KR20180104700A - 건설 기계 - Google Patents

Abstract

다관절형 프론트 작업기(30)의 동작 평면 상에 설정한 설정 좌표계에 있어서의 시공 목표면 및 현재면의 위치, 그리고, 시공 대상물에 있어서 시공 목표면 및 현재면과 동등한 형상의 시공 목표면 및 현재면이 이어지는 시공 거리(L)를 기초로 작업량을 산출하고, 당해 작업량 및 처리 속도를 기초로 작업의 예측 소요 시간을 산출하는 정보 컨트롤러(60)를 구비한다. 표시 장치(67)에 의해, 정보 컨트롤러(60)로 산출된 시공 완료 예측 시간, 또는 당해 시공 완료 예측 시간으로부터 산출되는 예측 시각을 표시한다.

Description

건설 기계

본 발명은 건설 기계에 관한 것이다.

근년, 건설 사업의 조사, 설계, 시공, 감독·검사, 유지 관리라고 하는 건설 생산의 각 프로세스로부터 얻어지는 전자 정보를 활용하여 고효율·고정밀도의 시공을 실현하는 정보화 시공 기술이 주목받고 있다. 정보화 시공 기술에서는, 시공에서 얻어진 전자 정보를 다른 프로세스에 활용함으로써, 건설 생산 프로세스 전체에 있어서의 생산성의 향상이나 품질 확보를 도모하는 것도 목적으로 하고 있다.

예를 들어 특허문헌 1에는, 시공 대상을 가상적으로 복수의 3차원 블록으로 구분하고, 그 3차원 블록의 위치 좌표를 기준으로 시공 대상 정보를 각각 대응지어서 복수의 정보 유닛으로 하고, 그 정보 유닛에 기초하여 3차원 지형 정보를 작성하고, 그 3차원 지형 정보와 로딩 기계 및 운반 기계의 위치 정보 및 가동 정보를 합성·분석하여 모니터 화면에 표시하는 정밀 시공 지원 시스템이 개시되어 있다. 이 시스템은, 로딩 기계와 운반 기계 간의 거리가 소정의 값보다도 작고, 또한 운반 기계의 체류 시간이 소정 시간보다도 긴 경우에, 그 로딩 기계에 로딩된 재료를 특정함과 함께, 그 재료별 채토량을 산출하여 모니터 화면에 표시하고 있다.

일본 특허 제3687850호 공보

건설 기계에 의한 각 시공 작업의 완료 시간의 예측은 시공 관리상 중요하다. 그런데, 정보화 시공 기술에 의하면, 현황 측량의 지형 데이터, 설계의 평면선형·종단선형·단면 데이터를 기초로 작성한 3차원 설계 데이터를 이용함으로써 성토·절토량이나 법면적을 계측할 수 있다. 성토·절토량이나 법면적은 작업량의 목표가 되고, 시공 시간 예측의 초석이 될 수 있다.

그러나, 3차원 설계 데이터를 이용한 시공 관리 시스템의 도입은 용이하다고는 하기 어렵다. 예를 들어, 현황 측량의 지형 데이터나 설계의 평면선형·종단선형·단면 데이터에 3차원 설계 데이터가 사전에 필요하게 되는데, 이들 3차원 설계 데이터를 작성하기 위해서는 비용과 시간이 든다. 또한, 가령 성토·절토량이나 법면적을 계측하였다고 하더라도 건설 기계에 의한 시공 작업은 다방면에 걸쳐 처리 속도도 작업별로 상이하기 때문에, 성토·절토량이나 법면적만을 기초로 시공 완료까지의 시간을 예측하는 것은 용이하지 않다.

본 발명은 상술한 사항에 기초하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 건설 기계에 의한 시공 완료 예측 시간을 간이한 시스템 구성으로 연산 가능하게 하는 데 있다.

본원은 상기 과제를 해결하는 수단을 복수 포함하고 있는데, 그 일례를 들면, 작업기 폭 방향에 직교하는 평면 상에서 동작하는 다관절형 작업기와, 상기 작업기의 작업에 의해 형성되는 시공 목표면, 및 상기 시공 목표면에 대한 상기 작업기의 선단의 위치를 화면 상에 표시하는 표시 장치를 갖는 건설 기계에 있어서, 상기 평면 상에 설정한 좌표계에 있어서의 상기 시공 목표면 및 현재면의 위치, 그리고, 시공 대상물에 있어서 상기 시공 목표면 및 상기 현재면과 동등한 형상의 시공 목표면 및 현재면이 이어지는 거리를 기초로 작업량을 산출하고, 상기 작업량 및 상기 작업기의 처리 속도를 기초로 상기 작업량의 작업 예측 소요 시간을 산출하는 제어 장치를 구비하고, 상기 표시 장치는, 상기 제어 장치에서 산출된 상기 예측 소요 시간, 또는 상기 예측 소요 시간으로부터 산출되는 예측 시각을 표시하는 것으로 한다.

본 발명에 따르면, 현황 측량의 지형 데이터나 설계의 평면선형·종단선형·단면 데이터를 기초로, 3차원 설계 데이터를 작성하지 않고, 성토·절토량이나 시공 완료 예측 시간을 연산, 표시할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시 형태의 유압 셔블의 측면도.
도 2는 본 발명의 실시 형태의 정보 컨트롤러의 기능 블록도.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 시공 목표면과 현재면의 개략도.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 시공 목표면과 현재면의 개략도.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 처리 속도 갱신의 흐름도.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 시공 완료 예측 시간 산출·표시 처리의 흐름도.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 시공 목표면과 조굴삭 목표면, 현재면의 개략도.
도 8은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 시공 완료 예측 시간 산출·표시 처리의 흐름도.
도 9는 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 시공 완료 예측 시간 산출·표시 처리의 흐름도.
도 10은 기준 좌표계 및 설정 좌표계의 설명도.
도 11은 본 발명의 실시 형태의 정보 컨트롤러의 하드웨어 구성도.
도 12는 표시 장치의 표시 화면의 일례를 도시하는 도면.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 사용하여 설명한다. 본 발명에 따른 시공 시간 예측 시스템을 유압 셔블에 탑재한 경우의 실시 형태에 대하여 설명한다.

<제1 실시 형태>

본 발명의 제1 실시 형태에 의한 유압 셔블의 측면도를 도 1에 도시한다. 도 1에 있어서, 하부 주행체(10)는 한 쌍의 크롤러(11) 및 크롤러 프레임(12)(도면에서는 편측만을 나타낸다), 각 크롤러(11)을 독립하여 구동 제어하는 한 쌍의 주행용 유압 모터(13)(도면에서는 편측만을 나타낸다) 및 그 감속 기구 등으로 구성되어 있다.

상부 선회체(20)는 선회 프레임(21)과, 선회 프레임(21) 상에 설치된, 원동기로서의 엔진(22)과, 선회용 유압 모터(24)의 구동력에 의해 하부 주행체(10)에 대하여 상부 선회체(20)(선회 프레임(21))를 선회 구동시키기 위한 선회 기구(23)와, 오퍼레이터가 탑승하여 조작을 행하는 캡(운전실) 등으로 구성되어 있다.

상부 선회체(20)에는, 붐(31)과, 붐(31)을 구동하기 위한 붐 실린더(32)와, 붐(31)의 선단부 근방에 회전 가능하게 축지지된 암(33)과, 암(33)을 구동하기 위한 암 실린더(34)와, 암(33)의 선단에 회전 가능하게 축지지된 버킷(35)과, 버킷(35)을 구동하기 위한 버킷 실린더(36) 등으로 구성된 다관절형 프론트 작업기(30)가 탑재되어 있다. 프론트 작업기(30)의 주구성 부재인 붐(31), 암(33) 및 버킷(35)은 프론트 작업기(30)의 폭 방향에 직교하는 평면 상에서 동작한다. 당해 평면은 프론트 작업기(30)의 폭 방향의 중심을 통과하고 있고, 당해 평면 상에는 후술하는 셔블 기준 좌표계(UV 좌표계) 및 설정 좌표계(xy 좌표계)가 설정된다. 또한 당해 평면을 프론트 작업기(30)의 동작 평면이라 칭하기도 한다.

상부 선회체(20)의 선회 프레임(21) 상에는, 주행용 유압 모터(13), 선회용 유압 모터(24), 붐 실린더(32), 암 실린더(34), 버킷 실린더(36) 등의 유압 액추에이터를 구동하기 위한 유압을 발생하는 유압 펌프(41), 및 각 액추에이터를 구동 제어하기 위한, 도시되지 않는 컨트롤 밸브를 포함하는 유압 시스템(40)이 탑재되어 있다. 유압원이 되는 유압 펌프(41)는 엔진(22)에 의해 구동된다.

프론트 작업기(30) 및 상부 선회체(20)에는, 셔블의 자세(특히 버킷(35)의 클로의 위치)를 검출하기 위해서, 붐(31)에 설치되어 붐각 α를 검출하는 붐각도 센서(51)와, 암 핀에 설치되어 암각 β를 검출하는 암각도 센서(52)와, 상부 선회체(20)에 설치되어 기준면(예를 들어 수평면)에 대한 상부 선회체(20)의 경사각 θ를 검출하는 차체 경사 센서(53)와, 버킷 실린더(36)의 신축으로부터 버킷각 γ를 검지하기 위한 버킷 스트로크 센서(54)가 탑재되어 있다. 또한, 각 각도 센서는 스트로크 센서로 대체할 수 있고, 스트로크 센서는 각도 센서로 대체할 수 있다. 그리고, 각도 센서 또는 스트로크 센서 대신에 경사각 센서나 관성 계측 장치도 이용 가능하다.

클로 위치 연산부(62)는 각도 센서(51, 52), 경사 센서(53) 및 스트로크 센서(54) 및 경사 센서(53)의 출력에 기초하여 셔블 기준 좌표계에 있어서의 클로 위치(작업기(30)의 자세)를 연산한다. 작업기(30)의 자세는 도 10의 셔블 기준 좌표계에 기초하여 정의할 수 있다. 도 10의 셔블 기준 좌표계는, 상부 선회체(20)에 대하여 고정된 좌표계이며, 상부 선회체(20)에 회동 가능하게 지지되어 있는 붐(31)의 기저부를 원점으로 하고, 상부 선회체(20)에 있어서의 연직 방향으로 V축, 수평 방향으로 U축을 설정하였다.

U축에 대한 붐(31)의 경사각을 붐각 α, 붐에 대한 암(33)의 경사각을 암각 β, 암에 대한 버킷 클로의 경사각을 버킷각 γ라 하였다. 수평면(기준면)에 대한 상부 선회체(20)의 경사각을 경사각 θ라 하였다. 붐각 α은 붐각도 센서(51)에 의해, 암각 β는 암각도 센서(52)에 의해, 버킷각 γ는 버킷 스트로크 센서(54)에 의해, 경사각 θ은 차체 경사 센서(53)에 의해 검출된다. 붐각 α은, 붐(31)을 최대(최고)까지 높였을 때(붐 실린더(32)가 상승 방향의 스트로크 엔드인 때, 즉 붐 실린더 길이가 최장인 때)에 최대가 되고, 붐(31)을 최소(최저)까지 낮추었을 때(붐 실린더(32)가 하강 방향의 스트로크 엔드인 때, 즉 붐 실린더 길이가 최단인 때)에 최소가 된다. 암각 β는, 암 실린더 길이가 최단인 때에 최소가 되고, 암 실린더 길이가 최장인 때에 최대가 된다. 버킷각 γ는, 버킷 실린더 길이가 최단인 때(도 10의 때)에 최소가 되고, 버킷 실린더 길이가 최장인 때에 최대가 된다.

본 실시 형태에서는, 상기 셔블 기준 좌표계 이외에, 설정 좌표계를 이용한다. 설정 좌표계는, 셔블 기준 좌표계와 마찬가지로 유압 셔블(상부 선회체(20))에 대하여 고정된 좌표계이며, 후술하는 조작 스위치를 포함하는 입력 장치(69)를 눌렀을 때의 버킷(35)의 클로 위치(기준점)를 원점으로 하고 있다. 설정 좌표계는, 상부 선회체(20)에 있어서의 연직 방향으로 y축, 수평 방향으로 x축을 설정하고 있다. 셔블 기준 좌표계 상의 임의의 좌표는 설정 좌표계 상의 좌표로 변환 가능하고, 역도 가능하다.

캡 내에는, 조작 레버(조작 장치)(70), 게이트 로크 레버(71), 입력 장치(69), 표시 장치(67), 통신 장치(68), 및 정보 컨트롤러(60)(모두 도 2 참조)가 탑재되어 있다.

조작 레버(70)는 주행용 유압 모터(13), 선회용 유압 모터(24), 붐 실린더(32), 암 실린더(34), 버킷 실린더(36)를 각각 조작하기 위한 것이고, 조작량 및 조작 방향에 따른 조작 신호를 출력한다. 로크 레버(게이트 로크 레버라고도 칭한다)(71)는, 캡의 탑승구에 설치되어 있고, 승강 시에 레버(71)를 세우면 조작 레버(70)에 의해 출력되는 조작 신호가 차단되고, 레버(72)를 젖히면 조작 신호가 출력되도록 구성되어 있다.

입력 장치(69)는 조작 스위치, 텐키 또는 터치 패널 등이며, 이에 의해 오퍼레이터로부터의 정보 컨트롤러(60)에의 각종 정보의 입력이 가능하게 되어 있다. 통신 장치(68)는 외부의 컴퓨터와 정보의 수수를 행하기 위한 장치이며, 예를 들어 무선 통신 장치가 이것에 해당한다.

표시 장치(67)는 유압 셔블 및 작업에 관한 각종 정보가 표시되는 예를 들어 액정 모니터이다. 예를 들어, 표시 장치(67)에는, 면 연산부(63)로 연산된 시공 목표면의 위치와, 클로 위치 연산부(62)로 연산된 버킷(35)의 위치를 기초로, 도 12에 도시한 바와 같은, 시공 목표면과, 시공 목표면에 대한 버킷 선단의 위치가 표시된다. 이 표시에 의해 오퍼레이터는 굴삭 대상물(시공 대상물)이 시공 목표면대로 시공되어 있는지 여부를 파악할 수 있다.

다음으로 정보 컨트롤러(60)에 대하여 설명한다. 도 11에, 도 1의 유압 셔블에 탑재된 컴퓨터(마이크로컴퓨터)인 정보 컨트롤러(60)의 하드웨어 구성을 도시한다. 정보 컨트롤러(60)는 입력부(81)와, 프로세서인 중앙처리장치(CPU)(82)와, 기억 장치인 리드 온리 메모리(ROM)(83) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM)(84)와, 출력부(85)를 갖고 있다. 입력부(81)는 각도 센서(51, 52) 및 경사 센서(53) 및 스트로크 센서(54)로부터의 신호, 입력 장치(69)로부터의 신호, 및 조작 레버(70) 및 로크 레버(71)로부터의 신호를 입력하고, A/D 변환을 행한다. ROM(83)은, 후술하는 각 흐름도를 실행하기 위한 제어 프로그램과, 당해 각 흐름도의 실행에 필요한 각종 정보 등이 기억된 기록 매체이며, CPU(82)는, ROM(83)에 기억된 제어 프로그램에 따라서 입력부(81) 및 메모리(83, 84)로부터 도입한 신호에 대하여 소정의 연산 처리를 행한다. 출력부(85)는 CPU(82)에서의 연산 결과에 따른 출력용의 신호를 작성하고, 그 신호를 액정 모니터 등의 표시 장치(67)나 통신 장치(68)에 출력함으로써, 유압 액추에이터를 구동·제어하거나, 자차(도 1의 유압 셔블), 버킷(35) 및 시공 목표면 등의 화상을 표시 장치(67)의 화면 상에 표시시키거나 한다. 또한, 도 11의 정보 컨트롤러(60)는 기억 장치로서 ROM(83) 및 RAM(84)이라고 하는 반도체 메모리를 구비하고 있지만, 기억 장치이기만 하면 특별히 대체 가능하고, 예를 들어 하드디스크 드라이브 등의 자기기억장치를 구비해도 된다.

도 2에 정보 컨트롤러(60)의 기능 블록도를 나타낸다. 정보 컨트롤러(60)는 설정 정보 입력부(61)와, 클로 위치 연산부(62)와, 면 연산부(63)와, 토량 추정부(64)와, 시공 시간 측정·기억부(65)와, 시공 시간 연산부(66)를 구비하고 있다. 각 부(61 내지 66)는 ROM(83)에 기억되는 프로그램으로 소프트웨어적으로 구성해도 되고, 정보 컨트롤러(60)에 포함되는 회로로 하드웨어적으로 구성해도 된다.

설정 정보 입력부(61)는 입력 장치(69)로부터의 신호를 기초로, 기준점의 위치(설정 좌표계의 원점의 위치), 설정 좌표계의 y축방향에 있어서의 기준점부터 시공 목표면까지의 거리(이하에서는 「기준점으로부터의 깊이 D」 또는 「깊이 D」라고 칭하는 경우가 있다), y축에 대한 시공 목표면의 각도 φ, 시공 거리 L(시공 대상물에 있어서 동등한 시공 목표면과 현재면이 이어지는 거리)과 같은 작업량의 산출에 필요한 각종 설정 정보를, 각각의 정보를 필요로 하는 부분에 송신하는 역할을 갖는다.

도 3에 시공 목표면, 현재면, 기준점 O, 시공 목표면, 시공 목표면의 깊이 D 및 각도 φ를 나타낸다. 도 3에 있어서 해칭을 한 부분이 설정 좌표계(xy 평면)에 의한 굴삭 대상물의 단면이며, 현재면 상의 제1 점 P1 및 제2 점 P2와, 기준점 O와, 시공 목표면의 단면 상의 점 Pt는 당해 단면 상에 존재한다. 시공 목표면은, 프론트 작업기(30)의 굴삭 작업에 의해 형성되는 시공 후의 지표면을 나타내고, 현재면은, 굴삭 작업 전(시공 전)의 지표면을 나타낸다.

클로 위치 연산부(62)는 버킷(35)의 클로 위치를 연산한다. 클로 위치 연산부(62)에는, 프론트 작업기(30) 및 상부 선회체(20)에 탑재된 각종 각도 센서(51, 52), 버킷 스트로크 센서(54), 차체 경사 센서(53)로부터의 신호와, 설정 정보 입력부(61)로부터의 클로 위치 결정 신호가 입력되고, 그들을 기초로 버킷(35)의 클로 위치가 연산된다.

면 연산부(63)는 설정 좌표계에 있어서의 시공 목표면 및 현재면의 위치를 연산한다. 시공 목표면의 위치는, 기준점 O의 위치와, 설정 정보 입력부(61)로부터 입력되는 시공 목표면의 깊이 D 및 각도 φ로부터 연산 가능하다. 현재면의 위치는, 현재면 상의 2점 이상(도 3의 예에서는 2점 P1, P2)의 위치에서 연산 가능하다. 본 실시 형태에서는, 현재면 상의 2점 이상을 버킷(35)의 클로로 접촉하고, 그때의 클로 위치를 통과하는 직선으로부터 연산하고 있다.

토량 추정부(64)는 작업량을 연산한다. 면 연산부(63)에서 연산된 시공 목표면 및 현재면의 위치 정보와, 설정 정보 입력부(61)로부터의 시공 거리 L의 정보가 토량 추정부(64)에 입력되고, 이들을 기초로 시공 대상물의 추정 체적(추정 토량)을 연산하고, 그 체적을 작업량으로 한다.

시공 시간 측정·기억부(65)에는, 프론트 작업기(30)에 의한 작업의 처리 속도(작업 처리 속도)가 기억되어 있다. 작업 처리 속도란, 프론트 작업기(30)로 행할 수 있는 작업에 관한 소정 작업량(토량)당 소요 시간이다. 예를 들어 후술하는 설명에서는 단위 토량당 굴삭 시간을 작업 처리 속도로 하고 있다.

시공 시간 연산부(66)는 토량 추정부(64)에서 산출된 작업량에 관한 작업의 예측 소요 시간(「시공 완료 예측 시간」이라고 칭하기도 한다)을 연산한다. 토량 추정부(64)에서 추정된 토량과, 시공 시간 측정·기억부(65)에 기억된 프론트 작업기(30)에 의한 작업 처리 속도가 시공 시간 연산부(66)에 입력되어, 이들을 기초로 시공 완료 예측 시간을 연산한다. 시공 완료 예측 시간은, 예를 들어, 토량 추정부(64)의 작업량(추정 토량)에 작업 처리 속도를 곱한 값으로 할 수 있다.

시공 완료 예측 시간의 연산에는, 프론트 작업기(30)의 조작이나 선회, 주행을 행하기 위한 조작 레버(70)의 신호와, 조작 레버(70)의 신호 ON/OFF를 전환 제어하는 로크 레버(71)의 신호의 적어도 한쪽으로부터 연산되는 프론트 작업기(30)의 비조작 시간을 이용해도 된다. 비조작 시간은, 조작 레버(70)로부터 신호의 출력이 없는 시간의 누적값, 또는, 조작 레버(70)의 신호를 OFF로 하는 전환 위치(로크 위치)에 로크 레버(71)가 있는 시간의 누적값으로부터 산출 가능하다. 시공 완료 예측 시간에 비조작 시간을 추가하여 시공 완료 예측 시간을 보정함으로써 시공 완료 예측 시간의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명한 설정 정보나 연산 결과는, 표시 장치(예를 들어 캡 내의 모니터)(67)에 표시된다. 또한, 통신 장치(68)를 통하여 시공 관리 등을 행하는 관리 시스템에 송신된다.

구체적으로는, 표시 장치(67)에는, 시공 시간 연산부(66)에서 연산된 예측 소요 시간(시공 완료까지 걸리는 예측 시간), 또는, 그 예측 소요 시간으로부터 산출되는 예측 시각(시공 완료에 이르는 예측 시각)이 예측 시간 정보로서 표시된다.

이에 의해, 작업 현장에서 가동하는 각 차체로부터 송신된 시공 완료 예측 시간을 기초로, 공사 기간의 견적이나 시공 진척의 관리 등을 행하는 것이 가능하게 된다.

본 실시 형태의 시공 시간 예측 시스템에 있어서 시공 완료 예측 시간을 표시하는 수순으로서, 1. 작업량의 정의, 2. 작업의 처리 속도, 3. 시공 완료 예측 시간의 산출·표시의 3개의 수순이 필요하게 된다. 이하, 각각의 수순에 대하여 설명한다.

(1-1) 작업량의 정의

여기에서의 작업량이란, 굴삭하는 토량을 가리키고, 이하, 굴삭하는 토량의 추정 방법에 대하여 설명한다. 버킷(35)의 클로 위치는 기준점 O로부터의 상대 위치로서 연산되어, 기준점 O를 원점으로 하여, 셔블의 수평면 전후 방향을 x축, 수직면 상하 방향을 y축으로 하는, xy 평면(설정 좌표계) 상의 점으로서 연산된다.

조작자는, 먼저 기준점 O가 되는 위치에 버킷(35)의 클로를 맞추고, 입력 장치(69)로 설정 신호를 입력함으로써 기준점 O를 설정한다. 이에 의해 셔블에 설정 좌표계가 설정된다.

또한 조작자는 시공 목표면을 설정한다. 시공 목표면은, 입력 장치(69)로부터 설정 정보 입력부(61)에 입력되는 기준점 O로부터의 깊이 D와, 시공 목표면의 각도 φ를 입력한 면 연산부(63)에 의해 결정된다.

또한 조작자는 현재면을 결정한다. 현재면은, 시공 전의 지표에 버킷(35)의 클로를 맞추고, 설정 좌표계에서의 2점 이상의 지표의 점 좌표 취득함으로써, 결정할 수 있다. 예를 들어 도 3에 도시한 바와 같은 지형의 법면 시공의 경우, 현재면은 거의 평평한 것이라는 점에서, 제1 점 P1과 제2 점 P2의 2점의 위치를 취득함으로써 현재면을 결정할 수 있다. 또한, 예를 들어 도 4에 도시한 바와 같은 지형의 법면 시공의 경우, 제1 점 P1과 제2 점 P2에 추가로, 가장 돌출된 부분인 제3점 P3의 3점의 위치를 취득함으로써, 현재면을 결정할 수 있다. 말할 필요도 없이 현재면은 4점 이상일지라도 정의 가능하다. 시공 목표면과 현재면은, 기준점을 원점으로 하는 xy 평면에 있어서의 1차식으로 표현되고, 현재면은 취득한 점수가 2점인 경우에는 단일, 3점 이상인 경우에는 복수의 1차식으로 표현된다.

또한 조작자는 시공 거리 L을 결정한다. 시공 거리 L은, 시공 대상물에 있어서, 먼저 결정한 시공 목표면 및 현재면과 동등한 형상의 시공 목표면 및 현재면이 이어지는 거리이다. 시공 거리 L은, 동등한 형상의 시공 대상물의 폭이라고도 칭할 수 있다. 시공 거리 L은, 조작자가 입력 장치(69)를 통하여 설정 정보 입력부(61)에 입력함으로써 결정할 수 있다. 이 경우, 시공 대상물의 단면 형상이 「동등」인지 여부의 판단을 포함하여, 시공 거리 L은 사람이 결정하게 된다.

토량 추정부(64)에서는, 이들 시공 목표면 및 현재면의 정보와, 시공 거리 L로부터 토량을 추정한다. 토량은 현재면과 시공 목표면의 차의 적분값과, 시공 거리 L을 곱함으로써 산출할 수 있다. 적분은 제1 점과 제2 점의 x의 값, 현재면이 복수인 경우에는 인접하는 현재면과 현재면의 교점, 시공 목표면과 제1 점의 높이의 교점, 시공 목표면과 제2 점의 높이의 교점, 시공 목표면과 현재면의 교점을 각각 구하고, 제1 점과 제2 점의 x의 값의 범위에 있어서 x의 값을 오름차순 또는 내림차순으로 배열하고, 각각의 범위에서 행한다. 적분의 시점과 종점을 각각 관계하는 면의 식에 대입하고, 적어도 한쪽의 y의 값이 큰 식으로부터 작은 식을 빼서 적분을 행한다. 산출한 적분값의 합계가 xy 평면(설정 좌표계) 상에서 시공하는 토량의 면적을 나타내고, 이것과 시공 거리를 곱함으로써 토량(작업량)을 산출할 수 있다.

이하에서는, 하부 주행체(10)에 의해, 시공 거리 L을 규정하는 직선과 평행하게 이동하면서 시공 대상물의 시공을 행하는 것을 상정한다. 그리고, 상부 선회체(20)와 하부 주행체(10)를 정지한 상태에서, 프론트 작업기(30)가 동작 가능한 면(동작 평면)을 단위면이라 칭하는 경우가 있다. 토량 추정부(64)로 산출한 xy 평면(설정 좌표계) 상에서 시공하는 토량의 면적에, 버킷(35)의 폭을 곱함으로써 단위면당의 토량을 산출할 수 있다. 또한, 단위면당 굴삭 시간을 단위면당의 토량으로 제산함으로써 작업 처리 속도를 산출할 수 있다.

(1-2) 작업 처리 속도

본 실시 형태에서는, 시공 시간 측정·기억부(65)에 있어서, 단위면당 굴삭 시간(작업의 예측 소요 시간)을 기초로 작업 처리 속도를 계산한다. 단위면당 굴삭 시간의 측정은, 토량 추정부(64)에 의한 토량의 산출 완료 후의 단위면의 굴삭의 개시 시에, 먼저, 굴삭 개시의 트리거를 입력하고, 굴삭 시간의 측정을 개시한다. 그 후, 단위면의 굴삭이 완료된 시점에서 굴삭 종료의 트리거를 입력하고, 굴삭 시간의 측정을 종료한다. 측정한 굴삭 시간과 단위면당 토량으로부터, 단위 토량당 굴삭 시간, 즉 작업의 처리 속도를 산출할 수 있다.

굴삭 작업 개시·종료의 트리거는, 예를 들어 입력 장치(69)로부터의 입력으로 하면 된다. 또한, 굴삭 작업을 개시하면 유압 실린더(예를 들어 암 실린더(34))의 실린더 압력이 상승한다는 점에서, 실린더 압력이 소정값 이상으로 된 것을 굴삭 작업 개시의 트리거로 해도 된다. 어떤 단위면의 굴삭 작업이 완료되면 조금 주행하여 위치 조정을 행한 후에 다른 단위면에서 굴삭 작업을 재개한다는 점에서, 조작 레버(70)를 통한 주행 조작의 입력을 굴삭 작업 종료의 트리거로 해도 된다. 또한, 같은 작업 현장에 있어서의 작업을 실시한 적이 있는 경우에는, 작업 현장·작업 내용마다 작업의 처리 속도를 시공 시간 측정·기억부(65)에 기억해 두고, 작업 현장·작업 내용에 맞춰서 선택함으로써, 작업의 처리 속도측정을 생략할 수 있도록 해도 된다.

또한, 설정한 시공 거리 L과 셔블의 이동 거리로부터 작업의 진척 상황을 추정해도 된다. 여기서, 셔블의 이동 거리는 GPS를 포함하는 GNSS(Global Navigation Satellite System: 전지구 항법 위성 시스템)로부터 얻어지는 셔블 위치의 변화를 기초로 측정해도 되고, 작업 개시부터 주행 조작에 의해 이동한 거리를 추정하여 구해도 된다.

정보 컨트롤러(60)는 프론트 작업기(30)에 의한 시공 개시 후, 소정 작업량의 시공 완료에 요한 시간(소정 작업량의 예측 소요 시간)을 기초로 작업 처리 속도를 갱신하고, 그 갱신 후의 작업 처리 속도와 나머지 작업량으로부터 예측 소요 시간을 다시 산출할 수 있다. 이에 의해 작업 진척과 함께 예측 소요 시간의 예측 정밀도를 향상시킬 수 있다.

예를 들어, 상기와 같이 추정한 작업의 진척 상황과, 작업 개시로부터의 경과 시간을 기초로, 작업 중에 수시로, 작업 처리 속도를 갱신하여, 보다 정확한 처리 속도를 연산할 수 있다. 또한, 조작자 또는 정보 컨트롤러(60)의 판단 또는 외부로부터의 명령을 기초로 다시 단위면당 굴삭 시간을 어떤 굴삭 대상물의 굴삭 작업 중에 다시 계산함으로써 작업의 처리 속도를 갱신하게 해도 된다. 여기서, 시공 시간 측정·기억부(65)에 의한 작업의 처리 속도의 갱신 일례에 대해서, 도 5의 흐름도를 사용하여 설명한다.

도 5에서는, 먼저 스텝 1에서, 시공 시간 측정·기억부(65)는 어떤 단위면의 굴삭 작업이 개시되었는지 여부에 대하여 굴삭 작업 개시의 트리거를 기초로 판정한다. 당해 판정은 입력 장치(69)로부터의 조작자의 입력에 의한 것이어도 되고, 실린더의 압력이 일정한 압력 이상으로 되게 된 것에 의해 판정해도 된다. 단위면의 굴삭 작업이 개시되었다고 판정되면(스텝 1에서 "예"인 경우), 스텝 2로 진행하여, 시간 측정을 개시한다.

스텝 3에서, 조작 레버(70)의 입력 없음, 또는 로크 레버(71)가 로크 위치에 있는지 여부를 판정한다. 조작 레버(70)의 입력 없음, 또는 로크 레버(71)가 로크 위치에 있다고 판정되면(스텝 3에서 "예"인 경우), 스텝 4로 진행하여, 시간 측정을 중단한다. 조작 레버(70)의 입력 있고, 또한 로크 레버(71)가 해제 위치(조작 레버(70)의 신호를 ON으로 하는 전환 위치)에 있다고 판정되면(스텝 3에서 "아니오"인 경우), 스텝 5로 진행하여, 시간 측정이 계속 또는 재개된다. 스텝 5의 시점에서 시간 측정이 중단되지 않은 경우에는, 그대로 측정을 계속하기로 한다.

스텝 6에서는, 당해 어떤 단위면의 굴삭 작업이 종료되었는지 여부를, 굴삭 작업 종료의 트리거를 기초로 판정한다. 당해 판정은 입력 장치(69)로부터의 입력에 의한 것이어도 되고, 주행 조작이 입력된 것에 의해 판정해도 된다. 굴삭 작업 종료라고 판정되면(스텝 6에서 "예"인 경우), 스텝 7에서 시간 측정을 종료한다. 스텝 8에서는, 스텝 7의 측정 시간과 단위면의 작업량을 기초로 처리 속도를 산출하고, 스텝 9에서 처리 속도를 갱신하여, 이 흐름도를 종료한다.

한편, 스텝 6에서 굴삭 작업 계속이라고 판정되면(스텝 6에서 "아니오"인 경우), 시간 측정을 계속하고, 스텝 3으로 되돌아간다.

이와 같이, 굴삭 작업 종료까지 시간 측정이 계속된다. 이상과 같이 하여, 실제로 굴삭 작업을 하면서 굴삭 시간을 측정하고, 결과를 반영함으로써, 보다 정확한 처리 속도를 산출할 수 있다. 처리 속도가 갱신된 경우에는, 그 갱신 후의 처리 속도와 나머지 작업량을 기초로 시공 완료 예측 시간을 재계산하고, 표시 장치(67) 상의 예측 시간 정보를 갱신한다. 또한, 나머지 작업량은, 예를 들어, 전술한 작업의 진척 상황으로부터 파악할 수 있다. 즉, 시공 거리 L로부터 셔블의 이동 거리를 감한 값이 시공 거리 L의 몇할에 해당하는지를 산출하고, 이것을 전체의 작업량에 곱하면 나머지 작업량의 파악이 가능하다.

(1-3) 시공 완료 예측 시간의 산출·표시

시공 완료 예측 시간은, 추정 토량과 단위 토량당 굴삭 시간을 곱합으로써 산출할 수 있다. 시공 완료 예측 시간은, 표시 장치(67)에 표시되는 예측 시간 정보의 산출에 이용된다. 예측 시간 정보로서는, 시공 완료까지 걸리는 예측 시간을 표시해도 되고, 현재 시각에 시공 완료까지의 예측 시간을 추가한 시공 완료 예측 시각을 표시해도 된다.

예측 시간 정보를 표시하는 경우, 미리 설정한 휴게 시간을 가미하여 연산된 시간·시각을 표시하도록 해도 된다. 시공 완료 예측 시간은, 설정 완료 후 또는 작업 개시 시부터 카운트 다운을 개시하는데, 작업이 행해지고 있지 않은 경우에는 카운트 다운을 정지한다. 구체적으로는, 조작 레버(70)가 조작되고 있지 않은 시간, 또는 로크 레버(71)가 로크 위치에 있는 경우에는 작업이 행해지고 있지 않다고 판단되어, 카운트 다운을 정지한다. 시공 완료 예측 시각을 표시하는 설정으로 한 경우에는, 작업이 행해지고 있지 않은 시간을, 시공 완료 예측 시각에 가함으로써, 동일한 결과가 얻어진다.

다음으로 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서 표시 장치(67)에 시공 완료 예측 시간(예측 시간 정보)이 표시될 때까지의 일련 처리에 대하여 설명한다. 정보 컨트롤러(60)는 도 6에 도시하는 흐름도를 따라서 각 부에서 처리를 실행하고, 표시 장치(67)에 시공 완료 예측 시간(예측 시간 정보)을 표시한다.

먼저 스텝 10에서 시공 완료 시간 예측의 시퀀스를 개시하는 입력의 유무를 판정한다. 시공 완료 시간 예측 시퀀스를 개시하는 입력이 없을 경우(스텝 10에서 "아니오"인 경우)에는 아무것도 하지 않고 종료가 된다. 시공 완료 시간 예측 시퀀스를 개시하는 입력이 있는 경우(스텝 10에서 "예"인 경우)에는 스텝 11 이후로 진행한다.

스텝 11에서는 기준점 O를 설정한다. 구체적으로는, 버킷(35)의 클로를 기준점 O로 이동시키고, 기준점 O를 결정하는 입력을 조작자에게 요구하는 화면을 표시 장치(67)에 표시한다. 조작자에 의해 기준점 O가 설정되면 스텝 12로 진행한다.

스텝 12, 스텝 13에서는 시공 목표면을 결정한다. 구체적으로는, 깊이 D 및 각도 φ의 입력을 조작자에게 요구하는 화면을 표시 장치(67)에 표시한다. 조작자에 의해 시공 목표면이 결정되면 스텝 14로 진행한다.

스텝 14 내지 스텝 17에서는 현재면을 결정한다. 먼저, 스텝 14, 스텝 15에서는, 현재면 상의 제1 점 P1과 제2 점 P2를 결정하는 입력을 조작자에게 요구하는 화면을 표시 장치(67)에 표시하고, 2점 P1, P2가 결정되면 스텝 16으로 진행한다. 스텝 16에서는, 제3점 P3 이후의 점을 결정하는 입력의 유무를 조작자에게 요구하는 화면을 표시 장치(67)에 표시한다. 제3점 P3 이후의 점의 입력 필요가 없을 경우에는 스텝 18로 진행한다. 한편, 제3점 P3 이후의 점을 결정하는 입력이 필요한 경우에는 원하는 수만큼 결정한 후에 스텝 18로 진행한다.

스텝 18에서는 시공 거리 L을 결정한다. 구체적으로는, 시공 거리 L의 입력을 조작자에게 요구하는 화면을 표시 장치(67)에 표시하고, 조작자에 의해 시공 거리 L이 결정되면 스텝 19로 진행한다.

스텝 19에서는, 후술하는 스텝 23에서 예측 시간 정보(시공 완료 예측 시간)를 산출·표시할 때에 고려되는 옵션 항목을 설정하는 입력을 조작자에게 요구하는 화면을 표시 장치(67)에 표시한다. 옵션 항목으로서는, 예를 들어, 시공 완료까지 걸리는 예측 시간과, 시공 완료 예측 시각 중 어느 쪽을 예측 시간 정보로서 표시 장치(67)에 표시할 것인가라고 하는 항목이 있다. 또한, 조작 레버(70) 및 로크 레버(71)의 신호를 기초로 비조작 시간(휴게 시간)을 고려하여 예측 시간 정보를 표시할 것인가라고 하는 항목이 있다. 옵션 항목의 설정이 완료되면 스텝 20으로 진행한다. 또한, 옵션 항목의 설정 유무는 임의이며, 설정 없이 스텝 20으로 진행할 수도 있다. 이 경우에는 옵션 항목은 시공 완료 예측 시간에 반영되지 않는다.

스텝 20에서는, 시공 시간 측정·기억부(65)에 기억되어 있는 복수의 작업 처리 속도 중에서 스텝 23의 시공 완료 예측 시간의 연산에 이용하는 것을 하나 선택하도록 조작자에게 요구하는 화면을 표시 장치(67)에 표시한다. 기억되어 있는 처리 속도로서는, 예를 들어, 건설 기계의 조작자의 숙련도마다의 처리 속도, 조작자가 지금까지 행한 작업의 작업량 및 시공 시간의 실적값마다의 처리 속도, 작업 장소·작업 내용마다의 처리 속도 등이 있다. 조작자마다, 작업 장소·작업 내용마다 처리 속도가 상이한데, 이렇게 조작자마다, 작업 장소·작업 내용마다 처리 속도를 변경 가능하게 구성하면, 보다 정확하게 시공 완료 예측 시간을 연산할 수 있다.

또한 스텝 20에서는, 시공 시간 측정·기억부(65)에 기억된 처리 속도를 선택했는지 여부를 판정하는 처리를 실행한다. 여기서 선택했다고 판정된 경우(스텝 20에서 "예"인 경우)에는 스텝 23으로 진행하고, 선택하지 않았다고 판정된 경우(스텝 20에서 "아니오"인 경우)에는 처리 속도를 측정하기 위하여 스텝 21로 진행한다.

스텝 21, 스텝 22에서는 처리 속도를 측정하여 설정한다. 스텝 21에서는, 굴삭 작업 개시의 트리거의 입력을 조작자에게 요구하는 화면을 표시 장치(67)에 표시한다. 조작자가 굴삭 작업 개시의 트리거를 입력하면 처리 속도의 측정 처리가 개시되어, 굴삭 작업 종료의 트리거 입력을 조작자에게 요구하는 화면을 표시 장치(67)에 표시한다(스텝 22). 여기에서는 도 5와 마찬가지로 단위면의 작업 완료에 요한 시간을 측정하여 처리 속도를 구한다. 작업 시간의 측정은, 스텝 21의 굴삭 작업 개시의 트리거로 개시되고, 스텝 22의 굴삭 작업 종료의 트리거로 종료한다. 굴삭 작업 종료의 트리거가 입력되면, 측정 시간과 단위면당의 작업량을 기초로 처리 속도를 산출하고, 당해 처리 속도를 시공 완료 예측 시간의 연산에 사용하는 것으로 설정하여 스텝 23으로 진행한다. 또한, 스텝 21, 스텝 22에서의 처리 속도의 산출 처리의 구체적 내용은, 도 5의 스텝 2 내지 스텝 8과 같으므로 여기에서는 설명은 생략한다. 또한, 스텝 21, 스텝 22의 트리거에는 이미 설명한 것을 이용 가능하다. 조작 레버(70)의 조작을 굴삭 개시·종료의 트리거로 하는 경우에는, 화면 표시는 불필요하게 된다.

스텝 23에서는, 토량(작업량)의 연산이 행하여져, 그 토량과, S20 또는 S21, S22에서 설정한 처리 속도를 기초로 시공 완료 예측 시간이 연산된다. 그리고, 당해 시공 완료 예측 시간에 기초하여 연산된 예측 시간 정보를 표시 장치(67)에 표시한다.

도 12에 표시 장치(67)의 표시 화면의 일례를 도시한다. 도 12의 표시 화면은 시공 목표면 표시부(78)와, 예측 시간 정보 표시부(79)를 구비하고 있다. 예측 시간 정보 표시부(79)에는, 예측 시간 정보로서 시공 완료 예측 시간이 표시되어 있다. 시공 목표면 표시부(78)에는, 버킷(35)과 시공 목표면의 위치 관계 이외에, 시공 목표면 및 시공 거리가 표시되어 있다. 또한, 현재면의 형상 정보를 입수 가능한 경우에는, 시공 목표면 표시부(78)에 현재면을 표시해도 된다.

이상의 스텝마다 표시된 화면을 기초로, 조작자는 프론트 작업기(30)의 조작이나 값의 입력을 행한다. 그 결과로서, 스텝 23에서 예측 시간 정보가 표시된다. 이상에서 설명한 설정 정보의 입력은, 표시 장치(67) 내에 설치한 아이콘 등으로 선택하도록 해도 되고, 별도 캡 내의 콘솔에 스위치나 텐키, 다이얼을 설치하고, 그것들을 조작함으로써 입력하도록 해도 된다.

이상과 같이, 제1 실시 형태에서는, 작업기 폭 방향(프론트 작업기(30)의 폭 방향)에 직교하는 동작 평면 상에서 동작하는 다관절형 프론트 작업기(30)와, 시공 목표면 및 버킷(35)의 위치를 화면 상에 표시하는 표시 장치(67)를 갖는 건설 기계에 있어서, 동작 평면 상에 설정한 설정 좌표계에 있어서의 시공 목표면 및 현재면의 위치, 그리고, 시공 대상물에 있어서 시공 목표면 및 현재면과 동등한 형상의 시공 목표면 및 현재면이 이어지는 시공 거리 L을 기초로 작업량을 산출하고, 당해 작업량 및 처리 속도를 기초로 작업의 예측 소요 시간을 산출하는 정보 컨트롤러(60)를 구비하고, 표시 장치(67)는 정보 컨트롤러(60)(시공 시간 연산부)에서 산출된 예측 소요 시간(시공 완료 예측 시간), 또는 당해 예측 소요 시간으로부터 산출되는 예측 시각을 표시하도록 하였다.

상기 건설 기계에 의하면, 설정 좌표계 상에 시공 목표면 및 현재면을 정의하고, 시공 거리 L을 입력하면, 시공 대상의 체적(시공 대상이 성토·절토인 경우에는 그 토량)을 산출·표시할 수 있다. 또한, 처리 속도를 설정하면, 당해 시공 대상의 체적과 당해 처리 속도를 기초로, 시공 대상물의 시공 완료에 필요한 시간(예측 소요 시간)을 용이하게 산출·표시할 수 있다. 이에 의해, 현황 측량의 지형 데이터나 설계의 평면선형·종단선형·단면 데이터를 기초로 3차원 설계 데이터를 작성하지 않고, 작업 현장의 건설 기계 단독으로, 성토·절토량이나 시공 완료 예측 시간을 용이하게 연산·표시할 수 있다.

특히 상기 예에서는, 셔블에 고정된 좌표계(설정 좌표계)에 대하여 버킷(35)의 클로 위치를 기초로 시공 목표면과 현재면을 설정할 수 있으므로, 3차원 설계 데이터를 작성할 필요가 없이, 용이하게 굴삭토량의 추정이 가능하다.

또한, 상기 건설 기계에서는, 정보 컨트롤러(60)는 프론트 작업기(30)에 의한 시공 개시 후, 소정 작업량(예를 들어, 단위면당의 작업량)의 시공 완료에 요한 시간을 기초로 처리 속도를 갱신하고, 그 갱신 후의 처리 속도와 나머지 작업량으로부터 예측 소요 시간을 산출하도록 구성될 수 있다. 특히 유압 셔블에 의한 굴삭 작업에서는 단위면마다의 작업이 반복되기 때문에, 단위면마다의 처리 속도의 갱신이 용이함과 함께, 단위면마다에 동일한 작업이 반복되기 때문에 조작자가 작업에 익숙해지기 쉬워 처리 속도가 향상되기 쉽다. 그래서, 단위면당의 작업량의 시공 완료에 요한 시간을 기초로 처리 속도를 갱신하면, 예측 소요 시간의 정밀도를 용이하게 향상시킬 수 있다.

<제2 실시 형태>

이어서, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 제1 실시 형태의 구성과 마찬가지로 하고, 이하, 상이한 부분을 설명한다.

(2-1) 작업량의 정의

제2 실시 형태에서는 두 작업량을 정의한다. 구체적으로는, 조굴삭토량과, 마무리 굴삭토량을 정의한다. 이것은, 목표면으로부터 먼 위치의 굴삭(조굴삭)의 속도와, 목표면 부근의 굴삭(처리 굴삭)의 속도가 작업 내용의 성질상 상이하기 때문이다. 시공 목표면과 현재면의 설정 방법은 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

여기서 도 7에 도시하는 바와 같이, 시공 목표면으로부터 소정의 높이, 예를 들어 20cm의 위치에 조굴삭 목표면을 설정한다. 조굴삭 목표면은, 조굴삭 작업과 마무리 굴삭 작업의 경계이며, 조작자마다 상이할 수 있다. 현재면과 조굴삭 목표면의 차의 적분값의 합계가 xy 평면 상의 시공하는 조굴삭토량의 면적을 나타내고, 이것과 시공 거리를 곱함으로써 조굴삭토량을 산출할 수 있다. 또한, 조굴삭 목표면과 시공 목표면의 차의 적분값 합계가, xy 평면 상의 시공할 마무리 굴삭토량의 면적을 나타내고, 이것과 시공 거리를 곱함으로써 마무리 굴삭토량을 산출할 수 있다.

또한, 조굴삭 목표면은, 시공 목표면으로부터 일정한 높이, 예를 들어 20cm로 미리 정해 두기 때문에, 마무리 굴삭토량의 산출을 간이화해도 된다. 즉, 시공 목표면의 길이에, 시공 목표면으로부터의 높이, 여기에서는 20cm을 곱함으로써 마무리 굴삭토량의 면적을 간이적으로 산출할 수 있고, 이것과 시공 거리를 곱함으로써 마무리 굴삭토량을 산출할 수 있다. 이와 같이 하여 마무리 굴삭토량을 산출하는 경우에는, 조굴삭토량은 현재면과 시공 목표면으로부터 산출되는 토량 전체로부터, 마무리 굴삭토량을 차감함으로써 산출된다.

(2-2) 작업의 처리 속도

본 실시 형태에서는, 상기 작업량의 정의에 적합시키기 위해서, 조굴삭의 처리 속도(조굴삭토량당 조굴삭 시간)와, 마무리 굴삭의 처리 속도(처리 토량당 마무리 굴삭 시간)가 시공 시간 측정·기억부(65)에 기억되어 있다. 조굴삭 처리 속도는, 일련의 조굴삭 동작(조굴삭 개시부터 방토를 경유하여 다음 조굴삭 개시까지 일련의 동작)에 걸리는 시간의 평균값과, 버킷(35)에 적재되는 토량의 평균값으로부터 산출할 수 있다. 마무리 굴삭 처리 속도는, 마찬가지로, 일련의 마무리 굴삭 동작에 걸리는 시간의 평균값과, 버킷(35)에 적재되는 토량의 평균값으로부터 산출할 수 있다. 버킷(35)에 적재되는 토량은 버킷(35)의 종류에 따라 상이하기 때문에, 버킷(35)을 변경한 경우에는, 버킷(35)의 종류에 따라 적재 토량의 설정값을 변경하는 것이 바람직하다. 이들의 굴삭 시간은, 표준적인 조작자의 값을 기억시켜 두어도 되고, 조작자의 경험 연수나 실력과 같은 숙련도마다 설정값을 마련하고, 선택할 수 있도록 해도 된다. 또한, 각각 작업 중의 일련 동작 시간을 측정하고, 그 평균값을 반영하게 해도 된다. 이에 의해, 보다 정확한 작업의 처리 속도를 연산할 수 있다. 이렇게 제2 실시 형태에서는, 단위면당 굴삭 시간의 측정을 실시하지 않고, 작업의 처리 속도를 설정할 수 있다.

(2-3) 시공 완료 예측 시간의 산출·표시

시공 완료 예측 시간의 산출·표시 방법은, 본 발명의 제1 실시 형태와 마찬가지로 한다.

다음으로 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서 표시 장치(67)에 시공 완료 예측 시간(예측 시간 정보)이 표시될 때까지의 일련 처리에 대하여 설명한다. 정보 컨트롤러(60)는 도 8에 도시하는 흐름도를 따라서 각 부에서 처리를 실행하고, 표시 장치(67)에 시공 완료 예측 시간(예측 시간 정보)을 표시한다. 이하, 제1 실시 형태와 상이한 부분에 대하여 설명한다.

시공 목표면을 결정하는 처리(스텝 12, 13)에 후속하는 스텝 24에서는, 조굴삭면을 결정하기 위해서, 조굴삭면 높이의 입력을 조작자에게 요구하는 화면을 표시 장치(67)에 표시한다. 조작자에 의해 조굴삭면이 결정되면, 스텝 14로 진행한다.

스텝 25에서는, 시공 시간 측정·기억부(65)에 기억되어 있는 복수의 작업 처리 속도 중에서 스텝 23의 시공 완료 예측 시간의 연산에 이용하는 것을 하나 선택하도록 조작자에게 요구하는 화면을 표시 장치(67)에 표시한다. 조작자에 의해 작업 처리 속도가 선택되면, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 스텝 23에서 예측 시간 정보(시공 완료 예측 시간)를 산출·표시할 때에 고려되는 옵션 항목을 설정하는 입력을 조작자에게 요구하는 화면을 표시 장치(67)에 표시한다. 옵션 항목의 설정이 완료되면 스텝 23으로 진행한다. 또한, 옵션 항목의 설정의 유무는 임의이며, 그 경우에는 옵션 항목은 시공 완료 예측 시간에 반영되지 않는다.

이상과 같이, 제2 실시 형태에서는, 용이하게 조굴삭토량과 마무리 굴삭토량이 추정되어, 토량당 조굴삭 시간과 토량당 마무리 굴삭 시간을 설정함으로써 시공 완료 예측 시간을 연산하고, 표시 장치(67)에 표시시키는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 작업 현장의 건설 기계 단독으로, 성토·절토량이나 시공 완료 예측 시간을 연산, 표시할 수 있게 된다.

그런데, 조굴삭 작업과 마무리 작업에서는 처리 속도가 상이하고, 또한 양쪽 처리 속도는 조작자에 따라서도 상이한다. 예를 들어, 조작자에 따라서는, 조굴삭 작업은 평균보다 빠르지만, 마무리 작업은 평균보다 느린 경우도 있다. 또한, 조굴삭 목표면의 깊이도 조작자에 따라 상이한 경우가 적지 않다. 그 때문에 제1 실시 형태의 단위면에서의 처리 속도만으로는 정확한 작업 진척의 파악이 어려울 경우가 있다. 그러나, 본 실시 형태와 같이 조굴삭 작업과 마무리 작업에서 서로 다른 처리 속도를 이용하여 시공 완료 예측 시간을 연산하면, 정확한 작업 진척의 파악이 가능해진다.

<제3 실시 형태>

이어서, 본 발명의 제3 실시 형태에 대하여 설명한다. 이하에서는, 제1, 제2 실시 형태의 구성과 상이한 부분에 대하여 설명하고, 동일한 부분의 설명은 생략한다.

(3-1) 작업량의 정의

작업량은, 본 발명의 제1 실시 형태 토량에 추가로, 당해 토량을 정의했을 때의 설정 좌표계에 있어서의 시공 목표면의 길이를 이용한다. 시공 목표면의 길이는, 시공 목표면의 각도가 0°인 때에는 현재면 제1 점과 제2 점의 x 좌표의 차, 시공 목표면의 각도가 90°인 때에는 현재면 제1 점과 제2 점의 y 좌표의 차로부터 산출 가능하고, 그 이외의 때에는, 시공 목표면을 빗변으로 하는 직각삼각형에 있어서, 현재면 제1 점과 제2 점의 차로부터 구해지는 직각을 이루는 2변으로부터 피타고라스의 정리를 사용하여 산출 가능하다.

(3-2) 작업의 처리 속도

본 실시 형태에서는, 상기 작업량의 정의에 적합시키기 위해서, 통상의 굴삭 처리 속도(단위 토량당 굴삭 시간)와, 마무리면 상에서의 처리 속도(시공 목표면의 단위 길이당의 마무리 시간)가 시공 시간 측정·기억부(65)에 기억되어 있다. 단위 토량당 굴삭 시간은, 일련의 굴삭 동작(굴삭 개시부터 방토를 경유하여 다음 굴삭 개시까지 일련의 동작)에 걸리는 시간의 평균값과, 버킷(35)에 적재되는 토량의 평균값으로부터 산출할 수 있다. 시공 목표면의 단위 길이당의 마무리 시간은, 단위 길이의 시공 목표면의 마무리 작업에 걸리는 시간의 평균값으로부터 산출할 수 있다. 기타의 점에 대해서는 제2 실시 형태와 마찬가지로 한다.

(3-3) 시공 완료 예측 시간의 산출·표시

시공 완료 예측 시간은, 토량과 단위 토량당 굴삭 시간을 곱하여 산출되는 굴삭 시간과, 시공 목표면의 길이와 단위 길이당의 마무리 시간을 곱하여 산출되는 마무리 시간을 더함으로써 산출할 수 있다. 시공 완료 예측 시간의 산출 이외의 부분에 대해서는, 본 발명의 제1 실시예와 마찬가지로 한다.

다음으로 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서 표시 장치(67)에 시공 완료 예측 시간(예측 시간 정보)이 표시될 때까지의 일련의 처리에 대하여 설명한다. 정보 컨트롤러(60)는 도 9에 도시하는 흐름도를 따라서 각 부에서 처리를 실행하고, 표시 장치(67)에 시공 완료 예측 시간(예측 시간 정보)을 표시한다. 제3 실시 형태의 흐름도는, 도 8에 도시한 제2 실시 형태의 것과 대략 동일하지만, 도 8의 스텝 24이 불필요하게 된다.

이상과 같이, 제3 실시 형태에서는, 용이하게 굴삭토량과 마무리면 길이가 추정되어, 토량당 굴삭 시간과 마무리면의 길이당의 마무리 시간을 설정함으로써 시공 완료 예측 시간을 연산하고, 표시 장치(67)에 표시시키는 것이 가능하게 된다. 특히 제3 실시 형태에서는, 제2 실시 형태와 같이, 조굴삭 목표면을 설정하지 않고, 또한, 조굴삭토량과 마무리 굴삭토량의 두 토량의 추정을 행하지 않고, 시공 완료 시간을 예측할 수 있다.

<부기>

시공 목표면의 결정에는 각도 φ는 반드시 필요한 것은 아니고, 임의의 복수의 점부터 시공 목표면까지의 깊이가 판명되어 있는 경우도 결정 가능하다. 이 경우에는 각 점까지 클로를 이동하고, 그 자세로 입력 장치(69)로부터 깊이를 입력하면, 시공 목표면을 설정 좌표계 상에 정의할 수 있다.

현재면의 결정 시에, 상기 예는 현재면의 양단의 점 P1, P2를 입력했지만, 양단에 한하지 않고, 면 상의 2점 이상이라면 결정 가능하다. 이 경우, 현재면의 하단은, 버킷 클로로 입력한 2점 이상으로부터 규정되는 직선과 셔블의 설치면의 직선의 교점에 자동적으로 설정되도록 구성할 수 있다. 또한, 버킷 클로를 기준(제어 점)으로 하여 기준점 O 등의 결정을 행했지만, 클로 이외의 버킷(35) 상의 점이나 작업기(30) 상의 점을 포함하는 임의의 점을 제어점에 설정할 수 있다.

작업 처리 속도는, 프론트 작업기(30)에 의한 시공 개시 후, 소정 작업량의 시공 완료에 요한 시간을 기초로 갱신해도 된다. 그 갱신 후의 작업 처리 속도와 나머지 작업량으로부터 예측 소요 시간을 산출해도 된다.

상기 각 예에서는, 먼저 임의의 점을 원점(기준점 O)으로 하는 설정 좌표계를 설정하고, 그 좌표계 상에 시공 목표면 및 현재면을 설정했지만, 현장의 어떤 점을 원점(기준점 O)으로 하는 좌표계에 시공 목표면 및 현재면을 미리 설정해 두고, 버킷 클로를 당해 어떤 점으로 이동시켜서 당해 좌표계를 셔블에 설정하여 시공 완료 예측 시간을 연산·표시해도 된다.

도 5, 도 6, 도 8, 도 9의 흐름도의 각 처리는, 시공 완료 예측 시간의 연산 결과가 동일하다면 적절히 전후를 교체해도 상관없다. 또한, 도 5를 사용하여 설명한 처리 속도의 갱신 처리는 제2 실시 형태 및 제3 실시 형태에도 적용 가능하다.

각 실시 형태에서 산출한 토량 및 시공 완료 예측 시간은 유압 셔블에 탑재한 무선 통신 장치 등의 통신기기로 외부의 컴퓨터에 송신하도록 구성해도 된다. 또한, 토량 및 시공 완료 예측 시간의 산출은, 유압 셔블이 탑재하고 있는 복수의 컨트롤러(컴퓨터)에 의한 분산 처리로 행해도 되고, 외부의 컴퓨터에서 행해도 된다.

상기 세 실시 형태에서는, 작업량의 정의를 건설 기계마다 현지에서 행하는 방법을 나타냈지만, 미리 현황 측량의 지형 데이터, 설계의 평면선형·종단선형·단면 데이터를 기초로, 3차원 설계 데이터를 작성하고, 작업량을 정의하는 방법을 사용해도 된다. 또한, 본 발명에 3개의 실시 형태에서는, 건설 기계마다 작업의 처리 속도를 연산하는 방법을 나타냈지만, 작업의 처리 속도를 시공 관리측에서 건설 기계의 가동 상황, 작업 진척으로부터 연산하고, 각 건설 기계에 반영하도록 해도 된다.

그런데, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 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.

10: 하부 주행체
11: 크롤러
12: 크롤러 프레임
13: 좌 주행용 유압 모터
14: 우 주행용 유압 모터
20: 상부 선회체
21: 선회 프레임
22: 엔진
23: 선회 기구
24: 선회용 유압 모터
26: 모니터
30: 프론트 작업기
31: 붐
32: 붐 실린더
33: 암
34: 암 실린더
35: 버킷
36: 버킷 실린더
40: 유압 시스템
41: 유압 펌프
51: 붐각도 센서
52: 암각도 센서
53: 차체 경사 센서
54: 버킷 스트로크 센서
60: 정보 컨트롤러
61: 설정 정보 입력부
62: 클로 위치 연산부
63: 면 연산부
64: 토량 추정부
65: 시공 시간 측정·기억부
66: 시공 시간 연산부
67: 표시 장치
68: 통신 장치
69: 입력 장치
70: 조작 레버
71: 로크 레버

Claims (4)

1. 작업기 폭 방향에 직교하는 평면 상에서 동작하는 붐, 암 및 버킷을 갖는 작업기와,
   상기 작업기가 탑재된 상부 선회체와,
   상기 붐, 상기 암 및 상기 버킷의 각도, 및 기준면에 대한 상기 상부 선회체의 경사각을 각각 검출하는 복수의 각도 검출기와,
   상기 작업기의 작업에 의해 형성되는 시공 목표면, 및 상기 시공 목표면에 대한 상기 작업기의 선단의 위치를 화면 상에 표시하는 표시 장치를 갖는 건설 기계에 있어서,
   상기 평면 상에 설정한 좌표계에 있어서의 상기 시공 목표면 및 현재면의 위치, 그리고, 시공 대상물에 있어서 상기 시공 목표면 및 상기 현재면과 동등한 형상의 시공 목표면 및 현재면이 상기 건설 기계의 이동 방향에 이어지는 거리인 시공 거리를 기초로 작업량을 산출하고, 상기 작업량 및 상기 작업기의 처리 속도를 기초로 상기 작업량의 작업 예측 소요 시간을 산출하는 제어 장치와,
   조작자에 의해 상기 시공 거리가 입력되는 입력 장치를 구비하고,
   상기 제어 장치는,
   상기 복수의 각도 검출기로부터의 신호를 기초로 상기 좌표계에 있어서의 상기 작업기의 선단의 위치를 연산하는 위치 연산부와,
   상기 작업기의 선단에서 상기 현재면의 2점 이상을 접촉한 때에 상기 위치 연산부에서 연산되는 상기 현재면 상의 2점 이상의 위치로부터 상기 현재면의 위치를 연산하는 면 연산부와,
   상기 시공 목표면의 위치, 상기 면 연산부에서 연산된 상기 현재면의 위치, 및 상기 입력 장치로부터 입력된 상기 시공 거리를 기초로 상기 작업량을 산출하는 토량 추정부와,
   상기 작업기의 처리 속도가 기억되는 시공 시간 측정·기억부와,
   상기 토량 추정부에서 추정된 상기 작업량, 및 상기 시공 시간 측정·기억부에 기억된 상기 처리 속도를 기초로 상기 예측 소요 시간을 연산하는 시공 시간 연산부를 갖고,
   상기 표시 장치는, 상기 시공 시간 연산부에서 산출된 상기 예측 소요 시간, 또는 상기 예측 소요 시간으로부터 산출되는 예측 시각을 표시하는 것
   을 특징으로 하는 건설 기계.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어 장치는, 상기 작업기에 의한 시공 개시 후, 소정 작업량의 시공 완료에 요한 시간을 기초로 상기 처리 속도를 갱신하고, 그 갱신 후의 처리 속도와 나머지 작업량으로부터 상기 예측 소요 시간을 산출하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
3. 제1항에 있어서,
   상기 처리 속도는, 상기 건설 기계의 조작자의 숙련도, 또는 상기 조작자가 지금까지 행한 작업의 작업량 및 시공 시간의 실적값에 따른 값을 선택 가능한 것을 특징으로 하는 건설 기계.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어 장치는, 상기 작업기의 비조작 시간을 추가함으로써 상기 예측 소요 시간을 보정하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.

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