KR102399329B1

KR102399329B1 - 작업 기계

Info

Publication number: KR102399329B1
Application number: KR1020207005099A
Authority: KR
Inventors: 류 나리카와; 히데카즈 모리키; 마나부 에다무라; 시호 이즈미
Original assignee: 히다찌 겐끼 가부시키가이샤
Priority date: 2017-09-19
Filing date: 2018-06-28
Publication date: 2022-05-18
Also published as: EP3686356A1; CN111051619A; JP2019052515A; US20200141091A1; US11230824B2; WO2019058695A1; KR20200034762A; CN111051619B; EP3686356B1; JP6878226B2; EP3686356A4

Abstract

임의로 설정한 복수의 목표면 중 소정의 목표면과 작업기(1A)의 거리에 기초하여 조작 지원 정보를 전달할지 여부를 제어하는 전달 제어부(374)를 갖는 제어 컨트롤러(40)를 구비하는 유압 셔블(1)에 있어서, 현황 지형의 위치를 취득하는 현황 지형 취득 장치(96)를 구비하고, 제어 컨트롤러는, 현황 지형(800)과 소정의 목표면(700)의 위치를 비교해서 현황 지형과 소정의 목표면의 상하 관계를 판정하는 목표면 비교부(62)를 구비한다. 전달 제어부(374)는, 목표면 비교부의 판정 결과에 기초하여 조작 지원 정보의 내용을 변경한다.

Description

작업 기계

본 발명은 작업 기계에 관한 것이다.

유압 셔블로 대표되는, 작업기(프론트 작업기)를 구비한 작업 기계는, 오퍼레이터가 조작 레버를 조작함으로써, 작업기가 구동되어, 시공 대상으로 되는 지형을 원하는 형상으로 정형한다. 이러한 작업의 지원을 목적으로 한 기술로서, 머신 가이던스(Machine Guidance: MG)가 있다. MG는, 최종적으로 실현하고자 하는 시공 대상면의 원하는 형상을 나타내는 설계면 데이터와, 작업기의 위치 관계를 표시함으로써, 오퍼레이터의 조작 지원을 실현하는 기술이다.

예를 들어 일본 특허공개 제2014-101664호 공보에는, 버킷(작업구)을 포함하는 작업기와, 작업기가 설치되는 굴삭 기계의 표시 시스템으로서, 버킷의 선단의 위치 정보를 검출하는 작업기 상태 검출부와, 설계 지형을 나타내는 설계면의 위치 정보 및 버킷의 외형 정보를 기억하는 기억부와, 버킷의 선단 위치 정보와 버킷의 외형 정보에 기초하여, 버킷의 선단을 적어도 포함하고 버킷 둔부의 외형을 따라서 미리 복수점 정해진, 위치를 계측하기 위한 계측 기준점 중, 설계면에 가장 가까운 계측 기준점을 구하는 처리부를 포함하는 절삭 기계의 표시 시스템이 개시되어 있다. 즉, 설계면과 버킷의 거리 중, 최단 거리를 산출하고 있다. 또한, 이 최단 거리에 기초하여 경보를 발보하거나, 경보로서 소리를 발보하는 양태를 변경하거나 한다고 기재되어 있다.

일본 특허공개 제2014-101664호 공보

일본 특허공개 제2014-101664호 공보에서는, 버킷과 설계면의 거리가 가까워 현황 지형을 과굴삭할 가능성(버킷이 설계면에 충돌할 가능성)이 있음을 오퍼레이터에게 인식시키기 위한 경보 발보를 설계면과 버킷의 거리만을 기초하여 행하고 있다. 그 때문에, 현황 지형을 과굴삭할 가능성이 없는 경우라도, 당해 거리에 따라서는 경보가 발보될 가능성이 있다. 예를 들어, 현상의 시공 대상의 지형(이하, 현황 지형이라고 칭함)이 설계면의 하방에 있는 경우, 즉, 현황 지형에 대해서 성토를 행하는 경우에는, 버킷에 의해 현황 지형을 과굴삭할 가능성에 관한 경보는 불필요해진다. 또한, 성토 작업 중에 불필요한 경보가 빈번히 출력되는 것은, 오퍼레이터에게 번거로움을 느끼게 한다. 이와 같이, 필요한 경우에만 제공되는 것이 바람직하다는 점은, 경보만에 해당되는 문제가 아니라, 경보 및 거리 표시를 포함하는 현황 지형과 목표면의 위치에 관한 조작 지원 정보의 전달 전반에 적용되는 문제이다.

본 발명의 목적은, 현황 지형과 목표면의 위치에 관한 조작 지원 정보를 필요한 경우에만 전달할 수 있는 작업 기계를 제공하는 데 있다.

본원은 상기 과제를 해결하는 수단을 복수 포함하고 있지만, 그 일례를 들자면, 다관절형 작업기와, 상기 작업기를 구동하는 복수의 유압 액추에이터와, 상기 유압 액추에이터의 동작을 지시하는 조작 장치와, 오퍼레이터에게 조작 지원 정보를 전달하기 위한 전달 장치와, 임의로 설정한 복수의 목표면 중 소정의 목표면과 상기 작업기의 거리에 기초하여 상기 조작 지원 정보를 전달할지 여부를 제어하는 전달 제어부를 갖는 제어 장치를 구비하는 작업 기계에 있어서, 상기 작업기의 작업 대상으로 되는 현황 지형의 위치를 취득하는 현황 지형 취득 장치를 더 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 현황 지형과 상기 소정의 목표면의 위치를 비교해서 상기 현황 지형과 상기 소정의 목표면의 상하 관계를 판정하는 목표면 비교부를 구비하고, 상기 전달 제어부는, 상기 목표면 비교부의 판정 결과에 기초하여 상기 조작 지원 정보의 내용을 변경하도록 한다.

본 발명에 따르면 불필요한 조작 지원 정보가 전달되는 것을 방지할 수 있으므로, 오퍼레이터가 불필요한 조작 지원 정보에 시달리는 것을 방지할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 유압 셔블의 구성도.
도 2는, 본 발명의 실시 형태에 따른 유압 셔블의 제어 컨트롤러를 유압 구동 장치와 함께 나타내는 도면.
도 3은, 도 2 중의 프론트 제어용 유압 유닛(160)의 상세도.
도 4는, 도 1의 유압 셔블에서의 좌표계 및 목표면을 나타내는 도면.
도 5는, 유압 셔블의 제어 컨트롤러(40)의 하드웨어 구성도.
도 6은, 유압 셔블의 제어 컨트롤러(40)의 기능 블록도.
도 7은, 도 6 중의 MG 및 MC 제어부(43)의 기능 블록도.
도 8은, 목표면 비교부(62)에 의한 현황 지형(800)과 목표면(700)의 상하 관계의 판정 방법의 설명도.
도 9는, 작업기(1A)의 가동 범위, 작업 가능 범위 D, 작업 불가능 범위 F를 나타내는 도면.
도 10은, 목표면 비교부(62)에 의한 현황 지형(800)과 목표면(700)의 상하 관계의 판정에 작업기(1A)의 가동 범위 정보를 고려하는 경우의 설명도.
도 11은, 전달 제어부(374)에 의한 전달 내용의 제어 흐름도.
도 12는, 스텝 SB108로 진행한 경우의 전달 장치(53)의 표시 화면의 일례.
도 13은, 스텝 SB105로 진행한 경우의 전달 장치(53)의 표시 화면의 일례.
도 14는, 스텝 SB102로 진행한 경우의 전달 장치(53)의 표시 화면의 일례.
도 15는, 스텝 SB102로 진행한 경우의 전달 장치(53)의 표시 화면의 일례.
도 16은, 액추에이터 제어부(81)에 의한 붐 상승 제어의 흐름도.
도 17은, 전달 내용 변경 플래그가 내려가 있는 경우의 거리 D와 제한값 ay의 관계도.
도 18은, 목표면 비교부(62)에서의 전달 내용 변경 플래그에 관한 흐름도.
도 19는, 목표면 비교부(62)에서의 MG 대상 목표면 변경 플래그에 관한 흐름도.
도 20은, 최단 목표면과 이동처 목표면의 설명도.
도 21은, 전달 내용 변경 플래그가 올라가 있는 경우의 거리 D와 제한값 ay의 관계도.
도 22는, 도 8의 예에 있어서 스텝 SB102로 진행한 경우의 전달 장치(53)의 표시 화면의 일례.

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

또한, 본 명세서에서는, 어떤 형상을 나타내는 용어(예를 들어, 목표면, 설계면 등)와 함께 사용되는 「상」, 「상방」또는 「하방」이라는 용어의 의미에 관하여, 「상」은 당해 어떤 형상의 「표면」을 의미하고, 「상방」은 당해 어떤 형상의 「표면보다 높은 위치」를 의미하며, 「하방」은 당해 어떤 형상의 「표면보다 낮은 위치」를 의미하기로 한다. 또한, 이하의 설명에서는, 동일한 구성 요소가 복수 존재하는 경우, 부호(숫자)의 말미에 알파벳을 붙이는 경우가 있지만, 당해 알파벳을 생략하고 당해 복수의 구성 요소를 총괄해서 표기하는 경우가 있다. 예를 들어, 3개의 펌프(300a, 300b, 300c)가 존재할 때, 이들을 총괄해서 펌프(300)라고 표기하는 경우가 있다.

<유압 셔블의 전체 구성>

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 유압 셔블의 구성도이며, 도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 유압 셔블의 제어 컨트롤러를 유압 구동 장치와 함께 나타내는 도면이며, 도 3은 도 2 중의 프론트 제어용 유압 유닛(160)의 상세도이다.

도 1에 있어서, 유압 셔블(1)은, 다관절형 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)의 위에 설치되고, 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 연결해서 구성되어 있다. 붐(8)의 기단부는 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 있으며, 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 구동되며, 버킷(10)은 버킷 실린더(7)에 의해 구동된다.

붐(8), 암(9), 버킷(10)의 회동 각도 α, β, γ(도 5 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 기준면(예를 들어 수평면)에 대한 각도 센서로 대체 가능하다.

상부 선회체(12)에 마련된 운전실 내에는, 주행 우측 레버(23a)(도 1)를 갖고 주행 우측 유압 모터(3a)(하부 주행체(11))를 조작하기 위한 조작 장치(47a)(도 2)와, 주행 좌측 레버(23b)(도 1)를 갖고 주행 좌측 유압 모터(3b)(하부 주행체(11))를 조작하기 위한 조작 장치(47b)(도 2)와, 조작 우측 레버(1a)(도 1)를 공유하고 붐 실린더(5)(붐(8)) 및 버킷 실린더(7)(버킷(10))를 조작하기 위한 조작 장치(45a, 46a)(도 2)와, 조작 좌측 레버(1b)(도 1)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 우측 레버(23a), 주행 좌측 레버(23b), 조작 우측 레버(1a) 및 조작 좌측 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 펌프이며, 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 거쳐 레귤레이터(2a)에도 입력된다. 셔틀 블록(162)의 상세 구성은 생략하지만, 유압 신호가 셔틀 블록(162)을 거쳐 레귤레이터(2a)에 입력되어 있으며, 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 통과한 후, 복수로 분기해서 조작 장치(45, 46, 47), 프론트 제어용 유압 유닛(160) 내의 각 밸브에 접속하고 있다. 로크 밸브(39)는 본 예에서는 전자 전환 밸브이며, 그 전자 구동부는 상부 선회체(12)의 운전실에 배치된 게이트 로크 레버(도시생략)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 폐쇄되어 펌프 라인(170)이 차단되고, 로크 해제 위치에 있으면 로크 밸브(39)가 개방되어 펌프 라인(170)이 개통된다. 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 방식이며, 파일럿 펌프(48)로부터 토출되는 압유를 바탕으로, 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. 이와 같이 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 공급되고, 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 우측 유압 모터(3a), 주행 좌측 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 신축됨으로써, 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 우측 유압 모터(3a), 주행 좌측 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 좌표이며, 붐(8)의 기저부를 원점이라 하고, 상부 선회체(12)에서의 연직 방향으로 Z축, 수평 방향으로 X축을 설정하였다. X축에 대한 붐(8)의 경사각을 붐 각 α, 붐에 대한 암(9)의 경사각을 암 각 β, 암에 대한 버킷 클로 선단의 경사각을 버킷 각 γ라 하였다. 수평면(기준면)에 대한 차체(1B)(상부 선회체(12))의 경사각을 경사각 θ라 하였다. 붐 각 α는 붐 각도 센서(30)에 의해, 암 각 β는 암 각도 센서(31)에 의해, 버킷 각 γ는 버킷 각도 센서(32)에 의해, 경사각 θ는 차체 경사각 센서(33)에 의해 검출된다. 붐 각 α는, 붐(8)을 최대(최고)까지 올렸을 때(붐 실린더(5)가 상승 방향의 스트로크 엔드일 때, 즉 붐 실린더 길이가 최장일 때) 최소로 되고, 붐(8)을 최소(최저)까지 내렸을 때(붐 실린더(5)가 하강 방향의 스트로크 엔드일 때, 즉 붐 실린더 길이가 최단일 때) 최대로 된다. 암 각 β는, 암 실린더 길이가 최단일 때 최소로 되고, 암 실린더 길이가 최장일 때 최대로 된다. 버킷 각 γ는, 버킷 실린더 길이가 최단일 때(도 4일 때) 최소로 되고, 버킷 실린더 길이가 최장일 때 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 좌표에서의 버킷(10)의 선단 위치는, X_bk를 X 방향 위치, Z_bk를 Z 방향 위치로 하여, 이하의 식으로 나타낼 수 있다.

[수 1]

[수 2]

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

도 5는 본 실시 형태에 따른 유압 셔블이 구비하는 MG, 그리고 머신 컨트롤(Machine Control: MC) 시스템의 구성도이다. 도 5의 시스템은, MG로서, 버킷(10)과 임의로 설정한 목표면(700)과 버킷(10)의 위치 관계를 전달 장치(53)를 통해 오퍼레이터에게 전달하는 처리를 실행함으로써, 오퍼레이터 조작을 지원한다. 또한, 도 5의 시스템은, MC로서, 조작 장치(45, 46)가 오퍼레이터에 의해 조작되었을 때, 프론트 작업기(1A)를 미리 정해진 조건에 기초하여 제어하는 처리를 실행한다. 예를 들어 본 실시 형태에서는 임의로 설정한 목표면(700) 위 또는 그 상방의 영역에 버킷(10)이 유지되도록 MC가 기능하는 경우가 있다. 본 명세서에서는 MC를, 조작 장치(45, 46)의 비조작 시에 작업기(1A)의 동작을 컴퓨터에 의해 제어하는 「자동 제어」에 반하여, 조작 장치(45, 46)의 조작 시에만 작업기(1A)의 동작을 컴퓨터에 의해 제어하는 「반자동 제어」라고 칭하는 경우가 있다. 다음으로 본 실시 형태에서의 MG 및 MC의 상세를 설명한다.

프론트 작업기(1A)의 MG로서, 목표면(700)(도 4 참조)과 작업기(1A)의 선단의 위치 관계를, 전달 장치(53)에 의해 오퍼레이터에게 전달한다. 본 실시 형태의 전달 장치(53)는 표시 장치(예를 들어 액정 디스플레이) 및 음성 출력 장치(예를 들어 스피커)이며, 이들을 통해 전달 장치(53)는 버킷(10)의 클로 선단과 목표면(700)의 거리에 관한 조작 지원 정보를 오퍼레이터에게 전달한다. 상세는 후술하지만, 조작 지원 정보에는, 예를 들어, 버킷(10)의 클로 선단과 목표면의 거리 표시나, 버킷(10)이 목표면(700)에 근접했을 때의 경보가 포함된다. 후자의 경보에는, 표시 장치에 의한 라이트 바 표시나, 음성 출력 장치에 의한 경보음이 포함된다. 경보음은, 예를 들어 목표면(700)과 버킷(10)의 거리가 제1 역치로부터 제2 역치(제1 역치>제2 역치)의 범위에서는 단속음으로 하고, 제2 역치 미만의 범위에서는 목표면(700)에 근접함에 따라 단속음의 간격을 짧게 하고, 목표면(700) 위에 버킷(10)이 존재하고 있을 때(즉 거리가 제로일 때)에는 연속음으로 하는 등의 방법이 있다.

프론트 작업기(1A)의 MC로서는, 조작 장치(45b, 46a)를 통해 굴삭 조작(구체적으로는, 암 크라우드, 버킷 크라우드 및 버킷 덤프 중 적어도 하나의 지시)이 입력된 경우, 목표면(700)(도 4 참조)과 작업기(1A)의 선단(본 실시 형태에서는 버킷(10)의 클로 선단으로 함)의 위치 관계에 기초하여, 작업기(1A)의 선단의 위치가 목표면(700) 위 및 그 상방의 영역 내에 유지되도록 유압 액추에이터(5, 6, 7) 중 적어도 하나를 강제적으로 동작시키는 제어 신호(예를 들어, 붐 실린더(5)를 늘려 강제적으로 붐 상승 동작을 행함)를 해당하는 유량 제어 밸브(15a, 15b, 15c)에 출력한다.

이 MC에 의해 버킷(10)의 클로 선단이 목표면(700)의 하방에 침입하는 것이 방지되므로, 오퍼레이터의 기량의 정도에 관계 없이 목표면(700)을 따른 굴삭이 가능하게 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, MC 시의 프론트 작업기(1A)의 제어점을, 유압 셔블의 버킷(10)의 클로 선단(작업기(1A)의 선단)에 설정하고 있지만, 제어점은 작업기(1A)의 선단 부분의 점이면 버킷 클로 선단 이외로도 변경 가능하다.

도 5의 시스템은, 작업기 자세 검출 장치(50)와, 목표면 설정 장치(51)와, 오퍼레이터 조작 검출 장치(52a)와, 운전실 내에 설치되고, 목표면(700)과 작업기(1A)의 위치 관계를 전달 가능한 전달 장치(53)와, 작업기(1A)의 작업 대상으로 되는 현황 지형(800)의 위치 정보를 취득하는 현황 지형 취득 장치(96)와, MG 및 MC를 담당하는 컴퓨터인 제어 컨트롤러(제어 장치)(40)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. 이들 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(도시생략)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.

현황 지형 취득 장치(96)로서는, 예를 들어 셔블(1)에 구비된 스테레오 카메라, 레이저 스캐너 또는 초음파 센서 등을 이용할 수 있다. 이들 장치는 셔블(1)로부터 현황 지형상의 점까지의 거리를 계측하는 것이며, 현황 지형 취득 장치(96)에서 취득한 현황 지형은 방대한 양의 점군의 위치 데이터로 정의된다. 또한, 현황 지형의 3차원 데이터를 스테레오 카메라, 레이저 스캐너 또는 초음파 센서 등을 탑재한 드론 등에 의해 미리 취득해 두고, 당해 3차원 데이터를 제어 컨트롤러(40) 내에 불러오기 위한 인터페이스로서 현황 지형 취득 장치(96)를 구성해도 된다.

<프론트 제어용 유압 유닛(160)>

도 3에 도시한 바와 같이, 프론트 제어용 유압 유닛(160)은, 붐(8)용 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 접속되고 파일럿 펌프(48)로부터의 파일럿압을 감압해서 출력하는 전자 비례 밸브(54a)와, 붐(8)용 조작 장치(45a)의 파일럿 라인(144a)과 전자 비례 밸브(54a)의 2차 포트측에 접속되고, 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)에 유도하는 셔틀 밸브(82a)와, 붐(8)용 조작 장치(45a)의 파일럿 라인(144b)에 설치되고, 제어 컨트롤러(40)로부터의 제어 신호를 기초로 파일럿 라인(144b) 내의 파일럿압(제1 제어 신호)을 저감시켜 출력하는 전자 비례 밸브(54b)를 구비하고 있다.

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

또한, 프론트 제어용 유압 유닛(160)은, 버킷(10)용 파일럿 라인(146a, 146b)에는, 조작 레버(1a)의 조작량으로서 파일럿압(제1 제어 신호)을 검출해서 제어 컨트롤러(40)에 출력하는 압력 센서(72a, 72b)와, 제어 컨트롤러(40)로부터의 제어 신호를 기초로 파일럿압(제1 제어 신호)을 저감시켜 출력하는 전자 비례 밸브(56a, 56b)와, 1차 포트측이 파일럿 펌프(48)에 접속되어 파일럿 펌프(48)로부터의 파일럿압을 감압시켜 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)에 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 생략하였다.

전자 비례 밸브(54b, 55a, 55b, 56a, 56b)는, 비통전 시에는 개방도가 최대이고, 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. 이와 같이 각 전자 비례 밸브의 개방도(54, 55, 56)는 제어 컨트롤러(40)로부터의 제어 신호에 따르게 된다.

상기와 같이 구성되는 제어용 유압 유닛(160)에 있어서, 제어 컨트롤러(40)로부터 제어 신호를 출력해서 전자 비례 밸브(54a, 56c, 56d)를 구동하면, 대응하는 조작 장치(45a, 46a)의 오퍼레이터 조작이 없는 경우에도 파일럿압(제2 제어 신호)을 발생할 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 뺀 파일럿압(제2 제어 신호)을 발생할 수 있어, 붐 하강 동작, 암 크라우드/덤프 동작, 버킷 크라우드/덤프 동작의 속도를 오퍼레이터 조작의 값으로부터 강제적으로 저감시킬 수 있다.

본 명세서에서는, 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 구동해서 제1 제어 신호를 보정(저감)하여 생성한 파일럿압과, 제어 컨트롤러(40)로 전자 비례 밸브(54a, 56c, 56d)를 구동해서 제1 제어 신호와는 별도로 새롭게 생성한 파일럿압을 「제2 제어 신호」라고 칭한다.

제2 제어 신호는, 제1 제어 신호에 의해 발생되는 작업기(1A)의 제어점의 속도 벡터가 소정의 조건에 반할 때 생성되고, 당해 소정의 조건에 반하지 않는 작업기(1A)의 제어점의 속도 벡터를 발생시키는 제어 신호로서 생성된다. 또한, 동일한 유량 제어 밸브(15a 내지 15c)에서의 한쪽의 유압 구동부에 대해서 제1 제어 신호가, 다른 쪽의 유압 구동부에 대해서 제2 제어 신호가 생성되는 경우에는, 제2 제어 신호를 우선적으로 유압 구동부에 작용시키도록 하여, 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 제어되며, 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(40)>

도 5에 있어서 제어 컨트롤러(40)는, 입력 인터페이스(91)와, 프로세서인 중앙처리장치(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, 현황 지형(800)을 취득하는 현황 지형 취득 장치(96)로부터의 신호가 입력되어, CPU(92)가 연산 가능하도록 변환한다. ROM(93)은, 후술하는 흐름도에 따른 처리를 포함해 MG를 실행하기 위한 제어 프로그램과, 당해 흐름도의 실행에 필요한 각종 정보 등이 기억된 기록 매체이며, CPU(92)는, ROM(93)에 기억된 제어 프로그램에 따라서 입력 인터페이스(91) 및 ROM(93), RAM(94)으로부터 불러온 신호에 대해서 소정의 연산 처리를 행한다. 출력 인터페이스(95)는, CPU(92)에서의 연산 결과에 따른 출력용 신호를 작성하고, 그 신호를 전달 장치(53)에 출력함으로써, 차체(1B), 버킷(10) 및 목표면(700) 등의 화상을 전달 장치(53)의 화면상에 표시시킨다.

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

도 6은, 제어 컨트롤러(40)의 기능 블록도이다. 제어 컨트롤러(40)는, MG 및 MC 제어부(43)와, 전자 비례 밸브 제어부(44)와, 전달 제어부(374)를 구비하고 있다.

전달 제어부(374)는, MG 및 MC 제어부(43)로부터 출력되는 정보(예를 들어 작업기 자세 및 목표면의 정보 등)를 기초로 전달 장치(53)에 의해 전달되는 조작 지원 정보의 내용(이하 「전달 내용」이라고 칭하는 경우가 있음)을 제어하는 부분이다. 전달 제어부(374)에는, 작업기(1A)의 화상 및 아이콘을 포함하는 표시 관련 데이터가 다수 저장되어 있는 표시 ROM이 구비되어 있으며, 전달 제어부(374)가, 입력 정보에 포함되는 플래그(예를 들어 도 18의 전달 내용 변경 플래그와 도 19의 MG 대상 목표면 변경 플래그)에 기초하여 소정의 프로그램을 판독함과 함께, 전달 장치(표시 장치)(53)에서의 표시 제어를 한다. 또한, 전달 장치(음성 출력 장치)(53)가 출력하는 음성의 내용에 대해서도 제어한다. 전달 제어부(374)는, 미리 설정된 복수의 목표면 중 소정의 목표면과 버킷(10)의 거리에 기초하여 당해 소정의 목표면과 버킷(10)의 거리에 관한 경보(조작 지원 정보)로서 라이트 바 표시나 경보음을 전달할지 여부의 판단도 행하고 있다.

도 7은 도 6 중의 MG 및 MC 제어부(43)의 기능 블록도이다. MG 및 MC 제어부(43)는, 조작량 연산부(43a)와, 자세 연산부(43b)와, 목표면 연산부(43c)와, 액추에이터 제어부(81)와, 목표면 비교부(62)를 구비하고 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.

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 설치하고, 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)에서의 프론트 작업기(1A)의 자세와, 버킷(10)의 클로 선단의 위치를 연산한다. 이미 설명한 바와 같이, 버킷(10)의 클로 선단 위치(Xbk, Zbk)는, 식 (1) 및 식 (2)에 의해 연산할 수 있다.

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)에서 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 선단의 하방에 위치하는 것을 목표면으로 하는 방법이나, 임의로 선택한 것을 목표면으로 하는 방법 등이 있다.

액추에이터 제어부(81)는, 조작 장치(45a, 45b, 46a)의 조작 시에, 미리 정한 조건에 따라 복수의 유압 액추에이터(5, 6, 7)의 적어도 하나를 제어한다. 본 실시 형태의 액추에이터 제어부(81)는, 후술하는 도 16, 17, 21과 같이, 조작 장치(45a, 45b, 46a)의 조작 시에, 목표면(700)의 위치와, 프론트 작업기(1A)의 자세 및 버킷(10)의 클로 선단의 위치와, 조작 장치(45a, 45b, 46a)의 조작량에 기초하여, 목표면(700) 위 또는 그 상방에 버킷(10)의 클로 선단(제어점)이 위치하도록(즉, 작업기(1A)의 동작 범위가 목표면(700) 위 및 그 상방으로 제한되도록) 붐 실린더(5)(붐(8))의 동작을 제어하는 MC를 실행한다. 액추에이터 제어부(81)는, 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 유량 제어 밸브(15a, 15b, 15c)의 목표 파일럿압을 연산하고, 그 연산된 목표 파일럿압을 전자 비례 밸브 제어부(44)에 출력한다. 또한, 액추에이터 제어부(81)는 전달 내용 변경 플래그의 유무에 따라서 MC의 제어 내용(구체적으로는 MC에 의해 제한되는 작업기(1A)의 동작 범위)을 전환한다. 액추에이터 제어부(81)에 의한 MC의 상세는 도 16, 17, 21을 이용하여 후술한다.

목표면 비교부(62)는, 현황 지형(800)과 소정의 목표면(700)의 위치를 비교해서 양자의 상하 관계를 판정하는 부분이다. 판정 결과는 플래그(예를 들어 도 18의 전달 내용 변경 플래그와 도 19의 MG 대상 목표면 변경 플래그)로서, 액추에이터 제어부(81)와 전달 제어부(374)로 출력된다.

전자 비례 밸브 제어부(44)는, 액추에이터 제어부(81)로부터 출력되는 각 유량 제어 밸브(15a, 15b, 15c)에 대한 목표 파일럿압을 기초로, 각 전자 비례 밸브(54 내지 56)에 대한 명령을 연산한다. 또한, 오퍼레이터 조작에 기초하는 파일럿압(제1 제어 신호)과, 액추에이터 제어부(81)에서 산출된 목표 파일럿압이 일치하는 경우에는, 해당하는 전자 비례 밸브(54 내지 56)에 대한 전류값(명령값)은 제로가 되어, 해당하는 전자 비례 밸브(54 내지 56)의 동작은 행해지지 않는다.

전달 제어부(374)는, 자세 연산부(43b)에서 연산된 자세 정보, 목표면 연산부(43c)에서 연산된 목표면 정보를, 어떻게 오퍼레이터에게 전달할지를, 목표면 비교부(62)의 비교 결과에 기초하여 제어한다.

<목표면 비교부(62)>

다음으로 목표면 비교부(62)의 처리의 상세에 대하여 설명한다. 목표면 비교부(62)는, 현황 지형(800)과 목표면(700)의 상하 관계를 판정하고, 그 판정 결과에 기초하는 전달 내용 변경 플래그와 MG 대상 목표면 변경 플래그를 액추에이터 제어부(81)와 전달 제어부(374)로 출력한다. 우선, 전달 내용 변경 플래그와 MG 대상 목표면 변경 플래그의 출력 처리의 설명 전에, 현황 지형(800)과 목표면(700)의 상하 관계의 판정 방법에 대하여 도 8을 이용하여 설명한다.

도 8에 도시한 바와 같이, 목표면 비교부(62)는, 현황 지형 취득 장치(96)를 통해 취득한 현황 지형(800)의 위치 정보를, 예를 들어 셔블 기준 좌표로 변환된 점군(801)으로서 입력한다. 입력된 점군(801)은, 예를 들어 선분으로 연결함으로써, 복수의 선분(802)으로서 표현된다. 목표면 비교부(62)는, 목표면 연산부(43c)로부터 셔블 기준 좌표에서의 목표면(700)을 취득한다. 목표면(700)은 단일의 경우도 있으며, 복수의 경우도 있다.

목표면 비교부(62)는, 셔블 기준 좌표에서의 목표면(700)과, 현황 지형을 나타내는 직선(802)의 위치 관계를 비교한다. 본 실시 형태에서는 하기의 (1) 내지 (3)의 비교 방법을 이용하고 있다. 이 비교 방법에 대하여, 예를 들어 도 8에 도시한 바와 같이, 목표면(700)이, 목표면(700A), 목표면(700B), 목표면(700C)으로 되고, 선분(802)이, 선분(802A), 선분(802B), 선분(802C)으로 되어 있는 상황에서 설명한다.

(1) 본 실시 형태에서는, 원칙, MG 및 MC의 기준이 되는 목표면(700)의 선분으로부터 현황 지형(800)의 선분상의 임의의 점을 통과하는 법선을 작성하고, 그 법선의 Z 방향 성분의 방향(부호)으로부터 목표면(700)과 현황 지형(800)의 상하 관계를 판정하고 있다. 예를 들어 도 8에서는, 목표면(700A)의 법선 중, 선분(802A)의 임의의 점을 통과하는 것이 법선(701A)으로서 산출된다. 그리고 법선(701A)의 Z 방향 성분은 정의 방향이기 때문에, 선분(802A)은 목표면(700A)에 대하여 상방에 위치한다고 판정할 수 있다.

(2) 또한, 본 실시 형태에서는, 목표면(700)의 선분과 현황 지형(800)의 선분 교차점을 탐색하여, 그 교차점으로부터 X 방향의 정방향으로 소정 거리 떨어진 목표면(700)의 선분상의 점으로부터 현황 지형(800)의 선분을 통과하는 법선을 작성하면서, 당해 교차점으로부터 X 방향의 부방향으로 당해 소정 거리 떨어진 목표면(700)의 선분상의 점으로부터 현황 지형(800)의 선분을 통과하는 법선을 작성한다. 그리고 그 2개의 법선의 Z 방향 성분의 방향(부호)으로부터 당해 교차점의 전후에서의 목표면(700)과 현황 지형(800)의 상하 관계를 판정한다.

예를 들어, 도 8에 있어서 목표면(700A)과 선분(802B)은 교차점(803A)에서 교차하고 있음을 판정할 수 있다. 그래서, 목표면(700A)의 법선 중, 교차점(803A)보다도 X 방향 정의 위치를 시점으로 하여 선분(802B)을 통과하는 법선을 701B라 하고, 교차점(803A)보다도 X 방향 부의 위치를 시점으로 하여 선분(802B)을 통과하는 법선을 701C라 한다. 여기에서, 법선(701B)의 Z 방향 성분은 정의 방향이기 때문에, 선분(802B)은, 교차점(803A)보다도 X 방향 정의 위치에 있어서, 목표면(700A)에 대하여 상방에 위치한다고 판정할 수 있다. 또한, 법선(701C)의 Z 방향 성분은 부의 방향이기 때문에, 선분(802B)은 점(803A)보다도 X 방향 부의 위치에 있어서, 목표면(700A)에 대하여 하방에 위치한다고 판정할 수 있다.

(3) 또한, 본 실시 형태에서는, 목표면(700)의 선분 변곡점을 탐색하고, 그 변곡점으로부터 현황 지형(800)의 선분을 통과하는 법선을 작성하고, 그 법선의 Z 방향 성분의 방향으로부터 목표면(700)(변곡점)과 현황 지형(800)의 상하 관계를 판정한다. 변곡점은, 경사가 서로 다른 목표면(700)끼리의 접속점을 나타낸다. 예를 들어, 목표면(700A와 700B)은, 변곡점(702A)에 있어서 접속하고 있다. 목표면(700A)의 법선이며, 변곡점(702A) 및 선분(802B)을 통과하는 법선(701D)의 Z 방향 성분은 부의 방향이기 때문에, 변곡점(702A)은 선분(802B)에 대하여 상방에 위치한다고 판정할 수 있다.

목표면(700B)에서는, 상기 (1)의 방법에 기초하여 선분(802B와 802C)의 접속점(801C)을 통과하는 법선(701E)이 작성되고, 그 Z 방향 성분은 부의 방향이다. 그 때문에, 목표면(700B)은 선분(802B)의 상방에 위치한다고 판정할 수 있다.

다음으로, 목표면(700B)과 선분(802C)은 교차점(803B)에서 교차하고 있음을 판정할 수 있다. 그래서, 상기 (2)의 방법에 기초하여, 선분(700B)의 법선 중, 점(803B)보다도 X 방향 정의 위치를 시점으로 하여 선분(802C)을 통과하는 법선을 701F, 점(803B)보다도 X 방향 부의 위치를 시점으로 하여 선분(802C)을 통과하는 법선을 701G라 한다. 여기에서, 법선(701F)의 Z 방향 성분은 부이기 때문에, 선분(802C)은, 교차점(803B)보다도 X 방향 정의 위치에 있어서, 목표면(700B)에 대하여 하방에 위치한다고 판정할 수 있다. 또한, 법선(71G)의 Z 방향 성분은 부의 방향이기 때문에, 선분(802C)은 교차점(803B)보다도 X 방향 정의 위치에 있어서, 목표면(700B)에 대하여 상방에 위치한다고 판정할 수 있다.

다음으로, 목표면(700B)과 목표면(700C)은, 변곡점(702B)에 있어서 접속하고 있다. 그래서, 상기 (3)의 방법에 기초하여 변곡점(702B) 및 선분(802C)을 통과하는 법선(701H)이 작성된다. 그 법선(701H)의 Z 방향 성분은 정의 방향이기 때문에, 변곡점(702B)은 선분(802C)에 대하여 하방에 위치한다고 판정할 수 있다.

또한, 목표면(700C)에서는, 상기 (1)의 방법에 기초하여 선분(802C)의 임의의 점을 통과하는 법선(701I)이 작성된다. 이 법선(701I)의 Z 방향 성분은 정의 방향이기 때문에, 목표면(700C)은 선분(802C)에 대하여 하방에 위치한다고 판정할 수 있다.

도 8의 상황에서는, 목표면 비교부(62)는, X 방향 위치를 기준으로 하여, 목표면(700A)의 좌측 단부로부터, 교차점(803A)까지를 영역 A, 교차점(803A)로부터 교차점(803B)까지를 영역 B, 교차점(803B)으로부터 목표면(700C)의 우측 단부까지를 영역 C로서 인식한다. 영역 A 및 C는, 현황 지형(800)이 목표면(700)보다 상방에 있는 영역이며, 영역 B는 현황 지형(800)이 목표면(700)보다 하방에 있는 영역이다.

<작업기(1A)의 가동 범위 정보의 이용>

본 실시 형태의 목표면 비교부(62)는, 도 8에서 설명한 목표면(700)과 현황 지형(800)의 위치 관계의 비교 시에, 작업기(1A)의 가동 범위 정보를 이용하여, 목표면(700)과 현황 지형(800)의 위치 관계를 비교하는 범위를 한정하고 있다. 다음으로 이 점에 대하여 도 9, 10을 이용하여 설명한다.

도 9에 작업기(1A)의 가동 범위, 작업 가능 범위 D, 작업 불가능 범위 F를 나타낸다. 도 9에서는, 사선을 넣은 영역이 작업 가능 범위 D를 나타내고, 도트를 넣은 영역이 작업 불가능 범위 F를 나타내며, 이 2개의 범위 D, F를 합한 것을 가동 범위로 한다. 이들 범위는, 붐(8), 암(9), 버킷(10)의 치수, 및 붐 실린더(5), 암 실린더(6), 버킷 실린더(7)의 스트로크 또는 각도에 따라 결정된다.

본 명세서에서는, 굴삭 작업의 가부에 관계없이, 버킷(10)의 클로 선단이 이동 가능한 범위를 「가동 범위」로 한다. 가동 범위는, 작업기(1A)에 의한 굴삭 작업이 가능한 범위(작업 가능 범위)와, 작업기(1A)에 의한 굴삭 작업이 불가능한 범위(작업 불가능 범위)로 구분할 수 있다. 작업 불가능 범위는, 붐(8)을 최대로 올린 상태(붐 각 α가 최솟값)에서 작업기(1A)에 의한 굴삭 작업이 불가능한 범위이다. 작업 가능 범위에 있어서 작업 불가능 범위에 인접하는 부분에는, 붐(8)을 최대로 올린 상태(붐 각 α가 최솟값)에서 작업기(1A)에 의해 굴삭 작업이 가능한 범위(「붐 최대 상승 작업 가능 범위」라고 칭함)가 존재한다.

본 실시 형태에서는, 「가동 범위」는, 원호(439a) 및 원호(439b)와, 원호(438a), 원호(438b) 및 원호(438c) 사이에 끼워지는 영역으로 규정하였다. 원호(439a)는, 작업기(1A)의 길이가 최대(최대 굴삭 반경) Lmax로 되는 암(9)과 버킷(10)의 자세(「최대 도달 자세」라고 칭하는 경우가 있음)로, 붐 각 α를 최솟값과 최댓값의 사이에서 변화시켰을 때의 버킷(10)의 선단이 그리는 궤적이다. 또한, 최대 도달 자세일 때 버킷 각 γ를 「최대 도달 각」이라고 칭하는 경우가 있다. 원호(439b)는, 최대 도달 자세로 붐 각 α가 최댓값의 상태로부터, 암 각 β를 최솟값과 최댓값의 사이에서 변화시켰을 때 버킷(10)의 선단이 그리는 궤적이다. 원호(438a)는, 붐 각 α를 최솟값이며 또한 암 각 β를 최솟값으로 한 상태에서, 버킷 실린더 길이를 최솟값과 최댓값의 사이에서 변화시켰을 때 버킷(10)의 선단이 그리는 궤적이다. 원호(438b)는, 붐 각 α를 최솟값이며 또한 버킷 실린더 길이를 최댓값으로 한 상태에서, 암 각 β를 최솟값과 최댓값의 사이에서 변화시켰을 때 버킷(10)의 선단이 그리는 궤적이다. 원호(438c)는, 붐 각 α를 최솟값이며 또한 암 각 β를 최댓값으로 한 상태에서, 버킷 실린더 길이를 최솟값과 최댓값의 사이에서 변화시켰을 때 버킷(10)의 선단이 그리는 궤적이다.

본 실시 형태에서는, 「가동 범위」를 원호 E로 「작업 가능 범위 D」와 「작업 불가능 범위 F」로 구분하였다. 즉 이들 2개의 범위 D, F의 경계선이 원호 E이다. 도 6에서의 원호 E의 상방의 영역이 작업 불가능 범위 F이며, 원호 E의 하방의 영역이 작업 가능 범위 D이다. 원호 E는, 붐 각 α가 최솟값이며 또한 버킷 실린더 길이가 최솟값(버킷 각 γ가 마이너스측의 최댓값)이고, 암 각 β를 최솟값과 최댓값의 사이에서 변화시켰을 때 버킷(10)의 선단이 그리는 궤적이며, 붐(8)의 최대 상승 상태(붐 각 α가 최솟값)에서 작업기(1A)에 의해 굴삭 작업이 가능한 범위(「붐 최대 상승 작업 가능 범위」(제1 범위))이다. 범위 F는, 원호 E와, 원호(438a), 원호(438b) 및 원호(438c) 사이에 끼워진 영역으로서 규정된다.

「작업 가능 범위 D」는, 상부 선회체(12)로부터 상대적으로 먼 쪽에 위치하는 원호(439a) 및 원호(439b)와, 상부 선회체(12)로부터 상대적으로 가까운 쪽에 위치하는 원호 E 사이에 끼워진 영역으로서 규정되어 있다.

본 실시 형태의 목표면 비교부(62)는, 후술하는 도 18로부터도 명확하지만, 상기와 같이 정의된 작업 가능 범위 D에 포함되는, 목표면(700)과 현황 지형(800)에 대해서만, 위치 관계를 비교하고 있다. 예를 들어 도 10에 있어서, 작업 가능 범위 D에 포함되는 부분에 대해서만 목표면(700)과 현황 지형(800)의 위치 관계를 비교한다. 그 경우, 목표면 비교부(62)는 작업기(1A)가 도달하지 않는 범위에 대하여 현황 지형(800)과 목표면(700)의 위치 관계를 비교하지 않기 때문에, 제어 컨트롤러(40)의 연산 부하를 저감 가능하게 된다.

또한, 작업 가능 범위 D 대신에 가동 범위를 이용하여 목표면(700)과 현황 지형(800)의 상하 관계를 판정해도 된다. 또한, 양자(700, 800)의 상하 관계의 판정 시에 작업기(1A)의 가동 범위 정보를 이용하는 것은 필수가 아니라, 목표면(700)과 현황 지형(800)의 취득 범위의 중복 범위에서 양자의 비교를 행하는 것으로 해도 된다.

<전달 내용 변경 플래그>

다음에 목표면 비교부(62)에 의한 전달 내용 변경 플래그의 출력 처리에 대하여 도 18을 이용하여 설명한다. 도 18은 목표면 비교부(62)에서의 전달 내용 변경 플래그에 관한 흐름도이다.

우선 스텝 SC100에 있어서, 목표면 비교부(62)는 현황 지형 취득 장치(96)로부터 유압 셔블(1)의 주변의 현황 지형(800)의 위치 정보를 취득한다.

다음으로 스텝 SC101에서는, 목표면 비교부(62)는 오퍼레이터에 의해 굴삭 조작이 행해지고 있는지 여부를 판정한다. 이 판정을 행함으로써, 굴삭 중에 전달 내용 변경 플래그의 변경이 발생하지 않고, 굴삭 중에 전달 내용이 전환되는 일이 없기 때문에, 오퍼레이터에게 위화감이 생기지 않도록 할 수 있다. 굴삭 조작이 행해지고 있는지 여부는, 액추에이터 제어부(81)가 연산하는 실린더 속도나 버킷(10)의 선단부의 속도에 기초하여 판정할 수 있다. 또한, 오퍼레이터 조작 검출 장치(52a)로부터의 정보에 기초하여, 암(9) 또는 버킷(10)에 의한 굴삭 조작이 행해지고 있는지 여부에 기초하여 판정해도 된다. 또한, 스텝 SC101의 판정을 생략하여, 스텝 SC100의 후에 스텝 SC103으로 진행하도록 플로우를 구성해도 된다.

스텝 SC101에서 굴삭 조작 중이 아니라고 판정된 경우, 스텝 SC103으로 진행된다. 반대로, 굴삭 조작 중이라고 판정된 경우에는, 스텝 SC110으로 진행되고, 비교 처리를 행하지 않고 전달 내용 변경 플래그를 전회값으로 유지한다.

스텝 SC103에서는, 목표면 비교부(62)는 현황 지형(800)의 적어도 일부가 작업 가능 범위 D에 존재하는지 여부를 판정한다. 현황 지형(800)의 적어도 일부가 작업 가능 범위 D에 존재한다고 판정된 경우에는 스텝 SC104로 진행되고, 현황 지형(800)의 어느 부분도 작업 가능 범위 D에 존재하지 않는다고 판정된 경우에는 스텝 SC108로 진행된다.

스텝 SC104에서는, 목표면 비교부(62)는 목표면(700)의 적어도 일부가 작업 가능 범위 D에 존재하는지 여부를 판정한다. 목표면(700)의 적어도 일부가 작업 가능 범위 D에 존재한다고 판정된 경우에는 스텝 SC105로 진행되고, 목표면(700)의 어느 부분도 작업 가능 범위 D에 존재하지 않는다고 판정된 경우에는 스텝 SC109로 진행된다.

스텝 SC105에서는, 목표면 비교부(62)는 작업 가능 범위 D에 존재하는 현황 지형(800)과 목표면(700)에 대하여, 현황 지형(800)이 목표면(700)보다 하방에 있는 영역이 존재하는지 여부를 판정한다. 현황 지형(800)과 목표면(700)의 상하 관계의 판정은 도 8에서 설명한 방법에 기초한다. 현황 지형(800)이 목표면(700)보다 하방에 있는 영역이 존재한다고 판정된 경우에는 스텝 SC106으로 진행된다. 그와 같이 판정되지 않은 경우(현황 지형(800)이 목표면(700)의 상방에 있는 영역만인 경우)에는 스텝 SC109로 진행된다.

스텝 SC106에서는, 목표면 비교부(62)는, 버킷(10)의 선단부(즉 작업기(1A))에 가장 가까운 목표면(700)이, 스텝 SC105에서 현황 지형(800)이 목표면(700)보다 하방에 있다고 판정된 영역 내에 존재하는지 여부를 판정한다. 버킷(10)과 가장 가까운 목표면(700)이 현황 지형(800)보다 하방에 있다고 판정된 경우, 스텝 SC107로 진행된다. 그와 같이 판정되지 않은 경우(버킷과 가장 가까운 목표면(700)이 현황 지형(800)보다 하방에 없는 경우)에는 스텝 SC109로 진행된다.

스텝 SC107에서는, 목표면 비교부(62)는, 현황 지형(800)이 목표면(700)보다 하방에 있다(즉 성토 작업 중이라)고 판정하고, 전달 내용 변경 플래그를 세워, 그 결과를 전달 제어부(374) 및 액추에이터 제어부(81) 등으로 출력한다. 또한, 전달 내용 변경 플래그가 세워지는 경우로서는, 스텝 SC106과 스텝 SC108 중 어느 한쪽을 경유하는 합계 2개의 패턴이 존재하지만, 목표면 비교부(62)가 출력하는 전달 내용 변경 플래그의 정보에는, 스텝 SC106과 스텝 SC108 중 어느 쪽을 경유한 것인지가 부가되어 있도록 한다.

스텝 SC109에서는, 목표면 비교부(62)는, 전달 내용 변경 플래그를 세우지 않고(이미 전달 내용 변경 플래그가 세워져 있는 경우에는 내리고), 그 결과를 전달 제어부(374) 및 액추에이터 제어부(81) 등에 출력한다.

그런데, 스텝 SC108에서는, 목표면(700)의 적어도 일부가 작업 가능 범위 D에 존재하는지 여부를 판정한다. 판정된 경우, 스텝 SC107로 진행된다. 판정되지 않은 경우, 스텝 SC109로 진행된다.

도 8의 예에서 도 18의 플로우에 기초하는 처리를 행하면, 현황 지형(800)이 목표면(700)보다 하방에 있을 때, 즉 영역 B에서는 전달 내용 변경 플래그가 세워지지만, 현황 지형(800)이 목표면(700)보다 상방에 있는 나머지 영역 A, C에서는 전달 내용 변경 플래그는 내려진다.

다음에 목표면 비교부(62)에 의한 MG 대상 목표면 변경 플래그의 출력 처리에 대하여 도 19를 이용하여 설명한다. 도 19는 목표면 비교부(62)에서의 MG 대상 목표면 변경 플래그에 관한 흐름도이다.

우선 스텝 SD100에 있어서, 목표면 비교부(62)는, 도 18의 흐름도에 있어서 스텝 SC106을 통과한 전달 내용 변경 플래그가 세워져 있는지를 판정한다. 이 플래그가 세워져 있다고 판정된 경우에는 스텝 SD101로 진행되고, 그렇지 않은 경우에는 스텝 SD103으로 진행된다.

스텝 SD101에서는, 목표면 비교부(62)는, 작업 가능 범위 D에 존재하는 버킷(10)에 가장 가까운 목표면과 인접하는 2개의 목표면 중 버킷(10)의 선단의 속도 벡터의 방향(즉 버킷(10)의 동작 방향)에 있는 목표면이, 현황 지형(800)의 하방에 위치하는지 여부를 판정한다. 여기서 판정 대상으로 되는 목표면을 다르게 표현하면, 버킷 선단의 속도 벡터가 차체(1B)를 향하고 있는 경우에는, 버킷(10)에 가장 가까운 목표면에 인접하는 2개의 목표면 중 차체(1B)에 가까운 쪽의 목표면이 판정 대상으로 되고, 버킷 선단의 속도 벡터가 차체(1B)로부터 이격되는 방향을 향하고 있는 경우에는, 당해 2개의 목표면 중 차체로부터 먼 쪽의 목표면이 판정 대상으로 된다. 판정 대상의 목표면이 현황 지형(800)의 하방에 위치한다고 판정된 경우에는 스텝 SD102로 진행되고, 그렇지 않다고 판정된 경우에는 스텝 SD103으로 진행된다.

스텝 SD102에서는, 목표면 비교부(62)는, 버킷(10)의 동작 방향에 있는 목표면(머지않아 「버킷(10)에 가장 가까운 목표면」이 될 수 있는 목표면)은 현황 지형(800)의 하방에 위치하기 때문에, 사전에 MG의 대상 목표면에 설정하여 목표면과 버킷(10)의 거리에 관한 경보를 전달해야 한다고 판정하고, MG 대상 목표면 변경 플래그를 세워, 그 결과를 전달 제어부(374) 등에 출력한다.

스텝 SD103에서는, 목표면 비교부(62)는, MG 대상 목표면 변경 플래그를 세우지 않고(이미 MG 대상 목표면 변경 플래그가 세워져 있는 경우에는 내리고), 그 결과를 전달 제어부(374) 등에 출력한다.

예를 들어, 도 8에 있어서, 영역 B로부터 영역 C로 버킷(10)이 이동하고 있다고 판정될 때, MG 대상 목표면 변경 플래그가 세워진다.

이와 같이, MG 대상 목표면 변경 플래그를 세워서 MG의 대상 목표면을 변경함으로써, 보다 적절한 MG를 실시할 수 있다. 즉, 버킷(10)이 침입해도 현황 지형(800)을 과굴삭할 우려가 없는 목표면(700)이 아니라, 버킷(10)이 침입하면 현황 지형(800)을 과굴삭할 우려가 있는 목표면(700)을 MG의 대상으로 함으로써, 오퍼레이터에 의해 적절한 MG를 행할 수 있다.

구체적으로는, 도 20에 도시한 바와 같이, 종래의 MG에서는, 버킷(10)과 목표면의 거리에 따라서 MG를 실시하기 위해서, 버킷(10)에 가장 가까운 목표면(여기서는 「최단 목표면」이라고 칭하는 경우가 있음)(700D)을 MG의 대상으로 하지만, 본 실시 형태에서는, 버킷(10)과의 거리가 가장 가까운 목표면(700D)이 아니라, 버킷(10)의 동작 방향에서 목표면(700D)과 인접하는 목표면(여기서는 「이동처 목표면」이라고 칭하는 경우가 있음)(700E)을 MG의 대상으로 한다.

<전달 제어부(374)>

다음으로 전달 제어부(374)의 처리의 상세에 대하여 설명한다. 전달 제어부(374)에 의한 전달 내용의 제어 플로우를 도 11에 나타낸다. 본 실시 형태의 전달 제어부(374)는, MG 대상의 소정의 목표면과 버킷(10)의 거리(목표면 거리)에 기초하여 전달 장치(53)를 통해 당해 목표면 거리에 관한 경보를 전달할지 여부를 제어하고 있다. 그리고, 당해 경보를 전달해야 할 장면이라고 당해 목표면 거리에만 기초하여 판단한 경우라도, 목표면 비교부(62)의 판정 결과인 2개의 플래그(전달 내용 변경 플래그와 MG 대상 목표면 변경 플래그)의 유무에 기초하여 당해 경보를 포함하는 조작 지원 정보의 내용을 변경하는 처리를 실행한다.

우선, 스텝 SB100에서 전달 제어부(374)는, 목표면 비교부(62)로부터 전달 내용 변경 플래그가 입력되어 있는지 여부를 판정한다. 전달 내용 변경 플래그가 입력되어 있는 경우에는 스텝 SB101로 진행되고, 입력되지 않은 경우에는 스텝 SB108로 진행된다.

스텝 SB101에서는, 전달 제어부(374)는, 목표면 비교부(62)로부터 MG 대상 목표면 변경 플래그가 입력되어 있는지 여부를 판정한다. MG 대상 목표면 변경 플래그가 입력되어 있는 경우에는 SB102로 진행되고, 입력되지 않은 경우에는 스텝 SB105로 진행된다.

다음으로 스텝 SB102, 105, 108로 진행한 경우의 3개로 나누어 처리를 설명한다.

(A) 스텝 SB102

스텝 SB102로 진행되는 장면은, 버킷(10)에 가장 가까운 목표면(최단 목표면)(700)이 현황 지형(800)의 상방에 위치하지만(즉 현재는 성토 작업이 행해질 수 있는 상황이지만), 그 최단 목표면과 버킷(10)의 동작 방향에 인접하는 목표면(이동처 목표면)은 현황 지형의 하방에 위치한다고 판정되는 경우(즉 머지않아 굴삭 작업의 개시가 예측될 수 있는 경우)이다. 이 경우, 전달 제어부(374)는 MG 대상 목표면을 이동처 목표면으로 지정하고, 전달 장치(53)를 통해 이동처 목표면과 버킷(10)의 거리에 관한 경보를 전달하도록 한다. 구체적으로는 스텝 SB102, 103, 104의 경보 처리를 실행한다.

즉, 스텝 SB102에서는, 전달 제어부(374)는, 목표면 연산부(43C)가 출력하는 목표면(700)과 버킷(10)의 클로 선단의 거리 중, 목표면 비교부(62)가 지정하는 이동처 목표면(700)과 버킷(10)의 클로 선단의 거리의 데이터를, 전달 장치(53)(표시 장치)로 출력해서 화면에 표시한다.

다음의 스텝 SB103에서는, 전달 제어부(374)는, 목표면 연산부(43C)가 출력하는 목표면(700)과 버킷(10)의 클로 선단의 거리 중, 목표면 비교부(62)가 지정하는 이동처 목표면(700)과 버킷(10)의 클로 선단의 거리에 기초한 경고음 명령을 전달 장치(53)(음성 출력 장치)로 출력해서 경고음을 발생한다. 단, 경고음이 출력되는 거리의 역치는 결정되어 있으며, MC 대상의 목표면과 버킷(10)의 거리가 당해 역치를 하회한 경우에 경고음이 출력되도록 구성되어 있다.

그리고 스텝 SB104에서는, 전달 제어부(374)는, 목표면 연산부(43C)가 출력하는 목표면(700)과 버킷(10)의 클로 선단의 거리 중, 목표면 비교부(62)가 지정하는 이동처 목표면(700)과 버킷(10)의 클로 선단의 거리에 기초한 라이트 바 명령을 전달 장치(53)(표시 장치)에 출력한다.

도 14는, 스텝 SB102로 진행한 경우의 전달 장치(53)의 표시 화면(53a)의 예이다. 표시 화면(53a)에는, 버킷(10)과 목표면(700)의 위치 관계가 화상으로 표시되는 심볼 표시부(531A)와, 버킷(10)으로부터 MG 대상 목표면까지의 거리가 수치로 표시되는 수치 표시부(531B)와, 버킷(10)을 기준으로 하여 MG 대상 목표면이 위치하는 방향이 화살표로 표시되는 화살표 표시부(531C)와, 버킷(10)으로부터 MG 대상 목표면까지의 거리가 라이트 바로 시각적으로 표시되는 라이트 바 표시부(531D)가 마련되어 있다.

심볼 표시부(531A)에서는, 버킷(10)이 침입하면 현황 지형을 과굴삭할 가능성이 있는 목표면(700B)(이동처 목표면)을 실선으로 표시한다. 한편, 침입해도 현황 지형을 과굴삭할 가능성이 없는 목표면(700A)(최단 목표면)은 파선으로 표시한다.

수치 표시부(531B)에는, 스텝 SB102에서 출력된 목표면(700B)과 버킷(10)의 거리(0.20m)를 표시한다.

화살표 표시부(531C)에 표시되는 화살표에는 상향과 하향의 것이 있으며, 하향의 화살표는 버킷 클로 선단보다 하방에 MG 대상 목표면이 위치하고, 상향의 화살표는 버킷 클로 선단보다 상방에 MG 대상 목표면이 위치함을 나타낸다. 도 14의 예에서는 화살표는 하향이며, MG 대상 목표면(700B)가 클로 선단보다 하방에 있음을 나타내고 있다.

라이트 바 표시부(531D)는, 목표면(700B)과 버킷(10)의 거리에 따라서 점등한다. 도 14의 라이트 바는 세로 방향으로 직렬 배치된 5개의 점등 가능한 세그먼트로 구성되어 있으며, 도면 중에서 점등 중의 상측의 3개의 세그먼트에는 도트를 넣고 있다. 본 실시 형태에서는, 클로 선단이 MG 대상 목표면으로부터 ±0.05m의 거리에 존재하는 경우에는 중앙의 세그먼트만이 점등한다. 클로 선단이 MG 대상 목표면으로부터 0.05 내지 0.10m의 거리에 존재하는 경우에는 중앙의 세그먼트 및 그 위의 세그먼트의 2개가 점등하고, 클로 선단이 MG 대상 목표면으로부터 0.10m를 초과하는 거리에 존재하는 경우에는 중앙의 세그먼트 및 그 위의 2개의 세그먼트의 3개가 점등한다. 마찬가지로 거리가 -0.05 내지 -0.10m인 경우에는 중앙과 그 아래의 세그먼트의 2개가 점등하고, 거리가 -0.10m를 초과하는 경우에는 중앙과 그 아래의 2개의 세그먼트의 3개가 점등한다. 도 14의 예에서는, MG 대상 목표면까지의 거리가 +0.20m이므로, 도 11의 스텝 SB104에서 출력되는 라이트 바 명령에 기초하여 상측의 3개의 세그먼트가 점등하고 있다.

도 15는, 도 14에 도시한 표시 화면의 변형예를 나타내는 것이다. 공통 부분의 설명은 생략한다. 도 15에서는, 수치 표시부(531B)와, 화살표 표시부(531C)를 변형한 예를 나타내고 있다. 수치 표시부(531B)와, 화살표 표시부(531C)에 대하여, 괄호 내에 도시되어 있는 것은, MG 대상이 아닌 목표면(700A)(최단 목표면)에 대한 수치 및 화살표이며, MG 대상인 목표면(700B)에 대한 수치 및 화살표보다 작게 표시되어 있다. 이와 같이, MG 대상인 목표면(700B)에 대한 것뿐만 아니라, 비 MG 대상의 목표면(700A)에 대한 버킷(10)의 위치 정보를 부가 표시하면, 2개의 목표면(700A, 700B)에 대한 버킷(10)의 위치 정보를 오퍼레이터가 파악할 수 있다.

(B) 스텝 SB105

스텝 SB105로 진행하는 전형적인 장면으로서는, 버킷(10)에 가장 가까운 목표면(최단 목표면)(700)이 현황 지형(800)의 상방에 위치하고(즉 현재는 성토 작업이 행해질 수 있는 상황이고), 그 최단 목표면과 버킷(10)의 동작 방향에 인접하는 목표면(이동처 목표면)도 현황 지형의 상방에 위치한다고 판정되는 경우(즉 이동처에서도 성토 작업이 예측되는 경우)이다. 또한, 최단 목표면이 현황 지형의 상방에 위치하지만, 이동처 목표면은 존재하지 않는 경우도 포함된다. 이와 같은 경우, 전달 제어부(374)는 MG 대상 목표면을 최단 목표면으로 지정하고, 전달 장치(53)를 통해 MG 대상 목표면(최단 목표면)과 버킷(10)의 거리의 수치는 전달하지만, 경고음과 라이트 바에 관한 전달은 중단하도록 한다. 구체적으로는 스텝 SB105, 106, 107의 경보 처리를 실행한다.

즉, 스텝 SB105에서는, 전달 제어부(374)는, 목표면 연산부(43C)가 출력하는 목표면(700)과 버킷(10)의 클로 선단의 거리 중, 버킷(10)에 가장 가까운 최단 목표면(700)과 버킷(10)의 클로 선단의 거리의 데이터를, 전달 장치(53)(표시 장치)에 출력하여 화면에 표시한다.

다음의 스텝 SB106에서는, 전달 제어부(374)는, 최단 목표면(700)과 버킷(10)의 클로 선단의 거리에 기초하는 경고음 명령을 OFF로 하도록, 전달 장치(53)에 출력한다. 이에 의해 전달 장치(53)(음성 출력 장치)로부터의 경고음의 발생이 중단된다.

그리고 스텝 SB107에서는, 전달 제어부(374)는, 최단 목표면(700)과 버킷(10)의 클로 선단의 거리에 기초하는 라이트 바 명령을 OFF로 하도록, 전달 장치(53)에 출력한다. 이에 의해 전달 장치(53)(표시 장치)에서의 라이트 바의 모든 세그먼트의 점등이 중단된다.

도 13은, 스텝 SB105로 진행한 경우의 전달 장치(53)의 표시 화면(53a)의 예이다. 이때, 목표면(700)보다도 현황 지형이 하방에 있는 상황이기 때문에, 버킷(10)이 목표면(700)의 하방에 침입해도 현황 지형을 과굴삭할 우려가 없다. 그 때문에, 심볼 표시부(531A)에 있어서, 목표면(700)을 나타내는 선은 파선으로서 표시된다. 또한, 라이트 바 표시부(531D)는 어느쪽의 세그먼트도 점등하지 않고, 전달 장치(53)(음성 출력 장치)로부터 경고음도 출력되지 않는다.

(C) 스텝 SB108

스텝 SB108로 진행하는 전형적인 장면으로서는, 버킷(10)에 가장 가까운 최단 목표면(700)이 현황 지형(800)의 하방에 위치하는 경우(즉 현재는 굴삭 작업이 행해질 수 있는 일반적인 상황)이다. 이 경우, 전달 제어부(374)는 MG 대상 목표면을 최단 목표면으로 지정하고, 전달 장치(53)를 통해 최단 목표면과 버킷(10)의 거리에 관한 경보를 전달하도록 한다. 구체적으로는 스텝 SB108, 109, 110의 경보 처리를 실행한다.

즉, 스텝 SB108에서는, 전달 제어부(374)는, 목표면 연산부(43C)가 출력하는 목표면(700)과 버킷(10)의 클로 선단의 거리 중, 버킷(10)에 가장 짧은 최단 목표면(700)과 버킷(10)의 클로 선단의 거리의 데이터를, 전달 장치(53)(표시 장치)에 출력해서 화면에 표시한다.

다음의 스텝 SB109에서는, 전달 제어부(374)는, 목표면 연산부(43C)가 출력하는 목표면(700)과 버킷(10)의 클로 선단의 거리 중, 최단 목표면(700)과 버킷(10)의 클로 선단의 거리에 기초한 경고음 명령을 전달 장치(53)(음성 출력 장치)에 출력해서 경고음을 발생한다. 이 경우의 경고음이 출력되는 거리의 역치는 스텝 SB103과 동일하게 한다.

그리고 스텝 SB110에서는, 전달 제어부(374)는, 목표면 연산부(43C)가 출력하는 목표면(700)과 버킷(10)의 클로 선단의 거리 중, 최단 목표면(700)과 버킷(10)의 클로 선단의 거리에 기초한 라이트 바 명령을 전달 장치(53)(표시 장치)에 출력한다.

도 12는, 스텝 SB108로 진행한 경우의 전달 장치(53)의 표시 화면(53a)의 예이다. 심볼 표시부(531A)에는, 버킷(10)이 침입하면 현황 지형을 과굴삭할 가능성이 있는 목표면(700)이 실선으로 표시된다. 또한, 수치 표시부(531B)에는 최단 목표면(700)과 버킷(10)의 거리(0.00m)가 표시되어 있다. 이 도면의 예에서는, 버킷(10)과 목표면(700)의 거리가 0이기 때문에, 화살표 표시부(531C)에는 상향과 하향의 화살표 양쪽이 표시된다. 또한, 라이트 바 표시부(531D)에 관해서는, 버킷(10)과 목표면(700)의 거리가 0이기 때문에, 중앙의 세그먼트만이 점등하고 있다.

<액추에이터 제어부(81)>

다음으로 액추에이터 제어부(81)의 처리의 상세에 대하여 설명한다. 본 실시 형태의 액추에이터 제어부(81)는, MC로서, 목표면(700)에 대한 버킷(10)의 침입 방지 동작을 붐 상승 제어에 의해 실행한다. 이 액추에이터 제어부(81)에 의한 붐 상승 제어의 플로우를 도 16에 나타낸다. 도 16은 액추에이터 제어부(81)에서 실행되는 MC의 흐름도이며, 조작 장치(45a, 45b, 46a)가 오퍼레이터에 의해 조작되면 처리가 개시된다.

S410에서는, 액추에이터 제어부(81)는, 조작량 연산부(43a)에서 연산된 조작량을 기초로 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 동작 속도(실린더 속도)를 연산한다.

S420에서는, 액추에이터 제어부(81)는, S410에서 연산된 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 동작 속도와, 자세 연산부(43b)에서 연산된 작업기(1A)의 자세를 기초로, 오퍼레이터 조작에 의한 버킷 선단(클로 선단)의 속도 벡터 B를 연산한다.

S430에서는, 액추에이터 제어부(81)는, 자세 연산부(43b)에서 연산한 버킷(10)의 클로 선단의 위치(좌표)와, ROM(93)에 기억된 목표면(700)을 포함하는 직선의 거리로부터, 버킷 선단으로부터 제어 대상의 목표면(700)(많은 경우, 최단 목표면이 해당됨)까지의 거리 D(도 4 참조)를 산출한다. 다음으로, 액추에이터 제어부(81)는, 목표면 비교부(62)로부터의 입력 신호를 기초로 전달 내용 변경 플래그가 세워져 있는지 여부를 판정한다. 전달 내용 변경 플래그가 내려져 있는 경우(즉 목표면(700)이 현황 지형(800)의 하방에 위치하는 굴삭 작업의 경우), 액추에이터 제어부(81)는, 거리 D와 도 17의 그래프를 기초로 버킷 선단의 속도 벡터의 목표면(700)에 수직인 성분의 제한값 ay를 산출한다. 도 17의 제한값 ay는, 거리 D마다 설정되어 있으며, 거리 D의 감소에 따라서 증가하도록 설정되어 있다. 한편, 전달 내용 변경 플래그가 세워져 있는 경우(즉 목표면(700)이 현황 지형(800)의 상방에 위치하는 성토 작업의 경우)에는 거리 D와 도 21의 그래프를 기초로 제한값 ay를 산출한다. 도 21의 그래프에서는, 모든 거리 D에 있어서, 도 17의 그래프보다도 제한값 ay가 저감되도록 설정되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제한값 ay의 절댓값을 충분히 크게 하여, 버킷 선단의 속도 벡터 B의 목표면(700)에 수직인 성분 by를 취할 수 있는 절댓값보다도 크게 하고 있다.

S440에서는, 액추에이터 제어부(81)는, S420에서 산출한 오퍼레이터 조작에 의한 버킷 선단의 속도 벡터 B에 있어서, 목표면(700)에 수직인 성분 by를 취득한다.

S450에서는, 액추에이터 제어부(81)는, S430에서 산출한 제한값 ay가 0 이상인지 여부를 판정한다. 또한, 도 16의 우측 상단에 도시한 바와 같이 xy 좌표를 설정한다. 당해 xy 좌표에서는, x축은 목표면(700)과 평행하며 도면 중 우측 방향을 정이라 하고, y축은 목표면(700)에 수직이며 도면 중 상측 방향을 정이라 한다. 도 16 중의 범례에서는 수직 성분 by 및 제한값 ay는 부이며, 수평 성분 bx 및 수평 성분 cx 및 수직 성분 cy는 정이다. 도 17로부터 명확하지만, 제한값 ay가 0일 때는 거리 D가 0, 즉 클로 선단이 목표면(700) 위에 위치하는 경우이며, 제한값 ay가 정일 때는 거리 D가 부, 즉 클로 선단이 목표면(700)보다 하방에 위치하는 경우이며, 제한값 ay가 부일 때는 거리 D가 정, 즉 클로 선단이 목표면(700)보다 상방에 위치하는 경우이다. S450에서 제한값 ay가 0 이상이라고 판정된 경우(즉, 클로 선단이 목표면(700) 위 또는 그 하방에 위치하는 경우)에는 S460으로 진행되고, 제한값 ay가 0 미만인 경우에는 S480으로 진행된다.

S460에서는, 액추에이터 제어부(81)는, 오퍼레이터 조작에 의한 클로 선단의 속도 벡터 B의 수직 성분 by가 0 이상인지 여부를 판정한다. by가 정인 경우에는 속도 벡터 B의 수직 성분 by가 상향임을 나타내고, by가 부인 경우에는 속도 벡터 B의 수직 성분 by가 하향임을 나타낸다. S460에서 수직 성분 by가 0 이상이라고 판정된 경우(즉, 수직 성분 by가 상향인 경우)에는 S470으로 진행되고, 수직 성분 by가 0 미만인 경우에는 S500으로 진행된다.

S470에서는, 액추에이터 제어부(81)는, 제한값 ay와 수직 성분 by의 절댓값을 비교하고, 제한값 ay의 절댓값이 수직 성분 by의 절댓값 이상인 경우에는 S500으로 진행된다. 한편, 제한값 ay의 절댓값이 수직 성분 by의 절댓값 미만인 경우에는 S530으로 진행된다.

S500에서는, 액추에이터 제어부(81)는, 머신 컨트롤에 의한 붐(8)의 동작에서 발생해야 할 버킷 선단의 속도 벡터 C의 목표면(700)에 수직인 성분 cy를 산출하는 식으로서 「cy=ay-by」를 선택하고, 그 식과 S430의 제한값 ay와 S440의 수직 성분 by를 기초로 수직 성분 cy를 산출한다. 그리고, 산출한 수직 성분 cy를 출력 가능한 속도 벡터 C를 산출하고, 그 수평 성분을 cx라 한다(S510).

S520에서는, 목표 속도 벡터 T를 산출한다. 목표 속도 벡터 T의 목표면(700)에 수직인 성분을 ty, 수평인 성분을 tx라 하면, 각각 「ty=by+cy, tx=bx+cx」로 나타낼 수 있다. 이것에 S500의 식(cy=ay-by)을 대입하면 목표 속도 벡터 T는 결국 「ty=ay, tx=bx+cx」로 된다. 즉, S520에 이르게 된 경우의 목표 속도 벡터의 수직 성분 ty는 제한값 ay로 제한되고, 머신 컨트롤에 의한 강제 붐 상승이 발동된다.

S480에서는, 액추에이터 제어부(81)는, 오퍼레이터 조작에 의한 클로 선단의 속도 벡터 B의 수직 성분 by가 0 이상인지 여부를 판정한다. S480에서 수직 성분 by가 0 이상이라고 판정된 경우(즉, 수직 성분 by가 상향인 경우)에는 S530으로 진행되고, 수직 성분 by가 0 미만인 경우에는 S490으로 진행된다.

S490에서는, 액추에이터 제어부(81)는, 제한값 ay와 수직 성분 by의 절댓값을 비교하고, 제한값 ay의 절댓값이 수직 성분 by의 절댓값 이상인 경우에는 S530으로 진행된다. 한편, 제한값 ay의 절댓값이 수직 성분 by의 절댓값 미만인 경우에는 S500으로 진행된다.

S530에 이르게 된 경우, 머신 컨트롤로 붐(8)을 동작시킬 필요가 없으므로, 프론트 제어 장치(81d)는, 속도 벡터 C를 제로로 한다. 이 경우, 목표 속도 벡터 T는, S520에서 이용한 식(ty=by+cy, tx=bx+cx)에 기초하면 「ty=by, tx=bx」로 되고, 오퍼레이터 조작에 의한 속도 벡터 B와 일치한다(S540).

S550에서는, 액추에이터 제어부(81)는, S520 또는 S540에서 결정한 목표 속도 벡터 T(ty, tx)를 기초로 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 목표 속도를 연산한다. 또한, 상기 설명으로부터 명확하지만, 도 11의 경우에 목표 속도 벡터 T가 속도 벡터 B에 일치하지 않을 때에는, 머신 컨트롤에 의한 붐(8)의 동작으로 발생하는 속도 벡터 C를 속도 벡터 B에 더함으로써 목표 속도 벡터 T를 실현한다.

S560에서는, 액추에이터 제어부(81)는, S550에서 산출된 각 실린더(5, 6, 7)의 목표 속도를 기초로 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 유량 제어 밸브(15a, 15b, 15c)에 대한 목표 파일럿압을 연산한다.

S590에서는, 액추에이터 제어부(81)는, 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 유량 제어 밸브(15a, 15b, 15c)에 대한 목표 파일럿압을 전자 비례 밸브 제어부(44)에 출력한다.

전자 비례 밸브 제어부(44)는, 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 굴삭이 행해진다. 예를 들어, 오퍼레이터가 조작 장치(45b)를 조작하여, 암 크라우드 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 동작이 자동적으로 행해진다.

또한, MC로서 실행되는 것은, 설명한 붐 상승 동작의 자동 제어로 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 버킷(10)을 자동으로 회동시켜, 목표면(700)과 버킷(10)의 저부가 이루는 각도를 일정하게 유지하는 제어가 실행되어도 된다.

<MG의 동작과 효과>

다음으로 유압 셔블(1)의 전달 제어부(374)(제어 컨트롤러(40))에 의해 행해지는 MG의 동작에 대하여 도 8을 이용하여 설명한다.

우선, 도 8의 영역 A의 목표면(700A)과 현황 지형(802A)을 작업 가능 범위 D내에 포함해서 유압 셔블(1)로 굴삭 작업을 하는 경우에는, 목표면 비교부(62)가 작업기(1A)에 가장 가까운 목표면(700A)은 현황 지형(802A)의 하방에 위치한다고 판정하고, 도 18의 스텝 SC109가 선택되어 전달 내용 변경 플래그는 세워지지 않는다. 그 때문에, 도 11의 플로우에 기초하여 스텝 SB108, 109, 110이 실행되고, 최단 목표면(700A)과 버킷(10)의 거리에 관한 경보가 도 12와 같이 전달 장치(53)를 통해 전달된다. 그 때, 전달 장치(53)에는 조작 지원 정보로서, MG 대상의 최단 목표면(700A)과 버킷(10)의 클로 선단의 거리(목표면 거리)의 값이 표시되고, 그 목표면 거리의 값에 따른 라이트 바(경보)가 점등된다. 또한, 그 목표면 거리에 따른 경고음(경보)이 조작 지원 정보로서 전달 장치(53)로부터 출력될 수 있다. 즉, 이 경우와 같이 굴삭 작업을 할 때에는, 굴삭 동작에 의해 버킷(10)이 목표면의 하방에 침입해서 현황 지형을 과굴삭할 가능성이 있기 때문에, 전달 장치(53)로부터 목표면 거리에 따른 경보(경고음 및 라이트 바)가 오퍼레이터에게 전달된다. 이에 의해 현황 지형의 과굴삭을 예방할 수 있다.

다음으로, 도 8의 영역 B의 목표면(700B)과 현황 지형(802B)을 작업 가능 범위 D 내에 포함해서 유압 셔블(1)로 성토 작업을 하고 있는 경우에는, 목표면 비교부(62)가 작업기(1A)에 가장 가까운 목표면(700B)은 현황 지형(802B)의 상방에 위치한다고 판정하고, 도 18의 스텝 SC106을 경유하여 스텝 SC107이 선택되어 전달 내용 변경 플래그가 세워진다. 이때 영역 C의 목표면(700C)과 현황 지형(802C)은 작업 가능 범위 D의 밖이므로 도 19의 스텝 SD103이 선택되어 MG 대상 목표면 변경 플래그는 세워지지 않는다. 그 때문에, 도 11의 플로우에 기초하여 스텝 SB105, 106, 107이 실행되고, 도 13과 같이 전달 장치(53)를 통해 최단 목표면(700B)과 버킷(10)의 거리의 수치 전달은 행해지지만, 경고음과 라이트 바에 의한 경보의 전달은 행해지지 않는다. 즉, 이 경우와 같이 성토 작업을 할 때에는, 버킷(10)이 목표면의 하방에 침입해도 현황 지형을 과굴삭할 가능성이 없기 때문에, 전달 장치(53)로부터 목표면 거리에 따른 경보는 행해지지 않는다. 따라서 종전과 같은 불필요한 경보를 오퍼레이터가 번거롭다고 느끼는 일이 없어진다.

다음으로, 도 8의 영역 B의 목표면(700B)과 현황 지형(802B)과 영역 C의 목표면(700C)과 현황 지형(802C)을 작업 가능 범위 D 내에 포함해서 또한 영역 B의 근방에서 작업하고 있는 경우에는, 목표면 비교부(62)가 작업기(1A)에 가장 가까운 목표면(700B)은 현황 지형(802B)의 상방에 위치한다고 판정하고, 도 18의 스텝 SC106을 경유하여 스텝 SC107이 선택되어 전달 내용 변경 플래그가 세워진다. 이때 영역 C의 목표면(700C)과 현황 지형(802C)도 작업 가능 범위 D 내에 존재하므로 도 19의 스텝 SD102가 선택되어 MG 대상 목표면 변경 플래그도 세워진다. 그 때문에, 도 11의 플로우에 기초하여 스텝 SB102, 103, 104가 실행되고, 이동처 목표면(700C)과 버킷(10)의 거리에 관한 경보가 도 22와 같이 전달 장치(53)를 통해 전달된다. 그 때, 전달 장치(53)에는, MG 대상의 이동처 목표면(700C)과 버킷(10)의 클로 선단의 거리(목표면 거리)의 값이 표시된다. 이에 의해 오퍼레이터는 이동처 목표면(700C)까지의 거리를 용이하게 파악할 수 있다. 또한, 목표면 거리의 값에 따른 라이트 바가 점등되고, 목표면 거리에 따른 경고음이 전달 장치(53)로부터 출력될 수 있다. 즉, 이 경우와 같이 영역 B에서 성토 작업할 때에는, 성토 작업 중의 버킷(10)의 동작에 의해 영역 B에 인접하는 영역 C의 현황 지형을 과굴삭할 가능성이 있기 때문에, 전달 장치(53)로부터 목표면 거리에 따른 경보(경고음 및 라이트 바)가 전달된다. 이것에 의해 현재의 성토 작업 영역 B에 인접한 굴삭 작업 영역 C의 현황 지형의 과굴삭을 예방할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시 형태의 유압 셔블에서는, 전달 장치(53)가 전달하는 조작 지원 정보의 내용을 목표면 비교부(62)로부터의 플래그 정보에 따라서 변화시킴으로써, 불필요한 조작 지원 정보를 전달하지 않고, 오퍼레이터의 굴삭 조작을 지원할 수 있다. 예를 들어, 현황 지형(800)이 목표면(700)의 하방에 있는 성토를 하는 상황에서, 전달 장치(53)로부터 경고음이 발생하거나, 라이트 바 표시부(531D)가 점등하거나 하는 것은, 오퍼레이터에게 번거로움을 느끼게 할 우려가 있지만, 본 실시 형태에 따르면, 그러한 번거로움의 발생을 방지할 수 있다.

<MC의 동작과 효과>

다음으로 유압 셔블(1)의 액추에이터 제어부(81)(제어 컨트롤러(40))에 의해 행해지는 MC의 동작에 대하여 설명한다.

도 16의 흐름도에 있어서, 전달 내용 변경 플래그가 세워져 있는 경우, 즉 목표면 비교부(62)가 목표면(700)이 현황 지형(800)의 상방에 위치한다고 판정된 경우에는, 제한값 ay는, S430에 있어서 목표면 비교부가 목표면(700)이 현황 지형(800)의 하방에 위치한다고 판정된 경우(즉 도 17의 경우)보다도 저감된 도 21의 값으로 설정된다. 즉 제한값 ay는 도 21에 기초하여 절댓값이 충분히 큰 부의 값으로 설정된다. 이에 의해, 그 후의 처리에서 항상 S450, S480, S490을 경유하여 S530이 선택되게 되므로, 버킷(10)의 목표 속도 벡터 T의 수직 성분 ty는, 오퍼레이터 조작에 의한 버킷(10)의 속도 벡터 B의 수직 성분 by에 일치한다. 즉, 수직 성분 ty를 제한값 ay 이상의 값으로 유지하는 강제 붐 상승 동작(즉 MC)은 실행되지 않고, 버킷(10)(작업기(1A))의 동작 범위의 제한은 중단되게 된다. 따라서, 목표면(700)이 현황 지형의 상방에 있는 상황에서는 불필요한 강제 붐 상승 동작은 실행되지 않기 때문에, 오퍼레이터의 의도치 않은 MC의 발동에 의해 오퍼레이터에게 위화감을 주는 것을 방지할 수 있다.

한편, 전달 내용 변경 플래그가 내려져 있는 경우, 즉 목표면 비교부(62)가 목표면(700)이 현황 지형(800)의 하방에 위치한다고 판정된 경우에는, S430에서 제한값 ay가 도 17에 기초하여 설정된다. 이에 의해, 제한값 ay(목표면(700)과 클로 선단의 거리 D)와, 오퍼레이터 조작에 의한 버킷 클로 선단의 속도 벡터 B의 수직 성분 by의 관계에 따라서 MC에 의한 강제 붐 상승 동작이 적절히 행해지고, 버킷(10)의 클로 선단이 목표면 위 또는 상방에 보유 지지된다. 예를 들어, 클로 선단이 목표면(700)의 상방에 있고, 수직 성분 by가 부인 경우(예를 들어 암 크라우드에 의해 버킷(10)이 상방으로부터 목표면(700)에 근접하고 있는 경우)에는 S490을 경유한다. 이 경우, 버킷의 목표 속도 벡터 T의 수직 성분 ty로서는 제한값 ay와 수직 성분 by 중 절댓값이 작은 쪽이 선택되고, 제한값 ay가 선택되는 경우에는 수직 성분 cy의 강제 붐 상승이 적절히 더해진다. 또한, 클로 선단이 목표면(700)의 하방에 있고, 수직 성분 by가 부인 경우(예를 들어 암 크라우드 조작에 의해 목표면(700)의 더 하방으로 버킷(10)을 침입시키려고 하고 있는 경우)에는, S450, 460을 경유하여 S500이 항상 선택된다. 즉, 목표 속도 벡터 T의 수직 성분 ty는 제한값 ay로 항상 제한되고, 수직 성분 cy의 강제 붐 상승이 항상 더해지게 된다. 이에 의해, 암 크라우드 조작에 의해 버킷(10)을 하향으로 동작 시키고 있는 동안(수직 성분 by가 부인 동안)에는, MC에 의해 붐 상승 동작이 적절히 가해져서 버킷(10)의 클로 선단 높이가 목표면(700)에 가까워지도록 유지되므로(즉, 버킷(10)(작업기(1A))의 동작 범위는 목표면(700) 위 및 그 상방으로 제한되므로), 목표면(700)을 따른 굴삭이 가능하다.

<기타>

또한, 본 발명은, 상기 실시 형태로 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내의 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들어, 본 발명은, 상기 실시 형태에서 설명한 모든 구성을 구비하는 것으로 한정되지 않고, 그 구성의 일부를 삭제한 것도 포함된다.

상기에서는, 도 11의 스텝 SB105에서는, 최단 목표면(700)과 버킷(10)의 클로 선단의 거리 정보와 버킷(10)을 기준으로 하여 MG 대상 목표면이 위치하는 방향 정보(도 13의 수치 표시부(531B)와 화살표 표시부(531C)에 표시되는 정보)를 전달 장치(53)에 표시하였지만, 후속하는 SB106 및 SB107에서 전달이 중단되는 경보음 및 라이트 바와 마찬가지로 스텝 SB105에서는 거리 정보와 방향 정보도 전달을 중단해도 된다.

또한, 상기에서는, 도 11에 도시한 바와 같이, 전달 내용 변경 플래그와 MG 대상 목표면 변경 플래그의 두 플래그의 상태에 기초하여 전달 내용을 변경하였지만, 전달 내용 변경 플래그만을 기초하여 전달 내용을 변경해도 된다. 이 경우, 도 11의 스텝 SB100에서 '예'라고 판정되면 스텝 SB105로 진행하도록 흐름도를 구성하면 된다. 이와 같이 흐름도를 구성해도 성토 작업 시에 불필요한 조작 지원 정보가 전달되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 도 21의 제한값 ay의 그래프는 일례에 지나지 않고, 도 17의 그래프보다도 거리 D마다의 제한값 ay를 저감시킨 것이면, 강제 붐 상승 동작(즉 MC)의 발동의 유무에 상관없이 이용 가능하다.

상기에서는 전달 내용 변경 플래그를 이용한 MG와 MC를 행하는 유압 셔블에 대하여 설명하였지만, MG와 MC의 한쪽만을 행하도록 유압 셔블을 구성해도 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)
43: MG 및 MC 제어부
43a: 조작량 연산부
43b: 자세 연산부
43c: 목표면 연산부
44: 전자 비례 밸브 제어부
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
53: 표시 장치
54, 55, 56: 전자 비례 밸브
62: 목표면 비교부
81: 액추에이터 제어부
96: 현황 지형 취득 장치
374: 전달 제어부

Claims

다관절형 작업기와,
상기 작업기를 구동하는 복수의 유압 액추에이터와,
상기 유압 액추에이터의 동작을 지시하는 조작 장치와,
오퍼레이터에게 조작 지원 정보를 전달하기 위한 전달 장치와,
임의로 설정한 복수의 목표면 중 소정의 목표면과 상기 작업기와의 거리에 기초하여 상기 조작 지원 정보를 전달할지 여부를 제어하는 전달 제어부를 갖는 제어 장치를 구비하는 작업 기계에 있어서,
상기 작업기의 작업 대상으로 되는 현황 지형의 위치를 취득하는 현황 지형 취득 장치를 더 구비하고,
상기 제어 장치는, 상기 현황 지형과, 상기 작업기에 가장 가까운 목표면의 위치와 상기 작업기에 가장 가까운 목표면에 상기 작업기의 동작 방향으로 인접하는 목표면의 위치를 비교해서, 상기 현황 지형과 상기 작업기에 가장 가까운 목표면의 위치와의 상하 관계 및 상기 현황 지형과 상기 작업기에 가장 가까운 목표면에 상기 작업기의 동작 방향으로 인접하는 목표면의 위치와의 상하 관계를 판정하는 목표면 비교부를 구비하고,
상기 전달 제어부는, 상기 목표면 비교부의 판정 결과에 기초하여 상기 조작 지원 정보의 내용을 변경하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계.
제1항에 있어서,
상기 목표면 비교부가, 상기 작업기에 가장 가까운 목표면이 상기 현황 지형의 하방에 위치한다고 판정한 경우, 상기 전달 제어부는 상기 작업기에 가장 가까운 목표면과 상기 작업기의 거리에 기초하여 상기 조작 지원 정보를 전달하고,
상기 목표면 비교부가, 상기 작업기에 가장 가까운 목표면이 상기 현황 지형의 상방에 위치한다고 판정한 경우, 상기 전달 제어부는 상기 조작 지원 정보의 전달을 중단하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계.
다관절형 작업기와,
상기 작업기를 구동하는 복수의 유압 액추에이터와,
상기 유압 액추에이터의 동작을 지시하는 조작 장치와,
오퍼레이터에게 조작 지원 정보를 전달하기 위한 전달 장치와,
임의로 설정한 복수의 목표면 중 소정의 목표면과 상기 작업기와의 거리에 기초하여 상기 조작 지원 정보를 전달할지 여부를 제어하는 전달 제어부를 갖는 제어 장치를 구비하는 작업 기계에 있어서,
상기 작업기의 작업 대상으로 되는 현황 지형의 위치를 취득하는 현황 지형 취득 장치를 더 구비하고,
상기 제어 장치는, 상기 현황 지형과 상기 소정의 목표면의 위치를 비교해서 상기 현황 지형과 상기 소정의 목표면의 상하 관계를 판정하는 목표면 비교부를 구비하고,
상기 전달 제어부는, 상기 목표면 비교부의 판정 결과에 기초하여 상기 조작 지원 정보의 내용을 변경하고,
상기 목표면 비교부가, 상기 작업기에 가장 가까운 목표면이 상기 현황 지형의 하방에 위치한다고 판정한 경우, 상기 전달 제어부는 상기 작업기에 가장 가까운 목표면과 상기 작업기의 거리에 기초하여 상기 조작 지원 정보를 전달하고,
상기 목표면 비교부가, 상기 작업기에 가장 가까운 목표면이 상기 현황 지형의 상방에 위치한다고 판정하고, 또한, 상기 작업기에 가장 가까운 목표면과 상기 작업기의 동작 방향에 인접하는 목표면이 상기 현황 지형의 하방에 위치한다고 판정한 경우, 상기 전달 제어부는 상기 작업기에 가장 가까운 목표면과 상기 작업기의 동작 방향에 인접하는 목표면과 상기 작업기의 거리에 기초하여 상기 조작 지원 정보를 전달하고,
상기 목표면 비교부가, 상기 작업기에 가장 가까운 목표면이 상기 현황 지형의 상방에 위치한다고 판정하고, 또한, 상기 작업기에 가장 가까운 목표면과 상기 작업기의 동작 방향에 인접하는 목표면이 상기 현황 지형의 상방에 위치한다고 판정한 경우, 상기 전달 제어부는 상기 조작 지원 정보의 전달을 중단하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계.
제3항에 있어서,
상기 목표면 비교부가, 상기 작업기에 가장 가까운 목표면이 상기 현황 지형의 상방에 위치한다고 판정하고, 또한, 상기 작업기에 가장 가까운 목표면과 상기 작업기의 동작 방향에 인접하는 목표면이 상기 현황 지형의 하방에 위치한다고 판정한 경우, 상기 전달 제어부는, 또한, 상기 작업기에 가장 가까운 목표면과 상기 작업기의 동작 방향에 인접하는 목표면과 상기 작업기의 거리를 전달하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계.
제1항에 있어서,
상기 조작 장치의 조작 시에, 상기 작업기의 동작 범위가 상기 목표면 위 및 그 상방으로 제한되도록 상기 유압 액추에이터를 제어하는 액추에이터 제어부를 더 구비하고,
상기 액추에이터 제어부에 의해 제한되는 상기 작업기의 동작 범위는, 상기 목표면 비교부의 판정 결과에 기초하여 변경되는 것을 특징으로 하는, 작업 기계.
제5항에 있어서,
상기 목표면 비교부가 상기 작업기에 가장 가까운 목표면이 상기 현황 지형의 상방에 위치한다고 판정한 경우, 상기 액추에이터 제어부에 의한 상기 작업기의 동작 범위의 제한은 중단되는 것을 특징으로 하는, 작업 기계.
제1항에 있어서,
상기 목표면 비교부는, 상기 현황 지형과 상기 소정의 목표면이 상기 작업기의 가동 범위 내에 존재하는 경우, 상기 현황 지형과 상기 소정의 목표면의 상하 관계를 판정하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계.