KR20190025992A

KR20190025992A - 작업 기계

Info

Publication number: KR20190025992A
Application number: KR1020197003487A
Authority: KR
Inventors: 준 기쿠치; 세이지 이시다; 마나부 에다무라
Original assignee: 히다찌 겐끼 가부시키가이샤
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2017-11-20
Publication date: 2019-03-12
Also published as: US20190249391A1; EP3604694A4; KR102137469B1; EP3604694B1; US11053661B2; JPWO2018179577A1; JP6709880B2; CN109563698B; WO2018179577A1; CN109563698A; EP3604694A1

Abstract

상부 선회체(12)의 위치를 검출하기 위한 위성 통신 안테나(25)와, 2개의 작업 장치(1A, 1C)의 자세를 검출하는 각도 센서(30-33, 103, 104)와, 위성 통신 안테나와 각도 센서로부터의 출력을 기초로 2개의 작업 장치(1A, 1C)의 자세·위치를 산출하는 위치 연산 장치(81a, 81b)와, 2개의 작업 장치(1A, 1C) 중 적어도 하나의 작업 장치의 위치와 목표면(60)의 위치가 표시되는 표시 장치(53)와, 2개의 작업 장치(1A, 1C) 중에서 오퍼레이터에 의해 선택된 작업 장치를 표시 장치(53)에 표시시키는 제1 입력 신호를 출력하는 표시 선택 스위치(96)와, 2개의 작업 장치(1A, 1C) 중 표시 선택 스위치(96)로부터 입력되는 제1 입력 신호에 대응하는 작업 장치 및 그 목표 작업 대상의 위치를 표시 장치에 표시하는 표시 전환부(81c)를 구비한다.

Description

작업 기계

본 발명은, 복수의 작업 장치를 구비하는 작업 기계에 관한 것이다.

유압 액추에이터로 구동되는 작업 장치(예를 들어 프론트 작업 장치)를 구비하는 작업 기계(예를 들어 유압 셔블)의 작업 효율 향상을 위해 사용되는 기술로서 머신 가이던스(Machine Guidance: MG)와 머신 컨트롤(Machine Control: MC)이 있다. MG는, 작업 기계에 탑재된 디스플레이 상에 시공 정보로부터 얻어지는 작업 대상의 위치와 작업 장치의 위치를 나타냄으로써 작업성을 향상시키는 기술이다(예를 들어, 일본 특허 제5364741호 공보). 한편, MC는, 오퍼레이터 조작이 입력된 경우에, 미리 정한 조건에 따라 작업 장치를 동작시키는 반자동 제어를 실행함으로써 오퍼레이터의 조작 지원을 행하는 기술이다(예를 들어, 일본 특허 제3056254호 공보).

일본 특허 제5364741호 공보 일본 특허 제3056254호 공보

그런데 작업 기계에는 복수의 작업 장치를 구비한 것이 있다. 예를 들어, 유압 셔블에는, 붐, 암 및 버킷을 갖는 프론트 작업 장치 외에도, 정지 작업용 블레이드 작업 장치(배토판)를 하부 주행체의 전방에 구비하는 것이 있다. 이러한 종류의 작업 기계의 각 작업 장치에 대해 MG와 MC 중 적어도 한쪽을 기능시키는 경우에는, 복수의 작업 장치 중 작업 내용에 적합한 것을 선택하여 MG와 MC 중 적어도 한쪽을 실행하지 않으면, 오퍼레이터가 의도치 않은 작업 장치의 MG와 MC 중 적어도 한쪽이 유효해지거나 하여 작업 효율이 저하될 우려가 있다. 또한, 이하에서는, 「MG와 MC 중 적어도 한쪽」을 「MG 및/또는 MC」라고 칭하는 경우가 있다.

본 발명은 상기를 감안하여 발명된 것이며, 그 목적은, 복수의 작업 장치 중 작업 내용에 적합한 것을 선택하여 MG 및/또는 MC를 실행할 수 있는 작업 기계를 제공하는 데 있다.

본원은 상기 과제를 해결하는 수단을 복수 포함하고 있지만, 그 일례를 들면, 복수의 작업 장치와, 상기 복수의 작업 장치를 조작하기 위한 조작 장치와, 상기 복수의 작업 장치가 설치된 기체의 위치를 검출하는 위치 센서와, 상기 복수의 작업 장치의 자세를 검출하는 복수의 자세 센서와, 상기 위치 센서 및 상기 복수의 자세 센서로부터의 출력을 기초로 상기 복수의 작업 장치의 위치를 산출하는 위치 연산 장치를 갖는 제어 장치를 구비하는 작업 기계에 있어서, 상기 복수의 작업 장치 중 적어도 하나의 작업 장치의 위치와 그 작업 장치의 목표 작업 대상의 위치가 표시되는 표시 장치와, 상기 복수의 작업 장치 중에서 상기 표시 장치에 표시하는 작업 장치를 오퍼레이터가 선택하기 위한 표시 선택 장치이며, 오퍼레이터에 의해 선택된 작업 장치를 상기 표시 장치에 표시시키는 제1 입력 신호를 출력하는 표시 선택 장치를 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 복수의 작업 장치 중, 상기 표시 선택 장치로부터 입력되는 상기 제1 입력 신호에 대응하는 작업 장치 및 상기 표시 선택 장치로부터 입력되는 상기 제1 입력 신호에 대응하는 상기 작업 장치의 목표 작업 대상의 위치를 상기 표시 장치에 선택적으로 표시하는 표시 전환부를 더 구비하는 것으로 한다.

본 발명에 따르면, 복수의 작업 장치 중 작업 내용에 적합한 것에 대해 MG 및/또는 MC가 실행되므로 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 유압 셔블의 구성도.
도 2는 도 1의 유압 셔블의 모식도.
도 3은 유압 셔블의 제어 컨트롤러를 유압 구동 장치와 함께 도시하는 도면.
도 4는 유압 셔블의 프론트 제어용 유압 유닛의 상세도.
도 5는 유압 셔블의 블레이드 제어용 유압 유닛의 상세도.
도 6은 유압 셔블의 제어 컨트롤러의 하드웨어 구성도.
도 7은 유압 셔블에 있어서의 좌표계 및 목표면을 도시하는 도면.
도 8은 유압 셔블의 제어 컨트롤러의 기능 블록도.
도 9는 도 8 중의 MG·MC 제어 장치의 기능 블록도.
도 10은 프론트 작업 장치가 표시되는 제1 패턴의 표시 화면의 예.
도 11은 블레이드 작업 장치가 표시되는 제2 패턴의 표시 화면의 예.
도 12는 프론트 제어부에서 실행되는 MC의 흐름도.
도 13은 제한값 ay와 거리 Db의 관계를 나타내는 도면.
도 14는 블레이드 제어부에서 실행되는 MC의 흐름도.
도 15는 제한값 fy와 거리 Dd의 관계를 나타내는 도면.
도 16은 제2 실시 형태의 MG·MC 제어 장치의 기능 블록도.
도 17은 목표면으로부터 버킷 클로까지의 최단 거리 Db와 목표면으로부터 블레이드 하단까지의 최단 거리 Dd를 나타내는 도면.
도 18은 버킷 거리 Db와 블레이드 거리 Dd의 조합과 MG·MC 대상의 관계를 나타내는 도면.
도 19는 버킷 거리 Db와 블레이드 거리 Dd의 조합과 MG·MC 대상의 관계를 나타내는 도면.
도 20은 제3 실시 형태의 MG·MC 제어 장치의 기능 블록도.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 사용하여 설명한다. 또한, 이하에서는, 목표 작업 대상을 어느 상태로부터 다른 상태로 변화시키기 위한 작업 장치로서, 프론트 작업 장치와 블레이드 작업 장치를 구비하는 유압 셔블을 예시하고, 그 목표 작업 대상은 굴삭 및 정지 작업에 의해 형성되는 목표면으로 한다. 작업 장치의 작업 대상인 목표 작업 대상은, 각 작업 장치에서 공통으로 해도 되고, 작업 장치마다 설정해도 된다. 또한, 프론트 작업 장치의 선단의 어태치먼트로서 버킷(10)을 구비하는 유압 셔블을 예시하지만, 버킷 이외의 어태치먼트를 구비하는 유압 셔블에서 본 발명을 적용해도 상관없다. 또한, 복수의 작업 장치를 갖는 것이면 유압 셔블 이외의 작업 기계에 대한 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 붙이는 경우가 있지만, 당해 알파벳을 생략하고 당해 복수의 구성 요소를 통합하여 표기하는 경우가 있다. 예를 들어, 3개의 펌프(300a, 300b, 300c)가 존재할 때, 이것들을 통합하여 펌프(300)로 표기하는 경우가 있다.

<기본 구성>

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 유압 셔블의 구성도이고, 도 2는 도 1의 유압 셔블의 모식도이고, 도 3은 본 발명의 실시 형태에 관한 유압 셔블의 제어 컨트롤러를 유압 구동 장치와 함께 도시하는 도면이고, 도 4는 도 3 중의 프론트 제어용 유압 유닛(160)의 상세도이고, 도 5는 도 3 중의 블레이드 제어용 유압 유닛(161)의 상세도이다.

도 1 및 도 2에 있어서, 유압 셔블(1)은, 다관절형 프론트 작업 장치(1A)와, 차체(1B)와, 블레이드 작업 장치(1C)로 구성되어 있다. 차체(1B)는, 좌우의 주행 유압 모터(3a, 3b)에 의해 주행하는 하부 주행체(11)와, 하부 주행체(11) 상에 설치되고, 선회 유압 모터(4)에 의해 선회하는 상부 선회체(12)로 이루어진다.

프론트 작업 장치(1A)는, 수직 방향으로 각각 회동하는 복수의 피구동 부재(붐(8), 암(9) 및 버킷(10))를 연결하여 구성되어 있다. 붐(8)의 기단부는 상부 선회체(12)의 전방부에 있어서 붐 핀을 통해 회동 가능하게 지지되어 있다. 붐(8)의 선단에는 암 핀을 통해 암(9)이 회동 가능하게 연결되어 있고, 암(9)의 선단에는 버킷 핀을 통해 버킷(10)이 회동 가능하게 연결되어 있다. 붐(8)은 붐 실린더(5)에 의해 구동되고, 암(9)은 암 실린더(6)에 의해 구동되고, 버킷(10)은 버킷 실린더(7)에 의해 구동된다.

붐(8), 암(9), 버킷(10)의 회동 각도 α, β, γ(도 7 참조)를 측정 가능하도록, 붐 핀에 붐 각도 센서(30), 암 핀에 암 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 경사각 θ(도 7 참조)를 검출하는 차체 경사각 센서(33)가 설치되어 있다. 또한, 각도 센서(30, 31, 32)는 기준면(예를 들어 수평면)에 대한 각도 센서(30A, 31A, 32A)(도 2 참조)로 대체 가능하다.

블레이드 작업 장치(1C)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 암 지지축에 의해 기단부가 회동 가능하게 하부 주행체(11)의 전방에 설치된 도저 암(26)과, 도저 암(26)의 선단에 설치된 블레이드(16)와, 도저 암(26)과 하부 주행체(11)에 걸쳐진 도저 실린더(14)를 구비한다. 실린더(14)가 신장되면 블레이드(16)는 하측 방향으로 이동하고, 실린더(14)가 수축되면 블레이드(16)가 상측 방향으로 이동한다. 암 지지축에는 도저 암(26)의 회동 각도를 검출하는 도저 암 각도 센서(103)가 설치되어 있고, 하부 주행체(11)에는 상부 선회체(12)에 대한 하부 주행체(11)의 상대 선회 각도를 검출하는 선회 각도 센서(104)가 설치되어 있다. 또한, 각도 센서(103)는 기준면(예를 들어 수평면)에 대한 각도 센서(103A)(도 2 참조)로 대체 가능하다. 또한, 선회 각도 센서(104)에 관해서는, 상부 선회체(12)와 하부 주행체(11)의 상대 선회 각도가 검출 가능한 구성이면 되고, 예를 들어 선회 각도 센서(104)를 상부 선회체(12) 설치하고, 하부 주행체(11)에 대한 상부 선회체(12)의 상대 선회 각도를 검출하도록 셔블을 구성해도 된다.

상부 선회체(12)에 설치된 운전실 내에는, 주행 우측 레버(23a)(도 1)를 갖고 주행 우측 유압 모터(3a)(하부 주행체(11))를 조작하기 위한 조작 장치(47a)(도 3)와, 주행 좌측 레버(23b)(도 1)를 갖고 주행 좌측 유압 모터(3b)(하부 주행체(11))를 조작하기 위한 조작 장치(47b)(도 3)와, 조작 우측 레버(1a)(도 1)를 공유하고 붐 실린더(5)(붐(8)) 및 버킷 실린더(7)(버킷(10))를 조작하기 위한 조작 장치(45a, 46a)(도 3)와, 조작 좌측 레버(1b)(도 1)를 공유하고 암 실린더(6)(암(9)) 및 선회 유압 모터(4)(상부 선회체(12))를 조작하기 위한 조작 장치(45b, 46b)(도 3)와, 블레이드 조작 레버(24)를 갖고 도저 실린더(14)(블레이드(16))를 조작하기 위한 조작 장치(49)(도 3)가 설치되어 있다. 이하에서는, 주행 우측 레버(23a), 주행 좌측 레버(23b), 조작 우측 레버(1a), 조작 좌측 레버(1b) 및 블레이드 조작 레버(24)를 조작 레버(1, 23, 24)로 총칭하는 경우가 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 펌프이고, 파일럿 펌프(48)는 고정 용량형 펌프이다. 본 실시 형태에 있어서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 파일럿 라인(143, 144, 145, 146, 147, 148, 149)의 도중에 셔틀 블록(162)이 설치되어 있다. 조작 장치(45, 46, 47, 49)로부터 출력된 유압 신호가, 이 셔틀 블록(162)을 통해 레귤레이터(2a)에도 입력된다. 셔틀 블록(162)의 상세 구성은 생략하지만, 유압 신호가 셔틀 블록(162)을 통해 레귤레이터(2a)에 입력되어 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 분기되어 조작 장치(45, 46, 47, 49), 프론트 제어용 유압 유닛(160) 및 블레이드 제어용 유압 유닛(161) 내의 각 밸브에 접속되어 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 접속되어 있다. 게이트 로크 레버의 포지션은 위치 검출기에서 검출되고, 그 위치 검출기로부터 로크 밸브(39)에 대해 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 개통된다. 즉, 펌프 라인(148a)이 차단된 상태에서는 조작 장치(45, 46, 47, 49)에 의한 조작이 무효화되어, 선회, 굴삭, 블레이드 높이 조정 등의 동작이 금지된다.

조작 장치(45, 46, 47, 49)는, 유압 파일럿 방식이며, 파일럿 펌프(48)로부터 토출되는 압유를 바탕으로, 각각 오퍼레이터에 의해 조작되는 조작 레버(1, 23, 24)의 조작량(예를 들어, 레버 스트로크)과 조작 방향에 따른 파일럿압(조작압이라고 칭하는 경우가 있음)을 발생시킨다. 이와 같이 발생한 파일럿압은, 컨트롤 밸브 유닛(20) 내의 대응하는 유량 제어 밸브(15a 내지 15g)(도 3 참조)의 유압 구동부(150a 내지 156b)에 파일럿 라인(143a 내지 149b)(도 3 참조)을 통해 공급되고, 이들 유량 제어 밸브(15a 내지 15g)를 구동하는 제어 신호로서 이용된다.

유압 펌프(2)로부터 토출된 압유는, 유량 제어 밸브(15a, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f, 15g)(도 3 참조)를 통해 주행 우측 유압 모터(3a), 주행 좌측 유압 모터(3b), 선회 유압 모터(4), 붐 실린더(5), 암 실린더(6), 버킷 실린더(7), 도저 실린더(14)에 공급된다. 공급된 압유에 의해 붐 실린더(5), 암 실린더(6), 버킷 실린더(7)가 신축함으로써, 붐(8), 암(9), 버킷(10)이 각각 회동하여, 버킷(10)의 위치 및 자세가 변화된다. 또한, 공급된 압유에 의해 선회 유압 모터(4)가 회전함으로써, 하부 주행체(11)에 대해 상부 선회체(12)가 선회한다. 그리고 공급된 압유에 의해 주행 우측 유압 모터(3a), 주행 좌측 유압 모터(3b)가 회전함으로써, 하부 주행체(11)이 주행한다. 또한, 공급된 압유에 의해 도저 실린더(14)가 신축함으로써 블레이드(16)의 높이가 변화된다.

도 6은 본 실시 형태에 관한 유압 셔블이 구비하는 머신 가이던스(MG) 및 머신 컨트롤(MC) 시스템의 구성도이다. 도 6의 시스템은, MG로서, 작업 장치(1A, 1C)와 목표면(60)(도 7 참조)의 위치 관계를 표시 장치(53)에 표시하는 처리를 실행한다. 또한, MC로서, 조작 장치(45, 46, 49)가 오퍼레이터에 의해 조작되었을 때, 프론트 작업 장치(1A)와 블레이드 작업 장치(1C)를 미리 정해진 조건에 기초하여 제어하는 처리를 실행한다. 본 명세서에서는 머신 컨트롤(MC)을 조작 장치(45, 46, 49)의 비조작 시에 작업 장치(1A, 1C)의 동작을 컴퓨터에 의해 제어하는 「자동 제어」에 대해, 조작 장치(45, 46, 49)의 조작 시에만 작업 장치(1A, 1C)의 동작을 컴퓨터에 의해 제어하는 「반자동 제어」라고 칭하는 경우가 있다. 다음으로 본 실시 형태에 있어서의 MC 제어의 상세를 설명한다.

프론트 작업 장치(1A)의 MC 제어로서는, 조작 장치(45b, 46a)를 통해 굴삭 조작(구체적으로는, 아암 크라우드, 버킷 크라우드 및 버킷 덤프 중 적어도 하나의 지시)이 입력된 경우, 목표면(60)(도 7 참조)과 작업 장치(1A)의 선단(본 실시 형태에서는 버킷(10)의 클로라고 함)의 위치 관계에 기초하여, 작업 장치(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 신장시켜 강제적으로 붐 상승 동작을 행함)를, 해당되는 유량 제어 밸브(15a, 15b, 15c)에 출력한다.

블레이드 작업 장치(1C)의 MC 제어로서는, 조작 장치(49)를 통해 블레이드(16)의 높이 조절 조작이 입력된 경우, 목표면(60)과 블레이드(16)의 하단의 위치 관계에 기초하여, 블레이드 하단의 위치가 목표면(60) 상 및 그 상방의 영역 내에 유지되도록 유압 액추에이터(도저 실린더)(14)를 강제적으로 동작시키는 제어 신호(예를 들어, 도저 실린더(14)를 신장시켜 강제적으로 블레이드(16)의 하강 동작을 행함)를 유량 제어 밸브(15g)에 출력한다. 본 명세서에서는 이 프론트 작업 장치(1A) 및 블레이드 작업 장치(1C)에 관한 MC 제어를 「영역 제한 제어」라고 칭하는 경우도 있다.

이들 MC 제어에 의해 버킷(10)의 클로 및 블레이드(16)의 하단이 목표면(60)의 하방으로 침입하는 것이 방지되므로, 오퍼레이터의 기량의 정도에 관계없이 목표면(60)에 따른 굴삭 및 정지가 가능해진다. 또한, 본 실시 형태에서는, MC 시의 프론트 작업 장치(1A)의 제어점을, 유압 셔블의 버킷(10)의 클로(작업 장치(1A)의 선단)에 설정하고 있지만, 제어점은 작업 장치(1A)의 선단 부분의 점이면 버킷 클로 이외에도 변경 가능하다. 예를 들어, 버킷(10)의 저면이나, 버킷 링크(13)의 최외부도 선택 가능하다. 블레이드 작업 장치(1C)의 제어점(블레이드 하단)도 마찬가지로 작업 장치(1C) 상의 점이면 적절하게 변경 가능하다.

도 6의 시스템은, 작업 장치 자세 검출 장치(50)와, 목표면 설정 장치(51)와, 오퍼레이터 조작 검출 장치(52a)와, 운전실 내에 설치되고, 목표면(60)과 작업 장치(1A, 1C)의 위치 관계가 표시 가능한 표시 장치(예를 들어 액정 디스플레이)(53)와, 조작 레버(1a)에 설치되고, 머신 컨트롤의 유효 무효를 택일적로 전환하는 머신 컨트롤 ON/OFF 스위치(17)와, 상부 선회체(12) 상에 설치된 GNSS 수신기 등의 2개의 위성 통신 안테나(25a, 25b)와, 2개의 작업 장치(1A, 1C) 중에서 표시 장치(53)에 목표면(60)과의 위치 관계를 표시하는 작업 장치를 선택하기 위한 표시 선택 스위치(96)와, 2개의 작업 장치(1A, 1C) 중에서 MC 제어를 실행하는 작업 장치를 선택하기 위한 제어 선택 스위치(97)와, MG 및 MC 제어를 담당하는 컴퓨터인 컨트롤러(제어 장치)(40)를 구비하고 있다.

작업 장치 자세 검출 장치(50)는, 붐 각도 센서(30), 암 각도 센서(31), 버킷 각도 센서(32), 차체 경사각 센서(33), 도저 암 각도 센서(103), 선회 각도 센서(104)로 구성된다. 이들 각도 센서(30, 31, 32, 33, 10, 104)는 작업 장치(1A, 1C)의 자세 센서로서 기능하고 있다.

목표면 설정 장치(51)는, 목표면(60)에 관한 정보(각 목표면의 위치 정보나 경사 각도 정보를 포함함)를 입력 가능한 인터페이스이다. 목표면 설정 장치(51)는, 글로벌 좌표계(절대 좌표계) 상에 규정된 목표면의 3차원 데이터를 저장한 외부 단말기(도시하지 않음)와 접속되어 있다. 또한, 목표면 설정 장치(51)를 통한 목표면의 입력은, 오퍼레이터가 수동으로 행해도 된다.

오퍼레이터 조작 검출 장치(52a)는, 오퍼레이터에 의한 조작 레버(1a, 1b)(조작 장치(45a, 45b, 46a)) 및 조작 레버(24)(조작 장치(49))의 조작에 의해 파일럿 라인(143, 144, 145, 146)에 발생하는 조작압(제1 제어 신호)을 취득하는 압력 센서(70a, 70b, 71a, 71b, 72a, 72b, 76a, 76b)로 구성된다. 즉, 작업 장치(1A)에 관한 유압 실린더(5, 6, 7)에 대한 조작과, 작업 장치(1C)에 관한 유압 실린더(14)의 조작을 검출하고 있다.

머신 컨트롤 ON/OFF 스위치(17)는, 조이 스틱 형상의 조작 레버(1a)에 있어서의 전방면의 상단부에 설치되어 있고, 예를 들어 조작 레버(1a)를 쥐는 오퍼레이터의 엄지손가락에 의해 눌러진다. 머신 컨트롤 ON/OFF 스위치(17)는 모멘터리 스위치이며, 눌러질 때마다 머신 컨트롤의 유효와 무효가 전환된다. 또한, 스위치(17)의 설치 장소는 조작 레버(1a(1b))에 한정되지 않고, 그 밖의 장소에 설치해도 된다.

표시 선택 스위치(96)는, 복수의 작업 장치(1A, 1C) 중에서 표시 장치(53)에 표시되는 작업 장치를 오퍼레이터가 선택하기 위한 장치이며, 오퍼레이터에 의해 선택된 작업 장치를 표시 장치(53)에 표시시키는 신호(제1 입력 신호)를 표시 전환부(81c)에 출력한다. 구체적으로는, 표시 선택 스위치(96)는, 표시 장치(53)에 작업 장치를 표시하는 패턴으로서, 프론트 작업 장치(1A)를 표시하는 제1 패턴, 블레이드 작업 장치(1C)를 표시하는 제2 패턴, 2개의 작업 장치(1A, 1C)를 모두 표시하는 제3 패턴 중 어느 것의 전환 위치를 선택 가능하게 구성되어 있고, 전환 위치마다 상이한 제1 입력 신호를 출력한다.

제어 선택 스위치(97)는, 복수의 작업 장치(1A, 1C) 중에서 MC를 유효하게 하는 작업 장치를 오퍼레이터가 선택하기 위한 장치이며, 오퍼레이터에 의해 선택된 작업 장치의 MC를 유효하게 하는 신호(제2 입력 신호)를 제어 전환부(81f)에 출력한다. 구체적으로는, MC를 유효하게 하는 패턴으로서, 프론트 작업 장치(1A)의 MC를 실행하지만 블레이드 작업 장치(1C)의 MC는 실행하지 않는 제1 패턴과, 블레이드 작업 장치(1C)의 MC를 실행하지만 프론트 작업 장치(1A)의 MC는 실행하지 않는 제2 패턴과, 프론트 작업 장치(1A)와 블레이드 작업 장치(1C)의 양쪽의 MC를 실행하는 제3 패턴 중 어느 것의 전환 위치를 선택 가능하게 구성되어 있고, 전환 위치마다 상이한 제2 입력 신호가 출력된다.

또한, 스위치(96, 97)는, 하드웨어로 구성할 필요는 없고, 예를 들어 표시 장치(53)를 터치 패널화하고, 그 표시 화면 상에 표시되는 그래피컬 유저 인터페이스(GUI)로 구성해도 된다.

<프론트 제어용 유압 유닛(160)>

도 4에 도시한 바와 같이, 프론트 제어용 유압 유닛(160)은, 붐(8)용 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 4 참조)와, 1차 포트측이 펌프 라인(148a)을 통해 파일럿 펌프(48)에 접속되고 파일럿 펌프(48)로부터의 파일럿압을 감압하여 출력하는 전자 비례 밸브(54a)(도 4 참조)와, 붐(8)용 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) 중 고압측을 선택하여, 유량 제어 밸브(15a)의 유압 구동부(150a)로 유도하는 셔틀 밸브(82a)(도 4 참조)와, 붐(8)용 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 4 참조)와, 1차 포트측이 파일럿 펌프(48)에 접속되고 파일럿 펌프(48)로부터의 파일럿압을 감압하여 출력하는 전자 비례 밸브(54c)(도 4 참조)와, 파일럿 라인(144b) 내의 파일럿압과 전자 비례 밸브(54c)로부터 출력되는 제어압 중 고압측을 선택하여, 유량 제어 밸브(15a)의 유압 구동부(150b)로 유도하는 셔틀 밸브(82b)(도 4 참조)를 구비하고 있다.

또한, 프론트 제어용 유압 유닛(160)은, 암(9)용 파일럿 라인(145a, 145b)에 설치되고, 조작 레버(1b)의 조작량으로서 파일럿압(제1 제어 신호)을 검출하여 제어 컨트롤러(40)에 출력하는 압력 센서(71a, 71b)(도 4 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 4 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 4 참조)와, 1차 포트측이 파일럿 펌프(48)에 접속되고 파일럿 펌프(48)로부터의 파일럿압을 감압하여 출력하는 전자 비례 밸브(55c)(도 4 참조)와, 파일럿 라인(145a) 내의 파일럿압과 전자 비례 밸브(55c)로부터 출력되는 제어압 중 고압측을 선택하여, 유량 제어 밸브(15b)의 유압 구동부(151a)로 유도하는 셔틀 밸브(84a)(도 4 참조)가 설치되어 있다.

또한, 프론트 제어용 유압 유닛(160)은, 버킷(10)용 파일럿 라인(146a, 146b)에는, 조작 레버(1a)의 조작량으로서 파일럿압(제1 제어 신호)을 검출하여 제어 컨트롤러(40)에 출력하는 압력 센서(72a, 72b)(도 4 참조)와, 제어 컨트롤러(40)로부터의 제어 신호를 기초로 파일럿압(제1 제어 신호)을 저감하여 출력하는 전자 비례 밸브(56a, 56b)(도 4 참조)와, 1차 포트측이 파일럿 펌프(48)에 접속되고 파일럿 펌프(48)로부터의 파일럿압을 감압하여 출력하는 전자 비례 밸브(56c, 56d)(도 4 참조)와, 파일럿 라인(146a, 146b) 내의 파일럿압과 전자 비례 밸브(56c, 56d)로부터 출력되는 제어압 중 고압측을 선택하여, 유량 제어 밸브(15c)의 유압 구동부(152a, 152b)로 유도하는 셔틀 밸브(83a, 83b)(도 4 참조)가 각각 설치되어 있다. 또한, 도 4에서는, 압력 센서(70, 71, 72)와 제어 컨트롤러(40)의 접속선은 지면의 사정상 생략하고 있다.

<블레이드 제어용 유압 유닛(161)>

블레이드 제어용 유압 유닛(161)은, 도 5에 도시한 바와 같이, 블레이드(16)(도저 실린더(14))용 파일럿 라인(143a, 143b)에는, 조작 레버(24)의 조작량으로서 파일럿압(제1 제어 신호)을 검출하여 제어 컨트롤러(40)에 출력하는 압력 센서(76a, 76b)와, 제어 컨트롤러(40)로부터의 제어 신호를 기초로 파일럿압(제1 제어 신호)을 저감하여 출력하는 전자 비례 밸브(57a, 57b)와, 1차 포트측이 파일럿 펌프(48)에 접속되고 파일럿 펌프(48)로부터의 파일럿압을 감압하여 출력하는 전자 비례 밸브(57c, 57d)와, 파일럿 라인(143a, 143b) 내의 파일럿압과 전자 비례 밸브(57c, 57d)로부터 출력되는 제어압 중 고압측을 선택하여, 유량 제어 밸브(15g)의 유압 구동부(156a, 156b)로 유도하는 셔틀 밸브(85a, 85b)가 각각 설치되어 있다. 또한, 도 5에서는, 압력 센서(76)와 제어 컨트롤러(40)의 접속선은 지면의 사정상 생략하고 있다.

전자 비례 밸브(54b, 55a, 55b, 56a, 56b, 57a, 57b)는, 비통전 시에는 개방도가 최대이고, 제어 컨트롤러(40)로부터의 제어 신호인 전류를 증대시킬수록 개방도는 작아진다. 한편, 전자 비례 밸브(54a, 54c, 55c, 56c, 56d, 57c, 57d)는, 비통전 시에는 개방도를 제로, 통전 시에 개방도를 갖고, 제어 컨트롤러(40)로부터의 전류(제어 신호)를 증대시킬수록 개방도는 커진다. 이와 같이 각 전자 비례 밸브의 개방도(54, 55, 56, 57)는 제어 컨트롤러(40)로부터의 제어 신호에 따른 것이 된다.

상기한 바와 같이 구성되는 제어용 유압 유닛(160, 161)에 있어서, 제어 컨트롤러(40)로부터 제어 신호를 출력하여 전자 비례 밸브(54a, 54c, 55c, 56c, 56d, 56c, 56d)를 구동하면, 대응하는 조작 장치(45a, 46a, 49)의 오퍼레이터 조작이 없는 경우에도 파일럿압(제2 제어 신호)을 발생시킬 수 있으므로, 붐 상승 동작, 붐 하강 동작, 아암 크라우드 동작, 버킷 크라우드 동작, 버킷 덤프 동작, 블레이드 상승 동작 또는 블레이드 하강 동작을 강제적으로 발생시킬 수 있다. 또한, 이와 마찬가지로 제어 컨트롤러(40)에 의해 전자 비례 밸브(54b, 55a, 55b, 56a, 56b, 57a, 57b)를 구동하면, 조작 장치(45a, 45b, 46a, 49)의 오퍼레이터 조작에 의해 발생한 파일럿압(제1 제어 신호)을 저감한 파일럿압(제2 제어 신호)을 발생시킬 수 있고, 붐 하강 동작, 아암 크라우드/덤프 동작, 버킷 크라우드/덤프 동작, 블레이드 상승/하강 동작의 속도를 오퍼레이터 조작의 값으로부터 강제적으로 저감할 수 있다.

본 명세서에서는, 유량 제어 밸브(15a 내지 15c, 15g)에 대한 제어 신호 중, 조작 장치(45a, 45b, 46a, 49)의 조작에 의해 발생한 파일럿압을 「제1 제어 신호」라고 칭한다. 그리고 유량 제어 밸브(15a 내지 15c, 15g)에 대한 제어 신호 중, 제어 컨트롤러(40)에 의해 전자 비례 밸브(54b, 55a, 55b, 56a, 56b, 57a, 57b)를 구동하여 제1 제어 신호를 보정(저감)하여 생성된 파일럿압과, 제어 컨트롤러(40)에 의해 전자 비례 밸브(54a, 54c, 55c, 56c, 56d, 57c, 57d)를 구동하여 제1 제어 신호와는 별도로 새롭게 생성된 파일럿압을 「제2 제어 신호」라고 칭한다.

상세는 후술하지만, 제2 제어 신호는, 제1 제어 신호에 의해 발생되는 작업 장치(1A, 1C)의 제어점의 속도 벡터가 소정의 제한에 반할 때에 생성되고, 당해 소정의 제한에 반하지 않는 작업 장치(1A, 1C)의 제어점의 속도 벡터를 발생시키는 제어 신호로서 생성된다. 또한, 동일한 유량 제어 밸브(15a 내지 15c, 15g)에 있어서의 한쪽의 유압 구동부에 대해 제1 제어 신호가, 다른 쪽의 유압 구동부에 대해 제2 제어 신호가 생성되는 경우에는, 제2 제어 신호를 우선적으로 유압 구동부에 작용시키는 것으로 하여, 제1 제어 신호를 전자 비례 밸브로 차단하고, 제2 제어 신호를 당해 다른 쪽의 유압 구동부에 입력한다. 따라서, 유량 제어 밸브(15a 내지 15c, 15g) 중 제2 제어 신호가 연산된 것에 대해서는 제2 제어 신호를 기초로 제어되고, 제2 제어 신호가 연산되지 않은 것에 대해서는 제1 제어 신호를 기초로 제어되고, 제1 및 제2 제어 신호의 양쪽이 발생하지 않은 것에 대해서는 제어(구동)되지 않게 된다. 상기한 바와 같이 제1 제어 신호와 제2 제어 신호를 정의하면, MC는, 제2 제어 신호에 기초하는 유량 제어 밸브(15a 내지 15c, 15g)의 제어라고 할 수도 있다.

<제어 컨트롤러(40)>

도 6에 있어서 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, 작업 장치 자세 검출 장치(50)인 각도 센서(30 내지 32, 103, 104) 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 포함함)인 오퍼레이터 조작 검출 장치(52a)로부터의 신호와, 선택 스위치(96, 97)로부터의 신호를 입력하고, CPU(92)가 연산 가능하도록 변환한다. ROM(93)은, 후술하는 흐름도에 관한 처리를 포함하여 MG·MC를 실행하기 위한 제어 프로그램과, 당해 흐름도의 실행에 필요한 각종 정보 등이 기억된 기록 매체이고, CPU(92)는, ROM(93)에 기억된 제어 프로그램에 따라서 입력부(91) 및 메모리(93, 94)로부터 도입한 신호에 대해 소정의 연산 처리를 행한다. 출력부(95)는, CPU(92)에서의 연산 결과에 따른 출력용 신호를 작성하고, 그 신호를 전자 비례 밸브(54 내지 57) 또는 표시 장치(53)에 출력함으로써, 유압 액추에이터(5 내지 7, 14)를 구동·제어하거나, 차체(1B), 버킷(10), 블레이드(16) 및 목표면(60) 등의 화상을 표시 장치(53)의 화면 상에 표시시키거나 한다.

또한, 도 6의 제어 컨트롤러(40)는, 기억 장치로서 ROM(93) 및 RAM(94)라고 하는 반도체 메모리를 구비하고 있지만, 기억 장치라면 특히 대체 가능하고, 예를 들어 하드디스크 드라이브 등의 자기 기억 장치를 구비해도 된다.

도 8은, 본 발명의 실시 형태에 관한 제어 컨트롤러(40)의 기능 블록도이다. 제어 컨트롤러(40)는, MG·MC 제어부(43)와, 전자 비례 밸브 제어부(44)와, 표시 제어부(374)를 구비하고 있다.

<표시 제어부(374)>

표시 제어부(374)는, MG·MC 제어부(43)로부터 출력되는 작업 장치 자세, 목표면, 머신 컨트롤의 ON/OFF 상태, 스위치(96)에 의한 작업 기계의 선택 상태의 정보를 기초로 표시 장치(53)를 제어하는 부분이다. 표시 제어부(374)에는, 각 작업 장치(1A, 1C)의 화상 및 아이콘을 포함하는 표시 관련 데이터가 다수 저장되어 있는 표시 ROM이 구비되어 있고, 표시 제어부(374)가, 입력 정보에 포함되는 플래그에 기초하여 소정의 프로그램을 판독함과 함께, 표시 장치(53)에 있어서의 표시 제어를 한다. 표시 화면의 구체예에 대해서는 후술한다.

<MG·MC 제어부(43), 전자 비례 밸브 제어부(44)>

도 9는 도 8 중의 MG·MC 제어부(43)의 기능 블록도이다. MG·MC 제어부(43)는, 조작량 연산부(43a)와, 자세 연산부(43b)와, 목표면 연산부(43c)와, 선회체 위치 연산부(43z)와, 프론트 위치 연산부(81a)와, 블레이드 위치 연산부(81b)와, 표시 전환부(81c)와, 프론트 제어부(81d)와, 블레이드 제어부(81e)와, 제어 전환부(81f)를 구비하고 있다.

조작량 연산부(43a)는, 오퍼레이터 조작 검출 장치(52a)로부터의 입력을 기초로 조작 장치(45a, 45b, 46a, 49)(조작 레버(1a, 1b, 24))의 조작량을 산출한다. 압력 센서(70, 71, 72, 76)의 검출값으로부터 조작 장치(45a, 45b, 46a, 49)의 조작량을 산출할 수 있다.

또한, 압력 센서(70, 71, 72, 76)에 의한 조작량의 산출은 일례에 불과하며, 예를 들어 각 조작 장치(45a, 45b, 46a, 49)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, 14)의 신축량을 검출하는 스트로크 센서를 설치하고, 검출한 신축량의 시간 변화를 기초로 각 실린더의 동작 속도를 산출하는 구성도 적용 가능하다.

선회체 위치 연산부(43z)는, RTK-GPS(Real Time Kinematic Global Positioning System) 계측에 의해, 위성 통신 안테나(25a, 25b)의 출력으로부터 글로벌 좌표계에 있어서의 상부 선회체(12)의 위치 정보를 취득한다. 이때 위성 통신 안테나(25a, 25b)는 상부 선회체(12)의 위치 센서로서 기능하고 있다.

자세 연산부(43b)는 작업 장치 자세 검출 장치(50)로부터의 정보에 기초하여, 로컬 좌표계에 있어서의 프론트 작업 장치(1A)의 자세, 버킷(10)의 클로의 위치, 블레이드 작업 장치(1C)의 자세 및 블레이드(16) 하단의 위치를 연산한다.

프론트 작업 장치(1A)의 자세는 도 7의 셔블 좌표계(로컬 좌표계) 상에 정의할 수 있다. 도 7의 셔블 좌표계(XZ 좌표계)는, 상부 선회체(12)에 설정된 좌표계이며, 상부 선회체(12)에 회동 가능하게 지지되어 있는 붐(8)의 기저부를 원점으로 하고, 상부 선회체(12)에 있어서의 수직 방향으로 Z축, 수평 방향으로 X축을 설정하였다. X축에 대한 붐(8)의 경사각을 붐각 α, 붐(8)에 대한 암(9)의 경사각을 암각 β, 암에 대한 버킷 클로의 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, 암각 β는 암 각도 센서(31)에 의해, 버킷각 γ는 버킷 각도 센서(32)에 의해, 경사각 θ는 차체 경사각 센서(33)에 의해 검출된다. 도 7 중에 규정한 바와 같이 붐(8), 암(9), 버킷(10)의 길이를 각각 L1, L2, L3으로 하면, 셔블 좌표계에 있어서의 버킷 클로 위치의 좌표 및 작업 장치(1A)의 자세는 L1, L2, L3, α, β, γ로 표현할 수 있다.

블레이드 작업 장치(1C)의 자세도 마찬가지로 정의할 수 있다. 여기서는, 도저 암(26)의 기저부(도 2의 부호 103을 붙인 부분)를 원점으로 하고, 하부 주행체(11)에 있어서의 수직 방향으로 W축, 수평 방향으로 U축을 설정하고, U축에 대한 도저 암(26)의 경사각을 도저각 δ로 한다(도 2 참조). 도저 암(26)의 기저부로부터 블레이드(16)의 하단까지의 거리는 일정하므로, UW 좌표에 있어서의 블레이드 하단의 좌표는 δ로 표현할 수 있다. UW 좌표계에 있어서의 블레이드 하단의 좌표는, 선회체 위치 연산부(43z)에서 취득한 글로벌 좌표계에 있어서의 상부 선회체(3)의 좌표와, 선회 각도 센서(104)에 의해 검출된 선회 각도를 기초로 글로벌 좌표계의 값으로 변환할 수 있다.

프론트 위치 연산부(81a)는, 자세 연산부(43b)로부터의 로컬 좌표계에 있어서의 프론트 작업 장치(1A)의 자세 및 버킷(10)의 클로의 위치와, 선회체 위치 연산부(43z)로부터의 글로벌 좌표계에 있어서의 상부 선회체(12)의 위치를 기초로, 글로벌 좌표계에 있어서의 프론트 작업 장치(1A)의 자세 및 버킷(10)의 클로의 위치를 연산한다.

블레이드 위치 연산부(81b)는, 자세 연산부(43b)로부터의 로컬 좌표계에 있어서의 블레이드 작업 장치(1C)의 자세 및 블레이드(16) 하단의 위치와, 선회체 위치 연산부(43z)로부터의 글로벌 좌표계에 있어서의 상부 선회체(12)의 위치를 기초로, 글로벌 좌표계에 있어서의 블레이드 작업 장치(1C)의 자세 및 블레이드(16) 하단의 위치를 연산한다.

목표면 연산부(43c)는, 목표면 설정 장치(51)로부터의 글로벌 좌표계에서의 목표면의 3차원 데이터와, 프론트 위치 연산부(81a)로부터의 글로벌 좌표계에 있어서의 버킷(10)의 클로의 위치와, 블레이드 위치 연산부(81b)로부터의 글로벌 좌표계에 있어서의 블레이드(16)의 하단의 위치를 기초로, 버킷 선단 또는 블레이드 하단으로부터 가장 가까운 목표면(60)의 위치 정보를 연산하고, 이것들을 ROM(93) 내에 기억시킨다. 본 실시 형태에서는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 3차원의 목표면을 작업 장치(1A) 또는 작업 장치(1C)가 이동하는 평면(작업 장치(1A, 1C)의 동작 평면)에서 절단한 단면 형상을 목표면(60)(2차원의 목표면)으로서 이용한다.

또한, 도 7의 예에서는 목표면(60)은 하나이지만, 목표면이 복수 존재하는 경우도 있다. 본 실시 형태에서는 각 작업 장치(1A, 1C)로부터 가장 가까운 것을 목표면으로 설정하기 때문에, 목표면이 복수 존재하는 경우에는, 프론트 작업 장치(1A)와 블레이드 작업 장치(1C)에서 목표면(60)이 상이한 경우가 있다. 각 작업 장치(1A, 1C)의 목표면의 선택은, 상기한 방법 이외에도 예를 들어 버킷 클로 또는 블레이드 하단의 하방에 위치하는 것을 목표면으로 하는 방법이나, 임의로 선택한 것을 목표면으로 하는 방법 등이 있다.

또한, 목표면(60)의 위치 정보는, 자세 연산부(43b)가 이용한 로컬 좌표계(XZ 좌표계, UW 좌표계)의 값으로 변환하면, 자세 연산부(43b)의 연산 결과를 글로벌 좌표로 변환하는 일 없이 프론트 위치 연산 및 블레이드 위치 연산과 프론트 제어 및 블레이드 제어에 이용할 수 있다.

<MG: 머신 가이던스>

표시 전환부(81c)는, 복수의 작업 장치(1A, 1C) 중 표시 장치(53)에 표시되는 작업 장치를 표시 선택 스위치(96)로부터 입력되는 제1 입력 신호에 따라서 전환하는 장치이며, 복수의 작업 장치(1A, 1C) 중 제1 입력 신호가 지정하는 작업 장치와 그 목표 작업 대상의 위치를 표시 장치(53)에 선택적으로 표시한다. 표시 전환부(81c)에는, 프론트 위치 연산부(81a)로부터의 프론트 작업 장치(1A)의 자세 및 버킷(10)의 클로의 위치와, 블레이드 위치 연산부(81b)로부터의 블레이드 작업 장치(1C)의 자세 및 블레이드(16) 하단의 위치가 입력되어 있다. 어느 위치도, 목표면 연산부(43c)로부터의 목표면(60)의 위치 정보와 좌표계를 통일하면, 어느 쪽의 좌표계의 위치를 표시 전환부(81c)에 입력해도 상관없다. 표시 전환부(81c)는, 프론트 위치 연산부(81a) 및 블레이드 위치 연산부(81b)로부터 입력되는 자세·위치 정보 중, 표시 선택 스위치(96)로부터의 제1 입력 신호에 의해 선택된 패턴(스위치(96)의 전환 위치)에 따른 자세·위치 정보를 표시 제어부(374)에 출력한다. 구체적으로는, 프론트 작업 장치(1A)가 표시되는 제1 패턴, 블레이드 작업 장치(1C)가 표시되는 제2 패턴, 2개의 작업 장치(1A, 1C)가 모두 표시되는 제3 패턴이 있다.

표시 제어부(374)에는, 목표면 연산부(43c)로부터 목표면(60)의 위치 정보가 입력되어 있다. 표시 제어부(374)는, 이것과 표시 전환 장치(81c)로부터의 작업 장치의 자세·위치 정보를 기초로 표시 장치(53)에 작업 장치(1A, 1C)와 목표면(60)을 표시한다.

도 10은, 프론트 작업 장치(1A)가 표시되는 제1 패턴의 표시 화면의 예이다. 표시 장치(53)의 화면(400) 내에는, 목표면의 라인(401)과 셔블 측면의 외형도(402)가 표시되어 있다. 셔블 외형도(402) 내에는, 상부 선회체(12)의 외형도(403)와, 하부 주행체(11)의 외형도(404)와 함께, 프론트 작업 장치(1A)의 구성 요소인 붐(8), 암(9), 버킷(10)의 외형도(405, 406, 407)를 표시한다. 오퍼레이터는 화면(400)을 확인함으로써, 셔블의 차체 및 프론트 작업 장치(1A)가 목표면(60)의 라인(401)에 대해 어느 위치에 있는지 파악할 수 있다.

도 11은, 블레이드 작업 장치(1C)가 표시되는 제2 패턴의 표시 화면의 예이다. 표시 장치(53)의 화면(400) 내에는, 목표면의 라인(401)과 셔블 측면의 외형도(402)를 표시한다. 셔블 외형도(402) 내에는, 상부 선회체(12)의 외형도(403), 하부 주행체(11)의 외형도(404)와 함께, 블레이드 작업 장치(1C)의 외형도(408)를 표시한다.

또한, 블레이드 위치가 화면(400)의 횡방향의 대략 중심에 위치하도록 화면(400)의 표시 범위를 도 11로부터 적절하게 이동시킴으로써, 블레이드(16)를 중심으로 한 주위의 목표면의 라인(401)의 형상을 확인하기 쉽게 하고 있다. 오퍼레이터는 화면(400)을 확인함으로써, 셔블의 차체 및 블레이드 작업 장치(1C)가 목표면의 라인(401)에 대해 어느 위치에 있는지 파악할 수 있다.

이 실시 형태의 구성에 의해, 표시 장치(53)에 표시하는 위치 정보를 프론트 위치 정보와 블레이드 위치 정보 중 어느 것으로 할지를 표시 선택 스위치(96)로 선택하는 것이 가능해진다. 따라서, 프론트 작업 장치(1A) 외에도 블레이드 작업 장치(1C)를 대상으로 하여 MG를 행할 수 있는 작업 기계를 실현할 수 있다.

<MC: 머신 컨트롤>

프론트 제어부(81d)는, 조작 장치(45a, 45b, 46a)의 조작 시에, 목표면(60)의 위치와 프론트 작업 장치(1A)의 자세 및 버킷(10)의 클로의 위치에 기초하여, 목표면(60) 상, 또는 그 상방에 버킷(10)의 클로(제어점)가 위치하도록 작업 장치(1A)의 동작을 제어하는 MC 제어(반자동 제어)를 실행하기 위한 장치이다.

블레이드 제어부(81e)는 조작 장치(49)의 조작 시에, 목표면(60)의 위치와 블레이드 작업 장치(1C)의 자세 및 블레이드 하단의 위치에 기초하여, 목표면(60) 상, 또는 그 상방에 블레이드 하단(제어점)이 위치하도록 작업 장치(1C)의 동작을 제어하는 MC 제어(반자동 제어)를 실행하기 위한 장치이다.

제어 전환부(81f)는, 복수의 작업 장치(1A, 1C) 중 MC를 유효하게 하는 작업 장치를, 제어 선택 스위치(97)로부터 입력되는 제2 입력 신호에 따라서 전환하는 장치이다. 제어 전환부(81f)에는, 프론트 제어부(81d)와 블레이드 제어부(81e)로부터의 목표 파일럿압이 입력되어 있다. 제어 전환부(81)는, 프론트 제어부(81d)와 블레이드 제어부(81e)로부터 입력되는 목표 파일럿압 중, 제어 선택 스위치(97)로부터의 제2 입력 신호에 의해 선택된 패턴(스위치(97)의 전환 위치)에 따른 목표 파일럿압을 전자 비례 밸브 제어부(44)에 출력한다. 구체적으로는, 프론트 제어부(81d)로부터의 목표 파일럿압을 출력하여 프론트 작업 장치(1A)가 제어되는 제1 패턴과, 블레이드 제어부(81e)로부터의 목표 파일럿압을 출력하여 블레이드 작업 장치(1C)가 제어되는 제2 패턴이 있다.

다음으로 도면을 사용하여 프론트 제어부(81d) 및 블레이드 제어부(81e)에 의한 MC의 상세를 설명한다.

[프론트 작업 장치(1A)의 MC의 흐름도]

도 12는 프론트 제어부(81d)에서 실행되는 MC의 흐름도이며, 조작 장치(45a, 45b, 46a)가 오퍼레이터에 의해 조작되면 처리가 개시된다.

S410에서는, 프론트 제어부(81d)는, 조작량 연산부(43a)에서 연산된 조작량을 기초로 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 동작 속도(실린더 속도)를 연산한다.

S420에서는, 프론트 제어부(81d)는, S410에서 연산된 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 동작 속도와, 자세 연산부(43b)에서 연산된 작업 장치(1A)의 자세를 기초로, 오퍼레이터 조작에 의한 버킷 선단(클로)의 속도 벡터 B를 연산한다.

S430에서는, 프론트 제어부(81d)는, 자세 연산부(43b)에서 연산한 버킷(10)의 클로 위치(좌표)와, ROM(93)에 기억된 목표면(60)을 포함하는 직선의 거리로부터, 버킷 선단으로부터 제어 대상의 목표면(60)까지의 거리 Db(도 7 참조)를 산출한다. 그리고 거리 Db와 도 13의 그래프를 기초로 버킷 선단의 속도 벡터의 목표면(60)에 수직인 성분의 제한값 ay를 산출한다.

S440에서는, 프론트 제어부(81d)는, S420에서 산출한 오퍼레이터 조작에 의한 버킷 선단의 속도 벡터 B에 있어서, 목표면(60)에 수직인 성분 by를 취득한다.

S450에서는, 프론트 제어부(81d)는, S430에서 산출한 제한값 ay가 0 이상인지 여부를 판정한다. 또한, 도 12의 우측 상단에 나타낸 바와 같이 xy 좌표를 설정한다. 당해 xy 좌표에서는, x축은 목표면(60)과 평행하고 도면 중 우측 방향을 정으로 하고, y축은 목표면(60)에 수직이고 도면 중 상측 방향을 정으로 한다. 도 12 중의 범례에서는 수직 성분 by 및 제한값 ay는 부이고, 수평 성분 bx 및 수평 성분 cx 및 수직 성분 cy는 정이다. 그리고 도 13으로부터 명백하지만, 제한값 ay가 0일 때는 거리 Db가 0, 즉 클로가 목표면(60) 상에 위치하는 경우이고, 제한값 ay가 정일 때는 거리 Db가 부, 즉 클로가 목표면(60)보다 하방에 위치하는 경우이고, 제한값 ay가 부일 때는 거리 Db가 정, 즉 클로가 목표면(60)보다 상방에 위치하는 경우이다. S450에서 제한값 ay가 0 이상이라고 판정된 경우(즉, 클로가 목표면(60) 상, 또는 그 하방에 위치하는 경우)에는 S460으로 진행하고, 제한값 ay가 0 미만인 경우에는 S480으로 진행한다.

S460에서는, 프론트 제어부(81d)는, 오퍼레이터 조작에 의한 클로의 속도 벡터 B의 수직 성분 by가 0 이상인지 여부를 판정한다. by가 정인 경우는 속도 벡터 B의 수직 성분 by가 상향인 것을 나타내고, by가 부인 경우는 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 미만인 경우에는 S500으로 진행한다.

S470에서는, 프론트 제어부(81d)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, 프론트 제어부(81d)는, 머신 컨트롤에 의한 붐(8)의 동작에 의해 발생해야 할 버킷 선단의 속도 벡터 C의 목표면(60)에 수직인 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 수직인 성분을 ty, 수평한 성분 tx라고 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」가 된다. 즉, S520에 이른 경우의 목표 속도 벡터의 수직 성분 ty는 제한값 ay로 제한되어, 머신 컨트롤에 의한 강제 붐 상승이 발동한다.

S480에서는, 프론트 제어부(81d)는, 오퍼레이터 조작에 의한 클로의 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, 프론트 제어부(81d)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 이른 경우, 머신 컨트롤에 의해 붐(8)을 동작시킬 필요가 없으므로, 프론트 제어부(81d)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」가 되어, 오퍼레이터 조작에 의한 속도 벡터 B와 일치한다(S540).

S550에서는, 프론트 제어부(81d)는, S520 또는 S540에서 결정한 목표 속도 벡터 T(ty, tx)를 기초로 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 목표 속도를 연산한다. 또한, 상기 설명으로부터 명백하지만, 도 12의 경우에 목표 속도 벡터 T가 속도 벡터 B와 일치하지 않을 때에는, 머신 컨트롤에 의한 붐(8)의 동작에 의해 발생하는 속도 벡터 C를 속도 벡터 B에 더함으로써 목표 속도 벡터 T를 실현한다.

S560에서는, 프론트 제어부(81d)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)에 대한 목표 파일럿압을 연산한다.

S590에서는, 프론트 제어부(81d)는, 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 유량 제어 밸브(15a, 15b, 15c)에 대한 목표 파일럿압을 제어 전환부(81f)에 출력한다.

제어 선택 스위치(97)에 의해 프론트 작업 장치(1A)의 MC를 실행하는 제1 패턴이 선택되어 있고, S590에서 출력된 목표 파일럿압이 전자 비례 밸브 제어부(44)에 입력되는 경우, 전자 비례 밸브 제어부(44)는, 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 유량 제어 밸브(15a, 15b, 15c)에 목표 파일럿압이 작용하도록 전자 비례 밸브(54, 55, 56)를 제어하고, 이에 의해 작업 장치(1A)에 의한 굴삭이 행해진다. 예를 들어, 오퍼레이터가 조작 장치(45b)를 조작하여, 아암 크라우드 동작에 의해 수평 굴삭을 행하는 경우에는, 버킷(10)의 선단이 목표면(60)에 침입하지 않도록 전자 비례 밸브(55c)가 제어되고, 붐(8)의 상승 동작이 자동적으로 행해진다.

또한, 여기서는 설명을 간략화하기 위해, S480에서 "예"인 경우에 S530으로 진행하도록 구성하였지만, S530 대신에 S500으로 진행하도록 구성을 변경해도 된다. 이와 같이 구성하면, 암(9)의 자세가 대략 수직으로 되는 위치로부터 다시 아암 크라우드 조작을 하면 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, 도 12의 흐름도에서는 강제 붐 상승을 행하는 경우의 예를 들었지만, 굴삭 정밀도 향상을 위해, 머신 컨트롤에 암(9)의 속도를 필요에 따라서 감속하는 제어를 부가해도 된다. 또한, 버킷(10)의 목표면(60)에 대한 각도 B가 일정값이 되어, 정지 작업이 용이해지도록, 전자 비례 밸브(56c, 56d)를 제어하여 버킷(10)의 각도가 원하는 각도로 유지되는 제어를 부가해도 된다.

[블레이드 작업 장치(1C)의 MC의 흐름도]

도 14는 블레이드 제어부(81e)에서 실행되는 MC의 흐름도이다.

S610에서는, 블레이드 제어부(81e)는, 조작량 연산부(43a)에서 연산된 조작량을 기초로 유압 실린더(14)의 동작 속도(실린더 속도)를 연산한다.

S620에서는, 블레이드 제어부(81e)는, S610에서 연산된 유압 실린더(14)의 동작 속도와, 자세 연산부(43b)에서 연산된 작업 장치(1C)의 자세를 기초로, 오퍼레이터 조작에 의한 블레이드 하단의 속도 벡터 E를 연산한다.

S630에서는, 블레이드 제어부(81e)는, 자세 연산부(43b)에서 연산한 블레이드 하단의 위치(좌표)와, ROM(93)에 기억된 목표면(60)을 포함하는 직선의 거리로부터, 블레이드 하단으로부터 제어 대상의 목표면(60)까지의 거리 Dd(도 7 참조)를 산출한다. 그리고 거리 Dd와 도 15의 그래프를 기초로 버킷 선단의 속도 벡터의 목표면(60)에 수직인 성분의 제한값 fy를 산출한다.

S640에서는, 블레이드 제어부(81e)는, S620에서 산출한 오퍼레이터 조작에 의한 블레이드 하단의 속도 벡터 E에 있어서, 목표면(60)에 수직인 성분 ey를 취득한다.

S650에서는, 블레이드 제어부(81e)는, S630에서 산출한 제한값 fy가 0 이상인지 여부를 판정한다. 또한, 도 14의 우측 상단에 나타낸 바와 같이 xy 좌표를 설정한다. 당해 xy 좌표에서는, x축은 목표면(60)과 평행하고 도면 중 좌측 방향을 정으로 하고, y축은 목표면(60)에 수직이고 도면 중 상측 방향을 정으로 한다. 도 14 중의 범례에서는 수직 성분 ey 및 제한값 fy는 부이고, 수평 성분 ex 및 수평 성분 fx는 정이다. 그리고 도 15로부터 명백하지만, 제한값 fy가 0일 때는 거리 Dd가 0, 즉 블레이드 하단이 목표면(60) 상에 위치하는 경우이고, 제한값 fy가 정일 때는 거리 Dd가 부, 즉 블레이드 하단이 목표면(60)보다 하방에 위치하는 경우이고, 제한값 fy가 부일 때는 거리 Dd가 정, 즉 블레이드 하단이 목표면(60)보다 상방에 위치하는 경우이다. S460에서 제한값 fy가 0 이상이라고 판정된 경우(즉, 블레이드 하단이 목표면(60) 상, 또는 그 하방에 위치하는 경우)에는 S660으로 진행하고, 제한값 fy가 0 미만인 경우에는 S680으로 진행한다.

S660에서는, 블레이드 제어부(81e)는, 오퍼레이터 조작에 의한 클로의 속도 벡터 E의 수직 성분 ey가 0 이상인지 여부를 판정한다. ey가 정인 경우는 속도 벡터 E의 수직 성분 ey가 상향인 것을 나타내고, ey가 부인 경우는 속도 벡터 E의 수직 성분 ey가 하향인 것을 나타낸다. S660에서 수직 성분 ey가 0 이상이라고 판정된 경우(즉, 수직 성분 ey가 상향인 경우)에는 S670으로 진행하고, 수직 성분 ey가 0 미만인 경우에는 S720으로 진행한다.

S670에서는, 블레이드 제어부(81e)는, 제한값 fy와 수직 성분 ey의 절댓값을 비교하여, 제한값 fy의 절댓값이 수직 성분 ey의 절댓값 이상인 경우에는 S720으로 진행한다. 한편, 제한값 fy의 절댓값이 수직 성분 ey의 절댓값 미만인 경우에는 S740으로 진행한다.

S720에서는, 목표 속도 벡터 T를 산출한다. 목표 속도 벡터 T의 목표면(60)에 수직인 성분을 ty, 수평인 성분 tx라고 하면, 각각 「ty＝fy, tx＝fx」로 나타낼 수 있다. 즉, S720에 이른 경우의 목표 속도 벡터의 수직 성분 ty는 제한값 fy로 제한되어, 머신 컨트롤에 의한 강제 블레이드 동작이 발동한다.

S680에서는, 블레이드 제어부(81e)는, 오퍼레이터 조작에 의한 블레이드 하단의 속도 벡터 E의 수직 성분 ey가 0 이상인지 여부를 판정한다. S680에서 수직 성분 ey가 0 이상이라고 판정된 경우(즉, 수직 성분 ey가 상향인 경우)에는 S740으로 진행하고, 수직 성분 ey가 0 미만인 경우에는 S690으로 진행한다.

S690에서는, 블레이드 제어부(81e)는, 제한값 fy와 수직 성분 ey의 절댓값을 비교하여, 제한값 fy의 절댓값이 수직 성분 ey의 절댓값 이상인 경우에는 S740으로 진행한다. 한편, 제한값 fy의 절댓값이 수직 성분 ey의 절댓값 미만인 경우에는 S720으로 진행한다.

S740에 이른 경우, 머신 컨트롤에 의해 블레이드(16)를 제어할 필요가 없으므로, 목표 속도 벡터 T는 「ty＝ey, tx＝ex」가 되어, 오퍼레이터 조작에 의한 속도 벡터 E와 일치한다(S740).

S750에서는, 블레이드 제어부(81e)는, S720 또는 S740에서 결정한 목표 속도 벡터 T(ty, tx)를 기초로 유압 실린더(14)의 목표 속도를 연산한다.

S760에서는, 블레이드 제어부(81e)는, S750에서 산출된 유압 실린더(14)의 목표 속도를 기초로 유압 실린더(14)의 유량 제어 밸브(15g)에 대한 목표 파일럿압을 연산한다.

S790에서는, 블레이드 제어부(81e)는, 유압 실린더(14)의 유량 제어 밸브(15g)에 대한 목표 파일럿압을 제어 전환부(81f)에 출력한다.

제어 선택 스위치(97)에 의해 블레이드 작업 장치(1C)의 MC를 실행하는 제2 패턴이 선택되어 있고, S790에서 출력된 목표 파일럿압이 전자 비례 밸브 제어부(44)에 입력되는 경우, 전자 비례 밸브 제어부(44)는, 유압 실린더(14)의 유량 제어 밸브(15g)에 목표 파일럿압이 작용하도록 전자 비례 밸브(57)를 제어하고, 이에 의해 작업 장치(1C)의 상하 동작이 행해진다. 예를 들어, 오퍼레이터가 조작 장치(49)를 조작하여 블레이드(16)의 높이 조절을 행하는 경우에는, 블레이드(16)의 하단이 목표면(60)에 침입하지 않도록 전자 비례 밸브(57)가 제어되어, 블레이드(16)의 동작이 자동적으로 행해진다.

상기한 바와 같은 실시 형태의 구성에 의해, 프론트 작업 장치(1A)의 MC를 유효하게 할지, 블레이드 작업 장치(1C)의 MC를 유효하게 할지를 제어 선택 스위치(97)로 선택하는 것이 가능해진다. 따라서, 프론트 작업 장치(1A) 외에도 블레이드 작업 장치(1C)를 대상으로 하여 MC를 행할 수 있는 작업 기계를 실현할 수 있다.

<제2 실시 형태>

다음으로 본 발명의 제2 실시 형태에 대해 설명한다. 제2 실시 형태는, 표시 전환부(81c)와 제어 전환부(81f)에 있어서의 전환을 스위치(96, 97)가 아닌, 목표면(60)과 각 작업 장치의 거리 Db, Dd에 기초하여 행하고 있는 점에 특징이 있다. 제1 실시 형태와 동일한 부분은 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략하는 경우가 있다.

도 16은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 MG·MC 제어부(43)의 기능 블록도이다. 본 실시 형태의 제어 장치(43)는, 제1 실시 형태의 제어 장치(43)의 구성 외에도, 프론트 거리 연산부(81g)와, 블레이드 거리 연산부(81h)와, 전환 판정부(81i)를 구비하고 있다. 또한, 본 실시 형태의 시스템에서는, 제1 실시 형태의 시스템 구성으로부터 표시 선택 스위치(96)와 제어 선택 스위치(97)가 제외되어 있다.

프론트 거리 연산부(81g)는, 목표면 연산부(43c)로부터 목표면 정보와 프론트 위치 연산부(81a)로부터의 프론트 작업 장치(1A)의 자세·위치 정보로부터, 목표면의 라인(401)과 버킷 클로(프론트 작업 장치 선단) 사이의 최단 거리(도 17의 거리 Db)를 연산하는 장치이다. 또한, 도 17 중의 부호 409로 나타낸 점선은, 작업 시의 지형 표면을 나타내고 있다.

블레이드 거리 연산부(81h)는, 목표면 연산부(43c)로부터 목표면 정보와 블레이드 위치 연산부(81b)로부터의 블레이드 작업 장치(1C)의 자세·위치 정보로부터, 목표면의 라인(401)과 블레이드 하단 사이의 최단 거리(도 17의 거리 Dd)를 연산하는 장치이다.

<MG: 머신 가이던스>

전환 판정부(81i)는, 프론트 거리 연산부(81g)에서 연산된 목표면(60)과 버킷 클로의 거리(제1 거리) Db와, 블레이드 거리 연산부(81h)에서 연산된 목표면(60)과 블레이드 하단의 거리(제2 거리) Dd를 취득하고, 그 두 거리 Db, Dd에 기초하여 2개의 작업 장치(1A, 1C) 중 표시 장치(53)에 표시되는 작업 장치를 결정하고, 그 결정에 기초한 제1 입력 신호를 표시 전환부(81c)에 출력하는 장치이다.

전환 판정부(81i)가 두 거리 Db, Dd에 기초하여 표시 장치(53)에 표시되는 작업 장치를 전환하는 방법에 대해 도 18을 사용하여 설명한다.

도 18에는, 블레이드 거리 Dd와 버킷 거리 Db의 조합에 대해, 프론트 작업 장치(1A)를 MG 대상으로 하는 제1 입력 신호가 출력되는 영역(701)과, 블레이드 작업 장치(1C)를 MG 대상으로 하는 제1 입력 신호가 출력되는 영역(702)과, 각 연산 시점에서의 MG 대상을 유지하는 제1 입력 신호가 출력되는 영역(703)이 있다. 프론트 대상 영역(701)과 유지 영역(703)은, 1 미만의 소정의 기울기를 갖고 원점을 통과하는 직선으로 나타내는 경계선(704)으로 나뉘고, 블레이드 대상 영역(702)과 유지 영역(703)은 1을 초과하는 소정의 기울기를 갖고 원점을 통과하는 직선으로 나타내는 경계선(705)으로 나뉘어져 있다.

도 18에 나타내는 바와 같이 대상 영역을 나누면, 예를 들어 버킷 거리 Db가 비교적 짧고, 블레이드 거리 Dd가 비교적 긴 경우에는, 먼저 프론트 대상 영역(701)으로 들어가기 때문에, 프론트 작업 장치(1A)가 MG 대상이 된다. 그 상태에서 경계선(704)을 넘어, 유지 영역(703)으로 들어간 경우에는 MG 대상을 유지하기 때문에, 계속해서 프론트 작업 장치(1A)가 MG 대상이 된다. 거기서 다시 경계선(705)을 넘어, 버킷 거리 Db가 비교적 길고, 블레이드 거리가 비교적 짧은 블레이드 대상 영역(702)으로 들어갔을 때에는, 프론트 작업 장치(1A)로부터 블레이드 작업 장치(1C)로 MG 대상이 변경된다.

이에 의해, 전환 판정부(81i)에서 프론트 작업 장치(1A)가 MG 대상이라고 판정되었을 때에는, 프론트 작업 장치(1A)를 표시하는 제1 패턴의 제1 입력 신호가 표시 전환부(81c)에 출력된다. 이에 의해 표시 제어부(374)는 도 10과 같이 표시 장치(53)에 작업 장치(1A)와 목표면(60)을 표시한다. 반대로 전환 판정부(81i)에서 블레이드 작업 장치(1C)가 MG 대상이라고 판정되었을 때에는, 블레이드 작업 장치(1C)를 표시하는 제2 패턴의 제1 입력 신호가 표시 전환부(81c)에 출력된다. 이에 의해 표시 제어부(374)는, 도 11과 같이 표시 장치(53)에 작업 장치(1C)와 목표면(60)을 표시한다.

이 실시 형태의 구성에서는, 도 18에 나타내는 영역의 분류를 기초로 전환 판정부(81i)에서 자동적으로 제1 입력 신호를 출력함으로써, 예를 들어 블레이드 작업을 하기 위해 프론트 작업 장치(1A)를 올리고 블레이드(16)를 내렸을 때, 오퍼레이터가 특별히 조작을 하는 일 없이 블레이드(16)를 MG 대상으로 할 수 있다. 따라서, 프론트 작업 장치(1A) 외에도 블레이드(16)를 대상으로 하여 MG를 행할 수 있는 작업 기계를 실현할 수 있다.

<MC: 머신 컨트롤>

또한, 전환 판정부(81i)는, 취득한 두 거리 Db, Dd에 기초하여 2개의 작업 장치(1A, 1C) 중 MC를 유효하게 하는 작업 장치를 결정하고, 그 결정에 기초한 제2 입력 신호를 제어 전환부(81f)에 출력하는 장치이기도 하다.

전환 판정부(81i)가 두 거리 Db, Dd에 기초하여 2개의 작업 장치(1A, 1C) 중 MC를 유효하게 하는 작업 장치를 전환하는 방법은, 앞서 설명한 MG 대상의 전환과 마찬가지로 도 18에 따라서 행한다.

도 18에 나타낸 바와 같이 대상 영역을 나누면, 예를 들어 버킷 거리 Db가 비교적 짧고, 블레이드 거리 Dd가 비교적 긴 경우에는, 먼저 프론트 대상 영역(701)으로 들어가기 때문에, 프론트 작업 장치(1A)가 MC의 대상이 된다(MC가 유효하게 된다). 그 상태에서 경계선(704)을 넘어, 유지 영역(703)으로 들어간 경우에는 MC 대상을 유지하기 때문에, 계속해서 프론트 작업 장치(1A)가 MC 대상이 된다. 거기서 다시 경계선(705)을 넘어, 버킷 거리 Db가 비교적 길고, 블레이드 거리가 비교적 짧은 블레이드 대상 영역(702)으로 들어갔을 때에는, 프론트 작업 장치(1A)로부터 블레이드 작업 장치(1C)로 MC의 대상이 변경된다.

이에 의해, 전환 판정부(81i)에서 프론트 작업 장치(1A)의 MC가 유효하다고 판정되었을 때에는, 프론트 작업 장치(1A)의 MC를 유효하게 하는 제1 패턴의 제2 입력 신호가 제어 전환부(81f)에 출력된다. 이에 의해 전자 비례 밸브 제어부(44)에 의해 프론트 작업 장치(1A)의 MC가 발동한다. 반대로 전환 판정부(81i)에서 블레이드 작업 장치(1C)의 MC가 유효하다고 판정되었을 때에는, 블레이드 작업 장치(1C)의 MC를 유효하게 하는 제2 패턴의 제2 입력 신호가 제어 전환부(81f)에 출력된다. 이에 의해 전자 비례 밸브 제어부(44)에 의해 블레이드 작업 장치(1C)의 MC가 발동한다.

이 실시 형태의 구성에서는, 도 18에 나타내는 영역의 분류를 기초로 전환 판정부(81i)에서 자동적으로 제2 입력 신호를 출력함으로써, 예를 들어 블레이드 작업을 하기 위해 프론트 작업 장치(1A)를 올리고 블레이드(16)를 내렸을 때, 오퍼레이터가 특별히 조작을 하는 일 없이 블레이드(16)를 MC 대상으로 할 수 있다. 따라서, 프론트 작업 장치(1A) 외에도 블레이드(16)를 대상으로 하여 MC를 행할 수 있는 작업 기계를 실현할 수 있다.

또한, 도 18의 영역 구성은, 도 19에 나타내는 영역의 구성으로 해도 된다. 즉, 도 19의 예에서는, 버킷(10)과 블레이드(16)의 목표면(60)에 대한 거리 Db, Dd가 모두 가깝거나 또는 모두 먼 경우에는, 2개의 작업 장치(1A, 1C)의 양쪽이 MG 대상 또는 MC 대상이 되는 제1 입력 신호 또는 제2 입력 신호가 전환 판정부(81i)로부터 출력되는 쌍방 대상 영역(706, 707)이 설정되어 있다.

이와 같이 구성하면, MG에 있어서는 오퍼레이터는 2개의 작업 장치(1A, 1C)의 위치를 동시에 확인할 수 있어, MC에 있어서는 2개의 작업 장치(1A, 1C)의 MC를 발동시킬 수 있다.

<제3 실시 형태>

다음으로 본 발명의 제3 실시 형태에 대해 설명한다. 제3 실시 형태는 표시 전환부(81c)와 제어 전환부(81f)에 있어서의 전환을 목표면(60)과 각 작업 장치의 거리 Db, Dd에 기초하여 행하는 것이 아니라, 선회 각도 센서(104)의 출력을 기초로 자세 연산부(43b)에서 산출하는 상부 선회체(12)와 하부 주행체(11)의 상대 선회 각도(이하에서는 단순히 「선회 각도」라고도 칭함)에 기초하여 행하고 있는 점에 특징이 있다. 제1, 제2 실시 형태와 동일한 부분은 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략하는 경우가 있다.

도 20은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 MG·MC 제어부(43)의 기능 블록도이다. 본 실시 형태의 제어 장치(43)는, 제2 실시 형태의 제어 장치(43)의 구성으로부터 프론트 거리 연산부(81g)와 블레이드 거리 연산부(81h)가 제외되어 있고, 자세 연산부(43b)로부터 전환 판정부(81i)에 상부 선회체(12)와 하부 주행체(11)의 상대 선회 각도가 입력되어 있다.

<MG: 머신 가이던스>

전환 판정부(81i)는, 자세 연산부(43b)에서 연산된 상부 선회체(12)와 하부 주행체(11)의 상대 선회 각도를 취득하고, 그 각도 정보에 기초하여, 2개의 작업 장치(1A, 1C) 중 표시 장치(53)에 표시되는 작업 장치를 결정하고, 그 결정에 기초한 제1 입력 신호를 표시 전환부(81c)에 출력하는 장치이다.

전환 판정부(81i)가 상부 선회체(12)와 하부 주행체(11)의 상대 선회 각도에 기초하여 표시 장치(53)에 표시되는 정보를 전환하는 방법에 대해 설명한다.

전환 판정부(81i)는, 자세 연산부(43z)에서 연산된 상부 선회체(12)에 대한 하부 주행체(11)의 선회 각도를 취득하여, 당해 선회 각도가 미리 설정된 소정의 범위 내에 들어가 있는지 여부를 판정한다. 선회 각도가 소정의 범위 내에 있다고 판정하였을 때, 전환 판정부(81i)는 블레이드 작업 장치(1C)를 MG 대상으로 하는 제1 입력 신호를 출력한다. 한편, 소정의 범위 밖에 있다고 판정하였을 때, 전환 판정부(81i)는 프론트 작업 장치(1A)를 MG 대상으로 하는 제1 입력 신호를 출력한다.

선회각의 「소정의 범위」를, 상부 선회체(12)의 전방 방향(상부 선회체(12)에서 프론트 작업 장치(1A)가 설치되어 있는 방향)과 하부 주행체(11)의 전진 방향(하부 주행체(11)에서 블레이드 작업 장치(1C)가 설치되어 있는 방향)이 일치하는 위치를 기준 위치로 하여, 그 기준 위치로부터 좌우로 선회하였을 때의 소정의 선회 각도까지의 범위로 정의한다. 소정의 범위의 최적값은 명확하게 존재하지 않지만, 예를 들어 기준 위치로부터 좌측으로 45도 이내까지의 범위와 기준 위치로부터 우측으로 45도 이내까지의 범위를 소정의 범위로 할 수 있다. 또한, 작업 내용이나 오퍼레이터의 기호에 맞추어 소정의 범위는 변경 가능하게 하는 것이 바람직하고, 좌우에서 범위를 상이하게 해도 된다. 또한, 기준 위치를 0도로 하고, 거기로부터 우측 방향(좌측 방향이어도 됨)으로 360도까지 증가하는 좌표계를 설정하고, 이 좌표계상에서 소정의 범위를 결정해도 된다. 이 경우, 소정의 범위는, 0도로부터 θ1까지의 범위와, θ2로부터 360도(0도)까지의 범위의 2개가 된다(단, θ1＜θ2). 또한, 기준 위치는 상기한 위치에 한정되지 않고 임의의 위치로 설정 가능하다.

당해 선회 각도가 소정의 범위 내일 때를 상부 선회체(12)의 전방 방향과 하부 주행체(11)의 전진 방향이 맞고 있을 때라고 간주하는 한편, 소정의 범위 밖일 때를 상부 선회체(12)의 전방 방향과 하부 주행체(11)의 전진 방향이 맞고 있지 않을 때라고 간주하면, 예를 들어 당해 선회 각도가 소정의 범위 밖에 있을 때는, 상부 선회체(12)의 전방 방향과 하부 주행체(11)의 전진 방향이 맞고 있지 않기 때문에, 프론트 작업 장치(1A)에 의한 작업 중이라고 간주하여 프론트 작업 장치(1A)가 MG 대상이 된다. 한편, 당해 선회 각도가 소정의 범위 내에 있을 때는, 상부 선회체(12)의 전방 방향과 하부 주행체(11)의 전진 방향이 맞고 있기 때문에, 블레이드 작업 장치(1C)에 의한 작업이 행해질 수 있다고 판단하여 블레이드 작업 장치(1C)가 MG 대상이 된다.

이에 의해, 전환 판정부(81i)에서 프론트 작업 장치(1A)가 MG 대상이라고 판정되었을 때에는, 프론트 작업 장치(1A)를 표시하는 제1 패턴의 제1 입력 신호가 표시 전환부(81c)에 출력된다. 이에 의해 표시 제어부(374)는, 도 10과 같이 표시 장치(53)에 작업 장치(1A)와 목표면(60)을 표시한다. 반대로 전환 판정부(81i)에서 블레이드 작업 장치(1C)가 MG 대상이라고 판정되었을 때에는, 블레이드 작업 장치(1C)를 표시하는 제2 패턴의 제1 입력 신호가 표시 전환부(81c)에 출력된다. 이에 의해 표시 제어부(374)는, 도 11과 같이 표시 장치(53)에 작업 장치(1C)와 목표면(60)을 표시한다.

이 실시 형태의 구성에서는, 상부 선회체(12)에 대한 하부 주행체(11)의 선회 각도를 기초로 전환 판정부(81i)에서 자동적으로 제1 입력 신호를 출력함으로써, 예를 들어 블레이드 작업을 하기 위해, 상부 선회체(12)의 전방 방향과, 하부 주행체(11)의 진행 방향을 맞추었을 때, 오퍼레이터가 특별히 조작을 하는 일 없이 블레이드(16)가 MG 대상이 되고, 이에 의해 표시 장치(53)에 작업 장치(1C)가 표시되게 된다. 따라서, 프론트 작업 장치(1A) 외에도 블레이드 작업 장치(1C)를 대상으로 하여 MG를 행할 수 있는 작업 기계를 실현할 수 있다. 또한, 상부 선회체(12)의 전방 방향과 하부 주행체(11)의 전진 방향이 맞고 있을 때만, 즉 선회 각도가 소정의 범위 내에 들어가 있을 때만, MG를 위해 블레이드 위치 정보를 연산하면 되므로, 제어 장치(43)의 연산 부하를 경감할 수 있다.

<MC: 머신 컨트롤>

전환 판정부(81i)는, 자세 연산부(43b)에서 연산된 상부 선회체(12)와 하부 주행체(11)의 상대 선회 각도를 취득하고, 그 상대 선회 각도에 기초하여, 2개의 작업 장치(1A, 1C) 중 MC를 유효하게 하는 작업 장치를 결정하고, 그 결정에 기초한 제2 입력 신호를 표시 전환부(81f)에 출력하는 장치이다.

전환 판정부(81i)가, 상부 선회체(12)에 대한 하부 주행체(11)의 선회 각도에 기초하여 2개의 작업 장치(1A, 1C) 중 MC를 유효하게 하는 작업 장치를 전환하는 방법은, 앞서 설명한 MG 대상의 전환과 마찬가지로 행한다.

앞의 MG 대상의 전환과 마찬가지로, 당해 선회 각도가 소정의 범위 내일 때를 상부 선회체(12)의 전방 방향과 하부 주행체(11)의 전진 방향이 맞고 있을 때로 하는 한편, 소정의 범위 밖일 때를 상부 선회체(12)의 전방 방향과 하부 주행체(11)의 전진 방향이 맞고 있지 않을 때로 간주하면, 예를 들어 당해 선회 각도가 소정의 범위 밖에 있을 때는, 상부 선회체(12)의 전방 방향과 하부 주행체(11)의 전진 방향이 맞고 있지 않기 때문에, 프론트 작업 장치(1A)에 의한 작업 중이라고 간주하여 프론트 작업 장치(1A)가 MC 대상이 된다(MC가 유효하게 된다). 한편, 당해 선회 각도가 소정의 범위 내에 있을 때는, 상부 선회체(12)의 전방 방향과 하부 주행체(11)의 전진 방향이 맞고 있기 때문에, 블레이드 작업 장치(1C)에 의한 작업이 행하여질 수 있다고 판단하여 블레이드 작업 장치(1C)가 MC 대상으로 된다.

이 실시 형태의 구성에서는, 상부 선회체(12)에 대한 하부 주행체(11)의 선회 각도를 기초로 전환 판정부(81i)에서 자동적으로 제2 입력 신호를 출력함으로써, 예를 들어 블레이드 작업을 하기 위해, 상부 선회체(12)의 전방 방향과, 하부 주행체(11)의 진행 방향을 맞추었을 때, 오퍼레이터가 특별히 조작을 하는 일 없이 블레이드(16)가 MC 대상이 되고, 이에 의해 블레이드 작업 장치(1C)의 MC가 발동하게 된다. 따라서, 프론트 작업 장치(1A) 외에도 블레이드 작업 장치(1C)를 대상으로 하여 MC를 행할 수 있는 작업 기계를 실현할 수 있다. 또한, 상부 선회체(12)의 전방 방향과 하부 주행체(11)의 전진 방향이 맞고 있을 때만, 즉 선회 각도가 소정의 범위 내에 들어가 있을 때만, MC를 위한 블레이드 위치 정보와 도저 실린더(14)의 목표 파일럿압을 연산하면 되므로, 제어 장치(43)의 연산 부하를 경감할 수 있다.

또한, 상기에서는, 선회 각도에 따라서 MG와 MC의 대상이 자동적으로 전환되는 경우를 설명하였지만, 오퍼레이터의 의도에 반하는 작업 장치가 MG와 MC의 대상이 되는 것을 피하기 위해, 운전실 내에 전환용 스위치 등을 설치하여, 그 조작과 선회 각도에 따라서 MG와 MC의 대상이 전환되도록 구성해도 된다.

<각 실시 형태의 작용·효과>

(1) 상기한 각 실시 형태에 관한 유압 셔블에서는, 각각의 목표 작업 대상을 다른 상태로 변화시키는 2개의 작업 장치(1A, 1C)와, 2개의 작업 장치(1A, 1C)를 조작하기 위한 조작 장치(45, 46, 49)와, 상부 선회체(12)의 위치를 검출하기 위한 위치 센서인 위성 통신 안테나(25)와, 2개의 작업 장치(1A, 1C)의 자세를 검출하는 복수의 자세 센서인 각도 센서(30, 31, 32, 33, 103, 104)와, 위성 통신 안테나(25)와 각도 센서(30, 31, 32, 33, 103, 104)로부터의 출력을 기초로 2개의 작업 장치(1A, 1C)의 자세·위치를 산출하는 위치 연산 장치(81a, 81b)와, 2개의 작업 장치(1A, 1C) 중 적어도 하나의 작업 장치의 위치와 그 작업 장치의 목표 작업 대상(목표면(60))의 위치가 표시되는 표시 장치(53)와, 2개의 작업 장치(1A, 1C) 중 표시 장치(53)에 표시되는 작업 장치를 결정하는 제1 입력 신호를 발생하는 제1 신호 발생 장치(표시 선택 스위치(96) 또는 전환 판정부(81i))와, 2개의 작업 장치(1A, 1C) 중 제1 신호 발생 장치로부터 입력되는 제1 입력 신호가 지정하는 작업 장치 및 그 목표 작업 대상의 위치(즉, 2개의 작업 장치(1A, 1C) 중 제1 신호 발생 장치로부터 입력되는 제1 입력 신호가 지정하는 작업 장치의 목표 작업 대상의 위치)를 표시 장치(53)에 표시하는 표시 전환부(81c)를 구비하였다.

이와 같이 유압 셔블을 구성하면, 표시 선택 스위치(96) 또는 전환 판정부(81i)에서 생성되는 제1 입력 신호의 내용에 따라서 표시 장치(53)에 표시되는 작업 장치를 선택할 수 있으므로, 2개의 작업 장치(1A, 1C) 중, 그때의 작업 내용에 적합한 것을 선택하여 MG를 실행할 수 있어 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

(2) 상기한 제1 실시 형태에 관한 유압 셔블에서는, 각각의 목표 작업 대상을 다른 상태로 변화시키는 2개의 작업 장치(1A, 1C)와, 2개의 작업 장치(1A, 1C)를 조작하기 위한 조작 장치(45, 46, 49)와, 상부 선회체(12)의 위치를 검출하기 위한 위치 센서인 위성 통신 안테나(25)와, 2개의 작업 장치(1A, 1C)의 자세를 검출하는 복수의 자세 센서인 각도 센서(30, 31, 32, 33, 103, 104)와, 위성 통신 안테나(25)와 각도 센서(30, 31, 32, 33, 103, 104)로부터의 출력을 기초로 2개의 작업 장치(1A, 1C)의 자세·위치를 산출하는 위치 연산 장치(81a, 81b)와, 조작 장치(45, 46, 47)의 조작 시에, 목표 작업 대상(목표면(60))의 위치와 2개의 작업 장치(1A, 1C)의 위치에 기초하여, 각 목표 작업 대상(목표면(60))의 상방에 2개의 작업 장치(1A, 1C)의 제어점인 버킷 클로 및 블레이드 하단이 위치하도록 2개의 작업 장치(1A, 1C)의 동작을 제어하는 머신 컨트롤 제어를 실행하는 제어 장치(81d, 81e)와, 2개의 작업 장치(1A, 1C) 중 머신 컨트롤 제어를 유효하게 하는 작업 장치를 결정하는 제2 입력 신호를 발생하는 제2 신호 발생 장치(제어 선택 스위치(97) 또는 전환 판정부(81i))와, 2개의 작업 장치(1A, 1C) 중 제2 신호 발생 장치로부터 입력되는 제2 입력 신호가 지정하는 작업 장치의 머신 컨트롤 제어를 유효하게 하는 제어 전환부(81f)를 구비한다.

이와 같이 유압 셔블을 구성하면, 제어 선택 스위치(97) 또는 전환 판정부(81i)에서 생성되는 제2 입력 신호의 내용에 따라서 MC 제어를 유효하게 하는 작업 장치를 선택할 수 있으므로, 2개의 작업 장치(1A, 1C) 중, 그때의 작업 내용에 적합한 것을 선택하여 MC를 실행할 수 있어 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

(3) 상기 (1)의 제1 신호 발생 장치는, 2개의 작업 장치(1A, 1C) 중에서 표시 장치(53)에 표시되는 작업 장치(1A, 1C)를 오퍼레이터가 선택하기 위한 표시 선택 스위치(96)이며, 오퍼레이터에 의해 선택된 작업 장치를 표시 장치(53)에 표시시키는 제1 입력 신호를 표시 전환부(81c)에 출력하는 표시 선택 스위치(96)(표시 선택 장치)로 한다.

이와 같이 유압 셔블을 구성하면, 스위치(96)로 선택함으로써 오퍼레이터가 희망하는 작업 장치를 표시 장치(53)에 표시시킬 수 있으므로 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

(4) 상기 (2)의 제2 신호 발생 장치는, 2개의 작업 장치(1A, 1C) 중에서 머신 컨트롤 제어를 유효하게 하는 작업 장치(1A, 1C)를 오퍼레이터가 선택하기 위한 제어 선택 스위치(97)이며, 오퍼레이터에 의해 선택된 작업 장치의 머신 컨트롤을 유효하게 하는 제2 입력 신호를 제어 전환부(81f)에 출력하는 제어 선택 스위치(97)(제어 선택 장치)로 한다.

이와 같이 유압 셔블을 구성하면, 스위치(96)로 선택함으로써 오퍼레이터가 희망하는 작업 장치의 머신 컨트롤을 유효하게 할 수 있으므로 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

(5) 상기 제2 실시 형태에 관한 유압 셔블에서는, 각각의 목표 작업 대상을 형성하는 2개의 작업 장치(1A, 1C)와, 2개의 작업 장치(1A, 1C)를 조작하기 위한 조작 장치(45, 46, 49)와, 상부 선회체(12)의 위치를 검출하기 위한 위치 센서인 위성 통신 안테나(25)와, 2개의 작업 장치(1A, 1C)의 자세를 검출하는 복수의 자세 센서인 각도 센서(30, 31, 32, 33, 103, 104)와, 위성 통신 안테나(25)와 각도 센서(30, 31, 32, 33, 103, 104)로부터의 출력을 기초로 2개의 작업 장치(1A, 1C)의 자세·위치를 산출하는 위치 연산 장치(81a, 81b)와, 2개의 작업 장치(1A, 1C) 중 적어도 하나의 작업 장치의 위치와 그 작업 장치의 목표면(60)의 위치가 표시되는 표시 장치(53)와, 2개의 작업 장치(1A, 1C) 중 표시 장치(53)에 표시되는 작업 장치를 제1 입력 신호에 따라서 전환하는 표시 전환부(81c)와, 프론트 작업 장치(1A)와 그 목표면(60)의 거리인 제1 거리 Db와, 블레이드 작업 장치(1C)와 그 목표면(60)의 거리인 제2 거리 Dd를 산출하는 거리 연산부(81g, 81h)와, 제1 거리 Db와 제2 거리 Dd에 기초하여 2개의 작업 장치(1A, 1C) 중 표시 장치(53)에 표시되는 작업 장치를 결정하고, 그 결정에 기초한 제1 입력 신호를 표시 전환부(81c)에 출력하는 전환 판정부(81i)를 구비하였다.

이와 같이 유압 셔블을 구성하면, 제1 거리 Db와 제2 거리 Dd에 따라서, 작업에 적합한 작업 장치가 자동적으로 선택되어 표시 장치(53)에 표시되므로, 상기 (1)의 경우보다 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

(6) 또한, 상기 제2 실시 형태에 관한 유압 셔블에서는, 각각의 목표면을 형성하는 2개의 작업 장치(1A, 1C)와, 2개의 작업 장치(1A, 1C)를 조작하기 위한 조작 장치(45, 46, 49)와, 상부 선회체(12)의 위치를 검출하기 위한 위치 센서인 위성 통신 안테나(25)와, 2개의 작업 장치(1A, 1C)의 자세를 검출하는 복수의 자세 센서인 각도 센서(30, 31, 32, 33, 103, 104)와, 위성 통신 안테나(25)와 각도 센서(30, 31, 32, 33, 103, 104)로부터의 출력을 기초로 2개의 작업 장치(1A, 1C)의 자세·위치를 산출하는 위치 연산 장치(81a, 81b)와, 조작 장치(45, 46, 47)의 조작 시에, 각 목표면(60)의 위치와 2개의 작업 장치(1A, 1C)의 위치에 기초하여, 목표면(60)의 상방에 2개의 작업 장치(1A, 1C)의 제어점인 버킷 클로 및 블레이드 하단이 위치하도록 2개의 작업 장치(1A, 1C)의 동작을 제어하는 머신 컨트롤 제어를 실행하는 제어 장치(81g, 81h)와, 2개의 작업 장치(1A, 1C) 중 머신 컨트롤 제어를 유효하게 하는 작업 장치를, 제2 입력 신호에 따라서 전환하는 제어 전환부(81f)와, 프론트 작업 장치(1A)와 그 목표면(60)의 거리인 제1 거리 Db와, 블레이드 작업 장치(1C)와 그 목표면(60)의 거리인 제2 거리 Dd를 산출하는 거리 연산부(81g, 81h)와, 제1 거리 Db와 제2 거리 Dd에 기초하여 2개의 작업 장치(1A, 1C) 중 머신 컨트롤 제어를 유효하게 하는 작업 장치를 결정하고, 그 결정에 기초한 제2 입력 신호를 제어 전환부(81f)에 출력하는 전환 판정부(81i)를 구비하였다.

이와 같이 유압 셔블을 구성하면, 제1 거리 Db와 제2 거리 Dd에 따라서, 작업에 적합한 작업 장치가 자동적으로 선택되어 머신 컨트롤이 유효해지므로, 상기 (2)의 경우보다 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

(7) 상기 제3 실시 형태에 관한 유압 셔블에서는, 각각의 목표 작업 대상을 형성하는 2개의 작업 장치(1A, 1C)와, 2개의 작업 장치(1A, 1C)를 조작하기 위한 조작 장치(45, 46, 49)와, 상부 선회체(12)의 위치를 검출하기 위한 위치 센서인 위성 통신 안테나(25)와, 2개의 작업 장치(1A, 1C)의 자세를 검출하는 복수의 자세 센서인 각도 센서(30, 31, 32, 33, 103, 104)와, 위성 통신 안테나(25)와 각도 센서(30, 31, 32, 33, 103, 104)로부터의 출력을 기초로 2개의 작업 장치(1A, 1C)의 자세·위치를 산출하는 위치 연산 장치(81a, 81b)와, 2개의 작업 장치(1A, 1C) 중 적어도 하나의 작업 장치의 위치와 그 작업 장치의 목표면(60)의 위치가 표시되는 표시 장치(53)와, 2개의 작업 장치(1A, 1C) 중 표시 장치(53)에 표시되는 작업 장치를 제1 입력 신호에 따라서 전환하는 표시 전환부(81c)와, 상부 선회체와 하부 주행체의 상대 선회 각도를 각도 센서(104)를 통해 취득하고, 그 상대 선회 각도에 기초하여, 2개의 작업 장치(1A, 1C) 중 표시 장치(53)에 표시되는 작업 장치를 결정하고, 그 결정에 기초한 제1 입력 신호를 표시 전환부(81c)에 출력하는 전환 판정부(81i)를 구비하였다.

이와 같이 유압 셔블을 구성하면, 상부 선회체(12)와 하부 주행체(11)의 상대 선회각의 값에 기초하여, MG를 유효하게 하는 작업 장치를 어느 것으로 할지를 제어할 수 있다. 예를 들어, 상대 선회 각도가 소정의 범위에 들어가 있을 때만(예를 들어, 상부 선회체(12)의 전방 방향과, 하부 주행체(11)의 진행 방향이 맞았을 때만), 블레이드 작업 장치(1C)를 표시 장치(53)에 표시하도록 구성하면, 상대 선회 각도가 소정의 범위에 들어가 있을 때만, MG를 위한 블레이드 위치 정보를 연산하면 되므로, 제어 장치(43)의 연산 부하를 경감할 수 있다.

이와 같이 유압 셔블을 구성하면, 블레이드 작업을 하기 위해, 상부 선회체의 전방 방향과, 하부 주행체의 진행 방향을 맞추었을 때, 블레이드 작업 장치(1C)가 자동적으로 선택되어, 표시 장치(53)에 표시되므로, 상기 (1)보다 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

(8) 또한, 상기 제3 실시 형태에 관한 유압 셔블에서는, 각각의 목표면을 형성하는 2개의 작업 장치(1A, 1C)와, 2개의 작업 장치(1A, 1C)를 조작하기 위한 조작 장치(45, 46, 49)와, 상부 선회체(12)의 위치를 검출하기 위한 위치 센서인 위성 통신 안테나(25)와, 2개의 작업 장치(1A, 1C)의 자세를 검출하는 복수의 자세 센서인 각도 센서(30, 31, 32, 33, 103, 104)와, 위성 통신 안테나(25)와 각도 센서(30, 31, 32, 33, 103, 104)로부터의 출력을 기초로 2개의 작업 장치(1A, 1C)의 자세·위치를 산출하는 위치 연산 장치(81a, 81b)와, 조작 장치(45, 46, 47)의 조작 시에, 각 목표면(60)의 위치와 2개의 작업 장치(1A, 1C)의 위치에 기초하여, 목표면(60)의 상방에 2개의 작업 장치(1A, 1C)의 제어점인 버킷 클로 및 블레이드 하단이 위치하도록 2개의 작업 장치(1A, 1C)의 동작을 제어하는 머신 컨트롤 제어를 실행하는 제어 장치(81g, 81h)와, 2개의 작업 장치(1A, 1C) 중 머신 컨트롤 제어를 유효하게 하는 작업 장치를, 제2 입력 신호에 따라서 전환하는 제어 전환부(81f)와, 상부 선회체와 하부 주행체의 상대 선회 각도를 각도 센서(104)를 통해 취득하고, 그 상대 선회 각도에 기초하여, 2개의 작업 장치(1A, 1C) 중 머신 컨트롤 제어를 유효하게 하는 작업 장치를 결정하고, 그 결정에 기초한 제2 입력 신호를 제어 전환부(81f)에 출력하는 전환 판정부(81i)를 구비하였다.

이와 같이 유압 셔블을 구성하면, 상부 선회체(12)와 하부 주행체(11)의 상대 선회각의 값에 기초하여, MC를 유효하게 하는 작업 장치를 어느 것으로 할지를 제어할 수 있다. 예를 들어, 상대 선회 각도가 소정의 범위에 들어가 있을 때만(예를 들어, 상부 선회체(12)의 전방 방향과, 하부 주행체(11)의 진행 방향이 맞았을 때만), 블레이드 작업 장치(1C)의 MC를 유효하게 하도록 구성하면, 상대 선회 각도가 소정의 범위에 들어가 있을 때만, MC를 위한 블레이드 위치 정보와 도저 실린더(14)의 목표 파일럿압을 연산하면 되므로, 제어 장치(43)의 연산 부하를 경감할 수 있다.

<부기>

제1 실시 형태에서는, 오퍼레이터는 표시 선택 스위치(96)로 패턴(3)을 선택함으로써, 예를 들어 도 10의 화면에 블레이드 위치의 표시를 추가시켜, 프론트 작업 장치(1A)와 블레이드 작업 장치(1C)를 동시에 확인할 수 있는 구성으로 해도 된다. 또한, 도 10, 도 11의 화면 이미지에서는 차체를 측면 방향으로부터 본 측면도를 표시하고 있지만, 차체의 정면도 등 다른 방향으로부터 본 도면을 화면(400)에 표시시켜도 된다. 또한, 각 작업 장치(1A, 1C)의 표시 장치(53)에의 표시 시에, 각 작업 장치(1A, 1C)의 전체 이미지를 표시할 필요는 없고, 버킷(10)과 블레이드(16)가 표시되면 다른 부분의 표시는 생략해도 상관없다.

제2 실시 형태에 있어서, 도 19의 영역에서 버킷(10)과 블레이드(16)의 목표면(60)에 대한 거리 Db, Dd가 모두 먼 쌍방 대상 영역(707)에서는, 2개의 작업 장치(1A, 1C)의 양쪽에 대해 MC를 할 필요성이 낮은 상황이라고 판단하여, 양쪽의 MC를 무효로 하도록 해도 된다. 또한, 버킷 거리 Db와 블레이드 거리 Dd의 조합으로부터 MG·MC 대상을 결정하는 테이블은 도 18, 도 19에 나타낸 것에 한정되지 않는다.

또한, 제1 실시 형태와 마찬가지로 스위치(96, 97) 및 이것과 관련된 장치를 설치하고, 도 18 및 도 19의 유지 영역(703)에서는 스위치(96, 97)에 의해 오퍼레이터가 희망하는 작업 장치를 MG/MC의 대상으로 하도록 구성해도 된다.

또한 상기한 거리 Db, Dd의 조합으로부터 MG/MC 대상을 판정할 때, 블레이드 거리 Dd에 대한 버킷 거리 Db의 비(Db/Dd)를 산출하고, 그 비의 값이 직선(704)의 기울기 이하이면 프론트 작업 장치(1A)를 MG/MC의 대상으로 하고, 그 비의 값이 직선(704)의 기울기를 초과하면서 직선(705)의 기울기 미만이면 MG/MC 대상을 유지하고, 그 비의 값이 직선(705)의 기울기 이상이면 블레이드 작업 장치(1C)를 MG/MC 대상으로 해도 된다.

제3 실시 형태에 있어서, 제1 실시 형태의 스위치에 의한 작업 장치의 전환이나, 제1 거리 Db와 제2 거리 Db의 조합에 기초한 작업 장치의 전환의 방법을 동시에 구비해도 된다. 예를 들어, 상부 선회체(12)에 대한 하부 주행체(11)의 선회 각도가 소정의 범위 내에 있고, 또한 블레이드 작업 장치(1C)의 표시와 블레이드(16)의 머신 컨트롤을 유효하게 하도록 스위치를 조작하였을 때, 블레이드 작업 장치(1C)를 표시 장치(53)에 표시하고, 블레이드 작업 장치(1C)의 머신 컨트롤을 유효하게 하도록 해도 된다. 또는, 상부 선회체(12)에 대한 하부 주행체(11)의 선회 각도가 소정의 범위 내에 있고, 또한 거리 Db, Dd의 조합이, 블레이드 작업 장치(1C)의 표시와 블레이드(16)의 머신 컨트롤이 유효해지는 영역이 되었을 때, 블레이드 작업 장치(1C)를 표시 장치(53)에 표시하여, 블레이드 작업 장치(1C)의 머신 컨트롤을 유효하게 하도록 해도 된다.

제1 내지 제3 실시 형태에서는, MG와 MC를 실행 가능한 유압 셔블을 예시하였지만, MG와 MC 중 어느 한쪽만을 실행 가능하게 유압 셔블을 구성해도 된다. 더 구체적으로는, MG만을 실행 가능한 유압 셔블이면, 도 9의 구성으로부터 오퍼레이터 조작 검출 장치(52a), 조작량 연산부(43a), 프론트 제어부(81d), 블레이드 제어부(81e), 제어 전환부(81f), 제어 선택 스위치(97) 및 전자 비례 밸브 제어부(44)를 생략해도 된다. 또한, MC만을 실행 가능한 유압 셔블이면, 도 9로부터 표시 선택 스위치(96) 및 표시 전환부(81c)를 생략해도 된다.

상기한 블레이드 작업 장치(1C)는, 블레이드(16)를 상하 이동시키는 도저 실린더(14)만이 MC의 대상으로 되어 있었지만, 블레이드(16)를 틸트 동작시키는 틸트 실린더나, 블레이드(16)를 앵글 동작시키는 앵글 실린더를 구비하고, 이들 실린더를 블레이드(16)의 하단이 목표면을 따르도록 MC를 행해도 된다.

상기에서는 프론트 작업 장치와 블레이드 작업 장치라고 하는 2개의 작업 장치를 구비하는 유압 셔블에 대해 설명하였지만, 3개 이상의 작업 장치를 구비하는 작업 기계에도 본 발명은 적용 가능하다. 이러한 종류의 작업 장치로서는, 예를 들어 상부 선회체의 좌우에 설치된 2개의 프론트 작업 장치와, 하부 주행체의 전방에 설치된 블레이드 작업 장치를 구비하는 이른바 쌍완 작업 기계가 있다.

상기한 제어 컨트롤러(40)에 관한 각 구성이나 당해 각 구성의 기능 및 실행 처리 등은, 그것들의 일부 또는 전부를 하드웨어(예를 들어 각 기능을 실행하는 로직을 집적 회로로 설계하는 등)로 실현해도 된다. 또한, 상기한 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 기억시킬 수 있다.

Db : 제1 거리(버킷 거리)
Dd : 제2 거리(블레이드 거리)
1A : 프론트 작업 장치
1C : 블레이드 작업 장치
8 : 붐
9 : 암
10 : 버킷
16 : 블레이드
17 : 머신 컨트롤 ON/OFF 스위치
25a, 25b : 위성 통신 안테나
30 : 붐 각도 센서
31 : 암 각도 센서
32 : 버킷 각도 센서
40 : 컨트롤러(제어 장치)
43 : MG·MC 제어부
43a : 조작량 연산부
43b : 자세 연산부
43c : 목표면 연산부
43z : 선회체 위치 연산부
44 : 전자 비례 밸브 제어 장치
45 : 조작 장치(붐, 암)
46 : 조작 장치(버킷, 선회)
47 : 조작 장치(주행)
49 : 조작 장치(블레이드)
50 : 작업 장치 자세 검출 장치
51 : 목표면 설정 장치
52a : 오퍼레이터 조작 검출 장치
53 : 표시 장치
54, 55, 56 : 전자 비례 밸브
81a : 프론트 위치 연산부
81b : 블레이드 위치 연산부
81c : 표시 전환부
81d : 프론트 제어부
81e : 블레이드 제어부
81f : 제어 전환부
81g : 프론트 거리 연산부
81h : 블레이드 거리 연산부
81i : 전환 판정부
96 : 표시 선택 스위치
97 : 제어 선택 스위치

Claims

복수의 작업 장치와,
상기 복수의 작업 장치를 조작하기 위한 조작 장치와,
상기 복수의 작업 장치가 설치된 기체의 위치를 검출하는 위치 센서와,
상기 복수의 작업 장치의 자세를 검출하는 복수의 자세 센서와,
상기 위치 센서 및 상기 복수의 자세 센서로부터의 출력을 기초로 상기 복수의 작업 장치의 위치를 산출하는 위치 연산 장치를 갖는 제어 장치를 구비하는 작업 기계에 있어서,
상기 복수의 작업 장치 중 적어도 하나의 작업 장치의 위치와 그 작업 장치의 목표 작업 대상의 위치가 표시되는 표시 장치와,
상기 복수의 작업 장치 중에서 상기 표시 장치에 표시하는 작업 장치를 오퍼레이터가 선택하기 위한 표시 선택 장치이며, 오퍼레이터에 의해 선택된 작업 장치를 상기 표시 장치에 표시시키는 제1 입력 신호를 출력하는 표시 선택 장치를 구비하고,
상기 제어 장치는, 상기 복수의 작업 장치 중, 상기 표시 선택 장치로부터 입력되는 상기 제1 입력 신호에 대응하는 작업 장치 및 상기 표시 선택 장치로부터 입력되는 상기 제1 입력 신호에 대응하는 상기 작업 장치의 목표 작업 대상의 위치를 상기 표시 장치에 선택적으로 표시하는 표시 전환부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계.
제1항에 있어서,
상기 제어 장치는,
상기 조작 장치의 조작 시에, 상기 복수의 작업 장치와 그 목표 작업 대상의 위치에 기초하여, 상기 복수의 목표 작업 대상의 상방에 상기 복수의 작업 장치의 제어점이 위치하도록 상기 복수의 작업 장치의 동작을 제어하는 머신 컨트롤 제어를 실행하는 작업 장치 제어부와,
상기 복수의 작업 장치 중 상기 머신 컨트롤 제어를 유효하게 하는 작업 장치를, 제2 입력 신호에 따라서 전환하는 제어 전환부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계.
제2항에 있어서,
상기 복수의 작업 장치 중에서 상기 머신 컨트롤 제어를 유효하게 하는 작업 장치를 오퍼레이터가 선택하기 위한 제어 선택 장치이며, 오퍼레이터에 의해 선택된 작업 장치의 상기 머신 컨트롤 제어를 유효하게 하는 상기 제2 입력 신호를 상기 제어 전환부에 출력하는 제어 선택 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계.
제1항에 있어서,
상기 복수의 작업 장치는, 프론트 작업 장치와 블레이드 작업 장치이고,
상기 복수의 목표 작업 대상은 복수의 목표면이고,
상기 제어 장치는,
상기 프론트 작업 장치와 그 목표면의 거리인 제1 거리와, 상기 블레이드 작업 장치와 그 목표면의 거리인 제2 거리를 산출하는 거리 연산부와,
상기 제1 거리와 상기 제2 거리에 기초하여 상기 복수의 작업 장치 중 상기 표시 장치에 표시하는 작업 장치를 결정하고, 그 결정에 기초한 상기 제1 입력 신호를 상기 표시 전환부에 출력하는 전환 판정부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계.
제2항에 있어서,
상기 복수의 작업 장치는, 프론트 작업 장치와 블레이드 작업 장치이고,
상기 복수의 목표 작업 대상은 복수의 목표면이고,
상기 제어 장치는,
상기 프론트 작업 장치와 그 목표면의 거리인 제1 거리와, 상기 블레이드 작업 장치와 그 목표면의 거리인 제2 거리를 산출하는 거리 연산부와,
상기 제1 거리와 상기 제2 거리에 기초하여 상기 복수의 작업 장치 중 상기 머신 컨트롤 제어를 유효하게 하는 작업 장치를 결정하고, 그 결정에 기초한 상기 제2 입력 신호를 상기 제어 전환부에 출력하는 전환 판정부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계.
제5항에 있어서,
상기 전환 판정부는 또한, 상기 제1 거리와 상기 제2 거리에 기초하여 상기 복수의 작업 장치 중 상기 표시 장치에 표시하는 작업 장치를 결정하고, 그 결정에 기초한 상기 제1 입력 신호를 상기 표시 전환부에 출력하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계.
제1항에 있어서,
상기 작업 기계는, 상부 선회체와 하부 주행체를 구비하고,
상기 복수의 작업 장치는, 프론트 작업 장치와 블레이드 작업 장치이고,
상기 프론트 작업 장치는 상기 상부 선회체에 설치되고,
상기 블레이드 작업 장치는 상기 하부 주행체에 설치되고,
상기 복수의 목표 작업 대상은 복수의 목표면이고,
상기 제어 장치는
상기 상부 선회체와 상기 하부 주행체의 상대 선회 각도에 기초하여, 상기 복수의 작업 장치 중 상기 표시 장치에 표시하는 작업 장치를 결정하고, 그 결정에 기초한 상기 제1 입력 신호를 상기 표시 전환부에 출력하는 전환 판정부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계.
제2항에 있어서,
상기 작업 기계는, 상부 선회체와 하부 주행체를 구비하고,
상기 복수의 작업 장치는, 프론트 작업 장치와 블레이드 작업 장치이고,
상기 프론트 작업 장치는 상기 상부 선회체에 설치되고,
상기 블레이드 작업 장치는 상기 하부 주행체에 설치되고,
상기 복수의 목표 작업 대상은 복수의 목표면이고,
상기 제어 장치는
상기 상부 선회체와 상기 하부 주행체의 상대 선회 각도에 기초하여, 상기 복수의 작업 장치 중, 상기 머신 컨트롤 제어를 유효하게 하는 작업 장치를 결정하고, 그 결정에 기초한 상기 제2 입력 신호를 상기 제어 전환부에 출력하는 전환 판정부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계.
제8항에 있어서,
상기 전환 판정부는 또한, 상기 상부 선회체와 상기 하부 주행체의 상대 선회 각도에 기초하여, 상기 복수의 작업 장치 중 상기 표시 장치에 표시하는 작업 장치를 결정하고, 그 결정에 기초한 상기 제1 입력 신호를 상기 표시 전환부에 출력하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계.