KR102252706B1

KR102252706B1 - 작업 기계

Info

Publication number: KR102252706B1
Application number: KR1020197024325A
Authority: KR
Inventors: 다카아키 지바; 히로아키 다나카; 히사미 나카노; 히로시 사카모토; 유스케 스즈키
Original assignee: 히다찌 겐끼 가부시키가이샤
Priority date: 2018-03-15
Filing date: 2018-03-15
Publication date: 2021-05-17
Also published as: WO2019176075A1; US20200277751A1; JP6817457B2; CN110506145A; JPWO2019176075A1; EP3767041B1; EP3767041A1; US11105066B2; KR20190109473A; EP3767041A4; CN110506145B

Abstract

조작 장치(24)의 조작 시에, 작업 장치(7)의 동작 범위가 목표면(60)의 상방에 제한되도록 암 실린더(12) 및 붐 실린더(11)의 목표 속도를 버킷 선단(P4)과 목표면의 거리 D에 따라 연산한다. 작업 장치의 조작성을 우선하는 제1 작업 모드가 선택되어 있는 경우, 제1 유압 펌프(14)로부터 암 실린더로 작동유를 공급하는 제1 유량 제 밸브(28)와, 제2 유압 펌프(15)로부터 암 실린더로 작동유를 공급하는 제3 유량 제어 밸브(29)를 암 실린더의 목표 속도에 기초하여 제어하면서, 붐 실린더의 목표 속도에 기초하여 제2 유압 펌프(15)로부터 붐 실린더(11)로 작동유를 공급하는 제2 유량 제어 밸브(31)를 제어한다. 작업 장치의 제어성을 우선하는 제2 작업 모드가 선택되어 있는 경우, 암 실린더의 목표 속도에 기초하여 제1 유량 제어 밸브를 제어하면서, 붐 실린더의 목표 속도에 기초하여 제2 유량 제어 밸브를 제어한다.

Description

작업 기계

본 발명은 작업 기계에 관한 것이다.

일반적으로 유압을 동력으로 하는 작업 기계의 유압 시스템은, 복수의 유압 펌프와, 복수의 유압 액추에이터와, 당해 복수의 유압 펌프로부터 당해 복수의 유압 액추에이터로 공급하는 작동유를 제어하기 위한 복수의 유량 제어 밸브로 구성되어 있다. 이러한 종류의 유압 시스템으로서는 주로, 센터 바이패스 라인으로부터의 블리드 오프 유량이 유압 액추에이터의 부하에 따라 변화될 수 있는 유량 제어 밸브를 구비하는 오픈 센터 시스템과, 압력 보상 밸브의 기능에 의해 부하에 관계없이 교축 개방도에 따른 유량을 유압 액추에이터에 공급할 수 있는 유량 제어 밸브를 구비하는 클로즈드 센터 로드 센싱 시스템이 있다. 오픈 센터 시스템은 프론트 작업 장치의 조작성이 우수하고, 클로즈드 센터 로드 센싱 시스템은 복합 조작 시에 있어서의 프론트 작업 장치의 제어성이 우수하다.

또한, 작업 기계의 일 형태인 유압 셔블에 있어서, 프론트 작업 장치의 제어점(예를 들어, 버킷 클로 끝)이 설계면으로 침입하는 것을 방지하도록 프론트 작업 장치의 제어를 행하는 영역 제한 기능이 알려져 있다.

일반적인 오픈 센터 시스템과 같이 복수의 유압 펌프로부터 공급되는 작동유를 유량 제어 밸브에 의해 합류 및 분류하여 유압 액추에이터의 속도를 제어하는 유압 시스템에 영역 제한 기능을 적용하는 경우, 유량 제어 밸브의 교축 개방도가 동일해도 유압 액추에이터의 복합 조작의 유무나 유압 액추에이터의 부하의 대소에 따라 유압 액추에이터간의 분류량이 변동될 수 있다. 그 때문에, 각 유압 액추에이터의 제어성이 저하되어, 시공 정밀도가 악화될 가능성이 있다.

특허문헌 1에 의하면, 복수의 유압 액추에이터의 복합 조작 시의 목표면과 제어점의 어긋남으로부터 각 유압 액추에이터의 제어 동작의 오차를 연산하고, 그 오차에 기초하여 전류-제어량 특성을 보정함으로써, 복합 조작이라도 각 유압 액추에이터를 고정밀도로 제어할 수 있다.

일본 특허 공개 제11-350537호 공보

그러나, 실제의 시공에 있어서는 굴삭 시의 액추에이터 부하는 시시각각 변화되고 있다. 그 때문에, 특허문헌 1과 같이 어느 때의 복합 조작 시의 목표면과 제어점의 어긋남에 따라 전류-제어량 특성을 보정했다고 해도, 액추에이터 부하가 보정 시와 상이한 경우는 마찬가지로 각 유압 액추에이터간의 분류량이 변동되어, 시공 정밀도가 악화될 가능성이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 실정으로 이루어진 것이고, 그 목적은 제어성이 우선될 때는 부하에 의하지 않고 각 유압 액추에이터를 고정밀도로 제어할 수 있음과 함께, 조작성이 우선될 때는 양호한 조작성이 얻어지는 작업 기계를 제공하는 데 있다.

본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해, 암 및 붐을 갖는 다관절형의 작업 장치와, 상기 암을 구동하는 암 실린더와 상기 붐을 구동하는 붐 실린더를 포함하는 복수의 유압 액추에이터와, 상기 작업 장치를 조작하기 위한 조작 장치와, 원동기에 의해 구동되는 제1 유압 펌프 및 제2 유압 펌프와, 상기 제1 유압 펌프로부터 상기 암 실린더로 공급하는 작동유의 유량을 제어하는 제1 유량 제어 밸브와, 상기 제2 유압 펌프로부터 상기 붐 실린더로 공급하는 작동유의 유량을 제어하는 제2 유량 제어 밸브와, 상기 제2 유압 펌프로부터 상기 암 실린더로 공급하는 작동유의 유량을 제어하는 제3 유량 제어 밸브와, 상기 제1, 제2 및 제3 유량 제어 밸브를 제어하는 제어 장치를 구비하는 작업 기계에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 작업 장치의 자세 정보로부터 상기 작업 장치에 있어서의 소정의 제어점의 위치 정보를 연산하는 제어점 위치 연산부와, 상기 제어점의 위치 정보와 소정의 목표면의 위치 정보에 기초하여 상기 제어점과 상기 목표면의 거리를 연산하는 거리 연산부와, 상기 조작 장치의 조작 시에, 상기 작업 장치의 동작 범위가 상기 목표면 상 및 그 상방에 제한되도록 상기 암 실린더 및 상기 붐 실린더의 목표 속도를 상기 거리에 따라 연산하는 목표 속도 연산부와, 상기 작업 기계의 작업 모드로서 상기 작업 장치의 조작성을 우선하는 제1 작업 모드가 선택되어 있는 경우, 상기 암 실린더의 목표 속도에 기초하여 상기 제1 유량 제어 밸브와 상기 제3 유량 제어 밸브를 제어하면서, 상기 붐 실린더의 목표 속도에 기초하여 상기 제2 유량 제어 밸브를 제어하고, 상기 작업 기계의 작업 모드로서 상기 작업 장치의 제어성을 우선하는 제2 작업 모드가 선택되어 있는 경우, 상기 암 실린더의 목표 속도에 기초하여 상기 제1 유량 제어 밸브를 제어하면서, 상기 붐 실린더의 목표 속도에 기초하여 상기 제2 유량 제어 밸브를 제어하는 유량 제어 밸브 제어부를 구비한다.

본 발명에 따르면, 제어성이 우선될 때는 유압 액추에이터간의 분류가 방지되므로 부하에 의하지 않고 고정밀도로 각 유압 액추에이터를 제어할 수 있는 한편, 조작성이 우선될 때는 유압 액추에이터간의 합분류가 허용되므로 양호한 조작성을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 작업 기계의 일례인 유압 셔블(1)의 측면도.
도 2는 붐 각도 θ1, 암 각도 θ2, 버킷 각도 θ3, 차체 전후 경사각 θ4 등의 설명도.
도 3은 유압 셔블(1)의 차체 제어 시스템(23)의 구성도.
도 4는 컨트롤러(25)의 하드웨어 구성의 개략도.
도 5는 유압 셔블(1)의 유압 회로(27)의 개략도.
도 6은 제1 실시 형태에 관한 컨트롤러(25)의 기능 블록도.
도 7은 버킷 선단 P4와 목표면(60)의 거리 D와 속도 보정 계수 k의 관계를 나타내는 그래프.
도 8은 버킷 선단 P4에 있어서의 거리 D에 따른 보정 전후의 속도 벡터를 나타내는 모식도.
도 9는 제1 실시 형태의 유량 제어 밸브 제어부(40)의 기능 블록도.
도 10은 제1 실시 형태의 컨트롤러(25)에 의한 제어 플로를 나타내는 흐름도.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 작업 기계의 컨트롤러(25A)의 기능 블록도.
도 12는 제2 실시 형태의 컨트롤러(25A)에 의한 제어 플로를 나타내는 흐름도.
도 13은 제3 실시 형태에 관한 유압 셔블(1)의 유압 회로의 개략도.
도 14는 제3 실시 형태의 유량 제어 밸브 제어부(40A)의 기능 블록도.
도 15는 제3 실시 형태의 컨트롤러에 의한 제어 플로를 나타내는 흐름도.
도 16은 제1 실시 형태의 컨트롤러(25)에 의한 제어 플로의 변형예를 나타내는 흐름도.

이하, 본 발명의 실시 형태에 관한 작업 기계에 대하여 도면에 기초하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 작업 기계의 일례인 유압 셔블(1)의 측면도이다. 유압 셔블(1)은 좌우 측부의 각각에 마련되는 크롤러 벨트를 유압 모터(도시하지 않음)에 의해 구동시켜 주행하는 주행체(하부 주행체)(2)와, 주행체(2) 상에 선회 가능하게 마련되는 선회체(상부 선회체)(3)를 구비하고 있다.

선회체(3)는 운전실(4), 기계실(5), 카운터 웨이트(6)를 갖는다. 운전실(4)은 선회체(3)의 전방부에 있어서의 좌측부에 마련되어 있다. 기계실(5)은 운전실(4)의 후방에 마련되어 있다. 카운터 웨이트는 기계실(5)의 후방, 즉 선회체(3)의 후단에 마련되어 있다.

또한, 선회체(3)는 다관절형의 작업 장치(7)를 장비하고 있다. 작업 장치(7)는 선회체(3)의 전방부에 있어서의 운전실(4)의 우측, 즉 선회체(3)의 전방부에 있어서의 대략 중앙부에 마련되어 있다. 작업 장치(7)는 붐(8)과, 암(9)과, 버킷(작업구)(10)과, 붐 실린더(11)와, 암 실린더(12)와, 버킷 실린더(13)를 갖는다. 붐(8)의 기단부는 붐 핀 P1(도 2 참조)을 통해, 선회체(3)의 전방부에 회동 가능하게 설치되어 있다. 암(9)의 기단부는 암 핀 P2(도 2 참조)를 통해, 붐(8)의 선단부에 회동 가능하게 설치되어 있다. 버킷(10)의 기단부는 버킷 핀 P3(도 2 참조)을 통해, 암(9)의 선단부에 회동 가능하게 설치되어 있다. 붐 실린더(11)와, 암 실린더(12)와, 버킷 실린더(13)는 각각 작동유에 의해 구동되는 유압 실린더이다. 붐 실린더(11)는 신축하여 붐(8)을 구동하고, 암 실린더(12)는 신축한 암(9)을 구동하고, 버킷 실린더(13)는 신축하여 버킷(10)을 구동한다. 또한, 이하에는, 붐(8), 암(9) 및 버킷(작업구)(10)을 각각 프론트 부재라고 칭하는 경우가 있다.

기계실(5)의 내부에는 가변 용량형의 제1 유압 펌프(14) 및 제2 유압 펌프(15)(도 3 참조)와, 제1 유압 펌프(14) 및 제2 유압 펌프(15)를 구동하는 엔진(원동기)(16)(도 3 참조)이 설치되어 있다.

운전실(4)의 내부에는 차체 경사 센서(17), 붐(8)에는 붐 경사 센서(18), 암(9)에는 암 경사 센서(19), 버킷(10)에는 버킷 경사 센서(20)가 설치되어 있다. 예를 들어, 차체 경사 센서(17), 붐 경사 센서(18), 암 경사 센서(19), 버킷 경사 센서(20)는 IMU(Inertial Measurement Unit: 관성 계측 장치)이다. 차체 경사 센서(17)는 수평면에 대한 상부 선회체(차체)(3)의 각도(대지 각도)를, 붐 경사 센서(18)는 붐의 대지 각도를, 암 경사 센서(19)는 암(9)의 대지 각도를, 버킷 경사 센서(20)는 버킷(10)의 대지 각도를 계측한다.

선회체(3)의 후방부의 좌우에 제1 GNSS 안테나(21)와 제2 GNSS 안테나(22)가 설치되어 있다. 제1 GNSS 안테나(21)와 제2 GNSS 안테나(22)가 각각 복수의 항법 위성(바람직하게는 4기 이상의 항법 위성)으로부터 수신한 항법 신호로부터 글로벌 좌표계에 있어서의 소정의 2점(예를 들어, 안테나(21, 22)의 기단부의 위치)의 위치 정보를 산출할 수 있다. 그리고, 산출한 2점의 글로벌 좌표계에 있어서의 위치 정보(좌표값)에 의해, 유압 셔블(1)에 설정한 로컬 좌표계(차체 기준 좌표계)의 원점 P0(도 2 참조)의 글로벌 좌표계에 있어서의 좌표값과, 로컬 좌표계를 구성하는 3축의 글로벌 좌표계에 있어서의 자세(즉, 도 2의 예에서는 주행체(2) 및 선회체(3)의 자세·방위)를 계산하는 것이 가능하다. 이와 같은 항법 신호에 기초하는 각종 위치의 연산 처리는 후술하는 컨트롤러(25)로 행할 수 있다.

도 2는 유압 셔블(1)의 측면도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 붐(8)의 길이, 즉, 붐 핀 P1부터 암 핀 P2까지의 길이를 L1이라고 한다. 또한, 암(9)의 길이, 즉, 암 핀 P2부터 버킷 핀 P3까지의 길이를 L2라고 한다. 또한, 버킷(10)의 길이, 즉, 버킷 핀 P3부터 버킷 선단(버킷(10)의 클로 끝) P4까지의 길이를 L3이라고 한다. 또한, 글로벌 좌표계에 대한 선회체(3)의 경사, 즉, 수평면 연직 방향(수평면에 수직인 방향)과 차체 연직 방향(선회체(3)의 선회 중심축 방향)이 이루는 각도를 θ4라고 한다. 이하, 차체 전후 경사각 θ4라고 한다. 붐 핀 P1과 암 핀 P2를 연결한 선분과 차체 연직 방향이 이루는 각도를 θ1이라고 하고, 이하, 붐 각도 θ1이라고 한다. 암 핀 P2와 버킷 핀 P3을 연결한 선분과, 붐 핀 P1과 암 핀 P2로 이루어지는 직선이 이루는 각도를 θ2라고 하고, 이하, 암 각도 θ2라고 한다. 버킷 핀 P3과 버킷 선단 P4를 연결한 선분과, 암 핀 P2와 버킷 핀 P3으로 이루어지는 직선이 이루는 각도를 θ3이라고 하고, 이하, 버킷 각도 θ3이라고 한다.

도 3은 유압 셔블(1)의 차체 제어 시스템(23)의 구성이다. 차체 제어 시스템(23)은 작업 장치(7)를 조작하기 위한 조작 장치(24)와, 제1, 제2 유압 펌프(14, 15)를 구동하는 엔진(16)과, 제1, 제2 유압 펌프(14, 15)로부터 붐 실린더(11), 암 실린더(12) 및 버킷 실린더(13)로 공급하는 작동유의 유량과 방향을 제어하는 유량 제어 밸브 장치(26)와, 유량 제어 밸브 장치(26)를 제어하는 제어 장치인 컨트롤러(25)를 구비하고 있다.

조작 장치(24)는 붐(8)(붐 실린더(11))을 조작하기 위한 붐 조작 레버(24a)와, 암(9)(암 실린더(12))을 조작하기 위한 암 조작 레버(24b)와, 버킷(10)(버킷 실린더(13))을 조작하기 위한 버킷 조작 레버(24c)를 갖는다. 예를 들어, 각 조작 레버(24a, 24b, 24c)는 전기 레버이고, 각 레버의 경도량(조작량)에 따른 전압값을 컨트롤러(25)에 출력한다. 붐 조작 레버(24a)는 붐 실린더(11)의 목표 동작량을 붐 조작 레버(24a)의 조작량에 따른 전압값으로서 출력한다(이하, 붐 조작량이라고 함). 암 조작 레버(24b)는 암 실린더(12)의 목표 동작량을 암 조작 레버(24b)의 조작량에 따른 전압값으로서 출력한다(이하, 암 조작량이라고 함). 버킷 조작 레버(24c)는 버킷 실린더(13)의 목표 동작량을 버킷 조작 레버(24c)에 따른 전압값으로서 출력한다(이하, 버킷 조작량이라고 함). 또한, 각 조작 레버(24a, 24b, 24c)를 유압 파일럿 레버로 하고, 각 레버(24a, 24b, 24c)의 경도량에 따라 생성되는 파일럿 압력을 압력 센서(도시하지 않음)에서 전압값으로 변환하여 컨트롤러(25)에 출력함으로써 각 조작량을 검출해도 된다.

컨트롤러(25)는 조작 장치(24)로부터 출력된 조작량과, 작업 장치(7)에 미리 설정한 소정의 제어점인 버킷 선단 P4의 위치 정보(제어점 위치 정보)와, 컨트롤러(25) 내에 미리 기억된 목표면(60)(도 2 참조)의 위치 정보(목표면 정보)에 기초하여 제어 명령을 연산하고, 그 제어 명령을 유량 제어 밸브 장치(26)에 출력한다. 본 실시 형태의 컨트롤러(25)는, 조작 장치(24)의 조작 시에, 작업 장치(7)의 동작 범위가 목표면(60) 상 및 그 상방에 제한되도록 암 실린더(12) 및 붐 실린더(11)의 목표 속도를 버킷 선단 P4(제어점)와 목표면(60)의 거리(목표면 거리) D(도 2 참조)에 따라 연산한다. 또한, 본 실시 형태에서는 작업 장치(7)의 제어점으로서 버킷 선단 P4(버킷(10)의 클로 끝)를 설정했지만, 작업 장치(7) 상의 임의의 점을 제어점으로 설정할 수 있고, 예를 들어 작업 장치(7)에 있어서 암(9)보다 끝의 부분에서 목표면(60)에 가장 가까운 점을 제어점으로 설정해도 된다.

도 4는 컨트롤러(25)의 하드웨어 구성의 개략도이다. 도 4에 있어서 컨트롤러(25)는 입력 인터페이스(91)와, 프로세서인 중앙 처리 장치(CPU)(92)와, 기억 장치인 리드 온리 메모리(ROM)(93) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM)(94)와, 출력 인터페이스(95)를 갖고 있다. 입력 인터페이스(91)에는, 작업 장치(7)의 자세를 검출하는 작업 장치 자세 검출 장치(50)인 경사 센서(17, 18, 19, 20)로부터의 신호와, 각 조작 레버(24a, 24b, 24c)의 조작량을 나타내는 조작 장치(24)로부터의 전압값(신호)과, 작업 장치(7)에 의한 굴삭 작업이나 흙쌓기 작업의 기준이 되는 목표면(60)을 설정하기 위한 장치인 목표면 설정 장치(51)로부터의 신호가 입력되어, CPU(92)가 연산 가능하도록 변환한다. ROM(93)은, 후술하는 흐름도에 관한 처리를 포함하여 컨트롤러(25)가 각종 제어 처리를 실행하기 위한 제어 프로그램과, 당해 각종 제어 처리의 실행에 필요한 각종 정보 등이 기억된 기록 매체이다. CPU(92)는 ROM(93)에 기억된 제어 프로그램에 따라 입력 인터페이스(91) 및 ROM(93), RAM(94)으로부터 도입한 신호에 대하여 소정의 연산 처리를 행한다. 출력 인터페이스(95)는 CPU(92)에서의 연산 결과에 따른 출력용의 신호를 작성하여 출력한다. 출력 인터페이스(95)의 출력용의 신호로서는 전자기 밸브(32, 33, 34, 35)(도 5 참조)의 제어 명령이 있고, 전자기 밸브(32, 33, 34, 35)는 그 제어 명령에 기초하여 동작하여 유압 실린더(11, 12, 13)를 제어한다. 또한, 도 4의 컨트롤러(25)는, 기억 장치로서 ROM(93) 및 RAM(94)이라는 반도체 메모리를 구비하고 있지만, 기억 장치라면 특히 대체 가능하고, 예를 들어 하드디스크 드라이브 등의 자기 기억 장치를 구비해도 된다.

유량 제어 밸브 장치(26)는 전자 구동 가능한 복수의 스풀을 구비하고 있고, 컨트롤러(25)에 의해 출력된 제어 명령에 기초하여 각 스풀의 개구 면적(교축 개방도)을 변화시킴으로써, 유압 실린더(11, 12, 13)를 포함하는 유압 셔블(1)에 탑재된 복수의 유압 액추에이터를 구동한다.

도 5는 유압 셔블(1)의 유압 회로(27)의 개략도이다. 유압 회로(27)는 제1 유압 펌프(14)와, 제2 유압 펌프(15)와, 유량 제어 밸브 장치(26)와, 작동유 탱크(36a, 36b)를 구비하고 있다.

유량 제어 밸브 장치(26)는 제1 유압 펌프(14)로부터 암 실린더(12)로 공급하는 작동유의 유량을 제어하는 제1 유량 제어 밸브인 제1 암 스풀(28)과, 제2 펌프(15)로부터 암 실린더(12)로 공급하는 작동유의 유량을 제어하는 제3 유량 제어 밸브인 제2 암 스풀(29)과, 제1 유압 펌프(14)로부터 버킷 실린더(13)로 공급하는 작동유의 유량을 제어하는 버킷 스풀(30)과, 제2 유압 펌프(15)로부터 붐 실린더(11)로 공급하는 작동유의 유량을 제어하는 제2 유량 제어 밸브인 붐 스풀(제1 붐 스풀)(31)과, 제1 암 스풀(28)을 구동하는 제1 암 스풀 구동 전자기 밸브(32a, 32b)와, 제2 암 스풀(29)을 구동하는 제2 암 스풀 구동 전자기 밸브(33a, 33b)와, 버킷 스풀(30)을 구동하는 버킷 스풀 구동 전자기 밸브(34a, 34b)와, 붐 스풀(31)을 구동하는 붐 스풀 구동 전자기 밸브(제1 붐 스풀 구동 전자기 밸브)(35a, 35b)를 구비하고 있다.

제1 암 스풀(28)과 버킷 스풀(30)은 제1 유압 펌프(14)에 병렬 접속되어 있고, 제2 암 스풀(29)과 붐 스풀(31)은 제2 유압 펌프(15)에 병렬 접속되어 있다.

유량 제어 밸브 장치(26)는, 소위 오픈 센터식(센터 바이패스식)이다. 각 스풀(28, 29, 30, 31)은 중립 위치로부터 소정의 스풀 위치에 도달할 때까지 유압 펌프(14, 15)로부터 토출된 작동유를 작동유 탱크(36a, 36b)로 유도하는 유로인 센터 바이패스부(28a, 29a, 30a, 31a)를 갖고 있다. 본 실시 형태에서는, 제1 유압 펌프(14)와, 제1 암 스풀(28)의 센터 바이패스부(28a)와, 버킷 스풀(30)의 센터 바이패스부(30a)와, 탱크(36a)는 이 순서로 직렬 접속되어 있고, 센터 바이패스부(28a)와 센터 바이패스부(30a)는 제1 유압 펌프(14)로부터 토출되는 작동유를 탱크(36a)로 유도하는 센터 바이패스 유로를 구성하고 있다. 또한, 제2 유압 펌프(15)와, 제2 암 스풀(29)의 센터 바이패스부(29a)와, 붐 스풀(31)의 센터 바이패스부(31a)와, 탱크(36b)는 이 순서로 직렬 접속되어 있고, 센터 바이패스부(29a)와 센터 바이패스부(31a)는 제2 유압 펌프(15)로부터 토출되는 작동유를 탱크(36b)로 유도하는 센터 바이패스 유로를 구성하고 있다.

각 전자기 밸브(32, 33, 34, 35)에는, 엔진(16)에 의해 구동되는 파일럿 펌프(도시하지 않음)가 토출한 압유가 유도되어 있다. 각 전자기 밸브(32, 33, 34, 35)는 컨트롤러(25)로부터의 제어 명령에 기초하여 적절히 동작하여 파일럿 펌프로부터의 압유를 각 스풀(28, 29, 30, 31)의 구동부에 작용시키고, 이에 의해 각 스풀(28, 29, 30, 31)이 구동되어 유압 실린더(11, 12, 13)가 동작한다.

예를 들어, 컨트롤러(25)에 의해 암 실린더(12)의 신장 방향으로 명령이 나온 경우는, 제1 암 스풀 구동 전자기 밸브(32a)와, 제2 암 스풀 구동 전자기 밸브(33a)에 명령이 출력된다. 암 실린더(12)의 단축 방향으로 명령이 나온 경우는, 제1 암 스풀 구동 전자기 밸브(32b)와, 제2 암 스풀 구동 전자기 밸브(33b)에 명령이 출력된다. 버킷 실린더(13)의 신장 방향으로 명령이 나온 경우는, 버킷 스풀 구동 전자기 밸브(34a)에 명령이 출력되고, 버킷 실린더(13)의 단축 방향으로 명령이 나온 경우는, 버킷 스풀 구동 전자기 밸브(34b)에 명령이 출력된다. 붐 실린더(11)의 신장 방향으로 명령이 출력된 경우는, 붐 스풀 구동 전자기 밸브(35a)에 명령이 출력되고, 붐 실린더(11)의 단축 방향으로 명령이 출력된 경우는, 붐 스풀 구동 전자기 밸브(35b)에 명령이 출력된다.

도 6에 본 실시 형태에 관한 컨트롤러(25)가 실행하는 처리를 기능적 측면으로부터 복수의 블록으로 분류하여 통합한 기능 블록도를 도시한다. 이 도면에 도시한 바와 같이 컨트롤러(25)에 이루어지는 처리는, 제어점 위치 연산부(53)와, 목표면 기억부(54)와, 거리 연산부(37)와, 목표 속도 연산부(38)와, 작업 모드 선택부(39)와, 유량 제어 밸브 제어부(40)로 구분할 수 있다.

제어점 위치 연산부(53)는 글로벌 좌표계에 있어서의 본 실시 형태의 제어점인 버킷 선단 P4의 위치와, 글로벌 좌표계에 있어서의 작업 장치(7)의 각 프론트 부재(8, 9, 10)의 자세를 연산한다. 연산은 공지의 방법에 기초하면 되지만, 예를 들어 먼저, 제1, 제2 GNSS 안테나(21, 22)에서 수신된 항법 신호로부터, 로컬 좌표계(차체 기준 좌표계)의 원점 P0(도 2 참조)의 글로벌 좌표계에 있어서의 좌표값과, 글로벌 좌표계에 있어서의 주행체(2)와 선회체(3)의 자세 정보·방위 정보를 계산한다. 그리고, 이 연산 결과와, 작업 장치 자세 검출 장치(50)로부터의 경사각 θ1, θ2, θ3, θ4의 정보와, 로컬 좌표계에 있어서의 붐 피트 핀 P1의 좌표값과, 붐 길이 L1 및 암 길이 L2 및 버킷 길이 L3을 이용하여, 글로벌 좌표계에 있어서의 본 실시 형태의 제어점인 버킷 선단 P4의 위치와, 글로벌 좌표계에 있어서의 작업 장치(7)의 각 프론트 부재(8, 9, 10)의 자세를 연산한다. 또한, 작업 장치(7)의 제어점의 좌표값은, 레이저 측량계 등의 외부 계측 기기에 의해 계측하고, 그 외부 계측 기기와의 통신에 의해 취득되어도 된다.

목표면 기억부(54)는 운전실(4) 내에 있는 목표면 설정 장치(51)로부터의 정보에 기초하여 연산된 목표면(60)의 글로벌 좌표계에 있어서의 위치 정보(목표면 데이터)를 기억하고 있다. 본 실시 형태에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 작업 장치(7)의 각 프론트 부재(8, 9, 10)가 동작하는 평면(작업기의 동작 평면)에서 목표면의 3차원 데이터를 절단한 단면 형상을 목표면(60)(2차원의 목표면)으로서 이용한다. 또한, 도 2의 예에서는 목표면(60)은 하나이지만, 목표면이 복수 존재하는 경우도 있다. 목표면이 복수 존재하는 경우에는, 예를 들어, 작업 장치(7)의 제어점으로부터 거리가 가장 가까운 것을 목표면으로 설정하는 방법이나, 버킷 선단 P4의 연직 하방에 위치하는 것을 목표면으로 하는 방법이나, 임의로 선택한 것을 목표면으로 하는 방법 등이 있다. 또한, 목표면(60)의 위치 정보는, 글로벌 좌표계에 있어서의 작업 장치(7)의 제어점의 위치 정보에 기초하여, 유압 셔블(1)의 주변의 목표면(60)의 위치 정보를 외부 서버부터 통신에 의해 취득하여 목표면 기억부(54)에 기억시켜도 된다.

거리 연산부(37)는 제어점 위치 연산부(53)에서 연산된 작업 장치(7)의 제어점의 위치 정보와, 목표면 기억부(54)로부터 취득한 목표면(60)의 위치 정보로부터 작업 장치(7)의 제어점과 목표면(60)의 거리 D(도 2 참조)를 연산한다.

목표 속도 연산부(38)는 조작 장치(24)의 조작 시에, 작업 장치의 동작 범위가 목표면(60) 상 및 그 상방에 제한되도록 각 유압 실린더(11, 12, 13)의 목표 속도를 거리 D에 따라 연산하는 부분이다. 본 실시 형태에서는 하기의 연산을 행한다.

먼저, 목표 속도 연산부(38)는 우선, 조작 레버(24a)로부터 입력되는 전압값(붐 조작량)으로부터 붐 실린더(11)로의 요구 속도(붐 실린더 요구 속도)를 계산하고, 조작 레버(24b)로부터 입력되는 전압값(암 조작량)으로부터 암 실린더(12)로의 요구 속도를 계산하고, 조작 레버(24c)로부터 입력되는 전압값(버킷 조작량)으로부터 버킷 실린더(13)로의 요구 속도를 계산한다. 이 3개의 요구 속도와 제어점 위치 연산부(53)에서 연산된 작업 장치(7)의 각 프론트 부재(8, 9, 10)의 자세로부터, 버킷 선단 P4에 있어서의 작업 장치(7)의 속도 벡터(요구 속도 벡터) V0을 계산한다. 그리고, 속도 벡터 V0의 목표면 연직 방향의 속도 성분 V0z와 목표면 수평 방향의 속도 성분 V0x도 계산한다.

이어서, 목표 속도 연산부(38)는 거리 D에 따라 결정되는 보정 계수 k를 연산한다. 도 7은 버킷 선단 P4와 목표면(60)의 거리 D와 속도 보정 계수 k의 관계를 나타내는 그래프이다. 버킷 클로 끝 좌표 P4(작업 장치(7)의 제어점)가 목표면(60)의 상방에 위치하고 있을 때의 거리를 정, 목표면(60)의 하방에 위치하고 있을 때의 거리를 부라고 하고, 거리 D가 정일 때는 정의 보정 계수를, 거리 D가 부일 때는 부의 보정 계수를, 1 이하의 값으로서 출력한다. 또한, 속도 벡터는 목표면(60)의 상방으로부터 목표면(60)에 가까워지는 방향을 정이라고 하고 있다.

이어서, 목표 속도 연산부(38)는 거리 D에 따라 결정되는 보정 계수 k를, 속도 벡터 V0의 목표면 연직 방향의 속도 성분 V0z에 곱함으로써 속도 성분 V1z를 계산한다. 이 속도 성분 V1z와, 속도 벡터 V0의 목표면 수평 방향의 속도 성분 V0x를 합성함으로써 합성 속도 벡터(목표 속도 벡터) V1을 계산하고, 이 합성 속도 벡터 V1을 발생 가능한 붐 실린더 속도와, 암 실린더 속도(Va1)와, 버킷 실린더 속도를 각각 목표 속도로 하여 연산한다. 이 목표 속도의 연산 시에는, 제어점 위치 연산부(53)에서 연산된 작업 장치(7)의 각 프론트 부재(8, 9, 10)의 자세를 이용 해도 된다.

도 8은 버킷 선단 P4에 있어서의 거리 D에 따른 보정 전후의 속도 벡터를 나타내는 모식도이다. 요구 속도 벡터 V0의 목표면 연직 방향의 성분 V0z(도 8의 좌측의 도면 참조)에 속도 보정 계수 k를 곱함으로써, V0z 이하의 목표면 연직 방향의 속도 벡터 V1z(도 8의 우측의 도면 참조)가 얻어진다. V1z와 요구 속도 벡터 V0의 목표면 수평 방향의 성분 V0x의 합성 속도 벡터 V1을 계산하고, V1을 출력 가능한 암 실린더 목표 속도 Va1과, 붐 실린더 목표 속도와, 버킷 실린더 목표 속도가 계산된다.

작업 모드 선택부(39)는 암 실린더(12)의 목표 속도 Va1과 거리 D에 기초하여 유압 셔블(1)의 작업 모드를 선택한다. 여기서 선택되는 작업 모드로서는, 작업 장치(7)의 제어성보다도 조작성(응답성)을 우선하는 「제1 작업 모드(조작성 우선 모드)」와, 작업 장치(7)의 조작성보다도 제어성을 우선하는 「제2 작업 모드(제어성 우선 모드)」가 있다. 보다 구체적으로는, 작업 모드 선택부(39)는, 버킷 클로 끝 좌표 P4(작업 장치(7)의 제어점)가 목표면(60)의 상방에 위치하고 있을 때의 거리 D를 정이라고 하고, 암 실린더(12)의 목표 속도 Va1이 소정의 속도 역치 V0보다 클 때 제1 작업 모드를 선택하고, 거리 D가 소정의 거리 역치 D0 이상일 때 제1 작업 모드를 선택하고, 암 실린더(12)의 목표 속도 Va1이 속도 역치 V0 미만이고 또한 거리 D가 거리 역치 D0 미만일 때 제2 작업 모드를 선택한다.

본 실시 형태의 속도 역치 V0은, 제1 유압 펌프(14)의 공급 가능한 최대 유량에 상당하는 암 실린더(11)의 최대 속도 Va1max라고 한다. 거리 역치 D0은 0 이상의 값, 즉 정의 값으로 한다.

유량 제어 밸브 제어부(40)는, 작업 모드 선택부(39)에서 선택된 작업 모드와, 목표 속도 연산부(38)에서 연산된 각 유압 실린더(11, 12, 13)의 목표 속도에 기초하여, 전자기 밸브(32, 33, 34, 35)로의 제어 명령을 연산하고, 그 제어 명령을 대응하는 전자기 밸브(32, 33, 34, 35)에 출력함으로써 각 유량 제어 밸브(각 스풀)(28, 29, 30, 31)를 제어하는 부분이다.

도 9는 유량 제어 밸브 제어부(40)의 기능 블록도이다. 유량 제어 밸브 제어부(40)는, 암용 유량 제어 밸브 제어부(40a)와, 붐용 유량 제어 밸브 제어부(40b)와, 버킷용 유량 제어 밸브(40c)를 갖고 있다.

암용 유량 제어 밸브 제어부(40a)는, 유압 셔블(1)의 작업 모드로서 제1 모드가 선택되어 있을 때에 이용되는 제1 모드 제어부(40a1)와, 유압 셔블(1)의 작업 모드로서 제2 모드가 선택되어 있을 때에 이용되는 제2 모드 제어부(40a2)를 구비하고 있다. 이에 의해, 암용 유량 제어 밸브 제어부(40a)는, 유압 셔블(1)의 작업 모드로서 제1 작업 모드가 선택되어 있는 경우에는, 제1 모드 제어부(40a1)에 의해, 암 실린더(12)의 목표 속도에 기초하여 제1 유량 제어 밸브(제1 암 스풀)(28)와 제3 유량 제어 밸브(제2 암 스풀)(29)를 제어한다. 한편, 유압 셔블(1)의 작업 모드로서 제2 작업 모드가 선택되어 있는 경우에는, 제2 모드 제어부(40a2)에 의해, 암 실린더(12)의 목표 속도에 기초하여 제1 유량 제어 밸브(제1 암 스풀)(28)만을 제어한다.

제1 모드 제어부(40a1)는, 목표 속도 연산부(38)에서 연산된 암 실린더(12)의 목표 속도를 입력하고, 그 목표 속도에 대응하는 제1 암 스풀 구동 전자기 밸브(32a, 32b)와 제2 암 스풀 구동 전자기 밸브(33a, 33b)의 제어 명령(구체적으로는 제1 암 스풀 구동 전자기 밸브(32a, 32b)와 제2 암 스풀 구동 전자기 밸브(33a, 33b)의 밸브 개방도를 규정하는 명령 전류값)을 연산하여 출력한다. 즉, 제1 모드가 선택되어 있는 경우에는, 암 실린더(12)는 2개의 암 스풀(28, 29)(즉, 2개의 유압 펌프(14, 15))로부터 도입되는 작동유로 구동된다. 제1 암 스풀 구동 전자기 밸브(32a, 32b)와 제2 암 스풀 구동 전자기 밸브(33a, 33b)의 제어 명령의 연산 시에, 본 실시 형태의 제1 모드 제어부(40a1)는 암 실린더(12)의 목표 속도와, 제1 암 스풀 구동 전자기 밸브(32a, 32b) 및 제2 암 스풀 구동 전자기 밸브(33a, 33b)의 제어 명령의 상관 관계가 일대일로 규정된 테이블을 이용한다. 이 테이블에는 먼저, 암 실린더(12)를 신장하는 경우에 이용되는 2개의 테이블로서, 제1 암 스풀 구동 전자기 밸브(32a)용 테이블과, 제2 암 스풀 구동 전자기 밸브(33a)용 테이블이 있다. 또한, 암 실린더(12)를 축단하는 경우에 이용되는 2개의 테이블로서, 제1 암 스풀 구동 전자기 밸브(32b)용 테이블과, 제2 암 스풀 구동 전자기 밸브(33b)용 테이블이 있다. 이들 4개의 테이블에서는, 미리 실험이나 시뮬레이션에서 구한 전자기 밸브(32a, 32b, 33a, 33b)로의 전류값과 암 실린더(12)의 실속도의 관계에 기초하여, 암 실린더 목표 속도의 크기의 증가와 함께 전자기 밸브(32a, 32b, 33a, 33b)로의 전류값이 단조롭게 증가하도록 목표 속도와 전류값의 상관 관계가 규정되어 있다.

제2 모드 제어부(40a2)는 목표 속도 연산부(38)에서 연산된 암 실린더(12)의 목표 속도를 입력하고, 그 목표 속도에 대응하는 제1 암 스풀 구동 전자기 밸브(32a, 32b)의 제어 명령(구체적으로는 제1 암 스풀 구동 전자기 밸브(32a, 32b)의 밸브 개방도를 규정하는 명령 전류값)을 연산하여 출력한다. 즉, 제2 모드가 선택되어 있는 경우에는, 암 실린더(12)는 하나의 암 스풀(28)만(즉, 하나의 유압 펌프(14)만)으로부터 도입되는 작동유로 구동된다. 제1 암 스풀 구동 전자기 밸브(32a, 32b)의 제어 명령의 연산 시에, 본 실시 형태의 제2 모드 제어부(40a2)는, 암 실린더(12)의 목표 속도와 제1 암 스풀 구동 전자기 밸브(32a, 32b)의 제어 명령의 상관 관계가 일대일로 규정된 테이블을 이용한다. 이 테이블에는, 암 실린더(12)를 신장하는 경우에 이용되는 제1 암 스풀 구동 전자기 밸브(32a)용 테이블과, 암 실린더(12)를 축단하는 경우에 이용되는 제1 암 스풀 구동 전자기 밸브(32b)용 테이블이 있다. 이들 2개의 테이블에서는, 미리 실험이나 시뮬레이션에서 구한 전자기 밸브(32a, 32b)로의 전류값과 암 실린더(12)의 실속도의 관계에 기초하여, 암 실린더 목표 속도의 크기의 증가와 함께 전자기 밸브(32a, 32b)로의 전류값이 단조롭게 증가하도록 목표 속도와 전류값의 상관 관계가 규정되어 있다.

붐용 유량 제어 밸브 제어부(40b)는 목표 속도 연산부(38)에서 연산된 붐 실린더(11)의 목표 속도를 입력하고, 그 목표 속도에 대응하는 붐 스풀 구동 전자기 밸브(35a, 35b)의 제어 명령(구체적으로는 붐 스풀 구동 전자기 밸브(35a, 35b)의 밸브 개방도를 규정하는 명령 전류값)을 연산하여 출력한다. 붐 스풀 구동 전자기 밸브(35a, 35b)의 제어 명령의 연산 시에, 본 실시 형태의 붐용 유량 제어 밸브 제어부(40b)는, 붐 실린더(11)의 목표 속도와 붐 스풀 구동 전자기 밸브(35a, 35b)의 제어 명령의 상관 관계가 일대일로 규정된 테이블을 이용한다. 테이블은, 붐 실린더(11)를 신장하는 경우에 이용되는 붐 스풀 구동 전자기 밸브(35a)용 테이블과, 붐 실린더(11)를 단축하는 경우에 이용되는 붐 스풀 구동 전자기 밸브(35b)용 테이블이 있다. 이들 2개의 테이블에서는, 미리 실험이나 시뮬레이션에서 구한 전자기 밸브(35a, 35b)로의 전류값과 붐 실린더(11)의 실속도의 관계에 기초하여, 붐 실린더 목표 속도의 크기의 증가와 함께 전자기 밸브(35a, 35b)로의 전류값이 단조롭게 증가하도록 목표 속도와 전류값의 상관 관계가 규정되어 있다. 붐용 유량 제어 밸브 제어부(40b)는 붐 스풀 구동 전자기 밸브(35a, 35b)의 제어 명령의 연산 시에, 작업 모드 선택부(39)에 선택되어 있는 작업 모드에 상관없이 동일한 테이블을 이용한다.

버킷용 유량 제어 밸브 제어부(40c)는 목표 속도 연산부(38)에서 연산된 버킷 실린더(13)의 목표 속도를 입력하고, 그 목표 속도에 대응하는 버킷 스풀 구동 전자기 밸브(34a, 34b)의 제어 명령(구체적으로는 버킷 스풀 구동 전자기 밸브(34a, 34b)의 밸브 개방도를 규정하는 명령 전류값)을 연산하여 출력한다. 버킷 스풀 구동 전자기 밸브(34a, 34b)의 제어 명령의 연산 시에, 본 실시 형태의 버킷용 유량 제어 밸브 제어부(40c)는, 버킷 실린더(13)의 목표 속도와 버킷 스풀 구동 전자기 밸브(34a, 34b)의 제어 명령의 상관 관계가 일대일로 규정된 테이블을 이용한다. 테이블은, 버킷 실린더(13)를 신장하는 경우에 이용되는 버킷 스풀 구동 전자기 밸브(34a)용 테이블과, 버킷 실린더(13)를 단축하는 경우에 이용되는 버킷 스풀 구동 전자기 밸브(34b)용 테이블이 있다. 이들 2개의 테이블에서는, 미리 실험이나 시뮬레이션에서 구한 전자기 밸브(34a, 34b)로의 전류값과 버킷 실린더(13)의 실속도의 관계에 기초하여, 버킷 실린더 목표 속도의 크기의 증가와 함께 전자기 밸브(34a, 34b)로의 전류값이 단조롭게 증가하도록 목표 속도와 전류값의 상관 관계가 규정되어 있다. 버킷용 유량 제어 밸브 제어부(40c)는 버킷 스풀 구동 전자기 밸브(34a, 34b)의 제어 명령의 연산 시에, 작업 모드 선택부(39)에 선택되어 있는 작업 모드에 상관없이 동일한 테이블을 이용한다.

유량 제어 밸브 제어부(40)는, 예를 들어 제1 작업 모드가 선택되어 있는 경우에, 암 실린더 목표 속도와 붐 실린더 목표 속도의 명령이 있을 때는, 전자기 밸브(32, 33, 35)의 제어 명령을 생성하여, 제1 암 스풀(28)과 제2 암 스풀(29)과 붐 스풀(31)을 구동한다. 한편, 제2 작업 모드가 선택되어 있는 경우에, 암 실린더 목표 속도와 붐 실린더 목표 속도의 명령이 있을 때는, 전자기 밸브(32, 35)의 제어 명령을 생성하여, 제1 암 스풀(28)과 붐 스풀(31)을 구동한다.

도 10은 컨트롤러(25)에 의한 제어 플로를 나타내는 흐름도이다. 컨트롤러(25)는 조작 장치(24)가 오퍼레이터에 의해 조작되면 도 10의 처리를 개시하고, 제어점 위치 연산부(53)는, 작업 장치 자세 검출 장치(50)로부터 경사각 θ1, θ2, θ3, θ4의 정보나, GNSS 안테나(21, 22)의 항법 신호로부터 연산되는 유압 셔블(1)의 위치 정보, 자세 정보(각도 정보) 및 방위 정보나, 미리 기억되어 있는 각 프론트 부재의 치수 정보 L1, L2, L3 등에 기초하여 글로벌 좌표계에 있어서의 버킷 선단 P4(제어점)의 위치 정보를 연산한다(수순 S1).

수순 S2에서는, 거리 연산부(37)가, 제어점 위치 연산부(53)에서 연산된 글로벌 좌표계에 있어서의 버킷 선단 P4의 위치 정보(유압 셔블(1)의 위치 정보를 이용해도 됨)를 기준으로 하여 소정의 범위에 포함되는 목표면의 위치 정보(목표면 데이터)를 목표면 기억부(54)로부터 추출·취득한다. 그리고, 그 중에서 버킷 선단 P4에 가장 가까운 위치에 있는 목표면을 제어 대상의 목표면(60), 즉 거리 D를 연산하는 목표면(60)으로서 설정한다.

수순 S3에서는, 거리 연산부(37)는 수순 S1에서 연산한 버킷 선단 P4의 위치 정보와 수순 S2에서 설정한 목표면(60)의 위치 정보에 기초하여 거리 D를 연산한다.

수순 S4에서는, 목표 속도 연산부(38)는 수순 S3에서 연산한 거리 D와, 조작 장치(24)로부터 입력되는 각 조작 레버의 조작량(전압값)에 기초하여, 작업 장치(7)가 동작해도 버킷 선단 P4가 목표면(60) 상 또는 그 상방에 보유 지지되도록 각 유압 액추에이터(11, 12, 13)의 목표 속도를 연산한다.

수순 S5에서는, 작업 모드 선택부(39)는 수순 S3에서 연산한 거리 D가 거리 역치 D0보다 작은지 여부를 판정한다. 이 판정에서 거리 D가 거리 역치 D0보다 작다고 판정된 경우에는 수순 S6으로 진행되고, 그렇지 않은 경우(즉, 거리 D가 거리 역치 D0 이상인 경우)에는 수순 S9로 진행된다.

수순 S6에서는, 작업 모드 선택부(39)는 수순 S4에서 연산한 암 실린더(12)의 목표 속도 Va1의 크기가 속도 역치 Va1max(즉, V0) 이하인지 여부를 판정한다. 이 판정에서 암 실린더(12)의 목표 속도 Va1이 속도 역치 Va1max 이하라고 판정된 경우에는 수순 S7로 진행되고, 그렇지 않은 경우(즉, 목표 속도 Va1이 속도 역치 Va1max보다 큰 경우)에는 수순 S9로 진행된다.

수순 S7에서는, 작업 모드 선택부(39)는 유압 셔블(1)의 작업 모드로서 제2 모드(제어성 우선 모드)를 선택한다.

수순 S8에서는, 암용 유량 제어 밸브 제어부(40a)에 있어서의 제2 모드 제어부(40a2)가 제1 유량 제어 밸브(제1 암 스풀)(28)를 구동하는 신호를 연산하고, 그 신호를 전자기 밸브(32a) 또는 전자기 밸브(32b)에 출력하고, 수순 S11로 진행된다.

수순 S11에서는, 붐용 유량 제어 밸브 제어부(40b)가 제2 유량 제어 밸브(붐 스풀)(31)를 구동하는 신호를 연산하고, 그 신호를 전자기 밸브(31a) 또는 전자기 밸브(31b)에 출력하고, 수순 S12로 진행된다.

수순 S12에서는, 버킷용 유량 제어 밸브 제어부(40c)가 유량 제어 밸브(버킷 스풀)(30)를 구동하는 신호를 연산하고, 그 신호를 전자기 밸브(34a) 또는 전자기 밸브(34b)에 출력한다. 수순 S12의 처리가 종료되면, 조작 장치(24)의 조작이 계속되고 있는 것을 확인하고 처음으로 되돌아가는 수순 S1 이후의 처리를 반복한다. 또한, 도 10의 플로의 도중이라도 조작 장치(24)의 조작이 종료된 경우에는 처리를 종료하고 차회의 조작 장치(24)의 조작이 개시될 때까지 대기한다.

수순 S9에서는, 작업 모드 선택부(39)는, 유압 셔블(1)의 작업 모드로서 제1 모드(조작성 우선 모드)를 선택한다.

수순 S10에서는, 암용 유량 제어 밸브 제어부(40a)에 있어서의 제1 모드 제어부(40a1)가 제1 유량 제어 밸브(제1 암 스풀)(28)와 제3 유량 제어 밸브(제2 암 스풀)(29)를 구동하는 신호를 연산하고, 그 신호를 전자기 밸브(32a) 및 전자기 밸브(33a) 또는 전자기 밸브(32b) 및 전자기 밸브(33b)에 출력하고, 수순 S11로 진행된다. 이후의 처리는 이미 설명했으므로 생략한다.

<동작·효과>

상기와 같이 구성된 본 실시 형태의 작업 기계에서는, 거리 D가 거리 역치 D0보다 작고, 또한 암 실린더(12)의 목표 속도 Va1이 제1 유압 펌프(14)로부터 공급 가능한 최대의 속도 Va1max 이하인 경우에는, 컨트롤러(25)(작업 모드 선택부(39))에 의해 작업 장치(7)의 제어성을 우선하는 제2 제어 모드가 자동적으로 선택된다. 제2 제어 모드가 선택되는 장면은, 제1 제어 모드가 선택되는 경우에 비해 작업 장치(7)의 제어점인 버킷 선단 P4가 목표면(60)에 상대적으로 가깝고, 목표면(60)을 따라 버킷 선단 P4를 이동시킴으로써 완성형을 목표면(60)에 가깝게 하는 마무리 작업이 행해지는 경우가 많다. 마무리 작업은 암 조작량이 비교적 작은 경우가 많고, 조작성보다도 제어성이 중요해진다.

제2 제어 모드가 선택된 경우, 암 실린더(12)의 제어는 제2 모드 제어부(40a2)가 행하지만, 이 경우, 제1 유량 제어 밸브(제1 암 스풀)(28)만을 구동하여 암 실린더(12)를 제어하고, 붐 실린더(11)의 제어에 이용되는 제2 유량 제어 밸브(붐 스풀)(31)와 병렬 접속된 제3 유량 제어 밸브(제2 암 스풀)(29)는 중립 위치에 보유 지지되어 암 실린더(12)의 제어에 이용되지 않는다. 즉, 암 실린더(12)와 붐 실린더(11)는 다른 유압 펌프로부터의 작동유로 구동되어, 암 실린더(12)와 붐 실린더(11) 사이에서 작동유의 분류가 발생하는 것이 방지된다. 이로써 암 실린더(12)와 붐 실린더(11)의 부하의 대소에 따라 암 실린더(11)에 도입되는 작동유의 유량이 변동되는 경우가 없어지기 때문에, 암 실린더(12)와 붐 실린더(11)는 목표 속도 연산부(38)에서 연산된 목표 속도에 기초하여 고정밀도로 제어된다. 따라서, 작업 장치(7)에 의해 형성한 완성형을 목표면(60)에 가깝게 할 수 있다.

한편, 거리 D가 거리 역치 D0보다도 큰 경우, 또는 암 실린더(12)의 목표 속도 Va1이 제1 유압 펌프(14)로부터 공급 가능한 최대의 속도 Va1max보다 큰 경우에는, 컨트롤러(25)(작업 모드 선택부(39))에 의해 작업 장치(7)의 응답성이나 조작성을 우선하는 제1 제어 모드가 자동적으로 선택된다. 제1 제어 모드가 선택되는 장면은, 제2 제어 모드가 선택되는 경우에 비해 버킷 선단 P4가 목표면(60)으로부터 상대적으로 먼 위치에 있고, 목표면(60)의 하방으로 침입하지 않는 범위에서 가능한 한 빠르게 암(9)을 클라우드 동작하여 효율적으로 굴삭 작업을 진행시키는 조굴삭 작업이 행해지는 경우가 많다. 조굴삭 작업은 시간당의 작업 효율이 중요시되기 때문에 암 조작량이 비교적 큰 경우가 많아, 제어성보다도 응답성이나 조작성이 중요해진다.

제1 제어 모드가 선택된 경우, 암 실린더(12)의 제어는 제1 모드 제어부(40a1)가 행하지만, 이 경우, 제1 유량 제어 밸브(제1 암 스풀)(28)와 제3 유량 제어 밸브(제2 암 스풀)(29)의 양쪽을 이용하여 암 실린더(12)를 제어한다. 즉, 암 실린더(12)와 붐 실린더(11) 사이에서의 작동유의 분류가 허용되지만, 암 실린더(12)는 2개의 유압 펌프(14, 15)로부터의 작동유로 구동된다. 이에 의해 암 조작량에 입각한 유량의 작동유를 암 실린더(12)에 빠르게 도입할 수 있으므로, 오퍼레이터의 조작에 대하여 암 실린더(12)는 응답성 좋게 동작하여 양호한 조작성이 얻어진다.

즉, 본 실시 형태에 따르면, 제어성이 우선될 때는 부하에 의하지 않고 각 유압 액추에이터를 고정밀도로 제어할 수 있음과 함께, 조작성이 우선될 때는 양호한 조작성이 얻어진다.

특히 상기한 실시 형태에서는, 암 실린더(12)의 목표 속도 Va1이 제1 유압 펌프(14)로부터 공급 가능한 최대의 속도 Va1max보다 커진 경우에는 거리 D에 상관없이 자동적으로 제1 모드가 선택되도록 구성하고 있다. 그 때문에, 거리 D가 거리 역치 D0보다 작은 장면이라도 암 실린더(12)에 신속한 동작이 요구될 때에는, 그 동작이 허용되도록 되어 있다. 즉, 버킷 선단 P4가 목표면(60)의 근방에 있는 경우에도, 필요한 경우에는 암 실린더(12)를 신속하게 동작시킬 수 있어, 조작성이 현저하게 손상되는 것을 피하고 있다.

또한, 상기한 실시 형태에서는 암 실린더(12)의 목표 속도 Va1이 제1 유압 펌프(14)로부터 공급 가능한 최대의 속도 Va1max보다 커진 경우에는 거리 D에 상관없이 제1 모드가 선택되도록 구성했지만, 이 구성은 생략 가능하다. 즉, 작업 모드 선택부(39)를, 거리 D가 거리 역치 D0 이상일 때 제1 작업 모드를 선택하고, 거리 D가 거리 역치 D0 미만일 때 제2 작업 모드를 선택하도록 구성해도 된다. 이 경우의 컨트롤러(25)의 흐름도를 도 16에 도시한다. 도 16의 흐름도는, 도 10의 흐름도로부터 수순 S6을 생략하고, 수순 S5에서 예라고 판정된 경우에 수순 S7로 진행되도록 구성한 것이다. 이 경우에도, 제어성이 우선될 때는 부하에 의하지 않고 각 유압 액추에이터를 고정밀도로 제어할 수 있음과 함께, 조작성이 우선될 때는 양호한 조작성이 얻어진다.

<제2 실시 형태>

도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 작업 기계의 컨트롤러(25A)의 기능 블록도와 컨트롤러(25)의 주변 구성도이다. 컨트롤러(25A)는 작업 모드 선택부(39)를 구비하고 있지 않고, 컨트롤러(25A) 내의 유량 제어 밸브 제어부(40)는, 작업 모드 선택 스위치(55)로부터의 신호에 기초하여 전자기 밸브(32, 33, 34, 35)의 제어를 실행하고 있다. 기타의 하드웨어 구성은 앞의 실시 형태와 동일하므로 설명은 생략한다.

작업 모드 선택 스위치(55)는 유압 셔블(1)의 작업 모드를 전술한 제1 모드와 제2 모드의 어느 한쪽으로 선택하기 위한 스위치이고, 예를 들어 운전실(4) 내의 조작 장치(24) 또는 그 주변에 마련되어 있다. 작업 모드 선택 스위치(55)의 전환 위치에는, 전술한 제1 모드가 선택되는 제1 위치와, 제2 모드가 선택되는 제2 위치가 있다. 제1 위치로 전환되어 있는 경우, 작업 모드 선택 스위치(55)는, 유량 제어 밸브 제어부(40)의 암용 유량 제어 밸브 제어부(40a)에 대하여 제1 모드가 선택되어 있는 것을 나타내는 신호(제1 모드 선택 신호)를 출력한다. 한편, 제2 위치로 전환되어 있는 경우, 작업 모드 선택 스위치(55)는, 유량 제어 밸브 제어부(40)의 암용 유량 제어 밸브 제어부(40a)에 대하여 제2 모드가 선택되어 있는 것을 나타내는 신호(제2 모드 선택 신호)를 출력한다.

암용 유량 제어 밸브 제어부(40a)는 작업 모드 선택 스위치(55)로부터 제1 모드 선택 신호가 입력되어 있는 경우에는 제1 모드 제어부(40a1)에 의해 암 실린더(12)를 제어하고, 제2 모드 선택 신호가 입력되어 있는 경우에는 제2 모드 제어부(40a2)에 의해 암 실린더(12)를 제어한다.

도 12는 본 실시 형태의 컨트롤러(25A)에 의한 제어 플로를 나타내는 흐름도이다. 도 10과 동일 부호가 붙여진 처리는 도 10과 동일한 처리이고 설명은 생략한다.

수순 S13에서, 유량 제어 밸브 제어부(40)는, 작업 모드 선택 스위치(55)로부터 입력되는 신호가 제2 모드 선택 신호인지 여부에 기초하여, 모드 선택 스위치(55)가 제2 모드의 제2 위치로 전환되어 있는지 여부를 판정한다. 작업 모드 선택 스위치(55)로부터 입력되는 신호가 제2 모드 선택 신호인 경우에는, 유량 제어 밸브 제어부(40)는 제2 모드 제어부(40a2)에 의해 암 실린더(12)를 제어하는 것을 결정하고 수순 S8로 진행된다. 한편, 작업 모드 선택 스위치(55)로부터 입력되는 신호가 제1 모드 선택 신호인 경우에는, 유량 제어 밸브 제어부(40)는, 제1 모드 제어부(40a1)에 의해 암 실린더(12)를 제어하는 것을 결정하고 수순 S10으로 진행된다.

이상과 같이 구성한 작업 기계에 의하면, 작업 모드 선택 스위치(55)를 조작함으로써 오퍼레이터가 원하는 타이밍에서 유압 셔블(1)의 작업 모드를 전환하므로, 오퍼레이터의 의사에 입각한 액추에이터 제어가 가능해진다.

<제3 실시 형태>

제3 실시 형태로서 유압 셔블(1)에 유압 펌프가 3개 탑재되어 있는 경우에 대하여 설명한다. 또한, 앞의 각 실시 형태와 공통되는 부분의 설명은 생략한다.

도 13은 제3 실시 형태에 관한 유압 셔블(1)의 유압 회로의 개략도이다. 이 유압 회로는, 도 5에 도시한 제1 실시 형태의 유압 회로에 더하여, 엔진(16)에 의해 구동되는 제3 유압 펌프(41)와, 제3 유압 펌프(41)로부터 붐 실린더(11)로 공급하는 작동유의 유량을 제어하는 제4 유량 제어 밸브인 제2 붐 스풀(42)과, 제2 붐 스풀(42)을 구동하는 제2 붐 스풀 구동 전자기 밸브(43a, 43b)와, 작동유 탱크(44)를 구비하고 있다.

제2 붐 스풀(42)도, 중립 위치로부터 소정의 스풀 위치로 도달할 때까지 유압 펌프(41)로부터 토출된 작동유를 작동유 탱크(44)로 유도하는 유로인 센터 바이패스부(42a)를 갖고 있다. 본 실시 형태에서는, 제3 유압 펌프(41)와, 제2 붐 스풀(42)의 센터 바이패스부(42a)와, 탱크(44)는, 이 순서로 직렬 접속되어 있고, 센터 바이패스부(42a)는 제3 유압 펌프(41)로부터 토출되는 작동유를 탱크(44)로 유도하는 센터 바이패스 유로를 구성하고 있다.

도 14는 본 실시 형태에 관한 유량 제어 밸브 제어부(40A)의 기능 블록도이다. 유량 제어 밸브 제어부(40A)는, 암용 유량 제어 밸브 제어부(40a)와, 붐용 유량 제어 밸브 제어부(40b)와, 버킷용 유량 제어 밸브(40c)를 갖고 있다.

붐용 유량 제어 밸브 제어부(40b)는 유압 셔블(1)의 작업 모드로서 제1 모드가 선택되어 있을 때에 이용되는 제1 모드 제어부(40b1)와, 유압 셔블(1)의 작업 모드로서 제2 모드가 선택되어 있을 때에 이용되는 제2 모드 제어부(40b2)를 구비하고 있다. 이에 의해, 붐용 유량 제어 밸브 제어부(40b)는 유압 셔블(1)의 작업 모드로서 제1 작업 모드가 선택되어 있는 경우에는, 제1 모드 제어부(40b1)에 의해, 붐 실린더(11)의 목표 속도에 기초하여 제2 유량 제어 밸브(제1 붐 스풀)(31)와 제4 유량 제어 밸브(제2 붐 스풀)(42)를 제어한다. 한편, 유압 셔블(1)의 작업 모드로서 제2 작업 모드가 선택되어 있는 경우에는, 제2 모드 제어부(40b2)에 의해, 붐 실린더(11)의 목표 속도에 기초하여 제4 유량 제어 밸브(제2 붐 스풀)(42)만을 제어한다.

제1 모드 제어부(40b1)는 목표 속도 연산부(38)에서 연산된 붐 실린더(11)의 목표 속도를 입력하고, 그 목표 속도에 대응하는 제1 붐 스풀 구동 전자기 밸브(35a, 35b)와 제2 붐 스풀 구동 전자기 밸브(43a, 43b)의 제어 명령(구체적으로는 제1 붐 스풀 구동 전자기 밸브(35a, 35b)와 제2 붐 스풀 구동 전자기 밸브(43a, 43b)의 밸브 개방도를 규정하는 명령 전류값)를 연산하여 출력한다. 즉, 제1 모드가 선택되어 있는 경우에는, 붐 실린더(11)는 2개의 붐 스풀(31, 42)(즉, 2개의 유압 펌프(15, 41))로부터 도입되는 작동유로 구동된다. 제1 붐 스풀 구동 전자기 밸브(35a, 35b)와 제2 붐 스풀 구동 전자기 밸브(43a, 43b)의 제어 명령의 연산 시에, 본 실시 형태의 제1 모드 제어부(40b1)는, 붐 실린더(11)의 목표 속도와, 제1 붐 스풀 구동 전자기 밸브(35a, 35b) 및 제2 붐 스풀 구동 전자기 밸브(43a, 43b)의 제어 명령의 상관 관계가 일대일로 규정된 테이블을 이용한다. 이 테이블에는 먼저, 붐 실린더(11)를 신장하는 경우에 이용되는 2개의 테이블로서, 제1 붐 스풀 구동 전자기 밸브(35a)용 테이블과, 제2 붐 스풀 구동 전자기 밸브(43a)용 테이블이 있다. 또한, 붐 실린더(11)를 축단하는 경우에 이용되는 2개의 테이블로서, 제1 붐 스풀 구동 전자기 밸브(35b)용 테이블과, 제2 붐 스풀 구동 전자기 밸브(43b)용 테이블이 있다. 이들 4개의 테이블에서는, 미리 실험이나 시뮬레이션에서 구한 전자기 밸브(35a, 35b, 43a, 43b)로의 전류값과 붐 실린더(11)의 실속도의 관계에 기초하여, 붐 실린더 목표 속도의 크기의 증가와 함께 전자기 밸브(35a, 35b, 43a, 43b)로의 전류값이 단조롭게 증가하도록 목표 속도와 전류값의 상관 관계가 규정되어 있다.

제2 모드 제어부(40b2)는 목표 속도 연산부(38)에서 연산된 붐 실린더(11)의 목표 속도를 입력하고, 그 목표 속도에 대응하는 제2 붐 스풀 구동 전자기 밸브(43a, 43b)의 제어 명령(구체적으로는 제2 붐 스풀 구동 전자기 밸브(43a, 43b)의 밸브 개방도를 규정하는 명령 전류값)을 연산하여 출력한다. 즉, 제2 모드가 선택되어 있는 경우에는, 붐 실린더(11)는 하나의 붐 스풀(42)만(즉, 하나의 유압 펌프(41)만)으로부터 도입되는 작동유로 구동된다. 제2 붐 스풀 구동 전자기 밸브(43a, 43b)의 제어 명령의 연산 시에, 본 실시 형태의 제2 모드 제어부(40b2)는, 붐 실린더(11)의 목표 속도와 제2 붐 스풀 구동 전자기 밸브(43a, 43b)의 제어 명령의 상관 관계가 일대일로 규정된 테이블을 이용한다. 이 테이블에는, 붐 실린더(11)를 신장하는 경우에 이용되는 제2 붐 스풀 구동 전자기 밸브(43a)용 테이블과, 붐 실린더(11)를 축단하는 경우에 이용되는 제2 붐 스풀 구동 전자기 밸브(43)용 테이블이 있다. 이들 2개의 테이블에서는, 미리 실험이나 시뮬레이션에서 구한 전자기 밸브(43a, 43b)로의 전류값과 붐 실린더(11)의 실속도의 관계에 기초하여, 붐 실린더 목표 속도의 크기의 증가와 함께 전자기 밸브(43a, 43b)로의 전류값이 단조롭게 증가하도록 목표 속도와 전류값의 상관 관계가 규정되어 있다.

도 15는 본 실시 형태에 관한 유량 제어 밸브 제어부(40A)를 갖는 컨트롤러(25)에 의한 제어 플로를 나타내는 흐름도이다. 컨트롤러(25)는 조작 장치(24)가 오퍼레이터에 의해 조작되면 도 15의 처리를 개시한다. 도 10의 흐름도와 동일한 수순에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략하는 경우가 있다.

수순 S7에서 유압 셔블(1)의 작업 모드로서 제2 모드(제어성 우선 모드)가 선택된 경우, 수순 S8에서는, 암용 유량 제어 밸브 제어부(40a)에 있어서의 제2 모드 제어부(40a2)가 제1 유량 제어 밸브(제1 암 스풀)(28)를 구동하는 신호를 연산하고, 그 신호를 전자기 밸브(32a) 또는 전자기 밸브(32b)에 출력하고, 수순 S14로 진행된다.

수순 S14에서는, 붐용 유량 제어 밸브 제어부(40b)에 있어서의 제2 모드 제어부(40b2)가 제4 유량 제어 밸브(제2 붐 스풀)(42)를 구동하는 신호를 연산하고, 그 신호를 전자기 밸브(43a) 또는 전자기 밸브(43b)에 출력하고, 수순 S12로 진행된다.

한편, 수순 S9에서 유압 셔블(1)의 작업 모드로서 제1 모드(조작성 우선 모드)가 선택된 경우, 수순 S10에서는, 암용 유량 제어 밸브 제어부(40a)에 있어서의 제1 모드 제어부(40a1)가 제1 유량 제어 밸브(제1 암 스풀)(28)와 제3 유량 제어 밸브(제2 암 스풀)(29)를 구동하는 신호를 연산하고, 그 신호를 전자기 밸브(32a) 및 전자기 밸브(33a) 또는 전자기 밸브(32b) 및 전자기 밸브(33b)에 출력하고, 수순 S15로 진행된다.

수순 S15에서는, 붐용 유량 제어 밸브 제어부(40b)에 있어서의 제1 모드 제어부(40b1)가 제2 유량 제어 밸브(제1 붐 스풀)(31)와 제4 유량 제어 밸브(제2 붐 스풀)(42)를 구동하는 신호를 연산하고, 그 신호를 전자기 밸브(35a) 및 전자기 밸브(43a) 또는 전자기 밸브(35b) 및 전자기 밸브(43b)에 출력하고, 수순 S12로 진행된다.

수순 S12에서는, 버킷용 유량 제어 밸브 제어부(40c)가 유량 제어 밸브(버킷 스풀)(30)를 구동하는 신호를 연산하고, 그 신호를 전자기 밸브(34a) 또는 전자기 밸브(34b)에 출력한다. 수순 S12의 처리가 종료되면, 조작 장치(24)의 조작이 계속되고 있는 것을 확인하고 처음으로 돌아가 수순 S1 이후의 처리를 반복한다. 또한, 도 15의 플로의 도중이라도 조작 장치(24)의 조작이 종료된 경우에는 처리를 종료하고 차회의 조작 장치(24)의 조작이 개시될 때까지 대기한다.

상기와 같이 구성된 본 실시 형태의 작업 기계에서는, 제어점과 목표면(60)의 거리 D가 거리 역치 D0 이상일 때는, 제1 붐 스풀 구동 전자기 밸브(35a, 35b)와 제2 붐 스풀 구동 전자기 밸브(43a, 43b)를 제어하여 붐 실린더(11)를 구동하고, 거리 D가 거리 역치 D0보다 작을 때는 제2 붐 스풀 구동 전자기 밸브(43a, 43b)를 제어하여 붐 실린더(11)를 구동한다. 이와 같이 거리 D에 따라 붐 실린더(11)를 구동함으로써, 거리 D가 거리 역치 D0보다 작을 때는 붐 실린더(11)와 암 실린더(12)에 하나의 유압 펌프로부터 분류하여 기름을 공급하는 것을 방지하는 것이 가능하고, 암(9)에 더하여 붐(8)의 속도 변동도 억제하는 것이 가능하다. 또한, 거리 D가 거리 역치 D0 이상일 때는 제1 붐 스풀(31)과 제2 붐 스풀(42)의 양쪽으로부터 오일을 공급함으로써 붐 실린더(11)의 속도를 향상시키는 것도 가능하다.

<기타>

본 발명은 상기한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 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. 또한, 어느 실시 형태에 관한 구성의 일부를, 다른 실시 형태에 관한 구성으로 추가 또는 치환하는 것이 가능하다.

예를 들어, 보정 계수 k는 도 7에 규정한 것에 한정되지 않고, 거리 D가 정의 범위에서 제로에 가까워질수록 속도 벡터의 연직 성분 V1z가 제로에 가까워지도록 보정하는 계수라면 기타의 값이어도 상관없다.

도 10의 수순 S8, S10, S11, S12에서는, 설명의 편의상, 암 실린더(12), 붐 실린더(11), 버킷 실린더(13)의 순서로 제어되는 것으로 했지만, 각 실린더(11, 12, 13)의 제어는 동시에 병렬하여 행해도 된다. 또한, 순서대로 행하는 경우에는 도 10에 설명한 순서 이외라도 임의의 순서로 제어하는 것이 가능하다. 또한, 기타의 수순에 대해서도 동일한 결과가 얻어지는 것이라면, 임의의 순서로 변경해도 상관없다. 이것들은 도 12, 도 15의 흐름도에 있어서도 동일하다.

1 : 유압 셔블(작업 기계)
2 : 주행체
3 : 선회체
4 : 운전실
5 : 기계실
6 : 카운터 웨이트
7 : 작업 장치
8 : 붐
9 : 암
10 : 버킷
11 : 붐 실린더
12 : 암 실린더
13 : 버킷 실린더
14 : 제1 유압 펌프
15 : 제2 유압 펌프
16 : 엔진(원동기)
17 : 차체 경사 센서
18 : 붐 경사 센서
19 : 암 경사 센서
20 : 버킷 경사 센서
21 : 제1 GNSS 안테나
22 : 제2 GNSS 안테나
23 : 차체 제어 시스템
24 : 조작 장치
25, 25A : 컨트롤러
26 : 유량 제어 밸브 장치
27 : 유압 회로
28 : 제1 암 스풀(제1 유량 제어 밸브)
29 : 제2 암 스풀(제3 유량 제어 밸브)
30 : 버킷 스풀
31 : 붐 스풀(제2 유량 제어 밸브)
32a, 32b : 제1 암 스풀 구동 전자기 밸브
33a, 33b : 제2 암 스풀 구동 전자기 밸브
34a, 34b : 버킷 스풀 구동 전자기 밸브
35a, 35b : 붐 스풀 구동 전자기 밸브
36a, 36b : 작동유 탱크
37 : 거리 연산부
38 : 목표 속도 연산부
39 : 작업 모드 선택부
40, 40A : 유량 제어 밸브 제어부
40a : 암용 유량 제어 밸브 제어부
40a1 : 암용 제1 모드 제어부
40a2 : 암용 제2 모드 제어부
40b : 붐용 유량 제어 밸브 제어부
40b1 : 붐용 제1 모드 제어부
40b2 : 붐용 제2 모드 제어부
40c : 버킷용 유량 제어 밸브 제어부
41 : 제3 유압 펌프
42 : 제2 붐 스풀(제4 유량 제어 밸브)
43a, 43b : 제2 붐 스풀 구동 전자기 밸브
44 : 작동유 탱크
50 : 작업 장치 자세 검출 장치
51 : 목표면 설정 장치
53 : 제어점 위치 연산부
54 : 목표면 기억부
55 : 작업 모드 선택 스위치
60 : 목표면

Claims

암 및 붐을 갖는 다관절형의 작업 장치와,
상기 암을 구동하는 암 실린더와 상기 붐을 구동하는 붐 실린더를 포함하는 복수의 유압 액추에이터와,
상기 작업 장치를 조작하기 위한 조작 장치와,
원동기에 의해 구동되는 제1 유압 펌프 및 제2 유압 펌프와,
상기 제1 유압 펌프로부터 상기 암 실린더로 공급하는 작동유의 유량을 제어하는 제1 유량 제어 밸브와,
상기 제2 유압 펌프로부터 상기 붐 실린더로 공급하는 작동유의 유량을 제어하는 제2 유량 제어 밸브와,
상기 제2 유압 펌프로부터 상기 암 실린더로 공급하는 작동유의 유량을 제어하는 제3 유량 제어 밸브와,
상기 제1, 제2 및 제3 유량 제어 밸브를 제어하는 제어 장치를 구비하는 작업 기계에 있어서,
상기 제어 장치는,
상기 작업 장치의 자세 정보로부터 상기 작업 장치에 있어서의 소정의 제어점의 위치 정보를 연산하는 제어점 위치 연산부와,
상기 제어점의 위치 정보와 소정의 목표면의 위치 정보에 기초하여 상기 제어점과 상기 목표면의 거리를 연산하는 거리 연산부와,
상기 조작 장치의 조작 시에, 상기 작업 장치의 동작 범위가 상기 목표면 상 및 그 상방에 제한되도록 상기 암 실린더 및 상기 붐 실린더의 목표 속도를 상기 거리에 따라 연산하는 목표 속도 연산부와,
상기 작업 기계의 작업 모드로서 상기 작업 장치의 조작성을 우선하는 제1 작업 모드가 선택되어 있는 경우, 상기 암 실린더의 목표 속도에 기초하여 상기 제1 유량 제어 밸브와 상기 제3 유량 제어 밸브를 제어하면서, 상기 붐 실린더의 목표 속도에 기초하여 상기 제2 유량 제어 밸브를 제어하고, 상기 작업 기계의 작업 모드로서 상기 작업 장치의 제어성을 우선하는 제2 작업 모드가 선택되어 있는 경우, 상기 암 실린더의 목표 속도에 기초하여 상기 제1 유량 제어 밸브를 제어하면서, 상기 붐 실린더의 목표 속도에 기초하여 상기 제2 유량 제어 밸브를 제어하는 유량 제어 밸브 제어부를 구비하고,
상기 제어점이 상기 목표면의 상방에 위치하고 있을 때의 상기 제어점과 상기 목표면의 거리를 정이라고 하고,
상기 제어 장치는, 상기 거리가 소정의 거리 역치 이상일 때 상기 제1 작업 모드를 선택하고, 상기 거리가 상기 거리 역치 미만일 때 상기 제2 작업 모드를 선택하는 작업 모드 선택부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
암 및 붐을 갖는 다관절형의 작업 장치와,
상기 암을 구동하는 암 실린더와 상기 붐을 구동하는 붐 실린더를 포함하는 복수의 유압 액추에이터와,
상기 작업 장치를 조작하기 위한 조작 장치와,
원동기에 의해 구동되는 제1 유압 펌프 및 제2 유압 펌프와,
상기 제1 유압 펌프로부터 상기 암 실린더로 공급하는 작동유의 유량을 제어하는 제1 유량 제어 밸브와,
상기 제2 유압 펌프로부터 상기 붐 실린더로 공급하는 작동유의 유량을 제어하는 제2 유량 제어 밸브와,
상기 제2 유압 펌프로부터 상기 암 실린더로 공급하는 작동유의 유량을 제어하는 제3 유량 제어 밸브와,
상기 제1, 제2 및 제3 유량 제어 밸브를 제어하는 제어 장치를 구비하는 작업 기계에 있어서,
상기 제어 장치는,
상기 작업 장치의 자세 정보로부터 상기 작업 장치에 있어서의 소정의 제어점의 위치 정보를 연산하는 제어점 위치 연산부와,
상기 제어점의 위치 정보와 소정의 목표면의 위치 정보에 기초하여 상기 제어점과 상기 목표면의 거리를 연산하는 거리 연산부와,
상기 조작 장치의 조작 시에, 상기 작업 장치의 동작 범위가 상기 목표면 상 및 그 상방에 제한되도록 상기 암 실린더 및 상기 붐 실린더의 목표 속도를 상기 거리에 따라 연산하는 목표 속도 연산부와,
상기 작업 기계의 작업 모드로서 상기 작업 장치의 조작성을 우선하는 제1 작업 모드가 선택되어 있는 경우, 상기 암 실린더의 목표 속도에 기초하여 상기 제1 유량 제어 밸브와 상기 제3 유량 제어 밸브를 제어하면서, 상기 붐 실린더의 목표 속도에 기초하여 상기 제2 유량 제어 밸브를 제어하고, 상기 작업 기계의 작업 모드로서 상기 작업 장치의 제어성을 우선하는 제2 작업 모드가 선택되어 있는 경우, 상기 암 실린더의 목표 속도에 기초하여 상기 제1 유량 제어 밸브를 제어하면서, 상기 붐 실린더의 목표 속도에 기초하여 상기 제2 유량 제어 밸브를 제어하는 유량 제어 밸브 제어부를 구비하고,
상기 제어점이 상기 목표면의 상방에 위치하고 있을 때의 상기 제어점과 상기 목표면의 거리를 정이라고 하고,
상기 제어 장치는, 상기 암 실린더의 목표 속도가 소정의 속도 역치보다 클 때 및 상기 거리가 소정의 거리 역치 이상의 때 상기 제1 작업 모드를 선택하고, 상기 암 실린더의 목표 속도가 상기 속도 역치 미만이고 또한 상기 거리가 상기 거리 역치 미만일 때 상기 제2 작업 모드를 선택하는 작업 모드 선택부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
제1항에 있어서, 상기 거리 역치는 0 이상인 것을 특징으로 하는 작업 기계.
제2항에 있어서, 상기 속도 역치는, 상기 제1 유압 펌프의 공급 가능한 최대 유량에 상당하는 상기 암 실린더의 속도인 것을 특징으로 하는 작업 기계.
암 및 붐을 갖는 다관절형의 작업 장치와,
상기 암을 구동하는 암 실린더와 상기 붐을 구동하는 붐 실린더를 포함하는 복수의 유압 액추에이터와,
상기 작업 장치를 조작하기 위한 조작 장치와,
원동기에 의해 구동되는 제1 유압 펌프 및 제2 유압 펌프와,
상기 제1 유압 펌프로부터 상기 암 실린더로 공급하는 작동유의 유량을 제어하는 제1 유량 제어 밸브와,
상기 제2 유압 펌프로부터 상기 붐 실린더로 공급하는 작동유의 유량을 제어하는 제2 유량 제어 밸브와,
상기 제2 유압 펌프로부터 상기 암 실린더로 공급하는 작동유의 유량을 제어하는 제3 유량 제어 밸브와,
상기 제1, 제2 및 제3 유량 제어 밸브를 제어하는 제어 장치를 구비하는 작업 기계에 있어서,
상기 제어 장치는,
상기 작업 장치의 자세 정보로부터 상기 작업 장치에 있어서의 소정의 제어점의 위치 정보를 연산하는 제어점 위치 연산부와,
상기 제어점의 위치 정보와 소정의 목표면의 위치 정보에 기초하여 상기 제어점과 상기 목표면의 거리를 연산하는 거리 연산부와,
상기 조작 장치의 조작 시에, 상기 작업 장치의 동작 범위가 상기 목표면 상 및 그 상방에 제한되도록 상기 암 실린더 및 상기 붐 실린더의 목표 속도를 상기 거리에 따라 연산하는 목표 속도 연산부와,
상기 작업 기계의 작업 모드로서 상기 작업 장치의 조작성을 우선하는 제1 작업 모드가 선택되어 있는 경우, 상기 암 실린더의 목표 속도에 기초하여 상기 제1 유량 제어 밸브와 상기 제3 유량 제어 밸브를 제어하면서, 상기 붐 실린더의 목표 속도에 기초하여 상기 제2 유량 제어 밸브를 제어하고, 상기 작업 기계의 작업 모드로서 상기 작업 장치의 제어성을 우선하는 제2 작업 모드가 선택되어 있는 경우, 상기 암 실린더의 목표 속도에 기초하여 상기 제1 유량 제어 밸브를 제어하면서, 상기 붐 실린더의 목표 속도에 기초하여 상기 제2 유량 제어 밸브를 제어하는 유량 제어 밸브 제어부를 구비하고,
상기 원동기에 의해 구동되는 제3 유압 펌프와,
상기 제3 유압 펌프로부터 상기 붐 실린더로 공급되는 작동유의 유량을 제어하는 제4 유량 제어 밸브를 더 구비하고,
상기 유량 제어 밸브 제어부는, 상기 제1 작업 모드가 선택되어 있는 경우, 상기 암 실린더의 목표 속도에 기초하여 상기 제1 유량 제어 밸브와 상기 제3 유량 제어 밸브를 제어하면서, 상기 붐 실린더의 목표 속도에 기초하여 상기 제2 유량 제어 밸브와 상기 제4 유량 제어 밸브를 제어하고, 상기 제2 작업 모드가 선택되어 있는 경우, 상기 암 실린더의 목표 속도에 기초하여 상기 제1 유량 제어 밸브를 제어하면서, 상기 붐 실린더의 목표 속도에 기초하여 상기 제4 유량 제어 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
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