KR102024701B1 - 작업 기계 - Google Patents

Abstract

작업 장치(1A)에 대해 영역 제한 제어를 실행하는 제어 유닛(9)을 작업 기계에 구비한다. 제어 유닛(9)은, 버킷(1c)의 선단(제1 기준점(P1))과 버킷(1c)의 후단(제2 기준점(Q1))의 동작 평면에 있어서의 위치를 산출하는 위치 연산부(21)와, 동작 평면에 있어서의 제1 기준점(P1) 및 제2 기준점(Q1)으로부터 제어 대상의 목표면 A까지의 거리(PC1, QC1)를 각각 산출하는 제1 거리 연산부(22)를 구비한다. 제어 유닛(9)은, 영역 제한 제어 중에 2개의 거리(PC1, QC1) 중 작은 쪽의 거리가 역치(T1) 이하일 때, 조작 레버 장치(4)로부터 출력되는 조작 신호를, 당해 조작 신호의 대상인 유압 액추에이터(3b)의 동작 속도가 저감되도록 보정한다.

Description

작업 기계

본 발명은, 작업 기계에 관한 것이다.

유압 셔블에 있어서, 붐, 암, 버킷과 같은 작업기(이하에서는 「프론트 작업기」라고도 칭함)는, 각각 회전 가능하게 지지되어 있기 때문에, 단독으로 움직였을 때 버킷 선단은 원호상의 궤적을 그린다. 그 때문에, 예를 들어 암을 당기는 동작에 의해 버킷 선단에서 직선상의 마무리면을 형성하는 경우에 있어서는, 오퍼레이터는 붐, 암, 버킷을 복합적으로 구동시켜 버킷 선단의 궤적을 직선상으로 할 필요가 있으므로, 오퍼레이터에게는 숙련된 기술이 요구된다.

그래서 컴퓨터(컨트롤러)에 의해 자동 또는 반자동으로 액추에이터의 구동을 제어하는 기능(머신 컨트롤이라고 호칭함)을 굴삭 작업에 적용하여, 굴삭 동작 시(암 또는 버킷 동작 시)에 목표면을 따라 버킷의 선단을 이동시키는 기술이 있다. 이러한 종류의 기술로서는, 오퍼레이터 조작에 의한 굴삭 동작 중에 자동으로 붐 실린더를 제어하여 붐 상승 동작을 적절하게 가하여, 버킷 선단 위치를 목표면 상으로 제한하는 것이 알려져 있다.

목표면의 형상은, 단독 평면으로서 설정된다고 단언할 수는 없고, 복수의 목표면이 연속되어 설정되는 경우도 있다. 특허문헌 1에는, 굴삭 작업의 목표 형상이 2점으로 정의되는 적어도 하나의 선분으로 정의되어 있을 때, 그 적어도 하나의 선분을 규정하는 복수의 점 중 어느 것에 작업 장치의 선단이 근접하였을 때, 복수의 유압 액추에이터 중 적어도 하나의 동작을 저감하도록 조작 신호를 보정하는 기술이 기재되어 있다.

일본 특허 공개 제2016-3442호 공보

특허문헌 1에서는, 작업기의 제어 대상은, 작업기 선단으로 하고 있다. 그리고 목표면(선분)을 정의하는 점 중 하나와, 작업기 선단의 거리에 따라서 작업기를 감속하고 있다.

그러나 작업기 선단인 버킷의 자세에 따라서는, 버킷의 선단(발톱 끝)이 아니라, 버킷 상의 다른 점(예를 들어, 버킷 저면부에 있어서 버킷 선단과 반대측의 점인 버킷의 후단)이 목표면에 가장 근접하는 경우가 있다. 이 경우에는 특허문헌 1의 기술에서는 적절한 제어로 되지 않고, 당해 다른 점(예를 들어, 버킷의 후단)이 목표면으로 침입할 가능성이 있다.

본 발명의 목적은, 목표면이 복수 있는 경우에, 적절한 작업기의 감속 제어를 행하는 작업 기계를 제공하는 데 있다.

본원은 상기 과제를 해결하는 수단을 복수 포함하고 있지만, 그 일례를 들면, 복수의 피구동 부재를 연결하여 구성되고, 소정의 동작 평면상에서 동작하는 다관절형 작업 장치와, 조작 신호를 기초로 상기 복수의 피구동 부재를 각각 구동하는 복수의 유압 액추에이터와, 상기 복수의 유압 액추에이터 중 조작자가 원하는 유압 액추에이터에 상기 조작 신호를 출력하는 조작 장치와, 제어 대상의 목표면 상, 및 그 상방의 영역 내에서 상기 작업 장치가 움직이도록, 상기 복수의 유압 액추에이터 중 적어도 하나에 상기 조작 신호를 출력, 또는 상기 복수의 유압 액추에이터 중 적어도 하나에 출력된 상기 조작 신호를 보정하는 영역 제한 제어를 실행하는 제어 장치를 구비하는 작업 기계에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 동작 평면 상에서 상이한 각도로 접속하고, 상기 제어 대상의 목표면이 될 수 있는 2개의 선분과, 상기 2개의 선분의 교점인 변곡점의 상기 동작 평면에 있어서의 위치와, 상기 작업 장치의 선단 부분에 설정된 제1 기준점 및 제2 기준점이 기억된 기억 장치와, 상기 작업 장치의 자세를 기초로, 상기 동작 평면에 있어서의 상기 제1 기준점 및 상기 제2 기준점의 위치를 산출하는 위치 연산부와, 상기 동작 평면에 있어서의 상기 제1 기준점 및 상기 제2 기준점으로부터 상기 제어 대상의 목표면까지의 거리를 각각 산출하는 제1 거리 연산부를 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 제1 기준점 및 상기 제2 기준점으로부터 상기 제어 대상의 목표면까지의 거리 중 작은 쪽의 거리가 역치 이하일 때, 상기 조작 장치로부터 출력되는 조작 신호를, 당해 조작 신호의 대상인 유압 액추에이터의 동작 속도가 저감되도록 보정하는 것으로 한다.

본 발명에 따르면, 목표면이 복수 있는 경우에도 적절한 감속 제어가 실시되어, 작업기의 목표면으로의 침입을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 의한 유압 셔블의 굴삭 제어 장치를 그 유압 구동 장치와 함께 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 유압 셔블의 외관을 도시하는 도면이다.
도 3은 제어 유닛의 제어 기능을 나타내는 기능 블록도이다.
도 4는 프론트 작업 장치(1A)의 위치·자세의 연산을 위한 설명도이다.
도 5는 제어점 속도의 제한값 a와 설정 영역의 경계 L로부터의 거리 D의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6은 제어 유닛의 하드웨어 구성도이다.
도 7은 버킷과 변곡점의 위치 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8은 버킷과 변곡점의 위치 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9는 암 실린더 목표 속도 연산부(9z)에 의한 감속 처리의 흐름도이다.
도 10은 목표면 각도의 개념도이다.
도 11은 변곡점과의 거리와 감속 계수의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 12는 변곡점과의 거리와 감속 계수의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 13은 변곡점에서의 각도 변화량과 감속 계수의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14는 변곡점에서의 각도 변화량과 감속 계수의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 15는 암 실린더 목표 속도 연산부(9z)의 제어 기능을 나타내는 기능 블록도이다.
도 16은 목표면에 대한 제어점의 위치와 수직 성분 by의 조합마다의 붐에 의한 제어점 속도의 수직 성분 c의 차이를 나타내는 도면이다.
도 17은 변곡점 근방의 거리 R1 미만에서 상한값 La가 제한값 a보다 작아지도록 감속 계수 K를 설정한 경우의 일례를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 사용하여 설명한다. 또한, 이하에서는, 작업기의 선단의 어태치먼트로서 버킷(1c)을 구비하는 유압 셔블을 예시하지만, 버킷 이외의 어태치먼트를 구비하는 유압 셔블에서 본 발명을 적용해도 상관없다. 또한, 복수의 피구동 부재를 연결하여 구성되고, 소정의 동작 평면상에서 동작하는 다관절형 작업 장치를 갖는 것이면 유압 셔블 이외의 작업 기계에의 적용도 가능하다.

또한, 이하의 설명에서는, 동일한 구성 요소가 복수 존재하는 경우, 부호(숫자)의 말미에 알파벳을 붙이는 경우가 있지만, 당해 알파벳을 생략하고 당해 복수의 구성 요소를 통합하여 표기하는 경우가 있다. 예를 들어, 3개의 펌프(300a, 300b, 300c)가 존재할 때, 이것들을 통합하여 펌프(300)라고 표기하는 경우가 있다.

도 1에 있어서, 본 발명이 적용되는 유압 셔블은, 유압 펌프(2)와, 이 유압 펌프(2)로부터의 작동유에 의해 구동되는 붐 실린더(3a), 암 실린더(3b), 버킷 실린더(3c), 선회 모터(3d) 및 좌우의 주행 모터(3e, 3f)를 포함하는 복수의 유압 액추에이터와, 이들 유압 액추에이터(3a 내지 3f) 각각에 대응하여 설치된 복수의 조작 레버 장치(조작 장치)(4a 내지 4f)와, 유압 펌프(2)와 복수의 유압 액추에이터(3a 내지 3f) 사이에 접속되고, 조작 레버 장치(4a 내지 4f)의 조작량 및 조작 방향에 따라서 출력되는 조작 신호에 의해 제어되고, 유압 액추에이터(3a 내지 3f)에 공급되는 작동유의 유량 및 방향을 제어하는 복수의 유량 제어 밸브(5a 내지 5f)와, 유압 펌프(2)와 유량 제어 밸브(5a 내지 5f) 사이의 압력이 설정값 이상으로 된 경우에 개방되는 릴리프 밸브(6)를 갖고, 이것들은 유압 셔블의 피구동 부재를 구동하는 유압 구동 장치를 구성하고 있다.

유압 셔블은, 도 2에 도시한 바와 같이, 수직 방향으로 각각 회전하는 복수의 피구동 부재(붐(1a), 암(1b) 및 버킷(1c))를 연결하여 구성된 다관절형 프론트 작업 장치(1A)와, 상부 선회체(1d) 및 하부 주행체(1e)로 이루어지는 차체(1B)로 구성되고, 프론트 작업 장치(1A)의 붐(1a)의 기단부는 상부 선회체(1d)의 전방부에 지지되어 있다. 붐(1a), 암(1b), 버킷(1c), 상부 선회체(1d) 및 하부 주행체(1e)는 각각 붐 실린더(3a), 암 실린더(3b), 버킷 실린더(3c), 선회 모터(3d) 및 좌우의 주행 모터(3e, 3f)에 의해 각각 구동되는 피구동 부재를 구성한다.

붐(1a), 암(1b) 및 버킷(1c)은, 폭 방향에서 프론트 작업 장치(1A)와 직교하는 평면상에서 동작하고, 이하에서는 이 평면을 동작 평면이라고 칭하는 경우가 있다. 동작 평면은, 붐(1a), 암(1b) 및 버킷(1c)의 회전 축에 직교하는 평면이며, 붐(1a), 암(1b) 및 버킷(1c)의 폭 방향의 중심으로 설정할 수 있다.

붐 실린더(3a), 암 실린더(3b), 버킷 실린더(3c), 선회 모터(3d) 및 좌우의 주행 모터(3e, 3f)의 동작은, 각 액추에이터(3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f)에 공급되는 작동유의 방향 및 유량을 제어하는 유량 제어 밸브(5a 내지 5f)의 유압 구동부(50a 내지 55b)에 입력되는 조작 신호(파일럿압)에 의해 지시된다. 조작 신호는, 조작 레버 장치(4a 내지 4f)를 통해 출력되는 것과, 파일럿 펌프(43)로부터 전자기 비례 밸브(10a)를 통해 출력되는 것이 있다.

또한, 조작 레버 장치(4a 내지 4f)는 유압 파일럿 방식이며, 각각 오퍼레이터에 의해 조작되는 조작 레버(4a 내지 4f)의 조작량에 따른 파일럿압을 조작 신호로 하여, 파일럿 라인(44a 내지 49b)을 통해 조작 방향에 대응하는 유량 제어 밸브(5a 내지 5f)의 유압 구동부(50a 내지 55b)에 공급하고, 이들 유량 제어 밸브를 구동한다.

본 실시예의 유압 셔블에는, 오퍼레이터의 굴삭 조작을 보조하는 제어 시스템이 구비되어 있다. 구체적으로는, 조작 레버 장치(4b, 4c)를 통해 굴삭 조작(구체적으로는, 아암 크라우드, 버킷 크라우드 또는 버킷 덤프의 지시)이 입력된 경우, 작업기(1A)의 선단 부분에 설정된 제어점과 목표면의 위치 관계를 기초로, 제어점의 위치가 목표면 상, 및 그 상방의 영역 내에 유지되고, 목표면 하방으로 침입하지 않도록 유압 액추에이터(3a, 3b, 3c) 중 적어도 하나를 강제적으로 동작시키는 제어(예를 들어, 붐 실린더(3a)를 신장시켜 강제적으로 붐 상승 동작을 행함)를 실행하는 굴삭 제어 시스템이 구비되어 있다. 본 원고에서는 이 제어를 「영역 제한 제어」나 「머신 컨트롤」이라고 칭하는 경우가 있다. 이 제어에 의해 제어점이 목표면 하방으로 침입하는 것이 방지되므로, 오퍼레이터의 기량의 정도에 관계없이 목표면을 따른 굴삭이 가능해진다.

본 실시 형태에서는, 영역 제한 제어에 관한 제어점을, 도 7에 나타낸 바와 같이 버킷(1c)의 선단(P1)과 후단(Q1)을 접속하는 선분(「제어선」이라고 칭함) 상에 설정하고 있다. 또한 본 실시 형태는, 제어선 상에 제어점을 설정하는 룰로서, 제어선이 목표면의 상방에 있는 경우에는 당해 제어선 상에서 목표면으로부터 가장 가까운 점을 제어점으로 하고, 제어선이 목표면과 교차 또는 목표면의 하방에 있는 경우에는 제어선 상에서 가장 목표면에 침입하고 있는 점을 제어점으로 하고 있다. 따라서 도 7의 예에서는 버킷 후단(Q1)이 제어점이 된다. 또한, 제어선은, 동작 평면에 의한 작업기(1A)의 선단 부분(예를 들어, 버킷(1c))의 단면 형상의 윤곽에 포함되어 있으면 도 7에 예시한 이외의 선분도 선택 가능하다. 또한, 제어선 상에 제어점을 설정하는 룰에 제한은 없고, 예를 들어 제어선 상으로부터 오퍼레이터가 임의로 선택 가능하게 구성해도 된다.

영역 제한 제어에 사용하는 굴삭 제어 시스템은, 운전실 내의 조작 패널의 상방 등 오퍼레이터의 시계를 차단하지 않는 위치에 설치되어 영역 제한 제어의 유효 무효를 전환하는 영역 제한 스위치(7)와, 복수의 목표면(선분)이 연속되어 설정된 굴삭 대상의 목표 형상의 정보(목표 형상 정보), 당해 목표 형상의 형성을 위해 작업 장치(1A)의 제어점이 동작해야 할 영역(「설정 영역」이라고 칭하기도 함)을 포함하는 각종 정보가 기억된 기억 장치(예를 들어, ROM)(93)와, 붐(1a), 암(1b) 및 버킷(1c)의 각각의 회전 지지점에 설치되고, 프론트 작업 장치(1A)의 위치와 자세에 관한 상태량으로서 각각의 회전각을 검출하는 각도 검출기(8a, 8b, 8c)와, 기준면(예를 들어, 수평면)에 대한 차체(1B)의 전후 방향의 경사각을 검출하는 경사각 검출기(8d)를 구비하고 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 굴삭 제어 시스템은, 붐(1a)용 조작 레버 장치(4a)의 파일럿 라인(44a, 44b)에 설치되고, 조작 레버 장치(4a)의 조작량으로서 파일럿압(조작 신호)을 검출하는 압력 검출기(60a, 60b)와, 암(1b)용 조작 레버 장치(4b)의 파일럿 라인(45a, 45b)에 설치되고, 조작 레버 장치(4b)의 조작량으로서 파일럿압(조작 신호)을 검출하는 압력 검출기(61a, 61b)와, 버킷(1c)용 조작 레버 장치(4c)의 파일럿 라인(46a, 46b)에 설치되고, 조작 레버 장치(4c)의 조작량으로서 파일럿압(조작 신호)을 검출하는 압력 검출기(62a, 62b)를 구비하고 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 굴삭 제어 시스템은, 1차 포트측이 파일럿 펌프(43)에 접속되고 전기 신호에 따라서 파일럿 펌프(43)로부터의 파일럿압을 감압하여 출력하는 전자기 비례 밸브(10a)와, 붐(1a)용 조작 레버 장치(4a)의 파일럿 라인(44a)과 전자기 비례 밸브(10a)의 2차 포트측에 접속되고, 파일럿 라인(44a) 내의 파일럿압과 전자기 비례 밸브(10a)로부터 출력되는 제어압의 고압측을 선택하고, 유량 제어 밸브(5a)의 유압 구동부(50a)로 유도하는 셔틀 밸브(12)와, 붐(1a)용 조작 레버 장치(4a)의 파일럿 라인(44b)에 설치되고, 전기 신호에 따라서 파일럿 라인(44b) 내의 파일럿압을 감압하여 출력하는 전자기 비례 밸브(10b)와, 암(1b)용 조작 레버 장치(4b)의 파일럿 라인(45a)에 설치되고, 전기 신호에 따라서 파일럿 라인(45a) 내의 파일럿압을 감압하여 출력하는 전자기 비례 밸브(11a)와, 암(1b)용 조작 레버 장치(4b)의 파일럿 라인(45b)에 설치되고, 전기 신호에 따라서 파일럿 라인(45b) 내의 파일럿압을 감압하여 출력하는 전자기 비례 밸브(11b)와, 버킷(1c)용 조작 레버 장치(4c)의 파일럿 라인(46a)에 설치되고, 전기 신호에 따라서 파일럿 라인(46a) 내의 파일럿압을 감압하여 출력하는 전자기 비례 밸브(13a)와, 버킷(1c)용 조작 레버 장치(4c)의 파일럿 라인(46b)에 설치되고, 전기 신호에 따라서 파일럿 라인(46b) 내의 파일럿압을 감압하여 출력하는 전자기 비례 밸브(13b)를 구비하고 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 굴삭 제어 시스템은, 기억 장치(93)에 기억된 목표 형상 정보, 각도 검출기(8a, 8b, 8c)와 경사각 검출기(8d)의 검출 신호 및 압력 검출기(60a, 60b, 61a, 61b, 62a, 62b)의 검출 신호를 입력하고, 목표 형상을 정의하는 복수의 목표면 상, 및 그것들의 상방의 영역인 설정 영역을 설정함과 함께, 작업기 선단 부분의 제어점의 동작 범위를 설정 영역으로 제한하는 굴삭 제어(영역 제한 제어)를 행하기 위한 조작 신호(파일럿압)의 보정을 행하는 전기 신호를 전자기 비례 밸브(10a, 10b, 11a, 11b, 13a, 13b)에 출력하는 컴퓨터인 제어 유닛(제어 장치)(9)을 구비하고 있다.

또한, 조작 레버 장치(4a)의 조작이 없는 경우에도 파일럿압을 발생하는 전자기 비례 밸브(10a)와 셔틀 밸브(12)의 구성은, 파일럿 라인(44a)에만 설치되어 있지만, 붐 실린더(3a), 암 실린더(3b) 및 버킷 실린더(3c)에 관한 다른 파일럿 라인(44b, 45, 46)에 이것들을 설치하여 파일럿압을 발생시켜도 된다. 또한, 파일럿 라인(44a)에도, 파일럿 라인(44b)의 전자기 비례 밸브(10b)와 마찬가지인, 조작 레버 장치(4a)로부터 출력된 파일럿압을 감압하는 전자기 비례 밸브를 설정해도 된다.

도 6에, 제어 유닛(9)의 하드웨어 구성을 도시한다. 제어 유닛(9)은, 입력부(91)와, 프로세서인 중앙 처리 장치(CPU)(92)와, 기억 장치인 리드 온리 메모리(ROM)(93) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM)(94)와, 출력부(95)를 갖고 있다. 입력부(91)는, 조작 레버 장치(4)의 조작에 의해 발생하는 압력을 검지하는 압력 센서(60, 61, 62)로부터의 신호, 목표면을 설정하기 위한 설정 장치(51)로부터의 신호, 각도 센서(8a 내지 8c) 및 경사각 센서(8d)로부터의 신호를 입력하여, A/D 변환을 행한다. ROM(93)은, 후술하는 흐름도를 실행하기 위한 제어 프로그램과, 당해 흐름도의 실행에 필요한 각종 정보 등이 기억된 기록 매체이고, CPU(92)는, ROM(93)에 기억된 제어 프로그램에 따라서 입력부(91) 및 메모리(93, 94)로부터 도입된 신호에 대해 소정의 연산 처리를 행한다. 출력부(95)는, CPU(92)에서의 연산 결과에 따른 출력용 신호를 제작하고, 그 신호를 전자기 비례 밸브(10, 11, 13)나 통지 장치(53)에 출력함으로써, 유압 액추에이터(3a, 3b, 3c)를 구동·제어하거나, 차체(1B), 버킷(1c) 및 목표면 등의 화상을 통지 장치(53)인 모니터의 표시 화면 상에 표시시키거나 한다. 또한, 도 6의 제어 유닛(9)은, 기억 장치로서 ROM(93) 및 RAM(94)이라고 하는 반도체 메모리를 구비하고 있지만, 기억 장치이면 특히 대체 가능하고, 예를 들어 하드디스크 드라이브 등의 자기 기억 장치를 구비해도 된다.

제어 유닛(9)의 제어 기능을 도 3에 나타낸다. 제어 유닛(9)은, 프론트 자세 연산부(9a), 영역 설정 연산부(9b), 제어점 속도의 수직 성분 제한값 연산부(9c), 오퍼레이터 조작에 의한 암 실린더 속도 연산부(9d), 암에 의한 제어점 속도 연산부(9e), 붐에 의한 제어점 속도의 수직 성분 연산부(9f), 머신 컨트롤에 의한 붐 실린더 속도 연산부(9g), 붐 파일럿압 연산부(9h), 영역 제한 제어의 전환 연산부(9r), 붐 지령 연산부(9i), 암 파일럿압 연산부(9j), 암 지령 연산부(9k) 및 암 실린더 목표 속도 연산부(9z)의 각 기능을 갖고 있다.

본 원고에서는, 도 3에 있어서 점선으로 둘러싼 기능(9c, 9d, 9e, 9f, 9g, 9h, 9j, 9r, 9z)을 「동작 제어부(900)」라고 칭하는 경우가 있다. 그리고 그 동작 제어부(900)에 있어서 일점 쇄선으로 둘러싼 붐 지령 연산부(9i)와 암 지령 연산부(9k)를 「전자기 비례 밸브 제어부(910)」라고 칭하는 경우가 있다.

프론트 자세 연산부(9a)에서는, 각도 검출기(8a 내지 8c) 및 경사각 검출기(8d)에서 검출된 붐(1a), 암(1b), 버킷(1c)의 회전각 및 차체(1B)의 전후의 경사각에 기초하여, 프론트 작업 장치(1A)의 위치와 자세를 연산한다. 그 일례를 도 4에 의해 설명한다. 이 예는 프론트 작업 장치(1A)의 버킷(1c)의 발톱 끝(선단)(P1)의 위치를 계산하는 경우의 것이다. 프론트 작업 장치(1A)의 위치와 자세의 연산에 의해, 제어선의 위치와 자세도 연산된다. 또한, 여기서는 설명의 간략화를 위해 경사각 검출기(8d)의 검출값은 고려하지 않는 것으로 한다.

도 4에 있어서, 제어 유닛(9)의 기억 장치(93)에는 프론트 작업 장치(1A) 및 차체(1B)의 각 부 치수가 기억되어 있고, 프론트 자세 연산부(9a)에서는 이들 데이터와, 각도 검출기(8a, 8b, 8c)에서 검출한 회전각 α, β, γ의 각 값을 사용하여 버킷 선단(P1)의 위치를 계산한다. 이때 P1의 위치는, 예를 들어 붐(1a)의 회전 지지점을 원점으로 한 XY 좌표계의 좌표값 (X, Y)로서 구한다. 당해 XY 좌표계는 차체(1B)에 고정한 수직면 내에 있는 직행 좌표계이며 동작 평면 상에 설정 가능하다. 붐(1a)의 회전 지지점과 암(1b)의 회전 지지점의 거리를 L1, 암(1b)의 회전 지지점과 버킷(1c)의 회전 지지점의 거리를 L2, 버킷(1c)의 회전 지지점과 버킷(1c)의 선단의 거리를 L3이라고 하면, 회전각 α, β, γ로부터 XY 좌표계의 좌표값 (X, Y)는 하기의 식(1)과 식(2)로부터 구해진다.

X＝L1·sinα＋L2·sin(α＋β)＋L3·sin(α＋β＋γ) … (1)

Y＝L1·cosα＋L2·cos(α＋β)＋L3·cos(α＋β＋γ) … (2)

영역 설정 연산부(9b)에서는, 기억 장치(93)로부터 얻어지는 목표 형상 정보에 기초하여 설정 영역의 설정 연산을 행한다. 목표 형상 정보라 함은, 프론트 작업 장치(1A)에 의한 굴삭 작업에 의해 얻어지는 최종적인 굴삭 대상물의 형상(목표 형상)을 붐(1a), 암(1b) 및 버킷(1c)의 중심을 통과하는 수직면 상에 있어서 연속된 복수의 선분으로 정의한 정보이다. 당해 복수의 선분에 있어서의 각 선분은, 목표면이라고도 칭해지고, 좌표 정보를 갖는 2점에 의해 규정된다. 본 실시 형태에서는 인접하는 2개의 목표면(선분)의 각도는 반드시 상이하고, 각 목표면의 단부점에서 목표면의 각도가 변화되어 있다. 그래서, 이하에서는 각 목표면의 단부점을 「변곡점」이라고 칭하는 경우가 있다. 또한, 동일한 각도의 목표면을 연결하여 목표 형상을 정의해도 된다.

목표 형상 정보의 취득 방법으로서는, 예를 들어 버킷(1c)의 발톱 끝 등을 기준으로 하여 현지에서 각 선분의 점을 동작 평면 상에 입력함으로써 목표 형상을 정의하는 것이나, 목표 형상(예를 들어, 법면 형상)의 3차원 형상을 폴리곤으로 정의한 3차원 시공 도면에 있어서, 붐(1a), 암(1b) 및 버킷(1c)의 중심을 통과하는 수직면에서 당해 3차원 형상을 절단하고, 그 단면에 나타난 연속된 복수의 선분에 의한 형상을 목표 형상으로서 정의하는 경우가 있다.

본 실시 형태에서는, 목표 형상을 정의하는 복수의 목표면(선분) 중에서 소정의 규칙에 따라서 제어 대상의 목표면(제어 대상면)이 1개 선택되고, 그 제어 대상의 목표면 상, 및 그 상방의 영역이 설정 영역이 된다. 이하에서는, 제어 대상의 목표면을 포함하는 직선을 「경계 L」이라고 칭하는 경우가 있다.

경계 L은, 먼저, 건설 기계 상에 설정된 XY 좌표계에 있어서의 직선식으로 규정된다. 또한, 필요한 경우에는, 당해 직선 상에 원점을 갖고 당해 직선을 1축으로 하는 직교 좌표계 XaYa 좌표계에 있어서의 직선식으로 변환해도 된다. 그때, XY 좌표계로부터 XaYa 좌표계로의 변환 데이터를 구한다. 또한, 경계 L의 생성·선택은 상기한 것에 한정되지 않고 다양한 방법이 채용 가능하다. 그 일례를 들면, XY 좌표계에 있어서 버킷 선단(P1)과 동일한 X 좌표를 갖는 선분을 3차원 시공 도면의 단면(목표 형상)으로부터 검색하여, 당해 검색 결과에 관한 선분을 포함하는 직선을 경계 L로 하는 방법이 있다.

제어점 속도의 수직 성분 제한값 연산부(9c)에서는, 먼저, 제어선과 목표면의 위치 관계를 기초로 제어선 상에 제어점을 결정한다. 제어점의 결정은, 이미 설명한 바와 같이, 제어선이 목표면의 상방에 있는 경우에는 당해 제어선 상에서 목표면으로부터 가장 가까운 점을 제어점으로 하고, 제어선이 목표면과 교차 또는 목표면의 하방에 있는 경우에는 제어선 상에서 가장 목표면에 침입하고 있는 점(목표면으로부터 가장 먼 점)을 제어점으로 한다. 그리고 제어점 속도의 수직 성분 제한값 연산부(9c)는, 제어선 상의 제어점과 경계 L의 거리 D에 기초하여, 제어점 속도의 경계 L에 수직인 성분의 제한값 a를 계산한다. 제한값 a의 계산은, 제어 유닛(9)의 기억 장치(93)에 도 5에 나타낸 바와 같은 제한값 a와 거리 D의 관계를 기억시켜 두고, 이 관계를 판독하여 행한다.

도 5에 있어서, 횡축은 제어점과 경계 L의 거리 D를 나타내고, 종축은 제어점 속도의 경계 L에 수직인 성분의 제한값 a를 나타내고, 횡축의 거리 D 및 종축의 제한값 a는 각각 설정 영역 밖으로부터 설정 영역 내를 향하는 방향을 (+) 방향으로 하고 있다. 이 거리 D와 제한값 a의 관계는, 제어점이 설정 영역 내에 있을 때에는, 그 거리 D에 비례한 (-) 방향의 속도를 제어점 속도의 경계 L에 수직인 성분의 제한값 a로 하고, 제어점이 영역 밖에 있을 때에는, 그 거리 D에 비례한 (+) 방향의 속도를 제어점 속도의 경계 L에 수직인 성분의 제한값 a로 하도록 정해져 있다.

오퍼레이터 조작에 의한 암 실린더 속도 연산부(9d)에서는, 압력 검출기(61a, 61b)에서 검출된 유량 제어 밸브(5b)에의 지령값(파일럿압(조작 신호))과, 암의 유량 제어 밸브(5b)의 유량 특성 등에 의해, 오퍼레이터 조작에 의한 암 실린더 속도를 추정한다. 즉, 오퍼레이터 조작에 의한 암 실린더 속도는, 조작 레버 장치(4b)로부터 출력된 조작 신호(파일럿압)로부터 추정되는 암 실린더 속도이다.

암 실린더 목표 속도 연산부(9z)에서는, 제어 대상의 목표면(경계 L)이 전환될 때에 과굴삭이나 공굴삭이 발생하는 것을 방지하기 위해, 도 7에 예시한 바와 같은, 버킷의 선단(제1 기준점)(P1)과, 버킷의 후단(제2 기준점)(Q1)과, 제어 대상의 목표면 A의 변곡점 C의 위치 관계에 기초하여, 후술하는 도 9의 처리에 의해 암 실린더 목표 속도를 연산한다. 암 실린더 목표 속도는, 오퍼레이터 조작에 의한 암 실린더 속도에 감속 보정을 곱한 후의 속도이며, 감속 보정의 유무 및 대소에 따라서 오퍼레이터 조작에 의한 암 실린더 속도 이하의 값이 된다.

도 7에서는, 버킷의 선단(P1)을 목표면 A에 사영(정사영)한 점을 사영점 P2, 버킷의 후단(Q1)을 목표면에 사영(정사영)한 점을 사영점 Q2로 한다. PC2는 변곡점 C와 버킷 선단의 사영점 P2의 거리이고, QC2는 변곡점 C와 버킷 후단의 사영점 Q2의 거리이다. 버킷(1c)이 화살표 M의 방향으로 이동하는 도 7의 상황에 있어서 제어 대상으로 하고 있는 목표면은 A이고, 다음 제어 대상이 되는 목표면(「다음 목표면」이라고 칭하기도 함)이 B이다. 또한, 다음으로 제어 대상이 되는 목표면은 버킷(1c)의 이동 방향(속도 벡터)으로부터 예측 가능하고, 버킷(1c)의 이동 방향 M은 조작 레버 장치(4)로의 입력으로부터 예측 가능하다.

한편, 도 8에는, 버킷(1c)이 변곡점 C에 걸쳐 위치하고 있는 경우의 상황을 나타낸다. 이때도, 목표면 A를 제어 대상으로 하고, 버킷 선단(P1) 및 후단(Q1)을 목표면 A에 각각 사영한 점을 P2, Q2로 한다. 그리고 각각의 변곡점 C로부터의 거리를 PC2, QC2로 한다.

암 실린더 목표 속도 연산부(9z)의 제어 기능을 도 15에 나타낸다. 암 실린더 목표 속도 연산부(9z)는, 위치 연산부(21)와, 제1 거리 연산부(22)와, 속도 연산부(23)와, 사영 위치 연산부(24)와, 제2 거리 연산부(25)와, 판정부(26)와, 각도 변화량 연산부(27)와, 감속량 연산부(28)의 각 기능을 구비하고 있다.

기억 장치인 ROM(93)에는, 동작 평면 상(XY 평면 상)에서 상이한 각도로 접속하고, 제어 대상의 목표면이 될 수 있는 2개의 목표면(선분) A, B와, 당해 2개의 목표면 A, B의 교점인 변곡점 C의 동작 평면(XY 평면)에 있어서의 위치가 기억되어 있다. 또한, 작업 장치(1A)의 선단 부분의 표면에 사전에 설정된 2개의 기준점(제1 기준점 및 제2 기준점)으로서, 도 7에 나타낸 버킷(1c)의 표면의 선단(P1)(제1 기준점) 및 후단(Q1)(제2 기준점)이 기억되어 있다.

위치 연산부(21)는, 프론트 자세 연산부(9a)에서 연산된 프론트 작업 장치(1A)의 자세를 기초로, 동작 평면에 있어서의 제1 기준점(P1) 및 상기 제2 기준점(Q1)의 위치(좌표)를 산출하는 부분이다.

제1 거리 연산부(22)는, 위치 연산부(21)의 연산 결과 및 ROM(93)에 저장된 제어 대상의 목표면 A의 동작 평면에 있어서의 위치를 기초로, 동작 평면에 있어서의 제1 기준점(P1) 및 제2 기준점(Q1)으로부터 제어 대상의 목표면 A까지의 거리 PC1, QC1을 각각 산출하는 부분이다. 여기서는 제1 기준점(P1)으로부터 목표면 A까지의 거리를 PC1, 제2 기준점(Q1)으로부터 목표면 A까지의 거리를 QC1로 한다.

속도 연산부(23)는, 제1 거리 연산부(22) 및 감속량 연산부(28)의 연산 결과를 기초로, 암 실린더 목표 속도를 연산하는 부분이다. 속도 연산부(23)는, 제1 거리 연산부(22)의 연산 결과를 기초로 감속의 유무를 결정하고, 감속 있음의 경우에는 감속량 연산부(28)의 연산 결과를 기초로 감속의 정도를 결정한다. 감속의 유무의 결정은, 제1 거리 연산부(22)에서 산출된 제1 기준점(P1) 및 제2 기준점(Q1)으로부터 변곡점 C까지의 거리와 소정의 역치의 크기 비교에 기초하여 행한다. 구체적으로는, 당해 2개의 거리 중 작은 쪽의 거리가 당해 소정의 역치 이하일 때에 감속을 행하고(즉, 암 실린더 목표 속도를 오퍼레이터 조작에 의한 암 실린더 속도보다 작은 값으로 하고), 당해 거리가 당해 역치를 초과할 때에는 감속을 행하지 않는다(즉, 암 실린더 목표 속도를 오퍼레이터 조작에 의한 암 실린더 속도와 동일한 값으로 함). 감속량 연산부(28)의 연산에 대해서는 후술한다.

사영 위치 연산부(24)는, 제1 기준점(P1) 및 제2 기준점(Q1)을 제어 대상의 목표면 A에 사영하여 얻어지는 2개의 사영점 P2, Q2의 동작 평면에 있어서의 위치를 산출하는 부분이다. 2개의 제어점 P1, Q1을 제어 대상의 목표면에 사영하는 각도는 적절하게 변경 가능하지만, 본 실시 형태에서는, 제1 기준점(P1) 및 제2 기준점(Q1)을 제어 대상의 목표면에 정사영(직교 사영)한 점을 사영점으로 하고 있다.

제2 거리 연산부(25)는, 사영 위치 연산부(24)의 연산 결과와 변곡점 C의 위치를 기초로, 사영면 상에 있어서의 2개의 사영점(P2, Q2)의 위치로부터 변곡점 C까지의 거리 PC2, QC2를 각각 산출하는 부분이다. 제2 거리 연산부(25)는, 산출한 2개의 거리 PC2, QC2 중 작은 쪽을 감속량 연산부(28)에 출력한다.

판정부(26)는, 사영 대상의 면 상 및 그 연장선 상(즉, 제어 대상의 목표면 A 상 및 그 연장선 상)에 있어서 변곡점 C가 2개의 사영점 P2, Q2 사이에 존재하는지 여부를 판정하는 부분이다. 예를 들어, 도 8의 상태는, 목표면 A 상 및 그 연장선 상에 있어서 2개의 사영점 P2, Q2 사이에 변곡점 C가 존재하고 있어 당해 판정의 결과는 「예」가 되고, 도 7의 상태는 2개의 사영점 P2, Q2 사이에 변곡점 C가 존재하지 않으므로 당해 판정의 결과는 「아니오」가 된다. 판정부(26)는 판정 결과를 감속량 연산부(28)에 출력한다.

각도 변화량 연산부(27)는, 제어 대상의 목표면(도 7의 경우는 목표면 A)의 목표면 각도 θ1과 다음 제어 대상의 목표면(도 7의 경우는 목표면 B)의 목표면 각도 θ2의 차분을 취하고, 그 차분의 절댓값을 각도 변화량으로서 산출하는 부분이다. 각도 변화량의 개념도를 도 10에 나타낸다. 목표면의 각도(목표면 각도) θ1, θ2는 기준이 되는 좌표(예를 들어, 동작 평면인 XY 평면)의 수평축에 대한 기울기로서 부여된다. 각도 변화량은, 제어 대상의 목표면 각도 θ1과, 다음 제어 대상의 목표면 각도 θ2의 차분 절댓값이다. 각도 변화량 연산부(27)는, 각도 변화량의 연산 결과를 감속량 연산부(28)에 출력한다.

감속량 연산부(28)는, 제2 거리 연산부(25), 판정부(26) 및 각도 변화량 연산부(27)의 연산 결과 등을 기초로, 오퍼레이터 조작에 의한 암 실린더 속도에 감속 보정을 곱하는 경우의 감속량(어느 정도의 감속 보정을 곱할지의 지표)을 연산하는 부분이다. 감속량 연산부(28)의 상세는 도 9에서 설명한다.

도 9는 암 실린더 목표 속도 연산부(9z)에 의한 감속 처리의 플로우이다.

먼저, 사영 위치 연산부(24)는, 스텝 101에 있어서, 위치 연산부(21)에서 산출된 버킷 선단(P1) 및 버킷 후단(Q1)의 위치를 기초로 이들 P1, Q1을 제어 대상의 목표면 A(사영면) 상에 사영하고, 사영점 P2, Q2를 취득한다. 이때 사영면 상에 변곡점 C가 없는 경우에는 변곡점 C도 사영한다.

스텝 102에서, 판정부(26)는, 사영면 상에 있어서, 변곡점 C가 2개의 사영점 P2, Q2 사이에 있는지 여부를 판단한다. 2개의 사영점 P2, Q2 사이에 변곡점 C가 있다고 판단된 경우(예를 들어, 도 8의 경우), 스텝 103으로 진행한다. 스텝 103에서는, 감속량 연산부(28)가, 변곡점 C와 버킷(1c)의 거리를 제로로 하고, 이것을 ROM(93)에 보존한다.

한편, 스텝 102에서, 변곡점 C가 2개의 사영점 P2, Q2 사이에는 없다고 판단된 경우, 스텝 104로 진행한다. 스텝 104에서는, 감속량 연산부(28)가, 제2 거리 연산부(25)에서 산출된 2개의 사영점 P2, Q2로부터 변곡점 C까지의 거리 PC2, QC2(도 7, 도 8 참조) 중 거리가 작은 쪽을, 변곡점 C와 버킷(1c)의 거리로서 보존한다.

스텝 105에서는, 각도 변화량 연산부(27)는, 흐름도 실행 시의 제어 대상의 목표면 각도 θ1과, 다음 제어 대상의 목표면 각도 θ2의 차분을 취하고, 그 절댓값을 각도 변화량으로서 보존한다.

스텝 106에서는 동작 평면의 좌표계에서, 버킷 선단(P1)과 버킷 후단(Q1)을 연결한 선분(이 선분(제어선)을 「버킷 저면」이라고 칭하는 경우가 있음) 중 가장 목표면 A와 가까운 부위와, 목표면 A의 거리가 역치 T1 이하인지 여부를 판단한다. 이 판단의 실시 시에 본 실시 형태에서는, 제1 거리 연산부(22)가, 2개의 기준점 P1, P2로부터 목표면 A까지의 거리 PC1, QC1을 산출하고, 속도 연산부(23)가, PC1, QC1 중 작은 쪽이 역치 T1 이하인지 여부를 판단하고 있다. 역치 T1보다 거리가 큰 경우는 스텝 113으로 진행하고, 변곡점 C로의 접근에 기인한 감속은 행하지 않는다. 스텝 106에서 2개의 거리 PC1, QC1 중 작은 쪽이 역치 T1 이하인 경우, 스텝 107로 진행한다.

스텝 107에서는, 감속량 연산부(28)가, 스텝 103 또는 104에서 결정한 변곡점 C와 버킷(1c)의 거리(즉, 제로 또는, PC2와 QC2 중 작은 쪽)와, 당해 거리와 감속 계수의 관계를 규정하는 함수를 사용하여, 오퍼레이터 조작에 의한 암 실린더 속도에 감속 보정을 곱하는 경우의 감속 계수(거리 계수 Kd)를 결정한다. 거리 계수 Kd는 0보다 크고, 또한 1 이하의 값으로 한다. 당해 함수로서는, 충분한 감속을 도모하기 위해, 거리의 감소에 따라서 거리 계수 Kd가 감소하는 것(예를 들어, 도 12의 함수 참조)을 이용하는 것이 바람직하지만, 거리에 상관없이 거리 계수 Kd가 일률적인 것(예를 들어, 도 11의 함수 참조)을 이용할 수도 있다. 또한, 전자의 함수는 도 12에 나타낸 것에 한정되지 않고, 계단 형상인 것이나, 곡선 형상인 것, 거리가 감소함에 따라 거리 계수 Kd의 감소 비율이 증가하는 것 등 다양한 함수가 이용 가능하다.

특히, 스텝 107에서는, 스텝 102에서 변곡점이 버킷 선단과 버킷 후단 사이에 있다고 판정된 경우, 변곡점 C와 버킷(1c)의 거리가 제로가 되기 때문에, 버킷의 선단(P1) 혹은 버킷의 후단(Q1) 중 어느 쪽이 변곡점 C를 통과할 때까지, 변곡점 C에 의한 감속이 계속 작용하게 된다. 즉, 전자의 함수를 이용한 경우에 당해 거리가 제로인 경우에는 거리에 의한 감속은 최대가 되고, 버킷이 변곡점을 통과할 때까지 감속이 최대가 되므로, 의도치 않게 버킷(1c)이 목표면을 초과하는 것을 방지할 수 있다.

스텝 108에서는, 감속량 연산부(28)가, 각도 변화량 연산부(27)가 연산한 변곡점 C에서의 각도 변화량과 감속 계수의 관계를 규정하는 함수를 사용하여, 오퍼레이터 조작에 의한 암 실린더 속도에 감속 보정을 곱하는 경우의 감속 계수(각도 계수 Ka)를 결정한다. 이 함수도 스텝 107과 마찬가지의 것이 이용 가능하다. 즉, 예를 들어 각도 변화량의 증가에 따라서 각도 계수 Ka가 감소하는 것(도 14 참조)이나, 각도 변화량에 상관없이 각도 계수 Ka가 일률적인 것(도 13 참조)을 이용할 수 있다.

스텝 109에서는, 감속량 연산부(28)가, 스텝 107의 거리 계수 Kd, 스텝 108의 각도 계수 Ka 및 하기 식(3)으로부터 감속 계수 K를 산출하고, 스텝 S110으로 진행한다. 감속 계수 K는, Kd 및 Ka와 마찬가지로 0보다 크고 1 이하의 값이며, 이것들이 작은 값이 될수록 암 실린더 속도 상한값 La가 작게 설정된다(즉, 감속이 커짐).

감속 계수 K＝1－(1－거리 계수 Kd)×(1－각도 계수 Ka) … (3)

스텝 110에서는, 속도 연산부(23)는, 기억 장치(93)에 기억된 암 실린더 최대 속도, 스텝 109에서 산출한 감속 계수 K 및 하기 식(4)에 의해, 암 실린더 속도 상한값 La를 설정하고, 스텝 111로 진행한다.

암 실린더 속도 상한값 La＝암 실린더 최대 속도×감속 계수 K … (4)

스텝 111에서는, 속도 연산부(23)는, 오퍼레이터 조작에 의한 암 실린더 속도 연산부(9d)에서 구한 암 실린더 속도가, 스텝 110에서 정한 암 실린더 속도 상한값 La를 초과하는지를 판단하여, 초과한다고 판단된 경우에는 감속이 필요하다고 판단하여, 스텝 112로 진행한다.

스텝 112에서는, 속도 연산부(23)는, 연산부(9d)에서 구한 암 실린더 속도 대신에, 스텝 110에서 산출한 암 실린더 속도 상한값 La를 암 실린더 목표 속도로 설정하고, 처리를 종료한다.

한편, 스텝 111에서 오퍼레이터 조작에 의한 암 실린더 속도가 암 실린더 속도 상한값 La를 초과하지 않는다고 판단된 경우는, 변곡점 C에 기초하는 감속을 행하지 않는 것으로서 스텝 113으로 진행하고, 속도 연산부(23)는 오퍼레이터 조작에 의한 암 실린더 속도 연산부(9d)에서 구한 암 실린더 속도를 그대로 암 실린더 목표 속도로 설정하고, 처리를 종료한다.

이와 같이 변곡점으로부터의 거리에 따라서 암 실린더(3b)를 감속시킴으로써, 필요할 때에만 적절한 감속을 곱하는 것이 가능해진다. 즉, 목표면에 침입할 우려가 없을 때에 불필요한 감속을 하지 않고, 감속이 필요한 상황에서는 각도 변화량과 변곡점의 거리에 따라서, 버킷(1c)의 선단(P1)과 후단(Q1)의 양쪽에 대해 적절한 감속을 실시할 수 있다.

또한, 상기 식(4)를 이용한 감속 방법 대신에, 하기 식(5)와 같이 오퍼레이터 조작에 의한 암 실린더 속도에 감속 계수 K를 직접 곱하여 암 실린더 목표 속도를 산출함으로써 감속을 해도 된다. 또한, 하기 식(6)과 같이 암의 파일럿압에 감속 계수 K를 곱하고 나서, 다시 오퍼레이터 조작에 의한 암 실린더 속도를 산출함으로써 감속을 해도 된다.

암 실린더 목표 속도＝오퍼레이터 조작에 의한 암 실린더 속도×감속 계수 K … (5)

암 목표 파일럿압＝암 파일럿압×감속 계수 K … (6)

또한, 스텝 107의 거리 계수 Kd와 스텝 108의 각도 계수 Ka는 한쪽만을 고려하여 감속 계수 K를 산출할 수도 있고, 거리 및 각도 변화량에 상관없이 거리 PC1, QC1 중 어느 것이 역치 T1 이하라고 하는 조건에서만 소정의 값을 최종적인 감속 계수 K로 할 수도 있다.

또한, 감속 계수 대신, 암 실린더 최대 속도, 오퍼레이터 조작에 의한 암 실린더 속도 또는 암 파일럿압을 저감시키는 감속량을 산출하고, 당해 감속량을 암 실린더 최대 속도, 오퍼레이터 조작에 의한 암 실린더 속도 또는 암 파일럿압으로부터 저감시킴으로써 암 실린더 목표 속도를 산출해도 된다.

도 3으로 되돌아가, 암에 의한 제어점 속도 연산부(9e)에서는, 암 실린더 목표 속도 연산부(9z)에서 도 9의 일련의 처리에 의해 구한 암 실린더 목표 속도와, 프론트 자세 연산부(9a)에서 구한 프론트 작업 장치(1A)의 위치 및 자세에 의해 암(1b)에 의한 제어점 속도 b를 연산한다. 또한, 제어점 속도 b는 벡터값이다.

붐에 의한 제어점 속도의 수직 성분 연산부(9f)에서는, 먼저, 연산부(9e)에서 구한 암(1b)에 의한 제어점 속도 b로부터, 경계 L에 수평인 성분(X성분) 및 수직인 성분(Y성분)인 (bx, by)를 연산한다. 그리고 제어 대상의 목표면과 제어점의 상하 관계와, 암에 의한 제어점 속도의 수직 성분 by의 방향과, 암에 의한 제어점 속도의 수직 성분 by 및 제한값 ay의 절댓값의 크기를 기초로, 제어점 속도의 수직 성분의 목표값 d를 결정하고, 당해 목표값 d가 실현되는 붐에 의한 제어점 속도의 수직 성분 c를 연산한다. 구체적으로는, 본 실시 형태의 연산부(9f)는, 도 16에 나타낸 바와 같이 (a)-(d)로 경우를 나누어 목표값 d를 결정하고, 그것을 기초로 붐에 의한 제어점 속도의 수직 성분 c를 연산한다. 다음으로 (a)-(d)에 기초하는 수직 성분 c의 연산에 대해 설명한다.

(a) 제어 대상의 목표면(「제어 대상면」이라고 칭하기도 함)의 하방에 제어점이 있고, 또한 연산부(9e)에서 연산된 암에 의한 제어점 속도의 수직 성분 by가 하향((-) 방향)인 경우는, 제한값 a(방향은 상향)를 목표값 d로서 채용한다. 그 결과, 붐에 의한 제어점 속도의 수직 성분 c는 a-by가 된다(c＝a－by).

(b) 제어 대상면의 하방에 제어점이 있고, 또한 암에 의한 제어점 속도의 수직 성분 by가 상향((+) 방향)인 경우는, 암에 의한 제어점 속도의 수직 성분 by와 제한값 a 중, 절댓값이 큰 쪽을 목표값 d로서 채용한다. 그 결과, 붐에 의한 제어점 속도의 수직 성분 c는, 제한값 a의 절댓값이 큰 경우에 a-by가 되고, 수직 성분 by의 절댓값이 큰 경우에 제로가 된다.

(c) 제어 대상면의 상방에 제어점이 있고, 또한 암에 의한 제어점 속도의 수직 성분 by가 하향((-) 방향)인 경우는, 암에 의한 제어점 속도의 수직 성분 by와 제한값 a 중, 절댓값이 작은 쪽을 목표값 d로서 채용한다. 그 결과, 붐에 의한 제어점 속도의 수직 성분 c는, 제한값 a의 절댓값이 작은 경우에 a-by가 되고, 수직 성분 by의 절댓값이 작은 경우에 제로가 된다.

(d) 제어 대상면의 상방에 제어점이 있고, 또한 암에 의한 제어점 속도의 수직 성분 by가 상향((+) 방향)인 경우는, 암에 의한 제어점 속도의 수직 성분 by(방향은 상향)를 목표값 d로서 채용한다. 그 결과, 붐에 의한 제어점 속도의 수직 성분 c는 제로가 된다.

그리고 제어 대상면 상에 제어점(대부분의 경우는 버킷(1c)의 발톱 끝)이 있는 경우는 제한값 a는 제로이고, 제어점 속도의 수직 성분이 제로로 유지되기 때문에, 제어 대상면 부근에서 예를 들어 암(1b)을 크라우드 동작시키면 제어점 속도의 수평 성분에 의해 제어 대상면을 따른 굴삭 동작이 실현된다.

도 3으로 되돌아가 머신 컨트롤에 의한 붐 실린더 속도 연산부(9g)에서는, 붐(1a)에 의한 제어점 속도의 경계 L에 수직인 성분 c와 프론트 작업 장치(1A)의 위치와 자세 등에 기초하여, 머신 컨트롤에 의한 붐 실린더 속도를 연산한다.

붐 파일럿압 연산부(9h)에서는, 붐(1a)의 유량 제어 밸브(5a)의 유량 특성에 기초하여, 연산부(9g)에서 구한 붐 실린더 속도에 대응하는 붐 파일럿압을 구한다.

암 파일럿압 연산부(9j)에서는, 암(1b)의 유량 제어 밸브(5b)의 유량 특성에 기초하여, 암에 의한 제어점 속도 연산부(9e)에서 구한 암(1b)에 의한 버킷 선단 속도 b에 대응하는 암 파일럿압을 구한다.

영역 제한 제어의 전환 연산부(9r)에서는, 영역 제한 스위치(7)가 ON이고(눌려 있고) 영역 제한 제어가 선택되어 있는 경우(허가되어 있는 경우)는, 붐 파일럿압으로서 연산부(9h)에서 계산한 값을 그대로 붐 지령 연산부(9i)에 출력하여, 암 파일럿압으로서 연산부(9j)에서 계산한 값을 그대로 암 지령 연산부(9k)에 출력한다. 한편, 영역 제한 스위치(7)가 OFF(눌려 있지 않고)이고 영역 제한 제어가 선택되어 있지 않은 경우(금지되어 있는 경우)는, 압력 검출기(60a, 60b)에서 검출한 파일럿압으로부터 큰 쪽의 값을 붐 파일럿압으로서 붐 지령 연산부(9i)에 출력하고, 압력 검출기(61a, 61b)에서 검출한 파일럿압으로부터 큰 쪽의 값을 암 파일럿압으로서 암 지령 연산부(9k)에 출력한다. 또한, 검출기(60b) 또는 검출기(61b)에서 검출한 값을 출력할 때에는 음의 값으로 출력하는 것으로 한다.

붐 지령 연산부(9i)에서는, 영역 제한 제어의 전환 연산부(9r)로부터의 파일럿압을 입력하고, 이 값이 양인 경우에는, 유량 제어 밸브(5a)의 유압 구동부(50a)의 파일럿압이 전환 연산부(9r)로부터 출력된 값으로 되도록 전자기 비례 밸브(10a)에 적절하게 전력을 출력함으로써 파일럿압을 보정하고, 전자기 비례 밸브(10b)에 0의 전압을 출력하여 유량 제어 밸브(5a)의 유압 구동부(50b)의 파일럿압을 0으로 한다. 또한, 제한값이 음인 경우는, 유량 제어 밸브(5a)의 유압 구동부(50b)의 파일럿압이 전환 연산부(9r)로부터 출력된 값으로 되도록 전자기 비례 밸브(10b)에 적절하게 전력을 출력함으로써 파일럿압을 보정하고, 붐 상승측의 전자기 비례 밸브(10a)에는 0의 전압을 출력하여 유량 제어 밸브(5a)의 유압 구동부(50a)의 파일럿압을 0으로 한다.

암 지령 연산부(9k)에서는, 영역 제한 제어의 전환 연산부(9r)로부터의 파일럿압을 입력하고, 이 값이 양인 경우에는, 유량 제어 밸브(5b)의 유압 구동부(51a)의 파일럿압이 전환 연산부(9r)로부터 출력된 값으로 되도록 전자기 비례 밸브(11a)에 적절하게 전력을 출력함으로써 파일럿압을 보정하고, 전자기 비례 밸브(11b)에 0의 전압을 출력하여 유량 제어 밸브(5b)의 유압 구동부(51b)의 파일럿압을 0으로 한다. 또한, 제한값이 음인 경우에는, 유량 제어 밸브(5b)의 유압 구동부(51b)의 파일럿압이 전환 연산부(9r)로부터 출력된 값으로 되도록 전자기 비례 밸브(11b)에 적절하게 전력을 출력함으로써 파일럿압을 보정하고, 암 덤프측의 전자기 비례 밸브(11b)에는 0의 전압을 출력하여 유량 제어 밸브(5a)의 유압 구동부(51a)의 파일럿압을 0으로 한다.

다음으로 상기한 실시 형태의 특징에 대해 설명한다.

(1) 상기한 실시 형태에서는, 복수의 피구동 부재(예를 들어, 붐(1a), 암(1b), 버킷(1c))를 연결하여 구성되고, 소정의 동작 평면 상(예를 들어, XY 평면 상 또는 XaYa 평면 상)에서 동작하는 다관절형 작업 장치(예를 들어, 작업 장치(1A))와, 조작 신호(예를 들어, 파일럿압)를 기초로 상기 복수의 피구동 부재를 각각 구동하는 복수의 유압 액추에이터(예를 들어, 붐 실린더(3a), 암 실린더(3b), 버킷 실린더(3c))와, 상기 복수의 유압 액추에이터 중 조작자가 원하는 유압 액추에이터에 상기 조작 신호를 출력하는 조작 장치(조작 레버 장치(4))와, 제어 대상의 목표면 상(목표면 A 상 또는 경계 L 상), 및 그 상방의 영역 내(설정 영역 내)에서 상기 작업 장치가 움직이도록, 상기 복수의 유압 액추에이터 중 적어도 하나에 상기 조작 신호를 출력, 또는 상기 복수의 유압 액추에이터 중 적어도 하나에 출력된 상기 조작 신호를 보정하는 영역 제한 제어를 실행하는 동작 제어부(900)(제어 유닛(9))를 구비하는 작업 기계(유압 셔블)에 있어서, 상기 동작 평면 상에서 상이한 각도로 접속하고, 상기 제어 대상의 목표면이 될 수 있는 2개의 선분(목표면 A, B)과, 상기 2개의 선분의 교점인 변곡점 C의 상기 동작 평면에 있어서의 위치와, 상기 작업 장치의 선단 부분(버킷(1c))의 표면에 설정된 제1 기준점(P1) 및 제2 기준점(Q1)이 기억된 기억 장치(예를 들어, 제어 유닛(9)의 ROM(93))와, 상기 작업 장치(1A)의 자세를 기초로, 상기 동작 평면에 있어서의 제1 기준점(P1) 및 제2 기준점(Q1)의 위치를 산출하는 위치 연산부(21)(제어 유닛(9))와, 상기 동작 평면에 있어서의 제1 기준점(P1) 및 제2 기준점(Q1)으로부터 상기 제어 대상의 목표면까지의 거리 PC1, QC1을 각각 산출하는 제1 거리 연산부(22)(제어 유닛(9))를 구비하고, 동작 제어부(900)는 제1 기준점(P1) 및 제2 기준점(Q1)으로부터 상기 제어 대상의 목표면까지의 거리 PC1, QC1 중 작은 쪽의 거리가 역치 T1 이하일 때, 상기 조작 장치로부터 출력되는 조작 신호를, 당해 조작 신호의 대상인 유압 액추에이터(예를 들어, 암 실린더(3b))의 동작 속도가 저감되도록 보정하는 것으로 하였다.

예를 들어, 작업 장치(1A)의 선단 부분에 설정한 1개의 기준점(예를 들어, 버킷(1c)의 발톱 끝에 설정된 제어점)으로부터 변곡점 C까지의 거리에 기초하여 암 실린더(3b)의 감속의 필요 여부를 판정하면, 당해 기준점이 아닌 버킷(1c) 상의 다른 점이 제어 대상의 목표면에 접근한 경우에 감속할 수 없어, 버킷(1c)이 목표면에 접촉하거나 목표면의 하방으로 들어가거나 할 우려가 있다. 그러나 본 실시 형태와 같이 작업 장치(1A)의 선단 부분에 설정한 2개의 기준점 P1, Q1로부터 변곡점 C까지의 거리 PC1, QC1의 크기에 기초하여 암 실린더(3b)의 감속의 필요 여부를 판정하면, 2개의 기준점 P1, Q1 중 어느 것이 제어 대상의 목표면에 접근한 경우에 암 실린더(3b)의 감속이 실행되게 되므로, 작업 장치(1A)(제어점)의 목표면으로의 침입을 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 제1 기준점 및 제2 기준점은, 작업 장치(1A)의 선단 부분이 목표면에 근접하였는지 여부의 판정에 적합한 점을 버킷(1c) 및 그 근방(작업 장치(1A)의 선단 부분)의 표면 상으로부터 임의로 선택할 수 있다. 즉, 버킷 선단(P1) 및 버킷 후단(Q1) 이외의 점도 선택 가능하고, 예를 들어 버킷(1c)의 저면(P3)(도 4 참조)이나, 버킷 링크의 최외부(P4)(도 4 참조)도 선택 가능하다. 또한, 작업 장치(1A)의 선단 부분의 표면 상의 점이면, 3점 이상의 기준점을 선택하고, 각 기준점 또는 그 사영점으로부터 변곡점까지의 거리를 기초로 본원의 제어를 행해도 된다.

(2) 또한, 상기한 실시 형태에서는, 상기 (1)의 작업 기계에 있어서, 상기 제1 기준점(P1) 및 상기 제2 기준점(Q1)을 상기 제어 대상의 목표면에 사영하여 얻어지는 2개의 사영점 P2, Q2의 상기 동작 평면에 있어서의 위치를 산출하는 사영 위치 연산부(24)(제어 유닛(9))와, 상기 동작 평면에 있어서의 상기 2개의 사영점의 위치로부터 상기 변곡점 C까지의 거리 PC2, QC2를 각각 산출하는 제2 거리 연산부(25)(제어 유닛(9))를 더 구비하고, 상기 동작 제어부(900)가 상기 조작 신호의 대상인 유압 액추에이터(예를 들어, 암 실린더(3b))의 상기 동작 속도를 저감하는 경우, 상기 2개의 사영점으로부터 상기 변곡점까지의 거리 PC2, QC2 중 작은 쪽의 거리가 작을수록 감속 계수(Kd)를 작게 함으로써, 그 저감의 정도가 크게 설정되는 것으로 하였다.

여기서, 2개의 기준점 P1, Q1로부터 목표면 A까지의 거리 PC1, QC1 중 작은 쪽의 거리나, P1, Q1로부터 변곡점 C까지의 거리 중 작은 쪽의 거리에 비해, 2개의 사영점 P2, Q2로부터 변곡점 C까지의 거리 PC2, QC2 중 작은 쪽의 거리는, 목표면 A 상에 있어서의 버킷(1c)과 변곡점 C의 접근도를 나타내는 적절한 지표가 되고, 변곡점 C에 이어지는 다음 목표면 B와 버킷(1c)의 근접도를 나타내는 지표도 된다. 다음 목표면 B로의 침입을 방지할 목적으로 거리 PC1, QC1을 기준으로 감속 정도를 결정하면, 감속이 과잉이 되어 오퍼레이터에게 위화감을 줄 우려가 있다. 그러나 본 실시 형태와 같이 거리 PC2, QC2를 기준으로 감속 정도를 결정하면, 다음 목표면 B와 버킷(1c)의 근접도를 기준으로 감속 정도가 결정되므로, 과잉으로 감속하는 일 없이 다음의 목표면 B로의 침입을 방지할 수 있다. 본 구성은, PC1, QC1 중 작은 값보다 PC2, QC2 중 작은 값의 쪽이 작은 경우(예를 들어, 도 7의 경우)에 적절한 감속이 실행되게 되어, 특히 현저한 효과를 발휘한다.

또한, 2개의 기준점 P1, P2 및 변곡점 C의 사영처의 평면(사영면)은, 제어 대상의 목표면일 필요는 없고, 변곡점 C에 대한 직선상의 위치 관계만 동일하면 된다. 예를 들어, 제어 대상의 목표면을 그 목표면 각도와 동일한 양만큼 변곡점 C를 중심으로 회전시킨 면을 사영면으로 해도 된다. 또한, 목표면 A를 변곡점 C와 함께 평행 이동시킨 면을 사영면으로 해도 된다.

(3) 또한, 상기한 실시 형태에서는, 상기 (2)의 작업 기계에 있어서, 상기 제어 대상의 목표면 상, 및 그 연장선 상에 있어서 상기 변곡점 C가 상기 2개의 사영점 P2, Q2 사이에 존재하는지 여부를 판정하는 판정부(26)(제어 유닛(9))를 더 구비하고, 상기 동작 제어부(900)는, 상기 제1 기준점(P1) 및 상기 제2 기준점(Q1)으로부터 상기 제어 대상의 목표면까지의 거리 중 작은 쪽의 거리가 상기 역치 T1 이하일 때이며, 상기 판정부(26)에서 상기 변곡점 C가 상기 2개의 사영점 P2, Q2 사이에 존재한다고 판정되었을 때, 상기 조작 신호의 대상인 유압 액추에이터(예를 들어, 암 실린더(3b))의 동작 속도의 저감 정도가, 상기 (2)에 있어서 거리 PC2, QC2 중 작은 쪽의 거리를 기초로 설정되는 저감 정도의 최댓값(당해 거리가 제로일 때의 값)으로 설정되도록, 상기 조작 장치로부터 출력되는 조작 신호를 보정하였다.

상기 변곡점 C가 상기 2개의 사영점 P2, Q2 사이에 존재하는 경우에는, 다음 목표면에 충분히 가까운 위치에 버킷(1c)이 존재할 것이 예측되므로, 본 실시 형태에서는 이러한 경우에 거리 PC2, QC2에 기초하는 감속 정도를 최대로 하는 것으로 하였다. 이것에 의해 다음 목표면으로의 침입을 방지할 수 있다. 또한, 상기한 실시 형태에서는 감속 정도를 「최댓값」으로 하는 경우를 설명하였지만, 거리 PC2, QC2 중 작은 쪽의 거리를 기초로 설정되는 감속 정도 이상으로 유압 액추에이터를 감속할 수 있으면 되고, 「최댓값」에 한정되지 않고 「최댓값」을 초과하는 값도 이용할 수 있다.

(4) 또한, 상기한 실시 형태에서는, 상기 (3)의 작업 기계에 있어서, 상기 제어 대상의 목표면의 목표면 각도 θ1과 다음 제어 대상의 목표면의 목표면 각도 θ2의 차분의 절댓값인 각도 변화량을 산출하는 각도 변화량 연산부(27)(제어 유닛(9))를 더 구비하고, 상기 동작 제어부(900)가 상기 조작 신호의 대상인 유압 액추에이터(예를 들어, 암 실린더(3b))의 상기 동작 속도를 저감하는 경우, 그 저감의 정도는, 상기 각도 변화량이 클수록 크게 설정되는 것으로 하였다.

이와 같이 각도 변화량에 따라서 감속하면, 목표면끼리의 각도가 급한 경우에도 액추에이터를 충분히 감속할 수 있어, 다음 목표면으로의 버킷(1c)의 침입을 방지할 수 있다.

<부기>

또한, 변곡점 C 근방의 동일한 위치에서 상한값 La의 수직 성분과 제한값 a를 비교한 경우, 상한값 La의 수직 성분이 제한값 a보다 작아지도록 감속 계수 K를 설정하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 17은 변곡점 C 근방의 거리 R1 미만에서 상한값 La의 수직 성분이 제한값 a보다 작아지도록 감속 계수 K를 설정한 예이다(설명 간략화를 위해 각도 계수 Ka＝0으로 하였음). 이와 같이 감속 계수 K를 설정하면 변곡점 C 근방(도 17에 있어서의 거리 R1 미만의 범위)에서는 통상의 영역 제한 제어보다 버킷(1c)이 감속되므로, 목표면이 복수 있는 경우에도 적절한 감속 제어가 실시되어, 작업기의 목표면으로의 침입을 방지할 수 있다.

또한, 상기한 실시 형태에서는, 버킷(1c)이 변곡점 C에 근접하면 암 실린더(3b)를 감속함으로써 버킷 속도를 저감하였지만, 당해 암 실린더(3b) 대신에/외에도, 붐 실린더(3a) 및/또는 버킷 실린더(3c)를 감속해도 된다.

또한, 상기에서는, 암(1b)의 동작 시에 설정 영역 내에서 작업 장치(1A)가 움직이도록, 제어 유닛(9)이 기점이 되어 붐 실린더(3a)에 신장(강제 붐 상승)을 지시하는 조작 신호를 출력하여 영역 제한 제어를 행하는 경우를 설명하였지만, 오퍼레이터가 기점이 되어 붐 상승을 지시하는 조작 신호가 조작 레버 장치(4a)로부터 출력되고 있는 상황하에서는, 제어 유닛(9)에 의해 당해 조작 신호를 보정함으로써 영역 제한 제어를 행해도 된다. 또한, 상기에서는 오퍼레이터 조작에 의한 암 조작 시에 제어 유닛(9)에 의한 붐 상승을 적절하게 가함으로써 영역 제한 제어를 행하는 경우를 설명하였지만, 당해 붐 상승 대신에/외에도 버킷(1c)의 덤프/크라우드를 적절하게 가하여 영역 제한 제어를 행해도 된다. 즉, 영역 제한 제어에서는, 설정 영역 내에서 작업 장치(1A)가 움직이도록, 작업 장치(1A)의 동작을 담당하는 3종의 유압 실린더(3a, 3b, 3c)의 유량 제어 밸브(5a, 5b, 5c) 중 적어도 하나에 제어 유닛(9)이 기점에서 조작 신호가 출력되는 제어와, 오퍼레이터 기점에서 당해 3종의 유압 실린더(3a, 3b, 3c)의 유량 제어 밸브(5a, 5b, 5c) 중 적어도 하나에 출력된 조작 신호에 대해 제어 유닛(9)에 의한 보정이 가해지는 제어의 양쪽이 행해질 가능성이 있다.

또한, 영역 제한 제어는, 실질적인 굴삭 동작이 실행되는 아암 크라우드 시에만 기능하도록 구성해도 된다.

또한, 상기에서는 프론트 작업 장치(1A)의 위치 및 자세를 취득하기 위해, 각도 검출기(8a 내지 8c)를 이용하였지만, 이 대신에 각 유압 실린더(3a 내지 3c)의 스트로크량을 검출하는 복수의 스트로크 검출기나, 붐(1a), 암(1b) 및 버킷(1c)의 경사각을 각각 검출하는 복수의 경사각 검출기를 이용해도 된다.

또한, 상기한 실시 형태에서는, 엔진으로 유압 펌프를 구동하는 일반적인 유압 셔블을 예로 들어 설명하였지만, 유압 펌프를 엔진 및 모터로 구동하는 하이브리드식 유압 셔블이나, 유압 펌프를 모터만으로 구동하는 전동식 유압 셔블 등에도 본 발명이 적용 가능한 것은 물론이다.

또한, 위성 통신 안테나를 구비한 구성이며 셔블의 글로벌 좌표를 연산하여, 영역 제한 제어를 행하는 구성이어도 된다.

또한, 본 발명은, 상기한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내의 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들어, 본 발명은, 상기한 실시 형태에서 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되지 않고, 그 구성의 일부를 삭제한 것도 포함된다.

1A : 프론트 작업 장치
1B : 차체
1a : 붐
1b : 암
1c : 버킷
2 : 유압 펌프
3a : 붐 실린더(유압 액추에이터)
3b : 암 실린더(유압 액추에이터)
4a 내지 4f, 14a 내지 14f : 조작 레버 장치(조작 장치)
5a 내지 5f, 15a 내지 15f : 유량 제어 밸브
7 : 영역 제한 스위치
8a 내지 8c : 각도 검출기
8d : 경사각 검출기
9 : 제어 유닛
9a : 프론트 자세 연산부
9b : 영역 설정 연산부
9c : 제어점 속도의 수직 성분 제한값 연산부
9d : 오퍼레이터 조작에 의한 암 실린더 속도 연산부
9e : 암에 의한 제어점 속도 연산부
9f : 붐에 의한 제어점 속도의 수직 성분 연산부
9g : 머신 컨트롤에 의한 붐 실린더 속도 연산부
9h : 붐 파일럿압 연산부
9i : 붐 지령 연산부
9j : 암 파일럿압 연산부
9k : 암 지령 연산부
9r : 영역 제한 제어의 전환 연산부
9z : 암 실린더 목표 속도 연산부
10a, 10b, 11a, 10b : 전자기 비례 밸브
12 : 셔틀 밸브
21 : 위치 연산부
22 : 제1 거리 연산부
23 : 속도 연산부
24 : 사영 위치 연산부
25 : 제2 거리 연산부
26 : 판정부
27 : 각도 변화량 연산부
28 : 감속량 연산부
50a 내지 55b : 유압 구동부
60a, 60b, 61a, 61b : 압력 검출기
93 : 기억 장치
900 : 동작 제어부
910 : 전자기 비례 밸브 제어부

Claims (4)

1. 복수의 피구동 부재를 연결하여 구성되고, 소정의 동작 평면상에서 동작하는 다관절형 작업 장치와,
   조작 신호를 기초로 상기 복수의 피구동 부재를 각각 구동하는 복수의 유압 액추에이터와,
   상기 복수의 유압 액추에이터 중 조작자가 원하는 유압 액추에이터에 상기 조작 신호를 출력하는 조작 장치와,
   제어 대상의 목표면 상, 및 그 상방의 영역 내에서 상기 작업 장치가 움직이도록, 상기 복수의 유압 액추에이터 중 적어도 하나에 상기 조작 신호를 출력, 또는 상기 복수의 유압 액추에이터 중 적어도 하나에 출력된 상기 조작 신호를 보정하는 영역 제한 제어를 실행하는 제어 장치를 구비하는 작업 기계에 있어서,
   상기 제어 장치는,
   상기 동작 평면상에서 상이한 각도로 접속하고, 상기 제어 대상의 목표면이 될 수 있는 2개의 선분과, 상기 2개의 선분의 교점인 변곡점의 상기 동작 평면에 있어서의 위치와, 상기 작업 장치의 선단 부분에 설정된 제1 기준점 및 제2 기준점이 기억된 기억 장치와,
   상기 작업 장치의 자세를 기초로, 상기 동작 평면에 있어서의 상기 제1 기준점 및 상기 제2 기준점의 위치를 산출하는 위치 연산부와,
   상기 동작 평면에 있어서의 상기 제1 기준점 및 상기 제2 기준점으로부터 상기 제어 대상의 목표면까지의 거리를 각각 산출하는 제1 거리 연산부를 구비하고,
   상기 제1 기준점 및 상기 제2 기준점으로부터 상기 제어 대상의 목표면까지의 거리 중 작은 쪽의 거리가 역치 이하일 때, 상기 조작 장치로부터 출력되는 조작 신호를, 당해 조작 신호의 대상인 유압 액추에이터의 동작 속도가 저감되도록 보정하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 기준점 및 상기 제2 기준점을 상기 제어 대상의 목표면에 사영하여 얻어지는 2개의 사영점의 상기 동작 평면에 있어서의 위치를 산출하는 사영 위치 연산부와,
   상기 동작 평면에 있어서의 상기 2개의 사영점의 위치로부터 상기 변곡점까지의 거리를 각각 산출하는 제2 거리 연산부를 더 구비하고,
   상기 제어 장치가 상기 조작 신호의 대상인 유압 액추에이터의 상기 동작 속도를 저감하는 경우, 그 저감의 정도는, 상기 2개의 사영점으로부터 상기 변곡점까지의 거리 중 작은 쪽의 거리가 작을수록 크게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 작업 기계.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제어 대상의 목표면 상, 및 그 연장선 상에 있어서 상기 변곡점이 상기 2개의 사영점 사이에 존재하는지 여부를 판정하는 판정부를 더 구비하고,
   상기 제어 장치는, 상기 제1 기준점 및 상기 제2 기준점으로부터 상기 제어 대상의 목표면까지의 거리 중 작은 쪽의 거리가 상기 역치 이하일 때이며, 상기 판정부에서 상기 변곡점이 상기 2개의 사영점 사이에 존재한다고 판정되었을 때, 상기 조작 신호의 대상인 유압 액추에이터의 상기 동작 속도의 저감 정도가, 상기 2개의 사영점으로부터 상기 변곡점까지의 거리 중 작은 쪽의 거리를 기초로 설정되는 저감 정도의 최댓값 이상의 값으로 설정되도록, 상기 조작 장치로부터 출력되는 조작 신호를 보정하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 제어 대상의 목표면의 목표면 각도와 다음 제어 대상의 목표면의 목표면 각도의 차분의 절댓값인 각도 변화량을 산출하는 각도 변화량 연산부를 더 구비하고,
   상기 제어 장치가 상기 조작 신호의 대상인 유압 액추에이터의 상기 동작 속도를 저감하는 경우, 그 저감의 정도는, 상기 각도 변화량이 클수록 크게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 작업 기계.

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