KR101986446B1

KR101986446B1 - 건설 기계

Info

Publication number: KR101986446B1
Application number: KR1020177037400A
Authority: KR
Inventors: 요시유키 츠치에; 히로시 사카모토; 히데카즈 모리키; 야스타카 츠루가
Original assignee: 히다찌 겐끼 가부시키가이샤
Priority date: 2015-09-10
Filing date: 2016-03-15
Publication date: 2019-06-05
Also published as: JP6373812B2; CN107709672A; EP3348715B1; EP3348715A1; EP3348715A4; WO2017043112A1; US10533303B2; KR20180014032A; JP2017053160A; US20180223500A1; CN107709672B

Abstract

건설 기계는, 프론트 부재의 목표 조작량과 실제 조작량의 차가, 미리 설정한 범위보다 큰 경우, 그 프론트 부재를 구동하는 액추에이터를 조작하는 조작부에 대해 반력 부여 장치에 의해 부여되는 조작 반력을 증가시키는 보정을 실행하고, 상기 범위 내인 경우, 그 프론트 부재를 구동하는 액추에이터를 조작하는 조작부에 대해 반력 부여 장치에 의해 부여되는 조작 반력을 감소시키는 보정을 실행하는 반력 보정 제어부를 갖는 제어 장치를 구비하고 있다.

Description

건설 기계

본 발명은, 건설 기계에 관한 것이다.

붐, 아암, 버킷 등의 복수의 프론트 부재로 구성되는 프론트 작업 장치를 구비한 유압 셔블 등의 건설 기계가 알려져 있다(특허문헌 1 참조). 프론트 작업 장치는, 각 프론트 부재 각각에 대응한 조작 부재가 조작됨으로써 구동된다. 특허문헌 1에 기재된 건설 기계의 조작 장치는, 각 조작 부재의 조작에 의한 프론트 작업 장치의 작업 범위 경계로의 접근의 정도에 따른 조작 반력을 각 조작 부재의 조작에 대해 각각 부여하도록 반력 부여 수단을 제어하는 반력 제어 수단을 구비하고 있다.

특허문헌 1에 기재된 반력 제어 수단은, 프론트 작업 장치의 자세와 각 조작 부재의 조작에 기초하여, 각 조작 부재의 조작에 의한 소정 시간 후의 프론트 작업 장치와 작업 범위 경계의 거리를 각각 연산한다. 반력 제어 수단은, 연산된 거리가, 프론트 작업 장치의 현재 위치와 작업 범위 경계의 거리보다 짧아지는 조작 부재의 조작에 대해서만, 조작 반력을 부여하도록 반력 부여 수단을 제어한다.

일본 특허 공개 제2005-320846호 공보

프론트 작업 장치는, 복수의 프론트 부재에 의해 구성되어 있기 때문에, 예를 들어 직선 굴삭 작업 등, 버킷의 발 끝을 직선적인 목표 궤적을 따라 움직이게 하는 작업을 행하는 경우, 복수의 프론트 부재를 복합적으로 동작시킬 필요가 있어, 조작에 숙련을 요하고 있었다. 또한, 숙련된 작업자라도, 고정밀도, 또한 고속의 작업은 용이하지 않고, 장시간 작업을 행하면 피로를 초래하여 작업 효율이 저하된다고 하는 문제가 있다.

특허문헌 1에서는, 조작 반력을 사용하여 조작자를 보조하는 것에 대해 제안되어 있지만, 상기 문제점을 해결할 수 있는 것은 아니었다.

본 발명의 일 양태에 의하면, 건설 기계는, 적어도 제1 프론트 부재 및 제2 프론트 부재를 포함하는 복수의 프론트 부재를 갖는 프론트 작업 장치, 및 복수의 프론트 부재를 구동하는 복수의 액추에이터, 그리고 복수의 액추에이터를 조작하는 조작부를 구비한 건설 기계에 있어서, 조작부에 대해, 실제 조작량에 기초하여 조작 반력을 부여하는 반력 부여 장치와, 이 반력 부여 장치에 대한 제어 신호를 생성하기 위해, 조작부의 실제 조작량을 검출하는 조작량 검출부와, 프론트 작업 장치의 미리 설정된 부위의 목표 궤적을 결정하는 궤적 결정부와, 복수의 프론트 부재가 구동함으로써 이동하는 프론트 작업 장치의 미리 설정된 부위의 위치를 검출하는 위치 검출부와, 목표 궤적을 따르도록 프론트 작업 장치의 미리 설정된 부위의 목표 속도를 결정하는 목표 속도 결정부와, 목표 속도에 기초하여, 적어도 제1 프론트 부재 및 제2 프론트 부재 각각의 목표 조작량을 결정하는 목표 조작량 결정부와, 프론트 부재의 목표 조작량과 실제 조작량의 차가, 미리 설정한 범위보다 큰 경우, 그 프론트 부재를 구동하는 액추에이터를 조작하는 조작부에 대해 반력 부여 장치에 의해 부여되는 조작 반력을 증가시키는 보정을 실행하고, 범위 내인 경우, 그 프론트 부재를 구동하는 액추에이터를 조작하는 조작부에 대해 반력 부여 장치에 의해 부여되는 조작 반력을 감소시키는 보정을 실행하는 반력 보정 제어부를 갖는 제어 장치를 구비하고 있다.

본 발명에 따르면, 목표 궤적을 따른 작업을 간단하게 행할 수 있어, 작업 효율의 향상을 도모할 수 있다.

도 1은 본 실시 형태가 적용되는 건설 기계의 측면도.
도 2는 본 실시 형태에 관한 컨트롤러의 개략 구성을 도시하는 도면.
도 3은 좌측 조작 레버와 우측 조작 레버의 조작 방향에 대응하는 유압 셔블의 동작을 설명하는 도면.
도 4는 목표 궤적(TL)의 결정 방법에 대해 설명하는 도면.
도 5는 경사면의 정지 작업을 도시하는 도면.
도 6의 (a)는 발 끝(Pb)의 실제 속도 벡터(VAc)를 도시하는 도면. (b)는 발 끝(Pb)의 목표 속도 벡터(VTc)를 도시하는 도면.
도 7은 실제 조작각 θ과 기준 조작 반력 FB의 관계를 나타내는 도면.
도 8은 컨트롤러에 의해 실행되는 조작 반력 제어 프로그램에 의한 처리의 일례를 나타내는 흐름도.
도 9는 컨트롤러에 의해 실행되는 조작 반력 제어 프로그램에 의한 제1 보정 제어 처리 및 제2 보정 제어 처리의 일례를 나타내는 흐름도.
도 10은 실제 조작각 θ에 따라서, 반력 부여 장치에 의해 발생되는 조작 반력 F의 특성을 나타내는 도면.
도 11은 조작 반력의 보정 방법의 변형예(변형예 1-1, 1-2, 1-3)를 나타내는 도면.
도 12는 조작 반력의 보정 방법의 변형예(변형예 1-4)를 나타내는 도면.

도 1은, 본 실시 형태가 적용되는 건설 기계의 일례인 유압 셔블(백호우)(100)의 측면도이다. 또한, 설명의 편의상, 도 1에 도시한 바와 같이 전후 및 상하 방향을 규정한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 유압 셔블(100)은 주행체(101)와, 주행체(101) 상에 선회 가능하게 탑재된 선회체(102)를 구비한다. 주행체(101)는, 좌우 한 쌍의 크롤러를 주행 모터에 의해 구동함으로써 주행한다.

선회체(102)의 전방부 좌측에는 운전실(107)이 설치되고, 운전실(107)의 후방부에는 엔진실이 설치되어 있다. 엔진실에는, 동력원인 엔진이나 유압 기기 등이 수용되어 있다. 엔진실의 후방부에는, 작업 시의 기체의 균형을 잡기 위한 카운터 웨이트(109)가 설치되어 있다. 선회체(102)의 전방부 우측에는 프론트 작업 장치(103)가 설치되어 있다.

프론트 작업 장치(103)는, 복수의 프론트 부재, 즉, 붐(104), 아암(105) 및 버킷(106)을 구비한다. 붐(104)은, 기단부가 선회체(102)의 전방부에 회전 가능하게 설치되어 있다. 아암(105)은, 그 일단부가 붐(104)의 선단에 회전 가능하게 설치되어 있다. 붐(104) 및 아암(105)은, 붐 실린더(104a) 및 아암 실린더(105a)에 의해 각각 구동되어 기복한다. 버킷(106)은, 아암(105)의 선단에 있어서, 아암(105)에 대해 상하 방향으로 회전 가능하게 설치되고, 버킷 실린더(106a)에 의해 구동된다.

도 2는, 본 실시 형태에 관한 컨트롤러(120)의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 유압 셔블(100)은, 컨트롤러(120)를 구비하고 있다. 컨트롤러(120)는, CPU나 기억 장치인 ROM 및 RAM, 그 밖의 주변 회로 등을 갖는 연산 처리 장치를 포함하여 구성되고, 유압 셔블(100)의 각 부의 제어를 행하고 있다.

컨트롤러(120)에는, 운전실(107) 내에 배치되는 전기식의 좌측 조작 레버(111)의 조작 방향 및 실제 조작각에 상당하는 신호를 출력하는 조작량 센서(111d) 및 전기식의 우측 조작 레버(112)의 조작 방향 및 실제 조작각에 상당하는 신호를 출력하는 조작량 센서(112d)가 접속되어 있다. 실제 조작각(실제 조작량)이라 함은, 조작 레버(111, 112)의 중립 위치(NP)로부터의 기울기 각이다. 컨트롤러(120)에는, 좌측 조작 레버(111) 및 우측 조작 레버(112)의 조작 방향 및 실제 조작각 θ에 상당하는 신호가 입력된다. 컨트롤러(120)는, 조작량 검출부(120d)를 기능적으로 구비하고 있다. 조작량 검출부(120d)는, 각 조작량 센서(111d, 112d)로부터의 신호에 기초하여, 좌측 조작 레버(111) 및 우측 조작 레버(112)의 조작 방향 및 실제 조작각 θ를 검출한다. 도 3은 좌측 조작 레버(111)와 우측 조작 레버(112)의 조작 방향에 대응하는 유압 셔블(100)의 동작을 설명하는 도면이다. 좌측 조작 레버(111)는 운전석의 좌측에 위치하고, 우측 조작 레버(112)는 운전석의 우측에 위치하고 있다.

좌측 조작 레버(111)는, 붐(104)에 대한 아암(105)의 회전 동작 및 선회체(102)의 선회 동작을 조작하는 조작 부재이다. 좌측 조작 레버(111)를 중립 위치(NP)로부터 전방으로 기울이면, 아암 밀기 동작이 행해진다. 아암 밀기 동작이라 함은, 아암 실린더(105a)가 수축되어, 붐(104)에 대해 아암(105)의 상대 각도가 넓어지는 방향으로, 아암(105)이 실제 조작각에 따른 속도로 회전하는(도 1에 있어서 시계 방향으로 회전하는) 동작이다. 좌측 조작 레버(111)를 중립 위치(NP)로부터 후방으로 기울이면, 아암 당김 동작이 행해진다. 아암 당김 동작이라 함은, 아암 실린더(105a)가 신장되어, 아암(105)을 붐(104)측으로 접도록, 아암(105)이 실제 조작각에 따른 속도로 회전하는(도 1에 있어서 반시계 주위로 회전하는) 동작이다.

좌측 조작 레버(111)를 중립 위치(NP)로부터 좌측으로 기울이면, 선회 모터(도시하지 않음)가 구동되어, 선회체(102)가 실제 조작각에 따른 속도로 좌선회한다. 좌측 조작 레버(111)를 중립 위치(NP)로부터 우측 방향으로 기울이면, 선회 모터(도시하지 않음)가 구동되어, 선회체(102)가 실제 조작각에 따른 속도로 우선회한다.

우측 조작 레버(112)는, 선회체(102)에 대한 붐(104)의 회전 동작 및 아암(105)에 대한 버킷(106)의 회전 동작을 조작하는 조작 부재이다. 우측 조작 레버(112)를 중립 위치(NP)로부터 전방으로 기울이면, 붐 하강 동작이 행해진다. 붐 하강 동작이라 함은, 붐 실린더(104a)가 수축되어, 붐(104)이 실제 조작각에 따른 속도로 하방으로 회전하는 동작이다. 우측 조작 레버(112)를 중립 위치(NP)로부터 후방으로 기울이면, 붐 상승 동작이 행해진다. 붐 상승 동작이라 함은, 붐 실린더(104a)가 신장되어, 붐(104)이 실제 조작각에 따른 속도로 상방으로 회전하는 동작이다.

우측 조작 레버(112)를 중립 위치(NP)로부터 좌측으로 기울이면, 버킷 굴삭 동작이 행해진다. 버킷 굴삭 동작이라 함은, 버킷 실린더(106a)가 신장되어, 버킷(106)의 발 끝(선단)(Pb)이 아암(105)의 안쪽면에 근접하도록, 버킷(106)이 실제 조작각에 따른 속도로 회전하는(도 1에 있어서 반시계 주위로 회전하는) 동작이다. 우측 조작 레버(112)를 중립 위치(NP)로부터 우측 방향으로 기울이면, 버킷 방토 동작이 행해진다. 버킷 방토 동작이라 함은, 버킷 실린더(106a)가 수축되어, 버킷(106)의 발 끝(Pb)이 아암(105)의 안쪽면으로부터 이격되도록, 버킷(106)이 실제 조작각에 따른 속도로 회전하는(도 1에 있어서 시계 방향으로 회전하는) 동작이다.

좌측 조작 레버(111)를 중립 위치(NP)로부터 좌측 비스듬히 전방 등의 경사 방향으로 기울이면, 아암(105)과 선회체(102)를 복합적으로 동작시킬 수 있다. 우측 조작 레버(112)를 중립 위치(NP)로부터 좌측 비스듬히 전방 등의 경사 방향으로 기울이면, 붐(104)과 버킷(106)을 복합적으로 동작시킬 수 있다. 이 때문에, 본 실시 형태에 있어서의 유압 셔블(100)에서는, 좌측 조작 레버(111) 및 우측 조작 레버(112)를 동시에 조작함으로써, 최대, 4개의 동작을 복합적으로 행하게 할 수 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 컨트롤러(120)에는, 좌측 조작 레버(111)에 대해 작업자의 조작 방향과는 반대측의 힘인 조작 반력을 발생시키는 반력 부여 장치(111r)가 접속되어 있다. 컨트롤러(120)에는, 우측 조작 레버(112)에 대해 작업자의 조작 방향과는 반대측의 힘인 조작 반력을 발생시키는 반력 부여 장치(112r)가 접속되어 있다.

반력 부여 장치(111r) 및 반력 부여 장치(112r)는, 마찬가지의 구성이며, 복수의 전자 모터 등의 전자 액추에이터로 구성할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 컨트롤러(120)가 결정한 조작 반력을 나타내는 제어 신호가 반력 부여 장치(111r, 112r)에 출력되면, 반력 부여 장치(111r, 112r)에 의해, 좌측 조작 레버(111) 및 우측 조작 레버(112)에 대해 조작 반력이 발생한다.

컨트롤러(120)에는, 컨트롤 밸브(108)가 접속된다. 컨트롤러(120)는, 상술한 좌측 조작 레버(111) 및 우측 조작 레버(112)의 조작 방향 및 실제 조작각에 기초하여, 컨트롤 밸브(108)를 제어하는 제어 신호를 출력한다. 컨트롤 밸브(108)는, 컨트롤러(120)로부터의 제어 신호에 따라서 전환된다. 컨트롤 밸브(108)는, 도시하지 않은 유압 펌프로부터 각 프론트 부재의 액추에이터(붐 실린더(104a), 아암 실린더(105a) 및 버킷 실린더(106a))에 공급되는 압유의 흐름을 제어한다. 이 때문에, 각 프론트 부재는, 좌측 조작 레버(111) 및 우측 조작 레버(112)의 조작 방향에 따른 동작이, 실제 조작각에 따른 속도로 구동된다.

컨트롤러(120)에는, 프론트 부재의 위치를 구하기 위한 복수의 각도 센서가 접속되고, 각 각도 센서에 의해 검출된 신호가 입력된다. 복수의 각도 센서에는, 붐 각도 센서(110a)와, 아암 각도 센서(110b)와, 버킷 각도 센서(110c)가 포함된다. 붐 각도 센서(110a)는, 붐(104)과 선회체(102)의 접속부에 설치되고, 선회체(102)에 대한 붐(104)의 회전 각도를 검출한다. 아암 각도 센서(110b)는, 붐(104)과 아암(105)의 접속부에 설치되고, 붐(104)에 대한 아암(105)의 회전 각도를 검출한다. 버킷 각도 센서(110c)는, 아암(105)과 버킷(106)의 접속부에 설치되고, 아암(105)에 대한 버킷(106)의 회전 각도를 검출한다.

컨트롤러(120)는, 자세 연산부(121)와, 목표 궤적 결정부(122)와, 실제 속도 연산부(123)와, 목표 속도 연산부(124)와, 벡터 분해부(125)와, 목표 조작량 연산부(126)와, 기준 반력 연산부(127)와, 판정부(128)와, 반력 보정부(129)를 구비한다.

자세 연산부(121)는, 유압 셔블(100)의 자세, 즉 프론트 작업 장치(103)를 구성하는 각 프론트 부재인 붐(104), 아암(105) 및 버킷(106)의 위치를 연산한다. 컨트롤러(120)의 기억 장치에는, 각 프론트 부재 및 선회체(102), 주행체(101)의 각 부 치수의 정보가 기억되어 있다.

컨트롤러(120)는, 프론트 부재의 각 부의 치수와, 붐 각도 센서(110a), 아암 각도 센서(110b) 및 버킷 각도 센서(110c)에 의해 검출한 정보를 사용하여 버킷(106)의 발 끝(Pb)을 포함하는 각 프론트 부재에 있어서의 미리 설정된 부위의 위치를 연산한다. 프론트 부재의 각 부의 치수로서는, 붐(104)의 회전 지지점으로부터 아암(105)의 회전 지지점까지의 치수, 아암(105)의 회전 지지점으로부터 버킷(106)의 회전 지지점까지의 치수 및 버킷(106)의 회전 지지점으로부터 버킷(106)의 발 끝(Pb)까지의 치수가 포함된다. 자세 연산부(121)는, 소정의 제어 주기마다 버킷(106)의 발 끝(Pb)의 위치를 연산한다.

즉, 본 실시 형태에서는, 복수의 각도 센서(110a, 110b, 110c)로부터의 정보와, 복수의 프론트 부재의 치수의 정보로부터 복수의 프론트 부재가 구동함으로써 이동하는 버킷(106)의 발 끝(Pb)의 위치를 검출할 수 있다.

목표 궤적 결정부(122)는, 버킷(106)의 발 끝(Pb)의 목표 궤적을 결정한다. 도 4를 참조하여 목표 궤적의 결정 방법의 일례를 설명한다. 도 4는, 목표 궤적(TL)의 결정 방법에 대해 설명하는 도면이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 작업자가 버킷(106)의 발 끝(Pb)을 제1 위치(P1)에 배치하고, 위치 설정 스위치(도시하지 않음)를 조작하여, 깊이 설정 스위치(도시하지 않음)에 의해 굴삭 깊이 h1의 수치를 입력한다. 이에 의해, 목표 궤적 결정부(122)는, 제1 위치(P1)로부터 굴삭 깊이 h1만큼 하방으로 이격된 위치를 제1 설정점(P1T)으로서 기억 장치에 기억시킨다.

작업자가 버킷(106)의 발 끝(Pb)을 제1 위치(P1)와는 상이한 제2 위치(P2)에 배치하고, 위치 설정 스위치(도시하지 않음)를 조작하여, 깊이 설정 스위치(도시하지 않음)에 의해 굴삭 깊이 h2의 수치를 입력한다. 이에 의해, 목표 궤적 결정부(122)는, 제2 위치(P2)로부터 굴삭 깊이 h2만큼 하방으로 이격된 위치를 제2 설정점(P2T)으로서 기억 장치에 기억시킨다. 또한, 제1 설정점(P1T) 및 제2 설정점(P2T)은, 예를 들어 기준 위치인 선회 중심점(BP)으로부터의 수평 방향 거리와, 선회 중심점(BP)으로부터의 연직 방향 거리로 특정되어, 기억 장치에 기억된다.

목표 궤적 결정부(122)는, 제1 위치(P1)로부터 깊이 h1만큼 하방에 위치한 제1 설정점(P1T)과, 제2 위치(P2)로부터 깊이 h2만큼 하방에 위치한 제2 설정점(P2T)을 연결한 직선식을 계산하여, 목표 궤적(TL)으로서 설정한다.

도 5는 직선 굴삭 작업의 일례인 경사면의 정지 작업을 도시하는 도면이다. 도 5에 도시한 경사면의 정지 작업에서는, 아암 당김 동작과, 붐 상승 동작을 복합함으로써 실현할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 수동으로 조작을 행하는 경우에 있어서, 도 5에 도시한 바와 같이, 버킷(106)의 발 끝(Pb)이 목표 궤적(TL)을 따라 이동하도록, 좌측 조작 레버(111) 및 우측 조작 레버(112)에 작용하는 조작 반력을 조정하여, 작업자에 대해 적절한 조작을 촉구하는 반력 보정 제어가 실행된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 설명의 편의상, 버킷(106) 및 선회체(102)를 동작시키는 조작은 실행하지 않는 경우에 있어서의 조작 반력의 보정 제어에 대해 설명한다.

도 2에 도시한 실제 속도 연산부(123)는, 발 끝(Pb)의 실제 속도 벡터(VAc)를 연산한다. 도 6의 (a)는, 발 끝(Pb)의 실제 속도 벡터(VAc)를 도시하는 도면이다. 실제 속도 연산부(123)는, 자세 연산부(121)에 의해 연산된 현시점의 버킷(106)의 위치와, 1 제어 주기 전에 자세 연산부(121)에 의해 연산된 버킷(106)의 위치와의 차, 및 1 제어 주기의 시간에 기초하여, 버킷(106)의 발 끝(Pb)의 실제 속도 벡터(VAc)를 연산한다.

도 2에 도시한 목표 속도 연산부(124)는, 목표 궤적(TL)을 따르도록 발 끝(Pb)의 목표 속도 벡터(VTc)를 결정한다. 도 6의 (b)는, 발 끝(Pb)의 목표 속도 벡터(VTc)를 도시하는 도면이다. 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 발 끝(Pb)이 목표 궤적(TL) 상에 위치하고 있는 경우, 발 끝(Pb)의 목표 속도 벡터(VTc)의 방향은, 목표 궤적(TL)과 평행한 방향이 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 발 끝(Pb)의 목표 속도 벡터(VTc)의 노름은, 실제 속도 벡터(VAc)의 노름과 동일한 값으로 설정된다(||VTc||＝||VAc||). 즉, 발 끝(Pb)의 실제 속도의 크기를 목표 속도의 크기로서 대용한다.

도 2에 도시한 벡터 분해부(125)는, 현시점에 있어서의 프론트 작업 장치(103)의 자세에 기초하여, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 실제 속도 벡터(VAc)를 아암 속도 벡터(VAa)와 붐 속도 벡터(VAb)로 분해한다. 벡터 분해부(125)는, 현시점에 있어서의 프론트 작업 장치(103)의 자세에 기초하여, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 목표 속도 벡터(VTc)를 아암 속도 벡터(VTa)와 붐 속도 벡터(VTb)로 분해한다.

아암 속도 벡터(VAa, VTa)는, 붐(104)에 대한 아암(105)의 회전 동작에 기인하는 속도 벡터이며, 그 방향은 아암(105)의 회전 지지점(붐(104)과의 접속점)과 발 끝(Pb)을 연결하는 직선에 대해 수직인 방향이다. 붐 속도 벡터(VAb, VTb)는, 선회체(102)에 대한 붐(104)의 회전 동작에 기인하는 속도 벡터이며, 그 방향은 붐(104)의 회전 지지점(선회체(102)와의 접속점)과 발 끝(Pb)을 연결하는 직선에 대해 수직인 방향이다.

도 2에 도시한 목표 조작량 연산부(126)는, 목표값인 아암 속도 벡터(VTa)의 노름을 실측값인 아암 속도 벡터(VAa)의 노름으로 나눔으로써 보정 계수 Ka를 연산한다(Ka＝||VTa||/||VAa||). 목표 조작량 연산부(126)는, 목표값인 붐 속도 벡터(VTb)의 노름을 실측값인 붐 속도 벡터(VAb)의 노름으로 나눔으로써 보정 계수 Kb를 연산한다(Kb＝||VTb||/||VAb||).

보정 계수 Ka, Kb는, 실제 조작각과 목표 조작각의 차에 상당하는 계수가 되고, 실제 조작각 θ에 보정 계수 Ka, Kb를 곱함으로써 목표 조작각 θt가 얻어진다. 즉, 보정 계수가 1인 경우, 목표 조작각 θt와 실제 조작각 θ는 일치하고 있는 것을 나타내고 있다. 보정 계수가 1보다 큰 경우, 목표 조작각 θt보다 실제 조작각 θ가 작은 것을 나타내고, 보정 계수가 1보다 작은 경우, 목표 조작각 θt보다 실제 조작각 θ가 큰 것을 나타내고 있다.

목표 조작량 연산부(126)는, 좌측 조작 레버(111)의 아암 당김 동작 방향의 실제 조작각 θ(이하, 실제 조작각 θa라고도 기재함)에 보정 계수 Ka를 곱하여, 목표가 되는 아암 속도 벡터(VTa)를 발생시키는 목표 조작각 θt를 구한다(θt＝Ka·θa). 목표 조작량 연산부(126)는, 우측 조작 레버(112)의 붐 상승 동작 방향의 실제 조작각 θ(이하, 실제 조작각 θb라고도 기재함)에 보정 계수 Kb를 곱하여, 목표가 되는 붐 속도 벡터(VTb)를 발생시키는 목표 조작각 θt를 구한다(θt＝Kb·θb).

기준 반력 연산부(127)는, 실제 조작각 θ에 기초하여, 반력 부여 장치(111r, 112r)에 의해 발생시키는 조작 반력 F를 결정한다. 도 7은, 실제 조작각 θ와 기준 조작 반력 FB의 관계를 나타내는 도면이다. 컨트롤러(120)의 기억 장치에는, 좌측 조작 레버(111) 및 우측 조작 레버(112)의 실제 조작각 θa, θb의 증가에 따라서 커지는 기준 조작 반력 FB의 특성 Na, Nb가 룩업 테이블 형식으로 기억되어 있다. 후술하는 조작 반력의 보정이 이루어지지 않는 경우, 이 특성 Na, Nb에 따라서 실제 조작각 θa, θb에 따른 조작 반력 F가, 반력 부여 장치(111r, 112r)에 의해 조작 레버(111, 112)에 부여된다.

실제 조작각 θa에 기초하는 특성 Na와 실제 조작각 θb에 기초하는 특성 Nb는, 동일한 특성이어도 되고, 다른 특성이어도 된다. 본 실시 형태에서는, 특성 Na와 특성 Nb가 동일하다고 하여, 특성 Na, Nb를 총칭하여 특성 N이라고 기재하고, 실제 조작각 θa와 실제 조작각 θb를 총칭하여 실제 조작각 θ라고 기재하여, 설명한다. 또한, 좌측 조작 레버(111) 및 우측 조작 레버(112)에 대해서는, 총칭하여, 단순히 조작 레버(R)라고도 기재한다.

특성 N은, 실제 조작각 θ가 증가함에 따라서, 기준 조작 반력 FB가 직선적으로 증가하는 특성이며, 그 최댓값은 Fmax이다. 기준 반력 연산부(127)는, 조작 레버(R)가 전후 방향으로 조작되면, 특성 N을 참조하여, 조작량 센서(111d, 112d)에 의해 검출된 실제 조작각 θ에 따른 기준 조작 반력 FB를 연산한다.

도 2에 도시한 판정부(128)는, 조작 레버(R)의 실제 조작각 θ가 증가하였는지, 감소하였는지, 혹은 변경이 없는지를 판정한다. 판정부(128)는, 현시점에 있어서 조작량 센서(111d, 112d)에 의해 검출된 실제 조작각 θ와, 1 제어 주기 전에 조작량 센서(111d, 112d)에 의해 검출된 실제 조작각 θ를 비교한다. 판정부(128)는, 현시점의 실제 조작각 θ가 1 제어 주기 전의 실제 조작각 θ보다 큰 경우, 조작 레버(R)의 실제 조작각 θ가 증가하였다고 판정한다. 판정부(128)는, 현시점의 실제 조작각 θ가 1 제어 주기 전의 실제 조작각 θ에 비해 작은 경우, 조작 레버(R)의 실제 조작각 θ가 감소하였다고 판정한다. 판정부(128)는, 현시점의 실제 조작각 θ가 1 제어 주기 전의 실제 조작각 θ와 동일한 경우, 조작 레버(R)의 실제 조작각 θ에 변경이 없다고 판정한다.

반력 보정부(129)는, 보정 계수 Ka, Kb에 기초하여, 조작 반력의 보정을 행한다. 이하, 반력 보정부(129)에 의한 조작 반력의 보정의 제어 내용에 대해 설명한다. 좌측 조작 레버(111)에 대한 조작 반력 F의 보정의 제어와, 우측 조작 레버(112)에 대한 조작 반력 F의 보정의 제어는 대략 마찬가지이다. 이 때문에, 좌측 조작 레버(111) 및 우측 조작 레버(112)를 총칭하여 조작 레버(R)로 하고, 조작 레버(R)에 대한 조작 반력 F의 보정의 제어에 대해 설명한다. 또한, 보정 계수 Ka, Kb에 대해서는 총칭하여 보정 계수 K라고 기재하고, 실제 조작각 θa, θb에 대해서는 상술한 바와 마찬가지로 총칭하여 실제 조작각 θ라고 기재한다.

반력 보정부(129)는, 조작 레버(R)의 실제 조작각 θ의 변화에 따라서, 제1 보정 제어 및 제2 보정 제어 중 어느 것을 실행한다. 판정부(128)에 의해, 조작 레버(R)의 실제 조작각 θ가 감소하고 있다고 판정된 경우, 제1 보정 제어를 실행한다. 제1 보정 제어는, 판정부(128)에 의해, 조작 레버(R)의 실제 조작각 θ가 증가하고 있다고 판정될 때까지 계속된다.

반력 보정부(129)는, 판정부(128)에 의해, 조작 레버(R)의 실제 조작각 θ가 증가하고 있다고 판정된 경우, 제2 보정 제어를 실행한다. 제2 보정 제어는, 판정부(128)에 의해, 조작 레버(R)의 실제 조작각 θ가 감소하고 있다고 판정될 때까지 계속된다.

-제1 보정 제어(실제 조작각 감소 시의 반력의 보정 제어)-

반력 보정부(129)에 의한 제1 보정 제어에 대해 설명한다. 반력 보정부(129)는, 보정 계수 K가 역치 β 미만인지 여부, 및 보정 계수 K가 역치 α 이상인지 여부를 판정한다. 역치 α는, 1보다 큰 값이며, 미리 기억 장치에 기억되어 있다(α＞1). 역치 β는, 1보다 작은 값이며, 미리 기억 장치에 기억되어 있다(β＜1).

역치 α 및 역치 β는, 목표 궤적(TL)의 허용 범위에 따라서 설정된다. 허용 범위는, 도 6에 도시한 바와 같이, 목표 궤적(TL)으로부터 상방으로 소정량만큼 오프셋된 목표 궤적 상한(TLU)과, 목표 궤적(TL)으로부터 하방으로 소정량만큼 오프셋된 목표 궤적 하한(TLL) 사이의 범위이다. 허용 범위는, 요구되는 경사면의 정밀도에 따라서 설정되는 것이다. 또한, 허용 범위는, 작업자에 의해 임의로 설정 변경할 수 있는 구성으로 할 수도 있다. 목표 궤적(TL)으로부터 목표 궤적 상한(TLU)까지의 거리와, 목표 궤적(TL)으로부터 목표 궤적 하한(TLL)까지의 거리는, 상이한 값으로 해도 되고, 동일한 값으로 해도 된다.

실제 조작각과 목표 조작각의 차가 크고, 보정 계수 K가 역치 β 미만이라고 판정된 경우, 반력 보정부(129)는, 보정량 ΔF를 기준 조작 반력 FB에 가산하여, 조작 반력 F를 보정한다(F＝FB＋ΔF). 실제 조작각과 목표 조작각의 차에 상당하는 보정 계수 K가, 미리 설정한 역치 β 이상, 또한 역치 α 미만이라고 판정된 경우, 반력 보정부(129)는 실제 조작각 θ가 목표 조작각 θt에 도달하였다고 판정한다. 실제 조작각 θ가 목표 조작각 θt에 도달하였다고 판정되면, 반력 보정부(129)는 보정량 ΔF를 기준 조작 반력 FB로부터 감산하여, 조작 반력 F를 보정한다(F＝FB－ΔF). 보정 계수 K가 역치 α 이상이라고 판정된 경우, 반력 보정부(129)는 보정을 행하지 않고, 기준 조작 반력 FB를 그대로 조작 반력 F로서 출력한다(F＝FB).

또한, 도 10에 나타낸 θ1은, 보정 계수 K가 역치 α로 되는 실제 조작각 θ이고, 조작각 θ2는 보정 계수 K가 역치 β로 되는 실제 조작각 θ이다. 즉, 보정 계수 K가 β 이상 α 미만일 때에는, 실제 조작각 θ가 목표 조작각 θt를 포함하는 미리 설정한 조작 범위 내(도 10의 (a)의 θ1 내지 θ2)에 있는 것을 의미한다.

-제2 보정 제어(실제 조작각 증가 시의 반력의 보정 제어)-

반력 보정부(129)에 의한 제2 보정 제어에 대해 설명한다. 반력 보정부(129)는, 보정 계수 K가 역치 γ 이상인지 여부, 및 보정 계수 K가 역치 β 미만 인지 여부를 판정한다. 역치 γ는, 역치 α보다 큰 값이며, 미리 기억 장치에 기억되어 있다(γ＞α).

역치 γ는, 특성 N에 의해 결정된 기준 조작 반력 FB로부터 보정량 ΔF만큼 감소시키는 보정을 실행한 조작 반력 F의 크기가, 적어도 조작 레버(R)의 비조작 시에 조작 레버(R)가 중립 위치(NP)로 복귀하는 크기 이상으로 되도록 설정되어 있다. 본 실시 형태에서는, 조작 반력 F의 보정 제어를 실행하는 실제 조작각 θ의 하한값은, 보정 계수 K가 역치 γ로 되는 조작각 θ0이 된다(도 10의 (b) 참조). 바꾸어 말하면, 실제 조작각 θ가 조작각 θ0보다 작을 때에는, 조작 반력 F의 보정 제어는 실행되지 않는다. 실제 조작각 θ가 조작각 θ0일 때의 조작 반력 F0은, 작업자가 조작 레버(R)를 놓은 후, 조작 레버(R)의 기계 저항(연결 구조의 마찰 등)에 저항하여, 조작 레버(R)가 중립 위치(NP)로 복귀할 수 있는 크기 이상의 조작 반력이다.

보정 계수 K가 역치 γ 이상이라고 판정된 경우, 반력 보정부(129)는, 보정을 행하지 않고, 기준 조작 반력 FB를 그대로 조작 반력 F로서 출력한다(F＝FB).

실제 조작각과 목표 조작각의 차에 상당하는 보정 계수 K가, 미리 설정한 역치 β 이상, 또한 역치 γ 미만의 범위 내라고 판정된 경우, 반력 보정부(129)는, 실제 조작각 θ가 목표 조작각 θt를 포함하는 미리 설정한 조작 범위 내(도 10의 (b)의 θ0 내지 θ2)에 있다고 판정한다. 실제 조작각 θ가 상기 조작 범위 내(도 10의 (b)의 θ0 내지 θ2)에 있다고 판정되었을 때, 반력 보정부(129)는 보정량 ΔF를 기준 조작 반력 FB로부터 감산하여, 조작 반력 F를 보정한다(F＝FB－ΔF). 실제 조작각과 목표 조작각의 차가 크고, 보정 계수 K가 역치 β 미만이라고 판정된 경우, 반력 보정부(129)는 보정량 ΔF를 기준 조작 반력 FB에 가산하여, 조작 반력 F를 보정한다(F＝FB＋ΔF).

보정량 ΔF는, 양의 값이며, 미리 기억 장치에 기억되어 있다(ΔF＞0). 또한, 좌측 조작 레버(111)에 대한 조작 반력의 보정량 ΔF와, 우측 조작 레버(112)에 대한 조작 반력의 보정량 ΔF는, 동일한 값으로 해도 되고, 상이한 값으로 해도 된다.

도 2에 도시한 판정부(128)는, 기준 반력 연산부(127)에 의해 특성 N에 기초하여 결정된 기준 조작 반력 FB를 보정하는 제어를 실행할지 여부를 결정한다. 판정부(128)는, 발 끝(Pb)의 위치로부터 목표 궤적(TL)에 대한 수선을 내리고, 발 끝(Pb)으로부터 수선의 발까지의 거리(이하, 수선 거리 D)를 연산한다. 수선 거리 D는, 목표 궤적 결정부(122)에 의해 결정된 목표 궤적(TL)과, 자세 연산부(121)에서 연산된 발 끝(Pb)의 위치의 차이다.

판정부(128)는, 수선 거리 D가, 역치 Dt 미만인 경우, 보정 실행 조건이 성립되어 있다고 판정한다. 판정부(128)는, 수선 거리 D가 역치 Dt 이상인 경우, 보정 실행 조건이 성립되어 있지 않다고 판정한다. 역치 Dt는, 작업자에 의해 임의로 설정된다. 예를 들어, 발 끝(Pb)이 목표 궤적(TL)으로부터 1m 이상 이격되어 있는 경우에는, 보정 제어를 실행하지 않도록 하기 위해서는, 미리, 역치 Dt로서 1m를 설정해 두면 된다.

상술한 컨트롤러(120)에 의한 조작 반력을 보정하는 제어는, 보정 실행 조건이 성립되어 있는 경우에는 실행하고, 보정 실행 조건이 성립되어 있지 않은 경우에는 실행하지 않는다.

도 8 및 도 9는, 컨트롤러(120)에 의해 실행되는 조작 반력 제어 프로그램에 의한 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다. 도 9는, 도 8에 나타낸 제1 보정 제어 처리 및 제2 보정 제어 처리의 내용을 나타내고 있다. 도 8 및 도 9의 흐름도에 나타내는 처리는, 작업자의 조작에 기초하여 목표 궤적(TL)이 설정된 후, 컨트롤러(120)에 접속되는 조작 안내 스위치(도시하지 않음)의 ON에 의해 개시되고, 소정의 제어 주기마다 스텝 S100 이후의 처리가 반복 실행되고, 조작 안내 스위치(도시하지 않음)의 OFF에 의해 종료된다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 스텝 S100에 있어서, 컨트롤러(120)는 각종 정보를 취득하고, 스텝 S110으로 진행한다. 스텝 S100에서 취득되는 각종 정보에는, 각도 센서(110a, 110b, 110c)에 의해 검출된 각 프론트 부재의 회전 각도의 정보, 조작량 센서(111d, 112d)에 의해 검출된 조작 레버의 실제 조작각 θ의 정보가 포함된다.

스텝 S110에 있어서, 컨트롤러(120)는, 기억 장치에 기억되어 있는 특성 N(도 7)의 테이블을 참조하고, 스텝 S110에서 취득한 실제 조작각 θ의 정보에 기초하여, 기준 조작 반력 FB를 연산하여, 스텝 S115로 진행한다.

스텝 S115에 있어서, 컨트롤러(120)는, 기억 장치에 기억된 각 프론트 부재의 각 부 치수와, 스텝 S100에서 취득한 각 프론트 부재의 회전 각도의 정보에 기초하여, 유압 셔블(100)의 작업 자세를 연산하고, 스텝 S120으로 진행한다. 스텝 S115의 자세 연산 처리에서는, 선회체(102)의 선회 중심점(BP)을 기준으로 한 버킷(106)의 발 끝(Pb)의 위치나, 아암(105)의 회전 지지점의 위치, 버킷(106)의 회전 지지점의 위치를 연산한다. 스텝 S115의 자세 연산 처리에서는, 발 끝(Pb)으로부터 목표 궤적(TL)까지의 수선 거리 D를 연산한다.

스텝 S120에 있어서, 컨트롤러(120)는, 보정 실행 조건이 성립되었는지 여부를 판정한다. 스텝 S120에서 긍정 판정되면, 즉, 수선 거리 D가 역치 Dt 미만이고, 보정 실행 조건이 성립되어 있다고 판정되면, 스텝 S125로 진행한다. 스텝 S120에서 부정 판정되면, 즉, 수선 거리 D가 역치 Dt 이상이고, 보정 실행 조건이 성립되어 있지 않다고 판정되면, 스텝 S180으로 진행한다.

스텝 S180에 있어서, 컨트롤러(120)는, 기준 조작 반력 FB를 그대로 발생하는 조작 반력 F로서 결정하고, 스텝 S190으로 진행한다. 즉, 기준 조작 반력의 보정을 행하지 않는다.

스텝 S125에 있어서, 컨트롤러(120)는, 스텝 S115에서 연산된 발 끝(Pb)의 위치(현시점의 위치)와, 1 제어 주기 전의 스텝 S115에서 연산된 발 끝(Pb)의 위치의 차에 기초하여, 발 끝(Pb)의 실제 속도 벡터(VAc)를 연산하고, 스텝 S130으로 진행한다.

스텝 S130에 있어서, 컨트롤러(120)는, 스텝 S115에서 연산된 발 끝(Pb)의 위치와, 목표 궤적(TL)에 기초하여 목표 속도 벡터(VTc)를 연산하고, 스텝 S135로 진행한다.

스텝 S135에 있어서, 컨트롤러(120)는, 벡터 분해 처리를 실행하고, 스텝 S140으로 진행한다. 벡터 분해 처리에서는, 스텝 S125에서 연산된 실제 속도 벡터(VAc)와, 스텝 S115에서 연산된 각 프론트 부재의 위치 정보에 기초하여, 실제 속도 벡터(VAc)를 아암 속도 벡터(VAa)와 붐 속도 벡터(VAb)로 분해한다. 벡터 분해 처리에서는, 스텝 S130에서 연산된 목표 속도 벡터(VTc)와, 스텝 S115에서 연산된 각 프론트 부재의 위치 정보에 기초하여, 목표 속도 벡터(VTc)를 아암 속도 벡터(VTa)와 붐 속도 벡터(VTb)로 분해한다.

스텝 S140에 있어서, 컨트롤러(120)는, 스텝 S135에서 분해된 아암 속도 벡터의 목표값과 실측값, 및 붐 속도 벡터의 목표값과 실측값에 기초하여, 보정 계수 K를 연산하고(보정 계수 연산 처리), 스텝 S145로 진행한다. 보정 계수 연산 처리에 있어서, 컨트롤러(120)는 스텝 S135에서 연산된 아암 속도 벡터(VTa)(목표값)의 노름을 스텝 S135에서 연산된 아암 속도 벡터(VAa)(실측값)의 노름으로 나눔으로써 보정 계수 Ka를 연산한다. 보정 계수 연산 처리에 있어서, 컨트롤러(120)는, 스텝 S135에서 연산된 붐 속도 벡터(VTb)(목표값)의 노름을 스텝 S135에서 연산된 붐 속도 벡터(VAb)(실측값)의 노름으로 나눔으로써 보정 계수 Kb를 연산한다.

스텝 S145에 있어서, 컨트롤러(120)는, 스텝 S140에서 연산된 보정 계수 K(Ka 및 Kb)를 스텝 S100에서 취득한 실제 조작각 θ(θa 및 θb)에 곱함으로써, 목표 조작각 θt를 연산하고, 스텝 S150으로 진행한다.

스텝 S150에 있어서, 컨트롤러(120)는, 실제 조작각 θ가 감소하는 레버 조작이 실행되어 있는지 여부를 판정한다. 1 제어 주기 전의 스텝 S100에서 취득된 실제 조작각 θ보다 현시점의 실제 조작각 θ가 작은 경우, 스텝 S150에서 긍정 판정되어, 조작량 감소 플래그를 온하고, 스텝 S160으로 진행한다.

1 제어 주기 전의 스텝 S100에서 취득된 실제 조작각 θ보다 현시점의 실제 조작각 θ가 큰 경우, 스텝 S150에서 부정 판정되어, 조작량 감소 플래그를 오프하고, 스텝 S170으로 진행한다. 스텝 S150에 있어서, 현시점의 실제 조작각 θ와 1 제어 주기 전의 실제 조작각 θ의 차가 없는 경우에는, 조작량 감소 플래그의 상태에 따라서, 스텝 S160 또는 스텝 S170으로 이행하도록 되어 있다. 즉, 조작량 감소 플래그가 온이면, 스텝 S160으로 이행하고, 조작량 감소 플래그가 오프이면, 스텝 S170으로 이행한다.

스텝 S160에 있어서, 컨트롤러(120)는, 제1 보정 제어를 실행하여, 스텝 S190으로 진행한다. 스텝 S170에 있어서, 컨트롤러(120)는, 제2 보정 제어를 실행하여, 스텝 S190으로 진행한다.

도 9의 (a)는, 제1 보정 제어 처리의 흐름을 나타내는 흐름도이다. 도 9의 (a)에 나타낸 바와 같이, 제1 보정 제어 처리에서는, 스텝 S140에서 연산된 보정 계수 K와, 기억 장치에 기억되어 있는 역치에 기초하여, 조작 반력 F를 결정한다.

스텝 S161에 있어서, 컨트롤러(120)는, 보정 계수 K가 역치 β 미만인지 여부를 판정한다. 스텝 S161에서 긍정 판정되면 스텝 S163으로 진행하고, 스텝 S161에서 부정 판정되면 스텝 S165로 진행한다.

스텝 S165에 있어서, 컨트롤러(120)는, 보정 계수 K가 역치 β 이상, 역치 α 미만인지 여부를 판정한다. 스텝 S165에서 긍정 판정되면 스텝 S167로 진행하고, 스텝 S165에서 부정 판정되면 스텝 S169로 진행한다.

스텝 S163에 있어서, 컨트롤러(120)는, 기준 조작 반력 FB에 기억 장치에 기억되어 있는 보정량 ΔF(일정값)를 가산한 값을 보정 후의 조작 반력 F로서 결정하고, 스텝 190으로 진행한다.

스텝 S167에 있어서, 컨트롤러(120)는, 기준 조작 반력 FB로부터 기억 장치에 기억되어 있는 보정량 ΔF(일정값)를 감산한 값을 보정 후의 조작 반력 F로서 결정하고, 스텝 S190으로 진행한다.

스텝 S169에 있어서, 컨트롤러(120)는, 기준 조작 반력 FB를 그대로 발생하는 조작 반력 F로서 결정하고, 스텝 S190으로 진행한다. 즉, 기준 조작 반력의 보정을 행하지 않는다.

도 9의 (b)는, 제2 보정 제어 처리의 흐름을 나타내는 흐름도이다. 도 9의 (b)에 나타낸 바와 같이, 제2 보정 제어 처리에서는, 스텝 S140에서 연산된 보정 계수 K와, 기억 장치에 기억되어 있는 역치에 기초하여, 조작 반력 F를 결정한다.

스텝 S171에 있어서, 컨트롤러(120)는, 보정 계수 K가 역치 γ 이상인지 여부를 판정한다. 스텝 S171에서 긍정 판정되면 스텝 S173으로 진행하고, 스텝 S171에서 부정 판정되면 스텝 S175로 진행한다.

스텝 S175에 있어서, 컨트롤러(120)는, 보정 계수 K가 역치 β 이상, 역치 γ 미만인지 여부를 판정한다. 스텝 S175에서 긍정 판정되면 스텝 S177로 진행하고, 스텝 S175에서 부정 판정되면 스텝 S179로 진행한다.

스텝 S173에 있어서, 컨트롤러(120)는, 기준 조작 반력 FB를 그대로 발생하는 조작 반력 F로서 결정하고, 스텝 S190으로 진행한다. 즉, 기준 조작 반력의 보정을 행하지 않는다.

스텝 S177에 있어서, 컨트롤러(120)는, 기준 조작 반력 FB로부터 기억 장치에 기억되어 있는 보정량 ΔF(일정값)를 감산한 값을 보정 후의 조작 반력 F로서 결정하고, 스텝 S190으로 진행한다.

스텝 S179에 있어서, 컨트롤러(120)는, 기준 조작 반력 FB에 기억 장치에 기억되어 있는 보정량 ΔF(일정값)를 가산한 값을 보정 후의 조작 반력 F로서 결정하고, 스텝 190으로 진행한다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 스텝 S190에 있어서, 컨트롤러(120)는, 스텝 S160, S170, S180에서 결정된 조작 반력 F를 발생시키기 위한 제어 신호를 생성하고, 생성한 제어 신호를 반력 부여 장치(111r, 112r)에 출력한다.

도 10을 참조하여, 본 실시 형태에 관한 유압 셔블(100)의 주요한 동작을 경사면의 정지 작업을 예로 들어 정리하면 다음과 같이 된다. 도 10은, 실제 조작각 θ에 따라서, 반력 부여 장치(111r, 112r)에 의해 발생되는 조작 반력 F의 특성을 나타내는 도면이다. 도 10의 (a)는, 실제 조작각 θ가 감소하는 레버 조작이 실행되었을 때, 실제 조작각 θ에 따라서 변화되는 조작 반력 F의 특성을 나타내고 있다. 도 10의 (b)는, 실제 조작각 θ가 증가하는 레버 조작이 실행되었을 때, 실제 조작각 θ에 따라서 변화되는 조작 반력 F의 특성을 나타내고 있다. 도 10의 (a), (b)에 있어서, 횡축은 실제 조작각 θ이고, 종축은 조작 반력 F이다.

작업자는, 각 조작 레버(111, 112)를 조작하여, 도 4에 도시한 바와 같이, 버킷(106)의 발 끝(Pb)을 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2)에 차례로 배치하고, 각각의 위치에서 위치 설정 스위치(도시하지 않음)를 조작하고, 그 위치에서의 굴삭 깊이 h1, h2의 수치를 깊이 설정 스위치(도시하지 않음)에 의해 입력한다. 이에 의해, 컨트롤러(120)에 의해 목표 궤적(TL)이 설정되어, 기억 장치에 기억된다.

작업자는, 각 조작 레버(111, 112)를 조작하여 경사면의 정지 작업을 행한다. 여기서, 도 5에 도시한 바와 같이, 버킷(106)의 발 끝(Pb)의 위치를 목표 궤적(TL) 상에 위치시키고, 조작 안내 스위치(도시하지 않음)를 조작한다. 이에 의해, 스위치 조작 후의 조작에 따라서 조작 반력의 보정 제어가 실행된다.

도 10의 (a)에 나타낸 바와 같이, 예를 들어 조작각 θs1로부터 실제 조작각 θ가 감소하도록 조작 레버(R)가 조작되면, 제1 보정 제어가 실행된다(스텝 S150에서 "예", S160). 조작각 θs1은, 실제 조작각 θ가 목표 조작각 θt(θt＝K·θ)보다 큰 경우이며, 또한 실제 조작각 θ와 목표 조작각 θt의 차가 큰 경우이다(스텝 S161에서 "예"). 또한, 각 조작 레버(111, 112)의 실제 조작각 θ 각각이 목표 조작각 θt보다 크면, 도 6에 도시한 바와 같이, ||VAa||＞||VTa||, ||VAb||＞||VTb||로 된다.

이 경우, 도 10의 (a)에 나타낸 바와 같이, 조작 반력 F가 특성 N에 의해 결정되는 기준 조작 반력 FB보다 ΔF만큼 증가하도록 보정된다(스텝 S163). 이 때문에, 작업자는 통상보다 큰 조작 반력을 느낀다.

작업자는, 큰 조작 반력을 느낌으로써, 실제 조작각 θ가 목표 조작각 θt에 비해 지나치게 큰 것을 알 수 있다. 이에 의해, 작업자가, 실제 조작각 θ를 감소시키도록 조작 레버(111, 112)를 조작하면, 도 10의 (a)에 나타낸 바와 같이, 실제 조작각 θ의 감소에 수반하여 조작 반력 F도 서서히 작아진다.

실제 조작각 θ가 목표 조작각 θt에 가까운 조작각 θ2를 초과하여 작아지면(스텝 S161에서 "아니오", S165에서 "예"), 조작 반력 F가 특성 N에 의해 결정되는 기준 조작 반력 FB보다 ΔF만큼 감소하도록 보정된다(스텝 S167). 또한, 조작각 θ2는, 보정 계수 K가 역치 β로 되는 조작각이다.

작업자는, 불연속적으로 조작 반력 F가 감소한 것을 느낌으로써, 실제 조작각 θ가 목표 조작각 θt에 근접한 것을 알 수 있다. 이에 의해, 작업자는, 실제 조작각 θ를 변경하지 않도록 조작 레버(R)를 유지시킨다.

또한, 실제 조작각 θ가 목표 조작각 θt보다 작아지도록 조작 레버(R)가 조작되어, 실제 조작각 θ가 조작각 θ1을 초과하여 작아지면(스텝 S161에서 "아니오", S165에서 "아니오"), 조작 반력 F가 특성 N에 의해 결정되는 기준 조작 반력 FB로 된다(스텝 S169). 또한, 조작각 θ1은, 보정 계수 K가 역치 α로 되는 조작각이다.

작업자는, 불연속적으로 조작 반력 F가 증가한 것을 느낌으로써, 실제 조작각 θ가 목표 조작각 θt를 초과하여 지나치게 작아진 것을 알 수 있다. 이에 의해, 작업자는, 실제 조작각 θ가 목표 조작각 θt에 근접하도록 조작 레버(R)를 복귀시키는 조작을 행한다.

한편, 도 10의 (b)에 나타낸 바와 같이, 예를 들어 조작각 θs2로부터 실제 조작각 θ가 증가하도록 조작 레버(R)가 조작되면, 제2 보정 제어가 실행된다(스텝 S150에서 "아니오", S170). 조작각 θs2는, 실제 조작각 θ가 목표 조작각 θt보다 작은 경우이며, 또한 실제 조작각 θ와 목표 조작각 θt의 차가 미리 설정한 범위 내(β 이상 γ 미만)인 경우이다(스텝 S171에서 "아니오", S175에서 "예"). 또한, 도시하지 않지만, 각 조작 레버(111, 112)의 실제 조작각 θ 각각이 목표 조작각 θt보다 작으면, ||VAa||＜||VTa||, ||VAb||＜||VTb||로 된다.

이 경우, 도 10의 (b)에 나타낸 바와 같이, 조작 반력 F가 특성 N에 의해 결정되는 기준 조작 반력 FB보다 ΔF만큼 감소하도록 보정된다(스텝 S177). 이 때문에, 작업자는 통상보다 작은 조작 반력을 느낀다.

작업자는, 작은 조작 반력을 느낌으로써, 실제 조작각 θ가 목표 조작각 θt에 비해 지나치게 작은 것을 알 수 있다. 이에 의해, 작업자가, 실제 조작각 θ를 증가시키도록 조작 레버(R)를 조작하면, 도 10의 (b)에 나타낸 바와 같이, 실제 조작각 θ의 증가에 수반하여 조작 반력 F도 서서히 커진다.

실제 조작각 θ가 목표 조작각 θt에 가까운 조작각 θ2를 초과하여 커지면(스텝 S171에서 "아니오", 스텝 S175에서 "아니오"), 조작 반력 F가 특성 N에 의해 결정되는 기준 조작 반력 FB보다 ΔF만큼 증가하도록 보정된다(스텝 S179).

작업자는, 불연속적으로 조작 반력 F가 증가한 것을 느낌으로써, 실제 조작각 θ가 목표 조작각 θt를 초과하여 지나치게 커진 것을 알 수 있다. 이에 의해, 작업자는, 실제 조작각 θ가 목표 조작각 θt에 근접하도록 조작 레버(R)를 복귀시키는 조작을 행한다.

또한, 조작각 θ0 내지 θ1의 조작 범위에 있어서, 실제 조작각 θ가 감소하도록 조작 레버(R)가 조작되면, 즉, 목표 조작각 θt와 실제 조작각 θ의 차가 커지는 조작이 실행되면, 제2 보정 제어로부터 제1 보정 제어로 전환된다(스텝 S150에서 "예", S160). 이에 의해, 감소 보정되어 있던 조작 반력 F가 불연속적으로 증가하여, 기준 조작 반력 FB로 복귀된다(스텝 S169).

작업자는, 불연속적으로 조작 반력 F가 증가한 것을 느낌으로써, 실제 조작각 θ가 목표 조작각 θt로부터 멀어지도록 조작 레버(R)가 조작되어 있는, 즉 목표를 향하는 조작과는 반대의 조작이 실행되어 있는 것을 알 수 있다. 이에 의해, 작업자는, 실제 조작각 θt가 목표 조작각 θt에 근접하도록 조작 레버(R)를 복귀시키는 조작을 행한다.

이와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 조작 반력 F를 조정함으로써, 버킷(106)의 발 끝(Pb)의 위치가 목표 궤적(TL)을 따라 이동하는 조작이 행해지도록, 작업자를 안내할 수 있다.

이상 설명한 실시 형태에 의하면, 이하와 같은 작용 효과를 발휘할 수 있다.

(1) 컨트롤러(120)는, 프론트 부재의 목표 조작각 θt와 실제 조작각 θ의 차가, 미리 설정한 범위보다 큰 경우(즉, 보정 계수 K가 β 미만인 경우), 그 프론트 부재를 구동하는 액추에이터(103a, 104a)를 조작하는 조작 레버(111, 112)에 대해 반력 부여 장치(111r, 112r)에 의해 부여되는 조작 반력을 증가시키는 보정을 실행한다. 컨트롤러(120)는, 프론트 부재의 목표 조작각 θt와 실제 조작각 θ의 차가, 미리 설정한 범위 내인 경우(즉, 보정 계수 K가 β 이상 α 미만인 경우, 또는 β 이상 γ 미만인 경우), 그 프론트 부재를 구동하는 액추에이터(103a, 104a)를 조작하는 조작 레버(111, 112)에 대해 반력 부여 장치(111r, 112r)에 의해 부여되는 조작 반력을 감소시키는 보정을 실행한다.

이 때문에, 작업자가 조작 레버(111, 112)를 복합 조작할 때에 버킷(106)의 발 끝(Pb)을 목표 궤적(TL)을 따라 이동시키기 위한 적절한 조작이 행해지도록 조작을 안내할 수 있다.

(2) 반력 부여 장치(111r, 112r)에 의해 부여되는 조작 반력을 감소시키는 보정을 실행한 조작 반력의 크기는, 적어도 조작 레버(111, 112)의 비조작 시에 조작 레버(111, 112)가 중립 위치(NP)로 복귀하는 크기 이상이다. 이에 의해, 작업자가 조작 레버(111, 112)로부터 손을 떼면, 자연스럽게 조작 레버(111, 112)가 중립 위치(NP)로 복귀하므로 조작성이 좋다. 또한, 긴급 시에 조작 레버(111, 112)로부터 손을 뗌으로써, 작업이 계속되는 것을 방지할 수 있다.

(3) 컨트롤러(120)는, 목표 조작각 θt와 실제 조작각 θ의 차가 커지는 조작이 실행된 경우에 조작 반력을 증가시킨다. 이에 의해, 작업자는, 조작 반력 F가 증가한 것을 느낌으로써, 실제 조작각 θ가 목표 조작각 θt로부터 멀어지도록 조작 레버(R)가 조작되어 있는 것을 알 수 있다.

(4) 컨트롤러(120)는, 실제 조작각 θ가 목표 조작각 θt를 포함하는 미리 설정한 조작 범위 내(θ1 내지 θ2)에 있는지 여부를 판정한다. 컨트롤러(120)는, 실제 조작각 θ가 목표 조작각 θt를 포함하는 미리 설정한 조작 범위 내(θ1 내지 θ2)에 있다고 판정되었을 때, 조작 레버(111, 112)에 대해 반력 부여 장치(111r, 112r)에 의해 부여되는 조작 반력을 감소시키는 보정을 실행한다.

작업자는, 조작 반력이 감소한 것을 느낌으로써, 실제 조작각 θ가 목표 조작각 θt에 근접한 것을 알 수 있다. 이에 의해, 작업자는, 목표 궤적(TL)을 따른 적절한 작업을 용이하게 행할 수 있다.

(5) 목표 궤적(TL)과, 검출된 버킷(106)의 발 끝(Pb)의 위치의 차(예를 들어, 수선 거리) D가 미리 설정한 역치 Dt보다 작은 경우, 조작 반력의 보정을 실행하고, 목표 궤적(TL)과, 검출된 버킷(106)의 발 끝(Pb)의 위치의 차 D가 미리 설정한 역치 Dt보다 큰 경우, 조작 반력의 보정을 실행하지 않도록 하였다. 목표 궤적(TL)을 따른 동작과는 상이한 동작을 의도적으로 실시하고자 하는 경우 등, 발 끝(Pb)이 목표 궤적(TL)으로부터 크게 이격되어 있을 때에는, 조작 반력의 보정이 실행되지 않으므로, 상기 상이한 동작을 실행하기 위한 조작성이 좋다.

(6) 버킷(106)의 발 끝(Pb)의 실제 속도 벡터(VAc)를 연산하고, 목표 속도 벡터(VTc)의 노름을 실제 속도 벡터(VAc)의 노름과 동일한 값으로서 결정하도록 하였다. 즉, 버킷(106)의 발 끝(Pb)의 목표 속도는, 실제 속도의 크기와 동일한 값으로서 결정된다. 이에 의해, 발 끝(Pb)을 원활하게 동작시킬 수 있다.

(7) 조작 반력을 사용하여 작업자에게 조작을 안내하는 구성으로 하였으므로, 작업자는, 표시 장치의 표시 화면을 이용한 화상 가이던스나 스피커를 사용한 음성 가이던스에 비해, 더 직감적으로 적절한 조작을 이해할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 자세 연산부(121)가 위치 검출부에 상당하고, 반력 보정부(129)의 일부 기능이 목표 도달 판정부에 상당한다.

다음과 같은 변형도 본 발명의 범위 내이며, 변형예 중 하나, 혹은 복수를 상술한 실시 형태와 조합하는 것도 가능하다.

(변형예 1)

조작 반력의 보정 방법은, 상술한 실시 형태에 한정되지 않는다.

(변형예 1-1)

도 11의 (a)는, 도 10의 (a)와 마찬가지의 도면이며, 조작 반력의 보정 방법의 변형예를 나타내는 도면이다. 도 11의 (a)에서는, 상술한 실시 형태에 있어서의 조작 반력의 특성을 이점 쇄선으로 나타내고 있다. 상술한 실시 형태에서는, 제1 보정 제어에 있어서, 실제 조작각 θ가 목표 조작각 θt보다 작아져, 조작각 θ1에 도달하면, 기준 조작 반력 FB까지 조작 반력이 증가하는 특성이었다.

이에 비해, 본 변형예에서는, 실제 조작각 θ가 목표 조작각 θt보다 작아져, 조작각 θ1에 도달하면, 기준 조작 반력 FB로부터 더욱 보정량 ΔF만큼 증가된 조작 반력이 발생한다. 조작각 θ1에 도달하였을 때의 조작 반력의 증가량이 상술한 실시 형태보다 크기 때문에, 작업자는, 더 확실하게, 목표 조작각 θt를 초과하여 실제 조작각 θ가 감소한 것을 인식할 수 있다.

(변형예 1-2)

도 11의 (b)는, 도 10의 (b)과 마찬가지의 도면이며, 조작 반력의 보정 방법의 변형예를 나타내는 도면이다. 도 11의 (b)에서는, 상술한 실시 형태에 있어서의 조작 반력의 특성을 이점 쇄선으로 나타내고 있다. 상술한 실시 형태에서는, 제2 보정 제어에 있어서, 실제 조작각 θ가 목표 조작각 θt보다 커져, 조작각 θ2에 도달하면, 기준 조작 반력 FB로부터 더욱 보정량 ΔF만큼 증가된 조작 반력이 발생하는 특성이었다.

이에 비해, 본 변형예에서는, 실제 조작각 θ가 목표 조작각 θt보다 커져, 조작각 θ2에 도달하면, 조작 반력 F를 최댓값 Fmax까지 증가시킨다. 조작각 θ2에 도달하였을 때의 조작 반력의 증가량이 상술한 실시 형태보다 크기 때문에, 작업자는, 더 확실하게, 목표 조작각 θt를 초과하여 실제 조작각 θ가 증가한 것을 인식할 수 있다.

(변형예 1-3)

상술한 실시 형태에서는, 제2 보정 제어에 있어서, 실제 조작각 θ가 조작각 θ0으로부터 목표 조작각 θt를 향해 증가함에 따라서, 직선적으로 조작 반력 F가 증가하는 특성이었다. 이에 비해, 본 변형예에서는, 도 11의 (b)에 나타낸 바와 같이, 실제 조작각 θ가 조작각 θ0으로부터 증가하여, 조작각 θ1을 초과하여 커지면, 조작 반력이 불연속적으로 감소하는 특성으로 되어 있다. 본 변형예에서는, 조작각 θ0 내지 θ1에서는, 기준 조작 반력 FB로부터 보정량 ΔF/2만큼 감소시킨 조작 반력 F를 발생시키고, 조작각 θ1 내지 θ2에서는, 기준 조작 반력 FB로부터 보정량 ΔF만큼 감소시킨 조작 반력 F를 발생시키고 있다. 이와 같이, 본 변형예에 의하면, 실제 조작각 θ를 증가시키는 조작에 있어서도, 목표 조작각 θt에 근접하였을 때, 조작 반력이 불연속적으로 감소한다. 이 때문에, 작업자는, 불연속적으로 조작 반력 F가 감소한 것을 느낌으로써, 실제 조작각 θ가 목표 조작각 θt에 근접한 것을 알 수 있다.

(변형예 1-4)

상술한 실시 형태에서는, 조작 반력 F를 불연속적으로 변화시키는 예에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 12의 (a) 및 도 12의 (b)에 나타낸 바와 같이, 실제 조작각 θ의 증가 및 감소에 따라서, 연속적으로 조작 반력 F를 변화시켜도 된다. 도 12에 나타낸 예에서는, 보정량 ΔF가 실제 조작각 θ에 따라서 변화된다. 이 경우, 조작 반력 F의 변화를 작업자가 알 수 있도록 실제 조작각 θ의 변화량에 대한 조작 반력 F의 변화량의 비율(기울기)을 설정하면 된다.

(변형예 2)

상술한 실시 형태에서는, 각 프론트 부재의 위치를 구하기 위해, 각 프론트 부재의 회전 각도를 검출하는 각도 센서(110a, 110b, 110c)를 설치하는 예에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 각도 센서(110a, 110b, 110c) 대신에, 유압 실린더의 스트로크를 검출하는 스트로크 센서를 설치하여, 스트로크의 정보로부터 각 프론트 부재의 위치를 구해도 된다.

(변형예 3)

상술한 실시 형태에서는, 현시점의 발 끝(Pb)이 목표 궤적(TL) 상에 있는 경우에 목표 속도 연산부(124)가 목표 속도 벡터(VTc)를 연산하는 예에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 현시점의 발 끝(Pb)이 목표 궤적(TL)으로부터 이격된 위치에 있는 경우, 목표 속도 연산부(124)는 목표 궤적(TL)을 향해 원활하게 발 끝(Pb)이 이동하는 천이용 목표 궤적(TLt)을 연산하고, 이 천이용 목표 궤적(TLt)에 기초하여 목표 속도 벡터(VTc)를 연산한다.

(변형예 4)

실제 속도 벡터(VAc), 아암 속도 벡터(VAa) 및 붐 속도 벡터(VAb)의 연산 방법은, 상술한 실시 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 좌측 조작 레버(111)의 실제 조작각 θa에 기초하여 아암 속도 벡터(VAa)를 연산하고, 우측 조작 레버(112)의 실제 조작각 θb에 기초하여 붐 속도 벡터(VAb)를 연산하고, 양자를 합성하여 실제 속도 벡터(VAc)를 연산해도 된다.

(변형예 5)

상술한 실시 형태에서는, 반력 부여 장치(111r, 112r)를 복수의 전자 모터로 구성하는 예에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 코일 스프링과, 코일 스프링의 전체 길이를 변경시키는 피스톤에 의해 반력 부여 장치를 구성해도 된다. 유압이나 공압 등의 압력을 이용하여, 반력을 발생시켜도 된다. 예를 들어, 반력 실린더와, 반력 실린더의 구동을 제어하는 전자 비례 밸브에 의해 반력 부여 장치를 구성해도 된다.

(변형예 6)

상술한 실시 형태에서는, 좌측 조작 레버(111) 및 우측 조작 레버(112)가 전기식의 조작 레버인 예에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 유압 파일럿식의 조작 레버에 본 발명을 적용해도 된다.

(변형예 7)

상술한 실시 형태에서는, 붐(104)과 아암(105)의 복합 동작에 의해, 경사면의 정지 작업을 행하는 경우의 예에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 수평 당김 등의 작업에 대해 본 발명을 적용해도 된다. 붐(104)과 아암(105) 외에도, 버킷(106)의 동작을 부가한 복합 동작에 본 발명을 적용할 수도 있다. 이 경우, 우측 조작 레버(112)의 좌우 방향의 기울기 각에 따라서 조작 반력을 결정한다.

(변형예 8)

||VAa||＞||VTa||, ||VAb||＞||VTb||로 되는 경우(도 6 참조)나, ||VAa||＜||VTa||, ||VAb||＜||VTb||로 되는 경우에 한정되지 않는다. ||VAa||＞||VTa||, ||VAb||＜||VTb||로 되는 경우나, ||VAa||＜||VTa||, ||VAb||＞||VTb||로 되는 경우에도 본 발명이 적용된다.

(변형예 9)

상술한 실시 형태에서는, 버킷(106)의 발 끝(Pb)의 위치의 목표 궤적(TL)을 따라 동작하는 작업의 예에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 목표 궤적을 결정하는 프론트 작업 장치의 미리 설정된 부위로서, 발 끝(Pb) 대신에, 예를 들어 버킷(106)의 회전 중심의 위치를 채용해도 된다. 이 경우, 버킷(106)의 회전 중심의 위치의 목표 궤적(TL)을 따라 동작하는 작업에 대해, 본 발명을 적용할 수도 있다.

(변형예 10)

상술한 실시 형태에서는, 프론트 작업 장치가 붐(104), 아암(105) 및 버킷(106)을 구비하고 있는 예에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 선회체(102)에 회전 가능하게 설치되는 기단부 붐과, 기단부 붐에 회전 가능하게 설치되는 선단 붐과, 선단 붐에 회전 가능하게 설치되는 아암(105)과, 버킷(106)을 구비한, 이른바 투피스 타입의 프론트 작업 장치를 구비한 건설 기계에 본 발명을 적용해도 된다. 적어도 2개 이상의 프론트 부재가 목표 궤적(TL)을 따라 복합적으로 조작되는 다양한 프론트 작업 장치에 본 발명을 적용할 수 있다.

(변형예 11)

상술한 실시 형태에서는, 크롤러식 백호우를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 로딩 셔블이나 휠식 유압 셔블 등, 목표 궤적(TL)을 따라, 적어도 2개 이상의 프론트 부재를 포함하는 복수의 프론트 부재를 갖는 프론트 작업 장치를 구비한 건설 기계이며, 적어도 2개 이상의 프론트 부재가 복합적으로 동작되는 다양한 건설 기계에 본 발명을 적용할 수 있다.

상기에서는, 다양한 실시 형태 및 변형예를 설명하였지만, 본 발명은 이들의 내용에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 생각할 수 있는 그 밖의 양태도 본 발명의 범위 내에 포함된다.

다음의 우선권 기초 출원의 개시 내용은 인용문으로서 여기에 포함된다.

일본 특허 출원 2015년 제178516호(2015년 9월 10일 출원)

100 : 유압 셔블
101 : 주행체
102 : 선회체
103 : 프론트 작업 장치
103a : 액추에이터
104 : 붐
104a : 붐 실린더
105 : 아암
105a : 아암 실린더
106 : 버킷
106a : 버킷 실린더
107 : 운전실
108 : 컨트롤 밸브
109 : 카운터 웨이트
110a : 붐 각도 센서
110b : 아암 각도 센서
110c : 버킷 각도 센서
111 : 좌측 조작 레버
111d : 조작량 센서
111r : 반력 부여 장치
112 : 우측 조작 레버
112d : 조작량 센서
112r : 반력 부여 장치
120 : 컨트롤러
120d : 조작량 검출부
121 : 자세 연산부
122 : 목표 궤적 결정부
123 : 실제 속도 연산부
124 : 목표 속도 연산부
125 : 벡터 분해부
126 : 목표 조작량 연산부
127 : 기준 반력 연산부
128 : 판정부
129 : 반력 보정부
D : 수선 거리
F : 조작 반력
BP : 선회 중심점
Dt : 역치
FB : 기준 조작 반력
Ka : 보정 계수
Kb : 보정 계수
NP : 중립 위치
Pb : 발 끝
TL : 목표 궤적
TLL : 목표 궤적 하한
TLU : 목표 궤적 상한
VAa : 아암 속도 벡터
VAb : 붐 속도 벡터
VAc : 실제 속도 벡터
VTa : 아암 속도 벡터
VTb : 붐 속도 벡터
VTc : 목표 속도 벡터

Claims

적어도 제1 프론트 부재 및 제2 프론트 부재를 포함하는 복수의 프론트 부재를 갖는 프론트 작업 장치, 및 상기 복수의 프론트 부재를 구동하는 복수의 액추에이터, 그리고 상기 복수의 액추에이터를 조작하는 조작부를 구비한 건설 기계에 있어서,
상기 조작부에 대해, 실제 조작량에 기초하여 조작 반력을 부여하는 반력 부여 장치와,
이 반력 부여 장치에 대한 제어 신호를 생성하기 위해, 상기 조작부의 실제 조작량을 검출하는 조작량 검출부와,
상기 프론트 작업 장치의 미리 설정된 부위의 목표 궤적을 결정하는 궤적 결정부와,
상기 복수의 프론트 부재가 구동함으로써 이동하는 상기 프론트 작업 장치의 미리 설정된 부위의 위치를 검출하는 위치 검출부와,
상기 목표 궤적을 따르도록 상기 프론트 작업 장치의 미리 설정된 부위의 목표 속도를 결정하는 목표 속도 결정부와,
상기 목표 속도에 기초하여, 적어도 상기 제1 프론트 부재 및 상기 제2 프론트 부재 각각의 목표 조작량을 결정하는 목표 조작량 결정부와,
상기 프론트 부재의 목표 조작량과 실제 조작량의 차가, 미리 설정한 범위보다 큰 경우, 그 프론트 부재를 구동하는 액추에이터를 조작하는 조작부에 대해 상기 반력 부여 장치에 의해 부여되는 조작 반력을 증가시키는 보정을 실행하고, 상기 범위 내인 경우, 그 프론트 부재를 구동하는 액추에이터를 조작하는 조작부에 대해 상기 반력 부여 장치에 의해 부여되는 조작 반력을 감소시키는 보정을 실행하는 반력 보정 제어부를 갖는 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는, 건설 기계.
제1항에 있어서,
상기 반력 보정 제어부에 의해, 상기 반력 부여 장치에 의해 부여되는 조작 반력을 감소시키는 보정을 실행한 조작 반력의 크기는, 적어도 상기 조작부의 비조작 시에 상기 조작부가 중립 위치로 복귀하는 크기 이상인 것을 특징으로 하는, 건설 기계.
제1항에 있어서,
상기 반력 보정 제어부가, 상기 목표 조작량과 상기 실제 조작량의 차가 커지는 조작이 실행된 경우에 상기 조작 반력을 증가시키는 것을 특징으로 하는, 건설 기계.
제1항에 있어서,
상기 실제 조작량이, 상기 목표 조작량을 포함하는 미리 설정한 조작 범위 내에 있는지 여부를 판정하는 목표 도달 판정부를 구비하고,
상기 반력 보정 제어부는, 상기 목표 도달 판정부에 의해 상기 실제 조작량이 상기 목표 조작량을 포함하는 미리 설정한 조작 범위 내에 있다고 판정되었을 때, 상기 조작부에 대해 상기 반력 부여 장치에 의해 부여되는 조작 반력을 감소시키는 보정을 실행하는 것을 특징으로 하는, 건설 기계.
제1항에 있어서,
상기 궤적 결정부에 의해 결정된 상기 목표 궤적과, 상기 위치 검출부에 의해 검출된 상기 프론트 작업 장치의 미리 설정된 부위의 위치의 차가 미리 설정한 역치보다 작은 경우, 상기 반력 보정 제어부에 의한 상기 조작 반력의 보정을 실행하고,
상기 궤적 결정부에 의해 결정된 상기 목표 궤적과, 상기 위치 검출부에 의해 검출된 상기 프론트 작업 장치의 미리 설정된 부위의 위치의 차가 미리 설정한 역치보다 큰 경우, 상기 반력 보정 제어부에 의한 상기 조작 반력의 보정을 실행하지 않는 것을 특징으로 하는, 건설 기계.
제1항에 있어서,
상기 프론트 작업 장치의 미리 설정된 부위의 실제 속도를 연산하는 실제 속도 연산부를 구비하고,
상기 목표 속도 결정부는, 상기 목표 속도의 크기를 상기 실제 속도의 크기와 동일한 값으로 하여 결정하는 것을 특징으로 하는, 건설 기계.