KR102388111B1 - 작업 기계 - Google Patents

Abstract

제어 컨트롤러는, 붐 하강 조작량이 제1 조작량 미만일 때에 붐 실린더의 제한 속도로서 제1 속도(제1 제한 속도)를 출력하고, 붐 하강 조작량이 제1 조작량 이상일 때에 제2 속도를 출력한다. 제1 속도는, 목표면 거리가 감소함에 따라서 저감하도록 설정되어 있다. 제2 속도는, 제1 속도와, 목표면 거리 및 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량의 어느 한쪽에 따라서 변화되도록 설정된 제3 속도(제2 제한 속도)와의 가중 평균으로 규정되고, 붐 하강 조작량이 증가함에 따라서 제1 속도의 가중치가 저감됨과 함께 제3 속도의 가중치가 증가하도록 설정되어 있다.

Description

작업 기계

본 발명은, 머신 컨트롤이 실행 가능한 작업 기계에 관한 것이다.

작업 기계의 하나인 유압 셔블에는, 오퍼레이터(조작자라고도 칭함)의 굴삭 조작을 보조하는 제어 시스템이 구비되는 경우가 있다. 구체적으로는, 조작 장치를 통해 굴삭 조작(예를 들어, 암 클라우드의 지시)이 입력된 경우, 목표면과 작업기의 선단(예를 들어 버킷의 클로 끝)의 위치 관계를 기초로, 작업기(프론트 작업기라고도 함)의 선단의 위치가 목표면 상 및 그 상방의 영역 내에 유지되도록, 작업기를 구동하는 붐 실린더, 암 실린더 및 버킷 실린더 중 적어도 붐 실린더를 강제적으로 동작시키는 제어(예를 들어, 붐 실린더를 신장하여 강제적으로 붐 상승 동작을 행함)를 실행하는 제어 시스템이 있다. 이러한 작업기 선단의 움직일 수 있는 영역을 제한하는 제어 시스템의 이용에 의해, 굴삭면의 마무리 작업이나 법면의 성형 작업이 용이해진다. 이하에서는, 이러한 종류의 제어를 「영역 제한 제어」 또는 「정지 제어」라고 칭하는 경우가 있다. 그리고, 조작 장치가 조작되고 있는 동안, 소정의 액추에이터를 미리 정한 조건에 따라 동작시키는 제어 신호를 연산하고, 그 제어 신호에 기초하여 그 액추에이터를 제어하는 제어 일반을 「머신 컨트롤(MC: Machine Control)」 또는 「(오퍼레이터 조작에 대한) 개입 제어」라고 칭하는 경우가 있다.

머신 컨트롤(MC)에 대하여 특허문헌 1(일본 특허 제6062115호 공보)에는, 작업 대상의 목표 형상을 나타내는 설계 지형과 작업기 사이의 거리를 취득하는 거리 취득부와, 작업기에 의한 작업이 정지 작업인 것을 나타내는 정지 판정 조건이 만족되고 있는지 여부, 및 작업기에 의한 작업이 롤링 압박 작업인 것을 나타내는 롤링 압박 판정 조건이 만족되고 있는지 여부를 판정하는 작업 국면 판정부와, 정지 판정 조건이 만족되고 있을 때에는, 작업기가 설계 지형을 따라 이동하도록 작업기를 제어하는 정지 제어의 실행을 결정하고, 롤링 압박 판정 조건이 만족되고 있을 때에는, 작업기와 설계 지형 사이의 거리에 따라 설계 지형을 향하는 작업기의 속도를 제한하는 롤링 압박 제어의 실행을 결정하는 제어 결정부를 구비하고, 제어 결정부는, 롤링 압박 제어의 실행 중에 정지 판정 조건이 만족된 때에는 롤링 압박 제어를 유지하는 작업 차량의 제어 시스템이 개시되어 있다.

일본 특허 제6062115호 공보

특허문헌 1에서는, 조작 조건이 롤링 압박 판정 조건을 만족하는지 여부로, 붐 하강 속도의 제한 방법의 전환을 행하고 있다. 즉, 급한 붐 하강 조작이 행해진 경우에는 롤링 압박 판정 조건이 만족된다고 판정하고, 붐 하강의 속도 제한 제어를, 정지 제어에서 이용되는 제2 제한 속도 정보 I2에 기초하는 속도 제한 제어로부터, 롤링 압박 제어에서 이용되는 제1 제한 속도 정보 I1에 기초하는 속도 제한 제어로 전환하고 있다. 제1 제한 속도 정보 I1과 제2 제한 속도 정보 I2는 작업기와 설계면의 거리에 따라 붐 하강의 제한 속도를 각각 규정하고 있지만, 제1 제한 속도 정보 I1과 제2 제한 속도 정보 I2가 규정하는 제한 속도의 차는 대부분의 거리 범위에서 크다. 그 때문에, 속도 제한 제어가 전환되는 전후의 속도차는 큰 경향에 있고, 차체에 쇼크가 발생하거나 조작에 위화감이 발생하거나 하기 쉽다.

특히, 붐 하강 조작으로 작업기 선단을 지표면 상에 정지시키는 정지 작업과, 붐 하강 조작으로 작업기 선단을 지표면에 압박하는 롤링 압박 작업의 조작 방법은 붐 하강 조작만을 행하는 점에서 매우 흡사하기 때문에, 조작 방법에서 어느 쪽의 작업을 행하려고 하고 있는지 판정하는 것은 어렵다. 예를 들어, 롤링 압박 판정 조건을 완화하게 하면(특허문헌 1에서는 r1을 크게 하면), 조종자가 의도하지 않은 장면에서 정지 제어용의 제2 제한 속도로부터 롤링 압박 제어용의 제1 제한 속도로 전환하게 되기 때문에, 속도의 급변에 의한 차체의 쇼크나 조작의 위화감 문제가 여전히 발생한다. 한편, 롤링 압박 판정 조건을 엄격하게 하면(특허문헌 1에서는 r1을 작게 하면), 조종자가 롤링 압박을 행하고 싶은 장면에서 롤링 압박 판정 조건이 만족되지 않고, 정지 제어에서 이용되는 제2 제한 속도 정보 I2에 기초하는 속도 제한 제어가 행하여지기 쉬워지기 때문에, 작업의 비효율화를 초래함과 함께, 조종자의 심리적 피로가 커진다.

본 발명의 목적은, 조종자에게 차체의 쇼크나 조작의 위화감을 부여하는 일 없이, 조종자의 의도대로 롤링 압박 작업을 행할 수 있는 작업 기계를 제공하는 데 있다.

본원은 상기 과제를 해결하는 수단을 복수 포함하고 있지만, 그 일례를 들면, 붐 및 암을 갖는 다관절형의 작업기와, 상기 붐을 구동하는 붐 실린더를 포함하는 복수의 유압 액추에이터이며 상기 작업기를 구동하는 복수의 유압 액추에이터와,

오퍼레이터의 조작에 따라서 상기 작업기의 동작을 지시하는 조작 장치와, 상기 조작 장치가 조작되고 있는 동안, 소정의 목표면 상 또는 그 상방에 상기 작업기가 위치하도록 상기 복수의 유압 액추에이터 중 적어도 하나를 제어하고, 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량에 기초하여 상기 붐 실린더의 속도를 제어하는 제어 장치를 구비하는 작업 기계에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량이 제1 조작량 미만일 때, 상기 붐 실린더의 제한 속도로서 상기 목표면과 상기 작업기의 거리가 감소함에 따라서 저감하도록 설정된 제1 속도를 산출하고, 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량이 상기 제1 조작량 이상일 때, 상기 붐 실린더의 제한 속도로서 제2 속도를 산출하고, 상기 제2 속도는, 상기 제1 속도와, 상기 목표면과 상기 작업기의 거리 및 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량의 어느 한쪽에 따라서 변화되도록 설정된 제3 속도와의 가중 평균으로 규정되고, 상기 붐 하강 조작량이 증가함에 따라서 상기 제1 속도의 가중치가 저감됨과 함께 상기 제3 속도의 가중치가 증가하도록 설정되어 있고, 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량에 기초하는 상기 붐 실린더의 속도가 상기 제한 속도를 초과할 때, 상기 붐 실린더의 속도를 상기 제한 속도로 제한하는 것으로 한다.

본 발명에 따르면, 조종자에게 차체의 쇼크나 조작의 위화감을 부여하는 일 없이, 조종자의 의도대로 롤링 압박 작업을 행할 수 있다.

도 1은, 유압 셔블의 구성도.
도 2는, 유압 셔블의 제어 컨트롤러를 유압 구동 장치와 함께 도시하는 도면.
도 3은, 도 2 중의 프론트 제어용 유압 유닛(160)의 상세도.
도 4는, 도 1의 유압 셔블에 있어서의 좌표계 및 목표면을 도시하는 도면.
도 5는, 유압 셔블의 제어 컨트롤러(40)의 하드웨어 구성도.
도 6은, 표시 장치(53a)의 표시 화면의 일례의 도면.
도 7은, 작업 선택 모드의 아이콘의 일례를 도시하는 도면.
도 8은, 유압 셔블의 제어 컨트롤러(40)의 기능 블록도.
도 9는, 버킷(10)의 선단이 보정 후의 목표 속도 벡터 Vca대로 MC된 때의 궤적의 일례를 도시하는 도면.
도 10은, 붐 하강 제한 속도 연산부(43d)의 제어 블록선도.
도 11은, 붐 하강 제한 속도 연산부(43d)에서 이용되는 제1 속도 제한 테이블과 제2 속도 제한 테이블의 일례를 도시하는 도면.
도 12는, 붐 하강 제한 속도 연산부(43d)에서 이용되는 속도 비율 테이블의 일례를 도시하는 도면.
도 13은, 제1 실시 형태의 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)가 실행하는 처리의 흐름도.
도 14는, 제2 실시 형태의 붐 하강 제한 속도 연산부(43d)에서 이용되는 속도 비율 테이블.
도 15는, 제2 실시 형태의 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)가 실행하는 처리의 흐름도.
도 16은, 제3 실시 형태에 있어서의 붐 하강 제한 속도 연산부(43d)의 제어 블록선도.
도 17은, 요구 붐 하강 속도 테이블의 일례를 도시하는 도면.
도 18은, 제3 실시 형태의 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)가 실행하는 처리의 흐름도.
도 19는, 제4 실시 형태의 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)가 실행하는 처리의 흐름도.
도 20은, 제5 실시 형태의 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)가 실행하는 처리의 흐름도.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 사용하여 설명한다. 또한, 이하에서는, 작업기의 선단의 작업구(어태치먼트)로서 버킷(10)을 구비하는 유압 셔블을 예시하지만, 버킷 이외의 어태치먼트를 구비하는 작업 기계에서 본 발명을 적용해도 상관없다. 또한, 복수의 링크 부재(어태치먼트, 암, 붐 등)를 연결하여 구성되는 다관절형의 작업기를 갖는 것이라면 유압 셔블 이외의 작업 기계로의 적용도 가능하다.

또한, 본고에서는, 어떤 형상을 나타내는 용어(예를 들어, 목표면, 설계면 등)와 함께 사용되는 「상」, 「상방」 또는 「하방」이라고 하는 단어의 의미에 관한 것이고, 「상」은 당해 어떤 형상의 「표면」을 의미하고, 「상방」은 당해 어떤 형상의 「표면보다 높은 위치」를 의미하고, 「하방」은 당해 어떤 형상의 「표면보다 낮은 위치」를 의미하는 것으로 한다. 또한, 이하의 설명에서는, 동일한 구성 요소가 복수 존재하는 경우, 부호(숫자)의 말미에 알파벳을 붙이는 경우가 있지만, 당해 알파벳을 생략하여 당해 복수의 구성 요소를 통합하여 표기하는 경우가 있다. 예를 들어, 3개의 펌프(300a, 300b, 300c)가 존재할 때, 이들을 통합하여 펌프(300)라고 표기하는 경우가 있다.

<제1 실시 형태>

-유압 셔블의 전체 구성-

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 유압 셔블의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시 형태에 관한 유압 셔블의 제어 컨트롤러를 유압 구동 장치와 함께 도시하는 도면이고, 도 3은 도 2 중의 프론트 제어용 유압 유닛(160) 및 그 주변 설비의 상세도이다.

도 1에 있어서, 유압 셔블(1)은, 다관절형의 프론트 작업기(1A)와, 차체(1B)로 구성되어 있다. 차체(1B)는, 좌우의 주행 유압 모터(3a, 3b)(유압 모터(3a)는 도 2를 참조)에 의해 주행하는 하부 주행체(11)와, 하부 주행체(11) 상에 설치되어, 선회 유압 모터(4)에 의해 선회하는 상부 선회체(12)로 이루어진다.

프론트 작업기(1A)는, 수직 방향으로 각각 회동하는 복수의 피구동 부재(붐(8), 암(9) 및 버킷(10))를 연결하여 구성되어 있다. 붐(8)의 기단은 상부 선회체(12)의 전방부에 있어서 붐 핀을 통해 회동 가능하게 지지되어 있다. 붐(8)의 선단에는 암 핀을 통해 암(9)이 회동 가능하게 연결되어 있고, 암(9)의 선단에는 버킷 핀을 통해 버킷(10)이 회동 가능하게 연결되어 있다. 붐(8)은 붐 실린더(5)에 의해 구동되고, 암(9)은 암 실린더(6)에 의해 구동되고, 버킷(10)은 버킷 실린더(7)에 의해 구동된다.

붐(8), 암(9), 버킷(10)의 회동 각도 α, β, γ(도 4 참조)를 측정 가능하도록, 붐 핀에 붐 각도 센서(30), 암 핀에 암 각도 센서(31), 버킷 링크(13)에 버킷 각도 센서(32)가 설치되고, 상부 선회체(12)에는 기준면(예를 들어 수평면)에 대한 상부 선회체(12)(차체(1B))의 경사각 θ(도 5 참조)를 검출하는 차체 경사각 센서(33)가 설치되어 있다. 또한, 각도 센서(30, 31, 32)는 각각 기준면에 대한 각도 센서로 대체 가능하다.

상부 선회체(12)에 마련된 운전실 내에는, 주행 우 레버(23a)(도 2)를 갖고 주행 우 유압 모터(3a)(하부 주행체(11))를 조작하기 위한 조작 장치(47a)(도 2)와, 주행 좌 레버(23b)(도 2)를 갖고 주행 좌 유압 모터(3b)(하부 주행체(11))를 조작하기 위한 조작 장치(47b)(도 2)와, 조작 우 레버(1a)(도 2)를 공유하고 붐 실린더(5)(붐(8)) 및 버킷 실린더(7)(버킷(10))를 조작하기 위한 조작 장치(45a, 46a)(도 2)와, 조작 좌 레버(1b)(도 2)를 공유하고 암 실린더(6)(암(9)) 및 선회 유압 모터(4)(상부 선회체(12))를 조작하기 위한 조작 장치(45b, 46b)(도 2)가 설치되어 있다. 이하에서는, 주행 우 레버(23a), 주행 좌 레버(23b), 조작 우 레버(1a) 및 조작 좌 레버(1b)를 조작 레버(1, 23)라고 총칭하는 경우가 있다.

상부 선회체(12)에 탑재된 원동기인 엔진(18)은, 유압 펌프(2)와 파일럿 펌프(48)를 구동한다. 유압 펌프(2)는 레귤레이터(2a)에 의해 용량이 제어되는 가변 용량형 펌프이고, 파일럿 펌프(48)는 고정 용량형 펌프이다. 본 실시 형태에 있어서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 파일럿 라인(144, 145, 146, 147, 148, 149)의 도중에 셔틀 블록(162)이 마련되어 있다. 조작 장치(45, 46, 47)로부터 출력된 유압 신호가, 이 셔틀 블록(162)을 통해 레귤레이터(2a)에도 입력된다. 셔틀 블록(162)의 상세 구성은 생략하지만, 유압 신호가 셔틀 블록(162)을 통해 레귤레이터(2a)에 입력되어 있고, 유압 펌프(2)의 토출 유량이 당해 유압 신호에 따라서 제어된다.

파일럿 펌프(48)의 토출 배관인 펌프 라인(170)은 로크 밸브(39)를 통한 후, 복수로 분기하여 조작 장치(45, 46, 47), 프론트 제어용 유압 유닛(160) 내의 각 밸브에 접속하고 있다. 로크 밸브(39)는 본 예에서는 전자 전환 밸브이고, 그 전자 구동부는 상부 선회체(12)의 운전실에 배치된 게이트 로크 레버(도시하지 않음)의 위치 검출기와 전기적으로 접속하고 있다. 게이트 로크 레버의 포지션은 위치 검출기로 검출되고, 그 위치 검출기로부터 로크 밸브(39)에 대하여 게이트 로크 레버의 포지션에 따른 신호가 입력된다. 게이트 로크 레버의 포지션이 로크 위치에 있으면 로크 밸브(39)가 폐쇄하여 펌프 라인(170)이 차단되고, 로크 해제 위치에 있으면 로크 밸브(39)가 개방하여 펌프 라인(170)이 개통한다. 즉, 펌프 라인(170)이 차단된 상태에서는 조작 장치(45, 46, 47)에 의한 조작이 무효화되어, 선회, 굴삭 등의 동작이 금지된다.

조작 장치(45, 46, 47)는, 유압 파일럿 방식이고, 파일럿 펌프(48)로부터 토출되는 압유를 기초로, 각각 오퍼레이터에 의해 조작되는 조작 레버(1, 23)의 조작량(예를 들어, 레버 스트로크)과 조작 방향에 따른 파일럿압(조작압이라고 칭하는 경우가 있음)을 발생한다. 이렇게 발생한 파일럿압은, 컨트롤 밸브 유닛(20) 내의 대응하는 유량 제어 밸브(15a 내지 15f)(도 2 또는 도 3 참조)의 유압 구동부(150a 내지 155b)에 파일럿 라인(144a 내지 149b)(도 3 참조)을 통해 공급되어, 이들 유량 제어 밸브(15a 내지 15f)를 구동하는 제어 신호로서 이용된다.

유압 펌프(2)로부터 토출된 압유는, 유량 제어 밸브(15a, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f)(도 3 참조)를 통해 주행 우 유압 모터(3a), 주행 좌 유압 모터(3b), 선회 유압 모터(4), 붐 실린더(5), 암 실린더(6), 버킷 실린더(7)에 공급된다. 공급된 압유에 의해 붐 실린더(5), 암 실린더(6), 버킷 실린더(7)가 신축함으로써, 붐(8), 암(9), 버킷(10)이 각각 회동하고, 버킷(10)의 위치 및 자세가 변화한다. 또한, 공급된 압유에 의해 선회 유압 모터(4)가 회전함으로써, 하부 주행체(11)에 대하여 상부 선회체(12)가 선회한다. 그리고, 공급된 압유에 의해 주행 우 유압 모터(3a), 주행 좌 유압 모터(3b)가 회전함으로써, 하부 주행체(11)가 주행한다.

작업기(1A)의 자세는 도 4의 셔블 기준 좌표에 기초하여 정의할 수 있다. 도 4의 셔블 기준 좌표는, 상부 선회체(12)에 설정된 좌표이고, 붐(8)의 기저부를 원점으로 하여, 상부 선회체(12)에 있어서의 연직 방향에 Z축, 수평 방향에 X축을 설정하였다. X축에 대한 붐(8)의 경사각을 붐각 α, 붐에 대한 암(9)의 경사각을 암각 β, 암에 대한 버킷 클로 끝의 경사각을 버킷각 γ로 하였다. 수평면(기준면)에 대한 차체(1B)(상부 선회체(12))의 경사각을 경사각 θ로 하였다. 붐각 α는 붐 각도 센서(30)에 의해, 암각 β는 암 각도 센서(31)에 의해, 버킷각 γ는 버킷 각도 센서(32)에 의해, 경사각 θ는 차체 경사각 센서(33)에 의해 검출된다. 붐각 α는, 붐(8)을 최대(최고)까지 올린 때(붐 실린더(5)가 상승 방향의 스트로크 엔드일 때, 즉 붐 실린더 길이가 최장일 때)에 최소로 되고, 붐(8)을 최소(최저)까지 내린 때(붐 실린더(5)가 하강 방향의 스트로크 엔드일 때, 즉 붐 실린더 길이가 최단일 때)에 최대로 된다. 암각 β는, 암 실린더 길이가 최단일 때에 최소로 되고, 암 실린더 길이가 최장일 때에 최대로 된다. 버킷각 γ는, 버킷 실린더 길이가 최단일 때(도 4일 때)에 최소로 되고, 버킷 실린더 길이가 최장일 때에 최대로 된다. 이때, 붐(8)의 기저부로부터 암(9)의 접속부까지의 길이를 L1, 암(9)과 붐(8)의 접속부로부터 암(9)과 버킷(10)의 접속부까지의 길이를 L2, 암(9)과 버킷(10)의 접속부로부터 버킷(10)의 선단부까지의 길이를 L3으로 하면, 셔블 기준 좌표에 있어서의 버킷(10)의 선단 위치는, X_bk를 X 방향 위치, Z_bk를 Z 방향 위치로 하여, 이하의 식 (1) (2)로 나타낼 수 있다.

X_bk=L₁cos(α)+L₂cos(α+β)+L₃cos(α+β+γ)…식 (1)

Z_bk=L1sin(α)+L2sin(α+β)+L3sin(α+β+γ)…식 (2)

또한, 유압 셔블(1)은, 도 4에 도시한 바와 같이, 상부 선회체(12)에 한 쌍의 GNSS(Global Navigation Sattelite System) 안테나(14A, 14B)를 구비하고 있다. GNSS 안테나(14)로부터의 정보에 기초하여, 글로벌 좌표계에 있어서의 유압 셔블(1)의 위치, 또한 버킷(10)의 위치를 산출할 수 있다.

도 5는 본 실시 형태에 관한 유압 셔블이 구비하는 머신 가이던스(Machine Guidance: MG) 그리고 머신 컨트롤(Machine Control: MC) 시스템의 구성도이다.

본 시스템에서는, 조작 장치(45a, 45b, 46a)의 적어도 하나가 조작된 때에 미리 정한 조건에 따라 프론트 작업기(1A)를 동작시키는 MC가 실행된다. MC에 있어서의 유압 액추에이터(5, 6, 7)의 제어는, 해당하는 유량 제어 밸브(15a, 15b, 15c)에 제어 신호(예를 들어, 붐 실린더(5)를 신장하여 강제적으로 붐 상승 동작을 행함)를 강제적으로 출력함으로써 행하여진다. 본 시스템에서 실행되는 MC로서는, 조작 장치(45b)로 암 조작을 할 때에 실행되는 「정지 제어(영역 제한 제어)」와, 암 조작을 행하지 않고 붐 하강 조작을 할 때에 실행되는 「정지 제어」와, 동일하게 암 조작을 행하지 않고 붐 하강 조작을 할 때에 실행되는 「롤링 압박 제어」가 포함된다.

정지 제어(영역 제한 제어)는, 소정의 목표면(700)(도 4 참조) 상 또는 그 상방에 프론트 작업기(1A)가 위치하도록 유압 액추에이터(5, 6, 7) 중 적어도 하나를 제어하는 MC이고, 암 조작에 의해 버킷 선단부가 목표면(700)을 따라 이동하도록, 목표면(700)에 수직인 방향의 버킷 클로 끝(작업기(1A)의 선단)의 속도 벡터가 제로가 되도록 붐 상승 속도 또는 붐 하강 속도를 출력한다.

정지 제어는, 목표면(700)보다도 하방에 버킷 선단부(예를 들어 버킷 클로 끝)가 침입하지 않도록 붐 하강 동작을 정지하는 MC이고, 목표면(700)과 버킷 선단부의 거리가 가까워짐에 따라 붐 하강 속도를 서서히 감속한다.

롤링 압박 제어는, 목표면(700)에 버킷(10)의 저면을 급격하게 밀기으로써 목표면(700)대로 성형된 굴삭면을 눌러 굳히는 롤링 압박 작업을 하기 때문에, 목표면(700)과 버킷(10)의 거리가 가까워도 붐 하강 속도를 가능한 한 감속시키지 않는 MC이다.

또한, 본 실시 형태에서는, MC 시의 프론트 작업기(1A)의 제어점을, 유압 셔블의 버킷(10)의 클로 끝(작업기(1A)의 선단)에 설정하고 있지만, 제어점은 작업기(1A)의 선단 부분의 점이면 버킷 클로 끝 이외에도 변경 가능하다. 예를 들어, 버킷(10)의 저면이나 버킷 링크(13)의 최외부도 선택 가능하고, 목표면(700)으로부터 가장 거리가 가까운 버킷(10) 상의 점을 적절히 제어점으로 하는 구성을 채용해도 된다. 또한, 본고에서는 MC를, 조작 장치(45, 46)의 비조작 시에 작업기(1A)의 동작을 컨트롤러에 의해 제어하는 「자동 제어」에 대하여, 조작 장치(45, 46)의 조작 시에만 작업기(1A)의 동작을 컨트롤러에 의해 제어하는 「반자동 제어」라고 칭하는 경우가 있다.

또한, 본 시스템에서의 프론트 작업기(1A)의 MG로서는, 예를 들어 도 6에 도시하는 바와 같이, 목표면(700)과 작업기(1A)(예를 들어, 버킷(10))의 위치 관계를 표시 장치(53a)에 표시하는 처리가 행하여진다.

도 5의 시스템은, 작업기 자세 검출 장치(50)와, 목표면 설정 장치(51)와, GNSS 안테나(14)와, 오퍼레이터 조작 검출 장치(52a)와, 표시 장치(53a)와, 작업 모드 선택 스위치(96)와, MG 및 MC를 담당하는 제어 컨트롤러(제어 장치)(40)와, 표시 장치(53a)를 구비하고 있다.

작업기 자세 검출 장치(50)는, 붐 각도 센서(30), 암 각도 센서(31), 버킷 각도 센서(32), 차체 경사각 센서(33)로 구성된다. 이들의 각도 센서(30, 31, 32, 33)는 작업기(1A)의 자세 센서로서 기능하고 있다.

목표면 설정 장치(51)는, 목표면(700)에 관한 정보(각 목표면의 위치 정보나 경사 각도 정보를 포함함)를 입력 가능한 인터페이스이다. 목표면 설정 장치(51)는, 글로벌 좌표계(절대 좌표계) 상에 규정된 목표면의 3차원 데이터를 저장한 외부 단말기(도시하지 않음)와 접속되어 있다. 또한, 목표면 설정 장치(51)를 통한 목표면의 입력은, 오퍼레이터가 수동으로 행해도 된다.

오퍼레이터 조작 검출 장치(52a)는, 오퍼레이터에 의한 조작 레버(1a, 1b)(조작 장치(45a, 45b, 46a))의 조작에 의해 파일럿 라인(144, 145, 146)에 발생하는 조작압(제1 제어 신호)을 취득하는 압력 센서(70a, 70b, 71a, 71b, 72a, 72b)로 구성된다. 즉, 작업기(1A)에 관한 유압 실린더(5, 6, 7)에 대한 조작을 검출하고 있다.

표시 장치(53a)는, 도 6에 도시하는 바와 같이 목표면(700)과 작업기(1A)(예를 들어, 버킷(10))의 위치 관계를 표시하기 위한 터치 패널식의 액정 모니터이고, 운전실 내에 설치되어 있다. 도 6에 도시하는 바와 같이 표시 장치(53a)의 표시 화면에는, 목표면(700)과 버킷(10)의 위치 관계가 표시되어 있고, 목표면(700)과 버킷(10)의 클로 끝까지의 거리가 목표면 거리로서 표시되어 있다.

작업 모드 선택 스위치(96)는, 작업기(1A)에 의한 작업 모드로서 정지 모드(제1 모드)와 롤링 압박 허가 모드(제2 모드)의 어느 한쪽을 선택하기 위한 스위치이다. 본 실시 형태의 작업 모드 선택 스위치(96)는 표시 장치(53a)의 화면 상에 표시된 아이콘으로 구성되어 있고, 도 7에 정지 모드와 롤링 압박 허가 모드의 아이콘을 각각 나타낸다. 선택 중의 모드가 아이콘으로 화면 상에 표시되고, 그 화면 상의 아이콘에 조작자가 접촉함으로써 작업 모드(즉 스위치의 전환 위치)를 전환할 수 있다.

-프론트 제어용 유압 유닛(160)-

도 3에 도시한 바와 같이, 프론트 제어용 유압 유닛(160)은, 붐(8)용의 조작 장치(45a)의 파일럿 라인(144a, 144b)에 마련되고, 조작 레버(1a)의 조작량으로서 파일럿압(제1 제어 신호)을 검출하는 압력 센서(70a, 70b)와, 1차 포트측이 펌프 라인(170)을 통해 파일럿 펌프(48)에 접속되어 파일럿 펌프(48)로부터의 파일럿압을 감압하여 출력하는 전자 비례 밸브(54a)와, 붐(8)용의 조작 장치(45a)의 파일럿 라인(144a)과 전자 비례 밸브(54a)의 2차 포트측에 접속되어, 파일럿 라인(144a) 내의 파일럿압과 전자 비례 밸브(54a)로부터 출력되는 제어압(제2 제어 신호)의 고압측을 선택하여, 유량 제어 밸브(15a)의 유압 구동부(150a)로 유도하는 셔틀 밸브(82a)와, 붐(8)용의 조작 장치(45a)의 파일럿 라인(144b)에 설치되어, 제어 컨트롤러(40)로부터의 제어 신호를 기초로 파일럿 라인(144b) 내의 파일럿압(제1 제어 신호)을 저감하여 출력하는 전자 비례 밸브(54b)를 구비하고 있다.

또한, 프론트 제어용 유압 유닛(160)은, 암(9)용의 파일럿 라인(145a, 145b)에 설치되어, 조작 레버(1b)의 조작량으로서 파일럿압(제1 제어 신호)을 검출하여 제어 컨트롤러(40)에 출력하는 압력 센서(71a, 71b)와, 파일럿 라인(145b)에 설치되어, 제어 컨트롤러(40)로부터의 제어 신호를 기초로 파일럿압(제1 제어 신호)을 저감하여 출력하는 전자 비례 밸브(55b)와, 파일럿 라인(145a)에 설치되어, 제어 컨트롤러(40)로부터의 제어 신호를 기초로 파일럿 라인(145a) 내의 파일럿압(제1 제어 신호)을 저감하여 출력하는 전자 비례 밸브(55a)가 마련되어 있다.

또한, 프론트 제어용 유압 유닛(160)은, 버킷(10)용의 파일럿 라인(146a, 146b)에는, 조작 레버(1a)의 조작량으로서 파일럿압(제1 제어 신호)을 검출하여 제어 컨트롤러(40)에 출력하는 압력 센서(72a, 72b)와, 제어 컨트롤러(40)로부터의 제어 신호를 기초로 파일럿압(제1 제어 신호)을 저감하여 출력하는 전자 비례 밸브(56a, 56b)와, 1차 포트측이 파일럿 펌프(48)에 접속되어 파일럿 펌프(48)로부터의 파일럿압을 감압하여 출력하는 전자 비례 밸브(56c, 56d)와, 파일럿 라인(146a, 146b) 내의 파일럿압과 전자 비례 밸브(56c, 56d)로부터 출력되는 제어압의 고압측을 선택하여, 유량 제어 밸브(15c)의 유압 구동부(152a, 152b)로 유도하는 셔틀 밸브(83a, 83b)가 각각 마련되어 있다. 또한, 도 3에서는, 압력 센서(70, 71, 72)와 제어 컨트롤러(40)의 접속선은 지면의 사정상 생략하고 있다.

전자 비례 밸브(54b, 55a, 55b, 56a, 56b)는, 비통전 시에는 개방도가 최대로, 제어 컨트롤러(40)로부터의 제어 신호인 전류를 증대시킬수록 개방도는 작아진다. 한편, 전자 비례 밸브(54a, 56c, 56d)는, 비통전 시에는 개방도를 제로, 통전 시에 개방도를 갖고, 제어 컨트롤러(40)로부터의 전류(제어 신호)를 증대시킬수록 개방도는 커진다. 이렇게 각 전자 비례 밸브의 개방도(54, 55, 56)는 제어 컨트롤러(40)로부터의 제어 신호에 따른 것으로 된다.

상기와 같이 구성되는 제어용 유압 유닛(160)에 있어서, 제어 컨트롤러(40)로부터 제어 신호를 출력하여 전자 비례 밸브(54a, 56c, 56d)를 구동하면, 대응하는 조작 장치(45a, 46a)의 오퍼레이터 조작이 없는 경우에도 파일럿압(제2 제어 신호)을 발생시킬 수 있으므로, 붐 상승 동작, 버킷 크라우드 동작, 버킷 덤프 동작을 강제적으로 발생시킬 수 있다. 또한, 이와 마찬가지로 제어 컨트롤러(40)에 의해 전자 비례 밸브(54b, 55a, 55b, 56a, 56b)를 구동하면, 조작 장치(45a, 45b, 46a)의 오퍼레이터 조작에 의해 발생한 파일럿압(제1 제어 신호)을 감한 파일럿압(제2 제어 신호)을 발생시킬 수 있고, 붐 하강 동작, 암 클라우드/덤프 동작, 버킷 크라우드/덤프 동작의 속도를 오퍼레이터 조작의 값으로부터 강제적으로 저감할 수 있다.

본고에서는, 유량 제어 밸브(15a 내지 15c)에 대한 제어 신호 중, 조작 장치(45a, 45b, 46a)의 조작에 의해 발생한 파일럿압을 「제1 제어 신호」라고 칭한다. 그리고, 유량 제어 밸브(15a 내지 15c)에 대한 제어 신호 중, 제어 컨트롤러(40)로 전자 비례 밸브(54b, 55a, 55b, 56a, 56b)를 구동하여 제1 제어 신호를 보정(저감)하여 생성한 파일럿압과, 제어 컨트롤러(40)로 전자 비례 밸브(54a, 56c, 56d)를 구동하여 제1 제어 신호와는 별도로 새롭게 생성한 파일럿압을 「제2 제어 신호」라고 칭한다.

제2 제어 신호는, 제1 제어 신호에 의해 발생되는 작업기(1A)의 제어점의 속도가 소정의 조건에 반할 때에 생성되고, 당해 소정의 조건에 반하지 않는 작업기(1A)의 제어점의 속도를 발생시키는 제어 신호로서 생성된다. 또한, 동일한 유량 제어 밸브(15a 내지 15c)에 있어서의 한쪽의 유압 구동부에 대하여 제1 제어 신호가, 다른 쪽의 유압 구동부에 대하여 제2 제어 신호가 생성되는 경우에는, 제2 제어 신호를 우선적으로 유압 구동부에 작용시키는 것으로 하고, 제1 제어 신호를 전자 비례 밸브로 차단하고, 제2 제어 신호를 당해 다른 쪽의 유압 구동부에 입력한다. 따라서, 유량 제어 밸브(15a 내지 15c) 중 제2 제어 신호가 연산된 것에 대해서는 제2 제어 신호를 기초로 제어되고, 제2 제어 신호가 연산되지 않은 것에 대해서는 제1 제어 신호를 기초로 제어되고, 제1 및 제2 제어 신호의 양쪽이 발생하지 않은 것에 대해서는 제어(구동)되지 않게 된다. 상기와 같이 제1 제어 신호와 제2 제어 신호를 정의하면, MC는, 제2 제어 신호에 기초하는 유량 제어 밸브(15a 내지 15c)의 제어라고 할 수도 있다.

-제어 컨트롤러-

도 5에 있어서 제어 컨트롤러(40)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, 작업기 자세 검출 장치(50)인 각도 센서(30 내지 32) 및 경사각 센서(33)로부터의 신호와, 목표면(700)을 설정하기 위한 장치인 목표면 설정 장치(51)로부터의 신호와, GNSS 안테나(14)로부터의 신호와, 오퍼레이터 조작 검출 장치(52a)인 압력 센서(70a, 70b, 71a, 71b, 72a, 72b)로부터의 신호와, 작업 모드 선택 스위치(96)로부터의 신호가 입력되어, CPU(92)가 연산 가능한 것처럼 변환한다. ROM(93)은, 후술하는 처리를 포함하여 MC 및 MG를 실행하기 위한 제어 프로그램과, 당해 처리의 실행에 필요한 각종 정보 등이 기억된 기록 매체이고, CPU(92)는, ROM(93)에 기억된 제어 프로그램을 따라서 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 제작하고, 그 신호를 통달 장치(53)에 출력함으로써 통달 장치(53)를 작동시킬 수 있다.

또한, 도 5의 제어 컨트롤러(40)는, 기억 장치로서 ROM(93) 및 RAM(94)이라고 하는 반도체 메모리를 구비하고 있지만, 기억 장치라면 특히 대체 가능하고, 예를 들어 하드디스크 드라이브 등의 자기 기억 장치를 구비해도 된다.

도 8은 제어 컨트롤러(40)의 기능 블록도이다. 제어 컨트롤러(40)는, 조작량 연산부(43a)와, 자세 연산부(43b)와, 목표면 연산부(43c)와, 정지용 목표 속도 연산부(43e)와, 붐 하강 제한 속도 연산부(43d)와, 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)와, 목표 파일럿압 연산부(43g)와, 밸브 명령 연산부(43h)와, 표시 제어부(374a)로서 기능한다. 또한, 이하에서는, 목표 파일럿압 연산부(43g)와 밸브 명령 연산부(43h)를 액추에이터 제어부(81)라고 총칭하는 경우가 있다.

조작량 연산부(43a)는, 오퍼레이터 조작 검출 장치(52a)로부터의 입력을 기초로 조작 장치(45a), 45b, 46a(조작 레버(1a), 1b)의 조작량을 산출한다. 압력 센서(70, 71, 72)의 검출값으로부터 조작 장치(45a, 45b, 46a)의 조작량을 산출할 수 있다. 도면 중에 나타낸 압력 센서(70a)의 검출값으로부터는 붐 상승의 조작량, 압력 센서(70b)의 검출값으로부터는 붐 하강의 조작량, 압력 센서(71a)의 검출값으로부터는 암 클라우드(암 당기기)의 조작량, 압력 센서(71b)의 검출값으로부터는 암 덤프(암 밀기)의 조작량이 산출된다. 이렇게 압력 센서(70, 71, 72)의 검출값으로부터 변환된 조작량은 정지용 목표 속도 연산부(43e)나 붐 하강 제한 속도 연산부(43d)나 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)에 출력된다. 또한, 조작량 연산부(43a)는 압력 센서(72)의 검출값으로부터 버킷 덤프/클라우드의 조작량도 연산하고 있고, 그 연산 결과는 정지용 목표 속도 연산부(43e)에 출력되고 있다.

또한, 압력 센서(70, 71, 72)에 의한 조작량의 산출은 일례에 지나지 않고, 예를 들어 각 조작 장치(45a, 45b, 46a)의 조작 레버의 회전 변위를 검출하는 위치 센서(예를 들어, 로터리 인코더)로 당해 조작 레버의 조작량을 검출해도 된다. 또한, 조작량으로부터 동작 속도를 산출하는 구성 대신에, 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 신축량을 검출하는 스트로크 센서를 설치하여, 검출한 신축량의 시간 변화를 기초로 각 실린더의 동작 속도를 산출하는 구성도 적용 가능하다.

자세 연산부(43b)는 작업기 자세 검출 장치(50)로부터의 정보에 기초하여, 로컬 좌표계(셔블 기준 좌표)에 있어서의 프론트 작업기(1A)의 자세와, 버킷(10)의 클로 끝 위치를 연산한다. 이미 설명대로, 버킷(10)의 클로 끝 위치(Xbk, Zbk)는, 식 (1) 및 식 (2)에 의해 연산할 수 있다. 또한, 글로벌 좌표계에 있어서의 프론트 작업기(1A)의 자세와, 버킷(10)의 클로 끝 위치가 필요한 경우에는, 자세 연산부(43b)는, GNSS 안테나(14)의 신호로부터 상부 선회체(12)의 글로벌 좌표계에 있어서의 위치와 자세를 산출하여 로컬 좌표를 글로벌 좌표로 변환한다.

목표면 연산부(43c)는, 목표면 설정 장치(51)로부터의 정보에 기초하여 목표면(700)의 위치 정보를 연산하고, 이것을 RAM(94) 내에 기억한다. 본 실시 형태에서는, 도 4에 도시한 바와 같이, 3차원의 목표면을 작업기(1A)가 이동하는 평면(작업기의 동작 평면)으로 절단한 단면 형상을 목표면(700)(2차원의 목표면)으로서 이용한다.

또한, 도 4의 예에서는 목표면(700)은 하나이지만, 목표면이 복수 존재하는 경우도 있다. 목표면이 복수 존재하는 경우에는, 예를 들어, 작업기(1A)로부터 가장 가까운 것을 목표면으로 설정하는 방법이나, 버킷 클로 끝의 하방에 위치하는 것을 목표면으로 하는 방법이나, 임의로 선택한 것을 목표면으로 하는 방법 등이 있다.

정지용 목표 속도 연산부(43e)는, 정지 제어(영역 제한 제어) 시의 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 목표 속도를 연산한다. 정지용 목표 속도 연산부(43e)에서는, 조작량 연산부(43a)로부터 조작 장치(45a, 45b, 46a)의 조작량을 입력하여 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 목표 속도를 계산한다. 또한, 이 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 목표 속도와, 자세 연산부(43b)에서 구한 버킷의 선단 위치(클로 끝 위치)와, ROM(93)에 기억하고 있는 앞의 L1, L2, L3 등의 작업기(1A)의 각 부 치수로부터 버킷 선단의 목표 속도 벡터 Vc(도 9 참조)를 구한다. 버킷 선단과 목표면(700)의 거리(목표면 거리) H1이 제로에 근접함에 따라서, 버킷 선단의 목표 속도 벡터 Vc에 있어서의 목표면(700)에 수직인 성분 Vcy가 제로가 되도록 유압 실린더(5, 6, 7) 중 필요한 유압 실린더의 목표 속도를 보정하여 버킷 선단의 속도 벡터를 Vca(도 9 참조)로 변환하는 제어(방향 변환 제어)를 행한다. 목표면 거리 H1이 제로일 때의 속도 벡터 Vca는 목표면(700)에 평행한 성분 Vcx만이 된다. 이에 의해 목표면(700) 상 또는 그 상방에 버킷(10)의 클로 끝(제어점)이 위치하도록 보유 지지된다.

이때, 붐 상승/하강과 암 클라우드의 조합으로 방향 변환 제어를 행하도록 소프트가 설계되어 있는 경우, 속도 벡터 Vc가 목표면(700)에 접근하는 방향의 성분을 포함할 때(즉 목표면(700)에 대한 수직 방향의 벡터 성분 Vcy가 부일 때)는, 정지용 목표 속도 연산부(43e)는, 그 성분을 제거하는 것과 같은 붐 상승 방향의 붐 실린더(5)의 목표 속도를 연산한다. 반대로 속도 벡터 Vc가 목표면(700)으로부터 이격되는 방향의 성분을 포함할 때(즉 목표면(700)에 대한 수직 방향의 벡터 성분 Vcy가 정일 때)는, 그 성분을 제거하도록 붐 하강 방향의 붐 실린더(5)의 목표 속도를 연산한다.

또한 붐 상승/하강과 암 덤프의 조합으로 방향 변환 제어를 행하도록 소프트가 설계되어 있는 경우, 속도 벡터 Vc가 목표면(700)으로 접근하는 방향의 성분을 포함할 때는, 정지용 목표 속도 연산부(43e)는 그 성분을 제거하는 것과 같은 붐 상승 방향의 붐 실린더(5)의 목표 속도를 연산한다. 반대로 속도 벡터 Vc가 목표면(700)으로부터 이격되는 방향의 성분을 포함할 때는, 그 성분을 제거하도록 붐 하강 방향의 붐 실린더(5)의 목표 속도를 연산한다.

정지용 목표 속도 연산부(9c)에서 붐 하강 방향의 붐 실린더(5)의 목표 속도가 연산된 경우, 그 목표 속도는 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)에 출력되고, 그 밖의 목표 속도는 목표 파일럿압 연산부(43g)에 출력된다.

또한, 정지 제어가 행해지지 않는 경우, 정지용 목표 속도 연산부(43e)로부터는 조작 장치의 조작량에 기초하는 각 유압 실린더 목표 속도(조작자의 조작에 의한 조작량에 기초하는 각 유압 실린더의 목표 속도)가 출력된다.

붐 하강 제한 속도 연산부(43d)는, 붐 하강 조작량을 나타내는 압력 센서(70b)의 검출값과 목표면 거리 H1에 기초하여 제1 붐 하강 속도와 제2 붐 하강 속도를 연산한다.

-제1 붐 하강 속도-

도 10은 붐 하강 제한 속도 연산부(43d)의 제어 블록선도이다. 먼저 제1 붐 하강 속도에 대하여 설명한다. 붐 하강 제한 속도 연산부(43d)는, 자세 연산부(43b)에서 연산된 버킷 선단으로부터 목표면(700)까지의 목표면 거리 H1(S1)을 도 11에 파선으로 나타내는 제1 제한 속도 테이블 S2에 입력하고, 제1 붐 하강 속도로서 붐 실린더(5)의 하강 방향의 제1 제한 속도 VD1(정지용 붐 하강 속도(제1 속도))을 출력(산출)한다(S9). 도 11의 제1 제한 속도 테이블은, 목표면(700) 상에서 버킷 선단을 정지시키기 위하여 목표면 거리 H1이 작아질수록 붐 실린더(5)의 하강 방향의 제한 속도가 제로에 근접하도록, 목표면 거리 H1이 감소함에 따라서 서서히 붐 실린더(5)의 제한 속도가 저감되도록 설정되어 있다. 도 11의 예에서는 붐 실린더(5)의 제한 속도가 목표면 거리 H1의 감소와 함께 1차 함수적으로 저감되고 있다.

-제2 붐 하강 속도-

다음으로 제2 붐 하강 속도에 대하여 설명한다. 붐 하강 제한 속도 연산부(43d)는, 자세 연산부(43b)에서 연산된 목표면 거리 H1(S1)을 도 11에 도시하는 제2 속도 제한 테이블 S3에 입력하여 제2 제한 속도 VD2(롤링 압박용 붐 하강 속도(제3 속도))를 출력(산출)한다(S3). 목표면 거리 H1에 대해서, 0에 가까운 값을 h1(제1 거리)로 설정하고, 이 h1보다 큰 값을 h2(제2 거리)로 하면(즉, 0<h1<h2), 도 11의 제2 속도 제한 테이블에서는, 제2 제한 속도는, 목표면 거리 H1이 머신 컨트롤의 실행되는 제로로부터 설정값 h2까지의 범위 내에서는 제1 제한 속도보다 커지도록 설정되어 있다. 단, 목표면(700)을 롤링 압박하기 위해서, 설정값 h1을 경계로, 목표면 거리 H1에 대한 붐 실린더(5)의 하강 방향의 속도 기울기가 급해지도록(즉, 제한 속도가 급감하도록) 설정되어 있다.

또한, 압력 센터(70b)에서 검출한 파일럿압 즉 붐 하강의 조작량의 값(S4)을 도 12에 도시하는 속도 비율 테이블(S5)에 입력하여 붐 하강 조작량(x)의 함수인 속도 비율 α(α=f(x))를 연산한다. 여기에서, 붐 하강 조작량에 제로보다 큰 제1 조작량과, 이 제1 조작량보다 큰 제2 조작량을 설정하면, 붐 하강의 조작량이 제1 조작량 미만인 경우에는, 함수 α는 0.0을 출력한다. 붐 하강의 조작량이 제1 조작량 이상 또한 제2 조작량 미만인 경우에는, 붐 하강 조작량과 제1 조작량의 편차의 증가와 함께 단조롭게 증가하는 수치(최댓값 1.0)를 함수 α는 출력한다. 붐 하강의 조작량이 제2 조작량 이상인 경우에는, 함수 α는 1.0을 출력한다. 또한, 함수 α는, 단조 증가 함수이며 제1 조작량으로부터 제2 조작량의 범위에서 제로부터 1을 향하여 단조 증가하는 함수라면 도 11에 도시한 것 이외의 함수도 이용 가능하다.

여기에서 또한 별도의 함수(1-α)를 정의한다. 함수(1-α)는 붐 하강의 조작량이 제1 조작량 이상 또한 제2 조작량 미만인 경우에는, 붐 하강 조작량과 제1 조작량의 편차의 증가와 함께 단조롭게 감소하는 함수가 된다. 본고에서는, 함수(1-α)를 제1 함수, 함수 α를 제2 함수라고 칭하는 경우가 있다.

그리고 제2 붐 하강 속도(제2 속도)로서는, 제1 제한 속도 VD1에 제1 함수(1-α)를 곱한 값(S6)과, 제2 제한 속도 VD2에 제2 함수 α를 곱한 값(S7)의 합((1-α)VD1+αVD2)이 출력된다(S8, S10). 즉, 제2 붐 하강 속도(제2 속도)는, 제1 제한 속도 VD1과 제2 제한 속도 VD2의 가중 평균으로 규정되고, 붐 하강 조작량이 증가함에 따라서 제1 제한 속도 VD1의 가중치(1-α)가 저감됨과 함께 제2 제한 속도 VD2의 가중치(α)가 증가하도록 설정된다.

제1 붐 하강 속도에는, 항상 정지용 붐 하강 제한 속도 VD1이 출력된다. 한편, 제2 붐 하강 속도에는, 붐 하강 조작량이 제1 조작량 미만인 경우, 정지용 붐 하강 제한 속도 VD1이 출력되고, 붐 하강 조작량이 제1 조작량 이상 또한 제2 조작량 미만인 경우에는, 붐 하강 조작량의 증가에 비례하여 붐 하강 조작량이 클수록 빠른 붐 하강 제한 속도(비례 붐 하강 속도)가 출력되고, 붐 하강 조작량이 제2 조작량 이상인 경우에는 롤링 압박용 붐 하강 제한 속도 VD2가 출력된다.

작업 모드 선택 스위치(96)는, 작업 모드로서 정지 모드가 선택되어 있는 경우, 정지 모드 플래그로서 1을 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)에 출력한다. 반대로 롤링 압박 허가 모드가 선택되어 있는 경우, 정지 모드 플래그로서 0을 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)에 출력한다.

-붐 하강 제한 속도 선택부(43f)-

붐 하강 제한 속도 선택부(43f)는, 암 조작의 유무, 작업 모드 선택 스위치(96)의 전환 위치 및 붐 하강 조작량의 적어도 하나에 기초하여, 목표 파일럿압 연산부(43g)에 출력하는 붐 실린더(5)의 붐 하강 방향의 제한 속도를 선택하는 처리를 실행하는 부분이다.

도 13은 본 실시 형태의 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)가 실행하는 처리의 흐름도이다. 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)는 소정의 제어 주기로 도 13의 처리를 반복하여 실행한다. 처리를 개시하면, 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)는, 스텝 S301에 있어서, 조작량 연산부(43a)로부터 입력되는 암 조작량에 기초하여 조작 장치(45b)에 암 조작이 입력되어 있는지 여부를 판정한다. 여기서 암 조작이 입력되어 있다고 판정한 때는 스텝 S302로 진행하고, 암 조작의 입력이 없다고 판정한 때는 스텝 S303으로 진행한다.

스텝 S302에서는, 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)는, 정지용 목표 속도 연산부(43e)로부터 입력된 붐 실린더의 하강 방향의 목표 속도를 목표 파일럿압 연산부(43g)에 출력한다. 또한, 정지용 목표 속도 연산부(43e)가 붐 실린더의 상승 방향의 목표 속도를 연산한 때에는, 그 붐 실린더 목표 속도는 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)를 통하는 일없이 목표 파일럿압 연산부(43g)에 출력해도 된다.

스텝 S303에서는, 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)는, 작업 모드 선택 스위치(96)로부터 입력되는 정지 모드 플래그에 기초하여, 작업 모드로서 정지 모드가 선택되어 있는지 여부를 판정한다. 여기서 정지 모드 플래그가 1에서 정지 모드가 선택되어 있다고 판정한 경우에는 스텝 S304로 진행한다. 한편, 정지 모드 플래그가 0에서 롤링 압박 허가 모드가 선택되어 있다고 판정한 경우에는 스텝 S305로 진행한다.

스텝 S304에서는, 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)는, 붐 하강 제한 속도 연산부(43d)에서 연산된 제1 붐 하강 속도 VD1을 목표 파일럿압 연산부(43g)에 출력한다.

스텝 S305에서는, 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)는, 조작량 연산부(43a)로부터 입력되는 붐 하강 조작량에 기초하여 조작 장치(45a)에 입력된 붐 하강 조작이 제1 조작량 미만인지 여부를 판정한다. 여기서 붐 하강 조작량이 제1 조작량 미만이라고 판정한 경우에는 스텝 S306으로 진행하고, 제1 조작량 이상이라고 판정 한 경우에는 스텝 S307로 진행한다.

스텝 S306에서는, 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)는, 붐 하강 제한 속도 연산부(43d)에서 연산된 제2 붐 하강 속도(제1 속도)를 목표 파일럿압 연산부(43g)에 출력한다. 이 경우, 붐 하강 조작량은 제1 조작량 미만이므로 제2 붐 하강 속도로서는 VD1(정지용 붐 하강 속도)이 출력된다.

스텝 S307에서는, 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)는, 조작량 연산부(43a)로부터 입력되는 붐 하강 조작량에 기초하여 조작 장치(45a)에 입력된 붐 하강 조작이 제2 조작량 미만인지 여부를 판정한다. 여기서 붐 하강 조작량이 제2 조작량 미만이라고 판정한 경우에는 스텝 S308로 진행하고, 제2 조작량 이상이라고 판정한 경우에는 스텝 S309로 진행한다.

스텝 S308에서는, 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)는, 붐 하강 제한 속도 연산부(43d)에서 연산된 제2 붐 하강 속도(제2 속도)를 목표 파일럿압 연산부(43g)에 출력한다. 이 경우, 붐 하강 조작량은 제1 조작량 이상 또한 제2 조작량 미만이므로 제2 붐 하강 속도로서는 (1-α)VD1+αVD2(비례 붐 하강 속도)가 출력된다.

스텝 S309에서는, 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)는, 붐 하강 제한 속도 연산부(43d)에서 연산된 제2 붐 하강 속도(제3 속도)를 목표 파일럿압 연산부(43g)에 출력한다. 이 경우, 붐 하강 조작량은 제2 조작량 이상이므로 제2 붐 하강 속도로서는 VD2(롤링 압박용 붐 하강 속도)가 출력된다.

즉, 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)는, 작업 모드 선택 스위치(96)로부터 출력되는 정지 모드 플래그에 따르지 않고, 압력 센서(71a, 71b)로 검출되는 암 조작의 파일럿압이 생겨 있는 경우, 암 동작과 붐 동작을 복합한 정지 작업을 행하려고 하고 있다고 판정하고, 붐 하강 방향의 붐 실린더 목표 속도로서, 정지용 목표 속도 연산부(9c)에서 연산된 정지용 목표 실린더 속도를 출력한다.

압력 검출기(61a, 61b)로 검출한 파일럿압이 생겨져 있지 않고, 굴삭 모드 연산부(9e)로부터 출력되는 정지 모드 플래그가 1인 경우에는, 정지 작업을 행하려고 하고 있다고 판정하고, 붐 하강 실린더 속도로서 붐 하강 제한 실린더 속도 연산부(9d)에서 연산된 제1 붐 하강 속도를 출력한다.

압력 검출기(61a, 61b)로 검출한 파일럿압이 생겨져 있지 않고, 굴삭 모드 연산부(9e)로부터 출력되는 정지 모드 플래그가 0인 경우에는, 붐 하강 실린더 속도로서 붐 하강 제한 실린더 속도 연산부(9d)에서 연산된 제2 붐 하강 속도를 출력한다.

목표 파일럿압 연산부(43g)는, 정지용 목표 속도 연산부(43e)에서 산출된 각 실린더(5, 6, 7)의 목표 속도를 기초로 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 유량 제어 밸브(15a, 15b, 15c)로의 목표 파일럿압을 연산한다. 단, 유압 실린더의 목표 속도로부터의 목표 파일럿압의 연산에 있어서, 붐 하강에 대해서는, 정지용 목표 속도 연산부(43e)에서 산출된 붐 실린더(5)의 목표 속도가 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)로부터 출력되는 제한 속도를 초과하는지 여부를 판정한다. 그리고, 이 판정에서 붐 실린더(5)의 목표 속도가 제한 속도를 초과한다고 판정된 때는, 붐 실린더(5)의 목표 속도를 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)로부터 출력되는 제한 속도로 제한한다. 이 경우, 목표 파일럿압 연산부(43g)는, 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)로부터 출력되는 제한 속도에 기초하여 붐 실린더(5)의 유량 제어 밸브(15a)로의 목표 파일럿압을 연산한다. 목표 파일럿압 연산부(43g)에서 연산된 목표 파일럿압은, 밸브 명령 연산부(43h)에 출력된다.

밸브 명령 연산부(43h)는, 목표 파일럿압 연산부(43g)에서 연산한 목표 파일럿압을 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 유량 제어 밸브(15a, 15b, 15c)에 작용시키기 위하여 전자 비례 밸브(54, 55, 56)에 출력하는 전기 신호를 연산하고, 전자 비례 밸브(54, 55, 56)에 출력하는 부분이다. 밸브 명령 연산부(43h)로부터 출력된 전기 신호는, 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 유량 제어 밸브(15a, 15b, 15c)에 목표 파일럿압이 작용하도록 전자 비례 밸브(54, 55, 56)를 제어하고, 이에 의해 작업기(1A)에 의한 작업이 행하여진다. 예를 들어, 오퍼레이터가 조작 장치(45b)를 조작하여, 암 클라우드 동작에 의해 수평 굴삭을 행하는 경우에는, 버킷(10)의 선단이 목표면(700)에 침입하지 않도록 전자 비례 밸브(55c)가 제어되고, 붐(8)의 상승 동작이나 암 클라우드의 감속 동작이 자동적으로 행하여진다.

표시 제어부(374a)는, 자세 연산부(43b)로부터 입력되는 프론트 작업기(1A)의 자세 정보, 버킷(10)의 클로 끝 위치 정보, 목표면(700)의 위치 정보에 기초하여, 목표면(700)과, 작업기(1A)(버킷(10)의 클로 끝)의 위치 관계를 표시 장치(53a)에 표시하는 처리를 실행한다.

-동작·효과-

이상의 구성에 의하면, 압력 센서(71a, 71b)로 검출한 암 조작의 파일럿압이 생겨져 있는 경우, 즉 암(9)에 대한 조작 지시가 이루어지고 있는 경우(즉, 도 13의 스텝 S302인 경우)는, 스위치(96)에서 선택된 작업 모드나 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)로부터 출력되는 제한 속도의 대소에 따르지 않고, 정지용 목표 속도 연산부(43e)가 출력하는 목표 속도를 따른 비례 전자 밸브(54a, 54b, 55a, 55b)의 동작에 의해, 목표면(700)에 대하여 수직 방향의 작업기(1A)의 움직임이 감속 제어된다. 그러나 이때, 목표면(700)을 따른 방향의 속도 성분은 감할 수 없고, 도 9에 도시하는 바와 같이 목표면(700)을 따라 버킷(10)의 선단을 움직이게 할 수 있다. 이 때문에, 버킷(10)의 선단의 움직일 수 있는 영역을 목표면(700) 상 또는 그 상방으로 제한한 굴삭을 능률적으로 행할 수 있다.

다음으로, 압력 센서(71a, 71b)에서 검출한 암 조작의 파일럿압이 생겨져 있지 않은, 즉 암 조작이 이루어지고 있지 않고, 또한, 작업 모드로서 정지 모드가 선택되어 있는 경우(즉, 도 13의 스텝 S304인 경우)는, 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)는, 붐 하강 실린더 속도의 제한 속도로서 붐 하강 제한 속도 연산부(43d)에서 연산된 제1 붐 하강 속도(정지용 붐 하강 속도 VD1)를 출력한다. 따라서, 작업 모드에 정지 모드를 선택해 두면, 붐 하강 속도에 롤링 압박용 붐 하강 제한 속도가 출력되는 일은 없기 때문에, 붐 하강 조작량에 따르지 않고 롤링 압박 제어로 이행되는 것은 없어진다. 즉, 가령 잘못하여 붐 하강 조작을 입력해도 반드시 정지 제어 및 정지 제어의 한쪽이 실행되어, 롤링 압박 제어가 실행되는 일은 없기 때문에, 조작자는 정지 제어 및 정지 제어에 기초하는 목표면(700)의 형성에 전념할 수 있다.

다음으로, 암 조작이 이루어지고 있지 않고, 또한, 굴삭 모드로서 롤링 압박 허가 모드가 선택되어 있는 경우(즉, 도 13의 스텝 S305로 진행하는 경우)는, 붐 하강 조작량에 따라서 다음과 같은 속도가 출력된다. 붐 하강 조작량이 제1 조작량 미만인 경우(즉, 도 13의 스텝 S306인 경우)는, 정지용 붐 하강 속도 VD1이 출력된다. 이에 의해 붐 하강 조작을 하면 도 9에 도시하는 바와 같이 붐 하강 실린더 속도가 목표면(700)에 가까워짐에 따라 서서히 감속되어, 목표면 거리 H1이 0일 때에 0에 달하기 때문에, 버킷 선단을 목표면(700) 상에서 원활하게 정지할 수 있다.

한편, 붐 하강 조작량이 제2 조작량 이상인 경우(즉, 도 13의 스텝 S309인 경우)는, 롤링 압박용 붐 하강 속도 VD2가 출력된다. 이 경우, 목표면 거리 H1이 작아진 때(d1 미만이 된 때)에 붐 하강 실린더 속도가 급감속되지만, 버킷 선단이 목표면(700)에 도달할 때까지의 짧은 시간에서는 속도 벡터는 제로가 되지 않으므로 목표면(700)을 버킷(10)의 저면에서 롤링 압박할 수 있다.

또한, 붐 하강 조작량이 제1 조작량 이상 또한 제2 조작량 미만인 경우에는, 붐 하강 조작량에 비례하여, 정지용 붐 하강 속도 VD1(제1 속도)로부터 롤링 압박용 붐 하강 제한 속도 VD2(제3 속도)의 범위에서 붐 하강 조작량이 클수록 빠른 붐 하강 제한 속도(비례 붐 하강 속도: (1-α)VD1+αVD2)가 출력된다. 정지용 붐 하강 속도 VD1로부터 롤링 압박용 붐 하강 속도 VD2의 범위에서, 붐 하강 조작량에 따라서 원활하게 붐 하강 제한 속도가 천이하기 때문에, 정지용 붐 하강 속도 VD1로부터 롤링 압박용 붐 하강 속도 VD2의 전환에 의한 쇼크가 발생하지 않고, 조작자의 조작에 위화감도 발생하지 않는다. 따라서 조작자의 의도대로의 롤링 압박 작업을 행할 수 있다.

또한, 붐 하강 조작량이 제2 조작량 이상인 경우에는, 항상 붐 하강 실린더 제한 속도로서 롤링 압박용 붐 하강 속도 VD2가 출력된다. 그 때문에, 롤링 압박 이외의 작업으로 붐 하강 속도를 빠르게 하고 싶은 경우, 예를 들어 붐 하강 단독에 의한 굴삭력을 크게 하고 싶은 장면에서, 제2 조작량 이상의 붐 하강 조작을 행하면, 다른 경우에 비하여 붐 하강 제한 속도가 커지고, 붐 하강 단독 조작에 의한 굴삭력을 크게 할 수 있다.

<제2 실시 형태>

제1 실시 형태의 속도 비율 테이블(도 12 참조)은 변경이 가능하다. 도 14는 제2 실시 형태에 있어서의 속도 비율 테이블이다. 도 14의 테이블에서는, 제2 조작량을 설정하고 있지 않고, 붐 하강 조작량이 최대일 때에 속도 비율 α가 1.0에 달하도록 설정되어 있다. 그 때문에, 붐 하강 조작량이 제1 조작량 미만인 경우, 정지용 붐 하강 속도가 출력되고, 붐 하강 조작량이 제1 조작량 이상인 경우에는, 붐 하강 조작량에 비례하여, 정지용 붐 하강 속도 VD1로부터 롤링 압박용 붐 하강 속도 VD2의 범위에서 붐 하강 조작량이 클수록 큰 붐 하강 제한 속도(비례 붐 하강 속도)가 출력된다. 이렇게 속도 비율 테이블을 구성하면, 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)가 실행하는 처리는 도 15와 같아진다.

도 15는 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)가 실행하는 처리의 흐름도이다. 도 13의 흐름도와 동일한 처리에는 동일한 부호를 붙여 설명은 생략한다. 도 15와 같이 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)를 구성하면, 붐 하강 조작량을 최대로 하지 않으면 롤링 압박용 붐 하강 속도 VD2가 설정되지 않는다. 그러나, 정지용 붐 하강 속도 VD1로부터 롤링 압박용 붐 하강 속도 VD2의 범위에서, 붐 하강 조작량에 따라서 원활하게 붐 하강 제한 속도가 천이하는 것은 변함없기 때문에, 정지용 붐 하강 속도 VD1로부터 롤링 압박용 붐 하강 속도 VD2의 전환에 의한 쇼크가 발생하지 않고, 조작자의 조작에 위화감도 발생하지 않는다. 따라서 본 실시 형태에 의해서도 조작자의 의도대로의 롤링 압박 작업을 행할 수 있다.

<제3 실시 형태>

제1 실시 형태의 붐 하강 제한 속도 연산부(43d)에서의 제2 붐 하강 속도의 산출 시에 이용한 제2 제한 속도 테이블(제3 속도)은 다른 테이블로 변경 가능하다. 예를 들어, 조작 장치의 붐 하강 조작량에 기초하여 붐 하강 시의 붐 실린더의 속도를 규정하는, 조작량과 실린더 속도의 상관 관계를 규정한 통상의 목표 속도 테이블에 제2 제한 속도 테이블을 일치시키는 것이 가능하다. 그 경우의 일례를 도 16, 17, 18에서 설명한다.

도 16은 제3 실시 형태에 있어서의 붐 하강 제한 속도 연산부(43d)의 제어 블록선도이다. 도 10과 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙이고 있다. 본 실시 형태에서는, 제2 제한 속도 테이블 대신에, 조작자가 조작 장치(45b)에 입력하고 있는 붐 하강 조작량(압력 센서(70b)의 검출값(S3))을 조작자가 요구하는 붐 실린더 속도(요구 붐 하강 속도 VDO)로 변환하는 요구 붐 하강 속도 테이블(S4)을 이용한다. 도 17은 요구 붐 하강 속도 테이블의 일례를 도시하는 도면이다. 이 도면의 요구 붐 하강 속도 테이블은, 붐 하강 조작량의 증가에 따라서 붐 실린더(5)의 하강 방향의 속도가 최댓값을 향하여 단조롭게 증가하도록 설정되어 있는, 환언하면, 붐 하강 조작량의 감소에 따라서 붐 실린더(5)의 하강 방향의 속도가 제로를 향하여 단조롭게 감소하도록 설정되어 있다. 또한, 도 17의 예에서는 참고를 위해, 횡축을 목표면 거리 H1로 변경하여, 목표면 거리 H1과 붐 실린더 제한 속도의 관계를 규정한 제1 제한 속도 테이블도 기재하고 있다.

붐 하강 제한 속도 연산부(43d)는, 압력 센서(70b)의 검출값을 속도 비율 테이블(S5)에 입력하고 속도 비율 α를 연산한다. 그리고, 제1 제한 속도 테이블(S2)로부터 출력되는 정지용 붐 하강 속도 VD1에 제1 함수(1-α)를 승산한 값과, 요구 붐 하강 속도 테이블(S4)로부터 출력되는 요구 붐 하강 속도 VDO에 제2 함수 α를 승산한 값을, 각각 가산하여 제2 붐 하강 속도로서 출력한다(S10). 이 경우, 정지용 붐 하강 속도 VD1로부터 속도 제한이 없는 붐 하강 속도 VDO까지의 범위에서, 붐 하강 조작량이 클수록 빠른 붐 실린더 속도를 제2 붐 하강 속도로서 출력하게 된다. 이렇게 붐 하강 제한 속도 연산부(43d)를 구성하면, 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)가 실행하는 처리는 도 18와 같아진다.

도 18은 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)가 실행하는 처리의 흐름도이다. 도 13의 흐름도와 동일한 처리에는 동일한 부호를 붙이고 설명은 생략한다.

스텝 S310에서는, 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)는, 붐 하강 제한 속도 연산부(43d)에서 연산된 제2 붐 하강 속도(제2 속도)를 목표 파일럿압 연산부(43g)에 출력한다. 이 경우, 붐 하강 조작량은 제1 조작량 이상 또한 제2 조작량 미만이므로 제2 붐 하강 속도로서는 (1-α)VD1+αVDO(비례 붐 하강 속도)가 출력된다.

스텝 S310에서는, 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)는, 붐 하강 제한 속도 연산부(43d)에서 연산된 제2 붐 하강 속도(제3 속도)를 목표 파일럿압 연산부(43g)에 출력한다. 이 경우, 붐 하강 조작량은 제2 조작량 이상이므로 제2 붐 하강 속도로서는 VDO(요구 붐 하강 속도)가 출력된다.

이렇게 구성해도, 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 예를 들어, 붐 하강 조작량이 제1 조작량 이상 또한 제2 조작량 미만인 경우에는, 붐 하강 조작량에 비례하여, 정지용 붐 하강 속도 VD1(제1 속도)로부터 요구 붐 하강 속도 VDO(제3 속도)의 범위에서 붐 하강 조작량이 클수록 빠른 붐 하강 제한 속도(비례 붐 하강 속도: (1-α)VD1+αVDO)가 출력된다. 정지용 붐 하강 속도 VD1로부터 요구 붐 하강 속도 VDO의 범위에서, 붐 하강 조작량에 따라서 원활하게 붐 하강 속도가 천이하기 때문에, 정지용 붐 하강 속도 VD1로부터 요구 붐 하강 속도 VDO의 전환에 의한 쇼크가 발생하지 않고, 조작자의 조작에 위화감도 발생하지 않는다. 따라서 조작자의 의도대로의 롤링 압박 작업을 행할 수 있다. 또한, 본 실시 형태는 붐 하강 조작량이 제2 조작량 이상인 경우에는 요구 붐 하강 속도가 되기 때문에 제1 실시 형태와 같은 속도 제한이 걸리지 않는 점이 특징으로 된다.

<제4 실시 형태>

제1 실시 형태로부터 작업 모드 선택 스위치(96)를 생략하여 작업 모드를 전환하는 기능을 없애고, 항상 롤링 압박 허가 모드가 선택되는 구성으로 해도 된다. 이 경우, 표시 장치(53a)에 작업 모드 선택 스위치(96)의 아이콘은 표시하지 않는다. 항상 정지 모드 플래그에 0이 출력된 상태와 동등하게 되기 때문에, 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)가 실행하는 처리는 도 19와 같아진다.

<제5 실시 형태>

제4 실시 형태로부터 암 조작의 유무의 판정 처리 및 그 관련 처리를 생략한 구성으로 해도 된다. 이 경우의 붐 하강 제한 속도 선택부(43f)가 실행하는 처리는 도 20과 같아진다. 또한, 도 20의 스텝 S308, S309는 도 18의 스텝 S310, S311로 변경 가능하다.

<기타>

또한, 본 발명은 상기의 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내의 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들어, 본 발명은 상기의 실시 형태에서 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되지 않고, 그 구성의 일부를 삭제한 것도 포함된다. 또한, 어떤 실시 형태에 관한 구성의 일부를, 다른 실시 형태에 관한 구성에 추가 또는 치환하는 것이 가능하다.

상기의 각 실시 형태에서는, 제3 속도는, 목표면 거리 H1이 감소함에 따라서 감소하도록 설정된 제2 제한 속도 VD2(롤링 압박용 붐 하강 속도)와, 조작 장치의 붐 하강 조작량이 감소함에 따라서 저감하도록 설정된 요구 붐 하강 속도 VDO였지만, 제3 속도는, 목표면 거리 및 조작 장치의 붐 하강 조작량의 어느 한쪽에 따라서 변화되도록 설정된 값이면 다른 값도 이용 가능하다.

또한, 상기의 제어 컨트롤러(40)에 관한 각 구성이나 당해 각 구성의 기능 및 실행 처리 등은, 그것들의 일부 또는 전부를 하드웨어(예를 들어 각 기능을 실행하는 로직을 집적 회로에서 설계하는 등)에서 실현해도 된다. 또한, 상기의 제어 컨트롤러(40)에 관한 구성은, 연산 처리 장치(예를 들어 CPU)에 의해 판독·실행됨으로써 당해 제어 장치의 구성에 관한 각 기능이 실현되는 프로그램(소프트웨어)로 해도 된다. 당해 프로그램에 관한 정보는, 예를 들어 반도체 메모리(플래시 메모리, SSD 등), 자기 기억 장치(하드디스크 드라이브 등) 및 기록 매체(자기 디스크, 광 디스크 등) 등에 기억할 수 있다.

또한, 상기의 각 실시 형태의 설명에서는, 제어선이나 정보선은, 당해 실시 형태의 설명에 필요하다고 해석되는 것을 나타냈지만, 반드시 제품에 관한 모든 제어선이나 정보선을 나타내고 있다고는 할 수 없다. 실제로는 거의 모든 구성이 서로 접속되어 있다고 생각해도 된다.

1A: 프론트 작업기,
8: 붐,
9: 암,
10: 버킷,
30: 붐 각도 센서,
31: 암 각도 센서,
32: 버킷 각도 센서,
40: 제어 컨트롤러(제어 장치),
43a: 조작량 연산부,
43b: 자세 연산부,
43c: 목표면 연산부,
43d: 붐 하강 제한 속도 연산부,
43e: 정지용 목표 속도 연산부,
43f: 붐 하강 제한 속도 선택부,
43g: 목표 파일럿압 연산부,
43h: 밸브 명령 연산부,
45: 조작 장치(붐, 암),
46: 조작 장치(버킷, 선회),
50: 작업 장치 자세 검출 장치,
51: 목표면 설정 장치,
52a: 오퍼레이터 조작 검출 장치,
53a: 표시 장치,
54, 55, 56: 전자 비례 밸브,
81: 액추에이터 제어부,
374a: 표시 제어부,
700: 목표면

Claims (6)

1. 붐 및 암을 갖는 다관절형의 작업기와,
   상기 붐을 구동하는 붐 실린더를 포함하는 복수의 유압 액추에이터이며 상기 작업기를 구동하는 복수의 유압 액추에이터와,
   상기 작업기의 동작을 지시하는 조작 장치와,
   소정의 목표면 상 또는 그 상방에 상기 작업기가 위치하도록, 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량에 기초하여 상기 붐 실린더의 속도를 제어하는 제어 장치를 구비하는 작업 기계에 있어서,
   상기 제어 장치는,
   상기 목표면과 상기 작업기의 거리인 목표면 거리와 상기 붐 실린더의 하강 방향의 제한 속도인 제1 제한 속도의 관계가 정해진 제1 속도 제한 테이블과,
   상기 목표면 거리와 상기 붐 실린더의 하강 방향의 제한 속도인 제2 제한 속도의 관계가 정해진 제2 속도 제한 테이블을 갖고,
   상기 제1 속도 제한 테이블은, 상기 목표면 거리가 감소함에 따라서 저감하도록 상기 제1 제한 속도가 설정되어 있고,
   상기 제2 속도 제한 테이블은, 상기 목표면 거리가 감소함에 따라서 저감됨과 함께, 상기 제1 제한 속도보다 커지도록 상기 제2 제한 속도가 설정되어 있고,
   상기 제어 장치는,
   상기 조작 장치에 의해 상기 암에 대한 동작 지시가 되어 있을 때는, 상기 작업기가 상기 목표면 상 또는 그 상방에 위치하도록 제어하기 위한 상기 붐 실린더의 목표 속도를 연산하고, 상기 목표 속도에 기초하여 상기 붐 실린더를 제어하고,
   상기 조작 장치에 의해 상기 암에 대한 동작 지시가 되어 있지 않을 때, 또한 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량이 제1 조작량 미만일 때는, 상기 목표면 거리와 상기 제1 속도 제한 테이블로부터 상기 제1 제한 속도를 제1 속도로서 산출하여, 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량에 기초하는 상기 붐 실린더의 속도가 상기 제1 속도를 초과할 때에 상기 붐 실린더의 속도를 상기 제1 속도로 제한하고,
   상기 조작 장치에 의해 상기 암에 대한 동작 지시가 되어 있지 않을 때, 또한 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량이 상기 제1 조작량 이상일 때는, 상기 목표면 거리와 상기 제1 속도 제한 테이블과 상기 제2 속도 제한 테이블로부터 상기 제1 제한 속도와 상기 제2 제한 속도를 산출하고, 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량과 상기 제1 제한 속도와 상기 제2 제한 속도에 기초한 가중 평균에 의해, 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량이 증가함에 따라서 상기 제1 제한 속도의 가중치가 저감됨과 함께 상기 제2 제한 속도의 가중치가 증가하는 제2 속도를 산출하여, 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량에 기초하는 상기 붐 실린더의 속도가 상기 제2 속도를 초과할 때에 상기 붐 실린더의 속도를 상기 제2 속도로 제한하는
   것을 특징으로 하는 작업 기계.
2. 붐 및 암을 갖는 다관절형의 작업기와,
   상기 붐을 구동하는 붐 실린더를 포함하는 복수의 유압 액추에이터이며 상기 작업기를 구동하는 복수의 유압 액추에이터와,
   상기 작업기의 동작을 지시하는 조작 장치와,
   소정의 목표면 상 또는 그 상방에 상기 작업기가 위치하도록 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량에 기초하여 상기 붐 실린더의 속도를 제어하는 제어 장치를 구비하는 작업 기계에 있어서,
   상기 제어 장치는,
   상기 목표면과 상기 작업기의 거리인 목표면 거리와 상기 붐 실린더의 하강 방향의 제한 속도인 제1 제한 속도의 관계가 정해진 제1 속도 제한 테이블과,
   상기 조작 장치의 붐 하강 조작량과 상기 붐 실린더의 하강 방향의 붐 하강 요구 속도인 요구 붐 하강 속도의 관계가 정해진 요구 붐 하강 속도 제어 테이블을 갖고,
   상기 제1 속도 제한 테이블은, 상기 목표면 거리가 감소함에 따라서 상기 제1 제한 속도가 저감하도록 설정되어 있고,
   상기 요구 붐 하강 속도 제어 테이블은, 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량이 감소함에 따라서 상기 요구 붐 하강 속도가 저감하도록 설정되어 있고,
   상기 제어 장치는,
   상기 조작 장치에 의해 상기 암에 대한 동작 지시가 되어 있을 때는, 상기 작업기가 상기 목표면 상 또는 그 상방에 위치하도록 제어하기 위한 상기 붐 실린더의 목표 속도를 연산하고, 상기 목표 속도에 기초하여 상기 붐 실린더를 제어하고,
   상기 조작 장치에 의해 상기 암에 대한 동작 지시가 되어 있지 않을 때, 또한 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량이 제1 조작량 미만일 때는, 상기 목표면 거리와 상기 제1 속도 제한 테이블로부터 상기 제1 제한 속도를 제1 속도로서 산출하여, 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량에 기초하는 상기 붐 실린더의 속도가 상기 제1 속도를 초과할 때에 상기 붐 실린더의 속도를 상기 제1 속도로 제한하고,
   상기 조작 장치에 의해 상기 암에 대한 동작 지시가 되어 있지 않을 때, 또한 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량이 상기 제1 조작량 이상일 때는, 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량과 상기 제1 속도 제한 테이블과 상기 요구 붐 하강 속도 제어 테이블로부터 상기 제1 제한 속도와 상기 요구 붐 하강 속도를 산출하고, 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량과 상기 제1 제한 속도와 상기 요구 붐 하강 속도에 기초한 가중 평균에 의해, 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량이 증가함에 따라서 상기 제1 제한 속도의 가중치가 저감됨과 함께 상기 요구 붐 하강 속도의 가중치가 증가하는 제2 속도를 산출하여, 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량에 기초하는 상기 붐 실린더의 속도가 상기 제2 속도를 초과할 때, 상기 붐 실린더의 속도를 상기 제2 속도로 제한하는
   것을 특징으로 하는 작업 기계.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제2 제한 속도는, 상기 목표면과 상기 작업기의 거리가 머신 컨트롤이 실행되는 소정의 범위 내에서는 상기 제1 제한 속도보다 커지도록 설정되어 있는
   것을 특징으로 하는 작업 기계.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어 장치는,
   상기 조작 장치에 의해 상기 암에 대한 동작 지시가 되어 있지 않을 때, 또한 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량이 상기 제1 조작량 이상 또한 상기 제1 조작량보다 큰 제2 조작량 미만일 때는, 상기 목표면 거리와 상기 제1 속도 제한 테이블과 상기 제2 속도 제한 테이블로부터 상기 제1 제한 속도와 상기 제2 제한 속도를 산출하고, 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량과 상기 제1 제한 속도와 상기 제2 제한 속도에 기초한 가중 평균에 의해, 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량이 증가함에 따라서 상기 제1 제한 속도의 가중치가 저감됨과 함께 상기 제2 제한 속도의 가중치가 증가하는 상기 제2 속도를 산출하여, 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량에 기초하는 상기 붐 실린더의 속도가 상기 제2 속도를 초과할 때에 상기 붐 실린더의 속도를 상기 제2 속도로 제한하고,
   상기 조작 장치에 의해 상기 암에 대한 동작 지시가 되어 있지 않을 때, 또한 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량이 제2 조작량 이상일 때는, 상기 목표면 거리와 상기 제2 속도 제한 테이블로부터 상기 제2 제한 속도를 제3 속도로서 산출하여, 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량에 기초하는 상기 붐 실린더의 속도가 상기 제3 속도를 초과할 때에 상기 붐 실린더의 속도를 상기 제3 속도로 제한하는
   것을 특징으로 하는 작업 기계.
5. 붐 및 암을 갖는 다관절형의 작업기와,
   상기 붐을 구동하는 붐 실린더를 포함하는 복수의 유압 액추에이터이며 상기 작업기를 구동하는 복수의 유압 액추에이터와,
   상기 작업기의 동작을 지시하는 조작 장치와,
   소정의 목표면 상 또는 그 상방에 상기 작업기가 위치하도록, 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량에 기초하여 상기 붐 실린더의 속도를 제어하는 제어 장치를 구비하는 작업 기계에 있어서,
   상기 작업기에 의한 작업 모드로서 제1 모드와 제2 모드 중 어느 한쪽을 선택하기 위한 스위치를 구비하고,
   상기 제어 장치는,
   상기 목표면과 상기 작업기의 거리인 목표면 거리와 상기 붐 실린더의 하강 방향의 제한 속도인 제1 제한 속도의 관계가 정해진 제1 속도 제한 테이블과,
   상기 목표면 거리와 상기 붐 실린더의 하강 방향의 제한 속도인 제2 제한 속도의 관계가 정해진 제2 속도 제한 테이블을 갖고,
   상기 제1 속도 제한 테이블은, 상기 목표면 거리가 감소함에 따라서 저감하도록 상기 제1 제한 속도가 설정되어 있고,
   상기 제2 속도 제한 테이블은, 상기 목표면 거리가 감소함에 따라서 저감함과 함께, 상기 제1 제한 속도보다 커지도록 상기 제2 제한 속도가 설정되어 있고,
   상기 제어 장치는,
   상기 스위치에 의해 상기 제1 모드가 선택되어 있는 경우, 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량의 크기에 상관없이, 상기 목표면 거리와 상기 제1 속도 제한 테이블로부터 상기 제1 제한 속도를 제1 속도로서 산출하여, 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량에 기초하는 상기 붐 실린더의 속도가 상기 제1 속도를 초과할 때에 상기 붐 실린더의 속도를 상기 제1 속도로 제한하고,
   상기 스위치에 의해 상기 제2 모드가 선택되어 있는 경우, 또한 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량이 상기 제1 조작량 미만일 때는, 상기 목표면 거리와 상기 제1 속도 제한 테이블로부터 상기 제1 제한 속도를 제1 속도로서 산출하여, 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량에 기초하는 상기 붐 실린더의 속도가 상기 제1 속도를 초과할 때에 상기 붐 실린더의 속도를 상기 제1 속도로 제한하고,
   상기 스위치에 의해 상기 제2 모드가 선택되어 있는 경우, 또한 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량이 상기 제1 조작량 이상 또한 상기 제2 조작량 미만일 때에는, 상기 목표면 거리와 상기 제1 속도 제한 테이블과 상기 제2 속도 제한 테이블로부터 상기 제1 제한 속도와 상기 제2 제한 속도를 산출하고, 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량과 상기 제1 제한 속도와 상기 제2 제한 속도에 기초한 가중 평균에 의해, 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량이 증가함에 따라서 상기 제1 제한 속도의 가중치가 저감됨과 함께 상기 제2 제한 속도의 가중치가 증가하는 제2 속도를 산출하여, 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량에 기초하는 상기 붐 실린더의 속도가 상기 제2 속도를 초과할 때에 상기 붐 실린더의 속도를 상기 제2 속도로 제한하고,
   상기 스위치에 의해 상기 제2 모드가 선택되어 있는 경우, 또한 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량이 상기 제2 조작량 이상일 때는, 상기 목표면 거리와 상기 제2 속도 제한 테이블로부터 상기 제2 제한 속도를 제3 속도로서 산출하여, 상기 조작 장치의 붐 하강 조작량에 기초하는 상기 붐 실린더의 속도가 상기 제3 속도를 초과할 때에 상기 붐 실린더의 속도를 상기 제3 속도로 제한하는
   것을 특징으로 하는 작업 기계.
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