KR20210113326A - 작업 기계 - Google Patents

Abstract

작업 기계는, 붐, 암 및 작업구를 갖는 작업 장치와, 목표면을 설정하고, 위치 센서 및 자세 센서로부터의 신호에 기초하여, 작업구-목표면간 거리를 연산하고, 암의 조작이 이루어져 작업구-목표면간 거리가 소정의 거리보다도 작아진 경우에, 작업구가 목표면을 넘어 지면을 굴삭하지 않도록, 붐을 제어함과 함께 암을 감속시키는 감속 제어를 실행하는 제어 장치를 구비한다. 제어 장치는, 설정된 목표면과 위치 센서 및 자세 센서로부터의 신호에 기초하여, 암의 조작이 이루어진 때 작업구가 목표면에 침입할 가능성이 있는지 여부를 판정하고, 작업구가 목표면에 침입할 가능성이 없다고 판정된 경우에는, 작업구-목표면간 거리가 소정의 거리보다도 작은 경우라도 감속 제어를 실행하지 않는다.

Description

작업 기계

본 발명은, 작업 기계에 관한 것이다.

유압 셔블 등의 작업 기계에는, 오퍼레이터에 의한 프론트 작업 장치의 조작을 보조하는 머신 컨트롤(이하, 적절히 MC라고 기재함) 기능을 구비한 것이 알려져 있다(특허문헌 1 참조). 특허문헌 1에는, 버킷의 선단을 움직일 수 있는 영역을 설정하는 영역 설정 수단과, 프론트 작업 장치의 위치와 자세에 기초하여, 설정 영역의 경계(목표면)로부터 버킷의 선단까지의 거리가 소정의 역치보다도 작아지면, 암의 이동 속도를 줄이는 감속 제어를 행하는 영역 제한 굴삭 제어 장치가 기재되어 있다.

일본 특허 공개 평8-311918호 공보

특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 목표면으로부터 버킷의 선단까지의 거리가 소정의 역치보다도 작은 경우에는, 버킷이 목표면에 침입하는 것이 상정되지 않을 때도 암의 이동 속도가 줄어들게 되므로, 작업 기계에 의한 작업의 효율이 저하될 우려가 있다.

본 발명은, 작업 기계에 의한 작업의 효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 양태에 의한 작업 기계는, 차체와, 붐, 암 및 작업구를 갖고, 차체에 설치되는 다관절형의 작업 장치와, 차체 및 작업 장치를 조작하는 조작 장치와, 차체의 위치를 검출하는 위치 센서와, 작업 장치의 자세를 검출하는 자세 센서와, 목표면을 설정하고, 위치 센서 및 자세 센서로부터의 신호에 기초하여, 작업구로부터 목표면까지의 거리인 작업구-목표면간 거리를 연산하고, 조작 장치에 의해 암의 조작이 이루어져 작업구-목표면간 거리가 소정의 거리보다도 작아진 경우에, 작업구가 목표면을 넘어 지면을 굴삭하지 않도록, 붐을 제어함과 함께 암을 감속시키는 감속 제어를 실행하는 제어 장치를 구비한다. 제어 장치는, 설정된 목표면과 위치 센서 및 자세 센서로부터의 신호에 기초하여, 암의 조작이 이루어진 때 작업구가 목표면에 침입할 가능성이 있는지 여부를 판정하고, 작업구가 목표면에 침입할 가능성이 없다고 판정된 경우에는, 작업구-목표면간 거리가 소정의 거리보다도 작은 경우라도 감속 제어를 실행하지 않는다.

본 발명에 따르면, 작업 기계에 의한 작업의 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 유압 셔블의 측면도.
도 2는 유압 셔블의 컨트롤러를 유압 구동 장치와 함께 도시하는 도면.
도 3은 도 2에 도시하는 유압 유닛의 상세도.
도 4는 도 1의 유압 셔블에 있어서의 좌표계를 도시하는 도면.
도 5는 유압 셔블의 제어 시스템의 구성을 도시하는 도면.
도 6은 표시 장치의 표시 화면의 일례의 도면.
도 7은 컨트롤러의 기능 블록도.
도 8은 작업 장치와 목표면의 위치 관계를 나타내는 각종 데이터에 대하여 도시하는 도면.
도 9는 버킷의 선단이 보정 후의 목표 속도 벡터 Vca와 같이 제어된 때의 버킷 선단의 궤적의 일례를 도시하는 도면.
도 10은 제1 실시 형태에 관한 컨트롤러에 의해 실행되는 암 크라우드용의 개입 해제 플래그 Fc(n)의 설정 처리의 내용에 대하여 도시하는 흐름도.
도 11은 제1 실시 형태에 관한 컨트롤러에 의해 실행되는 암 덤프용의 개입 해제 플래그 Fd(n)의 설정 처리의 내용에 대하여 도시하는 흐름도.
도 12는 암 크라우드 조작에 의해 버킷이 진행되는 방향으로 설정되는 목표면 St(－1)에 대하여, 버킷이 침입할 가능성이 있는 것이라고 판정되는 경우에 대하여 설명하는 도면.
도 13a는 선분 Lpb와 목표면 St(0)가 이루는 각도 φ가 90° 이상인 것에 의해, 암 크라우드 감속 제어가 해제되어 있는 상태에 대하여 도시하는 도면.
도 13b는 핀-목표면간 거리 H2(0)가 핀-버킷간 거리 Dpb 이상인 것에 의해, 암 크라우드 감속 제어가 해제되어 있는 상태에 대하여 도시하는 도면.
도 14는 제2 실시 형태에 관한 유압 셔블이 수평 당기기(수평 밀기)를 행하는 모습을 도시하는 도면.
도 15a는 제1 실시 형태에 관한 유압 셔블에 있어서, 암 크라우드 조작(최대 조작)이 이루어진 때의 목표 파일럿압과, 각도 φ의 관계를 도시하는 도면.
도 15b는 제1 실시 형태에 관한 유압 셔블에 있어서, 암 덤프 조작(최대 조작)이 이루어진 때의 목표 파일럿압과, 각도 φ의 관계를 도시하는 도면.
도 16은 제2 실시 형태에 관한 컨트롤러에 의해 실행되는 암 크라우드용의 천이 제어 실행 플래그 Fct(n)의 설정 처리의 내용에 대하여 도시하는 흐름도.
도 17은 제2 실시 형태에 관한 컨트롤러에 의해 실행되는 암 덤프용의 천이 제어 실행 플래그 Fdt(n)의 설정 처리의 내용에 대하여 도시하는 흐름도.
도 18은 제2 실시 형태에 관한 개입 해제 연산부의 제어 블록선도이고, 암 크라우드 천이 압력의 연산에 대하여 도시한다.
도 19a는 암 크라우드 각도 비율 테이블에 대하여 도시하는 도면.
도 19b는 암 크라우드 천이 압력에 대하여 도시하는 도면.
도 20은 제2 실시 형태에 관한 개입 해제 연산부의 제어 블록선도이고, 암 덤프 천이 압력의 연산에 대하여 도시한다.
도 21a는 암 덤프 각도 비율 테이블에 대하여 도시하는 도면.
도 21b는 암 덤프 천이 압력에 대하여 도시하는 도면.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 사용하여 설명한다. 또한, 이하에는, 작업 장치의 선단의 작업구(어태치먼트)로서 버킷(10)을 구비하는 유압 셔블을 예시하지만, 버킷 이외의 어태치먼트를 구비하는 작업 기계에 본 발명을 적용해도 상관없다. 또한, 붐, 암 및 작업구를 갖는 다관절형의 작업 장치를 구비하는 것이라면 유압 셔블 이외의 작업 기계로의 적용도 가능하다.

또한, 본 명세서에서는, 어느 형상을 나타내는 용어(예를 들어, 목표면, 설계면 등)와 함께 사용되는 「상」, 「상방」 또는 「하방」이라는 단어의 의미에 관하여, 「상」은 당해 어느 형상의 「표면」을 의미하고, 「상방」은 당해 어느 형상의 「표면보다 높은 위치」를 의미하고, 「하방」은 당해 어느 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)라고 표기하는 경우가 있다.

<제1 실시 형태>

-유압 셔블의 전체 구성-

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 유압 셔블의 측면도이고, 도 2는 본 발명의 실시 형태에 관한 유압 셔블의 컨트롤러를 유압 구동 장치와 함께 도시하는 도면이고, 도 3은 도 2에 도시하는 유압 유닛(160)의 상세도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 유압 셔블(101)은, 차체(1B)와, 차체(1B)에 설치되는 다관절형의 프론트 작업 장치(이하, 단순히 작업 장치와 기재함)(1A)를 구비한다. 차체(1B)는, 좌우의 주행 유압 모터(3a, 3b)(도 2 참조)에 의해 주행하는 하부 주행체(11)와, 하부 주행체(11) 위에 설치되고, 선회 유압 모터(4)(도 2 참조)에 의해 선회하는 상부 선회체(12)를 갖는다.

작업 장치(1A)는, 수직 방향으로 각각 회동하는 복수의 피구동 부재(붐(8), 암(9) 및 버킷(10))가 직렬적으로 연결되어 있다. 붐(8)의 기단부에는 상부 선회체(12)의 전방부에 있어서 붐 핀(91)을 통해 회동 가능하게 지지되어 있다. 붐(8)의 선단부에는 암 핀(92)을 통해 암(9)이 회동 가능하게 연결되어 있고, 암(9)의 선단부에는 버킷 핀(93)을 통해 작업구로서의 버킷(10)이 회동 가능하게 연결되어 있다. 붐(8)은 액추에이터인 유압 실린더(이하, 붐 실린더(5)라고도 기재함)에 의해 구동되고, 암(9)은 액추에이터인 유압 실린더(이하, 암 실린더(6)라고도 기재함)에 의해 구동되고, 버킷(10)은 액추에이터인 유압 실린더(이하, 버킷 실린더(7)라고도 기재함)에 의해 구동된다.

붐(8), 암(9), 버킷(10)의 회동 각도 α, β, γ(도 4 참조)를 측정 가능하도록, 붐 핀(91)에 붐 각도 센서(30), 암 핀(92)에 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 4 참조)를 검출하는 차체 경사 각도 센서(33)가 설치되어 있다. 또한, 각도 센서(30, 31, 32)는, 각각 기준면(수평면)에 대한 경사각(즉 대지각)을 검출 가능한 각도 센서로 대체 가능하다.

상부 선회체(12)에 마련된 운전실(16) 내에는, 주행 우측 레버(23a)(도 2)를 갖고 주행 우측 유압 모터(3a)(하부 주행체(11))를 조작하기 위한 조작 장치(48)(도 2)와, 주행 좌측 레버(23b)(도 2)를 갖고 주행 좌측 유압 모터(3b)(하부 주행체(11))를 조작하기 위한 조작 장치(49)(도 2)와, 조작 우측 레버(22a)(도 2)를 공유하여 붐 실린더(5)(붐(8)) 및 버킷 실린더(7)(버킷(10))를 조작하기 위한 조작 장치(44, 46)(도 2)와, 조작 좌측 레버(22b)(도 2)를 공유하여 암 실린더(6)(암(9)) 및 선회 유압 모터(4)(상부 선회체(12))를 조작하기 위한 조작 장치(45, 47)(도 2)가 설치되어 있다. 이하에는, 주행 우측 레버(23a) 및 주행 좌측 레버(23b)를 총칭하여 조작 레버(23)라고도 기재하고, 조작 우측 레버(22a) 및 조작 좌측 레버(22b)를 총칭하여 조작 레버(22)라고도 기재한다.

상부 선회체(12)에는, 원동기인 엔진(18)(도 2 참조)이 탑재되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 엔진(18)은, 유압 펌프인 메인 펌프(2) 및 파일럿 펌프(19)를 구동한다. 메인 펌프(2)는 레귤레이터(2a)에 의해 용량이 제어되는 가변 용량형 펌프이고, 파일럿 펌프(19)는 고정 용량형 펌프이다. 본 실시 형태에 있어서는, 파일럿 라인(144 내지 149)의 도중에 셔틀 블록(162)이 마련되어 있다. 조작 장치(44 내지 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, 메인 펌프(2)의 토출 유량이 당해 유압 신호에 따라 제어된다.

파일럿 펌프(19)의 토출 배관인 펌프 라인(170)에는 로크 밸브(39)가 마련된다. 펌프 라인(170)에 있어서의 로크 밸브(39)의 하류측은, 복수로 분기되어 조작 장치(44 내지 49) 및 작업 장치(1A)를 제어하기 위한 유압 유닛(160) 내의 각 밸브에 접속되어 있다. 로크 밸브(39)는 본 예에서는 전자 전환 밸브이고, 그 전자 구동부는 상부 선회체(12)의 운전실(16)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 대하여 게이트 로크 레버의 포지션에 따른 신호가 입력된다. 게이트 로크 레버의 포지션이 로크 위치에 있으면 로크 밸브(39)가 폐쇄되어 펌프 라인(170)이 차단되고, 로크 해제 위치에 있으면 로크 밸브(39)가 개방되어 펌프 라인(170)이 개통한다. 즉, 펌프 라인(170)이 차단된 상태에서는 조작 장치(44 내지 49)에 의한 조작이 무효화되어, 선회, 굴삭 등의 동작이 금지된다.

조작 장치(44 내지 49)는, 각각 유압 파일럿 방식의 한 쌍의 감압 밸브를 포함하고 있다. 이들 조작 장치(44 내지 49)는, 파일럿 펌프(19)의 토출압을 원압으로 하여, 각각 오퍼레이터에 의해 조작되는 조작 레버(22, 23)의 조작량(예를 들어, 레버 스트로크)과 조작 방향에 따른 파일럿압(조작압이라고 칭하는 경우도 있음)을 발생시킨다. 이렇게 발생한 파일럿압은, 컨트롤 밸브 유닛(20) 내의 대응하는 유량 제어 밸브(15a 내지 15f)의 유압 구동부(150a 내지 155b)에 파일럿 라인(144a 내지 149b)을 통해 공급되고, 이들 유량 제어 밸브(15a 내지 15f)를 구동하는 제어 신호로서 이용된다.

메인 펌프(2)로부터 토출된 압유는, 유량 제어 밸브(15a 내지 15f)를 통해, 붐 실린더(5), 암 실린더(6), 버킷 실린더(7), 선회 유압 모터(4), 주행 우측 유압 모터(3a), 주행 좌측 유압 모터(3b)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 작업 장치(1A)의 자세가 변화된다. 공급된 압유에 의해 선회 유압 모터(4)가 회전함으로써, 하부 주행체(11)에 대하여 상부 선회체(12)가 선회한다. 공급된 압유에 의해 주행 우측 유압 모터(3a) 및 주행 좌측 유압 모터(3b)가 회전함으로써, 하부 주행체(11)가 주행한다.

작업 장치(1A)의 자세는, 도 4의 셔블 기준 좌표계에 기초하여 정의할 수 있다. 도 4는, 도 1의 유압 셔블에 있어서의 좌표계를 도시하는 도면이다. 도 4의 셔블 기준 좌표계는, 상부 선회체(12)에 대하여 설정되는 좌표계이고, 붐 핀(91)의 중심축을 원점으로 하여, 상부 선회체(12)에 있어서의 연직 방향으로 Z축, 수평 방향으로 X축이 설정된다. X축에 대한 붐(8)의 경사각을 붐각 α, 붐(8)에 대한 암(9)의 경사각을 암각 β, 암(9)에 대한 버킷(10)의 경사각을 버킷각 γ라고 했다. 수평면(기준면)에 대한 차체(1B)(상부 선회체(12))의 경사각, 즉 수평면(기준면)과 X축이 이루는 각을 차체 경사각 θ라고 했다. 붐각 α는 붐 각도 센서(30)에 의해, 암각 β는 암 각도 센서(31)에 의해, 버킷각 γ는 버킷 각도 센서(32)에 의해, 차체 경사각 θ는 차체 경사 각도 센서(33)에 의해 검출된다. 붐각 α는, 붐(8)을 최대(최고)까지 높인 때(붐 실린더(5)가 상승 방향의 스트로크 엔드일 때, 즉 붐 실린더 길이가 최장일 때)에 최소로 되고, 붐(8)을 최소(최저)까지 낮춘 때(붐 실린더(5)가 하강 방향의 스트로크 엔드일 때, 즉 붐 실린더 길이가 최단일 때)에 최대로 된다. 암각 β는, 암 실린더 길이가 최단일 때 최소로 되고, 암 실린더 길이가 최장일 때 최대로 된다. 버킷각 γ는, 버킷 실린더 길이가 최단일 때(도 4일 때) 최소로 되고, 버킷 실린더 길이가 최장일 때 최대로 된다.

상부 선회체(12)와 붐(8)을 연결하는 붐 핀(91)의 중심 위치로부터 붐(8)과 암(9)을 연결하는 암 핀(92)의 중심 위치까지의 길이를 L1, 암 핀(92)의 중심 위치로부터 암(9)과 버킷(10)을 연결하는 버킷 핀(93)의 중심 위치까지의 길이를 L2, 버킷 핀(93)의 중심 위치로부터 버킷(10)의 선단부(예를 들어, 버킷(10)의 클로 끝)까지의 길이를 L3이라고 하면, 셔블 기준 좌표에 있어서의 버킷(10)의 선단부의 위치(이하, 선단 위치 Pb라고 기재함)는, Xbk를 X방향 위치, Zbk를 Z방향 위치라고 하고, 이하의 식(1), (2)로 나타낼 수 있다.

마찬가지로, 셔블 기준 좌표에 있어서의 암 핀(92)의 중심 위치 Pp는, Xp를 X방향 위치, Zp를 Z방향 위치라고 하고, 이하의 식(3), (4)로 나타낼 수 있다.

또한, 유압 셔블(101)은, 도 4에 도시한 바와 같이, 상부 선회체(12)에 한 쌍의 GNSS(Global Navigation Sattelite System) 안테나(14)(14A, 14B)를 구비하고 있다. GNSS 안테나(14)로부터의 정보에 기초하여, 글로벌 좌표계에 있어서의 유압 셔블(101)의 차체(1B)의 위치 및 버킷(10)의 위치를 산출할 수 있다. 즉, GNSS 안테나(14)는, 차체(1B)의 위치를 검출하는 위치 센서로서 기능한다.

도 5를 참조하여, 머신 가이던스(Machine Guidance: MG) 및 머신 컨트롤(Machine Control: MC)을 행하는 제어 시스템(21)에 대하여 설명한다. 도 5는, 유압 셔블(101)의 제어 시스템(21)의 구성을 도시하는 도면이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 제어 시스템(21)은, 컨트롤러(40)와, 컨트롤러(40)에 접속되어 컨트롤러(40)에 신호를 출력하는 자세 검출 장치(50), 목표면 설정 장치(51), GNSS 안테나(14) 및 오퍼레이터 조작 검출 장치(52a)와, 컨트롤러(40)에 접속되어 컨트롤러(40)로부터의 신호에 기초하여 제어되는 표시 장치(53a) 및 유압 유닛(160)을 갖는다.

본 제어 시스템(21)에서는, 조작 장치(44, 45, 46)의 적어도 하나가 조작된 때 미리 정한 조건에 따라 작업 장치(1A)를 동작시키는 MC가 실행된다. MC에 있어서의 유압 액추에이터(5, 6, 7)의 제어는, 해당하는 유량 제어 밸브(15a, 15b, 15c)에 제어 신호(예를 들어, 붐 실린더(5)를 늘려 강제적으로 붐 상승 동작을 행함)를 강제적으로 출력함으로써 행해진다. 본 제어 시스템(21)에서 실행되는 MC로서는, 조작 장치(45)에서 암 조작을 할 때 실행되는 「땅고르기(整地) 제어(영역 제한 제어)」와, 암 조작을 행하지 않고 붐 하강 조작을 할 때 실행되는 「정지(停止) 제어」가 포함된다.

땅고르기 제어(영역 제한 제어)는, 소정의 목표면 St(도 4 및 도 9 참조) 상 또는 그 상방에 작업 장치(1A)가 위치하도록 유압 액추에이터(5, 6, 7) 중 적어도 하나를 제어하는 MC이다. 땅고르기 제어에서는, 암 조작에 의해 버킷(10)의 선단부가 목표면 St를 따라 이동하도록, 작업 장치(1A)의 동작이 제어된다. 구체적으로는, 컨트롤러(40)는, 암 조작이 이루어져 있을 때, 목표면 St에 수직인 방향의 버킷(10)의 선단부(작업 장치(1A)의 선단부)의 속도 벡터가 제로로 되도록 붐 상승 또는 붐 하강의 미동의 명령을 행한다. 또한, 땅고르기 제어(영역 제한 제어)는, 도시하지 않은 제어 모드 전환 스위치 등에 의해, 땅고르기 제어 모드가 설정되어, 버킷(10)과 목표면 St 사이의 거리 H1이 미리 정해진 소정의 거리보다도 작아진 경우에 행해진다.

정지 제어는, 목표면 St보다도 하방에 버킷(10)의 선단부가 침입하지 않도록, 붐 하강 동작을 정지하는 MC이다. 정지 제어에서는, 컨트롤러(40)는, 붐 하강 조작 중에, 버킷(10)의 선단부가 목표면 St에 접근함에 따라 붐 하강 동작을 서서히 감속시킨다.

또한, 본 실시 형태에서는, MC 시의 작업 장치(1A)의 제어점을, 유압 셔블(101)의 버킷(10)의 클로 끝에 설정하고 있지만, 제어점은 작업 장치(1A)의 선단 부분의 점이라면 버킷(10)의 클로 끝 이외에도 변경 가능하다. 예를 들어, 버킷(10)의 저면이나 버킷 링크(13)의 최외부를 제어점으로서 설정해도 된다. 또한, 목표면 St로부터 가장 거리가 가까운 버킷(10) 위의 점을 적절히 제어점으로 하는 구성을 채용해도 된다. MC에서는, 조작 장치(44, 45, 46)의 비조작 시에 작업 장치(1A)의 동작을 컨트롤러(40)에 의해 제어하는 「자동 제어」와, 조작 장치(44, 45, 46)의 조작 시에만 작업 장치(1A)의 동작을 컨트롤러에 의해 제어하는 「반자동 제어」가 있다. 또한, MC는, 오퍼레이터 조작에 컨트롤러(40)에 의한 제어가 개입하기 때문에 「개입 제어」라고도 불린다.

또한, 본 제어 시스템(21)에서의 작업 장치(1A)의 MG로서는, 예를 들어 도 6에 도시한 바와 같이, 목표면 St와 작업 장치(1A)(예를 들어, 버킷(10))의 위치 관계를 표시 장치(53a)에 표시하는 처리가 행해진다.

도 5에 도시한 바와 같이, 제어 시스템(21)은, 자세 검출 장치(50)와, 목표면 설정 장치(51)와, GNSS 안테나(14)와, 오퍼레이터 조작 검출 장치(52a)와, 표시 장치(53a)와, 복수의 전자 비례 밸브(전자 감압 밸브)를 갖는 유압 유닛(160)과, MG 및 MC를 담당하는 컨트롤러(제어 장치)(40)를 구비하고 있다.

자세 검출 장치(50)는, 붐(8)에 설치되는 붐 각도 센서(30), 암(9)에 설치되는 암 각도 센서(31), 버킷(10)에 설치되는 버킷 각도 센서(32) 및 차체(1B)에 설치되는 차체 경사 각도 센서(33)를 갖는다. 이들 각도 센서(30, 31, 32, 33)는, 작업 장치(1A)의 자세에 관한 정보를 취득하고, 그 정보에 따른 신호를 출력한다. 즉, 각도 센서(30, 31, 32, 33)는, 작업 장치(1A)의 자세를 검출하는 자세 센서로서 기능하고 있다. 예를 들어, 각도 센서(30, 31, 32)에는, 자세에 관한 정보로서 붐각, 암각 및 버킷각을 취득하고, 취득한 각도에 따른 신호(전압)를 출력하는 포텐시오미터를 채용할 수 있다. 또한, 차체 경사 각도 센서(33)에는, 자세에 관한 정보로서 직교 3축의 각속도 및 가속도를 취득하고, 이 정보에 기초하여 경사각 θ을 연산하고, 경사각 θ를 나타내는 신호를 컨트롤러(40)에 출력하는 IMU(Inertial Measurement Unit: 관성 계측 장치)를 채용할 수 있다. 또한, 경사각 θ의 연산은, IMU의 출력 신호에 기초하여, 컨트롤러(40)가 행하도록 해도 된다.

목표면 설정 장치(51)는, 목표면 St에 관한 정보(하나의 목표면 또는 복수의 목표면의 위치 정보, 목표면의 기준면(수평면)에 대한 경사 각도의 정보 등)를 컨트롤러(40)에 입력 가능한 장치이다. 목표면 설정 장치(51)는, 글로벌 좌표계(절대 좌표계) 위에 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(22a, 22b)(조작 장치(44, 45, 46))의 조작에 의해 파일럿 라인(144, 145, 146)에 발생하는 조작압(제1 제어 신호)을 취득하는 압력 센서(70a, 70b, 71a, 71b, 72a, 72b)(도 3 참조)를 갖는다. 즉, 오퍼레이터 조작 검출 장치(52a)는, 작업 장치(1A)에 관한 유압 실린더(5, 6, 7)에 대한 조작을 검출하고 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 압력 센서(70a, 70b)는, 붐(8)용의 조작 장치(44)의 파일럿 라인(144a, 144b)에 마련되고, 조작 레버(22a)의 조작량으로서의 파일럿압(제1 제어 신호)을 검출하는 조작 센서이다. 압력 센서(71a, 71b)는, 암(9)용의 파일럿 라인(145a, 145b)에 마련되어, 조작 레버(22b)의 조작량으로서의 파일럿압(제1 제어 신호)을 검출하는 조작 센서이다. 압력 센서(72a, 72b)는, 버킷(10)용의 파일럿 라인(146a, 146b)에 마련되어, 조작 레버(22a)의 조작량으로서의 파일럿압(제1 제어 신호)을 검출하는 조작 센서이다.

도 6은, 표시 장치(53a)의 표시 화면의 일례의 도면이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 표시 장치(53a)는, 컨트롤러(40)로부터의 표시 제어 신호에 기초하여, 다양한 표시 화상을 표시 화면에 표시한다. 표시 장치(53a)는, 예를 들어 터치 패널식의 액정 모니터이고, 운전실(16) 내에 설치되어 있다. 컨트롤러(40)는, 표시 장치(53a)의 표시 화면에 목표면 St와 작업 장치(1A)(예를 들어, 버킷(10))의 위치 관계를 나타내는 표시 화상을 표시시킬 수 있다. 도면에 도시하는 예에서는, 목표면 St 및 버킷(10)을 나타내는 화상과, 목표면 St로부터 버킷(10)의 선단부까지의 거리가 목표면 거리로서 표시되어 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 작업 장치 제어용의 유압 유닛(160)은, 1차 포트측이 펌프 라인(170)을 통해 파일럿 펌프(19)에 접속되어 파일럿 펌프(19)로부터의 파일럿압을 감압하여 출력하는 전자 비례 밸브(54a)와, 붐(8)용의 조작 장치(44)의 파일럿 라인(144a)과 전자 비례 밸브(54a)의 2차 포트측에 접속되어, 파일럿 라인(144a) 내의 파일럿압과 전자 비례 밸브(54a)로부터 출력되는 제어압(제2 제어 신호)의 고압측을 선택하여, 유량 제어 밸브(15a)의 유압 구동부(150a)로 유도하는 셔틀 밸브(82a)와, 붐(8)용의 조작 장치(44)의 파일럿 라인(144b)에 마련되어, 컨트롤러(40)로부터의 제어 신호를 기초로 파일럿 라인(144b) 내의 파일럿압(제1 제어 신호)을 저감시켜 유량 제어 밸브(15a)의 유압 구동부(150b)에 출력하는 전자 비례 밸브(54b)를 구비하고 있다.

또한, 유압 유닛(160)은, 파일럿 라인(145a)에 마련되어, 컨트롤러(40)로부터의 제어 신호를 기초로 파일럿 라인(145a) 내의 파일럿압(제1 제어 신호)을 저감시켜 유량 제어 밸브(15b)의 유압 구동부(151a)에 출력하는 전자 비례 밸브(55a)와, 파일럿 라인(145b)에 마련되어, 컨트롤러(40)로부터의 제어 신호를 기초로 파일럿 라인(145b) 내의 파일럿압(제1 제어 신호)을 저감시켜 유량 제어 밸브(15b)의 유압 구동부(151b)에 출력하는 전자 비례 밸브(55b)를 구비하고 있다.

또한, 유압 유닛(160)은, 파일럿 라인(146a, 146b)에 마련되어, 컨트롤러(40)로부터의 제어 신호를 기초로 파일럿 라인(146a, 146b) 내의 파일럿압(제1 제어 신호)을 저감시켜 출력하는 전자 비례 밸브(56a, 56b)와, 1차 포트측이 펌프 라인(170)을 통해 파일럿 펌프(19)에 접속되어 파일럿 펌프(19)로부터의 파일럿압을 감압하여 출력하는 전자 비례 밸브(56c, 56d)와, 버킷(10)용의 조작 장치(46)의 파일럿 라인(146a, 146b)과 전자 비례 밸브(56c, 56d)의 2차 포트측에 접속되어, 파일럿 라인(146a, 146b) 내의 파일럿압과 전자 비례 밸브(56c, 56d)로부터 출력되는 제어압의 고압측을 선택하여, 유량 제어 밸브(15c)의 유압 구동부(152a, 152b)로 유도하는 셔틀 밸브(83a, 83b)를 구비하고 있다.

전자 비례 밸브(54b, 55a, 55b, 56a, 56b)는, 비통전 시에는 개방도가 최대이고, 컨트롤러(40)로부터의 제어 신호인 전류를 증대시킬수록 개방도는 작아진다. 한편, 전자 비례 밸브(54a, 56c, 56d)는, 비통전 시에는 개방도가 최소(예를 들어, 0(제로))이고, 컨트롤러(40)로부터의 제어 신호인 전류를 증대시킬수록 개방도는 커진다. 이렇게 각 전자 비례 밸브(54, 55, 56)의 개방도는 컨트롤러(40)로부터의 제어 신호에 따른 것으로 된다.

상기와 같이 구성되는 유압 유닛(160)에 있어서, 컨트롤러(40)로부터 제어 신호를 출력하여 전자 비례 밸브(54a, 56c, 56d)를 구동하면, 대응하는 조작 장치(44, 46)의 오퍼레이터 조작이 없는 경우에도 파일럿압(제2 제어 신호)을 발생시킬 수 있으므로, 붐 상승 동작, 버킷 크라우드 동작, 버킷 덤프 동작을 강제적으로 실행할 수 있다. 또한, 이와 마찬가지로 컨트롤러(40)에 의해 전자 비례 밸브(54b, 55a, 55b, 56a, 56b)를 구동하면, 조작 장치(44, 45, 46)의 오퍼레이터 조작에 의해 발생한 파일럿압(제1 제어 신호)을 뺀 파일럿압(제2 제어 신호)을 발생시킬 수 있고, 붐 하강 동작, 암 크라우드/덤프 동작, 버킷 크라우드/덤프 동작의 속도를 오퍼레이터 조작의 값으로부터 강제적으로 저감시킬 수 있다.

본 명세서에서는, 유량 제어 밸브(15a 내지 15c)에 대한 제어 신호 중, 조작 장치(44, 45, 46)의 조작에 의해 발생한 파일럿압을 「제1 제어 신호」라고 칭한다. 그리고, 유량 제어 밸브(15a 내지 15c)에 대한 제어 신호 중, 컨트롤러(40)로 전자 비례 밸브(54b, 55a, 55b, 56a, 56b)를 구동하여 제1 제어 신호를 보정(저감)하여 생성한 파일럿압과, 컨트롤러(40)로 전자 비례 밸브(54a, 56c, 56d)를 구동하여 제1 제어 신호와는 별도로 새롭게 생성한 파일럿압을 「제2 제어 신호」라고 칭한다.

제2 제어 신호는, 제1 제어 신호에 의해 발생되는 작업 장치(1A)의 제어점(본 실시 형태에서는, 버킷(10)의 선단부)의 속도가 소정의 조건에 반할 때 생성되고, 당해 소정의 조건에 반하지 않는 작업 장치(1A)의 제어점의 속도를 발생시키는 제어 신호로서 생성된다. 또한, 동일한 유량 제어 밸브(15a 내지 15c)에 있어서의 한쪽의 유압 구동부에 대하여 제1 제어 신호가, 다른 쪽의 유압 구동부에 대하여 제2 제어 신호가 생성되는 경우는, 제2 제어 신호를 우선적으로 유압 구동부에 작용시키는 것으로 하고, 제1 제어 신호를 전자 비례 밸브에 의해 차단하고, 제2 제어 신호를 당해 다른 쪽의 유압 구동부에 입력한다. 따라서, 유량 제어 밸브(15a 내지 15c) 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. 상기와 같이 제1 제어 신호와 제2 제어 신호를 정의하면, MC는, 제2 제어 신호에 기초하는 유량 제어 밸브(15a 내지 15c)의 제어라고 할 수도 있다.

도 5에 도시한 바와 같이, 컨트롤러(40)는, 입력 인터페이스(61)와, 프로세서인 중앙 처리 장치(CPU)(62)와, 기억 장치인 리드 온리 메모리(ROM)(63) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM)(64)와, 출력 인터페이스(65)를 갖고 있다. 입력 인터페이스(61)에는, 자세 검출 장치(50)인 각도 센서(30 내지 33)로부터의 신호와, 목표면 St를 설정하기 위한 장치인 목표면 설정 장치(51)로부터의 신호와, GNSS 안테나(14)로부터의 신호와, 오퍼레이터 조작 검출 장치(52a)인 압력 센서(70a, 70b, 71a, 71b, 72a, 72b)로부터의 신호가 입력되어, CPU(62)가 연산 가능하도록 변환한다. ROM(63)은, 후술하는 처리를 포함하여 MC 및 MG를 실행하기 위한 제어 프로그램과, 당해 처리의 실행에 필요한 각종 정보 등이 기억된 기억 매체이다. CPU(62)는, ROM(63)에 기억된 제어 프로그램에 따라 입력 인터페이스(61) 및 ROM(63), RAM(64)으로부터 도입된 신호에 대하여 소정의 연산 처리를 행한다. 출력 인터페이스(95)는, CPU(62)에서의 연산 결과에 따른 출력용의 신호를 생성하고, 그 신호를 유압 유닛(160) 및 표시 장치(53a)에 출력한다. 유압 유닛(160)의 전자 비례 밸브에 컨트롤러(40)로부터의 신호(여자 전류)가 입력되면, 전자 비례 밸브가 신호에 기초하여 작동한다. 표시 장치(53a)에 컨트롤러(40)로부터의 신호(표시 제어 신호)가 입력되면, 표시 장치(53a)는 신호에 기초하여, 표시 화면에 표시 화상을 표시한다.

또한, 도 5에 도시하는 컨트롤러(40)는, 기억 장치로서 ROM(63) 및 RAM(64)이라는 반도체 메모리를 구비하고 있지만, 기억 장치라면 대체 가능하고, 예를 들어 하드디스크 드라이브 등의 자기 기억 장치를 구비해도 된다.

컨트롤러(40)는, 상술한 바와 같이, 도시하지 않은 제어 모드 전환 스위치 등에 의해, 땅고르기 제어 모드가 설정되어, 버킷(10)과 목표면 St 사이의 거리 H1이 미리 정해진 소정의 거리보다도 작아지면, 땅고르기 제어(영역 제한 제어)가 실행된다.

땅고르기 제어 모드가 설정되면, 컨트롤러(40)는, 목표면 St를 설정하고, GNSS 안테나(14) 및 각도 센서(30 내지 33)로부터의 신호에 기초하여, 버킷(10)으로부터 목표면 St까지의 거리인 버킷-목표면간 거리 H1을 연산하고, 조작 장치(45)에 의해 암(9)의 조작이 이루어져 버킷-목표면간 거리 H1이 소정의 거리 Ya보다도 작아진 경우에, 버킷(10)이 목표면 St를 넘어 지면을 굴삭하지 않도록, 붐(8)을 제어함과 함께 암(9)을 감속시키는 감속 제어를 실행한다.

여기서, 버킷-목표면간 거리 H1이 소정의 거리 Ya보다도 작은 경우에, 일률적으로, 암(9)을 감속시키는 감속 제어를 실행하는 것으로 하면, 암(9)을 감속시킬 필요가 없는 경우, 예를 들어 작업 장치(1A)의 자세 및 작업 장치(1A)와 목표면 St의 위치 관계로부터 버킷(10)이 목표면에 침입하는 것(즉 버킷(10)이 목표면 St를 넘어 지면을 굴삭해 버리는 것)이 상정되지 않는 경우에 있어서도 감속 제어가 실행되어, 작업 효율이 저하될 우려가 있다.

그래서, 본 실시 형태에 관한 컨트롤러(40)는, 설정된 목표면 St와 GNSS 안테나(14) 및 각도 센서(30 내지 33)로부터의 신호에 기초하여, 암(9)의 조작이 이루어진 때 버킷(10)이 목표면 St에 침입할 가능성이 있는지 여부를 판정하여, 버킷(10)이 목표면 St에 침입할 가능성이 없다고 판정된 경우에는, 버킷-목표면간 거리 H1이 소정의 거리 Ya보다도 작은 경우라도 암(9)의 감속 제어를 실행하지 않도록 구성되어 있다. 이하, 컨트롤러(40)의 기능에 대하여, 상세하게 설명한다.

도 7은 컨트롤러(40)의 기능 블록도이다. 컨트롤러(40)는, 기억 장치에 기억되어 있는 프로그램을 실행함으로써, 조작량 연산부(43a), 자세 연산부(43b), 목표면 설정부(43c), 목표 속도 연산부(43d), 목표 파일럿압 연산부(43e), 개입 해제 연산부(43f), 밸브 명령 연산부(43g) 및 표시 제어부(43h)로서 기능한다. 목표 파일럿압 연산부(43e), 개입 해제 연산부(43f) 및 밸브 명령 연산부(43g)는, 유압 유닛(160)의 전자 비례 밸브를 제어함으로써, 액추에이터인 유압 실린더(5, 6, 7)를 제어하는 액추에이터 제어부(81)로서 기능한다.

조작량 연산부(43a)는, 오퍼레이터 조작 검출 장치(52a)로부터의 신호(즉, 압력 센서(70, 71, 72)의 검출값을 나타내는 신호)에 기초하여, 조작 장치(44, 45, 46)(조작 레버(22a, 22b))의 조작량을 산출한다. 압력 센서(70a)의 검출값으로부터는 붐(8)을 상승 동작시키기 위한 조작인 붐 상승 조작의 조작량, 압력 센서(70b)의 검출값으로부터는 붐(8)을 하강 동작시키기 위한 조작인 붐 하강 조작의 조작량, 압력 센서(71a)의 검출값으로부터는 암(9)을 클라우드 동작시키기 위한 조작인 암 크라우드(암 당기기) 조작의 조작량, 압력 센서(71b)의 검출값으로부터는 암(9)을 덤프 동작시키기 위한 조작인 암 덤프(암 밀기) 조작의 조작량이 산출된다. 이렇게 압력 센서(70, 71, 72)의 검출값으로부터 변환된 조작량은, 목표 속도 연산부(43d)에 출력된다. 또한, 도 7에서의 도시는 생략하고 있지만, 조작량 연산부(43a)는 압력 센서(72)의 검출값으로부터 버킷 크라우드/덤프의 조작량도 연산하고 있고, 그 연산 결과는 목표 속도 연산부(43d)에 출력된다.

또한, 조작량의 산출 방법은, 압력 센서(70, 71, 72)의 검출 결과에 기초하여, 조작량을 산출하는 경우에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 각 조작 장치(44, 45, 46)의 조작 레버의 회전 변위를 검출하는 위치 센서(예를 들어, 로터리 인코더)를 조작 센서로서 마련하고, 이 위치 센서의 검출 결과에 기초하여, 당해 조작 레버의 조작량을 산출해도 된다.

목표면 설정부(43c)는, 목표면 설정 장치(51)로부터의 정보에 기초하여 목표면 St를 설정한다. 즉, 목표면 설정부(43c)는, 목표면 설정 장치(51)로부터의 정보에 기초하여 목표면 St의 위치 정보를 연산하고, 이것을 RAM(64) 내에 기억시킨다. 본 실시 형태에서는, 도 8에 도시한 바와 같이, 3차원의 목표면을 작업 장치(1A)가 이동하는 평면(작업 장치의 동작 평면)으로 절단한 단면 형상을 목표면 St(2차원의 목표면)로서 이용한다.

도 7에 도시한 바와 같이, 자세 연산부(43b)는, 자세 검출 장치(50)로부터의 신호(각도에 관한 정보) 및 기억 장치에 기억되어 있는 작업 장치(1A)의 기하학 정보(L1, L2, L3)에 기초하여, 로컬 좌표계(셔블 기준 좌표)에 있어서의 작업 장치(1A)의 자세와, 버킷(10)의 선단 위치 Pb(Xbk, Zbk)와, 암 핀(92)의 중심 위치 Pp(Xp, Zp)를 연산한다. 이미 설명한 바와 같이, 버킷(10)의 선단 위치 Pb(Xbk, Zbk)는, 식(1) 및 식(2)에 의해 연산할 수 있다. 또한, 암 핀(92)의 중심 위치 Pp(Xp, Zp)는, 식(3) 및 식(4)에 의해 연산할 수 있다. 또한, 글로벌 좌표계에 있어서의 작업 장치(1A)의 자세와, 버킷(10)의 선단의 위치가 필요한 경우에는, 자세 연산부(43b)는, GNSS 안테나(14)의 신호로부터 차체(1B)를 구성하는 상부 선회체(12)의 글로벌 좌표계에 있어서의 위치와 자세를 산출하여 로컬 좌표를 글로벌 좌표로 변환한다.

또한, 자세 연산부(43b)는, 목표면 설정부(43c)에 의해 설정된 목표면 St와, GNSS 안테나(14)로부터의 신호(차체(1B)의 위치에 관한 정보)와, 자세 검출 장치(50)로부터의 신호(각도에 관한 정보)와, 기억 장치에 기억되어 있는 작업 장치(1A)의 기하학 정보(L1, L2, L3)에 기초하여, 목표면 St와 작업 장치(1A)의 위치 관계를 나타내는 각종 데이터(H1, H2, Dpb, φ)를 연산한다. 이하, 이들 연산에 대하여, 도 8을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 8은, 작업 장치(1A)와 목표면 St의 위치 관계를 나타내는 각종 데이터(H1, H2, Dpb, φ)에 대하여 도시하는 도면이다.

도 8에 도시한 바와 같이, 자세 연산부(43b)는, 설정된 목표면 St와, GNSS 안테나(14) 및 자세 검출 장치(50)로부터의 신호와, 기억 장치에 기억되어 있는 작업 장치(1A)의 기하학 정보에 기초하여, 버킷(10)의 선단 위치 Pb(Xbk, Zbk)로부터 목표면 St까지의 최단 거리를 버킷-목표면간 거리 H1로서 연산한다. 본 실시 형태에서는, 복수의 목표면 St가 연결되어 설정된다. 자세 연산부(43b)는, 모든 목표면 St에 대하여 버킷-목표면간 거리 H1을 연산하고, 이 연산 결과로부터 버킷(10)의 선단부와의 거리가 가장 짧은 목표면, 즉 버킷(10)의 선단부에 가장 가까운 목표면을, 최근접 목표면으로서 설정한다. 또한, 자세 연산부(43b)는, 작업 장치(1A)의 최대 작업 범위를 연산하고, 설정된 복수의 목표면 St 중, 최대 작업 범위 내에 존재하는 목표면에 대해서만, 버킷-목표면간 거리 H1을 연산하여, 최근접 목표면을 설정해도 된다. 자세 연산부(43b)는, 버킷(10)의 선단 위치 Pb로부터 목표면 St로 수선이 내려진 경우에는, 그 수선의 길이를 버킷-목표면간 거리 H1로서 설정한다. 자세 연산부(43b)는, 버킷(10)의 선단 위치 Pb로부터 목표면 St로 수선이 내려지지 않은 경우에는, 버킷(10)의 선단 위치 Pb와 목표면 St의 양단 위치를 연결하는 선분의 길이 중 짧은 쪽을 버킷-목표면간 거리 H1로서 설정한다.

이하, 각 목표면을 구별하기 위해 부호 n을 사용하여, 복수의 목표면 St(n)에 대하여 설명한다. 상기 최근접 목표면 St는, St(0)(즉, St(n), n＝0)라고 기재한다. 또한, 차체(1B)로부터 보아 최근접 목표면 St(0)보다도 안측에 있는 목표면을 안측 목표면 St(n)라고도 기재하고, n은, 최근접 목표면 St(0)에 가까운 것으로부터 멀어지는 것에 따라 차례로 1씩 커지는 1 이상의 정의 정수이다. 즉, 최근접 목표면 St(0)에 가장 가까운 안측의 목표면은 안측 목표면 St(1)이고, 다음으로 가까운 안측의 목표면은 안측 목표면 St(2)이다. 한편, 차체(1B)로부터 보아 최근접 목표면 St(0)보다도 전방측에 있는 목표면을 전방측 목표면 St(n)라고도 기재하고, n은, 최근접 목표면 St(0)에 가까운 것으로부터 멀어지는 것에 따라 차례로 1씩 작아지는 －1 이하의 부의 정수이다. 즉, 최근접 목표면 St(0)에 가장 가까운 전방측의 목표면은 전방측 목표면 St(－1)이고, 다음으로 가까운 전방측의 목표면은 전방측 목표면 St(－2)이다.

도 8에 도시하는 예에서는, 버킷(10)의 선단 위치 Pb로부터 최근접 목표면 St(0)까지의 최단 거리 H1(0)은, 버킷(10)의 선단 위치 Pb로부터 최근접 목표면 St(0)로 내려진 수선의 길이에 상당한다. 버킷(10)의 선단 위치 Pb로부터 안측 목표면 St(1)까지의 최단 거리 H1(1)은, 버킷(10)의 선단 위치 Pb와 안측 목표면 St(1)의 전방측 단부점을 연결하는 선분의 길이에 상당한다. 버킷(10)의 선단 위치 Pb로부터 전방측 목표면 St(－1)까지의 최단 거리 H1(－1)은, 버킷(10)의 선단 위치 Pb와 전방측 목표면 St(－1)의 안측 단부점을 연결하는 선분의 길이에 상당한다.

자세 연산부(43b)는, 설정된 목표면 St와, GNSS 안테나(14) 및 자세 검출 장치(50)로부터의 신호와, 기억 장치에 기억되어 있는 작업 장치(1A)의 기하학 정보에 기초하여, 암 핀(92)의 중심 위치 Pp(Xp, Zp)로부터 목표면 St(n)까지의 최단 거리인 핀-목표면간 거리 H2(n)를 연산한다. 자세 연산부(43b)는, 암 핀(92)의 중심 위치 Pp로부터 목표면 St(n)로 수선이 내려진 경우에는, 그 수선의 길이를 핀-목표면간 거리 H2(n)로서 연산한다. 자세 연산부(43b)는, 암 핀(92)의 중심 위치 Pp로부터 목표면 St(n)에 수선을 내릴 수 없는 경우에는, 암 핀(92)의 중심 위치 Pp와 목표면 St(n)의 양단 위치를 연결하는 선분의 길이 중 짧은 쪽을 핀-목표면간 거리 H2(n)로서 연산한다.

도 8에 도시하는 예에서는, 암 핀(92)의 중심 위치 Pp로부터 최근접 목표면 St(0)까지의 최단 거리 H2(0)는, 암 핀(92)의 중심 위치 Pp로부터 최근접 목표면 St(0)로 내려진 수선의 길이에 상당한다. 암 핀(92)의 중심 위치 Pp로부터 안측 목표면 St(1)까지의 최단 거리 H2(1)는, 암 핀(92)의 중심 위치 Pp와 안측 목표면 St(1)의 전방측 단부점을 연결하는 선분의 길이에 상당한다. 암 핀(92)의 중심 위치 Pp로부터 전방측 목표면 St(－1)까지의 최단 거리 H2(－1)는, 암 핀(92)의 중심 위치 Pb로부터 전방측 목표면 St(－1)로 내려진 수선의 길이에 상당한다.

자세 연산부(43b)는, 자세 검출 장치(50)로부터의 신호와, 기억 장치에 기억되어 있는 작업 장치(1A)의 기하학 정보에 기초하여, 암 핀(92)의 중심 위치 Pp(Xp, Zp)로부터 버킷(10)의 선단 위치 Pb(Xbk, Zbk)까지의 최단 거리(직선 거리)를 핀-버킷간 거리 Dpb로서 연산한다. 핀-버킷간 거리 Dpb는, 중심 위치 Pp와 선단 위치 Pb를 연결하는 선분 Lpb의 길이에 상당한다.

자세 연산부(43b)는, 설정된 목표면 St와, GNSS 안테나(14) 및 자세 검출 장치(50)로부터의 신호와, 기억 장치에 기억되어 있는 작업 장치(1A)의 기하학 정보에 기초하여, 암 핀(92)의 중심 위치 Pp(Xp, Zp)와 버킷(10)의 선단 위치 Pb(Xbk, Zbk)를 연결하는 선분 Lpb와, 그 선분 Lpb와 목표면 St(n)가 이루는 각도 φ(n)를 연산한다. 이하, 선분 Lpb와 목표면 St(n)가 이루는 각도를, 단순히 각도 φ(n)라고도 기재한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 각도 φ(n)는, 도시한 바와 같이 선분 Lpb와 평행한 직선 Lp를 목표면 St(n) 위에 위치시킨 때, 그 직선 Lp와 그 직선 Lp보다도 차체(1B)측의 목표면 St(n)가 이루는 각도를 가리킨다.

도 7에 도시한 바와 같이, 표시 제어부(43h)는, 목표면 설정부(43c)에서 설정된 목표면 St와, 자세 연산부(43b)에서 연산된 버킷(10)의 선단부의 위치 관계를 나타내는 표시 화상(도 6 참조)을 표시 장치(53a)에 표시하는 처리를 실행한다.

목표 속도 연산부(43d)는, 자세 연산부(43b)에서의 연산 결과 및 조작량 연산부(43a)에서의 연산 결과에 기초하여, 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 목표 속도를 연산한다. 목표 속도 연산부(43d)는, 땅고르기 제어(영역 제한 제어)에 있어서, 작업 장치(1A)에 의해 목표면 St의 하측을 굴삭해 버리지 않도록, 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 목표 속도를 연산한다. 이하, 도 9를 참조하여, 상세하게 설명한다. 도 9는, 버킷(10)의 선단이 보정 후의 목표 속도 벡터 Vca와 같이 제어된 때의, 버킷(10) 선단의 궤적의 일례를 도시하는 도면이다. 여기서의 설명에서는, 도 9에 도시한 바와 같이, Xt축 및 Yt축을 설정한다. Xt축은, 목표면 St에 평행인 축이고, Yt축은, 목표면 St에 직교하는 축이다.

목표 속도 연산부(43d)는, 조작량 연산부(43a)에 의해 연산된 조작 장치(44, 45, 46)의 조작량에 기초하여, 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 목표 속도(1차 목표 속도)를 연산한다. 이어서, 목표 속도 연산부(43d)는, 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 목표 속도(1차 목표 속도)와, 자세 연산부(43b)에서 연산된 버킷(10)의 선단 위치 Pp와, ROM(63)에 기억되어 있는 작업 장치(1A)의 각 부 치수(L1, L2, L3 등)에 기초하여, 도 9에 도시하는 버킷(10)의 선단부의 목표 속도 벡터 Vc를 연산한다. 버킷(10)의 선단부와 최근접 목표면 St(0)의 거리(목표면 거리) H1이 0(제로)에 근접함에 따라, 버킷(10)의 선단부의 목표 속도 벡터 Vc에 있어서의 목표면 St에 수직인 성분 Vcy(Yt축 방향의 속도 성분)가 0(제로)에 근접하도록 유압 실린더(5, 6, 7) 중 필요한 유압 실린더의 1차 목표 속도를 보정하고, 2차 목표 속도를 연산함으로써, 버킷(10)의 선단부의 속도 벡터를 Vca로 변환하는 제어(방향 변환 제어)를 행한다. 목표면 거리 H1이 0(제로)일 때의 목표 속도 벡터 Vca는 목표면 St에 평행인 성분 Vcx(Xt축 방향의 속도 성분)만으로 된다. 이로써 목표면 St 상 또는 그 상방에 버킷(10)의 선단부(제어점)가 위치하도록 보유 지지된다.

방향 변환 제어에서는, 예를 들어 도 9에 도시한 바와 같이, 조작 장치(45)에 의해 암 크라우드의 조작이 단독으로 행해진 때는, 암 실린더(6)를 신장시킴과 함께, 붐 실린더(5)를 신장시킴으로써, 속도 벡터 Vc를 Vca로 변환시킨다. 여기서, 암 크라우드의 조작량(예를 들어, 최대 조작량)에 따른 속도(예를 들어, 최대 속도)로 암 실린더(6)가 구동하면, 붐 실린더(5)의 신장 동작이 늦어, 버킷(10)의 선단부가 목표면 St를 넘어 목표면 St의 하방까지 지산을 굴삭해 버릴 우려가 있다. 이 때문에, 본 실시 형태에서는, 목표 속도 연산부(43d)는, 오퍼레이터의 암(9)의 조작량에 기초하여 연산되는 1차 목표 속도를 보정하고, 1차 목표 속도보다도 낮은 2차 목표 속도를 암 실린더(6)의 목표 속도로서 설정한다.

또한, 방향 변환 제어는, 붐 상승 또는 붐 하강과 암 크라우드의 조합에 의해 실행되는 경우 및 붐 상승 또는 붐 하강과 암 덤프의 조합에 의해 실행되는 경우가 있다. 어느 경우에 있어서도, 목표 속도 벡터 Vc가 굴삭 목표면 St에 접근하는 하향 성분(Vcy<0)을 포함할 때, 목표 속도 연산부(43d)는, 그 하향 성분을 제거하는 붐 상승 방향의 붐 실린더(5)의 목표 속도를 연산한다. 반대로 목표 속도 벡터 Vc가 굴삭 목표면 St로부터 이격되는 상향 성분(Vcy>0)을 포함할 때, 목표 속도 연산부(43d)는, 그 상향 성분을 제거하는 붐 하강 방향의 붐 실린더(5)의 목표 속도를 연산한다.

또한, 도시하지 않은 제어 모드 전환 스위치에 의해, 땅고르기 제어(영역 제한 제어)가 행해지지 않는 모드가 설정되어 있는 경우, 목표 속도 연산부(43d)는, 조작 장치(44 내지 46)의 조작에 따른 각 유압 실린더(5 내지 7)의 목표 속도를 출력한다.

도 7에 도시한 바와 같이, 목표 파일럿압 연산부(43e)는, 목표 속도 연산부(43d)에서 연산된 각 실린더(5, 6, 7)의 목표 속도에 기초하여, 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 유량 제어 밸브(15a, 15b, 15c)로의 목표 파일럿압을 연산한다.

여기서, 암 실린더(6)의 동작을 제어하는 유량 제어 밸브(15b)에 대한 목표 파일럿압이란, 예를 들어 암(9)의 조작 장치(45)의 조작 레버(22b)가 최대로 조작된 때 조작 장치(45)로부터 출력되는 파일럿압(제1 제어 신호)을 감압함으로써 생성하는 파일럿압(제2 제어 신호)의 목표값에 상당한다.

이 때문에, 목표 속도 연산부(43d)에 의해, 오퍼레이터의 암(9)의 조작량(최대 조작량)에 기초하여 연산되는 1차 목표 속도보다도 낮은 2차 목표 속도가 설정되어 있으면, 목표 파일럿압 연산부(43e)는, 조작 장치(45)로부터 출력되는 파일럿압보다도 낮은 목표 파일럿압을 설정한다. 그 결과, 후술하는 밸브 명령 연산부(43g)로부터의 제어 신호에 의해 전자 비례 밸브(55)가 동작하고, 전자 비례 밸브(55)에 의해 조작 장치(45)로부터 출력되는 파일럿압(제1 제어 신호)이 감압되어 파일럿압(제2 제어 신호)이 생성된다. 이로써, 조작 장치(45)에 대한 오퍼레이터의 조작량(예를 들어, 최대 조작량)에 따른 속도보다도 낮은 속도로 암(9)이 동작하게 된다. 즉, 본 실시 형태에 관한 컨트롤러(40)에서는, 소정의 조건이 성립된 경우에, 오퍼레이터의 조작에 개입하여, 암(9)을 감속시키는 감속 제어가 실행 가능하다.

개입 해제 연산부(43f)는, 암(9)의 감속 제어를 오퍼레이터의 조작에 개입하여 실행할지 여부를 결정한다. 바꾸어 말하면, 개입 해제 연산부(43f)는, 암(9)의 조작 장치(45)에 대한 오퍼레이터의 조작에 개입하여 행해지는 암(9)의 감속 제어를 해제할지 여부를 결정한다. 개입 해제 연산부(43f)는, 조작량 연산부(43a)에서의 연산 결과, 자세 연산부(43b)에서의 연산 결과 및 목표면 설정부(43c)에서 설정된 목표면 St에 기초하여, 오퍼레이터의 조작으로의 개입(암(9)의 감속 제어)을 해제하는 조건(이하, 개입 해제 조건이라고 기재함)이 성립되어 있는지 여부를 판정한다.

개입 해제 조건이 성립되어 있지 않은 경우, 개입 해제 연산부(43f)는, 암(9)의 감속 제어를 해제하지 않는다고 결정한다. 이 경우, 개입 해제 연산부(43f)는, 목표 파일럿압 연산부(43e)에서 연산된 목표 파일럿압(유량 제어 밸브(15b)로의 목표 파일럿압)을 밸브 명령 연산부(43g)에 그대로 출력한다. 한편, 개입 해제 조건이 성립되어 있는 경우, 개입 해제 연산부(43f)는, 목표 파일럿압 연산부(43e)에서 연산된 목표 파일럿압(유량 제어 밸브(15b)로의 목표 파일럿압)을 최대 압력 Pmax로 보정하여 밸브 명령 연산부(43g)에 출력한다.

암 실린더(6)의 유량 제어 밸브(15b)로의 목표 파일럿압에 최대 압력 Pmax가 설정되면, 후술하는 밸브 명령 연산부(43g)로부터의 제어 신호에 의해 전자 비례 밸브(55)가 완전 개방의 상태로 된다. 즉, 암(9)의 조작 장치(45)의 조작 레버(22b)가 최대로 조작된 때는, 조작 장치(45)로부터 출력되는 파일럿압(최대 압력 Pmax)이 감압되는 일 없이, 그대로 유량 제어 밸브(15b)에 작용한다. 이로써, 조작 장치(45)에 대한 오퍼레이터의 조작량(예를 들어, 최대 조작량)에 따른 속도로 암(9)이 동작하게 된다.

또한, 개입 해제 연산부(43f)는, 목표 파일럿압 연산부(43e)에서 연산된, 유량 제어 밸브(15a, 15c)로의 목표 파일럿압에 대해서는, 개입 해제 조건의 성립 필요 여부에 관계 없이, 그대로 밸브 명령 연산부(43g)에 출력한다.

본 실시 형태에 있어서, 개입 해제 조건은, 이하의 (조건 1) 및 (조건 2)의 어느 것이 충족되면 성립되고, (조건 1) 및 (조건 2)의 양쪽이 충족되어 있지 않은 경우에는 성립되지 않는다.

(조건 1) 버킷-목표면간 거리 H1이 소정의 거리 Ya 이상이다.

(조건 2) 암(9)의 조작이 이루어진 때 버킷(10)이 목표면 St에 침입할 가능성이 없다.

-조건 1에 대하여-

땅고르기 제어에 있어서, 암(9)의 감속 제어는, 버킷(10)의 선단부와 목표면 St의 거리가 가까운 경우에만 행하고, 버킷(10)의 선단부와 목표면 St의 거리가 어느 정도 이격되어 있는 경우에는, 암(9)의 감속 제어를 행하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이로써, 땅고르기 제어에 있어서, 작업 장치(1A)의 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

본 실시 형태에서는, 개입 해제 연산부(43f)는, 버킷-목표면간 거리 H1이 소정의 거리 Ya 미만인 경우에는 개입 해제 조건은 성립되어 있지 않다고 판정하고, 버킷-목표면간 거리 H1이 소정의 거리 Ya 이상인 경우에는 개입 해제 조건이 성립되어 있다고 판정한다. 소정의 거리 Ya는, 버킷(10)의 선단부가 목표면 St의 근처에 위치하고 있는지 여부를 판정하기 위한 역치이고, 미리 컨트롤러(40)의 기억 장치에 기억되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 암 크라우드 조작이 이루어진 때 사용되는 역치 Ya로서 Ya1이 기억 장치에 기억되고, 암 덤프 조작이 이루어진 때 사용되는 역치 Ya로서 역치 Ya2가 기억 장치에 기억되어 있다. 역치 Ya1 및 역치 Ya2는, 서로 동일한 값이어도 되고, 상이한 값이어도 된다.

-조건 2에 대하여-

땅고르기 제어에 있어서, 버킷-목표면간 거리 H1이 소정의 거리 Ya보다도 작은 경우라도, 암(9)의 조작에 의해, 버킷(10)이 목표면 St에 침입할 가능성이 없다고 판정되는 경우에는, 암(9)의 감속 제어를 행하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이로써, 땅고르기 제어에 있어서, 작업 장치(1A)의 작업 효율을 향상시킬 수 있다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 개입 해제 연산부(43f)는, 작업 장치(1A)의 자세가, 암(9)의 조작이 이루어진 때 버킷(10)이 목표면 St에 침입하는 자세(이하, 침입 자세라고 기재함)인지 여부를 판정한다. 작업 장치(1A)의 자세가 침입 자세가 아니라고 판정된 경우, 개입 해제 연산부(43f)는, 암(9)의 조작이 이루어진 때 버킷(10)이 목표면 St에 침입할 가능성이 없는 것이라고 판정한다. 작업 장치(1A)의 자세가 침입 자세라고 판정된 경우, 개입 해제 연산부(43f)는, 암(9)의 조작이 이루어진 때 버킷(10)이 목표면 St에 침입할 가능성이 있는 것이라고 판정한다.

-제1 침입 자세 판정 처리(제1 버킷 침입 판정 처리)-

본 실시 형태에서는, 개입 해제 연산부(43f)는, 자세 연산부(43b)에서 연산된 핀-버킷간 거리 Dpb 및 핀-목표면간 거리 H2에 기초하여, 작업 장치(1A)의 자세가 침입 자세인지 여부를 판정하는 처리(제1 침입 자세 판정 처리)를 실행한다. 제1 침입 자세 판정 처리는, 암(9)의 조작이 이루어진 때 버킷(10)의 선단부의 이동 궤적 위에 목표면 St가 존재하는지 여부를 판별함으로써, 버킷(10)이 목표면 St에 침입할 가능성이 있는지 여부를 판정하는 처리(제1 버킷 침입 판정 처리)에 상당한다.

본 실시 형태에서는, 예를 들어 땅고르기 제어에 있어서, 암 크라우드 조작이 이루어지면, 전자 비례 밸브(54a)에 있어서 파일럿압(제2 제어 신호)이 생성되어, 붐 상승 동작이 행해진다. 한편, 오퍼레이터가 조작을 행하지 않는 한, 붐 하강 동작이 행해지는 경우는 없다. 따라서, 오퍼레이터에 의해 붐 하강 조작이 이루어지지 않는 것을 전제로 하면, 핀-목표면간 거리 H2가 핀-버킷간 거리 Dpb 이상이면, 암(9)의 조작이 이루어진 때 버킷(10)이 목표면 St에 침입할 가능성은 없는 것이라고 판정할 수 있고, 그때의 작업 장치(1A)의 자세는 침입 자세가 아니라고 할 수 있다.

그래서, 본 실시 형태에 관한 개입 해제 연산부(43f)는, 핀-목표면간 거리 H2가 핀-버킷간 거리 Dpb 이상인 경우에는, 작업 장치(1A)의 자세는 침입 자세가 아니라고 판정하고, 핀-목표면간 거리 H2가 핀-버킷간 거리 Dpb 미만인 경우에는, 작업 장치(1A)의 자세는 침입 자세라고 판정한다.

-제2 침입 자세 판정 처리(제2 버킷 침입 판정 처리)-

또한, 개입 해제 연산부(43f)는, 자세 연산부(43b)에서 연산된 각도 φ에 기초하여, 작업 장치(1A)의 자세가 침입 자세인지 여부를 판정하는 처리(제2 침입 자세 판정 처리)를 실행한다. 제2 침입 자세 판정 처리는, 암(9)의 조작이 이루어진 때 버킷(10)이 목표면 St에 대하여 접근하는 방향으로 이동하는 것인지, 멀어지는 방향으로 이동하는 것인지를 판별함으로써, 버킷(10)이 목표면 St에 침입할 가능성이 있는지 여부를 판정하는 처리(제2 버킷 침입 판정 처리)에 상당한다.

각도 φ가 90°보다도 큰 경우에 암 크라우드 조작이 이루어지면, 버킷(10)의 진행 방향(차체(1B)로부터 보아 전방측을 향하는 방향)에 존재하는 목표면 St에 대하여, 버킷(10)의 선단부가 멀어지는 방향으로 이동한다. 이 때문에, 암(9)의 조작이 이루어진 때 버킷(10)이 목표면 St에 침입할 가능성이 없는 것이라고 판정할 수 있고, 그때의 작업 장치(1A)의 자세는 침입 자세가 아니라고 할 수 있다. 각도 φ가 90°보다도 작은 경우에 암 크라우드 조작이 이루어지면, 버킷(10)의 진행 방향(차체(1B)로부터 보아 전방측을 향하는 방향)에 존재하는 목표면 St에 대하여, 버킷(10)의 선단부가 접근하는 방향으로 이동한다. 이 때문에, 암(9)의 조작이 이루어진 때 버킷(10)이 목표면 St에 침입할 가능성이 있는 것이라고 판정할 수 있고, 그때의 작업 장치(1A)의 자세는 침입 자세라고 할 수 있다.

각도 φ가 90°보다도 큰 경우에 암 덤프 조작이 이루어지면, 버킷(10)의 진행 방향(차체(1B)로부터 보아 안측을 향하는 방향)에 존재하는 목표면 St에 대하여, 버킷(10)의 선단부가 접근하는 방향으로 이동한다. 이 때문에, 암(9)의 조작이 이루어진 때 버킷(10)이 목표면 St에 침입할 가능성이 있는 것이라고 판정할 수 있고, 그때의 작업 장치(1A)의 자세는 침입 자세라고 할 수 있다. 각도 φ가 90°보다도 작은 경우에 암 덤프 조작이 이루어지면, 버킷(10)의 진행 방향(차체(1B)로부터 보아 안측을 향하는 방향)에 존재하는 목표면 St에 대하여, 버킷(10)의 선단부가 멀어지는 방향으로 이동한다. 이 때문에, 암(9)의 조작이 이루어진 때 버킷(10)이 목표면 St에 침입할 가능성이 없는 것이라고 판정할 수 있고, 그때의 작업 장치(1A)의 자세는 침입 자세가 아니라고 할 수 있다.

그래서, 본 실시 형태에 관한 개입 해제 연산부(43f)는, 각도 φ가 90° 이상인 경우에는, 작업 장치(1A)의 자세는, 암 크라우드 조작이 이루어진 때 버킷(10)이 목표면 St에 침입하는 침입 자세가 아니라고 판정한다. 또한, 개입 해제 연산부(43f)는, 각도 φ가 90° 미만인 경우에는, 작업 장치(1A)의 자세는 암 크라우드 조작이 이루어진 때 버킷(10)이 목표면 St에 침입하는 침입 자세라고 판정한다. 또한, 개입 해제 연산부(43f)는, 각도 φ가 90° 미만인 경우에는, 작업 장치(1A)의 자세는, 암 덤프 조작이 이루어진 때 버킷(10)이 목표면 St에 침입하는 침입 자세가 아니라고 판정한다. 또한, 개입 해제 연산부(43f)는, 각도 φ가 90° 이상인 경우에는, 작업 장치(1A)의 자세는 암 덤프 조작이 이루어진 때 버킷(10)이 목표면 St에 침입하는 침입 자세라고 판정한다.

또한, 제2 침입 자세 판정 처리는, 제1 침입 자세 판정 처리와 마찬가지로, 붐(8)의 하강 조작과 암(9)의 조작의 복합 조작이 이루어져 있지 않은 것을 전제로 하고 있다. 이 때문에, 개입 해제 연산부(43f)는, 붐(8)의 하강 조작과 암(9)의 조작의 복합 조작이 이루어져 있을 때는, 작업 장치(1A)의 자세가 침입 자세가 아닌 경우라도, 버킷(10)이 목표면 St에 침입할 가능성이 있는 것이라고 판정하는 것이 바람직하다. 즉, 개입 해제 연산부(43f)는, (조건 2)는 충족되어 있지 않다고 판정하는 것이 바람직하다.

즉, 본 실시 형태에 있어서, (조건 2)는, 다음의 (a1) 또는 (b1)이 충족된 때 성립되고, (a1) 및 (b1)의 양쪽이 충족되어 있지 않을 때는 성립되지 않는다.

(a1) 붐(8)의 하강 조작과 암(9)의 조작의 복합 조작이 이루어져 있지 않은, 또한 제1 침입 자세 판정 처리에 있어서, 작업 장치(1A)의 자세는 침입 자세가 아니라고 판정된다.

(b1) 붐(8)의 하강 조작과 암(9)의 조작의 복합 조작이 이루어져 있지 않고, 또한 제2 침입 자세 판정 처리에 있어서, 작업 장치(1A)의 자세는 침입 자세가 아니라고 판정된다.

또한, 제어 모드 전환 스위치에 의해 땅고르기 제어 모드가 설정된 경우, MG에 의해, 표시 장치(53a)에 붐 하강 조작을 행하지 않고 암 조작만을 행하도록 지시하는 화상을 표시하거나, 붐 하강 조작을 무효로 하거나 하는 구성으로 하면, 붐 하강 조작과 암 조작의 복합 조작이 이루어져 있는지 여부에 관계 없이, 작업 자세가 침입 자세인지 여부에 따라, 조건 2의 성립 필요 여부를 판정해도 된다.

즉, 이 경우에는, (조건 2)는, 다음의 (a2) 또는 (b2)가 충족된 때 성립되고, (a2) 및 (b2)의 양쪽이 충족되어 있지 않을 때는 성립되지 않는다.

(a2) 제1 침입 자세 판정 처리에 있어서, 작업 장치(1A)의 자세는 침입 자세가 아니라고 판정된다.

(b2) 제2 침입 자세 판정 처리에 있어서, 작업 장치(1A)의 자세는 침입 자세가 아니라고 판정된다.

밸브 명령 연산부(43g)는, 개입 해제 연산부(43f)로부터 출력된 목표 파일럿압을 각 유량 제어 밸브(15a, 15b, 15c)에 작용시키기 위해, 전자 비례 밸브(54, 55, 56)에 출력하는 전기 신호를 연산하고, 연산한 전기 신호(여자 전류)를 전자 비례 밸브(54, 55, 56)에 출력한다. 밸브 명령 연산부(43g)로부터 출력된 전기 신호(여자 전류)에 의해, 전자 비례 밸브(54, 55, 56)의 솔레노이드가 여자됨으로써, 전자 비례 밸브(54, 55, 56)가 작동하고, 유량 제어 밸브(15a, 15b, 15c)에 작용하는 파일럿압이, 개입 해제 연산부(43f)에서 설정된 목표 파일럿압으로 제어된다.

따라서, 땅고르기 제어 모드가 설정되어 있는 상태에서 암(9)의 조작(풀 조작)이 이루어져 있을 때이며, 개입 해제 조건이 성립되어 있지 않은 경우에는, 전자 비례 밸브(55)에 의해 제1 제어 신호로서의 파일럿압이 감압되고, 제2 제어 신호로서의 파일럿압이 생성되는 제어, 즉 암(9)이 오퍼레이터의 조작에 따른 속도보다도 낮은 속도로 제어되는 감속 제어가 실행되게 된다. 다른 표현으로 하면, 땅고르기 제어 모드가 설정되어 있는 경우에 있어서, 오퍼레이터가 조작 레버(22b)를 최대로 조작하여 암(9)을 동작시킴으로써, 버킷-목표면간 거리 H1이 미리 정해진 소정의 거리 Ya보다도 큰 상태로부터 작은 상태로 되면, (조건 2)가 성립되어 있지 않은 경우에는, 암(9)의 속도가 감속하도록 제어되게 된다. 한편, 땅고르기 제어가 행해지고 있는 경우이며, 개입 해제 조건이 성립되어 있는 경우에는, 전자 비례 밸브(55)가 개방 상태(본 실시 형태에서는 완전 개방 상태)로 되고, 암(9)이 오퍼레이터의 조작에 따른 속도로 제어되게 된다. 즉 암(9)의 감속 제어는 실행되지 않고, 감속 제어가 해제된 상태로 된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 개입 해제 조건의 성립 필요 여부의 판정 처리를 최근접 목표면 St에 대해서만 행하는 것은 아니고, 암(9)의 조작이 이루어진 때의 버킷(10)의 진행 방향에 존재하는 목표면 St에 대하여 행한다. 이하, 도 10 및 도 11의 흐름도를 참조하여, 자세 연산부(43b) 및 개입 해제 연산부(43f)로서의 컨트롤러(40)에 의해 행해지는 연산 처리에 대하여 상세하게 설명한다.

도 10은, 컨트롤러(40)에 의해 실행되는 암 크라우드용의 개입 해제 플래그 Fc(n)의 설정 처리의 내용에 대하여 도시하는 흐름도이다. 도 11은, 컨트롤러(40)에 의해 실행되는 암 덤프용의 개입 해제 플래그 Fd(n)의 설정 처리의 내용에 대하여 도시하는 흐름도이다. 도 10 및 도 11에 도시하는 흐름도의 처리는, 도시하지 않은 제어 모드 전환 스위치 등에 의해, 땅고르기 제어 모드가 설정됨으로써 개시되고, 도시하지 않은 초기 설정이 행해진 후, 소정의 제어 주기로 반복해서 실행된다.

도 10에 도시한 바와 같이, 스텝 S105에 있어서, 개입 해제 연산부(43f)는, 작업 장치(1A)의 최대 작업 범위를 연산한다. 또한, 스텝 S105에 있어서, 개입 해제 연산부(43f)는, 최대 작업 범위 내에 존재하고, 또한 암 크라우드 조작이 이루어진 때 버킷(10)의 진행 방향에 존재하는 목표면인 최근접 목표면 St(0) 및 전방측 목표면 St(n), (n<0)을 연산 대상으로서 설정하고, 스텝 S110으로 진행한다. 연산 대상으로서 설정된 목표면 St(n) 중 가장 전방측에 위치하는 목표면 St(n)에 붙여지는 부호 n을 m(m<0)이라고 하면, 연산 대상이 되는 목표면 St(n)에 붙여지는 부호 n＝m, m＋1, ···－1, 0으로 된다. 도 8에 도시하는 예에서는, 목표면 St(n), (n＝－3, －2, －1, 0)이 연산 대상으로서 설정된다. 또한, 최대 작업 범위란, 버킷(10)의 선단부가 도달하는 최대의 범위이고, 붐(8), 암(9) 및 버킷(10)을 직선상으로 늘린 최대 작업 반경 R 및 작업 장치(1A)를 구성하는 각 부재의 회동 범위 등에 의해 연산된다. 최대 작업 반경 R 및 작업 장치(1A)를 구성하는 각 부재의 회동 범위는, 미리, 컨트롤러(40)의 기억 장치에 기억되어 있다.

작업 범위 내의 목표면 St(n)를 연산 대상으로 설정하는 처리(S105)가 완료되면, 컨트롤러(40)는, 스텝 S120으로부터 스텝 S170 또는 스텝 S180까지의 일련의 처리를 반복해서 행하는 루프 처리를 실행한다(스텝 S110, S190). 스텝 S110은 루프의 개시를 나타내고, 스텝 S190은 루프의 종료를 나타낸다. 이 루프 처리(스텝 S110, S190)는, 연산 대상으로 된 목표면 St(n), (n＝m ~ 0)의 모두에 대하여, 개입 해제 플래그 Fc(n)가 설정되면 종료하고, 루프 처리가 종료되면, 스텝 S195로 진행한다.

스텝 S120에 있어서, 개입 해제 연산부(43f)는, 조작량 연산부(43a)에서의 연산 결과에 기초하여, 암 크라우드 조작이 이루어져 있는지 여부를 판정한다. 개입 해제 연산부(43f)는, 조작량 연산부(43a)에서 연산된 암 크라우드의 조작량 Ac가 역치 Ac0 이상인 경우, 암 크라우드 조작이 이루어져 있다고 판정하고, 스텝 S130으로 진행한다. 개입 해제 연산부(43f)는, 조작량 연산부(43a)에서 연산된 암 크라우드 조작량 Ac가 역치 Ac0 미만인 경우, 암 크라우드 조작이 이루어져 있지 않다고 판정하고, 스텝 S135로 진행한다. 역치 Ac0은, 암 크라우드 조작이 이루어져 있는지 여부를 판정하기 위한 역치이고, 미리, 컨트롤러(40)의 기억 장치에 기억되어 있다.

스텝 S130에 있어서, 개입 해제 연산부(43f)는, 조작량 연산부(43a)에서의 연산 결과에 기초하여, 붐 하강 조작이 이루어져 있는지 여부를 판정한다. 개입 해제 연산부(43f)는, 조작량 연산부(43a)에서 연산된 붐 하강의 조작량 Bl이 역치 Bl0 이상인 경우, 붐 하강 조작이 이루어져 있다고 판정하고, 스텝 S155로 진행한다. 개입 해제 연산부(43f)는, 조작량 연산부(43a)에서 연산된 붐 하강 조작량 Bl이 역치 Bl0 미만인 경우, 붐 하강 조작이 이루어져 있지 않다고 판정하고, 스텝 S135로 진행한다. 역치 Bl0은, 붐 하강 조작이 이루어져 있는지 여부를 판정하기 위한 역치이고, 미리, 컨트롤러(40)의 기억 장치에 기억되어 있다.

스텝 S135에 있어서, 자세 연산부(43b)는, 핀-목표면간 거리 H2(n) 및 핀-버킷간 거리 Dpb를 연산하여, 스텝 S140으로 진행한다. 스텝 S140에 있어서, 개입 해제 연산부(43f)는, 자세 연산부(43b)에서 연산된 핀-목표면간 거리 H2(n)가, 자세 연산부(43b)에서 연산된 핀-버킷간 거리 Dpb 이상인지 여부를 판정한다.

스텝 S140에 있어서, 핀-목표면간 거리 H2(n)가 핀-버킷간 거리 Dpb 이상이라고 판정되면, 즉, 작업 장치(1A)의 자세가 침입 자세가 아니고, 암 크라우드 조작에 의해 버킷(10)이 목표면 St(n)에 침입할 가능성이 없는 것이라고 판정되면, 스텝 S180으로 진행한다. 스텝 S140에 있어서, 핀-목표면간 거리 H2(n)가 핀-버킷간 거리 Dpb 미만이라고 판정되면, 즉, 작업 장치(1A)의 자세가 침입 자세이고, 암 크라우드 조작에 의해 버킷(10)이 목표면 St(n)에 침입할 가능성이 있는 것이라고 판정되면, 스텝 S145로 진행한다.

스텝 S145에 있어서, 자세 연산부(43b)는, 각도 φ(n)를 연산하고, 스텝 S150으로 진행한다. 스텝 S150에 있어서, 개입 해제 연산부(43f)는, 자세 연산부(43b)에서 연산된 각도 φ(n)가 90° 이상인지 여부를 판정한다.

스텝 S150에 있어서, 각도 φ(n)가 90° 이상이라고 판정되면, 즉, 작업 장치(1A)의 자세가 침입 자세가 아니고, 암 크라우드 조작에 의해 버킷(10)이 목표면 St(n)에 침입할 가능성이 없는 것이라고 판정되면, 스텝 S180으로 진행한다. 스텝 S150에 있어서, 각도 φ(n)가 90° 미만이라고 판정되면, 즉, 작업 장치(1A)의 자세가 침입 자세이고, 암 크라우드 조작에 의해 버킷(10)이 목표면 St(n)에 침입할 가능성이 있는 것이라고 판정되면, 스텝 S155로 진행한다.

스텝 S155에 있어서, 자세 연산부(43b)는, 버킷-목표면간 거리 H1(n)을 연산하고, 스텝 S160으로 진행한다. 스텝 S160에 있어서, 개입 해제 연산부(43f)는, 자세 연산부(43b)에서 연산된 버킷-목표면간 거리 H1(n)이 역치 Ya1 미만인지 여부를 판정한다. 스텝 S160에 있어서, 거리 H1(n)이 역치 Ya1 미만이라고 판정되면 스텝 S170으로 진행하고, 거리 H1(n)이 역치 Ya1 이상이라고 판정되면 스텝 S180으로 진행한다.

스텝 S170에 있어서, 개입 해제 연산부(43f)는, 개입 해제 조건은 성립되어 있지 않다(환언하면, 암 크라우드 감속 조건이 성립되어 있다)고 판정하여 개입 해제 플래그 Fc(n)를 0으로 설정하고(Fc(n)＝0), 스텝 S190으로 진행하여, 당해 목표면 St(n)에 대한 일련의 처리를 종료한다.

스텝 S180에 있어서, 개입 해제 연산부(43f)는, 개입 해제 조건은 성립되어 있다(환언하면, 암 크라우드 감속 조건이 성립되어 있지 않다)고 판정하여 개입 해제 플래그 Fc(n)를 1로 설정하고(Fc(n)＝1), 스텝 S190으로 진행하여, 당해 목표면 St(n)에 대한 일련의 처리를 종료한다.

루프 처리가 완료되면, 스텝 S195로 진행하여, 목표 파일럿압 출력 처리가 실행된다. 스텝 S195에 있어서, 개입 해제 연산부(43f)는, 개입 해제 플래그 Fc(n), (n＝m ~ 0)의 모두가 Fc(n)＝1로 설정되어 있는지 여부를 판정하고, 그 판정 결과에 기초하여 목표 파일럿압을 출력한다. 개입 해제 플래그 Fc(n)의 모두가 Fc(n)＝1로 설정되어 있지 않다고 판정된 경우, 즉, 개입 해제 플래그 Fc(n), (n＝m ~ 0) 중, 하나라도 Fc(n)＝0으로 설정되어 있다고 판정된 경우, 개입 해제 연산부(43f)는, 목표 파일럿압 연산부(43e)에서 연산된 유량 제어 밸브(15b)의 유압 구동부(151a)에 대한 목표 파일럿압을 그대로 밸브 명령 연산부(43g)에 출력한다. 이로써, 암(9)의 감속 제어가 실행되어, 오퍼레이터의 조작에 따른 속도보다도 낮은 속도로 암 크라우드 동작이 행해진다.

한편, 개입 해제 플래그 Fc(n), (n＝m ~ 0)의 모두가 Fc(n)＝1로 설정되어 있다고 판정된 경우, 개입 해제 연산부(43f)는, 목표 파일럿압 연산부(43e)에서의 연산 결과에 관계 없이, 유량 제어 밸브(15b)의 유압 구동부(151a)에 대한 목표 파일럿압에 최대 압력 Pmax로 설정하고, 밸브 명령 연산부(43g)에 출력한다. 이로써, 암 크라우드 동작을 제어 가능한 전자 비례 밸브(55a)가 완전 개방 상태로 제어된다. 즉, 암(9)의 감속 제어는 실행되지 않는다. 그 결과, 오퍼레이터의 조작에 따른 속도로 암 크라우드 동작이 행해진다. 목표 파일럿압 출력 처리(S195)가 종료되면, 도 10의 흐름도에 도시하는 처리가 종료된다.

도 11에 도시한 바와 같이, 스텝 S205에 있어서, 개입 해제 연산부(43f)는, 작업 장치(1A)의 최대 작업 범위를 연산한다. 또한, 스텝 S205에 있어서, 개입 해제 연산부(43f)는, 최대 작업 범위 내에 존재하고, 또한 암 덤프 조작이 이루어진 때 버킷(10)의 진행 방향에 존재하는 목표면인 최근접 목표면 St(0) 및 안측 목표면 St(n), (n>0)을 연산 대상으로서 설정하고, 스텝 S210으로 진행한다. 연산 대상으로서 설정된 목표면 St(n) 중, 가장 안측에 위치하는 목표면 St(n)에 붙여지는 부호 n을 q(q>0)라고 하면, 연산 대상이 되는 목표면 St(n)에 붙여지는 부호 n＝0, 1, ···q－1, q로 된다. 도 8에 도시하는 예에서는, 목표면 St(n), (n＝0, 1)이 연산 대상으로서 설정된다.

작업 범위 내의 목표면 St(n)를 연산 대상으로 설정하는 처리(S205)가 완료되면, 컨트롤러(40)는, 스텝 S220부터 스텝 S270 또는 스텝 S280까지의 일련의 처리를 반복해서 행하는 루프 처리를 실행한다(스텝 S210, S290). 스텝 S210은 루프의 개시를 나타내고, 스텝 S290은 루프의 종료를 나타낸다. 이 루프 처리(스텝 S210, S290)는, 연산 대상으로 된 목표면 St(n), (n＝0 ~ q)의 모두에 대하여, 개입 해제 플래그 Fd(n)가 설정되면 종료하고, 루프 처리가 종료되면, 스텝 S295로 진행한다.

스텝 S220에 있어서, 개입 해제 연산부(43f)는, 조작량 연산부(43a)에서의 연산 결과에 기초하여, 암 덤프 조작이 이루어져 있는지 여부를 판정한다. 개입 해제 연산부(43f)는, 조작량 연산부(43a)에서 연산된 암 덤프의 조작량 Ad가 역치 Ad0 이상인 경우, 암 덤프 조작이 이루어져 있다고 판정하고, 스텝 S230으로 진행한다. 개입 해제 연산부(43f)는, 조작량 연산부(43a)에서 연산된 암 덤프 조작량 Ad가 역치 Ad0 미만인 경우, 암 덤프 조작이 이루어져 있지 않다고 판정하고, 스텝 S235로 진행한다. 역치 Ad0은, 암 덤프 조작이 이루어져 있는지 여부를 판정하기 위한 역치이고, 미리, 컨트롤러(40)의 기억 장치에 기억되어 있다.

스텝 S230에서는, 스텝 S130과 동일한 처리가 실행된다. 스텝 S230에 있어서, 붐 하강 조작이 이루어져 있다고 판정되면 스텝 S255로 진행하고, 붐 하강 조작이 이루어져 있지 않다고 판정되면 스텝 S235로 진행한다.

스텝 S235에 있어서, 자세 연산부(43b)는, 핀-목표면간 거리 H2(n) 및 핀-버킷간 거리 Dpb를 연산하고, 스텝 S240으로 진행한다. 스텝 S240에 있어서, 개입 해제 연산부(43f)는, 자세 연산부(43b)에서 연산된 핀-목표면간 거리 H2(n)가, 자세 연산부(43b)에서 연산된 핀-버킷간 거리 Dpb 이상인지 여부를 판정한다.

스텝 S240에 있어서, 핀-목표면간 거리 H2(n)가 핀-버킷간 거리 Dpb 이상이라고 판정되면, 즉, 작업 장치(1A)의 자세가 침입 자세가 아니고, 암 덤프 조작에 의해 버킷(10)이 목표면 St(n)에 침입할 가능성이 없는 것이라고 판정되면, 스텝 S280으로 진행한다. 스텝 S240에 있어서, 핀-목표면간 거리 H2(n)가 핀-버킷간 거리 Dpb 미만이라고 판정되면, 즉, 작업 장치(1A)의 자세가 침입 자세이고, 암 덤프 조작에 의해 버킷(10)이 목표면 St(n)에 침입할 가능성이 있는 것이라고 판정되면, 스텝 S245로 진행한다.

스텝 S245에 있어서, 자세 연산부(43b)는, 각도 φ(n)를 연산하고, 스텝 S250으로 진행한다. 스텝 S250에 있어서, 개입 해제 연산부(43f)는, 자세 연산부(43b)에서 연산된 각도 φ(n)가 90° 미만인지 여부를 판정한다.

스텝 S250에 있어서, 각도 φ(n)가 90° 미만이라고 판정되면, 즉, 작업 장치(1A)의 자세가 침입 자세가 아니고, 암 덤프 조작에 의해 버킷(10)이 목표면 St(n)에 침입할 가능성이 없는 것이라고 판정되면, 스텝 S280으로 진행한다. 스텝 S250에 있어서, 각도 φ(n)가 90° 이상이라고 판정되면, 즉, 작업 장치(1A)의 자세가 침입 자세이고, 암 덤프 조작에 의해 버킷(10)이 목표면 St(n)에 침입할 가능성이 있는 것이라고 판정되면, 스텝 S255로 진행한다.

스텝 S255에 있어서, 자세 연산부(43b)는, 버킷-목표면간 거리 H1(n)을 연산하고, 스텝 S260으로 진행한다. 스텝 S260에 있어서, 개입 해제 연산부(43f)는, 자세 연산부(43b)에서 연산된 버킷-목표면간 거리 H1(n)이 역치 Ya2 미만인지 여부를 판정한다. 스텝 S260에 있어서, 거리 H1(n)이 역치 Ya2 미만이라고 판정되면 스텝 S270으로 진행하고, 거리 H1(n)이 역치 Ya2 이상이라고 판정되면 스텝 S280으로 진행한다.

스텝 S270에 있어서, 개입 해제 연산부(43f)는, 개입 해제 조건은 성립되어 있지 않다(환언하면, 암 덤프 감속 조건이 성립되어 있다)고 판정하여 개입 해제 플래그 Fd(n)를 0으로 설정하고(Fd(n)＝0), 스텝 S290으로 진행하여, 당해 목표면 St(n)에 대한 일련의 처리를 종료한다.

스텝 S280에 있어서, 개입 해제 연산부(43f)는, 개입 해제 조건은 성립되어 있다(환언하면, 암 덤프 감속 조건이 성립되어 있지 않다)고 판정하여 개입 해제 플래그 Fd(n)를 1로 설정하고(Fd(n)＝1), 스텝 S290으로 진행하여, 당해 목표면 St(n)에 대한 일련의 처리를 종료한다.

루프 처리가 완료되면, 스텝 S295로 진행하여, 목표 파일럿압 출력 처리를 실행한다. 스텝 S295에 있어서, 개입 해제 연산부(43f)는, 개입 해제 플래그 Fd(n), (n＝0 ~ q)의 모두가 Fd(n)＝1로 설정되어 있는지 여부를 판정하고, 그 판정 결과에 기초하여 목표 파일럿압을 출력한다. 개입 해제 플래그 Fd(n)의 모두가 Fd(n)＝1로 설정되어 있지 않다고 판정된 경우, 즉, 개입 해제 플래그 Fd(n), (n＝0 ~ q) 중, 하나라도 Fd(n)＝0으로 설정되어 있다고 판정된 경우, 개입 해제 연산부(43f)는, 목표 파일럿압 연산부(43e)에서 연산된 유량 제어 밸브(15b)의 유압 구동부(151b)에 대한 목표 파일럿압을 그대로 밸브 명령 연산부(43g)에 출력한다. 이로써, 암(9)의 감속 제어가 실행되어, 오퍼레이터의 조작에 따른 속도보다도 낮은 속도로 암 덤프 동작이 행해진다.

한편, 개입 해제 플래그 Fd(n), (n＝0 ~ q)의 모두가 Fd(n)＝1로 설정되어 있다고 판정된 경우, 개입 해제 연산부(43f)는, 목표 파일럿압 연산부(43e)에서의 연산 결과에 관계 없이, 유량 제어 밸브(15b)의 유압 구동부(151b)에 대한 목표 파일럿압에 최대 압력 Pmax로 설정하고, 밸브 명령 연산부(43g)에 출력한다. 이로써, 암 덤프 동작을 제어 가능한 전자 비례 밸브(55b)가 완전 개방 상태로 제어된다. 즉, 암(9)의 감속 제어는 실행되지 않는다. 그 결과, 오퍼레이터의 조작에 따른 속도로 암 덤프 동작이 행해진다. 목표 파일럿압 출력 처리(S295)가 종료되면, 도 11의 흐름도에 도시하는 처리가 종료된다.

작업 장치(1A)의 동작의 구체예 및 작업 장치(1A)의 자세에 따른 감속 제어의 실행 가부의 구체예에 대하여, 도 8, 도 9, 도 12, 도 13a 및 도 13b를 참조하여 설명한다. 도 12는, 암 크라우드 조작에 의해 버킷(10)이 진행되는 방향으로 설정되는 목표면 St(－1)에 대하여, 버킷(10)이 침입할 가능성이 있는 것이라고 판정되는 경우에 대하여 설명하는 도면이다. 도 13a는, 선분 Lpb와 목표면 St(0)가 이루는 각도 φ가 90° 이상인 것에 의해, 암 크라우드 감속 제어가 해제되어 있는 상태에 대하여 도시하는 도면이다. 도 13b는, 핀-목표면간 거리 H2(0)가 핀-버킷간 거리 Dpb 이상인 것에 의해, 암 크라우드 감속 제어가 해제되어 있는 상태에 대하여 도시하는 도면이다.

도 9에 도시한 바와 같이, 예를 들어 오퍼레이터가 암 크라우드 동작에 의한 수평 굴삭을 의도하여 조작 장치(45)를 조작한 때는, 버킷(10)의 선단부가 목표면 St의 하방 영역에 침입하지 않도록 상황에 따라 전자 비례 밸브(54a, 55a)가 제어된다. 이 경우, 오퍼레이터의 조작에 따른 암 크라우드 동작에 암 크라우드의 감속 동작이나 붐 상승 동작이 자동적으로 합성되고, 컨트롤러(40)의 어시스트를 얻어 암 크라우드 조작만으로 수평 굴삭 동작이 실행된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 붐(8)의 하강 조작과 암(9)의 조작의 복합 조작이 이루어져 있지 않을 때, 작업 장치(1A)의 자세가 침입 자세가 아니라고 판정되면, 즉 암(9)의 조작이 이루어진 때 버킷(10)이 목표면 St에 침입할 가능성이 없는 것이라고 판정되면, 유량 제어 밸브(15b)에 대한 목표 파일럿압이 최대 압력으로 설정되어, 전자 비례 밸브(55)의 개방도가 완전 개방으로 된다.

암(9)의 조작이 이루어져 있지 않을 때(목표 파일럿압이 최솟값으로서 연산되어 있는 경우)에 있어서, 제1 침입 자세 판정 처리 및 제2 침입 자세 판정 처리의 각각에서 작업 장치(1A)의 자세가 침입 자세라고 판정되고(즉, 암(9)의 조작이 이루어진 때 버킷(10)이 목표면에 침입할 가능성이 있는 것이라고 판정되고), 버킷-목표면간 거리 H1(n)이 소정의 거리 Ya보다도 작다고 판정된 경우에는, 전자 비례 밸브(55)의 개방도는 최소 개방도로 설정되어 있다(예를 들어, 도 10의 S120에서 아니오→S140에서 아니오→S150에서 아니오→S160에서 예→S170). 이 때문에, 암 비조작 상태로부터 암 조작 상태로 천이한 때 암(9)이 갑자기 튀어나와 버킷(10)의 선단부가 목표면 St로 침입하는 것을 방지할 수 있다.

암(9)이 조작되어 있지 않을 때에 있어서, 작업 장치(1A)의 자세가 침입 자세가 아니라고 판정된 경우에는, 전자 비례 밸브(55)의 개방도는 최대 개방도(완전 개방)로 설정되어 있다(예를 들어, 도 10의 S120에서 아니오→S140에서 예→S180 또는 S120에서 아니오→S140에서 아니오→S150에서 예→S180). 또한, 암(9)이 조작되어 있지 않을 때에 있어서, 제1 침입 자세 판정 처리 및 제2 침입 자세 판정 처리의 각각에서 작업 장치(1A)의 자세가 침입 자세라고 판정되어 있는 경우에, 버킷-목표면간 거리 H1(n)이 소정의 거리 Ya 이상이라고 판정된 경우에는, 전자 비례 밸브(55)의 개방도는 최대 개방도(완전 개방)로 설정되어 있다(예를 들어, 도 10의 S120에서 아니오→S140에서 아니오→S150에서 아니오→S160에서 아니오→S180). 따라서, 암 비조작 상태로부터 암 조작 상태로 천이한 때 오퍼레이터의 조작에 따라 암(9)을 빠르게 동작시킬 수 있다. 이 때문에, 효율적으로 굴삭, 땅고르기 등의 작업을 행할 수 있다.

도 8에 도시한 바와 같이, 복수의 목표면 St(n)가 설정되어 있는 경우, 컨트롤러(40)는, 설정되어 있는 복수의 목표면 St(n) 중, 버킷(10)의 최대 작업 범위 내에 존재하는 목표면 St(n), (n＝－3, －2, －1, 0, 1)에 대하여, 버킷(10)이 침입할 가능성이 있는지 여부를 판정한다.

따라서, 설정되어 있는 복수의 목표면 St(n)의 모두에 대하여, 버킷(10)이 침입할 가능성이 있는지 여부를 판정하기 위한 각종 연산 처리를 행할 필요가 없으므로, 컨트롤러(40)에 의한 연산 부하를 저감시킬 수 있다.

또한, 암 크라우드용의 개입 해제 플래그 Fc(n)의 설정 처리에서는, 버킷(10)의 최대 작업 범위 내에 존재하는 목표면이며, 암 크라우드 조작이 이루어진 때의 버킷(10)의 진행 방향에 존재하는 목표면 St(n), (n＝－3, －2, －1, 0)에 대하여, 암 크라우드 조작이 이루어진 때 버킷(10)이 목표면 St(n), (n＝－3, －2, －1, 0)에 침입할 가능성이 있는지 여부를 판정한다. 마찬가지로, 암 덤프용의 개입 해제 플래그 Fd(n)의 설정 처리에서는, 버킷(10)의 최대 작업 범위 내에 존재하는 목표면이며, 암 덤프 조작이 이루어진 때의 버킷(10)의 진행 방향에 존재하는 목표면 St(n), (n＝0, 1)에 대하여, 암 덤프 조작이 이루어진 때 버킷(10)이 목표면 St(n), (n＝0, 1)에 침입할 가능성이 있는지 여부를 판정한다.

최근접 목표면 St(0)에 대해서만, 암(9)의 조작에 의해 버킷(10)이 침입할 가능성이 있는지 여부를 판정하는 경우, 최근접 목표면 St(0)가 인접한 목표면 St(1), St(－1)로 전환된 때, 감속 제어 상태(감속 제어를 실행하고 있는 상태)와 감속 제어의 해제 상태(감속 제어를 실행하고 있지 않을 때의 상태) 사이에서의 상태의 천이에 기인하는 쇼크가 발생할 우려가 있다. 이에 비해, 본 실시 형태에 관한 컨트롤러(40)는, 최근접 목표면 St(0)뿐만 아니라, 버킷(10)이 진행되는 방향으로 설정되어 있는 목표면 St(n)에 대하여, 버킷(10)이 침입할 가능성이 있는지 여부를 판정한다. 그리고, 컨트롤러(40)는, 그 판정 결과에 기초하여, 감속 제어를 실행할지, 실행하지 않을지(감속 제어를 해제할지)를 결정하고 있다. 본 실시 형태에서는, 버킷-목표면간 거리 H1(n)이 역치 Ya 미만이며, 버킷(10)의 진행 방향에 존재하는 목표면 St(n) 중, 암(9)의 조작이 이루어진 때 버킷(10)이 침입할 가능성이 있는 목표면 St(n)가 하나라도 존재한다고 판정되는 경우에는, 암(9)의 감속 제어를 실행한다. 이 때문에, 복수의 목표면이 설정되어 있는 경우에 있어서, 암(9)의 조작이 이루어짐으로써, 최근접 목표면 St(0)가 인접한 목표면 St(1), St(－1)로 전환된 때, 감속 제어 상태와 감속 제어의 해제 상태 사이에서의 상태 천이에 기인하는 쇼크의 발생을 방지할 수 있다. 이로써, 암(9)을 원활하게 동작시킬 수 있으므로, 조작성이 양호하여, 작업 효율의 향상을 도모할 수 있다.

도 8에 도시하는 예에서는, 거리 H2(0), H2(－1), H2(－2), H2(－3)가 거리 Dpb 이상이기 때문에, n＝－3, －2, －1, 0에 있어서의 개입 해제 플래그 Fc(n)는 각각 1로 설정된다(Fc(n)＝1, n＝－3, －2, －1, 0). 따라서, 암 크라우드 조작이 이루어진 때, 암(9)의 감속 제어는 실행되지 않는다(도 10의 S140에서 예→S180).

또한, 도 8에 도시하는 예에서는, 거리 H2(0) 및 거리 H2(1)가 거리 Dpb 이상이기 때문에, n＝0, 1에 있어서의 개입 해제 플래그 Fd(n)는 각각 1로 설정된다(Fd(n)＝1, n＝0, 1). 따라서, 암 덤프 조작이 이루어진 때, 암(9)의 감속 제어는 실행되지 않는다(도 11의 S240에서 예→S280).

도 12에 도시하는 예에서는, 거리 H2(0)가 거리 Dpb 이상이고, 개입 해제 플래그 Fc(0)는 1로 설정되어 있다(도 10의 S140에서 예→S180). 그러나, 거리 H2(－1)가 거리 Dpb 미만이고, 또한 각도 φ(－1)가 90° 미만이다. 이 때문에, 암 크라우드 조작이 이루어진 때, 버킷(10)이, 그 진행 방향(차체(1B)로부터 보아 전방측을 향하는 방향)에 존재하는 목표면 St(－1)를 향해 접근하고, 버킷(10)이 목표면 St(－1)에 대하여 침입할 가능성이 있는 것이라고 판정된다. 그리고, 이 예에서는, 도시는 하지 않지만 거리 H1(－1)이 역치 Ya1 미만이기 때문에, 개입 해제 플래그 Fc(－1)가 0으로 설정된다(Fc(－1)＝0). 따라서, 도 12에 도시하는 예에서는, 암 크라우드 조작이 이루어진 때는 암(9)의 감속 제어가 실행된다(도 10에 도시하는 흐름도에 있어서의, n＝－1에 대한 S140에서 아니오→S150에서 아니오→S160에서 예→S170).

도 13a에 도시하는 예에서는, 거리 H2(0)는 거리 Dpb 미만이지만, 각도 φ(0)는 90° 이상이기 때문에, 암 크라우드 조작이 이루어진 때 버킷(10)이 목표면 St(0)에 침입할 가능성은 없는 것이라고 판정된다. 이 때문에, 도 13a에 도시하는 예에서는, 암 크라우드 조작이 이루어진 때는, 거리 H1(0)이 거리 Ya보다도 작은 경우라도 암(9)의 감속 제어는 실행되지 않는다(도 10의 S140에서 아니오→S150에서 예→S180). 또한, 도 13a에 도시하는 예에서는, 각도 φ(0)가 90° 이상이기 때문에, 암 덤프 조작이 이루어진 때 버킷(10)이 목표면 St(0)에 침입할 가능성이 있는 것이라고 판정된다. 이 때문에, 도 13a에 도시하는 예에서는, 암 덤프 조작이 이루어진 때는 암(9)의 감속 제어가 실행된다(도 11의 S240에서 아니오→S250에서 아니오→S260에서 예→S270).

도 13b에 도시하는 예에서는, 각도 φ(0)는 90° 미만이지만, 거리 H2(0)는 거리 Dpb 이상이기 때문에, 암 크라우드 조작이 이루어진 때 버킷(10)이 목표면 St(0)에 침입할 가능성은 없는 것이라고 판정된다. 이 때문에, 도 13b에 도시하는 예에서는, 거리 H1(0)이 거리 Ya보다도 작은 경우라도 암(9)의 감속 제어는 실행되지 않는다(도 10의 S140에서 예→S180). 마찬가지로, 도 13b에 도시하는 예에서는, 거리 H2(0)가 거리 Dpb 이상이기 때문에, 암 덤프 조작이 이루어진 때 버킷(10)이 목표면 St(0)에 침입할 가능성은 없는 것이라고 판정된다. 이 때문에, 도 13b에 도시하는 예에서는, 암 덤프 조작이 이루어진 때는 암(9)의 감속 제어는 실행되지 않는다(도 11의 S240에서 예→S280).

이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 땅고르기 제어 모드가 설정된 상태에서의 작업에 있어서, 버킷-목표면간 거리 H1(n)이 소정의 거리 Ya보다도 작아진 경우에 일률적으로 암(9)의 감속 제어를 실행하는 경우에 비해, 암(9)의 감속 제어가 실행되는 기회를 저감시킬 수 있다. 이로써, 예를 들어 굴삭, 땅고르기 작업에 있어서, 그것들의 작업 개시점에 버킷(10)을 복귀시키는 작업, 목표면 St의 상방을 굴삭하는 작업 및 버킷(10)으로부터 흙을 흔들어 떨어뜨리는 작업 등이 감속 영역 내(H1(n)<Ya)에 있어서 행해진 경우에, 암(9)의 동작이 제한되는 것이 억제되어, 오퍼레이터의 의도에 따른 동작을 작업 장치(1A)에 행하게 할 수 있다. 즉, 본래적으로는 MC에 의해 암(9)의 동작 속도가 제한되는 조건 하(즉, H1(n)<Ya일 때)에서도, 암 크라우드 및 암 덤프의 각 동작에 대한 제한이 완화된다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 암 당기기에 의한 굴삭, 땅고르기 작업 및 암 밀기에 의한 땅고르기 작업의 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

상술한 실시 형태에 따르면, 다음의 작용 효과를 발휘한다.

(1) 본 실시 형태에 관한 유압 셔블(작업 기계)(101)은, 목표면 St를 설정하여, GNSS 안테나(위치 센서)(14) 및 각도 센서(자세 센서)(30 내지 33)로부터의 신호에 기초하여, 버킷(작업구)(10)으로부터 목표면 St까지의 거리인 버킷-목표면간 거리 H1을 연산하고, 조작 장치(45)에 의해 암(9)의 조작이 이루어져 버킷-목표면간 거리 H1이 역치(소정의 거리) Ya보다도 작아진 경우에, 버킷(10)이 목표면 St를 넘어 지면을 굴삭하지 않도록, 붐(8)을 제어함과 함께 암(9)을 감속시키는 감속 제어를 실행하는 컨트롤러(제어 장치)(40)를 구비한다. 그리고, 컨트롤러(40)는, 설정된 목표면 St와 GNSS 안테나(14) 및 각도 센서(30 내지 33)로부터의 신호에 기초하여, 암(9)의 조작이 이루어진 때 버킷(10)이 목표면 St에 침입할 가능성이 있는지 여부를 판정하고, 암(9)의 조작이 이루어진 때 버킷(10)이 목표면 St에 침입할 가능성이 없다고 판정된 경우에는, 버킷-목표면간 거리 H1이 소정의 거리 Ya보다도 작은 경우라도 감속 제어를 실행하지 않는다.

따라서, 본 실시 형태에 따르면, 목표면 St에 버킷(10)이 침입할 가능성이 있다고 판정되는 경우에는, 암 크라우드(암 당기기)의 감속 제어 및 암 덤프(암 밀기)의 감속 제어가 실행된다. 이 때문에, 머신 컨트롤에 의해 확실하게 땅고르기 작업을 행할 수 있다. 한편, 버킷(10)이 목표면 St에 침입할 가능성이 없다고 판정되는 경우에는, 암 크라우드(암 당기기)의 감속 제어 및 암 덤프(암 밀기)의 감속 제어가 실행되지 않는다. 즉, 본 실시 형태에 따르면, 암(9)의 감속 제어가 행해지는 기회를 줄일 수 있으므로, 유압 셔블(101)에 의한 굴삭, 땅고르기 등의 작업의 효율을 향상시킬 수 있다.

(2) 붐(8)의 하강 조작과 암(9)의 조작의 복합 조작이 이루어져 있을 때는, 작업 장치(1A)의 자세가 침입 자세가 아닌 경우라도, 버킷-목표면간 거리 H1(n)이 소정의 거리 Ya보다도 작은 경우에는, 통상의 MC에 의한 암(9)의 감속 제어가 실행된다(예를 들어, 도 10의 S120에서 예→S130에서 예→S160에서 예→S170).

도 10에 도시하는 스텝 S140 및 스텝 S150은, 암(9)의 조작만을 상정하여 목표면 St(n)에 대하여 버킷(10)이 침입하는 침입 자세인지 여부를 판정하는 처리이다. 이 때문에, 붐(8)의 하강 조작과 암(9)의 조작의 복합 조작이 이루어져 있을 때는, 통상의 MC에 의한 암(9)의 감속 제어를 실행함으로써, 목표면 St(n)에 버킷(10)이 침입해 버리는 것을 방지할 수 있다.

<제2 실시 형태>

도 14 내지 도 21b를 참조하여, 제2 실시 형태에 관한 유압 셔블(201)에 대하여 설명한다. 또한, 도면 중, 제1 실시 형태와 동일 혹은 상당 부분에는 동일한 참조 번호를 붙이고, 상위점을 주로 설명한다. 도 14는, 제2 실시 형태에 관한 유압 셔블(201)이 수평 당기기(수평 밀기)를 행하는 모습을 도시하는 도면이다. 도 15a는, 제1 실시 형태에 관한 유압 셔블(101)에 있어서, 암 크라우드 조작(최대 조작)이 이루어진 때의 목표 파일럿압과, 각도 φ의 관계를 도시하는 도면이다. 도 15b는, 제1 실시 형태에 관한 유압 셔블(101)에 있어서, 암 덤프 조작(최대 조작)이 이루어진 때의 목표 파일럿압과, 각도 φ의 관계를 도시하는 도면이다.

제2 실시 형태에 관한 유압 셔블(201)은, 제1 실시 형태와 동일한 구성을 구비하고 있다. 여기서, 도 14에 도시한 바와 같이, 암 크라우드 조작을 행하여, 수평면에 평행하게 설정된 목표면 St를 따라 버킷(10)의 선단부를 이동시키는 작업(수평 당기기)을 행할 때, 선분 Lpb와 목표면 St가 이루는 각도 φ는 점차 커진다. 또한, 암 덤프 조작을 행하여, 수평면에 평행하게 설정된 목표면 St를 따라 버킷(10)의 선단부를 이동시키는 작업(수평 밀기)을 행할 때, 선분 Lpb와 목표면 St가 이루는 각도 φ는 점차 작아진다.

이러한 작업을 행하는 경우, 상기 제1 실시 형태의 구성에서는, 각도 φ가 90°를 초과한 때, 암(9)의 급동작이 발생할 우려가 있다. 제1 실시 형태에서는, 예를 들어 도 15a에 도시한 바와 같이, 각도 φ가 90° 이상일 때는, 전자 비례 밸브(55a)에서 생성하는 파일럿압의 목표값인 목표 파일럿압에는 최대 압력 Pmax가 설정된다. 이 때문에, 암 크라우드 동작에 수반하여, 각도 φ가 90°보다도 작은 상태로부터 90°보다도 큰 상태로 된 때, 목표 파일럿압이 급상승함으로써 암 크라우드 동작이 급가속할 우려가 있다.

마찬가지로, 도 15b에 도시한 바와 같이, 암 덤프 조작을 행할 때, 각도 φ가 90° 미만일 때는, 전자 비례 밸브(55b)에서 생성하는 파일럿압의 목표값인 목표 파일럿압에는 최대 압력 Pmax가 설정된다. 이 때문에, 암 덤프 동작에 수반하여, 각도 φ가 90°보다도 큰 상태로부터 90°보다도 작은 상태로 된 때, 목표 파일럿압이 급상승함으로써 암 덤프 동작이 급가속할 우려가 있다.

그래서, 본 제2 실시 형태에서는, 작업 장치(1A)의 자세가 침입 자세가 아니라고 판정된 경우, 선분 Lpb와 목표면 St가 이루는 각도 φ의 변화에 따라 암(9)의 속도를 변화시키는 천이 제어를 실행한다. 천이 제어는, 천이 제어 실행 플래그 Fct(n), Fdt(n)의 설정 상태에 따라, 실행 가부가 결정된다.

도 16은, 제2 실시 형태에 관한 컨트롤러(40)에 의해 실행되는 암 크라우드용의 천이 제어 실행 플래그 Fct(n)의 설정 처리의 내용에 대하여 도시하는 흐름도이다. 도 17은, 제2 실시 형태에 관한 컨트롤러(40)에 의해 실행되는 암 덤프용의 천이 제어 실행 플래그 Fdt(n)의 설정 처리의 내용에 대하여 도시하는 흐름도이다. 도 16 및 도 17에 도시하는 흐름도의 처리는, 도시하지 않은 제어 모드 전환 스위치 등에 의해, 땅고르기 제어 모드가 설정됨으로써 개시되고, 도시하지 않은 초기 설정이 행해진 후, 소정의 제어 주기로 반복해서 실행된다.

도 16에 도시하는 스텝 S305, S320, S330, S345, S350, S355, S360은, 도 10에 도시하는 스텝 S105, S120, S130, S145, S150, S155, S160과 동일한 처리이므로, 설명을 생략한다.

도 16에 도시하는 루프 처리(S310, S390)는, 연산 대상으로 된 목표면 St(n), (n＝m ~ 0)의 모두에 대하여, 일련의 처리가 행해져 천이 제어 실행 플래그 Fct(n)가 설정되면 종료하고, 루프 처리가 종료되면, 스텝 S395로 진행한다.

스텝 S350에 있어서, 각도 φ(n)가 90° 이상이라고 판정되면 스텝 S380으로 진행한다. 또한, 스텝 S360에 있어서, 거리 H1(n)이 역치 Ya1 미만이라고 판정되면 스텝 S370으로 진행하고, 거리 H1(n)이 역치 Ya1 이상이라고 판정되면 스텝 S380으로 진행한다.

스텝 S370에 있어서, 컨트롤러(40)는, 천이 제어 실행 플래그 Fct(n)를 0으로 설정하고(Fct(n)＝0), 스텝 S390으로 진행하여, 당해 목표면 St(n)에 대한 일련의 처리를 종료한다. 스텝 S380에 있어서, 컨트롤러(40)는, 천이 제어 실행 플래그 Fct(n)를 1로 설정하고(Fct(n)＝1), 스텝 S390으로 진행하여, 당해 목표면 St(n)에 대한 일련의 처리를 종료한다.

즉, 컨트롤러(40)는, 각도 φ(n)가 90° 이상이라고 판정됨으로써, 암 크라우드 조작에 의해 버킷(10)이 목표면 St(n)에 침입할 가능성이 없는 것이라고 판정된 경우, 천이 제어 실행 플래그 Fct(n)를 1로 설정한다(Fct(n)＝1).

루프 처리가 완료되면, 스텝 S395로 진행하여, 모드 설정 처리를 실행한다. 스텝 S395에 있어서, 컨트롤러(40)는, 천이 제어 실행 플래그 Fct(n), (n＝m ~ 0)의 모두가 Fct(n)＝1로 설정되어 있는지 여부를 판정하고, 그 판정 결과에 기초하여 천이 제어의 실행 가부를 판정한다. 천이 제어 실행 플래그 Fct(n)의 모두가 Fct(n)＝1로 설정되어 있지 않다고 판정된 경우, 즉, 천이 제어 실행 플래그 Fct(n), (n＝m ~ 0) 중, 하나라도 Fct(n)＝0으로 설정되어 있다고 판정된 경우, 컨트롤러(40)는, 천이 제어를 실행하지 않는 모드를 설정한다. 천이 제어 실행 플래그 Fct(n), (n＝m ~ 0)의 모두가 Fct(n)＝1로 설정되어 있다고 판정된 경우, 컨트롤러(40)는, 천이 제어를 실행하는 모드를 설정한다. 모드 설정 처리(S395)가 종료되면, 도 16의 흐름도에 도시하는 처리가 종료된다.

도 17에 도시하는 스텝 S405, S420, S430, S445, S450, S455, S460은, 도 11에 도시하는 스텝 S205, S220, S230, S245, S250, S255, S260과 동일한 처리이므로, 설명을 생략한다.

도 17에 도시하는 루프 처리(S410, S490)는, 연산 대상으로 된 목표면 St(n), (n＝0 ~ q)의 모두에 대하여, 일련의 처리가 행해져 천이 제어 실행 플래그 Fdt(n)가 설정되면 종료하고, 루프 처리가 종료되면, 스텝 S495로 진행한다.

스텝 S450에 있어서, 각도 φ(n)가 90° 미만이라고 판정되면 스텝 S480으로 진행한다. 또한, 스텝 S460에 있어서, 거리 H1(n)이 역치 Ya2 미만이라고 판정되면 스텝 S470으로 진행하고, 거리 H1(n)이 역치 Ya2 이상이라고 판정되면 스텝 S480으로 진행한다.

스텝 S470에 있어서, 컨트롤러(40)는, 천이 제어 실행 플래그 Fdt(n)를 0으로 설정하고(Fdt(n)＝0), 스텝 S490으로 진행하여, 당해 목표면 St(n)에 대한 일련의 처리를 종료한다. 스텝 S480에 있어서, 컨트롤러(40)는, 천이 제어 실행 플래그 Fdt(n)를 1로 설정하고(Fdt(n)＝1), 스텝 S490으로 진행하여, 당해 목표면 St(n)에 대한 일련의 처리를 종료한다.

즉, 컨트롤러(40)는, 각도 φ(n)가 90° 미만이라고 판정됨으로써, 암 덤프 조작에 의해 버킷(10)이 목표면 St(n)에 침입할 가능성이 없는 것이라고 판정된 경우, 천이 제어 실행 플래그 Fdt(n)를 1로 설정한다(Fdt(n)＝1).

루프 처리가 완료되면, 스텝 S495로 진행하여, 모드 설정 처리를 실행한다. 스텝 S495에 있어서, 컨트롤러(40)는, 천이 제어 실행 플래그 Fdt(n), (n＝0 ~ q)의 모두가 Fdt(n)＝1로 설정되어 있는지 여부를 판정하고, 그 판정 결과에 기초하여 천이 제어의 실행 가부를 판정한다. 천이 제어 실행 플래그 Fdt(n)의 모두가 Fdt(n)＝1로 설정되어 있지 않다고 판정된 경우, 즉, 천이 제어 실행 플래그 Fdt(n), (n＝0 ~ q) 중, 하나라도 Fdt(n)＝0으로 설정되어 있다고 판정된 경우, 컨트롤러(40)는, 천이 제어를 실행하지 않는 모드를 설정한다. 천이 제어 실행 플래그 Fdt(n), (n＝0 ~ q)의 모두가 Fdt(n)＝1로 설정되어 있다고 판정된 경우, 컨트롤러(40)는, 천이 제어를 실행하는 모드를 설정한다. 모드 설정 처리(S495)가 종료되면, 도 17의 흐름도에 도시하는 처리가 종료된다.

도 18 내지 도 21b를 참조하여, 제2 실시 형태에 관한 개입 해제 연산부(243f)에 의해 실행되는 천이 제어에 대하여 상세하게 설명한다. 도 18은, 개입 해제 연산부(243f)의 제어 블록선도이고, 암 크라우드 천이 압력의 연산에 대하여 도시한다. 도 18에 도시한 바와 같이, 개입 해제 연산부(243f)에는, 자세 연산부(43b)에서 연산된 선분 Lpb와 목표면 St(n)가 이루는 각도 φ(n)가 입력되고(L101), 암 크라우드 각도 비율 테이블을 참조하여, 각도 φ에 기초하여 최대 압력 비율 αp를 출력한다(L102). 암 크라우드 각도 비율 테이블은, 각도 φ와 최대 압력 비율 αp가 대응지어져 있는 테이블이고, 컨트롤러(40)의 기억 장치에 기억되어 있다.

도 19a는, 암 크라우드 각도 비율 테이블에 대하여 도시하는 도면이다. 도 19a에 도시한 바와 같이, 암 크라우드 각도 비율 테이블에는, 각도 φ가 90°미만이면 최대 압력 비율 αp＝0.0이고, 각도 φ가 소정의 각도 φcx 이상이면 최대 압력 비율 αp＝1.0으로 되고, 각도 φ가 90° 이상, φcx 미만의 범위에서는, 각도 φ가 커질수록 최대 압력 비율 αp가 커지는 특성이 기억되어 있다. 또한, 소정의 각도 φcx는, 90°보다도 크고 180°보다도 작은 값이 설정된다. 최대 압력 비율 αp는, 각도 φ가 90° 이상 φcx 미만의 범위에서, 각도 φ의 증가에 따라 0(제로)부터 1까지 단조 증가하는 함수이다.

도 18에 도시한 바와 같이, 개입 해제 연산부(243f)는, 기억 장치로부터 최대 압력 Pmax를 취득하고(L103), 최대 압력 비율 αp에 최대 압력 Pmax를 승산한다(L105). 개입 해제 연산부(243f)에는, 목표 파일럿압 연산부(43e)에서 연산된 목표 파일럿압 Pct가 입력된다(L104). 그리고, 개입 해제 연산부(243f)는, 전자 비례 밸브(55a)에서 생성하는 파일럿압의 목표값인 암 크라우드 목표 파일럿압 Pct에 1로부터 최대 압력 비율 αp를 뺀 값(1－αp)을 곱한다(L106). (1－αp)는, 각도 φ가 90° 이상 φcx 미만의 범위에서 각도 φ의 증가에 따라 1로부터 0(제로)까지 단조 감소하는 함수이다.

개입 해제 연산부(243f)는, 암 크라우드 목표 파일럿압 Pct와 (1－αp)의 승산값을, 최대 압력 Pmax와 αp의 승산값에 가산하고(L107), 이 연산 결과인 암 크라우드 천이 압력을 목표 파일럿압으로서 출력한다(L108).

도 19b는, 암 크라우드 천이 압력에 대하여 도시하는 도면이다. 개입 해제 연산부(243f)가, 상술한 바와 같이, 각도 φ에 따른 천이 압력을 연산하고, 그 천이 압력을 목표 파일럿압으로서 출력한다. 이로써, 도 19b에 도시한 바와 같이, 선분 Lpb와 목표면 St(n)가 이루는 각도 φ가 90° 이상 φcx 미만의 범위에서는, 각도 φ가 커지는 것에 따라, 목표 파일럿압(천이 압력)이 점차 커지고, 각도 φ가 φcx 이상으로 되면 목표 파일럿압이 최대 압력 Pmax로 된다. 이로써, 각도 φ의 변화에 의해, 감속 제어를 실행하고 있는 상태로부터 감속 제어를 실행하지 않는 상태로 이행한 때, 암 크라우드의 속도가 급변하는 것이 방지된다.

도 20은, 개입 해제 연산부(243f)의 제어 블록선도이고, 암 덤프 천이 압력의 연산에 대하여 도시한다. 도 20에 도시한 바와 같이, 개입 해제 연산부(243f)에는, 자세 연산부(43b)에서 연산된 선분 Lpb와 목표면 St(n)가 이루는 각도 φ(n)가 입력되고(L201), 암 덤프 각도 비율 테이블을 참조하여, 각도 φ에 기초하여 최대 압력 비율 βp를 출력한다(L202). 암 덤프 각도 비율 테이블은, 각도 φ와 최대 압력 비율 βp가 대응지어져 있는 테이블이고, 컨트롤러(40)의 기억 장치에 기억되어 있다.

도 21a는, 암 덤프 각도 비율 테이블에 대하여 도시하는 도면이다. 도 21a에 도시한 바와 같이, 암 덤프 각도 비율 테이블에는, 각도 φ가 90°이상이면 최대 압력 비율 βp＝0.0이고, 각도 φ가 소정의 각도 φdx 미만이면 최대 압력 비율 βp＝1.0으로 되고, 각도 φ가 φdx 이상 90° 미만의 범위에서는, 각도 φ가 작아질수록 최대 압력 비율 βp가 커지는 특성이 기억되어 있다. 또한, 소정의 각도 φdx는, 0°보다도 크고 90°보다도 작은 값이 설정된다. 최대 압력 비율 βp는, 각도 φ가 φdx 이상 90° 미만의 범위에서, 각도 φ의 증가에 따라 1로부터 0(제로)까지 단조 감소하는 함수이다.

도 20에 도시한 바와 같이, 개입 해제 연산부(243f)는, 기억 장치로부터 최대 압력 Pmax를 취득하고(L203), 최대 압력 비율 βp에 최대 압력 Pmax를 승산한다(L205). 개입 해제 연산부(243f)에는, 목표 파일럿압 연산부(43e)에서 연산된 목표 파일럿압 Pdt가 입력된다(L204). 그리고, 개입 해제 연산부(243f)는, 전자 비례 밸브(55b)에서 생성하는 파일럿압의 목표값인 암 덤프 목표 파일럿압 Pdt에 1로부터 최대 압력 비율 βp를 뺀 값(1－βp)을 곱한다(L206). (1－βp)는, 각도 φ가 φdx 이상 90° 미만의 범위에서 각도 φ의 증가에 따라 0(제로)으로부터 1까지 단조 증가하는 함수이다.

개입 해제 연산부(243f)는, 암 덤프 목표 파일럿압 Pdt와 (1－βp)의 승산 값을, 최대 압력 Pmax와 βp의 승산 값에 가산하고(L207), 이 연산 결과인 암 덤프 천이 압력을 목표 파일럿압으로서 출력한다(L208).

도 21b는, 암 덤프 천이 압력에 대하여 도시하는 도면이다. 개입 해제 연산부(243f)가, 상술한 바와 같이, 각도 φ에 따른 천이 압력을 연산하고, 그 천이 압력을 목표 파일럿압으로서 출력한다. 이로써, 도 21b에 도시한 바와 같이, 선분 Lpb와 목표면 St(n)가 이루는 각도 φ가 φdx 이상 90° 미만의 범위에서는, 각도 φ가 작아지는 것에 따라, 목표 파일럿압(천이 압력)이 점차 커지고, 각도 φ가 φdx 미만으로 되면 목표 파일럿압이 최대 압력 Pmax로 된다. 이로써, 각도 φ의 변화에 따라, 감속 제어를 실행하고 있는 상태로부터 감속 제어를 실행하지 않는 상태로 이행한 때, 암 덤프의 속도가 급변하는 것이 방지된다.

이러한 제2 실시 형태에 따르면, 암(9)이 동작하여, 각도 φ가 90°를 초과함으로써, 작업 장치(1A)의 자세가 침입 자세가 아니라고 판정되고, 감속 제어가 해제되면, 각도 φ의 변화에 따라, 점차 목표 파일럿압을 크게 함으로써 암(9)의 속도를 변화시킬 수 있다. 즉, 각도 φ의 변화에 따라, 감속 제어를 실행하고 있는 상태로부터 감속 제어를 실행하지 않는 상태로 이행한 때, 암(9)의 속도가 급변하는 것을 방지할 수 있다.

다음과 같은 변형예도 본 발명의 범위 내이고, 변형예에 나타내는 구성과 상술한 실시 형태에서 설명한 구성을 조합하거나, 이하의 다른 변형예에서 설명하는 구성끼리를 조합하거나 하는 것도 가능하다.

<변형예 1>

상기 실시 형태에서는, 핀-목표면간 거리 H2(n)와 핀-버킷간 거리 Dpb의 대소 관계를 그대로 비교하여, 거리 H2(n)가 거리 Dpb 이상인 경우에는, 암(9)의 감속 제어를 실행하지 않도록 하는 예(도 10의 스텝 S140 및 도 11의 스텝 S240 참조)에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지는 않는다. 거리 Dpb에 여유량 ΔD를 가산하고, 보정하고 나서 비교를 행해도 된다. 즉, 거리 H2(n)가 보정 후의 거리 Dpb'(＝Dpb＋ΔD) 이상인 경우에는, 암(9)의 감속 제어를 실행하지 않도록 해도 된다. 또한, 거리 H2에 여유량 ΔH를 감산하고, 보정하고 나서 비교를 행해도 된다. 즉, 보정 후의 거리 H2(n)'(＝H2(n)－ΔH)이 거리 Dpb 이상인 경우에는, 암(9)의 감속 제어를 실행하지 않도록 해도 된다. 여유량 ΔD, ΔH를 갖게 함으로써, 버킷(10)의 선단이 목표면 St에 침입하는 것을 더 효과적으로 방지할 수 있다.

<변형예 2>

상기 실시 형태에서는, 컨트롤러(40)가, 핀-버킷간 거리 Dpb를 연산함과 함께, 핀-목표면간 거리 H2를 연산하고, 핀-버킷간 거리 Dpb 및 핀-목표면간 거리 H2에 기초하여 작업 장치(1A)의 자세가 침입 자세인지 여부를 판정하여, 작업 장치(1A)의 자세가 침입 자세가 아니라고 판정된 경우, 또는 각도 φ를 연산하고, 각도 φ에 기초하여 작업 장치(1A)의 자세가 침입 자세인지 여부를 판정하여, 작업 장치(1A)의 자세가 침입 자세가 아니라고 판정된 경우에는, 암(9)의 조작이 이루어진 때 버킷(10)이 목표면 St에 침입할 가능성이 없는 것이라고 판정하는 예에 대하여 설명했다. 또한, 상기 실시 형태에서는, 컨트롤러(40)가, 핀-버킷간 거리 Dpb 및 핀-목표면간 거리 H2에 기초하여 작업 장치(1A)의 자세가 침입 자세인지 여부를 판정하여, 작업 장치(1A)의 자세가 침입 자세라고 판정되고, 또한 각도 φ에 기초하여 작업 장치(1A)의 자세가 침입 자세인지 여부를 판정하여, 작업 장치(1A)의 자세가 침입 자세라고 판정된 경우에는, 암(9)의 조작이 이루어진 때 버킷(10)이 목표면 St에 침입할 가능성이 있는 것이라고 판정하는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 도 10의 스텝 S145, S150 및 도 11의 스텝 S245, S250을 생략해도 된다. 이 경우, 암 조작에 의해 버킷(10)의 선단부가 목표면 St로 접근하는 방향으로 이동하는지 여부에 따라, 목표면 St에 버킷(10)이 침입할 가능성이 있는지 여부의 판정은 행하지 않는다. 따라서, 목표면 St로부터 버킷(10)의 선단부가 이격되는 방향으로 암(9)이 동작할 때라도, 핀-목표면간 거리 H2(n)가 핀-버킷간 거리 Dpb 미만이며, 또한 버킷-목표면간 거리 H1(n)이, 역치 Ya1 미만인 경우에는, 암(9)의 감속 제어가 실행된다. 그러나, 핀-목표면간 거리 H2(n)가 핀-버킷간 거리 Dpb 이상인 경우에는, 암(9)의 감속 제어는 행해지지 않기 때문에, 작업 효율의 향상을 도모할 수 있다. 마찬가지로, 도 10의 스텝 S135, S140 및 도 11의 스텝 S235, S240을 생략해도 된다. 이 경우, 스텝 S150 및 스텝 S250에 있어서, 암 조작에 의해 목표면 St에 버킷(10)이 침입할 가능성이 없는 것이라고 판정되는 경우에는, 암(9)의 감속 제어는 행해지지 않기 때문에, 작업 효율의 향상을 도모할 수 있다.

<변형예 3>

상기 실시 형태에서는, 오퍼레이터에 의한 붐(8)의 하강 조작과 암(9)의 조작의 복합 조작이 이루어져 있을 때는, 작업 장치(1A)의 자세가 침입 자세가 아닌 경우(예를 들어, 거리 H2가 거리 Dpb 이상인 경우)였다고 해도, 암(9)의 감속 제어를 행하는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 도 10의 스텝 S130 및 도 11의 스텝 230에 있어서, 컨트롤러(40)로부터의 붐 하강 조작 명령이 출력되어 있는지 여부를 판정하도록 해도 된다.

유압 셔블(101)은, 도 3에 도시하는, 붐 상승측의 유압 회로에 마련되는 전자 비례 밸브(54a) 및 셔틀 밸브(82a)와 동일한 구성의 전자 비례 밸브 및 셔틀 밸브를 붐 하강측의 유압 회로에 마련하는 경우가 있다. 이 경우, 이 전자 비례 밸브에 의해, 붐 하강 동작을 자동 제어할 수 있다. 붐 하강 동작의 자동 제어는, 붐 하강 증압 기능이 모드 설정 스위치에 의해 유효하게 설정되어 있는 경우에 실행된다. 붐 하강 증압 기능을 위해 마련한 전자 비례 밸브를 컨트롤러(40)에 의해 제어함으로써, 오퍼레이터에 의한 붐 하강 조작을 위한 조작압(제1 제어 신호)보다도 큰 제어압(제2 제어 신호)을 생성하여, 유량 제어 밸브(15a)의 유압 구동부(150b)에 작용시킬 수 있다.

본 변형예 3에서는, 도 10의 스텝 S130에 있어서, 예를 들어 붐 하강 증압 기능이 유효하게 설정되고, 또한 붐 하강 증압 기능이 발휘되는 조건이 성립되어 있는지 여부를 판정한다. 그리고, 스텝 S130에 있어서, 붐 하강 증압 기능이 유효하게 설정되고, 또한 붐 하강 증압 기능이 발휘되는 조건이 성립되어 있을 때는, 컨트롤러(40)에 의한 붐 하강 조작이 행해지고 있다고 판정하여, 스텝 S155로 진행하고, 붐 하강 증압 기능이 무효로 설정되어 있는 경우, 또는 붐 하강 증압 기능이 유효로 설정되어 있지만, 붐 하강 증압 기능이 발휘되는 조건이 성립되어 있지 않을 때는, 컨트롤러(40)에 의한 붐 하강 조작은 행해지고 있지 않다고 판정하여, 스텝 S135로 진행한다. 또한, 도 11의 스텝 S230의 처리에 대해서도 동일한 처리로 할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명했지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 일부를 나타낸 것에 지나지 않고, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성에 한정하는 취지는 아니다.

1A: 작업 장치
1B: 차체
8: 붐
9: 암
10: 버킷(작업구)
14: GNSS 안테나(위치 센서)
30 내지 33: 각도 센서(자세 센서)
40: 컨트롤러(제어 장치)
44, 45: 조작 장치
92: 암 핀
101, 201: 유압 셔블(작업 기계)
St: 목표면
H1: 버킷-목표면간 거리(작업구-목표면간 거리)
H2: 핀-목표면간 거리
Dpb: 핀-버킷간 거리(핀-작업구간 거리)
Lpb: 선분
φ: 각도(선분과 목표면이 이루는 각도)

Claims (8)

1. 차체와, 붐, 암 및 작업구를 갖고, 상기 차체에 설치되는 다관절형의 작업 장치와, 상기 차체 및 상기 작업 장치를 조작하는 조작 장치와, 상기 차체의 위치를 검출하는 위치 센서와, 상기 작업 장치의 자세를 검출하는 자세 센서와, 목표면을 설정하고, 상기 위치 센서 및 상기 자세 센서로부터의 신호에 기초하여, 상기 작업구로부터 상기 목표면까지의 거리인 작업구-목표면간 거리를 연산하고, 상기 조작 장치에 의해 상기 암의 조작이 이루어져 상기 작업구-목표면간 거리가 소정의 거리보다도 작아진 경우에, 상기 작업구가 상기 목표면을 넘어 지면을 굴삭하지 않도록, 상기 붐을 제어함과 함께 상기 암을 감속시키는 감속 제어를 실행하는 제어 장치를 구비하는 작업 기계에 있어서,
   상기 제어 장치는,
   설정된 상기 목표면과 상기 위치 센서 및 상기 자세 센서로부터의 신호에 기초하여, 상기 암의 조작이 이루어진 때 상기 작업구가 상기 목표면에 침입할 가능성이 있는지 여부를 판정하고,
   상기 작업구가 상기 목표면에 침입할 가능성이 없다고 판정된 경우에는, 상기 작업구-목표면간 거리가 상기 소정의 거리보다도 작은 경우라도 상기 감속 제어를 실행하지 않는
   것을 특징으로 하는 작업 기계.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어 장치는,
   설정된 상기 목표면과 상기 위치 센서 및 상기 자세 센서로부터의 신호에 기초하여, 상기 작업 장치의 자세가, 상기 암의 조작이 이루어진 때 상기 작업구가 상기 목표면에 침입하는 침입 자세인지 여부를 판정하고,
   상기 작업 장치의 자세가 상기 침입 자세가 아니라고 판정된 경우에는, 상기 암의 조작이 이루어진 때 상기 작업구가 상기 목표면에 침입할 가능성이 없는 것이라고 판정하는
   것을 특징으로 하는 작업 기계.
3. 제2항에 있어서, 상기 제어 장치는,
   상기 자세 센서로부터의 신호에 기초하여, 상기 붐과 상기 암을 연결하는 암 핀으로부터 상기 작업구까지의 거리인 핀-작업구간 거리를 연산하고,
   설정된 상기 목표면과 상기 위치 센서 및 상기 자세 센서로부터의 신호에 기초하여, 상기 암 핀으로부터 상기 목표면까지의 거리인 핀-목표면간 거리를 연산하고,
   상기 핀-작업구간 거리 및 상기 핀-목표면간 거리에 기초하여, 상기 작업 장치의 자세가 상기 침입 자세인지 여부를 판정하는
   것을 특징으로 하는 작업 기계.
4. 제2항에 있어서, 상기 제어 장치는,
   설정된 상기 목표면과 상기 위치 센서 및 상기 자세 센서로부터의 신호에 기초하여, 상기 붐과 상기 암을 연결하는 암 핀과 상기 작업구를 연결하는 선분과 상기 목표면이 이루는 각도를 연산하고,
   상기 선분과 상기 목표면이 이루는 각도에 기초하여, 상기 작업 장치의 자세가 상기 침입 자세인지 여부를 판정하는
   것을 특징으로 하는 작업 기계.
5. 제4항에 있어서, 상기 제어 장치는,
   상기 작업 장치의 자세가 상기 침입 자세가 아니라고 판정된 경우에, 상기 선분과 상기 목표면이 이루는 각도의 변화에 따라 상기 암의 속도를 변화시키는
   것을 특징으로 하는 작업 기계.
6. 제2항에 있어서, 상기 제어 장치는,
   설정되어 있는 복수의 상기 목표면 중, 상기 작업구의 작업 범위 내에 존재하는 목표면이며, 상기 암의 조작이 이루어진 때의 상기 작업구의 진행 방향에 존재하는 목표면에 대하여, 상기 암의 조작이 이루어진 때 상기 작업구가 상기 목표면에 침입할 가능성이 있는지 여부를 판정하는
   것을 특징으로 하는 작업 기계.
7. 제2항에 있어서, 상기 제어 장치는,
   상기 붐의 하강 조작과 상기 암의 조작의 복합 조작이 이루어져 있을 때는, 상기 작업 장치의 자세가 상기 침입 자세가 아닌 경우라도, 상기 암을 감속시키는 감속 제어를 실행하는
   것을 특징으로 하는 작업 기계.
8. 제2항에 있어서, 상기 제어 장치는,
   상기 자세 센서로부터의 신호에 기초하여, 상기 붐과 상기 암을 연결하는 암 핀으로부터 상기 작업구까지의 거리인 핀-작업구간 거리를 연산함과 함께, 설정된 상기 목표면과 상기 위치 센서 및 상기 자세 센서로부터의 신호에 기초하여, 상기 암 핀으로부터 상기 목표면까지의 거리인 핀-목표면간 거리를 연산하고, 상기 핀-작업구간 거리 및 상기 핀-목표면간 거리에 기초하여 상기 작업 장치의 자세가 상기 침입 자세인지 여부를 판정하고, 상기 작업 장치의 자세가 상기 침입 자세가 아니라고 판정된 경우,
   또는, 설정된 상기 목표면과 상기 위치 센서 및 상기 자세 센서로부터의 신호에 기초하여, 상기 암 핀과 상기 작업구를 연결하는 선분과 상기 목표면이 이루는 각도를 연산하고, 상기 선분과 상기 목표면이 이루는 각도에 기초하여 상기 작업 장치의 자세가 상기 침입 자세인지 여부를 판정하고, 상기 작업 장치의 자세가 상기 침입 자세가 아니라고 판정된 경우에는, 상기 암의 조작이 이루어진 때 상기 작업구가 상기 목표면에 침입할 가능성이 없는 것이라고 판정하고,
   상기 핀-작업구간 거리 및 상기 핀-목표면간 거리에 기초하여 상기 작업 장치의 자세가 상기 침입 자세인지 여부를 판정하고, 상기 작업 장치의 자세가 상기 침입 자세라고 판정되고, 또한 상기 선분과 상기 목표면이 이루는 각도에 기초하여 상기 작업 장치의 자세가 상기 침입 자세인지 여부를 판정하고, 상기 작업 장치의 자세가 상기 침입 자세라고 판정된 경우에는, 상기 암의 조작이 이루어진 때 상기 작업구가 상기 목표면에 침입할 가능성이 있는 것이라고 판정하는
   것을 특징으로 하는 작업 기계.

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