KR20200033895A - 작업 기계 - Google Patents

Abstract

오퍼레이터가 용이하게 의도한 대로의 굴삭 속도로 반자동 굴삭 성형 작업을 행할 수 있는 작업 기계를 제공한다. 정보 처리 장치는, 복수의 조작 장치의 각 조작 신호에 기초하여 작업 장치의 소정 위치에 있는 작업점의 목표 속도를 연산하고, 복수의 피구동 부재의 자세 정보와 상기 목표면의 위치 정보에 기초하여 상기 작업점과 상기 목표면의 거리를 연산하고, 상기 작업점이 상기 목표면에 침입하지 않도록 상기 거리에 따라 상기 목표 속도의 상기 목표면에 수직인 속도 성분을 보정하고, 상기 목표 속도를 연산하기 전에, 상기 복수의 피구동 부재의 자세 정보와 상기 목표면의 위치 정보에 기초하여, 상기 복수의 조작 장치의 각 조작 신호에 대하여, 상기 작업점의 상기 목표면에 평행한 속도 성분으로의 기여에 따른 가중을 행한다.

Description

작업 기계

본 발명은, 유압 셔블 등의 작업 기계에 관한 것이다.

유압 셔블 등의 작업 기계를 사용하여 시공을 행할 때, 지형의 3차원 설계 데이터를 사용하여, 오퍼레이터 조작을 보정하여 동작시켜, 반자동으로 굴삭 성형 작업을 행하는 제어 시스템이 알려져 있다.

예를 들어 특허문헌 1에는, 오퍼레이터가 암을 포함하는 조작을 행하면, 성형 작업을 행하려고 하고 있다고 판단하고, 암 동작에 의해 발생하는 버킷 선단 속도의 설계 데이터 상의 목표면에 수직인 속도 성분(이하, 수직 속도)을 상쇄하도록, 붐을 자동으로 동작시키는 건설 기계의 제어 시스템이 기재되어 있다.

이 제어 시스템에 의하면, 차체 전방에 위치하는 수평한 목표면을 굴삭하는 작업(수평 당김 작업)에 있어서, 오퍼레이터는 암만의 조작에 의해, 목표면을 굴삭 성형할 수 있다. 또한, 오퍼레이터는, 암 동작에 의해 발생하는 버킷 선단 속도의 목표면에 평행한 속도 성분(이하, 굴삭 속도)을 조정함으로써, 정밀도보다도 작업량을 중시하는 조굴삭 시에는 고속으로, 높은 정밀도가 필요한 마무리 시에는 저속으로 등과 같이, 의도하는 속도로 반자동 굴삭 성형 작업을 행할 수 있다. 이것은, 암 동작에 의한 굴삭 속도는 수직 속도에 비하여 크고, 붐 동작에 의한 굴삭 속도는 수직 속도에 비하여 작기 때문에, 굴삭 속도는 주로 암 동작 속도에 따라서 변동하기 때문이다.

일본 특허 제5548306호

그러나, 특허문헌 1에 기재된 제어 시스템을 사용한 작업 기계에서는, 차체와 목표면의 위치 관계에 따라서는, 오퍼레이터의 의도한 대로의 속도로 반자동 굴삭 성형 작업을 행하는 것이 곤란해지고, 굴삭 성형 정밀도를 손상시킬 가능성이 있다.

예를 들어, 차체 전방에 위치하는 연직된 목표면을 굴삭하는 경우에, 수평 당김 작업과 마찬가지로 암을 당김 방향으로 조작하면, 버킷이 목표면으로부터 이탈하여 굴삭할 수 없게 된다. 반대로 암을 밀기 방향으로 조작하면, 버킷 선단 속도의 방향이 상향으로 되고, 굴삭하는 방향과 반대로 된다. 또한, 암 동작에 의한 수직 속도는 수평 당김 작업과 비교하여 크다. 그 때문에, 암의 조작량의 변동이 얼마 되지 않아도, 수직 속도에는 큰 변동이 발생한다. 한편, 붐 하강 동작에 의한 버킷 선단 속도는 하향으로 굴삭하는 방향과 일치하고, 굴삭 속도는 붐 동작 속도에 따라서 변동한다. 또한, 붐 하강 동작에 의한 수직 속도는 수평 당김 작업과 비교하여 작다. 그 때문에, 암의 조작량의 변동에 의해 발생하는 큰 수직 속도의 변동을 상쇄하기 때문에, 붐의 속도도 크게 변동한다. 이에 수반하여, 굴삭 속도의 변동도 커지기 때문에, 오퍼레이터가 의도한 대로의 속도로 반자동 굴삭 성형 작업을 행하는 것이 곤란해지고, 굴삭 성형 정밀도가 손상된다.

본 발명은, 상기의 과제를 감안하여 이루어진 것이고, 그 목적은, 오퍼레이터가 용이하게 의도한 대로의 굴삭 속도로 반자동 굴삭 성형 작업을 행할 수 있는 작업 기계를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 차체와, 상기 차체에 회동 가능하게 설치되고, 서로 회동 가능하게 연결된 복수의 피구동 부재를 갖는 작업 장치와, 상기 복수의 피구동 부재를 구동하는 복수의 액추에이터와, 상기 복수의 피구동 부재를 조작하기 위한 복수의 조작 장치와, 상기 차체 및 상기 복수의 피구동 부재의 자세를 검출하는 자세 검출 장치와, 설계면 정보를 입력하기 위한 설계 데이터 입력 장치와, 상기 복수의 조작 장치의 각 조작 신호에 따라서 상기 복수의 액추에이터의 구동을 제어하는 정보 처리 장치를 구비하고, 상기 정보 처리 장치는, 상기 설계면 정보로부터 작업 대상으로 하는 목표면의 위치 정보를 추출하고, 상기 복수의 조작 장치의 각 조작 신호에 기초하여 상기 작업 장치의 소정 위치에 있는 작업점의 목표 속도를 연산하고, 상기 복수의 피구동 부재의 자세 정보와 상기 목표면의 위치 정보에 기초하여 상기 작업점과 상기 목표면의 거리를 연산하고, 상기 작업점이 상기 목표면에 침입하지 않도록 상기 거리에 따라 상기 목표 속도의 상기 목표면에 수직인 속도 성분을 보정하는 작업 기계에 있어서, 상기 정보 처리 장치는, 상기 목표 속도를 연산하기 전에, 상기 복수의 피구동 부재의 자세 정보와 상기 목표면의 위치 정보에 기초하여, 상기 복수의 조작 장치의 각 조작 신호에 대하여 상기 작업점의 상기 목표면에 평행한 속도 성분으로의 기여에 따른 가중을 행하는 것으로 한다.

이상과 같이 구성한 본 발명에 따르면, 작업 장치의 소정 위치에 있는 작업점의 목표 속도가 연산되기 전에, 굴삭 속도(목표면에 평행한 속도 성분)에 대한 기여가 큰 액추에이터의 조작 신호의 가중치가 커지고, 또한, 굴삭 속도에 대한 기여가 작은 액추에이터의 조작 신호의 가중치가 작아지도록, 복수의 조작 장치의 각 조작 신호에 대하여 가중이 이루어진다. 이에 의해, 목표면과 작업점의 거리에 따른 보정은 주로 하여 굴삭 속도에 대한 기여가 작은 액추에이터의 조작 신호에 대하여 행하여지고, 굴삭 속도에 대한 기여가 큰 액추에이터의 조작 신호에 대한 보정이 억제되기 때문에, 오퍼레이터가 용이하게 의도한 대로의 굴삭 속도로 반자동 굴삭 성형 작업을 행하는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 관한 작업 기계에 의하면, 오퍼레이터가 용이하게 의도한 대로의 굴삭 속도로 반자동 굴삭 성형 작업을 행하는 것이 가능하게 된다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시예에 관한 작업 기계의 일례로서의 유압 셔블의 사시도이다.
도 2는, 도 1에 도시하는 유압 셔블에 탑재된 제어 시스템의 구성도이다.
도 3은, 도 2에 도시하는 정보 처리 장치의 기능 블록도이다.
도 4는, 도 3에 도시하는 목표 속도 연산부의 기능 블록도이다.
도 5는, 도 4에 도시하는 조작 신호 보정부가 사용하는 보정 계수 결정 테이블의 일례를 도시하는 도면이다.
도 6은, 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 목표 속도 연산부의 기능 블록도이다.
도 7은, 본 발명의 제3 실시예에 있어서의 목표 속도 연산부의 기능 블록도이다.
도 8은, 목표면을 나타내는 목표면 각도와 목표면 높이를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는, 도 1에 도시하는 유압 셔블이 차체 전방에 위치하는 수평한 목표면을 굴삭하는 모습을 도시하는 도면이다.
도 10은, 도 1에 도시하는 유압 셔블이 차체 전방에 위치하는 연직된 목표면을 굴삭하는 모습을 도시하는 도면이다.
도 11은, 도 1에 도시하는 유압 셔블이 도 9에 도시하는 굴삭 동작을 행한 때의 각종 신호의 시계열 변화를 나타낸 개략도이다.
도 12는, 도 1에 도시하는 유압 셔블이 도 10에 도시하는 굴삭 동작을 행한 때의 각종 신호의 시계열 변화를 나타낸 개략도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 관한 작업 기계로서 유압 셔블을 예로 들어, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 각 도면 중, 동등한 부재에는 동일한 부호를 붙여, 중복한 설명은 적절히 생략한다.

실시예 1

도 1은, 본 발명의 제1 실시예에 관한 유압 셔블의 사시도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 유압 셔블(600)은, 차체인 하부 주행체(9) 및 상부 선회체(10)와, 작업 장치(15)를 구비하고 있다. 하부 주행체(9)는 좌우의 크롤러식 주행 장치를 갖고, 좌우의 주행 유압 모터(3b)(좌측만 도시)에 의해 구동된다. 상부 선회체(10)는 하부 주행체(9) 상에 선회 가능하게 탑재되어, 선회 유압 모터(4)에 의해 선회 구동된다. 상부 선회체(10)에는, 원동기로서의 엔진(14)과, 엔진(14)에 의해 구동되는 유압 펌프 장치(2)와, 후술하는 컨트롤 밸브(20)를 구비하고 있다.

작업 장치(15)는, 상부 선회체(10)의 전방부에 상하 방향으로 회동 가능하게 설치되어 있다. 상부 선회체(10)에는 운전실이 구비되고, 운전실 내에는 주행용 우 조작 레버 장치(1a), 주행용 좌 조작 레버 장치(1b), 작업 장치(15)의 동작 및 상부 선회체(10)의 선회 동작을 지시하기 위한 조작 장치인 우 조작 레버 장치(1c), 좌 조작 레버 장치(1d) 등의 조작 장치가 배치되어 있다.

우 조작 레버 장치(1c)는, 예를 들어 전후 방향의 레버 조작에 따라서 붐(11)의 동작을 지시하는 신호(붐 조작 신호)를 출력하고, 예를 들어 좌우 방향의 레버 조작에 따라서 버킷(8)의 동작을 지시하는 신호(버킷 조작 신호)를 출력한다. 즉, 본 실시예에 있어서의 우 조작 레버 장치(1c)는, 붐(11)을 조작하기 위한 붐 조작 장치와, 버킷(8)을 조작하기 위한 버킷 조작 장치를 구성하고 있다.

좌 조작 레버 장치(1d)는, 예를 들어 전후 방향의 레버 조작에 따라서 상부 선회체(10)의 동작을 지시하는 신호(선회 조작 신호)를 출력하고, 예를 들어 좌우 방향의 레버 조작에 따라서 암(12)의 동작을 지시하는 신호(암 조작 신호)를 출력한다. 즉, 본 실시예에 있어서의 좌 조작 레버 장치(1d)는, 상부 선회체(10)를 조작하기 위한 선회 조작 장치와, 암(12)을 조작하기 위한 암 조작 장치를 구성하고 있다.

작업 장치(15)는, 서로 회동 가능하게 연결된 피구동 부재인 붐(11), 암(12), 버킷(8)을 갖는 다관절 구조이다. 붐(11)은 상부 선회체(10)의 전방측에 상하 방향으로 회동 가능하게 연결되어 있고, 암(12)은 붐(11)의 선단부에 상하 또는 전후 방향으로 회동 가능하게 연결되어 있고, 버킷(8)은 암의 선단부에 상하 또는 전후 방향으로 회동 가능하게 연결되어 있다. 붐(11)은 붐 실린더(5)의 신축에 의해 상부 선회체(10)에 대하여 상하 방향으로 회동하고, 암(12)은 암 실린더(6)의 신축에 의해 붐(11)에 대하여 상하 또는 전후 방향으로 회동하고, 버킷(8)은 버킷 실린더(7)의 신축에 의해 암(12)에 대하여 상하 또는 전후 방향으로 회동한다.

작업 장치(15)의 임의의 점의 위치를 산출하기 위해서, 유압 셔블(600)은, 상부 선회체(10)와 붐(11)의 연결부 근방에 마련되고, 붐(11)의 수평면에 대한 각도(붐 각도)를 검출하는 제1 자세 센서(13a)와, 붐(11)과 암(12)의 연결부 근방에 마련되어, 암(12)의 수평면에 대한 각도(암 각도)를 검출하는 제2 자세 센서(13b)와, 암(12)과 버킷(8)을 연결하는 버킷 링크(8a)에 마련되어, 버킷 링크(8a)의 수평면에 대한 각도(버킷 각도)를 검출하는 제3 자세 센서(13c)와, 수평면에 대한 상부 선회체(10)의 경사 각도(롤각, 피치각)을 검출하는 차체 자세 센서(13d)를 구비하고 있다. 또한, 제1 자세 센서(13a)로부터 제3 자세 센서(13c)는 상대 각도를 검출하는 센서여도 된다.

이들의 자세 센서(13a 내지 13d)가 검출한 각도는 자세 신호로서, 후술하는 정보 처리 장치(100)에 입력되고 있다. 자세 센서(13a 내지 13d)는, 유압 셔블(600)의 차체 및 작업 장치(15)의 자세를 검출하는 자세 검출 장치를 구성하고 있다.

컨트롤 밸브(20)는, 유압 펌프 장치(2)로부터 상술한 선회 유압 모터(4), 붐 실린더(5), 암 실린더(6), 버킷 실린더(7) 및 좌우의 주행 유압 모터(3b) 등의 액추에이터의 각각에 공급되는 압유의 흐름(유량과 방향)을 제어한다.

도 2는, 유압 셔블(600)에 탑재된 제어 시스템의 구성도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 제어 시스템(500)은, 작업 장치(15)의 소정 위치에 있는 작업점(예를 들어 버킷 선단)을 목표면을 따라 이동시킬 때의 보정 속도 신호를 생성하는 정보 처리 장치(100)와, 상기 보정 속도 신호에 따라서 컨트롤 밸브(20)의 구동 신호를 생성하는 제어 밸브 구동 장치(200)를 포함한다. 정보 처리 장치(100)는, 예를 들어 도시하지 않은 CPU(Central Processing Unit)와, CPU에 의한 처리를 실행하기 위한 각종 프로그램을 저장하는 ROM(Read Only Memory)이나 HDD(Hard Disc Drive) 등의 기억 장치와, CPU가 프로그램을 실행할 때의 작업 영역으로 되는 RAM(Random Access Memory)을 포함하는 하드웨어를 사용하여 구성되어 있다.

정보 처리 장치(100)는, 우 조작 레버 장치(1c)로부터의 붐 조작 신호 및 버킷 조작 신호와, 좌 조작 레버 장치(1d)로부터의 선회 조작 신호 및 암 조작 신호를 수신하고, 제1 자세 센서(13a), 제2 자세 센서(13b), 제3 자세 센서(13c) 및 차체 자세 센서(13d)로부터 각각 제1 자세 정보, 제2 자세 정보, 제3 자세 정보 및 차체 자세 정보를 수신하고, 설계 데이터 입력 장치(18)로부터 설계면 정보를 수신하고, 보정 속도 신호를 연산하여 제어 밸브 구동 장치(200)에 송신한다. 제어 밸브 구동 장치(200)는, 상기 보정 속도 신호에 따라, 제어 밸브 구동 신호를 생성하고, 컨트롤 밸브(20)를 구동한다.

도 3은, 도 2에 도시하는 정보 처리 장치(100)의 기능 블록도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 정보 처리 장치(100)는, 목표면 설정부(110)와, 목표 속도 연산부(120)와, 목표 속도 보정부(130)를 포함한다. 이하, 공지 기술을 사용하는 목표면 설정부(110)와 목표 속도 보정부(130)에 대해서는 개요를 설명하고, 목표 속도 연산부(120)에 대해서는 상세를 설명한다.

목표면 설정부(110)는, 자세 센서(13a 내지 13d)로부터의 자세 정보에 따라, 설계 데이터 입력 장치(18)로부터 입력되는 설계면 정보로부터 작업 대상으로 하는 목표면의 위치 정보를 추출하고, 목표 속도 연산부(120) 및 목표 속도 보정부(130)로 출력한다. 또한, 작업 대상으로 하는 목표면의 위치 정보를 추출하는 데 있어서는, 작업 장치(15) 선단의 연직 하방에 있는 설계면을 목표면으로 해도 되고, 연직 하방에 설계면이 존재하지 않는 경우에는 작업 장치(15) 선단에 대하여 전방 혹은 후방에 있는 설계면을 목표면으로 해도 된다.

여기서, 목표면은 각도와 높이에 의해 표시된다. 목표면과 차체의 위치 관계를 도 8에 나타낸다. 목표면 각도는 차체의 전방향에 대하여 목표면이 이루는 각도로 하고, 목표면 높이는 붐(11)의 회동 중심으로부터 목표면까지의 수직 거리로 한다.

도 4는, 본 실시예에 있어서의 목표 속도 연산부(120)의 기능 블록도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 목표 속도 연산부(120)는, 조작 신호 보정부(121)와, 작업점 속도 연산부(122)를 포함하고, 조작 신호와 자세 정보와 목표면의 위치 정보(각도와 높이)에 따라, 목표 속도 신호를 연산하여 출력한다. 조작 신호 보정부(121)는, 소정의 데이터 테이블(이하, 보정 계수 결정 테이블)에 기초하여, 목표면의 각도와 높이에 따른 보정 계수 k(0≤k≤1)를 결정하고, 보정 계수 k를 암(12)의 조작 신호에 곱하고, 또한, (1-k)를 붐(11)의 조작 신호에 곱하여, 보정 조작 신호로서 출력한다.

도 5는, 보정 계수 결정 테이블의 일례를 도시하는 도면이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 목표면 각도의 절댓값 및 목표면 높이의 절댓값이 작아짐에 따라서, 보정 계수 k는 1에 가까워지고, 목표 속도에 대한 암 조작 신호의 기여가 커지고, 또한, 목표 속도에 대한 붐 조작 신호의 기여가 작아진다. 한편, 목표면 각도의 절댓값 및 목표면 높이의 절댓값이 커짐에 따라서, 보정 계수 k는 0에 가까워지고, 목표 속도에 대한 붐 조작 신호의 기여가 커지고, 또한, 목표 속도에 대한 암 조작 신호의 기여가 작아진다. 또한, 도 5 중의 사선부는, 작업 장치(15)가 도착하지 않고 작업 대상으로 할 수 없는 범위이기 때문에, 보정의 대상으로는 하지 않는다.

도 4로 되돌아가, 작업점 속도 연산부(122)는, 보정 조작 신호와 자세 정보에 따라, 작업 장치(15)의 작업점(예를 들어 버킷 선단)에 발생하는 속도를 연산하고, 목표 속도 신호로서 출력한다.

도 3으로 되돌아가, 목표 속도 보정부(130)는, 상기 목표 속도가 목표면에 가까워지는 방향이면, 자세 정보와 목표면의 위치 정보를 사용하여 연산하는 목표면과의 거리에 따라, 목표 속도 연산부(120)로부터 얻는 목표 속도 신호 중, 목표면에 대하여 수직인 성분의 크기가 작아지도록 보정한다. 상기 거리가 크면, 허용되는 상기 수직인 성분의 크기는 크고, 상기 거리가 작으면 작다. 이에 의해, 작업 장치(15)의 작업점이 목표면에 침입하는 것을 방지할 수 있다.

본 실시예에 관한 유압 셔블(600)의 동작을 도 9 내지 도 12를 사용하여 설명한다.

도 9는, 유압 셔블(600)이 차체 전방에 위치하는 수평한 목표면을 굴삭하는 모습을 도시하는 도면이고, 도 10은, 유압 셔블(600)이 차체 전방에 위치하는 연직된 목표면을 굴삭하는 모습을 도시하는 도면이다.

도 11 및 도 12는, 유압 셔블(600)이 도 9 및 도 10에 도시하는 굴삭 동작을 행한 때의 각종 신호의 시계열 변화를 나타낸 개략도이다. 도 11 및 도 12는 각각, (a) 암(12)의 조작 신호 및 보정 후의 조작 신호를 나타낸 도면(보정 전은 점선, 보정 후는 실선), (b) 붐(11)의 조작 신호 및 보정 후의 조작 신호를 나타낸 도면(보정 전은 점선, 보정 후는 실선), (c) 목표 속도 보정부로부터 출력되는 보정 속도 신호 중, 목표면에 평행한 속도 성분을 나타낸 도면, (d) 목표 속도 보정 부로부터 출력되는 보정 속도 신호 중, 목표면에 수직인 속도 성분을 나타낸 도면, (e) 작업점과 목표면의 거리를 나타낸 도면이다. 모두, 횡축은 시각을 나타내고 있다.

도 11에 대하여 설명한다. 도 11의 A 구간은, 암(12)의 조작 신호가 증가하고, 일정해질 때까지의 모습을 나타내고 있다. A 구간에서는, (a) 암 조작 신호의 증가에 수반하여, (c) 평행 속도가 증가하고, 조작 신호가 일정해지면 평행 속도도 대략 일정해진다. 또한, (b) 붐 조작 신호는 오퍼레이터에 의한 입력(점선)이 제로여도, 암 동작에 의해 발생하는 수직 속도를 상쇄하기 때문에, 보정 조작 신호(실선)가 발생한다.

도 11의 B 구간은, 작업점과 목표면의 거리가, 어떠한 원인으로 확대한 경우의 모습을 나타내고 있다. B 구간에서는, (e) 거리의 증가에 수반하여, (b) 붐(11)의 보정 조작 신호가 감소한다. 또한, 목표 속도 보정부(130)의 파라미터 설정에 따라서는, (a) 암(12)의 보정 조작 신호에 약간의 변동이 발생할 가능성이 있다. 이와 같이, 도 9에 나타내는 굴삭 동작에서는, 암(12)의 조작 신호에 따른 평행 속도로 굴삭 동작을 행하고, 목표면과 작업점의 거리에 따른 보정은 주로 하여 붐(11)의 조작 신호에 대하여 행하여진다.

도 12에 대하여 설명한다. 도 12의 A 구간은, 붐(11)의 조작 신호가 감소하고, 일정해질 때까지의 모습을 나타내고 있다. A 구간에서는, (a) 붐 조작 신호의 감소에 수반하여, (c) 평행 속도가 감소하고, 조작 신호가 일정해지면 평행 속도도 대략 일정해진다. 또한, (b) 암 조작은 오퍼레이터에 의한 입력(점선)이 제로여도, 붐 동작에 의해 발생하는 수직 속도를 상쇄하기 때문에, 보정 조작 신호(실선)가 발생한다.

도 12의 B 구간은, 작업점과 목표면의 거리가, 어떠한 원인으로 확대한 경우의 모습을 나타내고 있다. B 구간에서는, (e) 거리의 증가에 수반하여, (b) 암(12)의 보정 조작 신호가 감소한다. 또한, 목표 속도 보정부(130)의 파라미터 설정에 따라서는, (a) 암(12)의 보정 조작 신호에 약간의 변동이 발생할 가능성이 있다. 이와 같이, 도 10에 도시하는 굴삭 동작에서는, 붐(11)의 조작 신호에 따른 평행 속도로 굴삭 동작을 행하고, 목표면과 작업점의 거리에 따른 보정은 주로 하여 암(12)의 조작 신호에 대하여 행하여진다.

이상과 같이 구성된 본 실시예에 관한 유압 셔블(600)에 의하면, 작업 장치(15)의 소정 위치에 있는 작업점(예를 들어 버킷 선단)의 목표 속도가 연산되기 전에, 굴삭 속도(목표면에 평행한 속도 성분)에 대한 기여가 큰 액추에이터의 조작 신호의 가중치가 커지고, 또한, 굴삭 속도에 대한 기여가 작은 액추에이터의 조작 신호의 가중치가 작아지도록, 조작 장치(1c, 1d)의 각 조작 신호에 대하여 가중이 이루어진다. 이에 의해, 목표면과 작업점의 거리에 따른 보정은 주로 하여 굴삭 속도에 대한 기여가 작은 액추에이터의 조작 신호에 대하여 행하여지고, 굴삭 속도에 대한 기여가 큰 액추에이터의 조작 신호에 대한 보정이 억제되기 때문에, 오퍼레이터가 용이하게 의도한 대로의 굴삭 속도로 반자동 굴삭 성형 작업을 행하는 것이 가능하게 된다.

실시예 2

본 발명의 제2 실시예에 대해서, 제1 실시예와의 상위점을 중심으로 설명한다.

도 6은, 본 실시예에 있어서의 목표 속도 연산부(120)의 기능 블록도이다. 도 6에 있어서, 목표 속도 연산부(120)는, 제1 실시예(도 4에 도시함)의 구성에 첨가하여, 속도 계수 연산부(123)를 포함한다.

속도 계수 연산부(123)는, 작업 장치(15)의 자세 정보와 목표면의 위치 정보(각도와 높이)에 기초하여, 각 액추에이터를 개별로 조작한 경우의 조작 신호의 값에 대한 작업점의 속도의 비인 속도 계수의 목표면에 평행한 성분(이하, 평행 속도 계수)을 연산하고, 조작 신호 보정부(121)로 출력한다.

조작 신호 보정부(121)는, 조작 장치(1c, 1d)의 각 조작 신호를 평행 속도 계수에 따라서 보정하고, 작업점 속도 연산부(122)로 출력한다. 여기서, 암(12)의 평행 속도 계수를 ax, 붐(11)의 평행 속도 계수를 bx, 암(12)의 조작 신호를 as, 붐(11)의 조작 신호를 bs로 두고, 보정 후의 조작 신호에 ′(프라임)을 부가하면, 조작 신호 보정부(121)에 의한 연산 내용은 이하의 식으로 표시된다.

이렇게 조작 신호를 보정함으로써, 작업점의 목표면을 따른 속도(평행 속도)에 대한 기여가 큰 액추에이터에 대해서, 큰 가중이 된 보정 조작 신호가 연산된다. 또한, 조작 신호 보정부(121)에 있어서의 연산 내용은, 상기한 식 (1) 및 (2)로 한정하는 것은 아니다.

이상과 같이 구성된 본 실시예에 관한 유압 셔블(600)에 의하면, 작업 장치(15)의 소정 위치에 있는 작업점(예를 들어 버킷 선단)의 목표 속도가 연산되기 전에, 조작 장치(1c, 1d)의 각 조작 신호에 대하여 평행 속도 계수에 따른 가중이 이루어진다. 이에 의해, 목표면과 작업점의 거리에 따른 보정은 주로 하여 굴삭 속도에 대한 기여가 작은 액추에이터의 조작 신호에 대하여 행하여지고, 굴삭 속도에 대한 기여가 큰 액추에이터의 조작 신호에 대한 보정이 억제되기 때문에, 오퍼레이터가 용이하게 의도한 대로의 굴삭 속도로 반자동 굴삭 성형 작업을 행하는 것이 가능하게 된다.

실시예 3

본 발명의 제3 실시예에 대해서, 제2 실시예와의 상위점을 중심으로 설명한다.

도 7은, 본 실시예에 있어서의 목표 속도 연산부(120)의 기능 블록도이다. 도 7에 있어서, 목표 속도 연산부(120)는, 제2 실시예에 있어서의 조작 신호 보정부(121)(도 6에 도시함) 대신에, 조작 신호 선택부(124)를 포함한다.

조작 신호 선택부(124)는, 각 액추에이터의 평행 속도 계수를 비교하여, 평행 속도 계수가 가장 큰 액추에이터의 조작 신호의 가중치가 1로 되고, 그 밖의 액추에이터의 조작 신호의 가중치가 0으로 되도록, 각 조작 신호에 대하여 가중을 행한다. 그 결과, 도 9에 나타내는 굴삭 동작에서는, 암 조작 신호에만 기초하여 작업점의 목표 속도가 연산되고, 도 10에 도시하는 굴삭 동작에서는, 붐 조작 신호에만 기초하여 작업점의 목표 속도가 연산된다.

이상과 같이 구성된 본 실시예에 관한 유압 셔블(600)에 의하면, 작업 장치(15)의 소정 위치에 있는 작업점(예를 들어 버킷 선단)의 목표 속도가 연산되기 전에, 평행 속도 계수가 큰 액추에이터의 조작 신호의 가중치가 1로 되고, 또한, 그 밖의 액추에이터의 조작 신호의 가중치가 0으로 되도록, 조작 장치(1c, 1d)의 각 조작 신호에 대하여 가중이 이루어진다. 이에 의해, 목표면과 작업점의 거리에 따른 보정은 주로 하여 굴삭 속도에 대한 기여가 작은 액추에이터의 조작 신호에 대하여 행하여지고, 굴삭 속도에 대한 기여가 큰 액추에이터의 조작 신호에 대한 보정이 억제되기 때문에, 오퍼레이터가 용이하게 의도한 대로의 굴삭 속도로 반자동 굴삭 성형 작업을 행하는 것이 가능하게 된다.

이상, 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은, 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들어, 상기한 실시예는, 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위하여 상세하게 설명한 것이고, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 어느 실시예의 구성에 다른 실시예의 구성의 일부를 첨가하는 것도 가능하고, 어느 실시예의 구성의 일부를 삭제하고, 혹은, 다른 실시예의 일부와 치환하는 것도 가능하다.

1a: 주행용 우 조작 레버 장치,
1b: 주행용 좌 조작 레버 장치,
1c: 우 조작 레버 장치(조작 장치),
1d: 좌 조작 레버 장치(조작 장치),
2: 유압 펌프 장치,
3b: 주행 유압 모터,
4: 선회 유압 모터,
5: 붐 실린더(액추에이터),
6: 암 실린더(액추에이터),
7: 버킷 실린더(액추에이터),
8: 버킷(피구동 부재),
9: 하부 주행체(차체),
10: 상부 선회체(차체),
11: 붐(피구동 부재),
12: 암(피구동 부재),
13a: 제1 자세 센서(자세 검출 장치),
13b: 제2 자세 센서(자세 검출 장치),
13c: 제3 자세 센서(자세 검출 장치),
13d: 차체 자세 센서(자세 검출 장치),
14: 엔진,
15: 작업 장치,
20: 컨트롤 밸브,
100: 정보 처리 장치,
110: 목표면 설정부,
120: 목표 속도 연산부,
121: 조작 신호 보정부,
122: 작업점 속도 연산부,
123: 속도 계수 연산부,
124: 조작 신호 선택부,
130: 목표 속도 보정부,
200: 제어 밸브 구동 장치,
500: 제어 시스템,
600: 유압 셔블(작업 기계).

Claims (4)

1. 차체와,
   상기 차체에 회동 가능하게 설치되고, 서로 회동 가능하게 연결된 복수의 피구동 부재를 갖는 작업 장치와,
   상기 복수의 피구동 부재를 구동하는 복수의 액추에이터와,
   상기 복수의 피구동 부재를 조작하기 위한 복수의 조작 장치와,
   상기 차체 및 상기 복수의 피구동 부재의 자세를 검출하는 자세 검출 장치와,
   설계면 정보를 입력하기 위한 설계 데이터 입력 장치와,
   상기 복수의 조작 장치의 각 조작 신호에 따라서 상기 복수의 액추에이터의 구동을 제어하는 정보 처리 장치를 구비하고,
   상기 정보 처리 장치는,
   상기 설계면 정보로부터 작업 대상으로 하는 목표면의 위치 정보를 추출하고,
   상기 복수의 조작 장치의 각 조작 신호에 기초하여 상기 작업 장치의 소정 위치에 있는 작업점의 목표 속도를 연산하고,
   상기 복수의 피구동 부재의 자세 정보와 상기 목표면의 위치 정보에 기초하여 상기 작업점과 상기 목표면의 거리를 연산하고, 상기 작업점이 상기 목표면에 침입하지 않도록 상기 거리에 따라 상기 목표 속도의 상기 목표면에 수직인 속도 성분을 보정하는 작업 기계에 있어서,
   상기 정보 처리 장치는, 상기 목표 속도를 연산하기 전에, 상기 복수의 피구동 부재의 자세 정보와 상기 목표면의 위치 정보에 기초하여, 상기 복수의 조작 장치의 각 조작 신호에 대하여 상기 작업점의 상기 목표면에 평행한 속도 성분으로의 기여에 따른 가중을 행하는
   것을 특징으로 하는 작업 기계.
2. 제1항에 있어서,
   상기 정보 처리 장치는,
   상기 작업 장치의 자세 정보와 상기 목표면의 위치 정보에 기초하여, 상기 복수의 액추에이터를 개별로 조작한 경우의 조작 신호의 값에 대한 상기 작업점의 속도의 비인 속도 계수의 상기 목표면에 평행한 성분인 평행 속도 계수를 연산하고,
   상기 목표 속도를 연산하기 전에, 상기 복수의 조작 장치의 각 조작 신호에 대하여 평행 속도 계수에 따른 가중을 행하는
   것을 특징으로 하는 작업 기계.
3. 제2항에 있어서,
   상기 정보 처리 장치는,
   상기 복수의 조작 장치의 각 조작 신호 중 평행 속도 계수가 가장 큰 액추에이터의 조작 신호의 가중치가 1로 되고, 그 밖의 액추에이터의 조작 신호의 가중치가 0으로 되도록, 상기 복수의 조작 장치의 각 조작 신호에 대하여 가중을 행하는
   것을 특징으로 하는 작업 기계.
4. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 피구동 부재는, 상기 차체의 전방측에 상하 방향으로 회동 가능하게 설치된 붐과, 상기 붐의 선단부에 상하 또는 전후 방향으로 회동 가능하게 연결된 암과, 상기 암의 선단부에 상하 또는 전후 방향으로 회동 가능하게 연결된 버킷을 포함하고,
   상기 복수의 액추에이터는, 상기 붐을 구동하는 붐 실린더와, 상기 암을 구동하는 암 실린더와, 상기 버킷을 구동하는 버킷 실린더를 포함하고,
   상기 복수의 조작 장치는, 상기 붐을 조작하기 위한 붐 조작 장치와, 상기 암을 조작하기 위한 암 조작 장치와, 상기 버킷을 조작하기 위한 버킷 조작 장치를 포함하고,
   상기 작업점은, 상기 버킷의 선단에 위치하고,
   상기 목표면의 위치 정보는, 상기 붐의 회동 중심으로부터 상기 목표면까지의 수직 거리인 목표면 높이와, 상기 차체의 전방향에 대하여 상기 목표면이 이루는 각도인 목표면 각도를 포함하고,
   상기 정보 처리 장치는,
   상기 목표면 각도의 절댓값 및 상기 목표면 높이가 커짐에 따라서, 상기 붐 조작 장치의 조작 신호의 가중치가 크고, 또한, 상기 암 조작 장치의 조작 신호의 가중치가 작아지도록, 상기 복수의 조작 장치의 각 조작 신호에 대하여 가중을 행하는
   것을 특징으로 하는 작업 기계.

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