도벡터를 목표파일럿압으로 변환하고, 이 목표파일럿압이 얻어지도록 조작시스템을 제어함으로써 유압파일럿 방식의 조작수단을 구비한 것으로 상기 방향변환제어를 행할 수가 있어, 영역을 제한한 굴삭을 능률적으로 행할 수 있는 기능을 유압파일럿 방식의 조작수단을 구비한 것에 부가할 수 있다.

또, 특정의 프론트부재로서 유압셔블의 부움과 아암을 포함하는 경우, 아암용 조작수단의 조작레버 1개를 조작해도 상기와 같이 보정한 목표속도벡터에 상당하는 목표파일럿압이 계산되어 유압파일럿방식의 조작수단을 제어하므로, 아암용의 조작레버 1개로 설정영역의 경계에 따른 굴삭작업을 행할 수가 있다.

상기 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치에 있어서, 바람직하게는 상기 조작시스템은, 상기 프론트장치가 상기 설정영역으로부터 멀어지는 방향으로 움직이도록 대응하는 유압제어밸브에 파일럿압을 유도하는 제1파일럿라인을 포함하고, 상기 제5연산수단은 상기 보정한 목표속도벡터에 의거하여 상기 제1파일럿라인에 있어서의 목표파일럿압을 계산하는 수단을 포함하고, 상기 파일럿 제어수단은, 상기 목표파일럿압에 대응하는 제1전기신호를 출력하는 수단과, 상기 제1전기신호를 유압르로 변환하여 상기 목표파일럿압에 상당하는 제어압을 출력하는 전기유압 변환수단과, 상기 제1파일럿 라인내의 파일럿압과 상기 전기유압 변환수단으로부터 출력된 제어압의 고압측을 선택하여 대응하는 유압제어밸브에 유도하는 고압선택수단을 포함한다.

더욱 바람직하게는 상기 조작시스템은 상기 프론트장치가 상기 설정영역에 접근하는 방향으로 움직이도록 대응하는 유압제어밸브에 파일럿압을 유도하는 제2파일럿라인을 포함하고, 상기 제5연산수단은, 상기 보정한 목표속도벡터에 의거하여 상기 제2파일럿라인에 있어서의 목표파일럿압을 계산하는 수단을 포함하고, 상기 파일럿제어수단은 상기 목표파일럿압에 대응하는 제2전기신호를 출력하는 수단과, 상기 제2파일럿라인에 설치되고, 상기 제2전기신호에 의하여 작동하여 상기 제2파일럿라인내의 파일럿압력을 상기 목표파일럿압까지 감압하는 감압수단을 포함한다.

더욱 바람직하게는 상기 조작시스템은 상기 프론트장치가 상기 설정영역으로부터 멀어지는 방향으로 움직이도록 유압제어밸브에 파일럿압을 유도하는 제1파일럿라인과, 상기 프론트장치가 상기 설정영역에 접근하는 방향으로 움직이도록 대응하는 유압제어밸브에 파일럿압을 유도하는 제2파일럿라인을 포함하고, 상기 제5연산수단은 상기 보정한 목표속도벡터에 의거하여 상기 제1 및 제2파일럿라인에 있어서의 목표파일럿압을 계산하는 수단을 포함하고, 상기 파일럿압 제어수단은 상기 목표파일럿압에 대응하는 제1 및 제2전기신호를 출력하는 수단과, 상기 제1전기신호를 유압으로 변환하여 상기 목표파일럿압에 상당하는 제어압을 출력하는 전기유압 변환수단과, 상기 제1파일럿라인내의 파일럿압과 상기 전기유압 변환수단으로부터 출력된 제어압의 고압측을 선택하여 대응하는 유압제어밸브에 유도하는 고압선택수단과, 상기 제2파일럿라인에 설치되어, 상기 제2전기신호에 의하여 작동하여 상기 제2파일럿라인내의 파일럿압력을 상기 목표파일럿압까지 감압하는 감압수단을 포함한다.

여기서, 바람직하게는, 상기 특정의 프론트부재는 유압셔블의 부움과 아암을 포함하고, 상기 제1파일럿라인은 부움 올림측의 파일럿라인이다. 또, 바람직하게는 상기 제2파일럿라인은 부움 내림측 및 아암크라우드측의 파일럿라인이다. 상기 제2파일럿라인은 부움내림측, 아암크라우드측 및 아암덤프측의 파일럿라인이더라도 좋다.

또, 상기 제4목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상기 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치에 있어서, 통상모드와 마무리모드를 포함하는 복수의 작업모드를 선택가능한 모드변환수단을 더욱 구비하고, 상기 제1신호보정수단은, 상기 모드변환수단의 선택신호를 입력하여, 상기 프론트장치가 상기 설정영역내에서 그 경계근방에 있을 때는, 상기 프론트장치의 상기 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 이동속도를 감속함과 동시에, 상기 모드변환수단이 마무리모드를 선택하고 있을 때는 상기 프론트장치의 상기 설정영역의 경계에 따른 방향의 이동속도가 상기 통상모드를 선택하고 있을 때보다 작아지도록 상기 프론트장치에 관한 조작수단의 조작신호를 보정하는 구성으로 한다.

이와 같이 모드변환수단을 설치하여, 제1신호 보정수단에서 조작신호를 보정함으로써, 모든 변환수단에서 선택한 모드에 따라 작업속도의 설정이 행할 수 있어, 정밀도를 중시한 마무리 작업과 작업속도를 선택하여 행할 수가 있다. 이를 위하여 작업의 종류에 따라 모드를 용도에 따라 나누어 사용하여 마무리 정밀도가 필요할 때는 천천히 움직이게 하고, 마무리 정밀도가 그다지 필요하지 않고 작업속도가 중요할 때는 빨리 움직여 작업능률을 향상시킬 수 있다.

또, 상기 제5목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치에 있어서, 상기 제1신호 보정수단은, 상기 제1연산수단의 연산치에 의해 상기 프론트장치의 소정부위의 위치와 건설기계 본체와의 거리를 인식하여 사이 프론트장치가 상기 설정영역내에서 그 경계근방에 있을 때에는 상기 프론트장치의 상기 설정영역 경계에 접근하는 방향의 이동속도를 감소시킴과 동시에, 상기 거리가 길어지면 상기 프론트장치의 상기 설정영역의 경계에 따른 방향 이동속도를 줄이도록 상기 프론트장치에 관한 조작수단의 조작신호를 보정하는 구성으로 한다.

이와 같이, 제1신호 보정수단으로 조작신호를 보정함으로써 프론트장치가 최대 리치부근에 있을 때와 같이 프론트부재의 유압작동기의 신축량에 대하여 프론트장치의 회동각의 변화가 큰 작업자세에서는 설정영역의 경계에 따른 방향의 버킷선단의 이동속도가 감소되므로 제어정밀도를 향상시킬 수 있다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명의 제1실시예에 의한 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치를 그 유압 구동장치와 함께 나타낸 도.

제2도는 본 발명이 적용되는 유압 셔블의 외관과 그 주위의 설정영역의 형상을 나타낸 도.

제3도는 유압 파일럿 방식의 조작레버장치의 상세를 나타낸 도.

제4도는 제어유닛의 제어기능을 나타낸 블록도.

제5도는 본 실시예의 영역제한 굴삭제어에서 사용되는 좌표계와 영역의 설정방법을 나타낸 도.

제6도는 경사각의 보정방법을 나타낸 도.

제7도는 본 실시예에서 설정되는 영역의 일예를 나타낸 도.

제8도는 목표 실린더 속도 연산부에 있어서의 파일럿압과 유량제어 밸브의 토출유량과의 관계를 나타낸 도.

제9도는 방향변환 제어부에 있어서의 처리내용을 나타낸 플로우챠트.

제10도는 방향변환 제어부에 있어서의 버킷선단과 설정영역의 경계와의 거리 Ya와 계수 h와의 관계를 나타낸 도.

제11도는 버킷 선단이 정해진 연산대로 방향 변환제어되었을 때의 궤적의 일예를 나타낸 도.

제12도는 방향변환 제어부에 있어서의 다른 처리내용을 나타낸 플로우챠트.

제13도는 반향변환 제어부에 있어서의 거리 Ya와 함수 Vcyf와의 관계를 나타낸 도.

제14도는 복원 제어부에 있어서의 처리내용을 나타낸 플로우챠트.

제15도는 버킷 선단이 정해진 연산대로 복원제어되었을 때의 궤적의 일예를 나타낸 도.

제16도는 본 발명의 제2실시예에 의한 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치를 그 유압구동장치와 함께 나타낸 도.

제17도는 제어유닛의 제어기능을 나타낸 기능블록도.

제18도는 방향변환 제어부에 있어서의 처리내용을 나타낸 플로우챠트.

제19도는 방향변환 제어부에 있어서의 버킷선단과 설정영역의 경계와의 거리 Ya와 계수 P와의 관계를 나타낸 도.

제20도는 방향변환 제어부에 있어서의 다른 처리내용을 나타낸 플로우챠트.

제21도는 방향변환 제어부에 있어서의 거리 Ya와 함수 Vcyx=F(ya)와의 관계를 나타낸 도.

제22도는 복원제어부에 있어서의 처리내용을 나타낸 플로우챠트.

제23도는 복원제어부에 있어서의 거리 Ya와 계수 P와의 관계를 나타낸 도.

제24도는 본 발명의 제3실시예에 의한 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치의 제어유닛의 제어기능을 나타낸 기능블록도.

제25도는 방향변환 제어부에 있어서의 처리내용을 나타낸 플로우챠트.

제26도는 방향변환 제어부에 있어서의 다른 처리내용을 나타낸 플로우챠트.

제27도는 복원제어부에 있어서의 처리내용을 나타낸 플로우챠트.

제28도는 본 발명의 제4 실시예에 의한 건설기계의 영역제한 굴삭 제어장치를 상기 유압 구동장치와 함께 나타낸 도.

제29도는 제어유닛에 있어서의 제어수순을 나타낸 플로우 챠트.

제30도는 본 실시예의 감속영역 및 복원영역에서의 목표속도벡터의 보정방법을 나타낸 도.

제31도는 버킷 선단과 설정영역 경계와의 거리와 감속 벡터와의 관계를 나타낸 도.

제32도는 버킷 선단과 설정영역 경계와의 거리와 복원벡터와의 관계를 나타낸 도.

제33도는 본 발명의 제5 실시예에 의한 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치를 본 발명이 적용되는 유압서블과 함께 나타낸 도.

제34도는 제어유닛에 있어서의 제어수순을 나타낸 플로우챠트.

제35도는 본 발명의 제6실시예에 의한 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치를 본 발명이 적용되는 유압셔블과 함께 나타낸 도.

제36도는 제어유닛에 있어서의 제어수순을 나타낸 플로우챠트.

제37도는 본 발명의 제7 실시예에 의한 건설기계의 영역제한 굴삭 제어장치를 본 발명이 적용되는 유압셔블과 함께 나타낸 도.

제38도는 제어유닛에 있어서의 제어수순을 나타낸 플로우챠트.

제39도는 본 발명의 제8 실시예에 의한 건설기계의 영역제한 굴삭 제어장치를 본 발명이 적용되는 유압셔블과 함께 나타낸 도.

제40도는 제어유닛에 있어서의 수순을 나타낸 플로우챠트.

제41도는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 본 발명이 적용되는 오프셋식 유압셔블의 상면도.

제42도는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 본 발명이 적용되는 2피이스 부움식 유압셔블의 측면도이다.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

이하, 본 발명을 유압셔블에 적용했을 경우의 몇개의 실시에를 도면을 사용하여 설명한다.

[실시예 1]

본 발명의 제1 실시예를 제1도 내지 제15도에 의해 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 조우의 주행모터(3e, 3f)를 포함하는 복수의 유압작동기와, 이들 유압작동기(3a∼3f)의 각각에 대응하여 설치된 복수의 조작레버장치(4a∼4f),와 유압펌프(2)와 복수의 유압작동기(3a∼3f)간에 접속되고, 조작레버장치(4a∼4f)의 조작신호에 의하여 제어되어 유압작동기(3a∼3f)에 공급되는 압유의 유량을 제어하는 복수의 유량제어밸브(5a∼5f)와, 유압펌프(2)와 유량제어밸브(5a∼5f)간의 압력이 설정치 이상이 되었을 경우에 열리는 릴리프밸브(6)를 가지고, 이들은 유압셔블의 피구동부재를 구동하는 유압구동장치를 구성하고 있다.

또, 유압셔블은 제2도에 나타낸 바와 같이, 수직방향으로 각각 회동하는 부움(1a), 아암(1b) 및 버킷(1c)으로 이루어지는 다관절형 프론트장치(1A)와, 상부선회체(1d) 및 하부주행체(1e)로 이루어지는 차체(1B)로 구성되고, 프론트장치(1A)의 부움(1a)의 기단은 상부선회체(1d)의 압부에 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, 이들의 동작은 상기 조작레버장치(4a∼4f)에 의하여 지시된다.

조작레버장치(4a∼4f)는 파일럿압에 의하여 대응하는 유량제어밸브(5a∼5f)를 구동하는 유압파일럿 방식이고, 각각 제3도에 나타낸 바와 같이 조작원에 의하여 조작되는 조작레버(40)와, 조작레버(40)의 조량량과 조작방향에 따른 파일럿 압이 생성되는 1쌍의 감압밸브(41, 42)에 의하여 구성되고, 감압밸브(41, 42)의 1차 포오트측은 파일럿펌프(43)에 접속되고, 2차포오트측은 파일럿라인(44a, 44b; 45a, 45b; 46a, 46b; 47a, 47b; 48a, 48b; 49a, 49b)을 거쳐 대응하는 유량제어밸브의 유압구동부(50a, 50b; 51a, 51b; 52a, 52b; 53a, 54b; 55a, 55b)에 접속되어 있다.

이상과 같은 유압셔블에 본 실시예에 의한 영역제한 굴삭제어장치가 설치되어 있다. 이 제어장치는 미리 작업에 따라 프론트장치의 소정부위, 예를 들면 버킷(1c) 선단이 움직일 수 있는 굴삭영역의 설정을 지시하는 설정기(7)와, 부움(1a), 아암(1b) 및 버킷(1c) 각각의 회동지점에 설치되고, 프론트장치(1A)의 위치와 자세한 상태량으로서 각각의 회동작을 검출하는 각도검출기(8a,8b,8c)와 차체(1B)의 전후방향의 경사각(θ)을 검출하는 경사각 검출기(8d)와, 부움용 및 아암용의 조작레버장치(4a,4b)의 파일럿라인(44a, 44b; 45a, 45b)에 설치되고, 조작레버장치(4a, 4b)의 조작량으로서 각각의 파일럿압을 검출하는 압력검출기(60a, 60b; 61a, 61b)와 설정기(7)의 설정신호, 각도검출기(8a, 8b, 8c) 및 경사각 검출기(8d)의 검출신호 및 압력검출기(60a, 69b; 61a, 61b)의 검출신호를 입력해서 버킷(1c)선단이 움직일 수 있는 굴삭영역을 설정함과 동시에 영역을 제한한 굴삭제어를 행하기 위한 전기신호를 출력하는제어유닛(9)과, 상기 전기신호에 의하여 구동되는 비례전자밸브(10a, 10b; 11a, 11b)와, 셔틀밸브(12)로 구성되어 있다. 비례전자밸브(10a)의 1차포오트측은 파일럿펌프(43)에 접속되고, 2차포오트측은 셔틀밸브(12)에 접속되어 있다. 셔틀밸브(12)는 파일럿라인(44a)에 설치되고, 파일럿라인(44a)내의 파일럿압과 비례전자밸브(10a)로부터 출력되는 제어압의 고압측을 선택하여 유량제어밸브(50a)의 유압구동부(50a)에 유도한다. 비례전자밸브(10b, 11a, 11b)는 각각 파일럿라인(44b, 45a, 45b)에 설치되고, 각각의 전기신호에 따라 파일럿라인내의 파일럿압을 감압하여 출력한다.

설정기(7)는 조작패널 또는 그립상에 설치된 스위치등의 조작수단에 의하여 설정신호를 제어유닛(9)에 출력하여 굴삭영역의 설정을 지시하는 것으로, 조작패널상에는 표시장치등의 다른 보조수단이 있어도 좋다. 또, IC 카드에 의한 방법, 바코드에 의한 방법, 레이저에 의한 방법, 무선통신에 의한 방법 등, 다른 방법을 사용해도 좋다.

제어유닛(9)의 제어기능을 제4도에 나타낸다. 제어유닛(9)은 영역설정연산부(9a), 프론트자세연산부(9b), 목표실린더속도 연산부(9c), 목표선단속도 벡터연산부(9d), 방향변환제어부(9e), 보정후 목표실린더속도 연산부(9f), 복원제어연산부(9g), 보정후 목표실린더속도 연산부(9h), 목표실린더속도 선택부(9i), 목표파일럿압 연산부(9j), 밸브지령연산부(9k)의 각 기능을 가지고 있다.

영역설정 연산부(9a)에서는 설정기(7)로부터의 지시로 버킷(1c) 선단이 움직일 수 있는 굴삭영역으 설정연산을 행한다. 그 일예를 제5도를 사용하여 설명한다. 또한, 본 실시예는 수직면내에 굴삭영역을 설정하는 것이다.

제5도에 있어서, 조작원의 조작으로 버킷(1c) 선단을 P1의 위치로 움직인 후, 설정기(7)로부터의 지시로 그때의 버킷(1c) 선단위치를 계산하고, 다음에 설정기(7)를 조작하여 그 위치로부터 깊이(h1)를 입력하여 깊이에 따라 설정해야 할 굴삭영역의 경계상의 점(P1^*)을 지정한다. 다음에 버킷(1c) 산단을 점(P2)의 위치로 움직인 후, 설정기(7)로부터의 지시로 그때의 버킷(1c) 선단위치를 계산하고, 동일하게 설정기(7)를 조작하여 그 위치로부터의 높이(h2)를 입력하여 깊이에 따라 설정해야 할 굴삭영역의 경계상의 점(P2^*)을 지정한다. 그리고 P1^*, P2^*의 2점을 연결한 선분의 직선식을 계산하여 굴삭영역의 경계로 한다.

여기서, 2점(P1, P2)의 위치는 프로트자세연산부(9b)에서 계산하고, 영역설정 연산부(9a)는 그 위치정보를 사용하여 상기 직선식을 계산한다.

제어유닛(9)에는 프론트장치(1A) 및 차체(1B)의 각부 치수가 기억되어 있고, 프론트자세 연산부(9b)는 이들 데이터와, 각도검출기(8a, 8b, 8c)에서 검출한 회동각(α,β,γ)의 값을 사용하여 2점(P1, P2)의 위치를 계산한다. 이때, 2점(P1, P2)의 위치는 예를 들면 부움(1a)의 회동지점을 원점으로 한 XY좌표계의 좌표치(X1, Y1)(X2, Y2)로서 구한다. XY좌표계는 본체(1B)에 고정한 직교좌표계이고, 수직면내에 있게 한다. 회전각(α, β, γ)으로부터 좌표계의 좌표치(X1, Y1)(X2, Y2)는 부움(1a)의 회동지점과 아암(1b)의 회동지점과의 거리를 L1, 아암(1b)의 회동지점과 버킷(1c)으 회동지점과의 거리를 L2, 버킷(1c)의 회동지점과 버킷(1c) 선단과의 거리를 L3라 하면, 하기의 식에 의하여 구해진다.

영역설정 연산부(9a)에서는 굴삭영역의 경계상의 2점(P1^*, P2^*)의 좌표치를 각각 Y좌표의 하기의 계산,

를 행함으로써 구해진다. 또, P1^*, P2^*의 2점을 잇는 선분의 직선하에서는 다음 식에 의하여 계산한다.

그리고, 상기 직선상으로 원점을 가지는 해당 직선을 일축으로 하는 직교좌표계, 예를 들면 점(P2^*)을 원점으로 하는 XaYa 좌표계를 설정하고, XY좌표계로부터 XaYa좌표계로의 좌표변환 데이터를 구한다.

또, 제6도에 나타낸 바와 같이 차체(1B)가 기울어졌을 때는 버킷과 선단의 지면과의 상대위치 관계가 변화하므로, 굴삭영역의 설정이 정확하게 행해질 수 없게 된다. 그러므로 본 실시예에서는 차체(1B)의 경사각(θ)을 경사각 검출기(8d)로 검출하고, 프론트자세 연산부(9b)에서 그 경사각(θ)의 값을 입력하고, XY좌표계를 각도(θ)만큼 회전시킨 XbYb좌표계로 버킷선단의 위치를 계산한다. 이에 의하여 차체(1B)가 기울어져 있어도 정확한 영역설정이 행해진다. 또, 차체가 경사졌을 때에는 차체의 경사를 수정하고나서 작업을 하거나 차체가 경사지지 않는 작업현장에서 사용하는 경우에는, 경사각 검출기가 반드시 필요하지는 않다.

이상은 1개의 직선으로 굴삭영역의 경계를 설정한 예이나, 복수개의 직선을 조합함으로서 수직면내에서 임의의 형상의굴삭영역을 설정할 수 있다. 제7도는 그 일에를 나타낸 것으로, 3개의 직선(A1, A2, A3)를 사용하여 굴삭영역을 설정하고 있다. 이 경우도, 각 직선(A1, A2, A3)에 대하여 상기와 동일한 조작 및 연산을 행함으로써 굴삭영역의 경계를 설정할 수 있다.

프론트자세 연산부(9b)에서는 상기한 바와 같이, 제어유닛(9)의 기억장치에 기억한 프론트장치(1A) 및 차체(1B)의 각부치수와, 각도검출기(8a, 8b, 8c)로 검출한 회전각(α,β,γ)의 값을 사용하여 프론트장치(1A)의 소정부위의 위치를 XY좌표계의 값으로 연산한다.

목표실린더속도 연산부(9c)에서는 압력검출기(69a, 60b, 61a, 61b)에서 검출한 파일럿압의 값을 입력하고, 유량제어밸브(5a, 5b)의 토출유량을 구하고, 다시 이 토출유량으로부터 부움 실린더(3a) 및 아암실린더(3b)의 목표속도로 계산한다. 제어유닛(9)의 기억장치에는 제8도에 나타낸 바와같은 파일럿압력(PBU, PBD, PAC, PAD)와 유량제어밸브(5a, 5b)의 토출유량(VB, VA)과의 관계가 기억되어 있고, 목표실린더속도연산부(9c)는 이 관계를 사용하여 유량제어밸브(5a, 5b)의 토출유량을 구한다. 또한, 제어유닛(9)의 기억장치에 사전에 계산한 파일럿압과 목표실린더 속도와의 관계를 기억해두고, 파일럿압으로부터 직접 목표실린더속도를 구해도 좋다.

목표선단속도백터 연산부(9d)에서는 프론트자세 연산부(9b)에서 구한 버킷 선단위치 및 목표실린더속도 연산부(9c)에서 구한 목표실린더속도와, 제어유닛(9)의 기억장치에 기억하고 앞서의 L1, L2, L3등의 각부 치수로부터 버킷(1c)의 목표속도벡터(Vc)를 구한다. 이때, 목표속도벡터(Vc)는 먼저 제5도에 나타낸 XY좌표게의 값으로 구하고, 다음에 이 값을 사용하여 영역설정 연산부(9a)에서 앞서 구한 XY좌표계로부터 XaYa 좌표계에의 변환데이터를 사용하여 XaYa 좌표계로 변환함으로써, XaYa 좌표계의 값으로 구한다. 여기서, XaYa좌표계에서의 목표속도벡터(Vc)의 Xa 좌표치(Vcx)는 목표벡터(Vc)의 설정영역의 경계에 평행한 방향의 벡터성분이 되고, Ya 좌표치(Vcy)는 목표속도벡터(Vc)의 설정영역의 경계에 수직인 방향의 벡터성분이 된다.

방향변환제어부(9e)에서는 버킷(1c) 선단이 설정영역내에서 그 경계근방에 있고, 목표속도벡터(Vc)가 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 성분을 가지는 경우, 수직인 벡터성분을 설정영역의 경계에 근접함에 따라 감소하도록 보정한다. 바꾸어 말하면, 수직방향의 벡터성분(Vcy)에 그것보다 작은 설정영역으로부터 떨어지는 방향의 벡터(역방향 벡터)를 가한다.

제9도에 방향변환제어부(9e)에서의 제어내용을 플로우챠트로 나타낸다. 먼저, 100)에 있어서, 목표속도벡터(Vc)의 설정영역의 경계에 대하여 수직인 성분, 즉 XaYa 좌표계에서의 Ya좌표치(Vcy)의 정부(正負)를 판정하고, 정인 경우는 버킷선단이 설정영역의 경계로부터 떨어지는 방향의 속도벡터이므로, 101)으로 진행하여 목표속도벡터(Vc)의 Xa좌표치 Vc 및 Ya좌표치(Vcy)를 그대로 보정후의 벡터성분(Vcxa, Vcya)로 한다. 부의 경우는 버킷선단이 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 벡터이므로 102)으로 진행하여 방향변환제어를 위하여 목표속도벡터(Vc)의 Xa좌표치(Vcx)는 그대로 보정후의 벡터성분(Vcxa)으로 하고, Ya좌표치(Vcy)는 이것에 계수(h)를 곱함 값을 보정후의 벡터성분(Vcya)으로 한다.

여기서, 계수(h)는 제10도에 나타낸 바와 같이, 버킷(1c) 선단과 설정영역의 경계와의 거리(Ya)가 설정치(Ya1)보다 클때에는 1이고, 거리(Ya)가 설정치(Ya1)보다 작아지면, 거리(Ya)가 작아짐에 따라 1보다 작아지고, 거리(Ya)가 0이 되면, 즉 버킷선단이 설정영역의 경계상에 도달하면 0이되는 값이고, 제어유닛(9)의 기억장치에서는 이와 같은 h와 Ya의 관계가 기억되어 있다.

방향변환제어부(9e)에서는 영역설정연산부(9a)에서 앞서의 연산에서 구한 XY좌표계로부터 XaYa 좌표계에의 변환데이터를 사용하여, 프론트자세연산부(9b)에서 구한 버킷(1c) 선단위치를 XaYa좌표계로 변환하고, 그 Ya좌표치로부터 버킷(1c) 선단과 설정영역의 경계와의 거리(Ya)를 구하고, 이 거리(Ya)로부터 제10도의 관계를 사용하여 계수(h)를 구한다.

이상과 같이 목표속도벡터(Vc)의 수직방향의 벡터성분(Vcy)를 보정함으로써, 거리(Ya)가 작아짐에 따라 수직방향의 벡터성분(Vcy)의 감소량이 커지도록 벡터성분(Vcy)이 감소되고, 목표속도벡터(Vc)는 목표속도벡터(Vca)로 보정된다. 여기서, 설정영역의 경계로부터 거리(Ya1)의 범위는 방향변환영역 또는 감속영역이라고 부를 수가 있다.

버킷(1c)선단이 상기와 같은 보정후의 목표속도벡터(Vca)와 같이 방향변환 제어되었을 때의 궤적의 일예를 제11도에 나타낸다. 목표속도벡터(Vc)가 경사하방으로 일정하다고 하면, 그 평행성분(Vcx)은 일정하게 되고, 수직성분(Vcy)은 버킷(1c) 선단이 설정영역의 경계에 접근함에 따라(거리 Ya가 좁아짐에 따라)작아진다. 보정후의 목표속도벡터(Vca)는 그 합성임므로 궤적은 제10도와 같이 설정영역의 경계에 근접함에 따라 평행이 되는 곡선상이 된다. 또, Ya=0에서 h=0라 하면, 설정영역의 경계상에서의 보정후의 목표속도벡터(Vca)는 평행성분(Vex)에 일치한다.

제12도에 방향변환제어부(9e)에서의 제어의 다른 예를 플로우챠트로 나타낸다. 이 예에서는 100)에 있어서, 목표속도벡터(Vc)의 설정영역의 경계에 대하여 수직인 성분(목표속도벡터 Vc의 Ya좌표치)(Vcy)이 부라고 판정되면, 102A)으로 진행하여 제어유닛(9)의 기억장치에 기억하고 있는 제13도에 나타낸 것과 같은 Vcyf=f(Ya)의 함수관계로부터 버킷(1c)선단과 설정영역의 경계와의 거리(Ya)에 대응하는 감속된 Ya좌표치(Vcyf)를 구하고, 이 Ya좌표치(Vcyf)와 (Vcy)의 작은 쪽을 보정후의 벡터성분(Vcya)로 한다. 이와 같이 하면, 버킷(1c)선단을 천천히 움직이고 있을 때는, 버킷선단이 설정영역의 경계에 접근해도 그 이상은 감속되지 않고, 조작원이 조작한 대로의 동작이 얻어진다는 이점이 있다.

또, 상기와 같이 버킷선단의 목표속도벡터의 수직성분을 감소시켜도, 유량제어밸브, 기타 유압기기의 제작공차에 의한 불균일등에 의하여 수직벡터성분을 수직방향거리(Ya=0)에서 0으로 하는 것은 대단히 어려워, 버킷선단이 설정영역 밖으로 침입하는 일이 있다. 그러나, 본 실시예에서는 후술하는 복원제어를 병용하기 때문에, 버킷선단은 거의 설정영역의 경계상에서 동작하게 된다. 또, 이와 같이 복원제어를 병용하므로 제10도 및 제13도에 나타낸 관계를 수직방향거리(Ya=0)에서 계수 h나 감속한 Ya좌표치(Vchf)가 조금 남도록 설정해도 좋다.

또, 상기의 제어에서는 목표속도벡터의 수평성분(Xa좌표치)는 그대로 유지했으나, 반드시 유지하지 않아도 되고, 수평성분을 증가시켜 증속해도 좋으며, 수평성분을 감소시켜 감속해도 좋다. 후자에 대해서는 별도의 실시예로서 후술한다.

보정후 목표실런더속도 연산부(9f)에서는, 방향변환 제어부(9c)에서 구한 보정후의 목표속도벡터로부터 부움실린더(3a) 및 아암실린더(3b)의 목표실린더속도를 연산한다. 이것은 목표선단속도벡터연산부(9d)에서의 연산의 역연상이다.

여기서, 제9도 또는 제10도의 플로우챠트에서 수순 102 또는 102A의 방향 변환제어(감속제어)를 행하는 경우는, 그 방향변환제어에 필요한 부움실린더 및 아암실린더의 동작방향을 선택하고, 그 동작방향에 있어서의 목표실린더속도를 연산한다. 일예로서 자기앞방향으로 굴삭하고자 아암크라우드를 하는 경우(아암크라우드조작)과, 부움내림·아암덤프의 복합조작으로 버킷선단을 미는(누르는)방향으로 조작했을 경우를 설명한다.

아암크라우드 조작의 경우는 목표속도벡터(Vc)의 수직성분(Vcy)의 감소쪽으로,

(1) 부움(1a)을 올림으로써 감소시키는 방법.

(2)아암(1b)의 크라우드 동작을 감속하여 감소시키는 방법.

(3) 양자를 조합시킴으로써 감소시키는 방법.

의 3가지가 있고, (3)으로 조합시키는 경우, 그 조합의 비율은 그때의 프론트장치의 자세, 수평방향의 벡터성분등에 따라 다르다. 어느 경우에도 이들은 제어소프트로 결정된다. 본 실시예에서는 복원제어와 병용되므로, 부움(1a)을 올림으로써 감소시키는 방법을 포함하는 (1) 또는 (3)이 바람직하고, 동작의 원활도라는 점에서 (3)이 가장 바람직하다고 생각된다.

아암덤프 복합조작에서는 아암을 차체측의 위치(앞쪽의 위치)로부터 덤프조작하는 경우에 설정영역의 밖으로 나가는 방향의 목표벡터를 가하게 된다. 따라서, 목표속도벡터(Vc)의 수직성분(Vcy)을 감소시키기 위해서는 부움내림을 부음올림으로 변환하고, 아암덤프를 감속할 필요가 있다. 이 조합도 제어소프트로 결정된다.

복원제어부(9g)에서는 버킷(1c)선단이 설정영역의 밖으로 나왔을 때, 설정영역의 경계로부터의 거리에 관계하여 버킷선단이 설정영역으로 리턴하도록 목표속도 벡터를 보정한다. 바꾸어 말하면, 수직방향의 벡터성분(Vcy)에 그보다 큰 설정영역에 접근하는 방향의 벡터(역방향벡터)를 가한다.

제14도에 복원제어부(9g)에서의 제어내용을 플로우챠트로 나타낸다. 먼저, 수순 110에 있어서, 버킷(1c)선단과 설정영역의 경계와의 거리(Ya)의 정부를 판단한다. 여기서, 거리(Ya)는 상기한 바와 같이 XY좌표계로부터 XaYa좌표계에의 변환데이터를 사용하여, 프론트자세 연산부(9b)에서 구한 프론트선단의 위치를 XaYa좌표계로 변환하고, 그 Ya좌표치로부터 구한다. 거리(Ya)가 정인 경우, 버킷선단이 아직 설정영역내에 있으므로 수순 111로 진행하여, 앞서 설명한 방향변환제어를 우선하기 위한 목표속도벡터(Vc)의 Xa좌표치(Vcx) 및 Ya좌표치(Vcy)를 각각 0으로 한다. 부인 경우는 버킷선단이 설정영역의 경계 밖으로 나왔으므로, 수순 112로 진행하여 복원제어를 위한 목표속도벡터(Vc)의 Xa좌표치(Vcx)는 그대로 보정후의 벡터성분(Vcxa)으로 하고, Ya좌표치(Vcy)는 설정영역의 경계와의 거리(Ya)에 계수(-K)를 곱한 값을 보정후의 벡터성분(Vcya)로 한다. 여기서, 계수 K는 제어상의 특성으로부터 결정되는 임의의 값이고, -KVcy는 거리 Ya가 작아짐에 따라 작아지는 역방향의 속도벡터가 된다. 또한, K는 거리 Ya가 작아지면 작아지는 함수이더라도 좋고, 이 경우, -KVcy는 거리(Ya)가 작아짐에 따라 작아지는 비율이 커진다.

이상과 같이 목표속도벡터(Vc)의 수직방향의 벡터성분(Vcy)을 보정함으로써 거리(Ya)가 작아짐에 따라 수직방향의 벡터성분(Vcy)이 작아지도록 목표속도벡터(Vc)는 목표속도벡터(Vca)로 보정한다.

버킷(1c)선단이 상기와 같은 보정후의 목표속도벡터(Vca)대로 복원제어되었을 때의 궤적의 일예를 제15도에 나타낸다. 목표속도벡터(Vc)가 경사하방으로 일정하다고 하면, 그 평행성분(Vcx)은 일정하게 되고, 또 복원벡터(Vcya)(=-Kya)는 거리(Ya)에 비례하므로 수직성분은 버킷(1c)선단이 설정영역의 경계에 가까워짐에 따라(거리 Ya가 작아짐에 따라)작아진다. 보정후의 목표속도벡터(Vca)는 그 합성이므로, 궤적은 제15도와 같이 설정영역의 경계에 가까워짐에 따라 평행이되는 곡선상으로 된다.

이와 같이, 복원제어부(9g)에서는 버킷(1c)선단이 설정영역에 리턴하도록 제어되기 때문에, 설정영역밖에 복원영역이 얻어지게 된다. 또, 이 복원제어로도, 버킷(1c)선단의 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 움직임이 감속됨으로써 결과로서 버킷(1c)선단의 이동방향이 설정영역의 경계에 따른 방향으로 변환되어 이 의미에서 이 복원제어도 방향변환제어라고 할 수 있다.

보정후 목표실린더속도 연산부(9h)에서는 복원제어부(9g)에서 구한 보정후의 목표벡터로부터 부움실린더(3a) 및 아암실린더(3b)의 목표실린더속도를 연산한다. 이것은 목표선단속도벡터 연산부(9d)에서의 연산의 역연산이다.

여기서, 제14도의 플로우챠트에서 수순 112의 복원제어를 행하는 경우, 그 복원제어에 필요한 부움실린더 및 아암실린더의 동작방향을 선택하고, 그 동작방향에 있어서의 목표실린더속도를 연산한다. 단, 복원제어에서는 부움(1a)을 올림으로써 버킷선단을 설정영역으로 리턴시키기 때문에, 부움(1a)의 올림방향이 반드시 포함된다. 그 조합도 제어소프트로 결정된다.

목표실린더속도 선택부(9i)에서는 목표실린더속도 연산부(9f)에서 얻은 방향변환제어에 의한 목표실린더속도와 연산부(9h)에서 얻은 복원제어에 의한 목표실린더속도의 값이 큰쪽(최대치)를 선택하여 출력용의 목표실린더 속도로 한다.

여기서, 버킷선단과 설정영역의 경계와의 거리(Ya)가 정(正)의 경우는 제14도의 수순 111에서 목표속도벡터 성분은 모두 0이되고, 제9도의 수순 101 또는 102에 있어서의 속도벡터성분의 값쪽이 항상 대(大)가 되므로 목표실런더속도 연산부(9f)에서 얻은 방향변환제어에 의한 목표실린더 속도가 선택되고, 거리(Ya)가 부(-)이고 목표속도벡터의 수직성분(Vcy)이 부인 경우는, 제9도의 수순 102에 있어서 h=0로 보정후의 수직성분(Vcya)은 0이 되고, 제14도의 수순 112에 있어서의 수직성분의 값이 항상 대(大)가 되므로, 목표실린더속도 연산부(9h)에서 얻은 복원제어에 의한 목표실린더속도가 선택되고, 거리(Ya)가 부이고 목표속도벡터의 수직성분(Vcy)이 정인 경우는, 제9도의 수순 101에 있어서의 목표속도벡터(Vc)의 수직성분(Vcy)과 제14도의 수순 112에 있어서의 수직성분(KYa)의 값이 대소에 따라서, 목표실린더속도 연산부(9f) 또는 (9h)에서 얻은 목표실린더속도가 선택된다. 또, 선택부(9i)에서는 최대치를 선택하는 대신에 양자의 합을 취하는등, 다른 방법이더라도 좋다.

목표파일럿압 연산부(9j)에서는 목표실린더속도 선택부(9i)에서 얻은 출력용의 목표실린더 속도로부터 파일럿라인(44a,44b, 45a,45b)의 목표파일럿압을 연산한다. 이것은 목표실린더속도 연산부(9c)에서의 연산의 역연산이다.

밸브지령연산부(9k)에서는 목표파일럿압 연산부(9i)에서 계산한 목표압으로부터 그 파일럿압을 얻기 위한 비례전자밸브(10a, 10b, 11a, 11b)의 지령치를 연산한다. 이 지령치는 증폭기에서 증폭되어, 전기신호로서 비례전자밸브에 출력된다.

여기서, 제9도 또는 제12도의 플로우챠트에서 수순102 또는 102A의 방향변환제어(감속제어)를 행하는 경우, 앞서 설명한 바와 같이 아암크라우드 동작에서는 부움올림, 아암크라우드의 감속이 포함되는데, 부움올림에서는 부움올림측의 파일럿라인(44a)에 관한 비례전자밸브(10a)에 전기 신호를 출력하고, 아암크라우드의 감속에서는 아암크라우드측의 파일럿라인(45a)에 설치된 비례전자밸브(11a)에 전기신호를 출력한다. 부움 내림·아암덤프 복합조작에서는 부움내림을 부움올림으로 변환하고, 아암덤프를 감속하거나, 부움내림을 부움올림으로 변환하는데는 부움내림측의 파일럿라인(44a)에 설치된 비례전자밸브(10b)에 출력하는 전기신호를 0으로하고, 비례전자밸브(10a)에 전기신호를 출력하고, 아암덤프의 감속에서는 아암덤프측의 파일럿라인(45a)에 설치된 비례전자밸브(11b)에 전기신호를 출력한다. 또한, 그 외의 경우, 비례전자밸브(10b,11a,11b)에는 관련되는 파일럿라인의 파일럿압에 대응한 전기신호가 출력되어 해당 파일럿압을 그대로 출력할 수 있도록 한다.

상기의 구성에 있어서, 조작레버장치(4a∼4f)는 복수의 피구동부재인 부움(1a), 아암(1b), 버킷(1c), 상부선회체(1d) 및 하부주행체(1e)의 동작을 지시하는 유압파일럿 방식의 조작수단을 구성하고, 설정기(7)와 프론트 영역 설정연산부(9a)는 프론트장치(1a)의 움직일 수 있는 영역을 설정하는 영역설정수단을 구성하고, 각도검출기(8a∼8c) 및 경사각검출기(8d)는 프론트장치(1A)의 위치와 자세에 관한 상태량을 검출하는 제1검출수단을 구성하고, 프론트자세연산부(9b)는 제1검출수단으로부터의 신호에 의거하여 프론트장치(1A)의 위치와 자세를 연산하는 제1연산수단을 구성한다.

또, 목표실린더속도 연산부(9c), 목표선단속도벡터 연산부(9d), 방향변환제어부(9e), 보정후 목표실린더속도 연산부(9f), 목표실린더속도 선택부(9i), 목표파일럿압 연산부(9j), 밸브지령연산부(9k) 및 비례전자밸브(10a∼11b)는 복수의 조작수단(4a∼4f)중 특정의 프론트부재(1a,1b)에 관련되는 조작수단(4a,4b)의 조작신호와 상기/제1연산수단(9b)의 연산치에 의거하여, 프론트장치(1A)가 설정영역내에서 그 경계근방에 있을 때, 프론트장치(1A)가 설정영역의 경계에 따른 방향으로 움직이고, 설정영역의 경계에 접근하는 방향으로 이동속도가 감소되더라도 프론트장치(1A)에 관한 조작수단(4a,4b)의 조작신호를 보정하는 제1신호 보정수단을 구성한다.

또, 목표실린더속도 연산부(9c) 및 목표선단속도벡터 연산부(9d)는 특정의 프론트부재(1a,1b)에 관련된 조작수단(4a,4b)으로부터의 조작신호에 의거하여 프론트장치(1A)의 목표속도벡터를 연산하는 제2연산수단을 구성하고, 방향변환제어부(9e)는 상기 제1 및 제2연산수단의 연산치를 입력하여, 프론트장치(1A)가 설정영역내에서 그 경계근방에 있을 때, 목표속도벡터(Vc)의 설정영역의 경계에 따른 방향의 벡터성분(Vcx)을 남기고, 목표속도벡터(Vc)의 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 벡터성분(Vcy)을 감소시키도록 목표속도벡터(Vc)를 보정하는 제3연산수단을 구성하고, 보정후 목표실린더속도 연산부(9f,9h), 목표실린더속도 선택부(9i), 목표파일럿압 연산부(9j), 밸브지령연산부(9k) 및 비례전자밸브(10a∼11b)는 목표속도밸브(Vc)에 따라 프론트장치(1A)가 움직이도록 대응하는 유압제어밸브(5a,5b)를 구동하는 밸브제어수단을 구성한다.

또, 목표실린더속도 연산부(9c), 목표선단속도벡터 연산부(9d), 복원제어부(9g), 보정후 목표실린더속도 연산부(9h), 목표실린더속도 선택부(9i) 목표파일럿압 연산부(9j), 밸브지령연산부(9k) 및 비례제어밸브(10a∼11b)는 복수의 조작수단(4a∼4f)중 특정의 프론트부재(1a,1b)에 관한 조작수단(4a,4b)의 조작신호와 상기 제1연산수단(9b)의 연산치에 의거하여 프론트장치(1A)가 설정영역 밖에 있을 때에는 프론트장치(1A)가 설정영역으로 리턴하도록 프론트장치(1A)에 관련된 조작수단(4a,4b)의 조작신호를 보정하는 제2연산 보정수단을 구성한다.

또, 복원제어부(9g)는 상기 제1 및 제2연산수단의 연산치를 입력하여, 프론트장치(1A)가 설정영역 밖에 있을 때에는 프론트장치(1A)가 설정영역으로 리턴하도록 목표속도벡터(Vc)를 보정하는 제4연산수단을 구성한다.

또, 조작레버장치(4a∼4f) 및 파일럿라인(44a∼49b)는 유압제어밸브(5a∼5f)를 구동하는 조작시스템을 구성하고, 압력검출기(60a∼61b)는 프론트장치의 조작수단의 조작량을 검출하는 제2검출수단을 구성하고, 상기 제2연산수단을 구성하는 목표실린더속도 연산부(9c) 및 목표선단벡터 연산부(9d)는 제2검출수단으로부터의 신호에 의거하여 프론트장치(1A)의 목표속도벡터를 연산하는 수단이고, 상기 밸브제어수단을 구성하는 요소중 보정후 목표실린더속도 연산부(9f,9h), 목표실린더속도 선택부(9i), 목표파일럿압 연산부(9j)는 상기 보정한 목표속도벡터에 의거하여 대응하는 유압제어밸즈(5a,5b)를 구동하기 위한 목표파일럿압을 계산하는 제5연산수단을 구성하고, 밸브지령연산부(9k) 및 비례전자밸브(10a∼11b)는 그 목표파일럿압이 얻어지도록 상기 조작시스템을 제어하는 파일럿제어수단을 구성한다.

또, 파일럿라인(44a)은 프론트장치(1A)가 설정영역으로부터 멀어지는 방향으로 움직이도록 대응하는 유압제어밸브(5a)에 파일럿압을 유도하는 제1파일럿라인을 구성하고, 보정후 목표실린더속도 연산부(9f,9h), 목표실린더속도 선택부(9i) 및 목표파일럿연산부(9j)는 보정한 목표속도벡터에 의거하여 제1파일럿라인에 있어서의 목표파일럿압을 계산하는 수단을 구성하고, 밸브지령연산부(9k)는 그 목표파일럿압에 대응하는 제1전기신호를 출력하는 수단을 구성하고, 비례전자밸브(10a)는 제1전기신호를 유압으로 변환하여 목표파일럿압에 상당하는 제어압을 출력하는 전기유압변환수단을 구성하고, 셔틀밸브(12)는 제1파일럿라인내의 파일럿압과 전기유압 변환수단으로부터 출력된 제어압의 고압측을 선택하여 대응하는 유압제어밸브(5a)에 유도하는 고압선택수단을 구성한다.

또, 파일럿라인(44b,45a,45b)은 프론트장치(1A)가 설정영역에 접근하는 방향으로 움직이도록 대응하는 유압제어밸브(5a,5b)에 파일럿압을 유도하는 제2파일럿라인을 구성하고, 보정후 목표실린더 연산부(9f,9h), 목표실린더속도 선택부(9i) 및 목표파일럿압 연산부(9j)는 보정한 목표속도벡터에 의거하여 제2파일럿라인에 있어서의 목표파일럿압을 계산하는 수단을 구성하고, 밸브연산부(9k)는 그 목표파일럿압에 대응하는 제2전기신호를 출력하는 수단을 구성하고, 비례전자밸브(10b,11a,11b)는 제2파일럿라인에 설치되어, 제2전기신호에 의하여 작동하여 제2파일럿라인내의 파일럿압력을 목표파일럿압까지 감압하는 감압수단을 구성한다.

다음에, 이상과 같이 구성한 본 실시예의 동작을 설명한다. 작업예로서, 앞에 예시한 앞쪽방향으로 굴삭하려고 아암크라우드를 하는 경우(아암 크라우드조작)와, 부움내림·아암덤프의 복합조작으로 버킷선단을 미는 방향으로 조작했을 경우(아암덤프 복합조작)에 대하여 설명한다.

앞쪽 방향으로 굴삭하려고 하여 아암크라우드하면, 버킷(1c)선단은 서서히 설정영역의 경계에 가까워진다. 버킷선단과 설정영역의 경계와의 거리가 Ya1 보다 작아지면, 방향변환제어부(9c)에 있어서, 버킷선단의 목표속도벡터(Vc)의 설정영역의 경계에 접근하는 방향이 벡터성분(경계에 대하여 수직반향의 벡터성분)을 줄이도록 보정하여, 버킷선단의 방향 변환제어(감속제어)를 행한다. 이때 보정후 목표실린더속도 연산부(9f)에 있어서, 부움올림과 아암크라우드의 감속과의 조합으로 방향변환제어를 행하도록 소프트가 설계되어 있으면 연산부(9f)에서는 부움실린더(3a)의 신장방향의 실린더속도가 아암실린더(3b)의 신장방향의 실린더속도를 연산하고, 목표파일럿압 연산부(9j)에서는 부움올림측의 파일럿라인(44a)의 목표파일럿압과 아암크라우드측의 파일럿라인(45a) 목표파일럿압을 계산하고, 밸브지령연산부(9k)에서는 비례전자밸브(10a, 11a)에 전기신호를 출력한다. 이 때문에, 비례전자밸브(10a)는 연산부(9j)에서 연산한 목표파일럿압에 상당하는 제어압을 출력하고, 이 제어압이 셔틀밸브(12)에서 선택되어 부움용 유량제어밸브(5a)의 부움올림측 유압구동부(50a)에 유도된다. 한편, 비례전자밸브(11a)는 전기신호에 따라 파일럿라인(45a)내의 파일럿압을, 연산부(9j)에서 연산한 목표파일럿압까지 감압하고, 그 감압한 파일럿압을 아암용 유량제어밸브(5b)의 아암크라우드측 유압구동부(51a)에 출력한다. 이와 같은 비례전자밸브(10a,11a)의 동작에 의하여 설정영역의 경계에 대하여 수직방향의 움직임이 감속 제어되어, 설정영역이 경계에 따른 방향의 속도성분은 줄지않고, 이 때문에 제11도에 나타낸 바와 같이 설정영역의 경계에 따라 버킷(1c)선단을 움직일 수 있게 된다. 이 때문에, 버킷(1c)선단의 움직일 수 있는 영역을 제한한 굴삭을 능률적으로 행할 수 있다.

또, 상기와 같이 버킷(1c)선단이 설정영역내의 경계근방에서 감속제어될 때, 프론트장치(1A)의 움직임이 빠르면 제어상의 응답지연이나 프론트장치(1A)의 관성에 의하여 버킷(1c)선단이 설정영역의 밖에 어느 정도 들어가는 일이 있다. 이와 같을 때, 본 실시예에서는, 복원제어부(9g)에 있어서, 버킷(1c)선단이 설정영역으로 되돌아가도록 목표벡터(Vc)를 보정하여 복원제어를 행한다. 이때, 보정후 목표실린더속도 연산부(9h)에 있어서, 부움올림과 아암크라우드의 감속과의 조합으로 복원제어를 행하도록 소프트가 설계되어 있으면, 방향변환제어의 경우와 마찬가지로, 연산부(9h)에서 부움실린더(3a)의 신장방향의 실린더속도와 아암실린더(3b)의 신장방향의 실런더속도를 연산하고, 목표파일럿압 연산부(9j)에서 부움올림측의 파일럿라인(44A)의 목표파일럿압과 아암크라우드측의 파일럿라인(45a)의 목표파일럿압을 계산하고, 밸브지령연산부(9k)에서는 비례전자밸브(10a,11a)에 전기신호를 출력한다. 이에 의하여 상기한 바와 같이 비례전자밸브(10a,11a)가 작동하여 버킷선단은 신속하게 설정영역으로 리턴하도록 제어되어 설정영역의 경계에서 굴삭이 행해진다. 이 때문에, 프론트장치(1A)를 빨리 움직였을 때도 설정영역의 경계에 따라 버킷선단을 움직일 수가 있어, 영역을 제한한 굴삭을 정확하게 행할 수 있다.

또, 이때 상기와 같이 미리 방향변환제어로 감속되고 있으므로, 설정영역 밖으로의 침입량은 감소되어, 설정영역으로 되돌아갈 때의 쇼크가 대폭으로 완화된다. 이 때문에, 프론트장치(1A)를 빨리 움직였을 때에도 버킷(1c)선단을 설정영역의 경계에 따라 원활하게 움직일 수가 있어, 영역을 제한한 굴삭을 원활하게 행할 수가 있다.

또, 본 실시예의 복원제어에서는 목표속도벡터(Vc)의 설정영역의 경계에 수직인 벡터성분을 보정하고, 설정영역의 경계에 따른 방향의 속도성분은 남게 되므로, 설정영역밖에 있어서도 버킷(1c)선단을 설정영역의 경계에 따라 원활하게 움직일 수 있다, 또, 이때 버킷(1c) 선단과 설정영역의 경계와의 거리(Ya)가 작아짐에 따라 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 벡터성분을 작게하도록 보정하므로, 제15도에 나타낸 바와 같이 보정후의 목표벡터(Vca)에 의한 복원제어의 궤적은 설정영역의 경계에 가까워짐에 따라 평행이 되는 곡선상이 되고, 이 때문에 설정영역으로부터 리턴할 때의 움직임이 한층 원활하게 된다.

또, 설정영역의 경계와 같은 소정의 경로에 따라 버킷선단을 움직이는 굴삭작업을 행하는 경우, 유압파일럿방식에서는 통상 오퍼레이터는 적어도 부움용의 조작레버장치(4a)와 아암용의 조작레버장치(4b)의 2개의 조작레버를 조작하여 버킷선단의 움직임을 제어할 필요가 있다. 본 실시예에서는 물론 부움용과 아암용의 조작레버장치(4a,4b)의 쌍방의 조작레버장치를 조작해도 좋으나, 아암용의 조작레버 1개를 조작해도 상기와 같이 연산부(9f,9h)로 방향변환제어 또는 복원제어에 필요한 유압실린더의 실린더속도가 연산되어 버킷선단을 설정영역의 경계에 따라 이동시키기 때문에, 아암용의 조작레버 1개로 설정영역의 경계에 따른 굴삭작업을 행할 수가 있다.

이상과 같이 설정영역에 따라 굴삭중, 예를 들면 버킷(1c)중에 토사가 충분히 들어갔다거나, 도중에 장애물이 있었다거나, 굴삭저항이 커서 프론트장치가 정지하여 버렸기 때문에 굴삭저항을 작게하거나, 부움(1a)을 수동으로 상승시키고 싶은 경우가 있다. 이와 같은 경우에는, 부움용의 조작레버장치(4a)를 부움올림방향으로 조작하면, 부움올림측의 파일럿라인(44a)에 파일럿압이 일어나, 그 파일럿압이 비례전자밸브(10a)의 제어압 보다 높아지면 그 파일럿압이 셔틀밸브(12)에서 선택되어 부움을 상승시킬 수 있다.

부움내림·아암덤프의 복합조작으로 버킷선단을 미는 방향으로 조작하는 경우,아암을 차체측의 위치(자기앞의 위치)로부터 덤프 조작하면 설정영역의 밖으로 나가는 방향의 목표벡터를 주게 된다. 이 경우도 버킷선단과 설정영역의 경계와의 거리가 Ya보다 작아지면, 방향변환제어부(9e)에 있어서 목표속도벡터(Vc)의 동일한 보정이 행해져, 버킷선단의 방향변환제어(감속제어)를 행한다. 이때, 보정후 목표실린더속도 연산부(9f)에 있어서, 부움올림과 아암덤프의 감속과의 조합으로 방향변환제어를 행하도록 소프트가 설계되어 있으면, 연산부(9f)에서는 부움실린더(3a)의 신장방향의 실린더속도와 아암실린더(3b)의 수축방향의 실린더 속도를 연산하고, 목표파일럿압 연산부(9j)에서는 부움내림측의 파일럿라인(44b) 목표파일럿압은 0으로하는 한편, 부움올림측의 파일럿라인(44a)의 목표파일럿압과 아암덤프측의 파일럿라인(45b)의 목표파일럿압을 계산하고, 밸브지령연산부(9k)에서는 비례전자밸브(10b)의 출력을 OFF로하여, 비례전자밸브(10a,11b)에 전기신호를 출력한다. 이 때문에, 비례전자밸브(10b)는 파일럿라인(44b)의 파일럿압력을 0으로 감압하고, 비례전자밸브(10a)는 목표파일럿압에 상당하는 제어압을 파일럿라인(44a)의 파일럿압으로 출력하고, 비례전자밸브(11b)는 파일럿라인(45b)내의 파일럿압을 목표파일럿압까지 가압한다. 이와 같은 비례전자밸브(10a, 10b, 11b)의 동작에 의하여, 아암크라우드 조작의 경우와 동일한 방향변환제어가 행해져 버킷(1c)선단을 설정영역의 경계에 따라 빨리 움직이게 할 수가 있어, 버킷(1c)선단의 움직일 수 있는 영역을 제한한 굴삭을 능률적으로 행할 수가 있다.

또, 버킷(1c)선단이 설정영역의 밖에 어느 정도 나왔을 경우는, 복원제어부(9g)에 있어서 목표속도벡터(Vc)를 보정하여, 복원제어를 행한다.

이때, 보정후 목표실린더속도 연산부(9h)에 있어서, 부움올림과 아암덤프의 감속과의 조함으로 복원제어를 행하도록 소프트가 설계되어 있으면, 방향변환제어의 경우와 마찬가지로 연산부(9h)에서 부움실린더(3a)의 신장방향의 실린더속도와 아암실린더(3b)의 수축방향의 실린더속도를 연산하고, 목표파일럿압 연산부(9j)에서 부움올림측의 파일럿라인(44a)의 목표파일럿압과 아암덤프측의 파일럿라인(44b)의 목표파일럿압을 계산하고, 밸브지령연산부(9k)에서는 비례전자밸브(10a,11b)에 전기신호를 출력한다. 이에 의하여 버킷선단은 신속하게 설정영역으로 리턴하도록 제어되어 설정영역의 경계에서 굴삭이 행해진다. 이 때문에, 아암크라우드 조작의 경우와 동일하게 프론트장치(1A)를 빨리 움직였을 때라도 설정영역의 경계에 따라 버킷선단을 원활하게 움직일 수 있어, 영역을 제한한 굴삭을 원활하게 정확하게 행할 수가 있다.

또, 제어도중에서 부움을 올림조작했을 경우는 아암크라우드 조작의 경우와 마찬가지로 부움을 올릴 수가 있다.

이상과 같이 본 실시예에 의하면 버킷(1c)선단이 설정영역의 경계로부터 떨어져 있을 때는 목표속도벡터(Vc)는 보정되지 않고, 통상작업과 동일하게 작업할 수 있음과 동시에, 버킷(1c)선단이 설정영역내에서 경계근방에 가까워지면 방향변환제어가 행해져 설정영역의 경계에 따라 버킷(1c)선단을 움직일 수 있다. 이 때문에, 버킷(1c)선단의 움직일 수 있는 영역을 제한한 굴삭을 능률적으로 행할 수 있다.

또, 프론트장치(1A)의 움직임이 빠른고, 버킷(1c)선단이 설정영역의 밖으로 나왔다해도 복원제어에 의하여 버킷(1c)선단이 설정영역으로 신속하게 리턴하도록 제어하므로, 설정영역의 경계를 따라 버킷선단을 정확하게 움직일 수 있어, 영역을 제한한 굴삭을 정확하게 행할 수 있다.

또, 복원제어의 앞에 방향변환제어(감속제어)가 작동하고 있으므로, 설정영역으로 리턴할 때의 쇼크가 대폭으로 완화된다. 이 때문에, 프론트장치(1A)를 빨리 움직였을 때에도 버킷(1c)선단을 설정영역의 경계에 따라 원활하게 움직일 수가 있어, 영역을 제한한 굴삭을 원활하게 행할 수 있다.

또한, 복원제어에서는 설정영역의 경계에 따른 방향의 속도성분은 줄어들지 않으므로 설정영역밖에 있어서도 버킷(1c)선단을 설정영역의 경계에 따라 원활하게 움직일 수 있다. 또, 그 때, 버킷(1c)선단과 설정영역의 경계와의 거리(Ya)가 작아짐에 따라 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 벡터성분을 작게하도록 보정하므로 설정영역으로부터 리턴할 때의 움직임이 한층 원활하게 된다.

또, 이상과 같이 버킷(1c)선단을 설정영역의 경계에 따라 원활하게 움직이게 할 수가 있는 결과, 버킷(1c)을 자기앞으로 당길 수 있게 움직이게 하면, 마치 설정영역의 경계에 따른 궤적제어를 행하고 있는 것같은 굴삭이 가능하게 된다.

또, 비례전자밸브(10a,10b,11a,11b) 및 셔틀밸브(12)를 파일럿라인(44a,44b,45a,45b)에 조립하여 파일럿압을 제어하여 방향변환제어 및 복원제어를 행하므로 영역을 제한한 굴삭을 능률적으로 행하는 기능을 유압파일럿 방식의 조작레버장치(4a,4b)를 구비한 것에 용이하게 부가할 수 있다.

또, 유압파일럿 방식의 조작레버장치(4a,4b)를 구비한 유압셔블에 있어서, 아암용의 조작레버 1개로 설정영역의 경계를 따라 굴삭작업을 행할 수 있다.

[실시예 2]

본 발명의 제2실시예를 제16도 내지 제23도에 의해 설명한다. 본 실시예는 모드를 변환함으로써 마무리정밀도가 필요할 때는 천천히 움직이게 한 것이다. 제16도 및 제17도중, 제1도 및 제4도에 나타낸 부재 및 기능과 동등한 것에는 동일부호를 붙이고 있다.

제16도에 있어서, 본 실시예의 영역제한 굴삭제어장치는 제1실시예의 구성에 부가하여 작업모드를 선택하는 모드스위치(20)를 구비하고 있다. 작업모드로서는 통상 작업시에 선택되는 통상모드와, 마무리 정밀도가 필요한 작업시에 선택되는 마무리모드가 있어, 조작자가 모드스위치(20)를 조작함으로써 어느 하나의 모드가 선택가능하다. 모드스위치(20)의 선택신호는 제어유닛(9A)에 입력된다.

제어유닛(9A)은 제17도에 나타낸 바와 같이, 방향변환제어부(9e) 및 복원제어부(9gA)에 있어서, 모드스위치(20)로부터의 선택신호를 다시 사용하여 목표속도벡터를 보정한다.

방향변환제어부(9eA)에서는 버킷(1c)선단이 설정영역내에서 그 경계 근방에 있고, 목표속도벡터(Vc)가 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 성분을 가지는 경우, 수직인 벡터성분을 설정영역의 경계에 가까워짐에 따라 줄어듬과 동시에, 모드스위치(20)가 마무리모드를 선택하고 있을 때는, 목표속도 벡터의 설정영역의 경계에 따른 방향의 벡터성분이 통상 모드를 선택하고 있을 때 보다도 작아지게 보정한다.

제18도의 방향변환제어부(9eA)에서의 제어내용을 플로우챠트로 나타낸다. 먼저 수순 120에 있어서, 목표속도벡터(Vc)의 설정영역의 경계에 대하여 수직인 성분, 즉 XaYa 좌표계에서의 Ya좌표치(Vcy)의 정부를 판정하고, 정인 경우는 버킷선단이 설정영역의 경계로부터 떨어지는 방향의 속도벡터이므로, 수순 121로 진행하여 목표속도벡터(Vc)의 Ya좌표치(Vcy)를 그대로 보정후의 벡터성분(Vcya)으로 한다. 부의 경우는 버킷선단이 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 속도벡터이므로, 수순 122로 진행하고, 제1실시예와 마찬가지로 방향변환제어를 위하여 목표속도벡터(Vc)의 Ya좌표치(Vcy에 계수(h)를 곱한 값을 보정후의 벡터성분(Vcya)으로 한다.

다음에, 수순 123에 있어서, 모드스위치(20)가 통상모드를 선택하고 있는지 여부를 판정하고, 통상모드를 선택하고 있는 경우는 수순 124로 진행하여 목표속도벡터(Vc)의 Xa좌표치(Vcx)를 그대로 보정후의 벡터성분(Vcxa)으로 한다. 통상 모드를 선택하고 있지 않는 경우는 마무리모드를 선택하고 있으므로, 수순 125으로 진행하여 마무리 제어를 위한 목표속도벡터(Vc)의 Xa좌표치(Vcx)에 계수 P를 곱한 값을 보정후의 벡터성분(Vxca)으로 한다.

여기서, 계수 P는 제19도에 나타낸 바와 같이, 버킷(1c)선단과 설정영역의 경계와의 거리(Ya)가 설정치(Ya1)보다 클때는 1이고, 거리(Ya)가 설정치(Ya1)보다 작아지면, 거리(Ya)가 작아짐에 따라 1보다 작아지고, 거리(Ya)가 0이 되면, 즉 버킷선단이 설정영역의 경계상에 도달하면 1이하의 소정치(α)가 되는 값이고, 제어유닛(9A)의 기억장치에는 이와 같은 P와 Ya의 관계가 기억되어 있다.

방향변환제어부(9eA)에서는 영역설정연산부(9a)에서 앞서 구한 XY좌표계로부터 XaYa 좌표계에의 변화데이터를 사용하여, 프론트자세연산부(9b)에서 구한 버킷(1c) 선단위치를 XaYa 좌표계로 변환하고, 그 Ya좌표치로부터 버킷(1c)선단과 설정영역의 경계와의 거리(Ya)를 구하고, 이 거리(Ya)로부터 제19도의 관계를 사용하여 계수 P를 구한다.

이상과 같이 목표속도벡터(Vc)의 수직방향의 벡터성분(Vcy)에 더하여 평행방향의 벡터성분(Vcx)도 보정함으로써 마무리모드를 선택했을 경우는 거리(Ya)에 따라 버킷선단의 설정영역 경계면에 따른 방향의 움직임이 감속되므로 버킷선단을 설정영역의 경계에 따라 천천히 이동시켜, 정밀도가 좋은 마무리작업을 행할 수가 있다. 또, 버킷선단이 설정영역의 경계에 접근할 때도 떨어질때도 목표속도벡터(Vc)의 수직방향의 벡터성분(Vcy)이 감소되므로, 부움과 아암을 동시에 조작했을 때, 부움을 올리거나 내려도 설정영역의 경계에 따른 속도변화가 적으므로, 매우 조작성이 좋아진다.

제20도에 방향변환제어부(9eA)에서 제어의 다른 예를 플로우챠트로 나타낸다. 이 예에서는, 수순 120에 있어서, 목표속도벡터(Vc)의 설정영역의 경계에 대하여 수직인 성분(목표속도벡터Vc의 Ya좌표치)(Vcy)가 부로 판정되면 수순 122A로 진행하여, 제1실시예의 제12도에 있어서의 수순 102A와 마찬가지로 Vcy와 f(Ya)의 작은 쪽을 보정후의 벡터성분(Vcya)으로 한다.

또, 수순 123에 있어서, 모드스위치(20)가 통상 모드를 선택하고 있지 않다고 판정되면 수순 125A로 진행하고, 제어유닛(9A)의 기억장치에 기억하고 있는 제21도에 나타낸 바와 같은 Vcxf=f(Ya)의 함수관계로부터 버킷(1c)선단과 설정영역의 경계와의 거리(Ya)에 대응하는 감속된 Xa 좌표치(Vcxf)를 구하고, 이 Xa 좌표치(Vcxf)와 Vcx의 작은 쪽을 보정후의 벡터성분(Vcxa)으로 한다. 이와 같이 하면, 버킷(1c) 선단을 천천히 움직이고 있을 때는, 버킷선단이 설정영역의 경계에 근접해도 그 이상은 가속되지 않고, 조작원이 조작한 대로의 동작이 얻어진다고 하는 이점이 있다.

복원제어부(9gA)에서는 버킷(1c)선단이 설정영역의 밖으로 나왔을 때, 설정영역의 경계로부터의 거리에 관계되어 버킷선단이 설정영역으로 리턴하도록 함과 동시에, 모드스위치(20)가 마무리모드를 선택하고 있을 때는 목표속도벡터의 설정영역의 경계에 따른 방향의 벡터성분이 통상모드를 선택하고 있을 때 보다도 작아지게 보정한다.

제22도에 복원제어부(9gA)에서의 제어내용을 플로우챠트로 나타낸다. 먼저 수순 130에 있어서, 버킷(1c)선단과 설정영역의 경계와의 거리(Ya)의 정부를 판정하고, 거리(Ya)가 정인 경우, 버킷선단이 아직 설정영역내에 있으므로 수순 131로 진행하고, 앞에서 설명한 방향변환제어를 우선하기 위해 목표속도벡터(Vc)의 Ya좌표치(Vcya)를 0을 한다. 부인 경우는 버킷선단이 설정영역의 경계밖에 나왔으므로 수순 132로 진행하여, 제1실시예와 동일하게 복원제어를 위하여 버킷선단과 설정영역 선단과의 거리(Ya)에 계수(-k)를 곱한 값을 보정후의 벡터성분(Vcya)으로 한다.

다음에, 수순 133에 있어서, 모드스위치(20)가 통상모드를 선택하고 있는지 여부를 판정하고, 통상 모드를 선택하고 있는 경우는 수순 134로 진행하고, 방향변환제어를 우선하기 위하여 목표속도벡터(Vc)의 Xa 좌표치(Vcxa)를 0으로 한다. 통상 모드를 선택하고 있지 않은 경우는 마무리모드를 선택하고 있으므로 수순 135로 진행하여 Xa 좌표치(Vcx)에 계수P를 곱한 값을 보정후의 벡터성분(Vcxa)으로 한다.

여기서 P는 1이하의 정수이더라고 좋으나, 바람직하게는 제2도에 나타낸 바와 같이, 버킷(1c)선단과 설정영역의 경계와의 거리(Ya)가 설정치(Ya2)보다 클때에는 1이고, 거리(Ya)가 설정치(Ya2)보다 작아지면, 거리(Ya)가 작아짐에 따라 1보다 작아지고, 거리(Ya)가 0이되면, 즉 버킷선단이 설정영역의 경계상에 도달하면 1이하의 소정치(α)가 되는 값이고, 제어유닛(9A)이 깅거장치는 이와 같은 P와 Ya의 관계가 기억되어 있다.

이상과 같이 목표속도벡터(Vc)의 수직방향의 벡터성분(Vcy)에 더하여 평행방향의 벡터성분(Vcx)도 보정함으로써 마무리 모드를 선택한 경우는 복원제어에 있어서도 거리(Ya)에 따라 버킷선단의 설정영역 경계면에 따른 방향의 움직임이 감속되므로, 버킷선단을 설정영역에 따라 천천히 움직여 정밀도가 좋은 마무리작업을 행할 수가 있다.

본 실시예에 의하면, 모드스위치(20)로 선택한 모드에 따라 작업속도의 설정이 행해지기 때문에, 정밀도를 중시한 마무리작업과 작업정밀도를 선택하여 행할 수 있다. 이 때문에 작업의 종류에 따라 모드를 분별 사용하여, 마무리 정밀도가 필요할 때는 천천히 움직이고, 마무리 정밀도가 그다지 필요하지 않고 작업속도가 중요한 때는 빨리 움직여, 작업능률을 향상시킬 수 있다.

[실시예 3]

본 발명의 제3실시예를 제24도 내지 제27도에 의해 설명한다.

본 실시예는 프론트장치의 리치가 길어지는 작업자세에서의 제어정밀도를 향상시킨 것이다. 제24도중, 제4도에 나타낸 기능과 동등한 것에는 동일부호를 붙이고 있다.

본 실시예의 영역제한 굴삭제어장치는 하드구성은 제1실시예의 제1도에 나타낸 것과 동일하고, 제어유닛(9B)은 제24도에 나타낸 바와 같이 방향변환제어부(9eB) 및 복원제어부(9gB)의 기증이 제1실시예의 것과는 다르다.

방향변환제어부(9eB)에서는 버킷(1c)선단이 설정영역내에서 그 경계 근방에 있고, 목표속도벡터(Vc)가 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 성분를 가지는 경우, 수직인 벡터성분을 설정영역의 경계에 가까워짐에 따라 줄어듬과 동시에 프론트장치의 소정부위, 예를 들면 버킷 선단과 차체와의 거리가 길어지면 목표속도벡터의 설정영역에 따른 방향의 벡터성분도 줄어들도록 보정한다.

제25도에 방향변환제어부(9eB)에서의 제어내용을 플로우챠트로 나타낸다. 제18도와의 비교로부터 알 수 있듯이 수순 123A만이 제2실시예와 다르고, 그외는 제2실시예와 동일하다. 수순 123A에서는 XY좌표계(제5도 참조)의 X축방향에 있어서의 버킷선단의 위치(X)가 소정치(Xo)보다 작은지 여부를 판단하고, 작은 경우(X＜Xo의 경우)는 프론트장치의 리치가 길지 않는 작업자세으므로 수순 124로 진행하고, 목표속도벡터(Vc)의 Xa 좌표치(Vcx)를 그대로 보정후의 벡터성분(Vcxa)으로 한다. 위치(X)가 소정치(Xo)보다 커지면 (X≥Xo가 되면), 프론트장치의 리치가 긴 작업자세이므로 수순 125로 진행하여 작업정밀도 향상을 위해 목표속도벡터(Vc)의 Xa 좌표치(Vcx)에 계수(P)를 곱한 값을 보정후의 벡터성분(Vcxa)으로 한다. 여기서, 계수(P)는 제19도에 나타낸 제2실시예와 동일하다.

이상과 같이 목표속도벡터(Vc)의 수직방향의 벡터성분(Vcy)에 더하여 평행방향의 벡터성분(Vcx)도 보정함으로써 프론트장치의 리치가 길어지는 작업자세에서는 거리(Ya)에 따라 버킷선단의 설정영역 경계면에 따른 방향의 움직임이 감속되므로 프론트장치의 리치가 길어도 버킷선단을 설정영역의 경계에 따라 천천히 움직여, 정밀도가 좋은 작업을 행할 수 있다. 또, 버킷선단이 설정영역의 경계에 접근할 때나 떨어질 때도 목표속도벡터(Vc)의 수직방향의 벡터성분(Vcy)이 감소되므로, 부움과 아암을 동시에 조작했을 때, 부움을 올리거나 내려도 설정영역의 경계에 따른 속도변화가 적으므로 매우 조작성이 좋아진다.

제26도에 방향변환제어부(9eB)에서 제어의 다른 예를 플로우챠트로 나타낸다. 이 예는 제20도에 나타낸 수순 123을 제25도의 수순 123A로 바꾼 것이고, 그외는 제20도와 동일하다. 이 예에서는 X≥Xo 가 되면 수순125A로 진행하여, Xa 좌표치 g(Ya)와 Vcx의 작은 쪽을 보정후의 벡터성분(Vcxa)으로 한다. 이와 같이 하면, 버킷(1c)선단을 천천히 움직이고 있을때는 버킷선단이 설정영역의 경계에 근접해도 그 이상은 감속되지 않고, 오퍼레이터의 조작대로 동작할 수 있다는 이점이 있다.

복원제어부(9gB)에서는 버킷(1c)선단이 설정영역 밖으로 나왔을 때, 설정영역의 경계로부터의 거리에 관계하여 버킷선단이 설정영역으로 리턴하도록 함과 동시에 프론트장치의 소정부위, 예를 들면 버킷 선단과 차체와의 거리가 길어지면 목표속도 벡터의 설정영역의 경계에 따른 방향의 벡터성분을 줄이도록 보정한다.

제27도에 복원제어부(9gB)에서의 제어내용을 플로우챠트로 나타낸다. 제22도와의 비교로부터 알수 있듯이, 수순 133A만이 제2실시예와 다르고, 그외는 제2실시예와 동일하다. 수순 133A에서는 제25도의 수순123A와 마찬가지로 XY좌표계(제5도 참조)의 Y축방향에 있어서의 버킷선단의 위치(X)가 소정치(Xo)보다 작은지 여부를 판정하고, 작은 경우(X＜Xo인 경우)는 수순 133으로 진행하여 목표벡터(Vc)의 Xa 좌표치(Vcx)를 0으로 하고, X≥Xo가 되면 수순 135으로 진행하여 작업정밀도 향상을 위하여 목표속도벡터(Vc)의 Xa 좌표치(Vcx)에 계수(P)를 곱한 값을 보정후의 벡터성분(Vcxa)으로 한다.

이상과 같이 목표속도 벡터(Vc)의 수직방향의 벡터성분(Vcy)에 가하여 평행방향의 벡터성분(Vcx)도 보정함으로서 프론트장치의 리치가 길어지는 작업자세에서는 복원제어에서도 거리(Ya)에 따라 버킷선단의 설정영역 경계면에 따른 방향의 움직임이 감속되므로 버킷선단을 설정영역의 경계에 따라 천천히 움직이게 하여 정밀도가 좋은 작업을 행할 수 있다.

본 발명예에 의하면 프론트장치(1A)가 최대 리치 부근에 있는 경우와 같이, 부움실린더(3a) 및 아암실린더(3b)의 신축량에 대하여 프론트장치의 회전각의 변화(버킷선단의 변위)가 큰 작업자세에서는 설정영역의 경계에 따른 방향의 버킷선단의 이동속도가 감소되므로 제어정밀도를 향상시킬 수 있다.

[실시예 4]

본 발명의 실시예를 제28도 내지 제32도에 따라 설명한다. 본 실시예는 조작레버장치로서 전기레버장치를 사용한 유압셔블에 본 발명을 적용한 것이다. 도면중, 제1도에 나타낸 부재와 동등한 부재에는 동일부호를 붙이고 있다.

제28도에 있어서, 유압셔블의 유압구동장치는 부움실린더(3a), 아암실린더(3b), 버킷실린더(3c), 선회모터(3d) 및 좌우의 주행모터(3e,3f)(복수의 유압작동기)의 각각에 대응하여 설치된 복수의 조작레버장치(14a∼14f)와, 유압펌프(2)와 복수의 유압작동기(3a∼3f)간에 접속되어 조작레버장치(14a∼14f)의 조작신호에 의하여 조작되어 유압작동기(3a∼3f)에 공급되는 압유의 유량을 제어하는 유량제어밸브(15a∼15f)를 가지고 있다. 조작레버장치(14a∼14f)는 조작신호로서 전기신호(전압)을 출력하는 전기레버방식이고, 유량제어밸브(15a∼15f)는 예를 들면 비례전자밸브를 구비한 전자구동부(30a,30b∼35a,35b)를 가지고, 조작레버장치(14a∼14f)로부터 조작원의 조작량과 조작방향에 따른 전기신호가 대응하는 유량제어밸브(15a∼15f)의 전자구동부(30a,30b∼35a,35b)에 공급된다.

또, 본 실시예의 영역제한 굴삭제어장치는, 조작레버장치(14a∼14f)의 조작신호(전기신호), 설정기(7)의 설정신호 및 각도검출기(8a,8b,8c)의 검출신호를 입력하여 버킷(1c)선단이 움직일 수 있는 굴삭영역을 설정함과 동시에, 조작신호의 보정을 행하는 제어유닛(9c)으로 구성되어 있다.

제어유닛(9c)은 영역설정부와 영역제한 굴삭제어부를 가지고, 영역설정부에서는 설정기(7)로부터의 지시로 버킷(1c)선단이 움직일 수 있는 굴삭영역의 설정연산을 행한다. 그 내용은 제5도를 사용하여 설명한 제1실시예의 영역설정연산부(9a)와 동일하며, XY좌표계로부터 XY좌표계로의 변환데이터를 구한다.

제어유닛(9c)의 영역제한 굴삭제어부에서는 영역설정부에서 설정한 영역에 의거하여 제28도에 나타낸 플로우챠트에 의하여 프론트장치(1a)의 움직일 수 있는 영역을 제한하는 제어를 행한다. 이하, 제29도에 나타낸 플로우챠트에 의하여 영역제한 굴삭제어부의 제어기능을 명백하게 하면서, 본 실시예의 동작을 설명한다.

먼저, 수순 200에 있어서, 조작레버장치(14a∼14f)의 조작신호를 입력하고, 수순 201에 있어서, 각도검출기(8a,8b,8c)에 의하여 검출한 부움(1a),아암(1b) 및 버킷(1c)의 회동각을 입력한다.

다음에 수순 250에 있어서, 검출한 회동각(α,β,γ)과 제어유닛(9c)의 기억장치에 기억하고 있는 프론트장치(1A)의 각부 치수에 의거하여 프론트장치(1A)의 소정부위의 위치, 예를 들면 버킷(1c) 선단위치를 계산한다. 이때, 버킷(1c)선단위치는 먼저 제1실시예의 영역설정연산부(9a)와 동일한 방법으로 XY좌표계(제5도 참조)의 값으로 계산하고, 이어서 이 XY좌표계의 값을 상기 영역설정부에서 구한 변환데이터를 사용하여 XaYa좌표계(제5도 참조)의 값으로 변환함으로서 XaYa 좌표계의 값으로서 구한다.

다음에 수순 260에 있어서, 프론트장치(1A)용의 조작레버장치(14a∼14c)의 조작신호가 지령하는 버킷(1c)선단의 목표속도벡터(Vc)를 계산한다. 여기서 제어유닛(9c)의 기억장치에는 다시 조작레버장치(14a∼14c)의 조작신호와 유량제어밸브(15a∼15c)의 공급유량과의 관계가 기억되어 있어, 조작레버장치(14a∼14c)의 조작신호로부터 대응하는 유량제어밸브(15a∼15c)의 공급유량을 구하고, 이 공급유량의 값으로부터 유압실린더(3a∼3c)의 목표구동속도를 구하고, 이 목표구동속도와 프론트장치(1A)의 각부치수를 사용하여 버킷선단의 목표속도벡터(Vc)를 연산한다. 이때, 목표속도벡터(Vc)는 수순 250에서의 버킷선단위치의 계산과 마찬가지로 먼저 XY좌표계의 값으로서 계산하고, 다음에 이 값을 상기 영역설정부에서 구한 XY좌표계로부터 XaYa좌표계로의 변환데이터를 사용하여 XaYa좌표계의 값으로 변환하여, XaYa좌표계의 값으로서 구한다. 여기서 XaYa좌표계에서의 목표속도벡터(Vc)의 Xa 좌표치(Vcx)는 목표속도벡터(Vc)의 설정영역의 경계에 평행한 방향의 벡터성분이 되고, Ya좌표치(Vcy)는 목표속도벡터(Vc)의 설정영역의 경계에 수직인 방향의 벡터성분이 된다.

다음에 수순 270에 있어서, 버킷(1c)선단이 상기한 바와 같이 설정한 제30도에 나타낸 바와 같은 설정영역내의 경계근방의 영역인 감속영역(방향변환영역)에 있는지 여부를 판정하고, 감속영역에 있는 경우에는 수순 280으로 진행하여 프론트장치(1A)의 감속을 행하도록 목표속도벡터(Vc)를 보정하고, 감속영역에 없을 때에는 수순 290으로 진행한다.

다음에 수순 290에 있어서, 버킷(1c)선단이 상기와 같이 설정한 제30도에 나타낸 바와 같은 설정영역밖에 있는지 여부를 판정하고, 설정영역 밖에 있는 경우에는 수순 300으로 진행하여, 버킷(1c)선단이 설정영역으로 리턴하도록 목표속도벡터(Vc)을 보정하고, 설정영역 밖에 없을 때에는 수순 310으로 진행한다.

다음에 수순 310에 있어서, 수순 280 또는 300에서 얻은 보정후의 목표속도벡터(Vc)에 대응하는 유량제어밸브(15a∼15c)의 조작신호를 계산한다. 이것은 수순 260에 있어서의 목표속도벡터(Vc)계산의 역연산이다.

다음에 수순 320에 있어서, 수순 200에서 입력한 조작신호 또는 수순 310에서 계산한 조작신호를 출력하고, 처음의 개시로 되돌아간다.

여기서, 수순 270에 있어서의 감속영역(방향변환영역)에 있는지 여부의 판정 및 수순 280에 있어서의 감속제어를 위한 목표속도벡터(Vc)의 보정에 대하여 설명한다.

제어유닛(9c)의 기억장치에는 감속영역의 범위를 설정하는 값으로서 제30도에 나타낸 바와 같은 설정영역의 경계로 부터의 거리(Ya1)가 기억되어 있다. 수순 270에서는 수순 250에서 얻은 버킷(1c)선단위치의 Ya좌표치로부터 해당 선단위치와 설정영역의 경계와의 거리(D1)를 구하고, 이 거리(D1)가 거리(Ya1)보다 작아지면 감속영역에 진입했다고 판정한다.

또, 제어유닛(9c)의 기억장치에는 제31도에 나타낸 바와 같은 설정영역의 경계와 버킷(1c)선단과의 거리(D1)와 감속벡터계수(h)와의 관계가 기억되어 있다. 이 거리(D1)와 계수(h)와의 관계는 거리(D1)가 거리(Ya1)보다도 클 때에는 h=0이고, D1이 Ya1보다도 작아지면, 거리(D1)가 감소함에 따라 감속벡터계수(h)가 증대하여, 거리 D1=0에서 h=1이 되도록 설정되어 있다.

수순 280에서는, 수순260에서 계산한 버킷(1c)선단의 목표속도벡터(Vc) 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 벡터성분인 설정영역의 경계에 대하여 수직방향의 벡터성분, 즉 XaYa 좌표계에 있어서의 Ya좌표치(Vcy)를 줄이도록 목표속도벡터(Vc)를 보정한다. 구체적으로는, 기억장치에 기억한 제31도에 나타낸 관계로부터 수순 270에서 구한 거리(D1)에 대응하는 감속벡터계수(h)를 계산하고, 이 벡터계수(h)를 목표속도벡터(Vc)의 Ya좌표치(수직방향의 벡터성분)(Vcy)에 곱하고, 다시 -1을 곱하여 감속벡터 VR(=-hVcy)를 구하고, Vcy 에 VR를 가산한다. 여기서 감속벡터(VR)는 버킷(1c)선단과 설정영역의 경계와의 거리(D1)가 Ya1보다 작아짐에 따라 커져, D1=0에서 VR-Vcy가 되는 Vcy의 역방향의 속도벡터이다. 이 때문에 감속벡터(VR)를 목표속도벡터(Vc)의 수직방향의 벡터성분(Vcy)에 가산함으로써 거리(D1)가 Ya1보다 작아짐에 따라 수직방향이 벡터성분(Vcy)의 감소량이 커지도록 벡터성분(Vcy)이 감소되어, 목표속도벡터(Vc)는 목표속도벡터(Vc)로 보정된다.

버킷(1c)선단이 상기와 같은 보정후의 목표속도벡터(Vca)와 같이 감속제어되었을 때의 궤적은 제1실시예에서 제11도를 사용하여 설명한 것과 동일하다. 즉, 목표속도벡터(Vc)가 경사하방으로 일정하다고 하면, 그 평행성분(Vcx)은 일정하게 되고, 수직성분(Vcy)은 버킷(1c)선단이 설정영역의 경계에 근접함에 따라(거리 D1이 Ya1보다 작아짐에 따라)작아진다. 보정후의 목표속도벡터(Vca)는 그 합성이므로, 궤적은 제11도와 같이 설정영역의 경계에 접근함에 따라 평행이 되는 곡선상이 된다. 또, D1=0에서 h=1, VR=-Vcy가 되므로 설정영역의 경계상에서의 보정후의 목표속도벡터(Vc)는 평행성분(Vcx)에 일치한다.

이와 같이 수순 280에 있어서의 감속제어에서는 버킷(1c)선단의 설정영역의 경계에 접근하는 방햐의 움직임이 감속됨으로써 결과적으로 버킷(1c)선단의 이동방향이 설정영역의 경계에 따른 방향으로 변환된다.

수순 290에 있어서의 설정경계 밖에 있는지 여부의 판정 및 수순300에 있어서의 설정영역 밖에서의 복원제어를 위한 목표속도벡터(Vc)의 보정에 대하여 설명한다.

수순290에서는 수순 250에서 얻은 버킷(1c)선단위치의 Ya좌표치로부터 설정영역 밖에 있어서의 해당 선단위치와 설정영역의 경계와의 거리(D2)를 계산하고, 이 거리(D2)의 값이 부에서 정으로 변했으면 설정영역밖에 침입했다고 판단한다.

또, 제어유닛(9c)의 기억장치에는 제32도에 나타낸 바와 같은 설정영역의 경계와 버킷(1c)선단과의 거리(D2)와 복원벡터(AR)와의 관계가 기억되어 있다. 이 거리(D2)와 복원벡터(AR)와의 관계는 거리(D2)가 감소함에 따라 복원벡터(AR)가 증대하도록 설정되어 있다. 수순 300에서는, 수순 260에서 계산한 버킷(1c)선단의 목표속도벡터(Vc) 설정영역의 경계에 대하여 수직방향의 벡터성분, 즉 XaYa좌표계의 Ya좌표치(Vcy)가 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 수직성분으로 변하도록 목표속도벡터(Vc)를 보정한다. 구체적으로는 수직방향의 벡터성분(Vcy)를 캔슬하도록 Vcy의 역방향벡터(Acy)를 가산하여 평행성분(Vcx)을 추출한다. 이 보정에 의하여 버킷(1c)선단은 설정영역 밖을 더 진행하려고 하는 동작이 저지된다. 그리고 다음에, 기억장치에 기억한 제32도에 나타낸 관계로부터 그때의설정영역 경계와 버킷(1c)선단과의 거리(D2)에 상당하는 복원벡터(AR)를 계산하고, 이 복원벡터(AR)를 목표속도벡터(Vc)의 수직방향의 벡터(Vcya)로 한다. 여기서, 복원벡터(AR)는 버킷(1c)선단과 설정영역의 경계와의 거리(D2)가 작아짐에 따라 작아지는 영방향의 속도벡터이다. 이 때문에, 복원벡너(AR)를 목표베터(Vc)의 수직방향의 벡터성분(Vcya) 함으로써, 거리(D2)가 작아짐에 따라 수직방향의 벡터성분(Vcya)이 작아지는 목표속도벡터(Vca)로 보정된다.

버킷(1c)선단이 상기와 같은 보정후의 목표속도벡터(Vca)와 같이 제어되었을 때의 궤적은 제1실시예에서 제15도를 사용하여 설명한 것과 동일하다. 즉, 목표속도벡터(Vc)가 경사 하방으로 일정하다고 하면, 그 평행성분(Vcx)은 일정하게 되고, 또 복원벡터(AR)는 거리(D2)에 비례하므로 수직성분은 버킷(1c)선단이 설정영역의 경계에 근접함에 따라(거리 D2가 작아짐에 따라)작아진다. 보정후의 목표속도벡터(Vca)는 그 합성이므로 궤적은 제15도와 같이 설정영역의 경계에 근접함에 따라 평행이 되는 곡선상이 된다.

이와 같이, 수순 300에 있어서의 복원제어에서는 버킷(1c)선단이 설정영역으로 리턴하도록 제어되기 때문에 설정영역 밖에 복원영역이 얻어지게 된다. 또, 이 복원제어에서도 버킷(1c)선단의 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 움직임이 감속되게 됨으로서, 결과로서 버킷(1c)선단의 이동방향이 설정영역의 경계에 따른 방향으로 변환된다.

이상과 같이 구성한 본 실시예에서는 제1실시예와 마찬가지로 다음의 효과가 얻어진다. 먼저, 버킷(1c)선단이 설정영역의 경계로부터 떨어져 있을 때는 목표속도벡터(Vc)는 보정되지 않고, 통상 작업과 동일하게 잡업할 수 있음과 동시에, 버킷(1c)선단이 설정영역내에서 그 경계근방에 근접하면, 목표속도벡터(Vc)의 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 벡터성분(경계에 대하여 수직방향의 벡터성분)을 감소시키도록 보정하므로, 설정영역의 경계에 대하여 수직방향의 움직임이 감속제어되어, 설정영역의 경계에 따른 방향의 속도성분은 감소되지 않고, 이 때문에 제11도에 나타낸 바와 같이 설정영역의 경계에 따라 버킷(1c)선단을 움직일 수가 있다. 이 때문에, 버킷(1c)선단의 움직일 수 있는 영역을 제한한 굴삭을 능률적으로 행할 수 있다.

또, 상기와 같이 버킷(1c)선단이 설정영역내의 경계 근방에서 감속제어될 때, 프론트장치(1A)의 움직임이 빠르면, 제어상의 응답지연이나 프론트장치(1A)의 관성에 의하여 버킷(1c)선단이 설정영역 밖에 어느 정도 침입하는 일이 있다. 이와 같을 때, 본 실시예에서는 버킷(1c)의 선단이 설정영역으로 되돌아가도록 목표속도벡터(Vc)가 보정되므로 침입후 신속하게 설정영역으로 리턴하도록 제어된다. 이 때문에, 프론트장치(1A)를 빨리 움직였을 때도 설정영역의 경계에 따라 버킷선단을 움직일 수 있어, 영역을 제한한 굴삭을 정확하게 행할 수 있다.

또, 이때, 상기와 같이 미리 감속제어로 감속되고 있으므로, 설정영역 밖으로의 침입량은 감소되어 설정영역으로 리턴할 때의 쇼크가 대폭 완화된다. 이 때문에 프론트장치(1A)를 빨리 움직였을 때에도 버킷(1c)선단을 설정영역의 경계에 따라 원활하게 움직일 수 있어, 영역을 제한한 굴삭을 원활하게 행할 수 있다.

또, 본 실시예에서는 버킷(1c)선단이 설정영역으로 리턴하도록 제어될 때, 목표속도(Vc)의 설정영역의 경계에 수직인 벡터성분을 보정하여 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 벡터성분으로 변환하므로, 설정영역의 경계에 따른 방향의 속도성분은 감소되지 않고, 설정영역 밖에 있어서도 버킷(1c)선단을 설정영역의 경계에 따라 원활하게 움직일 수 있다. 또, 그때 버킷(1c)선단과 설정영역의 경계와의 거리(D2)가 작아짐에 따라 설정영역 경계에 접근하는 방향의 벡터성분을 작게하도록 보정하므로, 제15도에 나타낸 바와 같이 보정후의 목표속도벡터(Vca)에 의한 복원제어의 궤적은 설정영역의 경계에 가까워짐에 따라 평행이 되는 곡선상이 되어, 이 때문에 설정영역으로 되돌아갈 때의 움직임이 한층 원활하게 된다.

또, 버킷(1c)선단을 설정영역의 경계에 따라 원활하게 움직일 수 있는 결과, 버킷(1c)을 자기 앞으로 당기도록 움직이면, 마치 설정영역의 경계에 따른 궤적 제어를 행하고 있는 것 같은 굴삭이 가능하게 된다.

또한, 목표속도벡터를 보정하고, 그 보정한 목표속도벡터가 얻어지도록 조작신호를 보정하므로, 아암용의 조작레버장치(14b)를 1개만 조작해도 버킷(1c)선단이 설정영역의 경계에 근접하면 조작신호가 보정되어 버킷선단을 설정영역의 경계에 따라 움직일 수 있다.

[실시예 5]

본 발명의 제5실시예를 제33도 및 제34도에 의해 설명한다.

본 실시예는 프론트장치(1A)의 위치와 자세에 관한 상태량을 검출하는 수단으로서 각도검출기 이외의 검출수단을 사용한 것이다.

제33도에 있어서, 본 실시예의 제어장치는 부움(1a),아암(1b) 및 버킷(1c)의 회전각을 검출하는 각도검출기(8a∼8c) 대신에, 유압실린더(3a,3b,3c)의 스트로크(변위)를 검출하는 변위검출기(10a,10b,10c)를 구비하고 있다. 제어유닛(9D)에서는 제34도에의 수순 210A에 있어서, 변위검출기(10a∼10c)에 의하여 검출한 유압실린더(3a,3b,3c)의 변위를 입력하고, 수순 250에 있어서, 상기 유압실린더(3a,3b,3c)의 변위와 미리 기억한 프론트장치(1A)의 각부 치수로부터 부움(1a),아암(1b) 및 버킷(1c)의 회전각(α,β,γ)를 계산하여 제1실시예와 마찬가지로 프론트장치(1A)의 위치와 자세의 계산을 행한다.

본 실시예에 의해서도 제4실시예와 마찬가지로 감속제어(방향변환제어) 및 복원제어가 행해져 제4실시예와 동일한 효과가 얻어진다.

[실시예 6]

본 발명의 제6실시예를 제35도 및 제36도에 의해 설명한다. 본 실시예는 제4실시예에 있어서 프론트장치(1A)의 위치와 자세에 관한 상태량을 검출하는 수단으로서 다시 차례의 경사각을 검출하는 경사각 검출기를 구비한 것이다.

제35도에 있어서, 본 실시예의 제어장치는 부움(1a),아암(1b) 및 버킷(1c)의 회전각을 검출하는 각도검출기(8a∼8c)에 더하여, 차체(1B)의 전후방향의 경사각(θ)을 검출하는 경사각 검출기(8d)를 구비하고 있다. 제어유닛(9E)에서는 제36도의 수순 220에 있어서, 경사각검출기(8d)에 의하여 검출한 차체(1B)의 경사각(θ)을 입력하고, 수순 250B에 있어서, 부움(1a), 아암(1b) 및 버킷(1c)의 회전각과 차체(1B)의 경사각으로부터 프론트장치(1A)의 위치와 자세의 계산을 행한다.

즉, 제1실시예에서 제6도를 사용하여 설명한 바와 같이, 영역설정시 차체(1B)의 자세와 굴삭시 차체(1B)의 자세가 함께 수평이면, 차체(1B)에 고정한 XY좌표계와 지면과의 상대위치 관계는 변하지 않고, 설정한 대로의 영역제한굴삭이 행해진다. 그러나, 작업환경에 따라서는 차체가 전후 방향으로 경사지는 일이 있고, 이 경우 차체(1B)에 고정한 XY좌표계와 지면과의 상대위치관계가 변화하여 설정한 대로의 영역제한굴삭이 행해지지 않게 된다. 그러므로, 본 실시예에서는 경사각(θ)을 검출하여 XY좌표계를 각도(θ)를 회전시킨 XbYb좌표치(제6도참조)로 제어연산을 행한다. 이에 의하여 새로운 XbYb좌표계의 방향과 영역설정시의 XY좌표계의 방향이 같아지게 되어 차체의 기울기(경사)에 의하지 않고 설정한 대로의 영역제한굴삭이 행해진다.

본 실시예에 의하면 경사각 검출기(8d)를 설치함으로써 차체의 경사에 관계없이, 영역을 제한한 굴삭을 능률적으로 행할 수가 있다.

[실시예 7]

본 발명의 제7실시예를 제37도 및 제38도와 따라 설명한다. 본 실시예는 프론트장치(1A)의 위치와 자세에 관한 상태량을 검출하는 수단으로서 다시 상부 선회체의 선회각을 검출하는 각도검출기를 사용한 것이다.

제37도에 있어서, 본 실시예의 제어장치는 부움(1a), 아암(1b) 및 버킷(1c)의 선회각을 검출하는 각도검출기(8a∼8c)에 더하여 차체(8B)의 경사각(θ)을 검출하는 경사각 검출기(8d)와, 상부선회체(1d)의 선회각도를 검출하는 각도검출기(8e)를 구비하고 있다. 또, 설정기(7)에서는 XYZ좌표계를 사용하여 Z방향, 즉 차체(1B)의 옆(가로 )방향에도 굴삭영역의 한계를 설정한다.

제어유닛(9F)에서는 제38도의 수순 220에 있어서, 경사각 검출기(8d)에 의하여 검출한 차체(1B)의 경사각(θ)을 입력하고, 수순 230에 있어서 각도검출기(8e)에 의하여 검출한 상부선회체(1d)의 선회각을 입력하고, 수순 250c에 있어서, 부움(1a),아암(1b) 및 버킷(1c)의 회전각과 차체(B)의 경사각과 상부선회체(1d)의 선회각으로부터 프론트장치(1A)의 위치와 자세의 계산을 행한다.

또, 수순 260C에서는 프론트장치(1A)용의 조작레버장치(14a∼14c)와 선회용 조작레버장치(14d)와의 조작신호가 지령하는 버킷(1c)선단의 목표속도벡터(Vc)를 계산한다. 여기서, 조작레버장치(14a∼14d)의 조작신호와 유량제어밸브(15a∼15d)의 공급유량과의 관계, 프론트장치(1A)의 각부 치수 및 선회중심과 프론트장치(1A)와의 거리를 제어유닛(9F)의 기억장치에 미리 기억해두어, 조작레버장치(14a∼14d)의 조작신호로부터 대응하는 유량제어밸브(15a∼15d)의 공급유량을 구하고, 이 공급유량의 값으로부터 유압실린더(3a∼3c) 및 선회모터(3d)의 목표구동속도를 구하고, 이 목표구동속도와 상기 각부 치수등을 사용하여 버킷선단의 목표속도벡터(Vcs)를 연산한다.

또, 수순 310c에서는 수순 280 또는 300에서 얻은 보정후의 목표속도벡터(Vcsa)에 대응하는 유량제어밸브(15a∼15d)의 조작신호를 계산한다. 이것은 수순 260C에 있어서의 목표속도벡터(Vcs)의 계산의 역연산이다.

본 실시예에 의하면, 상부선회체(1d)의 선회각을 검출하는 각도검출기(8e)를 다시 설치한 것으로, 프론트장치(1A)가 가동하는 수직면내 뿐만 아니라, 선회반경내에서 가로방향으로도 영역을 제한한 굴삭을 능률적으로 원활하게 행할 수 있다.

[실시예 8]

본 발명의 제8실시예를 제39도 및 제40도에 따라 설명한다. 본 실시예는 프론트장치(1A)의 위치와 자세에 관한 상태량을 검출하는 수단으로서 다시 차체의 위치와 자세의 검출기를 사용한 것이다.

제39도에 있어서, 본 실시예의 제어장치는 부움(1a),아암(1b) 및 버킷(1c)의 회전각을 검출하는 각도검출기(8a∼8c)에 더하여 차체(1B)의 경사각, 상부선회체(1d)의 선회각 및 차체(1B)의 위치를 검출하는 자이로등의 위치·자세검출기(8f)를 구비하고 있다, 또, 설정기(7)에서는 지면에 고정된 XYZ좌표계를 사용하여 지면의 원하는 범위에 굴삭영역의 경계를 설정한다.

제어유닛(9G)에서는 제40도의 수순 240에 있어서, 위치·자세검출기(1f)에 의하여 검출한 차체(1B)의 경사각, 상부선회체(1d)의 선회각 및 차체(1B)의 위치를 입력하고, 수순 250D에 있어서, 부움(1a), 아암(1b) 및 버킷(1c)의 회동각과 차체(1B)의 경사각, 상부선회체(1d)의 선회각 및 차체(1B)의 위치로부터 프론트장치(1A)의 위치와 자세의 계산을 한다.

또, 수순 260D에서는 프론트장치(1A)용의 조작레버장치(14a∼14c)와 선회용 조작레버장치(14d)와 주행용 조작레버장치(14e,14f) 조작신호가 지령하는 버킷(1c)선단의 조작신호와 유량제어밸브(15a∼15f)의 공급유량과의 관계, 프론트장치(1A)의 각부 치수, 선회중심과 프론트장치(1A)와의 거리, XYZ좌표계의 원점과 차체(1B)의 초기위치와의 관계를 제어유닛(9G)의 기억장치에 미리 기억해 두고, 조작레버장치(14a∼14f)의 조작신호로부터 대응하는 유량제어밸브(15a∼15f)의 공급유량을 구하고, 이 공급유량의 값으로부터 유압실린더(3a∼3c), 선회모터(3d) 및 주행모터(3e,3f)의 목표구동속도를 구하고, 이 목표구동속도와 상기 각부 치수등을 사용하여 버킷선단의 목표속도벡터(Vcu)를 계산한다.

또, 수순 310D에서는, 수순 280 또는 300에서 얻은 보정후의 목표속도벡터(Vcua)에 대응하는 유량제어밸브(15a∼15f)의 조작신호를 계산한다. 이것은 수순 260D에 있어서의 목표속도벡터(Vcu)계산의 역연산이다.

본 실시예에 의하면, 차체의 위치와 자세의 검출기를 다시 설치했으므로, 프론트장치(1A)가 가동하는 수직면내 뿐만 아니라, 지면상의 어떠한 방향에 있어서의 원하는 범위에서 영역을 제한한 굴삭을 능률적으로 원활하게 행할 수 있다.

[기타 실시예]

본 발명의 또다른 실시예를 제41도 및 제42도를 사용하여 설명한다. 지금까지의 실시예에서는 부움.아암 및 버킷의 3절(折)린크 구조로 이루어진 프론트장치를 가지는 유압셔블에 대하여 설명했으나, 이밖에 유압셔블에는 프론트장치가 다른 여러 가지의 타입이 있고, 본 발명은 이들 다른 타입의 유압셔블에도 적용 가능하다.

제41도는 부움을 옆(가로)방향으로 요동 가능하게 한 오프셋식 유압셔블을 나타낸다. 이 유압셔블은 수직방향으로 회동하는 제1부움(100a) 및 제1부움(100a)에 대하여 수평방향으로 요동하는 제2부움(100b)으로 이루어진 오프셋 부움(100)과, 제2부움(100b)에 대하여 수직방향으로 회동하는 아암(101) 및 버킷(102)으로 이루어진 다관절형 프론트장치(1c)를 구비하고 있다. 제2부움(100b)의 측부에는 이것과 평행으로 링크(103)가 위치하고, 그 일단은 제1부움(100a)에 핀 결합되고, 타단은 아암(101)에 핀 결합되어 있다. 제1부움(100a)은 제2도에 나타낸 유압셔블의 부움실린더(3a)와 동일한 제1부움실린더(도시생략)에 의하여 구동되고, 제2부움(100b),아암(101), 버킷(102)은 각각 제1부움실린더(104), 아암실린더(105), 버킷실린더(106)에 의하여 각각 구동된다. 이와 같은 유압셔블에서는 프론트장치(1c)의 위치와 자세에 관한 상태량을 검출하는 수단으로서, 제1실시예의 각도검출기(8a,8b,8c) 및 경사각 검출기(8d)에 더하여 제2부움(100b)의 요동각(오프셋 량)을 검출하는 각도검출기(107)를 설치하고, 이 검출신호를 예를 들면 제4도에 나타낸 제어유닛(9)의 프론트자세 연산부(9b)에 다시 입력하여 부움의 길이(제1부움(100a)의 기단으로부터 제2부움(100b)의 선단까지의 거리)를 보정함으로써, 제1내지 제8실시예와 마찬가지로 본 발명을 적용할 수 있다.

제42도는 부움을 2분할한 2피스 부움식 유압셔블을 나타낸다. 이 유압셔블은 각각 수직방향으로 회동하는 제1부움(200a), 제2부움(200b), 아암(201) 및 버킷(202)로 이루어진 다관절형 프론트장치(1D)를 구비하고 있다. 제1부움(100a), 제2부움(100b), 아암(201) 및 버킷(202)은 각각 제1부움실린더(203), 제2부움실린더(204), 아암실린더(205), 버킷실린더(206)에 의하여 각각 구동된다. 이와 같은 유압셔블에서도, 프론트장치(1c)의 위치와 자세에 관한 상태량을 검출하는 수단으로서 제1실시예의 각도검출기(8a,8b,8c) 및 경사각검출기(8d)에 더하여 제2부움(200b)의 회동각을 검출하는 각도검출기(207)를 설치하고, 이 검출기신호를 예를 들면 제4도에 나타낸 제어유닛(9)의 프론트 자세연산부(9b)에 다시 입력하여 부움의 길이(제1부움(200a)의 기판으로부터 제2부움(200b)의 선단까지의 거리)를 보정함으로써, 제1내지 제8실시예와 마찬가지로 본 발명을 적용할 수 있다.

또, 이상의 실시예에서는 프론트장치의 소정부위로서 버킷의 선단에 대하여 설명하였으나, 간이적으로 실시한다면 아암선단핀을 소정부위로 해도 좋다. 또, 프론트장치와의 간섭을 방지하고 안전성을 도모하기 위하여 영역을 설정하는 경우는, 그 간섭이 일어날 수 있는 다른 부위이더라도 좋다.

또, 적용되는 유압구동장치는 클로우즈드 센처 타입의 유량제어밸브(15a∼15f)를 가지는 클로우즈드 센터 시스템으로 하였으나, 오픈센터 타입의 유량제어밸브를 사용한 오픈센터 시스템이라도 좋다.

또, 버킷 선단과 설정영역 경계와의 거리와 감속벡터와의 관계 및 복원벡터와의 관계는 상기 실시예의 관계에 한정하지 않고, 여러 가지의 설정이 가능하다.

또, 버킷선단이 설정영역의 경계로부터 떨어져 있을 때는 목표속도벡터를 그대로 출력했으나, 이 경우에도 다른 목적을 가지고 해당 목표속도벡터를 보정해도 좋다.

또, 목표속도벡터의 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 벡터성분은 설정영역의 경계에 대하여 수직방향의 벡터성분으로 했으나, 설정영역의 경계에 따른 방향의 움직임이 얻어지면, 수직방향으로부터 어긋나도 좋다.

또, 제2 및 제3실시예에서는 유압파일럿 방식의 조작레버장치를 가지는 유압셔블에 적용한 경우에 대하여 설명했으나, 전기레버장치를 가지는 유압셔블에도 동일하게 적용하여, 동일한 효과가 얻어진다. 전기레버장치를 가지는 유압셔블에 본 발명을 적용했을 경우는 파일럿압의 압력검출기는 불필요하게 된다.

또, 제2실시예등, 유압파일럿 방식의 조작레버장치를 가지는 유압셔블에 적용한 실시예에서는 전기유압 변환수단 및 감압수단으로서 비례전자밸브(10a,10b,11a,11b)를 사용하였으나, 이들은 다른 전기유압 변환수단이더라도 좋다.

또, 모른 조작레버장치(14a∼14f) 및 유량제어밸브(15a∼15f)를 유압파일럿 방식으로 하였으나, 적어도 부움용과 아암용 조작레버장치(14a,14b) 및 유량제어밸브(15a,15b)가 유압파일럿방식이면 된다.

[산업상의 이용분야]

본 발명에 의하면, 프론트장치가 설정영역에 가까워지면 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 움직임이 감속되므로 영역을 제한한 굴삭을 효율적으로 행할 수 있다.

또, 본 발명에 의하면 프론트장치가 설정영역에 침입하면 되돌아가도록 제어되므로 프론트장치를 빨리 움직였을 때도 영역을 제한한 굴삭을 정확하게 행할 수 있어, 더 한층 능률향상이 도모된다. 또, 미리 감속제어를 행하므로 프론트장치를 빨리 움직였을 때에도 영역을 제한한 굴삭을 원활하게 행할 수 있다.

또, 본 발명에 의하면 프론트장치가 설정영역르로부터 떨어져 있을 때에는 통상 작업과 동일하게 굴삭을 할 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 목표파일럿압이 얻어지도록 유압파일럿 방식의 조작수단을 제어하기 때문에, 영역을 제한한 굴삭을 능률적으로 행할 수 있는 기능을 유압파일럿방식의 조작수단을 구비한 것에 부가할 수 있다.

또, 프론트부재에 대응하는 조작수단으로서 유압셔블의 부움용 조작수단 및 아암용 조작수단을 구비하는 경우, 아암용 조작레버 1개로 설정영역의 경계에 따른 굴삭작업을 행할 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 모드 변환수단으로 선택한 모드에 따라 작업속도의 설정이 행해져 정밀도를 중시한 마무리 작업과 작업속도를 선택하여 행할 수 있으므로, 작업의 종류에 따라 모드를 선별하여 마무리 정밀도가 필요할 때는 천천히 움직이게 하고, 마무리 정밀도가 그다지 필요하지 않고 작업속도가 중요할 때는 빨리 움직이게 하여 작업능률을 향상시킬 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 프론트장치의 소정부위의 위치와 건설기계 본체와의 거리가 길어지면 설정영역의 경계에 따른 방향의 버킷선단의 이동속도가 감소되므로, 프론트장치가 최대 리치부근에 있는 경우와 같이 프론트부재의 유압작동기의 신축량에 대하여 프론트장치의 회동각의 변화가 큰 작업 자세에서도 제어정밀도를 향상시킬 수 있다.

또, 본 발명에 의하면 경사각 검출기를 설치했으므로, 차체의 기울기에 관계없이, 영역을 제한한 굴삭을 능률적으로 원활하게 행할 수 있다.

또, 상부 선회체의 선회각을 검출하는 각도검출기를 설치하였기 때문에, 프론트장치가 가동(可動)하는 수직면내 뿐만 아니라, 선회반경내에서 옆(가로)방향으로도 영역을 제한한 굴삭을 능률적으로 원활하게 행할 수 있다.

또, 차체의 위치와 자세의 검출기를 다시 설치했으므로 , 지면상의 원하는 범위에서 영역을 제한한 굴삭을 능률적으로 원활하게 행할 수 있다.

Claims (31)

1. 다관절형의 프론트장치(1A)를 구성하는 상하방향으로 회동가능한 복수의 프론트부재(1a∼1c)를 포함하는 복수의 피구동부재(1a∼1f)와, 상기 복수의 피구동부재를 각각 구동하는 복수의 유압작동기(3a∼3f)와, 상기 복수의 피구동부재의 동작을 지시하는 복수의 조작수단(4a∼4f)과, 상기 복수의 조작수단의 조작신호에 따라 구동되어, 상기 복수의 유압작동기에 공급되는 압유의 유량을 제어하는 복수의 유압제어밸브(5a∼5f)를 구비한 건설기계의 영역제한 굴삭 제어장치에 있어서, 상기 프론트장치(1A)의 움직일 수 있는 영역을 설정하는 영역설정수단(7,9a)과; 상기 프론트장치의 위치와 자세에 관한 상태량을 검출하는 제1검출수단(8a∼8c)과; 상기 제1검출수단으로부터의 신호에 의거하여 상기 프론트장치의 위치와 자세를 연산하는 제1연산수단(9b)과; 상기 복수의 조작수단중 특정의 프론트부재(1a,1b: 1a∼1c)에 관한 조작수단(4a, 4b; 14a∼14c)의 조작신호와 상기 제1연산수단의 연산치에 의거하여, 상기 프론트장치가 상기 설정영역 내에서 그 경계에 접근할 때, 상기 프론트장치가 상기 설정영역의 경계에 이르기 이전부터, 상기 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 이동속도를 줄임으로써 경계를 따른 방향으로 프론트장치의 동작방향을 변경하고, 프론트장치가 경계에 이르렀을 때에는 경계를 따른 방향으로 움직이도록 상기 프론트장치에 관한 조작수단(4a,4b;14a∼14c)의 조작신호를 보정하는 제1신호보정수단(9c∼9f, 9j, 9k 10a∼11b, 12;280)을 구비하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 조작수단중 특정의 프론트부재(1a,1b;1a∼1c)에 관한 조작수단(4a,4b; 14a∼14c)의 조작신호와 상기 제1연산수단(9b)의 연산치에 의거하여, 상기 프론트장치가 상기 설정영역밖에 있을 때에는 상기 프론트장치가 상기 설정영역으로 리턴하도록 상기 프론트장치에 관련되는 조작수단(4a,4b; 14a∼14c)의 조작신호를 보정하는 제2신호보정수단(9c,9d,9g∼9k, 10a∼11b, 12;300)을 더욱 구비한 것을 특징으로 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1신호보정수단은, 상기 특정의 프론트부재에 관련된 조작수단으로부터의 조작신호에 의거하여 상기 프론트장치의 목표속도벡터(Vc)를 연산하는 제2연산수단(9c,9d)과, 상기 제1 및 제2연산수단의 연산치를 입력하고, 상기 프론트장치가 상기 설정영역내에서 그 경계근방에 있을 때, 상기 목표속도벡터의 상기 설정영역의 경계에 따른 방향의 벡터성분(Vcx)을 남기고, 상기 목표속도벡터의 상기 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 벡터성분(Vcy)을 감소시키도록 상기 목표속도벡터를 보정하는 제3연산수단(9e,280)과; 상기 목표속도벡터에 따라 상기 프론트장치가 작동하도록 대응하는 유압제어밸브를 구동하는 밸브제어수단(9f∼9k; 10a∼11b,12)을 구비하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 제2신호보정수단은, 상기 특정의 프론트부재에 관련되는 조작수단으로주터의 조작신호에 의거하여 상기 프론트장치의 목표속도벡터(Vc)를 연산하는 제2연산수단(9c, 9d)과, 상기 제1 및 제2연산수단(9b,9c,9d)의 연산치를 입력하고, 상기 프론트장치(1A)가 상기 설정영역밖에 있을 때에는, 상기 프론트장치가 상기 설정영역으로 리턴하도록 상기 목표속도벡터(Vc)를 보정하는 제4연산수단(9g;300)을 더욱 구비한 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 제3연산수단(9e;280)은 상기 프론트장치(1A)가 상기 설정영역내에서 그 경계근방에 없을 때에는 상기 목표속도벡터(Vc)를 유지하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치.
6. 제3항에 있어서, 상기 제3연산수단(9e; 280)은 상기 목표속도벡터(Vc)의 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 벡터성분으로서 상기 설정영역의 경계에 대하여 수직방향의 벡터성분(Vcy)을 사용하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치.
7. 제3항에 있어서, 상기 제3연산수단(9e;280)은 상기 프론트장치(1A)와 상기 설정영역의 경계와의 거리(Ya;D1)가 작아짐에 따라 상기 목표속도벡터(Vc)의 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 벡터성분(Vcy)의 감소량이 키지도록 해당 벡터성분을 감소시키는 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 제3연산수단(280)은 상기 프론트장치(1A)와 상기 설정영역의 경계와의 거리(D1)가 작아짐에 따라 커지는 역방향의 속도벡터(VR)를 가산함으로써, 상기 목표속도벡터(Vc)의 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 벡터성분(Vcy)을 감소시키는 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치.
9. 제7항에 있어서, 상기 제3연산수단(9e;280)은 상기 프론트장치(1A)가 상기 설정영역의 경계상에 도달하면 상기 목표속도벡터(Vc)의 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 성분(Vcy)을 0또는 미소한 값으로 하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치.
10. 제7항에 있어서, 상기 제3연산수단(9e)은 상기 프론트장치(1A)와 상기 설정영역의 경계와의 거리(Ya)가 작아짐에 따라 작아지는 1이하의 계수(h)를 곱함으로써 상기 목표속도벡터(Vc)의 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 벡터성분(Vcy)을 감소시키는 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치.
11. 제4항에 있어서, 상기 제4연산수단(9g;300)은 상기 목표속도벡터(Vc)의 상기 설정영역의 경계에 따른 방향의 벡터성분(Vcx)을 남기고, 상기 목표벡터의 설정영역의 경계에 수직인 벡터성분(Vcy)을 상기 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 벡터성분(Vcya)으로 바꿈으로써 상기 프론트장치(1A)가 상기 설정영역으로 되돌아가도록 목표속도벡터를 보정하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 제4연산수단(9g;300)은 상기 프론트장치(1A)와 상기 설정영역의 경계와의 거리(Ya;D2)가 작아짐에 따라 상기 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 벡터성분(Vcya)을 작게하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치.
13. 제3항에 있어서, 상기 제3연산수단(9e)은 상기 프론트장치(1A)가 상기 설정영역내에 있어서 상기 목표속도벡터(Vc)가 상기 설정영역의 경계로부터 멀어지는 방향의 속도벡터일 때는 상기 목표속도 벡터를 유지하고, 상기 프론트장치가 상기 설정영역내에 있어 상기 목표속도벡터가 상기 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 벡터일 때는 상기 프론트장치와 상기 설정영역의 경계와의 거리에 관련하여 상기 목표속도벡터의 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 벡터성분(Vcy)이 감소하도록 상기 목표속도벡터를 보정하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치.
14. 제3항에 있어서, 상기 복수의 조작수단중 적어도 상기 특정의 프론트부재(1a,1b)에 관한 조작수단(4a,4b)은 상기 조작신호로서 파일럿압을 출력하는 유압파일럿방식이고, 이 유압파일럿방식의 조작수단을 포함하는 조작시스템이 대응하는 유압제어밸브(5a,5b)를 구동하며, 상기 유압파일럿 방식의 조작수단(4a,4b)의 조작량을 검출하는 제2검출수단(60a∼61b)를 더욱 구비하고, 상기 제2연산수단(9c,9d)은 상기 제2검출수단으로부터의 신호에 의거하여 상기 프론트장치(1A)의 목표속도벡터(Vc)를 연산하는 수단이고, 상기 밸브제어수단은 상기 보정량 목표속도벡터(Vca)에 의거하여 대응하는 유압제어밸브(5a,5b)를 구동하기 위한 목표파일럿압을 계산하는 제5연산수단(9f,9j)와, 이 목표파일럿압이 얻어지도록 상기 조작시스템을 제어하는 파일럿제어수단(9k,10a∼10b,12)을 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 조작시스템은 상기 프론트장치(1A)가 상기 설정영역으로부터 멀어지는 방향으로 움직이는 대응하는 유압제어밸브(5a)에 파일럿압을 유도하는 제1파일럿라인(44a)을 포함하고, 상기 제5연산수단은, 상기 보정한 목표속도벡터(Vca)에 의거하여 상기 제1파일럿라인에 있어서의 목표파일럿압을 계산하는 수단(9f,9j)을 포함하고, 상기 파일럿제어수단은 상기 파일럿압에 대응하는 제1전기신호를 출력하는 수단(9k)과, 상기 제1전기신호를 유압으로 변환하여 상기 목표파일럿압에 상당하는 제어압을 출력하는 전기유압변환수단(10a)과, 상기 제1파일럿라인내의 파일럿압과 상기 전기유압변환수단으로부터 출력된 제어압의 고압측을 선택하여 대응하는 유압제어밸브에 유도하는 고압선택수단(12)을 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치.
16. 제14항에 있어서, 상기 조작시스템은 상기 프론트장치(1A)가 상기 설정영역에 접근하는 방향으로 움직이도록 대응하는 유압제어밸브(5a,5b)에 파일럿압을 유도하는 제2파일럿라인(44b,45a,45b)를 포함하고, 상기 제5연산수단은 상기 보정한 목표속도벡터(Vca)에 의거하여 상기 제2파일럿라인에 있어서의 목표파일럿압을 계산하는 수단(9f,9j)을 포함하고, 상기 파일럿제어수단은 상기 목표파일럿압에 대응하는 제2전기신호를 출력하는 수단(9k)과, 상기 제2파일럿라인에 설치되고, 상기 제2전기신호에 의하여 작동하여 상기 제2파일럿라인내의 파일럿압력을 상기 목표파일럿압까지 감압하는 감압수단(10b,11a,11b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치.
17. 제14항에 있어서, 상기 조작시스템은 상기 프론트장치(1A)가 상기 설정영역으로부터 멀어지는 방향으로 움직이도록 대응하는 유압제어밸브(5a)에 파일럿압을 유도하는 제1파일럿라인(44a)과, 상기 프론트장치가 상기 설정영역에 접근하는 방향으로 움직이도록 대응하는 유압제어밸브(5a, 5b)에 파일럿압을 유도하는 제2파일럿라인(44b, 45a, 45b)에 파일럿압을 유도하는 제2파일럿라인(44b, 45a, 45b)을 포함하고, 상기 제5연산수단을 상기 보정한 목표속도계(Vca)에 의거하여 상기 제1 및 제2파일럿라인에 있어서의 목표파일럿압을 계산하는 수단(9f, 9j)를 포함하고, 상기 파일럿 제어수단은 상기 목표파일럿압에 대응하는 제1 및 제2전기신호를 출력하는 수단(9k)과, 상기 제1전기신호를 유압으로 변환하여 상기 목표파일럿압에 상당하는 제어압을 출력하는 전기유압 변환수단(10a)과, 상기 제1파일럿라인내의 파일럿압과 상기 전기유압 변환수단으로부터 출력된 제어압의 고압측을 선택하여 대응하는 유압제어밸브(5a)에 유도하는 고압선택수단(12)과, 상기 제2파일럿라인이 설치되어, 상기 제2전기신호에 의하여 작동하여 상기 제2파일럿라인내의 파일럿압을 상기 목표파일럿압까지 감압하는 감압수단(10b, 11a, 11b)을 구비하는 것을 특징으로 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치.
18. 제15항 또는 제17항에 있어서, 상기 특정의 프론트부재는 유압셔블의 부움(1a)과 아암(1b)을 포함하고, 상기 제1파일럿라인은 부움올림측의 파일럿라인(44a)인 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치.
19. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 특정의 프론트부재는 유압셔블의 부움(1a)과 아암(1b)을 포함하고, 상기 제2파일럿라인은 부움내림측 및 아암 크라우드측의 파일럿라인(44b, 45a)인 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치.
20. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 특정의 프론트부재는 유압셔블의 부움(1a)과 아암(1b)을 포함하고, 상기 제2파일럿라인은 부움내림측, 아암크라우드측 및 아암덤프측의 파일럿라인(44b, 45a, 45b)인 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치.
21. 제1항에 있어서, 통상모드와 마무리 모드를 포함하는 복수의 작업모드를 선택가능한 변환수단(20)을 더욱 구비하고, 상기 제1신호보정수단(9eA)는 상기 모드변환수단(20)의 선택신호를 입력하고, 상기 프론트장치(1A)가 상기 설정영역내에서 그 경계근방에 있을 때는, 상기 프론트장치의 상기 설정영역의 경계에 접근하는 방향이 이동속도를 감소시킴과 동시에, 상기 모드변환수단이 마무리 모드를 선택하고 있을 때는 상기 프론트장치의 상기 설정영역의 경계에 따른 방향의 이동속도가 상기 통상모드를 선택하고 있을 대보다 작아지도록 상기 프론트장치에 관련되는 조작수단(4a, 4b; 14a~14c)의 조작신호를 보정하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치.
22. 제1항에 있어서, 상기 제1신호보정수단(9eB)은 상기 제1연산수단(9b; 9c, 9d)의 연산치에 의하여 상기 프론트장치의 소정부위의 위치와 건설기계 본체와의 거리(X)를 인식하고, 상기 프론트장치(1A)가 상기 설정영역내에서 그 경계근방에 있을 대는 상기 프론트장치의 상기 프론트장치의 상기 설정영역의 경계에 접근하는 방향의 이동속도를 감소시킴과 동시에, 상기 거리(X)가 길어지면 상기 프론트장치에 관련되는 조작수단(4a, 4b; 14a~14c)의 조작신호를 보정하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치.
23. 제1항에 있어서, 상기 제1검출수단은 상기 복수의 프론트부재(1a~1b)의 회동각을 검출하는 복수의 각도검출기(8a~8c)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치.
24. 제1항에 있어서, 상기 제1검출수단은 상기 복수의 작동기(3a~3c)가 스트로크를 검출하는 복수의 변위검출기(10a~10c)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치.
25. 제1항에 있어서, 상기 제1검출수단은 상기 건설기계의 차체(1B)의 경사각을 검출하는 경사각 검출기(8d)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치.
26. 제1항에 있어서, 상기 복수의 피구동부재는 하부주행체(1e)와, 상기 하부주행체상에 수평방향으로 선회 가능하게 설치되고, 상기 프론트장치(1A)의 기단을 수직방향으로 회동 가능하게 지지하는 상부 선회체(1d)를 더욱 포함하고, 상기 제1검출장치는 상기 상부선회체의 선회각을 검출하는 선회각 검출기(8e)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치.
27. 제1항에 있어서, 상기 제1검출수단은 상기 건설기계의 차체(1B)의 위치와 자세를 검출하는 위치·자세 검출기(8f)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치.
28. 제12항에 있어서, 상기 제2검출수단은 상기 조작시스템의 파일럿라인에 설치된 압력검출기(60a~61b)인 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치.
29. 제1항에 있어서, 상기 특정의 프론트부재가 유압셔블의 부움(1a)과 아암(1b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치.
30. 제1항에 있어서, 상기 특정의 프론트부재가 오프셋식 유압셔블의 오프셋부움(100)과 아암(101)을 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치.
31. 제1항에 있어서, 상기 특정의 프론트부재가 2피스 부움식 유압셔블의 제1 및 제2부움(200a, 200b)과, 아암(201)을 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치.