KR20200132890A - 쇼벨 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨(100)은, 덤프트럭(60)에 피굴삭물을 적재할 수 있는 쇼벨(100)이며, 하부주행체(1)와, 하부주행체(1)에 선회 가능하게 탑재되는 상부선회체(3)와, 상부선회체(3)에 장착된 주위감시장치로서의 물체검지장치(70)와, 물체검지장치(70)의 출력에 근거하여 덤프트럭(60)의 상태를 입체적으로 인식하는 컨트롤러(30)를 갖는다.

Description

쇼벨

본 개시는, 쇼벨에 관한 것이다.

종래, 굴삭한 토사 등을 덤프트럭에 적재하는 작업에서의 어태치먼트와 덤프트럭과의 접촉을 방지하는 쇼벨이 알려져 있다(특허문헌 1 참조). 이 쇼벨은, 쇼벨과 덤프트럭의 사이의 거리, 및 덤프트럭의 높이에 근거하여, 버킷의 선단이 따라가는 궤적선을 생성한다. 그리고, 붐상승선회동작이 행해질 때에, 버킷의 선단이 궤적선을 따르도록, 붐실린더 및 선회용 유압모터의 각각에 공급되는 작동유의 유량을 제어한다.

특허문헌 1: 국제 공개공보 2017/115809호

그러나, 상기 쇼벨은, 카메라 등으로 검지된 대상물인 덤프트럭의 상태가 변화한 경우에 대응할 수 없을 우려가 있다. 예를 들면, 적재작업 시에, 덤프트럭의 짐받이의 게이트에 장착되어 있는 자동개폐시트의 상태가 열림상태로부터 닫힘상태로 전환된 경우, 상기 쇼벨은, 버킷을 자동개폐시트에 접촉시켜 버릴 우려가 있다.

그래서, 적재작업에서의 어태치먼트와 검지되는 대상물과의 접촉을 보다 확실하게 방지할 수 있는 쇼벨을 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨은, 하부주행체와, 상기 하부주행체에 선회 가능하게 탑재되는 상부선회체와, 상기 상부선회체에 장착된 주위감시장치와, 상기 주위감시장치의 출력에 근거하여 대상물의 상태를 인식하는 제어장치를 갖는다.

상술한 수단에 의하여, 적재작업에서의 어태치먼트와 검지되는 대상물과의 접촉을 보다 확실하게 방지할 수 있는 쇼벨이 제공된다.

도 1a는 본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨의 측면도이다.
도 1b는 본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨의 상면도이다.
도 2는 도 1a의 쇼벨에 탑재되는 유압시스템의 구성예를 나타내는 개략도이다.
도 3a는 쇼벨과 덤프트럭의 위치관계를 나타내는 도이다.
도 3b는 쇼벨과 덤프트럭의 위치관계를 나타내는 도이다.
도 4는 덤프트럭의 배면도이다.
도 5는 덤프트럭의 우측면도이다.
도 6a는 버킷 및 덤프트럭의 배면도이다.
도 6b는 버킷 및 덤프트럭의 배면도이다.
도 7은 도 1a의 쇼벨에 탑재되는 유압시스템의 다른 구성예를 나타내는 도이다.
도 8a는 도 7에 나타내는 유압시스템의 일부를 발출한 도이다.
도 8b는 도 7에 나타내는 유압시스템의 일부를 발출한 도이다.
도 8c는 도 7에 나타내는 유압시스템의 일부를 발출한 도이다.
도 8d는 도 7에 나타내는 유압시스템의 일부를 발출한 도이다.
도 9는 컨트롤러의 기능블록도이다.
도 10은 자율제어기능의 블록도이다.
도 11은 자율제어기능의 블록도이다.
도 12a는 작업현장의 모습의 일례를 나타내는 도이다.
도 12b는 작업현장의 모습의 일례를 나타내는 도이다.
도 12c는 작업현장의 모습의 일례를 나타내는 도이다.
도 13a는 작업현장의 모습의 다른 일례를 나타내는 도이다.
도 13b는 작업현장의 모습의 다른 일례를 나타내는 도이다.
도 13c는 작업현장의 모습의 다른 일례를 나타내는 도이다.
도 14a는 자율제어 시에 표시되는 화상의 일례를 나타내는 도이다.
도 14b는 자율제어 시에 표시되는 화상의 다른 일례를 나타내는 도이다.
도 15는 자율제어기능의 다른 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 16은 자율제어기능의 다른 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 17은 자율제어기능의 또 다른 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 18은 전기식 조작시스템의 구성예를 나타내는 도이다.
도 19는 쇼벨의 관리시스템의 구성예를 나타내는 개략도이다.

먼저, 도 1a 및 도 1b를 참조하여, 본 발명의 실시형태에 관한 굴삭기로서의 쇼벨(100)에 대하여 설명한다. 도 1a는 쇼벨(100)의 측면도이고, 도 1b는 쇼벨(100)의 상면도이다.

본 실시형태에서는, 쇼벨(100)의 하부주행체(1)는 크롤러(1C)를 포함한다. 크롤러(1C)는, 하부주행체(1)에 탑재되어 있는 주행용 유압모터(2M)에 의하여 구동된다. 구체적으로는, 크롤러(1C)는 좌크롤러(1CL) 및 우크롤러(1CR)를 포함한다. 좌크롤러(1CL)는 좌주행용 유압모터(2ML)에 의하여 구동되고, 우크롤러(1CR)는 우주행용 유압모터(2MR)에 의하여 구동된다.

하부주행체(1)에는 선회기구(2)를 통하여 상부선회체(3)가 선회 가능하게 탑재되어 있다. 선회기구(2)는, 상부선회체(3)에 탑재되어 있는 선회용 유압모터(2A)에 의하여 구동된다. 단, 선회용 유압모터(2A)는, 전동액추에이터로서의 선회용 전동발전기여도 된다.

상부선회체(3)에는 붐(4)이 장착되어 있다. 붐(4)의 선단에는 암(5)이 장착되고, 암(5)의 선단에는 엔드어태치먼트로서의 버킷(6)이 장착되어 있다. 붐(4), 암(5), 및 버킷(6)은, 어태치먼트의 일례인 굴삭어태치먼트(AT)를 구성한다. 붐(4)은 붐실린더(7)로 구동되고, 암(5)은 암실린더(8)로 구동되며, 버킷(6)은 버킷실린더(9)로 구동된다.

붐(4)은, 상부선회체(3)에 의하여 회동(回動) 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 붐(4)에는 붐각도센서(S1)가 장착되어 있다. 붐각도센서(S1)는, 붐(4)의 회동각도인 붐각도 β₁을 검출할 수 있다. 붐각도 β₁은, 예를 들면 붐(4)을 가장 하강시킨 상태로부터의 상승각도이다. 그 때문에, 붐각도 β₁은, 붐(4)을 가장 상승시켰을 때에 최대가 된다.

암(5)은, 붐(4)에 관하여 회동 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 암(5)에는 암각도센서(S2)가 장착되어 있다. 암각도센서(S2)는, 암(5)의 회동각도인 암각도 β₂를 검출할 수 있다. 암각도 β₂는, 예를 들면 암(5)을 최대로 접은 상태로부터의 펼침각도이다. 그 때문에, 암각도 β₂는, 암(5)을 최대로 펼쳤을 때에 최대가 된다.

버킷(6)은, 암(5)에 관하여 회동 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 버킷(6)에는 버킷각도센서(S3)가 장착되어 있다. 버킷각도센서(S3)는, 버킷(6)의 회동각도인 버킷각도 β₃을 검출할 수 있다. 버킷각도 β₃은, 버킷(6)을 최대로 접은 상태로부터의 펼침각도이다. 그 때문에, 버킷각도 β₃은, 버킷(6)을 최대로 펼쳤을 때에 최대가 된다.

도 1a 및 도 1b에 나타내는 실시형태에서는, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 및 버킷각도센서(S3)의 각각은, 가속도센서와 자이로센서의 조합으로 구성되어 있다. 단, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 및 버킷각도센서(S3) 중 적어도 하나는, 가속도센서만으로 구성되어 있어도 된다. 또, 붐각도센서(S1)는, 붐실린더(7)에 장착된 스트로크센서여도 되고, 로터리인코더, 퍼텐쇼미터, 또는 관성계측장치 등이어도 된다. 암각도센서(S2) 및 버킷각도센서(S3)에 대해서도 동일하다.

상부선회체(3)에는, 운전실로서의 캐빈(10)이 마련되고, 또한 엔진(11) 등의 동력원이 탑재되어 있다. 또, 상부선회체(3)에는, 물체검지장치(70), 촬상장치(80), 기체경사센서(S4), 및 선회각속도센서(S5) 등이 장착되어 있다. 캐빈(10)의 내부에는, 조작장치(26), 컨트롤러(30), 표시장치(D1), 및 소리출력장치(D2) 등이 마련되어 있다. 다만, 본서에서는, 편의상, 상부선회체(3)에 있어서의, 굴삭어태치먼트(AT)가 장착되어 있는 측을 전방으로 하고, 카운터웨이트가 장착되어 있는 측을 후방으로 한다.

물체검지장치(70)는, 주위감시장치의 일례이며, 쇼벨(100)의 주위에 존재하는 물체를 검지하도록 구성되어 있다. 물체는, 예를 들면 사람, 동물, 차량, 건설기계, 건축물, 벽, 펜스, 또는 구멍 등이다. 물체검지장치(70)는, 예를 들면 카메라, 초음파센서, 밀리파레이더, 스테레오카메라, LIDAR, 거리화상센서, 또는 적외선센서 등이다. 본 실시형태에서는, 물체검지장치(70)는, 캐빈(10)의 상면전단에 장착된 전센서(70F), 상부선회체(3)의 상면후단에 장착된 후센서(70B), 상부선회체(3)의 상면좌단에 장착된 좌센서(70L), 및 상부선회체(3)의 상면우단에 장착된 우센서(70R)를 포함한다.

물체검지장치(70)는, 쇼벨(100)의 주위에 설정된 소정 영역 내의 소정 물체를 검지하도록 구성되어 있어도 된다. 물체검지장치(70)는, 사람과 사람 이외의 물체를 구별할 수 있도록 구성되어 있어도 된다. 물체검지장치(70)는, 물체검지장치(70) 또는 쇼벨(100)로부터 인식된 물체까지의 거리를 산출하도록 구성되어 있어도 된다.

촬상장치(80)는, 주위감시장치의 다른 일례이며, 쇼벨(100)의 주위를 촬상한다. 본 실시형태에서는, 촬상장치(80)는, 상부선회체(3)의 상면후단에 장착된 후카메라(80B), 상부선회체(3)의 상면좌단에 장착된 좌카메라(80L), 및 상부선회체(3)의 상면우단에 장착된 우카메라(80R)를 포함한다. 촬상장치(80)는, 전카메라를 포함하고 있어도 된다.

후카메라(80B)는 후센서(70B)에 인접하여 배치되고, 좌카메라(80L)는 좌센서(70L)에 인접하여 배치되며, 또한 우카메라(80R)는 우센서(70R)에 인접하여 배치되어 있다. 촬상장치(80)가 전카메라를 포함하는 경우, 전카메라는, 전센서(70F)에 인접하여 배치되어 있어도 된다.

촬상장치(80)가 촬상한 화상은 표시장치(D1)에 표시된다. 촬상장치(80)는, 부감(俯瞰)화상 등의 시점변환화상을 표시장치(D1)에 표시할 수 있도록 구성되어 있어도 된다. 부감화상은, 예를 들면 후카메라(80B), 좌카메라(80L) 및 우카메라(80R)의 각각이 출력하는 화상을 합성하여 생성된다.

기체경사센서(S4)는, 소정의 평면에 대한 상부선회체(3)의 경사를 검출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기체경사센서(S4)는, 수평면에 관한 상부선회체(3)의 전후축둘레의 경사각(롤각) 및 좌우축둘레의 경사각(피치각)을 검출하는 가속도센서이다. 상부선회체(3)의 전후축 및 좌우축은, 예를 들면 서로 직교하여 쇼벨(100)의 선회축 상의 일점인 쇼벨중심점을 통과한다. 기체경사센서(S4)는, 가속도센서와 자이로센서의 조합으로 구성되어 있어도 된다.

선회각속도센서(S5)는, 상부선회체(3)의 선회각속도를 검출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 선회각속도센서(S5)는, 자이로센서이다. 선회각속도센서(S5)는, 리졸버 또는 로터리인코더 등이어도 된다. 선회각속도센서(S5)는, 선회속도를 검출해도 된다. 선회속도는, 선회각속도로부터 산출되어도 된다.

이하에서는, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 버킷각도센서(S3), 기체경사센서(S4), 및 선회각속도센서(S5)의 각각은, 자세검출장치라고도 칭해진다.

표시장치(D1)는, 다양한 정보를 표시하도록 구성되어 있다. 소리출력장치(D2)는, 소리를 출력하도록 구성되어 있다. 조작장치(26)는, 조작자가 액추에이터의 조작을 위하여 이용하는 장치이다.

컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)을 제어하기 위한 제어장치이다. 본 실시형태에서는, 컨트롤러(30)는, CPU, 휘발성 기억장치, 및 불휘발성 기억장치 등을 구비한 컴퓨터로 구성되어 있다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 각 기능에 대응하는 프로그램을 불휘발성 기억장치로부터 읽어내어 실행한다. 각 기능은, 예를 들면 조작자에 의한 쇼벨(100)의 수동조작을 가이드(안내)하는 머신가이던스기능, 및 조작자에 의한 쇼벨(100)의 수동조작을 자동적으로 지원하는 머신컨트롤기능 등을 포함한다.

도 2는, 쇼벨(100)에 탑재되는 유압시스템의 구성예를 나타내는 도이며, 기계적 동력전달계, 작동유라인, 파일럿라인, 및 전기제어계를, 각각 이중선, 실선, 파선, 및 점선으로 나타낸다.

유압시스템은, 엔진(11)에 의하여 구동되는 유압펌프로서의 메인펌프(14)부터 센터바이패스관로(40)를 거쳐 작동유탱크까지 작동유를 순환시킨다. 메인펌프(14)는, 좌메인펌프(14L) 및 우메인펌프(14R)를 포함한다. 센터바이패스관로(40)는, 좌센터바이패스관로(40L) 및 우센터바이패스관로(40R)를 포함한다.

좌센터바이패스관로(40L)는, 컨트롤밸브 내에 배치된 제어밸브(151, 153, 155, 및 157)를 연통하는 작동유라인이며, 우센터바이패스관로(40R)는, 컨트롤밸브 내에 배치된 제어밸브(150, 152, 154, 156, 및 158)를 연통하는 작동유라인이다.

제어밸브(150)는, 주행직진밸브이다. 제어밸브(151)는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 좌주행용 유압모터(2ML)로 공급하고, 또한 좌주행용 유압모터(2ML) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다. 제어밸브(152)는, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 우주행용 유압모터(2MR)로 공급하고, 또한 우주행용 유압모터(2MR) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.

제어밸브(153)는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 붐실린더(7)로 공급하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다. 제어밸브(154)는, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 붐실린더(7)로 공급하고, 또한 붐실린더(7) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.

제어밸브(155)는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 암실린더(8)로 공급하고, 또한 암실린더(8) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다. 제어밸브(156)는, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 암실린더(8)로 공급하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.

제어밸브(157)는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 선회용 유압모터(2A)로 순환시키기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.

제어밸브(158)는, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 버킷실린더(9)로 공급하고, 또한 버킷실린더(9) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.

레귤레이터(13)는, 메인펌프(14)의 토출압에 따라 메인펌프(14)의 사판경전각(斜板傾轉角)을 조절함으로써(예를 들면, 전마력(全馬力)제어에 의하여), 메인펌프(14)의 토출량을 제어한다. 도 2의 예에서는, 레귤레이터(13)는, 좌메인펌프(14L)에 대응하는 좌레귤레이터(13L), 및 우메인펌프(14R)에 대응하는 우레귤레이터(13R)를 포함한다.

붐조작레버(26A)는, 붐(4)의 상승하강을 조작하기 위한 조작장치이다. 붐조작레버(26A)는, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 제어압을 제어밸브(154)의 좌우 어느 하나의 파일럿포트에 도입시킨다. 이로써, 제어밸브(154) 내의 스풀의 이동량이 제어되어, 붐실린더(7)에 공급되는 작동유의 유량이 제어된다. 제어밸브(153)에 대해서도 동일하다. 다만, 도 2에서는, 명료화를 위하여, 붐조작레버(26A)와 제어밸브(153)의 좌우의 파일럿포트 및 제어밸브(154)의 좌측파일럿포트의 각각을 연결하는 파일럿라인의 도시가 생략되어 있다.

조작압센서(29A)는, 붐조작레버(26A)에 대한 조작자의 조작내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작내용은, 예를 들면 레버조작방향 및 레버조작량(레버조작각도)이다.

선회조작레버(26B)는, 선회용 유압모터(2A)를 구동시켜 선회기구(2)를 동작시키는 조작장치이다. 선회조작레버(26B)는, 예를 들면 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 제어압을 제어밸브(157) 중 좌우 어느 하나의 파일럿포트에 도입시킨다. 이로써, 제어밸브(157) 내의 스풀의 이동량이 제어되고, 선회용 유압모터(2A)에 공급되는 작동유의 유량이 제어된다. 다만, 도 2에서는, 명료화를 위하여, 선회조작레버(26B)와, 제어밸브(157)의 우측파일럿포트를 연결하는 파일럿라인의 도시가 생략되어 있다.

조작압센서(29B)는, 선회조작레버(26B)에 대한 조작자의 조작내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.

쇼벨(100)은, 붐조작레버(26A) 및 선회조작레버(26B) 이외에도, 주행레버, 주행페달, 암조작레버, 및 버킷조작레버(모두 도시하지 않음)를 갖는다. 이들 조작장치는, 붐조작레버(26A) 및 선회조작레버(26B)와 동일하게, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량 또는 페달조작량에 따른 제어압을, 대응하는 제어밸브의 좌우 어느 하나의 파일럿포트에 작용시킨다. 또, 이들 조작장치의 각각에 대하는 조작자의 조작내용은, 조작압센서(29A)와 동일하게, 대응하는 조작압센서에 의하여 압력의 형태로 검출된다. 그리고, 각 조작압센서는, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 다만, 도 2에서는, 명료화를 위하여, 이들 조작장치와, 대응하는 제어밸브의 파일럿포트를 연결하는 파일럿라인의 도시가 생략되어 있다.

컨트롤러(30)는, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 버킷각도센서(S3), 조작압센서(29A), 조작압센서(29B), 붐실린더압센서(7a), 및 토출압센서(28) 등의 출력을 수신하여, 적절히 엔진(11) 및 레귤레이터(13) 등에 대하여 제어지령을 출력한다.

컨트롤러(30)는, 감압밸브(50L)에 제어지령을 출력하여, 제어밸브(157)에 작용하는 제어압을 조정하여 상부선회체(3)의 선회동작을 제어해도 된다. 또, 컨트롤러(30)는, 감압밸브(50R)에 제어지령을 출력하여, 제어밸브(154)에 작용하는 제어압을 조정하여 붐(4)의 붐상승동작을 제어해도 된다. 다만, 도 2에서는, 명료화를 위하여, 제어밸브(157)의 좌측파일럿포트에 작용하는 제어압을 조정하는 구성이 도시되고, 제어밸브(157)의 우측파일럿포트에 작용하는 제어압을 조정하는 구성의 도시가 생략되어 있다. 또, 도 2에서는, 명료화를 위하여, 제어밸브(154)의 우측파일럿포트에 작용하는 제어압을 조정하는 구성이 도시되고, 제어밸브(154)의 좌측파일럿포트에 작용하는 제어압을 조정하는 구성의 도시가 생략되어 있다.

이와 같이, 컨트롤러(30)는, 감압밸브(50L)에 의하여, 버킷(6)과 덤프트럭의 상대위치관계에 근거하여 제어밸브(157)에 관한 제어압을 조정할 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 감압밸브(50R)에 의하여, 버킷(6)과 덤프트럭의 상대위치관계에 근거하여 제어밸브(154)에 관한 제어압을 조정할 수 있다. 레버조작에 근거하는 붐상승선회동작을 적절히 지원하기 위함이다. 다만, 감압밸브(50L) 및 감압밸브(50R)는, 전자비례밸브여도 된다.

여기에서, 도 3a 및 도 3b를 참조하여, 컨트롤러(30)가 덤프트럭(60)과 쇼벨(100)의 접촉을 방지하는 기능에 대하여 설명한다. 도 3a 및 도 3b는, 굴삭어태치먼트(AT)와 덤프트럭(60)의 위치관계를 나타낸다. 구체적으로는, 도 3a 및 도 3b는, 명료화를 위하여, 굴삭어태치먼트(AT)를 간략화된 모델로 나타내고 있다. 도 3a는 굴삭어태치먼트(AT) 및 덤프트럭(60)의 우측면도이고, 도 3b는 굴삭어태치먼트(AT) 및 덤프트럭(60)의 배면도이다. 도 3a 및 도 3b의 예에서는, 쇼벨(100)은, 덤프트럭(60)의 우측 대각선 후방에 위치하여, X축에 평행한 방향으로 굴삭어태치먼트(AT)를 향하고 있다.

도 3a에 나타내는 바와 같이, 붐(4)은, Y축에 평행한 요동축(J)을 중심으로 하여 상하로 요동하도록 구성되어 있다. 붐(4)의 선단에는 암(5)이 장착되어 있다. 암(5)의 선단에는 버킷(6)이 장착되어 있다. 점 P1로 나타내는 위치에 있는 상부선회체(3)와 붐(4)의 연결부에는 붐각도센서(S1)가 장착되어 있다. 점 P2로 나타내는 위치에 있는 붐(4)과 암(5)의 연결부에는 암각도센서(S2)가 장착되어 있다. 점 P3으로 나타내는 위치에 있는 암(5)과 버킷(6)의 연결부에는 버킷각도센서(S3)가 장착되어 있다. 점 P4는, 버킷(6)의 선단(치선)의 위치를 나타낸다.

도 3a에서는, 붐각도센서(S1)는, 붐(4)의 길이방향과, 기준수평면(XY면)의 사이의 붐각도 β₁을 측정한다. 암각도센서(S2)는, 붐(4)의 길이방향과 암(5)의 길이방향의 사이의 암각도 β₂를 측정한다. 버킷각도센서(S3)는, 암(5)의 길이방향과 버킷(6)의 길이방향의 사이의 버킷각도 β₃을 측정한다. 붐(4)의 길이방향은, 요동축(J)에 수직인 면내(XZ면 내)에서 점 P1과 점 P2를 통과하는 직선의 방향을 의미한다. 암(5)의 길이방향은, XZ면 내에서 점 P2와 점 P3을 통과하는 직선의 방향을 의미한다. 버킷(6)의 길이방향은, XZ면 내에서 점 P3과 점 P4를 통과하는 직선의 방향을 의미한다. 요동축(J)은, 선회축(K)(Z축)으로부터 떨어진 위치에 배치되어 있다. 단, 요동축(J)은, 선회축(K)과 요동축(J)이 교차하도록 배치되어 있어도 된다.

컨트롤러(30)는, 예를 들면 기체경사센서(S4) 및 선회각속도센서(S5)의 각각의 출력에 근거하여 선회축(K)에 관한 점 P1의 상대위치를 도출할 수 있다. 그리고, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2) 및 버킷각도센서(S3)의 각각의 출력에 근거하여, 점 P1에 관한 점 P2~P4의 각각의 상대위치를 도출할 수 있다. 동일하게, 컨트롤러(30)는, 점 P1에 관한, 버킷(6)의 배면의 단부 등의 굴삭어태치먼트(AT)의 임의의 부위의 상대위치를 도출할 수 있다.

도 3a 및 도 3b의 예에서는, 덤프트럭(60)은, 비교적 얕은 적재공간을 갖는 토사 덤프트럭이다. 단, 덤프트럭(60)은, 비교적 깊은 적재공간을 갖는 진개덤프트럭이어도 된다. 덤프트럭(60)의 짐받이(61)에는 게이트(62)가 장착되어 있다. 게이트(62)는, 짐받이(61)의 측벽을 구성하는 개폐 가능한 부재이며, 후측게이트(62B), 좌측게이트(62L) 및 우측게이트(62R)(도 5 참조)를 포함한다. 짐받이(61)의 전단부에는 프런트패널(62F)이 마련되어 있다. 짐받이(61)의 후단부에는 지주(61P)가 형성되어 있다. 지주(61P)는, 후측게이트(62B)를 개폐 가능하게 지지하는 부재이며, 좌지주(61PL) 및 우지주(61PR)를 포함한다. 게이트(62)에는 시트(63)가 장착되어 있어도 된다. 시트(63)는, 짐받이(61)에 적재된 피굴삭물이 넘쳐 흐르는 것을 방지하는 부재이며, "진개시트"라고도 불린다. 도 3a 및 도 3b의 예에서는, 좌측게이트(62L)의 상단에는 합성수지로 형성된 좌시트(63L)가 개폐 가능하게 장착되어 있다. 동일하게, 우측게이트(62R)의 상단에는 합성수지로 형성된 우시트(63R)가 개폐 가능하게 장착되어 있다. 도 3a 및 도 3b의 예에서는, 좌시트(63L) 및 우시트(63R)는 모두, 덤프트럭(60)의 운전실에 마련된 스위치의 조작에 따라, 전동모터에 의하여 개별적으로 개폐되도록 구성되어 있다. 단, 좌시트(63L) 및 우시트(63R)는, 수동으로 개폐되도록 구성되어 있어도 된다.

또, 덤프트럭(60)은, 도 3a에 나타내는 바와 같이, 경사각 α의 비탈길에서 정차하고 있다. 그 때문에, 짐받이(61)는, 수평면에 대하여 경사지고, 전단부에 대하여 후단부가 높아지도록 배치되어 있다.

도 3a 및 도 3b의 각각에 있어서의 사선영역은, 굴삭어태치먼트(AT)의 진입을 금지하는 진입금지영역(ZA)의 일부를 나타내고 있다. 컨트롤러(30)는, 예를 들면 주위감시장치의 출력에 근거하여 진입금지영역(ZA)을 도출하며, 또한 설정할 수 있다. 도 3a 및 도 3b의 예에서는, 컨트롤러(30)는, 주위감시장치의 일례인 물체검지장치(70)로서의 LIDAR의 출력에 근거하여 진입금지영역(ZA)을 도출한다.

진입금지영역(ZA)은, 예를 들면 덤프트럭(60)의 외형보다 소정의 거리(DS)만큼 큰 공간, 즉 덤프트럭(60)의 외형을 상사(相似)확대한 입체적인 외형을 갖는 공간으로서 설정되어도 된다. 구체적으로는, 진입금지영역(ZA)은, 도 3a에 나타내는 바와 같이 프런트패널(62F)부터 거리(DS)만큼 후방으로 떨어진 위치에 경계면 중 하나가 배치되도록 설정되어도 된다. 또, 진입금지영역(ZA)은, 도 3b에 나타내는 바와 같이 우측게이트(62R)부터 거리(DS)만큼 좌측으로 떨어진 위치에 경계면 중 하나가 배치되도록 설정되어도 된다. 진입금지영역(ZA)을 결정하는 다른 경계면에 대해서도 동일하다.

진입금지영역(ZA)은, 덤프트럭(60)의 짐받이의 내저면(內底面)(61B)과, 프런트패널(62F)과, 좌측게이트(62L)와, 우측게이트(62R)와, 후측게이트(62B)로 둘러싸인 공간 내에 형성되는 직육면체공간을 포함하도록 설정되어도 된다. 이 경우, 직육면체공간은, 예를 들면 도 3b에 나타내는 바와 같이, 내저면(61B)부터 소정의 거리(HT)만큼 높은 위치에 경계면(상면)을 갖도록 설정되어도 된다.

컨트롤러(30)는, 예를 들면 폴리곤모델 또는 와이어프레임모형 등의 가상적인 3차원모델을 이용하여 덤프트럭(60) 또는 짐받이(61)의 전체적이며 또한 입체적인 외형(외표면)을 인식한 다음, 그 인식결과에 근거하여 진입금지영역(ZA)을 도출하도록 구성되어 있어도 된다.

이때, 컨트롤러(30)는, 물체검지장치(70)에 의하여 검출된 대상물(덤프트럭(60))이 쇼벨(100)의 굴삭어태치먼트(AT)의 작업반경 내에 진입하고 있는 것을 인식한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 작업반경 내에 진입하고 있는 대상물이 덤프트럭(60)인 것을 인식한다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 대상물이 굴삭어태치먼트(AT)의 작업반경 내에 진입하고 있어도 쇼벨(100)의 동작을 중단시키지 않고, 대상물과 쇼벨(100)의 위치관계를 산출한다. 이때, 컨트롤러(30)는, 대상물과 쇼벨(100)의 위치관계에 근거하여 진입금지영역(ZA) 및 후술하는 목표궤도를 생성한다. 그러나, 대상물인 덤프트럭(60)의 상태는 변화한다. 구체적으로는, 적재작업이 행해질 때에 덤프트럭(60)의 경사각은 변화할 수 있다. 그리고, 덤프트럭(60)이 경사지에 위치하고 있는 경우에는, 진입금지영역(ZA)의 설정개소 및 목표궤도는, 덤프트럭(60)이 평지에 위치하고 있는 경우와는 상이해야 할 것이다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 컨트롤러(30)는, 물체검지장치(70)의 출력에 근거하여 대상물의 상태를 판단하여, 대상물의 상태에 근거하여 진입금지영역(ZA)을 설정한다. 또, 주위감시장치의 다른 일례인 촬상장치(80)의 출력에 근거하여 진입금지영역(ZA)을 설정해도 된다.

그리고, 컨트롤러(30)는, 예를 들면 굴삭어태치먼트(AT)가 진입금지영역(ZA)에 진입했는지 여부를 판정하여, 진입했다고 판정한 경우에 굴삭어태치먼트(AT)의 움직임을 정지시킨다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 선회 중에 굴삭어태치먼트(AT)가 진입금지영역(ZA)에 진입했다고 판정한 경우, 감압밸브(50L)에 대하여 제어지령을 출력하여 선회용 유압모터(2A)를 강제적으로 정지시켜도 된다. 컨트롤러(30)는, 굴삭어태치먼트(AT)가 진입금지영역(ZA)에 접근하고 있는지 여부를 판정하여, 접근하고 있다고 판정한 경우에 굴삭어태치먼트(AT)의 움직임을 둔화시켜도 된다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 선회 중에 굴삭어태치먼트(AT)가 진입금지영역(ZA)에 접근하고 있다고 판정한 경우, 감압밸브(50L)에 대하여 제어지령을 출력하여 선회용 유압모터(2A)를 강제적으로 감속시켜도 된다. 컨트롤러(30)는, 굴삭어태치먼트(AT)가 진입금지영역(ZA)에 진입했다고 판정한 경우, 혹은 굴삭어태치먼트(AT)가 진입금지영역(ZA)에 접근하고 있다고 판정한 경우에, 경보음의 출력, 및 경보램프의 점멸 등 중 적어도 하나를 실행하는 것뿐이어도 된다.

이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 덤프트럭(60)의 상태에 따라 진입금지영역(ZA)을 적절히 설정함으로써, 굴삭어태치먼트(AT)와 덤프트럭(60)의 접촉을 확실하게 방지할 수 있다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 덤프트럭(60)이 비탈길에 정차하고 있는 경우, 비탈길의 경사각(짐받이(61)의 경사각)을 반영시킨 진입금지영역(ZA)을 설정할 수 있다. 또, 짐받이(61)의 후단부에 지주(61P)가 형성되어 있는 경우, 지주(61P)의 형상을 반영시킨 진입금지영역(ZA)을 설정할 수 있다. 또, 게이트(62)에 시트(63)가 개폐 가능하게 장착되어 있는 경우, 시트(63)의 개폐상태를 반영시킨 진입금지영역(ZA)을 설정할 수 있다.

다음으로, 도 4 및 도 5를 참조하여, 컨트롤러(30)가 진입금지영역(ZA)의 크기를 수정하는 기능에 대하여 설명한다. 도 4는 덤프트럭(60)의 배면도이며, 도 5는 덤프트럭(60)의 우측면도이다. 도 4 및 도 5는, 좌시트(63L) 및 우시트(63R)가 모두 직립위치까지 닫혀진 상태에 있는 것을 나타내고 있다. 점선으로 그려진 좌시트(63La)는, 직립위치까지 닫혀지기 전의 전개상태의 좌시트(63L)를 나타내고 있다. 동일하게, 점선으로 그려진 우시트(63Ra)는, 직립위치까지 닫혀지기 전의 전개상태의 우시트(63R)를 나타내고 있다.

컨트롤러(30)는, 주위감시장치의 일례인 물체검지장치(70)로서의 LIDAR의 출력에 근거하여 진입금지영역(ZA)을 도출하고 있다. 도 4의 사선영역은 진입금지영역(ZA)의 일부를 나타내고 있다. 파선으로 둘러싸인 영역은, 덤프트럭(60)의 상태가 변화했기 때문에, 진입금지영역(ZA)으로부터 제외된 영역(ZB)을 나타내고 있다. 일점쇄선으로 둘러싸인 영역은, 덤프트럭(60)의 상태가 변화했기 때문에, 진입금지영역(ZA)에 새롭게 포함되게 된 영역(ZC)을 나타내고 있다. 구체적으로는, 영역(ZB)은, 좌시트(63L)가 닫힘으로써 진입금지영역(ZA)으로부터 제외된 영역(ZBL)과, 우시트(63R)가 닫힘으로써 진입금지영역(ZA)으로부터 제외된 영역(ZBR)을 포함한다. 또, 영역(ZC)은, 좌시트(63L)가 직립위치까지 닫힘으로써 진입금지영역(ZA)에 새롭게 포함되게 된 영역(ZCL)과, 우시트(63R)가 직립위치까지 닫힘으로써 진입금지영역(ZA)에 새롭게 포함되게 된 영역(ZCR)을 포함한다.

이와 같이, 컨트롤러(30)는, LIDAR의 출력에 근거하여 파악하는 덤프트럭(60)의 상태의 변화에 따라 진입금지영역(ZA)의 크기를 수정할 수 있다. 덤프트럭(60)의 상태는, 예를 들면 시트(63)의 개폐상태, 게이트(62)의 개폐상태, 및 짐받이(61)의 경사상태 등 중 적어도 하나를 포함한다.

그 때문에, 컨트롤러(30)는, 예를 들면 도 4에 나타내는 바와 같이, 우시트(63R)가 직립상태일 때에는, 점선화살표(AR1)로 나타내는 바와 같이 우시트(63R)에 접근하는 버킷(6)의 움직임을 정지시킬 수 있다. 이 경우, 쇼벨(100)의 조작자는, 실선화살표(AR2)로 나타내는 바와 같이, 우시트(63R)의 상단보다 높은 곳에서 버킷(6)을 좌측으로 이동시킴으로써, 버킷(6)을 우시트(63R)에 접촉시키지 않고, 짐받이(61)의 상에 버킷(6)을 위치시킬 수 있다. 단, 컨트롤러(30)는, 우시트(63R)가 전개상태일 때에는, 점선화살표(AR1)로 나타내는 바와 같이 좌방향으로 이동하는 버킷(6)의 움직임을 정지시키지 않는다. 버킷(6)과 덤프트럭(60)이 접촉하지 않는다고 판단할 수 있기 때문이다.

다만, 컨트롤러(30)는, 예를 들면 자세검출장치의 출력에 근거하여, 진입금지영역(ZA)에 대한 버킷(6)의 상대위치를 도출하도록 구성되어 있다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 버킷(6)의 치선의 좌단의 좌표점 BLu, 치선의 중앙의 좌표점 BCu, 및 치선의 우단의 좌표점 BRu, 및 버킷(6)의 배면의 좌단의 좌표점 BLb, 배면의 중앙의 좌표점 BCb, 및 배면의 우단의 좌표점 BRb의 6개의 좌표점을 대표적인 감시점으로 하고, 각 감시점의 좌표를 소정의 제어주기로 반복하여 산출한다. 감시점은, 그 위치의 추이가 감시되는 점을 의미한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 각 감시점의 좌표와 진입금지영역(ZA)을 결정하는 복수의 좌표에 근거하여, 버킷(6)이 진입금지영역(ZA)에 진입했는지, 즉 버킷(6)과 덤프트럭(60)이 접촉할 우려가 있는지 여부를 판정한다. 컨트롤러(30)는, 덤프트럭(60) 또는 짐받이(61)의 입체적인 외형을 인식하는 경우와 동일하게, 폴리곤모델 또는 와이어프레임모형 등의 가상적인 3차원모델을 이용하여 버킷(6)의 전체적이며 또한 입체적인 외형(외표면)을 인식한 다음, 그 인식결과에 근거하여 버킷(6)이 진입금지영역(ZA)에 진입했는지 여부를 판정해도 된다.

컨트롤러(30)는, 예를 들면 도 5에 나타내는 바와 같이, 우시트(63R)가 직립상태일 때에는, 실선으로 그려진 버킷(6)의 높이로 좌선회가 행해지도록 구성되어 있다. 즉, 일점쇄선 또는 점선으로 그려진 버킷(6)의 높이로 좌선회가 행해진 경우에는, 그 좌선회를 정지시키도록 구성되어 있다. 그리고, 우시트(63R)가 전개상태(점선으로 그려진 우시트(63Ra)의 상태)일 때에는, 일점쇄선이 아닌 점선으로 그려진 버킷(6)의 높이로 좌선회가 행해지도록 구성되어 있다. 즉, 점선으로 그려진 버킷(6)의 높이로 좌선회가 행해진 경우여도, 그 좌선회를 정지시키지 않도록 구성되어 있다. LIDAR의 출력에 의하여, 우지주(61PR)의 형상을 정확하게 인식할 수 있기 때문이다. 즉, 우측게이트(62R)의 상단이 우지주(61PR)의 상단보다 낮은 것을 정확하게 인식할 수 있기 때문이다. 또, 도 5에 나타내는 예에서는, 버킷(6)이 우지주(61PR)보다 전방에 있어, 우지주(61PR)의 상단보다 낮은 위치까지 버킷(6)을 하강했다고 해도 버킷(6)과 우지주(61PR)가 접촉하지 않는다고 판단할 수 있기 때문이다. 이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 굴삭어태치먼트(AT)의 움직임이 과도하게 제한되어 버리는 것을 방지할 수 있다.

컨트롤러(30)는, 버킷(6)의 이동궤도를 예측함으로써, 굴삭어태치먼트(AT)와 덤프트럭(60)의 접촉을 방지해도 된다. 그래서, 도 6a 및 도 6b를 참조하여, 컨트롤러(30)가 버킷(6)의 이동궤도를 예측하는 기능에 대하여 설명한다. 도 6은, 버킷(6) 및 덤프트럭(60)의 배면도이다. 구체적으로는, 도 6a 및 도 6b는, 명료화를 위하여, 버킷(6)이 간략화된 모델로 나타내고 있다. 도 6a 및 도 6b의 예에서는, 쇼벨(100)은, 덤프트럭(60)의 좌측에 있는 지면(地面)을 굴삭한 후에, 굴삭한 토사 등의 피굴삭물을 덤프트럭(60)의 짐받이(61)에 적재하는 적재동작을 실행한다. 도 6a는 좌시트(63L)가 전개상태에 있을 때의 버킷(6)의 이동궤도를 나타내고, 도 6b는 좌시트(63L)가 직립상태에 있을 때의 버킷(6)의 이동궤도를 나타낸다.

피굴삭물을 수중에 넣은 버킷(6)은, 도 6a에 나타내는 바와 같이, 적재동작에 있어서, 주로 2 패턴의 이동궤도를 찾아(따라)갈 수 있다. 제1 패턴은, 궤도선 K1을 나타내는 이동궤도이다. 즉, 버킷(6)은, 굴삭완료위치(A)로부터 버킷위치(B)를 거쳐 버킷위치(C)까지, 붐(4)의 상승에 의하여 대략 수직 방향으로 들어 올릴 수 있다. 이 때의 버킷(6)의 하단의 높이는, 짐받이(61)의 상단의 높이(Hd)보다 높다. 그리고, 버킷(6)은, 상부선회체(3)의 우선회에 의하여 배토(排土)위치(D)로 이동된다. 이때 암(5)의 개폐조작도 적절히 행해진다. 제1 패턴에서는, 버킷(6)과 덤프트럭(60)이 접촉하는 리스크는 적지만, 이동높이와 이동거리에 낭비가 많아 연비가 나쁘다.

제2 패턴은, 궤도선(K2)을 나타내는 이동궤도이다. 궤도선(K2)은, 버킷(6)을 최단거리로 배토위치(D)까지 이동시키는 이동궤도이다. 구체적으로는, 버킷(6)은, 굴삭완료위치(A)로부터, 붐상승선회에 의하여 버킷위치(B)를 거쳐 배토위치(D)에 도달한다.

도 6a 및 도 6b의 예에서는, 굴삭완료위치(A)는, 버킷위치(B)보다 낮은 위치, 즉 덤프트럭(60)이 위치하는 평면보다 낮은 위치에 있다. 그러나, 굴삭완료위치(A)는, 덤프트럭(60)이 위치하는 평면보다 높은 위치에 있어도 된다.

통상, 조작자는, 궤도선(K2)을 따라 버킷(6)을 이동시키고자 하는 경우, 버킷(6)이 덤프트럭(60)과 접촉할 가능성이 비교적 높기 때문에, 조작속도를 늦추는 경향이 있다. 그 때문에, 적재작업의 효율이 악화되기 쉽다.

그래서, 컨트롤러(30)는, 도 6a에 나타내는 바와 같이, 궤도선(K2)을 따르도록 버킷(6)이 버킷위치(B)로부터 배토위치(D)로 향하는 도중에, 버킷(6)과 덤프트럭(60)의 사이의 거리가 소정 값 미만이 되기 전에, 버킷(6)의 이동궤도를 예측한다. 구체적으로는, 버킷(6)이 버킷위치(E)에 도달했을 때에, 버킷위치(B)로부터 버킷위치(E)까지의 이동궤적에 근거하여, 버킷위치(E) 이후의 이동궤도를 예측한다. 그리고, 예측한 이동궤도를 따라 버킷(6)이 이동하면 버킷(6)이 진입금지영역(ZA)에 진입한다고 판정한 경우, 컨트롤러(30)는, 감압밸브(50L)에 제어지령을 출력하여, 선회용 유압모터(2A)를 강제적이며 또한 단계적으로 정지시킨다. 버킷(6)이 진입금지영역(ZA)에 진입하기 전에 선회를 정지시키기 위함이다.

컨트롤러(30)는, 도 6a에 나타내는 바와 같이 좌시트(63L)가 전개상태에 있을 때는, 버킷위치(E)에서의 예측결과에 의하면, 버킷(6)이 진입금지영역(ZA)에 진입하지 않는다고 판정한다. 이 경우, 컨트롤러(30)는, 버킷(6)이 덤프트럭(60)에 접근할 때에, 선회용 유압모터(2A)를 정지시키지 않는다. 단, 컨트롤러(30)는, 버킷(6)이 궤도선(K2)의 최종범위(K2_END)에 들어가면 버킷(6)의 움직임이 늦어지도록 제어해도 된다. 배토위치(D)에서 버킷(6)을 매끄럽게 정지시키기 위함이다.

한편, 컨트롤러(30)는, 도 6b에 나타내는 바와 같이 좌시트(63L)가 직립상태에 있을 때는, 버킷위치(E)에서의 예측결과에 의하면, 버킷(6)이 진입금지영역(ZA)에 진입한다고 판정한다. 이 경우, 컨트롤러(30)는, 선회용 유압모터(2A)를 강제적이며 또한 단계적으로 정지시킴으로써, 버킷(6)이 진입금지영역(ZA)에 진입하기 전에 선회를 정지시킨다. 구체적으로는, 버킷위치(F)에서 버킷(6)을 정지시킨다.

이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 버킷(6)과 덤프트럭(60)의 접촉을 보다 확실하게 방지할 수 있다.

다음으로, 도 7을 참조하여, 쇼벨(100)에 탑재되는 유압시스템의 다른 구성예에 대하여 설명한다. 도 7은, 쇼벨(100)에 탑재되는 유압시스템의 다른 구성예를 나타내는 도이다. 도 7은, 도 2와 동일하게, 기계적 동력전달계, 작동유라인, 파일럿라인 및 전기제어계를, 각각 이중선, 실선, 파선 및 점선으로 나타내고 있다.

도 7의 유압시스템은, 도 2의 유압시스템과 동일하게, 주로 엔진(11), 레귤레이터(13), 메인펌프(14), 파일럿펌프(15), 컨트롤밸브(17), 조작장치(26), 토출압센서(28), 조작압센서(29) 및 컨트롤러(30) 등을 포함한다.

도 7에 있어서, 유압시스템은, 엔진(11)에 의하여 구동되는 메인펌프(14)로부터, 센터바이패스관로(40) 또는 패럴렐관로(42)를 거쳐 작동유탱크까지 작동유를 순환시키고 있다.

엔진(11)은, 쇼벨(100)의 구동원이다. 본 실시형태에서는, 엔진(11)은, 예를 들면 소정의 회전수를 유지하도록 동작하는 디젤엔진이다. 엔진(11)의 출력축은, 메인펌프(14) 및 파일럿펌프(15)의 입력축에 연결되어 있다.

메인펌프(14)는, 작동유라인을 통하여 작동유를 컨트롤밸브(17)에 공급한다. 본 실시형태에서는, 메인펌프(14)는, 사판식(斜板式) 가변용량형 유압펌프이다.

레귤레이터(13)는, 메인펌프(14)의 토출량을 제어한다. 본 실시형태에서는, 레귤레이터(13)는, 컨트롤러(30)로부터의 제어지령에 따라 메인펌프(14)의 사판경전각(斜板傾轉角)을 조절함으로써 메인펌프(14)의 토출량을 제어한다.

파일럿펌프(15)는, 파일럿라인을 통하여 조작장치(26)를 포함하는 유압제어기기에 작동유를 공급하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 파일럿펌프(15)는, 고정용량형 유압펌프이다. 단, 파일럿펌프(15)는, 생략되어도 된다. 이 경우, 파일럿펌프(15)가 담당하고 있던 기능은, 메인펌프(14)에 의하여 실현되어도 된다. 즉, 메인펌프(14)는, 컨트롤밸브(17)에 작동유를 공급하는 기능과는 별도로, 스로틀 등에 의하여 작동유의 압력을 저하시킨 후에 조작장치(26) 등에 작동유를 공급하는 기능을 구비하고 있어도 된다.

컨트롤밸브(17)는, 쇼벨(100)에 있어서의 유압시스템을 제어하는 유압제어장치이다. 본 실시형태에서는, 컨트롤밸브(17)는, 제어밸브(171~176)를 포함한다. 제어밸브(175)는 제어밸브(175L) 및 제어밸브(175R)를 포함하고, 제어밸브(176)는 제어밸브(176L) 및 제어밸브(176R)를 포함한다. 컨트롤밸브(17)는, 제어밸브(171~176)를 통하여, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유를 하나 또는 복수의 유압액추에이터에 선택적으로 공급할 수 있다. 제어밸브(171~176)는, 메인펌프(14)로부터 유압액추에이터에 흐르는 작동유의 유량, 및 유압액추에이터로부터 작동유탱크에 흐르는 작동유의 유량을 제어한다. 유압액추에이터는, 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9), 좌주행용 유압모터(2ML), 우주행용 유압모터(2MR) 및 선회용 유압모터(2A)를 포함한다.

조작장치(26)는, 조작자가 액추에이터의 조작을 위하여 이용하는 장치이다. 액추에이터는, 유압액추에이터 및 전동액추에이터 중 적어도 일방을 포함한다. 본 실시형태에서는, 조작장치(26)는, 파일럿라인을 통하여, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 컨트롤밸브(17) 내의 대응하는 제어밸브의 파일럿포트에 공급한다. 파일럿포트의 각각에 공급되는 작동유의 압력(파일럿압)은, 유압액추에이터의 각각에 대응하는 조작장치(26)의 조작방향 및 조작량에 따른 압력이다. 단, 조작장치(26)는, 상술과 같은 파일럿압식이 아닌, 전기제어식이어도 된다. 이 경우, 컨트롤밸브(17) 내의 제어밸브는, 전자 솔레노이드식 스풀밸브여도 된다.

토출압센서(28)는, 메인펌프(14)의 토출압을 검출한다. 본 실시형태에서는, 토출압센서(28)는, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.

조작압센서(29)는, 조작자에 의한 조작장치(26)의 조작의 내용을 검출한다. 본 실시형태에서는, 조작압센서(29)는, 액추에이터의 각각에 대응하는 조작장치(26)의 레버 또는 페달의 조작방향 및 조작량을 압력(조작압)의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작장치(26)의 조작의 내용은, 조작압센서 이외의 다른 센서를 이용하여 검출되어도 된다.

메인펌프(14)는, 좌메인펌프(14L) 및 우메인펌프(14R)를 포함한다. 그리고, 좌메인펌프(14L)는, 좌센터바이패스관로(40L) 또는 좌패럴렐관로(42L)를 거쳐 작동유탱크까지 작동유를 순환시키고, 우메인펌프(14R)는, 우센터바이패스관로(40R) 또는 우패럴렐관로(42R)를 거쳐 작동유탱크까지 작동유를 순환시킨다.

좌센터바이패스관로(40L)는, 컨트롤밸브(17) 내에 배치된 제어밸브(171, 173, 175L 및 176L)를 통과하는 작동유라인이다. 우센터바이패스관로(40R)는, 컨트롤밸브(17) 내에 배치된 제어밸브(172, 174, 175R 및 176R)를 통과하는 작동유라인이다.

제어밸브(171)는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 좌주행용 유압모터(2ML)로 공급하고, 또한 좌주행용 유압모터(2ML)가 토출하는 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.

제어밸브(172)는, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 우주행용 유압모터(2MR)로 공급하고, 또한 우주행용 유압모터(2MR)가 토출하는 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.

제어밸브(173)는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 선회용 유압모터(2A)로 공급하고, 또한 선회용 유압모터(2A)가 토출하는 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.

제어밸브(174)는, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 버킷실린더(9)로 공급하고, 또한 버킷실린더(9) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.

제어밸브(175L)는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 붐실린더(7)로 공급하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다. 제어밸브(175R)는, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 붐실린더(7)로 공급하고, 또한 붐실린더(7) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.

제어밸브(176L)는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 암실린더(8)로 공급하고, 또한 암실린더(8) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.

제어밸브(176R)는, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 암실린더(8)로 공급하고, 또한 암실린더(8) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.

좌패럴렐관로(42L)는, 좌센터바이패스관로(40L)에 병행하는 작동유라인이다. 좌패럴렐관로(42L)는, 제어밸브(171, 173, 175L) 중 어느 하나에 의하여 좌센터바이패스관로(40L)를 통과하는 작동유의 흐름이 제한 혹은 차단된 경우에, 보다 하류의 제어밸브에 작동유를 공급할 수 있다. 우패럴렐관로(42R)는, 우센터바이패스관로(40R)에 병행하는 작동유라인이다. 우패럴렐관로(42R)는, 제어밸브(172, 174, 175R) 중 어느 하나에 의하여 우센터바이패스관로(40R)를 통과하는 작동유의 흐름이 제한 혹은 차단된 경우에, 보다 하류의 제어밸브에 작동유를 공급할 수 있다.

레귤레이터(13)는, 좌레귤레이터(13L) 및 우레귤레이터(13R)를 포함한다. 좌레귤레이터(13L)는, 좌메인펌프(14L)의 토출압에 따라 좌메인펌프(14L)의 사판경전각을 조절함으로써, 좌메인펌프(14L)의 토출량을 제어한다. 구체적으로는, 좌레귤레이터(13L)는, 예를 들면 좌메인펌프(14L)의 토출압의 증대에 따라 좌메인펌프(14L)의 사판경전각을 조절하여 토출량을 감소시킨다. 우레귤레이터(13R)에 대해서도 동일하다. 토출압과 토출량의 곱으로 나타나는 메인펌프(14)의 흡수마력이 엔진(11)의 출력마력을 초과하지 않도록 하기 위함이다.

조작장치(26)는, 좌조작레버(26L), 우조작레버(26R) 및 주행레버(26D)를 포함한다. 주행레버(26D)는, 좌주행레버(26DL) 및 우주행레버(26DR)를 포함한다.

좌조작레버(26L)는, 선회조작과 암(5)의 조작에 이용된다. 좌조작레버(26L)는, 전후방향으로 조작되면, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 제어압을 제어밸브(176)의 파일럿포트에 도입시킨다. 또, 좌우방향으로 조작되면, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 제어압을 제어밸브(173)의 파일럿포트에 도입시킨다.

구체적으로는, 좌조작레버(26L)는, 암접음방향으로 조작된 경우에, 제어밸브(176L)의 우측파일럿포트에 작동유를 도입시키고, 또한 제어밸브(176R)의 좌측파일럿포트에 작동유를 도입시킨다. 또, 좌조작레버(26L)는, 암펼침방향으로 조작된 경우에는, 제어밸브(176L)의 좌측파일럿포트에 작동유를 도입시키고, 또한 제어밸브(176R)의 우측파일럿포트에 작동유를 도입시킨다. 또, 좌조작레버(26L)는, 좌선회방향으로 조작된 경우에, 제어밸브(173)의 좌측파일럿포트에 작동유를 도입시키고, 우선회방향으로 조작된 경우에, 제어밸브(173)의 우측파일럿포트에 작동유를 도입시킨다.

우조작레버(26R)는, 붐(4)의 조작과 버킷(6)의 조작에 이용된다. 우조작레버(26R)는, 전후방향으로 조작되면, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 제어압을 제어밸브(175)의 파일럿포트에 도입시킨다. 또, 좌우방향으로 조작되면, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 제어압을 제어밸브(174)의 파일럿포트에 도입시킨다.

구체적으로는, 우조작레버(26R)는, 붐하강방향으로 조작된 경우에, 제어밸브(175R)의 좌측파일럿포트에 작동유를 도입시킨다. 또, 우조작레버(26R)는, 붐상승방향으로 조작된 경우에는, 제어밸브(175L)의 우측파일럿포트에 작동유를 도입시키고, 또한 제어밸브(175R)의 좌측파일럿포트에 작동유를 도입시킨다. 또, 우조작레버(26R)는, 버킷접음방향으로 조작된 경우에, 제어밸브(174)의 우측파일럿포트에 작동유를 도입시키고, 버킷펼침방향으로 조작된 경우에, 제어밸브(174)의 좌측파일럿포트에 작동유를 도입시킨다.

주행레버(26D)는, 크롤러(1C)의 조작에 이용된다. 구체적으로는, 좌주행레버(26DL)는, 좌크롤러(1CL)의 조작에 이용된다. 좌주행페달과 연동하도록 구성되어 있어도 된다. 좌주행레버(26DL)는, 전후방향으로 조작되면, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 제어압을 제어밸브(171)의 파일럿포트에 도입시킨다. 우주행레버(26DR)는, 우크롤러(1CR)의 조작에 이용된다. 우주행페달과 연동하도록 구성되어 있어도 된다. 우주행레버(26DR)는, 전후방향으로 조작되면, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 제어압을 제어밸브(172)의 파일럿포트에 도입시킨다.

토출압센서(28)는, 토출압센서(28L) 및 토출압센서(28R)를 포함한다. 토출압센서(28L)는, 좌메인펌프(14L)의 토출압을 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 토출압센서(28R)에 대해서도 동일하다.

조작압센서(29)는, 조작압센서(29LA, 29LB, 29RA, 29RB, 29DL, 29DR)를 포함한다. 조작압센서(29LA)는, 조작자에 의한 좌조작레버(26L)에 대한 전후방향으로의 조작의 내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작의 내용은, 예를 들면 레버조작방향, 레버조작량(레버조작각도) 등이다.

동일하게, 조작압센서(29LB)는, 조작자에 의한 좌조작레버(26L)에 대한 좌우방향으로의 조작의 내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작압센서(29RA)는, 조작자에 의한 우조작레버(26R)에 대한 전후방향으로의 조작의 내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작압센서(29RB)는, 조작자에 의한 우조작레버(26R)에 대한 좌우방향으로의 조작의 내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작압센서(29DL)는, 조작자에 의한 좌주행레버(26DL)에 대한 전후방향으로의 조작의 내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작압센서(29DR)는, 조작자에 의한 우주행레버(26DR)에 대한 전후방향으로의 조작의 내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.

컨트롤러(30)는, 조작압센서(29)의 출력을 수신하고, 필요에 따라 레귤레이터(13)에 대하여 제어지령을 출력하여, 메인펌프(14)의 토출량을 변화시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 스로틀(18)의 상류에 마련된 제어압센서(19)의 출력을 수신하고, 필요에 따라 레귤레이터(13)에 대하여 제어지령을 출력하여, 메인펌프(14)의 토출량을 변화시킨다. 스로틀(18)은 좌스로틀(18L) 및 우스로틀(18R)을 포함하고, 제어압센서(19)는 좌제어압센서(19L) 및 우제어압센서(19R)를 포함한다.

좌센터바이패스관로(40L)에는, 가장 하류에 있는 제어밸브(176L)와 작동유탱크의 사이에 좌스로틀(18L)이 배치되어 있다. 그 때문에, 좌메인펌프(14L)가 토출한 작동유의 흐름은, 좌스로틀(18L)로 제한된다. 그리고, 좌스로틀(18L)은, 좌레귤레이터(13L)를 제어하기 위한 제어압을 발생시킨다. 좌제어압센서(19L)는, 이 제어압을 검출하기 위한 센서이며, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 컨트롤러(30)는, 이 제어압에 따라 좌메인펌프(14L)의 사판경전각을 조절함으로써, 좌메인펌프(14L)의 토출량을 제어한다. 컨트롤러(30)는, 이 제어압이 클수록 좌메인펌프(14L)의 토출량을 감소시키고, 이 제어압이 작을수록 좌메인펌프(14L)의 토출량을 증대시킨다. 우메인펌프(14R)의 토출량도 동일하게 제어된다.

구체적으로는, 도 7에서 나타나는 바와 같이 쇼벨(100)에 있어서의 유압액추에이터가 모두 조작되고 있지 않는 대기상태의 경우, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유는, 좌센터바이패스관로(40L)를 통과하여 좌스로틀(18L)에 도달한다. 그리고, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유의 흐름은, 좌스로틀(18L)의 상류에서 발생하는 제어압을 증대시킨다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 좌메인펌프(14L)의 토출량을 허용최소토출량까지 감소시켜, 토출된 작동유가 좌센터바이패스관로(40L)를 통과할 때의 압력손실(펌핑로스)을 억제한다. 한편, 어느 하나의 유압액추에이터가 조작된 경우, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유는, 조작대상의 유압액추에이터에 대응하는 제어밸브를 통하여, 조작대상의 유압액추에이터에 흘러 든다. 그리고, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유의 흐름은, 좌스로틀(18L)에 도달하는 양을 감소 혹은 소실시켜, 좌스로틀(18L)의 상류에서 발생하는 제어압을 저하시킨다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 좌메인펌프(14L)의 토출량을 증대시키고, 조작대상의 유압액추에이터에 충분한 작동유를 순환시켜, 조작대상의 유압액추에이터의 구동을 확실하게 한다. 다만, 컨트롤러(30)는, 우메인펌프(14R)의 토출량도 동일하게 제어한다.

상술과 같은 구성에 의하여, 도 7의 유압시스템은, 대기상태에 있어서는, 메인펌프(14)에 있어서의 불필요한 에너지소비를 억제할 수 있다. 불필요한 에너지소비는, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유가 센터바이패스관로(40)에서 발생시키는 펌핑로스를 포함한다. 또, 도 7의 유압시스템은, 유압액추에이터를 작동시키는 경우에는, 메인펌프(14)로부터 필요충분한 작동유를 작동대상의 유압액추에이터에 확실하게 공급할 수 있다.

다음으로, 도 8a~도 8d를 참조하여, 컨트롤러(30)가 머신컨트롤기능에 의하여 액추에이터를 자동적으로 동작시키기 위한 구성에 대하여 설명한다. 도 8a~도 8d는, 유압시스템의 일부를 발출한 도이다. 구체적으로는, 도 8a는, 암실린더(8)의 조작에 관한 유압시스템부분을 발출한 도이며, 도 8b는, 선회용 유압모터(2A)의 조작에 관한 유압시스템부분을 발출한 도이다. 또, 도 8c는, 붐실린더(7)의 조작에 관한 유압시스템부분을 발출한 도이며, 도 8d는, 버킷실린더(9)의 조작에 관한 유압시스템부분을 발출한 도이다.

도 8a~도 8d에 나타내는 바와 같이, 유압시스템은, 비례밸브(31) 및 셔틀밸브(32)를 포함한다. 비례밸브(31)는, 비례밸브(31AL~31DL 및 31AR~31DR)를 포함하고, 셔틀밸브(32)는, 셔틀밸브(32AL~32DL 및 32AR~32DR)를 포함한다.

비례밸브(31)는, 머신컨트롤용 제어밸브로서 기능한다. 비례밸브(31)는, 파일럿펌프(15)와 셔틀밸브(32)를 접속하는 관로에 배치되고, 그 관로의 유로면적을 변경할 수 있도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 비례밸브(31)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 제어지령에 따라 동작한다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 조작장치(26)의 조작과는 관계 없이, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31) 및 셔틀밸브(32)를 통하여, 컨트롤밸브(17) 내의 대응하는 제어밸브의 파일럿포트에 공급할 수 있다.

셔틀밸브(32)는, 2개의 입구포트와 1개의 출구포트를 갖는다. 2개의 입구포트 중 일방은 조작장치(26)에 접속되고, 타방은 비례밸브(31)에 접속되어 있다. 출구포트는, 컨트롤밸브(17) 내의 대응하는 제어밸브의 파일럿포트에 접속되어 있다. 그 때문에, 셔틀밸브(32)는, 조작장치(26)가 생성하는 파일럿압과 비례밸브(31)가 생성하는 파일럿압 중 높은 쪽을, 대응하는 제어밸브의 파일럿포트에 작용시킬 수 있다.

이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 특정의 조작장치(26)에 대한 조작이 행해지지 않은 경우여도, 그 특정의 조작장치(26)에 대응하는 유압액추에이터를 동작시킬 수 있다.

예를 들면, 도 8a에 나타내는 바와 같이, 좌조작레버(26L)는, 암(5)을 조작하기 위하여 이용된다. 구체적으로는, 좌조작레버(26L)는, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 전후방향으로의 조작에 따른 파일럿압을 제어밸브(176)의 파일럿포트에 작용시킨다. 보다 구체적으로는, 좌조작레버(26L)는, 암접음방향(후방향)으로 조작된 경우에, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(176L)의 우측파일럿포트와 제어밸브(176R)의 좌측파일럿포트에 작용시킨다. 또, 좌조작레버(26L)는, 암펼침방향(전방향)으로 조작된 경우에는, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(176L)의 좌측파일럿포트와 제어밸브(176R)의 우측파일럿포트에 작용시킨다.

좌조작레버(26L)에는 스위치(NS)가 마련되어 있다. 본 실시형태에서는, 스위치(NS)는, 누르는 버튼스위치이다. 조작자는, 스위치(NS)를 누르면서 좌조작레버(26L)를 조작할 수 있다. 스위치(NS)는, 우조작레버(26R)에 마련되어 있어도 되고, 캐빈(10) 내의 다른 위치에 마련되어 있어도 된다.

조작압센서(29LA)는, 조작자에 의한 좌조작레버(26L)에 대한 전후방향으로의 조작의 내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.

비례밸브(31AL)은, 컨트롤러(30)가 출력하는 전류지령에 따라 동작한다. 그리고, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31AL) 및 셔틀밸브(32AL)를 통하여 제어밸브(176L)의 우측파일럿포트 및 제어밸브(176R)의 좌측파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조정한다. 비례밸브(31AR)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 전류지령에 따라 동작한다. 그리고, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31AR) 및 셔틀밸브(32AR)를 통하여 제어밸브(176L)의 좌측파일럿포트 및 제어밸브(176R)의 우측파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조정한다. 비례밸브(31AL, 31AR)는, 제어밸브(176L, 176R)를 임의의 밸브위치에서 정지할 수 있도록 파일럿압을 조정 가능하다.

이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 암접음조작과는 관계 없이, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31AL) 및 셔틀밸브(32AL)를 통하여, 제어밸브(176L)의 우측파일럿포트 및 제어밸브(176R)의 좌측파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 암(5)을 자동적으로 접을 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 암펼침조작과는 관계 없이, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31AR) 및 셔틀밸브(32AR)를 통하여, 제어밸브(176L)의 좌측파일럿포트 및 제어밸브(176R)의 우측파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 암(5)을 자동적으로 펼칠 수 있다.

또, 도 8b에 나타내는 바와 같이, 좌조작레버(26L)는, 선회기구(2)를 조작하기 위해서도 이용된다. 구체적으로는, 좌조작레버(26L)는, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 좌우방향으로의 조작에 따른 파일럿압을 제어밸브(173)의 파일럿포트에 작용시킨다. 보다 구체적으로는, 좌조작레버(26L)는, 좌선회방향(좌방향)으로 조작된 경우에, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(173)의 좌측파일럿포트에 작용시킨다. 또, 좌조작레버(26L)는, 우선회방향(우측향)으로 조작된 경우에는, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(173)의 우측파일럿포트에 작용시킨다.

조작압센서(29LB)는, 조작자에 의한 좌조작레버(26L)에 대한 좌우방향으로의 조작의 내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.

비례밸브(31BL)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 전류지령에 따라 동작한다. 그리고, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31BL) 및 셔틀밸브(32BL)를 통하여 제어밸브(173)의 좌측파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조정한다. 비례밸브(31BR)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 전류지령에 따라 동작한다. 그리고, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31BR) 및 셔틀밸브(32BR)를 통하여 제어밸브(173)의 우측파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조정한다. 비례밸브(31BL, 31BR)는, 제어밸브(173)를 임의의 밸브위치에서 정지할 수 있도록 파일럿압을 조정 가능하다.

이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 좌선회조작과는 관계 없이, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31BL) 및 셔틀밸브(32BL)를 통하여, 제어밸브(173)의 좌측파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 선회기구(2)를 자동적으로 좌선회시킬 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 우선회조작과는 관계 없이, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31BR) 및 셔틀밸브(32BR)를 통하여, 제어밸브(173)의 우측파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 선회기구(2)를 자동적으로 우선회시킬 수 있다.

또, 도 8c에 나타내는 바와 같이, 우조작레버(26R)는, 붐(4)을 조작하기 위하여 이용된다. 구체적으로는, 우조작레버(26R)는, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 전후방향으로의 조작에 따른 파일럿압을 제어밸브(175)의 파일럿포트에 작용시킨다. 보다 구체적으로는, 우조작레버(26R)는, 붐상승방향(후방향)으로 조작된 경우에, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(175L)의 우측파일럿포트와 제어밸브(175R)의 좌측파일럿포트에 작용시킨다. 또, 우조작레버(26R)는, 붐하강방향(전방향)으로 조작된 경우에는, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(175R)의 우측파일럿포트에 작용시킨다.

조작압센서(29RA)는, 조작자에 의한 우조작레버(26R)에 대한 전후방향으로의 조작의 내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.

비례밸브(31CL)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 전류지령에 따라 동작한다. 그리고, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31CL) 및 셔틀밸브(32CL)를 통하여 제어밸브(175L)의 우측파일럿포트 및 제어밸브(175R)의 좌측파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조정한다. 비례밸브(31CR)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 전류지령에 따라 동작한다. 그리고, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31CR) 및 셔틀밸브(32CR)를 통하여 제어밸브(175L)의 좌측파일럿포트 및 제어밸브(175R)의 우측파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조정한다. 비례밸브(31CL, 31CR)는, 제어밸브(175L, 175R)를 임의의 밸브위치에서 정지할 수 있도록 파일럿압을 조정 가능하다.

이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 붐상승조작과는 관계 없이, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31CL) 및 셔틀밸브(32CL)를 통하여, 제어밸브(175L)의 우측파일럿포트 및 제어밸브(175R)의 좌측파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 붐(4)을 자동적으로 올릴 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 붐하강조작과는 관계 없이, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31CR) 및 셔틀밸브(32CR)를 통하여, 제어밸브(175R)의 우측파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 붐(4)을 자동적으로 하강할 수 있다.

또, 도 8d에 나타내는 바와 같이, 우조작레버(26R)는, 버킷(6)을 조작하기 위해서도 이용된다. 구체적으로는, 우조작레버(26R)는, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 좌우방향으로의 조작에 따른 파일럿압을 제어밸브(174)의 파일럿포트에 작용시킨다. 보다 구체적으로는, 우조작레버(26R)는, 버킷접음방향(좌방향)으로 조작된 경우에, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(174)의 좌측파일럿포트에 작용시킨다. 또, 우조작레버(26R)는, 버킷펼침방향(우측향)으로 조작된 경우에는, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(174)의 우측파일럿포트에 작용시킨다.

조작압센서(29RB)는, 조작자에 의한 우조작레버(26R)에 대한 좌우방향으로의 조작의 내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.

비례밸브(31DL)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 전류지령에 따라 동작한다. 그리고, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31DL) 및 셔틀밸브(32DL)를 통하여 제어밸브(174)의 좌측파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조정한다. 비례밸브(31DR)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 전류지령에 따라 동작한다. 그리고, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31DR) 및 셔틀밸브(32DR)를 통하여 제어밸브(174)의 우측파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조정한다. 비례밸브(31DL, 31DR)는, 제어밸브(174)를 임의의 밸브위치에서 정지할 수 있도록 파일럿압을 조정 가능하다.

이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 버킷접음조작과는 관계 없이, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31DL) 및 셔틀밸브(32DL)를 통하여, 제어밸브(174)의 좌측파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 버킷(6)을 자동적으로 접을 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 버킷펼침조작과는 관계 없이, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31DR) 및 셔틀밸브(32DR)를 통하여, 제어밸브(174)의 우측파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 버킷(6)을 자동적으로 펼칠 수 있다.

쇼벨(100)은, 하부주행체(1)를 자동적으로 전진·후진시키는 구성을 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 좌주행용 유압모터(2ML)의 조작에 관한 유압시스템부분, 및 우주행용 유압모터(2MR)의 조작에 관한 유압시스템부분은, 붐실린더(7)의 조작에 관한 유압시스템부분 등과 같이 구성되어도 된다.

또, 도 2, 도 7 및 도 8a~도 8d에서는 유압식 파일럿회로를 구비한 유압식 조작레버를 기재했지만, 유압식 조작레버가 아닌 전기식 파일럿회로를 구비한 전기식 조작레버가 채용되어도 된다. 이 경우, 전기식 조작레버의 레버조작량은, 전기신호로서 컨트롤러(30)에 입력된다. 또, 파일럿펌프(15)와 각 제어밸브의 파일럿포트의 사이에는 전자밸브가 배치된다. 전자밸브는, 컨트롤러(30)로부터의 전기신호에 따라 동작하도록 구성된다. 이 구성에 의하여, 전기식 조작레버를 이용한 수동조작이 행해지면, 컨트롤러(30)는, 레버조작량에 대응하는 전기신호에 의하여 전자밸브를 제어하여 파일럿압을 증감시킴으로써 각 제어밸브를 이동시킬 수 있다. 다만, 각 제어밸브는 전자스풀밸브로 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 전자스풀밸브는, 전기식 조작레버의 레버조작량에 대응하는 컨트롤러(30)로부터의 전기신호에 따라 동작한다.

다음으로, 도 9를 참조하여, 컨트롤러(30)의 기능에 대하여 설명한다. 도 9는, 컨트롤러(30)의 기능블록도이다. 도 9의 예에서는, 컨트롤러(30)는, 자세검출장치, 조작장치(26), 물체검지장치(70), 촬상장치(80), 및 스위치(NS) 등이 출력하는 신호를 받아 다양한 연산을 실행하여, 비례밸브(31), 표시장치(D1), 및 소리출력장치(D2) 등에 제어지령을 출력할 수 있도록 구성되어 있다. 자세검출장치는, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 버킷각도센서(S3), 기체경사센서(S4) 및 선회각속도센서(S5)를 포함한다. 컨트롤러(30)는, 자세기록부(30A), 궤도산출부(30B) 및 자율제어부(30C)를 기능요소로서 갖는다. 각 기능요소는, 하드웨어로 구성되어 있어도 되고, 소프트웨어로 구성되어 있어도 된다.

자세기록부(30A)는, 쇼벨(100)의 자세에 관한 정보를 기록하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 자세기록부(30A)는, 스위치(NS)가 눌렸을 때의 쇼벨(100)의 자세에 관한 정보를 RAM에 기록한다. 구체적으로는, 자세기록부(30A)는, 스위치(NS)가 눌릴 때에 자세검출장치의 출력을 기록한다. 자세기록부(30A)는, 제1 시점에서 스위치(NS)가 눌렸을 때에 기록을 개시하고, 제2 시점에서 스위치(NS)가 눌렸을 때에 그 기록을 종료하도록 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 자세기록부(30A)는, 제1 시점부터 제2 시점까지, 쇼벨(100)의 자세에 관한 정보를 소정의 제어주기로 반복하여 기록해도 된다.

궤도산출부(30B)는, 쇼벨(100)을 자율적으로 동작시킬 때 쇼벨(100)의 소정 부위가 그리는 궤도인 목표궤도를 산출하도록 구성되어 있다. 소정 부위는, 예를 들면 버킷(6)의 배면에 있는 소정점이다. 본 실시형태에서는, 궤도산출부(30B)는, 자율제어부(30C)가 쇼벨(100)을 자율적으로 동작시킬 때 이용하는 목표궤도를 산출한다. 구체적으로는, 궤도산출부(30B)는, 자세기록부(30A)가 기록한 쇼벨(100)의 자세에 관한 정보에 근거하여 목표궤도를 산출한다.

궤도산출부(30B)는, 주위감시장치의 일례인 물체검지장치(70)로서의 LIDAR의 출력에 근거하여 목표궤도를 산출해도 된다. 혹은, 궤도산출부(30B)는, 주위감시장치의 다른 일례인 촬상장치(80)의 출력에 근거하여 목표궤도를 산출해도 된다. 혹은, 궤도산출부(30B)는, 자세기록부(30A)가 기록한 쇼벨(100)의 자세에 관한 정보와 주위감시장치의 출력에 근거하여 목표궤도를 산출해도 된다.

자율제어부(30C)는, 쇼벨(100)을 자율적으로 동작시키도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 소정의 개시조건이 충족된 경우에, 궤도산출부(30B)가 산출한 목표궤도를 따라 쇼벨(100)의 소정 부위를 이동시키도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 스위치(NS)가 눌려진 상태에서 조작장치(26)가 조작되었을 때에, 쇼벨(100)의 소정 부위가 목표궤도를 따라 이동하도록, 쇼벨(100)을 자율적으로 동작시킨다. 예를 들면, 스위치(NS)가 눌려진 상태로, 좌조작레버(26L)가 우선회방향으로 조작되며, 또한 우조작레버(26R)가 붐상승방향으로 조작되었을 때에, 버킷(6)의 하단이 목표궤도를 따라 이동하도록, 쇼벨(100)을 자율적으로 동작시켜도 된다. 이 경우, 좌조작레버(26L) 및 우조작레버(26R)의 각각은, 임의의 레버조작량으로 조작되어도 된다. 따라서, 조작자는, 레버조작량을 신경쓰지 않고, 소정의 이동 속도로 버킷(6)의 하단을 목표궤도를 따라 이동시킬 수 있다. 혹은, 버킷(6)의 이동 속도는, 좌조작레버(26L) 또는 우조작레버(26R)의 조작량의 변화에 따라 변화하도록 구성되어 있어도 된다.

자율제어부(30C)는, 예를 들면 버킷(6)의 하단이 목표궤도를 따르도록 붐실린더(7) 및 선회용 유압모터(2A) 중 적어도 하나를 제어하도록 구성되어 있어도 된다. 예를 들면, 자율제어부(30C)는, 붐(4)의 상승속도에 따라 상부선회체(3)의 선회속도를 반 자동적으로 제어해도 된다. 예를 들면, 붐(4)의 상승속도가 클수록 상부선회체(3)의 선회속도를 크게 해도 된다. 이 경우, 붐(4)은 우조작레버(26R)의 붐상승방향으로의 레버조작량에 따른 속도로 상승하지만, 상부선회체(3)는 좌조작레버(26L)의 우선회방향으로의 레버조작량에 따른 속도와는 상이한 속도로 선회해도 된다.

혹은, 자율제어부(30C)는, 상부선회체(3)의 선회속도에 따라 붐(4)의 상승속도를 반 자동적으로 제어해도 된다. 예를 들면, 상부선회체(3)의 선회속도가 클수록 붐(4)의 상승속도를 크게 해도 된다. 이 경우, 상부선회체(3)는 좌조작레버(26L)의 우선회방향으로의 레버조작량에 따른 속도로 선회하지만, 붐(4)은 우조작레버(26R)의 붐상승방향으로의 레버조작량에 따른 속도와는 상이한 속도로 상승해도 된다.

혹은, 자율제어부(30C)는, 상부선회체(3)의 선회속도, 및 붐(4)의 상승속도의 쌍방을 반 자동적으로 제어해도 된다. 이 경우, 상부선회체(3)는 좌조작레버(26L)의 우선회방향으로의 레버조작량에 따른 속도와는 상이한 속도로 선회해도 된다. 동일하게, 붐(4)은 우조작레버(26R)의 붐상승방향으로의 레버조작량에 따른 속도와는 상이한 속도로 상승해도 된다.

자율제어부(30C)는, 덤프트럭(60)의 상태의 변화에 따라 목표궤도를 수정해도 된다. 예를 들면, 자율제어부(30C)는, 좌시트(63L)의 개폐상태, 또는 우시트(63R)의 개폐상태 등의 변화에 따라 목표궤도를 변화시켜도 된다.

자율제어부(30C)는, 덤프트럭(60)의 상태에 더하여, 주위의 상황을 고려하여 목표궤도를 설정해도 된다. 예를 들면, 자율제어부(30C)는, 상부선회체(3)의 선회 중에 굴삭어태치먼트(AT)가 벽 등의 물체와 접촉하지 않도록 목표궤도를 설정해도 된다. 혹은, 자율제어부(30C)는, 가드레일의 보도측에서 쇼벨(100)이 작업하고 있을 때, 굴삭어태치먼트(AT)가 선회동작 시에 가드레일을 넘어 차도측으로 돌출되지 않도록 목표궤도를 설정해도 된다.

다음으로, 도 10 및 도 11을 참조하면서, 컨트롤러(30)가 어태치먼트의 움직임을 자율적으로 제어하는 기능(이하, "자율제어기능"이라고 함)의 일례에 대하여 설명한다. 도 10 및 도 11은, 자율제어기능의 블록도이다.

먼저, 컨트롤러(30)는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 조작경향에 근거하여 버킷목표이동속도를 생성하고, 또한 버킷목표이동방향을 결정한다. 조작경향은, 예를 들면 레버조작량에 근거하여 판정된다. 버킷목표이동속도는, 버킷(6)에 있어서의 제어기준점의 이동 속도의 목푯값이며, 버킷목표이동방향은, 버킷(6)에 있어서의 제어기준점의 이동방향의 목푯값이다. 버킷(6)에 있어서의 제어기준점은, 예를 들면 버킷(6)의 배면에 있는 소정점이다. 도 10에 있어서의 현재의 제어기준위치는, 제어기준점의 현재위치이며, 예를 들면 붐각도 β₁, 암각도 β₂, 및 선회각도 α₁에 근거하여 산출된다. 컨트롤러(30)는, 또한 버킷각도 β₃을 이용하여 현재의 제어기준위치를 산출해도 된다.

그 후, 컨트롤러(30)는, 버킷목표이동속도와, 버킷목표이동방향과, 현재의 제어기준위치의 3차원좌표(Xe, Ye, Ze)에 근거하여 단위시간 경과 후의 제어기준위치의 3차원좌표(Xer, Yer, Zer)를 산출한다. 단위시간 경과 후의 제어기준위치의 3차원좌표(Xer, Yer, Zer)는, 예를 들면 목표궤도상의 좌표이다. 단위시간은, 예를 들면 제어주기의 정수배에 상당하는 시간이다. 목표궤도는, 예를 들면 덤프트럭으로의 토사 등의 적재를 실현하는 작업인 적재작업에 관한 목표궤도여도 된다. 이 경우, 목표궤도는, 예를 들면 덤프트럭의 위치와 굴삭동작이 종료했을 때의 제어기준점의 위치인 굴삭종료위치에 근거하여 산출되어도 된다. 다만, 덤프트럭의 위치는, 예를 들면 물체검지장치(70) 및 촬상장치(80) 중 적어도 일방의 출력에 근거하여 산출되며, 굴삭종료위치는, 예를 들면 자세검출장치의 출력에 근거하여 산출되어도 된다.

그 후, 컨트롤러(30)는, 산출한 3차원좌표(Xer, Yer, Zer)에 근거하여, 붐(4) 및 암(5)의 회동에 관한 지령값 β₁r 및 β₂r과, 상부선회체(3)의 선회에 관한 지령값 α₁r을 생성한다. 지령값 β₁r은, 예를 들면 제어기준위치를 3차원좌표(Xer, Yer, Zer)에 맞출 수 있었을 때의 붐각도 β₁을 나타낸다. 동일하게, 지령값 β₂r은, 제어기준위치를 3차원좌표(Xer, Yer, Zer)에 맞출 수 있었을 때의 암각도 β₂를 나타내고, 지령값 α₁r은, 제어기준위치를 3차원좌표(Xer, Yer, Zer)에 맞출 수 있었을 때의 선회각도 α₁을 나타낸다.

그 후, 컨트롤러(30)는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 붐각도 β₁, 암각도 β₂, 및 선회각도 α₁의 각각이, 생성된 지령값 β₁r, β₂r, α₁r이 되도록 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 선회용 유압모터(2A)를 동작시킨다. 다만, 선회각도 α₁은, 예를 들면 선회각속도센서(S5)의 출력에 근거하여 산출된다.

구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 붐각도 β₁의 현재값과 지령값 β₁r의 차 Δβ₁에 대응하는 붐실린더 파일럿압지령을 생성한다. 그리고, 붐실린더 파일럿압지령에 대응하는 제어전류를 붐제어기구(31C)에 대하여 출력한다. 붐제어기구(31C)는, 붐실린더 파일럿압지령에 대응하는 제어전류에 따른 파일럿압을 붐제어밸브로서의 제어밸브(175)에 대하여 작용시킬 수 있도록 구성되어 있다. 붐제어기구(31C)는, 예를 들면 도 8c에 있어서의 비례밸브(31CL) 및 비례밸브(31CR)여도 된다.

그 후, 붐제어기구(31C)가 생성한 파일럿압을 받은 제어밸브(175)는, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유를, 파일럿압에 대응하는 유회방향 및 유량으로 붐실린더(7)에 유입시킨다.

이때, 컨트롤러(30)는, 붐스풀변위센서(S7)가 검출하는 제어밸브(175)의 스풀변위량에 근거하여 붐스풀제어지령을 생성해도 된다. 붐스풀변위센서(S7)는, 제어밸브(175)를 구성하는 스풀의 변위량을 검출하는 센서이다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 붐스풀제어지령에 대응하는 제어전류를 붐제어기구(31C)에 대하여 출력해도 된다. 이 경우, 붐제어기구(31C)는, 붐스풀제어지령에 대응하는 제어전류에 따른 파일럿압을 제어밸브(175)에 대하여 작용시킨다.

붐실린더(7)는, 제어밸브(175)를 통하여 공급되는 작동유에 의하여 신축한다. 붐각도센서(S1)는, 신축하는 붐실린더(7)에 의하여 작동되는 붐(4)의 붐각도 β₁을 검출한다.

그 후, 컨트롤러(30)는, 붐각도센서(S1)가 검출한 붐각도 β₁을, 붐실린더 파일럿압지령을 생성할 때에 이용하는 붐각도 β₁의 현재값으로서 피드백한다.

상술한 설명은, 지령값 β₁r에 근거하는 붐(4)의 동작에 관한 것이지만, 지령값 β₂r에 근거하는 암(5)의 동작, 및 지령값 α₁r에 근거하는 상부선회체(3)의 선회동작에도 동일하게 적용 가능하다. 다만, 암제어기구(31A)는, 암실린더 파일럿압지령에 대응하는 제어전류에 따른 파일럿압을 암제어밸브로서의 제어밸브(176)에 대하여 작용시킬 수 있도록 구성되어 있다. 암제어기구(31A)는, 예를 들면 도 8a에 있어서의 비례밸브(31AL) 및 비례밸브(31AR)여도 된다. 또, 선회제어기구(31B)는, 선회용 유압모터 파일럿압지령에 대응하는 제어전류에 따른 파일럿압을 선회제어밸브로서의 제어밸브(173)에 대하여 작용시킬 수 있도록 구성되어 있다. 선회제어기구(31B)는, 예를 들면 도 8b에 있어서의 비례밸브(31BL) 및 비례밸브(31BR)여도 된다. 또, 암스풀변위센서(S8)는, 제어밸브(176)를 구성하는 스풀의 변위량을 검출하는 센서이며, 선회스풀변위센서(S2A)는, 제어밸브(173)를 구성하는 스풀의 변위량을 검출하는 센서이다.

컨트롤러(30)는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 펌프토출량도출부(CP1, CP2, 및 CP3)를 이용하여 지령값 β₁r, β₂r, 및α₁r로부터 펌프토출량을 도출해도 된다. 본 실시형태에서는, 펌프토출량도출부(CP1, CP2, 및 CP3)는, 미리 등록된 참조테이블 등을 이용하여 지령값 β₁r, β₂r, 및α₁r로부터 펌프토출량을 도출한다. 펌프토출량도출부(CP1, CP2, 및 CP3)가 도출한 펌프토출량은 합계되어 합계 펌프토출량으로서 펌프유량연산부에 입력된다. 펌프유량연산부는, 입력된 합계 펌프토출량에 근거하여 메인펌프(14)의 토출량을 제어한다. 본 실시형태에서는, 펌프유량연산부는, 합계 펌프토출량에 따라 메인펌프(14)의 사판경전각을 변경함으로써 메인펌프(14)의 토출량을 제어한다.

이와 같이, 컨트롤러(30)는, 붐제어밸브로서의 제어밸브(175), 암제어밸브로서의 제어밸브(176), 및 선회제어밸브로서의 제어밸브(173)의 각각의 개구제어와 메인펌프(14)의 토출량의 제어를 동시에 실행할 수 있다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 선회용 유압모터(2A)의 각각에 적절한 양의 작동유를 공급할 수 있다.

또, 컨트롤러(30)는, 3차원좌표(Xer, Yer, Zer)의 산출과, 지령값 β₁r, β₂r, 및α₁r의 생성과, 메인펌프(14)의 토출량의 결정을 1제어사이클로 하고, 이 제어사이클을 반복함으로써 자율제어를 실행한다. 또, 컨트롤러(30)는, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 및 선회각속도센서(S5)의 각각의 출력에 근거하여 제어기준위치를 피드백제어함으로써 자율제어의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 선회용 유압모터(2A)의 각각에 유입하는 작동유의 유량을 피드백제어함으로써 자율제어의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 다만, 컨트롤러(30)는, 버킷실린더(9)에 유입하는 작동유의 유량을 동일하게 제어해도 된다.

다음으로, 도 12a~도 12c를 참조하여, 목표궤도의 설정에 대하여 설명한다. 도 12a~도 12c는, 쇼벨(100)에 의한 덤프트럭(60)으로의 적재작업이 행해지고 있는 작업현장의 모습의 일례를 나타낸다. 구체적으로는, 도 12a는 작업현장의 상면도이다. 도 12b 및 도 12c는, 도 12a의 화살표(AR3)로 나타내는 방향으로부터 작업현장을 보았을 때의 도이다. 도 12b 및 도 12c에서는, 명료화를 위하여, 쇼벨(100)(버킷(6)을 제외함)의 도시가 생략되어 있다. 도 12b는 좌시트(63L)가 전개상태일 때의 모습을 나타내고, 도 12c는 좌시트(63L)가 직립상태일 때의 모습을 나타낸다.

도 12a에 있어서, 실선으로 그려진 쇼벨(100)은 굴삭동작이 종료했을 때의 상태를 나타내고, 파선으로 그려진 쇼벨(100)은 선회동작 중 상태를 나타내며, 일점쇄선으로 그려진 쇼벨(100)은 배토동작이 개시하기 전 상태를 나타낸다. 동일하게, 도 12b 및 도 12c에 있어서, 실선으로 그려진 버킷(6A)은 굴삭동작이 종료했을 때의 버킷(6)의 상태를 나타내고, 파선으로 그려진 버킷(6B)은 선회동작 중의 버킷(6)의 상태를 나타내고, 일점쇄선으로 그려진 버킷(6C)은 배토동작이 개시하기 전의 버킷(6)의 상태를 나타낸다. 또, 도 12a~도 12c의 각각에 있어서의 굵은 점선은, 버킷(6)의 배면에 있는 소정점이 나타내는 목표궤도(TR)를 나타낸다.

궤도산출부(30B)는, 물체검지장치(70)의 출력에 근거하여 높이(Hd)의 덤프트럭(60)의 짐받이(61)와 버킷(6)이 접촉하지 않도록 하면서, 버킷(6)을 짐받이(61)의 위로 이동시키는 목표궤도(TR)를 산출한다. 혹은, 궤도산출부(30B)는, 주위감시장치의 다른 일례인 촬상장치(80)의 출력에 근거하여 목표궤도를 산출해도 된다. 혹은, 궤도산출부(30B)는, 자세기록부(30A)가 기록한 쇼벨(100)의 자세에 관한 정보와 주위감시장치의 출력에 근거하여 목표궤도를 산출해도 된다.

궤도산출부(30B)는, 복수의 목표궤도(TR) 중 하나를 조작자가 선택할 수 있도록, 복수의 목표궤도를 산출해도 된다. 도 12b는, 궤도산출부(30B)에 의하여 산출된 3개의 목표궤도(TR1~TR3)를 나타내고 있다. 일점쇄선으로 나타나는 2개의 목표궤도(TR2 및 TR3)는, 조작자에게 선택된 목표궤도(TR1)와 함께 산출된 것이다. 즉, 목표궤도(TR2 및 TR3)는, 목표궤도(TR1)와 함께 조작자에게 제시되었지만, 조작자에 의하여 선택되지 않았던 목표궤도이다. 도 12b에 나타내는 예에서는, 궤도산출부(30B)는, 우선회동작이 우선되는 목표궤도(TR1)와, 우선회동작과, 붐상승동작의 밸런스가 우선되는 목표궤도(TR2)와, 붐상승동작이 우선되는 목표궤도(TR3)를 산출하고 있다. 조작자는, 예를 들면 궤도산출부(30B)에 의하여 표시장치(D1)에 표시된, 덤프트럭(60)의 도형과 3개의 목표궤도를 나타내는 선을 포함하는 화상을 보면서, 터치패널 등의 입력장치를 이용하여 3개의 목표궤도 중 하나를 선택해도 된다.

이로써, 본 실시형태에서는, 조작자가 붐상승선회동작을 실행하도록 스위치(NS)를 누르면, 컨트롤러(30)는, 작성한 목표궤도(TR)에 근거하여, 우선회동작을 포함하는 복합동작을 실시한다. 구체적으로는, 쇼벨(100)의 자세가 파선으로 나타내는 것과 같은 자세가 될 때까지, 즉 버킷(6)의 하단이 점 P2에 이를 때까지, 붐상승동작 및 암접음동작 중 적어도 일방과 우선회동작을 포함하는 복합동작을 실시한다. 이 복합동작에는 버킷(6)의 개폐동작이 포함되어 있어도 된다. 높이(Hd)의 덤프트럭(60)의 짐받이(61)와 버킷(6)이 접촉하지 않도록 하면서, 버킷(6)을 짐받이(61)의 위로 이동시키기 위함이다.

그 후, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)의 자세가 일점쇄선으로 나타내는 것과 같은 자세가 될 때까지, 즉 버킷(6)의 하단이 점 P3에 이를 때까지, 암펼침동작 및 우선회동작을 포함하는 복합동작을 실시한다. 이 복합동작에는, 붐하강동작 및 버킷(6)의 개폐동작 중 적어도 하나가 포함되어 있어도 된다. 덤프트럭(60)의 짐받이(61)의 전측(운전석측)에 토사 등을 배토할 수 있도록 하기 위함이다.

상술한 예에서는, 컨트롤러(30)는, 조작자가 스위치(NS)를 눌렀을 때에 붐상승선회동작을 실행하지만, 조작자가 스위치(NS)를 누르면서 좌조작레버(26L)를 덤프트럭(60)이 존재하는 방향으로 기울였을 때에 붐상승선회동작을 실행해도 된다.

컨트롤러(30)는, 산출한 목표궤도(TR)를 이용하여, 자율제어에 의한 붐상승선회동작을 실행한다. 구체적으로는, 버킷(6)의 하단에 의하여 그려지는 궤도가 목표궤도(TR)를 따르도록, 선회기구(2)를 자동적으로 우선회시키고, 또한 붐(4)을 자동적으로 상승시킨다. 본 실시형태에서는, 목표궤도(TR)의 종단위치는, 버킷(6)의 하단이 덤프트럭(60)의 짐받이(61)의 바로 위에 오도록 설정된다. 자율제어에 의한 붐상승선회동작이 종료한 시점에서 조작자가 버킷펼침조작을 실행하는 것만으로, 버킷(6) 내의 토사 등이 짐받이(61)에 배토되도록 하기 위함이다. 이 경우, 목표궤도(TR)의 종단위치는, 버킷(6)의 용적 등의 버킷(6)에 관한 정보, 및 덤프트럭(60)에 관한 정보 등에 근거하여 산출되어도 된다. 또, 붐상승선회동작은 반복하여 행해지는 동작이기 때문에, 목표궤도(TR)의 종단위치는, 전회의 붐상승선회동작 시의 궤도의 종단위치와 동일해도 된다. 즉, 전회의 종단위치에 있어서의 버킷(6)의 하단의 위치여도 된다.

자율제어에 의한 붐상승선회동작이 종료한 후, 조작자는, 수동조작에 의한 배토동작을 실행한다. 본 실시형태에서는, 조작자는, 버킷펼침조작을 실행하는 것만으로, 버킷(6) 내의 토사 등을 짐받이(61)에 배토할 수 있다.

배토동작을 실행한 후, 조작자는, 수동조작에 의한 붐하강선회동작을 실행한다. 그리고, 수동조작에 의한 굴삭동작에 의하여 성토(盛土)(F1)를 형성하고 있는 토사 등을 다시 버킷(6) 내에 넣는다. 그 후, 조작자는, 굴삭동작을 종료시킨 후의 시점에서 다시 자율제어에 의한 붐상승선회동작을 개시시킨다. 그 이후의 붐상승선회동작에 대해서도 동일하다.

또, 본 실시형태에서는, 컨트롤러(30)는, 덤프트럭(60)에 관한 정보에 근거하여, 자율제어에 의한 붐상승선회동작이 행해질 때에, 목표궤도(TR)의 종단위치를 변경하도록 구성되어 있다. 그 때문에, 쇼벨(100)의 조작자는, 자율제어에 의한 붐상승선회동작이 종료할 때에 버킷펼침조작을 실행하는 것만으로, 덤프트럭(60)의 짐받이의 적절한 위치에 토사 등을 배토할 수 있다.

또, 컨트롤러(30)는, 덤프트럭(60)의 상태의 변화에 따라 목표궤도(TR)를 수정해도 된다. 컨트롤러(30)는, 예를 들면 굴삭동작 중에, 도 12c에 나타내는 바와 같이 좌시트(63L)가 전개상태로부터 직립상태로 변환된 경우에, 목표궤도(TR)를 수정해도 된다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, LIDAR의 출력에 근거하여, 검출 대상물인 덤프트럭(60)의 상태의 변화를 검출하여, 전회의 붐상승선회동작 시에 사용된 목표궤도(TR)를, 상태의 변화 후의 붐상승선회동작 시에 사용되는 목표궤도(TRA)로 변경한다. 목표궤도(TRA)는, 점 P2보다 높은 위치에 있는 점 P2A를 통과하는 궤도이다. 높이(HdA)의 좌시트(63L)와 버킷(6)이 접촉하지 않도록 하면서, 버킷(6)을 짐받이(61)의 위로 이동시키기 위함이다.

다음으로, 도 13a~도 13c를 참조하여, 자율제어를 실행하는 쇼벨(100)에 의한 덤프트럭(60)으로의 적재작업에 대하여 설명한다. 도 13a~도 13c는, 작업현장의 상면도이다. 도 13a~도 13c의 예에서는, 쇼벨(100) 및 덤프트럭(60)은 모두 보도(SW)에 위치하고 있다. 보도(SW)는, 차도(DW)를 따르도록 마련되며, 보도(SW)와 차도(DW)는 가드레일(GR)로 구획되어 있다. 컨트롤러(30)는, 예를 들면 주위감시장치의 일례인 물체검지장치(70)로서의 LIDAR의 출력에 근거하여 목표궤도(TR)를 산출한다. 단, 컨트롤러(30)는, 상술과 같이, 수동조작에 의한 붐상승선회동작 시에 기록한 쇼벨(100)의 자세에 관한 정보에 근거하여 목표궤도(TR)를 산출해도 된다.

도 13a는, 쇼벨(100)이 굴삭동작을 완료했을 때의 상태를 나타낸다. 이때, 쇼벨(100)은 +Y방향을 향하고, 덤프트럭(60)은 -Y방향을 향하고 있다. 점선은, LIDAR의 출력에 근거하여 컨트롤러(30)가 산출한 목표궤도(TR)를 나타낸다. 컨트롤러(30)는, 붐상승선회동작 시에, 굴삭어태치먼트(AT)의 선단이 가드레일(GR)을 넘어 차도(DW)측으로는 돌출되지 않도록 목표궤도(TR)를 산출하고 있다. 다만, 실선원은, 쇼벨(100)의 현재의 선회반경 SR1로 그려지는 가상원이다.

도 13b는, 쇼벨(100)이 붐상승선회동작을 실행하고 있을 때의 상태를 나타낸다. 이때, 쇼벨(100)은, +X방향을 향하고 있다. 파선원은, 쇼벨(100)의 현재의 선회반경 SR2로 그려지는 가상원이다. 선회반경 SR2는, 선회반경 SR1보다 작다.

도 13c는, 쇼벨(100)이 배토동작을 완료했을 때의 상태를 나타낸다. 이때, 쇼벨(100)은, 덤프트럭(60)과 동일하게, -Y방향을 향하고 있다. 일점쇄선 원은, 쇼벨(100)의 현재의 선회반경 SR3으로 그려지는 가상원이다. 선회반경 SR3은, 선회반경 SR1보다 크다.

도 13a~도 13c에 나타내는 바와 같이, 컨트롤러(30)는, 선회 중에 선회반경이 변화하도록 목표궤도(TR)를 설정해도 된다. 구체적으로는, 선회 중에 굴삭어태치먼트(AT)의 선단이 가드레일(GR)을 넘어 차도(DW)측으로는 돌출되지 않도록, 선회반경이 일시적으로 작아지도록 목표궤도(TR)를 설정해도 된다.

또, 컨트롤러(30)는, 목표궤도(TR)를 자동적으로 수정하도록 구성되어 있어도 된다. 예를 들면, 다른 건설기계가 쇼벨(100)에 접근했기 때문에, 이미 설정되어 있는 목표궤도(TR)를 따라 선회동작이 행해지면, 굴삭어태치먼트(AT)가 그 건설기계와 접촉해 버릴 우려가 있는 경우, 컨트롤러(30)는, 선회반경이 작아지도록 목표궤도(TR)를 수정해도 된다.

또, 컨트롤러(30)는, 목표궤도(TR)를 설정하거나 혹은 수정할 때에는, 작업현장의 상공에 있는 전선 등의 존재를 고려해도 된다. 또, 컨트롤러(30)는, 적절한 목표궤도(TR)를 설정할 수 없는 경우, 혹은 이미 설정되어 있는 목표궤도(TR)를 적절히 수정할 수 없는 경우, 음성, 빛 및 진동 등 중 적어도 하나를 이용하여 그 취지를 조작자에게 알리도록 해도 된다.

이와 같이, 본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨(100)은, 하부주행체(1)와, 하부주행체(1)에 선회 가능하게 탑재되는 상부선회체(3)와, 상부선회체(3)에 장착된 주위감시장치와, 주위감시장치의 출력에 근거하여 대상물의 상태를 인식하는 제어장치로서의 컨트롤러(30)를 갖는다. 주위감시장치는, 예를 들면 물체검지장치(70)여도 되고, 촬상장치(80)여도 된다. 대상물의 상태를 인식하는 것은, 예를 들면 대상물의 최대높이, 또는 대상물까지의 최단거리를 인식할 뿐만 아니라, 대상물의 3차원 형상을 인식하는 것을 포함하고 있어도 된다. 즉, 대상물의 상태를 입체적으로 인식하는 것을 포함하고 있어도 된다. 이 구성에 의하여, 쇼벨(100)은, 적재작업에서의 굴삭어태치먼트(AT)와 대상물과의 접촉을 보다 확실하게 방지할 수 있다. 그 때문에, 작업현장의 안전성을 향상시킬 수 있다.

다만, 컨트롤러(30)는, 대상물과의 접촉을 회피하도록 제어를 행하도록 구성되어 있어도 된다. 예를 들면, 덤프트럭(60)과의 접촉을 회피하도록, 굴삭어태치먼트(AT)의 자율제어를 실행하도록 구성되어 있어도 된다. 또, 컨트롤러(30)는, 대상물에 관하여 진입금지영역(ZA)을 설정하도록 구성되어 있어도 된다. 또, 컨트롤러(30)는, 대상물에 관하여 목표궤도를 생성하도록 구성되어 있어도 된다. 또, 컨트롤러(30)는, 대상물의 상태가 변화하면 목표궤도를 수정하도록 구성되어 있어도 된다.

대상물은, 예를 들면 덤프트럭(60)이어도 된다. 이 경우, 컨트롤러(30)는, 덤프트럭(60)의 게이트(62)에 장착되어 있는 시트(63)의 상태를 입체적으로 인식하도록 구성되어 있어도 된다. 이 구성에 의하여, 쇼벨(100)은, 시트(63)의 개폐상태에 따라 굴삭어태치먼트(AT)의 움직임을 제어할 수 있다. 그 때문에, 굴삭어태치먼트(AT)와 시트(63)의 접촉을 방지할 수 있다.

컨트롤러(30)는, 덤프트럭(60)의 짐받이(61)의 후단에 있는 지주(61P)를 입체적으로 인식하도록 구성되어 있어도 된다. 이 구성에 의하여, 쇼벨(100)은, 굴삭어태치먼트(AT)와 지주(61P)의 접촉을 방지할 수 있다. 또, 짐받이(61)의 높이가 지주(61P)의 높이보다 낮은 것을 인식함으로써, 굴삭어태치먼트(AT)의 움직임이 과도하게 제한되어 버리는 것을 방지할 수 있다.

덤프트럭(60)의 상태는, 예를 들면 덤프트럭(60)의 기울기를 포함하고 있어도 된다. 즉, 쇼벨(100)은, 덤프트럭(60)의 짐받이(61)의 전후축 또는 좌우축에 대한 경사각을 인식하도록 구성되어 있어도 된다. 이 구성에 의하여, 쇼벨(100)은, 덤프트럭(60)의 상세한 기울기를 인식한 다음, 굴삭어태치먼트(AT)의 움직임을 제어할 수 있다. 그 때문에, 굴삭어태치먼트(AT)와 덤프트럭(60)의 접촉을 보다 확실하게 방지할 수 있다. 또, 덤프트럭(60)의 짐받이(61)로의 피굴삭물의 배토가 보다 적절히 행해지도록 할 수 있다.

다음으로, 도 14a 및 도 14b를 참조하여, 자율제어의 실행 중에 표시되는 화상의 예에 대하여 설명한다. 도 14a 및 도 14b에 나타내는 바와 같이, 표시장치(D1)에 표시되는 화상(Gx)은, 시각표시부(411), 회전수모드표시부(412), 주행모드표시부(413), 어태치먼트표시부(414), 엔진제어상태표시부(415), 요소수잔량표시부(416), 연료잔량표시부(417), 냉각수온표시부(418), 엔진가동시간표시부(419), 카메라화상표시부(420), 및 작업상태표시부(430)를 갖는다. 도 14a에 나타내는 화상(Gx)은, 작업현장(도 12a참조)을 위에서 보았을 때의 상태를 표시하는 작업상태표시부(430)를 포함하는 점에서, 작업현장(도 12a참조)을 옆에서 보았을 때의 상태를 표시하는 작업상태표시부(430)를 포함하는 도 14b에 나타내는 화상(Gx)과 다르다.

회전수모드표시부(412), 주행모드표시부(413), 어태치먼트표시부(414), 및 엔진제어상태표시부(415)는, 쇼벨(100)의 설정상태에 관한 정보를 표시하는 표시부이다. 요소수잔량표시부(416), 연료잔량표시부(417), 냉각수온표시부(418), 및 엔진가동시간표시부(419)는, 쇼벨(100)의 운전상태에 관한 정보를 표시하는 표시부이다. 각부(各部)에 표시되는 화상은, 표시장치(D1)에 의하여, 컨트롤러(30)로부터 송신되는 각종 데이터 및 촬상장치(80)로부터 송신되는 화상데이터 등을 이용하여 생성된다.

시각표시부(411)는, 현재의 시각을 표시한다. 회전수모드표시부(412)는, 도시하지 않은 엔진회전수 조정다이얼에 의하여 설정되어 있는 회전수모드를 쇼벨(100)의 가동정보로서 표시한다. 주행모드표시부(413)는, 주행모드를 쇼벨(100)의 가동정보로서 표시한다. 주행모드는, 가변용량모터를 이용한 주행용 유압모터의 설정상태를 나타낸다. 예를 들면, 주행모드는, 저속모드 및 고속모드를 갖고, 저속모드에서는 "거북이" 모양의 마크가 표시되며, 고속모드에서는 "토끼" 모양의 마크가 표시된다. 어태치먼트표시부(414)는, 현재 장착되어 있는 어태치먼트의 종류를 나타내는 아이콘을 표시하는 영역이다. 엔진제어상태표시부(415)는, 엔진(11)의 제어상태를 쇼벨(100)의 가동정보로서 표시한다. 도 14a 및 도 14b의 예에서는, 엔진(11)의 제어상태로서 "자동감속·자동정지모드"가 선택되어 있다. "자동감속·자동정지모드"는, 비조작상태의 계속시간에 따라, 엔진회전수를 자동적으로 저감하고, 더나아가 엔진(11)을 자동적으로 정지시키는 제어상태를 의미한다. 그 외에, 엔진(11)의 제어상태에는, "자동감속모드", "자동정지모드", 및 "수동감속모드" 등이 있다.

요소수잔량표시부(416)는, 요소수탱크에 저장되어 있는 요소수의 잔량상태를 쇼벨(100)의 가동정보로서 화상표시한다. 도 14a 및 도 14b의 예에서는, 요소수잔량표시부(416)에는, 현재의 요소수의 잔량상태를 나타내는 바게이지가 표시되어 있다. 요소수의 잔량은, 요소수탱크에 마련되어 있는 요소수잔량센서가 출력하는 데이터에 근거하여 표시된다.

연료잔량표시부(417)는, 연료탱크에 저장되어 있는 연료의 잔량상태를 가동정보로서 표시한다. 도 14a 및 도 14b의 예에서는, 연료잔량표시부(417)에는, 현재의 연료의 잔량상태를 나타내는 바게이지가 표시되어 있다. 연료의 잔량은, 연료탱크에 마련되어 있는 연료잔량센서가 출력하는 데이터에 근거하여 표시된다.

냉각수온표시부(418)는, 엔진냉각수의 온도상태를 쇼벨(100)의 가동정보로서 표시한다. 도 14a 및 도 14b의 예에서는, 냉각수온표시부(418)에는, 엔진냉각수의 온도상태를 나타내는 바게이지가 표시되어 있다. 엔진냉각수의 온도는, 엔진(11)에 마련되어 있는 수온센서가 출력하는 데이터에 근거하여 표시된다.

엔진가동시간표시부(419)는, 엔진(11)의 누적가동시간을 쇼벨(100)의 가동정보로서 표시한다. 도 14a 및 도 14b의 예에서는, 엔진가동시간표시부(419)에는, 조작자에 의하여 카운트가 재시작되고 나서의 가동시간의 누적이, 단위 "hr(시간)"과 함께 표시되어 있다. 엔진가동시간표시부(419)에는, 쇼벨 제조 후의 전기간의 생애 가동시간 또는 조작자에 의하여 카운트가 재시작되고 나서의 구간 가동시간이 표시되어도 된다.

카메라화상표시부(420)는, 촬상장치(80)에 의하여 촬영된 화상을 표시한다. 도 14a 및 도 14b의 예에서는, 상부선회체(3)의 상면후단에 장착된 후카메라(80B)에 의하여 촬영된 화상이 카메라화상표시부(420)에 표시되어 있다. 카메라화상표시부(420)에는, 상부선회체(3)의 상면좌단에 장착된 좌카메라(80L) 또는 상면우단에 장착된 우카메라(80R)에 의하여 촬상된 카메라화상이 표시되어도 된다. 또, 카메라화상표시부(420)에는, 좌카메라(80L), 우카메라(80R), 및 후카메라(80B) 중 복수의 카메라에 의하여 촬영된 화상이 나열되도록 표시되어도 된다. 또, 카메라화상표시부(420)에는, 좌카메라(80L), 우카메라(80R), 및 후카메라(80B) 중 적어도 2개에 의하여 촬상된 복수의 카메라화상의 합성화상이 표시되어도 된다. 합성화상은, 예를 들면 부감화상이어도 된다.

각 카메라는 상부선회체(3)의 일부가 카메라화상에 포함되도록 마련되어 있어도 된다. 표시되는 화상에 상부선회체(3)의 일부가 포함됨으로써, 조작자는, 카메라화상표시부(420)에 표시되는 물체와 쇼벨(100)의 사이의 거리감을 파악하기 쉬워지기 때문이다. 도 14a 및 도 14b의 예에서는, 카메라화상표시부(420)는, 상부선회체(3)의 카운터웨이트(3w)의 화상을 표시하고 있다.

카메라화상표시부(420)에는, 표시 중의 카메라화상을 촬영한 촬상장치(80)의 방향을 나타내는 도형(421)이 표시되어 있다. 도형(421)은, 쇼벨(100)의 형상을 나타내는 쇼벨도형(421a)과, 표시 중의 카메라화상을 촬상한 촬상장치(80)의 촬영방향을 나타내는 띠상의 방향표시도형(421b)으로 구성되어 있다. 도형(421)은, 쇼벨(100)의 설정상태에 관한 정보를 표시하는 표시부이다.

도 14a 및 도 14b의 예에서는, 쇼벨도형(421a)의 하측(굴삭어태치먼트(AT)를 나타내는 도형의 반대측)에 방향표시도형(421b)이 표시되어 있다. 이것은, 후카메라(80B)에 의하여 촬영된 쇼벨(100)의 후방의 화상이 카메라화상표시부(420)에 표시되어 있는 것을 나타낸다. 예를 들면, 카메라화상표시부(420)에 우카메라(80R)에 의하여 촬영된 화상이 표시되어 있는 경우에는, 쇼벨도형(421a)의 우측에 방향표시도형(421b)이 표시된다. 또, 예를 들면 카메라화상표시부(420)에 좌카메라(80L)에 의하여 촬영된 화상이 표시되어 있는 경우에는, 쇼벨도형(421a)의 좌측에 방향표시도형(421b)이 표시된다.

조작자는, 예를 들면 캐빈(10) 내에 마련되어 있는 도시하지 않은 화상변환스위치를 누름으로써, 카메라화상표시부(420)에 표시하는 화상을 다른 카메라에 의하여 촬영된 화상 등으로 전환할 수 있다.

쇼벨(100)에 촬상장치(80)가 마련되지 않은 경우에는, 카메라화상표시부(420) 대신에, 다른 정보가 표시되어도 된다.

작업상태표시부(430)는, 쇼벨(100)의 작업상태를 표시한다. 도 14a의 예에서는, 작업상태표시부(430)는, 쇼벨(100)의 도형(431), 덤프트럭(60)의 도형(432), 쇼벨(100)의 상태를 나타내는 도형(433), 굴삭종료위치를 나타내는 도형(434), 목표궤도를 나타내는 도형(435), 배토개시위치를 나타내는 도형(436), 및 덤프트럭(60)의 짐받이에 이미 적재되어 있는 토사의 도형(437)을 포함한다. 도형(431)은, 쇼벨(100)을 위에서 보았을 때의 쇼벨(100)의 상태를 나타낸다. 도형(432)은, 덤프트럭(60)을 위에서 보았을 때의 덤프트럭(60)의 상태를 나타낸다. 도형(433)은, 쇼벨(100)의 상태를 나타내는 텍스트 메시지이다. 도형(434)은, 굴삭동작을 종료시켰을 때의 버킷(6)을 위에서 보았을 때의 버킷(6)의 상태를 나타낸다. 도형(435)은, 위에서 본 목표궤도를 나타낸다. 도형(436)은, 배토동작을 개시시킬 때의 버킷(6), 즉 목표궤도의 종단위치에 있어서의 버킷(6)을 위에서 보았을 때의 버킷(6)의 상태를 나타낸다. 도형(437)은, 덤프트럭(60)의 짐받이에 이미 적재되어 있는 토사의 상태를 나타낸다.

도 14b의 예에서는, 작업상태표시부(430)는, 버킷(6)의 도형(431B), 덤프트럭(60)의 도형(432B), 쇼벨(100)의 상태를 나타내는 도형(433B), 굴삭종료위치를 나타내는 도형(434B), 목표궤도를 나타내는 도형(435B), 및 배토개시위치를 나타내는 도형(436B)을 포함한다. 도형(431B)은, 버킷(6)을 +Y측(도 12a 참조)에서 보았을 때의 버킷(6)의 상태를 나타낸다. 도형(432B)은, 덤프트럭(60)을 +Y측에서 보았을 때의 덤프트럭(60)의 상태를 나타낸다. 도형(433B)은, 쇼벨(100)의 상태를 나타내는 텍스트 메시지이다. 도형(434B)은, 굴삭동작을 종료시켰을 때의 버킷(6)을 +Y측에서 보았을 때의 버킷(6)의 상태를 나타낸다. 도형(435B)은, +Y측으로부터 본 목표궤도를 나타낸다. 도형(436B)은, 배토동작을 개시시킬 때의 버킷(6), 즉 목표궤도의 종단위치에 있어서의 버킷(6)을 +Y측에서 보았을 때의 버킷(6)의 상태를 나타낸다.

컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)의 자세에 관한 정보 및 덤프트럭(60)에 관한 정보 등에 근거하여 도형(431)~도형(436)을 생성하도록 구성되어 있어도 된다. 구체적으로는, 도형(431)은, 쇼벨(100)의 실제의 자세를 나타내는 바와 같이 생성되어도 되고, 도형(432)은, 덤프트럭(60)의 실제의 방향 및 사이즈를 나타내는 바와 같이 생성되어도 된다. 또, 도형(434)은, 자세기록부(30A)가 기록한 정보에 근거하여 생성되어도 되고, 도형(435) 및 도형(436)은, 궤도산출부(30B)가 산출한 정보에 근거하여 생성되어도 된다. 도형(431B)~도형(436B)에 대해서도 동일하다. 또, 컨트롤러(30)는, 물체검지장치(70) 및 촬상장치(80) 중 적어도 일방의 출력에 근거하여, 덤프트럭(60)의 짐받이에 이미 적재되어 있는 토사의 상태를 검출하고, 검출한 상태에 따라 도형(437)의 위치 및 크기를 변화시켜도 된다.

또, 컨트롤러(30)는, 현재의 덤프트럭(60)에 관한 붐상승선회동작의 횟수, 자율제어에 의한 붐상승선회동작의 횟수, 덤프트럭(60)에 적재된 토사의 중량, 및 덤프트럭(60)에 적재된 토사의 중량의 최대적재중량에 대한 비율 등을 작업상태표시부(430)에 표시시켜도 된다.

이 구성에 의하여, 쇼벨(100)의 조작자는, 화상(Gx)을 보는 것으로, 자율제어가 행해지고 있는지 여부를 파악할 수 있다.

다만, 화상(Gx)은, 도 14a에 나타내는 예에서는, 작업현장을 위에서 보았을 때의 상태를 표시하는 작업상태표시부(430)를 포함하며, 도 14b에 나타내는 예에서는, 작업현장을 옆(+Y측)에서 보았을 때의 상태를 표시하는 작업상태표시부(430)를 포함하고 있다. 그러나, 화상(Gx)은, 작업현장을 경사상방 혹은 경사하방에서 보았을 때의 상태를 표시하는 작업상태표시부(430)를 포함하고 있어도 된다. 또, 화상(Gx)은, 작업현장을 위에서 보았을 때의 상태, 작업현장을 옆(+Y측)에서 보았을 때의 상태, 및 작업현장을 경사상방 또는 경사하방에서 보았을 때의 상태의 임의의 조합을 동시에 표시하는 작업상태표시부(430)를 포함하고 있어도 된다. 단, 화상(Gx)은, 작업상태표시부(430)를 포함하는 경우에는, 후카메라(80B)에 의하여 촬영된 화상을 표시하는 카메라화상표시부(420)를 포함하도록 구성된다. 붐상승선회동작이 행해질 때에는, 조작자가 항상 상부선회체(3)의 후방을 감시할 수 있도록 하기 위함이다.

상술과 같이, 본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨(100)은, 하부주행체(1)와, 하부주행체(1)에 선회 가능하게 탑재된 상부선회체(3)와, 상부선회체(3)에 회동 가능하게 탑재된 어태치먼트로서의 굴삭어태치먼트(AT)와, 상부선회체(3)에 마련된 제어장치로서의 컨트롤러(30)를 갖는다. 컨트롤러(30)는, 굴삭어태치먼트(AT)의 동작과 선회동작을 포함하는 복합동작을 자율적으로 실행하도록 구성되어 있다. 이 구성에 의하여, 쇼벨(100)은, 조작자의 의도에 따라 선회동작을 포함하는 복합동작을 자율적으로 실행할 수 있다.

선회동작을 포함하는 복합조작은, 예를 들면 붐상승선회동작이다. 붐상승선회동작에 관한 목표궤도는, 예를 들면 수동조작에 의한 붐상승선회동작 시에 기록된 정보에 근거하여 산출된다. 단, 붐상승선회동작에 관한 목표궤도는, 수동조작에 의한 붐하강선회동작 시에 기록된 정보에 근거하여 산출되어도 된다. 또, 선회동작을 포함하는 복합조작은, 붐하강선회동작이어도 된다. 붐하강선회동작에 관한 목표궤도는, 예를 들면 수동조작에 의한 붐하강선회동작 시에 기록된 정보에 근거하여 산출된다. 단, 붐하강선회동작에 관한 목표궤도는, 수동조작에 의한 붐상승선회동작 시에 기록된 정보에 근거하여 산출되어도 된다. 또, 선회동작을 포함하는 복합조작은, 선회동작을 포함하는 다른 반복 동작이어도 된다.

쇼벨(100)은, 굴삭어태치먼트(AT)의 자세에 관한 정보를 취득하는 자세검출장치를 구비하고 있어도 된다. 자세검출장치는, 예를 들면 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 버킷각도센서(S3), 기체경사센서(S4), 및 선회각속도센서(S5) 중 적어도 하나를 포함한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 자세검출장치가 취득한 정보에 근거하여 굴삭어태치먼트(AT)에 있어서의 소정점이 그리는 목표궤도를 산출하여, 그 목표궤도를 따라 소정점이 이동하도록 복합동작을 자율적으로 실행하도록 구성되어 있어도 된다. 굴삭어태치먼트(AT)에 있어서의 소정점은, 예를 들면 버킷(6)의 배면에 있어서의 소정점이다.

컨트롤러(30)는, 복합동작을 반복하여 실행하도록 구성되며, 또한 복합동작을 실행할 때마다, 목표궤도를 변경하도록 구성되어 있어도 된다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 도 12a~도 12c를 참조하여 설명한 바와 같이, 자율제어에 의한 붐상승선회동작을 실행할 때마다, 목표궤도의 종단위치를 변경해도 된다.

쇼벨(100)은, 캐빈(10) 내에 마련되는 제2 스위치로서의 기록스위치(NS1)를 갖고 있어도 된다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 기록스위치(NS1)가 조작되었을 때에 굴삭어태치먼트(AT)의 자세에 관한 정보를 취득하도록 구성되어 있어도 된다.

컨트롤러(30)는, 제1 스위치로서의 자동스위치(NS2)가 조작되어 있는 동안, 혹은 자동스위치(NS2)가 조작된 상태에서 선회조작이 행해지고 있는 동안, 복합동작을 자율적으로 실행하도록 구성되어 있어도 된다. 또, 자동스위치(NS2)를 구비하지 않은 경우여도, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)의 자세에 관한 정보 등의 기록 후에 선회조작이 행해진 것을 조건으로서, 선회동작을 포함하는 복합동작을 자율적으로 실행하도록 구성되어 있어도 된다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 상세히 설명했다. 그러나, 본 발명은, 상술한 실시형태에 제한되지 않는다. 상술한 실시형태는, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 다양한 변형 또는 치환 등이 적용될 수 있다. 또, 따로 설명된 특징은, 기술적인 모순이 발생하지 않는 이상 조합이 가능하다.

예를 들면, 쇼벨(100)은, 이하에 나타내는 것과 같은 자율제어기능을 실행하여 복합조작을 자율적으로 실행해도 된다. 도 15는, 자율제어기능의 다른 구성예를 나타내는 블록도이다. 도 15의 예에서는, 컨트롤러(30)는, 자율제어의 실행에 관한 기능요소(Fa~Ff 및 F1~F6)를 갖는다. 기능요소는, 소프트웨어로 구성되어 있어도 되고, 하드웨어로 구성되어 있어도 되며, 소프트웨어와 하드웨어의 조합으로 구성되어 있어도 된다.

기능요소(Fa)는, 배토개시위치를 산출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기능요소(Fa)는, 물체검지장치(70)가 출력하는 물체데이터에 근거하여, 배토동작이 실제로 개시되기 전에, 배토동작을 개시시킬 때의 버킷(6)의 위치를 배토개시위치로서 산출한다. 다만, 배토개시위치는, 기본적으로는, 덤프트럭(60)의 짐받이의 위에 있는 공간 내에 있는 위치로서 산출된다. 또, 배토개시위치는, 바람직하게는, 시트(63)로부터 소정 거리만큼 떨어진 위치가 되도록 산출된다.

구체적으로는, 기능요소(Fa)는, 물체검지장치(70)가 출력하는 물체데이터에 근거하여, 덤프트럭(60)의 짐받이에 이미 적재되어 있는 토사의 상태를 검출한다. 기능요소(Fa)는, 촬상장치(80)가 촬상한 화상에 근거하여, 덤프트럭(60)의 짐받이에 이미 적재되어 있는 토사의 상태를 검출해도 된다. 토사의 상태는, 예를 들면 덤프트럭(60)의 짐받이의 어느 부분에 토사가 어느 정도 적재되어 있는가 등이다. 그리고, 기능요소(Fa)는, 검출한 토사의 상태에 근거하여 배토개시위치를 산출한다. 단, 기능요소(Fa)는, 과거의 배토동작이 행해졌을 때에 자세기록부(30A)가 기록한 쇼벨(100)의 자세(자세검출장치의 검출값)에 근거하여 배토개시위치를 산출해도 된다.

기능요소(Fa)는, 붐상승선회동작 시에, 덤프트럭(60)의 짐받이에 이미 적재되어 있는 토사의 상태, 또는 덤프트럭(60)의 상태 등에 근거하여, 산출한 배토개시위치를 보정하도록 구성되어 있어도 된다. 예를 들면, 물체검지장치(70) 및 촬상장치(80) 중 적어도 일방의 출력에 근거하여 덤프트럭(60)의 짐받이의 가장자리로부터 토사가 넘쳐 흐르는 것을 검지한 경우, 기능요소(Fa)는, 배토개시위치를 짐받이의 가장자리로부터 멀어지는 방향으로 소정 거리만큼 이동시켜도 된다. 그 후의 배토동작 시에 덤프트럭(60)의 짐받이의 가장자리로부터 토사가 넘쳐 흐르는 것을 방지하기 위함이다. 혹은, 물체검지장치(70) 및 촬상장치(80) 중 적어도 일방의 출력에 근거하여, 오조작 등에 기인하여 덤프트럭(60)이 약간(허용 가능한 소정 거리 미만의 거리만큼) 이동한 것을 검지한 경우, 기능요소(Fa)는, 덤프트럭(60)의 이동방향 및 이동량에 따라 배토개시위치를 보정해도 된다. 덤프트럭(60)의 이동에 의한 배토개시위치의 어긋남을 상쇄하기 위함이다. 이 구성에 의하여, 쇼벨(100)은, 덤프트럭(60)이 이동하지 않았던 경우와 동일한 짐받이 상의 위치에 토사를 배토시킬 수 있다. 이 경우, 후술하는 기능요소(F1)는, 보정 후의 배토개시위치에 따라 목표궤도를 다시 산출하도록 구성된다.

기능요소(Fb)는, 덤프트럭(60)의 상태 및 덤프트럭(60)을 구성하는 각부의 위치를 산출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기능요소(Fb)는, 물체검지장치(70)가 출력하는 물체데이터에 근거하여, 덤프트럭(60)의 짐받이를 구성하는 각부의 위치를 산출한다. 또, 기능요소(Fb)는, 물체검지장치(70)가 출력하는 물체데이터에 근거하여, 덤프트럭(60)의 짐받이에 장착된 시트(63)의 개폐의 정도, 및 덤프트럭(60)의 경사각 등을 덤프트럭(60)의 상태로서 산출한다.

기능요소(Fc)는, 굴삭종료위치를 산출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기능요소(Fc)는, 최근의 굴삭동작을 종료시켰을 때의 버킷(6)의 치선위치에 근거하여, 굴삭동작을 종료시켰을 때의 버킷(6)의 위치를 굴삭종료위치로서 산출한다. 구체적으로는, 기능요소(Fc)는, 후술하는 기능요소(F2)에 의하여 산출되는 현재의 버킷(6)의 치선위치에 근거하여 굴삭종료위치를 산출한다. 다만, 기능요소(Fc)는, 자세검출장치, 물체검지장치(70), 및 촬상장치(80) 중 적어도 하나의 출력에 근거하여 굴삭종료위치를 산출하도록 구성되어 있어도 된다.

기능요소(Fd)는, 소정 동작의 개시를 판정하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기능요소(Fd)는, 조작압센서(29)가 출력하는 조작데이터와 후술하는 기능요소(F2)에 의하여 산출되는 현재의 버킷(6)의 치선위치에 근거하여, 붐상승선회동작을 개시시킬 수 있는지 여부를 판정한다. 구체적으로는, 기능요소(Fd)는, 현재의 치선위치에 근거하여, 붐(4)이 상승하고 있는지 여부, 및 버킷(6)이 지표면(예를 들면, 쇼벨(100)의 접지면을 포함하는 가상수평면)보다 소정의 연직거리만큼 상방에 위치하는지 여부 등을 판정한다. 그리고, 기능요소(Fd)는, 붐(4)이 상승하고 있으며, 또한 버킷(6)이 지표면보다 소정의 연직거리만큼 상방에 위치한다고 판정한 경우, 붐상승선회동작을 개시시킬 수 있다고 판정한다. 그리고, 기능요소(Fd)는, 붐상승선회동작을 개시시킬 수 있다고 판정한 경우, 조작압센서(29)가 출력하는 조작데이터가 후술하는 기능요소(F3)에 입력되도록 한다.

기능요소(Fe)는, 피적재물의 중량을 산출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기능요소(Fe)는, 실린더압센서(27)의 출력과 후술하는 기능요소(F2)에 의하여 산출되는 굴삭어태치먼트(AT)의 현재의 자세에 근거하여, 버킷(6) 내에 받아들여진 토사 등의 중량을 피적재물의 중량으로서 산출한다. 실린더압센서(27)는, 예를 들면 붐실린더(7)의 보텀측유실에 있어서의 작동유의 압력을 검출하는 센서를 포함한다. 그리고, 기능요소(Fe)는, 산출한 피적재물의 중량을 후술하는 기능요소(F5)에 대하여 출력한다.

기능요소(Ff)는, 각종의 이상의 유무를 판정하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기능요소(Ff)는, 물체검지장치(70)의 출력에 근거하여 물체검지장치(70)의 이상의 유무를 판정하도록 구성되어 있다. 또, 기능요소(Ff)는, 기능요소(Fb)의 출력에 근거하여 덤프트럭(60)의 이상의 유무를 판정하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 기능요소(Ff)는, 예를 들면 오조작 등에 기인하여 덤프트럭(60)이 허용 가능한 소정 거리를 초과하여 이동한 경우에, 덤프트럭(60)의 상태가 이상하다고 판정한다. 그리고, 기능요소(Ff)는, 물체검지장치(70)의 상태가 이상하다고 판정한 경우, 또는 덤프트럭(60)의 상태가 이상하다고 판정한 경우, 후술하는 기능요소(F4)에 대하여 지령을 출력하여, 쇼벨(100)의 움직임을 감속시키거나 혹은 정지시킨다.

기능요소(F1)는, 목표궤도를 생성하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기능요소(F1)는, 물체검지장치(70)가 출력하는 물체데이터와, 기능요소(Fc)가 산출한 굴삭종료위치에 근거하여 버킷(6)의 치선이 따라가야 할 궤도를 목표궤도로서 생성한다. 물체데이터는, 예를 들면 덤프트럭(60)의 위치 및 형상 등, 쇼벨(100)의 주위에 존재하는 물체에 관한 정보이다. 구체적으로는, 기능요소(F1)는, 기능요소(Fa)가 산출한 배토개시위치와, 기능요소(Fb)가 산출한 덤프트럭위치와, 기능요소(Fc)가 산출한 굴삭종료위치에 근거하여 목표궤도를 산출한다. 기능요소(F1)는, 전형적으로는, 붐상승굴삭동작이 개시될 때에, 목표궤도를 산출하도록 구성되어 있다. 즉, 목표궤도는, 전형적으로는, 붐상승굴삭동작이 개시될 때에 갱신된다. 굴삭종료위치 및 배토개시위치도 동일하게, 붐상승굴삭동작이 개시될 때에 갱신된다.

기능요소(F2)는, 현재의 치선위치를 산출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기능요소(F2)는, 붐각도센서(S1)가 검출한 붐각도 β₁과, 암각도센서(S2)가 검출한 암각도 β₂와, 버킷각도센서(S3)가 검출한 버킷각도 β₃과, 선회각속도센서(S5)가 검출한 선회각도 α₁에 근거하여, 버킷(6)의 치선의 좌표점을 현재의 치선위치로서 산출한다. 기능요소(F2)는, 현재의 치선위치를 산출할 때에, 기체경사센서(S4)의 출력을 이용해도 된다.

기능요소(F3)는, 다음의 치선위치를 산출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기능요소(F3)는, 조작압센서(29)가 출력하는 조작데이터와, 기능요소(F1)가 생성한 목표궤도와, 기능요소(F2)가 산출한 현재의 치선위치에 근거하여, 소정 시간 후의 치선위치를 목표치선위치로서 산출한다.

기능요소(F3)는, 현재의 치선위치와 목표궤도의 사이의 괴리(乖離)가 허용범위 내에 들어가 있는지 여부를 판정해도 된다. 본 실시형태에서는, 기능요소(F3)는, 현재의 치선위치와 목표궤도의 사이의 거리가 소정 값 이하인지 여부를 판정한다. 그리고, 기능요소(F3)는, 그 거리가 소정 값 이하인 경우, 괴리가 허용범위 내에 들어가 있다고 판정하여, 목표치선위치를 산출한다. 한편, 기능요소(F3)는, 그 거리가 소정 값을 상회하고 있는 경우, 괴리가 허용범위 내에 들어가지 않았다고 판정하고, 레버조작량과는 관계 없이, 액추에이터의 움직임을 감속시키거나 혹은 정지시킨다.

기능요소(F4)는, 치선의 속도에 관한 지령값을 생성하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기능요소(F4)는, 기능요소(F2)가 산출한 현재의 치선위치와 기능요소(F3)가 산출한 다음의 치선위치에 근거하여, 소정 시간에 현재의 치선위치를 다음의 치선위치로 이동시키기 위하여 필요한 치선의 속도를 치선의 속도에 관한 지령값으로서 산출한다.

기능요소(F5)는, 치선의 속도에 관한 지령값을 제한하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기능요소(F5)는, 기능요소(F2)가 산출한 현재의 치선위치와 물체검지장치(70)의 출력에 근거하여, 치선과 덤프트럭(60)의 사이의 거리가 소정 값 미만이라고 판정한 경우, 치선의 속도에 관한 지령값을 소정의 상한값으로 제한한다. 이와 같이하여, 컨트롤러(30)는, 치선이 덤프트럭(60)에 접근했을 때에 치선의 속도를 감속시킨다. 기능요소(F5)는, 기능요소(Fe)가 산출한 피적재물의 중량에 근거하여 상한값을 변경하도록 구성되어 있어도 된다. 기능요소(F5)는, 굴삭어태치먼트(AT)의 선회반경에 근거하여 상한값을 변경하도록 구성되어 있어도 된다. 굴삭어태치먼트(AT)의 선회반경은, 기능요소(F2)로 산출되어도 되고, 기능요소(F2)의 출력에 근거하여 기능요소(F5)로 산출되어도 된다.

기능요소(F6)는, 액추에이터를 동작시키기 위한 지령값을 산출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기능요소(F6)는, 현재의 치선위치를 목표치선위치로 이동시키기 위하여, 기능요소(F3)가 산출한 목표치선위치에 근거하여, 붐각도 β₁에 관한 지령값 β₁r, 암각도 β₂에 관한 지령값 β₂r, 버킷각도 β₃에 관한 지령값 β₃r, 및 선회각도 α₁에 관한 지령값 α₁r을 산출한다. 기능요소(F6)는, 붐(4)이 조작되어 있지 않은 때여도, 필요에 따라 지령값 β₁r을 산출한다. 이것은, 붐(4)을 자동적으로 동작시키기 위함이다. 암(5), 버킷(6), 및 선회기구(2)에 대해서도 동일하다.

다음으로, 도 16을 참조하여, 기능요소(F6)의 상세에 대하여 설명한다. 도 16은, 각종 지령값을 산출하는 기능요소(F6)의 구성예를 나타내는 블록도이다.

컨트롤러(30)는, 도 16에 나타내는 바와 같이, 지령값의 생성에 관한 기능요소(F11~F13, F21~F23, F31~F33, 및 F50)를 더 갖는다. 기능요소는, 소프트웨어로 구성되어 있어도 되고, 하드웨어로 구성되어 있어도 되며, 소프트웨어와 하드웨어의 조합으로 구성되어 있어도 된다.

기능요소(F11~F13)는, 지령값 β₁r에 관한 기능요소이고, 기능요소(F21~F23)는, 지령값 β₂r에 관한 기능요소이며, 기능요소(F31~F33)는, 지령값 β₃r에 관한 기능요소이고, 기능요소(F41~F43)는, 지령값 α₁r에 관한 기능요소이다.

기능요소(F11, F21, F31, 및 F41)는, 비례밸브(31)에 대하여 출력되는 전류지령을 생성하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기능요소(F11)는, 붐제어기구(31C)에 대하여 붐전류지령을 출력하고, 기능요소(F21)는, 암제어기구(31A)에 대하여 암전류지령을 출력하며, 기능요소(F31)는, 버킷제어기구(31D)에 대하여 버킷전류지령을 출력하고, 기능요소(F41)는, 선회제어기구(31B)에 대하여 선회전류지령을 출력한다.

다만, 버킷제어기구(31D)는, 버킷실린더파일럿압지령에 대응하는 제어전류에 따른 파일럿압을 버킷제어밸브로서의 제어밸브(174)에 대하여 작용시킬 수 있도록 구성되어 있다. 버킷제어기구(31D)는, 예를 들면 도 8d에 있어서의 비례밸브(31DL) 및 비례밸브(31DR)여도 된다.

기능요소(F12, F22, F32, 및 F42)는, 스풀밸브를 구성하는 스풀의 변위량을 산출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기능요소(F12)는, 붐스풀변위센서(S7)의 출력에 근거하여, 붐실린더(7)에 관한 제어밸브(175)를 구성하는 붐스풀의 변위량을 산출한다. 기능요소(F22)는, 암스풀변위센서(S8)의 출력에 근거하여, 암실린더(8)에 관한 제어밸브(176)를 구성하는 암스풀의 변위량을 산출한다. 기능요소(F32)는, 버킷스풀변위센서(S9)의 출력에 근거하여, 버킷실린더(9)에 관한 제어밸브(174)를 구성하는 버킷스풀의 변위량을 산출한다. 기능요소(F42)는, 선회스풀변위센서(S2A)의 출력에 근거하여, 선회용 유압모터(2A)에 관한 제어밸브(173)를 구성하는 선회스풀의 변위량을 산출한다. 다만, 버킷스풀변위센서(S9)는, 제어밸브(174)를 구성하는 스풀의 변위량을 검출하는 센서이다.

기능요소(F13, F23, F33, 및 F43)는, 작업체의 회동각도를 산출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기능요소(F13)는, 붐각도센서(S1)의 출력에 근거하여, 붐각도 β₁을 산출한다. 기능요소(F23)는, 암각도센서(S2)의 출력에 근거하여, 암각도 β₂를 산출한다. 기능요소(F33)는, 버킷각도센서(S3)의 출력에 근거하여, 버킷각도 β₃을 산출한다. 기능요소(F43)는, 선회각속도센서(S5)의 출력에 근거하여, 선회각도 α₁을 산출한다.

구체적으로는, 기능요소(F11)는, 기본적으로, 기능요소(F6)가 생성한 지령값 β₁r과 기능요소(F13)가 산출한 붐각도 β₁의 차가 제로가 되도록, 붐제어기구(31C)에 대한 붐전류지령을 생성한다. 그때에, 기능요소(F11)는, 붐전류지령으로부터 도출되는 목표붐스풀변위량과 기능요소(F12)가 산출한 붐스풀변위량의 차가 제로가 되도록, 붐전류지령을 조절한다. 그리고, 기능요소(F11)는, 그 조절 후의 붐전류지령을 붐제어기구(31C)에 대하여 출력한다.

붐제어기구(31C)는, 붐전류지령에 따라 개구면적을 변화시키고, 그 개구면적의 크기에 대응하는 파일럿압을 제어밸브(175)의 파일럿포트에 작용시킨다. 제어밸브(175)는, 파일럿압에 따라 붐스풀을 이동시키고, 붐실린더(7)에 작동유를 유입시킨다. 붐스풀변위센서(S7)는, 붐스풀의 변위를 검출하여, 그 검출결과를 컨트롤러(30)의 기능요소(F12)에 피드백한다. 붐실린더(7)는, 작동유의 유입에 따라 신축하여, 붐(4)을 상하이동시킨다. 붐각도센서(S1)는, 상하이동하는 붐(4)의 회동각도를 검출하여, 그 검출결과를 컨트롤러(30)의 기능요소(F13)에 피드백한다. 기능요소(F13)는, 산출한 붐각도 β₁을 기능요소(F4)에 피드백한다.

기능요소(F21)는, 기본적으로, 기능요소(F6)가 생성한 지령값 β₂r과 기능요소(F23)가 산출한 암각도 β₂의 차가 제로가 되도록, 암제어기구(31A)에 대한 암전류지령을 생성한다. 그때에, 기능요소(F21)는, 암전류지령으로부터 도출되는 목표암스풀변위량과 기능요소(F22)가 산출한 암스풀변위량의 차가 제로가 되도록, 암전류지령을 조절한다. 그리고, 기능요소(F21)는, 그 조절 후의 암전류지령을 암제어기구(31A)에 대하여 출력한다.

암제어기구(31A)는, 암전류지령에 따라 개구면적을 변화시키고, 그 개구면적의 크기에 대응하는 파일럿압을 제어밸브(176)의 파일럿포트에 작용시킨다. 제어밸브(176)는, 파일럿압에 따라 암스풀을 이동시키고, 암실린더(8)에 작동유를 유입시킨다. 암스풀변위센서(S8)는, 암스풀의 변위를 검출하여, 그 검출결과를 컨트롤러(30)의 기능요소(F22)에 피드백한다. 암실린더(8)는, 작동유의 유입에 따라 신축하여, 암(5)을 개폐시킨다. 암각도센서(S2)는, 개폐하는 암(5)의 회동각도를 검출하여, 그 검출결과를 컨트롤러(30)의 기능요소(F23)에 피드백한다. 기능요소(F23)는, 산출한 암각도 β₂를 기능요소(F4)에 피드백한다.

기능요소(F31)는, 기본적으로, 기능요소(F6)가 생성한 지령값 β₃r과 기능요소(F33)가 산출한 버킷각도 β₃의 차가 제로가 되도록, 버킷제어기구(31D)에 대한 버킷전류지령을 생성한다. 그때에, 기능요소(F31)는, 버킷전류지령으로부터 도출되는 목표 버킷스풀변위량과 기능요소(F32)가 산출한 버킷스풀변위량의 차가 제로가 되도록, 버킷전류지령을 조절한다. 그리고, 기능요소(F31)는, 그 조절 후의 버킷전류지령을 버킷제어기구(31D)에 대하여 출력한다.

버킷제어기구(31D)는, 버킷전류지령에 따라 개구면적을 변화시키고, 그 개구면적의 크기에 대응하는 파일럿압을 제어밸브(174)의 파일럿포트에 작용시킨다. 제어밸브(174)는, 파일럿압에 따라 버킷스풀을 이동시키고, 버킷실린더(9)에 작동유를 유입시킨다. 버킷스풀변위센서(S9)는, 버킷스풀의 변위를 검출하여, 그 검출결과를 컨트롤러(30)의 기능요소(F32)에 피드백한다. 버킷실린더(9)는, 작동유의 유입에 따라 신축하여, 버킷(6)을 개폐시킨다. 버킷각도센서(S3)는, 개폐하는 버킷(6)의 회동각도를 검출하여, 그 검출결과를 컨트롤러(30)의 기능요소(F33)에 피드백한다. 기능요소(F33)는, 산출한 버킷각도 β₃을 기능요소(F4)에 피드백한다.

기능요소(F41)는, 기본적으로, 기능요소(F6)가 생성한 지령값 α₁r과 기능요소(F43)가 산출한 선회각도 α₁의 차가 제로가 되도록, 선회제어기구(31B)에 대한 선회전류지령을 생성한다. 그때에, 기능요소(F41)는, 선회전류지령으로부터 도출되는 목표선회스풀변위량과 기능요소(F42)가 산출한 선회스풀변위량의 차가 제로가 되도록, 선회전류지령을 조절한다. 그리고, 기능요소(F41)는, 그 조절 후의 선회전류지령을 선회제어기구(31B)에 대하여 출력한다. 다만, 기능요소(F6)가 생성한 지령값 α₁r과 기능요소(F43)가 산출한 선회각도 α₁의 차는, 기능요소(F41)에 입력되기 전에, 제한부(F50)에 의하여 제한되는 경우가 있다.

제한부(F50)는, 기능요소(F13)가 산출한 붐각도 β₁에 근거하여, 붐(4)이 소정의 높이(각도)까지 상승하고 있는지 여부를 판정하도록 구성되어 있다. 그리고, 제한부(F50)는, 붐(4)이 소정의 높이(각도)까지 상승하고 있지 않다고 판정한 경우, 기능요소(F41)에 대하여 출력되는 차인 지령값 α₁r과 선회각도 α₁의 차를 소정 값 이하로 제한하도록 구성되어 있다. 붐(4)이 충분히 상승하고 있지 않은 단계에서 상부선회체(3)가 급선회되어 버리는 것을 방지하기 위함이다.

선회제어기구(31B)는, 선회전류지령에 따라 개구면적을 변화시키고, 그 개구면적의 크기에 대응하는 파일럿압을 제어밸브(173)의 파일럿포트에 작용시킨다. 제어밸브(173)는, 파일럿압에 따라 선회스풀을 이동시키고, 선회용 유압모터(2A)에 작동유를 유입시킨다. 선회스풀변위센서(S2A)는, 선회스풀의 변위를 검출하여, 그 검출결과를 컨트롤러(30)의 기능요소(F42)에 피드백한다. 선회용 유압모터(2A)는, 작동유의 유입에 따라 회전하여, 상부선회체(3)를 선회시킨다. 선회각속도센서(S5)는, 상부선회체(3)의 선회각도를 검출하여, 그 검출결과를 컨트롤러(30)의 기능요소(F43)에 피드백한다. 기능요소(F43)는, 산출한 선회각도 α₁을 기능요소(F4)에 피드백한다.

상술과 같이, 컨트롤러(30)는, 작업체마다, 3단의 피드백루프를 구성하고 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 스풀변위량에 관한 피드백루프, 작업체의 회동각도에 관한 피드백루프, 및 치선위치에 관한 피드백루프를 구성하고 있다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 자율제어 시에, 버킷(6)의 치선의 움직임을 고정밀도로 제어할 수 있다.

다음으로, 도 17을 참조하여, 자율제어기능의 또 다른 구성예에 대하여 설명한다. 도 17은, 자율제어기능의 또 다른 구성예를 나타내는 블록도이다. 도 17에 나타내는 구성은, 자동운전식의 무인쇼벨을 동작시키기 위한 기능요소를 포함하는 점에서, 수동운전식의 유인쇼벨을 동작시키기 위한 기능요소를 포함하는 도 10 및 도 15의 각각에 나타내는 구성과 상이하다. 구체적으로는, 도 17에 나타내는 구성은, 조작압센서(29)의 출력이 아니라 통신장치(25)의 출력에 근거하여 다음의 치선위치를 산출하는 점, 및 기능요소(Fd1~Fd4)를 갖는 점에서, 도 15에 나타내는 구성과 상이하다. 그 때문에, 이하에서는, 도 15에 나타내는 구성과 공통되는 부분의 설명이 생략되고 상이부분이 상세히 설명된다.

통신장치(25)는, 쇼벨(100)과 쇼벨(100)의 외부에 있는 외부기기의 사이의 통신을 제어하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 통신장치(25)는, 외부기기로부터 수신한 신호에 근거하여 기능요소(Fd1)에 개시지령을 출력하도록 구성되어 있다. 통신장치(25)는, 외부기기로부터 수신한 신호에 근거하여 기능요소(Fd1)에 조작데이터를 출력하도록 구성되어 있어도 된다. 단, 통신장치(25)는, 쇼벨(100)에 탑재되어 있는 입력장치여도 된다.

기능요소(Fd1)는, 작업의 개시를 판정하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기능요소(Fd1)는, 통신장치(25)로부터 개시지령을 받은 경우에, 작업의 개시가 지시되었다고 판정하여, 기능요소(Fd2)에 대하여 개시지령을 출력하도록 구성되어 있다. 기능요소(Fd1)는, 통신장치(25)로부터 개시지령을 받은 경우, 물체검지장치(70) 및 촬상장치(80) 중 적어도 일방의 출력에 근거하여 쇼벨(100)의 주위에 물체가 존재하지 않는다고 판정할 수 있었을 때에, 기능요소(Fd2)에 대하여 개시지령을 출력하도록 구성되어 있어도 된다. 기능요소(Fd1)는, 기능요소(Fd2)에 대하여 개시지령을 출력할 때에, 파일럿펌프(15)와 컨트롤밸브(17)를 연결하는 파일럿라인에 배치된 전자개폐밸브에 지령을 출력하여, 그 파일럿라인을 개통시켜도 된다.

기능요소(Fd2)는, 동작의 내용을 판정하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기능요소(Fd2)는, 기능요소(Fd1)로부터 개시지령을 받은 경우에, 기능요소(F2)가 산출한 현재의 치선위치에 근거하여, 굴삭동작, 붐상승선회동작, 및 배토동작 등 중 어느 하나의 동작이 현재 행해지고 있는지, 혹은 어떤 동작도 행해지고 있지 않는지를 판정하도록 구성되어 있다. 그리고, 기능요소(Fd2)는, 기능요소(F2)가 산출한 현재의 치선위치에 근거하여 굴삭동작이 종료했다고 판정한 경우, 기능요소(Fd3)에 대하여 개시지령을 출력하도록 구성되어 있다.

기능요소(Fd3)는, 쇼벨(100)의 동작조건을 설정하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기능요소(Fd3)는, 기능요소(Fd2)로부터 개시지령을 받은 경우에, 자율제어에 의한 붐상승선회동작이 행해질 때의 선회속도 등의 동작조건을 설정하도록 구성되어 있다. 그리고, 기능요소(Fd3)는, 동작조건을 설정한 후에, 기능요소(Fd4)에 대하여 개시지령을 출력하도록 구성되어 있다.

기능요소(Fd4)는, 소정 동작의 개시를 판정하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기능요소(Fd4)는, 기능요소(Fd3)로부터 개시지령을 받은 경우에, 기능요소(F2)에 의하여 산출되는 현재의 버킷(6)의 치선위치에 근거하여, 붐상승선회동작을 개시시킬 수 있는지 여부를 판정한다. 구체적으로는, 기능요소(Fd4)는, 현재의 치선위치에 근거하여, 붐(4)이 상승하고 있는지 여부, 및 버킷(6)이 지표면(예를 들면, 쇼벨(100)의 접지면을 포함하는 가상수평면)보다 소정의 연직거리만큼 상방에 위치하는지 여부 등을 판정한다. 그리고, 기능요소(Fd4)는, 붐(4)이 상승하고 있으며, 또한 버킷(6)이 지표면보다 소정의 연직거리만큼 상방에 위치한다고 판정한 경우, 붐상승선회동작을 개시시킬 수 있다고 판정한다. 그리고, 기능요소(Fd4)는, 붐상승선회동작을 개시시킬 수 있다고 판정한 경우, 자동운전식의 무인쇼벨에 있어서 자동적으로 생성되는 조작데이터가 기능요소(F3)에 입력되도록 한다.

이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 자동운전식의 무인쇼벨에 있어서도, 수동운전식의 유인쇼벨에 있어서의 경우와 동일하게, 자율제어에 의한 붐상승선회동작을 실행할 수 있다.

또, 상술한 실시형태에서는, 유압식 파일럿회로를 구비한 유압식 조작레버가 개시되어 있다. 구체적으로는, 암조작레버로서 기능하는 좌조작레버(26L)에 관한 유압식 파일럿회로에서는, 파일럿펌프(15)로부터 좌조작레버(26L)의 리모콘밸브에 공급되는 작동유가, 좌조작레버(26L)의 경도(傾倒)에 의하여 개폐되는 리모콘밸브의 개방도(開度)에 따른 유량으로, 암제어밸브로서의 제어밸브(176)의 파일럿포트에 전달된다.

단, 이와 같은 유압식 파일럿회로를 구비한 유압식 조작레버가 아니라, 전기식 파일럿회로를 구비한 전기식 조작레버가 채용되어도 된다. 이 경우, 전기식 조작레버의 레버조작량은, 전기신호로서 컨트롤러(30)에 입력된다. 또, 파일럿펌프(15)와 각 제어밸브의 파일럿포트의 사이에는 전자밸브가 배치된다. 전자밸브는, 컨트롤러(30)로부터의 전기신호에 따라 동작하도록 구성된다. 이 구성에 의하여, 전기식 조작레버를 이용한 수동조작이 행해지면, 컨트롤러(30)는, 레버조작량에 대응하는 전기신호에 의하여 전자밸브를 제어하여 파일럿압을 증감시킴으로써 각 제어밸브를 컨트롤밸브(17) 내에서 이동시킬 수 있다. 다만, 각 제어밸브는 전자스풀밸브로 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 전자스풀밸브는, 전기식 조작레버의 레버조작량에 대응하는 컨트롤러(30)로부터의 전기신호에 따라 동작한다.

전기식 조작레버를 구비한 전기식 조작시스템이 채용된 경우, 컨트롤러(30)는, 유압식 조작레버를 구비한 유압식 조작시스템이 채용되는 경우에 비하여, 자율제어기능을 용이하게 실행할 수 있다. 도 18은, 전기식 조작시스템의 구성예를 나타낸다. 구체적으로는, 도 18의 전기식 조작시스템은, 붐조작시스템의 일례이며, 주로 파일럿압작동형의 컨트롤밸브(17)와 전기식 조작레버로서의 붐조작레버(26A)와, 컨트롤러(30)와, 붐상승조작용 전자밸브(65)와, 붐하강조작용 전자밸브(66)로 구성되어 있다. 도 18의 전기식 조작시스템은, 암조작시스템 및 버킷조작시스템 등에도 동일하게 적용될 수 있다.

파일럿압작동형의 컨트롤밸브(17)는, 붐실린더(7)에 관한 제어밸브(175)(도 2 참조), 암실린더(8)에 관한 제어밸브(176)(도 2 참조), 및 버킷실린더(9)에 관한 제어밸브(174)(도 2 참조) 등을 포함한다. 전자밸브(65)는, 파일럿펌프(15)와 제어밸브(175)의 상승측파일럿포트를 연결하는 관로의 유로면적을 조절할 수 있도록 구성되어 있다. 전자밸브(66)는, 파일럿펌프(15)와 제어밸브(175)의 하강측파일럿포트를 연결하는 관로의 유로면적을 조절할 수 있도록 구성되어 있다.

수동조작이 행해지는 경우, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버(26A)의 조작신호생성부가 출력하는 조작신호(전기신호)에 따라 붐상승조작신호(전기신호) 또는 붐하강조작신호(전기신호)를 생성한다. 붐조작레버(26A)의 조작신호생성부가 출력하는 조작신호는, 붐조작레버(26A)의 조작량 및 조작방향에 따라 변화하는 전기신호이다.

구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버(26A)가 붐상승방향으로 조작된 경우, 레버조작량에 따른 붐상승조작신호(전기신호)를 전자밸브(65)에 대하여 출력한다. 전자밸브(65)는, 붐상승조작신호(전기신호)에 따라 유로면적을 조절하여, 제어밸브(175)의 상승측파일럿포트에 작용하는, 붐상승조작신호(압력신호)로서의 파일럿압을 제어한다. 동일하게, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버(26A)가 붐하강방향으로 조작된 경우, 레버조작량에 따른 붐하강조작신호(전기신호)를 전자밸브(66)에 대하여 출력한다. 전자밸브(66)는, 붐하강조작신호(전기신호)에 따라 유로면적을 조절하여, 제어밸브(175)의 하강측파일럿포트에 작용하는, 붐하강조작신호(압력신호)로서의 파일럿압을 제어한다.

자율제어를 실행하는 경우, 컨트롤러(30)는, 예를 들면 붐조작레버(26A)의 조작신호생성부가 출력하는 조작신호(전기신호)에 따르는 대신에, 보정조작신호(전기신호)에 따라 붐상승조작신호(전기신호) 또는 붐하강조작신호(전기신호)를 생성한다. 보정조작신호는, 컨트롤러(30)가 생성하는 전기신호여도 되고, 컨트롤러(30) 이외의 외부의 제어장치 등이 생성하는 전기신호여도 된다.

쇼벨(100)이 취득하는 정보는, 도 19에 나타내는 바와 같은 쇼벨의 관리시스템(SYS)을 통하여, 관리자 및 다른 쇼벨의 조작자들과 공유되어도 된다. 도 19는, 쇼벨의 관리시스템(SYS)의 구성예를 나타내는 개략도이다. 관리시스템(SYS)은, 1대 또는 복수 대의 쇼벨(100)을 관리하는 시스템이다. 본 실시형태에서는, 관리시스템(SYS)은, 주로 쇼벨(100), 지원장치(200), 및 관리장치(300)로 구성되어 있다. 관리시스템(SYS)을 구성하는 쇼벨(100), 지원장치(200), 및 관리장치(300)의 각각은, 1대여도 되고, 복수 대여도 된다. 도 19의 예에서는, 관리시스템(SYS)은, 1대의 쇼벨(100)과, 1대의 지원장치(200)와, 1대의 관리장치(300)를 포함한다.

지원장치(200)는, 전형적으로는 휴대단말장치이며, 예를 들면 시공현장에 있는 작업자 등이 휴대하는 노트 PC, 태블릿 PC, 또는 스마트폰 등이다. 지원장치(200)는, 쇼벨(100)의 조작자가 휴대하는 컴퓨터여도 된다. 지원장치(200)는, 고정단말장치여도 된다.

관리장치(300)는, 전형적으로는 고정단말장치이며, 예를 들면 시공현장 외의 관리센터 등에 마련되는 서버컴퓨터이다. 관리장치(300)는, 가반성(可搬性)의 컴퓨터(예를 들면, 노트 PC, 태블릿 PC, 또는 스마트폰 등의 휴대단말장치)여도 된다.

지원장치(200) 및 관리장치(300) 중 적어도 일방은, 모니터와 원격조작용 조작장치를 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 조작자는, 원격조작용 조작장치를 이용하면서, 쇼벨(100)을 조작해도 된다. 원격조작용 조작장치는, 예를 들면 무선통신네트워크 등의 통신네트워크를 통하여, 컨트롤러(30)에 접속된다. 이하에서는, 쇼벨(100)과 관리장치(300)의 사이에서의 정보의 교환에 대하여 설명하지만, 이하의 설명은, 쇼벨(100)과 지원장치(200)의 사이에서의 정보의 교환에 대해서도 동일하게 적용된다.

상술과 같은 쇼벨(100)의 관리시스템(SYS)에서는, 쇼벨(100)의 컨트롤러(30)는, 자율제어를 개시 혹은 정지시켰을 때의 시각 및 장소, 자율제어 시에 이용된 목표궤도, 및 자율제어 시에 소정 부위가 실제로 따라간 궤적 등 중 적어도 하나에 관한 정보를 관리장치(300)에 송신해도 된다. 그때, 컨트롤러(30)는, 물체검지장치(70)의 출력, 및 촬상장치(80)가 촬상한 화상 등 중 적어도 하나를 관리장치(300)에 송신해도 된다. 화상은, 자율제어가 실행된 기간을 포함하는 소정 기간 중에 촬상된 복수의 화상이어도 된다. 또한, 컨트롤러(30)는, 자율제어가 실행된 기간을 포함하는 소정 기간에 있어서의 쇼벨(100)의 작업내용에 관한 데이터, 쇼벨(100)의 자세에 관한 데이터, 및 굴삭어태치먼트의 자세에 관한 데이터 등 중 적어도 하나에 관한 정보를 관리장치(300)에 송신해도 된다. 관리장치(300)를 이용하는 관리자가, 작업현장에 관한 정보를 입수할 수 있도록 하기 위함이다. 쇼벨(100)의 작업내용에 관한 데이터는, 예를 들면 배토동작이 행해진 횟수인 적재횟수, 덤프트럭(60)의 짐받이에 실은 토사 등의 피적재물에 관한 정보, 적재작업에 관한 덤프트럭(60)의 종류, 적재작업이 행해졌을 때의 쇼벨(100)의 위치에 관한 정보, 작업환경에 관한 정보, 및 적재작업이 행해지고 있을 때의 쇼벨(100)의 동작에 관한 정보 등 중 적어도 하나이다. 피적재물에 관한 정보는, 예를 들면 각 회의 배토동작으로 적재된 피적재물의 중량 및 종류 등, 각 덤프트럭(60)에 적재된 피적재물의 중량 및 종류 등, 및 1일의 적재작업으로 적재된 피적재물의 중량 및 종류 등 중 적어도 하나이다. 작업환경에 관한 정보는, 예를 들면 쇼벨(100)의 주위에 있는 지면의 경사에 관한 정보, 또는 작업현장의 주변의 날씨에 관한 정보 등이다. 쇼벨(100)의 동작에 관한 정보는, 예를 들면 파일럿압, 및 유압액추에이터에 있어서의 작동유의 압력 등 중 적어도 하나이다.

이와 같이, 본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 관리시스템(SYS)은, 쇼벨(100)에 의한 자율제어가 실행된 기간을 포함하는 소정 기간 중에 취득되는 쇼벨(100)에 관한 정보를 관리자 및 다른 쇼벨의 조작자들과 공유할 수 있도록 한다.

본원은, 2018년 3월 26일에 출원된 일본 특허출원 2018-058914호에 근거하는 우선권을 주장하는 것이며, 이 일본 특허출원의 전체 내용을 본원에 참조에 의하여 원용한다.

1…하부주행체
1C…크롤러
1CL…좌크롤러
1CR…우크롤러
2…선회기구
2A…선회용 유압모터
2M…주행용 유압모터
2ML…좌주행용 유압모터
2MR…우주행용 유압모터
3…상부선회체
4…붐
5…암
6…버킷
7…붐실린더
7a…붐실린더압센서
8…암실린더
9…버킷실린더
10…캐빈
11…엔진
13…레귤레이터
14…메인펌프
15…파일럿펌프
17…컨트롤밸브
18…스로틀
19…제어압센서
25…통신장치
26…조작장치
26A…붐조작레버
26B…선회조작레버
26D…주행레버
26DL…좌주행레버
26DR…우주행레버
26L…좌조작레버
26R…우조작레버
27…실린더압센서
28…토출압센서
29, 29A, 29B, 29DL, 29DR, 29LA, 29LB, 29RA, 29RB…조작압센서
30…컨트롤러
30A…자세기록부
30B…궤도산출부
30C…자율제어부
31, 31AL~31DL, 31AR~31DR…비례밸브
32, 32AL~32DL, 32AR~32DR…셔틀밸브
40…센터바이패스관로
42…패럴렐관로
50L, 50R…감압밸브
60…덤프트럭
61…짐받이
61P…지주
62…게이트
62B…후측게이트
62L…좌측게이트
62R…우측게이트
63…시트
65, 66…전자밸브
70…물체검지장치
70F…전센서
70B…후센서
70L…좌센서
70R…우센서
80…촬상장치
80B…후카메라
80L…좌카메라
80R…우카메라
100…쇼벨
150~158, 171~176…제어밸브
AT…굴삭어태치먼트
D1…표시장치
D2…소리출력장치
NS…스위치
S1…붐각도센서
S2…암각도센서
S3…버킷각도센서
S4…기체경사센서
S5…선회각속도센서

Claims (8)

1. 하부주행체와,
   상기 하부주행체에 선회 가능하게 탑재되는 상부선회체와,
   상기 상부선회체에 장착된 주위감시장치와,
   상기 주위감시장치의 출력에 근거하여 대상물의 상태를 인식하는 제어장치를 갖는, 쇼벨.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어장치는, 상기 대상물과의 접촉을 회피하도록 제어를 행하는, 쇼벨.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어장치는, 상기 대상물에 관하여 진입금지영역을 설정하는, 쇼벨.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어장치는, 상기 대상물에 관하여 목표궤도를 생성하는, 쇼벨.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제어장치는, 상기 대상물의 상태가 변화하면 목표궤도를 수정하는, 쇼벨.
6. 제1항에 있어서,
   상기 대상물은, 덤프트럭이며,
   상기 제어장치는, 상기 덤프트럭의 게이트에 장착되어 있는 시트의 상태를 입체적으로 인식하는, 쇼벨.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제어장치는, 상기 덤프트럭의 짐받이의 후단에 있는 지주를 입체적으로 인식하는, 쇼벨.
8. 제6항에 있어서,
   상기 덤프트럭의 상태는, 상기 덤프트럭의 기울기를 포함하는, 쇼벨.

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