KR20160005016A - 작업 기계의 제어 시스템, 작업 기계, 유압 셔블의 제어 시스템 및 작업 기계의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

붐, 아암 및 버킷을 갖는 작업기를 구비하는 작업 기계를 제어하는 작업 기계의 제어 시스템으로서, 상기 작업 기계의 위치 정보를 검출하는 위치 검출 장치와, 상기 위치 검출 장치에 의해 검출된 위치 정보에 기초하여 상기 작업기의 위치를 구하고, 또한 미리 준비된 설계면의 정보로부터 상기 작업기의 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 목표 굴삭 지형 정보를 생성하는 생성부와, 상기 생성부로부터 취득한 상기 작업기의 위치 및 상기 목표 굴삭 지형 정보에 기초하여, 상기 작업기가 상기 목표 형상을 초과하여 굴입하는 것을 억제하는 굴삭 제어를 실행하는 작업기 제어부를 포함하고, 상기 작업기 제어부는, 상기 굴삭 제어를 실행 중에 상기 목표 굴삭 지형 정보를 취득할 수 없는 경우, 취득할 수 없게 된 시점보다 전의 상기 목표 굴삭 지형 정보를 이용하여 상기 굴삭 제어를 계속한다.

Description

작업 기계의 제어 시스템, 작업 기계, 유압 셔블의 제어 시스템 및 작업 기계의 제어 방법{WORK MACHINE CONTROL SYSTEM, WORK MACHINE, EXCAVATOR CONTROL SYSTEM, AND WORK MACHINE CONTROL METHOD}

본 발명은, 작업기를 구비한 작업 기계의 제어 시스템, 작업 기계, 유압 셔블의 제어 시스템 및 작업 기계의 제어 방법에 관한 것이다.

종래, 버킷을 포함하는 프론트 장치를 구비하는 건설 기계에 있어서, 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 경계면을 따라 버킷을 이동시키기 위한 굴삭 제어가 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).

국제 공개 WO95/30059호

굴삭 제어에 있어서, 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 경계면은, 예를 들어, 측위 위성 등으로부터 수신한 위치 데이터에 기초하는 작업 기계의 위치 정보에 기초하여 생성된다. 이 때문에, 작업 기계의 위치 정보를 수신할 수 없는 경우 등에는, 굴삭 제어를 계속할 수 없기 때문에, 굴삭 제어를 정지하는 경우가 있다. 이 경우, 다시 굴삭 제어를 실행하기 위해서는 작업 기계의 오퍼레이터의 조작이 필요하게 되어, 오퍼레이터의 부하가 증가한다.

본 발명은, 작업기를 구비한 작업 기계가 굴삭 제어를 실행하는 데에 있어서, 오퍼레이터의 부하를 경감시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 붐, 아암 및 버킷을 갖는 작업기를 구비하는 작업 기계를 제어하는 제어 시스템으로서, 상기 작업 기계의 위치 정보를 검출하는 위치 검출 장치와, 상기 위치 검출 장치에 의해 검출된 위치 정보에 기초하여 상기 작업기의 위치를 구하고, 또한 목표 형상을 나타내는 목표 시공면의 정보로부터 상기 작업기의 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 목표 굴삭 지형 정보를 생성하는 생성부와, 상기 생성부로부터 취득한 상기 목표 굴삭 지형 정보에 기초하여, 상기 작업기가 굴삭 대상에 접근하는 방향의 속도가 제한 속도 이하가 되도록 제어하는 굴삭 제어를 실행하는 작업기 제어부를 포함하고, 상기 작업기 제어부는, 상기 굴삭 제어를 실행 중에 상기 목표 굴삭 지형 정보를 취득할 수 없는 경우, 취득할 수 없게 된 시점보다 전의 상기 목표 굴삭 지형 정보를 이용하여 상기 굴삭 제어를 계속하는, 작업 기계의 제어 시스템이다.

상기 작업기 제어부는, 취득할 수 없게 된 시점보다 전의 상기 목표 굴삭 지형 정보를, 미리 정해진 일정한 시간 유지하고, 상기 일정 시간의 경과, 상기 작업 기계의 주행 또는 상기 작업기가 장착된 선회체의 선회에 의해, 상기 목표 굴삭 지형 정보의 유지를 종료하여, 실행 중인 상기 굴삭 제어를 종료하는 것이 바람직하다.

상기 선회체의 선회 각도를 검출하는 선회 각도 검출 장치를 갖고, 상기 작업기 제어부는, 상기 선회 각도 검출장에 의해 검출된 상기 선회 각도가 소정의 크기 이상인 경우에, 상기 목표 굴삭 지형 정보의 유지를 종료하여, 실행 중인 상기 굴삭 제어를 종료하는 것이 바람직하다.

상기 작업기 제어부는, 상기 작업 기계의 경사각을 구하는 장치가 검출한 경사각을 이용하여, 유지하고 있는 상기 목표 굴삭 지형 정보를 갱신하는 것이 바람직하다.

상기 작업기 제어부는, 미리 정해진 일정한 시간이 경과하기 전에, 새로운 상기 목표 굴삭 지형 정보를 취득하면, 취득한 상기 목표 굴삭 지형 정보를 이용하여 상기 굴삭 제어를 개시하는 것이 바람직하다.

상기 작업기 제어부는, 실행 중인 상기 굴삭 제어를 종료한 후에, 새로운 상기 목표 굴삭 지형 정보를 취득하면, 취득한 상기 목표 굴삭 지형 정보를 이용하여 상기 굴삭 제어를 개시하는 것이 바람직하다.

본 발명은, 작업 도구를 갖는 작업기를 구비하는 작업 기계를 제어하는 제어 시스템으로서, 상기 작업 기계의 위치 정보를 검출하는 위치 검출 장치와, 상기 위치 검출 장치에 의해 검출된 위치 정보에 기초하여 상기 작업기의 위치를 구하고, 또한 목표 형상을 나타내는 목표 시공면의 정보로부터 상기 작업기의 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 목표 굴삭 지형 정보를 생성하는 생성부와, 상기 생성부로부터 취득한 상기 목표 굴삭 지형 정보에 기초하여, 상기 작업기가 상기 목표 형상을 초과하여 굴입하는 것을 억제하는 굴삭 제어를 실행하는 작업기 제어부를 포함하고, 상기 작업기 제어부는, 상기 굴삭 제어를 실행 중에, 상기 위치 검출 장치가 상기 작업 기계의 위치 정보를 검출할 수 없는 경우, 검출할 수 없게 된 시점보다 전의 상기 목표 굴삭 지형 정보를, 미리 정해진 일정한 시간 유지하여 상기 굴삭 제어를 계속하고, 상기 일정 시간의 경과, 상기 작업 기계의 주행 또는 상기 작업기의 선회에 의해, 상기 목표 굴삭 지형 정보의 유지를 종료하여, 실행 중인 상기 굴삭 제어를 종료하는, 유압 셔블의 제어 시스템이다.

본 발명은, 전술한 작업 기계의 제어 시스템을 구비하는, 작업 기계이다.

본 발명은, 작업 도구를 갖는 작업기를 구비하는 작업 기계를 제어하는 제어 방법으로서, 상기 작업 기계의 위치 정보를 검출하고, 검출된 위치 정보에 기초하여 상기 작업기의 위치를 구하고, 또한 목표 형상을 나타내는 목표 시공면의 정보로부터 상기 작업기의 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 목표 굴삭 지형 정보를 생성하고, 상기 목표 굴삭 지형 정보에 기초하여, 상기 작업기가 상기 목표 형상을 초과하여 굴입하는 것을 억제하는 굴삭 제어를 실행하고, 상기 굴삭 제어를 실행 중에 상기 목표 굴삭 지형 정보를 취득할 수 없는 경우, 취득할 수 없게 된 시점보다 전의 상기 목표 굴삭 지형 정보를, 미리 정해진 일정한 시간 유지하여 상기 굴삭 제어를 계속하는, 작업 기계의 제어 방법이다.

본 발명은, 작업기를 구비한 작업 기계가 굴삭 제어를 실행하는 데에 있어서, 오퍼레이터의 부하를 경감시킬 수 있다.

도 1 은 실시형태에 관련된 작업 기계의 사시도이다.
도 2 는 유압 셔블의 구동계와 제어 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3a 는 유압 셔블의 측면도이다.
도 3b 는 유압 셔블의 배면도이다.
도 4 는 목표 시공 정보의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 5 는 작업기 컨트롤러 및 표시 컨트롤러를 나타내는 블록도이다.
도 6 은 표시부에 표시되는 목표 굴삭 지형의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7 은 목표 속도와 수직 속도 성분과 수평 속도 성분의 관계를 나타내는 모식도이다.
도 8 은 수직 속도 성분과 수평 속도 성분의 산출 방법을 나타내는 도면이다.
도 9 는 수직 속도 성분과 수평 속도 성분의 산출 방법을 나타내는 도면이다.
도 10 은 날끝과 목표 굴삭 지형 사이의 거리를 나타내는 모식도이다.
도 11 은 제한 속도 정보의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 12 는 붐의 제한 속도의 수직 속도 성분의 산출 방법을 나타내는 모식도이다.
도 13 은 붐의 제한 속도의 수직 속도 성분과 붐의 제한 속도의 관계를 나타내는 모식도이다.
도 14 는 날끝의 이동에 의한 붐의 제한 속도의 변화의 일례를 나타내는 도면이다.
도 15 는 유압 셔블 (100) 이 구비하는 유압 시스템 (300) 의 상세한 구조를 나타내는 도면이다.
도 16a 는 유압 셔블이 굴삭 제어를 실행하고 있는 상태를 나타내는 도면이다.
도 16b 는 유압 셔블이 굴삭 제어를 실행하고 있을 때에 기준 위치 데이터를 수신할 수 없게 된 상태를 나타내는 도면이다.
도 16c 는 기준 위치 데이터를 수신할 수 없게 된 경우, 데이터 유지부에 유지되어 있는 설계 지형 데이터에 기초하여 굴삭 제어를 계속하고 있는 상태를 나타내는 도면이다.
도 17 은 데이터 유지부가 유지하는 설계 지형 데이터를 설명하기 위한 도면이다.
도 18 은 데이터 유지부가 유지하는 설계 지형 데이터를 설명하기 위한 도면이다.
도 19 는 실시형태에 관련된 작업기 제어의 제어예를 나타내는 플로우 차트이다.

본 발명을 실시하기 위한 형태 (실시형태) 에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

＜작업 기계의 전체 구성＞

도 1 은, 실시형태에 관련된 작업 기계의 사시도이다. 도 2 는, 유압 셔블 (100) 의 유압 시스템 (300) 과 제어 시스템 (200) 의 구성을 나타내는 블록도이다. 작업 기계로서의 유압 셔블 (100) 은, 본체부로서의 차량 본체 (1) 와 작업기 (2) 를 갖는다. 차량 본체 (1) 는, 선회체로서의 상부 선회체 (3) 와 주행체로서의 주행 장치 (5) 를 갖는다. 상부 선회체 (3) 는, 기관실 (3EG) 의 내부에, 동력 발생 장치로서의 엔진 및 유압 펌프 등의 장치를 수용하고 있다. 기관실 (3EG) 은, 상부 선회체 (3) 의 일단측에 배치되어 있다.

실시형태에 있어서, 유압 셔블 (100) 은, 동력 발생 장치로서의 엔진에, 예를 들어 디젤 엔진 등의 내연 기관이 사용되지만, 동력 발생 장치는 이와 같은 것에 한정되지 않는다. 유압 셔블 (100) 의 동력 발생 장치는, 예를 들어, 내연 기관과 발전 전동기와 축전 장치를 조합한, 이른바 하이브리드 방식의 장치여도 된다. 또한, 유압 셔블 (100) 의 동력 발생 장치는, 내연 기관을 갖지 않고, 축전 장치와 발전 전동기를 조합한 것이어도 된다.

상부 선회체 (3) 는, 운전실 (4) 을 갖는다. 운전실 (4) 은, 상부 선회체 (3) 의 타단측에 설치되어 있다. 즉, 운전실 (4) 은, 기관실 (3EG) 이 배치되어 있는 측과는 반대측에 설치되어 있다. 운전실 (4) 내에는, 도 2 에 나타내는, 표시부 (29) 및 조작 장치 (25) 가 배치된다. 이들에 대해서는 후술한다. 상부 선회체 (3) 의 상방에는, 난간 (9) 이 장착되어 있다.

주행 장치 (5) 는, 상부 선회체 (3) 를 탑재한다. 주행 장치 (5) 는, 크롤러 트랙 (5a, 5b) 을 가지고 있다. 주행 장치 (5) 는, 좌우에 형성된 주행 모터 (5c) 의 일방 또는 양방이 구동하고, 크롤러 트랙 (5a, 5b) 이 회전함으로써, 유압 셔블 (100) 을 주행시킨다. 작업기 (2) 는, 상부 선회체 (3) 의 운전실 (4) 의 측방측에 장착되어 있다.

유압 셔블 (100) 은, 크롤러 트랙 (5a, 5b) 대신에 타이어를 구비하고, 엔진의 구동력을, 트랜스 미션을 개재하여 타이어에 전달하여 주행이 가능한 주행 장치를 구비한 것이어도 된다. 이와 같은 형태의 유압 셔블 (100) 로는, 예를 들어, 휠식 유압 셔블이 있다. 또한, 유압 셔블 (100) 은, 이와 같은 타이어를 가진 주행 장치를 구비하고, 또한 차량 본체 (본체부) 에 작업기가 장착되고, 도 1 에 나타내는 바와 같은 상부 선회체 (3) 및 그 선회 기구를 구비하고 있지 않은 구조를 갖는, 예를 들어 백호우 로더여도 된다. 즉, 백호우 로더는, 차량 본체에 작업기가 장착되고, 차량 본체의 일부를 구성하는 주행 장치를 구비한 것이다.

상부 선회체 (3) 는, 작업기 (2) 및 운전실 (4) 이 배치되어 있는 측이 앞이고, 기관실 (3EG) 이 배치되어 있는 측이 뒤이다 (x 방향). 앞을 향하여 좌측이 상부 선회체 (3) 의 왼쪽이고, 앞을 향하여 우측이 상부 선회체 (3) 의 오른쪽이다. 상부 선회체 (3) 의 좌우 방향은, 폭 방향이라고도 한다 (y 방향). 유압 셔블 (100) 또는 차량 본체 (1) 는, 상부 선회체 (3) 를 기준으로 하여 주행 장치 (5) 측이 아래이고, 주행 장치 (5) 를 기준으로 하여 상부 선회체 (3) 측이 위이다 (z 방향). 유압 셔블 (100) 이 수평면에 설치되어 있는 경우, 아래는 연직 방향, 즉 중력의 작용 방향측이고, 위는 연직 방향과는 반대측이다.

작업기 (2) 는, 붐 (6) 과 아암 (7) 과 작업 도구로서의 버킷 (8) 과 붐 실린더 (10) 와 아암 실린더 (11) 와 버킷 실린더 (12) 를 갖는다. 붐 (6) 의 기단부는, 붐 핀 (13) 을 개재하여 차량 본체 (1) 의 앞부분에 회동 가능하게 장착되어 있다. 아암 (7) 의 기단부는, 아암 핀 (14) 을 개재하여 붐 (6) 의 선단부에 회동 가능하게 장착되어 있다. 아암 (7) 의 선단부에는, 버킷 핀 (15) 을 개재하여 버킷 (8) 이 장착되어 있다. 버킷 (8) 은, 버킷 핀 (15) 을 중심으로 하여 회동한다. 버킷 (8) 은, 버킷 핀 (15) 과는 반대측에 복수의 칼날 (8B) 이 장착되어 있다. 날끝 (8T) 은, 칼날 (8B) 의 선단이다.

버킷 (8) 은, 복수의 칼날 (8B) 을 가지고 있지 않아도 된다. 요컨대, 도 1 에 나타내는 바와 같은 칼날 (8B) 을 가지고 있지 않고, 날끝이 강판에 의해 스트레이트 형상으로 형성된 것과 같은 버킷이어도 된다. 작업기 (2) 는, 예를 들어, 단수의 칼날을 갖는 틸트 버킷을 구비하고 있어도 된다. 틸트 버킷이란, 버킷 틸트 실린더를 구비하고, 버킷이 좌우로 틸트 경사짐으로써 유압 셔블이 경사지에 있어도, 사면, 평지를 자유로운 형태로 성형, 정지 (整地) 를 할 수 있고, 저판 플레이트에 의한 전압 작업도 할 수 있는 버킷이다. 이 밖에도, 작업기 (2) 는, 버킷 (8) 대신에, 법면 버킷 또는 삭암용의 칩을 구비한 삭암용의 어태치먼트 등을 구비하고 있어도 된다.

도 1 에 나타내는 붐 실린더 (10) 와 아암 실린더 (11) 와 버킷 실린더 (12) 는, 각각 작동유의 압력 (이하, 적절히 유압이라고 한다) 에 의해 구동되는 유압 실린더이다. 붐 실린더 (10) 는 붐 (6) 을 구동하여, 이것을 승강시킨다. 아암 실린더 (11) 는, 아암 (7) 을 구동하여, 아암 핀 (14) 의 주위를 회동시킨다. 버킷 실린더 (12) 는, 버킷 (8) 을 구동하여, 버킷 핀 (15) 의 주위를 회동시킨다.

붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11) 및 버킷 실린더 (12) 등의 유압 실린더와 도 2 에 나타내는 유압 펌프 (36, 37) 사이에는, 도 2 에 나타내는 방향 제어 밸브 (64) 가 형성되어 있다. 방향 제어 밸브 (64) 는, 유압 펌프 (36, 37) 로부터 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11) 및 버킷 실린더 (12) 등에 공급되는 작동유의 유량을 제어함과 함께, 작동유가 흐르는 방향을 전환한다. 방향 제어 밸브 (64) 는, 주행 모터 (5c) 를 구동하기 위한 주행용 방향 제어 밸브와, 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11) 및 버킷 실린더 (12) 그리고 상부 선회체 (3) 를 선회시키는 선회 모터를 제어하기 위한 작업기용 방향 제어 밸브를 포함한다.

조작 장치 (25) 로부터 공급되는, 소정의 파일럿 압력으로 조정된 작동유가 방향 제어 밸브 (64) 의 스풀을 동작시키면, 방향 제어 밸브 (64) 로부터 유출하는 작동유의 유량이 조정되어, 유압 펌프 (36, 37) 로부터 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11), 버킷 실린더 (12), 선회 모터 또는 주행 모터 (5c) 에 공급되는 작동유의 유량이 제어된다. 그 결과, 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11) 및 버킷 실린더 (12) 등의 동작이 제어된다.

또한, 도 2 에 나타내는 작업기 컨트롤러 (26) 가, 도 2 에 나타내는 제어 밸브 (27) 를 제어함으로써, 조작 장치 (25) 로부터 방향 제어 밸브 (64) 에 공급되는 작동유의 파일럿압이 제어되기 때문에, 방향 제어 밸브 (64) 로부터 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11), 버킷 실린더 (12), 선회 모터 또는 주행 모터 (5c) 에 공급되는 작동유의 유량이 제어된다. 그 결과, 작업기 컨트롤러 (26) 는, 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11) 및 버킷 실린더 (12) 등의 동작을 제어할 수 있다.

상부 선회체 (3) 의 상부에는, 안테나 (21, 22) 가 장착되어 있다. 안테나 (21, 22) 는, 유압 셔블 (100) 의 현재 위치를 검출하기 위해서 사용된다. 안테나 (21, 22) 는, 도 2 에 나타내는, 유압 셔블 (100) 의 현재 위치를 검출하기 위한 위치 검출부로서의 위치 검출 장치 (19) 와 전기적으로 접속되어 있다. 위치 검출 장치 (19) 는, RTK－GNSS (Real Time Kinematic-Global Navigation Satellite Systems, GNSS 는 전지구 항법 위성 시스템을 말한다) 를 이용하여 유압 셔블 (100) 의 현재 위치를 검출한다. 이하의 설명에 있어서, 안테나 (21, 22) 를, 적절히 GNSS 안테나 (21, 22) 라고 한다. GNSS 안테나 (21, 22) 가 수신한 GNSS 전파에 따른 신호는, 위치 검출 장치 (19) 에 입력된다. 위치 검출 장치 (19) 는, GNSS 안테나 (21, 22) 의 설치 위치를 검출한다. 위치 검출 장치 (19) 는, 예를 들어, 3 차원 위치 센서를 포함한다.

GNSS 안테나 (21, 22) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 상부 선회체 (3) 상이고, 유압 셔블 (100) 의 좌우 방향으로 떨어진 양단 위치에 설치되는 것이 바람직하다. 실시형태에 있어서, GNSS 안테나 (21, 22) 는, 상부 선회체 (3) 의 폭 방향 양측에 각각 장착된 난간 (9) 에 장착된다. GNSS 안테나 (21, 22) 가 상부 선회체 (3) 에 장착되는 위치는 난간 (9) 에 한정되는 것은 아니지만, GNSS 안테나 (21, 22) 는, 가능한 한 떨어진 위치에 설치되는 것이, 유압 셔블 (100) 의 현재 위치의 검출 정밀도는 향상되기 때문에 바람직하다. 또한, GNSS 안테나 (21, 22) 는, 오퍼레이터의 시계를 최대한 방해하지 않는 위치에 설치되는 것이 바람직하다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 유압 셔블 (100) 의 유압 시스템 (300) 은, 동력 발생원으로서의 엔진 (35) 과 유압 펌프 (36, 37) 를 구비한다. 유압 펌프 (36, 37) 는, 엔진 (35) 에 의해 구동되어, 작동유를 토출한다. 유압 펌프 (36, 37) 로부터 토출된 작동유는, 붐 실린더 (10) 와 아암 실린더 (11) 와 버킷 실린더 (12) 에 공급된다. 또한, 유압 셔블 (100) 은, 선회 모터 (38) 를 구비한다. 선회 모터 (38) 는, 유압 모터이고, 유압 펌프 (36, 37) 로부터 토출된 작동유에 의해 구동된다. 선회 모터 (38) 는, 상부 선회체 (3) 를 선회시킨다. 또한, 도 2 에서는, 2 개의 유압 펌프 (36, 37) 가 도시되어 있지만, 1 개의 유압 펌프만이 형성되어도 된다. 선회 모터 (38) 는, 유압 모터에 한정하지 않고, 전기 모터여도 된다.

작업 기계의 제어 시스템으로서의 제어 시스템 (200) 은, 위치 검출 장치 (19) 와, 글로벌 좌표 연산부 (23) 와, 각속도 및 가속도를 검출하는 검출 장치로서의 IMU (Inertial Measurement Unit : 관성 계측 장치) (24) 와, 조작 장치 (25) 와, 작업기 제어부로서의 작업기 컨트롤러 (26) 와, 센서 컨트롤러 (39) 와, 생성부로서의 표시 컨트롤러 (28) 와, 표시부 (29) 를 포함한다. 조작 장치 (25) 는, 도 1 에 나타내는 작업기 (2) 를 조작하기 위한 장치이다. 조작 장치 (25) 는, 작업기 (2) 를 구동하기 위한 오퍼레이터에 의한 조작을 접수하여, 조작량에 따른 파일럿 유압을 출력한다.

예를 들어, 조작 장치 (25) 는, 오퍼레이터의 좌측에 설치되는 좌조작 레버 (25L) 와 오퍼레이터의 우측에 배치되는 우조작 레버 (25R) 를 갖는다. 좌조작 레버 (25L) 및 우조작 레버 (25R) 는, 전후 좌우의 동작이 2 축의 동작에 대응되어 있다. 예를 들어, 우조작 레버 (25R) 의 전후 방향의 조작은, 붐 (6) 의 조작에 대응되어 있다. 우조작 레버 (25R) 가 전방으로 조작되면 붐 (6) 이 내려가고, 후방으로 조작되면 붐 (6) 이 올라간다. 전후 방향의 조작에 따라 붐 (6) 의 내림 올림의 동작이 실행된다. 우조작 레버 (25R) 의 좌우 방향의 조작은, 버킷 (8) 의 조작에 대응되어 있다. 우조작 레버 (25R) 가 좌측으로 조작되면 버킷 (8) 이 굴삭하고, 우측으로 조작되면 버킷 (8) 이 덤프한다. 좌우 방향의 조작에 따라 버킷 (8) 의 굴삭 또는 개방 동작이 실행된다. 좌조작 레버 (25L) 의 전후 방향의 조작은, 아암 (7) 의 조작에 대응되어 있다. 좌조작 레버 (25L) 가 전방으로 조작되면 아암 (7) 이 덤프하고, 후방으로 조작되면 아암 (7) 이 굴삭한다. 좌조작 레버 (25L) 의 좌우 방향의 조작은, 상부 선회체 (3) 의 선회에 대응되어 있다. 좌조작 레버 (25L) 가 좌측으로 조작되면 좌선회하고, 우측으로 조작되면 우선회한다.

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

본 실시형태에 있어서, 조작 장치 (25) 는, 파일럿 유압 방식이 사용된다. 조작 장치 (25) 에는, 유압 펌프 (36) 로부터, 도시하지 않은 감압 밸브에 의해 소정의 파일럿 압력으로 감압된 작동유가 붐 조작, 버킷 조작, 아암 조작 및 선회 조작에 기초하여 공급된다.

우조작 레버 (25R) 의 전후 방향의 조작에 따라, 파일럿 유로 (450) 에 파일럿 유압이 공급 가능하게 되어, 오퍼레이터에 의한 붐 (6) 의 조작이 접수된다. 우조작 레버 (25R) 의 조작량에 따라 우조작 레버 (25R) 가 구비하는 밸브 장치가 열려, 파일럿 유로 (450) 에 작동유가 공급된다. 또한, 압력 센서 (66) 는, 그 때의 파일럿 유로 (450) 내에 있어서의 작동유의 압력을 파일럿압으로서 검출한다. 압력 센서 (66) 는, 검출한 파일럿압을, 붐 조작량 (MB) 으로서 작업기 컨트롤러 (26) 에 송신한다. 우조작 레버 (25R) 의 전후 방향의 조작량을, 이하, 적절히 붐 조작량 (MB) 이라고 칭한다. 조작 장치 (25) 와 붐 실린더 (10) 사이의 파일럿 유로 (50) 에는, 압력 센서 (68), 제어 밸브 (이하, 적절히 개입 밸브라고 칭한다) (27C) 및 셔틀 밸브 (51) 가 형성된다. 개입 밸브 (27C) 및 셔틀 밸브 (51) 에 대해서는 후술한다.

우조작 레버 (25R) 의 좌우 방향의 조작에 따라, 파일럿 유로 (450) 에 파일럿 유압이 공급 가능하게 되어, 오퍼레이터에 의한 버킷 (8) 의 조작이 접수된다. 우조작 레버 (25R) 의 조작량에 따라 우조작 레버 (25R) 가 구비하는 밸브 장치가 열려, 파일럿 유로 (450) 에 작동유가 공급된다. 또한, 압력 센서 (66) 는, 그 때의 파일럿 유로 (450) 내에 있어서의 작동유의 압력을 파일럿압으로서 검출한다. 압력 센서 (66) 는, 검출한 파일럿압을, 버킷 조작량 (MT) 으로서 작업기 컨트롤러 (26) 에 송신한다. 우조작 레버 (25R) 의 좌우 방향의 조작량을, 이하, 적절히 버킷 조작량 (MT) 이라고 칭한다.

좌조작 레버 (25L) 의 전후 방향의 조작에 따라, 파일럿 유로 (450) 에 파일럿 유압이 공급 가능하게 되어, 오퍼레이터에 의한 아암 (7) 의 조작이 접수된다. 좌조작 레버 (25L) 의 조작량에 따라 좌조작 레버 (25L) 가 구비하는 밸브 장치가 열려, 파일럿 유로 (450) 에 작동유가 공급된다. 또한, 압력 센서 (66) 는, 그 때의 파일럿 유로 (450) 내에 있어서의 작동유의 압력을 파일럿압으로서 검출한다. 압력계 (66) 는, 검출한 파일럿압을, 아암 조작량 (MA) 으로서 작업기 컨트롤러 (26) 에 송신한다. 좌조작 레버 (25L) 의 좌우 방향의 조작량을, 이하, 적절히 아암 조작량 (MA) 이라고 칭한다.

좌조작 레버 (25L) 의 좌우 방향의 조작에 따라, 파일럿 유로 (450) 에 파일럿 유압이 공급 가능하게 되어, 오퍼레이터에 의한 상부 선회체 (3) 의 선회 조작이 접수된다. 좌조작 레버 (25L) 의 조작량에 따라 좌조작 레버 (25L) 가 구비하는 밸브 장치가 열려, 파일럿 유로 (450) 에 작동유가 공급된다. 또한, 압력 센서 (66) 는, 그 때의 파일럿 유로 (450) 내에 있어서의 작동유의 압력을 파일럿압으로서 검출한다. 압력 센서 (66) 는, 검출한 파일럿압을, 선회 조작량 (MR) 으로서 작업기 컨트롤러 (26) 에 송신한다. 좌조작 레버 (25L) 의 전후 방향의 조작량을, 이하, 적절히 선회 조작량 (MR) 이라고 칭한다.

우조작 레버 (25R) 가 조작됨으로써, 조작 장치 (25) 는, 우조작 레버 (25R) 의 조작량에 따른 크기의 파일럿 유압을 방향 제어 밸브 (64) 에 공급한다. 좌조작 레버 (25L) 가 조작됨으로써, 조작 장치 (25) 는, 좌조작 레버 (25L) 의 조작량에 따른 크기의 파일럿 유압을 제어 밸브 (27) 에 공급한다. 이 파일럿 유압에 의해, 방향 제어 밸브 (64) 의 스풀이 동작한다.

파일럿 유로 (450) 에는, 제어 밸브 (27) 가 형성되어 있다. 우조작 레버 (25R) 및 좌조작 레버 (25L) 의 조작량은, 파일럿 유로 (450) 에 설치되는 압력 센서 (66) 에 의해 검출된다. 압력 센서 (66) 가 검출한 파일럿 유압은, 작업기 컨트롤러 (26) 에 입력된다. 작업기 컨트롤러 (26) 는, 입력된 파일럿 유압에 따른, 파일럿 유로 (450) 의 제어 신호 (N) 를 제어 밸브 (27) 에 출력하여, 파일럿 유로 (450) 를 개폐한다.

조작 장치 (25) 는, 주행용 레버 (25FL, 25FR) 를 갖는다. 본 실시형태에 있어서, 조작 장치 (25) 는, 파일럿 유압 방식이 사용되기 때문에, 유압 펌프 (36) 로부터, 감압된 작동유가 방향 제어 밸브 (64) 에 공급되고, 파일럿 유로 (450) 내의 작동유의 압력에 기초하여 방향 제어 밸브의 스풀이 구동된다. 그러면, 도시하지 않은 주행 장치 (유압 모터) 에 유압 펌프로부터 공급되고, 주행 가능해진다. 파일럿 유로 (450) 내의 작동유의 압력은, 압력계 (27PC) 에 의해 검출된다.

주행 조작 검출부 (25PL, 25PR) 는, 주행용 레버 (25FL, 25FR) 의 조작량에 따라, 오퍼레이터에 의한 주행 장치 (5) 의 조작을 접수한다. 오퍼레이터에 의한 주행 장치 (5), 구체적으로는 크롤러 트랙 (5a, 5b) 의 조작을 접수한다. 주행용 레버 (25FL, 25FR) 의 밟기량은 압력 센서 (27PC) 로 검출되어, 작업기 컨트롤러 (26) 에 조작량 (MD) 으로서 출력된다.

좌조작 레버 (25L) 및 우조작 레버 (25R) 의 조작량이, 예를 들어, 포텐셔미터 및 홀 IC 등에 의해 검출되고, 작업기 컨트롤러 (26) 는, 이들 검출치에 기초하여 방향 제어 밸브 (64) 및 제어 밸브 (27) 를 제어함으로써, 작업기 (2) 를 제어해도 된다. 이와 같이, 좌조작 레버 (25L) 및 우조작 레버 (25R) 는, 전기 방식이어도 된다. 선회 조작과 아암 조작은 바뀌어도 된다. 이 경우, 좌조작 레버 (25L) 의 좌우 방향에 있어서의 조작에 따라 아암 (7) 의 신장 또는 굽힘 동작이 실행되고, 좌조작 레버 (25L) 의 전후 방향에 있어서의 조작에 따라 상부 선회체 (3) 의 좌우의 선회 동작이 실행된다.

제어 시스템 (200) 은, 제 1 스트로크 센서 (16) 와 제 2 스트로크 센서 (17) 와 제 3 스트로크 센서 (18) 를 갖는다. 예를 들어, 제 1 스트로크 센서 (16) 는 붐 실린더 (10) 에, 제 2 스트로크 센서 (17) 는 아암 실린더 (11) 에, 제 3 스트로크 센서 (18) 는 버킷 실린더 (12) 에, 각각 형성된다. 제 1 스트로크 센서 (16) 는, 붐 실린더 (10) 의 스트로크 길이 (이하, 적절히 붐 실린더 길이 (LS1) 라고 칭한다) 를 검출한다. 제 1 스트로크 센서 (16) 는, 붐 실린더 (10) 의 신장에 대응하는 변위량을 검출하여, 센서 컨트롤러 (39) 에 출력한다. 센서 컨트롤러 (39) 는, 제 1 스트로크 센서 (16) 의 변위량에 대응하는 붐 실린더 (10) 의 실린더 길이 (LS1) 를 산출한다. 센서 컨트롤러 (39) 는, 제 1 스트로크 센서 (16) 가 검출한 붐 실린더 길이 (LS1) 로부터, 유압 셔블 (100) 의 로컬 좌표계, 구체적으로는 차량 본체 (1) 의 로컬 좌표계에 있어서의 수평면과 직교하는 방향 (z 축 방향) 에 대한 붐 (6) 의 경사각 (θ1) 을 산출하여, 작업기 컨트롤러 (26) 및 표시 컨트롤러 (28) 에 출력한다.

제 2 스트로크 센서 (17) 는, 아암 실린더 (11) 의 스트로크 길이 (이하, 적절히 아암 실린더 길이 (LS2) 라고 칭한다) 를 검출한다. 제 2 스트로크 센서 (17) 는, 아암 실린더 (11) 의 신장에 대응하는 변위량을 검출하여, 센서 컨트롤러 (39) 에 출력한다. 센서 컨트롤러 (39) 는, 제 2 스트로크 센서 (17) 의 변위량에 대응하는 아암 실린더 (11) 의 실린더 길이 (LS2) 를 산출한다.

센서 컨트롤러 (39) 는, 제 2 스트로크 센서 (17) 가 검출한 아암 실린더 길이 (LS2) 로부터, 붐 (6) 에 대한 아암 (7) 의 경사각 (θ2) 을 산출하여, 작업기 컨트롤러 (26) 및 표시 컨트롤러 (28) 에 출력한다. 제 3 스트로크 센서 (18) 는, 버킷 실린더 (12) 의 스트로크 길이 (이하, 적절히 버킷 실린더 길이 (LS3) 라고 칭한다) 를 검출한다. 제 3 스트로크 센서 (18) 는, 버킷 실린더 (12) 의 신장에 대응하는 변위량을 검출하여, 센서 컨트롤러 (39) 에 출력한다. 센서 컨트롤러 (39) 는, 제 3 스트로크 센서 (18) 의 변위량에 대응하는 버킷 실린더 (12) 의 실린더 길이 (LS2) 를 산출한다.

센서 컨트롤러 (39) 는, 제 3 스트로크 센서 (18) 가 검출한 버킷 실린더 길이 (LS3) 로부터, 아암 (7) 에 대한 버킷 (8) 이 갖는 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 의 경사각 (θ3) 을 산출하여, 작업기 컨트롤러 (26) 및 표시 컨트롤러 (28) 에 출력한다. 붐 (6), 아암 (7) 및 버킷 (8) 의 경사각 (θ1), 경사각 (θ2) 및 경사각 (θ3) 은, 제 1 스트로크 센서 (16) 등으로 계측하는 것 이외에, 붐 (6) 에 장착되어 붐 (6) 의 경사각을 계측하는 로터리 인코더와, 아암 (7) 에 장착되어 아암 (7) 의 경사각을 계측하는 로터리 인코더와, 버킷 (8) 에 장착되어 버킷 (8) 의 경사각을 계측하는 로터리 인코더에 의해 취득되어도 된다.

작업기 컨트롤러 (26) 는, RAM (Random Access Memory) 및 ROM (Read Only Memory) 등의 기억부 (26M) 와, CPU (Central Processing Unit) 등의 처리부 (26P) 를 갖는다. 작업기 컨트롤러 (26) 는, 도 2 에 나타내는 압력 센서 (66) 의 검출치에 기초하여, 제어 밸브 (27) 및 개입 밸브 (27C) 를 제어한다.

도 2 에 나타내는 방향 제어 밸브 (64) 는, 예를 들어 비례 제어 밸브이고, 조작 장치 (25) 로부터 공급되는 작동유에 의해 제어된다. 방향 제어 밸브 (64) 는, 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11), 버킷 실린더 (12) 및 선회 모터 (38) 등의 유압 액츄에이터와 유압 펌프 (36, 37) 사이에 배치된다. 방향 제어 밸브 (64) 는, 유압 펌프 (36, 37) 로부터 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11), 버킷 실린더 (12) 및 선회 모터 (38) 에 공급되는 작동유의 유량을 제어한다.

제어 시스템 (200) 이 구비하는 위치 검출 장치 (19) 는, 유압 셔블 (100) 의 위치를 검출한다. 위치 검출 장치 (19) 는, 전술한 GNSS 안테나 (21, 22) 를 포함한다. GNSS 안테나 (21, 22) 로 수신된 GNSS 전파에 따른 신호가, 글로벌 좌표 연산부 (23) 에 입력된다. GNSS 안테나 (21) 는, 자신의 위치를 나타내는 기준 위치 데이터 (P1) 를 측위 위성으로부터 수신한다. GNSS 안테나 (22) 는, 자신의 위치를 나타내는 기준 위치 데이터 (P2) 를 측위 위성으로부터 수신한다. GNSS 안테나 (21, 22) 는, 예를 들어 10 ㎐ 주기로 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신한다. 기준 위치 데이터 (P1, P2) 는, GNSS 안테나가 설치되어 있는 위치의 정보이다. GNSS 안테나 (21, 22) 는, 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 때마다, 글로벌 좌표 연산부 (23) 에 출력한다.

글로벌 좌표 연산부 (23) 는, 글로벌 좌표계로 나타내는 2 개의 기준 위치 데이터 (P1, P2) (복수의 기준 위치 데이터) 를 취득한다. 글로벌 좌표 연산부 (23) 는, 2 개의 기준 위치 데이터 (P1, P2) 에 기초하여, 상부 선회체 (3) 의 배치를 나타내는 선회체 배치 데이터를 생성한다. 본 실시형태에 있어서, 선회체 배치 데이터에는, 2 개의 기준 위치 데이터 (P1, P2) 의 일방의 기준 위치 데이터 (P) 와, 2 개의 기준 위치 데이터 (P1, P2) 에 기초하여 생성된 선회체 방위 데이터 (Q) 가 포함된다. 선회체 방위 데이터 (Q) 는, GNSS 안테나 (21, 22) 가 취득한 기준 위치 데이터 (P) 로부터 결정되는 방위가, 글로벌 좌표의 기준 방위 (예를 들어 북) 에 대하여 이루는 각에 기초하여 결정된다. 선회체 방위 데이터 (Q) 는, 상부 선회체 (3), 즉 작업기 (2) 가 향하고 있는 방위를 나타내고 있다. 글로벌 좌표 연산부 (23) 는, 예를 들어 10 ㎐ 의 주파수로 GNSS 안테나 (21, 22) 로부터 2 개의 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 취득할 때마다, 선회체 배치 데이터, 즉 기준 위치 데이터 (P) 와 선회체 방위 데이터 (Q) 를 갱신하여, 작업기 컨트롤러 (26) 및 표시 컨트롤러 (28) 에 출력한다.

IMU (24) 는, 상부 선회체 (3) 에 장착되어 있다. IMU (24) 는, 상부 선회체 (3) 의 동작을 나타내는 동작 데이터를 검출한다. IMU (24) 가 검출하는 동작 데이터는, 예를 들어, 가속도 및 각속도이다. 실시형태에 있어서, 동작 데이터는, 도 1 에 나타내는, 상부 선회체 (3) 의 선회축 (z) 을 중심으로 하여 상부 선회체 (3) 가 선회하는 선회 각속도 (ω) 이다. 선회 각속도 (ω) 는, 예를 들어, IMU (24) 가 검출한 상부 선회체 (3) 의 선회 각도를 시간으로 미분함으로써 구해진다. 상부 선회체 (3) 의 선회 각도는, GNSS 안테나 (21, 22) 의 위치 정보로부터 취득되어도 된다.

도 3a 는, 유압 셔블 (100) 의 측면도이다. 도 3b 는, 유압 셔블 (100) 의 배면도이다. IMU (24) 는, 도 3a 및 도 3b 에 나타내는 바와 같이, 차량 본체 (1) 의 좌우 방향에 대한 경사각 (θ4) 과, 차량 본체 (1) 의 전후 방향에 대한 경사각 (θ5) 과, 가속도와, 각속도를 검출한다. IMU (24) 는, 예를 들어 100 ㎐ 의 주파수로 선회 각속도 (ω), 경사각 (θ4) 및 경사각 (θ5) 을 갱신한다. IMU (24) 에 있어서의 갱신 주기는, 글로벌 좌표 연산부 (23) 에 있어서의 갱신 주기보다 짧은 것이 바람직하다. IMU (24) 가 검출한 선회 각속도 (ω), 경사각 (θ5) 은, 센서 컨트롤러 (39) 에 출력된다. 센서 컨트롤러 (39) 는, 선회 각속도 (ω), 경사각 (θ4), 경사각 (θ5) 에 대하여 필터 처리 등을 실시한 후, 작업기 컨트롤러 (26) 및 표시 컨트롤러 (28) 에 출력한다.

표시 컨트롤러 (28) 는, 글로벌 좌표 연산부 (23) 로부터 선회체 배치 데이터 (기준 위치 데이터 (P) 및 선회체 방위 데이터 (Q)) 를 취득한다. 본 실시형태에 있어서, 표시 컨트롤러 (28) 는, 작업기 위치 데이터로서 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 의 3 차원 위치를 나타내는 버킷 날끝 위치 데이터 (S) 를 생성한다. 그리고, 표시 컨트롤러 (28) 는, 버킷 날끝 위치 데이터 (S) 와 후술하는 목표 시공 정보 (T) 를 이용하여, 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 생성한다. 표시 컨트롤러 (28) 는, 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 에 기초하는 표시용의 목표 굴삭 지형 데이터 (Ua) 를 도출하고, 표시용의 목표 굴삭 지형 데이터 (Ua) 에 기초하여, 표시부 (29) 에 목표 굴삭 지형 (43I) 을 표시시킨다.

표시부 (29) 는, 예를 들어, 액정 표시 장치 등이지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 실시형태에 있어서는, 표시부 (29) 에 인접하여, 스위치 (29S) 가 설치되어 있다. 스위치 (29S) 는, 후술하는 굴삭 제어를 실행시키거나, 실행 중인 굴삭 제어를 정지시키기 위한 입력 장치이다.

작업기 컨트롤러 (26) 는, 도 1 에 나타내는 선회축 (z) 을 중심으로 하여 상부 선회체 (3) 가 선회하는 선회 각속도 (ω) 를 나타내는 선회 각속도 (ω) 를 센서 컨트롤러 (39) 로부터 취득한다. 또한, 작업기 컨트롤러 (26) 는, 압력 센서 (66) 로부터 붐 조작 신호 (MB), 버킷 조작 신호 (MT), 아암 조작 신호 (MA) 및 선회 조작 신호 (MR) 를 취득한다. 작업기 컨트롤러 (26) 는, 센서 컨트롤러 (39) 로부터 붐 (6) 의 경사 각도 (θ1), 아암 (7) 의 경사 각도 (θ2), 버킷 (8) 의 경사 각도 (θ3) 를 취득한다.

작업기 컨트롤러 (26) 는, 표시 컨트롤러 (28) 로부터, 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 취득한다. 작업기 컨트롤러 (26) 는, 센서 컨트롤러 (39) 로부터 취득한 작업기 (2) 의 각도로부터 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 의 위치 (이하, 적절히 날끝 위치라고 칭한다) 를 산출한다. 작업기 컨트롤러 (26) 는, 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 따라 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 이 이동하도록, 조작 장치 (25) 로부터 입력된 붐 조작량 (MB), 버킷 조작량 (MT) 및 아암 조작량 (MA) 을, 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 와 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 의 거리와 속도에 기초하여 조정한다. 작업기 컨트롤러 (26) 는, 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 따라 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 이 이동하도록 작업기 (2) 를 제어하기 위한 제어 신호 (N) 를 생성하여, 도 2 에 나타내는 제어 밸브 (27) 에 출력한다. 이와 같은 처리에 의해, 작업기 (2) 가 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 에 가까워지는 속도는, 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 에 대한 거리에 따라 제한된다.

작업기 컨트롤러 (26) 로부터의 제어 신호 (N) 에 따라, 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11) 및 버킷 실린더 (12) 의 각각에 대하여 2 개씩 형성된 제어 밸브 (27) 가 개폐한다. 좌조작 레버 (25L) 또는 우조작 레버 (25R) 의 조작과 제어 밸브 (27) 의 개폐 지령에 기초하여, 방향 제어 밸브 (64) 의 스풀이 동작하여, 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11) 및 버킷 실린더 (12) 에 작동유가 공급된다.

글로벌 좌표 연산부 (23) 는, 글로벌 좌표계에 있어서의 GNSS 안테나 (21, 22) 의 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 검출한다. 글로벌 좌표계는, 유압 셔블 (100) 의 작업 에어리어 (GD) 에 설치된 기준이 되는, 예를 들어 기준 말뚝 (60) 의 기준 위치 (PG) 를 기준으로 한, (X, Y, Z) 로 나타내는 3 차원 좌표계이다. 도 3a 에 나타내는 바와 같이, 기준 위치 (PG) 는, 예를 들어, 작업 에어리어 (GD) 에 설치된 기준 말뚝 (60) 의 선단 (60T) 에 위치한다. 본 실시형태에 있어서, 글로벌 좌표계란, 예를 들어, GNSS 에 있어서의 좌표계이다.

도 2 에 나타내는 표시 컨트롤러 (28) 는, 위치 검출 장치 (19) 에 의한 검출 결과에 기초하여, 글로벌 좌표계로 보았을 때의 로컬 좌표계의 위치를 산출한다. 로컬 좌표계란, 유압 셔블 (100) 을 기준으로 한, (x, y, z) 로 나타내는 3 차원 좌표계이다. 본 실시형태에 있어서, 로컬 좌표계의 기준 위치 (PL) 는, 예를 들어, 상부 선회체 (3) 가 선회하기 위한 스윙 서클 상에 위치한다. 본 실시형태에 있어서, 예를 들어, 작업기 컨트롤러 (26) 는, 다음과 같이 하여 글로벌 좌표계로 보았을 때의 로컬 좌표계의 위치를 산출한다.

센서 컨트롤러 (39) 는, 제 1 스트로크 센서 (16) 가 검출한 붐 실린더 길이로부터, 로컬 좌표계에 있어서의 수평면과 직교하는 방향 (z 축 방향) 에 대한 붐 (6) 의 경사각 (θ1) 을 산출한다. 작업기 컨트롤러 (26) 는, 제 2 스트로크 센서 (17) 가 검출한 아암 실린더 길이로부터, 붐 (6) 에 대한 아암 (7) 의 경사각 (θ2) 을 산출한다. 작업기 컨트롤러 (26) 는, 제 3 스트로크 센서 (18) 가 검출한 버킷 실린더 길이로부터, 아암 (7) 에 대한 버킷 (8) 의 경사각 (θ3) 을 산출한다.

작업기 컨트롤러 (26) 의 기억부 (26M) 는, 작업기 (2) 의 데이터 (이하, 적절히 작업기 데이터라고 한다) 를 기억하고 있다. 작업기 데이터는, 붐 (6) 의 길이 (L1), 아암 (7) 의 길이 (L2) 및 버킷 (8) 의 길이 (L3) 를 포함한다. 도 3a 에 나타내는 바와 같이, 붐 (6) 의 길이 (L1) 는, 붐 핀 (13) 부터 아암 핀 (14) 까지의 길이에 상당한다. 아암 (7) 의 길이 (L2) 는, 아암 핀 (14) 부터 버킷 핀 (15) 까지의 길이에 상당한다. 버킷 (8) 의 길이 (L3) 는, 버킷 핀 (15) 부터 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 까지의 길이에 상당한다. 날끝 (8T) 은, 도 1 에 나타내는 칼날 (8B) 의 선단이다. 또한, 작업기 데이터는, 로컬 좌표계의 기준 위치 (PL) 에 대한 붐 핀 (13) 까지의 위치 정보를 포함한다.

도 4 는, 목표 시공면의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 유압 셔블 (100) 이 구비하는 작업기 (2) 의 굴삭 대상의 굴삭 후에 있어서의 마무리의 목표가 되는 목표 시공 정보 (T) 는, 삼각형 폴리곤에 의해 각각 표현되는 복수의 목표 시공면 (41) 을 포함한다. 도 4 에서는 복수의 목표 시공면 (41) 중 1 개에만 부호 41 이 부여되어 있고, 다른 목표 시공면 (41) 의 부호는 생략되어 있다. 작업기 컨트롤러 (26) 는, 버킷 (8) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 을 침식하는 것을 억제하기 위해서, 작업기 (2) 가 굴삭 대상에 접근하는 방향의 속도가 제한 속도 이하가 되도록 제어한다. 이 제어를, 적절히 굴삭 제어라고 한다. 다음으로, 작업기 컨트롤러 (26) 에 의해 실행되는 굴삭 제어에 대하여 설명한다.

＜굴삭 제어에 대하여＞

도 5 는, 작업기 컨트롤러 (26) 및 표시 컨트롤러 (28) 를 나타내는 블록도이다. 도 6 은, 표시부에 표시되는 목표 굴삭 지형 (43I) 의 일례를 나타내는 도면이다. 도 7 은, 목표 속도와 수직 속도 성분과 수평 속도 성분의 관계를 나타내는 모식도이다. 도 8 은, 수직 속도 성분과 수평 속도 성분의 산출 방법을 나타내는 도면이다. 도 9 는, 수직 속도 성분과 수평 속도 성분의 산출 방법을 나타내는 도면이다. 도 10 은, 날끝과 목표 굴삭 지형 (43I) 사이의 거리를 나타내는 모식도이다. 도 11 은, 제한 속도 정보의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 12 는, 붐의 제한 속도의 수직 속도 성분의 산출 방법을 나타내는 모식도이다. 도 13 은, 붐의 제한 속도의 수직 속도 성분과 붐의 제한 속도의 관계를 나타내는 모식도이다. 도 14 는, 날끝의 편차량 및 변위량을 나타내는 모식도이다.

도 4 및 도 5 에 나타내는 바와 같이, 표시 컨트롤러 (28) 는, 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 생성하여 작업기 컨트롤러 (26) 에 출력한다. 굴삭 제어는, 예를 들어, 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터가, 도 2 에 나타내는 스위치 (29S) 를 이용하여 굴삭 제어를 실행하는 것을 선택한 경우에 실행된다. 굴삭 제어가 실행되는 데에 있어서, 작업기 컨트롤러 (26) 는, 붐 조작량 (MB), 아암 조작량 (MA) 및 버킷 조작량 (MT) 그리고 표시 컨트롤러 (28) 로부터 취득한 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 및 센서 컨트롤러 (39) 로부터 취득한 경사 각도 (θ1, θ2, θ3) 를 이용하여, 굴삭 제어에 필요한 붐 지령 신호 (CBI) 를 생성하고, 또한 필요에 따라 아암 지령 신호 및 버킷 지령 신호를 생성하고, 제어 밸브 (27) 및 개입 밸브 (27C) 를 구동하여 작업기 (2) 를 제어한다.

먼저, 표시 컨트롤러 (28) 에 대하여 설명한다. 표시 컨트롤러 (28) 는, 목표 시공 정보 격납부 (28A) 와, 버킷 날끝 위치 데이터 생성부 (28B) 와, 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 와 에러 판정부 (28D) 를 포함한다. 목표 시공 정보 격납부 (28A) 는, 작업 에어리어에 있어서의 목표 형상을 나타내는 정보로서의 목표 시공 정보 (T) 를 격납하고 있다. 목표 시공 정보 (T) 는, 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 정보로서의 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 생성하기 위해서 필요로 하는 좌표 데이터 및 각도 데이터를 포함하고 있다. 목표 시공 정보 (T) 는, 복수의 목표 시공면 (41) 의 위치 정보를 포함한다. 굴삭 제어 작업기 컨트롤러 (26) 가 작업기 (2) 를 제어하거나, 표시부 (29) 에 목표 굴삭 지형 데이터 (Ua) 를 표시시키기 위해서 필요한 목표 시공 정보 (T) 는, 예를 들어, 무선 통신에 의해 목표 시공 정보 격납부 (28A) 에 다운로드된다. 또한, 필요한 목표 시공 정보 (T) 는, 이것을 보존하고 있는 단말 장치를 표시 컨트롤러 (28) 에 접속하여, 목표 시공 정보 격납부 (28A) 에 다운로드되어도 되고, 지출 (持出) 가능한 기억 장치를 컨트롤러 (28) 에 접속하여 전송해도 된다.

버킷 날끝 위치 데이터 생성부 (28B) 는, 글로벌 좌표 연산부 (23) 로부터 취득하는 기준 위치 데이터 (P) 및 선회체 방위 데이터 (Q) 에 기초하여, 상부 선회체 (3) 의 선회축 (z) 을 통과하는 유압 셔블 (100) 의 선회 중심의 위치를 나타내는 선회 중심 위치 데이터 (XR) 를 생성한다. 선회 중심 위치 데이터 (XR) 는, 로컬 좌표계의 기준 (PL) 과 xy 좌표가 일치한다.

버킷 날끝 위치 데이터 생성부 (28B) 는, 선회 중심 위치 데이터 (XR) 와 작업기 (2) 의 경사각 (θ1, θ2, θ3) 에 기초하여, 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 의 현재 위치를 나타내는 버킷 날끝 위치 데이터 (S) 를 생성한다.

버킷 날끝 위치 데이터 생성부 (28B) 는, 전술한 바와 같이, 예를 들어 10 ㎐ 의 주파수로 기준 위치 데이터 (P) 와 선회체 방위 데이터 (Q) 를 글로벌 좌표 연산부 (23) 로부터 취득한다. 따라서, 버킷 날끝 위치 데이터 생성부 (28B) 는, 예를 들어 10 ㎐ 의 주파수로 버킷 날끝 위치 데이터 (S) 를 갱신할 수 있다. 버킷 날끝 위치 데이터 생성부 (28B) 는, 갱신한 버킷 날끝 위치 데이터 (S) 를 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 에 출력한다.

목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 는, 목표 시공 정보 격납부 (28A) 에 격납된 목표 시공 정보 (T) 와, 버킷 날끝 위치 데이터 생성부 (28B) 로부터의 버킷 날끝 위치 데이터 (S) 를 취득한다. 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 는, 로컬 좌표계에 있어서 날끝 (8T) 의 현시점에 있어서의 날끝 위치 (P4) 를 통과하는 수선과 목표 시공면 (41) 의 교점을 굴삭 대상 위치 (44) 로서 설정한다. 굴삭 대상 위치 (44) 는, 버킷 (8) 의 날끝 위치 (P4) 의 바로 아래의 점이다. 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 는, 목표 시공 정보 (T) 와 버킷 날끝 위치 데이터 (S) 에 기초하여, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 상부 선회체 (3) 의 전후 방향으로 규정되고, 또한 굴삭 대상 위치 (44) 를 통과하는 작업기 (2) 의 평면 (42) 과, 복수의 목표 시공면 (41) 으로 나타내는 목표 시공 정보 (T) 의 교선 (43) 을, 목표 굴삭 지형 (43I) 의 후보선으로서 취득한다. 굴삭 대상 위치 (44) 는, 후보선 상의 일점이다. 평면 (42) 은, 작업기 (2) 가 동작하는 평면 (동작 평면) 이다.

작업기 (2) 의 동작 평면은, 붐 (6) 및 아암 (7) 이 유압 셔블 (100) 의 로컬 좌표계의 z 축과 평행한 축 주위를 회동하지 않는 경우, 유압 셔블 (100) 의 xz 평면과 평행한 평면이다. 붐 (6) 및 아암 (7) 의 적어도 일방이 유압 셔블 (100) 의 로컬 좌표계의 z 축과 평행한 축 주위를 회동하는 경우, 작업기 (2) 의 동작 평면은, 아암이 회동하는 축, 즉 도 1 에 나타내는 아암 핀 (14) 의 축선과 직교하는 평면이다. 이하에 있어서, 작업기 (2) 의 동작 평면을 아암 동작 평면이라고 칭한다.

목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 는, 목표 시공 정보 (T) 의 굴삭 대상 위치 (44) 의 전후에 있어서의 단수 또는 복수의 변곡점과 그 전후의 선을, 굴삭 대상이 되는 목표 굴삭 지형 (43I) 으로서 결정한다. 도 4 에 나타내는 예에서는, 2 개의 변곡점 (Pv1, Pv2) 과 그 전후의 선이 목표 굴삭 지형 (43I) 으로서 결정된다. 그리고, 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 는, 굴삭 대상 위치 (44) 의 전후에 있어서의 단수 또는 복수의 변곡점의 위치 정보와 그 전후의 선의 각도 정보를, 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 정보인 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 로서 생성한다. 본 실시형태에 있어서, 목표 굴삭 지형 (43I) 은 선으로 규정하고 있지만, 예를 들어 버킷 (8) 의 폭 등에 기초하여, 면으로서 규정되어 있어도 된다. 이와 같이 하여 생성된 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 는, 복수의 목표 시공면 (41) 의 일부의 정보를 가지고 있다. 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 는, 생성한 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 작업기 컨트롤러 (26) 에 출력한다. 본 실시형태에 있어서, 표시 컨트롤러 (28) 와 작업기 컨트롤러는 직접 신호의 교환을 하지만, 예를 들어, CAN (Controller Area Network) 과 같은 차내 신호선을 개재하여 신호를 교환해도 된다.

본 실시형태에 있어서, 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 는, 작업기 (2) 가 동작하는 동작 평면으로서의 평면 (42) 과, 미리 준비된 적어도 1 개의 목표 시공면 (제 1 목표 시공면) (41) 이 교차하는 부분에 있어서의 정보이다. 평면 (42) 은, 도 3a, 도 3b 에 나타내는 로컬 좌표계 (x, y, z) 에 있어서의 xz 평면이다. 평면 (42) 에 의해, 복수의 목표 시공면 (41) 을 자르는 것에 의해 얻어진 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를, 적절히 전후 방향 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 라고 칭한다.

표시 컨트롤러 (28) 는, 필요에 따라, 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 에 기초하여 표시부 (29) 에 목표 굴삭 지형 (43I) 을 표시시킨다. 표시용의 정보로는, 표시용의 목표 굴삭 지형 데이터 (Ua) 가 사용된다. 표시용의 목표 굴삭 지형 데이터 (Ua) 에 기초하여, 예를 들어, 도 5 에 나타내는 바와 같은, 버킷 (8) 의 굴삭 대상으로서 설정된 목표 굴삭 지형 (43I) 과 날끝 (8T) 의 위치 관계를 나타내는 화상이, 표시부 (29) 에 표시된다. 표시 컨트롤러 (28) 는, 표시용의 목표 굴삭 지형 데이터 (Ua) 에 기초하여 표시부 (29) 에 목표 굴삭 지형 (표시용의 목표 굴삭 지형) (43I) 을 표시한다. 작업기 컨트롤러 (26) 에 출력된 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 는 굴삭 제어에 사용된다. 굴삭 제어에 사용되는 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를, 적절히 작업용 목표 굴삭 지형 데이터라고 칭한다.

목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 는, 전술한 바와 같이, 예를 들어 10 ㎐ 의 주파수로 버킷 날끝 위치 데이터 (S) 를 버킷 날끝 위치 데이터 생성부 (28B) 로부터 취득한다. 따라서, 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 는, 예를 들어 10 ㎐ 의 주파수로 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 갱신하여, 작업기 컨트롤러 (26) 에 출력할 수 있다. 작업기 컨트롤러 (26) 는, 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 가 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 생성하는 주기로, 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 취득할 수 있다.

에러 판정부 (28D) 는, 예를 들어, 도 1 및 도 2 에 나타내는 GNSS 안테나 (21, 22) 가 측위 위성으로부터 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 수 없게 된 결과, 기준 위치 데이터 (P) 를 글로벌 좌표 연산부 (23) 로부터 취득할 수 없는 경우에, 에러 신호 (J) 를 작업기 컨트롤러 (26) 에 출력한다. 에러 판정부 (28D) 는, 예를 들어, 버킷 날끝 위치 데이터 생성부 (28B) 가 버킷 날끝 위치 데이터 (S) 를 생성할 수 없게 된 결과, 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 가 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 생성할 수 없게 된 경우 등에, 에러 신호 (J) 를 출력해도 된다. 또한, 에러 판정부 (28D) 는, 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 가 목표 시공 정보 격납부 (28A) 로부터 목표 시공 정보 (T) 를 취득할 수 없는 결과, 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 생성할 수 없게 된 경우 등에, 에러 신호 (J) 를 출력해도 된다. 즉, 에러 판정부 (28D) 는, 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 가 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 생성할 수 없게 된 경우 등에, 에러 신호 (J) 를 출력할 수 있다. 이것은, 예를 들어, 굴삭 제어 중에, 작업기 (2), 보다 구체적으로는 버킷 (8) 이 목표 시공면 (41) 으로부터 벗어난 경우가 해당된다.

굴삭 제어는, 목표 굴삭 지형 (43I) 을 도출하는 목표 시공면 (41) 에 대하여 실시되는데, 굴삭 제어 중에, 작업기 (2), 보다 구체적으로는 버킷 (8) 이 목표 시공면 (41) 으로부터 벗어난 경우의 처리에 대하여 설명한다. 목표 시공면 (41) 은 현장 단위로 설정되지만, 이 설정은 반드시 간단한 것은 아니기 때문에, 시공이 필요한 일부의 목표 시공 정보 (T) 만이 작성되는 경우가 있다. 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 이 목표 시공면 (41) 이 없는 장소로 이동한 경우, 표시 컨트롤러 (28) 는 목표 굴삭 지형 (43I) 을 무효치로서 취득하여, 출력한다. 작업기 컨트롤러 (26) 는, 이 경우에는 무효치가 되어 있는 목표 굴삭 지형 (43I) 과 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 하에 존재하는 굴삭 대상 위치 (44) 의 거리를 무한대로서 산출한다.

굴삭 제어가 실행되고 있는 목표 굴삭 지형 (43I) 과 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 이 가깝고, 또한 (붐 제한 거리 이내) 붐 (6) 이 개입하는 제어 (이하, 적절히 붐 개입 제어라고 칭한다) 의 상승 동작이 실시되고 있는 경우, 목표 굴삭 지형 (43I) 과 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 의 거리가 커지기 때문에, 붐 (6) 의 상승 동작이 해제된다. 이 때, 작업기 컨트롤러 (26) 는, 붐 (6) 의 상승 동작으로부터 붐 (6) 의 상승 동작의 해제로 서서히 이행하도록, 전자 밸브 (27E) 를 서서히 닫는다. 이 처리를 모듈레이션 처리라고 한다.

목표 굴삭 지형 (43I) 과 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 의 거리가 급격하게 증가하면, 붐 (6) 이 급격하게 하강하기 때문에, 유압 셔블의 오퍼레이터가 예기치 않은 쇼크가 발생할 가능성이 있다. 모듈레이션 처리는, 이 쇼크를 해소할 수 있다. 모듈레이션 처리가 실행되는 조건의 예외로서, 목표 굴삭 지형 (43I) 과 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 의 거리가, 붐 제한 거리 (후술하는 제 1 소정치 (dth1) 이고, 예를 들어 800 mm) 보다 큰 소정 거리 (예를 들어 3000 mm) 이내인 경우를 들 수 있다. 이 조건이 성립하면, 작업기 컨트롤러 (26) 는, 모듈레이션 처리를 실행하지 않는다. 예를 들어, 오퍼레이터가, 단차가 큰 지형에서 하방의 지형을 향하여 작업기 (2) 를 이동시켜, 굴삭 대상 위치 (44) 가 목표 시공면 (41) 상에 존재하지 않는 경우와 동일하게, 붐 개입 제어가 실시되지 않은 상태가 된다. 이 경우, 오퍼레이터의 의사에 기초하여 굴삭 제어로부터 이탈하는 상태가 된다. 이 경우에는, 오퍼레이터의 의도이기 때문에 쇼크의 발생은 허용된다.

GNSS 안테나 (21, 22) 가 측위 위성으로부터 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 수 없게 된 등의 결과, 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 가 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 생성할 수 없게 된 경우, 표시 컨트롤러 (28) 는, 초기화 (이니셜라이즈) 작업을 실행한다. 다음으로, 작업기 컨트롤러 (26) 에 대하여 설명한다.

작업기 컨트롤러 (26) 는, 목표 속도 결정부 (52) 와 거리 취득부 (53) 와 제한 속도 결정부 (54) 와 작업기 제어부 (57) 와 데이터 유지부 (58) 와 전환부 (59) 를 갖는다. 작업기 컨트롤러 (26) 는, 전술한 전후 방향 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 에 기초하는 목표 굴삭 지형 (43I) 을 이용하여 굴삭 제어를 실행한다. 이와 같이, 본 실시형태에서는, 표시에 사용되는 목표 굴삭 지형 (43I) 과, 굴삭 제어에 사용되는 목표 굴삭 지형 (43I) 이 있다. 전자를 표시용 목표 굴삭 지형이라고 칭하고, 후자를 굴삭 제어용 목표 굴삭 지형이라고 칭한다.

본 실시형태에 있어서, 목표 속도 결정부 (52), 거리 취득부 (53), 제한 속도 결정부 (54), 작업기 제어부 (57), 데이터 유지부 (58) 및 전환부 (59) 의 기능은, 도 2 에 나타내는 처리부 (26P) 가 실현한다. 다음으로, 작업기 컨트롤러 (26) 에 의한 굴삭 제어에 대하여 설명한다. 이 굴삭 제어는, 작업기 (2) 의 전후 방향에 있어서의 굴삭 제어의 예이지만, 작업기 (2) 의 폭 방향에 있어서도 굴삭 제어는 가능하다.

목표 속도 결정부 (52) 는, 붐 목표 속도 (Vc＿bm) 와 아암 목표 속도 (Vc＿am) 와 버킷 목표 속도 (Vc＿bkt) 를 결정한다. 붐 목표 속도 (Vc＿bm) 는, 붐 실린더 (10) 만이 구동될 때의 날끝 (8T) 의 속도이다. 아암 목표 속도 (Vc＿am) 는, 아암 실린더 (11) 만이 구동될 때의 날끝 (8T) 의 속도이다. 버킷 목표 속도 (Vc＿bkt) 는, 버킷 실린더 (12) 만이 구동될 때의 날끝 (8T) 의 속도이다. 붐 목표 속도 (Vc＿bm) 는, 붐 조작량 (MB) 에 따라 산출된다. 아암 목표 속도 (Vc＿am) 는, 아암 조작량 (MA) 에 따라 산출된다. 버킷 목표 속도 (Vc＿bkt) 는, 버킷 조작량 (MT) 에 따라 산출된다.

기억부 (26M) 는, 붐 조작량 (MB) 과 붐 목표 속도 (Vc＿bm) 의 관계를 규정하는 목표 속도 정보를 기억하고 있다. 목표 속도 결정부 (52) 는, 목표 속도 정보를 참조함으로써, 붐 조작량 (MB) 에 대응하는 붐 목표 속도 (Vc＿bm) 를 결정한다. 목표 속도 정보는, 예를 들어, 붐 조작량 (MB) 에 대한 붐 목표 속도 (Vc＿bm) 의 크기가 기술된 그래프이다. 목표 속도 정보는, 테이블 또는 수식 등의 형태여도 된다. 목표 속도 정보는, 아암 조작량 (MA) 과 아암 목표 속도 (Vc＿am) 의 관계를 규정하는 정보를 포함한다. 목표 속도 정보는, 버킷 조작량 (MT) 과 버킷 목표 속도 (Vc＿bkt) 의 관계를 규정하는 정보를 포함한다. 목표 속도 결정부 (52) 는, 목표 속도 정보를 참조함으로써, 아암 조작량 (MA) 에 대응하는 아암 목표 속도 (Vc＿am) 를 결정한다. 목표 속도 결정부 (52) 는, 목표 속도 정보를 참조함으로써, 버킷 조작량 (MT) 에 대응하는 버킷 목표 속도 (Vc＿bkt) 를 결정한다. 목표 속도 결정부 (52) 는, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 붐 목표 속도 (Vc＿bm) 를, 목표 굴삭 지형 (43I) (목표 굴삭 지형 데이터 (U)) 에 수직인 방향의 속도 성분 (이하, 적절히 수직 속도 성분이라고 칭한다) (Vcy＿bm) 및 목표 굴삭 지형 (43I) (목표 굴삭 지형 데이터 (U)) 에 평행한 방향의 속도 성분 (이하, 적절히 수평 속도 성분이라고 칭한다) (Vcx＿bm) 으로 변환한다.

예를 들어, 먼저, 목표 속도 결정부 (52) 는, 경사각 (θ5) 을 센서 컨트롤러 (39) 로부터 취득하고, 글로벌 좌표계의 수직 축에 대하여 목표 굴삭 지형 (43I) 과 직교하는 방향에 있어서의 기울기를 구한다. 그리고, 목표 속도 결정부 (52) 는, 이들 기울기로부터 로컬 좌표계의 수직축과 목표 굴삭 지형 (43I) 에 직교하는 방향의 기울기를 나타내는 각도 (β2) (도 8 참조) 를 구한다.

다음으로, 목표 속도 결정부 (52) 는, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 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. 그리고, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 목표 속도 결정부 (52) 는, 전술한 로컬 좌표계의 수직축과 목표 굴삭 지형 (43I) 에 직교하는 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, 전술한 목표 굴삭 지형 (43I) 에 대한 수직 속도 성분 (Vcy＿bm) 및 수평 속도 성분 (Vcx＿bm) 으로 변환한다. 동일하게, 목표 속도 결정부 (52) 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. 목표 속도 결정부 (52) 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.

거리 취득부 (53) 는, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 과 목표 굴삭 지형 (43I) 사이의 거리 (d) 를 취득한다. 상세하게는, 거리 취득부 (53) 는, 전술한 바와 같이 취득한 날끝 (8T) 의 위치 정보 및 목표 굴삭 지형 (43I) 의 위치를 나타내는 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 등으로부터, 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 과 목표 굴삭 지형 (43I) 사이의 최단이 되는 거리 (d) 를 산출한다. 본 실시형태에서는, 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 과 목표 굴삭 지형 (43I) 사이의 최단이 되는 거리 (d) 에 기초하여, 굴삭 제어가 실행된다.

제한 속도 결정부 (54) 는, 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 과 목표 굴삭 지형 (43I) 사이의 거리 (d) 에 기초하여, 도 1 에 나타내는 작업기 (2) 전체의 제한 속도 (Vcy＿lmt) 를 산출한다. 작업기 (2) 전체의 제한 속도 (Vcy＿lmt) 는, 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 에 접근하는 방향에 있어서 허용할 수 있는 날끝 (8T) 의 이동 속도이다. 도 2 에 나타내는 기억부 (26M) 는, 거리 (d) 와 제한 속도 (Vcy＿lmt) 의 관계를 규정하는 제한 속도 정보를 기억하고 있다.

도 11 은, 제한 속도 정보의 일례를 나타내고 있다. 도 11 중의 가로축은 거리 (d), 세로축은 제한 속도 (Vcy) 이다. 본 실시형태에 있어서, 날끝 (8T) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 의 외방, 즉 유압 셔블 (100) 의 작업기 (2) 측에 위치하고 있을 때의 거리 (d) 는 정 (正) 의 값이고, 날끝 (8T) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 의 내방, 즉 목표 굴삭 지형 (43I) 보다 굴삭 대상의 내부측에 위치하고 있을 때의 거리 (d) 는 부 (負) 의 값이다. 이것은, 예를 들어, 도 10 에 도시되는 바와 같이, 날끝 (8T) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 의 상방에 위치하고 있을 때의 거리 (d) 는 정의 값이고, 날끝 (8T) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 의 하방에 위치하고 있을 때의 거리 (d) 는 부의 값이라고도 말할 수 있다. 또한, 날끝 (8T) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 에 대하여 침식하지 않은 위치에 있을 때의 거리 (d) 는 정의 값이고, 날끝 (8T) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 에 대하여 침식하는 위치에 있을 때의 거리 (d) 는 부의 값이라고도 말할 수 있다. 날끝 (8T) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 상에 위치하고 있을 때, 즉 날끝 (8T) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 과 접하고 있을 때의 거리 (d) 는 0 이다.

본 실시형태에 있어서, 날끝 (8T) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 의 내방으로부터 외방을 향할 때의 속도를 정의 값으로 하고, 날끝 (8T) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 의 외방으로부터 내방을 향할 때의 속도를 부의 값으로 한다. 즉, 날끝 (8T) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 의 상방을 향할 때의 속도를 정의 값으로 하고, 날끝 (8T) 이 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 (43I) 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 (43I) 보다 상방에 있어서 날끝 (8T) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 으로부터 멀수록, 목표 굴삭 지형 (43I) 의 하방으로 향하는 속도가 커져, 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 (8T) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 으로부터 멀어지는 거리 (d) 가 0 이하일 때, 목표 굴삭 지형 (43I) 보다 하방에 있어서 날끝 (8T) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 으로부터 멀수록, 목표 굴삭 지형 (43I) 의 상방으로 향하는 속도가 커져, 제한 속도 (Vcy＿lmt) 의 절대치는 커진다.

거리 (d) 가 제 1 소정치 (dth1) 이상에서는, 제한 속도 (Vcy＿lmt) 는, Vmin 이 된다. 제 1 소정치 (dth1) 는 정의 값이고, d1 보다 크다. Vmin 은, 목표 속도의 최소치보다 작다. 요컨대, 거리 (d) 가 제 1 소정치 (dth1) 이상에서는, 작업기 (2) 의 동작의 제한이 실시되지 않는다. 따라서, 날끝 (8T) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 의 상방에 있어서 목표 굴삭 지형 (43I) 으로부터 크게 떨어져 있을 때에는, 작업기 (2) 의 동작의 제한, 즉 굴삭 제어가 실시되지 않는다. 거리 (d) 가 제 1 소정치 (dth1) 보다 작을 때에, 작업기 (2) 의 동작의 제한이 실시된다. 상세하게는, 후술하는 바와 같이, 거리 (d) 가 제 1 소정치 (dth1) 보다 작을 때에, 붐 (6) 의 동작의 제한이 실시된다.

제한 속도 결정부 (54) 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 (이하, 적절히 붐 (6) 의 제한 수직 속도 성분이라고 칭한다) (Vcy＿bm＿lmt) 을 산출한다. 제한 속도 결정부 (54) 는, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 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.

제한 속도 결정부 (54) 는, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 붐 (6) 의 제한 수직 속도 성분 (Vcy＿bm＿lmt) 을, 붐 (6) 의 제한 속도 (붐 제한 속도) (Vc＿bm＿lmt) 로 변환한다. 제한 속도 결정부 (54) 는, 전술한 붐 (6) 의 경사각 (θ1), 아암 (7) 의 경사각 (θ2), 버킷 (8) 의 경사각 (θ3), GNSS 안테나 (21, 22) 의 기준 위치 데이터 및 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 등으로부터, 목표 굴삭 지형 (43I) 에 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 (43I) 에 수직인 방향의 수직 속도 성분 (Vcy＿bm) 을 구한 연산과 반대의 순서에 의해 실시된다.

도 2 에 나타내는 셔틀 밸브 (51) 는, 붐 (6) 의 조작에 기초하여 생성된 파일럿 압력과, 붐 개입 지령 (CBI) 에 기초하여 개입 밸브 (27C) 가 생성한 파일럿 압력 중 큰 것을 선택하여 방향 제어 밸브 (64) 에 공급한다. 붐 개입 지령 (CBI) 에 기초하는 파일럿 압력이 붐 (6) 의 조작에 기초하여 생성된 파일럿 압력보다 큰 경우, 붐 개입 지령 (CBI) 에 기초하는 파일럿 압력에 의해 붐 실린더 (10) 에 대응하는 방향 제어 밸브 (64) 가 동작한다. 그 결과, 붐 제한 속도 (Vc＿bm＿lmt) 에 기초하는 붐 (6) 의 구동이 실현된다.

작업기 제어부 (57) 는, 작업기 (2) 를 제어한다. 작업기 제어부 (57) 는, 아암 지령 신호와 붐 지령 신호와 붐 개입 지령 (CBI) 과 버킷 지령 신호를 도 2 에 나타내는 제어 밸브 (27) 및 개입 밸브 (27C) 에 출력하는 것에 의해, 붐 실린더 (10) 와 아암 실린더 (11) 와 버킷 실린더 (12) 를 제어한다. 아암 지령 신호와 붐 지령 신호와 붐 개입 지령 (CBI) 과 버킷 지령 신호는, 각각 붐 지령 속도와 아암 지령 속도와 버킷 지령 속도에 따른 전류치를 갖는다.

붐 (6) 의 올림 조작에 기초하여 생성된 파일럿 압력이 붐 개입 지령 (CBI) 에 기초하는 파일럿 압력보다 큰 경우, 셔틀 밸브 (51) 가 레버 조작에 기초하는 파일럿압을 선택한다. 붐 (6) 의 조작에 기초하여 셔틀 밸브 (51) 에 의해 선택된 파일럿 압력에 의해 붐 실린더 (10) 에 대응하는 방향 제어 밸브 (64) 가 동작한다. 즉, 붐 (6) 은, 붐 목표 속도 (Vc＿bm) 에 기초하여 구동되기 때문에, 붐 제한 속도 (Vc＿bm＿lmt) 에 기초해서는 구동되지 않는다.

붐 (6) 의 조작에 기초하여 생성된 파일럿 압력이 붐 개입 지령 (CBI) 에 기초하는 파일럿 압력보다 큰 경우, 작업기 제어부 (57) 는, 붐 목표 속도 (Vc＿bm), 아암 목표 속도 (Vc＿am) 및 버킷 목표 속도 (Vc＿bkt) 의 각각을, 붐 지령 속도, 아암 지령 속도 및 버킷 지령 속도로서 선택한다. 작업기 제어부 (57) 는, 붐 목표 속도 (Vc＿bm), 아암 목표 속도 (Vc＿am) 및 버킷 목표 속도 (Vc＿bkt) 에 따라 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11) 및 버킷 실린더 (12) 의 속도 (실린더 속도) 를 결정한다. 그리고, 작업기 제어부 (57) 는, 결정한 실린더 속도에 기초하여 제어 밸브 (27) 를 제어함으로써, 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11) 및 버킷 실린더 (12) 를 동작시킨다.

이와 같이, 통상 운전시에 있어서, 작업기 제어부 (57) 는, 붐 조작량 (MB) 과 아암 조작량 (MA) 과 버킷 조작량 (MT) 에 따라, 붐 실린더 (10) 와 아암 실린더 (11) 와 버킷 실린더 (12) 를 동작시킨다. 따라서, 붐 실린더 (10) 는 붐 목표 속도 (Vc＿bm) 로 동작하고, 아암 실린더 (11) 는 아암 목표 속도 (Vc＿am) 로 동작하고, 버킷 실린더 (12) 는 버킷 목표 속도 (Vc＿bkt) 로 동작한다.

붐 개입 지령 (CBI) 에 기초하는 파일럿 압력이 붐 (6) 의 조작에 기초하여 생성된 파일럿 압력보다 큰 경우, 개입의 지령에 기초하는 개입 밸브 (27C) 로부터 출력된 파일럿압을 셔틀 밸브 (51) 가 선택한다. 그 결과, 붐 (6) 은, 붐 제한 속도 (Vc＿bm＿lmt) 로 동작함과 함께, 아암 (7) 은, 아암 목표 속도 (Vc＿am) 로 동작한다. 또한, 버킷 (8) 은, 버킷 목표 속도 (Vc＿bkt) 로 동작한다.

전술한 바와 같이, 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.

따라서, 붐 제한 속도 (Vc＿bm＿lmt) 는, 부의 값이 된다. 이 경우, 작업기 제어부 (57) 는, 붐 (6) 을 하강시키는데, 붐 목표 속도 (Vc＿bm) 보다 감속시킨다. 이 때문에, 오퍼레이터의 위화감을 작게 억제하면서 버킷 (8) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 을 침식하는 것을 억제할 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, 도 2 에 나타내는 개입 밸브 (27C) 로부터의 지령 신호에 기초하여, 붐 (6) 이 상승한다. 이 때문에, 목표 굴삭 지형 (43I) 의 침식의 확대를 신속히 억제할 수 있다.

날끝 (8T) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 보다 상방에 위치하고 있을 때에는, 날끝 (8T) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 에 가까워질수록, 붐 (6) 의 제한 수직 속도 성분 (Vcy＿bm＿lmt) 의 절대치가 작아짐과 함께, 목표 굴삭 지형 (43I) 에 평행한 방향에 대한 붐 (6) 의 제한 속도의 속도 성분 (이하, 적절히 제한 수평 속도 성분이라고 칭한다) (Vcx＿bm＿lmt) 의 절대치도 작아진다. 따라서, 날끝 (8T) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 보다 상방에 위치하고 있을 때에는, 날끝 (8T) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 에 가까워질수록, 붐 (6) 의 목표 굴삭 지형 (43I) 에 수직인 방향에 대한 속도와, 붐 (6) 의 목표 굴삭 지형 (43I) 에 평행한 방향에 대한 속도가 모두 감속된다. 유압 셔블의 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 입력되었다고 하여 전술한 제어를 설명하면 다음과 같다.

도 14 는, 목표 굴삭 지형 (43I) 과 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 사이의 거리 (d) 가 제 1 소정치 (dth1) 보다 작고, 버킷 (8) 의 날끝이 위치 (Pn1) 로부터 위치 (Pn2) 로 이동하는 경우의 붐 (6) 의 제한 속도의 변화의 일례를 나타내고 있다. 위치 (Pn2) 에서의 날끝 (8T) 과 목표 굴삭 지형 (43I) 사이의 거리는, 위치 (Pn1) 에서의 날끝 (8T) 과 목표 굴삭 지형 (43I) 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 (8T) 의 속도 변화로서 반영된다. 이 때문에, 본 실시형태는, 목표 굴삭 지형 (43I) 의 침식의 확대를 억제하면서 오퍼레이터의 굴삭시의 조작에 있어서의 위화감을 억제할 수 있다.

도 5 에 나타내는 데이터 유지부 (58) 는, 표시 컨트롤러 (28) 의 설계 지형 데이터 생성부 (28C) 가 출력한 설계 지형 데이터 (U) 를, 예를 들어 100 msec 주기로 취득하고, 1 주기 전의 설계 데이터 (U) 를 유지한다. 데이터 유지부 (58) 는, 예를 들어, 1 주기 전의 설계 지형 데이터 (U) 및 현재의 설계 지형 데이터 (U) 를 유지하고, 다음의 새로운 설계 지형 데이터 (U) 를 취득한 시점에서 가장 오래된 설계 지형 데이터 (U) 를 순차 소거함으로써, 일정한 시간이 경과한 설계 지형 데이터 (U) 의 유지를 종료한다. 또한, 데이터 유지부 (58) 는, 유압 셔블 (100) 의 주행 또는 작업기 (2) 의 선회가 있은 경우에는, 유지하고 있던 설계 지형 데이터 (U) 를 소거하여 설계 지형 데이터 (U) 의 유지를 종료한다. 데이터 유지부 (58) 는, 예를 들어, 도 2 에 나타내는 좌조작 레버 (25L) 의 선회 조작량 (MR) 또는 주행용 레버 (25FL, 25FR) 의 조작량 (MD) 에 기초하여, 유압 셔블 (100) 의 주행 또는 작업기 (2) 의 선회를 판정한다.

전환부 (59) 는, 표시 컨트롤러 (28) 의 에러 판정부 (28D) 로부터 출력되는 에러 신호 (J) 에 따라, 설계 지형 데이터 생성부 (28C) 의 설계 지형 데이터 (U) 또는 데이터 유지부 (58) 에 유지되어 있는 설계 지형 데이터 (U) 의 어느 일방을 거리 취득부 (53) 에 출력한다. 실시형태에 있어서, 전환부 (59) 는, 에러 판정부 (28D) 로부터 에러 신호 (J) 를 취득한 경우, 데이터 유지부 (58) 에 유지되어 있는 설계 지형 데이터 (U) 를 거리 취득부 (53) 에 출력하고, 에러 판정부 (28D) 로부터 에러 신호 (J) 를 취득하지 않은 경우, 설계 지형 데이터 생성부 (28C) 로부터 출력된 설계 지형 데이터 (U) 를 거리 취득부 (53) 에 출력한다.

전술한 작업기 제어부 (57) 는, 유압 셔블 (100) 의 주행 또는 작업기 (2) 의 선회가 있은 경우에는, 영역 제한 굴삭 제어를 종료한다. 이 경우, 작업기 제어부 (57) 는, 예를 들어, 도 2 에 나타내는 좌조작 레버 (25L) 의 선회 조작량 (MR) 또는 주행용 레버 (25FL, 25FR) 의 조작량 (MD) 에 기초하여, 유압 셔블 (100) 의 주행 또는 작업기 (2) 의 선회를 판정한다.

날끝 (8T) 의 날끝 위치 (P4) 는, GNSS 에 한정하지 않고, 다른 측위 수단에 의해 측위되어도 된다. 따라서, 날끝 (8T) 과 목표 굴삭 지형 (43I) 의 거리 (d) 는, GNSS 에 한정하지 않고, 다른 측위 수단에 의해 측위되어도 된다. 버킷 제한 속도의 절대치는, 버킷 목표 속도의 절대치보다 작다. 버킷 제한 속도는, 예를 들어 전술한 아암 제한 속도와 동일한 수법으로 산출되어도 된다. 또한, 아암 (7) 의 제한과 함께 버킷 (8) 의 제한이 실시되어도 된다. 다음으로, 도 2 에 나타내는 유압 시스템 (300) 의 상세 및 굴삭 제어시에 있어서의 유압 시스템 (300) 의 동작을 설명한다.

도 15 는, 유압 셔블 (100) 이 구비하는 유압 시스템 (300) 의 상세한 구조를 나타내는 도면이다. 도 15 에 나타내는 바와 같이, 유압 시스템 (300) 은, 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11) 및 버킷 실린더 (12) 를 포함하는 유압 실린더 (60) 를 구비한다. 유압 실린더 (60) 는, 도 2 에 나타내는 유압 펌프 (36, 37) 로부터 공급된 작동유에 의해 작동한다.

본 실시형태에 있어서는, 작동유가 흐르는 방향을 제어하는 방향 제어 밸브 (64) 가 형성된다. 방향 제어 밸브 (64) 는, 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11) 및 버킷 실린더 (12) 의 각각에 배치된다. 이하에 있어서, 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11) 및 버킷 실린더 (12) 를 구별하지 않을 때에는, 유압 실린더 (60) 라고 칭한다. 방향 제어 밸브 (64) 는, 로드상의 스풀 (64S) 을 움직여 작동유가 흐르는 방향을 전환하는 스풀 방식이다. 스풀 (64S) 은, 도 2 에 나타내는 조작 장치 (25) 로부터 공급된 작동유 파일럿유에 의해 이동한다. 방향 제어 밸브 (64) 는, 스풀의 이동에 의해 유압 실린더 (60) 에 작동유 (이하, 적절히 파일럿유라고 칭한다) 를 공급하여 유압 실린더 (60) 를 동작시킨다.

도 2 에 나타내는 유압 펌프 (36, 37) 로부터 공급된 작동유는, 방향 제어 밸브 (64) 를 개재하여, 유압 실린더 (60) 에 공급된다. 스풀 (64S) 이 축 방향으로 이동함으로써, 유압 실린더 (60) 의 캡측 유실 (48R) 에 대한 작동유의 공급과 로드측 유실 (47R) 에 대한 작동유의 공급이 바뀐다. 또한, 스풀 (64S) 이 축 방향으로 이동함으로써, 유압 실린더 (60) 에 대한 작동유의 공급량 (단위 시간 당의 공급량) 이 조정된다. 유압 실린더 (60) 에 대한 작동유의 공급량이 조정됨으로써, 유압 실린더 (60) 의 실린더 속도가 조정된다. 후술하는 붐 실린더 (10) 에 작동유를 공급하는 방향 제어 밸브 (640) 및 아암 실린더 (11) 에 작동유를 공급하는 방향 제어 밸브 (641) 에는, 스풀 (64S) 의 이동량 (이동 거리) 을 검출하는 스풀 스트로크 센서 (65) 가 형성되어 있다.

방향 제어 밸브 (64) 의 동작은, 조작 장치 (25) 에 의해 조정된다. 유압 펌프 (36) 로부터 송출되고, 감압 밸브에 의해 감압된 작동유가 파일럿유로서 조작 장치 (25) 에 공급된다. 유압 펌프 (36) 와는 상이한 파일럿 유압 펌프로부터 송출된 파일럿유가 조작 장치 (25) 에 공급되어도 된다. 조작 장치 (25) 는, 각 조작 레버의 조작에 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 스풀 (64S) 의 이동량이 조정된다.

방향 제어 밸브 (64) 는, 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11) 및 버킷 실린더 (12) 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 유로 (450) 를 개재하여 접속된다. 방향 제어 밸브 (64) 의 스풀 (64S) 을 이동하기 위한 파일럿유는, 파일럿 유로 (450) 를 흐른다. 본 실시형태에 있어서, 파일럿 유로 (450) 에, 제어 밸브 (27), 압력 센서 (66) 및 압력 센서 (67) 가 배치되어 있다.

방향 제어 밸브 (64) 에, 파일럿 유로 (450) 가 접속된다. 파일럿 유로 (450) 를 개재하여, 파일럿유가 방향 제어 밸브 (64) 에 공급된다. 방향 제어 밸브 (64) 는, 제 1 수압실 및 제 2 수압실을 갖는다. 파일럿 유로 (450) 는, 제 1 수압실과 제 2 수압실에 접속된다. 후술하는 파일럿 유로 (4520B, 4521B, 4522B) 를 개재하여 방향 제어 밸브 (64) 의 제 1 수압실에 파일럿유가 공급되면, 그 파일럿 유압에 따라 스풀 (64S) 이 이동하고, 방향 제어 밸브 (64) 를 개재하여 유압 실린더 (60) 의 캡측 유실 (48R) 에 작동유가 공급된다. 캡측 유압실 (48R) 에 대한 작동유의 공급량은, 조작 장치 (25) 의 조작량 (스풀 (64S) 의 이동량) 에 의해 조정된다.

후술하는 파일럿 유로 (4520A, 4521A, 4522A) 를 개재하여 방향 제어 밸브 (64) 의 제 2 수압실에 파일럿유가 공급되면, 그 파일럿 유압에 따라 스풀이 이동하고, 방향 제어 밸브 (64) 를 개재하여 유압 실린더 (60) 의 로드측 유실 (47R) 에 작동유가 공급된다. 로드측 유압실 (47R) 에 대한 작동유의 공급량은, 조작 장치 (25) 의 조작량 (스풀 (64S) 의 이동량) 에 의해 조정된다.

즉, 조작 장치 (25) 에 의해 파일럿 유압이 조정된 파일럿유가 방향 제어 밸브 (64) 에 공급됨으로써, 스풀 (64S) 은 축 방향에 관해서 일방측으로 이동한다. 조작 장치 (25) 에 의해 파일럿 유압이 조정된 파일럿유가 방향 제어 밸브 (64) 에 공급됨으로써, 스풀 (64S) 은 축 방향에 관해서 타방측으로 이동한다. 그 결과, 축 방향에 관한 스풀 (64S) 의 위치가 조정된다.

이하의 설명에 있어서, 붐 실린더 (10) 에 대하여 작동유를 공급하는 방향 제어 밸브 (640) 에 접속되는 파일럿 유로 (450) 를 적절히, 붐 조정용 유로 (4520A, 4520B) 라고 칭한다. 아암 실린더 (11) 에 대한 작동유의 공급을 실시하는 방향 제어 밸브 (641) 에 접속되는 파일럿 유로 (450) 를 적절히, 아암 조정용 유로 (4521A, 4521B) 라고 칭한다. 버킷 실린더 (12) 에 대한 작동유의 공급을 실시하는 방향 제어 밸브 (642) 에 접속되는 파일럿 유로 (450) 를 적절히, 버킷 조정용 유로 (4522A, 4522B) 라고 칭한다.

이하의 설명에 있어서, 붐 조정용 유로 (4520A) 에 접속되는 파일럿 유로 (450) 를 적절히, 붐 조작용 유로 (4510A) 라고 칭하고, 붐 조정용 유로 (4520B) 에 접속되는 파일럿 유로 (450) 를 적절히, 붐 조작용 유로 (4510B) 라고 칭한다. 아암 조정용 유로 (4521A) 에 접속되는 파일럿 유로 (450) 를 적절히, 아암 조작용 유로 (4511A) 라고 칭하고, 아암 조정용 유로 (4521B) 에 접속되는 파일럿 유로 (450) 를 적절히, 아암 조작용 유로 (4511B) 라고 칭한다. 버킷 조정용 유로 (4522A) 에 접속되는 파일럿 유로 (450) 를 적절히, 버킷 조작용 유로 (4512A) 라고 칭하고, 버킷 조정용 유로 (4522B) 에 접속되는 파일럿 유로 (450) 를 적절히, 버킷 조작용 유로 (4512B) 라고 칭한다.

붐 조작용 유로 (4510A, 4510B) 및 붐 조정용 유로 (4520A, 4520B) 는, 파일럿 유압 방식의 조작 장치 (25) 와 접속된다. 붐 조작용 유로 (4510A, 4510B) 에, 조작 장치 (25) 의 조작량에 따라 압력이 조정된 파일럿유가 흐른다. 아암 조작용 유로 (4511A, 4511B) 및 아암 조정용 유로 (4521A, 4521B) 는, 파일럿 유압 방식의 조작 장치 (25) 와 접속된다. 아암 조작용 유로 (4511A, 4511B) 에, 조작 장치 (25) 의 조작량에 따라 압력이 조정된 파일럿유가 흐른다. 버킷 조작용 유로 (4512A, 4512B) 및 버킷 조정용 유로 (4522A, 4522B) 는, 파일럿 유압 방식의 조작 장치 (25) 와 접속된다. 버킷 조작용 유로 (4512A, 4512B) 에, 조작 장치 (25) 의 조작량에 따라 압력이 조정된 파일럿유가 흐른다.

붐 조작용 유로 (4510A), 붐 조작용 유로 (4510B), 붐 조정용 유로 (4520A) 및 붐 조정용 유로 (4520B) 는, 붐 (6) 을 동작시키기 위한 파일럿유가 흐르는 붐용 유로이다. 아암 조작용 유로 (4511A), 아암 조작용 유로 (4511B), 아암 조정용 유로 (4521A) 및 아암 조정용 유로 (4521B) 는, 아암 (7) 을 동작시키기 위한 파일럿유가 흐르는 아암용 유로이다. 버킷 조작용 유로 (4512A), 버킷 조작용 유로 (4512B), 버킷 조정용 유로 (4522A) 및 버킷 조정용 유로 (4522B) 는, 버킷 (8) 을 동작시키기 위한 파일럿유가 흐르는 버킷용 유로이다.

전술한 바와 같이, 조작 장치 (25) 의 조작에 의해, 붐 (6) 은, 내림 동작 및 올림 동작의 2 종류의 동작을 실행한다. 붐 (6) 의 내림 동작이 실행되도록 조작 장치 (25) 가 조작됨으로써, 붐 실린더 (10) 에 접속된 방향 제어 밸브 (640) 에, 붐 조작용 유로 (4510A) 및 붐 조정용 유로 (4520A) 를 개재하여, 파일럿유가 공급된다. 방향 제어 밸브 (640) 는 파일럿 유압에 기초하여 작동한다. 그 결과, 유압 펌프 (36, 37) 로부터의 작동유가 붐 실린더 (10) 에 공급되어, 붐 (6) 의 내림 동작이 실행된다.

붐 (6) 의 올림 동작이 실행되도록 조작 장치 (25) 가 조작됨으로써, 붐 실린더 (10) 에 접속된 방향 제어 밸브 (640) 에, 붐 조작용 유로 (4510B) 및 붐 조정용 유로 (4520B) 를 개재하여, 파일럿유가 공급된다. 방향 제어 밸브 (640) 는 파일럿 유압에 기초하여 작동한다. 그 결과, 유압 펌프 (36, 37) 로부터의 작동유가 붐 실린더 (10) 에 공급되어, 붐 (6) 의 올림 동작이 실행된다.

즉, 본 실시형태에 있어서, 붐 조작용 유로 (4510A) 및 붐 조정용 유로 (4520A) 는, 방향 제어 밸브 (640) 의 제 2 수압실과 접속되고, 붐 (6) 을 내림 동작시키기 위한 파일럿유가 흐르는 붐 내림용 유로이다. 붐 조작용 유로 (4510B) 및 붐 조정용 유로 (4520B) 는, 방향 제어 밸브 (640) 의 제 1 수압실과 접속되고, 붐 (6) 을 올림 동작시키기 위한 파일럿유가 흐르는 붐 올림용 유로이다.

또한, 조작 장치 (25) 의 조작에 의해, 아암 (7) 은, 내림 동작 및 올림 동작의 2 종류의 동작을 실행한다. 아암 (7) 의 올림 동작이 실행되도록 조작 장치 (25) 가 조작됨으로써, 아암 실린더 (11) 에 접속된 방향 제어 밸브 (641) 에, 아암 조작용 유로 (4511A) 및 아암 조정용 유로 (4521A) 를 개재하여, 파일럿유가 공급된다. 방향 제어 밸브 (641) 는 파일럿 유압에 기초하여 작동한다. 그 결과, 유압 펌프 (36, 37) 로부터의 작동유가 아암 실린더 (11) 에 공급되어, 아암 (7) 의 올림 동작이 실행된다.

아암 (7) 의 내림 동작이 실행되도록 조작 장치 (25) 가 조작됨으로써, 아암 실린더 (11) 에 접속된 방향 제어 밸브 (641) 에, 아암 조작용 유로 (4511B) 및 아암 조정용 유로 (4521B) 를 개재하여, 파일럿유가 공급된다. 방향 제어 밸브 (641) 는 파일럿 유압에 기초하여 작동한다. 그 결과, 유압 펌프 (36, 37) 로부터의 작동유가 아암 실린더 (11) 에 공급되어, 아암 (7) 의 내림 동작이 실행된다.

즉, 본 실시형태에 있어서, 아암 조작용 유로 (4511A) 및 아암 조정용 유로 (4521A) 는, 방향 제어 밸브 (641) 의 제 2 수압실과 접속되고, 아암 (7) 을 올림 동작시키기 위한 파일럿유가 흐르는 아암 올림용 유로이다. 아암 조작용 유로 (4511B) 및 아암 조정용 유로 (4521B) 는, 방향 제어 밸브 (641) 의 제 1 수압실과 접속되고, 아암 (7) 을 내림 동작시키기 위한 파일럿유가 흐르는 아암 내림용 유로이다.

조작 장치 (25) 의 조작에 의해, 버킷 (8) 은, 내림 동작 및 올림 동작의 2 종류의 동작을 실행한다. 버킷 (8) 의 올림 동작이 실행되도록 조작 장치 (25) 가 조작됨으로써, 버킷 실린더 (12) 에 접속된 방향 제어 밸브 (642) 에, 버킷 조작용 유로 (4512A) 및 버킷 조정용 유로 (4522A) 를 개재하여, 파일럿유가 공급된다. 방향 제어 밸브 (642) 는 파일럿 유압에 기초하여 작동한다. 그 결과, 유압 펌프 (36, 37) 로부터의 작동유가 버킷 실린더 (12) 에 공급되어, 버킷 (8) 의 올림 동작이 실행된다.

버킷 (8) 의 내림 동작이 실행되도록 조작 장치 (25) 가 조작됨으로써, 버킷 실린더 (12) 에 접속된 방향 제어 밸브 (642) 에, 버킷 조작용 유로 (4512B) 및 버킷 조정용 유로 (4522B) 를 개재하여, 파일럿유가 공급된다. 방향 제어 밸브 (642) 는 파일럿 유압에 기초하여 작동한다. 그 결과, 유압 펌프 (36, 37) 로부터의 작동유가 버킷 실린더 (12) 에 공급되어, 버킷 (8) 의 내림 동작이 실행된다.

즉, 본 실시형태에 있어서, 버킷 조작용 유로 (4512A) 및 버킷 조정용 유로 (4522A) 는, 방향 제어 밸브 (642) 의 제 2 수압실과 접속되고, 버킷 (8) 을 올림 동작시키기 위한 파일럿유가 흐르는 버킷 올림용 유로이다. 버킷 조작용 유로 (4512B) 및 버킷 조정용 유로 (4522B) 는, 방향 제어 밸브 (642) 의 제 1 수압실과 접속되고, 버킷 (8) 을 내림 동작시키기 위한 파일럿유가 흐르는 버킷 내림용 유로이다.

제어 밸브 (27) 는, 작업기 컨트롤러 (26) 로부터의 제어 신호 (전류) 에 기초하여, 파일럿 유압을 조정한다. 제어 밸브 (27) 는, 예를 들어, 전자 비례 제어 밸브이고, 작업기 컨트롤러 (26) 로부터의 제어 신호에 기초하여 제어된다. 제어 밸브 (27) 는, 제어 밸브 (27A) 와 제어 밸브 (27B) 를 포함한다. 제어 밸브 (27B) 는, 방향 제어 밸브 (64) 의 제 1 수압실에 공급되는 파일럿유의 파일럿 유압을 조정하여, 방향 제어 밸브 (64) 를 개재하여 유압 실린더 (60) 의 캡측 유실 (48R) 에 공급되는 작동유의 양을 조정한다. 제어 밸브 (27A) 는, 방향 제어 밸브 (64) 의 제 2 수압실에 공급되는 파일럿유의 파일럿 유압을 조정하여, 방향 제어 밸브 (64) 를 개재하여 유압 실린더 (60) 의 로드측 유실 (47R) 에 공급되는 작동유의 양을 조정한다.

제어 밸브 (27) 의 양측에, 파일럿 유압을 검출하는 압력 센서 (66) 및 압력 센서 (67) 가 형성된다. 본 실시형태에 있어서, 압력 센서 (66) 는, 파일럿 유로 (451) 에 있어서 조작 장치 (25) 와 제어 밸브 (27) 사이에 배치된다. 압력 센서 (67) 는, 파일럿 유로 (452) 에 있어서 제어 밸브 (27) 와 방향 제어 밸브 (64) 사이에 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) 는, 조작 장치 (25) 의 조작에 의해 조정되는 파일럿 유압을 검출 가능하다. 압력 센서 (66) 및 압력 센서 (67) 의 검출 결과는, 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, 붐용 감압 밸브 (270A, 270B) 라고 칭한다. 붐용 감압 밸브 (270A, 270B) 는, 붐 조작용 유로에 배치된다. 이하의 설명에 있어서, 아암 실린더 (11) 에 대한 작동유의 공급을 실시하는 방향 제어 밸브 (641) 에 대한 파일럿 유압을 조정 가능한 제어 밸브 (27) 를 적절히, 아암용 감압 밸브 (271A, 271B) 라고 칭한다. 아암용 감압 밸브 (271A, 271B) 는, 아암 조작용 유로에 배치된다. 이하의 설명에 있어서, 버킷 실린더 (12) 에 대한 작동유의 공급을 실시하는 방향 제어 밸브 (642) 에 대한 파일럿 유압을 조정 가능한 제어 밸브 (27) 를 적절히, 버킷용 감압 밸브 (272) 라고 칭한다. 버킷용 감압 밸브 (272A, 272B) 는, 버킷 조작용 유로에 배치된다.

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

또한, 이하의 설명에 있어서, 붐 조작용 유로 (4510A) 에 배치되는 붐용 압력 센서 (660) 를 적절히, 붐용 압력 센서 (660A) 라고 칭하고, 붐 조작용 유로 (4510B) 에 배치되는 붐용 압력 센서 (660) 를 적절히, 붐용 압력 센서 (660B) 라고 칭한다. 또한, 붐 조정용 유로 (4520A) 에 배치되는 붐용 압력 센서 (670) 를 적절히, 붐용 압력 센서 (670A) 라고 칭하고, 붐 조정용 유로 (4520B) 에 배치되는 붐용 압력 센서 (670) 를 적절히, 붐용 압력 센서 (670B) 라고 칭한다.

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

또한, 이하의 설명에 있어서, 아암 조작용 유로 (4511A) 에 배치되는 아암용 압력 센서 (661) 를 적절히, 아암용 압력 센서 (661A) 라고 칭하고, 아암 조작용 유로 (4511B) 에 배치되는 아암용 압력 센서 (661) 를 적절히, 아암용 압력 센서 (661B) 라고 칭한다. 또한, 아암 조정용 유로 (4521A) 에 배치되는 아암용 압력 센서 (671) 를 적절히, 아암용 압력 센서 (671A) 라고 칭하고, 아암 조정용 유로 (4521B) 에 배치되는 아암용 압력 센서 (671) 를 적절히, 아암용 압력 센서 (671B) 라고 칭한다.

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

또한, 이하의 설명에 있어서, 버킷 조작용 유로 (4512A) 에 배치되는 버킷용 압력 센서 (661) 를 적절히, 버킷용 압력 센서 (661A) 라고 칭하고, 버킷 조작용 유로 (4512B) 에 배치되는 버킷용 압력 센서 (661) 를 적절히, 버킷용 압력 센서 (661B) 라고 칭한다. 또한, 버킷 조정용 유로 (4522A) 에 배치되는 버킷용 압력 센서 (672) 를 적절히, 버킷용 압력 센서 (672A) 라고 칭하고, 버킷 조정용 유로 (4522B) 에 배치되는 버킷용 압력 센서 (672) 를 적절히, 버킷용 압력 센서 (672B) 라고 칭한다.

굴삭 제어를 실행하지 않는 경우, 작업기 컨트롤러 (26) 는, 제어 밸브 (27) 를 제어하여, 파일럿 유로 (450) 를 연다 (전개로 한다). 파일럿 유로 (450) 가 열림으로써, 파일럿 유로 (451) 의 파일럿 유압과 파일럿 유로 (452) 의 파일럿 유압은 동일해진다. 제어 밸브 (27) 에 의해 파일럿 유로 (450) 가 열린 상태에서, 파일럿 유압은, 조작 장치 (25) 의 조작량에 기초하여 조정된다.

제어 밸브 (27) 에 의해 파일럿 유로 (450) 가 전개했을 때, 압력 센서 (66) 에 작용하는 파일럿 유압과 압력 센서 (67) 에 작용하는 파일럿 유압은 동등하다. 제어 밸브 (27) 의 개도가 작아짐으로써, 압력 센서 (66) 에 작용하는 파일럿 유압과 압력 센서 (67) 에 작용하는 파일럿 유압은 상이하다.

굴삭 제어 등과 같이, 작업기 (2) 가 작업기 컨트롤러 (26) 에 의해 제어되는 경우, 작업기 컨트롤러 (26) 는, 제어 밸브 (27) 에 제어 신호를 출력한다. 파일럿 유로 (451) 는, 예를 들어 파일럿 릴리프 밸브의 작용에 의해 소정의 압력 (파일럿 유압) 을 갖는다. 작업기 컨트롤러 (26) 로부터 제어 밸브 (27) 에 제어 신호가 출력되면, 제어 밸브 (27) 는, 그 제어 신호에 기초하여 작동한다. 파일럿 유로 (451) 의 파일럿유는, 제어 밸브 (27) 를 개재하여, 파일럿 유로 (452) 에 공급된다. 파일럿 유로 (452) 의 파일럿 유압은, 제어 밸브 (27) 에 의해 조정 (감압) 된다. 파일럿 유로 (452) 의 파일럿 유압이, 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.

감압 밸브 (27A) 에 의해 압력이 조정된 파일럿유가 방향 제어 밸브 (64) 에 공급됨으로써, 스풀 (64S) 은 축 방향에 관해서 일측으로 이동한다. 감압 밸브 (27B) 에 의해 압력이 조정된 파일럿유가 방향 제어 밸브 (64) 에 공급됨으로써, 스풀 (64S) 은 축 방향에 관해서 타측으로 이동한다. 그 결과, 축 방향에 관한 스풀 (64S) 의 위치가 조정된다.

예를 들어, 작업기 컨트롤러 (26) 는, 붐용 감압 밸브 (270A) 및 붐용 감압 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, 아암용 감압 밸브 (271A) 및 아암용 감압 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, 버킷용 감압 밸브 (272A) 및 버킷용 감압 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 제어에 있어서, 전술한 바와 같이, 굴삭 대상의 목표 형상인 설계 지형을 나타내는 목표 굴삭 지형 (43I) (목표 굴삭 지형 데이터 (U)) 과 버킷 (8) 의 위치를 나타내는 버킷 날끝 위치 데이터 (S) 에 기초하여, 목표 굴삭 지형 (43I) 과 버킷 (8) 의 거리 (d) 에 따라 버킷 (8) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 에 가까워지는 속도가 작아지도록, 붐 (6) 의 속도를 제한한다.

본 실시형태에 있어서, 작업기 컨트롤러 (26) 는, 붐 (6) 의 속도를 제한하기 위한 제어 신호를 출력하는 붐 제한부를 갖는다. 본 실시형태에 있어서는, 조작 장치 (25) 의 조작에 기초하여 작업기 (2) 가 구동하는 경우에 있어서, 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 에 침입하지 않도록, 작업기 컨트롤러 (26) 의 붐 제한부로부터 출력되는 제어 신호에 기초하여, 붐 (6) 의 움직임이 제어 (붐 개입 제어) 된다. 구체적으로는, 굴삭 제어에 있어서, 날끝 (8T) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 에 침입하지 않도록, 붐 (6) 은, 작업기 컨트롤러 (26) 에 의해, 올림 동작이 실행된다.

본 실시형태에 있어서는, 붐 개입 제어를 실현하기 위해서, 작업기 컨트롤러 (26) 로부터 출력된, 붐 개입 제어에 관한 제어 신호에 기초하여 작동하는 개입 밸브 (27C) 가 파일럿 유로 (50) 에 형성된다. 붐 개입 제어에 있어서, 파일럿 유로 (50) 에, 압력이 파일럿 유압으로 조정된 파일럿유가 흐른다. 개입 밸브 (27C) 는, 파일럿 유로 (50) 에 배치되고, 파일럿 유로 (50) 의 파일럿 유압을 조정 가능하다.

이하의 설명에 있어서, 붐 개입 제어에 있어서 압력이 조정된 파일럿유가 흐르는 파일럿 유로 (50) 를 적절히, 개입용 유로 (501, 502) 라고 칭한다.

개입용 유로 (501) 에, 붐 실린더 (10) 에 접속된 방향 제어 밸브 (640) 에 공급되는 파일럿유가 흐른다. 개입용 유로 (501) 는, 방향 제어 밸브 (640) 와 접속된 붐 조작용 유로 (4510B) 및 붐 조정용 유로 (4520B) 에 셔틀 밸브 (51) 를 개재하여 접속되어 있다.

셔틀 밸브 (51) 는, 2 개의 입구와 1 개의 출구를 갖는다. 일방의 입구는, 개입용 유로 (501) 와 접속된다. 타방의 입구는, 붐 조작용 유로 (4510B) 와 접속된다. 출구는, 붐 조정용 유로 (4520B) 와 접속된다. 셔틀 밸브 (51) 는, 개입용 유로 (501) 및 붐 조작용 유로 (4510B) 중, 파일럿 유압이 높은 쪽의 유로와 붐 조정용 유로 (4520B) 를 접속한다. 예를 들어, 개입용 유로 (501) 의 파일럿 유압이 붐 조작용 유로 (4510B) 의 파일럿 유압보다 높은 경우, 셔틀 밸브 (51) 는, 개입용 유로 (501) 와 붐 조정용 유로 (4520B) 를 접속하고, 붐 조작용 유로 (4510B) 와 붐 조정용 유로 (4520B) 를 접속하지 않도록 작동한다. 그 결과, 개입용 유로 (501) 의 파일럿유가 셔틀 밸브 (51) 를 개재하여 붐 조정용 유로 (4520B) 에 공급된다. 붐 조작용 유로 (4510B) 의 파일럿 유압이 개입용 유로 (501) 의 파일럿 유압보다 높은 경우, 셔틀 밸브 (51) 는, 붐 조작용 유로 (4510B) 와 붐 조정용 유로 (4520B) 를 접속하고, 개입용 유로 (501) 와 붐 조정용 유로 (4520B) 를 접속하지 않도록 작동한다. 이로써, 붐 조작용 유로 (4510B) 의 파일럿유가 셔틀 밸브 (51) 를 개재하여 붐 조정용 유로 (4520B) 에 공급된다.

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

붐 개입 제어가 실행되지 않을 때, 조작 장치 (25) 의 조작에 의해 조정된 파일럿 유압에 기초하여 방향 제어 밸브 (64) 가 구동되도록 한다. 예를 들어, 작업기 컨트롤러 (26) 는, 조작 장치 (25) 의 조작에 의해 조정된 파일럿 유압에 기초하여 방향 제어 밸브 (640) 가 구동되도록, 붐용 감압 밸브 (270B) 에 의해 붐 조작용 유로 (4510B) 를 여는 것 (전개로 한다) 과 함께, 개입 밸브 (27C) 에 의해 개입용 유로 (501) 를 닫는다.

붐 개입 제어가 실행될 때, 작업기 컨트롤러 (26) 는, 개입 밸브 (27C) 에 의해 조정된 파일럿 유압에 기초하여 방향 제어 밸브 (640) 가 구동되도록, 각 제어 밸브 (27) 를 제어한다. 예를 들어, 굴삭 제어에 있어서 붐 (6) 의 이동을 제한하는 붐 개입 제어를 실행하는 경우, 작업기 컨트롤러 (26) 는, 개입 밸브 (27C) 에 의해 조정된 개입용 유로 (50) 의 파일럿 유압이, 조작 장치 (25) 에 의해 조정되는 붐 조작용 유로 (4510B) 의 파일럿 유압보다 높아지도록, 개입 밸브 (27C) 를 제어한다. 이와 같이 함으로써, 개입 밸브 (27C) 로부터의 파일럿유가 셔틀 밸브 (51) 를 개재하여 방향 제어 밸브 (640) 에 공급된다.

버킷 (8) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 에 침입하지 않도록 조작 장치 (25) 에 의해 붐 (6) 이 고속으로 올림 동작되는 경우, 붐 개입 제어는 실행되지 않는다. 이 경우, 붐 (6) 이 고속으로 올림 동작되도록 조작 장치 (25) 가 조작되고, 그 조작량에 기초하여 파일럿 유압이 조정됨으로써, 조작 장치 (25) 의 조작에 의해 조정되는 붐 조작용 유로 (4510B) 의 파일럿 유압은, 개입 밸브 (27C) 에 의해 조정되는 개입용 유로 (501) 의 파일럿 유압보다 높아진다. 그 결과, 조작 장치 (25) 의 조작에 의해 파일럿 유압이 조정된 붐 조작용 유로 (4510B) 의 파일럿유가 셔틀 밸브 (51) 를 개재하여 방향 제어 밸브 (640) 에 공급된다.

붐 개입 제어에 있어서, 작업기 컨트롤러 (26) 는, 제한 조건이 만족되어 있는지 여부를 판정한다. 제한 조건은, 거리 (d) 가 전술한 제 1 소정치 (dth1) 보다 작은 것 및 붐 제한 속도 (Vc＿bm＿lmt) 가 붐 목표 속도 (Vc＿bm) 보다 큰 것을 포함한다. 예를 들어, 붐 (6) 을 하강시키는 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, 작업기 컨트롤러 (26) 는, 제한 조건이 만족되어 있는 것으로 판정한다. 또한, 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, 작업기 컨트롤러 (26) 는, 제한 조건이 만족되어 있는 것으로 판정한다.

제한 조건이 만족되어 있는 경우, 작업기 컨트롤러 (26) 는, 붐 제한 속도 (Vc＿bm＿lmt) 로 붐이 상승하도록 붐 개입 지령 (CBI) 을 생성하고, 붐 실린더 (10) 의 제어 밸브 (27) 를 제어한다. 이와 같이 함으로써, 붐 실린더 (10) 의 방향 제어 밸브 (640) 는, 붐 제한 속도 (Vc＿bm＿lmt) 로 붐이 상승하도록 작동유를 붐 실린더 (10) 에 공급하기 때문에, 붐 실린더 (10) 는, 붐 제한 속도 (Vc＿bm＿lmt) 로 붐 (6) 을 상승시킨다.

실시형태 1 에 있어서, 아암 제한 속도 (Vc＿am＿lmt) 의 절대치가, 아암 목표 속도 (Vc＿am) 의 절대치보다 작은 것이, 제한 조건에 포함되어도 된다. 제한 조건은, 다른 조건을 추가로 포함해도 된다. 예를 들어, 제한 조건은, 아암 조작량이 0 인 것을 추가로 포함해도 된다. 제한 조건은, 거리 (d) 가 제 1 소정치 (dth1) 보다 작은 것을 포함하지 않아도 된다. 예를 들어, 제한 조건은, 붐 (6) 의 제한 속도가 붐 목표 속도보다 큰 것만이어도 된다.

제 2 소정치 (dth2) 는, 제 1 소정치 (dth1) 보다 작으면, 0 보다 커도 된다. 이 경우에는, 붐 (6) 의 날끝 (8T) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 에 도달하기 전에, 붐 (6) 의 제한과 아암 (7) 의 제한의 양방이 실시된다. 이 때문에, 붐 (6) 의 날끝 (8T) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 에 도달하기 전이어도, 붐 (6) 의 날끝 (8T) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 을 초과할 것 같을 때에, 붐 (6) 의 제한과 아암 (7) 의 제한의 양방을 실시할 수 있다.

(조작 레버가 전기 방식인 경우)

좌조작 레버 (25L) 및 우조작 레버 (25R) 가 전기 방식인 경우, 조작 레버 (25L) 및 우조작 레버 (25R) 에 대응하는 포텐셔미터 등의 전기 신호를 작업기 컨트롤러 (26) 가 취득한다. 이 전기 신호를, 조작 지령 전류치라고 칭한다. 작업기 컨트롤러 (26) 는, 조작 지령 전류치에 기초하는 개폐 지령을 제어 밸브 (27) 에 출력한다. 제어 밸브 (27) 로부터는, 개폐 지령에 따른 압력의 작동유가 방향 제어 밸브의 스풀에 공급되어 스풀을 이동시키기 때문에, 방향 제어 밸브를 개재하여 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11) 또는 버킷 실린더 (12) 에 작동유가 공급되어 이들이 신축한다.

굴삭 제어에 있어서, 작업기 컨트롤러 (26) 는, 굴삭 제어의 지령치 및 조작 지령 전류치에 기초하는 개폐 지령을 제어 밸브 (27) 에 출력한다. 굴삭 제어의 지령치는, 예를 들어, 전술한 붐 개입 지령 (CBI) 이고, 굴삭 제어에 있어서 붐 개입 제어를 실행하기 위한 지령치이다. 개폐 지령이 입력된 제어 밸브 (27) 는, 개폐 지령에 따른 압력의 작동유가 방향 제어 밸브의 스풀에 공급되어 스풀을 이동시킨다. 붐 실린더 (10) 의 방향 제어 밸브의 스풀에는, 굴삭 제어의 지령치에 따른 압력의 작동유가 공급되기 때문에, 붐 실린더 (10) 가 신장되어 붐 (6) 을 상승시킨다.

다음으로, 유압 셔블 (100) 이 굴삭 제어를 실행하고 있을 때에, 예를 들어 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 수 없게 된 결과, 작업기 컨트롤러 (26) 가 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 취득할 수 없게 된 경우의 제어 (실시형태에 관련된 작업 기계의 제어 방법) 에 대하여, 보다 상세하게 설명한다.

＜작업기 컨트롤러 (26) 가 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 취득할 수 없게 된 경우의 제어＞

도 16a 는, 유압 셔블 (100) 이 굴삭 제어를 실행하고 있는 상태를 나타내는 도면이다. 도 16b 는, 유압 셔블 (100) 이 굴삭 제어를 실행하고 있을 때에 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 수 없게 된 상태를 나타내는 도면이다. 도 16c 는, 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 수 없게 된 경우, 데이터 유지부 (58) 에 유지되어 있는 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 에 기초하여 굴삭 제어를 계속하고 있는 상태를 나타내는 도면이다.

도 16a 에 나타내는 바와 같이, 유압 셔블 (100) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 의 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 이용하여 굴삭 제어를 실행하고 있을 때에, 예를 들어, 도 1 및 도 2 에 나타내는 GNSS 안테나 (21, 22) 가 측위 위성으로부터 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 수 없게 된 것으로 한다. 이 경우, 도 5 에 나타내는 표시 컨트롤러 (28) 의 에러 판정부 (28D) 는, 에러 신호 (J) 를 작업기 컨트롤러 (26) 에 출력한다. 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 수 없는 경우란, 예를 들어, 유압 셔블 (100) 의 작업기 (2) 를 상승시킨 경우 및 작업기 (2) 를 선회시킨 경우에, 측위 위성과 GNSS 안테나 (21, 22) 사이에 작업기 (2) 가 개재하여, GNSS 안테나가 수신할 때의 차폐물이 되는 것과 같은 경우가 있다. 통상적으로는, 복수의 측위 위성으로부터 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신하기 때문에, 이것을 수신할 수 없는 경우는 적지만, 전파 상황이 특히 약한 경우 등에 전술한 동작이 실시되면, 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 수 없는 상태가 발생하는 경우가 있다. 이것은, 특히 작업 중에 GNSS 안테나 (21, 22) 보다 높은 위치에 작업기 (2) 가 위치하는 경우가 있는 유압 셔블 (100) 에 있어서 나타나는 현상이다.

기준 위치 데이터 (P1, P2) 가 수신되지 않은 경우, 버킷 날끝 위치 데이터 생성부 (28B) 는 버킷 날끝 위치 데이터 (S) 를 생성할 수 없게 되기 때문에, 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 는 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 생성할 수 없게 된다. 작업기 컨트롤러 (26) 가 굴삭 제어를 실행하고 있을 때에 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 취득할 수 없게 되면, 작업기 컨트롤러 (26) 는 굴삭 제어를 실행할 수 없게 된다. 이 경우, 도 16b 에 나타내는 바와 같이, 작업기 컨트롤러 (26) 의 작업기 제어부 (57) 는, 작업기 컨트롤러 (26) 에 의한 제어 밸브 (27) 및 개입 밸브 (27C) 의 구동을 실시하지 않는다. 굴삭 제어가 실행되지 않고, 도 2 에 나타내는 조작 장치 (25) 에 대한 입력에 기초하여 작업기 (2) 가 동작하는 모드를, 본 실시형태에 있어서는 매뉴얼 굴삭 모드라고 말한다.

전술한 바와 같이, GNSS 안테나 (21, 22) 가 측위 위성으로부터 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 수 없게 되면, 전술한 바와 같이, 표시 컨트롤러 (28) 는, 초기화 (이니셜라이즈) 작업을 실행한다. 이 경우, 작업기 컨트롤러 (26) 는 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 취득할 수 없기 때문에, 굴삭 제어를 계속할 수 없다. 따라서, 작업기 컨트롤러 (26) 는, 굴삭 제어를 해제하여 매뉴얼 굴삭 모드로 이행하고, 표시 컨트롤러 (28) 는 매뉴얼 굴삭 모드로 이행한 것을 표시부 (29) 에 표시한다. 이 경우, 표시 컨트롤러 (28) 는, 필요에 따라 에러를 발보해도 된다.

실시형태에 있어서, 전환부 (59) 가 에러 신호 (J) 를 취득하면, 데이터 유지부 (58) 에 유지되어 있는 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 가 거리 취득부 (53) 에 출력된다. 이 때문에, 작업기 컨트롤러 (26) 는, 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 로부터 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 취득할 수 없어도, 데이터 유지부 (58) 가 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 유지하고 있는 시간이 경과할 때까지는, 도 16c 에 나타내는 바와 같이, 데이터 유지부 (58) 가 유지하고 있는 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 이용하여 굴삭 제어를 계속할 수 있다.

기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 수 없는 결과, 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 가 새로운 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 생성할 수 없는 경우에도, 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 수 없게 되기 전과 동일한 굴삭 대상이, 유압 셔블 (100) 의 작업기 (2) 와 상대적인 위치 관계를 일정하게 유지한 상태에서 굴삭되는 한, 데이터 유지부 (58) 가 유지하고 있는 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 에 기초하여 굴삭 제어가 계속되어도 문제는 없다. 작업기 (2) 와 굴삭 대상의 상대적인 위치 관계가 일정하게 유지되고 있는 경우는, 예를 들어, 작업기 (2) 가 선회하지 않은 상태 혹은 선회했다고 해도 소정의 선회 각도 이내인 상태 또는 유압 셔블 (100) 이 주행하고 있지 않은 상태 혹은 주행하고 있어도 주행 거리가 소정의 크기 이하인 경우 등이다.

실시형태에서는, 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 수 없는 경우, 작업기 (2) 와 굴삭 대상의 상대적인 위치 관계가 일정하게 유지되고 있는 것을 조건으로 하여, 작업기 컨트롤러 (26) 는 데이터 유지부 (58) 에 유지되고 있는 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 이용하여 굴삭 제어를 계속한다. GNSS 안테나 (21, 22) 가 측위 위성으로부터 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 수 없게 되는 현상은, 비교적 단시간 (예를 들어, 몇 초 정도) 에 회복하는 경우가 많다. 이 때문에, 데이터 유지부 (58) 가 유지하고 있는 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 에 기초하여 굴삭 제어가 계속되고 있는 동안에, 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 수 있게 되는 경우도 많다. 데이터 유지부 (58) 가 유지하고 있는 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 에 기초하는 굴삭 제어의 실행 중에 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 수 있게 되면, 작업기 컨트롤러 (26) 는, 그 후에 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 에 의해 생성된 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 이용하여 굴삭 제어를 실행한다.

전술한 바와 같이, 굴삭 제어는, 도 2 에 나타내는 스위치 (29S) 를 오퍼레이터가 조작함으로써 실행 또는 정지된다. GNSS 안테나 (21, 22) 가 측위 위성으로부터 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 수 없게 되어 굴삭 제어가 일단 정지된 후, 굴삭 제어를 재개시키기 위해서 오퍼레이터에게 스위치 (29S) 를 조작시키면, 굴삭 작업 이외의 조작을 오퍼레이터에게 요구하게 된다. 실시형태는, GNSS 안테나 (21, 22) 가 측위 위성으로부터 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 수 없는 경우에도, 작업기 컨트롤러 (26) 는 굴삭 제어를 계속할 수 있다. 이 때문에, 정지하고 있는 굴삭 제어를 재개시키는 조작이 불필요해지기 때문에, 오퍼레이터의 부담이 경감된다.

기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 수 없고, 또한 작업기 (2) 와 굴삭 대상의 상대적인 위치 관계가 일정하게 유지되어 있지 않은 경우 또는 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 일정 시간 이상 수신할 수 없는 상태가 계속된 경우, 작업기 컨트롤러 (26) 는 굴삭 제어를 일시 정지 상태로 하여 매뉴얼 굴삭 모드로 이행한다. 이 때, 데이터 유지부 (58) 는, 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 의 유지를 종료한다. 데이터 유지부 (58) 에 의한 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 의 유지가 종료된 후에도, 작업기 컨트롤러 (26) 는, 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 수 있게 되면, 그 후에 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 에 의해 생성된 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 이용하여 굴삭 제어를 실행한다. 즉, 오퍼레이터가 도 2 에 나타내는 스위치 (29S) 를 조작하지 않아도, 작업기 컨트롤러 (26) 는 굴삭 제어를 실행한다. 이와 같이, 실시형태에 있어서, 작업기 컨트롤러 (26) 는, 데이터 유지부 (58) 에 의한 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 의 유지가 종료된 후에도, 기준 위치 데이터 (P1, P2) 의 수신이 재개한 것을 조건으로, 굴삭 제어를 실행할 수 있는 상태로 대기한다. 이와 같은 처리에 의해, 정지하고 있는 굴삭 제어를 재개시키는 조작이 불필요해지기 때문에, 오퍼레이터의 부담이 경감된다.

＜데이터 유지부 (58) 가 유지하는 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 에 대하여＞

도 17 및 도 18 은, 데이터 유지부 (58) 가 유지하는 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 설명하기 위한 도면이다. 도 17 및 도 18 의 가로축은 시간 t, M4 는 선회 신호, M5 는 주행 신호, INI 는 표시 컨트롤러 (28) 의 초기화, U 는 설계 지형 데이터의 입출력이다. 도 17 에 나타내는 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 는, 표시 컨트롤러 (28) 가 출력하는 것이고, 도 18 에 나타내는 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 는, 작업기 컨트롤러 (26) 가 취득하는 것이다. 본 실시형태에 있어서, 선회 신호 (M4) 는, 도 2 에 나타내는, 선회 각도 검출 장치로서의 IMU (24) 가 검출한 각도 정보로서, IMU (24) 가 검출한 각도 정보가 소정의 크기 이상인 경우에는, 상부 선회체 (3) 가 선회하고 있는 것으로 판정된다.

각도 정보는, 예를 들어, 선회 각도가 포함된다. 각도의 적산은, 도 18 에 나타내는 시간 (tm) 으로부터 개시된다. 또한, 선회 각도는, 각속도의 적분으로 구해진다. 선회 신호 (M4) 는, 상부 선회체 (3) 의 선회 각도를 검출하는 인코더 (선회 각도 검출 장치) 등의 출력이어도 된다. 상부 선회체 (3) 가 선회하고 있는 것을 판정하는 경우, 오퍼레이터의 선회 지령을 보다 확실하게 식별할 수 있기 때문에, 상부 선회체 (3) 의 선회 각도를 검출하는 것이 바람직하다. 주행 신호 (M5) 는, 도 2 에 나타내는 주행용 페달 (25FL, 25FR) 의 적어도 일방이 조작된 경우의 조작량 (MD) 에 기초하여 결정된다. 조작량 (MD) 이 소정 조작량 이상인 경우, 도 2 에 나타내는 조작 장치 (25) 는, 차량 본체 (1) 는 주행 상태인 것으로 하여, 주행 신호 (M5) 를 1 로서 출력한다. 조작량 (MD) 이 소정 조작량 미만인 경우, 도 2 에 나타내는 조작 장치 (25) 는, 차량 본체 (1) 는 정지 상태인 것으로 하여, 주행 신호 (M5) 를 0 으로서 출력한다.

INI 가 START 가 되면 표시 컨트롤러 (28) 의 초기화가 개시되고, END 가 되면 초기화가 종료된다. 초기화가 개시되는 타이밍은, GNSS 안테나 (21, 22) 가 측위 위성 (80) 으로부터 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 수 없게 된 후이다. 도 17 에 나타내는, 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 가 출력하는 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 는, ON 일 때에 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 로부터 작업기 컨트롤러 (26) 에 출력된다. OFF 일 때에는, 어떠한 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 는 출력되지만, 그 신뢰성은 보증되지 않거나 또는 그 출력은 무효라는 정보가 출력된다. 실시형태에 있어서, 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 는 10 ㎐ 로 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 로부터 출력되기 때문에, 주기 (Δt1) 는 100 msec. 이다. 도 18 에 나타내는, 작업기 컨트롤러 (26) 가 취득하는 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 는, ON 일 때에 작업기 컨트롤러 (26) 가 취득하고, OFF 일 때에는 취득하지 않는다. 실시형태에 있어서, 작업기 컨트롤러 (26) 는, 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 는 100 ㎐ 로 취득하기 때문에, 도 18 에 나타내는 주기 (Δt2) 는 10 msec. 이다.

실시형태에서는, 작업기 컨트롤러 (26) 는, 굴삭 제어를 실행 중에 있어서, GNSS 안테나 (21, 22) 가 측위 위성 (80) 으로부터 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 수 없는 결과, 목표 굴삭 지형 정보로서의 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 취득할 수 없는 경우, 취득할 수 없게 된 시점보다 전의 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 이용하여 굴삭 제어를 실행한다. 도 17 에 나타내는 예에서는, 초기화가 시간 (t1) 에서 개시되어 있기 때문에, 적어도 시간 (t1) 보다 전에 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 로부터 출력되어 데이터 유지부 (58) 에 유지된 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 가 사용된다. 표시 컨트롤러 (28) 의 초기화와, 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 가 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 출력하는 타이밍의 동기가 취해져 있는 보증은 없다. 이 때문에, 표시 컨트롤러 (28) 의 초기화가 개시되기 직전, 즉 GNSS 안테나 (21, 22) 가 측위 위성 (80) 으로부터 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 수 없게 되기 직전의 목표 굴삭 지형 데이터 (U) (시간 t = t0 의 것) 는, 신뢰성이 낮을 가능성이 있다. 작업기 컨트롤러 (26) 의 데이터 유지부 (58) 는, 표시 컨트롤러 (28) 의 초기화가 개시되는 것보다도 1 사이클 전의 타이밍에서 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 가 출력한 목표 굴삭 지형 데이터 (U) (시간 t = tb 의 것) 를 유지하는 것이 바람직하다.

도 18 에 나타내는 예에 있어서, 표시 컨트롤러 (28) 가 초기화를 개시하는 타이밍은, 시간 t = tm 이다. 작업기 컨트롤러 (26) 는, 표시 컨트롤러 (28) 의 초기화가 개시, 즉 GNSS 안테나 (21, 22) 가 측위 위성 (80) 으로부터 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 수 없게 된 후에, 이것을 인식한다 (시간 t = tr). 작업기 컨트롤러 (26) 는, 표시 컨트롤러 (28) 의 초기화가 개시되는 것보다 1 사이클 전의 타이밍에서 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 가 출력한 목표 굴삭 지형 데이터 (U) (시간 t = to1 의 것) 를 판별할 수 없다.

작업기 컨트롤러 (26) 의 데이터 유지부 (58) 는, GNSS 안테나 (21, 22) 가 측위 위성 (80) 으로부터 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 수 없게 된 것을 인식한 타이밍을 기준으로 하여, 그 전에 표시 컨트롤러 (28) 의 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 로부터 취득한 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 유지한다. 실시형태에 있어서, 데이터 유지부 (58) 는, 표시 컨트롤러 (28) 의 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 가 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 출력하는 주기로 환산하여, GNSS 안테나 (21, 22) 가 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 수 없게 된 것을 인식한 타이밍보다, 적어도 1 주기 이상 전에 취득한 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 유지하는 것이 바람직하다. 도 18 에 나타내는 예에 있어서, 데이터 유지부 (58) 는, 시간 t = to1 에 있어서의 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 유지하는 것이 바람직하다.

목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 가 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 출력하는 주기는 100 msec. 이고, 작업기 컨트롤러 (26) 가 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 취득하는 주기는 10 msec. 이다. 작업기 컨트롤러 (26) 가 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 취득하는 사이클로 환산하면, 데이터 유지부 (58) 는, 작업기 컨트롤러 (26) 가 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 취득하는 주기로 환산하여, 적어도 10 사이클 이상 전 (실시형태에서는 15 사이클) 에 취득한 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 유지하는 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 데이터 유지부 (58) 는, GNSS 안테나 (21, 22) 가 측위 위성 (80) 으로부터 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 수 없게 된 경우, 적어도 10 사이클 이상 전에 취득한 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 거리 취득부 (53) 에 출력할 수 있다. 그 결과로서, 데이터 유지부 (58) 가 비정상의 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 유지할 가능성 및 비정상의 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 에 의해 굴삭 제어가 계속될 가능성을 저감시킬 수 있다.

작업기 컨트롤러 (26) 에는, 표시 컨트롤러 (28) 로부터 목표 굴삭 지형 데이터 (U) (목표 굴삭 지형 (73I)) 가, 예를 들어 100 msec. 의 주기로 입력된다. 작업기 컨트롤러 (26) 및 제 2 표시 장치 (39) 는, 센서 컨트롤러 (39) 로부터, 예를 들어 10 msec. 마다 IMU (29) 가 검출한 경사각 (θ5) 이 입력된다. 작업기 컨트롤러 (26) 및 표시 컨트롤러 (28) 는, 센서 컨트롤러 (39) 로부터 입력된 피치각의 전회치와 금회치의 증감분에 기초하여, 목표 굴삭 지형 데이터 (U) (목표 굴삭 지형 (43I)) 의 경사각 (θ5) 을 계속 갱신한다. 작업기 컨트롤러 (26) 는, 이 경사각 (θ5) 을 이용하여 날끝 위치 (P4) 를 산출하여 굴삭 제어를 실행하고, 표시 컨트롤러 (28) 는 이 경사각 (θ5) 을 이용하여 날끝 위치 (P4) 를 산출하여 가이던스 화상의 날끝 위치로 한다. 100 msec. 가 경과한 후, 작업기 컨트롤러 (26) 에는, 표시 컨트롤러 (28) 로부터 새로운 목표 굴삭 지형 데이터 (U) (목표 굴삭 지형 (43I)) 가 입력되어 갱신된다.

(실시형태에 관련된 작업 기계 제어의 제어예)

도 19 는, 실시형태에 관련된 작업 기계 제어의 제어예를 나타내는 플로우 차트이다. 스텝 S101 에 있어서, 굴삭 제어가 실행되고 있는 경우 (스텝 S101, Yes), 도 5 에 나타내는 작업기 컨트롤러 (26) 는, 처리를 스텝 S102 에 진행한다. 스텝 S101 에 있어서, 굴삭 제어가 실행되고 있지 않은 경우 (스텝 S101, No), 작업기 컨트롤러 (26) 는, 실시형태에 관련된 작업 기계 제어를 종료한다.

스텝 S102 에 있어서, 유압 셔블 (100) 의 주행이 정지하고, 또한 작업기 (2) 의 선회가 정지하고 있는 경우 (스텝 S102, Yes), 작업기 컨트롤러 (26) 는, 처리를 스텝 S103 에 진행한다. 스텝 S102 에 있어서, 유압 셔블 (100) 이 주행하고 있거나 또는 작업기 (2) 가 선회하고 있는 경우 (스텝 S102, No), 작업기 컨트롤러 (26) 는, 실시형태에 관련된 작업 기계 제어를 종료한다. 작업기 컨트롤러 (26) 는, 유압 셔블 (100) 의 주행 레버로부터 얻어진 신호가 정지 상태를 나타내는 것인 경우에는 유압 셔블 (100) 이 정지하고 있는 것으로 판정하고, 작업기 (2) 의 선회 각도가 소정의 임계치 이하인 경우에 작업기 (2) 의 선회가 정지하고 있는 것으로 판정한다. 소정의 임계치는, 작업기 (2) 와 굴삭 대상의 상대적인 위치 관계가 변화하지 않는 것으로 간주할 수 있는 크기이다.

스텝 S103 에 있어서, 기준 위치 데이터 (P1, P2) 가 실효, 즉, GNSS 안테나 (21, 22) 가 측위 위성 (80) 으로부터 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 수 없게 된 경우 (스텝 S103, Yes), 작업기 컨트롤러 (26) 는, 스텝 S104 에 있어서, 표시 컨트롤러 (28) 의 에러 판정부 (28D) 는 에러 신호 (J) 를 작업기 컨트롤러 (26) 의 전환부 (59) 에 출력한다. 에러 신호 (J) 를 취득한 전환부 (59) 는, 거리 취득부 (53) 에 출력되는 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를, 표시 컨트롤러 (28) 의 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 가 생성한 것으로부터 데이터 유지부 (58) 가 유지하고 있는 것으로 전환한다. 작업기 컨트롤러 (26) 는, 데이터 유지부 (58) 가 유지하고 있는 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 이용하여 굴삭 제어를 계속한다. 스텝 S104 의 굴삭 제어에서 사용되는 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 는, 전술한 바와 같이, 데이터 유지부 (58) 가 유지하고 있는 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 중, 적어도 10 사이클 이상 전에 작업기 컨트롤러 (26) 가 취득한 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 이다. 스텝 S103 에 있어서, 기준 위치 데이터 (P1, P2) 가 실효하고 있지 않은 경우 (스텝 S103, No), 작업기 컨트롤러 (26) 는, 실시형태에 관련된 작업 기계 제어를 종료한다.

스텝 S104 가 종료되면, 스텝 S105 에 있어서, 작업기 컨트롤러 (26) 는, 미리 정해진 일정한 시간 (tc) 이 경과하기 전인지 여부를 판정한다. 일정한 시간 (tc) 이 경과하기 전인 경우 (스텝 S105, Yes), 처리는 스텝 S106 에 진행된다. 스텝 S106 에 있어서, 유압 셔블 (100) 의 주행이 정지하고, 또한 작업기 (2) 의 선회가 정지하고 있는 경우 (스텝 S106, Yes), 작업기 컨트롤러 (26) 는, 처리를 스텝 S107 에 진행한다.

스텝 S107 에 있어서, GNSS 안테나 (21, 22) 가 측위 위성 (80) 으로부터 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 수 있게 되면 (스텝 S107, Yes), 처리는 스텝 S108 에 진행된다. GNSS 안테나 (21, 22) 가 측위 위성 (80) 으로부터 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 수 있게 되면, 버킷 날끝 위치 데이터 생성부 (28B) 는 버킷 날끝 위치 데이터 (S) 를 생성하여 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 에 출력한다. 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 는, 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 생성하여 작업기 컨트롤러 (26) 에 출력한다. 스텝 S108 에 있어서, 작업기 컨트롤러 (26) 는, 수신 후의 기준 위치 데이터 (P1, P2) 에 기초하여 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 에 의해 새롭게 생성된 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 이용하여, 굴삭 제어를 실행한다. GNSS 안테나 (21, 22) 가 측위 위성 (80) 으로부터 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 수 없는 경우 (스텝 S107, No), 작업기 컨트롤러 (26) 는, 일정한 시간 (tc) 이 경과할 때까지 스텝 S105 내지 스텝 S107 을 반복한다.

스텝 S105 로 돌아가서, 일정한 기간 (tc) 이 경과한 후인 경우 (스텝 S105, No), 스텝 S109 에 있어서, 작업기 컨트롤러 (26) 의 데이터 유지부 (58) 는, 유지하고 있던 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 의 유지를 종료하고, 작업기 컨트롤러 (26) 는 굴삭 제어를 종료한다. 이 경우, 매뉴얼 조작 모드가 된다. 매뉴얼 조작 모드는 조작 장치 (25) 의 입력에 따라 작업기 (2) 가 동작하는 모드이다.

다음으로, 스텝 S110 에 있어서, GNSS 안테나 (21, 22) 가 측위 위성 (80) 으로부터 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 수 있게 되면 (스텝 S110, Yes), 처리는 스텝 S111 에 진행된다. 스텝 S111 에 있어서, 작업기 컨트롤러 (26) 는, 수신 후의 기준 위치 데이터 (P1, P2) 에 기초하여 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 에 의해 새롭게 생성된 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 이용하여, 굴삭 제어를 재개한다. 이 경우, 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터는, 굴삭 제어를 재개시키기 위해서 도 2 에 나타낸 스위치 (29S) 를 다시 조작할 필요는 없다.

GNSS 안테나 (21, 22) 가 측위 위성 (80) 으로부터 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 수 없는 경우 (스텝 S110, No), 처리는 스텝 S112 에 진행된다. 스텝 S112 에 있어서, 굴삭 제어의 종료 지령이 있은 경우 (스텝 S112, Yes), 스텝 S113 에 있어서, 작업기 컨트롤러 (26) 는, 굴삭 제어를 종료한다. 굴삭 제어의 종료 지령은, 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터가, 도 2 에 나타내는 스위치 (29S) 를 조작함으로써 생성된다. 굴삭 제어의 종료 지령이 없는 경우 (스텝 S112, No), 작업기 컨트롤러 (26) 는, 스텝 S110 으로 돌아가서 이후의 처리를 실행한다. 전술한 스텝 S106 에 있어서, 유압 셔블 (100) 이 주행하고 있거나 또는 작업기 (2) 가 선회하고 있는 경우 (스텝 S106, No), 작업기 컨트롤러 (26) 는, 스텝 S109 에 진행되어, 이후의 처리를 실행한다. 이와 같이 하여, 도 2 에 나타내는 제어 시스템 (300) 은, 실시형태에 관련된 작업 기계 제어를 실행한다.

이상, 실시형태를 설명했지만, 전술한 내용에 의해 실시형태가 한정되는 것은 아니다. 또한, 전술한 구성 요소에는, 당업자가 용이하게 상정할 수 있는 것, 실질적으로 동일한 것, 이른바 균등한 범위의 것이 포함된다. 또한, 전술한 구성 요소는 적절히 조합하는 것이 가능하다. 또한, 실시형태의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소의 다양한 생략, 치환 및 변경 중 적어도 1 개를 실시할 수 있다. 예를 들어, 작업기 (2) 는, 붐 (6), 아암 (7), 버킷 (8) 을 가지고 있지만, 작업기 (2) 에 장착되는 어태치먼트는 이것에 한정되지 않고, 버킷 (8) 에는 한정되지 않는다. 센서 컨트롤러 (39) 가 실행하는 각 처리는, 작업기 컨트롤러 (26) 가 실행해도 된다. 작업 기계는 유압 셔블 (100) 에 한정되지 않고, 다른 건설 기계여도 된다.

1 ; 차량 본체
2 ; 작업기
3 ; 상부 선회체
6 ; 붐
7 ; 아암
8 ; 버킷
8B ; 칼날
8T ; 날끝
10 ; 붐 실린더
11 ; 아암 실린더
12 ; 버킷 실린더
19 ; 위치 검출 장치
23 ; 글로벌 좌표 연산부
25 ; 조작 장치
26 ; 작업기 컨트롤러
26M ; 기억부
26P ; 처리부
27 ; 제어 밸브
28 ; 표시 컨트롤러
28A ; 목표 시공 정보 격납부
28B ; 버킷 날끝 위치 데이터 생성부
28C ; 목표 굴삭 지형 데이터 생성부
28D ; 에러 판정부
29 ; 표시부
29S ; 스위치
41 ; 목표 굴삭면
42 ; 평면
43I ; 목표 굴삭 지형
44 ; 굴삭 대상 위치
52 ; 목표 속도 결정부
53 ; 거리 취득부
54 ; 제한 속도 결정부
55 ; 제 1 제한 판정부
57 ; 작업기 제어부
58 ; 데이터 유지부
59 ; 전환부
60 ; 기준 말뚝
100 ; 유압 셔블
200 ; 작업 기계의 제어 시스템 (제어 시스템)
300 ; 유압 시스템

Claims (9)

1. 작업 도구를 갖는 작업기를 구비하는 작업 기계를 제어하는 제어 시스템으로서,
   상기 작업 기계의 위치 정보를 검출하는 위치 검출 장치와,
   상기 위치 검출 장치에 의해 검출된 위치 정보에 기초하여 상기 작업기의 위치를 구하고, 또한 목표 형상을 나타내는 목표 시공면의 정보로부터 상기 작업기의 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 목표 굴삭 지형 정보를 생성하는 생성부와,
   상기 생성부로부터 취득한 상기 목표 굴삭 지형 정보에 기초하여, 상기 작업기가 굴삭 대상에 접근하는 방향의 속도가 제한 속도 이하가 되도록 제어하는 굴삭 제어를 실행하는 작업기 제어부를 포함하고,
   상기 작업기 제어부는, 상기 굴삭 제어를 실행 중에 상기 목표 굴삭 지형 정보를 취득할 수 없는 경우, 취득할 수 없게 된 시점보다 전의 상기 목표 굴삭 지형 정보를 이용하여 상기 굴삭 제어를 계속하는, 작업 기계의 제어 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 작업기 제어부는,
   취득할 수 없게 된 시점보다 전의 상기 목표 굴삭 지형 정보를, 미리 정해진 일정한 시간 유지하고,
   상기 일정 시간의 경과, 상기 작업 기계의 주행 또는 상기 작업기가 장착된 선회체의 선회에 의해, 상기 목표 굴삭 지형 정보의 유지를 종료하여, 실행 중인 상기 굴삭 제어를 종료하는, 작업 기계의 제어 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 선회체의 선회 각도를 검출하는 선회 각도 검출 장치를 갖고,
   상기 작업기 제어부는, 상기 선회 각도 검출장에 의해 검출된 상기 선회 각도가 소정의 크기 이상인 경우에, 상기 목표 굴삭 지형 정보의 유지를 종료하여, 실행 중인 상기 굴삭 제어를 종료하는, 작업 기계의 제어 시스템.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 작업기 제어부는, 상기 작업 기계의 경사각을 구하는 장치가 검출한 경사각을 이용하여, 유지하고 있는 상기 목표 굴삭 지형 정보를 갱신하는, 작업 기계의 제어 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 작업기 제어부는,
   미리 정해진 일정한 시간이 경과하기 전에, 새로운 상기 목표 굴삭 지형 정보를 취득하면, 취득한 상기 목표 굴삭 지형 정보를 이용하여 상기 굴삭 제어를 개시하는, 작업 기계의 제어 시스템.
6. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 작업기 제어부는,
   실행 중인 상기 굴삭 제어를 종료한 후에, 새로운 상기 목표 굴삭 지형 정보를 취득하면, 취득한 상기 목표 굴삭 지형 정보를 이용하여 상기 굴삭 제어를 개시하는, 작업 기계의 제어 시스템.
7. 작업 도구를 갖는 작업기를 구비하는 작업 기계를 제어하는 제어 시스템으로서,
   상기 작업 기계의 위치 정보를 검출하는 위치 검출 장치와,
   상기 위치 검출 장치에 의해 검출된 위치 정보에 기초하여 상기 작업기의 위치를 구하고, 또한 목표 형상을 나타내는 설계면의 정보로부터 상기 작업기의 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 목표 굴삭 지형 정보를 생성하는 생성부와,
   상기 생성부로부터 취득한 상기 목표 굴삭 지형 정보에 기초하여, 상기 작업기가 상기 목표 형상을 초과하여 굴입하는 것을 억제하는 굴삭 제어를 실행하는 작업기 제어부를 포함하고,
   상기 작업기 제어부는, 상기 굴삭 제어를 실행 중에, 상기 위치 검출 장치가 상기 작업 기계의 위치 정보를 검출할 수 없는 경우, 검출할 수 없게 된 시점보다 전의 상기 목표 굴삭 지형 정보를, 미리 정해진 일정한 시간 유지하여 상기 굴삭 제어를 계속하고,
   상기 일정 시간의 경과, 상기 작업 기계의 주행 또는 상기 작업기의 선회에 의해, 상기 목표 굴삭 지형 정보의 유지를 종료하여, 실행 중인 상기 굴삭 제어를 종료하는, 유압 셔블의 제어 시스템.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 작업 기계의 제어 시스템을 구비하는, 작업 기계.
9. 작업 도구를 갖는 작업기를 구비하는 작업 기계를 제어하는 제어 방법으로서,
   상기 작업 기계의 위치 정보를 검출하고,
   검출된 위치 정보에 기초하여 상기 작업기의 위치를 구하고, 또한 목표 형상을 나타내는 설계면의 정보로부터 상기 작업기의 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 목표 굴삭 지형 정보를 생성하고,
   상기 목표 굴삭 지형 정보에 기초하여, 상기 작업기가 상기 목표 형상을 초과하여 굴입하는 것을 억제하는 굴삭 제어를 실행하고, 상기 굴삭 제어를 실행 중에 상기 목표 굴삭 지형 정보를 취득할 수 없는 경우, 취득할 수 없게 된 시점보다 전의 상기 목표 굴삭 지형 정보를, 미리 정해진 일정한 시간 유지하여 상기 굴삭 제어를 계속하는, 작업 기계의 제어 방법.

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