KR102041895B1 - 건설 기계 - Google Patents

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류 나리카와
히데카즈 모리키
야스타카 츠루가
히로시 사카모토
시호 이즈미
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히다찌 겐끼 가부시키가이샤
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Abstract

엔진(22)에 의해 생성된 동력에 의해 구동되는 유압 펌프(2)와, 유압 펌프에 의해 생성된 동력에 의해 구동되는 복수의 유압 실린더(5, 6, 7)에 의해 동작하는 작업 장치(50)와, 목표면 상 또는 그 상방에 버킷(10)의 선단이 위치하도록 붐 실린더(5)를 제어하는 액추에이터 제어부(303)와, 버킷 발톱 끝 위치를 각도 센서(30∼33)에 기초하여 산출하는 제어점 위치 산출부(301)와, 발톱 끝 위치와 목표면의 거리가 역치 D 이하일 때, 그 거리가 역치 D보다 클 때보다 엔진(22) 및 유압 펌프(2)의 출력 범위를 제한하는 동력 발생 장치 제어부(305, 310)를 유압 셔블에 구비한다.

Description

건설 기계
본 발명은, 건설 기계에 관한 것이다.
대표적인 건설 기계로서 유압 셔블이 있다. 유압 셔블은, 수직 방향 각각에 회전 가능한 붐, 아암, 버킷(작업구)으로 이루어지는 다관절형의 프론트 작업 장치와, 상부 선회체 및 하부 주행체로 이루어지는 차체로 구성된다. 프론트 작업 장치의 각 부는 각각 회전 가능하게 지지되어 있다. 그 때문에, 예를 들어 아암을 차체측으로 당기는 동작을 하면서 버킷 선단에서 직선상의 마무리면(목표 굴삭면)을 형성하는 경우에는, 작업자는 프론트 작업 장치의 각 부를 복합적으로 동작시켜 버킷 선단의 궤적을 직선상으로 할 필요가 있어, 작업자에게는 숙련된 기술이 요구된다.
그래서, 직선 굴삭을 행하기 위한 지원 장치로서, 예를 들어 특허문헌 1에는 굴삭 작업 시의 버킷 선단의 궤도(굴삭 궤도)가 목표 굴삭면(목표면이라고 칭하는 경우도 있음)을 따르도록 붐 각도를 자동으로 변화시키는 기술이 개시되어 있다. 이와 같이 작업자의 조작에 대해 자동 또는 반자동적으로 액추에이터를 제어하고, 붐, 아암, 버킷, 상부 선회체와 같은 구동 대상을 동작시키는 기능은 머신 컨트롤이라고 호칭된다.
특허문헌 1에는, 굴삭 지원 장치의 제어 수단이, 아암의 굴삭 방향의 동작 시에, 버킷 선단이 굴삭 궤도 상을 이동하도록 아암 회전각의 변화에 따라서 붐 회전각을 변화시키고, 아암의 굴삭 방향과는 역방향의 동작 시에, 버킷 선단이 굴삭 궤도보다 소정 높이 상방을 이동하도록 아암 회전 각도의 변화에 따라서 붐 회전 각도를 변화시킨다고 기재되어 있다.
그런데, 유압 셔블은 작업 내용에 따라 필요해지는 엔진 회전수 및 유압 펌프 동력(펌프 마력)이 상이하기 때문에, 이들 동력 발생 장치의 동력을 수시로 적절한 값으로 변경하는 것이 바람직하다. 부적절한 엔진 회전수 및 펌프 마력으로 운전이 이루어지면, 연료 소비량의 증대나, 조작성의 악화를 초래한다. 엔진 회전수는 운전실 내에 설치된 엔진 컨트롤 다이얼로 수동 조정 가능하다. 그러나, 일반적으로 작업 중인 작업자의 양손은 2개의 조작 레버를 잡고 있는 경우가 많아, 그 상태에서 엔진 컨트롤 다이얼을 조절하는 것은 용이하지 않다. 또한, 작업 중인 작업자 자신이 작업에 따른 최적의 엔진 회전수를 판단하는 것은 곤란하다.
예를 들어 특허문헌 2에는, 유압 셔블 등의 건설 기계의 엔진 및 유압 펌프의 제어 장치에 있어서, 엔진의 전자 제어식 연료 분사 펌프를 제어하는 엔진 제어부로부터 엔진 부하율을 판독하고, 안정화 처리함으로써 실효적 엔진 부하율을 산출하고, 실효적 엔진 부하율을 파라미터로 하여 작업 내용에 맞는 작업 모드를 선택하고, 검출기가 작업용 액추에이터의 조작 레버의 비조작을 검출하고 있을 때, 작업 모드의 전환을 지령하고, 당해 작업 모드에 상응한 엔진 회전수와 유압 펌프 입력 마력이 되도록 엔진 및 유압 펌프의 상태를 제어하는 컨트롤러가 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2011-43002호 공보 일본 특허 공개 평10-252521호 공보
버킷 선단의 굴삭 궤도가 목표 굴삭면을 따르도록 붐 각도를 머신 컨트롤에 의해 자동으로 변화시키는 경우(이러한 종류의 제어는 영역 제한 굴삭 제어라고 칭해지는 경우가 있음)의 실제의 굴삭 작업은, (1) 거칠게 목표 굴삭면을 깎아내는 「조굴삭 작업」과, (2) 목표 굴삭면대로 마무리하는 「마무리 작업」으로 나눌 수 있다. 조굴삭 작업에서는, 작업 효율을 높이기 위해 버킷 발톱 끝을 빠르게 움직이게 하는 것이 바람직하고, 마무리 작업에서는, 버킷 발톱 끝이 목표 굴삭면을 따르도록 속도를 줄이고 고정밀도로 움직이게 하는 것이 바람직하다.
조굴삭 작업에서는 엔진을 고회전으로 하여 작업 속도를 확보하는 것이 바람직한 한편, 마무리 작업에서는 엔진을 저회전으로 하여 버킷 발톱 끝의 속도를 줄이고 발톱 끝 위치의 정밀도를 확보하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 조굴삭 작업을 우선하여 엔진을 고회전으로 유지하면, 마무리 작업 시에 불필요한 연료 소비가 발생하여 에너지 절약화의 요구에 적합하지 않다. 반대로, 마무리 작업과 에너지 절약화를 우선하여 엔진 회전수를 저회전으로 유지하면, 작업 속도가 저하되어 조굴삭 작업에서 요구되는 작업 스피드를 확보할 수 없다.
또한, 정밀도가 요구되는 마무리 작업에서는, 한 번의 아암 당김 동작으로 마무리 작업이 완료되는 것은 아니며, 마무리 굴삭을 복수 회 실시할 필요가 있다. 그 때문에, 마무리 작업에서도, 아암 밀기 동작에 의해 굴삭 개시 지점으로 버킷을 복귀시킬 때에는, 액추에이터 동작을 빠르게 하여 작업 효율을 높이는 것이 바람직하다. 또한, 마무리 작업에서 버킷 발톱 끝의 제어 정밀도를 확보하기 위해서는, 엔진 회전수를 낮추는 쪽이 스풀 스트로크에 대한 액추에이터의 동작 게인이 저하되어 제어가 용이해진다.
일반적으로, 2개의 조작 레버 중 한쪽의 레버(제1 레버)에는 아암 및 선회 조작이 할당되고, 다른 쪽의 레버(제2 레버)에는 붐 및 버킷 조작이 할당되어 있다. 아암 당김에 의한 굴삭 작업과, 아암 밀기에 의한 복귀 작업 중에, 특허문헌 1에 개시된 바와 같이 머신 컨트롤에 의해 붐이 자동 제어되는 경우라도, 제1 레버에 의해 아암 조작을 하면서, 제2 레버에 의해 버킷각을 굴삭면에 대해 최적의 상태로 위치시킬 필요가 있기 때문에, 제2 레버에 의한 붐 조작은 불필요해지지만, 제2 레버의 조작이 전혀 불필요해지는 것은 아니다. 따라서, 일련의 굴삭 작업 중에, 조작 레버로부터 손을 떼고 엔진 컨트롤 다이얼을 조절하는 것은 어렵다.
또한, 유압 펌프의 틸팅각을 변경하는 것이나, 복수 대의 유압 펌프를 탑재한 셔블에 있어서 가동시키는 유압 펌프의 대수를 변경함으로써, 시스템으로서의 유압 펌프의 출력을 변경해도 작업 장치의 동작 속도를 변경할 수 있다. 그 때문에, 상기한 엔진 회전수의 조절 대신, 또는 부가하여 유압 펌프의 출력 범위를 작업 내용에 따라서 조절하는 것이 바람직하지만, 엔진 컨트롤 다이얼에 의해서는 엔진 회전수만을 조절 가능하고, 유압 펌프 출력을 조절하는 것은 당연히 불가능하다.
다음으로, 특허문헌 2에 기재된 건설 기계의 엔진 및 유압 펌프 제어 장치는, 작업 모드의 전환에 안정화 영역과 전환 영역을 마련하여, 실효적 엔진 부하율이 일정 시간 이상, 현 시점의 작업 모드에 있어서의 전환 영역에 위치하고 있었던 경우에 모드의 전환을 행한다. 그 때문에, 일단 작업 모드가 전환된 경우에는, 즉시 원래의 작업 모드로 되돌아가야 하는 상황이라도 당해 일정 시간의 경과를 대기하지 않으면 다시 원래의 작업 모드로 전환되지 않는 구성으로 되어 있다. 또한, 레버 조작 시에는 작업 모드가 전환되지 않는 구성으로 되어 있다. 그 때문에, 예를 들어 저부하로 되는 마무리 작업에 있어서, 아암 당김에 의한 동작으로 마무리 작업을 행한 직후에, 아암을 밀기 방향으로 움직임으로써 굴삭 개시 지점으로 이동하고, 다시 아암 당김에 의해 굴삭한다고 하는 일련의 굴삭 작업에 있어서는, 엔진 회전수는 낮은 상태로 유지된다. 그 때문에, 아암 밀기 방향으로의 동작에 의한 굴삭 개시 지점의 이동 속도는 빠른 것이 바람직하지만, 엔진 회전수가 낮은 상태로 유지되기 때문에, 고부하로 되는 조굴삭 작업 시에 대해 이동 속도가 저하된다.
이와 같이, 인용문헌 2의 기술을 이용해도, 엔진 회전수 및 펌프 입력 마력을 동작 상황에 따라서 적절하게 제어할 수는 없다.
또한, 상기에서는 유압 펌프의 구동원이 엔진인 경우를 예시하였지만, 엔진 대신에 전동 모터, 전동 발전기 등의 다른 원동기를 이용하는 건설 기계인 경우에도 상기 과제는 공통된다.
그래서 본 발명의 목적은, 머신 컨트롤 실행하의 일련의 굴삭 작업에 있어서, 엔진을 포함하는 원동기 및 유압 펌프 중 적어도 한쪽의 동력을 작업 상황에 따라서 제어 가능한 건설 기계를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 원동기와, 상기 원동기에 의해 생성된 동력에 의해 구동되는 유압 펌프와, 상기 유압 펌프에 의해 생성된 동력에 의해 구동되는 복수의 유압 액추에이터에 의해 동작하는 작업 장치이며, 당해 작업 장치의 선단에 작업구를 갖는 작업 장치와, 임의로 설정된 목표면 상 또는 그 상방에 상기 작업구의 선단이 위치하도록 상기 복수의 유압 액추에이터 중 적어도 하나를 제어하는 액추에이터 제어부를 구비하는 건설 기계에 있어서, 상기 작업구에 대해 설정된 제어점의 위치를 상기 작업 장치의 위치와 자세에 관한 상태량에 기초하여 산출하는 제어점 위치 산출부와, 상기 제어점의 위치와 상기 목표면의 위치에 기초하여 산출되는 상기 목표면과 상기 제어점의 거리가 역치 이하일 때, 상기 거리가 역치보다 클 때보다 상기 원동기 및 상기 유압 펌프 중 적어도 하나의 출력 범위를 제한하는 처리인 출력 제한 제어를 실행하는 동력 발생 장치 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 머신 컨트롤 실행하의 일련의 굴삭 작업에 있어서, 엔진을 포함하는 원동기 및 유압 펌프 중 적어도 한쪽의 동력이 작업 상황에 따라서 제어되므로, 작업에 필요한 작업 속도 및 제어 정밀도를 확보하면서 에너지 절약화를 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 유압 셔블의 구성도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 제어 시스템의 구성도.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 제어 컨트롤러의 기능 블록도.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 제어 컨트롤러가 실행하는 처리의 흐름도.
도 5는 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 제어 컨트롤러가 실행하는 처리의 흐름도.
도 6은 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 제어 시스템의 구성도.
도 7은 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 제어 컨트롤러가 실행하는 처리의 흐름도.
도 8은 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서의 제어 시스템의 구성도.
도 9는 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서의 제어 컨트롤러가 실행하는 처리의 흐름도.
<제1 실시 형태＞
본 발명의 제1 실시 형태를 도 1∼도 4를 사용하여 설명한다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 유압 셔블의 구성도이다. 이 도면에 도시한 유압 셔블은, 수직 방향 각각에 회전 가능한 붐(8), 아암(9), 버킷(작업구)(10)으로 이루어지는 다관절형의 프론트 작업 장치(50)와, 상부 선회체(12) 및 하부 주행체(11)로 이루어지는 차체로 구성된다. 프론트 작업 장치(50)의 붐(8)의 기단부는, 상부 선회체(12)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 프론트 작업 장치(50)의 선단에는 버킷(10)이 위치한다. 또한, 여기서는 프론트 작업 장치(50)의 선단에 설치되는 작업구(어태치먼트)가 버킷(10)인 경우를 예시하지만, 당연히 다른 작업구로 교환해도 본 실시 형태는 적용 가능하다.
상부 선회체(12)에는, 엔진(원동기)(22)과, 엔진(22)에 의해 생성된 동력에 의해 구동되는 유압 펌프(2)가 탑재되어 있다. 프론트 작업 장치(50)의 각 부는, 붐 실린더(5), 아암 실린더(6), 버킷 실린더(7)에, 유압 펌프(2)에 의해 발생한 압유를 공급함으로써 이들 복수의 유압 액추에이터(5, 6, 7)가 적절하게 구동되어 동작한다.
상부 선회체(12) 상의 캡 내에는, 우측 조작 레버(1a)와, 좌측 조작 레버(1b)와, 주행 우측 레버(23a)와, 주행 좌측 레버(23b)가 설치되어 있다. 또한, 이하에서는, 우측 조작 레버(1a)와 좌측 조작 레버(1b)를 통합하여 조작 레버(1), 주행 우측 레버(23a)와 주행 좌측 레버(23b)를 통합하여 주행 레버(23)라고 칭하는 경우가 있다.
작업자에 의해 주행 우측 레버(23a), 주행 좌측 레버(23b), 우측 조작 레버(1a), 좌측 조작 레버(1b)가 조작되면, 그 레버 조작량(예를 들어, 레버 스트로크)에 따라서, 유압 펌프(2)나 컨트롤 밸브(20)를 제어하기 위한 파일럿압(이하, 조작압이라고 칭함)이 발생한다. 유압 펌프(2)로부터 토출된 압유가 컨트롤 밸브(20)를 통해 주행 우측 유압 모터(3a), 주행 좌측 유압 모터(3b), 선회 유압 모터(4), 붐 실린더(5), 아암 실린더(6), 버킷 실린더(7)에 공급된다. 유압 펌프(2)로부터 공급된 압유에 의해 붐 실린더(5), 아암 실린더(6), 버킷 실린더(7)가 신축함으로써, 붐(8), 아암(9), 버킷(10)이 각각 회전하여, 버킷(10)의 위치 및 자세가 변화된다. 이에 의해 작업자가 우측 조작 레버(1a), 좌측 조작 레버(1b)를 조작함으로써, 프론트 작업 장치(50)의 대상 부분을 구동시켜, 원하는 프론트 작업 장치(50)의 움직임이 실현된다. 또한, 유압 펌프(2)로부터 공급된 압유에 의해 선회 유압 모터(4)가 회전함으로써, 하부 주행체(11)에 대해 상부 선회체(12)가 선회한다. 또한, 유압 펌프(2)로부터 공급된 압유에 의해 주행 우측 유압 모터(3a), 주행 좌측 유압 모터(3b)가 회전함으로써 하부 주행체(11)가 주행한다.
한편, 붐(8), 아암(9), 버킷(10)의 회전 각도를 측정 가능하도록, 붐(8)의 회전 중심이 되는 붐 핀(도시하지 않음)에 붐 각도 센서(30), 아암(9)의 회전 중심이 되는 아암 핀(도시하지 않음)에 아암 각도 센서(31), 아암(9)과 버킷(10)을 연결하는 링크 기구인 버킷 링크에 버킷 각도 센서(32)가 설치되어 있다. 상부 선회체(12)에는, 상부 선회체(12)의 전후, 좌우의 경사를 측정 가능하도록 차체 경사 센서(33)가 설치되어 있다.
도 2는, 본 발명의 실시 형태에 관한 굴삭 제어 시스템의 구성도이다. 또한, 앞의 도면과 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략하는 경우가 있다. 도 2에 도시한 굴삭 제어 시스템은, 시스템 전체의 제어를 담당하는 컴퓨터(예를 들어, 마이크로컴퓨터)인 제어 컨트롤러(40)와, 목표면의 설정 제어를 담당하는 컴퓨터를 포함하는 장치인 목표면 컨트롤러(41)와, 표시부(액정 모니터 등의 표시 장치)(43)의 표시 제어를 담당하는 컴퓨터인 표시 컨트롤러(42)를 구비하고 있다.
제어 컨트롤러(40)는, 프로세서인 중앙 처리 장치(CPU)(92)와, 기억 장치인 리드 온리 메모리(ROM)(93) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM)(94)와, 제어 컨트롤러(40)의 외부 장치와의 데이터·신호의 교환을 행하기 위한 입출력부(도시하지 않음)를 갖고 있다. 또한, 다른 컨트롤러(41, 42)도 CPU, ROM, RAM 및 입출력부에 대응하는 하드웨어 구성을 구비하지만 중복되므로 여기서는 제어 컨트롤러(40)의 구성만 설명한다.
ROM(93)은, 제어 프로그램이 기억된 기록 매체이고, CPU(92)는, ROM(93)에 기억된 제어 프로그램에 따라서 입출력부 및 메모리(93, 94)로부터 도입한 신호에 대해 소정의 연산 처리를 행한다. 입출력부는, 외부 장치로부터의 데이터·신호를 입출력하고, 입출력할 때 필요에 따라서 A/D 변환 또는 D/A 변환을 행한다. 예를 들어, 입출력부는, 조작 레버(1)로부터의 조작 신호, 각도 센서(30, 31, 32) 및 차체 경사 센서(33)로부터의 각도 신호를 입력하여 A/D 변환한다. 또한, 입출력부는, CPU(92)에서의 연산 결과에 따른 출력용 신호를 제작하고, 그 신호를 표시 컨트롤러(42), 전자기 밸브(21), 엔진(22), 유압 펌프(2)에 출력함으로써, 출력처의 장치를 제어한다.
또한, 도 2의 제어 컨트롤러(40)는, 기억 장치로서 ROM(93) 및 RAM(94)이라고 하는 반도체 메모리를 구비하고 있지만, 하드디스크 드라이브 등의 자기 기억 장치를 구비하고, 이것에 제어 프로그램을 기억시켜도 된다.
제어 컨트롤러(40)에는, 작업 장치(50)의 위치와 자세에 관한 상태량으로서 붐(8), 아암(9), 버킷(10)의 회전각 및 상부 선회체(12)의 경사각(차체 경사각)을 검출하는 붐 각도 센서(30), 아암 각도 센서(31), 버킷 각도 센서(32) 및 차체 경사 센서(33)가 접속되어 있고, 제어 컨트롤러(40)에 이들 각도 센서(30∼33)의 검출각이 입력된다.
또한, 제어 컨트롤러(40)에는, 목표면 컨트롤러(41), 표시 컨트롤러(42), 조작 레버(1), 전자기 밸브(21), 엔진(22), 유압 펌프(2), 머신 컨트롤 ON/OFF 스위치(이하, MC 스위치라고 칭함)(48)와, 모드 선택 스위치(44)가 각각 접속되어 있다.
전자기 밸브(21)는, 도 1에서 설명한 파일럿압(조작압)의 유압 라인에 설치되어 있고, 작업자의 조작 레버(1)의 조작에 의해 발생한 조작압을 하류에서 증감시키는 것이 가능하다.
목표면 컨트롤러(41)는, 임의로 목표면을 설정하기 위한 장치이며, 예를 들어 2개의 조작 레버(1) 중 한쪽 또는 양쪽의 그립(파지부), 또는 그 주변에 설치된 복수의 스위치 또는 이와 유사한 조작 장치를 포함하고 있다. 본 실시 형태의 목표면 컨트롤러(41)는, 목표 굴삭면의 설정에 사용되는 설정 스위치(도시하지 않음)와, 일단 설정된 목표면을 해제하는 해제 스위치(도시하지 않음)를 구비하고 있다. 설정 스위치가 눌러지면 그때의 버킷(10)의 발톱 끝의 위치가 제어 컨트롤러(40)에 기억된다. 설정 스위치의 누름 조작을 반복하면 2점의 지점이 제어 컨트롤러(40)에 기억되고, 당해 2점의 지점에서 정의되는 직선에 의해 목표면이 설정된다. 한편, 해제 스위치가 눌러지면 설정 스위치에 의해 설정된 목표면을 해제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 선회 중심축을 포함하고 프론트 작업기의 중심을 통과하는 평면 상에 셔블의 기준 좌표를 설정하고, 기준 좌표 상의 2점을 선택함으로써 목표면을 설정한다. 또한, 목표면은 상술한 2점을 포함하여, 기준 좌표에 직교하는 면이다. 또한, 본 실시 형태에서는 당해 평면 상에 셔블 기준 좌표를 설정하고 있다. 또한, 설정 스위치에 의해 설정된 목표면은, 표시부(모니터)(43) 상에 모식도로서 표시하거나 수치로 표시하거나 하여, 설정된 목표 굴삭면을 작업자가 확인할 수 있도록 구성해도 된다.
MC 스위치(48)에는, ON과 OFF의 2개의 전환 위치가 준비되어 있고, 그 전환 위치에 따라서 머신 컨트롤(영역 제한 굴삭 제어)의 ON/OFF를 택일적으로 전환하는 신호(도 3의 온/오프 신호)를 제어 컨트롤러(40)에 출력한다.
MC 스위치(48)가 ON 위치에 있는 경우에는, 제어 컨트롤러(40)(후술하는 액추에이터 제어부(303))에 의해, 버킷(10)의 발톱 끝이 목표 굴삭면 내(목표 굴삭면보다 하방의 영역)로 침입하지 않도록 전자기 밸브(21)가 제어되는, 이른바 영역 제한 굴삭 제어가 머신 컨트롤로서 실행된다. 반대로 MC 스위치(48)가 OFF 위치에 있는 경우에는 영역 제한 굴삭 제어는 실행되지 않는다.
머신 컨트롤이 ON인 경우에는, 제어 컨트롤러(40)(후술하는 액추에이터 제어부(303))에 의해, 목표면 컨트롤러(41)에 의해 설정된 목표 굴삭면 상, 또는 그 상방에 버킷(10)의 발톱 끝이 위치하도록 3종의 유압 실린더(5, 6, 7) 중 적어도 붐 실린더(5)가 전자기 밸브(21)에 의해 제어되는 영역 제한 굴삭 제어가 실행된다. 이에 의해 버킷(10)의 발톱 끝이 목표 굴삭면보다 하방의 영역으로 침입하는 것이 억제되어, 작업자의 기술의 유무에 관계없이 정밀한 목표 굴삭면의 형성이 용이해진다.
또한, 제어 컨트롤러(40)는, 영역 제한 굴삭 제어의 실행하(MC 스위치(48)가 ON일 때)에 있어서의 굴삭 모드로서, 마무리 모드(제1 모드)와 조굴삭 모드(제2 모드)를 택일적으로 선택 가능하게 구성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 작업자가 임의로 굴삭 모드를 선택 가능한 장치로서, 모드 선택 스위치(전환 장치)(44)를 구비하고 있다. 모드 선택 스위치(44)에는, 마무리 모드용과 조굴삭 모드용의 2개의 전환 위치가 준비되어 있고, 그 전환 위치에 따라서 마무리 모드와 조굴삭 모드를 택일적으로 전환하는 신호(도 3의 선택 모드 신호)를 제어 컨트롤러(40)에 출력한다. 모드 선택 스위치(44)는, 우측 조작 레버(1a)나 좌측 조작 레버(1b)에 있어서의 파지부 또는 그 주변, 운전실 내의 콘솔 등, 작업자가 조작하기 쉬운 장소에 설치하는 것이 바람직하다.
조굴삭 모드는, 굴삭 정밀도보다 굴삭 속도를 우선하기 때문에, 작업자 조작에 대한 액추에이터의 감속 비율이 적어지도록 제어된다. 예를 들어, 아암 당김 동작에 의해 수평 굴삭을 행하는 경우에는, 아암 당김의 속도는 작업자 입력에 대응한 속도로 되도록 전자기 밸브(21)는 제어되고, 또한 발톱 끝의 목표 굴삭면의 하방의 영역으로의 침입을 방지하기 위해 붐 상승 동작이 행해지도록 전자기 밸브(21)가 제어된다. 이때, 버킷(10)의 목표 굴삭면에 대한 각도가 일정해지도록 전자기 밸브(21)를 제어해도 된다. 한편, 마무리 모드에서는, 굴삭 정밀도를 우선하기 때문에, 작업자 조작에 대한 유압 액추에이터의 감속 비율이, 조굴삭 모드에 비해 커진다.
도 3은, 본 발명의 실시 형태에 관한 제어 컨트롤러(40)의 ROM(93)에 기억된 제어 프로그램에 의해 실행되는 기능을 블록도로 나타낸 것이다. 이 도면에 나타낸 바와 같이 제어 컨트롤러(40)는, 제어점 위치 산출부(발톱 끝 위치 산출부)(301)와, 굴삭 모드 판정부(302)와, 액추에이터 제어부(303)와, 엔진 제어부(304)와, 펌프 제어부(305)로서 기능한다. 이 중, 엔진 제어부(304)와 펌프 제어부(305)를 통합하여 동력 발생 장치 제어부(310)라고 칭하기도 한다. 또한, 도 3에 나타낸 각 부는, ROM(93)에 기억되는 제어 프로그램으로서 소프트웨어적으로 구성해도 되고, 회로 또는 장치에 의해 하드웨어적으로 구성해도 된다. 그때 2개 이상의 기능을 통합해도 되고, 1개의 기능을 복수로 분산해도 된다.
제어 컨트롤러(40)는, 목표면 컨트롤러(41)로부터 셔블 기준 좌표에 대한 목표 굴삭면의 위치 정보를 수신한다.
제어점 위치 산출부(발톱 끝 위치 산출부)(301)는, 붐 각도 센서(30), 아암 각도 센서(31), 버킷 각도 센서(32), 차체 경사 센서(33)에 의해 검출한 값에 따라서 셔블 기준 좌표에 대한 버킷(10)의 발톱 끝 위치를 제어점 위치로 하여 산출한다. 또한, 본 실시 형태에서는 버킷(10)의 발톱 끝을 제어점으로 하였지만, 프론트 작업 장치(50)에 관련지어 설정된 점이면, 발톱 끝 이외의 점을 제어점으로 하고, 그 위치를 제어점 위치 산출부(301)에 의해 산출해도 된다.
굴삭 모드 판정부(302)는, MC 스위치(48)로부터 수신한 온/오프 신호에 기초하여 머신 컨트롤 기능의 온/오프의 판정과, 모드 선택 스위치(44)로부터 수신한 선택 모드 신호에 기초하여 현재 선택되어 있는 모드(조굴삭 모드인지 마무리 모드인지)의 판정을 행한다. 또한, 상세는 후술하는 실시 형태에서 설명하지만, 굴삭 모드 판정부(302)는 목표 굴삭면과 버킷(10)의 발톱 끝 위치의 관계나, 각 액추에이터에 설치한 센서(도시 생략)에 의해 검출한 값(예를 들어, 아암 실린더 압력)에 따라서 자동적으로 모드의 선택/판정을 행해도 된다. 도 3에서는 굴삭 모드 판정부(302)로부터 외부로 「머신 컨트롤의 온/오프」 및 「조굴삭 모드/마무리 모드」의 판정 결과가 출력되어 있다.
액추에이터 제어부(303)는, 작업자의 조작 레버(1)의 조작량(붐, 아암, 버킷의 조작압), 머신 컨트롤(영역 제한 굴삭 제어)의 온/오프 판정 결과, 목표 굴삭면 및 버킷(10)의 발톱 끝 위치에 따라서 전자기 밸브(21)에 대한 지령값(붐, 아암, 버킷의 목표 조작압)을 출력하고, 3종의 유압 실린더(5, 6, 7)를 적절하게 구동시킴으로써 프론트 작업 장치(50)를 동작시킨다. 굴삭 모드 판정부(302)에 의해 머신 컨트롤이 ON이라고 판정된 경우에는, 액추에이터 제어부(303)는 버킷(10)의 발톱 끝 위치가 목표 굴삭면보다 하방의 영역으로 침입하는 것을 방지한다. 예를 들어, 작업자가 조작 레버(1)를 조작하여, 아암 실린더(6)를 신장시켜 아암 당김 동작에 의한 수평 굴삭을 행하는 경우에는, 붐 실린더(5)를 신장시키는 지령값을 출력함으로써 붐 상승 동작의 제어가 가능해져, 버킷(10)의 발톱 끝 궤적이 수평으로 되도록 프론트 작업 장치(50)를 동작시킬 수 있다.
엔진 제어부(304)는, 필요에 따라서 액추에이터 제어부(303) 및/또는 펌프 제어부(305)와 연계하면서, 엔진(22)의 출력 제어를 담당하는 엔진 컨트롤러(도시하지 않음)에 지령값(예를 들어, 목표 엔진 회전수)을 출력하여 엔진(22)의 출력을 제어한다. 펌프 제어부(305)는, 필요에 따라서 액추에이터 제어부(303) 및/또는 엔진 제어부(304)와 연계하면서, 유압 펌프(2)의 출력 제어를 담당하는 레귤레이터(도시하지 않음)에 지령값(예를 들어, 목표 펌프 유량이나 목표 펌프 토크에 기초하여 결정되는 목표 틸팅각)을 출력하여 유압 펌프(2)의 출력을 제어하는 부분이다.
엔진 제어부(304) 및 펌프 제어부(305)는, 버킷(10)의 발톱 끝 위치(제어점의 위치)와 목표 굴삭면의 위치에 기초하여 목표 굴삭면과 발톱 끝(제어점)의 거리(이하, 목표면 거리라고 칭하는 경우가 있음)를 산출한다.
엔진 제어부(304)는, 머신 컨트롤의 온/오프, 굴삭 모드, 버킷(10)의 이동 방향 및 목표면 거리의 조합에 의해, 엔진(22)의 출력 범위를 제한하는 지령값을 엔진 컨트롤러에 출력하는 경우가 있다. 그 경우, 엔진 제어부(304)는, 목표면 거리가 역치 D 이하일 때, 목표면 거리가 역치 D보다 클 때보다 엔진(22)의 출력 범위를 제한하는 처리(출력 제한 처리)를 실행하고 있고, 특히 본 실시 형태에서는, 엔진 회전수를 제한함으로써, 영역 제한 굴삭 제어에 있어서의 마무리 굴삭에 필요 최소한의 값까지 엔진 출력을 제한하고 있다. 또한, 엔진 제어부(304)는, 굴삭 모드 판정부(302)에 의해 판정된 모드 정보에 따라서 지령값을 변경해도 된다.
펌프 제어부(305)는, 머신 컨트롤의 온/오프, 굴삭 모드, 버킷(10)의 이동 방향 및 목표면 거리의 조합에 의해, 유압 펌프(2)의 출력 범위를 제한하는 지령값을 레귤레이터에 출력하는 경우가 있다. 그 경우, 펌프 제어부(305)는, 목표면 거리가 역치 D 이하일 때, 목표면 거리가 역치 D보다 클 때보다 펌프(2)의 출력 범위를 제한하는 처리(출력 제한 처리)를 실행하고 있고, 특히 본 실시 형태에서는, 유압 펌프(2)의 틸팅을 제한함으로써, 영역 제한 굴삭 제어에 있어서의 마무리 굴삭에 필요 최소한의 값까지 펌프 출력을 제한하고 있다. 또한, 펌프 제어부(305)는 굴삭 모드 판정부(302)에 의해 판정된 모드 정보에 따라서 목표 펌프 유량이나 목표 펌프 토크를 변경해도 된다.
다음으로, 수평 굴삭(목표 굴삭면이 수평인 경우)을 예로 들어, 본 실시 형태에 관한 유압 셔블의 동작에 대해 설명한다.
굴삭 개시 시는, 실제의 지형과 목표 굴삭면의 차분이 큰 상태이며, 작업 시간을 단축하기 위해 굴삭 정밀도보다 굴삭 속도가 중요시된다. 그 때문에, 작업자는 모드 선택 스위치(44)에 의해 굴삭 모드를 조굴삭 모드로 설정하여 작업을 행한다. 이때, 굴삭 속도를 높이기 위해서는, 엔진(22)이나 유압 펌프(2)의 출력을 제한하지 않고, 액추에이터(5, 6, 7)가 빠르게 동작할 수 있도록 해 둘 필요가 있다.
또한, 조굴삭 작업에 의해 목표 굴삭면의 형상이 거칠게 깎아내어진 후에는 굴삭 속도보다 굴삭 정밀도가 중요시된다. 그 때문에, 작업자는 모드 선택 스위치(44)에 의해 굴삭 모드를 마무리 모드로 설정하여 작업을 행한다. 이때, 굴삭 정밀도를 높이기 위해서는, 엔진(22)이나 유압 펌프(2)의 출력을 필요 최소한까지 낮추어 액추에이터(5, 6, 7)의 동작 게인을 작게 하여, 머신 컨트롤의 제어성을 높일 필요가 있다. 또한, 엔진(22)이나 유압 펌프(2)의 출력을 필요 최소한까지 낮춤으로써 불필요한 연료 소비를 억제하고, 엔진 소음을 저감할 필요가 있다.
또한, 굴삭 모드로서 마무리 모드가 선택되어 있는 경우라도, 아암 실린더(6)를 수축시켜 아암 밀기 동작에 의해 공중 동작에서 굴삭 개시 지점으로 되돌아갈 때에는, 작업 시간을 단축하기 위해 굴삭 정밀도보다 굴삭 속도가 중요시된다. 이러한 경우는, 엔진(22)이나 유압 펌프(2)의 출력을 제한하지 않고, 액추에이터(5, 6, 7)가 빠르게 동작할 수 있도록 해 두는 것이 바람직하다.
도 4는, 제1 실시 형태에 관한 제어 컨트롤러(40)에 의해 실행되는 처리의 흐름도이다. 도 4에 나타낸 처리 내용 중 처리 405 및 처리 406은, 엔진 제어부(304) 및 펌프 제어부(305)에서 실행된다.
먼저, 처리 401에 있어서, 머신 컨트롤 기능의 온/오프를 판정하고, 기능을 온하고 있는 경우에는 처리 402로 진행한다. 또한, 기능을 오프하고 있는 경우에는 처리 406으로 진행하고, 엔진(22)과 유압 펌프(2)의 출력을 작업자가 수동 조작하는 경우와 동등하게 설정한다. 도 4의 예에서는, 엔진 컨트롤 다이얼에 의해 작업자가 엔진 회전수를 조절할 수 있는 경우를 상정하고 있고, 조절된 회전수로 정해지는 엔진(22)의 최대 출력에 따라서 유압 펌프(2)의 출력을 설정하고 있기 때문에, 엔진 출력 및 펌프 출력이 최대로 되어 있다. 또한, 이 처리 406의 내용은 일례에 불과하며, 후술하는 처리 405에서 설정되는 것보다 출력 범위가 크게 설정되는 내용이면 적용 가능하다.
다음으로, 처리 402에 있어서, 굴삭 모드의 판정(조굴삭/마무리 모드의 판정)을 행하여, 마무리 모드인 경우는 처리 403으로 진행하고, 마무리 모드가 아닌 경우(조굴삭 모드인 경우)에는 처리 404로 진행한다.
처리 403에서는, 작업자의 레버 조작에 의해 출력되는 아암 조작 파일럿압을 검출함으로써, 버킷(10)이 차체에 근접하는 방향으로 이동하는 아암 당김 동작(아암 실린더(6)를 펴는 동작)이 행해지고 있는지 여부의 판정을 행하고, 아암 당김 동작이 행해지고 있다고 판정된 경우는 마무리 굴삭을 행하고 있다고 판단하여 처리 405로 진행하고, 아암 당김 동작이 아닌 경우는 처리 404로 진행한다.
처리 404에서는, 목표면 거리(버킷 발톱 끝과 목표 굴삭면의 거리)가 역치 D 이하인지 여부의 판정을 행하고, 목표면 거리가 역치 D 이하인 경우에는 버킷(10)의 발톱 끝 위치가 목표 굴삭면에 접근하고 있어, 마무리 작업이 행해지고 있다고 간주하여 처리 405로 진행한다. 또한, 역치 D보다 목표면 거리가 큰 경우에는 처리 406으로 진행하여, 엔진(22)과 유압 펌프(2)의 출력을 작업자가 수동 조작하는 경우와 동등하게 설정한다.
처리 405에서는, 버킷(10)의 발톱 끝 위치가 목표 굴삭면에 침입하지 않도록 하기 위해, 엔진(22)과 유압 펌프(2)의 출력을 필요 최소한까지 낮추는 처리를 실행한다. 이때, 유압 펌프(2)가 복수의 펌프로 구성되고, 1개의 펌프로 필요 최소한의 동력을 공급할 수 있는 경우에는, 소정의 펌프의 틸팅각을 크게 하고, 그 밖의 펌프의 틸팅각을 작게 하도록 제어함으로써, 유압 펌프(2)의 출력 변화에 의한 효율 저하를 최소한으로 억제하는 것이 가능하다.
도 4의 흐름도로부터 명백한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 유압 셔블의 제어 컨트롤러(40)는, (1) 마무리 모드(제1 모드)가 선택되어 있는 경우에는, 버킷(10)이 유압 셔블에 근접하는 방향으로 이동할 때(아암 밀기 동작의 경우), 또는 버킷(10)이 유압 셔블로부터 이격되는 방향으로 이동하고(아암 신장 동작 시), 또한 목표면 거리가 역치 D 이하일 때, 목표면 거리가 역치 D보다 클 때보다 엔진(22) 및 유압 펌프(2)의 출력 범위를 제한하는 처리(출력 제한 제어(처리 405))를 실행하고, (2) 조굴삭 모드(제2 모드)가 선택되어 있는 경우에는, 버킷(10)의 이동 방향에 관계없이 목표면 거리가 역치 D 이하일 때, 출력 제한 제어(처리 405)를 실행하도록 구성되어 있다.
이와 같이 구성한 본 실시 형태의 유압 셔블에서는, 마무리 모드에 있어서의 아암 당김 동작(마무리 굴삭을 행하고 있는 상태)이 처리 402, 처리 403에서 추출되고, 처리 405에서 엔진(22)이나 유압 펌프(2)의 출력이 필요 최소한까지 낮아지므로, 액추에이터(5, 6, 7)의 동작 속도가 작아져, 머신 컨트롤의 굴삭 정밀도를 높이는 것이 가능해진다. 또한, 엔진(22)이나 유압 펌프(2)의 출력을 필요 최소한까지 낮춤으로써 불필요한 연료 소비를 억제하고, 엔진 소음을 저감할 수 있다.
또한, 마무리 모드의 아암 밀기 동작에서는, 굴삭 동작(마무리 굴삭)과, 굴삭 부하가 없는 공중 동작(굴삭 개시 지점으로 되돌아가는 공중 동작)의 양쪽이 행해질 가능성이 있지만, 상기한 바와 같이 구성한 유압 셔블에서는, 처리 404에서 버킷 발톱 끝이 목표 굴삭면에 접근하고 있는 상황(목표면 거리가 역치 D 이하인 상황)을 마무리 굴삭 중이라고 간주하여 아암 당김 동작과 마찬가지로 처리 405에서 엔진(22)이나 유압 펌프(2)의 출력을 필요 최소한까지 낮춘다. 또한, 처리 404에서 버킷 발톱 끝이 목표 굴삭면으로부터 이격된 상황(목표면 거리가 역치 D를 초과하는 상황)을 공중 동작 중이라고 간주하여 액추에이터 동작 속도를 고속으로 유지하므로 고작업 효율을 유지할 수 있다.
또한, 조굴삭 모드가 선택되어 있는 경우(마무리 모드 이외의 경우)에는, 처리 404에서 버킷 발톱 끝이 목표 굴삭면에 접근하고 있는 상황만을 추출하여 출력을 저하시키기 때문에, 작업 효율의 저하를 억제하면서, 버킷 발톱 끝이 목표 굴삭면에 침입하는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 목표면 거리가 D를 초과하여 버킷 발톱 끝이 목표 굴삭면으로부터 이격된 경우에는, 아암 밀기에 의해 공중 동작에서 굴삭 개시 지점으로 되돌아가는 동작이 행해지고 있다고 간주하여, 처리 406에 의해 엔진(22)이나 유압 펌프(2)의 출력을 증가시키므로, 조굴삭 모드에서의 액추에이터 동작의 속도가 유지되어 고작업 효율을 유지할 수 있다.
따라서, 본 실시 형태에 관한 유압 셔블에 의하면, 속도를 필요로 하는 조굴삭 작업과, 굴삭 개시 지점으로의 복귀 동작에 있어서는, 엔진(22) 또는 펌프(2)의 출력 범위를 증대시킴으로써 속도를 확보할 수 있고, 속도를 필요로 하지 않는 마무리 작업에 있어서는, 엔진(22) 또는 펌프(2)의 출력을 필요 최소한으로 저하시킴으로써 발톱 끝 정밀도의 확보를 용이하게 하고, 또한 에너지 절약화를 달성할 수 있다.
또한, 도 4의 처리 405에서는, 에너지 절약화 추구를 위해 엔진(22)과 유압 펌프(2)의 양쪽의 출력 범위를 필요 최소한의 값으로 제한하는 경우에 대해 설명하였지만, 엔진(22)과 유압 펌프(2) 중 어느 한쪽의 출력 범위를 필요 최소한의 값으로 제한해도 에너지 절약 효과는 얻어진다. 또한, 처리 405에서 엔진(22) 또는 유압 펌프(2)의 출력 범위는 반드시 필요 최소한의 값까지 저하시킬 필요는 없고, 처리 406의 경우보다 출력 범위를 제한하는 것이면 임의의 범위로 설정하는 것이 가능하다. 또한, 처리 406에 있어서도, 엔진(22)이나 펌프(2)의 출력은 반드시 최대일 필요는 없고, 처리 405보다 출력이 커지는 범위에서 임의로 설정하는 것도 가능하다.
또한, 상기한 처리 403에서는, 아암 조작압을 검출함으로써 버킷(10)의 이동 방향을 검출하는 것으로 하였지만, 붐(8) 및/또는 버킷(10)의 조작압을 검출함으로써 버킷(10)의 이동 방향을 검출해도 된다. 또한, 각도 센서(30∼33)의 출력에 기초하여 산출되는 버킷(10)의 위치의 시간 변화를 산출함으로써 버킷(10)의 이동 방향을 검출할 수도 있다. 상기한 각 사항은 후술하는 각 실시 형태에 대해서도 마찬가지이다.
<제2 실시 형태＞
그런데, 도 4의 예에서는 굴삭 모드에 따라서 제어를 전환하고 있었지만, 굴삭 모드를 불문하고 머신 컨트롤의 온/오프와 목표면 거리에만 기초하여 엔진(22)과 펌프(2)의 출력을 제어해도 된다. 다음으로 이것을 제2 실시 형태로서 설명한다. 제2 실시 형태에 관한 제어 컨트롤러(40)에 의해 실행되는 처리의 흐름도를 도 5에 나타내지만, 도 5 중의 모든 처리는 도 4에서 설명하였으므로 그 상세한 설명은 생략한다.
본 실시 형태에 관한 유압 셔블에서는, 도 5의 흐름도에 나타낸 바와 같이, 버킷 발톱 끝(제어점)의 위치와 목표면의 위치에 기초하여 산출되는 목표면 거리가 역치 D 이하일 때, 목표면 거리가 역치 D보다 클 때보다 엔진(22) 및 유압 펌프(2)의 출력 범위를 제한하는 처리(출력 제한 제어)를 제어 컨트롤러(40)에 의해 실행하는 것으로 하였다. 이에 의해, 목표면 거리가 역치 D 이하일 때는 마무리 굴삭을 행하고 있는 상태라고 간주하고, 엔진(22) 및 유압 펌프(2)의 출력을 상대적으로 낮춤으로써, 유압 실린더(5, 6, 7)의 동작 게인을 작게 하여, 버킷(10)의 발톱 끝의 제어성을 높이는 것이 가능해진다. 또한, 엔진(22) 및 유압 펌프(2)의 출력을 낮춤으로써 불필요한 연료 소비를 억제하고, 엔진 소음을 저감할 수 있다. 한편, 목표면 거리가 역치 D를 초과할 때에는, 굴삭 개시 지점으로 되돌아가는 공중 동작이나 조굴삭이 행해지고 있다고 간주하고, 엔진(22) 및 유압 펌프(2)의 출력을 상대적으로 높임으로써, 액추에이터 동작의 속도가 유지되어 고작업 효율을 유지할 수 있다.
<제3 실시 형태＞
다음으로, 본 발명의 제3 실시 형태에 대해, 도 6과 도 7을 사용하여 설명한다.
도 1∼도 4에 나타낸 제1 실시 형태에서는, 작업자에 의한 모드 선택 스위치(44)의 조작에 의해, 굴삭 모드로서 조굴삭 모드와 마무리 모드를 선택하고 있었지만, 본 실시 형태에 있어서는, 굴삭 동작 시에 있어서의 버킷(10)의 이동 궤적에 따라서 제어 컨트롤러(40)가 자동으로 굴삭 모드를 선택하는 구성으로 한다. 이하에 수평 굴삭을 예로 들어, 제어 컨트롤러(40)가 굴삭 모드를 선택하는 처리를 설명한다.
도 6에 나타낸 굴삭 제어 시스템에서는, 굴삭 모드를 전환하기 위한 역치 α를 작업자가 입력하기 위한 장치인 역치 입력 인터페이스(45)가 제어 컨트롤러(40)에 접속된다. 또한, 역치 α는 셔블 출하 시의 초기 설정인 상태 그대로 두어도 된다.
또한, 제어 컨트롤러(40)에 있어서의 굴삭 모드 판정부(302)는, 목표면 컨트롤러(41)로부터의 정보로부터 도출되는 목표 굴삭면의 형상 및 위치와, 붐 각도 센서(30), 아암 각도 센서(31), 버킷 각도 센서(32), 차체 경사 센서(33)로부터 산출되는 버킷(10)의 발톱 끝의 이동 궤적과 그 위치를 비교하여, 양자가 일치하는 정도(일치도)를 나타내는 지표를 산출한다. 양자의 일치도가 높을수록, 발톱 끝이 목표 굴삭면 부근을 이동하는 것을 나타내므로, 마무리 작업을 하고 있는 확도가 높아지고, 반대로 양자의 일치도가 낮을수록, 발톱 끝이 목표 굴삭면으로부터 이격된 위치를 이동하는 것을 나타내므로, 조굴삭 작업을 하고 있는 확도가 높아진다. 본 실시 형태에서는, 일치도에 역치를 설정하여, 현재 행해지고 있는 작업이 마무리인지 조굴삭인지를 당해 역치에 기초하여 추정하고 있다.
본 실시 형태에서는 일치도를 나타내는 지표로서 후술하는 차분 δ를 산출하고 있고, 마무리인지 조굴삭인지를 판정하는 역치로서 α를 채용하고 있다. 굴삭 모드 판정부(302)는, 차분 δ가 역치 α 이하인 경우에는 동력 발생 장치 제어부(310)에 신호를 출력하여 굴삭 모드를 마무리 모드로 설정하고, 차분 δ가 역치 α를 초과하는 경우에는 동력 발생 장치 제어부(310)에 신호를 출력하여 조굴삭 모드로 설정한다. 또한, 역치 α는 제1 실시 형태의 역치 D보다 작은 값으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 역치 D가 10㎝±3㎝의 범위에 포함되는 값으로 한 경우에, 역치 α는 3㎝±2㎝의 범위에 포함되는 값으로 하는 경우가 있다. 또한, 일치도를 나타내는 지표는 차분 δ에 한정되지 않고, 양자의 일치도를 정량적으로 나타낼 수 있는 지표이면 다른 것으로 대체 가능하다.
본 실시 형태에 있어서의 굴삭 작업 중의 차분 δ의 산출 방법에 대해 설명한다. 수평 굴삭은, 아암 당김 동작에 의해 수평하게 당겨 오는 작업과, 아암 밀기 동작에 의해 굴삭 개시 지점으로 복귀시키는 동작으로 행해지고, 이 일련의 동작을 1사이클이라고 정의한다. 차분 δ는, 전회의 사이클에 있어서, 수평하게 당겨 오는 작업을 하고 있는 동안(아암 당김 동작 동안)의 목표면 거리의 평균값으로서 산출한다. 예를 들어, 아암 당김 동작의 개시/종료를 판정함으로써 목표면 거리(목표 굴삭면과 버킷(10)의 발톱 끝 위치의 편차)를 개시부터 종료까지의 기간으로 적분하고, 그 적분값을 동작 시간으로 제산하여 평균값을 구함으로써 차분 δ를 산출한다.
도 7은, 제3 실시 형태에 관한 제어 컨트롤러(40)에 의해 실행되는 처리의 흐름도이다.
전술한 도 4의 흐름도에서는, 처리 402에 있어서 마무리 모드인지 여부의 판정을 행하고 있는 것에 비해, 도 7의 흐름도에서는, 처리 462에 있어서 목표 굴삭면과 버킷(10)의 발톱 끝 궤적의 차분 δ에 따라서 제어를 전환하는 구성으로 하고 있다.
굴삭 개시 시에는, 실제의 지형과 목표 굴삭면의 차분이 크기 때문에, 목표 굴삭면과 버킷(10)의 발톱 끝 궤적의 차분 δ가 역치 α보다 커진다. 이때, 도 7의 흐름도에 나타낸 처리 462에 따라서, 제어 컨트롤러(40)의 굴삭 모드는 조굴삭 모드로 설정된다.
조굴삭 작업에 의해 목표 굴삭면의 형상이 거칠게 깎아내어지면, 목표 굴삭면과 버킷(10)의 발톱 끝 위치의 차분 δ가 역치 α 이하로 된다. 수평 굴삭 작업의 대상 영역에 대해 차분 δ가 역치 α 이하로 된 경우, 그 다음 굴삭 작업 시에, 제어 컨트롤러(40)의 굴삭 모드는 마무리 모드로 설정된다.
이와 같이, 버킷 발톱 끝 위치와 목표 굴삭면의 차분 δ와, 역치 α의 대소 관계에 의해 자동적으로 제어 컨트롤러(40)의 제어 방법을 전환하는 것이 가능해진다.
<제4 실시 형태＞
다음으로, 본 발명의 제4 실시 형태에 대해, 도 8과 도 9를 사용하여 설명한다.
도 6, 도 7에 나타낸 제3 실시 형태에서는, 목표 굴삭면과 버킷(10)의 발톱 끝 위치의 차분 δ와, 역치 α에 기초하여 굴삭 모드를 전환하고 있었지만, 본 실시 형태에서는 3종의 유압 실린더(5, 6, 7) 중 아암 실린더(6)의 압력(부하압) P에 기초하여 굴삭 모드를 전환하는 구성으로 한다. 이것은, 조굴삭 시에는 굴삭 부하가 비교적 높기 때문에 아암 실린더(6)의 압력 P가 상대적으로 높아지지만, 마무리 굴삭 시에는 굴삭 부하가 비교적 낮기 때문에 아암 실린더(6)의 압력 P가 상대적으로 낮아지는 현상을 이용하고 있다.
본 실시 형태에서는, 실린더압 P로 역치 β를 설정하고, 현재 행해지고 있는 작업이 마무리인지 조굴삭인지를 당해 역치 β에 기초하여 추정하고 있다. 굴삭 모드 판정부(302)는, 실린더압 P가 역치 β 이하인 경우에는 동력 발생 장치 제어부(310)에 신호를 출력하여 굴삭 모드를 마무리 모드로 설정하고, 실린더압 P가 역치 β를 초과하는 경우에는 동력 발생 장치 제어부(310)에 신호를 출력하여 조굴삭 모드로 설정한다.
본 실시 형태에 있어서의 굴삭 작업 중의 아암 실린더 압력 P의 산출 방법에 대해 설명한다. 제3 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 수평 굴삭에 있어서, 아암 당김 동작과 아암 밀기 동작의 일련 동작을 1사이클이라고 정의한다. 아암 실린더 압력 P는, 전회의 사이클에 있어서, 수평하게 당겨 오는 작업을 하고 있는 동안의 평균값으로서 산출한다. 예를 들어, 아암 당김 동작의 개시/종료를 판정함으로써 아암 실린더 압력 센서(46)의 값을 개시부터 종료까지의 기간으로 적분하고, 그 적분값을 동작 시간으로 제산하여 평균값을 구함으로써 아암 실린더 압력 P를 산출한다.
도 8에 나타낸 굴삭 제어 시스템에서는, 도 6의 구성 외에도, 아암 실린더(6)로 압유를 급배하는 유로 또는 아암 실린더(6) 내에 설치된 아암 실린더 압력 센서(46)가 제어 컨트롤러(40)에 접속된다. 또한, 제어 컨트롤러(40)의 굴삭 모드 판정부(302)는, 아암 실린더 압력 P와, 압력의 역치 β를 비교한다. 또한, 압력의 역치 β는, 제3 실시 형태와 마찬가지로, 역치 입력 인터페이스(45)에 의해 작업자에 의해 입력 가능하지만, 출하 시의 초기 설정인 상태 그대로 두어도 된다.
도 9는, 제4 실시 형태에 관한 제어 컨트롤러(40)에 의해 실행되는 처리의 흐름도이다.
도 7의 흐름도에 나타낸 처리 462의 판정 조건(차분 δ와 역치 α의 대소 관계)에 대해, 도 9의 흐름도에서는, 아암 실린더 압력 P의 조건(압력 P와 역치 β의 대소 관계)도 부가하여 제어를 전환하는 구성으로 하고 있다.
굴삭 개시 시에는, 실제의 지형과 목표 굴삭면의 차분이 커(차분 δ＞역치 α), 깊이 굴삭할 필요가 있다. 그 때문에 아암 클라우드에 의한 굴삭 조작 시에, 아암 실린더(6)에는 큰 부하가 걸린다. 이에 의해 아암 실린더 압력 P는, 역치 β보다 큰 값을 취한다. 이때, 도 9의 흐름도에 나타낸 처리 482에 따라서, 제어 컨트롤러(40)에 의해 굴삭 모드는 조굴삭 모드로 설정되고, 처리 404로 진행한다.
조굴삭 작업에 의해 목표 굴삭면의 형상이 거칠게 깎아내어지면 차분 δ가 역치 α 이하로 되고, 아암 실린더(6)의 부하는 작아져, 아암 실린더 압력 P는 역치 β 이하의 값으로 된다. 이때, 도 9의 흐름도에 나타낸 처리 482에 따라서, 제어 컨트롤러(40)에 의해 굴삭 모드는 마무리 모드로 설정되고, 처리 403으로 진행한다.
본 실시 형태에서는, 버킷(10)의 발톱 끝과 목표 굴삭면의 거리의 차분 δ뿐만 아니라, 아암 실린더 압력도 사용하여 굴삭 모드를 전환하기 때문에, 더 정확하게 작업 상황을 판단할 수 있다. 이에 의해, 제3 실시 형태보다 적합하게 엔진(22)이나 유압 펌프(2)의 출력 범위의 변경을 행하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태에서는, 작업 상황의 판단 정밀도를 향상시키는 관점에서 굴삭 모드의 자동 전환에 차분 δ와 압력 P의 양쪽을 이용하였지만, 압력 P와 역치 β의 대소 관계에만 기초하여 굴삭 모드를 전환해도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는 3종의 유압 실린더(5, 6, 7) 중 아암 실린더(6)의 압력(부하압)만을 이용하여 굴삭 모드의 자동 설정을 행하였지만, 아암 실린더(6)의 압력에 부가하여, 또는 대신하여, 붐 실린더(5) 및/또는 버킷 실린더(7)의 압력(부하압)을 이용함으로써 굴삭 부하를 판단하여 굴삭 모드 설정을 행해도 된다.
또한, 본 발명은 상기한 각 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들어, 상기한 각 실시 형태는 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위해 상세하게 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 어느 실시 형태의 구성의 일부를 다른 실시 형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 또한 어느 실시 형태의 구성에 다른 실시 형태의 구성을 추가하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시 형태의 구성 일부에 대해, 다른 구성의 추가, 삭제, 치환을 하는 것이 가능하다.
예를 들어, 상기 실시 형태에서는 버킷(10)의 발톱 끝 위치를 산출하기 위해 붐(8), 아암(9), 버킷(10)의 각도를 검출하는 각도 센서를 사용하였지만, 각도 센서가 아닌 실린더 스트로크 센서를 사용하여 발톱 끝 위치를 검출하는 것으로 해도 된다. 또한, 목표면 컨트롤러(41)에 의한 목표 굴삭면의 설정은, 미리 도면 정보를 제어 컨트롤러(40)의 내부의 메모리에 보존하는 형식이어도 되고, 작업자가 수동으로 입력하는 형식이어도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는 버킷(10)의 발톱 끝 위치를 제어점으로 하여, 목표 굴삭면과의 거리에 따라서 제어하는 구성을 기재하였지만, 제어점으로서 목표 굴삭면과의 거리의 비교 대상은 반드시 버킷(10)의 발톱 끝 위치일 필요는 없고, 버킷(10)의 배면으로 해도 된다. 또한 프론트 작업 장치(50)의 자세에 따라 목표면과의 거리가 버킷(10)보다 버킷 링크(13)의 쪽이 가까워지는 경우에는, 목표 굴삭면과의 거리의 비교 대상을 버킷 링크(13)로 해도 된다.
또한 현재 선택되어 있는 굴삭 모드를 표시부(43)에 표시하여 작업자에게 명시하는 구성으로 해도 된다.
1 : 조작 레버
2 : 유압 펌프
5 : 붐 실린더
6 : 아암 실린더
7 : 버킷 실린더
8 : 붐
9 : 아암
10 : 버킷
13 : 버킷 링크
21 : 전자기 밸브
22 : 엔진
30 : 붐 각도 센서
31 : 아암 각도 센서
32 : 버킷 각도 센서
33 : 차체 경사 센서
40 : 제어 컨트롤러
41 : 목표면 컨트롤러
42 : 표시 컨트롤러
44 : 모드 선택 스위치
45 : 역치 입력 인터페이스
46 : 아암 실린더 압력 센서
48 : 머신 컨트롤 ON/OFF 스위치
301 : 제어점 위치 산출부
302 : 굴삭 모드 판정부
303 : 액추에이터 제어부
305 : 펌프 제어부
310 : 동력 발생 장치 제어부

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 원동기와,
    상기 원동기에 의해 생성된 동력에 의해 구동되는 유압 펌프와,
    상기 유압 펌프에 의해 생성된 동력에 의해 구동되는 복수의 유압 액추에이터에 의해 동작하는 작업 장치이며, 당해 작업 장치의 선단에 작업구를 갖는 작업 장치와,
    임의로 설정된 목표면 상 또는 그 상방에 상기 작업구의 선단이 위치하도록 상기 복수의 유압 액추에이터 중 적어도 하나를 제어하는 액추에이터 제어부를 구비하는 건설 기계에 있어서,
    상기 작업 장치에 대해 설정된 제어점의 위치를 상기 작업 장치의 위치와 자세에 관한 상태량에 기초하여 산출하는 제어점 위치 산출부와,
    상기 제어점의 위치와 상기 목표면의 위치에 기초하여 산출되는 상기 목표면과 상기 제어점의 거리가 역치 이하일 때, 상기 목표면과 상기 제어점의 거리가 역치보다 클 때보다 상기 원동기 및 상기 유압 펌프 중 적어도 하나의 출력 범위를 제한하는 처리인 출력 제한 제어를 실행하는 동력 발생 장치 제어부를 구비하며,
    상기 동력 발생 장치 제어부는,
    상기 작업구가 상기 건설 기계에 근접하는 방향으로 이동할 때, 또는 상기 작업구가 상기 건설 기계로부터 이격되는 방향으로 이동하고, 또한 상기 목표면과 상기 제어점의 거리가 상기 역치 이하일 때, 상기 출력 제한 제어를 실행하는 제1 모드와, 상기 작업구의 이동 방향에 관계없이 상기 목표면과 상기 제어점의 거리가 상기 역치 이하일 때, 상기 출력 제한 제어를 실행하는 제2 모드를 택일적으로 선택 가능하게 구성되어 있고,
    전환 위치에 따라서, 상기 제1 모드와 상기 제2 모드를 택일적으로 전환하는 신호를 상기 동력 발생 장치 제어부에 출력하는 전환 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 건설 기계.
  5. 원동기와,
    상기 원동기에 의해 생성된 동력에 의해 구동되는 유압 펌프와,
    상기 유압 펌프에 의해 생성된 동력에 의해 구동되는 복수의 유압 액추에이터에 의해 동작하는 작업 장치이며, 당해 작업 장치의 선단에 작업구를 갖는 작업 장치와,
    임의로 설정된 목표면 상 또는 그 상방에 상기 작업구의 선단이 위치하도록 상기 복수의 유압 액추에이터 중 적어도 하나를 제어하는 액추에이터 제어부를 구비하는 건설 기계에 있어서,
    상기 작업 장치에 대해 설정된 제어점의 위치를 상기 작업 장치의 위치와 자세에 관한 상태량에 기초하여 산출하는 제어점 위치 산출부와,
    상기 제어점의 위치와 상기 목표면의 위치에 기초하여 산출되는 상기 목표면과 상기 제어점의 거리가 역치 이하일 때, 상기 목표면과 상기 제어점의 거리가 역치보다 클 때보다 상기 원동기 및 상기 유압 펌프 중 적어도 하나의 출력 범위를 제한하는 처리인 출력 제한 제어를 실행하는 동력 발생 장치 제어부를 구비하며,
    상기 동력 발생 장치 제어부는,
    상기 작업구가 상기 건설 기계에 근접하는 방향으로 이동할 때, 또는 상기 작업구가 상기 건설 기계로부터 이격되는 방향으로 이동하고, 또한 상기 목표면과 상기 제어점의 거리가 상기 역치 이하일 때, 상기 출력 제한 제어를 실행하는 제1 모드와, 상기 작업구의 이동 방향에 관계없이 상기 목표면과 상기 제어점의 거리가 상기 역치 이하일 때, 상기 출력 제한 제어를 실행하는 제2 모드를 택일적으로 선택 가능하게 구성되어 있고,
    상기 작업 장치에 의한 굴삭 동작 시에 있어서의 상기 작업구의 이동 궤적과 상기 목표면의 형상 및 위치와의 일치도에 기초하여, 상기 제1 모드 및 상기 제2 모드를 택일적으로 전환하는 신호를 상기 동력 발생 장치 제어부에 출력하는 모드 판정부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 건설 기계.
  6. 원동기와,
    상기 원동기에 의해 생성된 동력에 의해 구동되는 유압 펌프와,
    상기 유압 펌프에 의해 생성된 동력에 의해 구동되는 복수의 유압 액추에이터에 의해 동작하는 작업 장치이며, 당해 작업 장치의 선단에 작업구를 갖는 작업 장치와,
    임의로 설정된 목표면 상 또는 그 상방에 상기 작업구의 선단이 위치하도록 상기 복수의 유압 액추에이터 중 적어도 하나를 제어하는 액추에이터 제어부를 구비하는 건설 기계에 있어서,
    상기 작업 장치에 대해 설정된 제어점의 위치를 상기 작업 장치의 위치와 자세에 관한 상태량에 기초하여 산출하는 제어점 위치 산출부와,
    상기 제어점의 위치와 상기 목표면의 위치에 기초하여 산출되는 상기 목표면과 상기 제어점의 거리가 역치 이하일 때, 상기 목표면과 상기 제어점의 거리가 역치보다 클 때보다 상기 원동기 및 상기 유압 펌프 중 적어도 하나의 출력 범위를 제한하는 처리인 출력 제한 제어를 실행하는 동력 발생 장치 제어부를 구비하며,
    상기 동력 발생 장치 제어부는,
    상기 작업구가 상기 건설 기계에 근접하는 방향으로 이동할 때, 또는 상기 작업구가 상기 건설 기계로부터 이격되는 방향으로 이동하고, 또한 상기 목표면과 상기 제어점의 거리가 상기 역치 이하일 때, 상기 출력 제한 제어를 실행하는 제1 모드와, 상기 작업구의 이동 방향에 관계없이 상기 목표면과 상기 제어점의 거리가 상기 역치 이하일 때, 상기 출력 제한 제어를 실행하는 제2 모드를 택일적으로 선택 가능하게 구성되어 있고,
    상기 액추에이터 제어부, 상기 제어점 위치 산출부 및 상기 동력 발생 장치 제어부를 갖는 제어 컨트롤러를 구비하고,
    상기 제어 컨트롤러는, 상기 복수의 유압 액추에이터 중 어느 부하압에 따라서, 상기 제1 모드 및 상기 제2 모드를 택일적으로 전환하는 신호를 상기 동력 발생 장치 제어부에 출력하는 모드 판정부를 더 갖는 것을 특징으로 하는, 건설 기계.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출력 제한 제어는, 상기 원동기의 회전수를 제한하여 상기 원동기의 출력 범위를 제한하는 처리인 것을 특징으로 하는, 건설 기계.
  8. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출력 제한 제어는, 상기 유압 펌프의 틸팅을 제한하여 상기 유압 펌프의 출력 범위를 제한하는 처리인 것을 특징으로 하는, 건설 기계.
KR1020187009112A 2015-10-08 2016-10-05 건설 기계 KR102041895B1 (ko)

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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6271771B2 (ja) * 2016-11-29 2018-01-31 株式会社小松製作所 建設機械の制御装置及び建設機械の制御方法
JP7152148B2 (ja) * 2017-12-18 2022-10-12 住友重機械工業株式会社 建設機械
JP6843039B2 (ja) * 2017-12-22 2021-03-17 日立建機株式会社 作業機械
WO2019176075A1 (ja) * 2018-03-15 2019-09-19 日立建機株式会社 作業機械
JP7045926B2 (ja) 2018-05-22 2022-04-01 株式会社小松製作所 油圧ショベル、およびシステム
JP7177608B2 (ja) 2018-06-11 2022-11-24 株式会社小松製作所 作業機械を含むシステム、コンピュータによって実行される方法、学習済みの位置推定モデルの製造方法、および学習用データ
WO2020049623A1 (ja) * 2018-09-03 2020-03-12 日立建機株式会社 作業機械
JP7123735B2 (ja) * 2018-10-23 2022-08-23 ヤンマーパワーテクノロジー株式会社 建設機械及び建設機械の制御システム
JP7301875B2 (ja) * 2018-11-14 2023-07-03 住友重機械工業株式会社 ショベル、ショベルの制御装置
JP7316052B2 (ja) * 2019-01-29 2023-07-27 株式会社小松製作所 作業機械を含むシステム、およびコンピュータによって実行される方法
CN113795633A (zh) * 2019-04-05 2021-12-14 沃尔沃建筑设备公司 施工设备
JP7193419B2 (ja) * 2019-06-18 2022-12-20 日立建機株式会社 建設機械
CN112128175B (zh) * 2020-08-27 2022-04-19 中联重科股份有限公司 基于夹角检测的工程机械动力调整方法及液压动力系统
CN113250255B (zh) * 2021-06-08 2022-08-19 上海三一重机股份有限公司 一种基于电子围墙的工程机械控制方法、装置及工程机械
JP2023060687A (ja) * 2021-10-18 2023-04-28 株式会社小松製作所 作業機械の制御装置
CN115288218A (zh) * 2022-07-28 2022-11-04 中联重科股份有限公司 用于控制臂架的方法、挖掘机、存储介质及处理器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3056254B2 (ja) * 1994-04-28 2000-06-26 日立建機株式会社 建設機械の領域制限掘削制御装置
JP2005060970A (ja) 2003-08-08 2005-03-10 Sumitomo (Shi) Construction Machinery Manufacturing Co Ltd 油圧ショベルの油圧回路
JP2006017195A (ja) * 2004-06-30 2006-01-19 Sumitomo (Shi) Construction Machinery Manufacturing Co Ltd 建設機械の制御装置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6355222A (ja) * 1986-08-26 1988-03-09 Kubota Ltd 旋回型バツクホウ
JP3571142B2 (ja) * 1996-04-26 2004-09-29 日立建機株式会社 建設機械の軌跡制御装置
US6169948B1 (en) 1996-06-26 2001-01-02 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Front control system, area setting method and control panel for construction machine
JP3308450B2 (ja) * 1996-06-26 2002-07-29 日立建機株式会社 建設機械のフロント制御装置及び領域設定方法及び操作パネル
JP3155722B2 (ja) 1997-03-06 2001-04-16 住友建機株式会社 建設機械のエンジン及び油圧ポンプ制御装置
JP3471583B2 (ja) * 1997-10-02 2003-12-02 日立建機株式会社 油圧建設機械の原動機のオートアクセル装置
JP4741521B2 (ja) * 2007-01-12 2011-08-03 日立建機株式会社 油圧ショベルのフロント制御装置
JP2011043002A (ja) 2009-08-24 2011-03-03 Naomasa Nitta 掘削支援装置
KR20130124364A (ko) * 2011-03-08 2013-11-13 스미토모 겐키 가부시키가이샤 쇼벨 및 쇼벨의 제어방법
CN102561445B (zh) * 2012-01-09 2014-05-21 三一重工股份有限公司 用于判断挖掘机的工作姿态的系统和方法、挖掘机
KR101729050B1 (ko) * 2013-04-12 2017-05-02 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼 건설 기계의 제어 시스템 및 제어 방법
CN105408554B (zh) * 2014-05-30 2017-05-03 株式会社小松制作所 作业机械的控制系统、作业机械以及作业机械的控制方法
WO2015181990A1 (ja) * 2014-05-30 2015-12-03 株式会社小松製作所 作業機械の制御システム、作業機械、油圧ショベルの制御システム及び作業機械の制御方法
US20170121930A1 (en) * 2014-06-02 2017-05-04 Komatsu Ltd. Construction machine control system, construction machine, and method of controlling construction machine
CN105431597B (zh) * 2014-06-02 2017-12-29 株式会社小松制作所 建筑机械的控制系统、建筑机械及建筑机械的控制方法
CN105378186B (zh) * 2014-06-02 2017-02-22 株式会社小松制作所 建筑机械的控制系统、建筑机械及建筑机械的控制方法
JP5921692B1 (ja) * 2014-06-03 2016-05-24 株式会社小松製作所 掘削機械の制御システム及び掘削機械
US9605412B2 (en) * 2014-06-04 2017-03-28 Komatsu Ltd. Construction machine control system, construction machine, and construction machine control method
CN105431596B (zh) * 2014-06-04 2017-08-25 株式会社小松制作所 建筑机械的控制系统、建筑机械及建筑机械的控制方法
DE112015000020B4 (de) * 2014-06-04 2019-01-17 Komatsu Ltd. Baumaschinensteuersystem, Baumaschine und Baumaschinensteuerverfahren
US9689140B2 (en) * 2014-06-04 2017-06-27 Komatsu Ltd. Construction machine control system, construction machine, and construction machine control method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3056254B2 (ja) * 1994-04-28 2000-06-26 日立建機株式会社 建設機械の領域制限掘削制御装置
JP2005060970A (ja) 2003-08-08 2005-03-10 Sumitomo (Shi) Construction Machinery Manufacturing Co Ltd 油圧ショベルの油圧回路
JP2006017195A (ja) * 2004-06-30 2006-01-19 Sumitomo (Shi) Construction Machinery Manufacturing Co Ltd 建設機械の制御装置

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