KR20150139541A

KR20150139541A - 건설 기계의 제어 시스템, 및 건설 기계의 제어 방법

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Publication number: KR20150139541A
Application number: KR1020157029630A
Authority: KR
Inventors: 진 기타지마; 요시키 가미; 다케오 야마다; 도루 마츠야마; 마사시 이치하라
Original assignee: 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
Priority date: 2014-06-02
Filing date: 2015-06-02
Publication date: 2015-12-11
Also published as: US20160040398A1; JPWO2015137528A1; WO2015137528A1; CN105324540A; DE112015000043B4; US20170121930A1; KR20170038191A; KR101791395B1; JP6014260B2; CN105324540B; DE112015000043T5

Abstract

건설 기계의 제어 시스템은, 붐과 아암과 버킷을 포함하는 작업기의 자세를 검출하는 검출기와, 아암 및 버킷의 적어도 일방을 포함하는 가동 부재의 구동을 위해서 조작되는 조작 장치와, 조작 장치의 조작량을 검출하는 검출 장치와, 작업기를 구동하는 유압 실린더에 공급되는 작동유의 공급량을 조정하는 제어 밸브와, 검출기의 검출 결과에 기초하여 버킷의 날끝 위치를 나타내는 날끝 위치 데이터를 생성하는 버킷 위치 데이터 생성부와, 작업기에 의한 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 목표 굴삭 지형을 취득하여 날끝 위치 데이터와 목표 굴삭 지형에 기초하여 버킷의 날끝과 목표 굴삭 지형의 거리를 산출하는 거리 취득부와, 검출 장치의 검출 결과에 기초하여 가동 부재의 속도를 제한하기 위한 제한 조작량을 설정하는 제한치 설정부와, 제한 조작량으로 가동 부재가 구동하도록 제어 밸브에 제어 신호를 출력하는 가동 부재 제어부를 구비한다.

Description

건설 기계의 제어 시스템, 및 건설 기계의 제어 방법{CONTROL SYSTEM FOR CONSTRUCTION EQUIPMENT AND CONTROL METHOD FOR CONSTRUCTION EQUIPMENT}

본 발명은, 건설 기계의 제어 시스템, 및 건설 기계의 제어 방법에 관한 것이다.

유압 셔블과 같은 건설 기계는, 붐과 아암과 버킷을 포함하는 작업기와, 작업기의 구동을 위해서 오퍼레이터에 의해 조작되는 조작 장치를 구비한다. 건설 기계의 제어에 있어서, 특허문헌 1 및 특허문헌 2 에 개시되어 있는 것과 같은, 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 목표 굴삭 지형에 기초하여 버킷을 이동시키는 제한 굴삭 제어가 알려져 있다.

일본 공개특허공보 2013-217138호 일본 공개특허공보 2006-265954호

건설 기계의 작업기를 사용한 굴입 공정에 있어서, 굴삭 개시시에 버킷의 날끝이 패이는 사상이 발생할 가능성이 있다. 날끝이 패이는 원인으로서, 조작 장치에 의한 조작 지령에 대한 유압 생성 지연을 들 수 있다. 목표 굴삭 지형 부근에서 굴입의 개시를 실시하면, 버킷이 목표 굴삭 지형을 초과하게 되어, 굴삭 정밀도가 저하한다.

본 발명의 양태는, 날끝의 패임을 억제할 수 있는 건설 기계의 제어 시스템, 건설 기계, 및 건설 기계의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제 1 양태는, 붐과 아암과 버킷을 포함하는 작업기의 자세를 검출하는 검출기와, 상기 아암 및 상기 버킷의 적어도 일방을 포함하는 가동 부재의 구동을 위해서 조작되는 조작 장치와, 상기 조작 장치의 조작량을 검출하는 검출 장치와, 상기 작업기를 구동하는 유압 실린더에 공급되는 작동유의 공급량을 조정하는 제어 밸브와, 상기 검출기의 검출 결과에 기초하여 상기 버킷의 날끝 위치를 나타내는 날끝 위치 데이터를 생성하는 버킷 위치 데이터 생성부와, 상기 작업기에 의한 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 목표 굴삭 지형을 취득하여 상기 날끝 위치 데이터와 상기 목표 굴삭 지형에 기초하여 상기 버킷의 날끝과 상기 목표 굴삭 지형의 거리를 산출하는 거리 취득부와, 상기 검출 장치의 검출 결과에 기초하여 상기 가동 부재의 속도를 제한하기 위한 제한 조작량을 설정하는 제한치 설정부와, 상기 제한 조작량으로 상기 가동 부재가 구동하도록 상기 제어 밸브에 제어 신호를 출력하는 가동 부재 제어부를 구비하는 건설 기계의 제어 시스템을 제공한다.

본 발명의 제 1 양태에 있어서, 상기 제한치 설정부는, 상기 거리가 클수록 상기 제한 조작량이 커지도록, 상기 제한 조작량을 설정하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 1 양태에 있어서, 상기 검출 장치의 검출 결과에 기초하여 시간 계측을 개시하는 타이머를 구비하고, 상기 제한치 설정부는, 상기 타이머에 의한 시간 계측의 개시 시점으로부터의 경과 시간이 길수록 상기 제한 조작량이 커지도록, 상기 제한 조작량을 설정하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 1 양태에 있어서, 상기 가동 부재 제어부는, 상기 타이머에 의한 상기 시간 계측의 개시 시점으로부터 소정 기간에 있어서, 상기 제한 조작량으로 상기 가동 부재가 구동하도록 제어 신호를 출력하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 1 양태에 있어서, 상기 타이머의 시간 계측의 개시 시점은, 상기 조작 장치의 조작의 개시 시점, 상기 검출 장치의 검출치가 임계치를 초과한 시점, 및 상기 검출 장치의 검출치의 단위 시간 당의 증가량이 허용치를 초과한 시점의 적어도 1 개를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 1 양태에 있어서, 상기 시간 계측의 개시 시점으로부터 상기 소정 기간 경과 후, 상기 제한 조작량에 기초하는 구동이 해제되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 1 양태에 있어서, 상기 소정 기간의 전반에 있어서의 상기 제한 조작량은, 후반에 있어서의 상기 제한 조작량보다 작은 것이 바람직하다.

본 발명의 제 1 양태에 있어서, 상기 거리에 따라 제한 속도를 결정하고, 상기 작업기가 상기 목표 굴삭 지형에 접근하는 방향의 속도가 상기 제한 속도 이하가 되도록 상기 붐의 속도를 제한하는 붐 제한부와, 상기 붐을 구동하기 위한 제 1 유압 액츄에이터, 상기 가동 부재를 구동하기 위한 제 2 유압 액츄에이터, 및 상기 제 2 유압 액츄에이터에 대한 작동유의 공급량을 조정하는 상기 제어 밸브를 갖는 유압 시스템을 구비하고, 상기 버킷에 의한 굴삭 작업에 있어서, 상기 붐이 올라가고, 상기 아암이 내려가도록 상기 유압 시스템이 작동하고, 상기 아암이 내려갈 때 상기 제한 조작량으로 구동되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 1 양태에 있어서, 상기 유압 시스템은, 작동유를 공급하는 유압 펌프를 포함하고, 제 1 작업 모드에 있어서 상기 유압 펌프로부터 제 1 최대 토출 용량으로 상기 작동유가 공급되고, 제 2 작업 모드에 있어서 상기 유압 펌프로부터 상기 제 1 최대 토출 용량보다 적은 제 2 최대 토출 용량으로 상기 작동유가 공급되도록 상기 유압 펌프를 제어하는 펌프 제어부를 구비하고, 상기 제 2 작업 모드에 있어서의 상기 제한 조작량은, 상기 제 1 작업 모드에 있어서의 상기 제한 조작량보다 작은 것이 바람직하다.

본 발명의 제 1 양태에 있어서, 상기 가동 부재는 교환 가능하고, 상기 붐에 제 1 중량의 상기 가동 부재가 접속되었을 때의 상기 제한 조작량은, 상기 제 1 중량보다 작은 제 2 중량의 상기 가동 부재가 접속되었을 때의 상기 제한 조작량보다 작은 것이 바람직하다.

본 발명의 제 1 양태에 있어서, 상기 검출 장치의 검출치의 단위 시간 당의 증가량이 허용치를 초과했을 때에 상기 제한 조작량으로 상기 가동 부재가 구동하도록 제어 신호의 출력이 개시되고, 상기 증가량은, 상기 조작 장치의 조작량과 상기 조작량의 로우 패스 필터 처리에 의해 생성된 처리량의 차를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 1 양태에 있어서, 상기 건설 기계는, 상기 붐을 지지하는 차량 본체를 구비하고, 상기 차량 본체의 기준 위치와 상기 버킷이 제 1 거리가 되도록 상기 작업기가 구동되었을 때의 상기 제한 조작량은, 상기 기준 위치와 상기 버킷이 상기 제 1 거리보다 짧은 제 2 거리가 되도록 상기 작업기가 구동되었을 때의 상기 제한 조작량보다 작은 것이 바람직하다.

본 발명의 제 2 양태는, 붐과 아암과 버킷을 포함하는 작업기의 자세를 검출기로 검출하는 것과, 상기 아암 및 상기 버킷의 적어도 일방을 포함하는 가동 부재의 구동을 위해서 조작 장치를 조작하는 것과, 상기 조작 장치의 조작량을 검출 장치로 검출하는 것과, 상기 검출기의 검출 결과에 기초하여 상기 버킷의 날끝 위치를 나타내는 날끝 위치 데이터를 생성하는 것과, 상기 작업기에 의한 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 목표 굴삭 지형을 취득하여 상기 날끝 위치 데이터와 상기 목표 굴삭 지형에 기초하여 상기 버킷의 날끝과 상기 목표 굴삭 지형의 거리를 산출하는 것과, 상기 검출 장치의 검출 결과에 기초하여 상기 가동 부재의 속도를 제한하기 위한 제한 조작량을 설정하는 것과, 상기 제한 조작량으로 상기 가동 부재가 구동하도록 상기 작업기를 구동하는 유압 실린더에 공급되는 작동유의 공급량을 조정하는 제어 밸브에 제어 신호를 출력하는 것을 포함하는 건설 기계의 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 양태에 의하면, 굴삭 정밀도의 저하가 억제된다.

도 1 은 건설 기계의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 2 는 건설 기계의 일례를 모식적으로 나타내는 측면도이다.
도 3 은 건설 기계의 일례를 모식적으로 나타내는 배면도이다.
도 4a 는 제어 시스템의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 4b 는 제어 시스템의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 5 는 목표 시공 정보의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 6 은 제한 굴삭 제어의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.
도 7 은 제한 굴삭 제어의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 8 은 제한 굴삭 제어의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 9 는 제한 굴삭 제어의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 10 은 제한 굴삭 제어의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 11 은 제한 굴삭 제어의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 12 는 제한 굴삭 제어의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 13 은 제한 굴삭 제어의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 14 는 제한 굴삭 제어의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 15 는 유압 실린더의 일례를 나타내는 도면이다.
도 16 은 실린더 스트로크 센서의 일례를 나타내는 도면이다.
도 17 은 제어 시스템의 일례를 나타내는 도면이다.
도 18 은 제어 시스템의 일례를 나타내는 도면이다.
도 19 는 건설 기계의 동작의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 20 은 제어 시스템의 일례를 나타내는 기능 블록도이다.
도 21 은 건설 기계의 제어 방법의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.
도 22 는 건설 기계의 제어 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 23 은 건설 기계의 제어 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 24 는 건설 기계의 제어 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 25 는 제어 시스템의 일례를 나타내는 기능 블록도이다.
도 26 은 건설 기계의 제어 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 27 은 건설 기계의 제어 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 28 은 건설 기계의 제어 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 29 는 건설 기계의 제어 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 30 은 제어 시스템의 일례를 나타내는 기능 블록도이다.
도 31 은 건설 기계의 제어 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 32 는 건설 기계의 제어 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 33 은 건설 기계의 제어 방법의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.
도 34 는 건설 기계의 제어 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 35 는 건설 기계의 제어 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 36 은 건설 기계의 제어 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 37 은 건설 기계의 제어 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 38 은 제어 시스템의 일례를 나타내는 기능 블록도이다.
도 39 는 건설 기계의 제어 방법의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.
도 40 은 건설 기계의 제어 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 41 은 건설 기계의 제어 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 42 는 건설 기계의 제어 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 43 은 제어 시스템의 일례를 나타내는 기능 블록도이다.
도 44 는 건설 기계의 동작의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 45 는 건설 기계의 제어 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 46 은 건설 기계의 제어 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 47 은 건설 기계의 제어 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 48 은 제어 시스템의 일례를 나타내는 기능 블록도이다.
도 49 는 건설 기계의 제어 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 50 은 건설 기계의 제어 방법의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.

이하, 본 발명에 관련된 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 이하에서 설명하는 각 실시형태의 요건은, 적절히 조합할 수 있다. 또한, 일부의 구성 요소를 이용하지 않는 경우도 있다.

[유압 셔블의 전체 구성]

도 1 은 본 실시형태에 관련된 건설 기계 (100) 의 일례를 나타내는 사시도이다. 본 실시형태에 있어서는, 건설 기계 (100) 가, 유압에 의해 작동하는 작업기 (2) 를 구비하는 유압 셔블 (100) 인 예에 대하여 설명한다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 유압 셔블 (100) 은 차량 본체 (1) 와 작업기 (2) 를 구비한다. 후술하는 바와 같이, 유압 셔블 (100) 에는 굴삭 제어를 실행하는 제어 시스템 (200) 이 탑재되어 있다.

차량 본체 (1) 는 선회체 (3) 와 운전실 (4) 과 주행 장치 (5) 를 갖는다. 선회체 (3) 는 주행 장치 (5) 상에 배치된다. 주행 장치 (5) 는 선회체 (3) 를 지지한다. 선회체 (3) 를 상부 선회체 (3) 라고 칭해도 된다. 주행 장치 (5) 를 하부 주행체 (5) 라고 칭해도 된다. 선회체 (3) 는 선회축 (AX) 을 중심으로 선회 가능하다. 운전실 (4) 에, 오퍼레이터가 착좌하는 운전석 (4S) 이 형성된다. 오퍼레이터는, 운전실 (4) 에 있어서 유압 셔블 (100) 을 조작한다. 주행 장치 (5) 는 1 쌍의 크롤러 트랙 (5Cr) 을 갖는다. 크롤러 트랙 (5Cr) 의 회전에 의해, 유압 셔블 (100) 이 주행한다. 또한, 주행 장치 (5) 가 차륜 (타이어) 을 포함해도 된다.

본 실시형태에 있어서는, 운전석 (4S) 을 기준으로 하여 각 부의 위치 관계에 대하여 설명한다. 전후 방향이란, 운전석 (4S) 을 기준으로 한 전후 방향을 말한다. 좌우 방향이란, 운전석 (4S) 을 기준으로 한 좌우 방향을 말한다. 운전석 (4S) 이 정면에 정대하는 방향을 전방향이라고 하고, 전방향에 대향하는 방향을 후방향이라고 한다. 운전석 (4S) 이 정면에 정대했을 때 측 방향의 우측, 좌측을 각각 우방향, 좌방향이라고 한다.

선회체 (3) 는 엔진이 수용되는 엔진 룸 (9) 과, 선회체 (3) 의 후부에 형성되는 카운터 웨이트를 갖는다. 선회체 (3) 에 있어서, 엔진 룸 (9) 의 전방에 난간 (19) 이 형성된다. 엔진 룸 (9) 에, 엔진 및 유압 펌프 등이 배치된다.

작업기 (2) 는 선회체 (3) 에 지지된다. 작업기 (2) 는 선회체 (3) 에 접속되는 붐 (6) 과, 붐 (6) 에 접속되는 아암 (7) 과, 아암 (7) 에 접속되는 버킷 (8) 과, 붐 (6) 을 구동하는 붐 실린더 (10) 와, 아암 (7) 을 구동하는 아암 실린더 (11) 와, 버킷 (8) 을 구동하는 버킷 실린더 (12) 를 갖는다. 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11), 및 버킷 실린더 (12) 의 각각은, 작동유에 의해 구동되는 유압 실린더이다.

붐 (6) 의 기단부는, 붐 핀 (13) 을 개재하여 선회체 (3) 에 접속된다. 아암 (7) 의 기단부는, 아암 핀 (14) 을 개재하여 붐 (6) 의 선단부에 접속된다. 버킷 (8) 은 버킷 핀 (15) 을 개재하여 아암 (7) 의 선단부에 접속된다. 붐 (6) 은 붐 핀 (13) 을 중심으로 회전 가능하다. 아암 (7) 은 아암 핀 (14) 을 중심으로 회전 가능하다. 버킷 (8) 은 버킷 핀 (15) 을 중심으로 회전 가능하다. 아암 (7) 및 버킷 (8) 의 각각은, 붐 (6) 의 선단측으로 이동 가능한 가동 부재이다.

도 2 는 본 실시형태에 관련된 유압 셔블 (100) 을 모식적으로 나타내는 측면도이다. 도 3 은 본 실시형태에 관련된 유압 셔블 (100) 을 모식적으로 나타내는 배면도이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 붐 (6) 의 길이 (L1) 는, 붐 핀 (13) 과 아암 핀 (14) 의 거리이다. 아암 (7) 의 길이 (L2) 는 아암 핀 (14) 과 버킷 핀 (15) 의 거리이다. 버킷 (8) 의 길이 (L3) 는, 버킷 핀 (15) 과 버킷 (8) 의 선단부 (8a) 의 거리이다. 본 실시형태에 있어서, 버킷 (8) 은 복수의 칼날을 갖는다. 이하의 설명에 있어서, 버킷 (8) 의 선단부 (8a) 를 적절히, 날끝 (8a) 이라고 칭한다.

또한, 버킷 (8) 은 칼날을 가지고 있지 않아도 된다. 버킷 (8) 의 선단부는, 스트레이트 형상의 강판으로 형성되어도 된다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 유압 셔블 (100) 은 붐 실린더 (10) 에 배치된 제 1 실린더 스트로크 센서 (16) 와, 아암 실린더 (11) 에 배치된 제 2 실린더 스트로크 센서 (17) 와, 버킷 실린더 (12) 에 배치된 제 3 실린더 스트로크 센서 (18) 를 갖는다. 제 1 실린더 스트로크 센서 (16) 의 검출 결과에 기초하여, 붐 실린더 (10) 의 스트로크 길이가 구해진다. 제 2 실린더 스트로크 센서 (17) 의 검출 결과에 기초하여, 아암 실린더 (11) 의 스트로크 길이가 구해진다. 제 3 실린더 스트로크 센서 (18) 의 검출 결과에 기초하여, 버킷 실린더 (12) 의 스트로크 길이가 구해진다.

이하의 설명에 있어서는, 붐 실린더 (10) 의 스트로크 길이를 적절히, 붐 실린더 길이라고 칭하고, 아암 실린더 (11) 의 스트로크 길이를 적절히, 아암 실린더 길이라고 칭하고, 버킷 실린더 (12) 의 스트로크 길이를 적절히, 버킷 실린더 길이라고 칭한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 붐 실린더 길이, 아암 실린더 길이, 및 버킷 실린더 길이를 적절히, 실린더 길이 데이터 (L) 라고 총칭한다.

유압 셔블 (100) 은 유압 셔블 (100) 의 위치를 검출 가능한 위치 검출 장치 (20) 를 구비하고 있다. 위치 검출 장치 (20) 는 안테나 (21) 와 글로벌 좌표 연산부 (23) 와 IMU (Inertial Measurement Unit) (24) 를 갖는다.

안테나 (21) 는 GNSS (Global Navigation Satellite Systems : 전지구 항법 위성 시스템) 용의 안테나이다. 안테나 (21) 는 RTK-GNSS (Real Time Kinematic-Global Navigation Satellite Systems) 용 안테나이다. 안테나 (21) 는 선회체 (3) 에 형성된다. 본 실시형태에 있어서, 안테나 (21) 는 선회체 (3) 의 난간 (19) 에 형성된다. 또한, 안테나 (21) 는 엔진 룸 (9) 의 후방향에 형성되어도 된다. 예를 들어, 선회체 (3) 의 카운터 웨이트에 안테나 (21) 가 형성되어도 된다. 안테나 (21) 는 수신한 전파 (GNSS 전파) 에 따른 신호를 글로벌 좌표 연산부 (23) 에 출력한다.

글로벌 좌표 연산부 (23) 는 글로벌 좌표계에 있어서의 안테나 (21) 의 설치 위치 (P1) 를 검출한다. 글로벌 좌표계는, 작업 에어리어에 설치한 기준 위치 (Pr) 를 바탕으로 한 3 차원 좌표계이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서, 기준 위치 (Pr) 는, 작업 에어리어에 설정된 기준 말뚝의 선단의 위치이다.

글로벌 좌표계는, 지구에 고정된 원점 (Pr) (도 2 참조) 을 기준으로 한 좌표계이다. 로컬 좌표계는, 건설 기계 (100) 의 차량 본체 (1) 에 고정된 원점 (P2) (도 2 참조) 을 기준으로 한 좌표계이다. 로컬 좌표계를, 차량 본체 좌표계라고 칭해도 된다.

도 2 등에 있어서, 글로벌 좌표계를, XgYgZg 직교 좌표계로 나타낸다. 글로벌 좌표계의 기준 위치 (원점) (Pr) 는, 작업 에어리어에 위치한다. 수평면 내의 일방향을 Xg 축 방향, 수평면 내에 있어서 Xg 축 방향과 직교하는 방향을 Yg 축 방향, Xg 축 방향 및 Yg 축 방향의 각각과 직교하는 방향을 Zg 축 방향이라고 한다. 또한, Xg 축, Yg 축, 및 Zg 축 주위의 회전 (경사) 방향을 각각, θXg, θYg, 및 θZg 방향이라고 한다. Xg 축은, YgZg 평면과 직교한다. Yg 축은, XgZg 평면과 직교한다. Zg 축은, XgYg 평면과 직교한다. XgYg 평면은, 수평면과 평행이다. Zg 축 방향은, 연직 방향이다.

도 2 등에 있어서, 로컬 좌표계를, XYZ 직교 좌표계로 나타낸다. 로컬 좌표계의 기준 위치 (원점) (P2) 는 선회체 (3) 의 선회 중심 (AX) 에 위치한다. 어느 평면 내의 일방향을 X 축 방향, 그 평면 내에 있어서 X 축 방향과 직교하는 방향을 Y 축 방향, X 축 방향 및 Y 축 방향의 각각과 직교하는 방향을 Z 축 방향이라고 한다. 또한, X 축, Y 축, 및 Z 축 주위의 회전 (경사) 방향을 각각, θX, θY, 및 θZ 방향이라고 한다. X 축은, YZ 평면과 직교한다. Y 축은, XZ 평면과 직교한다. Z 축은, XY 평면과 직교한다.

본 실시형태에 있어서, 안테나 (21) 는 차폭 방향으로 멀어지도록 선회체 (3) 에 형성된 제 1 안테나 (21A) 및 제 2 안테나 (21B) 를 포함한다. 제 1 안테나 (21A) 는 설치 위치 (P1a) 를 제 2 안테나 (21B) 는 설치 위치 (P1b) 를 검출하여 글로벌 좌표 연산부 (23) 에 출력한다.

글로벌 좌표 연산부 (23) 는 글로벌 좌표로 나타내는 기준 위치 데이터 (P) 를 취득한다. 본 실시형태에 있어서, 기준 위치 데이터 (P) 는, 선회체 (3) 의 선회축 (선회 중심) (AX) 에 위치하는 기준 위치 (P2) 를 나타내는 데이터이다. 또한, 기준 위치 데이터 (P) 는, 설치 위치 (P1) 를 나타내는 데이터여도 된다. 본 실시형태에 있어서, 글로벌 좌표 연산부 (23) 는 2 개의 설치 위치 (P1a) 및 설치 위치 (P1b) 에 기초하여 선회체 방위 데이터 (Q) 를 생성한다. 선회체 방위 데이터 (Q) 는, 설치 위치 (P1a) 와 설치 위치 (P1b) 로 결정되는 직선이 글로벌 좌표의 기준 방위 (예를 들어 북) 에 대하여 이루는 각에 기초하여 결정된다. 선회체 방위 데이터 (Q) 는, 선회체 (3) (작업기 (2)) 가 향하고 있는 방위를 나타낸다. 글로벌 좌표 연산부 (23) 는 후술하는 표시 컨트롤러 (28) 에 기준 위치 데이터 (P) 및 선회체 방위 데이터 (Q) 를 출력한다.

IMU (24) 는 선회체 (3) 에 형성된다. 본 실시형태에 있어서, IMU (24) 는 운전실 (4) 의 하부에 배치된다. 선회체 (3) 에 있어서, 운전실 (4) 의 하부에 고강성의 프레임이 배치된다. IMU (24) 는 그 프레임 상에 배치된다. 또한, IMU (24) 는 선회체 (3) 의 선회축 (AX) (기준 위치 (P2)) 의 측방 (우측 또는 좌측) 에 배치되어도 된다. IMU (24) 는 글로벌 좌표에 대하여 차량 본체 (1) 의 좌우 방향에 대한 경사각 (θ4) 과, 차량 본체 (1) 의 전후 방향에 대한 경사각 (θ5) 을 검출한다.

[제어 시스템의 구성]

다음으로, 본 실시형태에 관련된 제어 시스템 (200) 의 개요에 대하여 설명한다. 도 4a 는, 본 실시형태에 관련된 제어 시스템 (200) 의 기능 구성을 나타내는 블록도이다.

제어 시스템 (200) 은 작업기 (2) 를 사용하는 굴삭 처리를 제어한다. 굴삭 처리의 제어는, 제한 굴삭 제어를 포함한다. 도 4a 에 나타내는 바와 같이, 제어 시스템 (200) 은 제 1 실린더 스트로크 센서 (16) 와, 제 2 실린더 스트로크 센서 (17) 와, 제 3 실린더 스트로크 센서 (18) 와, 안테나 (21) 와, 글로벌 좌표 연산부 (23) 와, IMU (24) 와, 조작 장치 (25) 와, 작업기 컨트롤러 (26) 와, 압력 센서 (66) 및 압력 센서 (67) 와, 제어 밸브 (27) 와, 방향 제어 밸브 (64) 와, 표시 컨트롤러 (28) 와, 표시부 (29) 와, 센서 컨트롤러 (30) 와, 작업 모드 설정을 실시하는 맨 머신 인터페이스부 (32) 를 구비하고 있다.

조작 장치 (25) 는 운전실 (4) 에 배치된다. 오퍼레이터에 의해 조작 장치 (25) 가 조작된다. 조작 장치 (25) 는 작업기 (2) 를 구동하는 오퍼레이터 조작을 접수한다. 본 실시형태에 있어서, 조작 장치 (25) 는 파일럿 유압 방식의 조작 장치이다.

이하의 설명에 있어서는, 유압 실린더 (붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11), 및 버킷 실린더 (12)) 를 작동하기 위해서 그 유압 실린더에 공급되는 기름을 적절히, 작동유라고 칭한다. 본 실시형태에 있어서는, 방향 제어 밸브 (64) 에 의해, 유압 실린더에 대한 작동유의 공급량이 조정된다. 방향 제어 밸브 (64) 는 공급되는 기름에 의해 작동한다. 이하의 설명에 있어서는, 방향 제어 밸브 (64) 를 작동하기 위해서 그 방향 제어 밸브 (64) 에 공급되는 기름을 적절히, 파일럿유라고 칭한다. 또한, 파일럿유의 압력을 적절히, 파일럿 유압이라고 칭한다.

작동유 및 파일럿유는, 동일한 유압 펌프로부터 송출되어도 된다. 예를 들어, 유압 펌프로부터 송출된 작동유의 일부가 감압 밸브로 감압되고, 그 감압된 작동유가 파일럿유로서 사용되어도 된다. 또한, 작동유를 송출하는 유압 펌프 (메인 유압 펌프) 와, 파일럿유를 송출하는 유압 펌프 (파일럿 유압 펌프) 가 다른 유압 펌프여도 된다.

조작 장치 (25) 는 제 1 조작 레버 (25R) 와 제 2 조작 레버 (25L) 를 갖는다. 제 1 조작 레버 (25R) 는, 예를 들어 운전석 (4S) 의 우측에 배치된다. 제 2 조작 레버 (25L) 는, 예를 들어 운전석 (4S) 의 좌측에 배치된다. 제 1 조작 레버 (25R) 및 제 2 조작 레버 (25L) 에서는, 전후 좌우의 동작이 2 축의 동작에 대응하고 있다.

제 1 조작 레버 (25R) 에 의해, 붐 (6) 및 버킷 (8) 이 조작된다. 제 1 조작 레버 (25R) 의 전후 방향의 조작은, 붐 (6) 의 조작에 대응하여, 전후 방향의 조작에 따라 붐 (6) 의 내림 동작 및 올림 동작이 실행된다. 제 1 조작 레버 (25R) 의 좌우 방향의 조작은, 버킷 (8) 의 조작에 대응하여, 좌우 방향의 조작에 따라 버킷 (8) 의 굴삭 동작 및 개방 동작이 실행된다.

제 2 조작 레버 (25L) 에 의해, 아암 (7) 및 선회체 (3) 가 조작된다. 제 2 조작 레버 (25L) 의 전후 방향의 조작은, 아암 (7) 의 조작에 대응하여, 전후 방향의 조작에 따라 아암 (7) 의 올림 동작 및 내림 동작이 실행된다. 제 2 조작 레버 (25L) 의 좌우 방향의 조작은, 선회체 (3) 의 선회에 대응하여, 좌우 방향의 조작에 따라 선회체 (3) 의 우선회 동작 및 좌선회 동작이 실행된다.

본 실시형태에 있어서, 붐 (6) 의 올림 동작은, 덤프 동작에 상당한다. 붐 (6) 의 내림 동작은, 굴삭 동작에 상당한다. 아암 (7) 의 내림 동작은, 굴삭 동작에 상당한다. 아암 (7) 의 올림 동작은, 덤프 동작에 상당한다. 버킷 (8) 의 내림 동작은, 굴삭 동작에 상당한다. 또한, 아암 (7) 의 내림 동작을 굽힘 동작이라고 칭해도 된다. 아암 (7) 의 올림 동작을 신장 동작이라고 칭해도 된다.

유압 펌프로부터 송출되고, 감압 밸브에 의해 파일럿 유압으로 감압된 파일럿유가 조작 장치 (25) 에 공급된다. 조작 장치 (25) 의 조작량에 기초하여 파일럿 유압이 조정되고, 그 파일럿 유압에 따라, 유압 실린더 (붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11), 및 버킷 실린더 (12)) 에 공급되는 작동유가 흐르는 방향 제어 밸브 (64) 가 구동된다. 파일럿 유압 라인 (450) 에는, 압력 센서 (66) 및 압력 센서 (67) 가 배치되어 있다. 압력 센서 (66) 및 압력 센서 (67) 는 파일럿 유압을 검출한다. 압력 센서 (66) 및 압력 센서 (67) 의 검출 결과는, 작업기 컨트롤러 (26) 에 출력된다.

제 1 조작 레버 (25R) 는, 붐 (6) 의 구동을 위해서 전후 방향으로 조작된다. 전후 방향에 관한 제 1 조작 레버 (25R) 의 조작량 (붐 조작량) 에 따라, 붐 (6) 을 구동하기 위한 붐 실린더 (10) 에 공급되는 작동유가 흐르는 방향 제어 밸브 (64) 가 구동된다. 또한, 이 레버 조작시, 센서 (66) 에 발생하는 압력을 붐 레버 조작량 (MB) 이라고 한다.

제 1 조작 레버 (25R) 는, 버킷 (8) 의 구동을 위해서 좌우 방향으로 조작된다. 좌우 방향에 관한 제 1 조작 레버 (25R) 의 조작량 (버킷 조작량) 에 따라, 버킷 (8) 을 구동하기 위한 버킷 실린더 (12) 에 공급되는 작동유가 흐르는 방향 제어 밸브 (64) 가 구동된다. 또한, 이 레버 조작시, 센서 (66) 에 발생하는 압력을 버킷 레버 조작량 (MT) 이라고 한다.

제 2 조작 레버 (25L) 는, 아암 (7) 의 구동을 위해서 전후 방향으로 조작된다. 전후 방향에 관한 제 2 조작 레버 (25L) 의 조작량 (아암 조작량) 에 따라, 아암 (7) 을 구동하기 위한 아암 실린더 (11) 에 공급되는 작동유가 흐르는 방향 제어 밸브 (64) 가 구동된다. 또한, 이 레버 조작시, 센서 (66) 에 발생하는 압력을 아암 레버 조작량 (MA) 이라고 한다.

제 2 조작 레버 (25L) 는, 선회체 (3) 의 구동을 위해서 좌우 방향으로 조작된다. 좌우 방향에 관한 제 2 조작 레버 (25L) 의 조작량에 따라, 선회체 (3) 를 구동하기 위한 유압 액츄에이터에 공급되는 작동유가 흐르는 방향 제어 밸브 (64) 가 구동된다.

또한, 제 1 조작 레버 (25R) 의 좌우 방향의 조작이 붐 (6) 의 조작에 대응하고, 전후 방향의 조작이 버킷 (8) 의 조작에 대응해도 된다. 또한, 제 2 조작 레버 (25L) 의 좌우 방향이 아암 (7) 의 조작에 대응하고, 전후 방향의 조작이 선회체 (3) 의 조작에 대응해도 된다.

제어 밸브 (27) 는 유압 실린더 (붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11), 및 버킷 실린더 (12)) 에 대한 작동유의 공급량을 조정하기 위해서 작동한다. 제어 밸브 (27) 는 작업기 컨트롤러 (26) 로부터의 제어 신호에 기초하여 작동한다.

센서 컨트롤러 (30) 는 제 1 실린더 스트로크 센서 (16) 의 검출 결과에 기초하여, 붐 실린더 길이를 산출한다. 제 1 실린더 스트로크 센서 (16) 는 주회 동작에 수반하는 위상 변위의 펄스를 센서 컨트롤러 (30) 에 출력한다. 센서 컨트롤러 (30) 는 제 1 실린더 스트로크 센서 (16) 로부터 출력된 위상 변위의 펄스에 기초하여, 붐 실린더 길이를 산출한다. 동일하게, 센서 컨트롤러 (30) 는 제 2 실린더 스트로크 센서 (17) 의 검출 결과에 기초하여, 아암 실린더 길이를 산출한다. 센서 컨트롤러 (30) 는 제 3 실린더 스트로크 센서 (18) 의 검출 결과에 기초하여, 버킷 실린더 길이를 산출한다.

센서 컨트롤러 (30) 는 제 1 실린더 스트로크 센서 (16) 의 검출 결과에 기초하여 취득된 붐 실린더 길이로부터, 선회체 (3) 의 수직 방향에 대한 붐 (6) 의 자세각 (θ1) 을 산출한다. 센서 컨트롤러 (30) 는 제 2 실린더 스트로크 센서 (17) 의 검출 결과에 기초하여 취득된 아암 실린더 길이로부터, 붐 (6) 에 대한 아암 (7) 의 자세각 (θ2) 을 산출한다. 센서 컨트롤러 (30) 는 제 3 실린더 스트로크 센서 (18) 의 검출 결과에 기초하여 취득된 버킷 실린더 길이의 취득으로부터, 아암 (7) 에 대한 버킷 (8) 의 날끝 (8a) 의 자세각 (θ3) 을 산출한다. 제 1, 제 2, 제 3 실린더 스트로크 센서 (16, 17, 18) 는 작업기 (2) 의 자세를 검출하는 검출기로서 기능한다. 작업기 (2) 의 자세는, 붐 (6) 의 자세각 (θ1), 아암 (7) 의 자세각 (θ2), 및 버킷 (8) 의 날끝 (8a) 의 자세각 (θ3) 의 적어도 1 개를 포함한다.

또한, 붐 (6) 의 자세각 (θ1), 아암 (7) 의 자세각 (θ2), 및 버킷 (8) 의 자세각 (θ3) 은 실린더 스트로크 센서로 검출되지 않아도 된다. 로터리 인코더와 같은 각도 검출기로 붐 (6) 의 자세각 (θ1) 이 검출되어도 된다. 각도 검출기는, 선회체 (3) 에 대한 붐 (6) 의 굴곡 각도를 검출하여, 자세각 (θ1) 을 검출한다. 동일하게, 아암 (7) 의 자세각 (θ2) 이 아암 (7) 에 장착된 각도 검출기로 검출되어도 된다. 버킷 (8) 의 자세각 (θ3) 이 버킷 (8) 에 장착된 각도 검출기로 검출되어도 된다.

도 4b 는, 작업기 컨트롤러 (26) 및 표시 컨트롤러 (28) 및 센서 컨트롤러 (30) 를 나타내는 블록도이다. 센서 컨트롤러 (30) 는 제 1, 제 2, 제 3 실린더 스트로크 센서 (16, 17, 18) 의 검출 결과로부터 실린더 길이 데이터 (L) 를 취득한다. 센서 컨트롤러 (30) 는 IMU (24) 로부터 출력되는 차량 본체 (1) 의 경사각 (θ4) 의 데이터 및 경사각 (θ5) 의 데이터를 출력한다. 센서 컨트롤러 (30) 는 각 작업기의 자세각 (θ1 ∼ θ3), 및 경사각 (θ5) 의 데이터를, 표시 컨트롤러 (28) 및 작업기 컨트롤러 (26) 의 각각에 출력한다.

상기 서술한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 실린더 스트로크 센서 (16, 17, 18) 의 검출 결과, 및 IMU (24) 의 검출 결과가 센서 컨트롤러 (30) 에 출력되고, 센서 컨트롤러 (30) 가 소정의 연산 처리를 실시한다. 본 실시형태에 있어서, 센서 컨트롤러 (30) 의 기능이, 작업기 컨트롤러 (26) 로 대용되어도 된다. 예를 들어, 실린더 스트로크 센서 (16, 17, 18) 의 검출 결과가 작업기 컨트롤러 (26) 에 출력되고, 작업기 컨트롤러 (26) 가, 실린더 스트로크 센서 (16, 17, 18) 의 검출 결과에 기초하여, 실린더 길이 (붐 실린더 길이, 아암 실린더 길이, 및 버킷 실린더 길이) 를 산출해도 된다. IMU (24) 의 검출 결과가, 작업기 컨트롤러 (26) 에 출력되어도 된다.

표시 컨트롤러 (28) 는 목표 시공 정보 격납부 (28A) 와, 버킷 위치 데이터 생성부 (28B) 와, 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 를 갖는다. 표시 컨트롤러 (28) 는 글로벌 좌표 연산부 (23) 로부터, 기준 위치 데이터 (P) 및 선회체 방위 데이터 (Q) 를 취득한다. 표시 컨트롤러 (28) 는 센서 컨트롤러 (30) 로부터 실린더 자세 데이터 (θ1 ∼ θ3) 를 취득한다.

버킷 위치 데이터 생성부 (28B) 는, 기준 위치 데이터 (P), 선회체 방위 데이터 (Q), 및 실린더 자세 데이터 (θ1 ∼ θ3) 에 기초하여, 버킷 (8) 의 3 차원 위치를 나타내는 버킷 위치 데이터를 생성한다. 본 실시형태에 있어서, 버킷 위치 데이터는, 날끝 (8a) 의 3 차원 위치를 나타내는 날끝 위치 데이터 (S) 이다.

목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 는, 날끝 위치 데이터 (S) 와 목표 시공 정보 격납부 (28A) 에 격납하는 후술하는 목표 시공 정보 (T) 를 이용하여, 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 목표 굴삭 지형 (U) 을 생성한다. 또한, 표시 컨트롤러 (28) 는 목표 굴삭 지형 (U) 에 기초하여 표시부 (29) 에 목표 굴삭 지형 (U) 을 표시시킨다. 표시부 (29) 는 예를 들어 모니터이고, 유압 셔블 (100) 의 각종 정보를 표시한다. 본 실시형태에 있어서, 표시부 (29) 는 정보화 시공용의 가이던스 모니터로서의 HMI (Human Machine Interface) 모니터를 포함한다.

표시 컨트롤러 (28) 는 위치 검출 장치 (20) 에 의한 검출 결과에 기초하여, 글로벌 좌표계로 보았을 때의 로컬 좌표의 위치를 산출 가능하다. 로컬 좌표계란, 유압 셔블 (100) 을 기준으로 하는 3 차원 좌표계이다. 로컬 좌표계의 기준 위치는, 예를 들어, 선회체 (3) 의 선회축 (AX) 에 위치하는 기준 위치 (P2) 이다.

목표 시공 정보 격납부 (28A) 는, 작업 에어리어의 목표 형상인 입체 설계 지형을 나타내는 목표 시공 정보 (입체 설계 지형 데이터) (T) 를 격납하고 있다. 목표 시공 정보 (T) 는, 굴삭 대상의 목표 형상인 설계 지형을 나타내는 목표 굴삭 지형 (설계 지형 데이터) (U) 을 생성하기 위해서 필요한 좌표 데이터 및 각도 데이터를 포함한다. 목표 시공 정보 (T) 는, 예를 들어 무선 통신 장치를 개재하여 표시 컨트롤러 (28) 에 공급되어도 된다. 또한, 목표 시공 정보 (T) 는, 메모리 등의 접속식 기록 장치로부터 전송되어도 된다.

목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 는, 붐 (6) 의 자세각 (θ1), 아암 (7) 의 자세각 (θ2), 버킷 (8) 의 자세각 (θ3), 붐 (6) 의 길이 (L1), 아암 (7) 의 길이 (L2), 버킷 (8) 의 길이 (L3), 및 붐 핀 (13) 의 위치 정보로부터, 글로벌 좌표계의 기준 위치 (P2) 에 대한 글로벌 좌표계에 있어서의 버킷 날끝 (8a) 의 위치 (P3) 를 산출한다. 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 는, 목표 시공 정보 (T) 와 날끝 위치 데이터 (8a) 에 기초하여, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 선회체 (3) 의 전후 방향으로 규정하는 작업기 (2) 의 작업기 동작 평면 (MP) 과 입체 설계 지형의 교선 (E) 을 목표 굴삭 지형 (U) 의 후보선으로서 취득한다. 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 는, 목표 굴삭 지형 (U) 의 후보선에 있어서 버킷 날끝 (8a) 의 직하점을 목표 굴삭 지형 (U) 의 기준점 (AP) 으로 한다. 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 는, 목표 굴삭 지형 (U) 의 기준점 (AP) 의 전후의 단수 또는 복수의 변곡점과 그 전후의 선을 굴삭 대상이 되는 목표 굴삭 지형 (U) 으로서 결정한다. 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 는, 굴삭 대상의 목표 형상인 설계 지형을 나타내는 목표 굴삭 지형 (U) 을 생성한다. 목표 굴삭 지형 (U) 과 버킷 날끝 (8a) 에 기초하여, 목표 굴삭 지형 (U) 과 날끝 (8a) 의 상대 거리 (d) 를 취득한다.

목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 는 목표 굴삭 지형 (U) 및 버킷 날끝 (8a) 과, 목표 굴삭 지형 (U) 과 버킷 날끝 (8a) 의 거리를 표시부 (29) 에 출력한다. 표시부 (29) 는 목표 굴삭 지형과 버킷 (8) 의 위치 관계를 화상으로 표시하고, 목표 굴삭 지형 (U) 과 버킷 날끝 (8a) 의 거리 (d) 를 표시한다. 또한, 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 는, 산출한 목표 굴삭 지형 (U) 을 작업기 컨트롤러 (26) 에 출력한다.

맨 머신 인터페이스부 (32) 는 입력부 및 표시부를 갖는다. 표시부는, 플랫 패널 디스플레이와 같은 모니터를 포함한다. 맨 머신 인터페이스부 (32) 의 입력부는, 맨 머신 인터페이스부 (32) 의 표시부의 주위에 배치되는 조작 버튼을 포함한다. 또한, 맨 머신 인터페이스부 (32) 의 입력부가 터치 패널을 포함해도 된다. 맨 머신 인터페이스부 (32) 를, 멀티 모니터 (32) 라고 칭해도 된다. 맨 머신 인터페이스부 (32) 의 입력부는, 오퍼레이터에 의해 조작된다. 입력부의 조작에 의해 생성된 지령 신호는, 작업기 컨트롤러 (26) 에 출력된다. 작업기 컨트롤러 (26) 는 맨 머신 인터페이스부 (32) 의 표시부를 제어하여, 그 표시부에 소정의 정보를 표시시킨다.

[제한 굴삭 제어]

다음으로, 본 실시형태에 관련된 제한 굴삭 제어의 일례에 대하여 설명한다. 작업기 컨트롤러 (26) 는 조작 장치 (25) 의 조작량에 대하여 정해지는 버킷 (8) 의 목표 속도 결정부 (52) 와, 거리 취득부 (53) 와, 제한 속도 결정부 (54) 와, 작업기 제어부 (57) 와, 아암 제어부 (263) 를 갖는다. 작업기 컨트롤러 (26) 는 센서 컨트롤러 (30) 로부터, 자세각 (θ1, θ2, θ3), 및 붐 핀 (13) 의 위치 정보와, IMU (24) 로부터 출력되는 각도 (θ5) 와, 위치 검출 장치 (20) 에 의한 검출 결과와 안테나 (21) 의 위치 정보로부터, 로컬 좌표계에 있어서의 날끝 (8a) 의 위치 (P3) 를 도출한다. 작업기 컨트롤러 (26) 는 표시 컨트롤러 (28) 와는 독립적으로 날끝 위치 정보의 취득을 실시한다.

목표 속도 결정부 (52) 는 차량 본체 (1) 의 전후 방향에 대한 경사각 (θ5) 과, 센서 (66) 로부터 취득되는 조작량 (MB, MA, MT) 을 붐 (6), 아암 (7), 버킷 (8) 의 각 작업기의 구동을 위한 레버 조작에 대응한 Vc＿bm, Vc＿am, Vc＿bk 로서 취득한다. 거리 취득부 (53) 는 표시 컨트롤러 (28) 로부터 목표 굴삭 지형 (U) 을 취득한다. 거리 취득부 (53) 는 날끝 위치 데이터 (P3) 및 목표 굴삭 지형 (U) 에 기초하여, 목표 굴삭 지형 (U) 에 수직인 방향에 있어서의 버킷 (8) 의 날끝 (8a) 과 목표 굴삭 지형 (U) 의 거리 (d) 를 산출한다. 제한 속도 결정부 (54) 는 거리 (d) 와 목표 속도에 따라, 붐 (6) 의 이동을 제한한다. 작업기 제어부 (57) 는 제한 속도 (Vc＿bm＿lmt) 에 대한 개입 밸브 (27C) 에 대한 개입 지령 (CBI) 을 결정한다. 이상의 지령에 의해 붐 (6) 에 대한 개입 속도가 출력됨으로써 작업기 컨트롤러 (28) 는 제한 굴삭 제어 (개입 제어) 를 실행한다.

아암 제어부 (263) 는 아암 (7) 의 조작량 (MA) 을 목표 속도 결정부 (52) 로부터 취득한다. 후술하는 아암 (7) 에 대한 조작의 제한이 필요한 것으로 판정한 경우, 작업기 제어부 (57) 에 제한 속도 (Vc＿am＿lmt) 를 출력한다. 작업기 제어부 (57) 는 제한 속도 (Vc＿am＿lmt) 에 따라 감속 지령 (CA) 을 제어 밸브 (27) (27A, 27B) 에 출력한다. 아암 제어부 (263) 의 제한의 판정에 대해서는 후에 상세하게 설명한다.

이하, 도 6 의 플로우 차트, 및 도 7 내지 도 14 의 모식도를 참조하여, 본 실시형태에 관련된 제한 굴삭 제어의 일례에 대하여 설명한다. 도 6 은 본 실시형태에 관련된 제한 굴삭 제어의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.

상기 서술한 바와 같이, 목표 굴삭 지형 (U) 이 설정된다 (스텝 SA1). 목표 굴삭 지형 (U) 이 설정된 후, 작업기 컨트롤러 (26) 는 작업기 (2) 의 목표 속도 (Vc) 를 결정한다 (스텝 SA2). 작업기 (2) 의 목표 속도 (Vc) 는, 붐 목표 속도 (Vc＿bm), 아암 목표 속도 (Vc＿am), 및 버킷 목표 속도 (Vc＿bkt) 를 포함한다. 붐 목표 속도 (Vc＿bm) 는, 붐 실린더 (10) 만이 구동될 때의 날끝 (8a) 의 속도이다. 아암 목표 속도 (Vc＿am) 는, 아암 실린더 (11) 만이 구동될 때의 날끝 (8a) 의 속도이다. 버킷 목표 속도 (Vc＿bkt) 는, 버킷 실린더 (12) 만이 구동될 때의 날끝 (8a) 의 속도이다. 붐 목표 속도 (Vc＿bm) 는, 붐 조작량에 기초하여 산출된다. 아암 목표 속도 (Vc＿am) 는, 아암 조작량에 기초하여 산출된다. 버킷 목표 속도 (Vc＿bkt) 는, 버킷 조작량에 기초하여 산출된다.

작업기 컨트롤러 (26) 의 기억부 (264) 에, 붐 조작량과 붐 목표 속도 (Vc＿bm) 의 관계를 규정하는 목표 속도 정보가 기억되어 있다. 작업기 컨트롤러 (26) 는 목표 속도 정보에 기초하여, 붐 조작량에 대응하는 붐 목표 속도 (Vc＿bm) 를 결정한다. 목표 속도 정보는, 예를 들어, 붐 조작량에 대한 붐 목표 속도 (Vc＿bm) 의 크기가 기술된 맵이다. 목표 속도 정보는, 테이블 또는 수식 등의 형태여도 된다. 목표 속도 정보는, 아암 조작량과 아암 목표 속도 (Vc＿am) 의 관계를 규정하는 정보를 포함한다. 목표 속도 정보는, 버킷 조작량과 버킷 목표 속도 (Vc＿bkt) 의 관계를 규정하는 정보를 포함한다. 작업기 컨트롤러 (26) 는 목표 속도 정보에 기초하여, 아암 조작량에 대응하는 아암 목표 속도 (Vc＿am) 를 결정한다. 작업기 컨트롤러 (26) 는 목표 속도 정보에 기초하여, 버킷 조작량에 대응하는 버킷 목표 속도 (Vc＿bkt) 를 결정한다.

도 7 에 나타내는 바와 같이, 작업기 컨트롤러 (26) 는 붐 목표 속도 (Vc＿bm) 를, 목표 굴삭 지형 (U) 의 표면에 수직인 방향의 속도 성분 (수직 속도 성분) (Vcy＿bm) 과, 목표 굴삭 지형 (U) 의 표면에 평행한 방향의 속도 성분 (수평 속도 성분) (Vcx＿bm) 으로 변환한다 (스텝 SA3).

작업기 컨트롤러 (26) 는 기준 위치 데이터 (P) 및 목표 굴삭 지형 (U) 등으로부터, 글로벌 좌표계의 수직 축에 대한 로컬 좌표계의 수직축 (선회체 (3) 의 선회축 (AX)) 의 기울기와, 글로벌 좌표계의 수직축에 대한 목표 굴삭 지형 (U) 의 표면의 수직 방향에 있어서의 기울기를 구한다. 작업기 컨트롤러 (26) 는 이들 기울기로부터 로컬 좌표계의 수직축과 목표 굴삭 지형 (U) 의 표면의 수직 방향의 기울기를 나타내는 각도 (β1) 를 구한다.

도 8 에 나타내는 바와 같이, 작업기 컨트롤러 (26) 는 로컬 좌표계의 수직축과 붐 목표 속도 (Vc＿bm) 의 방향이 이루는 각도 (β2) 로부터, 삼각 함수에 의해, 붐 목표 속도 (Vc＿bm) 를, 로컬 좌표계의 수직축 방향의 속도 성분 (VL1＿bm) 과 수평축 방향의 속도 성분 (VL2＿bm) 으로 변환한다.

도 9 에 나타내는 바와 같이, 작업기 컨트롤러 (26) 는 로컬 좌표계의 수직축과 목표 굴삭 지형 (U) 의 표면의 수직 방향의 기울기 (β1) 로부터, 삼각 함수에 의해, 로컬 좌표계의 수직축 방향에 있어서의 속도 성분 (VL1＿bm) 과, 수평축 방향에 있어서의 속도 성분 (VL2＿bm) 을, 목표 굴삭 지형 (U) 에 대한 수직 속도 성분 (Vcy＿bm) 및 수평 속도 성분 (Vcx＿bm) 으로 변환한다. 동일하게, 작업기 컨트롤러 (26) 는 아암 목표 속도 (Vc＿am) 를, 로컬 좌표계의 수직축 방향에 있어서의 수직 속도 성분 (Vcy＿am) 및 수평 속도 성분 (Vcx＿am) 으로 변환한다. 작업기 컨트롤러 (26) 는 버킷 목표 속도 (Vc＿bkt) 를, 로컬 좌표계의 수직축 방향에 있어서의 수직 속도 성분 (Vcy＿bkt) 및 수평 속도 성분 (Vcx＿bkt) 으로 변환한다.

도 10 에 나타내는 바와 같이, 작업기 컨트롤러 (26) 는 버킷 (8) 의 날끝 (8a) 과 목표 굴삭 지형 (U) 사이의 거리 (d) 를 취득한다 (스텝 SA4). 작업기 컨트롤러 (26) 는 날끝 (8a) 의 위치 정보 및 목표 굴삭 지형 (U) 등으로부터, 버킷 (8) 의 날끝 (8a) 과 목표 굴삭 지형 (U) 의 표면 사이의 최단이 되는 거리 (d) 를 산출한다. 본 실시형태에 있어서는, 버킷 (8) 의 날끝 (8a) 과 목표 굴삭 지형 (U) 의 표면 사이의 최단이 되는 거리 (d) 에 기초하여, 제한 굴삭 제어가 실행된다.

작업기 컨트롤러 (26) 는 버킷 (8) 의 날끝 (8a) 과 목표 굴삭 지형 (U) 의 표면 사이의 거리 (d) 에 기초하여, 작업기 (2) 전체의 제한 속도 (Vcy＿lmt) 를 산출한다 (스텝 SA5). 작업기 (2) 전체의 제한 속도 (Vcy＿lmt) 는, 버킷 (8) 의 날끝 (8a) 이 목표 굴삭 지형 (U) 에 접근하는 방향에 있어서 허용할 수 있는 날끝 (8a) 의 이동 속도이다. 작업기 컨트롤러 (26) 의 기억부 (264) 에는, 거리 (d) 와 제한 속도 (Vcy＿lmt) 의 관계를 규정하는 제한 속도 정보가 기억되어 있다.

도 11 은 본 실시형태에 관련된 제한 속도 정보의 일례를 나타낸다. 본 실시형태에 있어서, 가로축을 거리 (d) 라고 하고, 세로축을 제한 속도 (Vcy＿lmt) 라고 한다. 날끝 (8a) 이 목표 굴삭 지형 (U) 의 표면의 외방, 즉 유압 셔블 (100) 의 작업기 (2) 측에 위치하고 있을 때의 거리 (d) 는 정 (正) 의 값이고, 날끝 (8a) 이 목표 굴삭 지형 (U) 의 표면의 내방, 즉 목표 굴삭 지형 (U) 보다 굴삭 대상의 내부측에 위치하고 있을 때의 거리 (d) 는 부 (負) 의 값이다. 도 10 에 나타낸 것과 같이, 날끝 (8a) 이 목표 굴삭 지형 (U) 의 표면의 상방에 위치하고 있을 때의 거리 (d) 는 정의 값이다. 날끝 (8a) 이 목표 굴삭 지형 (U) 의 표면의 하방에 위치하고 있을 때의 거리 (d) 는 부의 값이다. 또한, 날끝 (8a) 이 목표 굴삭 지형 (U) 에 대하여 침식되지 않은 위치에 있을 때의 거리 (d) 는 정의 값이다. 날끝 (8a) 이 목표 굴삭 지형 (U) 에 대하여 침식되는 위치에 있을 때의 거리 (d) 는 부의 값이다. 날끝 (8a) 이 목표 굴삭 지형 (U) 상에 위치하고 있을 때, 즉 날끝 (8a) 이 목표 굴삭 지형 (U) 과 접하고 있을 때의 거리 (d) 는 0 이다.

본 실시형태에 있어서, 날끝 (8a) 이 목표 굴삭 지형 (U) 의 내방으로부터 외방을 향할 때의 속도를 정의 값으로 하고, 날끝 (8a) 이 목표 굴삭 지형 (U) 의 외방에서 내방을 향할 때의 속도를 부의 값으로 한다. 즉, 날끝 (8a) 이 목표 굴삭 지형 (U) 의 상방을 향할 때의 속도를 정의 값으로 하고, 날끝 (8a) 이 목표 굴삭 지형 (U) 의 하방을 향할 때의 속도를 부의 값으로 한다.

제한 속도 정보에 있어서, 거리 (d) 가 d1 과 d2 사이일 때의 제한 속도 (Vcy＿lmt) 의 기울기는, 거리 (d) 가 d1 이상 또는 d2 이하일 때의 기울기보다 작다. d1 은 0 보다 크다. d2 는 0 보다 작다. 목표 굴삭 지형 (U) 의 표면 부근의 조작에 있어서는 제한 속도를 보다 상세하게 설정하기 위해서, 거리 (d) 가 d1 과 d2 사이일 때의 기울기를, 거리 (d) 가 d1 이상 또는 d2 이하일 때의 기울기보다 작게 한다. 거리 (d) 가 d1 이상일 때, 제한 속도 (Vcy＿lmt) 는 부의 값이고, 거리 (d) 가 커질수록 제한 속도 (Vcy＿lmt) 는 작아진다. 요컨대, 거리 (d) 가 d1 이상일 때, 목표 굴삭 지형 (U) 보다 상방에 있어서 날끝 (8a) 이 목표 굴삭 지형 (U) 의 표면에서 멀수록, 목표 굴삭 지형 (U) 의 하방으로 향하는 속도가 커지고, 제한 속도 (Vcy＿lmt) 의 절대치는 커진다. 거리 (d) 가 0 이하일 때, 제한 속도 (Vcy＿lmt) 는 정의 값이고, 거리 (d) 가 작아질수록 제한 속도 (Vcy＿lmt) 는 커진다. 요컨대, 버킷 (8) 의 날끝 (8a) 이 목표 굴삭 지형 (U) 으로부터 멀어지는 거리 (d) 가 0 이하일 때, 목표 굴삭 지형 (U) 보다 하방에 있어서 날끝 (8a) 이 목표 굴삭 지형 (U) 으로부터 멀수록, 목표 굴삭 지형 (U) 의 상방으로 향하는 속도가 커지고, 제한 속도 (Vcy＿lmt) 의 절대치는 커진다.

거리 (d) 가 소정치 (dth1) 이상에서는, 제한 속도 (Vcy＿lmt) 는, Vmin 이 된다. 소정치 (dth1) 는 정의 값이고, d1 보다 크다. Vmin 은, 목표 속도의 최소치보다 작다. 요컨대, 거리 (d) 가 소정치 (dth1) 이상에서는, 작업기 (2) 의 동작의 제한이 실시되지 않는다. 따라서, 날끝 (8a) 이 목표 굴삭 지형 (U) 의 상방에 있어서 목표 굴삭 지형 (U) 으로부터 크게 떨어져 있을 때에는, 작업기 (2) 의 동작의 제한, 즉 제한 굴삭 제어가 실시되지 않는다. 거리 (d) 가 소정치 (dth1) 보다 작을 때에, 작업기 (2) 의 동작의 제한이 실시된다. 거리 (d) 가 소정치 (dth1) 보다 작을 때에, 붐 (6) 의 동작의 제한이 실시된다.

작업기 컨트롤러 (26) 는 작업기 (2) 전체의 제한 속도 (Vcy＿lmt) 와 아암 목표 속도 (Vc＿am) 와 버킷 목표 속도 (Vc＿bkt) 로부터 붐 (6) 의 제한 속도의 수직 속도 성분 (제한 수직 속도 성분) (Vcy＿bm＿lmt) 을 산출한다 (스텝 SA6).

도 12 에 나타내는 바와 같이, 작업기 컨트롤러 (26) 는 작업기 (2) 전체의 제한 속도 (Vcy＿lmt) 로부터, 아암 목표 속도의 수직 속도 성분 (Vcy＿am) 과, 버킷 목표 속도의 수직 속도 성분 (Vcy＿bkt) 을 감산함으로써, 붐 (6) 의 제한 수직 속도 성분 (Vcy＿bm＿lmt) 을 산출한다.

도 13 에 나타내는 바와 같이, 작업기 컨트롤러 (26) 는 붐 (6) 의 제한 수직 속도 성분 (Vcy＿bm＿lmt) 을, 붐 (6) 의 제한 속도 (붐 제한 속도) (Vc＿bm＿lmt) 로 변환한다 (스텝 SA7). 작업기 컨트롤러 (26) 는 붐 (6) 의 회전 각도 (α), 아암 (7) 의 회전 각도 (β), 버킷 (8) 의 회전 각도, 차량 본체 위치 데이터 (P), 및 목표 굴삭 지형 (U) 등으로부터, 목표 굴삭 지형 (U) 의 표면에 수직인 방향과 붐 제한 속도 (Vc＿bm＿lmt) 의 방향 사이의 관계를 구하고, 붐 (6) 의 제한 수직 속도 성분 (Vcy＿bm＿lmt) 을, 붐 제한 속도 (Vc＿bm＿lmt) 로 변환한다. 이 경우의 연산은, 전술한 붐 목표 속도 (Vc＿bm) 로부터 목표 굴삭 지형 (U) 의 표면에 수직인 방향의 수직 속도 성분 (Vcy＿bm) 을 구한 연산과 반대의 순서에 의해 실시된다. 그 후, 붐 개입량에 대응하는 실린더 속도가 결정되고, 실린더 속도에 대응한 개방 지령이 후술하는 개입 밸브 (27C) 에 출력된다.

레버 조작에 기초하는 파일럿압이 유로 (451B) 에 충전되고, 붐 개입에 기초하는 파일럿압이 유로 (502) 에 충전된다. 그 압력의 큰 쪽을 후술하는 셔틀 밸브 (51) 가 선택한다 (스텝 SA8).

예를 들어, 붐 (6) 에 대한 개입을 실시하지 않는 경우, 붐 (6) 의 하방에 대한 붐 제한 속도 (Vc＿bm＿lmt) 의 크기가, 하방에 대한 붐 목표 속도 (Vc＿bm) 의 크기보다 작을 때에는, 제한 조건이 만족되어 있지 않다. 또한, 붐 (6) 에 대한 개입에 의해 붐 (6) 을 상승시키는 경우, 붐 (6) 의 상방에 대한 붐 제한 속도 (Vc＿bm＿lmt) 의 크기가, 상방에 대한 붐 목표 속도 (Vc＿bm) 의 크기보다 클 때에는, 제한 조건이 만족되어 있다.

작업기 컨트롤러 (26) 는 작업기 (2) 를 제어한다. 붐 (6) 을 제어하는 경우, 작업기 컨트롤러 (26) 는 붐 지령 신호를 개입 밸브 (27C) 에 송신함으로써, 붐 실린더 (10) 를 제어한다. 붐 지령 신호는, 붐 지령 속도에 따른 전류치를 갖는다.

제한 조건이 만족되어 있지 않은 경우, 셔틀 밸브 (51) 에서는 유로 (451B) 로부터의 작동유의 공급이 선택되고, 통상 운전이 실시된다 (스텝 SA9). 작업기 컨트롤러 (26) 는 붐 조작량과 아암 조작량과 버킷 조작량에 따라, 붐 실린더 (10) 와 아암 실린더 (11) 와 버킷 실린더 (12) 를 작동시킨다. 붐 실린더 (10) 는 붐 목표 속도 (Vc＿bm) 로 작동한다. 아암 실린더 (11) 는 아암 목표 속도 (Vc＿am) 로 작동한다. 버킷 실린더 (12) 는 버킷 목표 속도 (Vc＿bkt) 로 작동한다.

제한 조건이 만족되어 있는 경우, 셔틀 밸브 (51) 에서는 유로 (502) 로부터의 작동유의 공급이 선택되고, 제한 굴삭 제어가 실행된다 (스텝 SA10).

작업기 (2) 전체의 제한 속도 (Vcy＿lmt) 로부터, 아암 목표 속도의 수직 속도 성분 (Vcy＿am) 과 버킷 목표 속도의 수직 속도 성분 (Vcy＿bkt) 을 감산함으로써, 붐 (6) 의 제한 수직 속도 성분 (Vcy＿bm＿lmt) 이 산출된다. 따라서, 작업기 (2) 전체의 제한 속도 (Vcy＿lmt) 가, 아암 목표 속도의 수직 속도 성분 (Vcy＿am) 과 버킷 목표 속도의 수직 속도 성분 (Vcy＿bkt) 의 합보다 작을 때에는, 붐 (6) 의 제한 수직 속도 성분 (Vcy＿bm＿lmt) 은, 붐이 상승하는 부의 값이 된다.

이 경우, 작업기 컨트롤러 (27) 는 붐 (6) 을 하강시키는데, 붐 목표 속도 (Vc＿bm) 보다 감속시킨다. 이 때문에, 오퍼레이터의 위화감을 작게 억제하면서 버킷 (8) 이 목표 굴삭 지형 (U) 을 침식하는 것을 방지할 수 있다.

작업기 (2) 전체의 제한 속도 (Vcy＿lmt) 가, 아암 목표 속도의 수직 속도 성분 (Vcy＿am) 과 버킷 목표 속도의 수직 속도 성분 (Vcy＿bkt) 의 합보다 클 때에는, 붐 (6) 의 제한 수직 속도 성분 (Vcy＿bm＿lmt) 은, 정의 값이 된다. 따라서, 붐 제한 속도 (Vc＿bm＿lmt) 는, 정의 값이 된다. 이 경우, 조작 장치 (25) 가 붐 (6) 을 하강시키는 방향으로 조작되어 있어도, 작업기 컨트롤러 (26) 는 붐 (6) 을 상승시킨다. 이 때문에, 목표 굴삭 지형 (U) 의 침식의 확대를 신속히 억제할 수 있다.

날끝 (8a) 이 목표 굴삭 지형 (U) 보다 상방에 위치하고 있을 때에는, 날끝 (8a) 이 목표 굴삭 지형 (U) 에 가까워질수록, 붐 (6) 의 제한 수직 속도 성분 (Vcy＿bm＿lmt) 의 절대치가 작아짐과 함께, 목표 굴삭 지형 (U) 의 표면에 평행한 방향에 대한 붐 (6) 의 제한 속도의 속도 성분 (제한 수평 속도 성분) (Vcx＿bm＿lmt) 의 절대치도 작아진다. 따라서, 날끝 (8a) 이 목표 굴삭 지형 (U) 보다 상방에 위치하고 있을 때에는, 날끝 (8a) 이 목표 굴삭 지형 (U) 에 가까워질수록, 붐 (6) 의 목표 굴삭 지형 (U) 의 표면에 수직인 방향에 대한 속도와, 붐 (6) 의 목표 굴삭 지형 (U) 의 표면에 평행한 방향에 대한 속도가 모두 감속된다. 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터에 의해 좌조작 레버 (25L) 및 우조작 레버 (25R) 가 동시에 조작됨으로써, 붐 (6) 과 아암 (7) 과 버킷 (8) 이 동시에 동작한다. 이 때, 붐 (6) 과 아암 (7) 과 버킷 (8) 의 각 목표 속도 (Vc＿bm, Vc＿am, Vc＿bkt) 가 입력된 것으로 하여, 전술한 제어를 설명하면 다음과 같다.

도 14 는 목표 굴삭 지형 (U) 과 버킷 (8) 의 날끝 (8a) 사이의 거리 (d) 가 소정치 (dth1) 보다 작고, 버킷 (8) 의 날끝 (8a) 이 위치 (Pn1) 로부터 위치 (Pn2) 로 이동하는 경우의 붐 (6) 의 제한 속도의 변화의 일례를 나타내고 있다. 위치 (Pn2) 에서의 날끝 (8a) 과 목표 굴삭 지형 (U) 사이의 거리는, 위치 (Pn1) 에서의 날끝 (8a) 과 목표 굴삭 지형 (U) 사이의 거리보다 작다. 이 때문에, 위치 (Pn2) 에서의 붐 (6) 의 제한 수직 속도 성분 (Vcy＿bm＿lmt2) 은 위치 (Pn1) 에서의 붐 (6) 의 제한 수직 속도 성분 (Vcy＿bm＿lmt1) 보다 작다. 따라서, 위치 (Pn2) 에서의 붐 제한 속도 (Vc＿bm＿lmt2) 는 위치 (Pn1) 에서의 붐 제한 속도 (Vc＿bm＿lmt1) 보다 작아진다. 또한, 위치 (Pn2) 에서의 붐 (6) 의 제한 수평 속도 성분 (Vcx＿bm＿lmt2) 은 위치 (Pn1) 에서의 붐 (6) 의 제한 수평 속도 성분 (Vcx＿bm＿lmt1) 보다 작아진다. 단, 이 때, 아암 목표 속도 (Vc＿am) 및 버킷 목표 속도 (Vc＿bkt) 에 대해서는, 제한은 실시되지 않는다. 이 때문에, 아암 목표 속도의 수직 속도 성분 (Vcy＿am) 및 수평 속도 성분 (Vcx＿am) 과, 버킷 목표 속도의 수직 속도 성분 (Vcy＿bkt) 및 수평 속도 성분 (Vcx＿bkt) 에 대해서는, 제한은 실시되지 않는다.

전술한 바와 같이, 아암 (7) 에 대하여 제한을 실시하지 않음으로써, 오퍼레이터의 굴삭 의사에 대응하는 아암 조작량의 변화는, 버킷 (8) 의 날끝 (8a) 의 속도 변화로서 반영된다. 이 때문에, 본 실시형태는, 목표 굴삭 지형 (U) 의 침식의 확대를 억제하면서 오퍼레이터의 굴삭시의 조작에 있어서의 위화감을 억제할 수 있다.

이와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 작업기 컨트롤러 (26) 는 굴삭 대상의 목표 형상인 설계 지형을 나타내는 목표 굴삭 지형 (U) 과 버킷 (8) 의 날끝 (8a) 의 위치를 나타내는 날끝 위치 데이터 (S) 에 기초하여, 목표 굴삭 지형 (U) 과 버킷 (8) 의 날끝 (8a) 의 거리 (d) 에 따라 버킷 (8) 이 목표 굴삭 지형 (U) 에 가까워지는 상대 속도가 작아지도록, 붐 (6) 의 속도를 제한한다. 작업기 컨트롤러 (26) 는 굴삭 대상의 목표 형상인 설계 지형을 나타내는 목표 굴삭 지형 (U) 과 버킷 (8) 의 날끝 (8a) 의 위치를 나타내는 날끝 위치 데이터 (S) 에 기초하여, 목표 굴삭 지형 (U) 과 버킷 (8) 의 날끝 (8a) 의 거리 (d) 에 따라 제한 속도를 결정하고, 작업기 (2) 가 목표 굴삭 지형 (U) 에 접근하는 방향의 속도가 제한 속도 이하가 되도록, 작업기 (2) 를 제어한다. 이로써, 날끝 (8a) 에 대한 굴삭 제한 제어가 실행되고, 목표 굴삭 지형 (U) 에 대한 날끝 (8a) 의 위치가 제어된다.

이하의 설명에 있어서, 목표 굴삭 지형 (U) 에 대한 날끝 (8a) 의 침입이 억제되도록, 붐 실린더 (10) 에 접속된 제어 밸브 (27) 에 제어 신호를 출력하여, 붐 (6) 의 위치를 제어하는 것을 적절히, 개입 제어라고 칭한다.

개입 제어는, 목표 굴삭 지형 (U) 에 대한 수직 방향의 날끝 (8a) 의 상대 속도가 제한 속도보다 클 때에 실행된다. 개입 제어는, 날끝 (8a) 의 상대 속도가 제한 속도보다 작을 때에 실행되지 않는다. 날끝 (8a) 의 상대 속도가 제한 속도보다 작은 것은, 버킷 (8) 과 목표 굴삭 지형 (U) 이 떨어지도록 목표 굴삭 지형 (U) 에 대하여 버킷 (8) 이 이동하는 것을 포함한다.

또한, 작업기 컨트롤러 (26) 는 아암 (7) 및 버킷 (8) 을 제어한다. 작업기 컨트롤러 (26) 는 후술하는 아암 제어부로부터 아암 속도의 제한 지령이 출력된 경우, 아암 지령 신호 (CA) 를 제어 밸브 (27) (27A, 27B) 에 송신함으로써, 아암 실린더 (11) 를 구동하는 파일럿 유압의 공급을 제한한다. 파일럿 유압의 공급 제한에 의해 아암 실린더 (11) 의 구동이 제한된다. 아암 지령 신호 (CA) 는, 아암 지령 속도에 따른 전류치를 갖는다. 작업기 컨트롤러 (26) 는 버킷 지령 신호를 제어 밸브 (27) 에 송신함으로써, 아암 실린더 (11) 와 동일하게 버킷 실린더 (12) 를 제어한다. 버킷 지령 신호는, 버킷 지령 속도에 따른 전류치를 갖는다.

[실린더 스트로크 센서]

다음으로, 도 15 및 도 16 을 참조하여, 실린더 스트로크 센서 (16) 에 대하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서는, 붐 실린더 (10) 에 장착된 실린더 스트로크 센서 (16) 에 대하여 설명한다. 아암 실린더 (11) 에 장착된 실린더 스트로크 센서 (17) 등도 동일하다.

붐 실린더 (10) 에는, 실린더 스트로크 센서 (16) 가 장착되어 있다. 실린더 스트로크 센서 (16) 는 피스톤의 스트로크를 계측한다. 도 15 에 나타내는 바와 같이, 붐 실린더 (10) 는 실린더 튜브 (10X) 와, 실린더 튜브 (10X) 내에 있어서 실린더 튜브 (10X) 에 대하여 상대적으로 이동 가능한 실린더 로드 (10Y) 를 갖는다. 실린더 튜브 (10X) 에는, 피스톤 (10V) 이 자유롭게 슬라이딩할 수 있도록 형성되어 있다. 피스톤 (10V) 에는, 실린더 로드 (10Y) 가 장착되어 있다. 실린더 로드 (10Y) 는, 실린더 헤드 (10W) 에 자유롭게 슬라이딩할 수 있도록 형성되어 있다. 실린더 헤드 (10W) 와 피스톤 (10V) 과 실린더 내벽에 의해 화성된 실은, 로드측 유실 (40B) 이다. 피스톤 (10V) 을 개재하여 로드측 유실 (40B) 과는 반대측의 유실이 캡측 유실 (40A) 이다. 또한, 실린더 헤드 (10W) 에는, 실린더 로드 (10Y) 와의 간극을 밀봉하여, 먼지 등이 로드측 유실 (40B) 에 들어가지 않도록 하는 시일 부재가 형성되어 있다.

실린더 로드 (10Y) 는, 로드측 유실 (40B) 에 작동유가 공급되고, 캡측 유실 (40A) 로부터 작동유가 배출됨으로써 축퇴한다. 또한, 실린더 로드 (10Y) 는, 로드측 유실 (40B) 로부터 작동유가 배출되고, 캡측 유실 (40A) 에 작동유가 공급됨으로써 신장한다. 즉, 실린더 로드 (10Y) 는, 도면 중 좌우 방향으로 직동한다.

로드측 유실 (40B) 의 외부에 있고, 실린더 헤드 (10W) 에 밀접한 장소에는, 실린더 스트로크 센서 (16) 를 덮고, 실린더 스트로크 센서 (16) 를 내부에 수용하는 케이스 (164) 가 형성되어 있다. 케이스 (164) 는 실린더 헤드 (10W) 에 볼트 등에 의해 체결 등이 되어, 실린더 헤드 (10W) 에 고정되어 있다.

실린더 스트로크 센서 (16) 는 회전 롤러 (161) 와 회전 중심축 (162) 과 회전 센서부 (163) 를 가지고 있다. 회전 롤러 (161) 는 그 표면이 실린더 로드 (10Y) 의 표면에 접촉하고, 실린더 로드 (10Y) 의 직동에 따라 자유롭게 회전할 수 있도록 형성되어 있다. 즉, 회전 롤러 (161) 에 의해 실린더 로드 (10Y) 의 직선 운동이 회전 운동으로 변환된다. 회전 중심축 (162) 은 실린더 로드 (10Y) 의 직동 방향에 대하여, 직교하도록 배치되어 있다.

회전 센서부 (163) 는, 회전 롤러 (161) 의 회전량 (회전 각도) 을 전기 신호로서 검출 가능하게 구성되어 있다. 회전 센서부 (163) 로 검출된 회전 롤러 (161) 의 회전량 (회전 각도) 을 나타내는 전기 신호는, 전기 신호선을 개재하여, 센서 컨트롤러 (30) 에 출력된다. 센서 컨트롤러 (30) 는 그 전기 신호를, 붐 실린더 (10) 의 실린더 로드 (10Y) 의 위치 (스트로크 위치) 로 변환한다.

도 16 에 나타내는 바와 같이, 회전 센서부 (163) 는 자석 (163a) 과 홀 IC (163b) 를 가지고 있다. 검출 매체인 자석 (163a) 은, 회전 롤러 (161) 와 일체로 회전하도록 회전 롤러 (161) 에 장착되어 있다. 자석 (163a) 은 회전 중심축 (162) 을 중심으로 한 회전 롤러 (161) 의 회전에 따라 회전한다. 자석 (163a) 은, 회전 롤러 (161) 의 회전 각도에 따라, N 극, S 극이 교대로 바뀌도록 구성되어 있다. 자석 (163a) 은, 회전 롤러 (161) 의 1 회전을 1 주기로 하여, 홀 IC (163b) 로 검출되는 자력 (자속 밀도) 이 주기적으로 변동하도록 구성되어 있다.

홀 IC (163b) 는, 자석 (163a) 에 의해 생성되는 자력 (자속 밀도) 을 전기 신호로서 검출하는 자력 센서이다. 홀 IC (163b) 는, 회전 중심축 (162) 의 축 방향을 따라, 자석 (163a) 으로부터 소정 거리, 이간된 위치에 형성되어 있다.

홀 IC (163b) 로 검출된 전기 신호 (위상 변위의 펄스) 는, 센서 컨트롤러 (30) 에 출력된다. 센서 컨트롤러 (30) 는 홀 IC (163b) 로부터의 전기 신호를, 회전 롤러 (161) 의 회전량, 요컨대 붐 실린더 (10) 의 실린더 로드 (10Y) 의 변위량 (붐 실린더 길이) 으로 변환한다.

여기서, 도 16 을 참조하여, 회전 롤러 (161) 의 회전 각도와 홀 IC (163b) 로 검출되는 전기 신호 (전압) 의 관계를 설명한다. 회전 롤러 (161) 가 회전하고, 그 회전에 따라 자석 (163a) 이 회전하면, 회전 각도에 따라, 홀 IC (163b) 를 투과하는 자력 (자속 밀도) 이 주기적으로 변화하고, 센서 출력인 전기 신호 (전압) 가 주기적으로 변화한다. 이 홀 IC (163b) 로부터 출력되는 전압의 크기로부터 회전 롤러 (161) 의 회전 각도를 계측할 수 있다.

또한, 홀 IC (163b) 로부터 출력되는 전기 신호 (전압) 의 1 주기가 반복되는 수를 카운트함으로써, 회전 롤러 (161) 의 회전수를 계측할 수 있다. 그리고, 회전 롤러 (161) 의 회전 각도와 회전 롤러 (161) 의 회전수에 기초하여, 붐 실린더 (10) 의 실린더 로드 (10Y) 의 변위량 (붐 실린더 길이) 이 산출된다.

또한, 센서 컨트롤러 (30) 는 회전 롤러 (161) 의 회전 각도와 회전 롤러 (161) 의 회전수에 기초하여, 실린더 로드 (10Y) 의 이동 속도 (실린더 속도) 를 산출할 수 있다.

[유압 실린더]

다음으로, 본 실시형태에 관련된 유압 실린더에 대하여 설명한다. 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11), 및 버킷 실린더 (12) 의 각각은, 유압 실린더이다. 이하의 설명에 있어서는, 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11), 및 버킷 실린더 (12) 를 적절히, 유압 실린더 (60) 라고 총칭한다.

도 17 은 본 실시형태에 관련된 제어 시스템 (200) 의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 18 은 도 17 의 일부를 확대한 도면이다.

도 17 및 도 18 에 나타내는 바와 같이, 유압 시스템 (300) 은 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11), 및 버킷 실린더 (12) 를 포함하는 유압 실린더 (60) 와, 선회체 (3) 를 선회시키는 선회 모터 (63) 를 구비한다. 유압 실린더 (60) 는 메인 유압 펌프로부터 공급된 작동유에 의해 작동한다. 선회 모터 (63) 는 유압 모터이고, 메인 유압 펌프로부터 공급된 작동유에 의해 작동한다.

본 실시형태에 있어서는, 작동유가 흐르는 방향을 제어하는 방향 제어 밸브 (64) 가 형성된다. 메인 유압 펌프로부터 공급된 작동유는, 방향 제어 밸브 (64) 를 개재하여, 유압 실린더 (60) 에 공급된다. 방향 제어 밸브 (64) 는 로드상의 스풀을 움직여 작동유가 흐르는 방향을 전환하는 스풀 방식이다. 스풀이 축 방향으로 이동함으로써, 캡측 유실 (40A) (유로 (48)) 에 대한 작동유의 공급과, 로드측 유실 (40B) (유로 (47)) 에 대한 작동유의 공급이 바뀐다. 또한, 스풀이 축 방향으로 이동함으로써, 유압 실린더 (60) 에 대한 작동유의 공급량 (단위 시간 당의 공급량) 이 조정된다. 유압 실린더 (60) 에 대한 작동유의 공급량이 조정됨으로써, 실린더 속도가 조정된다.

방향 제어 밸브 (64) 에는, 스풀의 이동 거리 (스풀 스트로크) 를 검출하는 스풀 스트로크 센서 (65) 가 형성되어 있다. 스풀 스트로크 센서 (65) 의 검출 신호는, 도시하지 않지만 작업기 컨트롤러 (26) 에 출력된다.

방향 제어 밸브 (64) 의 구동은, 조작 장치 (25) 에 의해 조정된다. 본 실시형태에 있어서, 조작 장치 (25) 는 파일럿 유압 방식의 조작 장치이다. 메인 유압 펌프로부터 송출되고, 감압 밸브에 의해 감압된 파일럿유가 조작 장치 (25) 에 공급된다. 또한, 메인 유압 펌프와는 다른 파일럿 유압 펌프로부터 송출된 파일럿유가 조작 장치 (25) 에 공급되어도 된다. 조작 장치 (25) 는 파일럿 유압 조정 밸브를 포함한다. 조작 장치 (25) 의 조작량에 기초하여, 파일럿 유압이 조정된다. 그 파일럿 유압에 의해, 방향 제어 밸브 (64) 가 구동된다. 조작 장치 (25) 에 의해 파일럿 유압이 조정됨으로써, 축 방향에 관한 스풀의 이동량 및 이동 속도가 조정된다.

방향 제어 밸브 (64) 는 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11), 버킷 실린더 (12) 및 선회 모터 (63) 의 각각에 형성된다. 이하의 설명에 있어서, 붐 실린더 (10) 에 접속되는 방향 제어 밸브 (64) 를 적절히, 방향 제어 밸브 (640) 라고 칭한다. 아암 실린더 (11) 에 접속되는 방향 제어 밸브 (64) 를 적절히, 방향 제어 밸브 (641) 라고 칭한다. 버킷 실린더 (12) 에 접속되는 방향 제어 밸브 (64) 를 적절히, 방향 제어 밸브 (642) 라고 칭한다.

조작 장치 (25) 와 방향 제어 밸브 (64) 는, 파일럿 유압 라인 (450) 을 개재하여 접속된다. 본 실시형태에 있어서, 파일럿 유압 라인 (450) 에, 제어 밸브 (27), 압력 센서 (66), 및 압력 센서 (67) 가 배치되어 있다.

이하의 설명에 있어서, 파일럿 유압 라인 (450) 중, 조작 장치 (25) 와 제어 밸브 (27) 사이의 파일럿 유압 라인 (450) 을 적절히, 유로 (451) 라고 칭하고, 제어 밸브 (27) 와 방향 제어 밸브 (64) 사이의 파일럿 유압 라인 (450) 을 적절히, 유로 (452) 라고 칭한다.

유로 (451) 는 유로 (452A) 와 조작 장치 (25) 를 접속하는 유로 (451A) 와, 유로 (452B) 와 조작 장치 (25) 를 접속하는 유로 (451B) 를 포함한다. 유로 (451A) 와 유로 (452A) 는 방향 제어 밸브에 접속된다. 방향 제어 밸브 (64) 에, 유로 (452) 가 접속된다. 유로 (452) 를 개재하여, 파일럿유가 방향 제어 밸브 (64) 에 공급된다. 방향 제어 밸브 (64) 는 제 1 수압실 및 제 2 수압실을 갖는다. 유로 (452) 는 제 1 수압실에 접속되는 유로 (452A) 와, 제 2 수압실에 접속되는 유로 (452B) 를 포함한다.

유로 (452A) 를 개재하여 방향 제어 밸브 (64) 의 제 1 수압실에 파일럿유가 공급되면, 그 파일럿 유압에 따라 스풀이 이동하고, 방향 제어 밸브 (64) 를 개재하여 로드측 유실 (40B) 에 작동유가 공급된다. 로드측 유압실 (40B) 에 대한 작동유의 공급량은, 조작 장치 (25) 의 조작량 (스풀의 이동량) 에 의해 조정된다.

유로 (452B) 를 개재하여 방향 제어 밸브 (64) 의 제 2 수압실에 파일럿유가 공급되면, 그 파일럿 유압에 따라 스풀이 이동하고, 방향 제어 밸브 (64) 를 개재하여 캡측 유실 (40A) 에 작동유가 공급된다. 캡측 유실 (40A) 에 대한 작동유의 공급량은, 조작 장치 (25) 의 조작량 (스풀의 이동량) 에 의해 조정된다.

즉, 조작 장치 (25) 에 의해 파일럿 유압이 조정된 파일럿유가 방향 제어 밸브 (64) 에 공급됨으로써, 스풀은 축 방향에 관하여 일측으로 이동한다. 조작 장치 (25) 에 의해 파일럿 유압이 조정된 파일럿유가 방향 제어 밸브 (64) 에 공급됨으로써, 스풀은 축 방향에 관하여 타측으로 이동한다. 이로써, 축 방향에 관한 스풀의 위치가 조정된다.

이하의 설명에 있어서, 붐 실린더 (10) 에 대한 작동유의 공급을 실시하는 방향 제어 밸브 (640) 에 접속되는 유로 (452A) 를 적절히, 유로 (4520A) 라고 칭하고, 방향 제어 밸브 (640) 에 접속되는 유로 (452B) 를 적절히, 유로 (4520B) 라고 칭한다. 아암 실린더 (11) 에 대한 작동유의 공급을 실시하는 방향 제어 밸브 (641) 에 접속되는 유로 (452A) 를 적절히, 유로 (4521A) 라고 칭하고, 방향 제어 밸브 (641) 에 접속되는 유로 (452B) 를 적절히, 유로 (4521B) 라고 칭한다. 버킷 실린더 (12) 에 대한 작동유의 공급을 실시하는 방향 제어 밸브 (642) 에 접속되는 유로 (452A) 를 적절히, 유로 (4522A) 라고 칭하고, 방향 제어 밸브 (642) 에 접속되는 유로 (452B) 를 적절히, 유로 (4522B) 라고 칭한다.

이하의 설명에 있어서, 유로 (4520A) 에 접속되는 유로 (451A) 를 적절히, 유로 (4510A) 라고 칭하고, 유로 (4520B) 에 접속되는 유로 (451B) 를 적절히, 유로 (4510B) 라고 칭한다. 유로 (4521A) 에 접속되는 유로 (451A) 를 적절히, 유로 (4511A) 라고 칭하고, 유로 (4521B) 에 접속되는 유로 (451B) 를 적절히, 유로 (4511B) 라고 칭한다. 유로 (4522A) 에 접속되는 유로 (451A) 를 적절히, 유로 (4512A) 라고 칭하고, 유로 (4522B) 에 접속되는 유로 (451B) 를 적절히, 유로 (4512B) 라고 칭한다.

상기 서술한 바와 같이, 조작 장치 (25) 의 조작에 의해, 붐 (6) 은 내림 동작 및 올림 동작의 2 종류의 동작을 실행한다. 붐 (6) 의 올림 동작이 실행되도록 조작 장치 (25) 가 조작됨으로써, 붐 실린더 (10) 에 접속된 방향 제어 밸브 (640) 에, 유로 (4510B) 및 유로 (4520B) 를 개재하여, 파일럿유가 공급된다. 방향 제어 밸브 (640) 는 파일럿 유압에 기초하여 작동한다. 이로써, 메인 유압 펌프로부터의 작동유가 붐 실린더 (10) 에 공급되고 붐 실린더 (10) 가 신장한다. 붐 실린더의 신장에 의해 붐 (6) 의 올림 동작이 실행된다. 붐 (6) 의 내림 동작이 실행되도록 조작 장치 (25) 가 조작됨으로써, 붐 실린더 (10) 에 접속된 방향 제어 밸브 (640) 에, 유로 (4510A) 및 유로 (4520A) 를 개재하여, 파일럿유가 공급된다. 방향 제어 밸브 (640) 는 파일럿 유압에 기초하여 작동한다. 이로써, 메인 유압 펌프로부터의 작동유가 붐 실린더 (10) 에 공급되고, 붐 실린더 (10) 가 축퇴한다. 붐 실린더의 축퇴에 의해 붐 (6) 의 내림 동작이 실행된다.

또한, 조작 장치 (25) 의 조작에 의해, 아암 (7) 은 내림 동작 및 올림 동작의 2 종류의 동작을 실행한다. 아암 (7) 의 내림 동작이 실행되도록 조작 장치 (25) 가 조작됨으로써, 아암 실린더 (11) 에 접속된 방향 제어 밸브 (641) 에, 유로 (4511B) 및 유로 (4521B) 를 개재하여, 파일럿유가 공급된다. 방향 제어 밸브 (641) 는 파일럿 유압에 기초하여 작동한다. 이로써, 메인 유압 펌프로부터의 작동유가 아암 실린더 (11) 에 공급되고, 아암 실린더 (11) 가 신장한다. 아암 실린더 (11) 의 신장에 의해 아암 (7) 의 내림 동작이 실행된다. 아암 (7) 의 올림 동작이 실행되도록 조작 장치 (25) 가 조작됨으로써, 아암 실린더 (11) 에 접속된 방향 제어 밸브 (641) 에, 유로 (4511A) 및 유로 (4521A) 를 개재하여, 파일럿유가 공급된다. 방향 제어 밸브 (641) 는 파일럿 유압에 기초하여 작동한다. 이로써, 메인 유압 펌프로부터의 작동유가 아암 실린더 (11) 에 공급되고, 아암 실린더 (11) 가 축퇴한다. 아암 실린더 (11) 축퇴에 의해 아암 (7) 의 올림 동작이 실행된다.

또한, 조작 장치 (25) 의 조작에 의해, 버킷 (8) 은 내림 동작 및 올림 동작의 2 종류의 동작을 실행한다. 버킷 (8) 의 내림 동작이 실행되도록 조작 장치 (25) 가 조작됨으로써, 버킷 실린더 (12) 에 접속된 방향 제어 밸브 (642) 에, 유로 (4512B) 및 유로 (4522B) 를 개재하여, 파일럿유가 공급된다. 방향 제어 밸브 (642) 는 파일럿 유압에 기초하여 작동한다. 이로써, 메인 유압 펌프로부터의 작동유가 버킷 실린더 (12) 에 공급되고, 버킷 실린더 (12) 가 신장한다. 버킷 실린더 (12) 가 신장에 의해 버킷 (8) 의 내림 동작이 실행된다. 버킷 (8) 의 올림 동작이 실행되도록 조작 장치 (25) 가 조작됨으로써, 버킷 실린더 (12) 에 접속된 방향 제어 밸브 (642) 에, 유로 (4512A) 및 유로 (4522A) 를 개재하여, 파일럿유가 공급된다. 방향 제어 밸브 (642) 는 파일럿 유압에 기초하여 작동한다. 이로써, 메인 유압 펌프로부터의 작동유가 버킷 실린더 (12) 에 공급되고, 버킷 실린더 (12) 가 축퇴한다. 버킷 실린더 (12) 의 축퇴에 의해 버킷 (8) 의 올림 동작이 실행된다.

또한, 조작 장치 (25) 의 조작에 의해, 선회체 (3) 는 우선회 동작 및 좌선회 동작의 2 종류의 동작을 실행한다. 선회체 (3) 의 우선회 동작이 실행되도록 조작 장치 (25) 가 조작됨으로써, 작동유가 선회 모터 (63) 에 공급된다. 선회체 (3) 의 좌선회 동작이 실행되도록 조작 장치 (25) 가 조작됨으로써, 작동유가 선회 모터 (63) 에 공급된다.

제어 밸브 (27) 는 작업기 컨트롤러 (26) 로부터의 제어 신호 (EPC 전류) 에 기초하여, 파일럿 유압을 조정한다. 제어 밸브 (27) 는 전자 비례 제어 밸브이고, 작업기 컨트롤러 (26) 로부터의 제어 신호에 기초하여 제어된다. 제어 밸브 (27) 는 방향 제어 밸브 (64) 의 제 1 수압실에 공급되는 파일럿유의 파일럿 유압을 조정하여, 방향 제어 밸브 (64) 를 개재하여 로드측 유실 (40B) 에 공급되는 작동유의 공급량을 조정 가능한 제어 밸브 (27A) 와, 방향 제어 밸브 (64) 의 제 2 수압실에 공급되는 파일럿유의 파일럿 유압을 조정하여, 방향 제어 밸브 (64) 를 개재하여 캡측 유실 (40A) 에 공급되는 작동유의 공급량을 조정 가능한 제어 밸브 (27B) 를 포함한다.

제어 밸브 (27) 의 양측에, 파일럿 유압을 검출하는 압력 센서 (66) 및 압력 센서 (67) 가 형성된다. 본 실시형태에 있어서, 압력 센서 (66) 는 조작 장치 (25) 와 제어 밸브 (27) 사이의 유로 (451) 에 배치된다. 압력 센서 (67) 는 제어 밸브 (27) 와 방향 제어 밸브 (64) 사이의 유로 (452) 에 배치된다. 압력 센서 (66) 는 제어 밸브 (27) 에 의해 조정되기 전의 파일럿 유압을 검출 가능하다. 압력 센서 (67) 는 제어 밸브 (27) 에 의해 조정된 파일럿 유압을 검출 가능하다. 압력 센서 (66) 및 압력 센서 (67) 의 검출 결과는, 도시하지 않지만 작업기 컨트롤러 (26) 에 출력된다.

이하의 설명에 있어서, 붐 실린더 (10) 에 대한 작동유의 공급을 실시하는 방향 제어 밸브 (640) 에 대한 파일럿 유압을 조정 가능한 제어 밸브 (27) 를 적절히, 제어 밸브 (270) 라고 칭한다. 또한, 제어 밸브 (270) 중, 일방의 제어 밸브 (제어 밸브 (27A) 에 상당) 를 적절히, 제어 밸브 (270A) 라고 칭하고, 타방의 제어 밸브 (제어 밸브 (27B) 에 상당) 를 적절히, 제어 밸브 (270B) 라고 칭한다. 아암 실린더 (11) 에 대한 작동유의 공급을 실시하는 방향 제어 밸브 (641) 에 대한 파일럿 유압을 조정 가능한 제어 밸브 (27) 를 적절히, 제어 밸브 (271) 라고 칭한다. 또한, 제어 밸브 (271) 중, 일방의 제어 밸브 (제어 밸브 (27A) 에 상당) 를 적절히, 제어 밸브 (271A) 라고 칭하고, 타방의 제어 밸브 (제어 밸브 (27B) 에 상당) 를 적절히, 제어 밸브 (271B) 라고 칭한다. 버킷 실린더 (12) 에 대한 작동유의 공급을 실시하는 방향 제어 밸브 (642) 에 대한 파일럿 유압을 조정 가능한 제어 밸브 (27) 를 적절히, 제어 밸브 (272) 라고 칭한다. 또한, 제어 밸브 (272) 중, 일방의 제어 밸브 (제어 밸브 (27A) 에 상당) 를 적절히, 제어 밸브 (272A) 라고 칭하고, 타방의 제어 밸브 (제어 밸브 (27B) 에 상당) 를 적절히, 제어 밸브 (272B) 라고 칭한다.

이하의 설명에 있어서, 붐 실린더 (10) 에 대한 작동유의 공급을 실시하는 방향 제어 밸브 (640) 에 접속되는 유로 (451) 의 파일럿 유압을 검출하는 압력 센서 (66) 를 적절히, 압력 센서 (660) 라고 칭하고, 방향 제어 밸브 (640) 에 접속되는 유로 (452) 의 파일럿 유압을 검출하는 압력 센서 (67) 를 적절히, 압력 센서 (670) 라고 칭한다. 또한, 유로 (4510A) 에 배치되는 압력 센서 (660) 를 적절히, 압력 센서 (660A) 라고 칭하고, 유로 (4510B) 에 배치되는 압력 센서 (660) 를 적절히, 압력 센서 (660B) 라고 칭한다. 또한, 유로 (4520A) 에 배치되는 압력 센서 (670) 를 적절히, 압력 센서 (670A) 라고 칭하고, 유로 (4520B) 에 배치되는 압력 센서 (670) 를 적절히, 압력 센서 (670B) 라고 칭한다.

이하의 설명에 있어서, 아암 실린더 (11) 에 대한 작동유의 공급을 실시하는 방향 제어 밸브 (641) 에 접속되는 유로 (451) 의 파일럿 유압을 검출하는 압력 센서 (66) 를 적절히, 압력 센서 (661) 라고 칭하고, 방향 제어 밸브 (641) 에 접속되는 유로 (452) 의 파일럿 유압을 검출하는 압력 센서 (67) 를 적절히, 압력 센서 (671) 라고 칭한다. 또한, 유로 (4511A) 에 배치되는 압력 센서 (661) 를 적절히, 압력 센서 (661A) 라고 칭하고, 유로 (4511B) 에 배치되는 압력 센서 (661) 를 적절히, 압력 센서 (661B) 라고 칭한다. 또한, 유로 (4521A) 에 배치되는 압력 센서 (671) 를 적절히, 압력 센서 (671A) 라고 칭하고, 유로 (4521B) 에 배치되는 압력 센서 (671) 를 적절히, 압력 센서 (671B) 라고 칭한다.

이하의 설명에 있어서, 버킷 실린더 (12) 에 대한 작동유의 공급을 실시하는 방향 제어 밸브 (642) 에 접속되는 유로 (451) 의 파일럿 유압을 검출하는 압력 센서 (66) 를 적절히, 압력 센서 (662) 라고 칭하고, 방향 제어 밸브 (642) 에 접속되는 유로 (452) 의 파일럿 유압을 검출하는 압력 센서 (67) 를 적절히, 압력 센서 (672) 라고 칭한다. 또한, 유로 (4512A) 에 배치되는 압력 센서 (661) 를 적절히, 압력 센서 (661A) 라고 칭하고, 유로 (4512B) 에 배치되는 압력 센서 (661) 를 적절히, 압력 센서 (661B) 라고 칭한다. 또한, 유로 (4522A) 에 배치되는 압력 센서 (672) 를 적절히, 압력 센서 (672A) 라고 칭하고, 유로 (4522B) 에 배치되는 압력 센서 (672) 를 적절히, 압력 센서 (672B) 라고 칭한다.

제한 굴삭 제어 및 각 작업기의 동작 제한을 실행하지 않는 경우, 작업기 컨트롤러 (26) 는 제어 밸브 (27) 를 제어하여, 파일럿 유압 라인 (450) 을 개방한다. 파일럿 유압 라인 (450) 이 개방됨으로써, 유로 (451) 의 파일럿 유압과 유로 (452) 의 파일럿 유압은 동일해진다. 파일럿 유압 라인 (450) 이 개방된 상태로, 파일럿 유압은, 조작 장치 (25) 의 조작량에 기초하여 조정된다.

제한 굴삭 제어 등, 작업기 (2) 가 작업기 컨트롤러 (26) 에 의해 제어되는 경우, 작업기 컨트롤러 (26) 는 제어 밸브 (27) 에 제어 신호를 출력한다. 유로 (451) 는 예를 들어 파일럿 릴리프 밸브의 작용에 의해 소정의 압력을 갖는다. 작업기 컨트롤러 (26) 로부터 제어 밸브 (27) 에 제어 신호가 출력되면, 제어 밸브 (27) 는 그 제어 신호에 기초하여 작동한다. 유로 (451) 의 작동유는, 제어 밸브 (27) 를 개재하여, 유로 (452) 에 공급된다. 유로 (452) 의 작동유의 압력은, 제어 밸브 (27) 에 의해 조정 (감압) 된다. 유로 (452) 의 작동유의 압력이, 방향 제어 밸브 (64) 에 작용한다. 이로써, 방향 제어 밸브 (64) 는 제어 밸브 (27) 로 제어된 파일럿 유압에 기초하여 작동한다. 본 실시형태에 있어서, 압력 센서 (66) 는 제어 밸브 (27) 에 의해 조정되기 전의 파일럿 유압을 검출한다. 압력 센서 (67) 는 제어 밸브 (27) 에 의해 조정된 후의 파일럿 유압을 검출한다.

제어 밸브 (27A) 에 의해 압력이 조정된 작동유가 방향 제어 밸브 (64) 에 공급됨으로써, 스풀은 축 방향에 관해서 일측으로 이동한다. 제어 밸브 (27B) 에 의해 압력이 조정된 작동유가 방향 제어 밸브 (64) 에 공급됨으로써, 스풀은 축 방향에 관해서 타측으로 이동한다. 이로써, 축 방향에 관한 스풀의 위치가 조정된다.

예를 들어, 작업기 컨트롤러 (26) 는 제어 밸브 (270A) 및 제어 밸브 (270B) 의 적어도 일방에 제어 신호를 출력하여, 붐 실린더 (10) 에 접속된 방향 제어 밸브 (640) 에 대한 파일럿 유압을 조정할 수 있다.

또한, 작업기 컨트롤러 (26) 는 제어 밸브 (271A) 및 제어 밸브 (271B) 의 적어도 일방에 제어 신호를 출력하여, 아암 실린더 (11) 에 접속된 방향 제어 밸브 (641) 에 대한 파일럿 유압을 조정할 수 있다.

또한, 작업기 컨트롤러 (26) 는 제어 밸브 (272A) 및 제어 밸브 (272B) 의 적어도 일방에 제어 신호를 출력하여, 버킷 실린더 (12) 에 접속된 방향 제어 밸브 (642) 에 대한 파일럿 유압을 조정할 수 있다.

작업기 컨트롤러 (26) 는 굴삭 대상의 목표 형상인 설계 지형을 나타내는 목표 굴삭 지형 (U) 과 버킷 (8) 의 위치를 나타내는 버킷 위치 데이터 (날끝 위치 데이터 (S)) 에 기초하여, 목표 굴삭 지형 (U) 과 버킷 (8) 의 거리 (d) 에 따라 버킷 (8) 이 목표 굴삭 지형 (U) 에 가까워지는 속도가 작아지도록, 붐 (6) 의 속도를 제한한다. 작업기 컨트롤러 (26) 는 붐 (6) 의 속도를 제한하기 위한 제어 신호를 출력하는 붐 개입부를 갖는다. 본 실시형태에 있어서는, 조작 장치 (25) 의 조작에 기초하여 작업기 (2) 가 구동하는 경우에 있어서, 버킷 (8) 의 날끝 (8a) 이 목표 굴삭 지형 (U) 에 침입하지 않도록, 작업기 컨트롤러 (26) 의 붐 개입부로부터 출력되는 제어 신호에 기초하여, 붐 (6) 의 움직임이 제어 (개입 제어) 된다. 버킷 (8) 에 의한 굴삭에 있어서, 날끝 (8a) 이 목표 굴삭 지형 (U) 에 침입하지 않도록, 붐 (6) 은 작업기 컨트롤러 (26) 에 의해, 올림 동작이 실행된다.

본 실시형태에 있어서는, 개입 제어를 위해서, 작업기 컨트롤러 (26) 로부터 출력된, 개입 제어에 관한 제어 신호에 기초하여 작동하는 제어 밸브 (27C) 에 유로 (502) 가 접속된다. 유로 (501) 는 제어 밸브 (27C) 에 접속되고, 붐 실린더 (10) 에 접속된 방향 제어 밸브 (640) 에 공급되는 파일럿유를 공급한다. 유로 (502) 는 제어 밸브 (27C) 와 셔틀 밸브 (51) 에 접속되고, 방향 제어 밸브 (640) 와 접속된 유로 (4520B) 에 셔틀 밸브 (51) 를 개재하여 접속되어 있다.

셔틀 밸브 (51) 는 2 개의 입구와 1 개의 출구를 갖는다. 일방의 입구는, 유로 (502) 와 접속된다. 타방의 입구는, 유로 (4510B) 와 접속된다. 출구는, 유로 (4520B) 와 접속된다. 셔틀 밸브 (51) 는 유로 (502) 및 유로 (4510B) 중, 파일럿 유압이 높은 쪽의 유로와, 유로 (4520B) 를 접속한다. 예를 들어, 유로 (502) 의 파일럿 유압이 유로 (4510B) 의 파일럿 유압보다 높은 경우, 셔틀 밸브 (51) 는 유로 (502) 와 유로 (4520B) 를 접속하고, 유로 (4510B) 와 유로 (4520B) 를 접속하지 않도록 작동한다. 이로써, 유로 (502) 의 파일럿유가 셔틀 밸브 (51) 를 개재하여 유로 (4520B) 에 공급된다. 유로 (4510B) 의 파일럿 유압이 유로 (502) 의 파일럿 유압보다 높은 경우, 셔틀 밸브 (51) 는 유로 (4510B) 와 유로 (4520B) 를 접속하고, 유로 (502) 와 유로 (4520B) 를 접속하지 않도록 작동한다. 이로써, 유로 (4510B) 의 파일럿유가 셔틀 밸브 (51) 를 개재하여 유로 (4520B) 에 공급된다.

유로 (501) 에, 유로 (501) 의 파일럿유의 파일럿 유압을 검출하는 압력 센서 (68) 가 형성되어 있다. 유로 (501) 에, 제어 밸브 (27C) 를 통과하기 전의 파일럿유가 흐른다. 유로 (502) 에, 제어 밸브 (27C) 를 통과한 후의 파일럿유가 흐른다. 제어 밸브 (27C) 는, 개입 제어를 실행하기 위해서 작업기 컨트롤러 (26) 로부터 출력된 제어 신호에 기초하여 제어된다.

개입 제어를 실행하지 않을 때, 조작 장치 (25) 의 조작에 의해 조정된 파일럿 유압에 기초하여 방향 제어 밸브 (64) 가 구동되도록, 작업기 컨트롤러 (26) 는 제어 밸브 (27) 에 대하여 제어 신호를 출력하지 않는다. 예를 들어, 작업기 컨트롤러 (26) 는 조작 장치 (25) 의 조작에 의해 조정된 파일럿 유압에 기초하여 방향 제어 밸브 (640) 가 구동되도록, 제어 밸브 (270B) 를 전개로 함과 함께, 제어 밸브 (27C) 로 유로 (501) 를 닫는다.

개입 제어를 실행할 때, 작업기 컨트롤러 (26) 는 제어 밸브 (27C) 에 의해 조정된 파일럿 유압에 기초하여 방향 제어 밸브 (64) 가 구동되도록, 각 제어 밸브 (27) 를 제어한다. 예를 들어, 붐 (6) 의 이동을 제한하는 개입 제어를 실행하는 경우, 작업기 컨트롤러 (26) 는 제어 밸브 (27C) 에 의해 조정된 파일럿 유압이, 조작 장치 (25) 에 의해 조정되는 파일럿 유압보다 높아지도록, 제어 밸브 (27C) 를 제어한다. 이로써, 제어 밸브 (27C) 로부터의 파일럿유가 셔틀 밸브 (51) 를 개재하여 방향 제어 밸브 (640) 에 공급된다.

버킷 (8) 이 목표 굴삭 지형 (U) 에 침입하지 않도록 조작 장치 (25) 에 의해 붐 (6) 이 고속으로 올림 동작되는 경우, 개입 제어는 실행되지 않는다. 붐 (6) 이 고속으로 올림 동작되도록 조작 장치 (25) 가 조작되고, 그 조작량에 기초하여 파일럿 유압이 조정됨으로써, 조작 장치 (25) 의 조작에 의해 조정되는 파일럿 유압은, 제어 밸브 (27C) 에 의해 조정되는 파일럿 유압보다 높아진다. 이로써, 조작 장치 (25) 의 조작에 의해 조정된 파일럿 유압의 파일럿유가 셔틀 밸브 (51) 를 개재하여 방향 제어 밸브 (640) 에 공급된다.

여기서, 작업기 컨트롤러 (26) 가 아암 (7) 의 굴삭의 제한이 필요하다고 판단한 경우, 작업기 컨트롤러 (26) 로부터 제어 밸브 (271B) 에 유량 공급을 줄이는 지령이 나온다. 이로써, 아암 실린더 (11) 에 대한 레버 조작에 의한 유로 (4521B) 에 대한 파일럿 유압의 공급이 제한된다.

[아암의 제어 (제 1 실시형태)]

도 19 는 제한 굴삭 제어 (붐 개입 제어) 가 실시되고 있을 때의 작업기 (2) 의 동작의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다. 상기 서술한 바와 같이, 유압 시스템 (300) 은 붐 (6) 을 구동하기 위한 붐 실린더 (10) 와, 아암 (7) 을 구동하기 위한 아암 실린더 (11) 와, 버킷 (8) 을 구동하기 위한 버킷 실린더 (12) 를 갖는다.

도 19 에 나타내는 바와 같이, 버킷 (8) 에 의한 굴삭 작업에 있어서, 붐 (6) 이 올라가고, 아암 (7) 이 내려가도록, 유압 시스템 (300) 이 작동한다. 굴삭 작업에 있어서, 버킷 (8) 이 목표 굴삭 지형 (U) 에 침입하지 않도록, 붐 (6) 의 올림 동작을 포함하는 개입 제어가 실행된다.

붐 개입 제어에 있어서, 붐 (6) 을 고속으로 이동하지 못하여, 아암 (7) 및 버킷 (8) 의 움직임에 대하여 늦게 될 가능성이 있다. 굴삭 작업에 있어서, 아암 (7) 은 내림 동작하기 때문에, 중력 작용 (자중) 에 의해, 붐 (6) 에 비하여 고속으로 이동 가능하다. 붐 (6) 에 대한 개입 제어에 의해, 붐 (6) 은 올림 동작한다. 또한, 아암 실린더 (11) 에는, 아암 (7) 의 중량 및 버킷 (8) 의 중량에 따른 부하가 가해지는 데에 반하여, 붐 실린더 (10) 에는, 붐 (6) 의 중량, 아암 (7) 의 중량, 및 버킷 (8) 의 중량에 따른 부하가 가해진다. 즉, 붐 실린더 (10) 에 가해지는 부하는, 아암 실린더 (11) 에 가해지는 부하보다 크다. 붐 실린더 (10) 는 그 부하를 이겨내고 작동할 필요가 있다. 그 결과, 아암 (7) 의 이동에 동기하여, 목표 굴삭 지형 (U) 에 대한 버킷 (8) 의 침입이 억제되도록 붐 (6) 이 적절히 이동 (올림 동작) 하는 것이 곤란해질 가능성이 있다. 또한, 붐 (6) 은 유압 실린더 (붐 실린더) (10) 에 의해 구동된다. 이로써, 붐 (6) 이 아암 (7) 의 이동에 완전히 추종할 수 없을 가능성이 있다. 그 결과, 버킷 (8) 이 목표 굴삭 지형 (U) 에 침입하여, 굴삭 정밀도가 저하할 가능성이 있다.

본 실시형태에 있어서는, 굴삭 작업시에 있어서의 붐 (6) 과 아암 (7) 의 동작 조건 (올림 동작인지 내림 동작인지) 의 차이, 및 붐 실린더 (10) 와 아암 실린더 (11) 의 부하 조건의 차이 등을 고려하여, 붐 (6) 의 올림 동작을 포함하는 붐 개입 제어에 있어서, 붐 (6) 의 움직임에 맞추어 아암 (7) 이 움직이도록, 작업기 컨트롤러 (26) 에 의한 아암 (7) 의 제한 제어가 실시된다.

도 20 은 본 실시형태에 관련된 제어 시스템 (200) 의 일례를 나타내는 기능 블록도이다. 도 20 에 나타내는 바와 같이, 제어 시스템 (200) 은 아암 (7) 의 구동을 위해서 조작되는 조작 장치 (25) 와, 조작 장치 (25) 의 조작량 (MA) (이하 간단히 M 이라고 한다) 을 검출하는 검출 장치 (70) 와, 작업기 컨트롤러 (26) 를 갖는다. 작업기 컨트롤러 (26) 는 검출 장치 (70) 의 검출 결과에 기초하여 시간 계측을 개시하는 타이머 (261) 와, 아암 (7) 의 속도를 제한하기 위한 제한 조작량 (Mr) 을 타이머 (261) 에 의한 시간 계측의 개시 시점으로부터의 경과 시간에 대응하여 설정하는 제한치 설정부 (262) 와, 타이머 (261) 에 의한 시간 계측의 개시 시점으로부터 소정 기간에 있어서, 제한 조작량 (Mr) 으로 아암 (7) 이 구동하도록 제어 신호 (N) 를 생성하여 제어 신호 (N) 에 기초하여 아암 제한 속도 (Vc＿am＿lmt) 를 출력하는 아암 제어부 (263) 와, 기억부 (264) 를 구비하고 있다.

본 실시형태에 있어서, 검출 장치 (70) 는 압력 센서 (66) (661B) 를 포함한다. 검출 장치 (70) 는 조작 장치 (25) 에 의해 조정되는 파일럿 유압을 검출함으로써, 조작 장치 (25) 의 조작량 (M) 을 검출한다.

아암 (7) 의 내림 동작의 실행을 위해서, 오퍼레이터에 의해 조작 장치 (25) 가 고속 (급격) 으로 조작된 경우, 아암 (7) 의 내림 속도에 대한 붐 (6) 에 대한 올림 개입 속도의 지연이 발생하지 않도록, 작업기 컨트롤러 (26) 는 조작 장치 (25) 의 조작량 (아암 조작량) (M) 을 제한하고, 그 제한된 제한 조작량 (Mr) 으로 아암 (7) 을 구동한다. 즉, 본 실시형태에 있어서는, 붐 개입 제어에 있어서, 붐 (6) 이 올라가고, 아암 (7) 이 내려갈 때의 적어도 일부의 기간에 있어서, 아암 (7) 은 제한 조작량 (Mr) 으로 구동된다. 이로써, 아암 (7) 의 구동을 위해서 오퍼레이터에 의해 조작 장치 (25) 가 고속으로 조작되어도, 아암 (7) 은 제한된 속도 (저속도) 로 이동하기 때문에, 아암 (7) 의 내림 속도에 대한 붐 (6) 에 대한 올림 개입 속도가 늦어지게 되는 붐 (6) 의 추종 지연의 발생이 억제된다.

제한 조작량 (Mr) 은, 그 제한 조작량 (Mr) 으로 아암 (7) 이 조작되었다고 해도, 붐 (6) 의 추종 지연의 발생이 억제되는 값이다. 제한 조작량 (Mr) 은, 실험 또는 시뮬레이션에 의해 미리 구해져, 작업기 컨트롤러 (26) 의 메모리 (기억부) 에 기억되어 있다.

본 실시형태에 있어서는, 작업기 컨트롤러 (26) 에 있어서, 검출 장치 (70) 에 의해 검출되는 아암 조작량 (M) 과, 제한 조작량 (Mr) 이 비교된다. 아암 제어부 (263) 에 대하여, 검출 장치 (70) 에 의해 검출되는 아암 조작량 (M) 과, 제한치 설정부 (262) 로부터의 제한 조작량 (Mr) 이 출력된다. 아암 제어부 (263) 는 비교부를 포함한다. 아암 제어부 (263) 의 비교부는, 아암 조작량 (M) 과 제한 조작량 (Mr) 을 비교한다.

아암 제어부 (263) 는 아암 조작량 (M) 과 제한 조작량 (Mr) 의 비교 결과에 기초하여, 아암 조작량 (M) 및 제한 조작량 (Mr) 중, 작은 값의 조작량을 선택한다. 아암 제어부 (263) 는 아암 조작량 (M) 및 제한 조작량 (Mr) 중, 선택된 조작량으로 아암 (7) 이 구동되도록, 작업기 제어부 (57) 에 아암 제한 속도 (Vc＿am＿lmt) 를 출력한다.

이하의 설명에 있어서, 아암 (7) 의 내림 속도에 대한 붐 (6) 에 대한 올림 개입 속도의 지연이 발생하지 않도록, 아암 (7) 의 동작 (속도) 을 제한하는 제어를 적절히, 아암 속도 제한 제어라고 칭한다. 또한, 아암 조작량 (M) 및 제한 조작량 (Mr) 중, 선택된 조작량 (작은 값의 조작량) 을 적절히, 조작량 (Mf) 이라고 칭한다.

도 21 은 본 실시형태에 관련된 제어 시스템 (200) 의 동작의 일례를 설명하기 위한 플로우 차트이다. 도 22, 도 23, 및 도 24 는 본 실시형태에 관련된 제어 시스템 (200) 의 동작의 일례를 설명하기 위한 타이밍 차트이다.

굴삭 작업에 있어서, 오퍼레이터에 의해, 조작 장치 (25) 가 조작된다 (스텝 SB1). 오퍼레이터는, 아암 (7) 의 구동을 위해서, 조작 장치 (25) 를 조작한다. 아암 (7) 이 내림 동작을 실시하도록, 조작 장치 (25) 가 조작된다.

버킷 (8) 이 목표 굴삭 지형 (U) 에 침입하지 않도록, 붐 (6) 에 대한 개입 제어가 개시된다 (스텝 SB2). 개입 제어에 있어서, 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 목표 굴삭 지형 (U) 과 버킷 (8) 의 날끝 (8a) 의 위치를 나타내는 날끝 위치 데이터 (S) 에 기초하여, 목표 굴삭 지형 (U) 과 버킷 (8) 의 거리 (d) 에 따라 버킷 (8) 이 목표 굴삭 지형 (U) 에 가까워지는 속도가 작아지도록, 붐 (6) 의 속도가 제한된다. 개입 제어는, 붐 (6) 의 올림 동작을 포함한다. 붐 (6) 에 대한 개입 제어에 의해, 붐 (6) 은 올림 동작한다.

검출 장치 (70) 에 의해, 조작 장치 (25) 의 조작량 (M) 이 검출된다 (스텝 SB3). 검출 장치 (70) 는 압력 센서 (66) 를 포함하고, 조작 장치 (25) 에 의해 조정되는 파일럿 유압을 검출함으로써, 조작 장치 (25) 의 조작량 (M) 을 검출한다. 본 실시형태에 있어서는, 적어도, 방향 제어 밸브 (641) 에 대한 파일럿 유압 (유로 (451) 의 파일럿 유압) 이 압력 센서 (661) 에 의해 검출된다.

검출 장치 (70) (압력 센서 (661)) 의 검출치는, 타이머 (261) 에 출력된다. 타이머 (261) 는 검출 장치 (70) 의 검출 결과에 기초하여, 시간 계측을 개시한다 (스텝 SB4). 도 22, 도 23, 및 도 24 에 있어서, 시점 (t0) 이, 타이머 (261) 에 의한 시간 계측의 개시 시점이다.

본 실시형태의 도 20 에 있어서, 타이머 (261) 는 아암 (7) 의 구동을 위한 조작 장치 (25) 의 조작의 개시시에, 시간 계측을 개시한다. 즉, 시점 (t0) 은, 조작 장치 (25) 의 조작의 개시 시점이다. 또한, 타이머 (261) 에 의한 시간 계측의 개시 시점은, 검출 장치 (70) 의 검출치가 임계치를 초과한 시점이어도 된다. 임계치는, 제한 조작량 (Mr) 의 값이어도 된다. 타이머 (261) 에 의한 시간 계측의 개시 시점은, 검출 장치 (70) 의 검출치의 단위 시간 당의 증가량 (변화 속도) 이 허용치를 초과한 시점이어도 된다.

제한치 설정부 (262) 는 아암 (7) 의 속도 (내림 속도) 를 제한하기 위한 제한 조작량 (Mr) 을, 타이머 (261) 에 의한 시간 계측의 개시 시점 (t0) 으로부터의 경과 시간에 대응하여 설정한다 (스텝 SB5). 제한 조작량 (Mr) 은, 그 제한 조작량 (Mr) 으로 아암 (7) 이 조작되었다고 해도, 붐 (6) 의 추종 지연의 발생이 억제되는 값이다. 제한 조작량 (Mr) 은, 실험 또는 시뮬레이션에 의해 미리 구해진다. 제한 조작량 (Mr) 은, 타이머 (261) 에 의한 시간 계측의 개시 시점 (t0) 으로부터의 경과 시간에 대응하여 설정된다. 이하의 설명에 있어서, 시간에 대응하여 설정된 제한 조작량 (Mr) 을 나타내는 데이터를 적절히, 리미트 패턴이라고 칭한다.

도 22 는 개시 시점 (t0) 으로부터의 경과 시간과 조작 장치 (25) 의 아암 (7) 의 조작량 (M) 의 관계를 나타낸다. 도 23 은 개시 시점 (t0) 으로부터의 경과 시간과 제한치 설정부 (262) 에 의해 설정된 제한 조작량 (Mr) 의 관계를 나타낸다. 즉, 도 23 은 리미트 패턴을 나타낸다. 도 24 는 개시 시점 (t0) 으로부터의 경과 시간과 아암 (7) 의 조작량 (Mf) 의 관계를 나타낸다. 상기 서술한 바와 같이, 개시 시점 (t0) 은, 타이머 (261) 에 의한 시간 계측의 개시 시점이다. 도 22, 도 23, 및 도 24 에 있어서, 가로축은 시간 (경과 시간) 이다. 도 22 에 있어서, 세로축은, 아암 (7) 의 조작량 (M) 및 타이머 (261) 의 카운트치이다. 도 23 에 있어서, 세로축은, 제한 조작량 (Mr) 및 타이머 (261) 의 카운트치이다. 도 24 에 있어서, 세로축은, 아암 (7) 의 조작량 (Mf) 및 타이머 (261) 의 카운트치이다.

도 22 에 있어서, 개시 시점 (t0) 으로부터의 경과 시간과 조작 장치 (25) 의 아암 (7) 의 조작량 (M) 의 관계를 라인 (S1) 으로 나타낸다. 도 23 에 있어서, 개시 시점 (t0) 으로부터의 경과 시간과 제한 조작량 (Mr) 의 관계 (리미트 패턴) 를 라인 (S2) 으로 나타낸다. 도 24 에 있어서, 개시 시점 (t0) 으로부터의 경과 시간과 조작량 (Mf) 의 관계 (리미트 패턴) 를 라인 (Sc) 으로 나타낸다. 라인 (Lt) 은, 타이머 (261) 에 의한 카운트치를 나타낸다. 또한, 도 23 에 있어서, 라인 (S2) 을 실선으로 나타내고, 라인 (S1) 을 점선으로 병기한다.

본 실시형태에 있어서, 아암 (7) 의 조작량 (M, Mr, Mf) 은, 아암 실린더 (11) 에 접속된 방향 제어 밸브 (641) 에 작용하는 파일럿 유압과 상관한다. 본 실시형태에 있어서, 아암 (7) 의 조작량 (M, Mr, Mf) 의 단위는, 메가 파스칼 (㎫) 이다. 조작량 (M) 에 대응하는 파일럿 유압은, 조작 장치 (25) 에 의해 조정된다. 제한 조작량 (Mr) 에 대응하는 파일럿 유압은, 아암 제어부 (263) 에 의해 제어되는 제어 밸브 (271) 에 의해 조정된다.

조작량 (M) 은, 아암 실린더 (11) 에 접속된 방향 제어 밸브 (640) 에 작용하는 파일럿 유압을 검출하는 압력 센서 (661) 의 검출치에 상당한다. 압력 센서 (661) 는 아암 실린더 (11) 를 구동하기 위한 조작 장치 (25) 의 조작량 (M) 에 따른 파일럿 유압의 검출치를 출력한다.

제한 조작량 (Mr) 은, 아암 실린더 (11) 에 접속된 방향 제어 밸브 (640) 에 작용하는 파일럿 유압의 목표치 (제한치) 에 상당한다. 파일럿 유압과 제한 조작량 (Mr) 의 상관 관계는, 미리 구해져, 작업기 컨트롤러 (26) 의 기억부 (264) 에 기억되어 있다. 아암 제어부 (263) 는 아암 속도 제한 제어에 있어서, 방향 제어 밸브 (641) 에 대하여 목표치의 파일럿 유압이 작용하도록, 제한 조작량 (Mr) 을 결정하고, 그 제한 조작량 (Mr) 에 대응하는 파일럿 유압이 얻어지도록, 제어 신호 (N) 를 생성한다.

조작량 (Mf) 은, 아암 실린더 (11) 에 접속된 방향 제어 밸브 (640) 에 작용하는 파일럿 유압을 검출하는 압력 센서 (671) 의 검출치에 상당한다. 상기 서술한 바와 같이, 조작량 (Mf) 은, 조작량 (M) 및 제한 조작량 (Mr) 중 작은 쪽의 조작량이다. 조작량 (M) 이 제한 조작량 (Mr) 보다 작을 때, 아암 제어부 (263) 는 제어 신호 (N) 를 생성하지 않는다. 조작량 (M) 이 제한 조작량 (Mr) 보다 작을 때, 제어 밸브 (271) 는 전개되어 있고, 조작량 (M) 에 기초하는 파일럿 유압이 방향 제어 밸브 (641) 에 작용한다. 조작량 (M) 이 제한 조작량 (Mr) 보다 클 때, 제한 조작량 (Mr) 에 기초하여 아암 속도 제한 제어가 실행되도록, 아암 제어부 (263) 는 제어 밸브 (271) 에 제어 신호 (N) 를 생성한다. 조작량 (M) 이 제한 조작량 (Mr) 보다 클 때, 제어 밸브 (271) 에 의해 조정된, 제한 조작량 (Mr) 에 기초하는 파일럿 유압이 방향 제어 밸브 (641) 에 작용한다.

도 22 는 조작량 (M) 의 프로파일의 일례를 나타낸다. 조작량 (M) 의 프로파일을 라인 (S1) 으로 나타낸다. 도 22 에 나타내는 바와 같이, 시점 (to) 에 있어서, 아암 (7) 을 구동하기 위해서, 오퍼레이터에 의해 조작 장치 (25) 가 조작된다. 타이머 (261) 는 시간 계측을 개시한다. 본 실시형태에 있어서는, 일례로서 도 22 의 라인 (S1) 으로 나타내는 바와 같이, 오퍼레이터에 의해, 조작량 (M) 이 영으로부터 값 (M3) 으로 급격하게 상승하도록, 조작 장치 (25) 가 조작된 경우를 상정한다. 조작량 (M) 은, 값 (M3) 에 도달한 후, 어느 기간만큼 값 (M3) 을 유지하고, 그 후, 영이 될 때까지 하강한다. 아암 속도 제한 제어가 실행되지 않은 경우, 조작량 (M) (Mf) 은, 도 22 의 라인 (S1) 으로 나타내는 프로파일이 된다. 이 경우, 아암 (7) 의 내림 속도에 대한 붐 (6) 에 대한 올림 개입 속도의 지연이 발생할 가능성이 있다.

도 23 은 제한 조작량 (Mr) 의 프로파일의 일례를 나타낸다. 제한 조작량 (Mr) 의 프로파일을 라인 (S2) 으로 나타낸다. 상기 서술한 바와 같이, 제한 조작량 (Mr) 은, 붐 (6) 에 대한 올림 개입 속도의 지연이 발생하지 않도록 미리 정해져 있는 조작량이다. 여기서 조작량 (M) 이 값 (M1) 을 초과한 경우, 제한 조작량 (Mr) 이 발생하도록 값 (M1) 을 하한의 임계치로서 설정한다. 제한 조작량 (Mr) 은, 조작량 (M) 보다 작다. 본 실시형태에 있어서는, 타이머 (261) 에 의한 시간 계측이 실시되는 소정 기간 (Ts) 에 있어서, 제한 조작량 (Mr) 보다 큰 조작량 (M) 으로 아암 (7) 이 조작되지 않도록, 아암 (7) 의 구동이 제어된다. 본 실시형태에 있어서, 소정 기간 (Ts) 은, 시점 (t0) 과 시점 (t1) 사이의 기간이다.

도 23 에 나타내는 바와 같이, 오퍼레이터에 의한 조작이 실시된 시점 (t0) 에 있어서 조작량 (M) 이 값 (M1) 을 초과하기 때문에, 제한 조작량 (Mr) 은 영으로부터 값 (M2) 까지 상승한다. 즉, 개시 시점 (t0) 근방에 있어서, 제한 조작량 (Mr) 은, 값 (M2) 이다. 값 (M2) 은 값 (M3) 보다 작은 값이다. 제한 조작량 (Mr) 은, 값 (M2) 에 도달한 후, 어느 기간만큼 값 (M2) 을 유지하고, 그 후, 서서히 증대하여, 종료 시점 (t1) 에 있어서, 값 (M3) 에 도달한다. 그 후, 제한 조작량 (Mr) 은, 값 (M3) 을 유지한 후, 오퍼레이터의 조작에 기초하는 조작량 (M) 이 값 (M1) 을 하회한 시점에서 영이 될 때까지 하강한다. 이와 같이, 시점 (t0) 으로부터 시점 (t1) 까지의 소정 기간 (Ts) 에 있어서는, 제한 조작량 (Mr) 은, 조작량 (M) 보다 작아지도록 설정된다. 도 23 에 나타내는 리미트 패턴 (S2) 의 시점인 시점 (t0) 의 값은, 값 (M2) 이고, 리미트 패턴 (S2) 의 종점인 시점 (t1) 의 값은, 값 (M3) 이다. 시점 (t1) 의 경과 후, 제한 조작량 (Mr) 은, 조작량 (M) 과 일치한다. 이와 같이, 본 실시형태에 있어서, 소정 기간 (Ts) 의 전반에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 은, 소정 기간 (Ts) 의 후반에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 보다 작다.

본 실시형태에 있어서, 아암 제어부 (263) 는 조작량 (M) 과 제한 조작량 (Mr) 을 비교하여, 작은 쪽의 조작량을 선택하고, 선택한 조작량 (Mf) 에 기초하여, 제어 신호 (N) 를 생성한다. 본 실시형태에 있어서는, 도 22 및 도 23 을 참조하여 설명한 바와 같이, 시점 (t0) 으로부터 시점 (t1) 까지의 소정 기간 (Ts) 에 있어서는, 제한 조작량 (Mr) 쪽이 조작량 (M) 보다 작다. 따라서, 시점 (t0) 으로부터 시점 (t1) 까지의 소정 기간에 있어서는, 아암 제어부 (263) 는 제한 조작량 (Mr) 에 기초하여 아암 (7) 이 구동되도록, 제어 신호 (N) 를 생성한다.

시점 (t1) 을 경과한 후에 있어서는, 제한 조작량 (Mr) 은, 값 (M3) 으로 설정되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 시점 (t1) 의 경과 후에 있어서는, 제한 조작량 (Mr) 과 조작량 (M) 은 동등하다. 본 실시형태에 있어서, 아암 제어부 (263) 는 조작량 (M) 과 제한 조작량 (Mr) 을 비교하여, 조작량 (M) 을 선택한다. 본 실시형태에 있어서는, 시점 (t1) 에 있어서, 아암 속도 제한 제어가 종료된다. 즉, 본 실시형태에 있어서, 제한 조작량 (Mr) 에 기초하는 아암 (7) 의 구동 (아암 속도 제한 제어) 은, 타이머 (261) 에 의한 시간 계측의 개시 시점 (t0) 에 있어서 개시되고, 개시 시점 (t0) 으로부터 소정 기간 (Ts) 경과 후의 종료 시점 (t1) 에 있어서 종료된다. 타이머 (261) 에 의한 시간 계측의 개시 시점 (t0) 으로부터 소정 기간 (Ts) 경과 후, 제한 조작량 (Mr) 에 기초하는 구동이 해제된다.

도 24 는 조작량 (Mf) 의 프로파일의 일례를 나타낸다. 조작량 (Mf) 의 프로파일을 라인 (Sc) 으로 나타낸다. 도 24 에 나타내는 바와 같이, 시점 (t0) 으로부터 시점 (t1) 까지의 소정 기간 (Ts) 에 있어서는, 라인 (Sc) 으로 나타내는 바와 같이, 제한 조작량 (Mr) 에 따라, 파일럿 유압이 조정되고, 아암 (7) 이 조작된다. 소정 기간 (Ts) 의 경과 후에 있어서는, 라인 (Sc) 으로 나타내는 바와 같이, 조작량 (M) 에 따라, 파일럿 유압이 조정되고, 아암 (7) 이 조작된다.

즉, 본 실시형태에 있어서는, 도 24 의 라인 (Sc) 을 따라 변화하도록, 아암 (7) 의 조작량 (Mf) 의 프로파일이 정해진다. 구체적으로는, 시점 (t0) 에 있어서 조작 장치 (25) 에 의한 조작이 개시됨으로써, 조작량 (Mf) 은, 영으로부터 값 (M2) 까지 급격하게 증대하고, 어느 기간, 값 (M2) 이 유지된다. 그 후, 조작량 (Mf) 은, 서서히 증대하여, 시점 (t1) 에 있어서 값 (M3) 에 도달한다. 시점 (t1) 의 경과 후, 어느 기간, 값 (M3) 이 유지되고, 그 후, 영으로 감소한다.

아암 제어부 (263) 는 타이머 (261) 에 의한 시간 계측의 개시 시점 (t0) 으로부터의 소정 기간 (Ts) 에 있어서, 제한 조작량 (Mr) 으로 아암 (7) 이 구동되도록, 제어 신호 (N) 를 생성한다 (스텝 SB6). 즉, 아암 제어부 (263) 는 소정 기간 (Ts) 에 있어서는, 제한 조작량 (Mr) 의 프로파일에 따라 아암 (7) 이 구동하도록, 아암 (7) 을 구동하기 위한 제어 신호 (N) 를 생성한다.

아암 제어부 (263) 는 소정 기간 (Ts) 에 있어서는, 제한 조작량 (Mr) 으로 아암 (7) 이 구동하도록 제어 신호 (N) 를 생성하고, 제한 조작량 (Mr) 에 기초하는 구동이 해제된 소정 기간 (Ts) 경과 후에 있어서는, 조작량 (M) 으로 아암 (7) 이 구동하도록, 제어 신호 (N) 의 생성을 정지한다. 즉, 소정 기간 (Ts) 에 있어서는 아암 (7) 이 저속으로 이동하고, 소정 기간 (Ts) 경과 후에 있어서는 아암 (7) 이 고속으로 이동하도록, 아암 제어부 (263) 는 제어 신호 (N) 를 생성한다.

아암 제어부 (263) 로 생성된 제어 신호 (N) 에 기초하여 아암 제한 속도 (Vc＿am＿lmt) 가 출력되고, 아암 제한 속도 (Vc＿am＿lmt) 에 기초하는 아암 조작 지령 (CA) 이 아암 실린더 (11) 에 접속된 제어 밸브 (27) 에 출력된다. 제어 밸브 (27) 는 제어 신호 (N) 에 기초하여, 아암 실린더 (11) 에 공급되는 작동유의 공급량이 조정 (제한) 되도록, 파일럿 유압을 조정 (제한) 한다. 아암 실린더 (11) 에 공급되는 작동유의 공급량이 제한됨으로써, 실린더 속도가 조정되고, 아암 (7) 의 속도가 제한된다. 아암 제어부 (263) 는 아암 (7) 의 내림 동작에 있어서, 그 아암 (7) 의 속도 (내림 속도) 가 억제된다. 또한, 본 실시형태에서는 아암 (7) 의 속도 제한을 소정 기간 (Ts) 동안 실시하는 것으로 하고 있지만, 소정 기간 (Ts) 을 형성하지 않는 실시에서도 굴삭 정밀도의 저하를 억제하는 효과를 얻을 수 있다.

[효과]

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 붐 (6) 과 아암 (7) 과 버킷 (8) 을 포함하는 작업기 (2) 를 구비하는 건설 기계 (100) 의 제어 시스템 (200) 은, 작업기 (2) 의 자세를 검출하는 검출기로서 기능하는 제 1, 제 2, 제 3 실린더 스트로크 센서 (16, 17, 18) 와, 아암 (7) 및 버킷 (8) 의 적어도 일방을 포함하는 가동 부재의 구동을 위해서 조작되는 조작 장치 (25) 와, 조작 장치 (25) 의 조작량 (M) 을 검출하는 검출 장치 (70) 와, 작업기 (2) 를 구동하는 유압 실린더 (10, 11, 12) 에 공급되는 작동유의 공급량을 조정하는 제어 밸브 (27) 와, 검출 장치 (70) 의 검출 결과를 취득하여, 제어 밸브 (27) 에 제어 신호를 출력하는 제어 장치로서 기능하는 작업기 컨트롤러 (26) 를 구비한다.

작업기 컨트롤러 (26) 는 제 1, 제 2, 제 3 실린더 스트로크 센서 (16, 17, 18) 의 검출 결과인 실린더 자세 데이터 (θ1, θ2, θ3) 에 기초하여, 버킷 (8) 의 3 차원 위치를 나타내는 날끝 위치 데이터 (버킷 위치 데이터) (S) 를 생성하는 버킷 위치 데이터 생성부 (28B) 와, 작업기 (2) 에 의한 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 목표 굴삭 지형 (U) 을 취득하여, 날끝 위치 데이터 (S) 와 목표 굴삭 지형 (U) 에 기초하여, 버킷 (8) 의 날끝 (8a) 과 목표 굴삭 지형 (U) 의 거리 (d) 를 산출하는 거리 취득부 (53) 와, 검출 장치 (70) 의 검출 결과에 기초하여, 시간 계측을 개시하는 타이머 (261) 와, 타이머 (261) 에 의한 시간 계측의 개시 시점으로부터의 경과 시간에 기초하여, 가동 부재의 속도를 제한하기 위한 제한 조작량 (Mr) 을 설정하는 제한치 설정부 (262) 와, 검출 장치 (70) 의 검출 결과에 기초하여, 버킷 (8) 에 의한 굴삭 작업에 있어서, 붐 (6) 이 올라가고, 아암 (7) 이 내려가도록 조작 장치 (25) 의 조작이 개시되었을 때에, 제한 조작량 (Mr) 으로 아암 (7) 이 구동하도록 제어 밸브 (271) 에 제어 신호 (N) 를 출력하는 가동 부재 제어부 (263) 를 갖는다.

이로써, 조작 장치 (25) 에 의한 조작 지령에 대한 유압 생성 지연이 발생해도 버킷 (8) 의 패임이 억제되어, 버킷 (8) 이 목표 굴삭 지형 (U) 을 초과하는 것이 억제된다. 따라서, 굴삭 정밀도의 저하가 억제된다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 굴입 작업을 판정하고, 굴입 개시시에 아암 (7) 의 동작이 제한된다. 아암 (7) 의 동작이 제한되는 타이밍이, 굴입 개시시로 한정되기 때문에, 건설 기계 (100) 의 작업량의 저하가 억제된다. 이로써, 제어 시스템 (200) 은 건설 기계 (100) 의 작업량의 저하의 억제 및 날끝 (8a) 의 패임의 억제의 양립을 도모할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 제한치 설정부 (262) 는 타이머 (261) 에 의한 시간 계측의 개시 시점으로부터의 경과 시간이 길수록 제한 조작량 (Mr) 이 커지도록, 즉, 경과 시간이 길어질수록, 아암 (7) 의 동작의 제한이 완화되도록, 제한 조작량 (Mr) 을 설정한다. 굴입 개시시에 있어서는 아암 (7) 의 동작을 충분히 제한하고, 그 후, 서서히 아암 (7) 의 동작의 제한을 완화해 감으로써, 날끝 (8a) 을 목표 굴삭 지형 (U) 을 따라 이동시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 붐 (6) 의 개입 제어 (굴삭 제한 제어) 에 있어서, 아암 (7) 의 속도를 제한하도록 했기 때문에, 아암 (7) 의 굴삭 조작에 대한 붐 (6) 의 올림 개입 속도의 지연이 억제된다. 따라서, 굴삭 정밀도의 저하가 억제된다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 타이머 (261) 에 의해 시간 계측을 실시하고, 타이머 (261) 에 의한 시간 계측의 개시 시점 (t0) 으로부터 소정 기간 (Ts) 만큼, 아암 (7) 의 구동이 제한된다. 이로써, 제어의 복잡화를 초래하지 않고, 굴삭 정밀도의 저하가 억제된다. 또한, 소정 기간 (Ts) 의 경과 후에는, 오퍼레이터에 의한 조작에 기초하여 아암 (7) 이 구동되기 때문에, 작업성의 저하가 억제된다.

본 실시형태에 있어서는, 타이머 (261) 의 시간 계측의 개시 시점 (아암 (7) 의 구동 제한의 개시 시점) (t0) 은, 조작 장치 (25) 의 조작의 개시 시점, 검출 장치 (70) 의 검출치가 임계치를 초과한 시점, 및 검출 장치 (70) 의 검출치의 단위 시간 당의 증가량이 허용치를 초과한 시점의 적어도 1 개를 포함한다. 이로써, 아암 (7) 의 굴삭 조작에 대한 붐 (6) 의 올림 개입 속도의 지연이 발생하기 쉬운 기간에 있어서, 아암 (7) 의 구동 제한을 원활히 실행할 수 있다.

본 실시형태에 있어서는, 타이머 (261) 에 의한 시간 계측의 개시 시점 (t0) 으로부터 소정 기간 (Ts) 경과 후, 제한 조작량 (Mr) 에 기초하는 구동이 해제된다. 이로써, 조작 장치 (25) 에 의한 아암 조작량 (M) 에 기초하여, 통상적인 작업을 할 수 있다.

본 실시형태에 있어서는, 소정 기간 (Ts) 의 전반에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 은, 후반에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 보다 작다. 소정 기간 (Ts) 의 전반에 있어서는, 아암 (7) 에 대한 제한을 엄격하게 함으로써, 붐 (6) 의 추종 지연의 발생이 억제된다. 소정 기간 (Ts) 의 후반에 있어서는, 아암 (7) 에 대한 제한을 완화하는 것에 의해, 작업 효율의 저하가 억제된다.

본 실시형태에 있어서는, 붐 (6) 이 올라가고, 아암 (7) 이 내려갈 때의 적어도 일부의 기간에 있어서, 아암 (7) 은 제한 조작량 (Mr) 으로 구동된다. 이로써, 아암 (7) 의 구동을 위해서 오퍼레이터에 의해 조작 장치 (25) 가 고속으로 조작되어도, 아암 (7) 은 제한된 속도 (저속도) 로 이동하기 때문에, 아암 (7) 의 굴삭 조작에 대한 붐 (6) 의 올림 개입 속도의 지연이 억제된다.

본 실시형태에 있어서는, 아암 속도 제한 제어에 있어서, 제어 신호 (N) 에 의해, 파일럿 유압을 조정하여, 아암 실린더 (11) 에 대한 작동유의 공급량의 조정을 고속으로 정확하게 실시할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 붐 개입 제어에 있어서 붐 (6) 의 추종 지연의 억제 등을 위해서 아암 (7) 의 움직임을 제한하는 것으로 하였다. 붐 개입 제어에 있어서 버킷 (8) 의 움직임이 제한되어도 된다. 즉, 상기 서술한 실시형태에 있어서, 버킷 (8) 의 구동을 위해서 조작 장치 (25) 가 조작되고, 그 조작 장치 (25) 의 조작량이 검출 장치 (70) (압력 센서 (662)) 에 의해 검출되고, 그 검출 장치 (70) 의 검출 결과에 기초하여 타이머 (261) 에 의한 시간 계측이 개시되고, 버킷 (8) 의 속도를 제한하기 위한 제한 조작량이 타이머 (261) 에 의한 시간 계측의 개시 시점으로부터의 경과 시간에 대응하여 설정되고, 타이머 (261) 에 의한 시간 계측의 개시 시점으로부터의 소정 기간에 있어서, 제한 제어량으로 버킷 (8) 이 구동하도록 버킷 제어부를 형성하고, 버킷 제어부로부터 제어 신호가 출력되어도 된다. 이하의 실시형태에 있어서도 동일하다.

또한, 개입 제어에 있어서 아암 (7) 및 버킷 (8) 의 양방의 움직임이 제한되어도 된다. 이하의 실시형태에 있어서도 동일하다.

[아암의 제어 (제 2 실시형태)]

다음으로, 아암 (7) (또는 버킷 (8)) 의 제어의 제 2 실시형태에 대하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 상기 서술한 실시형태와 동일 또는 동등한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 간략 또는 생략한다.

도 25 는 본 실시형태에 관련된 제어 시스템 (200) 의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 26, 도 27, 및 도 28 은 본 실시형태에 관련된 제어 시스템 (200) 의 동작의 일례를 설명하기 위한 타이밍 차트이다.

도 25 에 나타내는 바와 같이, 제어 시스템 (200) 은 작동유를 공급하는 가변 용량형의 유압 펌프 (메인 유압 펌프) (41) 와, 유압 펌프 (41) 로부터의 작동유가 공급되는 방향 제어 밸브 (641) (64) 와, 방향 제어 밸브 (641) 를 개재하여 유압 펌프 (41) 로부터 공급된 작동유에 의해 구동하는 아암 실린더 (11) 와, 유압 펌프 (41) 를 제어하는 펌프 컨트롤러 (펌프 제어부) (49) 와, 모드 설정부 (26M) 와, 작업기 컨트롤러 (26) 를 구비하고 있다. 펌프 컨트롤러 (49) 는 작업기 컨트롤러 (26) 와 접속된다. 펌프 컨트롤러 (49) 는 펌프 사판 제어 장치 (41C) 에 제어 신호를 출력하여, 유압 펌프 (41) 의 펌프 사판을 제어한다.

작업기 컨트롤러 (26) 는 맨 머신 인터페이스부 (32) 와 접속된다. 맨 머신 인터페이스부 (32) 에는 모드 설정부 (26M) 가 구비된다. 모드 설정부 (26M) 는, 오퍼레이터의 조작에 기초하여 유압 셔블 (100) 의 작업 모드를 설정한다. 본 실시형태에 있어서는, 모드 설정부 (26M) 는, 제 1 작업 모드에 관한 정보와 제 2 작업 모드에 관한 정보를 격납한다. 모드 설정부는 스위치 등이 별도로 형성되어도 된다.

본 실시형태에 있어서, 제어 시스템 (200) 은 제 1 작업 모드와 제 2 작업 모드로 유압 셔블 (100) 을 제어한다. 제 1 작업 모드는, 작업 효율 우선 모드 (P 모드) 이다. 제 2 작업 모드는, 연비 절약 모드 (이코노미 모드) 이다. 제 2 작업 모드에 있어서, 제 2 최대 토출 용량이 되는 유압 펌프 (41) 로부터의 작동유의 최대 토출 용량은 제 1 작업 모드에 있어서의 제 1 최대 토출 용량이 되는 유압 펌프 (41) 로부터의 작동유의 최대 토출 용량보다 작은 최대 토출 용량으로 작동유의 공급이 제한된다.

본 실시형태에 있어서는, 제 1 작업 모드에 있어서의 제한 조작량 (제 1 작업 모드용 제한 조작량) (Mr) 과, 제 2 작업 모드에 있어서의 제한 조작량 (제 2 작업 모드용 제한 조작량) (Mr) 의 양방이, 미리 정해져, 작업기 컨트롤러 (26) 의 기억부 (264) (도 25 에서는 도시 생략) 에 기억되어 있다. 작업기 컨트롤러 (26) 는 제 1 작업 모드로 유압 셔블 (100) 을 제어하는 경우, 제 1 작업 모드에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 을 사용하여, 아암 속도 제한 제어를 실시한다. 작업기 컨트롤러 (26) 는 제 2 작업 모드로 유압 셔블 (100) 을 제어하는 경우, 제 2 작업 모드에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 을 사용하여, 아암 속도 제한 제어를 실시한다.

도 26 은 제 1 작업 모드 (P 모드) 에 대한 개시 시점 (t0) 으로부터의 경과 시간과 제한치 설정부 (262) 에 의해 설정된 제한 조작량 (Mr) 의 관계를 나타낸다. 제 1 작업 모드에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 의 프로파일을 라인 (S2) 으로 나타낸다. 도 26 에, 개시 시점 (t0) 으로부터의 경과 시간과 조작 장치 (25) 의 아암 (7) 의 조작량 (M) 의 관계를 병기한다. 조작량 (M) 의 프로파일을 라인 (S1) 으로 나타낸다. 도 26 에 있어서, 가로축은 시간 (경과 시간) 이고, 세로축은 아암 (7) 의 조작량 (M, Mr) 및 타이머 (261) 의 카운트치이다.

도 27 은 제 2 작업 모드 (이코노미 모드) 에 대한 개시 시점 (t0) 으로부터의 경과 시간과 제한치 설정부 (262) 에 의해 설정된 제한 조작량 (Mr) 의 관계를 나타낸다. 제 2 작업 모드에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 의 프로파일을 라인 (S3) 으로 나타낸다. 도 27 에, 제 1 작업 모드에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 의 프로파일을 라인 (S2) 으로 병기한다. 도 27 에 있어서, 가로축은 시간 (경과 시간) 이고, 세로축은 아암 (7) 의 조작량 (Mr) 및 타이머 (261) 의 카운트치이다.

도 28 은 일례로서, 제 2 작업 모드에 있어서의 개시 시점 (t0) 으로부터의 경과 시간과 아암 (7) 의 조작량 (Mf) 의 관계를 나타낸다. 도 28 에 있어서, 가로축은 시간 (경과 시간) 이고, 세로축은 아암 (7) 의 조작량 (Mf) 및 타이머 (261) 의 카운트치이다.

상기 서술한 실시형태와 마찬가지로, 도 26 의 라인 (S1) 으로 나타내는 바와 같이, 오퍼레이터에 의해, 조작량 (M) 이 영으로부터 값 (M3) 으로 급격하게 상승하도록, 조작 장치 (25) 가 조작된 경우를 상정한다. 조작량 (M) 은, 값 (M3) 에 도달한 후, 어느 기간만큼 값 (M3) 을 유지하고, 그 후, 영이 될 때까지 하강한다. 아암 속도 제한 제어가 실행되지 않는 경우, 조작량 (M) (Mf) 은, 도 26 의 라인 (S1) 으로 나타내는 프로파일이 된다. 이 경우, 아암 (7) 의 굴삭 조작에 대한 붐 (6) 의 올림 개입 속도의 지연이 발생할 가능성이 있다.

도 26 의 라인 (S2) 은 제 1 작업 모드에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 의 프로파일의 일례를 나타낸다. 도 26 에 나타내는 제 1 작업 모드에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 의 프로파일 (리미트 패턴) 은, 도 23 을 참조하여 설명한 제한 조작량 (Mr) 의 프로파일과 동등하다. 제 1 작업 모드에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 의 프로파일에 대한 설명은 생략한다.

도 27 은 제 2 작업 모드에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 의 프로파일의 일례를 나타낸다. 제 2 작업 모드에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 의 프로파일을 라인 (S3) 으로 나타낸다. 제 1 작업 모드에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 과 마찬가지로, 제 2 작업 모드에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 은, 붐 (6) 의 추종 지연이 발생하지 않도록 미리 정해져 있는 조작량이다. 제 2 작업 모드에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 은, 제 1 작업 모드에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 및 조작량 (M) 보다 작다.

제 1 작업 모드에 있어서는, 타이머 (261) 에 의한 시간 계측이 실시되는 소정 기간 (Ts) 에 있어서, 라인 (S2) 으로 나타낸 제한 조작량 (Mr) 보다 큰 조작량 (M) 으로 아암 (7) 이 조작되지 않도록, 아암 (7) 의 구동이 제어된다.

제 2 작업 모드에 있어서는, 타이머 (261) 에 의한 시간 계측이 실시되는 소정 기간 (Ts) 에 있어서, 라인 (S3) 으로 나타낸 제한 조작량 (Mr) 보다 큰 조작량 (M) 으로 아암 (7) 이 조작되지 않도록, 아암 (7) 의 구동이 제어된다.

소정 기간 (Ts) 은, 시점 (t0) 과 시점 (t1) 사이의 기간이다.

도 27 에 나타내는 바와 같이, 시점 (t0) 에 있어서, 제 2 작업 모드에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 은 영이고, 영으로부터 값 (M2u) 까지 상승한다. 값 (M2u) 은, 영보다 크고, 값 (M2) 보다 작다. 즉, 개시 시점 (t0) 근방에 있어서, 제 2 작업 모드에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 은, 값 (M2u) 이다. 제 2 작업 모드에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 은, 값 (M2u) 에 도달한 후, 어느 기간만큼 값 (M2u) 을 유지하고, 그 후, 서서히 증대하여, 종료 시점 (t1) 에 있어서, 값 (M3) 에 도달한다. 그 후, 제한 조작량 (Mr) 은, 값 (M3) 을 유지한 후, 영이 될 때까지 하강한다. 이와 같이, 시점 (t0) 으로부터 시점 (t1) 까지의 소정 기간 (Ts) 에 있어서는, 제 2 작업 모드에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 은, 제 1 작업 모드에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 및 조작량 (M) 보다 작아지도록 설정된다. 도 27 에 나타내는 리미트 패턴 (S3) 의 시점인 시점 (t0) 의 값은, 값 (M2u) 이고, 리미트 패턴 (S2) 의 종점인 시점 (t1) 의 값은, 값 (M3) 이다. 시점 (t1) 의 경과 후, 제 2 작업 모드에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 은, 조작량 (M) 과 일치한다. 제 1 작업 모드와 마찬가지로, 제 2 작업 모드에 있어서도, 소정 기간 (Ts) 의 전반에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 은, 소정 기간 (Ts) 의 후반에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 보다 작다.

본 실시형태에 있어서, 아암 제어부 (263) 는 조작량 (M) 과 제한 조작량 (Mr) 을 비교하여, 작은 쪽의 조작량을 선택하고, 선택한 조작량 (Mf) 에 기초하여, 제어 신호 (N) 를 생성한다. 본 실시형태에 있어서도, 시점 (t0) 으로부터 시점 (t1) 까지의 소정 기간 (Ts) 에 있어서는, 제한 조작량 (Mr) 이 조작량 (M) 보다 작다. 따라서, 시점 (t0) 으로부터 시점 (t1) 까지의 소정 기간에 있어서는, 아암 제어부 (263) 는 제한 조작량 (Mr) 에 기초하여 아암 (7) 이 구동되도록, 제어 신호 (N) 를 생성한다.

본 실시형태에 있어서는, 제 1 작업 모드에 있어서는, 아암 제어부 (263) 는 도 26 의 라인 (S2) 으로 나타낸, 제 1 작업 모드용의 제한 조작량 (Mr) 에 기초하여 아암 (7) 이 구동되도록, 제어 밸브 (271) 에 제어 신호 (N) 를 출력한다. 제 2 작업 모드에 있어서는, 아암 제어부 (263) 는 도 27 의 라인 (S3) 으로 나타낸, 제 2 작업 모드용의 제한 조작량 (Mr) 에 기초하여 아암 (7) 이 구동되도록, 제어 신호 (N) 를 생성한다.

시점 (t1) 을 경과한 후에 있어서는, 제 2 작업 모드에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 은, 값 (M3) 으로 설정되어 있다. 시점 (t1) 의 경과 후에 있어서는, 제 2 작업 모드에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 과 조작량 (M) 은 동등하다. 상기 서술한 실시형태와 마찬가지로, 아암 제어부 (263) 는 조작량 (M) 과 제한 조작량 (Mr) 을 비교하여, 조작량 (M) 을 선택한다. 본 실시형태에 있어서는, 시점 (t1) 에 있어서, 아암 속도 제한 제어가 종료된다. 즉, 본 실시형태에 있어서, 제한 조작량 (Mr) 에 기초하는 아암 (7) 의 구동 (아암 속도 제한 제어) 은, 타이머 (261) 에 의한 시간 계측의 개시 시점 (t0) 에 있어서 개시되고, 개시 시점 (t0) 으로부터 소정 기간 (Ts) 경과 후의 종료 시점 (t1) 에 있어서 종료된다. 타이머 (261) 에 의한 시간 계측의 개시 시점 (t0) 으로부터 소정 기간 (Ts) 경과 후, 제한 조작량 (Mr) 에 기초하는 구동이 해제된다.

도 28 은 제 2 작업 모드에 있어서의 조작량 (Mf) 의 프로파일의 일례를 나타낸다. 제 2 작업 모드에 있어서의 조작량 (Mf) 의 프로파일을 라인 (Sc) 으로 나타낸다. 도 28 에 나타내는 바와 같이, 시점 (t0) 으로부터 시점 (t1) 까지의 소정 기간 (Ts) 에 있어서는, 라인 (Sc) 으로 나타내는 바와 같이, 제 2 작업 모드용의 제한 조작량 (Mr) 에 따라, 파일럿 유압이 조정되고, 아암 (7) 이 조작된다. 소정 기간 (Ts) 의 경과 후에 있어서는, 라인 (Sc) 으로 나타내는 바와 같이, 조작량 (M) 에 따라, 파일럿 유압이 조정되고, 아암 (7) 이 조작된다.

즉, 본 실시형태에 있어서는, 도 28 의 라인 (Sc) 을 따라 변화하도록, 아암 (7) 의 조작량 (Mf) 의 프로파일이 정해진다. 구체적으로는, 시점 (t0) 에 있어서 조작 장치 (25) 에 의한 조작이 개시됨으로써, 조작량 (Mf) 은, 영으로부터 값 (M2u) 까지 급격하게 증대하고, 어느 기간, 값 (M2u) 이 유지된다. 그 후, 조작량 (Mf) 은, 서서히 증대하여, 시점 (t1) 에 있어서 값 (M3) 에 도달한다. 시점 (t1) 의 경과 후, 어느 기간, 값 (M3) 이 유지되고, 그 후, 영으로 감소한다.

아암 제어부 (263) 는 타이머 (261) 에 의한 시간 계측의 개시 시점 (t0) 으로부터의 소정 기간 (Ts) 에 있어서, 제 2 작업 모드용의 제한 조작량 (Mr) 으로 아암 (7) 이 구동되도록, 제어 신호 (N) 를 생성한다.

아암 제어부 (263) 는 소정 기간 (Ts) 에 있어서는, 제 2 작업 모드용의 제한 조작량 (Mr) 으로 아암 (7) 이 구동하도록 제어 신호 (N) 를 생성하고, 제 2 작업 모드용의 제한 조작량 (Mr) 에 기초하는 구동이 해제된 소정 기간 (Ts) 경과 후에 있어서는, 조작량 (M) 으로 아암 (7) 이 구동하도록, 제어 신호 (N) 의 생성을 정지한다. 이로써, 본 실시형태에 있어서도, 소정 기간 (Ts) 에 있어서는 아암 (7) 이 저속으로 이동하고, 소정 기간 (Ts) 경과 후에 있어서는 아암 (7) 이 고속으로 이동한다.

[효과]

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 제 2 작업 모드에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 은, 제 1 작업 모드에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 보다 작다.

제 2 작업 모드는, 연비 절약화의 관점에서 제 1 작업 모드보다 유리하다. 한편, 제 2 작업 모드에 있어서는, 유압 실린더 (60) 에 대한 작동유의 공급량이 저하한다. 그 때문에, 제 2 작업 모드에서는, 붐 (6) 및 아암 (7) 은 고속으로 이동하는 것이, 제 1 작업 모드보다 더욱 곤란해진다. 또한, 붐 (6) 에 대한 올림 개입의 속도 지연이 발생할 가능성이 높아진다.

본 실시형태에 있어서는, 제 2 작업 모드에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 은, 제 1 작업 모드에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 보다 작다. 즉, 제 2 작업 모드에 있어서는, 제 1 작업 모드에 비하여, 아암 (7) 의 움직임을 보다 엄격하게 제한한다. 이로써, 붐에 대한 올림 개입의 속도 지연의 발생이 억제된다. 따라서, 굴삭 정밀도의 저하가 억제된다.

[아암의 제어 (제 3 실시형태)]

다음으로, 아암 (7) (또는 버킷 (8)) 의 제어의 제 3 실시형태에 대하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 상기 서술한 실시형태와 동일 또는 동등한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 간략 또는 생략한다.

도 25 에 나타내는 본 실시형태에 있어서, 버킷 (8) 은 교환 가능하다. 아암 (7) 의 선단에는, 다양한 버킷 (8) 이 접속된다.

아암 (7) 의 선단에, 제 1 중량의 버킷 (8) 이 접속된 상태에 있어서는, 예를 들어 도 27 을 참조하여 설명한 것과 같은, 라인 (S3) 으로 나타내는 리미트 패턴이 설정된다. 구체적으로 표시 컨트롤러 (26) 는 버킷의 종류가 선택되었을 때 선택한 종별을 작업기 컨트롤러 (26) 에 송신한다. 작업기 컨트롤러 (26) 는 버킷의 종류에 대응하는 리미트 패턴을 선택한다. 아암 (7) 의 선단에, 제 1 중량보다 작은 제 2 중량의 버킷 (8) 이 접속된 상태에 있어서는, 예를 들어 도 26 을 참조하여 설명한 것과 같은, 라인 (S2) 으로 나타내는 리미트 패턴이 설정된다. 즉, 아암 (7) 을 개재하여 붐 (6) 에 제 1 중량의 버킷 (8) 이 접속되었을 때의 제한 조작량 (Mr) 은, 아암 (7) 을 개재하여 붐 (6) 에 제 1 중량보다 작은 제 2 중량의 버킷 (8) 이 접속되었을 때의 제한 조작량 (Mr) 보다 작다.

아암 (7) 을 개재하여 붐 (6) 에 무거운 버킷 (8) 이 접속된 경우, 붐 (6) 의 추종 지연이 발생할 가능성이 높아진다. 한편, 아암 (7) 을 개재하여 붐 (6) 에 가벼운 버킷 (8) 이 접속된 경우, 아암 (7) 의 움직임을 과잉으로 제한하면, 작업성이 저하한다.

[효과]

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 제 1 중량의 버킷 (8) 이 접속되었을 때의 제한 조작량 (Mr) 은, 제 2 중량의 버킷 (8) 이 접속되었을 때의 제한 조작량 (Mr) 보다 작다. 이로써, 작업성의 저하를 억제하면서, 붐 (6) 의 추종 지연의 발생을 억제할 수 있다.

[아암의 제어 (제 4 실시형태)]

다음으로, 아암 (7) (또는 버킷 (8)) 의 제어의 제 4 실시형태에 대하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 상기 서술한 실시형태와 동일 또는 동등한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 간략 또는 생략한다.

본 실시형태에 있어서는, 조작 장치 (25) 의 조작의 도중에 있어서, 검출 장치 (70) 의 검출치의 단위 시간 당의 증가량이 허용치를 초과하는 예에 대하여 설명한다.

도 29 는 조작량 (M) 및 제한 조작량 (Mr) 의 일례를 나타내는 도면이다. 상기 서술한 실시형태와 마찬가지로, 조작 장치 (25) 의 조작량 (M) 은, 검출 장치 (70) (압력 센서 (661)) 의 검출 결과로부터 도출된다. 검출 장치 (70) 의 검출 결과로부터 도출된 조작량 (M) 과, 미리 준비되어 기억부 (264) 에 기억되어 있는 제한 조작량 (Mr) (리미트 패턴) 이 비교되고, 조작량 (M) 이 제한 조작량 (Mr) 보다 작을 때, 아암 (7) 은 조작 장치 (25) 의 조작량 (M) 에 기초하여 작동한다.

제한 조작량 (Mr) 을 초과하지 않도록 조작 장치 (25) 가 조작되어 있는 상태에서, 도 29 에 나타내는 바와 같이, 조작량 (M) 이 급격하게 증대하여, 제한 조작량 (Mr) 을 초과하도록, 조작 장치 (25) 가 급격하게 조작되는 경우가 있다. 그 경우, 조작량 (M) 과 제한 조작량 (Mr) 을 비교하여, 제한 조작량 (Mr) 에 기초하여 아암 (7) 의 속도를 제한하고자 해도, 아암 (7) 의 속도가 충분히 제한되지 않을 가능성이 있다.

그래서, 본 실시형태에 있어서는, 작업기 컨트롤러 (26) 는 조작 장치 (25) 의 조작 중에, 조작량 (M) 이 급격하게 증대했을 때, 타이머 (261) 에 의한 시간 계측을 개시 (재개시) 하고, 제한 조작량 (Mr) 의 일부를 변경하여, 아암 속도 제한 제어를 실시하는 것으로 한다.

본 실시형태에 있어서, 조작량 (M) 이 급격하게 증대하는 것은, 단위 시간 당의 조작량 (M) 의 증가량이 허용치를 초과한 것을 포함한다. 본 실시형태에 있어서, 조작량 (M) 은, 검출 장치 (70) 의 검출 결과로부터 도출된다. 조작량 (M) 이 급격하게 증대하는 것은, 검출 장치 (70) (압력 센서 (661)) 의 검출치의 단위 시간 당의 증가량이 허용치를 초과한 것을 포함한다.

본 실시형태에 있어서는, 검출 장치 (70) 의 검출치의 단위 시간 당의 증가량이 허용치를 초과했을 때에, 작업기 컨트롤러 (26) 는 타이머 (261) 에 의한 시간 계측을 재개시하고, 제한 조작량 (Mr) 의 일부를 변경하여, 아암 속도 제한 제어를 실시하는 것으로 한다.

본 실시형태에 있어서, 검출 장치 (70) (압력 센서 (661)) 의 검출치의 증가량은, 검출 장치 (70) 로 검출되는 조작 장치 (25) 의 조작량 (M) 과, 로우 패스 필터 처리에 의해 조작량 (M) 으로부터 생성된 처리량 (R) 의 차 (편차) 인 것으로 한다.

도 30 은 본 실시형태에 관련된 제어 시스템 (200) 의 일례를 나타내는 도면이다. 도 30 에 나타내는 바와 같이, 검출 장치 (70) 의 검출치 (조작 장치 (25) 의 조작량 (M)) 가, 작업기 컨트롤러 (26) 에 출력된다. 또한, 검출 장치 (70) 의 검출치가, 필터 장치 (71) 에 출력된다. 필터 장치 (71) 는 1 차의 로우 패스 필터 처리를 실행 가능하다. 필터 장치 (71) 는 검출 장치 (70) 의 검출치에 대하여 1 차의 로우 패스 필터 처리를 실시하여, 처리량 (R) 을 생성한다. 작업기 컨트롤러 (26) 는 조작량 (M) 과 처리량 (R) 의 편차를 구한다.

도 31 은 조작 장치 (25) 가 급격하게 (고속으로) 조작되었을 때의 조작량 (M) 과 처리량 (R) 의 관계를 나타내는 모식도이다. 도 31 에 나타내는 바와 같이, 조작 장치 (25) 가 급격하게 조작되어, 조작량 (M) 이 스텝적으로 증대한 경우, 조작량 (M) 과 처리량 (R) 의 편차는 크다.

도 32 는 조작 장치 (25) 가 완만하게 (저속으로) 조작되었을 때의 조작량 (M) 과 처리량 (R) 의 관계를 나타내는 모식도이다. 도 32 에 나타내는 바와 같이, 조작 장치 (25) 가 완만하게 조작되어, 조작량 (M) 이 완만하게 증대한 경우, 조작량 (M) 과 처리량 (R) 의 편차는 작다.

본 실시형태에 있어서는, 굴삭 작업을 위한 아암 (7) 의 구동을 위해서 조작 장치 (25) 가 조작되고 있는 경우에 있어서, 그 조작 장치 (25) 의 조작의 도중에 있어서, 조작량 (M) 과 처리량 (R) 의 편차가 허용치를 초과했을 때, 타이머 (261) 의 시간 계측이 개시 (재개시) 된다.

도 33 은 본 실시형태에 관련된 제어 시스템 (200) 의 동작의 일례를 나타내는 플로우 차트이다. 도 34, 도 35, 및 도 36 은 본 실시형태에 관련된 제어 시스템 (200) 의 동작의 일례를 설명하기 위한 타이밍 차트이다. 도 34, 도 35, 및 도 36 에 있어서, 가로축은 시간이고, 세로축은, 아암 (7) 의 조작량 (M, Mr, Mf) 및 타이머의 카운트치이다.

상기 서술한 실시형태와 마찬가지로, 조작 장치 (25) 로 아암 (7) 의 조작이 개시되면, 타이머 (261) 에 의한 시간 계측이 개시된다 (스텝 SC1). 버킷 (8) 에 의한 굴삭 작업을 위해서 아암 (7) 이 내림 동작되었을 때, 목표 설계 지형 (U) 과 날끝 (8a) 의 거리 (d) 에 따라, 붐 (6) 의 올림 동작을 포함하는 붐 개입 제어가 실행된다 (스텝 SC2).

검출 장치 (70) (압력 센서 (661)) 에 의해, 아암 (7) 을 구동하기 위한 조작 장치 (25) 의 조작량 (M) 이 검출된다 (스텝 SC3).

상기 서술한 실시형태와 동일하게, 조작량 (M) 의 검출 결과는, 아암 제어부 (263) 의 비교부에 출력된다. 또한, 제한치 설정부 (262) 로부터 제한 조작량 (Mr) 에 관한 정보가 아암 제어부 (263) 의 비교부에 출력된다. 아암 제어부 (263) 는 상기 서술한 실시형태에 따라, 조작량 (M) 과 제한 조작량 (Mr) 을 비교한다 (스텝 SC4).

스텝 SC4 에 있어서, 조작량 (M) 이 제한 조작량 (Mr) 보다 크다고 판단한 경우, 즉, 스텝 SC4 에서 Yes 인 경우, 아암 제어부 (263) 는 제한 조작량 (Mr) 을 선택하고, 조작량 (Mf) 으로 한다. 아암 제어부 (263) 는 선택한 제한 조작량 (Mr) 에 기초하여, 제어 신호 (N) 를 생성한다. 이로써, 제한 조작량 (Mr) 에 기초하여, 아암 속도 제한 제어가 실시된다 (스텝 SC5).

스텝 SC4 에 있어서, 조작량 (M) 이 제한 조작량 (Mr) 이하라고 판단한 경우, 즉, 스텝 SC4 에서 No 인 경우, 아암 제어부 (263) 는 조작량 (M) 을 선택하고, 조작량 (Mf) 으로 한다. 아암 제어부 (263) 는 제어 신호 (N) 를 생성하지 않는다. 조작 장치 (25) 의 조작량 (M) 에 기초하여 파일럿 유압이 조정되고, 아암 (7) 이 구동된다 (스텝 SC6).

도 34 는 본 실시형태에 관련된 조작량 (M) 의 프로파일의 일례를 나타낸다. 조작량 (M) 의 프로파일을 라인 (S1) 으로 나타낸다. 도 34 에 나타내는 바와 같이, 시점 (to) 에 있어서, 아암 (7) 을 구동하기 위해서, 오퍼레이터에 의해 조작 장치 (25) 가 조작된다. 타이머 (261) 는 시간 계측을 개시한다. 본 실시형태에 있어서는, 일례로서 도 34 의 라인 (S1) 으로 나타내는 바와 같이, 오퍼레이터에 의해, 조작량 (M) 이 영으로부터 값 (M1u) 으로 상승하도록, 조작 장치 (25) 가 조작된 경우를 상정한다.

값 (M1u) 은, 제한 조작량 (Mr) 이 발생하는 조작량의 하한치 (M1) 및 제한 조작량 (Mr) 의 값 (M2) 보다 작다. 조작량 (M) 은, 값 (M1u) 에 도달한 후, 어느 기간만큼 값 (M1u) 을 유지한다. 본 실시형태에 있어서는, 시점 (t0) 으로부터 시점 (t0n) 까지의 기간에 있어서, 조작량 (M) 이 값 (M1u) 으로 유지되는 것으로 한다.

도 34 에, 제한 조작량 (Mr) 의 프로파일을 라인 (S2) 으로 나타낸다. 라인 (S2) 으로 나타내는 제한 조작량 (Mr) 은, 도 23 등을 참조하여 설명한 제한 조작량 (Mr) 과 동일하다. 라인 (S2) 으로 나타내는 제한 조작량 (Mr) 에 대한 상세한 설명은 생략한다.

시점 (t0) 에 있어서, 라인 (S2) 으로 나타내는 제한 조작량 (Mr) 은, 값 (M2) 을 나타낸다. 시점 (t0) 으로부터 시점 (t0n) 까지의 기간에 있어서, 제한 조작량 (Mr) 은, 값 (M2) 또는 값 (M2) 보다 크다. 즉, 도 34 에 나타내는 예에 있어서, 시점 (t0) 으로부터 시점 (t0n) 에 있어서는, 조작량 (M) 은, 라인 (S2) 으로 나타내는 제한 조작량 (Mr) 을 초과하지 않는다. 그 때문에, 아암 (7) 은 조작 장치 (25) 의 조작량 (M) 에 기초하여 구동된다.

라인 (S2) 으로 나타낸 제한 조작량 (Mr) 을 초과하지 않도록 조작 장치 (25) 가 조작되고, 조작량 (M) 에 기초하여 아암 (7) 이 구동되고 있는 상태에 있어서, 도 34 의 라인 (S1) 으로 나타낸 것과 같이, 조작량 (M) 이 급격하게 증대하여, 라인 (S2) 으로 나타낸 제한 조작량 (Mr) 을 초과하도록, 조작 장치 (25) 가 급격하게 조작되는 경우가 있다.

본 실시형태에 있어서는, 도 34 에 나타내는 바와 같이, 조작 장치 (25) 의 조작의 도중의 시점 (t0n) 에 있어서, 조작 장치 (25) 가 급격하게 조작되어, 조작량 (M) 이 급격하게 증대하는 것으로 한다. 도 34 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 시점 (t0n) 에 있어서, 조작량 (M) 이 값 (M1u) 으로부터 값 (M3v) 으로 급격하게 증대하는 것으로 한다. 값 (M3v) 은, 값 (M3) 보다 크다.

상기 서술한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서, 검출 장치 (70) (압력 센서 (661)) 의 검출치의 증가량은, 검출 장치 (70) 로 검출되는 조작 장치 (25) 의 조작량 (M) 과 로우 패스 필터 처리에 의해 조작량 (M) 으로부터 생성된 처리량 (R) 의 차 (편차) 인 것으로 한다. 조작량 (M) 이 급격하게 증대한 경우, 그 조작량 (M) 의 변화는 검출 장치 (70) 에 검출된다 (스텝 SC7). 검출 장치 (70) 의 검출 결과는, 작업기 컨트롤러 (26) 의 판정부에 출력된다. 작업기 컨트롤러 (26) 의 판정부는, 조작량 (M) 과 처리량 (R) 의 편차가 허용치를 초과했는지 여부를 판단한다 (스텝 SC8).

스텝 SC8 에 있어서, 편차가 허용치 이하인 것으로 판단된 경우, 즉, 스텝 SC8 에서 No 인 경우, 작업기 컨트롤러 (26) 는 스텝 SC4 로 돌아가서, 증대 후의 조작량 (M) 과 제한 조작량 (Mr) 의 비교를 실시하고, 상기 서술한 처리를 실행한다.

스텝 SC8 에 있어서, 편차가 허용치를 초과했다고 판단된 경우, 즉, 스텝 SC8 에서 Yes 인 경우, 작업기 컨트롤러 (26) 는, 시점 (t0) 으로부터의 시간 계측을 리셋한 후, 타이머 (261) 에 의한 시간 계측을 개시 (재개시) 한다 (스텝 SC9).

또한, 제한치 설정부 (262) 는 시간 계측의 리셋과 함께, 라인 (S2) 으로 나타낸 제한 조작량 (Mr) 을 리셋하고, 타이머 (261) 에 의한 시간 계측의 개시 시점 (t0n) 으로부터의 경과 시간에 대응하여, 제한 조작량 (Mr) 을 설정 (재설정) 한다.

도 35 는 재설정된 제한 조작량 (Mr) 의 프로파일의 일례를 나타낸다. 재설정된 제한 조작량 (Mr) 의 프로파일을 라인 (S4) 으로 나타낸다. 제한 조작량 (Mr) 은, 붐 (6) 의 추종 지연이 발생하지 않도록 미리 정해져 있는 조작량이다. 제한 조작량 (Mr) 은, 도 34 의 라인 (S1) 으로 나타낸 조작량 (M) 보다 작다.

시점 (t0n) 에 있어서 타이머 (261) 에 의한 시간 계측이 재개시되고, 그 타이머 (261) 에 의한 시간 계측이 실시되는 소정 기간 (Tu) 에 있어서, 제한 조작량 (Mr) 보다 큰 조작량 (M) 으로 아암 (7) 이 조작되지 않도록, 아암 (7) 의 구동이 제어된다. 본 실시형태에 있어서, 소정 기간 (Tu) 은, 시점 (t0n) 과 시점 (t3) 사이의 기간이다.

도 35 에 나타내는 바와 같이, 시점 (t0n) 에 있어서, 제한 조작량 (Mr) 은 값 (M2) 이다. 값 (M2) 은 값 (M3v) 보다 작다. 시점 (t0n) 에 있어서 값 (M2) 으로 설정되어 있는 제한 조작량 (Mr) 은, 어느 기간만큼 값 (M2) 을 유지하고, 그 후, 서서히 증대하여, 시점 (t2) 에 있어서, 값 (M3) 에 도달한다. 그 후, 제한 조작량 (Mr) 은, 시점 (t3) 까지 값 (M3) 을 유지한 후, 영이 될 때까지 하강한다. 이와 같이, 시점 (t0n) 으로부터 시점 (t3) 까지의 소정 기간 (Tu) 에 있어서는, 제한 조작량 (Mr) 은, 조작량 (M) 보다 작아지도록 설정된다. 도 35 에 나타내는 리미트 패턴 (S4) 의 시점인 시점 (t0n) 의 값은, 값 (M2) 이고, 리미트 패턴 (S4) 의 종점인 시점 (t3) 직전의 값은, 값 (M3) 이고, 시점 (t3) 의 값은, 영이다.

이와 같이, 본 실시형태에 있어서, 소정 기간 (Tu) 의 전반에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 은, 소정 기간 (Tu) 의 후반에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 보다 작다.

아암 제어부 (263) 는 조작량 (M) 과 재설정된 제한 조작량 (Mr) 을 비교한다 (스텝 SC10).

스텝 SC10 에 있어서, 조작량 (M) 이 제한 조작량 (Mr) 이하라고 판단한 경우, 즉, 스텝 SC10 에서 No 인 경우, 아암 제어부 (263) 는 조작량 (M) 을 선택하고, 조작량 (Mf) 으로 한다. 아암 제어부 (263) 는 제어 신호 (N) 를 생성하지 않는다. 조작 장치 (25) 의 조작량 (M) 에 기초하여 파일럿 유압이 조정되고, 아암 (7) 이 구동된다 (스텝 SC11).

스텝 SC10 에 있어서, 조작량 (M) 이 제한 조작량 (Mr) 보다 크다고 판단한 경우, 즉, 스텝 SC10 에서 Yes 인 경우, 아암 제어부 (263) 는 라인 (S4) 으로 나타낸 재설정된 제한 조작량 (Mr) 을 선택하고, 조작량 (Mf) 으로 한다. 아암 제어부 (263) 는 선택한 제한 조작량 (Mr) 에 기초하여, 제어 신호 (N) 를 생성한다. 이로써, 제한 조작량 (Mr) 에 기초하여, 아암 속도 제한 제어가 실시된다 (스텝 SC12).

본 실시형태에 있어서는, 도 34 및 도 35 에 나타낸 것과 같이, 조작량 (M) 는, 라인 (S4) 으로 나타낸 제한 조작량 (Mr) 보다 크다. 따라서, 아암 제어부 (263) 는 제한 조작량 (Mr) 에 기초하여, 아암 속도 제한 제어를 실시한다.

도 36 은 본 실시형태에 관련된 조작량 (Mf) 의 프로파일의 일례를 나타낸다. 조작량 (Mf) 의 프로파일을 라인 (Sc) 으로 나타낸다. 도 36 에 나타내는 바와 같이, 시점 (t0) 으로부터 시점 (t10) 까지의 소정 기간 (Ts) 에 있어서는, 라인 (Sc) 으로 나타내는 바와 같이, 조작량 (M) 에 따라, 파일럿 유압이 조정되고, 아암 (7) 이 조작된다. 즉, 시점 (t0) 에 있어서, 조작량 (Mf) 은, 영으로부터 값 (M1u) 으로 증대하고, 시점 (t0n) 까지, 값 (M1u) 을 유지한 후, 시점 (t0n) 에 있어서, 값 (M1u) 으로부터 값 (M2) 으로 증대한다. 그 후, 조작량 (Mf) 은, 어느 기간, 값 (M2) 을 유지한 후, 서서히 증대하여, 시점 (t2) 에 있어서, 값 (M3) 에 도달하고, 시점 (t3) 까지 값 (M3) 을 유지한다.

[효과]

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 조작 장치 (25) 의 조작의 도중에 있어서, 조작 장치 (25) 의 조작량 (M) 이 급격하게 증대한 경우, 타이머 (261) 의 시간 계측을 리셋한 후, 재개시하여, 시점 (시점 (t0n)) 에 있어서의 값이 값 (M2) 인 리미트 패턴 (S4) 을 설정 (재설정) 하도록 했기 때문에, 아암 (7) 은 원활히 제어되어, 굴삭 정밀도의 저하가 억제된다.

예를 들어, 리미트 패턴 (S4) 을 재설정하지 않고, 이미 설정되어 있던 리미트 패턴 (S2) 에 기초하여 아암 (7) 의 움직임이 제한되면, 시점 (t0n) 에 있어서, 조작량 (프로파일 (Sc)) 은, 리미트 패턴 (S2ni) 에 기초하는 값 (M3) 까지 급격하게 증대하게 된다. 그 결과, 아암 (7) 의 속도가 급격하게 증대하여, 붐 (6) 의 개입 속도가 아암 (7) 의 올림 속도보다 늦어져, 굴삭 정밀도의 저하를 초래할 가능성이 있다.

본 실시형태에 의하면, 조작 장치 (25) 의 조작 도중에, 조작량 (M) 이 급격하게 증대하도록 조작 장치 (25) 가 급격하게 조작된 경우, 타이머 (261) 에 의한 시간 계측을 리셋한 후, 시간 계측을 재개함과 함께, 리미트 패턴 (S2) 의 일부를 변경하여, 새로운 리미트 패턴 (S4) 을 설정하도록 했기 때문에, 아암 (7) 을 매끄럽게 이동할 수 있고, 굴삭 정밀도의 저하를 억제할 수 있다.

[아암의 제어 (제 5 실시형태)]

다음으로, 아암 (7) (또는 버킷 (8)) 의 제어의 제 5 실시형태에 대하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 상기 서술한 실시형태와 동일 또는 동등한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 간략 또는 생략한다.

본 실시형태에 있어서는, 타이머 (261) 에 의한 시간 계측의 개시 시점으로부터 소정 기간 (Ts) 에 있어서, 조작량 (M) 이 감소하도록 조작 장치 (25) 가 조작되었을 때의 예에 대하여 설명한다.

도 37 은 조작량 (M) 및 제한 조작량 (Mr) 의 일례를 나타내는 도면이다. 상기 서술한 바와 같이, 검출 장치 (70) 의 검출치로부터 도출되는 조작량 (M) 이, 제한 조작량 (Mr) 을 초과하고 있는 경우, 아암 (7) 은 제한 조작량 (Mr) 에 기초하여 작동한다. 도 37 에 나타내는 바와 같이, 제한 조작량 (Mr) 이 증대하는 기간에 있어서, 조작량 (M) 이 감소하도록 조작 장치 (25) 가 조작되는 경우가 있다. 조작량 (M) 이 제한 조작량 (Mr) 보다 큰 경우, 조작량 (M) 이 감소하도록 조작 장치 (25) 가 조작되어도, 아암 (7) 은 가속하도록 구동된다. 이 경우, 오퍼레이터의 위화감을 초래할 가능성이 있다.

그래서, 본 실시형태에 있어서는, 타이머 (261) 에 의한 시간 계측의 개시 시점 (t0) 으로부터 소정 기간 (Ts) 에 있어서, 조작량 (M) 이 감소하도록 조작 장치 (25) 가 조작되었을 때, 작업기 컨트롤러 (26) 는 조작량 하강 판정을 실시하여, 감소 개시 시점 (tg) 으로부터, 제한 조작량 (Mr) 을 일정치로 유지한다. 조작량 (M) 이 감소하도록 조작 장치 (25) 가 조작되었을 때, 제한 조작량 (Mr) 이 증대하지 않고 일정치로 유지됨으로써, 오퍼레이터에게 위화감을 초래하는 것이 억제된다.

도 38 은 본 실시형태에 관련된 제어 시스템 (200) 의 일례를 나타내는 기능 블록도이다. 도 39 는 본 실시형태에 관련된 제어 시스템 (200) 의 동작의 일례를 나타내는 플로우 차트이다. 도 40, 도 41, 및 도 42 는 본 실시형태에 관련된 제어 시스템 (200) 의 동작의 일례를 설명하기 위한 타이밍 차트이다. 도 40, 도 41, 및 도 42 에 있어서, 가로축은 시간이고, 세로축은, 아암 (7) 의 조작량 (M, Mr, Mf) 및 타이머의 카운트치이다.

도 38 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서, 아암 제어부 (263) 는 비교부 (263A) 를 갖는다. 비교부 (263A) 는, 상기 서술한 실시형태에 따라, 조작량 (M) 과 제한 조작량 (Mr) 을 비교한다.

상기 서술한 실시형태와 동일하게, 조작 장치 (25) 로 아암 (7) 의 조작이 개시되면, 타이머 (261) 에 의한 시간 계측이 개시된다 (스텝 SD1). 버킷 (8) 에 의한 굴삭 작업을 위해서 아암 (7) 이 내림 동작되었을 때, 목표 설계 지형 (U) 과 날끝 (8a) 의 거리 (d) 에 따라, 붐 (6) 의 올림 동작을 포함하는 붐 개입 제어가 실행된다 (스텝 SD2).

검출 장치 (70) (압력 센서 (661)) 에 의해, 아암 (7) 을 구동하기 위한 조작 장치 (25) 의 조작량 (M) 이 검출된다 (스텝 SD3).

상기 서술한 실시형태와 동일하게, 조작량 (M) 의 검출 결과는, 아암 제어부 (263) 의 비교부 (263A) 에 출력된다. 또한, 제한치 설정부 (262) 로부터 제한 조작량 (Mr) 에 관한 정보가 아암 제어부 (263) 의 비교부 (263A) 에 출력된다. 아암 제어부 (263) 는 상기 서술한 실시형태에 따라, 조작량 (M) 과 제한 조작량 (Mr) 을 비교한다 (스텝 SD4).

스텝 SD4 에 있어서, 조작량 (M) 이 제한 조작량 (Mr) 보다 크다고 판단한 경우, 즉, 스텝 SD4 에서 Yes 인 경우, 아암 제어부 (263) 는 제한 조작량 (Mr) 을 선택하고, 조작량 (Mf) 으로 한다. 아암 제어부 (263) 는 선택한 제한 조작량 (Mr) 에 기초하여, 제어 신호 (N) 를 생성한다. 이로써, 제한 조작량 (Mr) 에 기초하여, 아암 속도 제한 제어가 실시된다 (스텝 SD5).

스텝 SD4 에 있어서, 조작량 (M) 이 제한 조작량 (Mr) 이하라고 판단한 경우, 즉, 스텝 SD4 에서 No 인 경우, 아암 제어부 (263) 는 조작량 (M) 을 선택하고, 조작량 (Mf) 으로 한다. 아암 제어부 (263) 는 제어 신호 (N) 를 생성하지 않는다. 조작 장치 (25) 의 조작량 (M) 에 기초하여 파일럿 유압이 조정되고, 아암 (7) 이 구동된다 (스텝 SD6).

도 40 은 본 실시형태에 관련된 조작량 (M) 의 프로파일의 일례를 나타낸다. 조작량 (M) 의 프로파일을 라인 (S1) 으로 나타낸다. 도 40 에 나타내는 바와 같이, 시점 (to) 에 있어서, 아암 (7) 을 구동하기 위해서, 오퍼레이터에 의해 조작 장치 (25) 가 조작된다. 타이머 (261) 는 시간 계측을 개시한다. 본 실시형태에 있어서는, 일례로서 도 40 의 라인 (S1) 으로 나타내는 바와 같이, 오퍼레이터에 의해, 조작량 (M) 이 영으로부터 값 (M3v) 으로 상승하도록, 조작 장치 (25) 가 조작된 경우를 상정한다.

값 (M3v) 은, 제한 조작량 (Mr) 이 발생하는 조작량의 하한치 (M1), 제한 조작량으로 하는 값 (M2), 및 최대의 조작량의 값 (M3) 보다 크다. 조작량 (M) 은, 값 (M3v) 에 도달한 후, 어느 기간만큼 값 (M3v) 을 유지한다. 본 실시형태에 있어서는, 시점 (t0) 으로부터 시점 (tg) 까지의 기간에 있어서, 조작량 (M) 이 값 (M3v) 으로 유지되는 것으로 한다. 시점 (tg) 은, 개시 시점 (t0) 으로부터 소정 기간 (Ts) 경과한 시점이다.

도 40 에, 제한 조작량 (Mr) 의 프로파일을 라인 (S2) 으로 나타낸다. 라인 (S2) 으로 나타내는 제한 조작량 (Mr) 은, 도 23 등을 참조하여 설명한 제한 조작량 (Mr) 과 동일하다. 라인 (S2) 으로 나타내는 제한 조작량 (Mr) 에 대한 상세한 설명은 생략한다.

시점 (t0) 에 있어서, 라인 (S2) 으로 나타내는 제한 조작량 (Mr) 은, 값 (M2) 을 나타낸다. 시점 (t0) 으로부터 시점 (ta) 까지의 기간에 있어서, 제한 조작량 (Mr) 은, 조작량 (M) 의 값 (M3v) 보다 작다. 즉, 도 40 에 나타내는 예에 있어서, 시점 (t0) 으로부터 시점 (ta) 에 있어서는, 조작량 (M) 은, 라인 (S2) 으로 나타내는 제한 조작량 (Mr) 을 초과한다. 그 때문에, 아암 (7) 은 제한 조작량 (Mr) 에 기초하여 구동된다.

소정 기간 (Ts) 의 시점 (tg) 에 있어서, 조작량 (M) 이 감소하도록 조작 장치 (25) 가 조작된다. 즉, 아암 (7) 이 제한 조작량 (Mr) 에 기초하여 구동되고 있는 상태에 있어서, 도 40 의 라인 (S1) 으로 나타낸 것과 같이, 시점 (tg) 에 있어서, 조작량 (M) 이 급격하게 감소하고, 시점 (ta) 에서 라인 (S2) 으로 나타낸 제한 조작량 (Mr) 보다 작아지도록, 조작 장치 (25) 가 급격하게 조작되는 경우가 있다.

본 실시형태에 있어서는, 도 40 에 나타내는 바와 같이, 시점 (tg) 에 있어서, 조작 장치 (25) 가 급격하게 조작되어, 조작량 (M) 이 급격하게 감소하는 것으로 한다. 도 40 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 조작량 (M) 이 값 (M3v) 으로부터 값 (M1v) 으로 급격하게 감소하는 것으로 한다. 조작량 (M) 의 값 (M1v) 은, 값 (M1) 보다 크고, 제한 조작량 (Mr) 의 값 (M2) 보다 작다.

조작량 (M) 이 급격하게 감소 (하강) 한 경우, 그 조작량 (M) 의 변화는 검출 장치 (70) 에 검출된다 (스텝 SD7). 검출 장치 (70) 의 검출 결과는, 제한치 설정부 (262) 의 판정부 (262A) 에 출력된다. 판정부 (262A) 는, 조작량 (M) 의 감소율 (단위 시간 당의 감소량) 이 양 허용치를 초과했는지 여부를 판단한다 (스텝 SD8).

스텝 SD8 에 있어서, 감소율이 허용치 이하인 것으로 판단된 경우, 즉, 스텝 SD8 에서 No 인 경우, 작업기 컨트롤러 (26) 는 스텝 SD4 로 돌아가서, 감소 후의 조작량 (M) 과 제한 조작량 (Mr) 의 비교를 실시하고, 상기 서술한 처리를 실행한다.

스텝 SD8 에 있어서, 조작량 (M) 의 감소율이 허용치를 초과한 것으로 판단된 경우, 즉, 스텝 SD8 에서 Yes 인 경우, 작업기 컨트롤러 (26) 의 제한치 설정부 (262) 는 감소 개시 시점 (tg) 일 때의 제한 조작량 (Mr) 을, 일정한 값 (M4) 으로 유지한다 (스텝 SD9). 제한 조작량 (Mr) 은, 도 40 의 라인 (S2a) 에 나타내는 바와 같이, 시점 (tg) 부터 값 (M4) 으로 유지된다. 아암 (7) 은 변경된 리미트 패턴 (S2a) 에 기초하여 구동된다. 이로써, 오퍼레이터에게 위화감을 초래하는 것이 억제된다.

조작량 (M) 이 감소하도록 조작 장치 (25) 가 조작됨으로써, 잠시 후, 조작량 (M) 은 제한 조작량 (Mr) (값 (M4)) 보다 작아진다. 아암 제어부 (263) 는 조작량 (M) 과 라인 (S2a) 으로 나타내는 재설정된 제한 조작량 (Mr) 을 비교한다 (스텝 SD10).

스텝 SD10 에 있어서, 조작량 (M) 이 제한 조작량 (Mr) 이하라고 판단한 경우, 즉, 스텝 SD10 에서 No 인 경우, 아암 제어부 (263) 는 조작량 (M) 을 선택하고, 조작량 (Mf) 으로 한다. 아암 제어부 (263) 는 제어 신호 (N) 를 생성하지 않는다. 조작 장치 (25) 의 조작량 (M) 에 기초하여 파일럿 유압이 조정되고, 아암 (7) 이 구동된다 (스텝 SD11).

스텝 SD10 에 있어서, 조작량 (M) 이 제한 조작량 (Mr) 보다 크다고 판단한 경우, 즉, 스텝 SD10 에서 Yes 인 경우, 아암 제어부 (263) 는 제한 조작량 (Mr) 을 선택하고, 조작량 (Mf) 으로 한다. 아암 제어부 (263) 는 선택한 제한 조작량 (Mr) 에 기초하여, 제어 신호 (N) 를 생성한다. 이로써, 제한 조작량 (Mr) 에 기초하여, 아암 속도 제한 제어가 실시된다 (스텝 SD12).

또한, 도 40 의 라인 (S1) 으로 나타내는 조작량 (M) 은, 시점 (tb) 에 있어서 급격하게 증대한다. 조작량 (M) 이 급격하게 증대한 경우, 도 29 내지 도 36 을 참조하여 설명한 실시형태에 따라, 타이머 (261) 에 의한 시간 계측이 재개시되고, 리미트 패턴 (S4a) 이 재설정된다. 도 41 에, 재설정된 리미트 패턴 (S4a) 의 일례를 나타낸다.

도 42 는 본 실시형태에 관련된 조작량 (Mf) 의 프로파일의 일례를 나타낸다. 조작량 (Mf) 의 프로파일을 라인 (Sc) 으로 나타낸다. 도 42 에 나타내는 바와 같이, 시점 (t0) 으로부터 시점 (ta) 까지의 기간 (Ts) 에 있어서는, 라인 (Sc) 으로 나타내는 바와 같이, 제한 조작량 (Mr) 에 따라, 파일럿 유압이 조정되고, 아암 (7) 이 조작된다. 시점 (ta) 의 경과 후, 조작량 (M) 에 따라, 파일럿 유압이 조정되고, 아암 (7) 이 조작된다. 시점 (tb) 의 경과 후, 제한 조작량 (Mr) 에 따라, 파일럿 유압이 조정되고, 아암 (7) 이 조작된다.

[효과]

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 리미트 패턴 (S2) 에 기초하여 아암 (7) 이 구동되고, 그 아암 (7) 이 가속하도록 이동할 때에, 조작 장치 (25) 가 감속하도록 조작된 경우, 리미트 패턴 (S2) 의 일부를 변경하여 리미트 패턴 (S2a) 으로 하고, 제한 조작량 (Mr) 을 증대시키지 않고 일정치로 유지하도록 했기 때문에, 오퍼레이터에게 위화감을 초래하는 것이 억제된다.

[아암의 제어 (제 6 실시형태)]

다음으로, 아암 (7) (또는 버킷 (8)) 의 제어의 제 6 실시형태에 대하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 상기 서술한 실시형태와 동일 또는 동등한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 간략 또는 생략한다.

도 43 은 본 실시형태에 관련된 제어 시스템 (200) 의 기능 블록도이다. 도 43 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서, 작업기 컨트롤러 (26) 는 거리 판정부 (262B) 를 갖는다.

도 44 는 본 실시형태에 관련된 유압 셔블 (100) 의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 44 에 나타내는 바와 같이, 유압 셔블 (100) 은 차량 본체 (1) 와 작업기 (2) 를 갖는다. 차량 본체 (1) 는 붐 (6) 을 지지한다. 작업기 (2) 가 구동됨으로써, 차량 본체 (1) 의 기준 위치 (P2) 와 버킷 (8) 의 날끝 (8a) 의 위치 (P3) 의 거리 (x) 가 변화한다. 또한, 거리 (x) 는, 붐 핀의 위치와 날끝 (8a) 의 위치의 거리여도 되고, 설치 위치 (P1) 와 날끝 (8a) 의 위치의 거리여도 된다.

본 실시형태에 있어서는, 센서 컨트롤러 (30) 로부터 출력된 각 작업기의 자세각 (θ1 ∼ θ3) 으로부터 기준 위치 (P2) 와 위치 (P3) 의 거리 (x) 를 산출하고, 기준 위치 (P2) 와 위치 (P3) 의 거리 (x) 가 제 1 거리가 되도록 작업기 (2) 가 구동되었을 때의 제한 조작량 (Mr) 은, 기준 위치 (P2) 와 위치 (P3) 의 거리 (x) 가 제 1 거리보다 짧은 제 2 거리가 되도록 작업기 (2) 가 구동되었을 때의 제한 조작량 (Mr) 보다 작다.

도 45 는 본 실시형태에 관련된 제어 시스템 (200) 의 동작의 일례를 설명하기 위한 타이밍 차트이다. 도 45 에 있어서, 가로축은 시간이고, 세로축은, 아암 (7) 의 조작량 (M) (제한 조작량 (Mr)) 및 타이머의 카운트치이다.

도 45 에 나타내는 바와 같이, 거리 (x) 가 제 1 거리에 있어서는, 라인 (S2) 으로 나타내는 것과 같은 리미트 패턴이 설정된다. 거리 (x) 가 제 2 거리에 있어서는, 라인 (S5) 으로 나타내는 것과 같은 리미트 패턴이 설정된다. 라인 (S2) 으로 나타내는 리미트 패턴의 제한 조작량 (Mr) 은, 라인 (S5) 으로 나타내는 리미트 패턴의 제한 조작량 (Mr) 보다 작다.

도 46 은 리미트 패턴 (S2) 에 기초하여 결정된 조작량 (Mf) 의 프로파일의 일례를 나타낸다. 도 47 은 리미트 패턴 (S5) 에 기초하여 결정된 조작량 (Mf) 의 프로파일의 일례를 나타낸다.

거리 (x) 가 길수록, 작업기 (2) 의 모멘트가 커지고, 붐 (6) 의 추종 지연이 발생할 가능성이 높아진다. 본 실시형태에 있어서는, 거리 (x) 가 긴 제 1 거리에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 은, 거리 (x) 가 짧은 제 2 거리에 있어서의 제한 조작량 (Mr) 보다 작다. 즉, 제 1 거리의 상태에 있어서는, 제 2 거리의 상태에 비하여, 아암 (7) 의 움직임을 보다 엄격하게 제한한다. 이로써, 붐 (6) 의 추종 지연의 발생이 억제된다. 따라서, 굴삭 정밀도의 저하가 억제된다.

[효과]

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 차량 본체 (1) 의 기준 위치와 버킷 (8) 이 제 1 거리가 되도록 작업기 (2) 가 구동되었을 때의 제한 조작량 (Mr) 은, 차량 본체 (1) 의 기준 위치와 버킷 (8) 이 제 1 거리보다 짧은 제 2 거리가 되도록 작업기 (2) 가 구동되었을 때의 제한 조작량 (Mr) 보다 작기 때문에, 작업 효율의 저하를 억제하면서, 굴삭 정밀도의 저하를 억제할 수 있다.

[아암의 제어 (제 7 실시형태)]

다음으로, 아암 (7) (또는 버킷 (8)) 의 제어의 제 7 실시형태에 대하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 상기 서술한 실시형태와 동일 또는 동등한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 간략 또는 생략한다.

도 48 은 본 실시형태에 관련된 제어 시스템 (200) 의 기능 블록도이다. 상기 서술한 실시형태와 동일하게, 제어 시스템 (200) 은 표시 컨트롤러 (28) 와, 작업기 컨트롤러 (26) 와, 아암 (7) 및 버킷 (8) 의 적어도 일방을 포함하는 가동 부재의 구동을 위해서 조작되는 조작 장치 (25) 와, 조작 장치 (25) 의 조작량 (M) 을 검출하는 검출 장치 (70) 를 갖는다.

표시 컨트롤러 (28) 는 목표 시공 정보 격납부 (28A) 와, 버킷 위치 데이터 생성부 (28B) 와, 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 를 갖는다. 버킷 위치 데이터 생성부 (28B) 는, 제 1, 제 2, 제 3 실린더 스트로크 센서 (16, 17, 18) 의 검출 결과인 붐 (6), 아암 (7), 버킷 (8) 의 각각의 자세각 (θ1, θ2, θ3) 에 기초하여, 버킷 (8) 의 3 차원 위치를 나타내는 날끝 위치 데이터 (S) 를 생성한다.

목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 는, 목표 시공 정보 격납부 (28A) 로부터 출력되는 목표 시공 정보 (T) 와, 버킷 위치 데이터 생성부 (28B) 로부터 출력되는 날끝 위치 데이터 (S) 에 기초하여, 작업기 (2) 에 의한 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 목표 굴삭 지형 (U) 을 생성한다.

작업기 컨트롤러 (26) 는 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 로부터 목표 굴삭 지형 (U) 을 취득하여, 날끝 위치 데이터 (S) 와 목표 굴삭 지형 (U) 에 기초하여, 버킷 (8) 의 날끝 (8a) 과 목표 굴삭 지형 (U) 의 거리 (d) 를 산출하는 거리 취득부 (53) 와, 검출 장치 (70) 의 검출 결과에 기초하여, 시간 계측을 개시하는 타이머 (261) 와, 거리 취득부 (53) 로 산출된 거리 (d) 에 기초하여, 아암 (7) 의 속도를 제한하기 위한 제한 조작량 (Mr) 을 설정하는 제한치 설정부 (262) 와, 검출 장치 (70) 의 검출 결과에 기초하여, 버킷 (8) 에 의한 굴삭 작업에 있어서, 붐 (6) 이 올라가고, 아암 (7) 이 내려가도록 조작 장치 (25) 의 조작이 개시되었을 때에, 제한 조작량 (Mr) 으로 아암 (7) 이 구동하도록 제어 밸브 (27) 에 제어 신호 (N) 를 출력하는 아암 제어부 (263) 와, 기억부 (264) 를 갖는다.

본 실시형태에 있어서, 제한치 설정부 (262) 는 거리 (d) 가 클수록 제한 조작량 (Mr) 이 커지도록, 제한 조작량 (Mr) 을 설정한다. 즉, 제한치 설정부 (262) 는 거리 (d) 가 커질수록, 아암 (7) 의 동작의 제한이 완화되도록, 제한 조작량 (Mr) 을 설정한다.

도 49 는 기억부 (264) 에 기억되어 있는 데이터의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 49 에 나타내는 바와 같이, 기억부 (264) 에는, 제한 조작량 (Mr) 을 완화하기 위한 거리 (d) 에 대한 제한 조작량 (Mr) 의 오프셋량이 기억되어 있다. 오프셋량은, 거리 (d) 가 0 부터 소정치 (d1) 사이에 있어서는, 거리 (d) 가 커지면, 비례하여 커진다. 거리 (d) 가 소정치 (d1) 보다 큰 경우, 오프셋량은 일정해진다. 아암 제어부 (263) 에서는 제한 조작량 (Mr) 에 오프셋량의 가산을 실시한다.

도 50 은 본 실시형태에 관련된 제어 시스템 (200) 의 동작의 일례를 설명하기 위한 플로우 차트이다. 굴삭 작업에 있어서, 오퍼레이터에 의해, 조작 장치 (25) 가 조작된다 (스텝 SE1). 오퍼레이터는, 아암 (7) 의 구동을 위해서, 조작 장치 (25) 를 조작한다. 아암 (7) 이 내림 동작을 실시하도록, 조작 장치 (25) 가 조작된다.

검출 장치 (70) 에 의해, 조작 장치 (25) 의 조작량 (M) 이 검출된다 (스텝 SE2). 검출 장치 (70) 는 압력 센서 (66) 를 포함하고, 조작 장치 (25) 에 의해 조정되는 파일럿 유압을 검출함으로써, 조작 장치 (25) 의 조작량 (M) 을 검출한다.

검출 장치 (70) 의 검출치는, 타이머 (261) 에 출력된다. 타이머 (261) 는 검출 장치 (70) 의 검출 결과에 기초하여, 시간 계측을 개시한다 (스텝 SE3).

버킷 위치 데이터 생성부 (28B) 는, 제 1, 제 2, 제 3 실린더 스트로크 센서 (16, 17, 18) 의 검출 결과인 실린더 자세 데이터 (θ1, θ2, θ3) 에 기초하여, 버킷 (8) 의 3 차원 위치를 나타내는 날끝 위치 데이터 (S) 를 생성한다 (스텝 SE4).

거리 취득부 (53) 는 날끝 위치 데이터 (S) 와 목표 굴삭 지형 (U) 에 기초하여, 버킷 (8) 의 날끝 (8a) 과 목표 굴삭 지형 (U) 의 거리 (d) 를 산출한다 (스텝 SE5).

아암 제어부 (263) 는 스텝 SE5 에서 산출된 거리 (d) 와, 도 49 를 참조하여 설명한, 기억부 (264) 에 기억되어 있는 거리 (d) 와 제한 조작량 (Mr) 의 오프셋량의 관계에 기초하여, 거리 (d) 에 대응한 제한 조작량 (Mr) 을 설정한다 (스텝 SE6). 구체적으로는, 아암 제어부 (263) 는 검출 장치 (70) 로 검출된 조작량 (M) 에 제한 조작량 (Mr) 의 오프셋량을 가산한다.

아암 제어부 (263) 는 조작량 (M) 과 오프셋량을 가산한 제한 조작량 (Mr) 을 비교하여, 작은 쪽의 조작량을 선택하고, 선택한 조작량 (Mf) 에 기초하여, 제어 신호 (N) 를 생성한다. 생성된 제어 신호 (N) 는, 제어 밸브 (27) 에 출력된다 (스텝 SE7). 상기 서술한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 거리 (d) 가 작을 때, 아암 (7) 의 동작이 제한되고, 거리 (d) 가 클 때, 아암 (7) 의 동작의 제한이 완화된다. 또한, 거리 (d) 가 소정치 (d1) 보다 클 때, 아암 (7) 의 동작은 제한되지 않고, 아암 (7) 은 조작 장치 (25) 에 의한 조작량 (M) 에 기초하여 작동한다.

[효과]

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 굴입 개시시에 아암 (7) 의 동작이 제한된다. 아암 (7) 의 동작이 제한되는 타이밍이, 굴입 개시시로 한정되기 때문에, 건설 기계 (100) 의 작업량의 저하가 억제된다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 제한치 설정부 (262) 는 거리 (d) 가 클수록 제한 조작량 (Mr) 이 커지도록, 즉, 거리 (d) 가 커질수록, 아암 (7) 의 동작의 제한이 완화되도록, 제한 조작량 (Mr) 을 설정한다. 거리 (d) 가 작을 때에 있어서는 아암 (7) 의 동작을 충분히 제한하고, 거리 (d) 가 클 때에 있어서는 아암 (7) 의 동작의 제한을 완화함으로써, 작업량의 저하를 억제하면서, 날끝 (8a) 을 목표 굴삭 지형 (U) 을 따라 이동시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 거리 (d) 에 따라 아암 (7) 의 동작의 제한 및 제한의 완화가 실시되기 때문에, 건설 기계 (100) 의 작업량의 저하의 억제 및 날끝 (8a) 의 패임의 억제의 양립을 도모할 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.

예를 들어, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 조작 장치 (25) 는 파일럿 유압 방식인 것으로 하였다. 조작 장치 (25) 는 전기 레버 방식이어도 된다. 예를 들어, 조작 장치 (25) 의 조작 레버의 조작량을 포텐셔미터 등으로 검출하고, 그 조작량에 따른 검출치를 작업기 컨트롤러 (26) 에 출력하는 조작 레버 검출부가 형성되어도 된다. 작업기 컨트롤러 (26) 는 그 조작 레버 검출부의 검출 결과에 기초하여, 방향 제어 밸브 (64) 에 제어 신호를 출력하여, 유압 실린더에 공급되는 작동유의 양을 조정해도 된다. 본 건의 제어는 작업기 컨트롤러 (226) 뿐만 아니라 센서 컨트롤러 (30) 등 다른 컨트롤러로 실시해도 된다.

상기의 실시형태에서는, 건설 기계의 일례로서 유압 셔블을 예시하고 있지만 유압 셔블에 한정하지 않고, 다른 종류의 건설 기계에 본 발명이 적용되어도 된다.

글로벌 좌표계에 있어서의 유압 셔블 (CM) 의 위치의 취득은, GNSS 에 한정하지 않고, 다른 측위 수단에 의해 실시되어도 된다. 따라서, 날끝 (8a) 과 설계 지형의 거리 (d) 의 취득은, GNSS 에 한정하지 않고, 다른 측위 수단에 의해 실시되어도 된다.

1 ; 차량 본체
2 ; 작업기
3 ; 선회체
4 ; 운전실
5 ; 주행 장치
5Cr ; 크롤러 트랙
6 ; 붐
7 ; 아암
8 ; 버킷
9 ; 엔진 룸
10 ; 붐 실린더
11 ; 아암 실린더
12 ; 버킷 실린더
13 ; 붐 핀
14 ; 아암 핀
15 ; 버킷 핀
16 ; 제 1 실린더 스트로크 센서
17 ; 제 2 실린더 스트로크 센서
18 ; 제 3 실린더 스트로크 센서
19 ; 난간
20 ; 위치 검출 장치
21 ; 안테나
23 ; 글로벌 좌표 연산부
24 ; IMU
25 ; 조작 장치
25L ; 제 2 조작 레버
25R ; 제 1 조작 레버
26 ; 작업기 컨트롤러
27 ; 제어 밸브
28 ; 표시 컨트롤러
29 ; 표시부
31 ; 붐 조작 출력부
32 ; 버킷 조작 출력부
33 ; 아암 조작 출력부
34 ; 선회 조작 출력부
40A ; 캡측 유실
40B ; 로드측 유실
41 ; 유압 펌프
41A ; 사판
45 ; 토출 유로
47 ; 유로
48 ; 유로
49 ; 펌프 컨트롤러
50 ; 유로
51 ; 셔틀 밸브
60 ; 유압 실린더
63 ; 선회 모터
64 ; 방향 제어 밸브
65 ; 스풀 스트로크 센서
66 ; 압력 센서
67 ; 압력 센서
70 ; 검출 장치
71 ; 필터 장치
100 ; 건설 기계 (유압 셔블)
161 ; 회전 롤러
162 ; 회전 중심축
163 ; 회전 센서부
164 ; 케이스
200 ; 제어 시스템
300 ; 유압 시스템
AX ; 선회축
Q ; 선회체 방위 데이터
S ; 날끝 위치 데이터
T ; 목표 시공 정보
U ; 목표 굴삭 지형

Claims

붐과 아암과 버킷을 포함하는 작업기의 자세를 검출하는 검출기와,
상기 아암 및 상기 버킷의 적어도 일방을 포함하는 가동 부재의 구동을 위해서 조작되는 조작 장치와,
상기 조작 장치의 조작량을 검출하는 검출 장치와,
상기 작업기를 구동하는 유압 실린더에 공급되는 작동유의 공급량을 조정하는 제어 밸브와,
상기 검출기의 검출 결과에 기초하여 상기 버킷의 날끝 위치를 나타내는 날끝 위치 데이터를 생성하는 버킷 위치 데이터 생성부와,
상기 작업기에 의한 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 목표 굴삭 지형을 취득하여 상기 날끝 위치 데이터와 상기 목표 굴삭 지형에 기초하여 상기 버킷의 날끝과 상기 목표 굴삭 지형의 거리를 산출하는 거리 취득부와,
상기 검출 장치의 검출 결과에 기초하여 상기 가동 부재의 속도를 제한하기 위한 제한 조작량을 설정하는 제한치 설정부와,
상기 제한 조작량으로 상기 가동 부재가 구동하도록 상기 제어 밸브에 제어 신호를 출력하는 가동 부재 제어부를 구비하는, 건설 기계의 제어 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제한치 설정부는, 상기 거리가 클수록 상기 제한 조작량이 커지도록, 상기 제한 조작량을 설정하는, 건설 기계의 제어 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 검출 장치의 검출 결과에 기초하여 시간 계측을 개시하는 타이머를 구비하고,
상기 제한치 설정부는, 상기 타이머에 의한 시간 계측의 개시 시점으로부터의 경과 시간이 길수록 상기 제한 조작량이 커지도록 상기 제한 조작량을 설정하는, 건설 기계의 제어 시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 가동 부재 제어부는, 상기 타이머에 의한 상기 시간 계측의 개시 시점으로부터 소정 기간에 있어서, 상기 제한 조작량으로 상기 가동 부재가 구동하도록 제어 신호를 출력하는, 건설 기계의 제어 시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 타이머의 시간 계측의 개시 시점은, 상기 조작 장치의 조작의 개시 시점, 상기 검출 장치의 검출치가 임계치를 초과한 시점, 및 상기 검출 장치의 검출치의 단위 시간 당의 증가량이 허용치를 초과한 시점의 적어도 1 개를 포함하는, 건설 기계의 제어 시스템.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 시간 계측의 개시 시점으로부터 상기 소정 기간 경과 후, 상기 제한 조작량에 기초하는 구동이 해제되는, 건설 기계의 제어 시스템.
제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 소정 기간의 전반에 있어서의 상기 제한 조작량은, 후반에 있어서의 상기 제한 조작량보다 작은, 건설 기계의 제어 시스템.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 거리에 따라 제한 속도를 결정하고, 상기 작업기가 상기 목표 굴삭 지형에 접근하는 방향의 속도가 상기 제한 속도 이하가 되도록 상기 붐의 속도를 제한하는 붐 제한부와,
상기 붐을 구동하기 위한 제 1 유압 액츄에이터, 상기 가동 부재를 구동하기 위한 제 2 유압 액츄에이터, 및 상기 제 2 유압 액츄에이터에 대한 작동유의 공급량을 조정하는 상기 제어 밸브를 갖는 유압 시스템을 구비하고,
상기 버킷에 의한 굴삭 작업에 있어서, 상기 붐이 올라가고, 상기 아암이 내려가도록 상기 유압 시스템이 작동하고,
상기 아암이 내려갈 때 상기 제한 조작량으로 구동되는, 건설 기계의 제어 시스템.
제 8 항에 있어서,
상기 유압 시스템은, 작동유를 공급하는 유압 펌프를 포함하고,
제 1 작업 모드에 있어서 상기 유압 펌프로부터 제 1 최대 토출 용량으로 상기 작동유가 공급되고, 제 2 작업 모드에 있어서 상기 유압 펌프로부터 상기 제 1 최대 토출 용량보다 적은 제 2 최대 토출 용량으로 상기 작동유가 공급되도록 상기 유압 펌프를 제어하는 펌프 제어부를 구비하고,
상기 제 2 작업 모드에 있어서의 상기 제한 조작량은, 상기 제 1 작업 모드에 있어서의 상기 제한 조작량보다 작은, 건설 기계의 제어 시스템.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가동 부재는 교환 가능하고,
상기 붐에 제 1 중량의 상기 가동 부재가 접속되었을 때의 상기 제한 조작량은, 상기 제 1 중량보다 작은 제 2 중량의 상기 가동 부재가 접속되었을 때의 상기 제한 조작량보다 작은, 건설 기계의 제어 시스템.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출 장치의 검출치의 단위 시간 당의 증가량이 허용치를 초과했을 때에 상기 제한 조작량으로 상기 가동 부재가 구동하도록 제어 신호의 출력이 개시되고,
상기 증가량은, 상기 조작 장치의 조작량과 상기 조작량의 로우 패스 필터 처리에 의해 생성된 처리량의 차를 포함하는, 건설 기계의 제어 시스템.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 건설 기계는, 상기 붐을 지지하는 차량 본체를 구비하고,
상기 차량 본체의 기준 위치와 상기 버킷이 제 1 거리가 되도록 상기 작업기가 구동되었을 때의 상기 제한 조작량은, 상기 기준 위치와 상기 버킷이 상기 제 1 거리보다 짧은 제 2 거리가 되도록 상기 작업기가 구동되었을 때의 상기 제한 조작량보다 작은, 건설 기계의 제어 시스템.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출 장치의 검출치의 단위 시간 당의 증가량이 허용치를 초과했을 때에 상기 제한 조작량으로 상기 가동 부재가 구동하도록 제어 신호의 출력이 개시되고,
상기 증가량은, 상기 조작 장치의 조작량과 상기 조작량의 로우 패스 필터 처리에 의해 생성된 처리량의 차를 포함하는, 건설 기계의 제어 시스템.
붐과 아암과 버킷을 포함하는 작업기의 자세를 검출기로 검출하는 것과,
상기 아암 및 상기 버킷의 적어도 일방을 포함하는 가동 부재의 구동을 위해서 조작 장치를 조작하는 것과,
상기 조작 장치의 조작량을 검출 장치로 검출하는 것과,
상기 검출기의 검출 결과에 기초하여 상기 버킷의 날끝 위치를 나타내는 날끝 위치 데이터를 생성하는 것과,
상기 작업기에 의한 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 목표 굴삭 지형을 취득하여 상기 날끝 위치 데이터와 상기 목표 굴삭 지형에 기초하여 상기 버킷의 날끝과 상기 목표 굴삭 지형의 거리를 산출하는 것과,
상기 검출 장치의 검출 결과에 기초하여 상기 가동 부재의 속도를 제한하기 위한 제한 조작량을 설정하는 것과,
상기 제한 조작량으로 상기 가동 부재가 구동하도록 상기 작업기를 구동하는 유압 실린더에 공급되는 작동유의 공급량을 조정하는 제어 밸브에 제어 신호를 출력하는 것을 포함하는, 건설 기계의 제어 방법.