KR20160006169A - 굴삭 기계의 제어 시스템 및 굴삭 기계 - Google Patents

Abstract

굴삭 기계의 제어 시스템은, 작업기를 구비한 굴삭 기계를 제어하는 제어 시스템이고, 상기 굴삭 기계의 외부와 통신하여, 상기 작업기가 굴삭하는 굴삭 대상에 관한 정보인 시공 정보를 수취하는 통신부와, 상기 통신부가 수취한 상기 시공 정보를 기억하는 기억부와, 상기 작업기의 위치 및 상기 기억부에 기억되어 있는 상기 시공 정보에 기초하여, 상기 작업기가 상기 굴삭 대상을 침식하지 않도록 상기 작업기의 동작을 제어하는 굴삭 제어를 실행하는 작업기 제어부와, 상기 작업기 제어부에 의한 상기 작업기의 제어 상태에 따라, 상기 작업기 제어부가 상기 굴삭 제어에 사용하는 시공 정보를 상기 통신부가 수취한 새로운 시공 정보로 갱신할지의 여부를 결정하는 처리부를 포함한다.

Description

굴삭 기계의 제어 시스템 및 굴삭 기계{CONTROL SYSTEM OF EXCAVATING MACHINE AND EXCAVATING MACHINE}

본 발명은, 굴삭 기계의 제어 시스템 및 굴삭 기계에 관한 것이다.

최근, 유압 셔블 또는 불도저 등과 같은 작업기를 구비한 굴삭 기계에 있어서, 자신의 위치와, 굴삭 대상 중 목표로 하는 지형 형상을 나타내는 시공 정보를 비교하여, 작업기의 자세를 연산 처리하여 구하고, 목표로 하는 지형을 침식하지 않도록 작업기의 움직임을 제어하는 것이 제안되어 있다. 이와 같은 굴삭 기계에 의한 시공은 정보화 시공이라고 불린다. 예를 들어, 특허문헌 1 에는, 프론트 장치의 움직일 수 있는 영역을 제한한 굴삭을 실시할 수 있는 굴삭 제어 장치가 기재되어 있다.

국제 공개공보 1995/030059호

그런데, 목표로 하는 지형을 침식하지 않도록 작업기가 제어되어 있을 때, 굴삭 대상 중 목표로 하는 지형 형상을 나타내는 시공 정보가 갱신되면, 갱신된 시공 정보에 기초하여 작업기의 움직임이 제어된다. 그러면, 오퍼레이터는, 시공 정보가 갱신된 것을 인식하지 않고, 갱신되기 전의 시공 정보에 대해 작업기가 제어되어 있는 것으로 인식하면서 작업기를 조작하여 위화감을 느낄 가능성이 있다.

본 발명은, 굴삭 기계를 사용한 정보화 시공을 실시할 때에, 굴삭 기계의 오퍼레이터에게 있어서 의도하지 않는 시공 정보의 갱신이 되지 않아, 오퍼레이터는 위화감 없이 작업기를 조작할 수 있는 굴삭 기계의 제어 시스템 및 굴삭 기계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 작업기의 위치 및 상기 작업기가 굴삭하는 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 시공 정보에 기초하여, 상기 작업기가 상기 굴삭 대상을 침식하지 않도록 상기 작업기의 동작을 제어하는 굴삭 제어를 실행 중에, 새로운 시공 정보의 갱신 대기 상태로서 상기 굴삭 제어가 실행 중인 경우에는, 상기 새로운 시공 정보를, 실행 중인 상기 굴삭 제어를 위해서 갱신하지 않는, 굴삭 기계의 제어 시스템이다.

본 발명은, 작업기를 구비한 굴삭 기계를 제어하는 제어 시스템이고, 상기 작업기가 굴삭하는 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 시공 정보를 외부 장치로부터 수취하는 통신부와, 상기 통신부가 수취한 상기 시공 정보를 기억하는 기억부와, 상기 작업기의 위치 및 상기 기억부에 기억되어 있는 상기 시공 정보에 기초하여, 상기 작업기가 상기 굴삭 대상을 침식하지 않도록 상기 작업기의 동작을 제어하는 굴삭 제어를 실행하는 작업기 제어부와, 상기 작업기 제어부에 의한 상기 작업기의 제어 상태에 따라, 상기 작업기 제어부가 상기 굴삭 제어에 사용하는 시공 정보를 상기 통신부가 수취한 새로운 시공 정보로 갱신할지의 여부를 결정하는 처리부를 포함하는 굴삭 기계의 제어 시스템이다.

상기 처리부는, 상기 작업기 제어부가 상기 굴삭 제어를 실행하고 있는 경우, 상기 굴삭 제어에 사용되고 있는 시공 정보를 상기 통신부가 수취한 새로운 시공 정보로 갱신하지 않는 것이 바람직하다.

상기 처리부는, 상기 작업기 제어부가 상기 굴삭 제어를 실행하고 있는 경우에 있어서, 상기 굴삭 제어에 사용 중인 시공 정보의 파일명과, 상기 통신부가 수취한 새로운 시공 정보의 파일명이 동일할 때에는, 상기 굴삭 제어에 사용되는 시공 정보를 상기 통신부가 수취한 새로운 시공 정보로 갱신하지 않는 것이 바람직하다.

상기 처리부는, 상기 작업기 제어부가 상기 굴삭 제어를 실행하고 있는 경우에 있어서, 상기 굴삭 제어에 사용 중인 시공 정보의 위치 정보와, 상기 통신부가 수취한 새로운 시공 정보의 위치 정보가 동일할 때에는, 상기 굴삭 제어에 사용되는 시공 정보를 상기 통신부가 수취한 새로운 시공 정보로 갱신하지 않는 것이 바람직하다.

상기 처리부는, 상기 작업기 제어부가 상기 굴삭 제어를 실행하고 있는 경우에 있어서, 상기 굴삭 제어에 사용되고 있는 시공 정보 이외의 시공 정보를 상기 통신부가 수취한 새로운 시공 정보로 갱신하는 것이 바람직하다.

상기 작업기 제어부가 상기 굴삭 제어를 실행하지 않는 경우 또는 상기 굴삭 기계가 키 오프의 상태인 경우, 상기 굴삭 제어에 사용되는 시공 정보를 상기 통신부가 수취한 새로운 시공 정보로 갱신하는 것이 바람직하다.

상기 굴삭 제어를 실행할지의 여부를 선택하는 스위치를 구비하고, 상기 스위치의 조작에 의해 상기 굴삭 제어가 실행된 후, 상기 스위치의 조작에 의해 상기 굴삭 제어가 해제된 경우, 상기 굴삭 제어에 사용되고 있던 시공 정보를 상기 통신부가 수취한 새로운 시공 정보로 갱신하는 것이 바람직하다.

상기 처리부는, 상기 작업기 제어부가 상기 굴삭 제어를 실행하고 있는 경우, 또한 상기 작업기가 상기 굴삭 대상으로부터 멀어질 때에는, 상기 굴삭 제어에 사용되는 설계면 정보를 상기 통신부가 수취한 새로운 설계면 정보로 갱신하는 것이 바람직하다.

상기 처리부는, 상기 작업기 제어부가 상기 굴삭 제어를 실행 중에, 상기 통신부가 새로운 시공 정보를 수취한 것을 나타내는 수신 정보를 표시부에 표시하는 것이 바람직하다.

본 발명은, 작업기를 구비한 굴삭 기계를 제어하는 제어 시스템이고, 상기 작업기가 굴삭하는 굴삭 대상에 관한 정보인 시공 정보를 외부 장치로부터 수취하는 통신부와, 상기 통신부가 수취한 상기 시공 정보를 기억하고, 또한 상기 통신부가 새로운 시공 정보를 수취한 경우는, 기억되어 있는 상기 시공 정보를 상기 새로운 시공 정보로 갱신하는 기억부와, 상기 작업기의 위치 및 상기 기억부에 기억되어 있는 상기 시공 정보에 기초하여, 상기 작업기가 상기 굴삭 대상을 침식하지 않도록 상기 작업기의 동작을 제어하는 굴삭 제어를 실행하는 작업기 제어부와, 상기 작업기 제어부가 상기 굴삭 제어를 실행하고 있지 않을 때에는, 상기 작업기 제어부가 상기 굴삭 제어에 사용하는 시공 정보를 상기 새로운 시공 정보로 갱신하고, 상기 작업기 제어부가 상기 굴삭 제어를 실행하고 있을 때에는, 상기 작업기 제어부가 상기 굴삭 제어에 사용하고 있는 시공 정보를 상기 새로운 시공 정보로 갱신하지 않고, 상기 작업기 제어부가 상기 굴삭 제어에 사용하고 있는 시공 정보 이외의 시공 정보를 상기 통신부가 수취한 새로운 시공 정보로 갱신하는 처리부를 포함하는 굴삭 기계의 제어 시스템이다.

본 발명은, 상기 굴삭 기계의 제어 시스템을 구비한 굴삭 기계이다.

본 발명은, 굴삭 기계를 사용한 정보화 시공을 실시할 때에, 굴삭 기계의 오퍼레이터에게 있어서 의도하지 않는 시공 정보의 갱신이 되지 않아, 오퍼레이터는 위화감 없이 작업기를 조작할 수 있는 굴삭 기계의 제어 시스템 및 굴삭 기계를 제공할 수 있다.

도 1 은, 본 실시형태에 관련된 유압 셔블의 사시도이다.
도 2 는, 유압 셔블의 유압 시스템과 제어 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3a 는, 유압 셔블의 측면도이다.
도 3b 는, 유압 셔블의 배면도이다.
도 4 는, 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 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 셔블과 관리 센터를 나타내는 도면이다.
도 16 은, 굴삭 제어 중에 있어서의 제어예 (시공 정보의 갱신 제어) 를 나타내는 플로우 차트이다.

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

＜굴삭 기계의 전체 구성＞

도 1 은, 실시형태에 관련된 굴삭 기계의 사시도이다. 도 2 는, 유압 셔블 (100) 의 유압 시스템 (300) 과 제어 시스템 (200) 의 구성을 나타내는 블록도이다. 굴삭 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, 기계실 (3EG) 의 내부에, 동력 발생 장치로서의 엔진 (35) 및 유압 펌프 (36, 37) 등의 장치를 수용하고 있다. 기계실 (3EG) 은, 상부 선회체 (3) 의 일단측에 배치되어 있다.

본 실시형태에 있어서, 유압 셔블 (100) 은, 동력 발생 장치로서의 엔진 (35) 에, 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. 또, 유압 셔블 (100) 의 동력 발생 장치는, 내연 기관을 갖지 않고, 축전 장치와 발전 전동기를 조합한 전기 구동식인 것이어도 된다.

상부 선회체 (3) 는 운전실 (4) 을 갖는다. 운전실 (4) 은, 상부 선회체 (3) 의 타단측에 설치되어 있다. 즉, 운전실 (4) 은, 기계실 (3EG) 이 배치되어 있는 측과는 반대측에 설치되어 있다. 운전실 (4) 내에는, 도 2 에 나타내는, 표시부 (29), 조작 장치 (25) 및 도시하지 않은 운전석 등이 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, 캐터필러 (5a, 5b) 를 가지고 있다. 주행 장치 (5) 는, 좌우에 형성된 주행 모터 (5c) 의 일방 또는 양방이 구동되고, 캐터필러 (5a, 5b) 가 회전함으로써, 유압 셔블 (100) 을 선회 주행 또는 전후진 주행시킨다. 작업기 (2) 는, 상부 선회체 (3) 의 운전실 (4) 의 측방측에 장착되어 있다.

유압 셔블 (100) 은, 캐터필러 (5a, 5b) 대신에 타이어를 구비하고, 엔진 (35) 의 구동력을, 트랜스미션을 개재하여 타이어에 전달하여 주행이 가능한 주행 장치를 구비한 것이어도 된다. 이와 같은 형태의 유압 셔블 (100) 로는, 예를 들어, 휠식 유압 셔블이 있다. 또, 유압 셔블 (100) 은, 이와 같은 타이어를 가진 주행 장치를 구비하고, 추가로 차량 본체 (본체부) 에 작업기가 장착되어, 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 장착되어, 차량 본체의 일부를 구성하는 주행 장치를 구비한 것이다.

상부 선회체 (3) 는, 작업기 (2) 및 운전실 (4) 이 배치되어 있는 측이 앞이고, 기계실 (3EG) 이 배치되어 있는 측이 뒤이다. 요컨대, 본 실시형태에서는, 전후 방향이 x 방향이다. 앞을 향하여 좌측이 상부 선회체 (3) 의 왼쪽이고, 앞을 향해 우측이 상부 선회체 (3) 의 오른쪽이다. 상부 선회체 (3) 의 좌우 방향은 폭 방향이라고도 한다. 요컨대, 본 실시형태에서는, 좌우 방향이 y 방향이다. 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. 요컨대, 본 실시형태에서는, 상하 방향이 z 방향이다. 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 작업구로서의 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 상부 선회체 (3) 의 앞 부분에 회동 (回動) 가능하게 장착되어 있다. 아암 (7) 의 기단부는, 아암 핀 (14) 을 개재하여 붐 (6) 의 선단부에 회동 가능하게 장착되어 있다. 아암 (7) 의 기단부와는 반대측인 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 날 (8B) 이 장착되어 있다. 날끝 (8T) 은, 날 (8B) 의 선단이다.

버킷 (8) 은, 복수의 날 (8B) 을 갖지 않아도 된다. 요컨대, 도 1 에 나타내는 바와 같은 날 (8B) 을 갖지 않고, 날끝이 강판에 의해 스트레이트 형상으로 형성된 버킷이어도 된다. 작업기 (2) 는, 예를 들어, 단수의 날을 갖는 틸트 버킷을 구비하고 있어도 된다. 틸트 버킷이란, 틸트 실린더를 구비하고, 버킷이 좌우에 틸트 경사짐으로써 유압 셔블 (100) 이 경사지에 있어도, 사면, 평지를 자유로운 형태로 성형, 정지 (整地) 를 할 수 있는 버킷이다. 이 밖에도, 작업기 (2) 는, 버킷 (8) 대신에, 법면 버킷 또는 삭암용 (削岩用) 의 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 작동유에 의해 신축하여, 구동되는 유압 실린더이다. 붐 실린더 (10) 는, 신축함으로써 붐 (6) 을 상하로 승강시킨다. 아암 실린더 (11) 는, 신축함으로써 아암 핀 (14) 을 지지점으로 하여 아암 (7) 을 회동시킨다. 버킷 실린더 (12) 는, 신축함으로써 링크를 개재하여, 버킷 핀 (15) 을 지지점으로 하여 버킷 (8) 을 회동시킨다. 붐 실린더 (10) 와 아암 실린더 (11) 와 버킷 실린더 (12) 를 구별하지 않고 합쳐서 부르는 경우, 적절히, 각 유압 실린더 (10, 11, 12) 라고 칭한다.

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. 작동유의 유량이 제어됨으로써, 각 유압 실린더 (10, 11, 12) 의 신축량이 제어되어, 작동유가 흐르는 방향이 전환 제어됨으로써, 각 유압 실린더 (10, 11, 12) 에 신장 동작 또는 수축하는 동작을 시키기 위한 전환 제어가 실시된다. 방향 제어 밸브 (64) 는, 주행 모터 (5c) 를 구동시키기 위한 주행용 방향 제어 밸브와, 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11) 및 버킷 실린더 (12) 그리고 상부 선회체 (3) 를 선회시키는 선회 모터 (38) 를 제어하기 위한 작업기용 방향 제어 밸브를 포함한다.

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 유압으로 감압된 작동유가 붐 조작, 버킷 조작, 아암 조작 및 선회 조작에 기초하여 공급된다. 조작 장치 (25) 로부터 공급되는, 소정의 파일럿 유압으로 조정된 작동유가 방향 제어 밸브 (64) 의 도시하지 않은 스풀을 동작시키면, 방향 제어 밸브 (64) 로부터 유출되는 작동유의 유량이 조정되어, 유압 펌프 (36, 37) 로부터 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11), 버킷 실린더 (12), 선회 모터 (38) 또는 주행 모터 (5c) 에 공급되는 작동유의 유량이 제어된다. 그 결과, 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11) 및 버킷 실린더 (12) 등의 동작이 제어된다.

또, 도 2 에 나타내는 작업기 제어 장치 (26) 가, 도 2 에 나타내는 제어 밸브 (27) 를 제어함으로써, 조작 장치 (25) 로부터 방향 제어 밸브 (64) 에 공급되는 작동유의 파일럿 유압이 제어되므로, 방향 제어 밸브 (64) 로부터 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11), 버킷 실린더 (12) 에 공급되는 작동유의 유량이 제어된다. 그 결과, 작업기 제어 장치 (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 검출부 (19) 의 일부이고, 위치 검출 장치 (19A) 와 전기적으로 접속되어 있다. 위치 검출 장치 (19A) 는, 3 차원 위치 센서로서 기능하는 것이고, 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 (19A) 에 입력된다. 위치 검출 장치 (19A) 는, GNSS 안테나 (21, 22) 의 설치 위치를 검출한다. 위치 검출부 (19A) 는, 예를 들어, 3 차원 위치 센서를 포함한다.

GNSS 안테나 (21, 22) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 상부 선회체 (3) 위로서, 유압 셔블 (100) 의 좌우 방향으로 떨어진 양단 위치에 설치되는 것이 바람직하다. 본 실시형태에 있어서, GNSS 안테나 (21, 22) 는, 상부 선회체 (3) 의 좌우의 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 편이, 유압 셔블 (100) 의 현재 위치의 검출 정밀도는 향상되므로 바람직하다. 또, GNSS 안테나 (21, 22) 는, 오퍼레이터의 시야를 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) 및 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. 또, 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 형성되어 있어도 된다. 선회 모터 (38) 는, 유압 모터 대신에 전동 모터가 사용되어도 된다. 혹은, 유압 모터와 전동 모터를 일체로 하여, 상부 선회체 (3) 가 선회 감속하는 경우에 전동 모터로 발전하여, 전기 에너지를 2 차 전지 등에 모으고, 상부 선회체 (3) 가 선회 가속하는 경우에 유압 모터를 전동 모터가 어시스트하는 선회 모터 (38) 여도 된다.

굴삭 기계의 제어 시스템으로서의 제어 시스템 (200) 은, 위치 검출부 (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 제어 장치 (26) 와, 센서 제어 장치 (39) 와, 설정부로서의 표시 제어 장치 (28) 와, 표시부 (29) 와, 통신부 (40) 와, 추가로 각 스트로크 센서 (16, 17, 18) 를 포함한다. 조작 장치 (25) 는, 도 1 에 나타내는 작업기 (2) 의 동작 또는 상부 선회체 (3) 의 선회를 조작하기 위한 장치이다. 조작 장치 (25) 에 의해 작업기 (2) 를 동작시키기 위해서는, 오퍼레이터에 의한 조작을 받아들여, 조작량에 따른 작동유가 각 유압 실린더 (10, 11, 12) 또는 선회 모터 (38) 에 공급된다.

예를 들어, 조작 장치 (25) 는, 오퍼레이터가 운전석에 착석했을 때, 오퍼레이터로부터 보아 좌측에 설치되는 왼쪽 조작 레버 (25L) 와, 오퍼레이터로부터 보아 우측에 배치되는 오른쪽 조작 레버 (25R) 를 갖는다. 왼쪽 조작 레버 (25L) 및 오른쪽 조작 레버 (25R) 는, 전후 좌우의 동작이 2 축의 동작에 대응되고 있다. 예를 들어, 오른쪽 조작 레버 (25R) 의 전후 방향의 조작은, 붐 (6) 의 조작에 대응되고 있다. 오른쪽 조작 레버 (25R) 가 전방으로 조작되면 붐 (6) 이 내려가고, 후방으로 조작되면 붐 (6) 이 올라간다. 즉, 오른쪽 조작 레버 (25R) 의 전후 방향의 조작에 따라 붐 (6) 의 오르내림의 동작이 실행된다. 오른쪽 조작 레버 (25R) 의 좌우 방향의 조작은, 버킷 (8) 의 조작에 대응되고 있다. 오른쪽 조작 레버 (25R) 가 좌측으로 조작되면 버킷 (8) 이 굴삭 동작하고, 우측으로 조작되면 버킷 (8) 이 배토 (排土) 동작 (덤프) 한다. 즉, 오른쪽 조작 레버 (25R) 의 좌우 방향의 조작에 따라 버킷 (8) 의 굴삭 또는 배토의 동작이 실행된다. 왼쪽 조작 레버 (25L) 의 전후 방향의 조작은, 아암 (7) 의 조작에 대응되고 있다. 왼쪽 조작 레버 (25L) 가 전방으로 조작되면 아암 (7) 이 배토 동작 (덤프) 하고, 후방으로 조작되면 아암 (7) 이 굴삭 동작한다. 왼쪽 조작 레버 (25L) 의 좌우 방향의 조작은, 상부 선회체 (3) 의 선회에 대응되고 있다. 왼쪽 조작 레버 (25L) 가 좌측으로 조작되면 상부 선회체 (3) 는 왼쪽 선회하고, 우측으로 조작되면 상부 선회체 (3) 는 오른쪽 선회한다. 전술한, 각 조작 레버 (25R, 25L) 의 조작 방향과 작업기 (2) 또는 상부 선회체 (3) 의 움직임의 관계는 예시적으로 나타낸 것이다. 따라서, 각 조작 레버 (25R, 25L) 의 조작 방향과 작업기 (2) 또는 상부 선회체 (3) 의 움직임의 관계는, 전술한 관계와 상이한 관계여도 된다. 또한, 운전실 (4) 의 내부에는, 도 1 에 나타내는 주행 장치 (5) 를 동작시키기 위한 주행 조작 장치도 구비되어 있다. 그 주행 조작 장치는, 예를 들어 레버에 의해 구성되고, 도시하지 않은 운전석의 전방에 배치되어, 오퍼레이터가 그 레버를 조작함으로써, 주행 장치 (5) 가 구동되고, 유압 셔블 (100) 을 선회 주행 또는 전후진 주행할 수 있다.

오른쪽 조작 레버 (25R) 의 전후 방향의 조작에 따라, 파일럿 유로 (450) 에 파일럿 유압이 공급 가능하게 되어, 오퍼레이터에 의한 붐 (6) 의 조작이 받아들여진다. 오른쪽 조작 레버 (25R) 의 조작량에 따라 오른쪽 조작 레버 (25R) 가 구비하는 밸브 장치가 열려, 파일럿 유로 (450) 에 작동유가 공급된다. 또, 압력 센서 (66) 는, 그 때의 파일럿 유로 (450) 내에 있어서의 작동유의 압력을 파일럿 유압으로서 검출한다. 압력 센서 (66) 는, 검출한 파일럿 유압을, 붐 조작량 (MB) 으로서 작업기 제어 장치 (26) 에 송신한다. 오른쪽 조작 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.

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

왼쪽 조작 레버 (25L) 의 전후 방향의 조작에 따라, 파일럿 유로 (450) 에 파일럿 유압이 공급 가능하게 되어, 오퍼레이터에 의한 아암 (7) 의 조작이 받아들여진다. 왼쪽 조작 레버 (25L) 의 조작량에 따라 왼쪽 조작 레버 (25L) 가 구비하는 밸브 장치가 열려, 파일럿 유로 (450) 에 작동유가 공급된다. 또, 압력 센서 (66) 는, 그 때의 파일럿 유로 (450) 내에 있어서의 작동유의 압력을 파일럿 유압으로서 검출한다. 압력 센서 (66) 는, 검출한 파일럿 유압을, 아암 조작량 (MA) 으로서 작업기 제어 장치 (26) 에 송신한다. 왼쪽 조작 레버 (25L) 의 전후 방향의 조작량을, 이하, 적절히 아암 조작량 (MA) 이라고 칭한다.

왼쪽 조작 레버 (25L) 의 좌우 방향의 조작에 따라, 파일럿 유로 (450) 에 파일럿 유압이 공급 가능하게 되어, 오퍼레이터에 의한 상부 선회체 (3) 의 선회 조작이 받아들여진다. 왼쪽 조작 레버 (25L) 의 조작량에 따라 왼쪽 조작 레버 (25L) 가 구비하는 밸브 장치가 열려, 파일럿 유로 (450) 에 작동유가 공급된다. 또, 압력 센서 (66) 는, 그 때의 파일럿 유로 (450) 내에 있어서의 작동유의 압력을 파일럿 유압으로서 검출한다. 압력 센서 (66) 는, 검출한 파일럿 유압을, 선회 조작량 (MR) 으로서 작업기 제어 장치 (26) 에 송신한다. 왼쪽 조작 레버 (25L) 의 좌우 방향의 조작량을, 이하, 적절히 선회 조작량 (MR) 이라고 칭한다.

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

파일럿 유로 (450) 에는, 제어 밸브 (27) 가 형성되어 있다. 오른쪽 조작 레버 (25R) 및 왼쪽 조작 레버 (25L) 의 조작량은, 파일럿 유로 (450) 에 설치되는 압력 센서 (66) 에 의해 검출된다. 압력 센서 (66) 가 검출한 파일럿 유압의 신호는, 작업기 제어 장치 (26) 에 입력된다. 작업기 제어 장치 (26) 는, 입력된 파일럿 유압에 따른, 파일럿 유로 (450) 에 대한 제어 신호 (N) 를 제어 밸브 (27) 에 출력한다. 제어 신호 (N) 를 수취한 제어 밸브 (27) 는, 파일럿 유로 (450) 를 개폐한다.

왼쪽 조작 레버 (25L) 및 오른쪽 조작 레버 (25R) 의 조작량이, 예를 들어, 포텐셔미터 및 홀 IC 등에 의해 검출되고, 작업기 제어 장치 (26) 는, 이들의 검출치에 기초하여 방향 제어 밸브 (64) 및 제어 밸브 (27) 를 제어함으로써, 작업기 (2) 및 선회 모터 (38) 를 제어해도 된다. 이와 같이, 왼쪽 조작 레버 (25L) 및 오른쪽 조작 레버 (25R) 는 전기 방식이어도 된다.

제어 시스템 (200) 은, 전술한 바와 같이, 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. 각 스트로크 센서 (16, 17, 18) 는, 예를 들어, 도시하지 않은 실린더 로드의 신축을 검출하는 로터리 인코더를 사용할 수 있지만, 거리 센서 등을 사용해도 된다.

제 1 스트로크 센서 (16) 는, 붐 실린더 (10) 의 스트로크 길이 (LS1) 를 검출한다. 구체적으로는, 제 1 스트로크 센서 (16) 는, 붐 실린더 (10) 의 실린더 로드의 신축량을 검출한다. 제 1 스트로크 센서 (16) 는, 붐 실린더 (10) 의 신축에 대응하는 변위량을 검출하여, 센서 제어 장치 (39) 에 출력한다. 센서 제어 장치 (39) 는, 제 1 스트로크 센서 (16) 의 변위량에 대응하는 붐 실린더 (10) 의 실린더 길이 (이하, 적절히 붐 실린더 길이라고 칭한다) 를 산출한다. 센서 제어 장치 (39) 는, 산출한 붐 실린더 길이로부터, 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) (도 3a 참조) 을 산출하여, 작업기 제어 장치 (26) 및 표시 제어 장치 (28) 에 출력한다.

제 2 스트로크 센서 (17) 는, 아암 실린더 (11) 의 스트로크 길이 (LS2) 를 검출한다. 구체적으로는, 제 2 스트로크 센서 (17) 는, 아암 실린더 (11) 의 실린더 로드의 신축량을 검출한다. 제 2 스트로크 센서 (17) 는, 아암 실린더 (11) 의 신축에 대응하는 변위량을 검출하여, 센서 제어 장치 (39) 에 출력한다. 센서 제어 장치 (39) 는, 제 2 스트로크 센서 (17) 의 변위량에 대응하는 아암 실린더 (11) 의 실린더 길이 (이하, 적절히 아암 실린더 길이라고 칭한다) 를 산출한다.

센서 제어 장치 (39) 는, 제 2 스트로크 센서 (17) 가 검출한 아암 실린더 길이로부터, 붐 (6) 에 대한 아암 (7) 의 경사각 (θ2) (도 3a 참조) 을 산출하여, 작업기 제어 장치 (26) 및 표시 제어 장치 (28) 에 출력한다. 제 3 스트로크 센서 (18) 는, 버킷 실린더 (12) 의 스트로크 길이 (LS3) 를 검출한다. 구체적으로는, 제 3 스트로크 센서 (18) 는, 버킷 실린더 (12) 의 실린더 로드의 신축량을 검출한다. 제 3 스트로크 센서 (18) 는, 버킷 실린더 (12) 의 신축에 대응하는 변위량을 검출하여, 센서 제어 장치 (39) 에 출력한다. 센서 제어 장치 (39) 는, 제 3 스트로크 센서 (18) 의 변위량에 대응하는 버킷 실린더 (12) 의 실린더 길이 (이하, 적절히 버킷 실린더 길이라고 칭한다) 를 산출한다.

센서 제어 장치 (39) 는, 제 3 스트로크 센서 (18) 가 검출한 버킷 실린더 길이로부터, 아암 (7) 에 대한 버킷 (8) 이 갖는 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 의 경사각 (θ3) (도 3a 참조) 을 산출하여, 작업기 제어 장치 (26) 및 표시 제어 장치 (28) 에 출력한다. 붐 (6), 아암 (7) 및 버킷 (8) 의 경사각 (θ1), 경사각 (θ2) 및 경사각 (θ3) 은, 제 1 스트로크 센서 (16) 등에 의해 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 제어 장치 (26) 는, RAM (Random Access Memory) 및 ROM (Read Only Memory) 등의 작업기용 기억부 (26M) 와, CPU (Central Processing Unit) 등의 작업기용 처리부 (26P) 를 갖는다. 작업기 제어 장치 (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 검출부 (19) 는, 유압 셔블 (100) 의 위치를 검출한다. 위치 검출부 (19) 는, 전술한 GNSS 안테나 (21, 22) 를 포함한다. GNSS 안테나 (21, 22) 에서 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, 소정의 주기로 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신한다. 기준 위치 데이터 (P1, P2) 는, GNSS 안테나 (21, 22) 가 설치되어 있는 위치의 정보이다. GNSS 안테나 (21, 22) 및 위치 검출부 (19) 는, 기준 위치 데이터 (P1, P2) 를 수신할 때마다, 글로벌 좌표 연산부 (23) 에 출력한다.

글로벌 좌표 연산부 (23) 는, 글로벌 좌표계로 나타내어지는 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 북쪽) 에 대해 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, 소정의 주파수로 GNSS 안테나 (21, 22) 에서 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, 표시 제어 장치 (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 각속도 (선회 각속도 (ω)) 이다. IMU (24) 는, 유압 셔블 (100) 의 롤각 (경사각 (θ4)) 이나 피치각 (경사각 (θ5)) 을 출력해도 된다. 본 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.

도 3a 는, 유압 셔블 (100) 의 측면도이다. 도 3b 는, 유압 셔블 (100) 의 배면도이다. IMU (24) 는, 상기 및 도 3a 및 도 3b 에 나타내는 바와 같이, 차량 본체 (1) 의 좌우 방향에 대한 롤각인 경사각 (θ4) 과, 차량 본체 (1) 의 전후 방향에 대한 피치각인 경사각 (θ5) 과, 가속도와, 각속도 (선회 각속도 (ω)) 를 검출한다. IMU (24) 는, 예를 들어 소정의 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 (θ4) 및 경사각 (θ5) 은, 센서 제어 장치 (39) 에 출력된다. 센서 제어 장치 (39) 는, 선회 각속도 (ω), 경사각 (θ4) 및 경사각 (θ5) 에 대해 필터 처리 등을 하고 나서, 작업기 제어 장치 (26) 및 표시 제어 장치 (28) 에 출력한다.

표시 제어 장치 (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 제어 장치 (28) 는, 작업기 위치 데이터로서, 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 의 3 차원 위치를 나타내는 버킷 날끝 위치 데이터 (S) 를 생성한다. 그리고, 표시 제어 장치 (28) 는, 버킷 날끝 위치 데이터 (S) 와, 후술하는 목표 시공 정보 (T) 를 이용하여, 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 정보로서의 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 생성한다. 표시 제어 장치 (28) 는, 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 에 기초한 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. 본 실시형태에 있어서, 표시 제어 장치 (28) 는, 통신부 (40) 가 안테나 (40A) 를 통한 무선 통신에 의해 유압 셔블 (100) 의 외부로부터 수취하여 취득한 설계면 정보 (T) 를 기억부 (28M) 에 기억한다. 설계면 정보 (TI) 는, 후술하는 목표 시공 정보 (T) 를 포함하고, 이하, 적절히, 목표 시공 정보 (T) 라고 칭한다. 설계면 정보 (TI) 는, 작업기 (2) 가 굴삭하는 굴삭 대상에 관한 정보이다. 굴삭 대상에 관한 정보는, 보다 구체적으로는, 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 시공 정보 (목표 시공 정보 (T)) 를 포함하는 것이다. 설계면 정보 (TI) 는, 유압 셔블 (100) 로 시공할 필요가 없는 부분의 지형 형상에 관한 정보를 포함하는 경우가 있다. 한편, 설계면 정보 (TI) 는, 시공에 의해 굴삭할 필요가 있는 부분에서의 지형 형상에 관한 정보만, 즉 목표 형상을 나타내는 시공 정보만으로서 설계면 정보 (TI) 와 목표 시공 정보 (T) 가 동일한 경우가 있다. 통신부 (40) 는, 후술하는 바와 같이 유선 통신 또는 유선 접속에 의해, 유압 셔블 (100) 의 외부로부터 목표 시공 정보 (T) 를 취득할 수 있는 것이어도 된다. 목표 시공 정보 (T) 에 대한 상세한 것은 후술한다.

표시부 (29) 는, 예를 들어, 액정 표시 장치 등이지만, 이것에 한정되는 것이 아니고, 터치 패널을 사용해도 된다. 본 실시형태에 있어서는, 표시부 (29) 에 인접하여, 스위치 (29S) 및 입력부 (29I) 가 설치되어 있다. 스위치 (29S) 는, 후술하는 굴삭 제어를 실행할지의 여부를 선택하기 위한 입력 장치이다. 표시부 (29) 에 터치 패널을 사용하는 경우, 스위치 (29S) 및 입력부 (29I) 가 일체가 되어, 표시부 (29) 를 접촉함으로써 스위치 (29S) 및 입력부 (29I) 에 할당된 기능이 작용한다. 입력부 (29I) 는, 예를 들어, 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터가, 표시부 (29) 에 표시시키는 목표 굴삭 지형 (43I) 을 포함하는 목표 시공면을 선택하거나, 후술하는 굴삭 제어의 대상이 되는 목표 시공면의 범위를 선택하거나 하기 위해서 사용된다.

작업기 제어 장치 (26) 는, 도 1 에 나타내는 선회축 (z) 을 중심으로 하여 상부 선회체 (3) 가 선회하는 선회 속도를 나타내는 선회 각속도 (ω) 를 센서 제어 장치 (39) 로부터 취득한다. 또, 작업기 제어 장치 (26) 는, 압력 센서 (66) 로부터 붐 조작량 (MB), 버킷 조작량 (MT), 아암 조작량 (MA) 및 선회 조작량 (MR) 그리고 이들을 나타내는 신호를 취득한다. 또한 작업기 제어 장치 (26) 는, 센서 제어 장치 (39) 로부터 붐 (6) 의 경사 각도 (θ1), 아암 (7) 의 경사 각도 (θ2) 및 버킷 (8) 의 경사 각도 (θ3) 와 같은 작업기 각도 그리고 경사각 (θ4) 및 경사각 (θ5) 과 같은 차체 경사 각도를 취득한다.

작업기 제어 장치 (26) 는, 표시 제어 장치 (28) 로부터, 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 취득한다. 작업기 제어 장치 (26) 는, 센서 제어 장치 (39) 로부터 취득한 작업기 각도 및 차체 경사 각도로부터 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 의 위치 (이하, 적절히 날끝 위치라고 칭한다) 를 산출한다. 작업기 제어 장치 (26) 는, 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 이 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 파고 들어가 침식하지 않도록 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 작업기 (2) 의 속도에 기초하여 조정한다. 작업기 제어 장치 (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 제어 장치 (26) 로부터 출력된 제어 신호 (N) 에 따라, 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11) 및 버킷 실린더 (12) 의 각각에 대해 2 개씩 형성된 제어 밸브 (27) 가 개폐된다. 왼쪽 조작 레버 (25L) 또는 오른쪽 조작 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 공급되는 작동유가 조정된다.

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 된다. 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 제어 장치 (28) 는, 위치 검출부 (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 써클 상에 위치한다. 본 실시형태에 있어서, 예를 들어, 작업기 제어 장치 (26) 는, 다음과 같이 하여 글로벌 좌표계로 보았을 때의 로컬 좌표계의 위치를 산출한다.

센서 제어 장치 (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. 센서 제어 장치 (39) 는, 제 2 스트로크 센서 (17) 가 검출한 아암 실린더 길이로부터, 붐 (6) 에 대한 아암 (7) 의 경사각 (θ2) 을 산출한다. 센서 제어 장치 (39) 는, 제 3 스트로크 센서 (18) 가 검출한 버킷 실린더 길이로부터, 아암 (7) 에 대한 버킷 (8) 의 경사각 (θ3) 을 산출한다.

작업기 제어 장치 (26) 의 작업기용 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) 으로부터 아암 핀 (14) 까지의 길이에 상당한다. 아암 (7) 의 길이 (L2) 는, 아암 핀 (14) 으로부터 버킷 핀 (15) 까지의 길이에 상당한다. 버킷 (8) 의 길이 (L3) 는, 버킷 핀 (15) 으로부터 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 까지의 길이에 상당한다. 날끝 (8T) 은, 도 1 에 나타내는 날 (8B) 의 선단이다. 또, 작업기 데이터는, 로컬 좌표계의 기준 위치 (PL) 에 대한 붐 핀 (13) 까지의 위치 정보를 포함한다.

도 4 는, 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 시공 정보의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 유압 셔블 (100) 이 구비하는 작업기 (2) 에 의해 굴삭되는 대상으로서, 그 굴삭되는 대상의 굴삭 후에 있어서의 마무리의 목표가 되는 목표 시공 정보 (T) 는, 삼각형 폴리곤에 의해 각각 표현되는 복수의 목표 시공면 (41) 을 포함한다. 목표 시공 정보 (T) 는, 목표 시공면 (41) 과 같은 면에 관한 정보가 아니라, 선 또는 점의 적어도 일방을 나타내는 정보에 의해, 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 시공 정보를 구성하는 것이어도 된다. 요컨대, 목표 시공 정보 (T) 는, 면, 선 및 점의 적어도 하나의 형태를 포함하는 정보에 의해 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 시공 정보이면 된다. 도 4 에서는 복수의 목표 시공면 (41) 중 1 개에만 부호 41 이 붙여져 있고, 다른 목표 시공면 (41) 의 부호는 생략되어 있다. 작업기 제어 장치 (26) 는, 버킷 (8) 이 목표 굴삭 지형 데이터 (Ua), 즉 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 제어 장치 (26) 에 의해 실행되는 굴삭 제어에 대해 설명한다.

＜굴삭 제어에 대해＞

도 5 는, 작업기 제어 장치 (26) 및 표시 제어 장치 (28) 를 나타내는 블록도이다. 도 6 은, 표시부 (29) 에 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 시공면 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 2 및 도 5 에 나타내는 바와 같이, 표시 제어 장치 (28) 는, 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 생성하여 작업기 제어 장치 (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 경우 (굴삭 제어 모드) 에 실행된다. 굴삭 제어 모드가 되어 있는 상태에서, 실제로, 작업기 (2) 가 굴삭을 위한 동작을 하고 있어도, 작업기 (2) 가 정지하고 있어도, 굴삭 제어는 실행 중인 것으로 정의한다. 굴삭 제어 모드를 해제하여 작업기 (2) 를 조작하고자 하는 경우에는, 오퍼레이터가 스위치 (29S) 를 조작함으로써 굴삭 제어 모드를 해제할 수 있다. 또, 오퍼레이터가 이그니션 키 (103) 를 오프 상태 (키 오프) 로 하여 엔진 (35) 을 정지시켰을 경우, 굴삭 제어 모드는 자동적으로 해제된다. 키 오프로 되었을 때, 이미 관리 서버 (111) 로부터 송신된 갱신 명령 (PC) 을 받고 있다면, 후술과 같이 목표 시공 정보 (T) 의 갱신 처리가 실행된다.

굴삭 제어 모드로 이행하는 방법으로서, 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 의 위치와 목표 굴삭 지형 데이터 (U) (목표 굴삭 지형 (43I)) 의 소정 위치의 거리가 소정의 거리 내에 있을 때, 굴삭 제어 모드 (굴삭 제어는 실행 중) 로 이행하는 방법이 있다. 굴삭 제어 모드를 해제하는 경우, 버킷 (8) 또는 작업기 (2) 가 움직여, 굴삭 대상으로부터 멀어져, 날끝 (8T) 의 위치와 목표 굴삭 지형 데이터 (U) (목표 굴삭 지형 (43I)) 의 소정 위치의 거리가, 소정의 거리를 초과했을 경우에, 굴삭 제어 모드를 해제하도록 해도 된다.

굴삭 제어가 실행되는 데에 있어서, 작업기 제어 장치 (26) 는, 붐 조작량 (MB), 아암 조작량 (MA) 및 버킷 조작량 (MT) 그리고 표시 제어 장치 (28) 로부터 취득한 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 및 센서 제어 장치 (39) 로부터 취득한 작업기 각도 (θ1, θ2, θ3) 를 이용하여, 굴삭 제어에 필요한 붐 지령 신호 (CBI) 와, 필요에 따라 아암 지령 신호 및 버킷 지령 신호를 생성하여, 제어 밸브 (27) 및 개입 밸브 (27C) 를 구동시켜 작업기 (2) 를 제어한다.

표시 제어 장치 (28) 에 대해 상세하게 설명한다. 표시 제어 장치 (28) 는, 목표 시공 정보 격납부 (28A) 와, 버킷 날끝 위치 데이터 생성부 (28B) 와, 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 를 포함한다. 목표 시공 정보 격납부 (28A) 는, 표시 제어 장치 (28) 의 기억부 (28M) 의 일부이며, 작업 에어리어 (GD) 에 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 필요시되는 좌표 데이터 및 각도 데이터를 포함하고 있다. 목표 시공 정보 (T) 는, 복수의 목표 시공면 (41) 의 위치 정보를 포함한다.

굴삭 제어를 실행하기 위해서 작업기 제어 장치 (26) 가 작업기 (2) 를 제어하거나, 표시부 (29) 에 목표 굴삭 지형 데이터 (Ua) 를 표시시키거나 하기 위해서 필요한 목표 시공 정보 (T) 는, 예를 들어, 도 2 및 도 5 에 나타내는 안테나 (40A) 및 통신부 (40) 를 통한 무선 통신에 의해, 관리 센터 (110) 의 관리 서버 (111) 로부터 목표 시공 정보 격납부 (28A) 에 다운로드된다. 또, 목표 시공 정보 (T) 는, 이것을 보존하고 있는 단말 장치인, 예를 들어 퍼스널 컴퓨터 또는 휴대 단말 장치가 표시 제어 장치 (28) 에 무선 통신에 의해 접속되어, 목표 시공 정보 격납부 (28A) 에 다운로드되어도 되고, 통상은 유압 셔블 (100) 에 장비되어 있지 않고, 관리자 등이 운반 가능한, 예를 들어 USB (Universal Serial Bus) 메모리 등의 기억 장치에 목표 시공 정보 (T) 를 격납해 두고, 그 기억 장치가 표시 제어 장치 (28) 에 유선 접속되어 목표 시공 정보 격납부 (28A) 에 전송되어도 된다. 이 경우, 유선 접속이란, 기억 장치와 표시 제어 장치 (28) 를 통신 케이블 등의 유선으로 접속하는 것 및 기억 장치가 표시 제어 장치 (28) 에 형성한 접속구 (포트) 등에 직접 접속되는 것을 포함한다. 다른 예로서, 목표 시공 정보 (T) 는, 이것을 보존하고 있는 단말 장치인, 예를 들어 퍼스널 컴퓨터 또는 휴대 단말 장치가 표시 제어 장치 (28) 에 유선 통신에 의해 접속되어, 목표 시공 정보 격납부 (28A) 에 다운로드되어도 된다. 이와 같은 기억 장치에 의한 유선 접속 또는 단말 장치의 유선 통신에 의한 목표 시공 정보 (T) 의 다운로드시에는, 입출력의 포트를 가진 입출력 장치가 통신부 (40) 로서 사용된다. 요컨대, 이상에 서술한 통신부 (40) 는, 관리 서버 (111), 퍼스널 컴퓨터, 휴대 단말 장치 또는 기억 장치와 같은 외부 장치와 통신할 수 있다.

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 위치 (PL) 와 xy 좌표가 일치한다.

버킷 날끝 위치 데이터 생성부 (28B) 는, 선회 중심 위치 데이터 (XR) 와, 작업기 (2) 의 작업기 각도 (θ1, θ2, θ3) 와, 작업기 제어 장치 (26) 의 작업기용 기억부 (26M) 로부터 작업기 데이터 (L1, L2, L3) 와, 로컬 좌표계의 기준 위치 (PL) 에 대한 붐 핀 (13) 까지의 위치 정보에 기초하여, 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 의 현재 위치를 나타내는 버킷 날끝 위치 데이터 (S) 를 생성한다. 작업기용 처리부 (26P) 는, 작업기 제어 장치 (26) 에 있어서도, 작업기 각도 (θ1, θ2, θ3), 작업기 데이터 (L1, L2, L3) 및 로컬 좌표계의 기준 위치 (PL) 에 대한 붐 핀 (13) 까지의 위치 정보에 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, 소정의 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, 소정의 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 수직선과 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 방향에 의해 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, 유압 셔블 (100) 의 로컬 좌표계의 z 축측에서 보았을 때, 붐 (6) 및 아암 (7) 이 y 축 방향으로 이동하지 않는 도 1 과 같은 유압 셔블 (100) 인 경우, 유압 셔블 (100) 의 xz 평면과 평행한 평면이다. 유압 셔블 (100) 의 로컬 좌표계의 z 축 측에서 보았을 때, 붐 (6) 및 아암 (7) 의 적어도 일방이 y 축 방향으로 이동하는 작업기 (2) 의 구조를 갖는 유압 셔블인 경우, 작업기 (2) 의 동작 평면은, 아암 (7) 이 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 있는데, 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, 생성된 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 작업기 제어 장치 (26) 에 출력한다. 본 실시형태에 있어서, 표시 제어 장치 (28) 와 작업기 제어 장치 (26) 는 직접 신호의 교환을 하지만, 예를 들어, CAN (Controller Area Network) 과 같은 차내 신호선을 통하여 신호를 교환해도 된다.

본 실시형태에 있어서, 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 는, 작업기 (2) 가 동작하는 동작 평면으로서의 평면 (42) 과, 목표 형상을 나타내는 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 잘라냄으로써 얻어진 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를, 적절히 전후 방향 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 라고 칭한다.

표시 제어 장치 (28) 는, 필요에 따라, 제 1 목표 굴삭 지형 정보로서의 전후 방향 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 2 에 나타내는, 버킷 (8) 의 굴삭 대상으로서 설정된 목표 굴삭 지형 (43I) 과 날끝 (8T) 의 위치 관계를 나타내는 화상이 표시부 (29) 에 표시된다. 표시 제어 장치 (28) 는, 표시용의 목표 굴삭 지형 데이터 (Ua) 에 기초하여 표시부 (29) 에 목표 굴삭 지형 (표시용의 목표 굴삭 지형) (43I) 을 표시한다. 작업기 제어 장치 (26) 에 출력된 전후 방향 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 는 굴삭 제어에 사용된다. 굴삭 제어에 사용되는 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를, 적절히 작업용 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 라고 칭한다.

목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 는, 전술한 바와 같이, 소정의 주파수로 버킷 날끝 위치 데이터 (S) 를 버킷 날끝 위치 데이터 생성부 (28B) 로부터 취득한다. 따라서, 목표 굴삭 지형 데이터 생성부 (28C) 는, 소정의 주파수로 전후 방향 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 갱신하여, 작업기 제어 장치 (26) 에 출력할 수 있다. 다음으로, 작업기 제어 장치 (26) 에 대해 상세한 내용을 설명한다.

작업기 제어 장치 (26) 는, 전술한 작업기용 기억부 (26M) 와 작업기용 처리부 (26P) 를 구비한다. 작업기용 처리부 (26P) 의 구성은, 도 5 에 상세한 내용을 나타내는 바와 같이 목표 속도 결정부 (52) 와, 거리 취득부 (53) 와, 제한 속도 결정부 (54) 와, 작업기 제어부 (57) 를 갖는다. 작업기 제어 장치 (26) 는, 전술한 전후 방향 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 에 기초한 목표 굴삭 지형 (43I) 을 사용하여 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.

전술한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서, 목표 속도 결정부 (52), 거리 취득부 (53), 제한 속도 결정부 (54) 및 작업기 제어부 (57) 의 기능은, 도 2 에 나타내는 작업기용 처리부 (26P) 가 실현한다. 다음으로, 작업기 제어 장치 (26) 에 의한 굴삭 제어에 대해 설명한다.

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.

작업기용 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 제어 장치 (39) 로부터 취득하고, 글로벌 좌표계의 수직축에 대해 목표 굴삭 지형 (43I) 과 직교하는 방향에 있어서의 기울기를 구한다. 그리고, 목표 속도 결정부 (52) 는, 이들의 기울기로부터 로컬 좌표계의 수직축과 목표 굴삭 지형 (43I) 에 직교하는 방향과의 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 방향과의 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. 마찬가지로, 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 작업기용 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_lmt) 이다. 본 실시형태에 있어서, 날끝 (8T) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 의 바깥쪽, 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 안쪽, 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 나타내는 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 할 수 있다. 또, 날끝 (8T) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 에 대해 침식하지 않는 위치에 있을 때의 거리 (d) 는 정의 값이고, 날끝 (8T) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 에 대해 침식하는 위치에 있을 때의 거리 (d) 는 부의 값이라고도 할 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 안쪽으로부터 바깥쪽을 향할 때의 속도를 정의 값으로 하고, 날끝 (8T) 이 목표 굴삭 지형 (43I) 의 바깥쪽에서 안쪽을 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 와 d2 사이일 때의 기울기를, 거리 (d) 가 d1 이상 또는 d2 이하일 때의 기울기보다 작게 한다. 거리 (d) 가 d1 이상 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 하방을 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 상방을 향하는 속도가 커져, 제한 속도 (Vcy_lmt) 의 절대치는 커진다.

거리 (d) 가 제 1 소정치 (dth1) 이상에서는, 제한 속도 (Vcy_lmt) 는, Vmin 가 된다. 제 1 소정치 (dth1) 는 정의 값이고, d1 보다 크다. Vmin 는, 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 유압과, 붐 개입 지령 (CBI) 에 기초하여 개입 밸브 (27C) 가 생성된 파일럿 유압 중 큰 쪽을 선택하여 방향 제어 밸브 (64) 에 공급한다. 붐 개입 지령 (CBI) 에 기초한 파일럿 유압이 붐 (6) 의 조작에 기초하여 생성된 파일럿 유압보다 큰 경우, 붐 개입 지령 (CBI) 에 기초한 파일럿 유압에 의해 붐 실린더 (10) 에 대응하는 방향 제어 밸브 (64) 가 동작한다. 그 결과, 붐 제한 속도 (Vc_bm_lmt) 에 기초한 붐 (6) 의 구동이 실현된다.

작업기 제어부 (57) 는, 작업기 (2) 를 제어한다. 작업기 제어부 (57) 는, 아암 지령 신호 (CA) 와 붐 지령 신호 (CB) 와 붐 개입 지령 (CBI) 과 버킷 지령 신호 (CT) 를 도 2 에 나타내는 제어 밸브 (27) 및 개입 밸브 (27C) 에 출력함으로써, 붐 실린더 (10) 와 아암 실린더 (11) 와 버킷 실린더 (12) 를 제어한다. 아암 지령 신호 (CA) 와 붐 지령 신호 (CB) 와 붐 개입 지령 (CBI) 과 버킷 지령 신호 (CT) 는, 각각 붐 지령 속도와 아암 지령 속도와 버킷 지령 속도에 따른 전류치를 갖는다.

붐 (6) 의 올림 조작에 기초하여 생성된 파일럿 유압이 붐 개입 지령 (CBI) 에 기초한 파일럿 유압보다 큰 경우, 셔틀 밸브 (51) 가 레버 조작에 기초한 파일럿 유압을 선택한다. 붐 (6) 의 조작에 기초하여 셔틀 밸브 (51) 에 의해 선택된 파일럿 유압에 의해 붐 실린더 (10) 에 대응하는 방향 제어 밸브 (64) 가 동작한다. 즉, 붐 (6) 은, 붐 목표 속도 (Vc_bm) 에 기초하여 구동되므로, 붐 제한 속도 (Vc_bm_lmt) 에 기초해서는 구동되지 않는다.

붐 (6) 의 조작에 기초하여 생성된 파일럿 유압이 붐 개입 지령 (CBI) 에 기초한 파일럿 유압보다 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, 결정된 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 동작하며, 버킷 실린더 (12) 는 버킷 목표 속도 (Vc_bkt) 로 동작한다.

한편, 붐 개입 지령 (CBI) 에 기초한 파일럿 유압이 붐 (6) 의 조작에 기초하여 생성된 파일럿 유압보다 큰 경우, 개입의 지령에 기초한 개입 밸브 (27C) 로부터 출력된 파일럿 유압을 셔틀 밸브 (51) 가 선택된다. 그 결과, 붐 (6) 은, 붐 제한 속도 (Vc_bm_lmt) 로 동작함과 함께, 아암 (7) 은, 아암 목표 속도 (Vc_am) 로 동작한다. 또, 버킷 (8) 은, 버킷 목표 속도 (Vc_bkt) 로 동작한다.

도 12 를 사용하여 설명한 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, 붐 (6) 이 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 조작되고 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 방향으로의 속도와, 붐 (6) 의 목표 굴삭 지형 (43I) 에 평행한 방향으로의 속도가 함께 감속된다. 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터에 의해 왼쪽 조작 레버 (25L) 및 오른쪽 조작 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 (43I) 과 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 사이의 거리 (d) 가 제 1 소정치 (dth1) 보다 작고, 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 이 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. 또, 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 대해 제한을 실시하지 않음으로써, 오퍼레이터의 굴삭 의사에 대응하는 아암 조작량 (MA) 의 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.

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.

이상, 유압 셔블 (100) 의 작업기 (2) 가, 굴삭 대상을 침식하지 않도록 작업기 (2) 의 동작 속도를 제어하는 굴삭 제어에 대해 설명하였다. 굴삭 제어는, 작업기 (2) 의 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 의 위치와, 굴삭 대상인 목표 시공 정보 (T) 의 위치 정보에 기초하여, 버킷 (8) 이 굴삭 대상을 침식할 것 같은 위치로 움직인 것을 검지한 경우, 작업기 (2) 의 붐 (6) 을 올림 동작시키는 제어여도 된다. 다음으로, 유압 셔블 (100) 이 굴삭 제어를 실행하고 있을 때에, 도 5 에 나타내는 관리 센터 (110) 의 관리 서버 (111) 로부터 목표 시공 정보 (T) 가 유압 셔블 (100) 에 대해 송신되어, 통신부 (40) 가 수신했을 때의 제어에 대해 설명한다.

(굴삭 제어 중에 통신부 (40) 가 목표 시공 정보 (T) 를 수신한 경우)

도 15 는, 유압 셔블 (100) 과 관리 센터 (110) 를 나타내는 도면이다. 본 실시형태에 있어서, 목표 시공 정보 (T) 는, 예를 들어, 유압 셔블 (100) 의 시공 대상에 따라 관리 센터 (110) 에서 작성되어, 관리 서버 (111) 에 기억된다. 전술한 바와 같이, 설계면 정보 (TI) 는, 목표 시공 정보 (T) 를 포함하고, 목표 시공 정보 (T) 는, 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 시공 정보를 포함하는 것이다. 관리 서버 (111) 에 기억되어 있는 목표 시공 정보 (T) 는, 관리 센터 (110) 의 통신 장치 (112) 및 안테나 (112A) 를 통하여 유압 셔블 (100) 에 송신된다.

유압 셔블 (100) 의 이그니션 키 (103) 가 온으로 된 타이밍에, 축전기 (104) 로부터 통신부 (40) 를 포함한 기기에 급전이 실시된다. 통신부 (40) 가 무선 통신의 기능을 구비한 것을 사용하는 경우, 축전기 (104) 로부터 통신부 (40) 를 포함한 기기에 급전이 실시된 후, 유압 셔블 (100) 은 안테나 (40A) 를 통하여 관리 서버 (111) 와 무선 통신을 실시하여, 관리 서버 (111) 로부터 목표 시공 정보 (T) 를 수신한다. 이그니션 키 (103) 가 온으로 된 타이밍에 한정되지 않고, 이그니션 키 (103) 가 온인 한, 통신부 (40) 를 포함한 기기에 급전이 실시되어, 관리 서버 (111) 나 단말 장치와 같은 외부 장치로부터 목표 시공 정보 (T) 를 수신할 수 있는 상태가 계속된다.

관리 서버 (111) 로부터 송신된 목표 시공 정보 (T) 는, 유압 셔블 (100) 의 안테나 (40A) 를 개재하여 통신부 (40) 가 수취한다. 표시 제어 장치 (28) 의 기억부 (28M) 는, 통신부 (40) 가 수취한 목표 시공 정보 (T) 를 기억한다. 도 15 에 나타내는 예에 있어서, 기억부 (28M) 는, 복수의 목표 시공 정보 (T_A, T_B, T_C, … T_V, T_W) 를 기억하고 있다. 목표 시공 정보 (T) 에 붙여져 있는 부호 A, B, C, … V, W 는, 설계면 정보의 파일명이다.

유압 셔블 (100) 이 굴삭 제어를 실행하는 경우, 오퍼레이터는, 도 2 에 나타내는 스위치 (29S) 를 조작하여, 표시 제어 장치 (28) 에 굴삭 제어를 실행하는 지령을 송신한다. 이 때, 오퍼레이터는, 굴삭 제어의 대상이 되는 목표 시공면 (41) 의 범위를, 표시 제어 장치 (28) 의 도시하지 않은 입력부에 의해 선택한다. 표시 제어 장치 (28) 의 처리부 (28P) 는, 선택된 범위에 대응하는 목표 시공 정보 (T) 를 기억부 (28M) 로부터 판독 출력하여, 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 생성하고, 작업기 제어 장치 (26) 에 송신한다. 이 예에서는, 선택된 범위에 대응하는 것은, 파일명 A 의 목표 시공 정보 (T_A) 이고, 목표 시공 정보 (T_A) 로부터 목표 굴삭 지형 데이터 (U_A) 가 생성되는 것으로 한다. 작업기 제어 장치 (26) 는, 목표 굴삭 지형 데이터 (U_A) 를 이용하여 굴삭 제어를 실행한다.

관리 서버 (111) 로부터 송신되는 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 에는, 표시 제어 장치 (28) 의 기억부 (28M) 의 목표 시공 정보 (T) 를 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 로 갱신하는 취지의 명령 (갱신 명령) (PC) 이 포함되어 있다. 관리 서버 (111) 로부터, 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 및 갱신 명령 (PC) 이 송신되어, 유압 셔블 (100) 의 통신부 (40) 가 이들을 수신하면, 표시 제어 장치 (28) 의 처리부 (28P) 는, 통신부 (40) 가 수신한 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 를 기억부 (28M) 에 기억시킨다. 그러면, 현재 기억부 (28M) 에 기억되어 있는 목표 시공 정보 (T) 는, 통신부 (40) 가 수신한 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 로 고쳐 쓰여져 갱신된다. 이와 같이, 본 실시형태에 있어서, 처리부 (28P) 는, 기억부 (28M) 가 기억하고 있는 목표 시공 정보 (T) 를 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 로 갱신할지의 여부를 결정한다. 처리부 (28P) 는, 새로운 목표 시공 정보 (T) 에 기초하여 목표 굴삭 지형 데이터 (U_n) 를 생성하고, 작업기 제어 장치 (26) 는, 이 목표 굴삭 지형 데이터 (U_n) 에 기초하여 굴삭 제어를 실행한다. 파일명 A 의 목표 시공 정보 (T_A) 가 새로운 목표 시공 정보 (T_An) 로 고쳐 쓰여진 경우, 처리부 (28P) 는, 새로운 목표 시공 정보 (T_An) 에 기초하여 목표 굴삭 지형 데이터 (U_An) 를 생성하고, 작업기 제어 장치 (26) 는, 이 목표 굴삭 지형 데이터 (U_An) 에 기초하여 굴삭 제어를 실행한다.

관리 서버 (111) 로부터, 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 가 유압 셔블 (100) 에 송신되는 시점에 있어서, 작업기 제어 장치 (26) 가, 예를 들어, 목표 시공 정보 (T_A) 로부터 생성된 목표 굴삭 지형 데이터 (U_A) 를 이용하여 굴삭 제어를 실행하고 있는 것으로 한다. 파일명 A 의 새로운 목표 시공 정보 (T_An) 를 포함한 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 를 통신부 (40) 가 수취하면, 기억부 (28M) 는, 현재의 목표 시공 정보 (T_A) 를 새로운 목표 시공 정보 (T_An) 로 고쳐 쓴다. 이 시점에서, 작업기 제어 장치 (26) 는 굴삭 제어를 실행하고 있으므로, 작업기 제어 장치 (26) 는, 새로운 목표 시공 정보 (T_An) 에 기초하여 생성된 목표 굴삭 지형 데이터 (U_An) 에 기초하여 굴삭 제어를 실행한다.

그러나, 새로운 목표 시공 정보 (T_An) 를 통신부 (40) 가 수취하기 전의 목표 시공 정보 (T_A) 와, 새로운 목표 시공 정보 (T_An) 의 내용이 상이한 경우, 굴삭 제어의 실행 중에 새로운 목표 시공 정보 (T_An) 로 갱신되면, 유압 셔블의 오퍼레이터는, 목표 시공 정보 (T_A) 가 목표 시공 정보 (T_An) 로 갱신된 것을 인식하지 않고, 갱신되기 전의 목표 시공 정보 (T_A) 에 대해 작업기 (2) 에 대해 굴삭 제어가 실행되고 있는 것으로 인식하면서 작업기 (2) 를 조작하여, 위화감을 느낄 가능성이 있다. 그 결과, 목표 형상이, 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터가 의도하지 않는 형상으로 시공될 가능성이 있다. 이것을 회피하기 위해, 제어 시스템 (200) 은, 작업기 제어 장치 (26) 가 굴삭 제어를 실행하고 있는 경우에는, 실행 중인 굴삭 제어가 종료될 때까지, 실행 중인 굴삭 제어에 사용하고 있는 목표 시공 정보 (T_A) 이외의 설계면 정보를 사용하지 않는다. 이 때문에, 제어 시스템 (200) 은, 작업기 제어 장치 (26) 가 굴삭 제어를 실행 중에, 새로운 목표 시공 정보 (T_An) 의 갱신 대기 상태로서, 굴삭 제어가 실행 중인 경우에는 새로운 목표 시공 정보 (T_An) 를 사용하지 않고 굴삭 제어를 계속한다.

따라서, 본 실시형태에 있어서, 작업기 제어 장치 (26) 는, 굴삭 제어를 실행하고 있는 경우, 실행 중인 굴삭 제어에 사용하고 있는 목표 시공 정보 (T_A) 로부터 생성된 목표 굴삭 지형 데이터 (U_A) 만을 사용하여, 굴삭 제어를 계속한다. 이와 같이 함으로써, 제어 시스템 (200) 은, 유압 셔블 (100) 을 사용한 정보화 시공을 실시할 때에, 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터에게 있어서 의도하지 않는 시공 정보의 갱신을 하지 않기 때문에, 오퍼레이터는 위화감 없이 작업기 (2) 를 조작할 수 있다.

예를 들어, 통신부 (40) 가 파일명 A 의 새로운 목표 시공 정보 (T_An) 를 수취한 경우, 기억부 (28M) 는, 실행 중인 굴삭 제어에 사용하고 있는 목표 시공 정보 (T_A) 를, 통신부 (40) 가 수취한 새로운 목표 시공 정보 (T_An) 로 갱신하지 않는다. 기억부 (28M) 는, 실행 중인 굴삭 제어에 사용하고 있지 않은, 파일명 B, C, D, … V, W 의 목표 시공 정보 (T_B, T_C, … T_V, T_W) 에 대해서는, 새로운 목표 시공 정보 (T_Bn, T_Cn, … T_Vn, T_Wn) 로 갱신한다. 즉, 표시 제어 장치 (28) 의 처리부 (28P) 는, 작업기 제어 장치 (26) 가 굴삭 제어에 사용 중인 설계면 정보의 파일명 (이 예에서는 A) 과, 통신부 (40) 가 수취한 새로운 설계면 정보의 파일명 (이 예에서는 A) 이 동일할 때에는, 굴삭 제어에 사용되는 설계면 정보를, 통신부 (40) 가 수취한 새로운 설계면 정보로 갱신하지 않는다. 처리부 (28P) 는, 새로운 설계면 정보를 수취했을 때에, 새로운 설계면 정보 (TI) 를 수취한 것을 나타내는 수신 정보를 생성하여, 표시부 (29) 에 수신 정보를 표시시켜도 된다. 수신 정보로는, 소정의 아이콘, 커션 마크 및 문자 정보 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 예를 들어, 처리부 (28P) 는, 사용 중인 설계면 정보의 파일명 (이 예에서는 A) 과, 통신부 (40) 가 수취한 새로운 설계면 정보의 파일명 (이 예에서는 A) 이 동일한 것으로 판단하면, 동일을 의미하는 수신 정보를 생성하여 표시부 (29) 에 표시시켜도 된다. 또, 처리부 (28P) 는, 굴삭 제어가 실행되어 있지 않을 때에, 새로운 설계면 정보를 수취한 경우에도, 수신 정보를 표시부 (29) 에 표시해도 된다. 그리고, 처리부 (28P) 는, 작업기 제어 장치 (26) 가 굴삭 제어에 사용 중인 설계면 정보의 파일명 (이 예에서는 A) 과, 통신부 (40) 가 수취한 새로운 설계면 정보의 파일명 (이 예에서는 B, C,··V, W) 이 동일하지 않을 때에는, 굴삭 제어에 사용되는 설계면 정보를, 통신부 (40) 가 수취한 새로운 설계면 정보로 갱신한다. 목표 시공 정보 (T) 의 파일명에 의해 목표 시공 정보 (T) 의 갱신의 유무가 결정되도록 하면, 용이하고 또한 확실하게 갱신의 유무를 결정할 수 있다.

이와 같이 함으로써, 작업기 제어 장치 (26) 는, 실행 중인 굴삭 제어에 사용하고 있는 목표 시공 정보 (T_A) 로부터 생성된 목표 굴삭 지형 데이터 (U_A) 만을 사용하여 굴삭 제어를 계속할 수 있다. 또, 굴삭 제어에 사용되고 있지 않은 목표 시공 정보 (T_B, T_C) 등은, 새로운 목표 시공 정보 (T_Bn, T_Cn) 등으로 갱신된다. 이 경우, 기억부 (28M) 는, 예를 들어, 새로운 목표 시공 정보 (T_An) 를 일시적으로 버퍼에 기억해 두고, 굴삭 제어가 종료되었을 때 또는 엔진 (35) 을 정지시켜 유압 셔블 (100) 이 휴차 (休車) 하고 있을 때 등에, 굴삭 제어에 사용되고 있던 목표 시공 정보 (T_A) 를, 통신부 (40) 가 수취한 새로운 목표 시공 정보 (T_An) 로 갱신한다.

(제어예)

도 16 은, 굴삭 제어 중에 있어서의 제어예 (시공 정보의 갱신 제어) 를 나타내는 플로 차트이다. 스텝 S101 에 있어서, 표시 제어 장치 (28) 의 처리부 (28P) 는, 통신부 (40) 가, 관리 서버 (111) 로부터 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 를 수취했는지의 여부를 판정한다. 통신부 (40) 가 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 를 수취한 경우 (스텝 S101, Yes), 처리부 (28P) 는, 처리를 스텝 S102 로 진행한다. 통신부 (40) 가 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 를 수취하지 않은 경우 (스텝 S101, No), 처리는 종료된다.

스텝 S102 에 있어서, 처리부 (28P) 는, 작업기 제어 장치 (26) 가 굴삭 제어를 실행하고 있는지의 여부를 판정한다. 예를 들어, 작업기 제어 장치 (26) 는, 굴삭 제어 중에 있어서, 굴삭 제어의 실행 신호 (OP) 를 표시 제어 장치 (28) 에 송신한다. 표시 제어 장치 (28) 의 처리부 (28P) 는, 실행 신호 (OP) 를 수신하고 있는 동안에는, 굴삭 제어가 실행 중인 것으로 판정한다 (스텝 S102, Yes). 이 경우, 스텝 S103 으로 진행하고, 표시 제어 장치 (28) 의 처리부 (28P) 는, 현재 굴삭 제어에 사용되고 있는 목표 시공 정보 (T) 를, 스텝 S101 에서 통신부 (40) 가 수취한 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 로 갱신하지 않는다.

굴삭 제어가 실행 중이 아닌 경우 (스텝 S102, No), 예를 들어, 표시 제어 장치 (28) 의 처리부 (28P) 가 실행 신호 (OP) 를 수신하지 않는 경우, 처리부 (28P) 는, 처리를 스텝 S104 로 진행한다. 스텝 S104 에 있어서, 처리부 (28P) 는, 현재, 기억부 (28M) 가 유지하고 있는 목표 시공 정보 (T) 를, 스텝 S101 에서 통신부 (40) 가 수취한 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 로 갱신한다.

본 실시형태에 있어서, 표시 제어 장치 (28) 의 처리부 (28P) 는, 목표 시공 정보 (T) 의 파일명에 기초하여, 작업기 제어 장치 (26) 가 굴삭 제어에 사용하는 목표 시공 정보 (T) 를, 통신부 (40) 가 수취한 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 로 갱신할지의 여부를 결정하였다. 이 밖에도, 예를 들어, 표시 제어 장치 (28) 의 처리부 (28P) 는, 굴삭 제어에 사용 중인 목표 시공 정보 (T) 의 위치 정보와, 통신부 (40) 가 수취한 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 의 위치 정보가 동일할 때에는, 굴삭 제어에 사용되는 목표 시공 정보 (T) 를, 통신부 (40) 가 수취한 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 로 갱신하지 않도록 해도 된다. 이 경우, 예를 들어, 굴삭 제어에 사용 중인 목표 시공 정보 (T) 의 목표 시공면 (41) (도 4 참조) 과, 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 의 목표 시공면 (41) 이 동일 평면이라고 간주할 수 있는 경우, 양자의 위치 정보는 동일하다고 할 수 있다.

본 실시형태에 있어서, 표시 제어 장치 (28) 의 처리부 (28P) 는, 굴삭 제어가 실행 중이 아닌 경우 외에, 유압 셔블 (100) 이 키 오프, 즉 이그니션 키 (103) 가 오프의 상태인 경우, 굴삭 제어에 사용되는 목표 시공 정보 (T) 를 통신부 (40) 가 수취한 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 로 갱신해도 된다. 예를 들어, 이그니션 키 (103) 가 온일 때에 통신부 (40) 가 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 를 수취한 경우, 표시 제어 장치 (28) 의 처리부 (28P) 는, 기억부 (28M) 의 버퍼에 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 를 일시적으로 기억시킨다. 그리고, 이그니션 키 (103) 가 오프가 된 타이밍에, 처리부 (28P) 는, 버퍼에 기억시킨 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 로, 현재 기억부 (28M) 에 기억되어 있는 목표 시공 정보 (T) 를 갱신한다. 이와 같이 하면, 이그니션 키 (103) 가 온일 때에는, 굴삭 제어에 사용되는 목표 시공 정보 (T) 는 갱신되지 않기 때문에, 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터가 의도하지 않은 목표 시공 정보의 갱신이 실시되지 않고, 오퍼레이터는, 목표 시공 정보가 갱신된 것을 인식하여 작업기 (2) 를 조작할 수 있다.

이와 같은 경우, 표시 제어 장치 (28) 의 처리부 (28P) 는, 관리 서버 (111) 로부터 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 와 함께 송신된 갱신 명령 (PC) 을 받아, 이그니션 키 (103) 가 오프로 될 때까지 갱신 명령 (PC) 을 유지한다. 갱신 명령 (PC) 이 유지되고 있는 것에 의해, 표시 제어 장치 (28) 의 처리부 (28P) 는, 목표 시공 정보 (T) 의 갱신을 보류한다. 갱신 명령 (PC) 과 이그니션 키 (103) 의 오프가 양립한 경우, 표시 제어 장치 (28) 의 처리부 (28P) 는, 도시하지 않은 자기 유지 회로를 이용하여 갱신의 처리가 종료될 때까지 축전기 (104) 로부터의 급전을 유지한다. 이 상태에서, 표시 제어 장치 (28) 의 처리부 (28P) 는, 기억부 (28M) 의 목표 시공 정보 (T) 를 버퍼에 기억시킨 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 로 갱신하고, 이 갱신이 종료되면 갱신 명령 (PC) 을 소거함과 함께, 전술한 자기 유지 회로는, 축전기 (104) 로부터의 급전을 정지시킨다.

이그니션 키 (103) 가 오프로 되어 엔진 (35) 이 정지하여, 유압 셔블 (100) 이 휴차하고 있을 때에, 통신부 (40) 등의 기기가 소정의 시간에 기동하여, 관리 서버 (111) 로부터 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 와 함께 갱신 명령 (PC) 을 안테나 (40A) 를 개재하여 수신할 수 있도록 해도 된다. 이 경우, 예를 들어, 표시 제어 장치 (28) 에, 소정의 시간에 표시 제어 장치 (28) 자신 및 통신부 (40) 를 기동하기 위한 타이머 프로그램을 장착한다. 타이머 프로그램은, 예를 들어 야간의 소정의 시간이 되었을 때에 축전기 (104) 로부터 통신부 (40) 등의 기기에 급전하는 처리를 실행한다. 또한, 표시 제어 장치 (28) 는, 목표 시공 정보의 갱신 제어를 실시한다. 요컨대, 기억부 (28M) 는, 기억이 완료된 목표 시공 정보 (T) 를, 수신된 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 로 갱신하고, 갱신이 완료한 후에 타이머 프로그램은 축전기 (104) 로부터 통신부 (40) 등의 기기로의 급전을 정지한다. 이와 같이, 유압 셔블 (100) 이 휴차 중에 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 로 갱신되기 때문에, 갱신 후에 오퍼레이터가 이그니션 키 (103) 를 온으로 하여 작업을 개시할 때에, 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 에 기초하여 작업을 개시할 수 있기 때문에, 오퍼레이터는 효율적으로 시공을 진행시킬 수 있다.

또, 굴삭 제어가 실행되고 있는 굴삭 제어 모드 상태에서, 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터가 스위치 (29S) 를 조작함으로써 굴삭 제어 모드를 해제했을 때, 굴삭 제어 모드시에 사용되고 있던 목표 시공 정보 (T) 를 버퍼에 기억시킨 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 로 갱신시켜, 기억부 (28M) 에 목표 시공 정보 (T) 로서 갱신할 수도 있다. 오퍼레이터에 의한 굴삭 제어 모드의 해제의 의사가 있기 때문에, 전술한 처리에 의해, 굴삭 제어 모드를 해제한 후에 굴삭 제어 모드가 되었을 경우, 오퍼레이터는, 갱신된 목표 시공 정보 (T) 에 의해 굴삭 제어가 실행되어도 위화감 없이 작업기 (2) 를 조작할 수 있다.

표시 제어 장치 (28) 의 처리부 (28P) 는, 작업기 제어 장치 (26) 가 굴삭 제어를 실행하고 있는 경우, 또한 작업기 (2) 의 버킷 (8) 이 굴삭 대상으로부터 멀어질 때에는, 굴삭 제어에 사용되는 목표 시공 정보 (T) 를, 통신부 (40) 가 수취한 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 로 갱신해도 된다. 예를 들어, 작업기 제어 장치 (26P) 또는 표시 제어 장치 (28) 가, 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 과 굴삭 대상의 거리를 산출한 결과, 소정의 거리 이상으로 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 이 멀어진 경우, 굴삭 제어 모드를 자동적으로 해제하여, 굴삭 제어가 실행 중이 아닌 상태로 하여, 통신부 (40) 가 수취한 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 로 갱신해도 된다. 여기서, 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 의 위치와 굴삭 대상의 거리를 산출하는 것이 아니라, 작업기 (2) 의 소정 위치와 굴삭 대상의 거리를 산출하는 것이어도 된다. 이와 같이, 버킷 (8) 또는 작업기 (2) 가 굴삭 대상으로부터 멀어지는 경우, 굴삭 제어가 실행되지 않기 때문에, 기억부 (28M) 의 목표 시공 정보 (T) 가 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 로 갱신되어도, 오퍼레이터는 위화감 없이 작업기 (2) 를 조작할 수 있다. 또, 기억부 (28M) 의 목표 시공 정보 (T) 가 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 로 신속히 갱신된다는 이점도 있다.

표시 제어 장치 (28) 의 처리부 (28P) 는, 굴삭 제어에 사용 중인 목표 시공 정보 (T) 의 위치 정보와, 통신부 (40) 가 수취한 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 의 위치 정보가 동일하다고 간주할 수 있는 경우, 굴삭 제어에 사용되는 목표 시공 정보 (T) 를, 통신부 (40) 가 수취한 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 로 갱신해도 된다. 이 경우, 목표 시공 정보 (T) 와 동일하다고 간주할 수 있는 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 로부터 생성된 목표 굴삭 지형 데이터 (Un) 에 기초하여 굴삭 제어가 실행되므로, 목표 시공 정보 (T) 로부터 생성된 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 사용한 경우와 동일하게 굴삭 제어가 개입된다. 그 결과, 유압 셔블 (100) 을 사용한 정보화 시공을 실시할 때에, 전술한 바와 같이 목표 시공 정보 (T) 와 동일하다고 간주할 수 있는 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 로 목표 시공 정보 (T) 가 갱신되었다고 해도, 굴삭 대상의 목표 형상은 불변하기 때문에, 오퍼레이터가 의도하지 않는 목표 시공 정보 (T) 의 갱신으로는 되지 않고, 오퍼레이터는 위화감 없이 작업기 (2) 의 조작을 실시할 수 있다. 또, 전술한 바와 같이, 취득이 완료된 목표 시공 정보 (T) 의 위치 정보와 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 의 위치 정보가 동일하다고 간주할 수 있는 경우에, 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 로 갱신함으로써, 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터는 위화감 없이 작업기 (2) 의 조작을 실시할 수 있다. 또, 기억부 (28M) 의 목표 시공 정보 (T) 가 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 로 신속히 갱신된다는 이점도 있다.

또, 표시 제어 장치 (28) 의 처리부 (28P) 가, 굴삭 제어에 사용되는 목표 시공 정보 (T) 를, 통신부 (40) 가 수취한 새로운 목표 시공 정보 (Tn) 로 갱신하고 있을 때, 굴삭 제어를 실행하는 지령이 있던 경우라도 작업기 제어 장치 (26) 는 굴삭 제어를 실행하지 않도록 해도 된다. 이와 같이 해도, 유압 셔블 (100) 을 사용한 정보화 시공을 실시할 때에, 오퍼레이터가 의도하지 않는 목표 시공 정보 (T) 의 갱신이 실시되지 않기 때문에, 오퍼레이터는 위화감 없이 작업기 (2) 의 조작을 실시할 수 있다.

작업기 제어 장치 (26) 가 굴삭 제어를 실행 중에 있어서의, 새로운 목표 시공 정보 (T_An) 의 갱신 대기인 상태란, 다음과 같은 경우를 포함한다. 전술한 바와 같이, 새로운 목표 시공 정보 (T_An) 를 일단 버퍼에 기억시킨 상태에서 유지해 두는 상태 외에, 새로운 목표 시공 정보 (T_An) 를 취득하고 있어도, 표시 제어 장치 (28) 의 지형 데이터 생성부 (28C) 가 목표 굴삭 지형 (43I) 을 구하는 처리를 실시하지 않는 상태 또는 목표 굴삭 지형 (43I) 을 구하는 처리를 실시해도 새로운 목표 굴삭 지형 (43I) 으로서 갱신하지 않는 상태 등이 갱신 대기 상태이다. 또, 굴삭 제어의 실행 중은, 유압 셔블 (100) 의 외부로부터 새로운 목표 시공 정보 (T_An) 또는 목표 굴삭 지형 (43I) 을 받아들이지 않는 상태도 갱신 대기 상태이다. 예를 들어, 새로운 목표 시공 정보 (T_An) 가, 외부로부터 유압 셔블 (100) 에 송신되어도 받아들이지 않는 상태도 갱신 대기 상태이다. 혹은, 예를 들어, 새로운 목표 시공 정보 (T_An) 에 기초한 목표 굴삭 지형 (43I) 이, 관리 서버 (111) 와 같은 외부 장치 등에서 생성 또는 기억되어 있고, 그 목표 굴삭 지형 (43I) 이 유압 셔블 (100) 에 송신되어도 받아들이지 않는 상태도 갱신 대기 상태이다. 이 경우, 유압 셔블 (100) 에 송신된, 새로운 목표 굴삭 지형 (43I) 이 새로운 목표 시공 정보 (T_An) 가 된다. 이와 같이, 유압 셔블 (100) 의 외부로부터, 목표 굴삭 지형 (43I) 의 생성에 필요한 새로운 목표 시공 정보 (T_An) 또는 새로운 목표 굴삭 지형 (43I) 이 직접 송신되어도, 제어 시스템 (200) 은, 목표 시공 정보 (T_An) 의 수신을 거부하도록 해도 된다.

이상, 본 실시형태를 설명했지만, 상기 서술한 내용에 의해 본 실시형태가 한정되는 것은 아니다. 또, 상기 서술한 구성 요소에는, 당업자가 용이하게 상정할 수 있는 것, 실질적으로 동일한 것, 이른바 균등한 범위의 것이 포함된다. 또한 상기 서술한 구성 요소는 적절히 조합하는 것이 가능하다. 또한 본 실시형태의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소의 여러 가지 생략, 치환 또는 변경을 실시할 수 있다. 예를 들어, 작업기 (2) 는, 붐 (6), 아암 (7) 및 작업구인 버킷 (8) 을 가지고 있지만, 작업기 (2) 에 장착되는 작업구는 이것에 한정되지 않아, 버킷 (8) 에는 한정되지 않는다.

또, 본 실시형태에서는 유압 셔블 (100) 을 예로 들어, 도 16 에 나타낸 바와 같이 목표 시공 정보의 갱신 제어를 설명했지만, 본 실시형태와 같이, 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 파고 들어가 침식하지 않도록 목표 굴삭 지형 데이터 (U) 를 따라 블레이드를 제어 가능한 굴삭 제어를 가능하게 한 불도저 또는 모터 글레이더에 대해서도, 통신부 (40), 처리부 (28P) 및 기억부 (28M) 등의 필요한 장치를 사용함으로써, 목표 시공 정보의 갱신 제어를 실현할 수 있어, 굴삭 기계의 오퍼레이터는 정보화 시공에 있어서의 작업기의 조작을 적절히 실행할 수 있다.

1 : 차량 본체
2 : 작업기
3 : 상부 선회체
5 : 주행 장치
6 : 붐
7 : 아암
8 : 버킷
8B : 날
8T : 날끝
19 : 위치 검출부
20 : 3 차원 위치 센서
21, 22 : 안테나
23 : 글로벌 좌표 연산부
25 : 조작 장치
26 : 작업기 제어 장치
27 : 제어 밸브
28 : 표시 제어 장치
28M : 기억부
28P : 처리부
29 : 표시부
29S : 스위치
29I : 입력부
35 : 엔진
36, 37 : 유압 펌프
39 : 센서 제어 장치
40 : 통신부
41 : 목표 시공면
43I : 목표 굴삭 지형
44 : 굴삭 대상 위치
52 : 목표 속도 결정부
53 : 거리 취득부
54 : 제한 속도 결정부
57 : 작업기 제어부
100 : 유압 셔블
103 : 이그니션 키
110 : 관리 센터
111 : 관리 서버
200 : 제어 시스템

Claims (12)

1. 작업기의 위치 및 상기 작업기가 굴삭하는 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 시공 정보에 기초하여, 상기 작업기가 상기 굴삭 대상을 침식하지 않도록 상기 작업기의 동작을 제어하는 굴삭 제어를 실행 중에, 새로운 시공 정보의 갱신 대기 상태로서 상기 굴삭 제어가 실행 중인 경우는, 상기 새로운 시공 정보를, 실행 중인 상기 굴삭 제어를 위해서 갱신하지 않는 굴삭 기계의 제어 시스템.
2. 작업기를 구비한 굴삭 기계를 제어하는 제어 시스템이고,
   상기 작업기가 굴삭하는 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 시공 정보를 외부 장치로부터 수취하는 통신부와,
   상기 통신부가 수취한 상기 시공 정보를 기억하는 기억부와,
   상기 작업기의 위치 및 상기 기억부에 기억되어 있는 상기 시공 정보에 기초하여, 상기 작업기가 상기 굴삭 대상을 침식하지 않도록 상기 작업기의 동작을 제어하는 굴삭 제어를 실행하는 작업기 제어부와,
   상기 작업기 제어부에 의한 상기 작업기의 제어 상태에 따라, 상기 작업기 제어부가 상기 굴삭 제어에 사용하는 시공 정보를 상기 통신부가 수취한 새로운 시공 정보로 갱신할지의 여부를 결정하는 처리부를 포함하는 굴삭 기계의 제어 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 처리부는,
   상기 작업기 제어부가 상기 굴삭 제어를 실행하고 있는 경우, 상기 굴삭 제어에 사용되고 있는 시공 정보를 상기 통신부가 수취한 새로운 시공 정보로 갱신하지 않는 굴삭 기계의 제어 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 처리부는,
   상기 작업기 제어부가 상기 굴삭 제어를 실행하고 있는 경우에 있어서, 상기 굴삭 제어에 사용 중인 시공 정보의 파일명과, 상기 통신부가 수취한 새로운 시공 정보의 파일명이 동일할 때에는, 상기 굴삭 제어에 사용되는 시공 정보를 상기 통신부가 수취한 새로운 시공 정보로 갱신하지 않는 굴삭 기계의 제어 시스템.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 처리부는,
   상기 작업기 제어부가 상기 굴삭 제어를 실행하고 있는 경우에 있어서, 상기 굴삭 제어에 사용 중인 시공 정보의 위치 정보와, 상기 통신부가 수취한 새로운 시공 정보의 위치 정보가 동일할 때에는, 상기 굴삭 제어에 사용되는 시공 정보를 상기 통신부가 수취한 새로운 시공 정보로 갱신하지 않는 굴삭 기계의 제어 시스템.
6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 처리부는,
   상기 작업기 제어부가 상기 굴삭 제어를 실행하고 있는 경우에 있어서, 상기 굴삭 제어에 사용되고 있는 시공 정보 이외의 시공 정보를 상기 통신부가 수취한 새로운 시공 정보로 갱신하는 굴삭 기계의 제어 시스템.
7. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 작업기 제어부가 상기 굴삭 제어를 실행하지 않는 경우 또는 상기 굴삭 기계가 키 오프의 상태인 경우, 상기 굴삭 제어에 사용되는 시공 정보를 상기 통신부가 수취한 새로운 시공 정보로 갱신하는 굴삭 기계의 제어 시스템.
8. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 굴삭 제어를 실행할지의 여부를 선택하는 스위치를 구비하고,
   상기 스위치의 조작에 의해 상기 굴삭 제어가 실행된 후, 상기 스위치의 조작에 의해 상기 굴삭 제어가 해제된 경우,
   상기 굴삭 제어에 사용되고 있던 시공 정보를 상기 통신부가 수취한 새로운 시공 정보로 갱신하는 굴삭 기계의 제어 시스템.
9. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 처리부는,
   상기 작업기 제어부가 상기 굴삭 제어를 실행하고 있는 경우, 또한 상기 작업기가 상기 굴삭 대상으로부터 멀어질 때에는, 상기 굴삭 제어에 사용되는 시공 정보를 상기 통신부가 수취한 새로운 시공 정보로 갱신하는 굴삭 기계의 제어 시스템.
10. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리부는,
    상기 작업기 제어부가 상기 굴삭 제어를 실행 중에, 상기 통신부가 새로운 시공 정보를 수취한 것을 나타내는 수신 정보를 표시부에 표시하는 굴삭 기계의 제어 시스템.
11. 작업기를 구비한 굴삭 기계를 제어하는 제어 시스템이고,
    상기 작업기가 굴삭하는 굴삭 대상에 관한 정보인 시공 정보를 외부 장치로부터 수취하는 통신부와,
    상기 통신부가 수취한 상기 시공 정보를 기억하고, 또한 상기 통신부가 새로운 시공 정보를 수취한 경우는, 기억되어 있는 상기 시공 정보를 상기 새로운 시공 정보로 갱신하는 기억부와,
    상기 작업기의 위치 및 상기 기억부에 기억되어 있는 상기 시공 정보에 기초하여, 상기 작업기가 상기 굴삭 대상을 침식하지 않도록 상기 작업기의 동작을 제어하는 굴삭 제어를 실행하는 작업기 제어부와,
    상기 작업기 제어부가 상기 굴삭 제어를 실행하고 있지 않을 때에는, 상기 작업기 제어부가 상기 굴삭 제어에 사용하는 시공 정보를 상기 새로운 시공 정보로 갱신하고, 상기 작업기 제어부가 상기 굴삭 제어를 실행하고 있을 때에는, 상기 작업기 제어부가 상기 굴삭 제어에 사용하고 있는 시공 정보를 상기 새로운 시공 정보로 갱신하지 않고, 상기 작업기 제어부가 상기 굴삭 제어에 사용하고 있는 시공 정보 이외의 시공 정보를 상기 통신부가 수취한 새로운 시공 정보로 갱신하는 처리부를 포함하는 굴삭 기계의 제어 시스템.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 굴삭 기계의 제어 시스템을 구비한 굴삭 기계.

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