KR20220067535A - 쇼벨 및 쇼벨의 표시장치 - Google Patents

Abstract

쇼벨(100)은, 하부주행체(1)와, 하부주행체(1)에 선회 가능하게 탑재되는 상부선회체(3)와, 상부선회체(3)에 장착되는 굴삭어태치먼트(AT)와, 굴삭어태치먼트(AT)의 자세를 검출하는 자세검출장치로서의 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 및 버킷각도센서(S3) 등을 갖는다. 쇼벨(100)은, 자세검출장치의 출력으로부터 도출되는 버킷(6)의 치선의 위치에 관한 정보를 이용하여 가상면(VS)을 생성하도록 구성되어 있다.

Description

쇼벨 및 쇼벨의 표시장치

본 개시는, 굴삭기로서의 쇼벨에 관한 것이다.

종래, 선회동작을 규제하는 기능을 갖는 백호(backhoe)가 알려져 있다(특허문헌 1 참조). 이 백호는, 미리 설정된 선회금지범위 내에 선회부가 침입했을 때에 선회동작을 정지시키도록 구성되어 있다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2019-39182호

상술한 백호는, 선회부가 선회금지범위 내에 침입했을 때여도, 주행동작 및 버킷펼치기·접기(開閉)동작 등의 선회동작 이외의 동작을 정지시키는 경우는 없다. 그뿐만 아니라, 조작자는, 이와 같은 기능을 실현하기 위하여, 백호의 주위에 선회금지범위와 같은 동작금지범위를 설정할 필요가 있으며, 그 설정작업이 번잡하면, 이와 같은 기능의 이용을 주저해 버릴 우려가 있다.

그래서, 다양한 용도에 이용 가능한 가상면을 용이하게 생성할 수 있는 쇼벨을 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨은, 하부주행체와, 상기 하부주행체에 선회 가능하게 탑재되는 상부선회체와, 상기 상부선회체에 장착되는 어태치먼트와, 상기 어태치먼트의 자세를 검출하는 자세검출장치를 갖고, 상기 자세검출장치의 출력으로부터 도출되는 상기 어태치먼트의 소정 부위의 위치에 관한 정보를 이용하여 가상면을 생성한다.

상술한 수단에 의하여, 다양한 용도에 이용 가능한 가상면을 용이하게 생성할 수 있는 쇼벨이 제공된다.

도 1a는 쇼벨의 측면도이다.
도 1b는 쇼벨의 상면도이다.
도 1c는 쇼벨의 측면도이다.
도 1d는 쇼벨의 상면도이다.
도 2a는 쇼벨을 구성하는 각부(各部)의 위치관계를 나타내는 도이다.
도 2b는 쇼벨을 구성하는 각부의 위치관계를 나타내는 도이다.
도 3a는 굴삭작업이 행해지는 작업현장을 나타내는 도이다.
도 3b는 굴삭작업이 행해지는 작업현장을 나타내는 도이다.
도 4a는 표시장치의 화면에 표시되는 화상의 예이다.
도 4b는 표시장치의 화면에 표시되는 화상의 예이다.
도 5는 쇼벨에 탑재되는 유압시스템의 구성예를 나타내는 도이다.
도 6a는 도 5에 나타내는 유압시스템의 일부를 발췌한 도이다.
도 6b는 도 5에 나타내는 유압시스템의 일부를 발췌한 도이다.
도 6c는 도 5에 나타내는 유압시스템의 일부를 발췌한 도이다.
도 6d는 도 5에 나타내는 유압시스템의 일부를 발췌한 도이다.
도 7은 쇼벨에 탑재되는 컨트롤러의 구성예를 나타내는 도이다.
도 8은 적재작업이 행해지는 작업현장을 나타내는 도이다.
도 9는 표시장치의 화면에 표시되는 화상의 예이다.
도 10a는 해체작업이 행해지는 작업현장을 나타내는 도이다.
도 10b는 해체작업이 행해지는 작업현장을 나타내는 도이다.
도 11은 컨트롤러의 다른 구성예를 나타내는 도이다.

먼저, 도 1a~도 1d를 참조하여, 본 발명의 실시형태에 관한 굴삭기로서의 쇼벨(100)에 대하여 설명한다. 도 1a 및 도 1c는 쇼벨(100)의 측면도이며, 도 1b 및 도 1d는 쇼벨(100)의 상면도이다. 도 1a는, 참조부호 및 보조선을 제외하면, 도 1c와 동일한 도이며, 도 1b는, 참조부호 및 보조선을 제외하면, 도 1d와 동일한 도이다.

본 실시형태에서는, 쇼벨(100)은, 유압액추에이터를 탑재하고 있다. 유압액추에이터는, 좌(左)주행용 유압모터(2ML), 우(右)주행용 유압모터(2MR), 선회용 유압모터(2A), 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9)를 포함한다.

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

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

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

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

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

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

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

상부선회체(3)에는, 운전실로서의 캐빈(10)이 마련되고, 또한, 엔진(11) 등의 동력원이 탑재되어 있다. 또, 상부선회체(3)에는, 물체검지장치(70), 촬상장치(80), 기체(機體)경사센서(S4), 및 선회각속도센서(S5) 등이 장착되어 있다. 캐빈(10)의 내부에는, 조작장치(26), 컨트롤러(30), 표시장치(D1), 및 소리출력장치(D2) 등이 마련되어 있다. 다만, 본서에서는, 편의상, 상부선회체(3)에 있어서의, 굴삭어태치먼트(AT)가 장착되어 있는 측이 전측이 되고, 카운터웨이트가 장착되어 있는 측이 후측이 된다.

도 1c 및 도 1d에 나타내는 물체검지장치(70)는, 주위감시장치(공간인식장치)의 일례이며, 쇼벨(100)의 주위에 존재하는 물체를 검지하도록 구성되어 있다. 물체는, 예를 들면, 사람, 동물, 차량, 건설기계, 건조물(建造物), 벽, 울타리, 또는 구멍 등이다. 물체검지장치(70)는, 예를 들면, 카메라, 초음파센서, 밀리파레이더, 스테레오카메라, LIDAR, 거리화상센서, 또는 적외선센서 등이다. 본 실시형태에서는, 물체검지장치(70)는, 상부선회체(3)의 상면 후단에 장착된 LIDAR인 후(後)센서(70B) 및 후상(後上)센서(70UB), 캐빈(10)의 상면 전단(前端)에 장착된 LIDAR인 전(前)센서(70F) 및 전상(前上)센서(70UF), 상부선회체(3)의 상면 좌단에 장착된 LIDAR인 좌센서(70L) 및 좌상(左上)센서(70UL), 및, 상부선회체(3)의 상면 우단에 장착된 LIDAR인 우센서(70R) 및 우상(右上)센서(70UR)를 포함한다.

후센서(70B)는, 쇼벨(100)의 후방 또한 경사 하방에 존재하는 물체를 검지하도록 구성되어 있다. 후상센서(70UB)는, 쇼벨(100)의 후방 또한 경사 상방에 존재하는 물체를 검지하도록 구성되어 있다. 전센서(70F)는, 쇼벨(100)의 전방 또한 경사 하방에 존재하는 물체를 검지하도록 구성되어 있다. 전상센서(70UF)는, 쇼벨(100)의 전방 또한 경사 상방에 존재하는 물체를 검지하도록 구성되어 있다. 좌센서(70L)는, 쇼벨(100)의 좌방 또한 경사 하방에 존재하는 물체를 검지하도록 구성되어 있다. 좌상센서(70UL)는, 쇼벨(100)의 좌방 또한 경사 상방에 존재하는 물체를 검지하도록 구성되어 있다. 우센서(70R)는, 쇼벨(100)의 우방 또한 경사 하방에 존재하는 물체를 검지하도록 구성되어 있다. 우상센서(70UR)는, 쇼벨(100)의 우방 또한 경사 상방에 존재하는 물체를 검지하도록 구성되어 있다.

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

그리고, 액추에이터가 동작하기 전에 공간인식장치(물체검지장치(70))에 의하여 쇼벨(100)로부터 소정의 거리의 범위(소정 범위) 내에 사람이 존재한다고 판단된 경우에는, 컨트롤러(30)는, 이미 동작지령을 출력하고 있었다고 해도, 액추에이터를 동작 불가능, 혹은, 미속(微速)상태로 해도 된다. 액추에이터는, 예를 들면, 유압액추에이터 또는 전동액추에이터 등이다. 유압액추에이터는, 예를 들면, 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9) 등이다.

구체적으로는, 소정 범위 내에 사람이 존재한다고 판단한 경우, 컨트롤러(30)는, 파일럿회로에 배치된 전환밸브(게이트로크밸브 등)를 로크상태로 함으로써 액추에이터를 동작 불가능하게 할 수 있다. 전기식의 조작레버의 경우에는, 컨트롤러(30)로부터 조작용 제어밸브로의 신호를 무효로 함으로써, 컨트롤러(30)는, 액추에이터를 동작 불가능하게 할 수 있다. 액추에이터를 미속상태로 하는 경우에는, 컨트롤러(30)는, 예를 들면, 컨트롤러(30)로부터 조작용 제어밸브로의 신호를 작게 하면 된다. 이와 같이, 소정 범위 내에 사람이 존재한다고 판단한 경우, 컨트롤러(30)는, 동작지령을 이미 생성하고 있었다고 해도, 액추에이터를 구동시키지 않거나, 혹은, 미속으로 구동시키도록 한다. 또한, 조작자가 조작레버를 조작하고 있을 때에 소정 범위 내에 사람이 존재한다고 판단한 경우에는, 컨트롤러(30)는, 조작자의 조작에 관계없이 액추에이터의 동작을 정지, 혹은, 감속시켜도 된다. 구체적으로는, 소정 범위 내에 사람이 존재한다고 판단한 경우, 컨트롤러(30)는, 파일럿회로에 배치된 전환밸브(게이트로크밸브 등)를 로크상태로 함으로써 액추에이터를 정지시킨다. 조작용 제어밸브를 이용하는 경우에는, 컨트롤러(30)는, 조작용 제어밸브로의 신호를 무효로 함으로써, 혹은, 조작용 제어밸브에 감속지령을 출력함으로써, 액추에이터를 동작 불가능 혹은 미속상태로 할 수 있다. 다만, 조작용 제어밸브는, 컨트롤러(30)로부터의 제어지령에 대응하는 파일럿압을 출력하여, 컨트롤밸브유닛(17) 내에 있어서의 대응하는 제어밸브의 파일럿포트에 그 파일럿압을 작용시키도록 구성되어 있다. 또, 물체검지장치(70)에 의하여 검지된 물체가 덤프트럭인 경우에는, 컨트롤러(30)는, 정지제어를 실행할 필요는 없다. 이 경우, 컨트롤러(30)는, 검지된 덤프트럭과 쇼벨(100)의 접촉을 회피하도록 액추에이터의 움직임을 제어해도 된다. 이와 같이, 컨트롤러(30)는, 검지된 물체의 종류에 근거하여, 액추에이터의 움직임을 적절히 제어할 수 있다.

촬상장치(80)는, 주위감시장치(공간인식장치)의 다른 일례이며, 쇼벨(100)의 주위를 촬상한다. 본 실시형태에서는, 촬상장치(80)는, 상부선회체(3)의 상면 후단에 장착된 후카메라(80B) 및 후상카메라(80UB), 캐빈(10)의 상면 전단에 장착된 전카메라(80F) 및 전상카메라(80UF), 상부선회체(3)의 상면 좌단에 장착된 좌카메라(80L) 및 좌상카메라(80UL), 및, 상부선회체(3)의 상면 우단에 장착된 우카메라(80R) 및 우상카메라(80UR)를 포함한다.

후카메라(80B)는, 쇼벨(100)의 후방 또한 경사 하방을 촬상하도록 구성되어 있다. 후상카메라(80UB)는, 쇼벨(100)의 후방 또한 경사 상방을 촬상하도록 구성되어 있다. 전카메라(80F)는, 쇼벨(100)의 전방 또한 경사 하방을 촬상하도록 구성되어 있다. 전상카메라(80UF)는, 쇼벨(100)의 전방 또한 경사 상방을 촬상하도록 구성되어 있다. 좌카메라(80L)는, 쇼벨(100)의 좌방 또한 경사 하방을 촬상하도록 구성되어 있다. 좌상카메라(80UL)는, 쇼벨(100)의 좌방 또한 경사 상방을 촬상하도록 구성되어 있다. 우카메라(80R)는, 쇼벨(100)의 우방 또한 경사 하방을 촬상하도록 구성되어 있다. 우상카메라(80UR)는, 쇼벨(100)의 우방 또한 경사 상방을 촬상하도록 구성되어 있다.

구체적으로는, 도 1a에 나타내는 바와 같이, 후카메라(80B)는, 광축을 나타내는 가상선인 파선 M1이 선회축(K)에 수직인 가상평면(도 1a의 예에서는 가상수평면)에 대하여 각도(부각(俯角)) φ1을 형성하도록 구성되어 있다. 후상카메라(80UB)는, 광축을 나타내는 가상선인 파선 M2가 선회축(K)에 수직인 가상평면에 대하여 각도(앙각(仰角)) φ2를 형성하도록 구성되어 있다. 전카메라(80F)는, 광축을 나타내는 가상선인 파선 M3이 선회축(K)에 수직인 가상평면에 대하여 각도(부각) φ3을 형성하도록 구성되어 있다. 전상카메라(80UF)는, 광축을 나타내는 가상선인 파선 M4가 선회축(K)에 수직인 가상평면에 대하여 각도(앙각) φ4를 형성하도록 구성되어 있다. 도시는 되어 있지 않지만, 좌카메라(80L) 및 우카메라(80R)도 동일하게, 각 광축이 선회축(K)에 수직인 가상평면에 대하여 부각을 형성하도록 구성되고, 좌상카메라(80UL) 및 우상카메라(80UR)도 동일하게, 각 광축이 선회축(K)에 수직인 가상평면에 대하여 앙각을 형성하도록 구성되어 있다.

도 1c에서는, 영역 R1은, 전카메라(80F)의 감시범위(촬상범위)와 전상카메라(80UF)의 촬상범위가 중복되어 있는 부분을 나타내고, 영역 R2는, 후카메라(80B)의 촬상범위와 후상카메라(80UB)의 촬상범위가 중복되어 있는 부분을 나타내고 있다. 즉, 후카메라(80B)와 후상카메라(80UB)는, 서로의 촬상범위가 상하방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되고, 전카메라(80F)와 전상카메라(80UF)도, 서로의 촬상범위가 상하방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되어 있다. 또, 도시는 생략되어 있지만, 좌카메라(80L)와 좌상카메라(80UL)도 서로의 촬상범위가 상하방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되고, 우카메라(80R)와 우상카메라(80UR)도 서로의 촬상범위가 상하방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되어 있다.

도 1c에 나타내는 바와 같이, 후카메라(80B)는, 촬상범위의 하측의 경계를 나타내는 가상선인 파선 L1이, 선회축(K)에 수직인 가상평면(도 1c의 예에서는 가상수평면)에 대하여 각도(부각) θ1을 형성하도록 구성되어 있다. 후상카메라(80UB)는, 촬상범위의 상측의 경계를 나타내는 가상선인 파선 L2가, 선회축(K)에 수직인 가상평면에 대하여 각도(앙각) θ2를 형성하도록 구성되어 있다. 전카메라(80F)는, 촬상범위의 하측의 경계를 나타내는 가상선인 파선 L3이, 선회축(K)에 수직인 가상평면에 대하여 각도(부각) θ3을 형성하도록 구성되어 있다. 전상카메라(80UF)는, 촬상범위의 상측의 경계를 나타내는 가상선인 파선 L4가, 선회축(K)에 수직인 가상평면에 대하여 각도(앙각) θ4를 형성하도록 구성되어 있다. 각도(부각) θ1 및 각도(부각) θ3은, 바람직하게는, 55도 이상이다. 도 1c에서는, 각도(부각) θ1은, 약 70도이며, 각도(부각) θ3은, 약 65도이다. 각도(앙각) θ2 및 각도(앙각) θ4는, 바람직하게는, 90도 이상이며, 보다 바람직하게는, 135도 이상이고, 더 바람직하게는, 180도이다. 도 1c에서는, 각도(앙각) θ2는, 약 115도이며, 각도(앙각) θ4는, 약 115도이다. 도시는 되어 있지 않지만, 좌카메라(80L) 및 우카메라(80R)도 동일하게, 각 촬상범위의 하측의 경계가 선회축(K)에 수직인 가상평면에 대하여, 55도 이상의 부각을 형성하도록 구성되고, 좌상카메라(80UL) 및 우상카메라(80UR)도 동일하게, 각 촬상범위의 상측의 경계가 선회축(K)에 수직인 가상평면에 대하여, 90도 이상의 앙각을 형성하도록 구성되어 있다.

그 때문에, 쇼벨(100)은, 전상카메라(80UF)에 의하여 캐빈(10)의 상방의 공간 내에 존재하는 물체를 검지할 수 있다. 또, 쇼벨(100)은, 후상카메라(80UB)에 의하여 엔진후드의 상방의 공간 내에 존재하는 물체를 검지할 수 있다. 또, 쇼벨(100)은, 좌상카메라(80UL) 및 우상카메라(80UR)에 의하여 상부선회체(3)의 상방의 공간 내에 존재하는 물체를 검출할 수 있다. 이와 같이, 쇼벨(100)은, 후상카메라(80UB), 전상카메라(80UF), 좌상카메라(80UL), 및 우상카메라(80UR)에 의하여 쇼벨(100)의 상방의 공간 내에 존재하는 물체를 검지할 수 있다.

도 1d에서는, 영역 R3은, 전카메라(80F)의 촬상범위와 전상카메라(80UF)의 촬상범위가 중복되어 있는 부분을 나타내고, 영역 R4는, 좌카메라(80L)의 촬상범위와 후카메라(80B)의 촬상범위가 중복되어 있는 부분을 나타내며, 영역 R5는, 후카메라(80B)의 촬상범위와 우카메라(80R)의 촬상범위가 중복되어 있는 부분을 나타내고, 영역 R6은, 우카메라(80R)의 촬상범위와 전카메라(80F)의 촬상범위가 중복되어 있는 부분을 나타내고 있다. 즉, 전카메라(80F)와 좌카메라(80L)는, 서로의 촬상범위가 좌우방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되고, 좌카메라(80L)와 후카메라(80B)도, 서로의 촬상범위가 좌우방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되며, 후카메라(80B)와 우카메라(80R)도, 서로의 촬상범위가 좌우방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되고, 우카메라(80R)와 전카메라(80F)도, 서로의 촬상범위가 좌우방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되어 있다. 또, 도시는 생략되어 있지만, 전상카메라(80UF)와 좌상카메라(80UL)도, 서로의 촬상범위가 좌우방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되고, 좌상카메라(80UL)와 후상카메라(80UB)도, 서로의 촬상범위가 좌우방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되며, 후상카메라(80UB)와 우상카메라(80UR)도, 서로의 촬상범위가 좌우방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되고, 우상카메라(80UR)와 전상카메라(80UF)도, 서로의 촬상범위가 좌우방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되어 있다.

이와 같은 배치에 의하여, 전상카메라(80UF)는, 예를 들면, 붐(4)을 최대로 상승시켰을 때에 붐(4)의 선단이 위치하는 공간 및 그 주위의 공간에 있는 물체를 촬상할 수 있다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 예를 들면, 전상카메라(80UF)가 촬상한 화상을 이용함으로써, 쇼벨(100)의 상공에 가설되어 있는 전선에 붐(4)의 선단이 접촉해 버리는 것을 방지할 수 있다.

전상카메라(80UF)는, 붐(4)을 최대로 상승시킨 자세인 붐상한자세에 있어서 암(5) 및 버킷(6) 중 적어도 일방이 회동되었다고 해도, 암(5) 및 버킷(6)이 전상카메라(80UF)의 촬상범위 내에 들어가도록, 캐빈(10)에 장착되어 있어도 된다. 이 경우, 붐상한자세에 있어서 암(5) 및 버킷(6) 중 적어도 일방이 최대한 펼쳐졌다고 해도, 컨트롤러(30)는, 주위의 물체와 굴삭어태치먼트(AT)가 접촉할 우려가 있는지 아닌지를 판정할 수 있다.

물체검지장치(70)도 촬상장치(80)와 동일하게 배치되어 있어도 된다. 즉, 후센서(70B)와 후상센서(70UB)는, 서로의 감시범위(검지범위)가 상하방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되고, 전센서(70F)와 전상센서(70UF)도, 서로의 검지범위가 상하방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되며, 좌센서(70L)와 좌상센서(70UL)도 서로의 검지범위가 상하방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되고, 우센서(70R)와 우상센서(70UR)도 서로의 검지범위가 상하방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되어 있어도 된다.

전센서(70F)와 좌센서(70L)는, 서로의 검지범위가 좌우방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되고, 좌센서(70L)와 후센서(70B)도, 서로의 검지범위가 좌우방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되며, 후센서(70B)와 우센서(70R)도, 서로의 검지범위가 좌우방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되고, 우센서(70R)와 전센서(70F)도, 서로의 검지범위가 좌우방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되어 있어도 된다.

전상센서(70UF)와 좌상센서(70UL)는, 서로의 검지범위가 좌우방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되고, 좌상센서(70UL)와 후상센서(70UB)도, 서로의 검지범위가 좌우방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되며, 후상센서(70UB)와 우상센서(70UR)도, 서로의 검지범위가 좌우방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되고, 우상센서(70UR)와 전상센서(70UF)도, 서로의 검지범위가 좌우방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되어 있어도 된다.

후센서(70B), 전센서(70F), 좌센서(70L), 및 우센서(70R)는, 각 광축이 선회축(K)에 수직인 가상평면에 대하여 부각을 형성하도록 구성되고, 후상센서(70UB), 전상센서(70UF), 좌상센서(70UL), 및 우상센서(70UR)는, 각 광축이 선회축(K)에 수직인 가상평면에 대하여 앙각을 형성하도록 구성되어 있어도 된다.

후센서(70B), 전센서(70F), 좌센서(70L), 및 우센서(70R)는, 각 검지범위의 하측의 경계가 선회축(K)에 수직인 가상평면에 대하여 부각을 형성하도록 구성되고, 후상센서(70UB), 전상센서(70UF), 좌상센서(70UL), 및 우상센서(70UR)는, 각 검지범위의 상측의 경계가 선회축(K)에 수직인 가상평면에 대하여 앙각을 형성하도록 구성되어 있어도 된다.

본 실시형태에서는, 후카메라(80B)는 후센서(70B)에 인접하여 배치되고, 전카메라(80F)는 전센서(70F)에 인접하여 배치되며, 좌카메라(80L)는 좌센서(70L)에 인접하여 배치되고, 또한, 우카메라(80R)는 우센서(70R)에 인접하여 배치되어 있다. 또, 후상카메라(80UB)는 후상센서(70UB)에 인접하여 배치되고, 전상카메라(80UF)는 전상센서(70UF)에 인접하여 배치되며, 좌상카메라(80UL)는 좌상센서(70UL)에 인접하여 배치되고, 또한, 우상카메라(80UR)는 우상센서(70UR)에 인접하여 배치되어 있다.

본 실시형태에서는, 물체검지장치(70) 및 촬상장치(80)는 어느 것도, 도 1d에 나타내는 바와 같이, 상면시(上面視)에서 상부선회체(3)의 윤곽으로부터 튀어나오지 않도록, 상부선회체(3)에 장착되어 있다. 단, 물체검지장치(70) 및 촬상장치(80) 중 적어도 하나는, 상면시에서 상부선회체(3)의 윤곽으로부터 튀어나오도록, 상부선회체(3)에 장착되어 있어도 된다.

후상카메라(80UB)는, 생략되어도 되고, 후카메라(80B)에 통합되어 있어도 된다. 후상카메라(80UB)가 통합된 후카메라(80B)는, 후상카메라(80UB)가 커버하고 있던 촬상범위를 포함하는 넓은 촬상범위를 커버할 수 있도록 구성되어 있어도 된다. 전상카메라(80UF), 좌상카메라(80UL), 및 우상카메라(80UR)에 대해서도 동일하다. 또, 후상센서(70UB)는, 생략되어도 되고, 후센서(70B)에 통합되어 있어도 된다. 전상센서(70UF), 좌상센서(70UL), 및 우상센서(70UR)에 대해서도 동일하다. 또, 후상카메라(80UB), 전상카메라(80UF), 좌상카메라(80UL), 및 우상카메라(80UR) 중 적어도 2개는, 하나 또는 복수의 전천구(全天球)카메라 또는 반구(半球)카메라로서 통합되어 있어도 된다.

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

기체경사센서(S4)는, 소정의 평면에 대한 상부선회체(3)의 경사를 검출한다. 본 실시형태에서는, 기체경사센서(S4)는, 가상수평면에 관한 상부선회체(3)의 전후축둘레의 경사각 및 좌우축둘레의 경사각을 검출하는 가속도센서이다. 상부선회체(3)의 전후축 및 좌우축은, 예를 들면, 서로 직교하여 쇼벨(100)의 선회축 상의 일점인 쇼벨중심점을 통과한다.

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

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

표시장치(D1)는, 정보를 표시하는 장치이다. 본 실시형태에서는, 표시장치(D1)는, 입력장치(50)(도 7 참조.)로서의 터치패널이 장착된 터치스크린이다. 단, 표시장치(D1)는, 입력장치(50)가 분리된 디스플레이여도 된다. 이 경우, 입력장치(50)는, 터치패드 또는 스위치패널 등이어도 된다. 소리출력장치(D2)는, 소리를 출력하는 장치이다. 조작장치(26)는, 조작자가 액추에이터의 조작을 위하여 이용하는 장치이다. 액추에이터는, 유압액추에이터 및 전동액추에이터 중 적어도 일방을 포함한다.

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

다음으로, 도 2a 및 도 2b를 참조하여, 컨트롤러(30)가 쇼벨(100)의 자세를 인식하는 기능에 대하여 설명한다. 도 2a 및 도 2b는, 쇼벨(100)을 구성하는 각부의 위치관계를 나타내는 도이다. 구체적으로는, 도 2a는 쇼벨(100)의 측면도이며, 도 2b는 쇼벨(100)의 상면도이다. 도 2a는, 명료화를 위하여, 쇼벨(100)의 주된 구성요소 중 굴삭어태치먼트(AT) 이외의 구성요소의 도시를 생략한 후, 굴삭어태치먼트(AT)를 간략화된 모델로 나타내고 있다.

도 2a에 나타내는 바와 같이, 붐(4)은, 상부선회체(3)에 관하여, Y축에 평행한 요동(搖動)축(J)을 중심으로 하여 상하로 요동하도록 구성되어 있다. 붐(4)의 선단에는 암(5)이 장착되어 있다. 암(5)의 선단에는 버킷(6)이 장착되어 있다. 점 P1로 나타내는 위치에 있는 상부선회체(3)와 붐(4)의 연결부에는 붐각도센서(S1)가 장착되어 있다. 점 P2로 나타내는 위치에 있는 붐(4)과 암(5)의 연결부에는 암각도센서(S2)가 장착되어 있다. 점 P3으로 나타내는 위치에 있는 암(5)과 버킷(6)의 연결부에는 버킷각도센서(S3)가 장착되어 있다. 점 P4는, 버킷(6)의 선단(치선(齒先))의 위치를 나타내고, 점 P5는, 전센서(70F)의 위치를 나타낸다.

붐각도센서(S1)는, 붐(4)의 길이방향과, 기준수평면의 사이의 각도인 붐각도 β1을 측정한다. 기준수평면은, 예를 들면, 쇼벨(100)의 접지면이어도 된다. 암각도센서(S2)는, 붐(4)의 길이방향과 암(5)의 길이방향의 사이의 각도인 암각도 β2를 측정한다. 버킷각도센서(S3)는, 암(5)의 길이방향과 버킷(6)의 길이방향의 사이의 각도인 버킷각도 β3을 측정한다. 붐(4)의 길이방향은, 요동축(J)에 수직인 기준수직면 내(XZ면 내)에서 점 P1과 점 P2를 통과하는 직선의 방향을 의미한다. 암(5)의 길이방향은, 기준수직면 내에서 점 P2와 점 P3을 통과하는 직선의 방향을 의미한다. 버킷(6)의 길이방향은, 기준수직면 내에서 점 P3과 점 P4를 통과하는 직선의 방향을 의미한다. 요동축(J)은, 선회축(K)(Z축)으로부터 떨어진 위치에 배치되어 있다. 단, 요동축(J)은, 선회축(K)과 요동축(J)이 교차하도록 배치되어 있어도 된다.

또, 도 2b에 나타내는 바와 같이, 상부선회체(3)는, 하부주행체(1)에 관하여, Z축을 구성하는 선회축(K)을 중심으로 하여 좌우로 선회하도록 구성되어 있다. 상부선회체(3)에는 기체경사센서(S4) 및 선회각속도센서(S5)가 장착되어 있다.

기체경사센서(S4)는, 상부선회체(3)의 좌우축(Y축)과 기준수평면의 사이의 각도, 및, 상부선회체(3)의 전후축(X축)과 기준수평면의 사이의 각도를 측정한다. 선회각속도센서(S5)는, 하부주행체(1)의 길이방향과 상부선회체(3)의 전후축(X축)의 사이의 각도 α를 측정한다. 하부주행체(1)의 길이방향은, 크롤러(1C)의 연장방향을 의미한다.

컨트롤러(30)는, 예를 들면, 기체경사센서(S4) 및 선회각속도센서(S5)의 각각의 출력에 근거하여 원점(O)에 관한 점 P1의 상대위치를 도출할 수 있다. 점 P1은, 상부선회체(3) 상에 고정적으로 배치되어 있기 때문이다. 원점(O)은, 예를 들면, 기준수평면과 Z축의 교점이다. 또, 컨트롤러(30)는, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 및 버킷각도센서(S3)의 각각의 출력에 근거하여, 점 P1에 관한 점 P2~점 P4의 각각의 상대위치를 도출할 수 있다. 동일하게, 컨트롤러(30)는, 점 P1에 관한, 버킷(6)의 배면의 단부(端部) 등의 굴삭어태치먼트(AT)의 임의의 부위의 상대위치를 도출할 수 있다.

도 2a에 나타내는 파선으로 연결된 점 P1'~점 P4'는, 상부선회체(3)가 오른쪽으로 선회되고 또한 굴삭어태치먼트(AT)의 자세가 바뀌었을 때의 점 P1~점 P4에 대응하고 있다. 동일하게, 도 2a에 나타내는 일점쇄선으로 연결된 점 P1''~점 P4''는, 상부선회체(3)가 더 오른쪽으로 선회되고 또한 굴삭어태치먼트(AT)의 자세가 더 바뀌었을 때의 점 P1~점 P4에 대응하고 있다. 즉, 점 P1' 및 점 P1''은, 상부선회체(3)와 붐(4)의 연결부의 위치를 나타내고, 점 P2' 및 점 P2''는, 붐(4)과 암(5)의 연결부의 위치를 나타내며, 점 P3' 및 점 P3''은, 암(5)과 버킷(6)의 연결부의 위치를 나타내고, 점 P4' 및 점 P4''는 버킷(6)의 선단(치선)의 위치를 나타내고 있다. 또, 도 2a에 있어서의 도트패턴으로 나타나는 영역은, 점 P4, 점 P4', 및 점 P4''로 정해지는 가상면(VS)(후술)을 나타내고 있다.

또, 컨트롤러(30)는, 원점(O)에 관한 점 P1의 상대위치에 근거하여, 원점(O)에 관한 점 P5의 상대위치를 도출할 수 있다. 전센서(70F)는, 캐빈(10)의 상면에 고정되어 있기 때문이다. 즉, 굴삭어태치먼트(AT)의 동작, 및, 상부선회체(3)의 선회가 행해졌다고 해도, 점 P1과 점 P5의 상대위치관계는 변화하지 않기 때문이다.

또, 컨트롤러(30)는, 원점(O)에 관한 점 P5의 상대위치에 근거하여, 원점(O)에 관한, 쇼벨의 주위에 있는 물체의 상대위치를 도출할 수 있다. 전센서(70F)는, 점 P5부터 물체의 각 점까지의 거리 및 방향을 도출하도록 구성되어 있기 때문이다. 즉, 점 P5에 관한 물체의 상대위치를 도출할 수 있기 때문이다.

이와 같이, 컨트롤러(30)는, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 버킷각도센서(S3), 기체경사센서(S4), 선회각속도센서(S5), 및 물체검지장치(70)의 출력에 근거하여, 굴삭어태치먼트(AT)의 자세, 굴삭어태치먼트(AT)의 소정(예를 들면 버킷(6)의 치선)의 위치, 및, 쇼벨(100)의 주위에 있는 물체의 위치 등을 도출할 수 있다.

다음으로, 도 3a, 도 3b, 도 4a, 및 도 4b를 참조하여, 컨트롤러(30)가 쇼벨(100)의 움직임을 제한하는 기능(이하, "제한기능"이라고 한다.)의 일례에 대하여 설명한다. 도 3a 및 도 3b는, 차도(車道)(DW)에 위치하는 쇼벨(100)의 사시도이다. 차도(DW)와 보도(SW)는 펜스(FS)에 의하여 구획되어 있다. 도 4a 및 도 4b는, 진입불가영역을 설정할 때에 표시장치(D1)의 화면에 표시되는 화상의 예를 나타낸다. 진입불가영역은, 쇼벨(100)의 진입이 금지되는 영역이다.

쇼벨(100)의 위치(좌표)는, 예를 들면, 상부선회체(3)에 탑재된 측위장치(예를 들면 GNSS수신기)의 출력에 근거하여 도출된다. 그 좌표는, 예를 들면, 시공계획도에서 이용하는 기준좌표계에 있어서의 좌표이다. 시공계획도는, 전자파일로서 작성된 시공계획에 관한 도면이다. 기준좌표계는, 예를 들면 세계측지계(世界測地系)이다. 세계측지계는, 지구의 무게중심에 원점을 두고, X축을 그리니치자오선과 적도의 교점의 방향으로, Y축을 동경 90도의 방향으로, 그리고 Z축을 북극의 방향으로 취하는 3차원 직교XYZ좌표계이다.

또, 컨트롤러(30)는, 물체검지장치(70)에 의하여 검지된 각 물체(예를 들면, 물체검지장치(70)에 의한 검지의 대상이 되는 물체인 각 대상물)의 기준좌표계에 있어서의 좌표도 산출할 수 있기 때문에, 장해물 등의 각 물체와 쇼벨(100)의 위치관계도 파악할 수 있다. 이 때문에, 컨트롤러(30)는, 각 물체(각 대상물)의 위치를 시공계획도에 관련지을 수도 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 시공계획도에 있어서, 목표시공면(예를 들면, 굴삭의 대상이 되는 지면 또는 시공완료 시의 지면)을 인식할 뿐만 아니라, 목표시공면에 대한 각 대상물의 위치관계도 인식할 수 있다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 시공계획도의 표시 시에, 목표시공면뿐만 아니라, 목표시공면에 관한 각 물체의 위치도 표시할 수 있다.

쇼벨(100)의 조작자는, 이와 같은 작업현장에 있어서, 진입불가영역을 정할 수 있다. 조작자는, 예를 들면, 굴삭어태치먼트(AT)를 움직이게 하여 굴삭어태치먼트(AT)의 소정 부위(예를 들면 버킷(6)의 치선)에서 3차원 공간(실(實)공간)에 있어서의 3개의 가상점(VP)을 특정함으로써 가상면(VS)을 정할 수 있다. 이 경우, 조작자는, 가상수평면과 가상면(VS)의 사이의 각도가 원하는 각도가 되도록, 가상면(VS)을 정할 수 있다. 예를 들면, 조작자는, 법면(法面)을 따른 가상면 등, 실공간을 비스듬하게 횡단하는 가상면(VS)을 정할 수 있다. 그리고, 조작자는, 하나 또는 복수의 가상면(VS)을 이용하여 진입불가영역을 정할 수 있다. 굴삭어태치먼트(AT)의 소정 부위는, 예를 들면, 버킷(6)의 치선의 중앙부, 우단부, 혹은 좌단부 등이어도 되고, 버킷(6)의 배면의 중앙부, 우단부, 혹은 좌단부 등이어도 된다. 또, 3개의 가상점(VP)은, 굴삭어태치먼트(AT)의 소정 부위가 아니라, 쇼벨(100)의 소정 부위로 특정되어도 된다. 이 경우, 소정 부위는, 상부선회체(3)의 소정 개소(예를 들면, 카운터웨이트의 최후단 등)여도 된다.

조작자는, 예를 들면, 굴삭어태치먼트(AT)를 움직이게 하여, 버킷(6)의 치선을 원하는 위치에 위치시켰을 때에 조작장치(26)의 하나인 조작레버의 선단에 장착된 결정버튼을 누름으로써, 실공간에 있어서의 가상점(VP)을 특정한다. 도 3a에 나타내는 예에서는, 가상점(VP)은, 제1 가상점(VP1), 제2 가상점(VP2), 및 제3 가상점(VP3)을 포함한다.

구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 결정버튼이 눌렸을 때의 버킷(6)의 치선의 3차원 좌표를, 제1 가상점(VP1)의 3차원 좌표로서 기억한다. 제2 가상점(VP2) 및 제3 가상점(VP3)에 대해서도 동일하다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 3개의 가상점(VP)을 기억했을 때에, 3개의 가상점(VP)을 포함하는 가상면(VS)을 도출하고, 가상면(VS)을 표시장치(D1)의 화면에 표시시킬 수 있다. 버킷(6)의 치선의 3차원 좌표는, 도 2a 및 도 2b로 나타내는 바와 같이, 자세검출장치의 출력에 근거하여 도출된다.

도 3a는, 3개의 가상점(VP)이 특정되었을 때의, 실공간에 있어서의 가상면(VS)을 나타낸다. 가상점(VP) 및 가상면(VS)은, 실제로는 불가시(不可視)이다. 도 4a는, 표시장치(D1)의 화면에 표시된 가상면(VS)의 화상(G1)을 나타낸다. 표시장치(D1)의 화면에 표시된 화상은, 전카메라(80F)가 촬상한 화상(GF) 상에 겹쳐서 표시된, 가상면(VS)의 화상(G1)과 3개의 가상점(VP)의 화상(G2)을 포함한다. 화상(G2)은, 제1 가상점(VP1)의 화상(G21), 제2 가상점(VP2)의 화상(G22), 및, 제3 가상점(VP3)의 화상(G23)을 포함한다.

쇼벨(100)의 조작자는, 표시장치(D1)의 화면에 표시된 가상면(VS)의 화상(G1)을 시인(視認)함으로써, 실공간에서는 불가시인 가상면(VS)의 위치를 인식할 수 있다.

쇼벨(100)의 조작자는, 입력장치(50)를 통하여 가상면(VS)에 관한 정보를 변경해도 된다. 가상면(VS)에 관한 정보는, 가상면(VS)의 위치, 크기, 형상, 및 기울기 등을 포함한다. 기울기는, 가상수평면에 대한 기울기, 또는, 가상연직면에 대한 기울기 등이다. 조작자는, 예를 들면, 터치패널에 대한 터치조작에 의하여 가상면(VS)에 관한 정보를 변경할 수 있다. 조작자는, 예를 들면, 핀치아웃조작에 의하여 화상(G1)의 사이즈를 확대함으로써, 실공간에 있어서의 가상면(VS)의 사이즈를 확대해도 되고, 핀치인조작에 의하여 화상(G1)의 사이즈를 축소함으로써, 실공간에 있어서의 가상면(VS)의 사이즈를 축소해도 된다. 혹은, 조작자는, 스와이프조작 또는 드래그조작에 의하여 화상(G1)을 평행이동시킴으로써, 실공간에 있어서의 가상면(VS)을 평행이동시켜도 된다. 혹은, 조작자는, 가상면(VS)이 연직은 아니지만 연직에 가까운 경우, 터치패널의 소정 위치에 있어서의 탭조작 또는 더블탭조작에 의하여 가상면(VS)을 연직으로 해도 된다. 혹은, 조작자는, 가상면(VS)이 수평은 아니지만 수평에 가까운 경우, 터치패널의 소정 위치에 있어서의 탭조작 또는 더블탭조작에 의하여 가상면(VS)을 수평으로 해도 된다. 혹은, 조작자는, 다른 멀티터치조작에 의하여, 화상(G1)의 회전, 경사, 또는 변형 등을 실행함으로써, 실공간에 있어서의 가상면(VS)의 회전, 경사, 또는 변형 등을 실현해도 된다.

혹은, 조작자는, 드래그조작에 의하여 화상(G2)을 평행이동시킴으로써, 화상(G1)을 변형시키고, 나아가서는 실공간에 있어서의 가상면(VS)을 변형시켜도 된다.

도 3b는, 터치조작에 의한 변경 후의 가상면(VSA)을 나타낸다. 가상면(VSA)은, 실제로는 불가시이다. 도 4b는, 표시장치(D1)의 화면에 표시된 가상면(VSA)의 화상(GA)을 나타낸다. 표시장치(D1)의 화면에 표시된 화상은, 전카메라(80F)가 촬상한 화상(GF) 상에 겹쳐서 표시된 가상면(VSA)의 화상(GA)을 포함한다.

쇼벨(100)의 조작자는, 도 4a에 나타내는 바와 같이, 제1 가상점(VP1)의 화상(G21)을 터치한 후, 화살표 AR1로 나타내는 방향으로 드래그조작을 행하여 화상(G21)을 점 TP1까지 이동시킴으로써, 가상면(VS)의 화상(G1)의 좌상모서리를 내릴 수 있다. 그리고, 조작자는, 화살표 AR2로 나타내는 방향으로 플릭조작을 행함으로써, 화상(G1)의 좌단을 좌측으로 이동시킬 수 있다. 본 실시형태에서는, 가상면(VS)의 화상(G1)의 좌단은, 플릭조작에 의하여 좌방 무한원(無限遠)으로 이동되어 있다.

또, 쇼벨(100)의 조작자는, 도 4a에 나타내는 바와 같이, 제2 가상점(VP2)의 화상(G22)을 터치한 후, 화살표 AR3으로 나타내는 방향으로 플릭조작을 행함으로써, 화상(G1)의 하단을 하측으로 이동시킬 수 있다. 본 실시형태에서는, 가상면(VS)의 화상(G1)의 하단은, 플릭조작에 의하여 하방 무한원으로 이동되어 있다.

또, 쇼벨(100)의 조작자는, 도 4a에 나타내는 바와 같이, 제3 가상점(VP3)의 화상(G23)을 터치한 후, 화살표 AR4로 나타내는 방향으로 드래그조작을 행하여 화상(G23)을 점 TP2까지 이동시킴으로써, 가상면(VS)의 화상(G1)의 우상모서리를 내릴 수 있다. 그리고, 조작자는, 화살표 AR5로 나타내는 방향으로 플릭조작을 행함으로써, 화상(G1)의 우단을 우측으로 이동시킬 수 있다. 본 실시형태에서는, 가상면(VS)의 화상(G1)의 우단은, 플릭조작에 의하여 우방 무한원으로 이동되어 있다.

상술한 바와 같은 터치조작에 의하여, 쇼벨(100)의 조작자는, 도 3a에 나타내는 가상면(VS)을, 도 3b에 나타내는 가상면(VSA)으로 변경할 수 있다. 가상면(VSA)은, 쇼벨(100)이 차도(DW)측으로부터 펜스(FS)에 접촉하는 것을 방지하기 위한 진입불가영역을 정하고 있다.

이 진입불가영역은, 펜스(FS)가 차지하는 공간에 대응하고 있다. 또, 이 진입불가영역은, 펜스(FS)의 높이와 대략 동일한 높이를 갖기 때문에, 쇼벨(100)의 조작자는, 예를 들면, 펜스(FS)를 넘어 버킷(6)을 보도(SW)측으로 이동시킬 수 있다.

가상면(VSA)은, 펜스(FS)의 두께에 대응하는 두께를 갖도록, 터치조작 등에 의하여 조절되어도 된다. 이 경우, 가상면(VSA)에 의하여 정해지는 가상면(VSA)은, 보도(SW)측으로부터 버킷(6)이 펜스(FS)에 가까워져 접촉해 버리는 것을 방지할 수 있다.

다만, 도 3b에 나타내는 예에서는, 터치조작에 의한 변경 후의 가상면(VSA)은, 펜스(FS)의 연장방향을 따라 무한하게 뻗는 가상면으로서 생성되어 있지만, 유한한 길이를 갖는 가상면으로서 생성되어도 된다. 또, 가상면(VSA)은, 가상면(VS)보다 커지도록 사이즈가 변경되어 있지만, 가상면(VS)보다 작아지도록 사이즈가 변경되어도 된다.

또, 도 3b에 나타내는 예에서는, 쇼벨(100)의 조작자는, 전주(電柱), 및, 전주 사이에 가설된 전선에 관해서는 진입불가영역을 설정하고 있지 않지만, 펜스(FS)에 관한 진입불가영역과 동일하게, 전주 및 전선의 각각에 관하여 진입불가영역을 설정할 수 있다.

컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)이 가상면(VSA)을 횡단하지 않도록 액추에이터의 움직임을 제어하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 가상면(VSA)의 위치에 마치 실제의 장벽이 존재하는 것 같이 주위의 환경을 인식하고, 쇼벨(100)이 그 (실재하지 않는)장벽에 접촉하지 않도록 쇼벨(100)의 움직임을 제어하도록 구성되어 있다. 이 점에 있어서, 가상면(VSA)은, 가상면(VSA)을 넘은 측에 있는 물체와 쇼벨(100)의 접촉을 방지하는 가상적인 장벽으로서 기능할 수 있다.

컨트롤러(30)는, 예를 들면, 선회동작 중에 가상면(VSA)과 기체의 일부(예를 들면 카운터웨이트)의 사이의 거리가 소정 값을 하회한 경우에, 상부선회체(3)의 선회동작을 감속시키거나 혹은 정지시켜도 된다. 혹은, 컨트롤러(30)는, 예를 들면, 붐하강동작 중에 가상면(VSA)과 기체의 일부(예를 들면 붐(4)의 선단부)의 사이의 거리가 소정 값을 하회한 경우에, 붐하강동작을 감속시키거나 혹은 정지시켜도 된다. 또, 컨트롤러(30)는, 가상면(VSA)과 기체의 일부의 사이의 거리가 소정 값을 하회한 경우에 경보를 출력해도 된다. 경보는, 시각적인 것이어도 되고, 청각적인 것이어도 된다.

이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)의 동작 중에 기체의 일부가 진입불가영역 내로 진입해 버리는 것을 방지할 수 있다.

다음으로, 도 5를 참조하여, 쇼벨(100)에 탑재되는 유압시스템의 구성예에 대하여 설명한다. 도 5는, 쇼벨(100)에 탑재되는 유압시스템의 구성예를 나타내는 도이다. 도 5는, 기계적 동력전달계, 작동유라인, 파일럿라인, 및 전기제어계를, 각각 이중선, 실선, 파선, 및 점선으로 나타내고 있다.

도 5의 유압시스템은, 주로, 엔진(11), 레귤레이터(13), 메인펌프(14), 파일럿펌프(15), 컨트롤밸브유닛(17), 조작장치(26), 토출압센서(28), 조작압센서(29), 및 컨트롤러(30) 등을 포함한다.

도 5에 있어서, 유압시스템은, 엔진(11)에 의하여 구동되는 메인펌프(14)로부터, 센터바이패스관로(40) 또는 패럴렐관로(42)를 거쳐 작동유탱크까지 작동유를 순환시키고 있다.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

구체적으로는, 도 5로 나타나는 바와 같이 쇼벨(100)에 있어서의 유압액추에이터가 어느 것도 조작되고 있지 않은 대기상태인 경우, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유는, 좌센터바이패스관로(40L)를 통과하여 좌스로틀(18L)에 이른다. 그리고, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유의 흐름은, 좌스로틀(18L)의 상류에서 발생하는 제어압을 증대시킨다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 좌메인펌프(14L)의 토출량을 허용 최소 토출량까지 감소시켜, 토출된 작동유가 좌센터바이패스관로(40L)를 통과할 때의 압력손실(펌핑로스)을 억제한다. 한편, 어느 하나의 유압액추에이터가 조작된 경우, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유는, 조작대상의 유압액추에이터에 대응하는 제어밸브를 통하여, 조작대상의 유압액추에이터로 흘러든다. 그리고, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유의 흐름은, 좌스로틀(18L)에 이르는 양을 감소 혹은 소실시켜, 좌스로틀(18L)의 상류에서 발생하는 제어압을 저하시킨다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 좌메인펌프(14L)의 토출량을 증대시켜, 조작대상의 유압액추에이터에 충분한 작동유를 순환시키고, 조작대상의 유압액추에이터의 구동을 확실하게 한다. 다만, 컨트롤러(30)는, 우메인펌프(14R)의 토출량도 동일하게 제어한다.

상술한 바와 같은 구성에 의하여, 도 5의 유압시스템은, 대기상태에 있어서는, 메인펌프(14)에 있어서의 불필요한 에너지소비를 억제할 수 있다. 불필요한 에너지소비는, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유가 센터바이패스관로(40)에서 발생시키는 펌핑로스를 포함한다. 또, 도 5의 유압시스템은, 유압액추에이터를 작동시키는 경우에는, 메인펌프(14)로부터 필요충분한 작동유를 작동대상의 유압액추에이터에 확실히 공급할 수 있다.

다음으로, 도 6a~도 6d를 참조하여, 컨트롤러(30)가 머신컨트롤기능에 의하여 액추에이터를 자동적으로 동작시키기 위한 구성에 대하여 설명한다. 도 6a~도 6d는, 유압시스템의 일부를 발췌한 도이다. 구체적으로는, 도 6a는, 암실린더(8)의 조작에 관한 유압시스템부분을 발췌한 도이며, 도 6b는, 선회용 유압모터(2A)의 조작에 관한 유압시스템부분을 발췌한 도이다. 또, 도 6c는, 붐실린더(7)의 조작에 관한 유압시스템부분을 발췌한 도이며, 도 6d는, 버킷실린더(9)의 조작에 관한 유압시스템부분을 발췌한 도이다.

도 6a~도 6d에 나타내는 바와 같이, 유압시스템은, 비례밸브(31), 셔틀밸브(32), 및 비례밸브(33)를 포함한다. 비례밸브(31)는, 비례밸브(31AL~31DL 및 31AR~31DR)를 포함하고, 셔틀밸브(32)는, 셔틀밸브(32AL~32DL 및 32AR~32DR)를 포함하며, 비례밸브(33)는, 비례밸브(33AL~33DL 및 33AR~33DR)를 포함한다.

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

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

비례밸브(33)는, 비례밸브(31)와 동일하게, 머신컨트롤용 제어밸브로서 기능한다. 비례밸브(33)는, 조작장치(26)와 셔틀밸브(32)를 접속하는 관로에 배치되고, 그 관로의 유로면적을 변경할 수 있도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 비례밸브(33)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 제어지령에 따라 동작한다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 조작장치(26)의 조작과는 무관하게, 조작장치(26)가 토출하는 작동유의 압력을 감압한 후, 셔틀밸브(32)를 통하여, 컨트롤밸브유닛(17) 내의 대응하는 제어밸브의 파일럿포트에 공급할 수 있다.

이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 특정의 조작장치(26)에 대한 조작이 행해지고 있지 않은 경우이더라도, 그 특정의 조작장치(26)에 대응하는 유압액추에이터를 동작시킬 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 특정의 조작장치(26)에 대한 조작이 행해지고 있는 경우이더라도, 그 특정의 조작장치(26)에 대응하는 유압액추에이터의 동작을 강제적으로 정지시킬 수 있다.

예를 들면, 도 6a에 나타내는 바와 같이, 좌조작레버(26L)는, 암(5)을 조작하기 위하여 이용된다. 구체적으로는, 좌조작레버(26L)는, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 전후방향으로의 조작에 따른 파일럿압을 제어밸브(176)의 파일럿포트에 작용시킨다. 보다 구체적으로는, 좌조작레버(26L)는, 암접음방향(후향(後向))으로 조작된 경우에, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(176L)의 우측 파일럿포트와 제어밸브(176R)의 좌측 파일럿포트에 작용시킨다. 또, 좌조작레버(26L)는, 암펼침방향(전향(前向))으로 조작된 경우에는, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(176L)의 좌측 파일럿포트와 제어밸브(176R)의 우측 파일럿포트에 작용시킨다.

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

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

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

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

비례밸브(33AL)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 제어지령(전류지령)에 따라 동작한다. 그리고, 파일럿펌프(15)로부터 좌조작레버(26L), 비례밸브(33AL), 및 셔틀밸브(32AL)를 통하여 제어밸브(176L)의 우측 파일럿포트 및 제어밸브(176R)의 좌측 파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 감압한다. 비례밸브(33AR)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 제어지령(전류지령)에 따라 동작한다. 그리고, 파일럿펌프(15)로부터 좌조작레버(26L), 비례밸브(33AR), 및 셔틀밸브(32AR)를 통하여 제어밸브(176L)의 좌측 파일럿포트 및 제어밸브(176R)의 우측 파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 감압한다. 비례밸브(33AL, 33AR)는, 제어밸브(176L, 176R)를 임의의 밸브위치에서 정지할 수 있도록 파일럿압을 조정 가능하다.

이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 암접음조작이 행해지고 있는 경우이더라도, 필요에 따라, 제어밸브(176)의 폐쇄측의 파일럿포트(제어밸브(176L)의 좌측 파일럿포트 및 제어밸브(176R)의 우측 파일럿포트)에 작용하는 파일럿압을 감압하여, 암(5)의 접음동작을 강제적으로 정지시킬 수 있다. 조작자에 의한 암펼침조작이 행해지고 있을 때에 암(5)의 펼침동작을 강제적으로 정지시키는 경우에 대해서도 동일하다.

혹은, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 암접음조작이 행해지고 있는 경우이더라도, 필요에 따라, 비례밸브(31AR)를 제어하여, 제어밸브(176)의 폐쇄측의 파일럿포트의 반대측에 있는, 제어밸브(176)의 개방측의 파일럿포트(제어밸브(176L)의 우측 파일럿포트 및 제어밸브(176R)의 좌측 파일럿포트)에 작용하는 파일럿압을 증대시켜, 제어밸브(176)를 강제적으로 중립위치로 되돌림으로써, 암(5)의 접음동작을 강제적으로 정지시켜도 된다. 이 경우, 비례밸브(33AL)는 생략되어도 된다. 조작자에 의한 암펼침조작이 행해지고 있는 경우에 암(5)의 펼침동작을 강제적으로 정지시키는 경우에 대해서도 동일하다.

또, 이하에서는, 도 6b~도 6d를 참조하면서의 설명을 생략하지만, 조작자에 의한 선회조작이 행해지고 있는 경우에 상부선회체(3)의 선회동작을 강제적으로 정지시키는 경우, 조작자에 의한 붐상승조작 또는 붐하강조작이 행해지고 있는 경우에 붐(4)의 동작을 강제적으로 정지시키는 경우, 및, 조작자에 의한 버킷접음조작 또는 버킷펼침조작이 행해지고 있는 경우에 버킷(6)의 동작을 강제적으로 정지시키는 경우에 대해서도 동일하다. 또, 조작자에 의한 주행조작이 행해지고 있는 경우에 하부주행체(1)의 주행동작을 강제적으로 정지시키는 경우에 대해서도 동일하다.

또, 도 6b에 나타내는 바와 같이, 좌조작레버(26L)는, 선회기구(2)를 조작하기 위해서도 이용된다. 구체적으로는, 좌조작레버(26L)는, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 좌우방향으로의 조작에 따른 파일럿압을 제어밸브(173)의 파일럿포트에 작용시킨다. 보다 구체적으로는, 좌조작레버(26L)는, 좌선회방향(좌향(左向))으로 조작된 경우에, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(173)의 좌측 파일럿포트에 작용시킨다. 또, 좌조작레버(26L)는, 우선회방향(우향(右向))으로 조작된 경우에는, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(173)의 우측 파일럿포트에 작용시킨다.

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

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

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

또, 도 6c에 나타내는 바와 같이, 우조작레버(26R)는, 붐(4)을 조작하기 위하여 이용된다. 구체적으로는, 우조작레버(26R)는, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 전후방향으로의 조작에 따른 파일럿압을 제어밸브(175)의 파일럿포트에 작용시킨다. 보다 구체적으로는, 우조작레버(26R)는, 붐상승방향(후향)으로 조작된 경우에, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(175L)의 우측 파일럿포트와 제어밸브(175R)의 좌측 파일럿포트에 작용시킨다. 또, 우조작레버(26R)는, 붐하강방향(전향)으로 조작된 경우에는, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(175R)의 우측 파일럿포트에 작용시킨다.

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

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

이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 붐상승조작과는 무관하게, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31CL) 및 셔틀밸브(32CL)를 통하여, 제어밸브(175L)의 우측 파일럿포트 및 제어밸브(175R)의 좌측 파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 붐(4)을 자동적으로 상승시킬 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 붐하강조작과는 무관하게, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31CR) 및 셔틀밸브(32CR)를 통하여, 제어밸브(175R)의 우측 파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 붐(4)을 자동적으로 하강시킬 수 있다.

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

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

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

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

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

또, 도 5 및 도 6a~도 6d에서는 유압식 파일럿회로를 구비한 유압식 조작레버를 기재했지만, 유압식 조작레버가 아닌 전기식 조작레버가 채용되어도 된다. 이 경우, 전기식 조작레버의 레버조작량은, 전기신호로서 컨트롤러(30)로 입력된다. 또, 파일럿펌프(15)와 각 제어밸브의 파일럿포트의 사이에는 전자밸브가 배치된다. 전자밸브는, 컨트롤러(30)로부터의 전기신호에 따라 동작하도록 구성된다. 이 구성에 의하여, 전기식 조작레버를 이용한 수동조작이 행해지면, 컨트롤러(30)는, 레버조작량에 대응하는 전기신호에 의하여 전자밸브를 제어하여 파일럿압을 증감시킴으로써 각 제어밸브를 이동시킬 수 있다. 다만, 각 제어밸브는 전자스풀밸브로 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 전자스풀밸브는, 전기식 조작레버의 레버조작량에 대응하는 컨트롤러(30)로부터의 전기신호에 따라 동작한다.

다음으로, 도 7을 참조하여, 컨트롤러(30)의 기능에 대하여 설명한다. 도 7은, 컨트롤러(30)의 구성의 일례를 나타내는 도이다. 도 7의 예에서는, 컨트롤러(30)는, 자세검출장치, 조작장치(26), 물체검지장치(70), 촬상장치(80), 스위치(NS), 및 입력장치(50) 등이 출력하는 신호를 받고, 다양한 연산을 실행하여, 비례밸브(31), 표시장치(D1), 및 소리출력장치(D2) 등에 제어지령을 출력할 수 있도록 구성되어 있다. 자세검출장치는, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 버킷각도센서(S3), 기체경사센서(S4), 및 선회각속도센서(S5) 중 적어도 하나를 포함한다. 컨트롤러(30)는, 가상면생성부(30A), 가상면조정부(30B), 자율제어부(30C), 및 정보전달부(30D)를 기능블록으로서 갖는다. 각 기능블록은, 하드웨어로 구성되어 있어도 되고, 소프트웨어로 구성되어 있어도 된다.

가상면생성부(30A)는, 가상면(VS)을 생성하도록 구성되어 있다. 가상면(VS)은, 쇼벨(100)의 작업범위를 구획하기 위하여 가상적으로 설치되는 면이다. 본 실시형태에서는, 가상면생성부(30A)는, 쇼벨(100)의 조작자가 굴삭어태치먼트(AT)를 움직이게 함으로써 특정되는 하나 또는 복수의 가상점(VP)에 근거하여 가상면(VS)을 생성한다. 가상면생성부(30A)는, 예를 들면, 조작자가 굴삭어태치먼트(AT)의 소정 부위(예를 들면 버킷(6)의 치선)에 의하여 특정된 3개의 가상점(VP)을 통과하는 가상적인 직사각형 평면을 가상면(VS)으로서 생성한다. 이 경우, 직사각형 평면은, 3개의 가상점(VP) 중 2개의 가상점(VP)을 2개의 정점으로 하고, 나머지의 1개의 가상점(VP)을 통과하는 1변을 갖는다. 이 1변은, 상기의 2개의 정점을 통과하지 않는다. 이 가상면(VS)을 이용함으로써, 컨트롤러(30)는, 예를 들면, 그 후에 행해지는 작업 시에 버킷(6)의 치선이 가상면(VS)을 횡단하여 버리는 것을 방지할 수 있다.

가상면조정부(30B)는, 가상면생성부(30A)가 생성한 가상면(VS)을 조정할 수 있도록, 즉, 가상면(VS)에 관한 정보를 변경할 수 있도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 가상면조정부(30B)는, 입력장치(50)를 통하여 입력된 제어지령에 따라 가상면(VS)의 위치, 크기, 형상, 및 기울기 등을 변경하도록 구성되어 있다. 도 3b에 나타내는 가상면(VSA)은, 가상면조정부(30B)에 의한 조정이 행해진 후의 가상면(VS)이다.

자율제어부(30C)는, 쇼벨(100)을 자율적으로 동작시키도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 자율제어부(30C)는, 소정의 조건이 충족된 경우에, 액추에이터의 움직임을 제어하도록 구성되어 있다. "소정의 조건이 충족된 경우"는, 예를 들면, "가상면생성부(30A)가 생성한 가상면(VS), 또는, 가상면조정부(30B)에 의한 조정 후의 가상면(VSA)과 굴삭어태치먼트(AT)의 소정 부위(예를 들면 버킷(6)의 치선)의 사이의 거리가 소정 값 미만이 된 경우"여도 된다. 자율제어부(30C)는, 예를 들면, 굴삭어태치먼트(AT)가 조작되고 있을 때에, 가상면(VS)과 굴삭어태치먼트(AT)의 소정 부위의 사이의 거리가 소정 값 미만이 된 경우, 비례밸브(33)(도 6a~도 6d 참조.)에 대하여 제어지령을 출력하여, 굴삭어태치먼트(AT)의 움직임을 자동적으로 제어해도 된다.

예를 들면, 자율제어부(30C)는, 좌조작레버(26L)가 암펼침방향으로 조작되고 있을 때에 가상면(VS)과 버킷(6)의 치선의 사이의 거리가 소정 값 미만이 된 경우, 비례밸브(33AR)(도 6a 참조.)에 대하여 제어지령을 출력하여, 암(5)의 펼침속도를 자동적으로 감속시켜도 된다. 이 경우, 자율제어부(30C)는, 가상면(VS)과 버킷(6)의 치선의 사이의 거리가 작을수록 암(5)의 움직임이 느려지도록 암(5)의 펼침속도를 자동적으로 감속시켜도 된다. 또, 자율제어부(30C)는, 좌조작레버(26L)가 암펼침방향으로 조작되고 있을 때에 가상면(VS)과 버킷(6)의 치선의 사이의 거리가 제로가 되었을 때에, 암(5)의 움직임을 정지시켜도 된다.

혹은, 자율제어부(30C)는, 가상면(VS)에 의하여 정해지는 진입불가영역으로의 버킷(6)의 치선의 진입을 회피시켜도 된다. 예를 들면, 자율제어부(30C)는, 좌조작레버(26L)가 암펼침방향으로 조작되고 있을 때에, 가상면(VS)과 버킷(6)의 치선의 사이의 거리가 소정 값을 하회하지 않도록, 붐(4) 또는 버킷(6) 등의 암(5) 이외의 부재를 자동적으로 동작시켜도 된다. 자율제어부(30C)는, 예를 들면, 조작자에 의한 레버조작에 따라 암(5)이 펼쳐져 있을 때에, 붐(4)을 자동적으로 상승시킴으로써, 혹은, 버킷(6)을 자동적으로 접음으로써, 진입불가영역으로의 버킷(6)의 치선의 진입을 회피시켜도 된다.

정보전달부(30D)는, 다양한 정보를 쇼벨(100)의 조작자에게 전달하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 정보전달부(30D)는, 예를 들면, 버킷(6)의 치선과 가상면(VS)의 사이의 거리의 크기를 쇼벨(100)의 조작자에게 전달할 수 있도록 구성되어 있다. 정보전달부(30D)는, 예를 들면, 시각정보 및 청각정보를 이용하여, 버킷(6)의 치선과 가상면(VS)의 사이의 거리의 크기를 쇼벨의 조작자에게 전달할 수 있도록 구성되어 있다.

예를 들면, 정보전달부(30D)는, 소리출력장치(D2)에 의한 단속음을 이용하여, 그 거리의 크기를 조작자에게 전달해도 된다. 이 경우, 정보전달부(30D)는, 거리가 작아질수록, 단속음의 간격을 짧게 해도 된다. 정보전달부(30D)는, 거리의 크기를 나타내기 위하여 연속음을 이용해도 된다. 또, 정보전달부(30D)는, 소리의 고저(高低) 또는 강약 등을 변화시켜 거리의 크기의 차이를 나타내도록 해도 된다. 또, 정보전달부(30D)는, 거리가 소정 값 미만이 된 경우에는 경보를 발해도 된다. 경보는, 예를 들면, 단속음보다 현저하게 큰 연속음이다.

또, 정보전달부(30D)는, 버킷(6)의 치선과 가상면(VS)의 사이의 거리의 크기를 작업정보로서 표시장치(D1)에 부여해도 된다. 이 경우, 표시장치(D1)는, 예를 들면, 촬상장치(80)로부터 수신한 화상데이터와 함께, 정보전달부(30D)로부터 수신한 작업정보를 화면에 표시해도 된다. 정보전달부(30D)는, 예를 들면, 아날로그미터의 화상 또는 바그래프인디케이터의 화상 등을 이용하여 거리의 크기를 조작자에게 전달하도록 해도 된다.

다음으로, 도 8 및 도 9를 참조하여, 쇼벨(100)이 덤프트럭(DT)의 짐받이에 토사를 적재할 때에 생성되는 가상면(VS)에 대하여 설명한다. 도 8은, 적재작업이 행해지는 작업현장을 나타낸다. 적재작업은, 쇼벨(100)이 덤프트럭(DT)의 짐받이에 토사 등을 적재하는 작업이다. 도 9는, 도 8에 나타내는 쇼벨(100)의 캐빈(10) 내에 설치되어 있는 표시장치(D1)의 화면에 표시되는 화상의 예를 나타낸다.

도 8 및 도 9에 나타내는 예에서는, 쇼벨(100)의 조작자는, 덤프트럭(DT)에 관한 가상면(VS)을 생성하고 있다. 구체적으로는, 조작자는, 덤프트럭(DT)의 좌측면에 대응하는 제1 가상면(VS1)과, 덤프트럭(DT)의 후면에 대응하는 제2 가상면(VS2)과, 덤프트럭(DT)의 우측면에 대응하는 제3 가상면(VS3)(도 8에서는 불가시)과, 덤프트럭(DT)의 프런트패널(FP)에 대응하는 제4 가상면(VS4)과, 덤프트럭(DT)의 짐받이의 바닥면에 대응하는 제5 가상면(VS5)(도 8에서는 불가시)을 생성하고 있다. 이 경우, 진입불가영역은, 덤프트럭(DT)이 차지하는 공간에 대응하고 있다.

제1 가상면(VS1)~제5 가상면(VS5)의 각각은, 쇼벨(100)의 조작자에 의하여 특정된 3개의 가상점(VP)에 근거하여 생성되어 있다. 단, 1개의 가상면(VS)은, 4개 이상의 가상점(VP)에 근거하여 생성되어도 된다. 이 경우, 조작자는, 5각형 또는 6각형 등의 복잡한 형상을 갖는 가상면(VS)을 용이하게 생성할 수 있다. 또, 조작자는, 복수의 가상면(VS)으로 구성되는 가상다면체를 생성해도 된다.

혹은, 1개의 가상면(VS)은, 2개의 가상점(VP)에 근거하여 생성되어도 된다. 이 경우, 1개의 가상면(VS)은, 예를 들면, 가상수평면에 대하여 수직이며 또한 2개의 가상점(VP)을 통과하는 가상면으로서 생성된다. 가상면(VS)은, 가상수평면이 아니라, 하부주행체(1)의 접지면을 포함하는 가상평면에 대하여 수직이 되도록 생성되어도 된다.

혹은, 1개의 가상면(VS)은, 1개의 가상점(VP)에 근거하여 생성되어도 된다. 이 경우, 1개의 가상면(VS)은, 예를 들면, 가상기준면에 평행하며 또한 1개의 가상점(VP)을 통과하는 가상면으로서 생성된다. 가상기준면은, 예를 들면, 상부선회체(3)의 좌우축과 선회축을 포함하는 제1 가상평면, 상부선회체(3)의 전후축과 선회축을 포함하는 제2 가상평면, 또는, 하부주행체(1)의 접지면을 포함하는 제3 가상평면 등이다. 가상기준면은, 덤프트럭(DT)의 측면, 후면, 짐받이의 바닥면, 또는, 프런트패널(FP)의 표면 등에 평행한 가상평면과 같은, 덤프트럭(DT)에 관한 가상평면이어도 된다. 덤프트럭(DT)에 관한 가상평면의 형상 및 사이즈 등은, 불휘발성 기억장치 등에 미리 기억되어 있어도 되고, 물체검지장치(70) 및 촬상장치(80) 중 적어도 일방의 출력에 근거하여, 실제의 덤프트럭(DT)의 형상 및 사이즈 등에 일치하도록 자동적으로 생성되어도 된다. 또, 덤프트럭(DT)에 관한 가상평면은, 입력장치(50)를 통하여 조정할 수 있도록 구성되어 있어도 된다.

도 8의 예에서는, 쇼벨(100)의 조작자는, 버킷(6)의 치선을 덤프트럭(DT)의 프런트패널(FP)에 가깝게 하여 1개의 가상점(VP)을 특정함으로써, 그 1개의 가상점(VP)을 포함하는 소정 사이즈의 가상면이며, 또한, 제1 가상평면에 평행한 가상면을 생성하고 있다. 그리고, 조작자는, 생성한 가상면을 조정함으로써, 덤프트럭(DT)의 프런트패널(FP)에 대응하는 제4 가상면(VS4)을 생성하고 있다.

동일하게, 조작자는, 버킷(6)의 치선을 덤프트럭(DT)의 좌사이드게이트(LSG)에 가깝게 하여 1개의 가상점(VP)을 특정함으로써, 그 1개의 가상점(VP)을 포함하는 소정 사이즈의 가상면이며, 또한, 제2 가상평면에 평행한 가상면을 생성하고 있다. 그리고, 조작자는, 생성한 가상면을 조정함으로써, 덤프트럭(DT)의 좌측면(좌사이드게이트(LSG))에 대응하는 제1 가상면(VS1)을 생성하고 있다. 덤프트럭(DT)의 후면(리어게이트(RG))에 대응하는 제2 가상면(VS2), 덤프트럭(DT)의 우측면(우사이드게이트)에 대응하는 제3 가상면(VS3), 및, 덤프트럭(DT)의 짐받이의 바닥면에 대응하는 제5 가상면(VS5)에 대해서도 동일하다.

덤프트럭(DT)의 좌측면(좌사이드게이트(LSG))에 대응하는 제1 가상면(VS1)은, 좌사이드게이트(LSG)의 두께보다 큰 두께를 갖도록 생성되어도 된다. 즉, 제1 가상면(VS1)은, 좌사이드게이트(LSG)를 포함하는 직육면체로서 생성되어도 된다. 두께는, 미리 설정된 값이어도 되고, 입력장치(50)를 통하여 자동적으로 입력되는 값이어도 된다. 이 경우, 조작자는, 실질적으로, 좌사이드게이트(LSG)의 외면(外面)에 버킷(6)이 접촉하는 것을 방지하기 위한 가상면과, 좌사이드게이트(LSG)의 내면에 버킷(6)이 접촉하는 것을 방지하기 위한 가상면을 동시에 생성할 수 있다. 제2 가상면(VS2) 및 제3 가상면(VS3)에 대해서도 동일하다.

조작자는, 예를 들면, 가상점(VP)을 특정할 때에, 결정버튼으로서의 복수의 스위치(NS) 중 하나를 누름으로써 제1 가상평면에 평행한 가상면을 생성하고, 복수의 스위치(NS) 중 다른 하나를 누름으로써 제2 가상평면에 평행한 가상면을 생성하며, 복수의 스위치(NS) 중 또 다른 하나를 누름으로써 제3 가상평면에 평행한 가상면을 생성해도 된다.

혹은, 조작자는, 입력장치(50)를 통하여 가상기준면으로부터의 거리를 입력함으로써, 가상면(VS)을 생성해도 된다. 이 경우, 조작자는, 굴삭어태치먼트를 움직이게 하여 가상점(VP)을 특정할 필요는 없다. 조작자는, 예를 들면, 제2 가상평면으로부터의 거리(상부선회체(3)의 좌우축에 평행한 방향에 있어서의 거리)를 입력함으로써, 좌사이드게이트(LSG)에 대응하는 제1 가상면(VS1)과 우사이드게이트에 대응하는 제3 가상면(VS3)을 생성하고, 제1 가상평면으로부터의 거리(상부선회체(3)의 전후축에 평행한 방향에 있어서의 거리)를 입력함으로써, 리어게이트(RG)에 대응하는 제2 가상면(VS2)과, 프런트패널(FP)에 대응하는 제4 가상면(VS4)을 생성하며, 제3 가상평면으로부터의 거리(선회축에 평행한 방향에 있어서의 거리)를 입력함으로써, 짐받이의 바닥면에 대응하는 제5 가상면(VS5)을 생성해도 된다. 또, 조작자는, 이와 같이 하여 생성된 가상면(VS)을, 입력장치(50)를 통하여 조정해도 된다.

이와 같이 하여, 하나 또는 복수의 가상면(VS)을 생성함으로써, 조작자는, 덤프트럭(DT)이 차지하는 공간을 진입불가영역으로서 설정할 수 있어, 적재작업 시에 버킷(6) 등이 덤프트럭(DT)에 접촉해 버리는 것을 방지할 수 있다.

표시장치(D1)는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 캐빈(10)의 상면 전단에 장착된 전카메라(80F)가 촬상한 화상(GF)을 표시하고 있다. 또, 표시장치(D1)는, 상술한 바와 같이 생성된 가상면(VS)의 화상(GA)을, 전카메라(80F)가 촬상한 화상(GF)에 겹쳐서 표시하고 있다.

구체적으로는, 표시장치(D1)는, 덤프트럭(DT)의 좌측면(좌사이드게이트(LSG))에 대응하는 제1 가상면(VS1)의 화상(GA1), 덤프트럭(DT)의 후면(리어게이트(RG))에 대응하는 제2 가상면(VS2)의 화상(GA2), 덤프트럭(DT)의 우측면(우사이드게이트)에 대응하는 제3 가상면(VS3)의 화상(GA3), 덤프트럭(DT)의 프런트패널(FP)에 대응하는 제4 가상면(VS4)의 화상(GA4), 및, 덤프트럭(DT)의 짐받이의 바닥면에 대응하는 제5 가상면(VS5)의 화상(GA5)을, 화상(GF)에 겹쳐서 표시하고 있다.

이 화면을 본 쇼벨(100)의 조작자는, 5개의 가상면(VS)이 적절한 위치에 설정되어 있는 것을 확인한 후, 즉, 굴삭어태치먼트(AT)와 덤프트럭(DT)의 접촉을 방지하는 기능이 적절히 실행되고 있는 것을 확인한 후, 적재작업을 행할 수 있다.

다음으로, 도 10a 및 도 10b를 참조하여, 쇼벨(100)이 옥내에서 자동차 등의 해체작업을 행할 때에 생성되는 가상면(VS)에 대하여 설명한다. 도 10a 및 도 10b는, 해체작업이 행해지는 작업현장을 나타내고 있다. 도 10a 및 도 10b에 나타내는 쇼벨(100)은, 해체작업용 쇼벨이며, 암(5)의 선단에 엔드어태치먼트로서 커터(CT)가 장착되어 있다. 구체적으로는, 도 10a는, 가상면(VS)이 생성되기 전의 작업현장의 상태를 나타내고, 도 10b는, 가상면(VS)이 생성된 후의 작업현장의 상태를 나타내고 있다. 이 경우, 소정 부위로서 커터(CT)에 있어서의 임의의 개소(예를 들면 상측 날끝부 등)가 설정되어도 된다.

해체작업이 행해지는 현장은, 주위가 벽(WL)으로 둘러싸이고, 또한, 천장(CL)으로 덮여 있다. 또, 옥내에는, 천장크레인(PC)이 설치되어 있다. 천장크레인(PC)의 빔(BM)은, 제1 벽(WL1) 및 제3 벽(WL3)의 각각에 설치된 레일(RL) 위를 이동할 수 있도록 구성되어 있다.

도 10a 및 도 10b의 예에서는, 천장크레인(PC)의 빔(BM)은, 쇼벨(100)의 어태치먼트의 일례인 해체어태치먼트와 접촉할 수 있는 높이에 설치되어 있다. 즉, 붐(4)이 최대한으로 상승되었을 때의 해체어태치먼트의 최고점은, 천장크레인(PC)의 빔(BM)의 바닥면보다 높다. 해체어태치먼트는, 붐(4), 암(5), 및 커터(CT)를 포함한다. 해체어태치먼트는, 커터(CT) 대신에, 그래플, 브레이커, 리퍼, 또는 그래브버킷 등을 엔드어태치먼트로서 포함하고 있어도 된다.

또, 쇼벨(100)은, 벽(WL)에 의하여 둘러싸인 공간에 배치되어 있다. 이 때문에, 제1 벽(WL1)과 제3 벽(WL3)은, 커터(CT)와 접촉할 수 있는 위치에 존재하고 있다. 즉, 제1 벽(WL1)과 제3 벽(WL3)의 사이의 폭은, 쇼벨(100)의 작업범위의 폭보다 작다. 다만, 쇼벨(100)의 작업범위는, 예를 들면, 선회축을 중심으로 하여, 해체어태치먼트를 최대로 신장시켰을 때의 선회축부터 커터(CT)의 선단까지의 길이를 반경으로 하는 원으로 나타난다.

그 때문에, 액추에이터의 움직임이 제한되지 않는 경우, 쇼벨(100)의 조작자는, 벽(WL)에 커터(CT)를 접촉시키거나, 붐(4) 또는 암(5)을 천장크레인(PC)의 빔(BM)에 접촉시키거나 해 버릴 우려가 있다.

그 때문에, 쇼벨(100)의 조작자는, 가상면(VS)을 이용하여 진입불가영역을 정함으로써, 쇼벨(100)과 벽(WL) 또는 천장크레인(PC)의 빔(BM)의 접촉을 방지할 수 있다.

구체적으로는, 쇼벨(100)의 조작자는, 붐(4)을 상승시켜 암실린더상단점(AST)을 원하는 높이까지 상승시켰을 때에, 스위치(NS)를 눌러 가상점(VP10)을 특정한다. 원하는 높이는, 예를 들면, 천장크레인(PC)의 빔(BM)의 바닥면보다 낮은 높이이다.

이 경우, 컨트롤러(30)의 가상면생성부(30A)는, 가상점(VP10)을 통과하는, 가상수평면에 평행한 가상면(VS10)을 생성한다. 그 결과, 가상면(VS10)보다 위의 공간은, 진입불가영역으로서 설정된다.

여기에서, 쇼벨(100)이 옥내에서 작업을 행할 때에는, 측위장치(예를 들면 GNSS수신기)는, GNSS신호를 수신할 수 없는 경우도 있다. 이 경우, 컨트롤러(30)는, 예를 들면, 옥내에 있어서의 특정의 고정위치(예를 들면, 벽면에 장착된 시계, 또는, 벽면의 모서리부 등의 설치물에 관한 위치)를 물체검지장치(70)의 출력에 근거하여 검지하고, 그 고정위치를 기준위치(기준점)로서 설정하여 국소좌표계를 작성한다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 그 고정위치를 원점으로 하는 국소좌표계를 작성한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 예를 들면, 물체검지장치(70)의 출력에 근거하여 검지한 고정위치인 기준위치에 대한 쇼벨(100)의 상대위치(국소좌표계에 있어서의 좌표) 또는 커터(CT)의 상대위치를 산출한다. 이 때문에, 컨트롤러(30)는, 가상점(VP10)의 위치 및 가상면(VS10)의 위치를 기준위치에 대한 상대위치로서 설정할 수 있다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 커터(CT)의 선단부의 가상면(VS10)으로의 접근을, 기준위치에 대한 커터(CT)의 상대위치에 근거하여 검출할 수 있다. 또, 기준위치(기준점)는 동일한 작업현장에 있어서 복수 위치(복수 점)에 대하여 설정되어도 된다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 만일, 쇼벨(100)의 주행동작 또는 선회동작에 의하여 하나의 기준위치를 검지할 수 없는 경우(하나의 기준위치가 물체검지장치(70)의 검지범위 내에 없는 경우)에서도, 다른 기준위치를 검지함으로써 안정된 제동제어를 실현할 수 있다. 설정한 기준위치와 소정 부위의 위치의 사이의 상대적인 위치관계에 근거하는 제동제어는, 옥내에서의 작업뿐만 아니라 옥외에서의 작업에도 적용될 수 있다. 옥외에서의 작업에서는, 특정의 고정위치(기준위치)는, 예를 들면, 철탑, 소옥(小屋), 또는 전주 등의 설치물에 있어서의 위치여도 된다.

또, 쇼벨(100)의 조작자는, 해체어태치먼트를 움직이게 하여 암상단점(AMT)을 원하는 위치까지 이동시켰을 때에, 스위치(NS)를 눌러 가상점(VP11)을 특정한다. 원하는 위치는, 예를 들면, 제1 벽(WL1)으로부터 어느 정도의 거리만큼 떨어진 위치이다. 어느 정도의 거리는, 예를 들면, 암상단점(AMT)을 고정한 상태에서, 커터(CT)를 어떻게 회동시키거나 혹은 개폐시킨 경우이더라도, 커터(CT)가 제1 벽(WL1)에 접촉하지 않는 것을 확보하는 데 충분한 거리이다.

이 경우, 컨트롤러(30)의 가상면생성부(30A)는, 가상점(VP11)을 통과하는, 가상연직면에 평행한 가상면(VS11)을 생성한다. 가상연직면은, 예를 들면, 제1 벽(WL1)에 평행한 가상평면이다. 그 결과, 가상면(VS11)과 제1 벽(WL1)의 사이의 공간은, 진입불가영역으로서 설정된다. 이 경우의 진입불가영역은, 커터(CT)가 아닌 암상단점(AMT)의 진입이 금지되는 영역을 의미한다.

가상면생성부(30A)는, 화살표 AR6으로 나타내는 방향(제1 벽(WL1)에 가까워지는 방향)으로 가상면(VS11)을 오프셋시킴으로써 가상면(VSA11)을 생성해도 된다. 오프셋시키는 거리는, 예를 들면, 암상단점(AMT)을 중심으로 하는 커터(CT)의 작업범위를 나타내는 원의 반경이다. 이 경우, 가상면생성부(30A)는, 가상면(VSA11)과 제1 벽(WL1)의 사이의 공간을 진입불가영역으로서 설정할 수 있다. 그리고, 이 경우의 진입불가영역은, 커터(CT)의 진입이 금지되는 영역을 의미한다. 다만, 도 10a 및 도 10b의 예에서는, 오프셋시키는 거리는, 하드웨어버튼을 통하여 수작업으로 입력되거나, 혹은, 터치조작에 의하여 입력되지만, 불휘발성 기억장치에 있어서, 암(5)의 선단에 장착되어 있는 엔드어태치먼트의 종류마다 미리 기억되어 있어도 된다. 하나의 엔드어태치먼트(예를 들면 커터(CT))의 작업범위의 크기는, 다른 엔드어태치먼트(예를 들면 그래플)의 작업범위의 크기와는 상이하기 때문이다. 이 경우, 암(5)의 선단에 실제로 장착되어 있는 엔드어태치먼트의 종류에 관한 정보는, 예를 들면, 입력장치(50)를 통하여 미리 입력되어 있어도 된다.

다음으로, 도 11을 참조하여, 컨트롤러(30)의 다른 구성예에 대하여 설명한다. 도 11은, 컨트롤러(30)의 다른 구성예를 나타내는 도이다.

도 11에 나타내는 예에서는, 컨트롤러(30)는, 가상면생성부(30A), 속도지령생성부(30E), 상태인식부(30F), 거리판정부(30G), 제한대상결정부(30H), 및 속도제한부(30S)를 기능블록으로서 갖는다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 버킷각도센서(S3), 기체경사센서(S4), 선회각속도센서(S5), 전기식의 조작레버인 좌조작레버(26L), 입력장치(50), 물체검지장치(70), 및 촬상장치(80) 등이 출력하는 신호를 받고, 다양한 연산을 실행하여, 비례밸브(31) 등에 제어지령을 출력할 수 있도록 구성되어 있다. 다만, 가상면생성부(30A)는, 도 7에 나타내는 컨트롤러(30)가 갖는 가상면생성부(30A)와 동일하게 동작한다. 또, 컨트롤러(30)는, 가상면조정부(30B)를 포함하고 있어도 된다.

속도지령생성부(30E)는, 조작장치(26)가 출력하는 신호에 근거하여 액추에이터의 동작속도에 관한 지령을 생성하도록 구성되어 있다. 도 11에 나타내는 예에서는, 속도지령생성부(30E)는, 좌우방향으로 조작된 좌조작레버(26L)가 출력하는 전기신호에 근거하여 선회용 유압모터(2A)의 회전속도에 관한 지령을 생성하도록 구성되어 있다.

도 11에 나타내는 좌조작레버(26L)는, 캐빈(10) 내에 설치되어 있지만, 캐빈(10)의 외부에 설치되어 있어도 된다. 즉, 좌조작레버(26L)는, 원격조작실에 설치된 원격조작용의 조작레버여도 된다. 이 경우, 좌조작레버(26L)로부터 컨트롤러(30)로의 사이의 정보의 송신은, 무선통신을 통하여 행해진다. 단, 컨트롤러(30) 및 입력장치(50)는, 좌조작레버(26L)와 함께 원격조작실에 설치되어 있어도 된다. 이 경우, 컨트롤러(30)와 자세검출장치, 비례밸브(31), 물체검지장치(70), 및 촬상장치(80)의 사이의 정보의 송수신은, 무선통신을 통하여 행해진다. 전기식의 조작레버인 좌주행레버(26DL), 우주행레버(26DR), 및 우조작레버(26R) 등에 대해서도 동일하다.

상태인식부(30F)는, 쇼벨(100)의 현재의 상태를 인식하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 상태인식부(30F)는, 어태치먼트상태인식부(30F1), 상부선회체상태인식부(30F2), 및 하부주행체상태인식부(30F3)를 갖는다.

어태치먼트상태인식부(30F1)는, 굴삭어태치먼트(AT)의 현재의 상태를 인식하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 어태치먼트상태인식부(30F1)는, 굴삭어태치먼트(AT)의 외표면 상의 소정 점의 좌표를 산출하도록 구성되어 있다. 소정 점은, 예를 들면, 굴삭어태치먼트(AT)의 전체 정점을 포함한다.

상부선회체상태인식부(30F2)는, 상부선회체(3)의 현재의 상태를 인식하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 상부선회체상태인식부(30F2)는, 상부선회체(3)의 외표면 상의 소정 점의 좌표를 산출하도록 구성되어 있다. 소정 점은, 예를 들면, 상부선회체(3)의 전체 정점을 포함한다.

하부주행체상태인식부(30F3)는, 하부주행체(1)의 현재의 상태를 인식하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 하부주행체상태인식부(30F3)는, 하부주행체(1)의 외표면 상의 소정 점의 좌표를 산출하도록 구성되어 있다. 소정 점은, 예를 들면, 하부주행체(1)의 전체 정점을 포함한다.

상태인식부(30F)는, 쇼벨(100)의 작업내용 등에 따라, 쇼벨(100)의 외표면을 구성하는 3개의 부분(하부주행체(1)의 외표면, 상부선회체(3)의 외표면, 및, 굴삭어태치먼트(AT)의 외표면) 중 어느 것의 상태의 인식을 실행하고, 어느 것의 상태의 인식을 생략할지를 결정해도 된다.

거리판정부(30G)는, 상태인식부(30F)가 산출한 쇼벨(100)의 외표면 상의 각 점과 가상면생성부(30A)가 생성한 가상면(VS)의 사이의 거리가 소정 값을 하회했는지 아닌지를 판정하도록 구성되어 있다.

제한대상결정부(30H)는, 제한대상을 결정하도록 구성되어 있다. 도 11에 나타내는 예에서는, 제한대상결정부(30H)는, 거리판정부(30G)의 출력, 즉, 쇼벨(100)의 외표면 상의 어느 점과 가상면(VS)의 사이의 거리가 소정 값을 하회했는지에 근거하여, 움직임을 제한해야 할 액추에이터(이하, "제한대상액추에이터"라고 한다.)를 결정한다.

속도제한부(30S)는, 하나 또는 복수의 액추에이터의 동작속도를 제한하도록 구성되어 있다. 도 11에 나타내는 예에서는, 속도제한부(30S)는, 속도지령생성부(30E)가 생성한 속도지령 중의, 제한대상결정부(30H)에 의하여 제한대상액추에이터로서 결정된 액추에이터에 관한 속도지령을 변경하고, 변경 후의 속도지령에 대응하는 제어지령을 비례밸브(31)에 대하여 출력한다.

구체적으로는, 속도제한부(30S)는, 제한대상결정부(30H)에 의하여 제한대상액추에이터로서 결정된 선회용 유압모터(2A)에 관한 속도지령을 변경하고, 변경 후의 속도지령에 대응하는 제어지령을 비례밸브(31BL) 또는 비례밸브(31BR)에 대하여 출력한다. 선회용 유압모터(2A)의 회전속도를 저감시키거나 혹은 정지시키기 위함이다.

이 제한기능에 의하여, 도 11에 나타내는 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)의 기체의 일부가 가상면(VS)을 횡단하는 것을 방지하기 위하여, 액추에이터의 움직임을 감속시키거나 혹은 정지시킬 수 있고, 혹은, 액추에이터를 자동적으로 움직이게 함으로써, 쇼벨(100)의 기체의 일부가 가상면(VS)을 횡단하는 것을 회피시킬 수 있다. 다만, 액추에이터의 움직임의 감속 또는 정지는, 예를 들면, 제동제어에 의하여 실현되어도 된다. 제동제어는, 예를 들면, 액추에이터의 움직임을 멈추고자 하는 브레이크의 효능 상태를 조정하는 것을 의미한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨(100)은, 하부주행체(1)와, 하부주행체(1)에 선회 가능하게 탑재되는 상부선회체(3)와, 상부선회체(3)에 장착되는 어태치먼트로서의 굴삭어태치먼트(AT)와, 굴삭어태치먼트(AT)의 자세를 검출하는 자세검출장치를 갖는다. 그리고, 쇼벨(100)은, 자세검출장치의 출력으로부터 도출되는 굴삭어태치먼트(AT)의 소정 부위인 버킷(6)의 치선의 위치에 관한 정보를 이용하여 가상면(VS)을 생성하도록 구성되어 있다.

이 구성에 의하여, 쇼벨(100)은, 다양한 용도에 이용 가능한 가상면(VS)을 용이하게 생성할 수 있다. 쇼벨(100)의 조작자는, 예를 들면, 하나 또는 복수의 가상면(VS)을 이용함으로써, 원하는 공간을 진입불가영역으로서 설정할 수 있다. 이 경우, 쇼벨(100)은, 예를 들면, 어태치먼트가 가상면(VS)을 횡단하여 진입불가영역에 진입하지 않도록, 어태치먼트를 감속시키거나 혹은 정지시킬 수 있고, 혹은, 어태치먼트를 자동적으로 움직이게 함으로써, 어태치먼트가 진입불가영역에 진입하는 것을 회피시킬 수 있다. 또, 쇼벨(100)이 유인(有人)쇼벨인 경우, 쇼벨(100)의 조작자는, 캐빈(10)으로부터 외부로 나오지 않고, 가상면(VS)을 임의의 위치에 간단히 생성할 수 있다.

이와 같이, 쇼벨(100)의 조작자는, 번잡한 사전준비를 행하지 않고, 다양한 조건에 맞춘 진입불가영역을 용이하게 설정할 수 있다. 이 점에 있어서, 쇼벨(100)은, 쇼벨(100)에 의한 작업의 안전성 및 작업효율을 높일 수 있다. 번잡한 사전준비는, 예를 들면, 전용의 외부기기가 발하는 레이저에 의한 규제선의 배치, 또는, 장해물에 관한 정보의 시공계획도로의 도입 등이다. 다만, 장해물에 관한 정보를 포함하는 시공계획도에 근거하여 가상면을 작성하는 구성에서는, 시공계획도에 포함되는 정보로서의 장해물의 위치와 실제의 장해물의 위치에 어긋남이 발생하고 있는 경우, 쇼벨은, 굴삭어태치먼트(AT)와 장해물의 접촉을 방지할 수 없을 우려가 있다. 그 때문에, 그와 같은 쇼벨의 조작자 또는 관리자 등은, 어긋남이 발생하고 있지 않은 것의 확인, 또는, 어긋남이 발생하고 있던 경우에 있어서의 시공계획도의 갱신을 행할 필요가 있다. 이에 대하여, 쇼벨(100)의 조작자는, 시공계획도와는 무관하게 가상면(VS)을 생성할 수 있기 때문에, 상술한 바와 같은 확인작업 또는 갱신작업 등의 번잡한 작업을 행할 필요가 없어, 상술한 바와 같은 어긋남에 기인하는 문제를 발생시키는 경우도 없다. 따라서, 쇼벨(100)은, 쇼벨(100)에 의한 작업의 안전성 및 작업효율을 높일 수 있다.

또, 쇼벨(100)은, 무한의 크기를 갖는 가상면(VS)뿐만 아니라, 유한의 크기를 갖는 가상면(VS)을 용이하게 생성할 수 있기 때문에, 쇼벨(100)에 의한 작업이 과도하게 제한되어 버리는 것을 방지할 수 있다. 즉, 쇼벨(100)은, 특정의 공간이 진입불가영역으로서 설정된 경우에, 그 특정의 공간에 인접하는 다른 공간까지도 진입불가영역으로서 설정되어 버리는 것을 방지할 수 있다. 이 경우, 쇼벨(100)은, 진입불가영역으로서 설정된 그 특정의 공간 내로의 어태치먼트의 진입을 금지하면서, 그 특정의 공간에 인접하는 공간으로의 어태치먼트의 진입을 허용할 수 있다. 그 때문에, 쇼벨(100)은, 이 점에 있어서도, 쇼벨(100)에 의한 작업의 작업효율을 높일 수 있다.

가상면(VS)은, 바람직하게는, 소정 부위의 3개의 상이한 위치에 근거하여 생성된다. 예를 들면, 도 3a 및 도 3b에 나타내는 바와 같이, 가상면(VS)은, 굴삭어태치먼트(AT)를 움직이게 함으로써 특정된 3개의 점에 근거하여 작성되어도 된다. 도 3a 및 도 3b에 나타내는 예에서는, 3개의 점은, 버킷(6)의 치선에 대응하는 점 P4, 점 P4', 및 점 P4''이다.

쇼벨(100)은, 바람직하게는, 가상면(VS)을 표시장치(D1)의 화면에 표시시키도록 구성되어 있다. 쇼벨(100)은, 예를 들면 도 4a에 나타내는 바와 같이, 3개의 가상점(VP)에 근거하여 생성된 가상면(VS)을 표시장치(D1)의 화면에 표시시키도록 해도 된다. 이 구성에 의하여, 쇼벨(100)의 조작자는, 실재하지 않는 가상면(VS)의 실공간에 있어서의 위치를 파악할 수 있어, 가상면(VS)이 원하는 위치에 생성되어 있는지 아닌지를 확인할 수 있다.

가상면(VS)에 관한 정보는, 터치조작에 의하여 변경할 수 있도록 구성되어 있다. 가상면(VS)에 관한 정보는, 예를 들면, 가상면(VS)의 위치, 크기, 형상, 및 기울기 등을 포함한다. 기울기는, 가상수평면에 대한 기울기, 또는, 가상연직면에 대한 기울기 등이다. 터치조작은, 예를 들면, 탭조작, 더블탭조작, 스와이프조작, 드래그조작, 또는 플릭조작 등이다. 터치조작은, 핀치인조작 또는 핀치아웃조작 등의 멀티터치조작이어도 된다.

쇼벨(100)은, 바람직하게는, 가상면(VS)을 이용하여 진입불가영역을 정하도록 구성되어 있다. 쇼벨(100)은, 예를 들면, 도 8 및 도 9에 나타내는 바와 같이 5개의 가상면(VS)을 이용하여 진입불가영역을 정해도 된다. 도 8 및 도 9에 나타내는 예에서는, 쇼벨(100)은, 덤프트럭(DT)이 차지하는 공간을 진입불가영역으로서 설정하고 있다. 혹은, 쇼벨(100)은, 도 10a 및 도 10b에 나타내는 바와 같이, 하나의 가상면(VS)을 이용하여 진입불가영역을 정해도 된다. 도 10a 및 도 10b에 나타내는 예에서는, 쇼벨(100)은, 천장크레인(PC)의 빔(BM)의 바닥면보다 위에 있는 공간을 진입불가영역으로서 설정하고 있다. 또, 쇼벨(100)은, 벽(WL)의 가까이에 있는 공간을 진입불가영역으로서 설정하고 있다.

쇼벨(100)은, 바람직하게는, 굴삭어태치먼트(AT)가 진입불가영역에 가까워진 경우, 굴삭어태치먼트(AT)를 감속시키거나, 혹은, 정지시키거나, 혹은, 진입을 회피시키도록 구성되어 있다. 쇼벨(100)은, 예를 들면 도 6a~도 6d에 나타내는 바와 같이, 비례밸브(31) 및 비례밸브(33) 중 적어도 하나에 제어지령을 출력함으로써, 조작자에 의한 조작장치(26)에 대한 조작과는 무관하게 액추에이터를 동작시킬 수 있도록 구성되어 있다. 이 구성에 의하여, 쇼벨(100)은, 굴삭어태치먼트(AT)를 감속시키거나 혹은 정지시킬 수 있고, 혹은, 진입불가영역을 회피하도록 굴삭어태치먼트(AT)를 움직이게 할 수 있다.

표시장치(D1)는, 바람직하게는, 쇼벨(100)의 진입을 규제하는 가상면(VS)의 화상을 촬상장치(80)가 촬상한 화상에 겹쳐서 표시하도록 구성되어 있다. 표시장치(D1)는, 예를 들면 도 9에 나타내는 바와 같이, 전카메라(80F)가 촬상한 화상(GF)에 가상면(VS)을 겹쳐서 표시하도록 구성되어 있어도 된다. 가상면(VS)은, 어태치먼트를 움직이게 함으로써 특정된 하나 또는 복수의 가상점에 근거하여 생성된 것이어도 되고, 그와 같은 가상점을 이용하지 않고 생성된 것이어도 된다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 상세하게 설명했다. 그러나, 본 발명은, 상술한 실시형태에 제한되는 것은 아니다. 상술한 실시형태는, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 다양한 변형 또는 치환 등이 적용될 수 있다. 또, 별개로 설명된 특징은, 기술적인 모순이 발생하지 않는 한, 조합이 가능하다.

본원은, 2019년 9월 26일에 출원된 일본 특허출원 2019-176158호에 근거하여 우선권을 주장하는 것이며, 이 일본 특허출원의 전체 내용을 본원에 참조에 의하여 원용한다.

1…하부주행체
1C…크롤러
1CL…좌크롤러
1CR…우크롤러
2…선회기구
2A…선회용 유압모터
2M…주행용 유압모터
2ML…좌주행용 유압모터
2MR…우주행용 유압모터
3…상부선회체
4…붐
5…암
6…버킷
7…붐실린더
8…암실린더
9…버킷실린더
10…캐빈
11…엔진
13…레귤레이터
14…메인펌프
15…파일럿펌프
17…컨트롤밸브유닛
18…스로틀
19…제어압센서
26…조작장치
26D…주행레버
26DL…좌주행레버
26DR…우주행레버
26L…좌조작레버
26R…우조작레버
28, 28L, 28R…토출압센서
29, 29DL, 29DR, 29LA, 29LB, 29RA, 29RB…조작압센서
30…컨트롤러
30A…가상면생성부
30B…가상면조정부
30C…자율제어부
30D…정보전달부
30E…속도지령생성부
30F…상태인식부
30F1…어태치먼트상태인식부
30F2…상부선회체상태인식부
30F3…하부주행체상태인식부
30G…거리판정부
30H…제한대상결정부
30S…속도제한부
31, 31AL~31DL, 31AR~31DR…비례밸브
32, 32AL~32DL, 32AR~32DR…셔틀밸브
33, 33AL~33DL, 33AR~33DR…비례밸브
40…센터바이패스관로
42…패럴렐관로
50…입력장치
70…물체검지장치
70B…후센서
70F…전센서
70L…좌센서
70R…우센서
70UB…후상센서
70UF…전상센서
70UL…좌상센서
70UR…우상센서
80…촬상장치
80B…후카메라
80F…전카메라
80L…좌카메라
80R…우카메라
80UB…후상카메라
80UF…전상카메라
80UL…좌상카메라
80UR…우상카메라
100…쇼벨
171~176…제어밸브
AMT…암상단점
AST…암실린더상단점
AT…굴삭어태치먼트
BM…빔
CL…천장
CT…커터
D1…표시장치
D2…소리출력장치
DT…덤프트럭
DW…차도
FP…프런트패널
FS…펜스
K…선회축
LSG…좌사이드게이트
NS…스위치
PC…천장크레인
RG…리어게이트
RL…레일
S1…붐각도센서
S2…암각도센서
S3…버킷각도센서
S4…기체경사센서
S5…선회각속도센서
SW…보도
VP, VP10, VP11…가상점
VP1…제1 가상점
VP2…제2 가상점
VP3…제3 가상점
VS, VS10, VS11, VSA, VSA11…가상면
VS1…제1 가상면
VS2…제2 가상면
VS3…제3 가상면
VS4…제4 가상면
VS5…제5 가상면
WL…벽
WL1…제1 벽
WL2…제2 벽
WL3…제3 벽

Claims (8)

1. 하부주행체와,
   상기 하부주행체에 선회 가능하게 탑재되는 상부선회체와,
   상기 상부선회체에 장착되는 어태치먼트와,
   상기 어태치먼트의 자세를 검출하는 자세검출장치를 갖고,
   상기 자세검출장치의 출력으로부터 도출되는 상기 어태치먼트의 소정 부위의 위치에 관한 정보를 이용하여 가상면을 생성하는, 쇼벨.
2. 제1항에 있어서,
   상기 가상면은, 상기 소정 부위의 3개의 상이한 위치에 근거하여 생성되는, 쇼벨.
3. 제1항에 있어서,
   상기 가상면을 표시장치의 화면에 표시시키는, 쇼벨.
4. 제1항에 있어서,
   상기 가상면에 관한 정보는, 터치조작에 의하여 변경할 수 있도록 구성되어 있는, 쇼벨.
5. 제1항에 있어서,
   상기 가상면을 이용하여 진입불가영역을 정하는, 쇼벨.
6. 제5항에 있어서,
   상기 어태치먼트가 상기 진입불가영역에 가까워진 경우, 상기 어태치먼트를 감속시키거나, 혹은, 정지시키거나, 혹은, 진입을 회피시키는, 쇼벨.
7. 쇼벨의 진입을 규제하는 가상면의 화상을 촬상장치가 촬상한 화상에 겹쳐서 표시하는 쇼벨의 표시장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 가상면에 관한 정보는, 터치조작에 의하여 변경할 수 있도록 구성되어 있는, 쇼벨의 표시장치.

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