KR20180044274A - 작업 기계 - Google Patents

Abstract

조작 장치(45a, 45b, 46a)로부터 출력된 파일럿압에 의해 작업기(1A)의 선단이 목표면(60)에 접근하고 있는 경우, 작업기의 선단이 목표면을 따라서 이동하도록 붐 실린더(5)의 제어 신호를 생성하고, 당해 생성한 제어 신호를 붐 실린더(5)의 유량 제어 밸브(15a)로 출력함으로써 작업기(1A)를 제어하는 제어 컨트롤러(40)를 구비하는 유압 셔블(1)에 있어서, 제어 컨트롤러는, 작업기에 의해 형성된 완성형(97)의 위치 정보를, 작업 기계의 주변 지형을 측정하는 지형 계측 장치(96)로부터 입력되는 지형 정보를 기초로 산출하고, 그 산출한 완성형의 위치 정보에 기초하여 완성형이 목표면에 근접하도록 제어 신호를 보정하게 하였다.

Description

작업 기계

본 발명은 영역 제한 제어를 실행 가능한 작업 기계에 관한 것이다.

유압 셔블에는, 오퍼레이터의 굴삭 조작을 보조하는 제어 시스템이 구비되는 경우가 있다. 구체적으로는, 조작 장치를 통하여 굴삭 조작(예를 들어, 아암 크라우드의 지시)이 입력된 경우, 목표면과 작업기의 선단(예를 들어 버킷의 발톱끝)의 위치 관계를 기초로, 작업기의 선단의 위치가 목표면 상 및 그 상방의 영역 내에 유지되도록, 작업기를 구동하는 붐 실린더, 아암 실린더 및 버킷 실린더 중 적어도 붐 실린더를 강제적으로 동작시키는 제어(예를 들어, 붐 실린더를 늘려서 강제적으로 붐 상승 동작을 행한다)를 실행하는 제어 시스템이 있다. 이러한 작업기의 선단의 움직일 수 있는 영역을 제한하는 제어 시스템의 이용에 의해 굴삭면의 마무리 작업이나 법면의 성형 작업이 용이해진다. 이하에서는, 이러한 종류의 제어를 「영역 제한 제어」 또는 「머신 컨트롤」이라고 칭하는 경우가 있다.

이러한 종류의 기술에 관련하여, 특허문헌 1은, 붐, 아암 및 버킷 각각에 설치한 각도 검출기로부터 출력되는 회동각 정보에 기초하여 버킷 선단의 위치를 연산하고, 미리 설정한 영역의 경계(목표면)의 근방에 버킷 선단이 있는 때, 버킷 선단과 당해 경계의 거리가 근접할수록 버킷 선단의 수직 속도 성분이 감소하도록 붐을 제어하는 유압 셔블을 개시하고 있다.

일본 특허 공개 제2002-167794호 공보

그러나, 영역 제한 제어 시에, 특허문헌 1과 같이 붐, 아암, 버킷의 각도 검출기의 정보로부터 버킷 선단의 위치를 연산하는 경우, 그 연산 정밀도는 각 각도 검출기의 검출 정밀도에 의존한다. 그 결과, 영역 제한 제어에 의한 버킷 발톱끝의 제어 정밀도도 각도 검출기의 정밀도에 의존하게 되어, 각도 검출기의 정밀도가 충분하지 않은 경우에는 목표면의 시공 정밀도를 높일 수 없다.

또한, 영역 제한 제어에서는, 유압 실린더의 목표 속도를 산출하고, 그 목표 속도를 당해 유압 실린더의 유량 제어 밸브의 파일럿압(제어 신호)으로 변환하는 처리가 행해지는 경우가 있지만, 당해 처리에 사용되는 목표 속도와 파일럿압의 변환 테이블과, 실제의 유압 실린더나 유량 제어 밸브 등의 기기의 특성에 어긋남이 있으면, 버킷 발톱끝의 제어 정밀도가 저하된다. 또한, 당해 처리에서 산출한 파일럿압을 전자 비례 밸브의 가변 스로틀에서 발생시키는 경우가 있는데, 당해 전자 비례 밸브의 제어 정밀도가 충분하지 않은 경우에는, 산출한 파일럿압을 발생시킬 수 없어, 버킷 발톱끝의 제어 정밀도가 저하된다.

또한, 경년 변화 등으로 가동부에 유극이 발생한 경우에 출하 시와 동일한 제어를 계속하여 이용하면, 제어가 상정하고 있는 가동부의 동작이 실제의 것과 어긋나므로, 버킷 발톱끝의 제어 정밀도가 저하된다. 작업 기계의 개체차에 기인한 제어 정밀도의 저하도 마찬가지이다.

이렇게 영역 제한 제어는 여러가지 오차 및 그 축적에 의해 작업기 선단의 제어 정밀도가 저하되어, 목표면의 시공 정밀도가 저하될 우려가 있다.

본 발명의 목적은, 영역 제한 제어를 실행 가능한 작업 기계에 있어서, 검출기의 검출 정밀도나 작업기 선단의 제어 정밀도 등이 충분하지 않은 경우에도, 목표면의 시공 정밀도를 높일 수 있는 작업 기계를 제공하는 데 있다.

본원은 상기 과제를 해결하는 수단을 복수 포함하고 있는데, 그 일례를 들면, 붐, 아암 및 버킷을 포함하는 다관절형의 작업기와, 상기 붐, 상기 아암 및 상기 버킷을 각각 구동하는 붐 실린더, 아암 실린더 및 버킷 실린더와, 상기 붐 실린더, 상기 아암 실린더 및 상기 버킷 실린더의 유량 제어 밸브 중 적어도 하나로 오퍼레이터의 조작에 따른 제1 제어 신호를 출력하는 조작 장치와, 상기 제1 제어 신호에 의해 상기 작업기의 선단이 목표면에 접근하고 있는 경우, 상기 작업기의 선단이 상기 목표면을 따라서 이동하도록 상기 붐 실린더, 상기 아암 실린더 및 상기 버킷 실린더 중 적어도 하나를 동작시키는 제2 제어 신호를 새롭게 또는 상기 제1 제어 신호를 보정함으로써 생성하는 제어 신호 연산부를 갖고, 상기 제1 제어 신호 또는 상기 제2 제어 신호에 기초하여 상기 붐 실린더, 상기 아암 실린더 및 상기 버킷 실린더의 유량 제어 밸브를 제어하는 제어 장치를 구비하는 작업 기계에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 제2 제어 신호를 기초로 구동된 상기 작업기에 의해 형성된 완성형의 위치 정보를, 상기 작업 기계의 주변 지형을 측정하는 지형 계측 장치로부터 입력되는 지형 정보를 기초로 산출하는 지형 연산부를 더 갖고, 제어 신호 연산부는, 상기 완성형의 위치 정보에 기초하여 상기 완성형이 목표면에 근접하도록 상기 제2 제어 신호를 보정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 목표면의 시공 정밀도를 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 유압 셔블의 구성도.
도 2는 도 1의 유압 셔블의 제어 컨트롤러를 유압 구동 장치와 함께 도시하는 도면.
도 3은 도 2 중의 프론트 제어용 유압 유닛(160)의 상세도.
도 4는 도 1의 유압 셔블의 제어 컨트롤러의 하드웨어 구성.
도 5는 도 1의 유압 셔블에 있어서의 좌표계 및 목표면을 도시하는 도면.
도 6은 도 1의 유압 셔블의 제어 컨트롤러의 기능 블록도.
도 7은 도 6 중의 영역 제한 제어부(43)의 기능 블록도.
도 8은 지형 계측 장치(96)의 설치 장소 및 계측 범위를 도시하는 도면.
도 9는 머신 컨트롤 시의 아암의 동작 및 버킷 발톱끝의 이동 궤적의 설명도.
도 10은 아암 각도별 붐 파일럿압 연산부(43n)에 의한 아암 각도마다의 붐 파일럿압의 산출 결과를 도시한 도면.
도 11은 목표면(60)과 완성형(97)의 일례를 도시하는 도면.
도 12는 목표면(60)과 완성형(97)의 거리와 붐 상승 파일럿압의 보정값과의 상관도.
도 13은 목표면(60)과 완성형(97)의 거리와 붐 하강 파일럿압의 보정값과의 상관도.
도 14는 제어 컨트롤러(40)에서 실행되는 일련의 처리 흐름도.
도 15는 제2 실시 형태에 있어서의 영역 제한 제어부(43)의 기능 블록도.
도 16은 버킷 발톱끝 속도의 수직 성분의 제한값 ay와 거리 D의 관계를 도시하는 도면.
도 17은 목표면(60)과 완성형(97)과 궤적(98)의 일례를 도시하는 도면.
도 18은 보정값 연산부(43i)에서 실행되는 일련의 처리 흐름도.
도 19는 제어 컨트롤러(40)에서 실행되는 일련의 처리 흐름도.
도 20은 목표면에 대한 발톱끝의 위치와 수직 성분 by의 조합마다의 목표 속도 벡터 T의 수직 성분 ty의 차이를 도시하는 도면.
도 21은 지형 계측 장치(96)의 설치 장소 및 계측 범위를 도시하는 도면.
도 22는 지형 계측 장치(96)의 설치 장소 및 계측 범위를 도시하는 도면.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 사용하여 설명한다. 또한, 이하에서는, 작업기의 선단의 어태치먼트로서 버킷(10)을 구비하는 유압 셔블을 예시하지만, 버킷 이외의 어태치먼트를 구비하는 유압 셔블에서 본 발명을 적용해도 상관없다. 또한, 복수의 피구동 부재(어태치먼트, 아암, 붐 등)를 연결하여 구성되고, 소정의 동작 평면 상에서 동작하는 다관절형의 작업기를 갖는 것이라면 유압 셔블 이외의 작업 기계에의 적용도 가능하다.

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

<제1 실시 형태>

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 유압 셔블의 구성도이며, 도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 유압 셔블의 제어 컨트롤러를 유압 구동 장치와 함께 도시하는 도면이며, 도 3은 도 2 중의 프론트 제어용 유압 유닛(160)의 상세도이다.

도 1에 있어서, 유압 셔블(1)은 다관절형의 프론트 작업기(1A)와 차체(1B)로 구성되어 있다. 차체(1B)는, 좌우의 주행 모터(3a, 3b)에 의해 주행하는 하부 주행체(11)와, 하부 주행체(11) 상에 선회 가능하게 설치된 상부 선회체(12)로 이루어진다. 프론트 작업기(1A)는, 수직 방향으로 각각 회동하는 복수의 피구동 부재(붐(8), 아암(9) 및 버킷(10))을 연결하여 구성되어 있고, 프론트 작업기(1A)의 붐(8)의 기단부는 상부 선회체(12)의 전방부에 지지되어 있다.

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

파일럿 펌프(48)의 토출 배관인 펌프 라인(148a)은 로크 밸브(39)를 통과한 후, 복수로 분기하여 조작 장치(45, 46, 47) 및 프론트 제어용 유압 유닛(160) 내의 각 밸브에 접속하고 있다. 로크 밸브(39)는 본 예에서는 전자 전환 밸브이며, 그 전자 구동부는 운전실(도 1)에 배치된 게이트 로크 레버(도시하지 않음)의 위치 검출기와 전기적으로 접속하고 있다. 게이트 로크 레버의 포지션은 위치 검출기로 검출되고, 그 위치 검출기로부터 로크 밸브(39)에 대하여 게이트 로크 레버의 포지션에 따른 신호가 입력된다. 게이트 로크 레버의 포지션이 로크 위치에 있으면 로크 밸브(39)가 폐쇄되어 펌프 라인(148a)이 차단되고, 로크 해제 위치에 있으면 로크 밸브(39)가 개방되어 펌프 라인(148a)이 개통한다. 즉, 펌프 라인(148a)이 차단된 상태에서는 조작 장치(45, 46, 47)에 의한 조작이 무효화되어, 선회나 굴삭 등의 동작이 금지된다.

붐(8), 아암(9), 버킷(10) 및 상부 선회체(12)는 붐 실린더(5), 아암 실린더(6), 버킷 실린더(7) 및 선회 유압 모터(4)(유압 액추에이터)에 의해 각각 구동되는 피구동 부재를 구성한다. 이들 피구동 부재(8, 9, 10, 12)에의 동작 지시는, 상부 선회체(12) 상의 운전실 내에 탑재된 주행 우 레버(23a), 주행 좌 레버(23b), 조작 우 레버(1a) 및 조작 좌 레버(1b)(이들을 조작 레버(1, 23)로 총칭하는 경우가 있다)의 오퍼레이터에 의한 조작에 따라서 출력된다.

운전실 내에는, 주행 우 레버(23a)를 갖는 조작 장치(47a)와, 주행 좌 레버(23b)를 갖는 조작 장치(47b)와, 조작 우 레버(1a)를 공유하는 조작 장치(45a, 46a)와, 조작 좌 레버(1b)를 공유하는 조작 장치(45b, 46b)가 설치되어 있다. 조작 장치(45, 46, 47)는, 유압 파일럿 방식이며, 파일럿 펌프로부터 토출되는 압유를 바탕으로, 각각 오퍼레이터에 의해 조작되는 조작 레버(1, 23)의 조작량(예를 들어, 레버 스트로크)과 조작 방향에 따른 파일럿압(조작압이라고 칭하는 경우가 있다)을 발생한다. 이렇게 발생한 파일럿압은, 컨트롤 밸브 유닛(20) 내의 대응하는 유량 제어 밸브(15a∼15f)(도 2 참조)의 유압 구동부(150a∼155b)에 파일럿 라인(144a∼149b)(도 2 참조)을 통하여 공급되어, 이들 유량 제어 밸브(15a∼15f)를 구동하는 제어 신호로서 이용된다.

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

한편, 붐(8), 아암(9), 버킷(10)의 회동 각도 α, β, γ(도 5 참조)를 측정 가능하도록, 붐 핀에 붐 각도 센서(30), 아암 핀에 아암 각도 센서(31), 버킷 링크(13)에 버킷 각도 센서(32)가 설치되고, 상부 선회체(12)에는 기준면(예를 들어 수평면)에 대한 상부 선회체(12)(차체(1B))의 전후 방향의 경사각 θ(도 5 참조)를 검출하는 차체 경사각 센서(33)가 설치되어 있다.

운전실의 전방 상단부에는, 유압 셔블(1)의 주변 지형을 측정하는 지형 계측 장치(96)(도 1 및 도 8 참조)가 설치되어 있다. 지형 계측 장치(96)로서는 3차원 레이저 스캐너를 이용할 수 있다. 3차원 레이저 스캐너는, 레이저 광선의 조사 각도와, 그 레이저 광선이 돌아올 때까지의 시간을 출력하고, 그 시간을 변환하여 얻어지는 거리와 조사 각도를 기초로 지표면 상의 각 점의 위치 정보(3차원 좌표)가 산출된다. 당해 각 점의 위치 정보는 유압 셔블 주변의 지형 정보로서 제어 컨트롤러(40)에서 이용된다. 또한, 지형 계측 장치(96)로서는, 측정 대상까지의 거리를 파악할 수 있으면 되므로, 예를 들어, 2대의 카메라의 시차를 이용한 스테레오 카메라나, 전파를 사용하는 밀리미터파 스캐너 등도 이용 가능하다. 또한, 지형 계측 장치(96)의 설치 위치는 운전실의 전방 상단부에 한하지 않고 주변 지형의 측정이 가능한 위치라면 적절히 변경 가능하다.

본 실시 형태의 유압 셔블에는, 오퍼레이터의 굴삭 조작을 보조하는 제어 시스템이 구비되어 있다. 구체적으로는, 조작 장치(45b, 46a)를 통하여 굴삭 조작(구체적으로는, 아암 크라우드, 버킷 크라우드 및 버킷 덤프 중 적어도 1개의 지시)이 입력된 경우, 목표면(60)(도 5 참조)과 작업기(1A)의 선단(본 실시 형태에서는 버킷(10)의 발톱끝으로 한다)의 위치 관계를 기초로, 작업기(1A)의 선단의 위치가 목표면(60) 상 및 그 상방의 영역 내에 유지되도록 유압 액추에이터(5, 6, 7) 중 적어도 하나를 강제적으로 동작시키는 제어 신호(예를 들어, 붐 실린더(5)를 늘려서 강제적으로 붐 상승 동작을 행한다)를 해당하는 유량 제어 밸브(15a, 15b, 15c)로 출력하는 굴삭 제어 시스템이 구비되어 있다. 본 명세서에서는 이 제어를 「영역 제한 제어」 또는 「머신 컨트롤」이라고 칭하는 경우가 있다. 이 제어에 의해 버킷(10)의 발톱끝이 목표면(60)을 초과하는 것이 방지되므로, 오퍼레이터의 기량 정도에 관계 없이 목표면(60)을 따른 굴삭이 가능하게 된다. 본 실시 형태에서는, 영역 제한 제어에 관한 제어점을, 유압 셔블의 버킷(10)의 발톱끝(작업기(1A)의 선단)에 설정하고 있다. 제어점은 작업기(1A)의 선단 부분의 점이라면 버킷 발톱끝 이외에도 변경 가능하다. 예를 들어, 버킷(10)의 저면이나, 버킷 링크(13)의 최외부도 선택 가능하다.

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

영역 제한 제어의 실행이 가능한 굴삭 제어 시스템은, 운전실 내의 조작 패널의 상방 등 오퍼레이터의 시계를 가로막지 않는 위치에 설치되고 영역 제한 제어의 유효 무효를 전환하는 머신 컨트롤 ON/OFF 스위치(17)와, 영역 제한 제어를 실행 가능한 컴퓨터인 제어 컨트롤러(제어 장치)(40)를 구비하고 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 프론트 제어용 유압 유닛(160)은 붐(8)용의 조작 장치(45a)의 파일럿 라인(144a, 144b)에 설치되고, 조작 레버(1a)의 조작량으로서 파일럿압(제1 제어 신호)을 검출하는 압력 센서(70a, 70b)(도 3 참조)와, 1차 포트측이 펌프 라인(148a)을 통하여 파일럿 펌프(48)에 접속되고 파일럿 펌프(48)로부터의 파일럿압을 감압하여 출력하는 전자 비례 밸브(54a)(도 3 참조)와, 붐(8)용의 조작 장치(45a)의 파일럿 라인(144a)과 전자 비례 밸브(54a)의 2차 포트측에 접속되고, 파일럿 라인(144a) 내의 파일럿압과 전자 비례 밸브(54a)로부터 출력되는 제어압(제2 제어 신호)의 고압측을 선택하고, 유량 제어 밸브(15a)의 유압 구동부(150a)로 유도하는 셔틀 밸브(82a)(도 3 참조)와, 붐(8)용의 조작 장치(45a)의 파일럿 라인(144b)에 설치되고, 제어 컨트롤러(40)로부터의 제어 신호를 기초로 파일럿 라인(144b) 내의 파일럿압(제1 제어 신호)을 저감하여 출력하는 전자 비례 밸브(54b)(도 3 참조)와, 1차 포트측이 파일럿 펌프(48)에 접속되고 파일럿 펌프(48)로부터의 파일럿압을 감압하여 출력하는 전자 비례 밸브(54c)(도 3 참조)와, 파일럿 라인(144b) 내의 파일럿압과 전자 비례 밸브(54c)로부터 출력되는 제어압의 고압측을 선택하고, 유량 제어 밸브(15a)의 유압 구동부(150b)로 유도하는 셔틀 밸브(82b)(도 3 참조)를 구비하고 있다.

또한, 프론트 제어용 유압 유닛(160)은 아암(9)용의 파일럿 라인(145a, 145b)에 설치되고, 조작 레버(1b)의 조작량으로서 파일럿압(제1 제어 신호)을 검출하여 제어 컨트롤러(40)로 출력하는 압력 센서(71a, 71b)(도 3 참조)와, 파일럿 라인(145b)에 설치되고, 제어 컨트롤러(40)로부터의 제어 신호를 기초로 파일럿압(제1 제어 신호)을 저감하여 출력하는 전자 비례 밸브(55b)(도 3 참조)와, 파일럿 라인(145a)에 설치되고, 제어 컨트롤러(40)로부터의 제어 신호를 기초로 파일럿 라인(145a) 내의 파일럿압(제1 제어 신호)을 저감하여 출력하는 전자 비례 밸브(55a)(도 3 참조)와, 1차 포트측이 파일럿 펌프(48)에 접속되고 파일럿 펌프(48)로부터의 파일럿압을 감압하여 출력하는 전자 비례 밸브(55c)(도 3 참조)와, 파일럿 라인(145a) 내의 파일럿압과 전자 비례 밸브(55c)로부터 출력되는 제어압의 고압측을 선택하고, 유량 제어 밸브(15b)의 유압 구동부(151a)로 유도하는 셔틀 밸브(84a)(도 3 참조)가 설치되어 있다.

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

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

제어 컨트롤러(40)에는, 후술하는 ROM(93) 또는 RAM(94)에 기억된 목표면(60)의 형상 정보와 위치 정보, 각도 센서(30∼32)와 경사각 센서(33)의 검출 신호, 및 압력 센서(70∼72)의 검출 신호가 입력된다. 또한 제어 컨트롤러(40)는 영역 제한 제어를 행하기 위한 제어 신호(파일럿압)의 보정을 행하는 전기 신호를 전자 비례 밸브(54∼56)로 출력한다.

도 4에, 제어 컨트롤러(40)의 하드웨어 구성을 도시하다. 제어 컨트롤러(40)는 입력부(91)와, 프로세서인 중앙 처리 장치(CPU)(92)와, 기억 장치인 리드 온리 메모리(ROM)(93) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM)(94)와, 출력부(95)를 갖고 있다. 입력부(91)는 작업기 자세 검출 장치(50)인 각도 센서(30∼32) 및 경사각 센서(33)로부터의 신호와, 목표면(60)을 설정하기 위한 장치인 목표면 설정 장치(51)로부터의 신호와, 머신 컨트롤 ON/OFF 스위치(17)로부터의 신호와, 조작 장치(45a, 45b, 46a)로부터의 조작량을 검출하는 압력 센서(압력 센서(70, 71, 72)를 포함한다)인 오퍼레이터 조작 검출 장치(52a)로부터의 신호를 입력하고, A/D 변환을 행한다. ROM(93)은, 후술하는 흐름도에 관한 처리를 포함하여 영역 제한 제어를 실행하기 위한 제어 프로그램과, 당해 흐름도의 실행에 필요한 각종 정보 등이 기억된 기록 매체이며, CPU(92)는, ROM(93)에 기억된 제어 프로그램에 따라서 입력부(91) 및 메모리(93, 94)로부터 도입한 신호에 대하여 소정의 연산 처리를 행한다. 출력부(95)는 CPU(92)에서의 연산 결과에 따른 출력용의 신호를 작성하고, 그 신호를 전자 비례 밸브(54∼56) 또는 통지 장치(53)로 출력함으로써, 유압 액추에이터(5∼7)를 구동·제어하거나, 차체(1B), 버킷(10) 및 목표면(60) 등의 화상을 통지 장치(53)인 모니터의 표시 화면 상에 표시시키거나 한다.

통지 장치(53)는 오퍼레이터에 목표면(60)과 작업기(1A)의 위치 관계를 표시하는 디스플레이(표시 장치), 또는 목표면(60)과 작업기(1A)의 위치 관계를 소리(음성도 포함한다)에 의해 통달하는 스피커 중 적어도 하나로 구성된다.

또한, 도 4의 제어 컨트롤러(40)는 기억 장치로서 ROM(93) 및 RAM(94)과 같은 반도체 메모리를 구비하고 있지만, 기억 장치라면 특히 대체 가능하고, 예를 들어 하드디스크 드라이브 등의 자기 기억 장치를 구비해도 된다.

도 6은, 본 발명의 실시 형태에 따른 제어 컨트롤러(40)의 기능 블록도이다. 제어 컨트롤러(40)는 영역 제한 제어부(43)와, 전자 비례 밸브 제어부(44)를 구비하고 있다.

본 실시 형태의 영역 제한 제어부(43)는 조작 장치(45b)로부터 출력된 아암(8)의 크라우드 동작을 지시하는 제어 신호(제1 제어 신호)에 의해 버킷(10)의 발톱끝이 목표면(60)에 접근하고 있는 경우, 버킷(10)의 발톱끝이 목표면(60)을 따라서 이동하도록 붐 실린더(5)(유량 제어 밸브(15a))의 제어 신호(제2 제어 신호)를 강제적으로 생성하고, 당해 생성한 제어 신호를 유량 제어 밸브(15a)로 출력함으로써 작업기(1A)를 머신 컨트롤하는 처리를 실행한다.

영역 제한 제어부(43)에는, 작업기 자세 검출 장치(50), 목표면 설정 장치(51) 및 머신 컨트롤 ON/OFF 스위치(17)가 접속되어 있다.

작업기 자세 검출 장치(50)는 붐 각도 센서(30), 아암 각도 센서(31), 버킷 각도 센서(32), 차체 경사각 센서(33)로 구성된다.

목표면 설정 장치(51)는 목표면(60)에 관한 정보(각 목표면의 위치 정보나 경사 각도 정보를 포함한다)를 입력 가능한 인터페이스이다. 목표면 설정 장치(51)를 개재한 목표면의 입력은, 오퍼레이터가 수동으로 행해도 되고, 네트워크 등을 통하여 외부로부터 도입해도 된다. 또한, 목표면 설정 장치(51)에는 GNSS 수신기 등의 위성 통신 안테나(도시하지 않음)가 접속되어 있다. 글로벌 좌표계(절대 좌표계) 상에 규정된 목표면의 3차원 데이터를 저장한 외부 단말기와 셔블이 데이터 통신 가능한 경우에는, 당해 위성 통신 안테나에 의해 특정한 셔블의 글로벌 좌표를 기초로 셔블 위치에 대응하는 목표면을 당해 외부 단말기에 3차원 데이터 내에서 탐색하여 도입할 수 있다.

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

도 7은 도 6 중의 영역 제한 제어부(43)의 기능 블록도이다. 영역 제한 제어부(43)는 조작량 연산부(43a)와, 자세 연산부(43b)와, 목표면 연산부(43c)와, 지형 연산부(43m)와, 아암 각도별 붐 파일럿압 연산부(43n)와, 굴삭 조작 판정부(43o)와, 목표 파일럿압 연산부(43h)와, 보정값 연산부(43i)와, 보정값 기억부(43j)를 구비하고 있다.

조작량 연산부(43a)는 오퍼레이터 조작 검출 장치(52a)로부터의 입력을 기초로 조작 장치(45a, 45b, 46a)(조작 레버(1a, 1b))의 조작량을 산출한다. 압력 센서(70, 71, 72)의 검출값으로부터 조작 장치(45a, 45b, 46a)의 조작량을 산출할 수 있다.

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

자세 연산부(43b)는 작업기 자세 검출 장치(50)로부터의 정보에 기초하여, 작업기(1A)의 자세 및 버킷(10)의 발톱끝의 위치를 연산한다. 작업기(1A)의 자세는 도 5의 셔블 좌표계 상에 정의할 수 있다. 도 5의 셔블 좌표계는, 상부 선회체(12)에 설정된 좌표계이며, 상부 선회체(12)에 회동 가능하게 지지되어 있는 붐(8)의 기저부를 원점으로 하여, 상부 선회체(12)에 있어서의 수직 방향으로 Z축, 수평 방향으로 X축을 설정하였다. X축에 대한 붐(8)의 경사각을 붐각 α, 붐(8)에 대한 아암(9)의 경사각을 아암각 β, 아암에 대한 버킷 발톱끝의 경사각을 버킷각 γ로 하였다. 수평면(기준면)에 대한 차체(1B)(상부 선회체(12))의 경사각을 경사각 θ로 하였다. 붐각 α는 붐 각도 센서(30)에 의해, 아암각 β는 아암 각도 센서(31)에 의해, 버킷각 γ는 버킷 각도 센서(32)에 의해, 경사각 θ는 차체 경사각 센서(33)에 의해 검출된다. 도 5 중에 규정한 바와 같이 붐(8), 아암(9), 버킷(10)의 길이를 각각 L1, L2, L3으로 하면, 셔블 좌표계에 있어서의 버킷 발톱끝 위치의 좌표 및 작업기(1A)의 자세는 L1, L2, L3, α, β, γ로 표현할 수 있다.

목표면 연산부(43c)는 목표면 설정 장치(51)로부터의 정보에 기초하여 목표면(60)의 위치 정보를 연산하고, 이것을 ROM(93) 내에 기억한다. 본 실시 형태에서는, 도 5에 도시한 바와 같이, 3차원의 목표면을 작업기(1A)가 이동하는 평면(작업기의 동작 평면)에서 절단한 단면 형상을 목표면(60)(2차원의 목표면)으로서 이용한다.

지형 연산부(43m)는 지형 계측 장치(96)로부터 입력되는 복수의 조사 각도 및 거리의 정보에 기초하여, 지표면 상의 각 점의 위치 정보(좌표)를 연산하고, 이것을 지형 정보로 하여 ROM(93) 내에 기억한다. 즉, 지형 연산부(43m)는 제2 제어 신호를 기초로 머신 컨트롤된 작업기(1A)에 의해 형성된 지형(이하, 「완성형」이라고 칭하는 경우가 있다)의 위치 정보를 지형 계측 장치(96)로부터 입력되는 지형 정보를 기초로 산출한다.

굴삭 조작 판정부(43o)는 조작량 연산부(43a)로부터 입력되는 조작량을 기초로, 굴삭 조작(본 실시 형태에서는, 아암 크라우드 조작, 즉 아암 실린더(6)의 신장 조작)이 조작 장치(45b)를 통하여 입력되어 있는지 여부를 판정하고, 그 판정 결과를 목표 파일럿압 연산부(43h)로 출력한다.

아암 각도별 붐 파일럿압 연산부(43n)는 그 때(처리 실행 시)의 작업기(1A)의 자세에 있어서 소정의 파일럿압(예를 들어 조작 레버(1b)의 조작량이 최대인 때의 파일럿압)의 아암 크라우드 조작이 입력되었다고 가정하고, 그 아암 크라우드 조작에 대하여 머신 컨트롤에 의한 붐의 강제 동작을 개입시켜서 목표면(60)을 따른 버킷 발톱끝의 이동을 실현하기 위해서, 각 아암 각도 β로 출력해야할 붐 파일럿압(제2 제어 신호)의 일련의 값을 산출하는 부분이다. 산출 결과는 ROM(93) 내에 기억된다. 또한, 아암 각도마다의 붐 파일럿압의 산출 대신에, 붐 파일럿압을 아암 각도의 함수로 나타낸 식을 도출하고, 그것을 ROM(93)에 기억해도 된다.

도 9를 사용하여 아암 각도별 붐 파일럿압 연산부(43n)에 의한 처리의 구체예의 하나를 설명한다. 또한, 여기에서는 설명을 간략화하기 위하여 버킷(10)은 동작하지 않는 것으로 한다.

먼저, 아암 각도별 붐 파일럿압 연산부(43n)는 자세 연산부(43b)에서 산출된 작업기(1A)의 자세 정보 및 버킷(10)의 발톱끝 위치 정보와, 목표면 연산부(43c)에서 연산된 목표면(60)의 위치 정보를 기초로, 그때의 버킷 발톱끝과 목표면(60)의 위치 관계와 작업기(1A)의 자세를 파악한다. 이에 의해, 처리 개시 시에, 버킷 발톱끝(P1), 아암 회동 중심(Ca1) 및 목표면(60)이 도 9에 도시한 위치 관계에 있다고 파악할 수 있는 것으로 한다. 아암 각도별 붐 파일럿압 연산부(43n)는 이 상태로부터 파일럿압이 소정값(예를 들어 조작 레버(1b)의 조작량이 최대인 때의 파일럿 압력값)의 아암 크라우드 조작이 입력되었다고 가정하고, 그때의 버킷 발톱끝의 궤적인 원호 Tr1을 산출한다. 다음으로 원호 Tr1과 목표면(60)의 교점을 산출한다. 도 9의 경우, 양자의 교점으로서 P2가 존재하므로, 그 교점 P2 이후의 아암 각도에 대해서, 소정값의 파일럿압에 의한 아암 크라우드 동작에 대하여 머신 컨트롤에 의한 붐 제어(머신 컨트롤)를 가하여 버킷 발톱끝(10)이 목표면을 따라서 이동시키는 것(즉, 도 9의 직선 TL 상에서 이동시키는 것)을 상정하고, 그 경우에 머신 컨트롤에 의해 출력해야할 붐 파일럿압을 아암 각도마다 산출한다. 또한, 발톱끝의 궤적(원호)과 목표면(60)이 교차하지 않은 경우에는, 모든 아암 각도에 대하여 붐 파일럿압을 0으로 하여, 머신 컨트롤은 행하지 않는 것으로 한다.

또한, 아암 각도별 붐 파일럿압 연산부(43n)는 교점(P2) 이후의 아암 각도에 대해서, 아암 동작에 기인하는 버킷 발톱끝의 속도 벡터(발톱끝이 위치하는 점에서의 원호의 접선 방향의 벡터)의 목표면(60)에 수직한 성분(도면 중의 하향을 부, 상향을 정으로 한다)이 부로부터 정으로 변화하는 점을 탐색하고, P2로부터 그 점까지는 붐 상승의 파일럿압을 산출하고, 그 점 이후에는 붐 하강의 파일럿압을 산출한다. 도 9의 경우, 당해 속도 벡터의 수직 성분은 점 P3에서 부로부터 정으로 변하므로, 점 P2부터 점 P3까지는 전자 비례 밸브(54a)에 의해 발생시키는 붐 상승의 파일럿압을, 점 P3부터 점 P4까지는 전자 비례 밸브(54c)에 의해 발생시키는 붐 하강의 파일럿압을 산출한다. 또한, 도 9 중의 Tr2는 점 P3에서의 원호이며, Tr3은 점 P4에서의 원호이다.

도 10은, 아암 각도별 붐 파일럿압 연산부(43n)에 의한 도 9의 경우 아암 각도마다의 붐 파일럿압의 산출 결과를 도시한 도면이다. 도 10에서는, 도 9의 점 P2, P3, P4에 있어서의 아암 각도를 각각 β2, β3, β4라고 하고 있다. 이 도면에 도시하는 바와 같이 점 P2에서 붐 상승 파일럿압이 발생하고, 점 P3에서 일단 제로가 된 후에는 점 P4까지 붐 하강 파일럿압이 발생하고 있다. 이에 의해, 도 9에 도시하는 바와 같이, 점 P2에서 Ca1에 있었던 아암 회동 중심은 붐 상승에 의해 상방으로 이동하여 점 P3에서 Ca2에 달하고, 그 후, 붐 하강에 의해 하방으로 이동하여 점 P4에서 Ca3에 달한다.

보정값 연산부(43i)는 머신 컨트롤 발동 시의 붐 파일럿압(제2 제어 신호)의 보정값을 산출하는 부분이다. 보정값 연산부(43i)는 목표면 연산부(43c)의 목표면(60)의 정보와 지형 연산부(43m)의 지형 정보를 기초로, 목표면(60)과 완성형의 상하 관계를 동일한 좌표계 상에서 파악하고(즉 셔블 좌표계 또는 글로벌 좌표계에서 파악하고, 필요가 있다면 적절히 좌표 변환을 행한다(이하의 동일한 처리에서도 마찬가지로 한다)), 목표면(60)과 완성형의 거리에 따라 보정값을 연산한다. 도 11에 목표면(60)과 완성형(97)의 일례를 도시한다. 목표면(60)과 완성형(97)의 거리는, 목표면(60)의 수직 방향에 있어서의 목표면(60)과 완성형(97)의 거리로 하고, 목표면(60)의 위치를 기준(제로)으로 한다. 목표면(60)보다 하방을 정, 상방을 부로 한다. 따라서 도 11의 경우에는 정이 된다. 통상, 완성형(97)은 목표면(60)으로부터의 수직 거리가 상이한 복수의 점으로 형성되기 때문에, 본 실시 형태에서는 완성형(97)을 형성하는 복수의 점 각각에 대하여 목표면(60)과의 거리를 산출하고, 그 산출한 복수의 거리의 평균값을 목표면(60)과 완성형(97)의 거리로 한다. 단, 목표면(60)과 완성형(97)의 「거리」의 산출은 이 방법에 한하지 않고, 예를 들어, 완성형(97)을 형성하는 복수의 점으로부터 임의로 선택한 점과 목표면(60)의 거리를 「거리」로서 이용해도 되고, 완성형(97)을 목표면(60)에 평행한 직선에 근사하고, 당해 직선과 목표면의 거리를 「거리」로서 이용해도 된다.

보정값 연산부(43i)는 산출한 목표면(60)과 완성형(97)의 거리와, 도 12 및 도 13을 이용하여 붐 상승과 붐 하강 양쪽 파일럿압(제2 제어 신호)의 보정값을 산출하고, 산출한 2개의 보정값을 보정값 기억부(43j)에 기억한다. 도 12는 목표면(60)과 완성형(97)의 거리와 붐 상승 파일럿압의 보정값의 상관도이며, 붐 상승 파일럿압의 보정값은, 목표면(60)과 완성형(97)의 거리가 증가할수록 증가하도록 설정되어 있다. 도 13은 목표면(60)과 완성형(97)의 거리와 붐 하강 파일럿압의 보정값의 상관도이며, 붐 하강 파일럿압의 보정값은, 목표면(60)과 완성형(97)의 거리가 증가할수록 감소하도록 설정되어 있다.

보정값 기억부(43j)는 보정값 연산부(43i)에 의한 연산 결과를 기억하는 부분이다. 기억된 보정값은, 보정값 연산부(43i)에 의한 보정값 연산 때마다 덮어 쓰기되고, 머신 컨트롤이 발동하는 타이밍에 목표 파일럿압 연산부(43h)에 참조된다.

목표 파일럿압 연산부(43h)는 아암 크라우드 조작이 되어 있는 경우, 소정의 아암 크라우드 파일럿압을 유량 제어 밸브(15b)의 목표 파일럿압으로 하여 전자 비례 밸브 제어부(44)로 출력하고, 아암 각도별 붐 파일럿압 연산부(43n)의 연산 결과를 기초로 결정한 붐 파일럿압을 유량 제어 밸브(15a)의 목표 파일럿압으로 하여 전자 비례 밸브 제어부(44)로 출력한다.

구체적으로는, 목표 파일럿압 연산부(43h)는 굴삭 조작 판정부(43o)로부터 아암 크라우드 조작이 되어 있다는 판정 결과가 입력되면, 그 판정 결과가 입력되어 있는 동안, 조작 장치(45b)에 의한 아암 크라우드의 조작량에 관계 없이 일정 값을 아암 크라우드 파일럿압으로서 전자 비례 밸브 제어부(44)로 출력한다. 그리고, 아암 각도별 붐 파일럿압 연산부(43n)에서 산출한 아암 각도별의 붐 파일럿압(제2 제어 신호)과, 자세 연산부(43b)에서 산출한 아암 각도를 기초로, 그때의 아암 각도에 있어서의 붐 파일럿압을 결정한다. 또한, 당해 결정한 붐 파일럿압(제2 제어 신호)이 제로가 아닐 경우(즉, 머신 컨트롤이 발동되는 경우)에는, 보정값 기억부(43j)에 기억된 보정값을 참조하고, 당해 결정한 붐 파일럿압의 값에 당해 보정값을 더한 값을 붐 파일럿압으로서 전자 비례 밸브 제어부(44)로 출력한다.

또한, 목표 파일럿압 연산부(43h)는 아암 크라우드 조작이 되어 있지 않다는 판정 결과가 굴삭 조작 판정부(43o)로부터 입력된 경우에는, 조작량 연산부(43a)의 연산 결과에 기초하여 오퍼레이터 조작에 따른 파일럿압을 대응하는 유량 제어 밸브(15)로 출력하도록 구성되어 있다.

전자 비례 밸브 제어부(44)는 목표 파일럿압 연산부(43h)에서 산출된 각 유량 제어 밸브(15a, 15b)에의 목표 파일럿압을 기초로, 각 전자 비례 밸브(55c, 54a, 54c)에의 명령을 연산한다.

<동작>

다음으로 상기와 같이 구성되는 유압 셔블의 동작에 대하여 도 14의 흐름도를 사용하여 설명한다. 제어 컨트롤러(40)는 소정의 제어 주기로 도 14의 흐름도를 실행한다.

먼저, S110에서, 아암 각도별 붐 파일럿압 연산부(43n)는 작업기 자세 검출 장치(50)로부터의 정보에 기초하여 자세 연산부(43b)에서 연산된 작업기(1A)의 자세 및 버킷(10)의 발톱끝 위치와, 목표면 설정 장치(51)로부터의 정보에 기초하여 목표면 연산부(43c)에서 연산된 목표면(60)의 위치를 입력한다.

S120에서는, 아암 각도별 붐 파일럿압 연산부(43n)는 S110에서 입력한 정보를 기초로, 소정의 아암 파일럿압(예를 들어, 조작 레버(1b)의 조작량이 최대인 때의 파일럿 압력값)으로 아암 크라우드했을 때에 목표면(60)을 따라서 버킷(10)의 발톱끝이 이동하도록, 아암 각도마다의 붐 파일럿압을 산출한다. 또한, 아암 크라우드해도 목표면(60)에 버킷 발톱끝이 도달하지 않은 경우(아암 크라우드 시의 발톱끝의 궤적이 목표면(60)과 교차하지 않은 경우)에는 머신 컨트롤을 발동할 필요가 없으므로, 모든 아암 각도에 대하여 붐 파일럿압을 0으로 설정한다.

S130에서는, 굴삭 조작 판정부(43o)는 조작량 연산부(43a)로부터 입력한 조작량을 기초로 아암 크라우드 조작이 조작 장치(45b)를 통하여 입력되어 있는지 여부의 판정을 행한다. 여기서 아암 크라우드 조작이 입력되고 있다고 판정된 경우에는 S140으로 진행하고, 아암 크라우드 조작은 입력되고 있지 않다고 판정된 경우에는 S220으로 진행한다.

S220에서는, 목표 파일럿압 연산부(43h)는 조작량 연산부(43a)로부터 입력한 조작량에 입각한 각 유압 실린더의 목표 파일럿압을 연산하고, 전자 비례 밸브 제어부(44)로 출력한다. 이에 의해 조작 장치(45, 46)에 대한 입력 조작에 입각하여 작업기(1A)가 동작한다.

S140에서는, 아암 각도별 붐 파일럿압 연산부(43n)는 자세 연산부(43b)로부터 그때의 아암각 β를 입력하고, S120에서 산출한 아암 각도마다의 붐 파일럿압을 기초로, 입력한 아암 각도 β에 따른 붐 파일럿압을 산출하고, S150으로 진행한다.

S150에서는, 목표 파일럿압 연산부(43h)는 S140에서 산출된 붐 파일럿압이 0인지 여부를 판정한다. S150에서 붐 파일럿압이 0이 아니라고 판정된 경우(즉 머신 컨트롤이 발동하는 경우)에는 S160으로 진행한다.

S160에서는, 목표 파일럿압 연산부(43h)는 S140에서 산출된 붐 파일럿압이 붐 상승의 것인지 붐 하강의 것인지를 판정한다. 그리고, 보정값 기억부(43j)에 기억된 붐 상승의 보정값과 붐 하강의 보정값 중 판정 결과에 대응하는 보정값을 취득하고, 그 보정값을 S140에서 산출한 붐 파일럿압에 가산하고, S170으로 진행한다.

한편, S150에서 붐 파일럿압이 0이라고 판정된 경우에는, 머신 컨트롤에 의한 붐 제어가 행해지지 않기 때문에, S160에서 보정값을 가산하지 않고 S170으로 진행한다.

S170에서는, 목표 파일럿압 연산부(43h)는 S120의 아암 파일럿압을 발생시키는 명령(본 실시 형태에서는, 전자 비례 밸브(55c)가 완전 개방하는 명령)을 전자 비례 밸브 제어부(44)로 출력한다. 또한, S160을 경유한 경우(즉 머신 컨트롤이 발동한 경우)에는 S160의 붐 파일럿압을, S160을 경유하지 않았을 경우(즉 머신 컨트롤이 발동하지 않았을 경우)에는 붐 파일럿압으로서 제로를 전자 비례 밸브 제어부(44)로 출력한다.

이에 의해, 전자 비례 밸브(55c)가 완전 개방되어 아암 크라우드 조작량이 최대 시에 상당하는 파일럿압이 유량 제어 밸브(15b)의 구동부(151a)에 작용하여, 아암 크라우드 동작이 행해진다. 그리고, S160을 경유한 경우에는, 전자 비례 밸브(54a 또는 54c)가 개방되어 S160의 붐 파일럿압이 발생하여 머신 컨트롤에 의한 붐 동작이 행해진다. 그리고 이 붐 동작과 아암 크라우드 동작이 조합됨으로써 목표면(60)을 따른 버킷 발톱끝의 수평 당김이 실현되어, 오퍼레이터의 기량의 정도에 의하지 않고 목표면(60)을 따른 정확한 굴삭이 실현된다. 한편, S160을 경유하지 않았을 경우에는 붐 파일럿압은 0이므로, 아암 크라우드 동작만이 행해지게 된다.

S180에서는, 굴삭 조작 판정부(43o)는 조작량 연산부(43a)로부터 입력한 조작량을 기초로 아암 크라우드 조작이 입력되어 있는지 여부의 판정을 행한다. 여기서 아암 크라우드 조작이 입력되고 있다(즉 아암 크라우드 조작은 계속되고 있다)고 판정된 경우에는 S140으로 복귀되어 머신 컨트롤을 계속한다. 한편, 아암 크라우드 조작은 입력되고 있지 않다(즉 아암 크라우드 조작이 종료했다)고 판정된 경우에는 S190으로 진행한다.

S190에서는, 보정값 연산부(43i)는 버킷(10)에 의한 지형의 굴삭이 있었는지 여부의 판정을 행한다. 이 판정의 방법으로서는, 아암 크라우드 조작의 전후에 지형의 변화 유무를 지형 계측 장치(96)의 측정 결과를 기초로 비교하는 것이 있다. 또한, 머신 컨트롤이 발동한 경우(즉, S160을 경유하여 전자 비례 밸브 제어부(44)에 붐 파일럿압이 출력된 경우)에는 지형의 굴삭이 있었다고 간주하는 방법을 채용해도 된다. S190에서 굴삭이 있었다고 판정된 경우에는, S200에서 지형 연산부(43m)가 연산한 지형 정보(지형 데이터)를 입력하고 S210으로 진행한다. 한편, S190에서 굴삭이 없었다고 판정된 경우에는, 다음번의 제어 주기를 기다려서 S110 이후의 처리를 반복한다.

S210에서는, 보정값 연산부(43i)는 먼저, 목표면 연산부(43c)의 목표면(60)의 정보와 지형 연산부(43m)의 지형 정보를 기초로, 완성형(97)을 형성하는 복수의 점 각각에 대하여 목표면(60)과의 거리를 산출한다. 그리고, 그 산출한 복수의 거리의 평균값을 목표면(60)과 완성형(97)의 거리로 한다. 다음으로 보정값 연산부(43i)는 산출한 목표면(60)과 완성형(97)의 거리와, 도 12 및 도 13에서 정의된 거리와 붐 파일럿압(제2 제어 신호)의 상관 관계를 기초로, 완성형이 목표면(60)에 근접하도록 붐 상승 시와 붐 하강 시의 양쪽 파일럿압 보정값을 연산하고, 그 연산 결과를 보정값 기억부(43j)에 기억한다.

예를 들어, 목표면(60)과 완성형(97)의 거리가 양인 경우에는, 목표면(60)의 하방에 완성형(97)이 위치하는 소위 과도 파기의 장면인데, 이 경우에는, 붐 상승에서 파일럿압이 증가하고, 붐 하강에서 파일럿압이 감소하는 보정값이 보정값 연산부(43i)에 의해 산출된다. 이러한 보정값으로 S140의 붐 파일럿압을 보정하면, 다음번의 S170의 처리 시에 보정 전보다도 발톱끝이 그리는 궤적이 상방으로 이동하여 과도 파기가 방지되므로, 완성형을 목표면(60)에 근접시킬 수 있다. 한편, 목표면(60)과 완성형(97)의 거리가 음인 경우에는, 목표면(60)의 상방에 완성형(97)이 위치하는 소위 파기 남김이 존재하는 장면인데, 이 경우에는, 붐 상승에서 파일럿압이 감소하고, 붐 하강에서 파일럿압이 증가하는 보정값이 보정값 연산부(43i)에 의해 산출된다. 이러한 보정값으로 붐 파일럿압을 보정하면 보정 전보다도 발톱끝이 그리는 궤적이 하방으로 이동하여 파기 남김의 발생이 방지되므로, 완성형을 목표면(60)에 근접시킬 수 있다.

S210의 처리가 종료하면, 다음번의 제어 주기를 기다려서 S110 이후의 처리를 반복한다.

<효과>

다음 본 실시 형태의 효과를 설명한다. 상기 실시 형태에서는, 붐(8), 아암(9) 및 버킷(10)을 포함하는 다관절형의 작업기(1A)와, 붐(8), 아암(9) 및 버킷(10)을 각각 구동하는 붐 실린더(5), 아암 실린더(6) 및 버킷 실린더(7)와, 이들 유압 실린더(5, 6, 7)의 유량 제어 밸브(15a, 15b, 15c) 중 적어도 1개에 오퍼레이터의 조작에 따른 제어 신호(제1 제어 신호)를 출력하는 조작 장치(45a, 45b, 46a)와, 조작 장치(45a, 45b, 46a)로부터 출력된 제어 신호(제1 제어 신호)에 의해 작업기(1A)의 선단(버킷 발톱끝)이 목표면(60)에 접근하고 있는 경우, 작업기(1A)의 선단이 목표면(60)을 따라서 이동하도록 붐 실린더(5)를 동작시키는 제어 신호(제2 제어 신호)를 새롭게 생성하는 목표 파일럿압 연산부(제어 신호 연산부)(43h)를 갖고, 제1 제어 신호 또는 제2 제어 신호에 기초하여 붐 실린더(5), 아암 실린더(6) 및 버킷 실린더(7)의 유량 제어 밸브(15a, 15b, 15c)를 제어하는 제어 컨트롤러(40)를 구비하는 유압 셔블(1)에 있어서, 제어 컨트롤러(40)는 제2 제어 신호를 기초로 구동된 작업기(1A)에 의해 형성된 완성형(97)의 위치 정보를, 유압 셔블(1)의 주변 지형을 측정하는 지형 계측 장치(96)로부터 입력되는 지형 정보를 기초로 산출하는 지형 연산부(43m)를 더 갖고, 목표 파일럿압 연산부(43h)는 완성형(97)의 위치 정보에 기초하여 완성형(97)이 목표면(60)에 근접하도록 제2 제어 신호를 보정하는 것으로 하였다. 그리고, 이 제2 제어 신호의 보정 시에, 본 실시 형태에서는, 목표 파일럿압 연산부(43h)가 완성형(97)의 위치 정보와 목표면(60)의 위치 정보의 차가 작아지도록 제2 제어 신호를 보정하는 것으로 하였다.

이렇게 구성한 유압 셔블에 의하면, 굴삭 때마다, 완성형(97)이 목표면(60)에 근접하도록 붐 실린더(5)(유량 제어 밸브(15a))의 제어 신호(제2 제어 신호)가 보정되어, 완성형(97)과 목표면(60)의 위치 정보의 차가 작아지므로, 각도 센서(30, 31, 32)의 검출 정밀도가 충분하지 않은 경우나, 개체차·경년 변화 등에 의해 작업기 선단의 제어 정밀도가 충분하지 않은 경우 등에도, 버킷(10)의 발톱끝을 목표면(60)을 따르게 하면서 굴삭할 수 있다. 그 결과, 목표면(60)의 시공 정밀도를 높일 수 있다.

<부기>

또한, 상기에서는, 아암 크라우드 동작 중에 버킷 발톱끝이 목표면(60)에 접근한 경우, 머신 컨트롤에 의해 버킷 발톱끝이 목표면(60)을 따라서 이동하도록 붐 실린더(5)의 제어 신호(제2 제어 신호)를 생성하는 경우에 대하여 설명했지만, 머신 컨트롤 시에 생성하는 제어 신호(제2 제어 신호)는 붐 실린더(5)의 것에 한하지 않고, 아암 실린더(6) 및 버킷 실린더(7)의 제어 신호(제2 제어 신호)를 생성해도 된다. 즉, 버킷 발톱끝이 목표면(60)을 따라서 이동하는 것이라면, 붐 실린더(5), 아암 실린더(6) 및 버킷 실린더(7) 중 적어도 1개의 제어 신호를 생성하여 작업기(1A)를 제어해도 된다. 이 경우, 보정값을 산출하는 것은, 머신 컨트롤의 실현을 위하여 제어 신호를 생성한 유압 실린더(즉 유압 실린더(5, 6, 7) 중 적어도 1개)에 관한 제어 신호인 것은 말할 필요도 없다.

상기에서는, 머신 컨트롤의 발동 조건을, 오퍼레이터에 의한 아암 크라우드 조작과, 버킷 발톱끝의 궤적과 목표면의 교차로 했지만, 이것에 오퍼레이터에 의한 붐 하강 조작을 가해도 된다. 이 경우, 머신 컨트롤에 의한 붐 상승이 필요하게 되었을 때에는, 오퍼레이터 조작에 의한 붐 하강 파일럿압은 제어 컨트롤러(40)에 의해 전자 비례 밸브(54b)를 폐쇄하여 캔슬하고, 필요한 붐 파일럿압을 전자 비례 밸브(54a)로 발생시키면 된다. 또한, 머신 컨트롤에 의한 붐 하강이 필요하게 되었을 때에는, 예를 들어, 오퍼레이터 조작에 의한 붐 하강 파일럿압을 마찬가지로 캔슬하는 동시에 전자 비례 밸브(54c)로 머신 컨트롤에 필요한 파일럿압을 발생시키게 하면 되고, 머신 컨트롤에 필요한 붐 하강 파일럿압이 오퍼레이터 조작에 의한 파일럿압보다 작으면, 전자 비례 밸브(54b)의 개방도를 적절히 저감하여 그 필요한 파일럿압을 발생시켜도 된다.

상기에서는, 머신 컨트롤에 의한 굴삭 시에, 붐의 상승과 하강의 양쪽을 실시하는 예를 설명했지만, 붐의 상승과 하강 중 한쪽을 행하도록 유압 셔블을 구성해도 된다.

<제2 실시 형태>

계속하여 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 실시 형태는, 도 1-4 및 도 6에 도시한 제1 실시 형태와 같은 하드웨어 구성을 구비하고 있고, 주로 제어 컨트롤러(40)의 기능이 제1 실시 형태와 상이하다. 이하에서는 제1 실시 형태와 상이한 부분에 대하여 주로 설명한다.

도 15는 본 실시 형태에 따른 영역 제한 제어부(43)의 기능 블록도이다. 영역 제한 제어부(43)는 조작량 연산부(43a)와, 자세 연산부(43b)와, 목표면 연산부(43c)와, 실린더 속도 연산부(43d)와, 버킷 선단 속도 연산부(43e)와, 목표 버킷 선단 속도 연산부(43f)와, 목표 실린더 속도 연산부(43g)와, 목표 파일럿압 연산부(43h)와, 지형 연산부(43m)와, 보정값 연산부(43i)와, 보정값 기억부(43j)를 구비하고 있다. 이 중, 조작량 연산부(43a), 자세 연산부(43b), 목표면 연산부(43c), 지형 연산부(43m) 및 보정값 기억부(43j)에 대해서는 제1 실시 형태와 동일하므로 설명은 생략한다.

실린더 속도 연산부(43d)는 조작량 연산부(43a)에서 연산된 조작량(제1 제어 신호)을 기초로 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 동작 속도(실린더 속도)를 연산한다. 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 동작 속도는, 조작량 연산부(43a)에서 연산된 조작량과, 유량 제어 밸브(15a, 15b, 15c)의 특성과, 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 단면적과, 유압 펌프(2)의 용량(틸팅각)과 회전수를 곱하여 얻어지는 펌프 유량(토출량) 등으로부터 산출할 수 있다.

버킷 선단 속도 연산부(43e)는 실린더 속도 연산부(43d)에서 연산된 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 동작 속도와, 자세 연산부(43b)에서 연산된 작업기(1A)의 자세를 기초로, 오퍼레이터 조작(제1 제어 신호)에 의한 버킷 선단(발톱끝)의 속도 벡터 B를 연산한다. 버킷 선단의 속도 벡터 B는, 목표면 연산부(43c)로부터 입력되는 목표면(60)의 정보를 기초로, 목표면(60)에 수평한 성분 bx와 수직한 성분 by로 분해할 수 있다.

목표 버킷 선단 속도 연산부(43f)는 버킷 선단(발톱끝)의 목표 속도 벡터 T를 연산한다. 그 때문에, 목표 버킷 선단 속도 연산부(43f)는 먼저, 버킷 선단으로부터 제어 대상의 목표면(60)까지의 거리 D(도 5 참조)와 도 16의 그래프를 기초로 버킷 선단의 속도 벡터의 목표면(60)에 수직한 성분의 제한값 ay를 산출한다. 제한값 ay의 계산은, 도 16에 도시한 바와 같은 제한값 ay와 거리 D의 관계를 정의한 함수 또는 테이블 등의 형식으로 제어 컨트롤러(40)의 ROM(93)에 기억해 두고, 이 관계를 적절히 판독하여 행한다. 거리 D는, 자세 연산부(43b)에서 연산한 버킷(10)의 발톱끝 위치(좌표)와, ROM(93)에 기억된 목표면(60)을 포함하는 직선의 거리로부터 산출할 수 있다. 또한, 제한값 ay와 거리 D의 관계는, 거리 D의 증가와 함께 제한값 ay가 단조 감소하는 특성을 갖는 것이 바람직하지만, 도 16에 도시한 것에 제한하지 않는다. 예를 들어, 거리 D가 정의 소정값 이상 또는 부의 소정값 이하이고 제한값 ay가 개별의 소정값으로 유지되게 해도 되고, 제한값 ay와 거리 D의 관계를 곡선으로 정의해도 된다.

다음으로 목표 버킷 선단 속도 연산부(43f)는 버킷 선단의 속도 벡터 B의 목표면(60)에 수직한 성분 by를 취득하고, 이 수직 성분 by와 제한값 ay의 정부와 절댓값의 대소 관계를 기초로, 머신 컨트롤에 의한 붐(8)의 동작에서 발생해야할 버킷 선단의 속도 벡터 C의 목표면(60)에 수직한 성분 cy를 산출하기 위하여 필요한 식을 선택한다(식의 선택 과정에 대해서는 도 19를 사용하여 후술한다). 그리고, 그 선택한 식으로부터 수직 성분 cy를 산출하고, 그 수직 성분 cy를 발생할 때에 붐에 허용되는 동작으로부터 수평 성분 cx를 산출함과 함께, 속도 벡터 B, C와 제한값 ay로부터 목표 속도 벡터 T를 산출한다. 이하에서는, 목표 속도 벡터 T에 있어서 목표면(60)에 수직한 성분을 ty, 수평한 성분을 tx로 하고 목표 벡터 T의 도출 과정에 대해서도 도 19를 사용하여 후술한다.

목표 실린더 속도 연산부(43g)는 목표 버킷 선단 속도 연산부(43f)에서 산출된 목표 속도 벡터 T(tx, ty)를 기초로 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 목표 속도를 연산한다. 본 실시 형태에서는, 목표 속도 벡터 T를, 오퍼레이터 조작에 의한 속도 벡터 B와, 머신 컨트롤에 의한 속도 벡터 C의 합으로 정의하고 있으므로, 붐 실린더(5)의 목표 속도는 속도 벡터 C로부터 연산할 수 있다. 이에 의해, 버킷 선단의 목표 속도 벡터 T는, 각 유압 실린더(5, 6, 7)를 목표 속도로 동작시켰을 때에 버킷 선단에 나타나는 속도 벡터의 합성값이 된다. 또한, 머신 컨트롤에 의한 속도 벡터 C의 수직 성분 cy가 제로인 경우, 목표 실린더 속도 연산부(43g)는 버킷 선단 속도 연산부(43e)에서 산출한 버킷 선단의 속도 벡터 B를 기초로 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 목표 속도를 산출한다.

머신 컨트롤 ON/OFF 스위치(17)의 전환 위치가 영역 제한 제어의 유효를 나타내는 ON 위치인 경우에는, 목표 실린더 속도 연산부(43g)는 상기 연산 결과를 목표 파일럿압 연산부(43h)로 출력한다. 그러나, 머신 컨트롤 ON/OFF 스위치(17)의 전환 위치가 영역 제한 제어의 무효를 나타내는 OFF 위치인 경우에는, 목표 실린더 속도 연산부(43g)는 실린더 속도 연산부(43d)의 연산 결과를 목표 파일럿압 연산부(43h)로 출력한다.

보정값 연산부(43i)는 제1 실시 형태와 마찬가지로, 머신 컨트롤 발동 시의 붐 파일럿압(제2 제어 신호)의 보정값을 산출하는 부분이다. 단, 본 실시 형태의 보정값 연산부(43i)는 머신 컨트롤에 의해 작업기(1A)의 선단(버킷 발톱끝)이 이동한 궤적의 위치 정보(이 위치 정보는 자세 연산부(43b)로부터 입력한다)와, 지형 연산부(43m)의 지형 정보를 기초로, 궤적과 완성형(97)의 상하 관계를 동일 좌표계 상에서 파악하고, 당해 궤적과 완성형(97)의 거리에 따라 보정값을 연산한다. 또한, 여기에서 말하는 「궤적」이란, 자세 연산부(43b)로부터 입력한 버킷 발톱끝의 궤적이며, 예를 들어 3차원 레이저 스캐너 등에 의해 셔블 좌표계와 독립한 좌표계 상에서 발톱끝의 궤적을 계측한 것 등이 아니고, 어디까지나 제어 컨트롤러(40)가 파악하고 있는 발톱끝의 위치 정보의 집합이다.

도 17에 버킷 발톱끝의 궤적(98)과 완성형(97)의 일례를 도시한다. 도 17의 예는, 제어 컨트롤러(40) 내의 연산에서는 목표면(60)을 따른 궤적(98)으로 굴삭을 행할 의도지만, 센서 정밀도나 제어 정밀도의 저하 등의 영향에 의해 결과적으로 목표면(60)의 하방에 완성형(97)이 형성된 경우를 모식적으로 도시하고 있다. 궤적(98)과 완성형(97)의 거리는, 목표면(60)의 수직 방향에 있어서의 궤적(98)과 완성형(97)의 거리로 하고, 궤적(98)의 위치를 기준(제로)으로 한다. 궤적(98)보다 하방을 정, 상방을 부로 한다. 따라서 도 17의 경우에는 정이 된다. 통상, 궤적(98) 및 완성형(97)은 목표면(60)으로부터의 수직 거리가 상이한 복수의 점으로 형성되기 때문에, 본 실시 형태에서는 궤적(98) 및 완성형(97)을 형성하는 복수의 점 각각에 대하여 목표면(60)과의 거리를 산출하고, 그 산출한 복수의 거리의 평균값으로부터 궤적(98)과 완성형(97)의 위치를 특정하고, 그 위치로부터 궤적(98)과 완성형(97)의 거리를 산출한다. 단, 목표면(60)과 완성형(97)의 「거리」의 산출은 이 방법에 한하지 않고, 예를 들어, 완성형(97)을 형성하는 복수의 점으로부터 임의로 선택한 점과 궤적(98)을 형성하는 복수의 점으로부터 임의로 선택한 점의 거리를 「거리」로서 이용해도 되고, 궤적(98) 및 완성형(97)을 목표면(60)에 평행한 직선에 근사하고, 당해 2개의 근사 직선의 거리를 「거리」로서 이용해도 된다.

그런데, 후술하는 도 19의 흐름도에 의한 처리의 관계상, 본 실시 형태에서는 머신 컨트롤에 의해 붐 상승만이 행해지고, 붐 하강은 행해지지 않는다. 그래서, 본 실시 형태의 보정값 연산부(43i)는 산출한 궤적(98)과 완성형(97)의 거리와, 도 12를 이용하여 붐 상승의 파일럿압 보정값을 산출하고, 산출한 보정값을 보정값 기억부(43j)에 기억한다.

목표 파일럿압 연산부(43h)는 목표 실린더 속도 연산부(43g)에서 산출된 각 실린더(5, 6, 7)의 목표 속도를 기초로 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 유량 제어 밸브(15a, 15b, 15c)에의 목표 파일럿압을 연산한다. 이 중 아암 실린더(6) 및 버킷 실린더(7)의 목표 파일럿압은 그대로 전자 비례 밸브 제어부(44)로 출력한다. 나머지 붐 실린더(5)의 목표 파일럿압에 대해서는, 그 값이 제로가 아닐 경우(즉, 머신 컨트롤이 발동되는 경우)에는, 보정값 기억부(43j)에 기억된 보정값을 참조하고, 당해 결정한 붐 파일럿압의 값에 당해 보정값을 더한 값을 붐 파일럿압으로 하여 전자 비례 밸브 제어부(44)로 출력한다.

전자 비례 밸브 제어부(44)는 목표 파일럿압 연산부(43h)에서 산출된 각 유량 제어 밸브(15a, 15b, 15c)에의 목표 파일럿압을 기초로, 각 전자 비례 밸브(54∼56)에의 명령을 연산한다. 또한, 오퍼레이터 조작에 기초하는 파일럿압(제1 제어 신호)과, 목표 파일럿압 연산부(43h)에서 산출된 목표 파일럿압이 일치하는 경우에는, 해당하는 전자 비례 밸브(54∼56)에의 전류값(명령값)은 제로가 되어, 해당하는 전자 비례 밸브(54∼56)의 동작은 행해지지 않는다.

<동작>

다음으로 상기와 같이 구성되는 유압 셔블의 동작에 대하여 도 18 및 도 19의 흐름도를 사용하여 설명한다.

도 18은 보정값 연산부(43i)에서 실행되는 처리의 흐름도이다. 이 흐름도는 조작량 연산부(43a)에서 아암 크라우드 조작이 검출되면 개시된다.

S310에서는, 보정값 연산부(43i)는 조작량 연산부(43a)로부터의 입력값을 기초로 아암 크라우드 조작이 종료되었는지 여부를 판정한다. 아암 크라우드 조작이 종료했다고 판정한 경우에는 S320으로 진행하고, 지형 연산부(43m)가 연산한 지형 정보와, 목표면 연산부(43c)가 연산한 목표면(60)의 정보를 입력하고 S330으로 진행한다. 한편, S310에서 아암 크라우드 조작이 계속되고 있다고 판정한 경우에는 S310의 처리를 반복한다.

S330에서는, 보정값 연산부(43i)는 S320에서 입력한 지형 정보와 목표면(60)의 정보를 기초로 완성형(97)이 목표면(60)의 하방에 위치하는지 여부를 동일한 좌표계 상에서 판정한다. 또한, 완성형(97)의 위치는, 상술의 궤적(98)과 완성형(97)의 거리 연산에 이용하는 것과 동일한 방법으로 특정할 수 있다.

S330에서 완성형(97)이 목표면(60)의 하방에 위치한다고 판정된 경우에는 S340으로 진행하고, 완성형(97)이 목표면(60)의 상방에 위치한다고 판정된 경우에는 처리를 종료하여 다음번의 개시 타이밍까지 대기한다. 또한, 여기서, 완성형(97)이 목표면(60)의 상방에 위치하는 경우에 보정값을 산출하지 않는 것은, 버킷(10)의 크기나 굴삭력 등의 관계에서 1회의 굴삭 동작으로 목표면(60)까지 패어진다고는 한정하지 않고, 완성형(97)이 목표면(60)의 상방에 위치하는 경우에는 정밀도의 좋고 나쁨의 판단이 서지 않는다고 하는 사고 방식에 기초하는 것이다.

S340에서는, 보정값 연산부(43i)는 흐름도의 개시부터 S310에서 "예"라고 판정 될 때까지 동안에 버킷(10)의 발톱끝이 이동한 위치 데이터의 집합을 자세 연산부(43b)로부터 취득하고, 그 위치 데이터의 집합을 굴삭 작업 시에의 버킷(10)의 발톱끝 궤적(궤적 정보)으로 한다.

S350에서는, 보정값 연산부(43i)는 먼저, 목표면 연산부(43c)의 목표면(60)의 정보와 지형 연산부(43m)의 지형 정보와 자세 연산부(43b)의 궤적 정보를 기초로, 완성형(97) 및 궤적(98)을 형성하는 복수의 점 각각에 대하여 목표면(60)과의 거리를 동일 좌표계 상에서 산출한다. 그리고, 그 산출한 복수의 거리의 평균값으로부터 완성형(97)과 궤적(98)의 위치를 특정하고, 궤적(98)으로부터 완성형(97)까지의 거리를 산출한다. 다음으로 보정값 연산부(43i)는 산출한 궤적(98)과 완성형(97)의 거리와, 도 12에서 정의된 거리와 붐 파일럿압의 상관 관계를 기초로, 붐 상승 시의 파일럿압의 보정값을 연산하고, 그 연산 결과를 보정값 기억부(43j)에 기억한다.

예를 들어, 궤적(98)과 완성형(97)의 거리 거리가 양인 경우에는, 궤적(98)의 하방에 완성형(97)이 위치하는 소위 과도 파기의 장면인데, 이 경우에는, 붐 상승에서 파일럿압이 증가하고, 붐 하강에서 파일럿압이 감소하는 보정값이 보정값 연산부(43i)에 의해 산출된다.

보정값 기억부(43j)에의 보정값의 기록 처리가 완료되면 도 18의 일련 처리를 종료하고, 다음으로 아암 크라우드 조작이 검출될 때까지 보정값 연산부(43i)는 대기한다.

도 19는 제어 컨트롤러(40)에서 실행되는 처리의 흐름도이다. 제어 컨트롤러(40)는 조작량 연산부(43a)에 의해 오퍼레이터에 의한 조작이 검출되면 도 19의 흐름도를 개시한다.

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

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

S430에서는, 버킷 선단 속도 연산부(43e)는 자세 연산부(43b)에서 연산한 버킷(10)의 발톱끝 위치(좌표)와, ROM(93)에 기억된 목표면(60)을 포함하는 직선의 거리로부터, 버킷 선단으로부터 제어 대상의 목표면(60)까지의 거리 D(도 5 참조)를 산출한다. 그리고, 거리 D와 도 16의 그래프를 기초로 버킷 선단의 속도 벡터의 목표면(60)에 수직한 성분의 제한값 ay를 산출한다.

S440에서는, 버킷 선단 속도 연산부(43e)는 S420에서 산출한 오퍼레이터 조작에 의한 버킷 선단의 속도 벡터 B에 있어서, 목표면(60)에 수직한 성분 by를 취득한다.

S450에서는, 목표 버킷 선단 속도 연산부(43f)는 S430에서 산출한 제한값 ay가 0 이상인지 여부를 판정한다. 또한, 도 19의 우측 상단에 도시한 바와 같이xy 좌표를 설정한다. 당해 xy 좌표에서는, x축은 목표면(60)과 평행하고 도면 중 우측 방향을 정으로 하고, y축은 목표면(60)에 수직하고 도면 중 상측 방향을 정으로 한다. 도 19 중의 범례에서는 수직 성분 by 및 제한값 ay는 부이며, 수평 성분 bx 및 수평 성분 cx 및 수직 성분 cy는 정이다. 그리고, 도 16으로부터 명확한 바와 같이, 제한값 ay가 0인 때는 거리 D가 0, 즉 발톱끝이 목표면(60) 상에 위치하는 경우이며, 제한값 ay가 정인 때는 거리 D가 부, 즉 발톱끝이 목표면(60)보다 하방에 위치하는 경우이며, 제한값 ay가 부인 때는 거리 D가 정, 즉 발톱끝이 목표면(60)보다 위에 위치하는 경우이다. S450에서 제한값 ay가 0 이상이라고 판정된 경우(즉, 발톱끝이 목표면(60) 상 또는 그 하방에 위치하는 경우)에는 S460으로 진행하고, 제한값 ay가 0 미만인 경우에는 S480으로 진행한다.

S460에서는, 목표 버킷 선단 속도 연산부(43f)는 오퍼레이터 조작에 의한 발톱끝의 속도 벡터 B의 수직 성분 by가 0 이상인지 여부를 판정한다. by가 양인 경우에는 속도 벡터 B의 수직 성분 by가 상향을 보이는 것을 나타내고, by가 음인 경우에는 속도 벡터 B의 수직 성분 by가 하향인 것을 나타낸다. S460에서 수직 성분 by가 0 이상이라고 판정된 경우(즉, 수직 성분 by가 상향인 경우)에는 S470으로 진행하고, 수직 성분 by가 0 미만의 경우에는 S500으로 진행한다.

S470에서는, 목표 버킷 선단 속도 연산부(43f)는 제한값 ay와 수직 성분 by의 절댓값을 비교하여, 제한값 ay의 절댓값이 수직 성분 by의 절댓값 이상인 경우에는 S500으로 진행한다. 한편, 제한값 ay의 절댓값이 수직 성분 by의 절댓값 미만인 경우에는 S530으로 진행한다.

S500에서는, 목표 버킷 선단 속도 연산부(43f)는 머신 컨트롤에 의한 붐(8)의 동작에서 발생해야할 버킷 선단의 속도 벡터 C의 목표면(60)에 수직한 성분 cy를 산출하는 식으로서 「cy=ay-by」를 선택하고, 그 식과 S430의 제한값 ay와 S440의 수직 성분 by를 기초로 수직 성분 cy를 산출한다. 그리고, 산출한 수직 성분 cy를 출력 가능한 속도 벡터 C를 산출하고, 그 수평 성분을 cx로 한다(S510).

S520에서는, 목표 속도 벡터 T를 산출한다. 목표 속도 벡터 T의 목표면(60)에 수직한 성분을 ty, 수평한 성분 tx로 하면, 각각 「ty=by+cy, tx=bx+cx」로 나타낼 수 있다. 이것에 S500의 식(cy=ay-by)을 대입하면 목표 속도 벡터 T는 결국 「ty=ay, tx=bx+cx」로 된다. 즉, S520에 이르렀을 경우의 목표 속도 벡터의 수직 성분 ty는 제한값 ay에 제한되어, 머신 컨트롤에 의한 강제 붐 상승이 발동된다.

S480에서는, 목표 버킷 선단 속도 연산부(43f)는 오퍼레이터 조작에 의한 발톱끝의 속도 벡터 B의 수직 성분 by가 0 이상인지 여부를 판정한다. S480에서 수직 성분 by가 0 이상이라고 판정된 경우(즉, 수직 성분 by가 상향인 경우)에는 S530으로 진행하고, 수직 성분 by가 0 미만인 경우에는 S490으로 진행한다.

S490에서는, 목표 버킷 선단 속도 연산부(43f)는 제한값 ay와 수직 성분 by의 절댓값을 비교하여, 제한값 ay의 절댓값이 수직 성분 by의 절댓값 이상인 경우에는 S530으로 진행한다. 한편, 제한값 ay의 절댓값이 수직 성분 by의 절댓값 미만인 경우에는 S500으로 진행한다.

S530에 이르렀을 경우, 머신 컨트롤로 붐(8)을 동작시킬 필요가 없으므로, 목표 버킷 선단 속도 연산부(43f)는 속도 벡터 C를 제로로 한다. 이 경우, 목표 속도 벡터 T는, S520에서 이용한 식(ty=by+cy, tx=bx+cx)에 기초하면 「ty=by, tx=bx」로 되고, 오퍼레이터 조작에 의한 속도 벡터 B와 일치한다(S540).

여기에서는, 도 20에 도시한 (1)-(4)의 4개의 경우에 상기 S450으로부터 S540의 처리를 적용했을 때의 목표 속도 벡터 T(ty, tx)에 대하여 설명한다.

(1)의 경우, 목표면(60)의 하방에 버킷 선단이 있기 때문에, 거리 D가 부가 되어 제한값 ay는 도 16보다 상향((+) 방향)이 된다. 그리고, 연산부(43e)에서 연산된 속도 벡터 B의 수직 성분 by는 하향((-) 방향)이다. 그로 인해, S450, S460, S500이라고 하는 루트를 통하므로, 목표 속도 벡터 T는 「ty=ay, tx=bx+cx」로 된다.

(2)의 경우, 목표면(60)의 하방에 버킷 선단이 있기 때문에, 거리 D가 부가 되어 제한값 ay는 도 16보다 상향((+) 방향)이 된다. 그리고, 수직 성분 by는 상향((+) 방향)이다. 그 때문에, S450, S460, S470을 통과한다. 따라서, S470에서 제한값 ay와 수직 성분 by의 절댓값을 비교하여, 제한값 ay쪽이 큰 경우에는, 목표 속도 벡터 T는 「ty=ay, tx=bx+cx」로 되고(S500, 510, 520), 수직 성분 by쪽이 큰 경우에는 「ty=by, tx=bx」로 된다(S530, 540). 즉, 목표 벡터 T의 수직 성분 ty로서는, 제한값 ay와 수직 성분 by 중 절댓값이 큰 쪽이 선택된다.

(3)의 경우, 목표면(60)의 상방에 버킷 선단이 있기 때문에, 거리 D가 정으로 되어 제한값 ay는 도 16보다 하향((-) 방향)이 된다. 그리고, 수직 성분 by는 하향((-) 방향)이다. 그 때문에, S450, S480, S490을 통과한다. 따라서, S490에서 제한값 ay와 수직 성분 by의 절댓값을 비교하여, 제한값 ay쪽이 큰 경우에는, 목표 속도 벡터 T는 「ty=by, tx=bx」로 되고(S530, 540), 수직 성분 by쪽이 큰 경우에는 「ty=ay, tx=bx+cx」로 된다(S500, 510, 520). 즉, 목표 벡터 T의 수직 성분 ty로서는, 제한값 ay와 수직 성분 by 중 절댓값이 작은 쪽이 선택된다.

(4)의 경우, 목표면(60)의 상방에 버킷 선단이 있기 때문에, 거리 D가 정으로 되어 제한값 ay는 도 16보다 하향((-) 방향)이 된다. 그리고, 수직 성분 by는 상향((+) 방향)이다. 그 때문에, S450, S480, S530을 통과하므로, 목표 속도 벡터 T는 「ty=by, tx=bx」로 된다. 또한, 여기에서는 설명을 간략화하기 위해서, S480에서 "예"인 경우에 S530으로 진행하도록 구성했지만, S530 대신에 S500으로 진행하도록 구성을 변경해도 된다. 이렇게 구성하면, 아암 크라우드 조작 중에 전번의 도 9의 점 P3에 상당하는 점을 초과한 곳에서 머신 컨트롤에 의한 강제 붐 하강이 발동하여 목표면(60)을 따른 굴삭이 행해지게 되므로, 목표면(60)을 따른 굴삭 거리를 길게 할 수 있다. 또한, 이렇게 머신 컨트롤에 의해 붐 하강을 행하는 경우에 보정이 필요하게 되었을 때에는, 제1 실시 형태와 마찬가지로 도 13을 이용하여 산출한 보정값을 이용하는 것은 말할 필요도 없다.

도 19의 설명으로 돌아간다. S550에서는, 목표 실린더 속도 연산부(43g)는 S520 또는 S540에서 결정한 목표 속도 벡터 T(ty, tx)를 기초로 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 목표 속도를 연산한다.

S560에서는, 목표 파일럿압 연산부(43h)는 S550에서 산출된 각 실린더(5, 6, 7)의 목표 속도를 기초로 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 유량 제어 밸브(15a, 15b, 15c)에의 목표 파일럿압을 연산한다.

S570에서는, 목표 파일럿압 연산부(43h)는 머신 컨트롤에 의한 붐(8)의 동작에서 발생해야할 버킷 선단의 속도 벡터 C가 제로인지 여부의 판정을 행한다. 속도 벡터 C가 제로가 아닐 경우(즉 머신 컨트롤이 발동하는 경우)에는 S580으로 진행하고, 속도 벡터 C가 제로인 경우(즉 머신 컨트롤이 발동하지 않은 경우)에는 S580에서 보정값을 더할 일 없이 S590으로 진행한다.

S580에서는, 목표 파일럿압 연산부(43h)는 보정값 기억부(43j)에 기억된 붐 상승의 보정값을 취득하고, 그 보정값을 붐 실린더(5)의 유량 제어 밸브(15a)에의 목표 파일럿압에 가산하여 S590으로 진행한다.

S590에서는, 목표 파일럿압 연산부(43h)는 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 유량 제어 밸브(15a, 15b, 15c)에의 목표 파일럿압을 전자 비례 밸브 제어부(44)로 출력한다. 전자 비례 밸브 제어부(44)는 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 유량 제어 밸브(15a, 15b, 15c)에 목표 파일럿압이 작용하게 전자 비례 밸브(54, 55, 56)를 제어하고, 이에 의해 작업기(1A)에 의한 굴삭이 행해진다. 예를 들어, 전회의 굴삭시에 궤적(98)과 완성형(97)의 거리가 양의 값이었을 경우(즉, 궤적(98)의 하방에 완성형(97)이 위치하는 소위 과도 파기의 경우)에는, 보정값 연산부(43i)가 도 18의 흐름도에 기초하여, 붐 상승에서 파일럿압을 증가시키고, 붐 하강에서 파일럿압을 감소시키는 보정값을 산출한다. 이렇게 산출된 보정값을 갖고 S560에서 산출한 붐 파일럿압을 보정하여 머신 컨트롤을 발동시키면, S590의 처리 시에 전회의 굴삭 시보다 발톱끝이 그리는 궤적이 상방으로 이동하여 과도 파기가 방지되므로, 완성형을 목표면(60)에 근접시킬 수 있다.

S590의 처리가 종료하면, 조작량 연산부(43a)로 오퍼레이터에 의한 레버 조작이 검출될 때까지 대기한다.

<효과>

다음 본 실시 형태의 효과를 설명한다. 상기 실시 형태에서는, 붐(8), 아암(9) 및 버킷(10)을 포함하는 다관절형의 작업기(1A)와, 붐(8), 아암(9) 및 버킷(10)을 각각 구동하는 붐 실린더(5), 아암 실린더(6) 및 버킷 실린더(7)와, 이들 유압 실린더(5, 6, 7)의 유량 제어 밸브(15a, 15b, 15c) 중 적어도 1개에 오퍼레이터의 조작에 따른 제어 신호(제1 제어 신호)를 출력하는 조작 장치(45a, 45b, 46a)와, 조작 장치(45a, 45b, 46a)로부터 출력된 제어 신호에 의해 작업기(1A)의 선단(버킷 발톱끝)이 목표면(60)에 접근하고 있는 경우, 작업기(1A)의 선단이 목표면(60)을 따라서 이동하도록 붐 실린더(5)를 동작시키는 제어 신호(제2 제어 신호)를 새롭게 생성하는 목표 파일럿압 연산부(제어 신호 연산부)(43h)를 갖고, 제1 제어 신호 또는 제2 제어 신호에 기초하여 붐 실린더(5), 아암 실린더(6) 및 버킷 실린더(7)의 유량 제어 밸브(15a, 15b, 15c)를 제어하는 제어 컨트롤러(40)를 구비하는 유압 셔블(1)에 있어서, 제어 컨트롤러(40)는 제2 제어 신호를 기초로 구동된 작업기(1A)에 의해 형성된 완성형(97)의 위치 정보를, 유압 셔블(1)의 주변 지형을 측정하는 지형 계측 장치(96)로부터 입력되는 지형 정보를 기초로 산출하는 지형 연산부(43m)와, 제2 제어 신호를 기초로 구동된 작업기(1A)의 선단이 이동한 궤적(98)의 위치 정보를 산출하는 자세 연산부(43b)를 더 구비하고, 목표 파일럿압 연산부(43h)는 완성형(97)의 위치 정보와 궤적(98)의 위치 정보의 차가 작아지도록 제2 제어 신호를 보정하는 것으로 하였다.

이렇게 구성한 유압 셔블에 의하면, 굴삭 때마다, 완성형(97)이 궤적(98)에 근접하도록 붐 실린더(5)의 제어 신호(파일럿압)가 보정되어, 완성형(97)과 궤적(98)의 위치 정보의 차가 작아지므로, 각도 센서(30, 31, 32)의 검출 정밀도가 충분하지 않은 경우나, 개체차·경년 변화 등에 의해 작업기 선단의 제어 정밀도가 충분하지 않은 경우 등에도, 버킷(10)의 발톱끝을 목표면(60)을 따르게 하면서 굴삭할 수 있다. 그 결과, 목표면(60)의 시공 정밀도를 높일 수 있다.

<부기>

또한, 도 15의 구성을 갖는 영역 제한 제어부(43)를 구비하는 유압 셔블에 있어서도, 제1 실시 형태와 같이 완성형(97)과 목표면(60)의 거리에 기초하여 제2 제어 신호의 보정을 행해도 된다.

또한, 상기 제2 실시 형태에서는, 완성형(97)이 목표면(60) 근방의 궤적(98)에 근접하도록 파일럿압을 보정하는 예에 대하여 설명하였다. 여기서, 궤적(98)과 완성형(97)에 어긋남이 발생한다는 것은, 제어 컨트롤러(40)가 발톱끝(작업기(1A))의 제어에 이용하고 있는 좌표계(셔블 좌표계)가 지상에 설정한 좌표계(글로벌 좌표계)와 어긋나 있는 것을 의미한다. 그래서, 궤적(98)이 완성형(97)에 근접하도록 셔블 좌표계를 교정함으로써 보정을 행해도 된다.

또한, 상기 2개의 실시 형태에서는, 지형 계측 장치(96)는 도 1에 도시한 바와 같이 차체(1B)(유압 셔블1)에 설치해도 되고, 도 21에 도시하는 바와 같이 차체(1B)의 외부에 독립하여 설치해도 되고, 도 22에 도시하는 바와 같이 드론 등의 비행체(99)에 탑재해도 된다. 도 21이나 도 22와 같이 차체(1B)에 설치하지 않은 경우에는, 지형 정보는 무선 또는 유선으로 차체(1B) 상의 제어 컨트롤러(40)에 입력할 수 있다. 도 1과 같이 건설기계에 지형 계측 장치(96)를 설치하면, 지형 계측 장치(96)와 제어 컨트롤러(40)의 통신 접속 구성이 간편하다. 한편, 도 21 및 도 22와 같이 지형 계측 장치(96)를 건설기계로부터 독립시키면, 동일한 지형 계측 장치(96)로부터 복수대의 건설기계에 대하여 지형 정보를 출력할 수 있다.

또한, 도 12 및 도 13에 도시한 바와 같이 거리와 보정값이 비례하는 경우를 설명했지만, 거리가 제로에 가까울 경우에는 보정값을 산출하지 않고, 제로로부터 플러스측과 마이너스측으로 소정의 역치값을 각각 설정하고, 당해 역치를 초과한 경우에 보정값을 산출하도록 해도 된다. 또한, 거리를 복수의 구간으로 분할하고, 각 구간에서 일정한 보정값을 취하도록 하고, 계단상으로 보정값이 증가 또는 감소하도록 구성해도 된다. 또한, 거리가 소정의 역치를 초과한 경우에는, 당해 역치와의 편차의 대소에 관계 없이 소정의 보정값을 산출하고, 그 산출한 보정값을 그것까지의 보정값의 합계에 가산한다는 구성을 채용해도 된다. 이 경우, 예를 들어, 목표면(60)의 하방에 역치를 초과한 위치에 완성형이 있는 경우, 「소정의 보정값」의 붐 상승 파일럿압 보정값으로서 1MPa를 가산하고, 붐 하강 파일럿압 보정값으로서 1MPa를 감산한다. 이렇게 구성하면 전회의 제어와의 괴리를 적게 할 수 있으므로 제어를 안정화할 수 있다.

또한, 상기에서는, 붐 제어(머신 컨트롤)의 보정으로서 파일럿압을 증감하는 방법을 설명했지만, 예를 들어, 제2 실시 형태와 같이 목표 실린더 속도로부터 목표 파일럿압을 산출하고 있고, 그 산출 시에 목표 실린더 속도로부터 목표 파일럿압에의 변환 테이블을 이용하고 있는 경우에는, 당해 변환 테이블의 특성을 변경함으로써 파일럿압을 증감하는 방법과 동등한 보정을 행해도 된다.

또한, 목표면 연산부(43c)로 연산되는 목표면의 위치 정보와, 지형 연산부(43m)에서 연산되는 지표면 상의 각 점의 위치 정보는, 셔블 좌표계 및 글로벌 좌표계 중 어느 것으로 취득해도 된다.

또한, 상기에서는, 조작 장치(45, 46, 47)는 유압 파일럿 방식이었지만, 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 유량 제어 밸브(15a, 15b, 15c)를 제어하는 제어 신호를 전기 신호로 하는 전기 파일럿 방식을 이용해도 된다.

상기에서는, 굴삭 때마다, 보정값을 연산하도록 구성했지만, 보정값을 연산하는 타이밍에 특별히 한정은 없다. 따라서, 예를 들어, 1일의 작업 개시 전이나 작업 종료 후에 보정값을 연산하거나, 소정의 주기로 연산하거나, 목표면 부근을 굴삭하는 마무리 작업 중(즉 굴삭 중)에 연산하거나 하는 운용을 해도 된다.

또한, 상기에서는, 작업기(1A)의 제어의 기준(제어점)으로서 버킷(10)의 발톱끝을 선택했지만, 버킷(10) 상의 점 및 버킷 근방의 작업기(1A) 상의 점이라면 대체 가능하다.

또한, 상기에서는 제어 컨트롤러(40) 내의 영역 제한 제어부(43)를 유압 셔블(1)에 탑재하는 경우에 대하여 설명했지만, 영역 제한 제어부(43)는 유압 셔블(1)로부터 분리하고, 오퍼레이터 조작 검출 장치(52a) 등으로부터의 입력 데이터를 무선·유선으로 입력하고, 당해 입력 데이터로부터 연산한 결과(각 유압 실린더(5, 6, 7)의 목표 파일럿압)를 전자 비례 밸브 제어부(44)에 무선·유선으로 출력하도록 구성해도 된다. 이 경우, 영역 제한 제어부(43)는 단독의 컴퓨터로 구성해도 되고, 복수의 컴퓨터로 구성해도 된다.

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

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

1A: 프론트 작업기
8: 붐
9: 아암
10: 버킷
17: 머신 컨트롤 ON/OFF 스위치
17, 30: 붐 각도 센서
31: 아암 각도 센서
32: 버킷 각도 센서
40: 제어 컨트롤러
43: 영역 제한 제어부
43a: 조작량 연산부
43b: 자세 연산부
43c: 목표면 연산부
43d: 실린더 속도 연산부
43e: 버킷 선단 속도 연산부
43f: 목표 버킷 선단 속도 연산부
43g: 목표 실린더 속도 연산부
43h: 목표 파일럿압 연산부
43i: 보정값 연산부
43j: 보정값 기억부
43m: 지형 연산부
43n: 아암 각도별 붐 파일럿압 연산부
44: 전자 비례 밸브 제어부
45: 조작 장치(붐, 아암)
46: 조작 장치(버킷, 선회)
47: 조작 장치(주행)
50: 작업기 자세 검출 장치
51: 목표면 설정 장치
52a, 52b: 오퍼레이터 조작 검출 장치
54, 55, 56: 전자 비례 밸브
96: 지형 계측 장치
97: 완성형
98: 버킷 발톱끝의 궤적

Claims (6)

1. 붐 및 아암을 포함하는 다관절형의 작업기와,
   상기 붐, 상기 아암을 각각 구동하는 붐 실린더, 아암 실린더와,
   상기 아암 실린더의 유량 제어 밸브에 오퍼레이터의 조작량에 따른 제1 제어 신호를 출력하는 조작 장치와,
   상기 제1 제어 신호에 의해 상기 작업기의 선단이 목표면에 접근하고 있는 경우, 상기 작업기의 선단이 상기 목표면을 따라서 이동하도록 상기 붐 실린더를 동작시키는 제2 제어 신호를 연산하고, 상기 제2 제어 신호에 기초하여 상기 붐 실린더의 유량 제어 밸브를 제어하고, 상기 붐의 상승 하강을 행하는 제어 장치를 구비하는 작업 기계에 있어서,
   상기 제2 제어 신호는, 상기 붐 실린더의 유량 제어 밸브 유압 구동부에 공급되는 파일럿압이며,
   상기 제어 장치는, 상기 제2 제어 신호를 기초로 구동된 상기 작업기에 의해 형성된 완성형의 위치 정보를, 상기 작업 기계의 주변 지형을 측정하는 지형 계측 장치로부터 입력되는 지형 정보를 기초로 산출하고, 상기 완성형의 위치 정보와 상기 목표면에 기초하여 상기 완성형이 상기 목표면에 근접하도록, 상기 완성형의 높이가 상기 목표면보다 낮은 경우에는, 붐 상승 시의 파일럿압을 증가시킴과 함께, 붐 하강 시의 파일럿압을 감소시키도록 상기 제2 제어 신호를 보정하고, 상기 완성형의 높이가 상기 목표면보다도 높은 경우에는, 붐 상승 시의 파일럿압을 감소시킴과 함께, 붐 하강 시의 파일럿압을 증가시키도록 상기 제2 제어 신호를 보정하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
2. 제1항에 있어서,
   상기 붐 상승 시의 상기 제2 제어 신호는, 상기 목표면과 상기 완성형의 거리가 증가할수록 상기 파일럿압이 증가하도록 보정되고,
   상기 붐 하강 시의 상기 제2 제어 신호는, 상기 목표면과 상기 완성형의 거리가 증가할수록 상기 파일럿압이 감소하도록 보정되는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어 장치는, 상기 제2 제어 신호를 기초로 구동된 상기 작업기의 선단이 이동한 궤적의 위치 정보를 산출하는 자세 연산부를 더 갖고,
   상기 제어 신호 연산부는, 상기 완성형의 위치 정보와 상기 궤적의 위치 정보의 차가 작아지도록 상기 제2 제어 신호를 보정하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
4. 제1항에 있어서,
   상기 지형 계측 장치는, 상기 작업 기계에 탑재되어 있는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
5. 제1항에 있어서,
   상기 지형 계측 장치는, 상기 작업 기계의 외부에 구비되어 있고,
   상기 지형 계측 장치로 계측된 지형 정보는 무선 또는 유선에 의해 상기 작업 기계의 상기 제어 장치에 입력되어 있는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
6. <삭제>

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