KR20210124413A

KR20210124413A - 작업 기계

Info

Publication number: KR20210124413A
Application number: KR1020217028696A
Authority: KR
Inventors: 신야 이무라; 마사미치 이토; 히데카즈 모리키; 유호 사이토
Original assignee: 히다치 겡키 가부시키 가이샤
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2021-10-14
Also published as: EP3916161A1; KR102570510B1; US11993912B2; CN113544336B; EP3916161A4; US20220145579A1; JP7198366B2; CN113544336A; EP3916161B1; JPWO2021064775A1; WO2021064775A1

Abstract

작업자나 덤프 트럭 등과 접촉할 가능성을 낮추면서, 작업 효율의 악화를 억제할 수 있는 작업 기계를 제공한다. 미리 작업 기계의 이동 범위를 설정하고, 작업자나 덤프 트럭 등은, 설정한 이동 범위의 내측에 들어가지 않도록 한다. 작업 기계는, 이동 범위에 진입한 장해물에 대해서는 여유를 가지고 정지 제어를 행하지만, 이동 범위에 대해서는 비교적 여유를 갖지 않고(여유값을 최소한으로 억제하여) 정지 제어를 행하므로, 차체나 작업기가 정지하는 빈도를 억제할 수 있어, 작업 효율의 악화를 억제할 수 있다. 또한, 작업자나 덤프 트럭 등이 본 작업 기계의 이동 범위의 내측에 들어갔을 때는, 차체나 작업기는 여유를 가지고 정지 제어를 행하므로, 작업자나 덤프 트럭 등과 접촉할 가능성을 낮출 수 있다.

Description

작업 기계

본 발명은, 유압 셔블, 불도저, 휠 로더, 다짐 기계, 트랙 등의 작업 기계에 관한 것이다.

작업 영역 내로 진입한 작업자나 덤프 트럭 등의 진입물과, 작업 기계의 어태치먼트가 접촉할 가능성이 높을 때는, 어태치먼트의 선회를 정지하는 제어를 행하는 작업 기계가 알려져 있다(예를 들면 특허문헌 1). 특허문헌 1에 기재된 작업 기계는, 선회 중심을 기점(基点)으로 한 어태치먼트의 방위와 진입물의 방위가 이루는 각도 간격이 문턱값보다 작아지면, 선회 정지 제어를 개시한다. 그 각도 간격의 문턱값은, 선회 각속도가 빠를수록 크고, 또한, 선회 관성 모멘트가 클수록 커지도록 설정되어 있다.

일본특허 제5570332호 공보

그러나, 특허문헌 1에 기재된 방법과 같이 진입물에 대한 정지 제어를 행하는 경우, 진입물은 움직이므로, 진입물에 접촉할 가능성을 낮추기 위해서는, 어느 정도 여유를 가지고 선회 정지 제어를 개시할 필요가 있다. 그 경우, 실제로는 접촉하지 않을 때라도 정지 제어가 행해지는 경우가 있어, 작업 영역 내에서 작업 기계가 정지하는 빈도가 증가하여, 작업 효율이 나빠진다는 과제가 있었다.

본 발명의 목적은, 작업자나 덤프 트럭 등과 접촉할 가능성을 낮추면서, 작업 효율의 악화를 억제할 수 있는 작업 기계를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 작업 기계의 일 양태는, 이동 가능한 차체, 또는, 차체에 이동 가능하게 장착 설치된 작업기와, 상기 작업기 또는 상기 차체를 구동하는 액추에이터와, 상기 작업기 또는 상기 차체의 이동 범위를 설정하는 이동 범위 설정 장치와, 주변의 장해물의 위치를 검출하는 장해물 위치 검출 장치와, 상기 액추에이터를 제어하는 제어 장치를 구비한 작업 기계에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 이동 범위에 기초하여 상기 액추에이터를 제어하는 제 1 제어 지령을 연산하는 제 1 제어 지령 연산부와, 상기 이동 범위의 내측의 상기 장해물의 위치에 기초하여 상기 액추에이터를 제어하는 제 2 제어 지령을 연산하는 제 2 제어 지령 연산부와, 상기 제 1 제어 지령과 상기 제 2 제어 지령 중, 상기 작업기 또는 상기 차체가 보다 빨리 정지하는 쪽, 또는, 보다 크게 감속하는 쪽을 선택하여 상기 액추에이터의 제어를 실행하는 제어 실행부를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 작업자나 덤프 트럭 등과 접촉할 가능성을 낮추면서, 작업 효율의 악화를 억제할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련되는 작업 기계의 일례인 유압 셔블의 측면도이다.
도 2는, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련되는 작업 기계의 일례인 유압 셔블의 시스템 구성도이다.
도 3은, 본 발명의 제 1 실시형태의 제어 장치의 기능 블록 구성도이다.
도 4는, 본 발명의 제 1 실시형태의 제어 장치의 제 1 제어 지령 연산부의 연산 처리를 나타내는 플로우 차트이다.
도 5는, 본 발명의 제 1 실시형태의 제어 장치의 제 2 제어 지령 연산부의 연산 처리를 나타내는 플로우 차트이다.
도 6은, 본 발명의 제 2 실시형태의 제어 장치의 제 2 제어 지령 연산부의 연산 처리를 나타내는 플로우 차트이다.
도 7은, 본 발명의 제 3 실시형태의 제어 장치의 제 1 제어 지령 연산부의 연산 처리를 나타내는 플로우 차트이다.
도 8은, 본 발명의 제 3 실시형태의 제어 장치의 제 2 제어 지령 연산부의 연산 처리를 나타내는 플로우 차트이다.
도 9는, 본 발명의 제 3 실시형태의 제어 장치의 제 1 제어 지령 연산부에서 이용하는 제 1 속도 제한값과 제 2 제어 지령 연산부에서 이용하는 제 2 속도 제한값의 일례를 나타내는 도이다.
도 10은, 본 발명의 제 4 실시형태의 제어 장치의 제 2 제어 지령 연산부의 연산 처리를 나타내는 플로우 차트이다.
도 11은, 본 발명의 제 5 실시형태의 제어 장치의 기능 블록 구성도이다.
도 12는, 본 발명의 제 5 실시형태의 제어 장치의 제 1 제어 지령 연산부의 연산 처리를 나타내는 플로우 차트이다.
도 13은, 본 발명의 제 5 실시형태의 제어 장치의 제 2 제어 지령 연산부의 연산 처리를 나타내는 플로우 차트이다.
도 14는, 본 발명의 제 6 실시형태의 제어 장치의 기능 블록 구성도이다.
도 15는, 본 발명의 제 6 실시형태의 제어 장치의 제 1 제어 지령 연산부의 연산 처리를 나타내는 플로우 차트이다.
도 16은, 본 발명의 제 6 실시형태의 제어 장치의 제 2 제어 지령 연산부의 연산 처리를 나타내는 플로우 차트이다.

이하, 작업 기계로서 유압 셔블을 예로 들어 본 발명의 실시형태를 설명한다. 또한, 본 발명은, 불도저, 휠 로더, 다짐 기계, 트랙 등, 작업 기계 전반에 적용 가능하며, 유압 셔블에 한정되는 것은 아니다.

이하의 실시형태의 설명에 있어서, 동일한 기능을 가지는 부분에는 동일 또는 관련된 부호를 붙이고, 그 반복의 설명은 생략하는 것으로 한다.

[제 1 실시형태]

먼저, 본 발명의 제 1 실시형태를 설명한다.

<전체 구성>

도 1은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련되는 작업 기계의 일례인 유압 셔블의 측면도이다. 도 1에 있어서, 유압 셔블(1)은, 크롤러식의 자주 가능한 주행체(10)와, 주행체(10) 상에 선회 가능하게 마련한 선회체(20) 및 선회체(20)에 부앙동(俯仰動) 가능하게 장착 설치한 프론트 작업기(30)를 구비하고 있다. 또한, 청구범위의 「작업 기계」는 유압 셔블(1)에 상당하고, 청구범위의 「작업기」는 프론트 작업기(30)에 상당하며, 청구범위의 「차체」는 주행체(10) 및 선회체(20)에 상당한다.

주행체(10)는, 한 쌍의 크롤러(11a, 11b) 및 크롤러 프레임(12a, 12b)(도 1에서는 편측만을 나타냄), 각 크롤러(11a, 11b)를 독립적으로 구동 제어하는 한 쌍의 주행용 유압 모터(13a, 13b) 및 그 감속 기구 등으로 구성되어 있다. 액추에이터로서의 각 주행용 유압 모터(13a, 13b)의 구동력이 감속 기구 등을 개재하여 각 크롤러(11a, 11b)에 전달되고, 그 구동력에 의해 유압 셔블(1)(의 주행체(10))을 작업 영역 내(후술하는 이동 범위 내)에서 주행(이동)시킨다.

선회체(20)는, 선회 프레임(21)과, 선회 프레임(21) 상에 마련된, 원동기로서의 엔진(22)과, 선회용 유압 모터(27)와, 선회용 유압 모터(27)의 회전을 감속하는 감속 기구(26) 등으로 구성되어 있다. 액추에이터로서의 선회용 유압 모터(27)의 구동력이 감속 기구(26)를 개재하여 주행체(10)에 전달되고, 그 구동력에 의해 하부의 주행체(10)에 대하여 상부의 선회체(20)(선회 프레임(21))를 선회 구동시킨다.

또한, 선회체(20)에는 프론트 작업기(30)가 탑재되어 있다. 프론트 작업기(30)는, 붐(31)과, 붐(31)을 구동하기 위한 붐 실린더(32)와, 붐(31)의 선단부 근방에 회전 자유롭게 축 지지된 아암(33)과, 아암(33)을 구동하기 위한 아암 실린더(34)와, 아암(33)의 선단에 회전 가능하게 축 지지된 버킷(35)과, 버킷(35)을 구동하기 위한 버킷 실린더(36) 등으로 구성되어 있다. 액추에이터로서의 붐 실린더(32), 아암 실린더(34), 버킷 실린더(36)의 구동력에 의해 선회체(20)(선회 프레임(21))에 대하여 프론트 작업기(30)(붐(31), 아암(33), 버킷(35))를 이동시킨다.

또한, 선회체(20)의 선회 프레임(21) 상에는, 상술한 주행용 유압 모터(13a, 13b), 선회용 유압 모터(27), 붐 실린더(32), 아암 실린더(34), 버킷 실린더(36) 등의 유압 액추에이터를 구동하기 위한 유압 시스템(40)이 탑재되어 있다. 또한, 이하에서는, 주행용 유압 모터(13a, 13b), 선회용 유압 모터(27), 붐 실린더(32), 아암 실린더(34), 버킷 실린더(36)를, 유압 액추에이터(13a, 13b, 27, 32, 34, 36)라고 하는 경우가 있다.

유압 시스템(40)은, 작동유 탱크, 유압 펌프, 레귤레이터, 컨트롤 밸브 등으로 구성되지만, 이들에 관해서는 후술하는 도 2를 이용하여 설명한다.

또한, 센서류로서, 프론트 작업기(30)에는, 붐 경사각 센서(51), 아암 경사각 센서(52), 버킷 경사각 센서(53)가 탑재되어 있다. 선회체(20)의 선회 프레임(21) 상에는, 선회 각도 센서(54), GNSS 수신 장치(55a, 55b)(도 1에서는 편측만을 나타냄), 장해물 위치 검출 장치(56a, 56b)가 탑재되어 있다.

붐 경사각 센서(51)는 붐(31)의 지면에 대한 경사각을 검출하고, 아암 경사각 센서(52)는 아암(33)의 지면에 대한 경사각을 검출하며, 버킷 경사각 센서(53)는 버킷(35)의 지면에 대한 경사각을 검출한다. 이러한 경사각 센서(51, 52, 53)는, IMU(Inertial Measurement Unit)라고 불리는 관성 계측 장치여도 되며, 그 경우, 붐(31), 아암(33), 버킷(35)이 움직일 때의 가감속의 영향을 보정하여, 정확한 경사각을 계측할 수 있다.

선회 각도 센서(54)는, 전기 저항이나 자기를 이용한 각도 센서이고, 주행체(10)와 선회체(20)의 상대 각도를 검출한다.

GNSS 수신 장치(55a, 55b)는, 안테나와 수신기로 구성되고, GNSS 수신 장치(55a, 55b)의 지구에 대한 위치(수평 좌표와 높이)를 검출한다. 또한, GNSS(Global Navigation Satellite System)는, 위성을 사용하여 측위를 행하는 시스템의 총칭이다.

장해물 위치 검출 장치(56a, 56b)는, 카메라나 레이더에 의해 구성하고, 작업자나 덤프 트럭 등, 접촉해서는 안 되는 주변의 장해물의, 선회체(20)에 대한 위치를 검출한다. 또한, 도 1에서는 장해물 위치 검출 장치는 선회체(20)(선회 프레임(21))의 전후에 2개 탑재하고 있지만, 탑재 위치는 임의로 변경 가능하며, 1개여도 되고, 3개 이상이어도 된다.

<시스템 구성>

도 2는, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련되는 작업 기계의 일례인 유압 셔블의 시스템 구성도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 시스템은, 엔진(22), 엔진 컨트롤러(23), 주행용 유압 모터(13a, 13b), 선회용 유압 모터(27), 붐 실린더(32), 아암 실린더(34), 버킷 실린더(36), 작동유 탱크(46a, 46b), 유압 펌프(41a, 41b), 그 레귤레이터(42a, 42b), 파일럿 밸브(43a∼43d), 컨트롤 밸브(44), 파일럿압 제어 전자(電磁) 밸브(45a∼45l), 붐 경사각 센서(51), 아암 경사각 센서(52), 버킷 경사각 센서(53), 선회 각도 센서(54), GNSS 수신 장치(55a, 55b), 장해물 위치 검출 장치(56a, 56b), 엔진 컨트롤 다이얼(61), 이동 범위 설정 장치(62), 제어 장치(100)로 구성된다.

엔진(22)은, 엔진 컨트롤러(23)에 의해 제어되고, 엔진 컨트롤러(23)는, 제어 장치(100)가 출력하는 엔진 회전수 목표값에 실제의 엔진 회전수가 일치하도록, 엔진(22)의 연료 분사량이나 연료 분사 타이밍을 조정한다.

유압 펌프(41a, 41b)는, 가변 용적형의 유압 펌프이고, 엔진(22)에 의해 회전 구동되며, 회전수와 용적의 곱에 비례한 작동유를 (작동유 탱크(46a, 46b)로부터 컨트롤 밸브(44)를 개재하여 유압 액추에이터(13a, 13b, 27, 32, 34, 36)에)토출 한다.

레귤레이터(42a, 42b)는, 제어 장치(100)로부터의 제어 지령에 따라 구동되고, 유압 펌프(41a, 41b)의 용적을 변경한다.

주행 L 파일럿 밸브(43a)는, 대응하는 조작 레버(미도시)의 전후 방향의 기울기에 따라, 주행 L 전진 파일럿압(Pa), 주행 L 후진 파일럿압(Pb)을 생성한다. 주행 R 파일럿 밸브(43b)는, 대응하는 조작 레버(미도시)의 전후 방향의 기울기에 따라, 주행 R 전진 파일럿압(Pc), 주행 R 후진 파일럿압(Pd)을 생성한다. 선회·아암 파일럿 밸브(43c)는, 대응하는 조작 레버(미도시)의 전후 방향과 좌우 방향의 기울기에 따라, 선회 우측 파일럿압(Pe), 선회 좌측 파일럿압(Pf), 아암 덤프 파일럿압(Pg), 아암 크라우드 파일럿압(Ph)을 생성한다. 붐·버킷 파일럿 밸브(43d)는, 대응하는 조작 레버(미도시)의 전후 방향과 좌우 방향의 기울기에 따라, 붐 내림 파일럿압(Pi), 붐 올림 파일럿압(Pj), 버킷 크라우드 파일럿압(Pk), 버킷 덤프 파일럿압(Pl)을 생성한다. 또한, 파일럿 밸브(43a∼43d)는, 상기와 같이, 예를 들면 유압 셔블(1)의 운전석에 마련된 대응하는 조작 레버를 오퍼레이터가 움직이게 함으로써 파일럿압(Pa∼Pl)을 생성하도록 해도 되고, 자동 운전과 같이, 오퍼레이터가 조작 레버를 움직이게 하지 않고도, 제어 장치(100)에 의한 제어 지령에 의해 파일럿압(Pa∼Pl)을 생성하도록 해도 된다.

컨트롤 밸브(44)는, 각 유압 액추에이터(13a, 13b, 27, 32, 34, 36)에 대응한 파일럿압(Pa∼Pl)에 의해 구동되고, 유압 펌프(41a, 41b)로부터 유압 액추에이터(13a, 13b, 27, 32, 34, 36)로 흐르는 유량과, 유압 액추에이터(13a, 13b, 27, 32, 34, 36)로부터 작동유 탱크(46a, 46b)로 흐르는 유량을 조정한다.

파일럿압 제어 전자 밸브(45a∼45l)는, 제어 장치(100)의 제어 지령에 따라 파일럿압(Pa∼Pl)을 제한하여(파일럿압이 제한값 이상일 때는 제한값까지 저감하고, 제한값 이하일 때는 아무것도 하지 않음), 나중에 설명하는 바와 같이, 유압 액추에이터(13a, 13b, 27, 32, 34, 36)를 감속하거나, 정지한다.

엔진 컨트롤 다이얼(61)은, 예를 들면 유압 셔블(1)의 운전석에 있어 오퍼레이터가 엔진 회전수를 지시하는 수단이며, 오퍼레이터가 엔진 컨트롤 다이얼(61)을 돌리면 다이얼 각도에 따라 출력 전압이 변화한다.

이동 범위 설정 장치(62)는, 본 유압 셔블(1)의 이동 범위(=작업 영역)를 설정하고, 그 정보를 제어 장치(100)에 출력한다. 이동 범위란, 예정하고 있는 작업 내용에 있어서, 유압 셔블(1)이 주행하거나, 선회하거나, 프론트 작업기(30)를 사용하여 작업을 행함으로써, 주행체(10), 선회체(20), 프론트 작업기(30)가 이동하는 범위이다. 또한, 이동 범위 설정 장치(62)는, 유압 셔블(1)의 운전석에 있어 오퍼레이터가 조작·설정함으로써 제어 장치(100)에 정보를 보내도 되고, 유압 셔블(1)의 외측에 있어, 무선에 의해 제어 장치(100)에 정보를 보내도 된다.

제어 장치(100)는, 엔진 컨트롤 다이얼(61)의 출력 전압에 기초하여, 엔진 회전수 목표값을 엔진 컨트롤러(23)에 출력한다. 또한, 파일럿압(Pa∼Pl)을 센서에 의해 검출하고, 그 검출값과 파일럿압 제어 전자 밸브(45a∼45l)의 지령값에 기초하여, 유압 액추에이터(13a, 13b, 27, 32, 34, 36)에 흐르게 하는 유량을 확보하도록 레귤레이터(42a, 42b)를 제어한다.

또한, 제어 장치(100)는, 나중에 설명하는 바와 같이, 파일럿압 제어 전자 밸브(45a∼45l)를 제어함으로써, 유압 액추에이터(13a, 13b, 27, 32, 34, 36)를 감속하거나, 정지한다. 파일럿압 제어 전자 밸브(45a∼45l)의 제어 방법에 관하여, 도 3 등을 이용하여 설명한다.

<제어 장치의 기능 블록 구성 및 제어 내용>

도 3은, 본 발명의 제 1 실시형태의 제어 장치(100)의 기능 블록 구성도이다. 도 3은, 제어 장치(100)에 의한 파일럿압 제어 전자 밸브(45a∼45l)의 제어 방법의 일례, 특히, 그 중의 주행에 관련되는 파일럿압(Pa∼Pd)을 제어하는 파일럿압 제어 전자 밸브(45a∼45d)의 제어 방법의 일례를 나타내고 있다.

제어 장치(100)는, 도시하지 않지만, 각종 연산을 행하는 CPU, CPU에 의한 연산을 실행하기 위한 프로그램을 저장하는 ROM이나 HDD 등의 기억 장치, CPU가 프로그램을 실행할 때의 작업 영역이 되는 RAM, 다른 기기와 데이터를 송수신할 때의 인터페이스인 통신 인터페이스(통신 I/F) 등을 포함하는 마이크로컴퓨터(마이크로컴퓨터)로서 구성된다. 제어 장치(100)의 각 기능은, CPU가, 기억 장치에 저장된 각종 프로그램을 RAM에 로드하여 실행함으로써, 실현된다.

제어 장치(100)의 선회체 현재 위치·방향 연산부(101)에서는, GNSS 수신 장치(55a, 55b)에서 검출한 GNSS 수신 장치(55a)의 위치와 GNSS 수신 장치(55b)의 위치로부터, 선회체(20)의 선회 중심의 위치와, 선회체(20)의 방향(방위)을 연산하여 출력한다.

주행체 현재 위치·방향 연산부(102)에서는, 선회체 현재 위치·방향 연산부(101)에서 연산한 선회체(20)의 위치와 동일한 값을, 주행체(10)의 위치로서 출력한다. 또한, 선회체 현재 위치·방향 연산부(101)에서 연산한 선회체(20)의 방향과, 선회 각도 센서(54)가 검출한 선회 각도(주행체(10)와 선회체(20)의 상대 각도)로부터, 주행체(10)의 방향을 연산하여 출력한다.

주행체 위치·방향 연산부(103)에서는, 주행체 현재 위치·방향 연산부(102)로부터 입력한 주행체(10)의 현재의 위치와 방향으로부터, 최대 속도로 주행한 경우의 주행체(10)의 장래의 위치와 방향을 연산한다. 예를 들면, 전진 방향으로 최대 속도로 주행한 경우의 0.1초 후, 0.2초 후, 0.3초 후, …, 2.0초 후의 위치와, 후진 방향으로 최대 속도로 주행한 경우의 0.1초 후, 0.2초 후, 0.3초 후, …, 2.0초 후의 위치를 연산한다. 장래의 방향은, 현재의 방향과 동일하게 한다. 또한, 현재, 한창 주행하고 있는 중이면, 그 궤적을 유지하도록 주행한 경우의 0.1초 후, 0.2초 후, 0.3초 후, …, 2.0초 후의 위치와 방향을 연산해도 된다. 주행체 위치·방향 연산부(103)로부터는, 주행체 위치·방향 연산부(103)에서 연산한 주행체(10)의 장래의 위치와 방향의 정보와, 주행체 현재 위치·방향 연산부(102)에서 연산한 주행체(10)의 현재의 위치와 방향의 정보를 합쳐서 출력한다.

선회체 위치·방향 연산부(104)에서는, 주행체 위치·방향 연산부(103)에서 연산한 주행체(10)의 장래의 위치와 동일한 값을, 선회체(20)의 장래의 위치로 한다. 또한, 주행체 위치·방향 연산부(103)에서 연산한 주행체(10)의 장래의 방향과, 선회 각도 센서(54)가 검출한 선회 각도(주행체(10)와 선회체(20)의 상대 각도)로부터, (장래의 선회 각도가 현재와 동일하다고 가정하여)선회체(20)의 장래의 방향을 연산한다. 선회체 위치·방향 연산부(104)로부터는, 선회체 위치·방향 연산부(104)에서 연산한 선회체(20)의 장래의 위치와 방향의 정보와, 선회체 현재 위치·방향 연산부(101)에서 연산한 선회체(20)의 현재의 위치와 방향의 정보를 합쳐서 출력한다.

붐 위치·방향 연산부(105)에서는, 선회체 위치·방향 연산부(104)로부터 입력한 선회체(20)의 현재와 장래의 위치와 방향으로부터, 붐(31)의 선회체(20)와의 접속부의 현재와 장래의 위치를 연산하고, 그 연산값과 붐 경사각 센서(51)에서 검출한 붐(31)의 경사각으로부터, 붐(31)의 아암(33)과의 접속부의 현재와 장래의 위치를 연산하여, 그 연산값을 붐(31)의 현재와 장래의 위치로서 출력한다. 또한, 선회체 위치·방향 연산부(104)로부터 입력한 선회체(20)의 현재와 장래의 방향과 동일한 값을, 붐(31)의 현재와 장래의 방향으로서 출력한다.

아암 위치·방향 연산부(106)에서는, 붐 위치·방향 연산부(105)로부터 입력한 붐(31)의 현재와 장래의 위치와 방향과, 아암 경사각 센서(52)에서 검출한 아암(33)의 경사각으로부터, 아암(33)의 버킷(35)과의 접속부의 현재와 장래의 위치를 연산하고, 그 연산값을 아암(33)의 현재와 장래의 위치로서 출력한다. 또한, 붐 위치·방향 연산부(105)로부터 입력한 붐(31)의 현재와 장래의 방향과 동일한 값을 아암(33)의 현재와 장래의 방향으로서 출력한다.

버킷 위치·방향 연산부(107)에서는, 아암 위치·방향 연산부(106)로부터 입력한 아암(33)의 현재와 장래의 위치와 방향과, 버킷 경사각 센서(53)에서 검출한 버킷(35)의 경사각으로부터, 버킷(35)의 선단의 현재와 장래의 위치를 연산하고, 그 연산값을 버킷(35)의 현재와 장래의 위치로서 출력한다. 또한, 아암 위치·방향 연산부(106)로부터 입력한 아암(33)의 현재와 장래의 방향과 동일한 값을 버킷(35)의 현재와 장래의 방향으로서 출력한다.

제 1 제어 지령 연산부(108)에서는, 상술한 각 연산부(103∼107)가 출력한 정보와 이동 범위 설정 장치(62)에서 설정한 이동 범위의 정보를 입력하고, 기본적으로 이동 범위 설정 장치(62)에서 설정한 이동 범위에 기초하여 유압 액추에이터(13a, 13b, 27, 32, 34, 36)를 제어하기 위한 제 1 제어 지령을 연산한다.

제 1 제어 지령 연산부(108)에서는, 도 4의 플로우 차트에 나타낸 연산을 행한다. 먼저, 이동 범위 설정 장치(62)에서 이동 범위가 설정되어 있는지의 여부를 판정한다(S201). 이동 범위가 설정되어 있는 경우는(S201:Yes), 주행체(10), 선회체(20), 붐(31), 아암(33), 버킷(35)의 일부가, 현재 또는 장래, 이동 범위의 외측으로 나가는지의 여부를 판정한다(S202). 이동 범위의 외측으로 나가는 경우는(S202:Yes), 가장 빨리 나갈 때까지의 시간(현재, 이동 범위의 외측으로 나가 있을 때는, 제로)과, 주행의 최대 속도를 곱함으로써, 나갈 때까지의 주행 거리(여유량)를 연산하고, 그 값을 제 1 여유량으로 한다(S203). 이동 범위의 외측으로 나가지 않는 경우나(S202:No), 이동 범위가 설정되어 있지 않은 경우는(S201:No), 충분히 큰 값(후술하는 제 1 문턱값보다 큰 값)을 제 1 여유량으로 한다(S204). 그리고, 제 1 여유량이 제 1 문턱값 이하인지의 여부를 판정하여(S205), 제 1 여유량이 제 1 문턱값 이하일 때는(S205:Yes), 정지 지령을 제 1 제어 지령으로서 출력하고(S206), 제 1 여유량이 제 1 문턱값보다 클 때는(S205:No), 동작 계속 지령을 제 1 제어 지령으로서 출력한다(S207). 제 1 문턱값은, 미리 설정한 고정값이어도 되고, 내리막에서는 멈추기 어려워지는 것을 고려하여, 내려가는 방향의 경사가 강할수록 커지도록 문턱값을 변경해도 된다.

한편, 제 2 제어 지령 연산부(109)에서는, 상술한 각 연산부(103∼107)가 출력한 정보와 이동 범위 설정 장치(62)에서 설정한 이동 범위의 정보와 장해물 위치 검출 장치(56a, 56b)에서 검출한 장해물의 위치의 정보를 입력하고, 기본적으로 장해물 위치 검출 장치(56a, 56b)에서 검출한 장해물의 위치에 기초하여 유압 액추에이터(13a, 13b, 27, 32, 34, 36)를 제어하기 위한 제 2 제어 지령을 연산한다.

제 2 제어 지령 연산부(109)에서는, 도 5의 플로우 차트에 나타낸 연산을 행한다. 먼저, 이동 범위 설정 장치(62)에서 이동 범위가 설정되어 있는지의 여부를 판정한다(S301). 이동 범위가 설정되어 있는 경우는(S301:Yes), 이동 범위의 내측에 장해물이 있는지의 여부를 판정한다(S302). 이동 범위가 설정되어 있지 않은 경우는(S301:No), 장소에 관계없이 장해물이 있는지의 여부를 판정한다(S303). S302 또는 S303에서 장해물이 있는 경우는(S302, S303:Yes), 주행체(10), 선회체(20), 붐(31), 아암(33), 버킷(35)의 일부가, 현재 또는 장래, 장해물에 접촉하는지의 여부를 판정한다(S304). 장해물에 접촉하는 경우는(S304:Yes), 가장 빨리 접촉할 때까지의 시간(가령, 현재, 장해물에 접촉하고 있을 때는, 제로)과, 주행의 최대 속도를 곱함으로써, 접촉할 때까지의 주행 거리(여유량)를 연산하고, 그 값을 제 2 여유량으로 한다(S305). 장해물에 접촉하지 않는 경우나(S304:No), S302 또는 S303에서 장해물이 없는 경우는(S302, S303:No), 충분히 큰 값(후술하는 제 2 문턱값보다 큰 값)을 제 2 여유량으로 한다(S306). 그리고, 제 2 여유량이 제 2 문턱값 이하인지의 여부를 판정하여(S307), 제 2 여유량이 제 2 문턱값 이하일 때는(S307:Yes), 정지 지령을 제 2 제어 지령으로서 출력하고(S308), 제 2 여유량이 제 2 문턱값보다 클 때는(S307:No), 동작 계속 지령을 제 2 제어 지령으로서 출력한다(S309). 제 2 문턱값은, 미리 설정한 고정값이어도 되고, 내리막에서는 멈추기 어려워지는 것을 고려하여, 내려가는 방향의 경사가 강할수록 커지도록 문턱값을 변경해도 된다.

작업자나 덤프 트럭 등의 장해물은 이동하는 경우가 있으므로, 장해물(이동 범위에 진입하는 장해물)에 대한 정지 제어는, 이동 범위에 대한 정지 제어보다 여유를 가지고(빠른 타이밍에) 행하는 것이 바람직하다.

그래서, 제 2 제어 지령 연산부(109)에서 설정하는 제 2 문턱값은, 제 1 제어 지령 연산부(108)에서 설정하는 제 1 문턱값보다 큰 값으로 설정한다. 일례로서, 제 2 문턱값은 5m, 제 1 문턱값은 2m로 설정한다. 또한, 제 2 제어 지령 연산부(109)에서 설정하는 제 2 문턱값은, 장해물 위치 검출 장치(56a, 56b)에서 검출한 위치에 오차가 있는 것을 고려하여, 비교적 큰 값으로 설정해도 된다.

도 3으로 돌아가서, 제어 실행부(110)에서는, 제 1 제어 지령 연산부(108)로부터 입력한 제 1 제어 지령과 제 2 제어 지령 연산부(109)로부터 입력한 제 2 제어 지령 중 적어도 일방이 정지 지령일 때는, 그 중의 적절한 정지 지령을 선택하고, 주행을 정지하기 위해(상세하게는, 유압 액추에이터로서의 주행용 유압 모터(13a, 13b)를 정지하는 제어를 행하기 위해), 컨트롤 밸브(44)에 들어가는 주행 L 전진 파일럿압(Pa), 주행 L 후진 파일럿압(Pb), 주행 R 전진 파일럿압(Pc), 주행 R 후진 파일럿압(Pd)을 커트하도록(0MPa로 하도록), 파일럿압 제어 전자 밸브(45a∼45d)를 제어한다.

상세하게는, 제어 실행부(110)에서는, 제 1 제어 지령 연산부(108)로부터 입력한 제 1 제어 지령과 제 2 제어 지령 연산부(109)로부터 입력한 제 2 제어 지령 중 일방이 정지 지령일 때는, 그 정지 지령을 선택하고, 상술한 바와 같이, 파일럿압 제어 전자 밸브(45a∼45d)를 제어한다.

또한, 제어 실행부(110)에서는, 제 1 제어 지령 연산부(108)로부터 입력한 제 1 제어 지령과 제 2 제어 지령 연산부(109)로부터 입력한 제 2 제어 지령의 양방이 정지 지령일 때는, 그 중의 주행을 보다 빠르게 정지하는 쪽(유압 액추에이터로서의 주행용 유압 모터(13a, 13b)를 보다 빠르게 정지하는 쪽)의 정지 지령을 선택하고, 상술한 바와 같이, 파일럿압 제어 전자 밸브(45a∼45d)를 제어한다.

이 때, 나머지의 파일럿압 제어 전자 밸브(45e∼45l)에 관해서는, 파일럿압을 커트해도 되고, 커트하지 않아도 된다. 파일럿압을 커트하여 움직임을 멈추면, 주행뿐만 아니라 모든 액추에이터가 멈추므로, 오퍼레이터는 유압 셔블(1) 전체의 움직임을 이해하기 쉽다. 파일럿압을 커트하지 않으면, 주행 이외의 움직임은 계속되므로, 편리성이 좋다.

어느 경우나, 상술한 주행 정지 제어에 의해, 차체(주행체(10), 선회체(20))나 작업기(프론트 작업기(30)의 붐(31), 아암(33), 버킷(35))가, 설정한 이동 범위의 외측으로 나가거나, 검출한 장해물과 접촉할 가능성을 낮출 수 있다.

또한, 제어 실행부(110)에서는, 제 1 제어 지령 연산부(108)로부터 입력한 제 1 제어 지령과 제 2 제어 지령 연산부(109)로부터 입력한 제 2 제어 지령의 양방이 동작 계속 지령일 때는, 현재의 주행을 계속하기 위해, 컨트롤 밸브(44)에 들어가는 주행 L 전진 파일럿압(Pa), 주행 L 후진 파일럿압(Pb), 주행 R 전진 파일럿압(Pc), 주행 R 후진 파일럿압(Pd)을 유지하도록, 파일럿압 제어 전자 밸브(45a∼45d)를 제어한다.

이와 같이, 제 1 실시형태의 작업 기계로서의 유압 셔블(1)은, 이동 가능한 차체(주행체(10), 선회체(20)), 또는, 차체에 이동 가능하게 장착 설치된 작업기(프론트 작업기(30)의 붐(31), 아암(33), 버킷(35))와, 상기 작업기 또는 상기 차체를 구동하는 액추에이터(주행용 유압 모터(13a, 13b), 선회용 유압 모터(27), 붐 실린더(32), 아암 실린더(34), 버킷 실린더(36))와, 상기 작업기 또는 상기 차체의 이동 범위를 설정하는 이동 범위 설정 장치(62)와, 주변의 장해물의 위치를 검출하는 장해물 위치 검출 장치(56a, 56b)와, 상기 액추에이터를 제어하는 제어 장치(100)를 구비한다. 상기 제어 장치(100)는, 상기 이동 범위에 기초하여 상기 액추에이터를 제어하는 제 1 제어 지령을 연산하는 제 1 제어 지령 연산부(108)와, 상기 이동 범위의 내측의 상기 장해물의 위치, 또는, 상기 이동 범위가 설정되어 있지 않을 때의 상기 장해물의 위치에 기초하여 상기 액추에이터를 제어하는 제 2 제어 지령을 연산하는 제 2 제어 지령 연산부(109)와, 상기 제 1 제어 지령과 상기 제 2 제어 지령 중, 상기 작업기 또는 상기 차체가 보다 빨리 정지하는 쪽을 선택하여 상기 액추에이터의 제어를 실행하는 제어 실행부(110)를 구비한다.

또한, 상기 제 1 제어 지령 연산부(108)는, 상기 작업기 또는 상기 차체가, 상기 이동 범위의 외측으로 나갈 때까지의 여유량을 연산하여 그 값을 제 1 여유량으로 하고, 상기 제 1 여유량이 제 1 문턱값 이하일 때는 상기 제 1 제어 지령을 정지 지령으로 하며, 상기 제 1 여유량이 상기 제 1 문턱값보다 클 때는 상기 제 1 제어 지령을 동작 계속 지령으로 한다. 상기 제 2 제어 지령 연산부(109)는, 상기 작업기 또는 상기 차체가, 상기 이동 범위의 내측의 상기 장해물, 또는, 상기 이동 범위가 설정되어 있지 않을 때의 상기 장해물과 접촉할 때까지의 여유량을 연산하여 그 값을 제 2 여유량으로 하고, 상기 제 2 여유량이 제 2 문턱값 이하일 때는 상기 제 2 제어 지령을 정지 지령으로 하며, 상기 제 2 여유량이 상기 제 2 문턱값보다 클 때는 상기 제 2 제어 지령을 동작 계속 지령으로 한다. 상기 제어 실행부(110)는, 상기 제 1 제어 지령과 상기 제 2 제어 지령 중 적어도 일방이 정지 지령일 때는, 상기 액추에이터를 정지하는 제어를 행한다. 상기 제 2 문턱값은, 상기 제 1 문턱값보다 크다.

여기서, 상기 제 2 문턱값은, 상기 제 1 문턱값보다 크므로, 장해물에 대한 정지 제어는, 이동 범위에 대한 정지 제어보다 여유를 가지고(빠른 타이밍에) 행하는 것이 가능해진다.

이상과 같이, 제 1 실시형태에 의하면, 장해물에 대해서는 여유를 가지고 정지 제어를 행하지만, 이동 범위에 대해서는 비교적 여유를 갖지 않고(여유값을 최소한으로 억제하여) 정지 제어를 행하므로, 미리 이동 범위를 설정하여 작업자나 덤프 트럭 등이, 설정한 이동 범위의 내측에 들어가지 않도록 하면, 차체가 정지하는 빈도를 억제할 수 있어, 작업 효율의 악화를 억제할 수 있다. 또한, 작업자나 덤프 트럭 등이 본 작업 기계의 이동 범위의 내측에 들어갔을 때는, 차체는 여유를 가지고 정지 제어를 행하므로, 작업자나 덤프 트럭 등과 접촉할 가능성을 낮출 수 있다.

[제 2 실시형태]

다음에, 본 발명의 제 2 실시형태를 설명한다.

제 2 실시형태는, 제 1 실시형태의 제어 장치(100)의 제 2 제어 지령 연산부(109)의 연산 내용이 상이할 뿐이고, 다른 것은 제 1 실시형태와 동일하다.

제 2 실시형태의 제 2 제어 지령 연산부(109)에서는, 도 6의 플로우 차트에 나타낸 연산을 행한다. 도 6의 S301∼S303, S306∼S309의 연산 내용은, 제 1 실시형태(도 5 참조)와 동일하다. 본 제 2 실시형태에서는, S302 또는 S303에서 장해물이 있는 경우는(S302, S303:Yes), 장해물의 주위를, 장해물이 현재 또는 장래에 존재할 가능성이 있는 범위로서 설정한다(이 범위를 장해물 존재 범위라고 함)(S311). 이 범위는, 미리 설정한 고정값이어도 되고, 장해물이 이동하는 것을 고려하여, 시간의 경과에 따라서 커지도록 해도 된다. 시간의 경과에 따라서 커지도록 하는 경우, 장해물 존재 범위는, 현재의 범위와, 0.1초 후, 0.2초 후, 0.3초 후, …, 2.0초 후의 범위를, 각각 설정한다. 또한, 장해물 존재 범위는, 장해물의 주위, 수m의 원형의 영역이어도 되고, 장해물이 이동하는 것을 고려하여, 이동 방향측이 커지도록 해도 된다. 이어서, 주행체(10), 선회체(20), 붐(31), 아암(33), 버킷(35)의 일부가, 현재 또는 장래, 장해물 존재 범위에 들어가는지의 여부를 판정한다(S312). 장해물 존재 범위에 들어가는 경우는(S312:Yes), 장해물 존재 범위에 들어갈 때까지의 시간(가령, 현재, 장해물 존재 범위에 들어가 있을 때는, 제로)과, 주행의 최대 속도를 곱함으로써, 들어갈 때까지의 주행 거리(여유량)를 연산하고, 그 값을 제 2 여유량으로 한다(S313).

제 2 실시형태에서는, 장해물의 주위에 설정한 장해물 존재 범위에 대하여 정지 제어를 행하기 때문에, 장해물 자체에 대해서는 여유를 가진 정지 제어를 행하게 된다. 따라서, 제 1 실시형태와는 달리, 제 2 제어 지령 연산부(109)에서 설정하는 제 2 문턱값은, 제 1 제어 지령 연산부(108)에서 설정하는 제 1 문턱값보다 크게 하지 않아도 된다. 일례로서, 제 2 문턱값은, 제 1 문턱값과 동일한 값(예를 들면 2m)으로 설정해도 된다.

이와 같이, 제 2 실시형태에서는, 상기 제 1 제어 지령 연산부(108)는, 상기 작업기 또는 상기 차체가, 상기 이동 범위의 외측으로 나갈 때까지의 여유량을 연산하여 그 값을 제 1 여유량으로 하고, 상기 제 1 여유량이 제 1 문턱값 이하일 때는 상기 제 1 제어 지령을 정지 지령으로 하며, 상기 제 1 여유량이 상기 제 1 문턱값보다 클 때는 상기 제 1 제어 지령을 동작 계속 지령으로 한다. 상기 제 2 제어 지령 연산부(109)는, 상기 이동 범위의 내측의 상기 장해물의 주위, 또는, 상기 이동 범위가 설정되어 있지 않을 때의 상기 장해물의 주위를 장해물 존재 범위로 설정하고, 상기 작업기 또는 상기 차체가, 상기 장해물 존재 범위에 들어갈 때까지의 여유량을 연산하여 그 값을 제 2 여유량으로 하고, 상기 제 2 여유량이 제 2 문턱값 이하일 때는 상기 제 2 제어 지령을 정지 지령으로 하며, 상기 제 2 여유량이 상기 제 2 문턱값보다 클 때는 상기 제 2 제어 지령을 동작 계속 지령으로 한다. 상기 제어 실행부(110)는, 상기 제 1 제어 지령과 상기 제 2 제어 지령 중 적어도 일방이 정지 지령일 때는, 상기 액추에이터를 정지하는 제어를 행한다.

이상과 같이, 제 2 실시형태에 있어서도, 장해물에 대해서는 여유를 가지고 정지 제어를 행하지만, 이동 범위에 대해서는 비교적 여유를 갖지 않고(여유값을 최소한으로 억제하여) 정지 제어를 행하므로, 미리 이동 범위를 설정하여 작업자나 덤프 트럭 등이, 설정한 이동 범위의 내측에 들어가지 않도록 하면, 차체가 정지하는 빈도를 억제할 수 있어, 작업 효율의 악화를 억제할 수 있다. 또한, 작업자나 덤프 트럭 등이 본 작업 기계의 이동 범위의 내측에 들어갔을 때는, 차체는 여유를 가지고 정지 제어를 행하므로, 작업자나 덤프 트럭 등과 접촉할 가능성을 낮출 수 있다.

[제 3 실시형태]

다음에, 본 발명의 제 3 실시형태에 관하여 설명한다.

제 3 실시형태는, 제 1 실시형태의 제어 장치(100)의 제 1 제어 지령 연산부(108), 제 2 제어 지령 연산부(109), 제어 실행부(110)의 연산 내용이 상이할 뿐, 다른 것은 제 1 실시형태와 동일하다.

제 3 실시형태의 제 1 제어 지령 연산부(108)에서는, 도 7의 플로우 차트에 나타낸 연산을 행한다. 도 7의 S201∼S203의 연산 내용은, 제 1 실시형태(도 4 참조)와 동일하다. 본 제 3 실시형태에서는, 주행체(10), 선회체(20), 붐(31), 아암(33), 버킷(35)의 일부가, 현재 또는 장래, 이동 범위의 외측으로 나가지 않는 경우나(S202:No), 이동 범위 설정 장치(62)에서 이동 범위가 설정되어 있지 않은 경우는(S201:No), 후술하는 도 9에서 제 1 속도 제한값이 최대 속도가 되는 여유량(X1)보다 충분히 큰 값을 제 1 여유량으로 한다(S221). 이어서, 도 9를 이용하여, 제 1 여유량으로부터 제 1 속도 제한값을 연산하고, 그 값을 제 1 제어 지령으로서 출력한다(S222).

도 9의 제 1 속도 제한값은, 유압 액추에이터(13a, 13b, 27, 32, 34, 36)를 감속, 정지하는 제어를 행하기 위한 속도 제한값(속도 상한값)이고, 제 1 여유량이 클수록 커지도록(환언하면, 제 1 여유량이 작을수록 작아지도록) 설정한다. 도 9의 값은, 미리 설정한 고정값이어도 되고, 내리막에서는 멈추기 어려워지는 것을 고려하여, 내려가는 방향의 경사가 강할수록 작아지도록 값을 변경해도 된다.

한편, 제 3 실시형태의 제 2 제어 지령 연산부(109)에서는, 도 8의 플로우 차트에 나타낸 연산을 행한다. 도 8의 S301∼S305의 연산 내용은, 제 1 실시형태(도 5 참조)와 동일하다. 본 제 3 실시형태에서는, 주행체(10), 선회체(20), 붐(31), 아암(33), 버킷(35)의 일부가, 현재 또는 장래, 장해물에 접촉하지 않는 경우나(S304:No), S302 또는 S303에서 장해물이 없는 경우는(S302, S303:No), 후술하는 도 9에서 제 2 속도 제한값이 최대 속도가 되는 여유량(X2)보다 충분히 큰 값을 제 2 여유량으로 한다(S321). 이어서, 도 9를 이용하여, 제 2 여유량으로부터 제 2 속도 제한값을 연산하고, 그 값을 제 2 제어 지령으로서 출력한다(S322).

도 9의 제 2 속도 제한값은, 유압 액추에이터(13a, 13b, 27, 32, 34, 36)를 감속, 정지하는 제어를 행하기 위한 속도 제한값(속도 상한값)이고, 제 2 여유량이 클수록 커지도록(환언하면, 제 2 여유량이 작을수록 작아지도록) 설정한다. 도 9의 값은, 미리 설정한 고정값이어도 되고, 내리막에서는 멈추기 어려워지는 것을 고려하여, 내려가는 방향의 경사가 강할수록 작아지도록 값을 변경해도 된다.

작업자나 덤프 트럭 등의 장해물은 이동하는 경우가 있으므로, 장해물(이동 범위에 진입하는 장해물)에 대해서는 여유를 가지고 감속, 정지할 수 있도록, 제 2 제어 지령 연산부(109)에서 이용하는 제 2 속도 제한값은, 적어도 일부의 범위(상세하게는, 제 1 여유량이 미리 정한 하한값으로서 제 1 속도 제한값이 제로가 되는 값보다 크고, 또한, 제 2 여유량이 미리 정한 상한값으로서 제 2 속도 제한값이 최대 속도가 되는 값보다 작은 경우)에서는, 제 1 여유량과 제 2 여유량이 동일해도, 제 1 제어 지령 연산부(108)에서 이용하는 제 1 속도 제한값보다 작은 값으로 설정한다. 또한, 제 2 제어 지령 연산부(109)에서 이용하는 제 2 속도 제한값은, 장해물 위치 검출 장치(56a, 56b)에서 검출한 위치에 오차가 있는 것을 고려하여, 비교적 작은 값으로 설정해도 된다.

제 3 실시형태의 제어 실행부(110)에서는, 제 1 제어 지령 연산부(108)로부터 입력한 제 1 제어 지령(제 1 속도 제한값)과 제 2 제어 지령 연산부(109)로부터 입력한 제 2 제어 지령(제 2 속도 제한값) 중 작은 쪽(환언하면, 유압 액추에이터(13a, 13b, 27, 32, 34, 36), 나아가서는, 차체(주행체(10), 선회체(20)) 또는 작업기(프론트 작업기(30)의 붐(31), 아암(33), 버킷(35))가 보다 크게 감속하는 쪽)의 값을 선택하여 주행 속도 제한값으로 하고, 주행 속도가 주행 속도 제한값보다 클 때는, 주행 속도를 주행 속도 제한값 이하로 하기 위해(상세하게는, 유압 액추에이터로서의 주행용 유압 모터(13a, 13b)의 회전 속도가 주행 속도 제한값에 대응한 회전 속도 제한값보다 클 때는, 주행용 유압 모터(13a, 13b)의 회전 속도가 회전 속도 제한값 이하가 되도록 제어를 행하기 위해), 컨트롤 밸브(44)에 들어가는 주행 L 전진 파일럿압(Pa), 주행 L 후진 파일럿압(Pb), 주행 R 전진 파일럿압(Pc), 주행 R 후진 파일럿압(Pd)을 제한하도록, 파일럿압 제어 전자 밸브(45a∼45d)를 제어한다.

상술한 본 제어에 의해, 차체(주행체(10), 선회체(20))나 작업기(프론트 작업기(30)의 붐(31), 아암(33), 버킷(35))가, 설정한 이동 범위의 외측이나 장해물에 접근함에 따라 주행 속도가 낮아지므로, 설정한 이동 범위의 외측으로 나가거나, 검출한 장해물과 접촉할 가능성을 낮출 수 있다.

이와 같이, 제 3 실시형태에서는, 상기 제어 장치(100)는, 상기 이동 범위에 기초하여 상기 액추에이터를 제어하는 제 1 제어 지령을 연산하는 제 1 제어 지령 연산부(108)와, 상기 이동 범위의 내측의 상기 장해물의 위치, 또는, 상기 이동 범위가 설정되어 있지 않을 때의 상기 장해물의 위치에 기초하여 상기 액추에이터를 제어하는 제 2 제어 지령을 연산하는 제 2 제어 지령 연산부(109)와, 상기 제 1 제어 지령과 상기 제 2 제어 지령 중, 상기 작업기 또는 상기 차체가 보다 크게 감속하는 쪽을 선택하여 상기 액추에이터의 제어를 실행하는 제어 실행부(110)를 구비한다.

또한, 상기 제 1 제어 지령 연산부(108)는, 상기 작업기 또는 상기 차체가, 상기 이동 범위의 외측으로 나갈 때까지의 여유량을 연산하여 그 값을 제 1 여유량으로 하고, 상기 제 1 여유량이 클수록 커지도록 상기 작업기 또는 상기 차체의 제 1 속도 제한값을 설정하여 그 값을 상기 제 1 제어 지령으로 한다. 상기 제 2 제어 지령 연산부(109)는, 상기 작업기 또는 상기 차체가, 상기 이동 범위의 내측의 상기 장해물, 또는, 상기 이동 범위가 설정되어 있지 않을 때의 상기 장해물과 접촉할 때까지의 여유량을 연산하여 그 값을 제 2 여유량으로 하고, 상기 제 2 여유량이 클수록 커지도록 상기 작업기 또는 상기 차체의 제 2 속도 제한값을 설정하여 그 값을 상기 제 2 제어 지령으로 한다. 상기 제어 실행부(110)는, 상기 제 1 속도 제한값과 상기 제 2 속도 제한값 중 작은 쪽의 값을 속도 제한값으로 하고, 상기 액추에이터의 속도가 상기 속도 제한값보다 클 때는, 상기 액추에이터의 속도가 상기 속도 제한값 이하가 되도록 제어를 행한다. 상기 제 1 여유량이 미리 정한 하한값보다 크고, 또한, 상기 제 2 여유량이 미리 정한 상한값보다 작은 경우, 상기 제 1 여유량과 상기 제 2 여유량이 동일해도, 상기 제 2 속도 제한값은 상기 제 1 속도 제한값보다 작다.

여기서, 상기 제 1 여유량과 상기 제 2 여유량이 동일해도, 상기 제 2 속도 제한값은 상기 제 1 속도 제한값보다 작으므로, 장해물에 대해서는 여유를 가지고 감속, 정지할 수 있다.

이상과 같이, 제 3 실시형태에 있어서도, 장해물에 대해서는 여유를 가지고 감속 제어를 행하지만, 이동 범위에 대해서는 비교적 여유를 갖지 않고(여유값을 최소한으로 억제하여) 감속 제어를 행하므로, 미리 이동 범위를 설정하여 작업자나 덤프 트럭 등이, 설정한 이동 범위의 내측에 들어가지 않도록 하면, 차체가 감속하는 빈도를 억제할 수 있어, 작업 효율의 악화를 억제할 수 있다. 또한, 작업자나 덤프 트럭 등이 본 작업 기계의 이동 범위의 내측에 들어갔을 때는, 차체는 여유를 가지고 감속 제어를 행하므로, 작업자나 덤프 트럭 등과 접촉할 가능성을 낮출 수 있다.

[제 4 실시형태]

다음에, 본 발명의 제 4 실시형태에 관하여 설명한다.

제 4 실시형태는, 제 3 실시형태의 제어 장치(100)의 제 2 제어 지령 연산부(109)의 연산 내용이 상이할 뿐, 다른 것은 제 3 실시형태와 동일하다.

제 4 실시형태의 제 2 제어 지령 연산부(109)에서는, 도 10의 플로우 차트에 나타낸 연산을 행한다. 도 10의 S301∼S303, S321, S322의 연산 내용은, 제 3 실시형태(도 8 참조)와 동일하다. 또한, 도 10의 S311∼S313의 연산 내용은, 제 2 실시형태(도 6 참조)와 동일하다.

제 4 실시형태에서는, 장해물의 주위에 설정한 장해물 존재 범위에 대하여 감속 제어를 행하기 때문에, 장해물 자체에 대해서는 여유를 가진 감속 제어를 행하게 된다. 따라서, 제 3 실시형태와는 달리, 제 2 제어 지령 연산부(109)에서 이용하는 제 2 속도 제한값은, 제 1 제어 지령 연산부(108)에서 이용하는 제 1 속도 제한값보다 작게 하지 않아도 된다. 일례로서, 제 2 속도 제한값은, 제 1 속도 제한값과 동일한 값으로 설정해도 된다.

이와 같이, 제 4 실시형태에서는, 상기 제 1 제어 지령 연산부(108)는, 상기 작업기 또는 상기 차체가, 상기 이동 범위의 외측으로 나갈 때까지의 여유량을 연산하여 그 값을 제 1 여유량으로 하고, 상기 제 1 여유량이 클수록 커지도록 상기 작업기 또는 상기 차체의 제 1 속도 제한값을 설정하여 그 값을 상기 제 1 제어 지령으로 한다. 상기 제 2 제어 지령 연산부(109)는, 상기 이동 범위의 내측의 상기 장해물의 주위, 또는, 상기 이동 범위가 설정되어 있지 않을 때의 상기 장해물의 주위를 장해물 존재 범위로 설정하고, 상기 작업기 또는 상기 차체가, 상기 장해물 존재 범위에 들어갈 때까지의 여유량을 연산하여 그 값을 제 2 여유량으로 하고, 상기 제 2 여유량이 클수록 커지도록 상기 작업기 또는 상기 차체의 제 2 속도 제한값을 설정하여 그 값을 상기 제 2 제어 지령으로 한다. 상기 제어 실행부(110)는, 상기 제 1 속도 제한값과 상기 제 2 속도 제한값 중 작은 쪽의 값을 속도 제한값으로 하고, 상기 액추에이터의 속도가 상기 속도 제한값보다 클 때는, 상기 액추에이터의 속도가 상기 속도 제한값 이하가 되도록 제어를 행한다.

이상과 같이, 제 4 실시형태에 있어서도, 장해물에 대해서는 여유를 가지고 감속 제어를 행하지만, 이동 범위에 대해서는 비교적 여유를 갖지 않고(여유값을 최소한으로 억제하여) 감속 제어를 행하므로, 미리 이동 범위를 설정하여 작업자나 덤프 트럭 등이, 설정한 이동 범위의 내측에 들어가지 않도록 하면, 차체가 감속하는 빈도를 억제할 수 있어, 작업 효율의 악화를 억제할 수 있다. 또한, 작업자나 덤프 트럭 등이 본 작업 기계의 이동 범위의 내측에 들어갔을 때는, 차체는 여유를 가지고 감속 제어를 행하므로, 작업자나 덤프 트럭 등과 접촉할 가능성을 낮출 수 있다.

[제 5 실시형태]

다음에, 본 발명의 제 5 실시형태에 관하여 설명한다.

제 5 실시형태는, 제 1 실시형태의 제어 장치(100)에 의한 파일럿압 제어 전자 밸브(45a∼45l)의 제어 방법이 상이할 뿐, 다른 것은 제 1 실시형태와 동일하다.

상술한 제 1 실시형태에서는, 파일럿압 제어 전자 밸브(45a∼45l) 중의 주행에 관련되는 파일럿압(Pa∼Pd)을 제어하는 파일럿압 제어 전자 밸브(45a∼45d)를 제어함으로써, 차체(주행체(10), 선회체(20))를 감속하거나, 정지하는 제어를 행하는 것으로 했지만, 제 5 실시형태에서는, 선회에 관련되는 파일럿압(Pe, Pf)을 제어하는 파일럿압 제어 전자 밸브(45e, 45f)를 제어함으로써, 차체(선회체(20))를 감속하거나, 정지하는 제어를 행하는 것으로 한다.

도 11은, 본 발명의 제 5 실시형태의 제어 장치(100)의 기능 블록 구성도이다. 도 11은, 제어 장치(100)에 의한 파일럿압 제어 전자 밸브(45a∼45l)의 제어 방법의 일례, 특히, 그 중의 선회에 관련되는 파일럿압(Pe, Pf)을 제어하는 파일럿압 제어 전자 밸브(45e, 45f)의 제어 방법의 일례를 나타내고 있다. 도 11의 선회체 현재 위치·방향 연산부(101), 붐 위치·방향 연산부(105), 아암 위치·방향 연산부(106), 버킷 위치·방향 연산부(107)의 연산 내용은 제 1 실시형태(도 3 참조)와 동일하지만, 제 1 실시형태의 주행체 현재 위치·방향 연산부(102) 및 주행체 위치·방향 연산부(103)가 생략되고, 선회체 위치·방향 연산부(104), 제 1 제어 지령 연산부(108), 제 2 제어 지령 연산부(109), 제어 실행부(110)의 연산 내용은 제 1 실시형태와 상이하다.

선회체 위치·방향 연산부(104)에서는, 선회체 현재 위치·방향 연산부(101)에서 연산한 선회체(20)의 현재의 방향으로부터, 최대 각속도로 선회한 경우의 선회체(20)의 장래의 방향을 연산한다. 예를 들면, 우측 방향으로 최대 각속도로 선회한 경우의 0.1초 후, 0.2초 후, 0.3초 후, …, 2.0초 후의 방향과, 좌측 방향으로 최대 각속도로 선회한 경우의 0.1초 후, 0.2초 후, 0.3초 후, …, 2.0초 후의 방향을 연산한다. 선회체(20)의 장래의 위치는, 선회체 현재 위치·방향 연산부(101)에서 연산한 선회체(20)의 현재의 위치와 동일하게 한다. 또한, 현재, 한창 선회하고 있는 중이면, 현재 선회하고 있는 방향에서만, 장래의 방향을 연산해도 된다. 선회체 위치·방향 연산부(104)로부터는, 선회체 위치·방향 연산부(104)에서 연산한 선회체(20)의 장래의 위치와 방향의 정보와, 선회체 현재 위치·방향 연산부(101)에서 연산한 선회체(20)의 현재의 위치와 방향의 정보를 합쳐서 출력한다.

제 1 제어 지령 연산부(108)에서는, 도 12의 플로우 차트에 나타낸 연산을 행한다. 제 5 실시형태의 본 연산은, 제 1 실시형태(의 S202, S203)(도 4 참조)와 S252, S253의 연산 내용이 상이할 뿐, 다른 것은 동일하다.

본 제 5 실시형태에서는, 이동 범위 설정 장치(62)에서 이동 범위가 설정되어 있는 경우는(S201:Yes), 선회체(20), 붐(31), 아암(33), 버킷(35)의 일부가, 현재 또는 장래, 이동 범위의 외측으로 나가는지의 여부를 판정한다(제 1 실시형태에서는, 주행체(10)가 이동 범위의 외측으로 나가는지의 여부의 판정도 행함)(S252). 이동 범위의 외측으로 나가는 경우는(S252:Yes), 이동 범위의 외측으로 나갈 때까지의 시간(현재, 이동 범위의 외측으로 나가 있을 때는, 제로)과, 선회의 최대 각속도를 곱함으로써, 나갈 때까지의 선회 각도(여유량)를 연산하고, 그 값을 제 1 여유량으로 한다(S253). S252, S253 이외는 제 1 실시형태와 동일한 연산을 행하여, 제 1 제어 지령(정지 지령, 또는, 동작 계속 지령)을 설정한다.

제 2 제어 지령 연산부(109)에서는, 도 13의 플로우 차트에 나타낸 연산을 행한다. 제 5 실시형태의 본 연산은, 제 1 실시형태(의 S304, S305)(도 5 참조)와 S354, S355의 연산 내용이 상이할 뿐, 다른 것은 동일하다.

본 제 5 실시형태에서는, S302 또는 S303에서 장해물이 있는 경우는(S302, S303:Yes), 선회체(20), 붐(31), 아암(33), 버킷(35)의 일부가, 현재 또는 장래, 장해물에 접촉하는지의 여부를 판정한다(제 1 실시형태에서는, 주행체(10)가 장해물에 접촉하는지의 여부의 판정도 행함)(S354). 장해물에 접촉하는 경우는(S354:Yes), 장해물에 접촉할 때까지의 시간(가령, 현재, 장해물에 접촉하고 있을 때는, 제로)과, 선회의 최대 각속도를 곱함으로써, 접촉할 때까지의 선회 각도(여유량)를 연산하고, 그 값을 제 2 여유량으로 한다(S355). S354, S355 이외는 제 1 실시형태와 동일한 연산을 행하여, 제 2 제어 지령(정지 지령, 또는, 동작 계속 지령)을 설정한다.

또한, 제 5 실시형태에 있어서도, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 제 2 제어 지령 연산부(109)에서 설정하는 제 2 문턱값은, 제 1 제어 지령 연산부(108)에서 설정하는 제 1 문턱값보다 큰 값으로 설정한다.

도 11로 돌아가서, 제어 실행부(110)에서는, 제 1 제어 지령 연산부(108)로부터 입력한 제 1 제어 지령과 제 2 제어 지령 연산부(109)로부터 입력한 제 2 제어 지령 중 적어도 일방이 정지 지령일 때는, 그 중의 적절한 정지 지령을 선택하고, 선회를 정지하기 위해(상세하게는, 유압 액추에이터로서의 선회용 유압 모터(27)를 정지하는 제어를 행하기 위해), 컨트롤 밸브(44)에 들어가는 선회 우측 파일럿압(Pe), 선회 좌측 파일럿압(Pf)을 커트하도록(0MPa로 하도록), 파일럿압 제어 전자 밸브(45e, 45f)를 제어한다.

상세하게는, 제어 실행부(110)에서는, 제 1 제어 지령 연산부(108)로부터 입력한 제 1 제어 지령과 제 2 제어 지령 연산부(109)로부터 입력한 제 2 제어 지령 중 일방이 정지 지령일 때는, 그 정지 지령을 선택하고, 상술한 바와 같이, 파일럿압 제어 전자 밸브(45e, 45f)를 제어한다.

또한, 제어 실행부(110)에서는, 제 1 제어 지령 연산부(108)로부터 입력한 제 1 제어 지령과 제 2 제어 지령 연산부(109)로부터 입력한 제 2 제어 지령의 양방이 정지 지령일 때는, 그 중의 선회를 보다 빠르게 정지하는 쪽(유압 액추에이터로서의 선회용 유압 모터(27)를 보다 빠르게 정지하는 쪽)의 정지 지령을 선택하고, 상술한 바와 같이, 파일럿압 제어 전자 밸브(45e, 45f)를 제어한다.

이 때, 나머지의 파일럿압 제어 전자 밸브(45a∼45d, 45g∼45l)에 관해서는, 파일럿압을 커트해도 되고, 커트하지 않아도 된다. 파일럿압을 커트하여 움직임을 멈추면, 선회뿐만 아니라 모든 액추에이터가 멈추므로, 오퍼레이터는 유압 셔블(1) 전체의 움직임을 이해하기 쉽다. 파일럿압을 커트하지 않으면, 선회 이외의 움직임은 계속되므로, 편리성이 좋다.

어느 경우나, 상술한 선회 정지 제어에 의해, 차체(선회체(20))나 작업기(프론트 작업기(30)의 붐(31), 아암(33), 버킷(35))가, 설정한 이동 범위의 외측으로 나가거나, 검출한 장해물과 접촉할 가능성을 낮출 수 있다.

또한, 제어 실행부(110)에서는, 제 1 제어 지령 연산부(108)로부터 입력한 제 1 제어 지령과 제 2 제어 지령 연산부(109)로부터 입력한 제 2 제어 지령의 양방이 동작 계속 지령일 때는, 현재의 선회를 계속하기 위해, 컨트롤 밸브(44)에 들어가는 선회 우측 파일럿압(Pe), 선회 좌측 파일럿압(Pf)을 유지하도록, 파일럿압 제어 전자 밸브(45e, 45f)를 제어한다.

이상과 같이, 제 5 실시형태에 있어서도, 장해물에 대해서는 여유를 가지고 정지 제어를 행하지만, 이동 범위에 대해서는 비교적 여유를 갖지 않고(여유값을 최소한으로 억제하여) 정지 제어를 행하므로, 미리 이동 범위를 설정하여 작업자나 덤프 트럭 등이, 설정한 이동 범위의 내측에 들어가지 않도록 하면, 차체가 정지하는 빈도를 억제할 수 있어, 작업 효율의 악화를 억제할 수 있다. 또한, 작업자나 덤프 트럭 등이 본 작업 기계의 이동 범위의 내측에 들어갔을 때는, 차체는 여유를 가지고 정지 제어를 행하므로, 작업자나 덤프 트럭 등과 접촉할 가능성을 낮출 수 있다.

또한, 여기서는, 제 5 실시형태를 제 1 실시형태에 대한 변형 형태로서 설명했지만, 예를 들면 제 2∼제 4 실시형태와 조합하여 적용할 수 있음은 상세히 서술할 것 까지도 없다.

[제 6 실시형태]

다음에, 본 발명의 제 6 실시형태에 관하여 설명한다.

제 6 실시형태는, 제 1 실시형태의 제어 장치(100)에 의한 파일럿압 제어 전자 밸브(45a∼45l)의 제어 방법이 상이할 뿐, 다른 것은 제 1 실시형태와 동일하다.

상술한 제 1 실시형태에서는, 파일럿압 제어 전자 밸브(45a∼45l) 중의 주행에 관련되는 파일럿압(Pa∼Pd)을 제어하는 파일럿압 제어 전자 밸브(45a∼45d)를 제어함으로써, 차체(주행체(10), 선회체(20))를 감속하거나, 정지하는 제어를 행하는 것으로 했지만, 제 6 실시형태에서는, 작업기(프론트 작업기(30))의 이동에 관련되는 파일럿압(Pg∼Pl)을 제어하는 파일럿압 제어 전자 밸브(45g∼45l)를 제어함으로써, 작업기(프론트 작업기(30))를 감속하거나, 정지하는 제어를 행하는 것으로 한다.

도 14는, 본 발명의 제 6 실시형태의 제어 장치(100)의 기능 블록 구성도이다. 도 14는, 제어 장치(100)에 의한 파일럿압 제어 전자 밸브(45a∼45l)의 제어 방법의 일례, 특히, 그 중의 작업기(프론트 작업기(30))의 이동에 관련되는 파일럿압(Pg∼Pl)을 제어하는 파일럿압 제어 전자 밸브(45g∼45l)의 제어 방법의 일례를 나타내고 있다. 도 14의 선회체 현재 위치·방향 연산부(101), 버킷 위치·방향 연산부(107)의 연산 내용은 제 1 실시형태(도 3 참조)와 동일하지만, 제 1 실시형태의 주행체 현재 위치·방향 연산부(102) 및 주행체 위치·방향 연산부(103)가 생략되고, 그 이외(104∼106, 108∼110)의 연산 내용은 제 1 실시형태와 상이하다.

선회체 위치·방향 연산부(104)에서는, 선회체 현재 위치·방향 연산부(101)에서 연산한 선회체(20)의 현재의 위치와 방향이 장래에도 계속되는 것으로 하여, 선회체(20)의 현재와 장래의 위치와 방향의 정보를 출력한다.

붐 위치·방향 연산부(105)에서는, 선회체 위치·방향 연산부(104)로부터 입력한 선회체(20)의 현재의 위치와 방향으로부터, 붐(31)의 선회체(20)와의 접속부의 현재의 위치를 연산하고, 그 연산값과 붐 경사각 센서(51)에서 검출한 붐(31)의 경사각으로부터, 붐(31)의 아암(33)과의 접속부의 현재의 위치를 연산한다. 그리고, 붐(31)의 아암(33)과의 접속부의 현재의 위치로부터, 최대 속도로 붐 내림을 행한 경우의 붐(31)의 아암(33)과의 접속부의 장래의 위치를 연산한다. 예를 들면, 0.1초 후, 0.2초 후, 0.3초 후, …, 2.0초 후의 위치를 연산한다. 또한, 선회체 위치·방향 연산부(104)로부터 입력한 선회체(20)의 현재와 장래의 방향과 동일한 값을, 붐(31)의 현재와 장래의 방향으로 한다. 그리고, 붐(31)의 아암(33)과의 접속부의 현재와 장래의 위치와, 붐(31)의 현재와 장래의 방향을 출력한다.

아암 위치·방향 연산부(106)에서는, 붐 위치·방향 연산부(105)로부터 입력한 붐(31)의 현재의 위치와 방향과, 아암 경사각 센서(52)에서 검출한 아암(33)의 경사각으로부터, 아암(33)의 버킷(35)과의 접속부의 현재의 위치를 연산한다. 그리고, 아암(33)의 버킷(35)과의 접속부의 현재의 위치로부터, 최대 속도로 아암 덤프를 행한 경우의 아암(33)의 버킷(35)과의 접속부의 장래의 위치를 연산한다. 예를 들면, 0.1초 후, 0.2초 후, 0.3초 후, …, 2.0초 후의 위치를 연산한다. 또한, 붐 위치·방향 연산부(105)로부터 입력한 붐(31)의 현재와 장래의 방향과 동일한 값을, 아암(33)의 현재와 장래의 방향으로 한다. 그리고, 아암(33)의 버킷(35)과의 접속부의 현재와 장래의 위치와, 아암(33)의 현재와 장래의 방향을 출력한다.

제 1 제어 지령 연산부(108)에서는, 도 15의 플로우 차트에 나타낸 연산을 행한다. 제 6 실시형태의 본 연산은, 제 1 실시형태(의 S202, S203)(도 4 참조)와 S262, S263의 연산 내용이 상이할 뿐, 다른 것은 동일하다.

본 제 6 실시형태에서는, 이동 범위 설정 장치(62)에서 이동 범위가 설정되어 있는 경우는(S201:Yes), 버킷(35)의 일부가, 현재 또는 장래, 이동 범위의 외측으로 나가는지의 여부를 판정한다(제 1 실시형태에서는, 주행체(10), 선회체(20), 붐(31), 아암(33)이 이동 범위의 외측으로 나가는지의 여부의 판정도 행함)(S262). 이동 범위의 외측으로 나가는 경우는(S262:Yes), 버킷(35)이 현재의 위치로부터 이동 범위의 외측으로 나갈 때까지의 이동 거리(여유량)(현재, 이동 범위의 외측으로 나가 있을 때는, 제로)를 연산하고, 그 값을 제 1 여유량으로 한다(S263). 또한, 여기서의 이동 거리는, 유압 액추에이터로서의 붐 실린더(32), 아암 실린더(34), 버킷 실린더(36)의 변위량(신축량이라고도 함)에 상당한다. S262, S263 이외는 제 1 실시형태와 동일한 연산을 행하여, 제 1 제어 지령(정지 지령, 또는, 동작 계속 지령)을 설정한다.

제 2 제어 지령 연산부(109)에서는, 도 16의 플로우 차트에 나타낸 연산을 행한다. 제 6 실시형태의 본 연산은, 제 1 실시형태(의 S304, S305)(도 5 참조)와 S364, S365의 연산 내용이 상이할 뿐, 다른 것은 동일하다.

본 제 6 실시형태에서는, S302 또는 S303에서 장해물이 있는 경우는(S302, S303:Yes), 버킷(35)의 일부가, 현재 또는 장래, 장해물에 접촉하는지의 여부를 판정한다(제 1 실시형태에서는, 주행체(10), 선회체(20), 붐(31), 아암(33)이 장해물에 접촉하는지의 여부의 판정도 행함)(S364). 장해물에 접촉하는 경우는(S364:Yes), 버킷(35)이 현재의 위치로부터 장해물에 접촉할 때까지의 이동 거리(여유량)(가령, 현재, 장해물에 접촉하고 있을 때는, 제로)를 연산하고, 그 값을 제 2 여유량으로 한다(S365). 또한, 여기서의 이동 거리는, 유압 액추에이터로서의 붐 실린더(32), 아암 실린더(34), 버킷 실린더(36)의 변위량(신축량이라고도 함)에 상당한다. S364, S365 이외는 제 1 실시형태와 동일한 연산을 행하여, 제 2 제어 지령(정지 지령, 또는, 동작 계속 지령)을 설정한다.

또한, 제 6 실시형태에 있어서도, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 제 2 제어 지령 연산부(109)에서 설정하는 제 2 문턱값은, 제 1 제어 지령 연산부(108)에서 설정하는 제 1 문턱값보다 큰 값으로 설정한다.

도 14로 돌아가서, 제어 실행부(110)에서는, 제 1 제어 지령 연산부(108)로부터 입력한 제 1 제어 지령과 제 2 제어 지령 연산부(109)로부터 입력한 제 2 제어 지령 중 적어도 일방이 정지 지령일 때는, 그 중의 적절한 정지 지령을 선택하고, 프론트 작업기(30)의 움직임을 정지하기 위해(상세하게는, 유압 액추에이터로서의 붐 실린더(32), 아암 실린더(34), 버킷 실린더(36)를 정지하는 제어를 행하기 위해), 컨트롤 밸브(44)에 들어가는 아암 덤프 파일럿압(Pg), 아암 크라우드 파일럿압(Ph), 붐 내림 파일럿압(Pi), 붐 올림 파일럿압(Pj), 버킷 크라우드 파일럿압(Pk), 버킷 덤프 파일럿압(Pl)을 커트하도록(0MPa로 하도록), 파일럿압 제어 전자 밸브(45g∼45l)를 제어한다.

상세하게는, 제어 실행부(110)에서는, 제 1 제어 지령 연산부(108)로부터 입력한 제 1 제어 지령과 제 2 제어 지령 연산부(109)로부터 입력한 제 2 제어 지령 중 일방이 정지 지령일 때는, 그 정지 지령을 선택하고, 상술한 바와 같이, 파일럿압 제어 전자 밸브(45g∼45l)를 제어한다.

또한, 제어 실행부(110)에서는, 제 1 제어 지령 연산부(108)로부터 입력한 제 1 제어 지령과 제 2 제어 지령 연산부(109)로부터 입력한 제 2 제어 지령의 양방이 정지 지령일 때는, 그 중의 프론트 작업기(30)의 움직임을 보다 빠르게 정지하는 쪽(유압 액추에이터로서의 붐 실린더(32), 아암 실린더(34), 버킷 실린더(36)를 보다 빠르게 정지하는 쪽)의 정지 지령을 선택하고, 상술한 바와 같이, 파일럿압 제어 전자 밸브(45g∼45l)를 제어한다.

이 때, 나머지의 파일럿압 제어 전자 밸브(45a∼45f)에 관해서는, 파일럿압을 커트해도 되고, 커트하지 않아도 된다. 파일럿압을 커트하여 움직임을 멈추면, 프론트 작업기(30)의 움직임뿐만 아니라 모든 액추에이터가 멈추므로, 오퍼레이터는 유압 셔블(1) 전체의 움직임을 이해하기 쉽다. 파일럿압을 커트하지 않으면, 프론트 작업기(30)의 움직임 이외의 움직임은 계속되므로, 편리성이 좋다.

어느 경우나, 상술한 프론트 작업기(30)의 이동 정지 제어에 의해, 작업기(프론트 작업기(30)의 붐(31), 아암(33), 버킷(35))가, 설정한 이동 범위의 외측으로 나가거나, 검출한 장해물과 접촉할 가능성을 낮출 수 있다.

또한, 제어 실행부(110)에서는, 제 1 제어 지령 연산부(108)로부터 입력한 제 1 제어 지령과 제 2 제어 지령 연산부(109)로부터 입력한 제 2 제어 지령의 양방이 동작 계속 지령일 때는, 현재의 프론트 작업기(30)의 움직임을 계속하기 위해, 컨트롤 밸브(44)에 들어가는 아암 덤프 파일럿압(Pg), 아암 크라우드 파일럿압(Ph), 붐 내림 파일럿압(Pi), 붐 올림 파일럿압(Pj), 버킷 크라우드 파일럿압(Pk), 버킷 덤프 파일럿압(Pl)을 유지하도록, 파일럿압 제어 전자 밸브(45g∼45l)를 제어한다.

이상과 같이, 제 6 실시형태에 있어서도, 장해물에 대해서는 여유를 가지고 정지 제어를 행하지만, 이동 범위에 대해서는 비교적 여유를 갖지 않고(여유값을 최소한으로 억제하여) 정지 제어를 행하므로, 미리 이동 범위를 설정하여 작업자나 덤프 트럭 등이, 설정한 이동 범위의 내측에 들어가지 않도록 하면, 작업기가 정지하는 빈도를 억제할 수 있어, 작업 효율의 악화를 억제할 수 있다. 또한, 작업자나 덤프 트럭 등이 본 작업 기계의 이동 범위의 내측에 들어갔을 때는, 작업기는 여유를 가지고 정지 제어를 행하므로, 작업자나 덤프 트럭 등과 접촉할 가능성을 낮출 수 있다.

또한, 여기서는, 제 6 실시형태를 제 1 실시형태에 대한 변형 형태로서 설명했지만, 예를 들면 제 2∼제 4 실시형태와 조합하여 적용할 수 있음은 상세히 서술할 것 까지도 없다.

이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 작업자나 덤프 트럭 등과 접촉할 가능성을 낮추면서, 작업 효율의 악화를 억제할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시형태에 관하여 상세히 서술했지만, 본 발명은, 상기한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 여러 가지의 변형 형태가 포함된다. 또한, 상기한 실시형태는, 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위하여 상세히 설명한 것이고, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 어느 실시형태의 구성의 일부를 다른 실시형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 또한, 어느 실시형태의 구성에 다른 실시형태의 구성을 더하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시형태의 구성의 일부에 관하여, 다른 구성의 추가, 삭제, 치환을 하는 것도 가능하다.

또한, 상기의 각 구성, 기능 등은, 그들의 일부 또는 전부를, 예를 들면 집적 회로로 설계하는 등에 의해 하드웨어로 실현해도 된다. 또한, 프로세서가 각각의 기능을 실현하는 프로그램을 해석하고, 실행함으로써 소프트웨어로 실현해도 된다.

1 : 유압 셔블(작업 기계)
10 : 주행체(차체)
11a, 11b : 크롤러
12a, 12b : 크롤러 프레임
13a, 13b : 주행용 유압 모터(액추에이터)
20 : 선회체(차체)
21 : 선회 프레임
22 : 엔진
23 : 엔진 컨트롤러
26 : 감속 기구
27 : 선회용 유압 모터(액추에이터)
30 : 프론트 작업기(작업기)
31 : 붐
32 : 붐 실린더(액추에이터)
33 : 아암
34 : 아암 실린더(액추에이터)
35 : 버킷
36 : 버킷 실린더(액추에이터)
40 : 유압 시스템
41a, 41b : 유압 펌프
42a, 42b : 레귤레이터
43a∼43d : 파일럿 밸브
44 : 컨트롤 밸브
45a∼45l : 파일럿압 제어 전자 밸브
46a, 46b : 작동유 탱크
51 : 붐 경사각 센서
52 : 아암 경사각 센서
53 : 버킷 경사각 센서
54 : 선회 각도 센서
55a, 55b : GNSS 수신 장치
56a, 56b : 장해물 위치 검출 장치
61 : 엔진 컨트롤 다이얼
62 : 이동 범위 설정 장치
100 : 제어 장치
101 : 선회체 현재 위치·방향 연산부
102 : 주행체 현재 위치·방향 연산부
103 : 주행체 위치·방향 연산부
104 : 선회체 위치·방향 연산부
105 : 붐 위치·방향 연산부
106 : 아암 위치·방향 연산부
107 : 버킷 위치·방향 연산부
108 : 제 1 제어 지령 연산부
109 : 제 2 제어 지령 연산부
110 : 제어 실행부

Claims

이동 가능한 차체, 또는, 차체에 이동 가능하게 장착 설치된 작업기와,
상기 작업기 또는 상기 차체를 구동하는 액추에이터와,
상기 작업기 또는 상기 차체의 이동 범위를 설정하는 이동 범위 설정 장치와,
주변의 장해물의 위치를 검출하는 장해물 위치 검출 장치와,
상기 액추에이터를 제어하는 제어 장치를 구비한 작업 기계에 있어서,
상기 제어 장치는,
상기 이동 범위에 기초하여 상기 액추에이터를 제어하는 제 1 제어 지령을 연산하는 제 1 제어 지령 연산부와,
상기 이동 범위의 내측의 상기 장해물의 위치에 기초하여 상기 액추에이터를 제어하는 제 2 제어 지령을 연산하는 제 2 제어 지령 연산부와,
상기 제 1 제어 지령과 상기 제 2 제어 지령 중, 상기 작업기 또는 상기 차체가 보다 빨리 정지하는 쪽, 또는, 보다 크게 감속하는 쪽을 선택하여 상기 액추에이터의 제어를 실행하는 제어 실행부를 구비한 것을 특징으로 하는 작업 기계.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 제어 지령 연산부는, 상기 작업기 또는 상기 차체가, 상기 이동 범위의 외측으로 나갈 때까지의 여유량을 연산하여 그 값을 제 1 여유량으로 하고, 상기 제 1 여유량이 제 1 문턱값 이하일 때는 상기 제 1 제어 지령을 정지 지령으로 하며, 상기 제 1 여유량이 상기 제 1 문턱값보다 클 때는 상기 제 1 제어 지령을 동작 계속 지령으로 하고,
상기 제 2 제어 지령 연산부는, 상기 작업기 또는 상기 차체가, 상기 이동 범위의 내측의 상기 장해물과 접촉할 때까지의 여유량을 연산하여 그 값을 제 2 여유량으로 하고, 상기 제 2 여유량이 제 2 문턱값 이하일 때는 상기 제 2 제어 지령을 정지 지령으로 하며, 상기 제 2 여유량이 상기 제 2 문턱값보다 클 때는 상기 제 2 제어 지령을 동작 계속 지령으로 하고,
상기 제어 실행부는, 상기 제 1 제어 지령과 상기 제 2 제어 지령 중 적어도 일방이 정지 지령일 때는, 상기 액추에이터를 정지하는 제어를 행하고,
상기 제 2 문턱값은, 상기 제 1 문턱값보다 큰 것을 특징으로 하는 작업 기계.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 제어 지령 연산부는, 상기 작업기 또는 상기 차체가, 상기 이동 범위의 외측으로 나갈 때까지의 여유량을 연산하여 그 값을 제 1 여유량으로 하고, 상기 제 1 여유량이 제 1 문턱값 이하일 때는 상기 제 1 제어 지령을 정지 지령으로 하며, 상기 제 1 여유량이 상기 제 1 문턱값보다 클 때는 상기 제 1 제어 지령을 동작 계속 지령으로 하고,
상기 제 2 제어 지령 연산부는, 상기 이동 범위의 내측의 상기 장해물의 주위를 장해물 존재 범위로 설정하고, 상기 작업기 또는 상기 차체가, 상기 장해물 존재 범위에 들어갈 때까지의 여유량을 연산하여 그 값을 제 2 여유량으로 하고, 상기 제 2 여유량이 제 2 문턱값 이하일 때는 상기 제 2 제어 지령을 정지 지령으로 하며, 상기 제 2 여유량이 상기 제 2 문턱값보다 클 때는 상기 제 2 제어 지령을 동작 계속 지령으로 하고,
상기 제어 실행부는, 상기 제 1 제어 지령과 상기 제 2 제어 지령 중 적어도 일방이 정지 지령일 때는, 상기 액추에이터를 정지하는 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 제어 지령 연산부는, 상기 작업기 또는 상기 차체가, 상기 이동 범위의 외측으로 나갈 때까지의 여유량을 연산하여 그 값을 제 1 여유량으로 하고, 상기 제 1 여유량이 클수록 커지도록 상기 작업기 또는 상기 차체의 제 1 속도 제한값을 설정하여 그 값을 상기 제 1 제어 지령으로 하며,
상기 제 2 제어 지령 연산부는, 상기 작업기 또는 상기 차체가, 상기 이동 범위의 내측의 상기 장해물과 접촉할 때까지의 여유량을 연산하여 그 값을 제 2 여유량으로 하고, 상기 제 2 여유량이 클수록 커지도록 상기 작업기 또는 상기 차체의 제 2 속도 제한값을 설정하여 그 값을 상기 제 2 제어 지령으로 하며,
상기 제어 실행부는, 상기 제 1 속도 제한값과 상기 제 2 속도 제한값 중 작은 쪽의 값을 속도 제한값으로 하고, 상기 액추에이터의 속도가 상기 속도 제한값보다 클 때는, 상기 액추에이터의 속도가 상기 속도 제한값 이하가 되도록 제어를 행하며,
상기 제 1 여유량이 미리 정한 하한값보다 크고, 또한, 상기 제 2 여유량이 미리 정한 상한값보다 작은 경우, 상기 제 1 여유량과 상기 제 2 여유량이 동일해도, 상기 제 2 속도 제한값은 상기 제 1 속도 제한값보다 작은 것을 특징으로 하는 작업 기계.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 제어 지령 연산부는, 상기 작업기 또는 상기 차체가, 상기 이동 범위의 외측으로 나갈 때까지의 여유량을 연산하여 그 값을 제 1 여유량으로 하고, 상기 제 1 여유량이 클수록 커지도록 상기 작업기 또는 상기 차체의 제 1 속도 제한값을 설정하여 그 값을 상기 제 1 제어 지령으로 하며,
상기 제 2 제어 지령 연산부는, 상기 이동 범위의 내측의 상기 장해물의 주위를 장해물 존재 범위로 설정하고, 상기 작업기 또는 상기 차체가, 상기 장해물 존재 범위에 들어갈 때까지의 여유량을 연산하여 그 값을 제 2 여유량으로 하고, 상기 제 2 여유량이 클수록 커지도록 상기 작업기 또는 상기 차체의 제 2 속도 제한값을 설정하여 그 값을 상기 제 2 제어 지령으로 하며,
상기 제어 실행부는, 상기 제 1 속도 제한값과 상기 제 2 속도 제한값 중 작은 쪽의 값을 속도 제한값으로 하고, 상기 액추에이터의 속도가 상기 속도 제한값보다 클 때는, 상기 액추에이터의 속도가 상기 속도 제한값 이하가 되도록 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
제 1 항에 있어서,
상기 액추에이터는, 상기 차체를 주행시키기 위한 액추에이터이고,
상기 제 1 제어 지령 연산부는, 상기 작업기 또는 상기 차체가, 상기 이동 범위의 외측으로 나갈 때까지의 주행 거리를 연산하여 그 값을 제 1 여유량으로 하며,
상기 제 2 제어 지령 연산부는, 상기 작업기 또는 상기 차체가, 상기 장해물에 접촉할 때까지의 주행 거리, 또는, 상기 장해물의 주위에 설정한 장해물 존재 범위에 들어갈 때까지의 주행 거리를 연산하여 그 값을 제 2 여유량으로 하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
제 1 항에 있어서,
상기 액추에이터는, 상기 차체를 선회시키기 위한 액추에이터고,
상기 제 1 제어 지령 연산부는, 상기 작업기 또는 상기 차체가, 상기 이동 범위의 외측으로 나갈 때까지의 선회 각도를 연산하여 그 값을 제 1 여유량으로 하며,
상기 제 2 제어 지령 연산부는, 상기 작업기 또는 상기 차체가, 상기 장해물에 접촉할 때까지의 선회 각도, 또는, 상기 장해물의 주위에 설정한 장해물 존재 범위에 들어갈 때까지의 선회 각도를 연산하여 그 값을 제 2 여유량으로 하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
제 1 항에 있어서,
상기 액추에이터는, 상기 작업기를 이동시키기 위한 실린더이고,
상기 제 1 제어 지령 연산부는, 상기 작업기가, 상기 이동 범위의 외측으로 나갈 때까지의 상기 액추에이터의 변위량을 연산하여 그 값을 제 1 여유량으로 하며,
상기 제 2 제어 지령 연산부는, 상기 작업기가, 상기 장해물에 접촉할 때까지의 상기 액추에이터의 변위량, 또는, 상기 장해물의 주위에 설정한 장해물 존재 범위에 들어갈 때까지의 상기 액추에이터의 변위량을 연산하여 그 값을 제 2 여유량으로 하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 제어 지령 연산부는, 상기 이동 범위가 설정되어 있지 않을 때는, 장소에 관계없이 상기 장해물의 위치에 기초하여 상기 액추에이터를 제어하는 제 2 제어 지령을 연산하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.