KR20230051283A - 작업 기계 - Google Patents

Abstract

작업 기계는, 작업 장치를 구동하는 복수의 유압 액추에이터와, 연산 주기마다 연산한 각 액추에이터의 속도 지령에 기초하여 각 유압 액추에이터를 제어하는 제어 신호를 출력하는 컨트롤러를 구비한다. 컨트롤러는, 제2 유압 액추에이터의 동작에 따라서 제1 유압 액추에이터의 동작을 미리 정한 조건 하에서 제어하는 경우, 자세 검출 장치의 검출 신호를 기초로 연산한 각 유압 액추에이터의 현 연산 주기의 실제 속도 및 현 연산 주기보다도 과거의 연산 주기로 연산한 각 유압 액추에이터의 속도 지령의 과거의 이력을 사용하여 현 연산 주기의 제1 유압 액추에이터의 속도 지령을 연산하고, 제1 유압 액추에이터의 현 연산 주기의 속도 지령에 따라서 제어 신호를 출력한다.

Description

작업 기계

본 발명은 작업 장치를 구비하는 작업 기계에 관한 것이고, 더욱 상세하게는, 작업 장치의 동작을 소정 조건 하에서 제어하는 작업 기계에 관한 것이다.

작업 기계는, 유압 액추에이터에 의해 구동되는 작업 장치를 구비하고 있다. 작업 기계의 작업 효율을 향상시키는 기술로서, 머신 컨트롤(Machine Control: MC)이라고 칭하는 경우가 있다. MC는, 조작 장치가 오퍼레이터에 의해 조작된 경우에 미리 정해진 조건에 따라서 작업 장치를 동작시키는 반자동 제어를 실행함으로써, 오퍼레이터의 조작 지원을 행하는 기술이다. MC에서는, 예를 들어, 미리 정한 기준면을 따라서 작업 장치를 동작시키는 제어를 실행한다. 이 경우, 유압 액추에이터를 안정적으로 목표 속도대로의 속도로 동작시킬 것이 요구된다. 예를 들어, 붐이나 암 등을 연결한 다관절형의 프론트 작업 장치를 구비한 유압 셔블에 있어서 MC에 의해 수평 굴삭을 행하는 경우, 통상적으로, 암 크라우드와 붐 상승의 복합 동작에 의해 수평 굴삭을 행하므로, 프론트 작업 장치를 굴삭 목표면(기준면)을 따라서 움직이게 하기 위해서는, 암이나 붐을 구동하는 각 유압 액추에이터의 속도를 고정밀도로 제어할 필요가 있다.

예를 들어, 특허문헌 1에는, 작업 장치를 구동하는 유압 액추에이터(예를 들어, 암 실린더)의 실제의 동작 시작에 대한 MC의 응답(예를 들어, 붐 상승의 지령)의 지연을 방지하여 MC에 있어서의 작업 장치의 거동의 안정화를 목적으로 한 기술이 개시되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 유압 셔블에서는, 암에 대한 조작이 개시되고 나서 소정 시간 이상 경과한 경우에는, 자세 검출 장치의 검출값으로부터 산출되는 암 실린더 속도를 기초로 제어 장치가 MC를 실행하는 한편, 암에 대한 조작이 개시 직후(암의 움직이기 시작함)인 경우에는, 조작 장치의 조작량으로부터 산출되는 암 실린더 속도를 기초로 제어 장치가 MC를 실행한다. 자세 검출 장치의 검출값으로부터 산출되는 속도는, 통상적으로, 조작 장치의 조작량으로부터 산출되는 속도보다도 실제의 속도에 가까운 것이 된다. 그러나, 자세 검출 장치는 작업 장치가 실제로 동작하지 않으면 자세 변화를 검출할 수 없으므로, 자세 검출 장치의 검출값을 기초로 MC를 실행하면, 암의 동작 시작에 대해서는 MC의 응답이 지연되어버린다. 그래서, 암의 움직이기 시작함에 한해서, 조작 장치의 조작량으로부터 산출되는 암 실린더 속도를 기초로 MC를 실행하고 있다.

국제 공개 제2019/053814호

상술한 바와 같이, MC에서는, 유압 액추에이터의 속도를 고정밀도로 제어할 필요가 있다. 그러나, 유압 액추에이터의 실제 속도는, 당해 유압 액추에이터를 구동시키기 위한 제어 장치의 속도 지령에 대하여 응답이 지연된다고 하는 문제가 있다. 왜냐하면, 제어 장치의 제어 신호가 출력되고 나서 유압 액추에이터가 제어 장치의 속도 지령에 따른 속도로 실제로 구동할 때까지는, 몇개의 과정이 존재한다. 예를 들어, 유압 액추에이터에 대한 속도 지령에 따라서 유압 펌프의 펌프 용적이 변경됨과 함께, 당해 유압 액추에이터에 대응하는 유량 제어 밸브가 속도 지령에 따라서 구동된다. 또한, 펌프 용적이 변경된 유압 펌프로부터 토출된 압유가 구동된 유량 제어 밸브를 통하여 유압 액추에이터에 공급되어, 유압 액추에이터 내의 압력이 상승함으로써 당해 유압 액추에이터의 속도가 변화한다.

특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 유압 액추에이터의 실제 속도가 속도 지령에 대하여 응답이 지연된다고 하는 문제에 대한 방책이 유압 액추에이터의 움직이기 시작함 이외의 상황에 대하여 행해지고 있지 않다. 즉, 자세 검출 장치의 검출값으로부터 산출되는 어떤 유압 액추에이터의 속도를 기초로 제어 대상의 다른 유압 액추에이터의 속도 지령을 연산하면(MC를 행하면), 제어 대상이 다른 유압 액추에이터의 실제 속도가 속도 지령이 되는 시점에서는, 어떤 유압 액추에이터의 속도는 이미 당해 속도 지령의 산출의 기초로 된 속도와는 상이한 값으로 변화되어 있다. MC에서는, 유압 액추에이터를 항상 목표 속도대로의 속도로 동작시킬 것이 요구되고 있으므로, 유압 액추에이터의 동작 개시부터 동작 종료까지의 전역에 걸쳐서 유압 액추에이터의 속도 지령에 대한 실제 속도의 응답 지연에 대응하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 유압 액추에이터의 움직이기 시작할 때, 조작 장치의 조작량으로부터 산출되는 속도를 기초로 MC를 실행하고 있다. 그러나, 조작 장치의 조작량으로부터 산출되는 속도는, 유압 액추에이터의 실제 속도로부터 크게 괴리되어 있을 가능성이 있다. 이러한 속도를 기초로 MC를 실행하면, 프론트 작업 장치의 동작 정밀도가 악화될 가능성이 있다.

본 발명은 상기 사항에 기초하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 유압 액추에이터의 속도 지령에 대한 실제 속도의 응답 지연의 영향을 저감하여 MC에 있어서의 작업 장치의 동작 정밀도를 향상시킬 수 있는 작업 기계를 제공하는 것이다.

본원은 상기 과제를 해결하는 수단을 복수 포함하고 있는데, 그 일례를 들면, 작업을 행하는 작업 장치와, 상기 작업 장치를 구동하는 복수의 유압 액추에이터와, 상기 복수의 유압 액추에이터에 압유를 공급하는 유압 펌프와, 상기 유압 펌프로부터 상기 복수의 유압 액추에이터의 각각에 대하여 공급되는 압유의 흐름을 각각 제어하는 복수의 제어 밸브와, 상기 작업 장치의 자세를 검출하는 자세 검출 장치와, 상기 복수의 액추에이터의 각각의 속도 지령을 연산 주기마다 연산하고, 연산 결과의 상기 복수의 유압 액추에이터의 각각의 속도 지령에 기초하여 상기 복수의 유압 액추에이터의 각각을 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 컨트롤러를 구비하고, 상기 컨트롤러는, 상기 복수의 유압 액추에이터 중, 제2 유압 액추에이터의 동작에 따라서 제1 유압 액추에이터의 동작을 미리 정한 조건 하에서 제어하는 경우, 상기 자세 검출 장치의 검출 신호를 기초로 현 연산 주기에 있어서의 상기 복수의 유압 액추에이터의 각각의 실제 속도를 연산하고, 연산 결과의 상기 복수의 유압 액추에이터의 각각의 실제 속도 및 현 연산 주기보다도 과거의 연산 주기로 연산한 상기 복수의 유압 액추에이터의 각각의 속도 지령의 과거의 이력을 사용하여, 상기 조건을 충족하는 현 연산 주기의 상기 제1 유압 액추에이터의 속도 지령을 연산하고, 연산 결과의 상기 제1 유압 액추에이터의 현 연산 주기의 속도 지령에 기초하여 상기 제1 유압 액추에이터를 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 자세 검출 장치의 검출 신호를 기초로 산출한 각 유압 액추에이터의 현 연산 주기의 실제 속도 및 현 연산 주기보다도 과거의 연산 주기로 연산한 각 유압 액추에이터의 속도 지령의 과거의 이력을 사용하여, 소정의 조건을 충족하는 현 연산 주기의 제1 유압 액추에이터의 속도 지령을 연산하므로, 속도 지령에 대한 실제 속도의 응답 지연을 고려한 제1 유압 액추에이터의 속도 지령을 연산할 수 있다. 따라서, 유압 액추에이터의 속도 지령에 대한 실제 속도의 응답 지연의 영향을 저감하여 MC에 있어서의 작업 장치의 동작 정밀도를 향상시킬 수 있다.

상기한 이외의 과제, 구성 및 효과는, 이하의 실시 형태의 설명에 의해 밝혀진다.

도 1은 본 발명의 작업 기계의 제1 실시 형태를 적용한 유압 셔블을 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 작업 기계의 제1 실시 형태에 탑재되는 유압 시스템을 도시하는 유압 회로도이다.
도 3은 본 발명의 작업 기계의 제1 실시 형태의 일부를 구성하는 컨트롤러의 하드 및 기능을 도시하는 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시하는 컨트롤러의 MC 연산부의 기능을 도시하는 블록도이다.
도 5는 도 4에 도시하는 컨트롤러의 속도·자세 예측부 및 속도 지령 연산부에 있어서의 연산의 처리 수순의 일례를 도시하는 흐름도이다.
도 6은 도 4에 도시하는 컨트롤러의 속도·자세 예측부 및 속도 지령 연산부의 연산 방법을 도시하는 설명도이다.
도 7은 본 발명의 작업 기계의 제1 실시 형태에 있어서의 암 크라우드 조작에 대한 MC 실행 시의 각 유압 액추에이터의 목표 속도, 속도 지령, 실제 속도의 관계를 도시하는 설명도이다.
도 8은 본 발명의 작업 기계의 제2 실시 형태의 일부를 구성하는 컨트롤러의 MC 연산부의 기능을 도시하는 블록도이다.
도 9는 도 8에 도시하는 컨트롤러의 속도·자세 예측부 및 속도 지령 연산부에 있어서의 연산의 처리 수순의 일례를 도시하는 흐름도이다.
도 10은 도 8에 도시하는 컨트롤러의 속도·자세 예측부 및 속도 지령 연산부의 연산 방법을 도시하는 설명도이다.
도 11은 본 발명의 작업 기계의 제2 실시 형태에 있어서의 암 크라우드 조작에 대한 MC 실행 시의 각 유압 액추에이터의 목표 속도, 속도 지령, 실제 속도의 관계를 도시하는 설명도이다.
도 12는 본 발명의 작업 기계의 제3 실시 형태의 일부를 구성하는 컨트롤러의 MC 연산부의 기능을 도시하는 블록도이다.
도 13은 도 12에 도시하는 컨트롤러의 액추에이터 제어부에 있어서의 연산의 처리 수순의 일례를 도시하는 흐름도이다.
도 14는 도 12에 도시하는 컨트롤러의 유압 펌프 제어부에 있어서의 연산의 처리 수순의 일례를 도시하는 흐름도이다.
도 15는 본 발명의 작업 기계의 제3 실시 형태에 있어서의 MC 실행 시의 유압 액추에이터의 속도 정보에 대한 제어 밸브의 파일럿압 정보 및 유압 펌프의 펌프 용적 정보의 관계를 도시하는 설명도이다.

이하, 본 발명의 작업 기계의 실시 형태에 대하여 도면을 사용하여 설명한다. 본 실시 형태에 있어서는, 작업 기계의 일례로서 유압 셔블을 예로 들어 설명한다. 또한, 본 명세서에서는, 어떤 형상을 나타내는 용어(예를 들어, 굴삭 목표면 등)와 함께 사용되는 「상」, 「상방」 또는 「하방」이라고 하는 용어의 의미에 관하여, 「상」은 당해 어떤 형상의 「표면」을, 「상방」은 당해 어떤 형상의 「표면보다 높은 위치」를, 「하방」은 당해 어떤 형상의 「표면보다 낮은 위치」를 의미하는 것으로 한다.

[제1 실시 형태]

먼저, 본 발명의 작업 기계의 제1 실시 형태를 적용한 유압 셔블의 구성에 대하여 도 1을 사용하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 작업 기계의 제1 실시 형태를 적용한 유압 셔블을 도시하는 사시도이다. 여기에서는, 운전석에 착좌한 오퍼레이터로부터 본 방향을 사용하여 설명한다.

도 1에 있어서, 작업 기계로서의 유압 셔블은, 굴삭 등의 작업을 행하기 위한 프론트 작업 장치(1)와, 프론트 작업 장치(1)가 회동 가능하게 설치된 기체(2)를 구비하고 있다. 기체(2)는 자주 가능한 하부 주행체(3)와, 하부 주행체(3) 상에 선회 가능하게 탑재된 상부 선회체(4)로 구성되어 있다.

프론트 작업 장치(1)는 복수의 피구동 부재를 수직 방향으로 회동 가능하게 연결함으로써 구성된 다관절형의 작업 장치이다. 복수의 피구동 부재는, 예를 들어, 붐(11), 암(12), 작업구로서의 버킷(13)으로 구성되어 있다. 붐(11)의 기단부는, 상부 선회체(4)의 전방부에 붐 핀(도시하지 않음)을 통하여 회동 가능하게 지지되어 있다. 붐(11)의 선단부에는, 암(12)의 기단부가 암 핀(도시하지 않음)을 통하여 회동 가능하게 지지되어 있다. 암(12)의 선단부에는, 버킷(13)이 버킷 핀(13a)을 통하여 회동 가능하게 지지되어 있다. 붐(11), 암(12), 버킷(13)은 각각, 유압 액추에이터인 붐 실린더(15), 암 실린더(16), 버킷 실린더(17)에 의해 구동된다. 버킷(13)은 버킷(13)과 연동하여 회동하는 링크 부재(18)를 통하여 구동된다.

하부 주행체(3)는 예를 들어, 좌우에 크롤러식의 주행 장치(21)(좌측만 도시)를 구비하고 있다. 주행 장치(21)는 유압 액추에이터인 주행 유압 모터(21a)에 의해 구동한다.

상부 선회체(4)는 예를 들어, 유압 액추에이터인 선회 유압 모터(6)에 의해 하부 주행체(3)에 대하여 선회 구동되도록 구성되어 있다. 상부 선회체(4)는 오퍼레이터가 탑승하는 운전실(23)과, 각종 기기를 수용하는 기계실(24)을 포함하고 있다.

운전실(23)에는, 각 유압 액추에이터(6, 15 내지 17, 21a)를 조작하기 위한 조작 장치(25, 26)(후술하는 도 2도 참조)가 배치되어 있다. 조작 장치(25)는 전후 좌우로 경도 가능한 조작 레버(25a, 25b)를 갖고 있다. 조작 레버(25a, 25b)의 전후 방향의 조작 및 좌우 방향의 조작은 각각 별도의 유압 액추에이터의 조작으로서 할당되어 있다. 예를 들어, 조작 레버(25a, 25b)의 각 조작은, 프론트 작업 장치(1)(붐 실린더(15), 암 실린더(16), 버킷 실린더(17))의 조작이나 상부 선회체(4)(선회 유압 모터(6))의 선회 조작 등으로서 할당되어 있다. 조작 장치(26)는 좌우의 주행 페달(26a, 26b) 및 전후로 경도 가능하며 주행 페달(26a, 26b)의 조작에 연동하는 좌우의 주행 레버(26c, 26d)를 갖고 있다. 좌우의 주행 페달(26a, 26b) 및 주행 레버(26c, 26d)는, 좌우의 주행 장치(21)(주행 유압 모터(21a))의 주행 조작으로서 할당되어 있다. 조작 장치의 상세는 후술한다. 또한, 운전실(23)에는, 유압 셔블에 관한 여러가지의 정보나 설정 화면 등을 표시하는 표시 장치(27)(후술하는 도 3 참조)가 배치되어 있다.

기계실(24)에는, 원동기(41), 유압 펌프(42)나 파일럿 펌프(43)(후술하는 도 2 참조) 등이 배치되어 있다. 또한, 후술하는 유량 제어 밸브(후술하는 도 2 참조)를 포함하는 복수의 제어 밸브의 집합체인 제어 밸브 유닛(44)이 배치되어 있다.

붐(11)에는, 붐(11)의 자세에 관한 물리량(자세 정보)을 검출하는 붐 각도 센서(31)가 설치되어 있다. 붐 각도 센서(31)는 예를 들어, 붐(11)과 상부 선회체(4)의 연결 부분인 붐 핀에 설치한 로터리 포텐시오미터이며, 상부 선회체(4)에 대한 붐(11)의 상대적인 회동 각도(붐 각도)를 검출한다.

암(12)에는, 암(12)의 자세에 관한 물리량(자세 정보)을 검출하는 암 각도 센서(32)가 설치되어 있다. 암 각도 센서(32)는 예를 들어, 붐(11)과 암(12)의 연결 부분인 암 핀에 설치한 로터리 포텐시오미터이며, 붐(11)에 대한 암(12)의 상대적인 회동 각도(암 각도)를 검출한다.

버킷(13)에는, 버킷(13)의 자세에 관한 물리량(자세 정보)을 검출하는 버킷 각도 센서(33)가 설치되어 있다. 버킷 각도 센서(33)는 예를 들어, 링크 부재(18)에 설치한 로터리 포텐시오미터이며, 암(12)에 대한 버킷(13)의 상대적인 회동 각도(버킷 각도)를 검출한다.

상부 선회체(4)에는, 기체(2)의 자세에 관한 물리량(자세 정보)을 검출하는 기체 경사각 센서(34)가 설치되어 있다. 기체 경사각 센서(34)는 기준면(예를 들어, 수평면)에 대한 상부 선회체(4)(기체(2))의 경사각(기체 각도)을 검출하는 것이다.

붐 각도 센서(31), 암 각도 센서(32), 버킷 각도 센서(33) 및 기체 경사각 센서(34)의 4개의 센서는, 프론트 작업 장치(1)의 자세에 관한 물리량(자세 정보)을 검출하는 자세 검출 장치(30)를 구성한다. 자세 검출 장치(30)로서의 각 센서(31 내지 34)는, 프론트 작업 장치(1)의 자세 정보(붐 각도, 암 각도, 버킷 각도, 기체 각도)의 검출값(검출 신호)을 후술하는 컨트롤러(80)(후술하는 도 3 참조)로 출력한다. 또한, 각 각도 센서(31 내지 33)는, 경사각 센서나 관성 계측 장치(IMU) 또는 각 유압 실린더(15 내지 17)에 설치 가능한 스트로크 센서 등으로 대체 가능하다.

이어서, 본 발명의 작업 기계의 제1 실시 형태에 있어서의 유압 시스템의 구성에 대하여 도 2를 사용하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 작업 기계의 제1 실시 형태에 탑재되는 유압 시스템을 도시하는 유압 회로도이다.

도 2에 있어서, 유압 셔블은, 프론트 작업 장치(1), 하부 주행체(3), 상부 선회체(4)(모두 도 1을 참조)를 유압에 의해 구동시키는 유압 시스템(40)을 구비하고 있다. 또한, 도 2에서는, 프론트 작업 장치(1)를 구동하는 유압 액추에이터인 붐 실린더(15), 암 실린더(16), 버킷 실린더(17)에 관한 유압 회로만이 도시되어 있고, 주행 장치(21)를 구동하는 주행 유압 모터(21a)나 상부 선회체(4)를 구동하는 선회 유압 모터(6)에 관한 유압 회로는 생략되어 있다.

유압 시스템(40)은 원동기(41)에 의해 구동되는 유압 펌프(42)와, 유압 펌프(42)로부터 토출되는 압유에 의해 구동하는 복수의 유압 액추에이터(도 2 중, 붐 실린더(15), 암 실린더(16), 버킷 실린더(17))를 구비하고 있다. 유압 펌프(42)는 예를 들어, 가변 용량형의 펌프이며, 펌프 용적을 제어하는 레귤레이터(42a)를 갖고 있다. 레귤레이터(42a)는 예를 들어, 컨트롤러(80)로부터의 제어 신호에 의해 펌프 용적을 조정한다. 유압 펌프(42)에 의해 토출된 압유는 각 유압 액추에이터(15 내지 17)에 대응하는 유량 제어 밸브(45 내지 47)를 통하여 공급된다.

제1 유량 제어 밸브(45)는 유압 펌프(42)로부터 붐 실린더(15)에 공급되는 압유의 방향 및 유량을 제어하는 것이다. 제1 유량 제어 밸브(45)는 유압 파일럿식이며, 파일럿압이 작용하는 수압부(45a, 45b)를 양측에 갖고 있다. 제2 유량 제어 밸브(46)는 유압 펌프(42)로부터 암 실린더(16)에 공급되는 압유의 방향 및 유량을 제어하는 것이다. 제2 유량 제어 밸브(46)는 유압 파일럿식이며, 파일럿압이 작용하는 수압부(46a, 46b)를 양측에 갖고 있다. 제3 유량 제어 밸브(47)는 유압 펌프(42)로부터 버킷 실린더(17)에 공급되는 압유의 방향 및 유량을 제어하는 것이다. 제3 유량 제어 밸브(47)는 유압 파일럿식이며, 파일럿압이 작용하는 수압부(47a, 47b)를 양측에 갖고 있다.

유압 시스템(40)은 기본적으로, 제1 조작 장치(51)의 조작에 의해 붐 실린더(15)가 구동되고, 제2 조작 장치(52)의 조작에 의해 암 실린더(16)가 구동되고, 제3 조작 장치(53)의 조작에 의해 버킷 실린더(17)가 구동되도록 구성된다. 제1 조작 장치(51)와 제3 조작 장치(53)는 예를 들어, 도 1에 도시하는 조작 레버(25b)를 공유하고 있고, 전후 방향으로의 경도 조작에 의해 붐 실린더(15) 및 버킷 실린더(17) 중 어느 한쪽의 동작을 지시함과 함께 좌우 방향으로의 경도 조작에 의해 붐 실린더(15) 및 버킷 실린더(17) 중 다른 쪽의 동작을 지시하는 십자 조작식의 레버 장치(25)로서 구성되어 있다. 또한, 제2 조작 장치(52)와 도시하지 않은 선회 조작용의 조작 장치는, 예를 들어, 도 1에 도시하는 조작 레버(25a)를 공유하고 있고, 전후 방향으로의 경도 조작으로 암 실린더(16) 및 선회 유압 모터(6) 중 어느 한쪽의 동작을 지시함과 함께 좌우 방향으로의 경도 조작으로 암 실린더(16) 및 선회 유압 모터(6) 중 다른 쪽의 동작을 지시하는 십자 조작식의 레버 장치(25)로서 구성되어 있다.

각 조작 장치(51 내지 53)는, 예를 들어, 유압 파일럿식이며, 한 쌍의 감압 밸브를 포함하여 구성되어 있다. 각 조작 장치(51 내지 53)는, 파일럿 펌프(43)의 토출압을 원압으로 하여, 조작 레버(25a, 25b)의 조작량과 조작 방향에 따른 파일럿압(조작압이라고 칭하는 경우가 있다)을 생성한다. 또한, 도 2에 있어서는, 파일럿 펌프(43)와 각 조작 장치(51 내지 53)를 접속하는 파일럿 토출 라인을 생략하고 있다.

제1 조작 장치(51)에는, 제1 유량 제어 밸브(45)의 한쪽의 수압부(45a)가 한쪽의 제1 파일럿 라인(55a)을 통하여 접속되어 있음과 함께, 제1 유량 제어 밸브(45)의 다른 쪽 수압부(45b)가 다른 쪽의 제1 파일럿 라인(55b)을 통하여 접속되어 있다. 제1 조작 장치(51)로부터 출력된 조작압(파일럿압)은 제1 유량 제어 밸브(45)를 구동하는 조작 신호(제1 조작 신호라고 칭하는 경우가 있다)로서 이용된다.

한쪽의 제1 파일럿 라인(55a) 상에는, 제1 전자 비례 밸브(61)(붐 하강 감속 밸브)가 마련되어 있다. 제1 전자 비례 밸브(61)는 제1 조작 장치(51)로부터 출력된 파일럿압(조작압)을 컨트롤러(80)로부터의 제어 신호에 기초하여 감압하여 조작 신호(제2 조작 신호라고 칭하는 경우가 있다)로서 제1 유량 제어 밸브(45)의 한쪽의 수압부(45a)로 출력하는 것이다. 제1 유량 제어 밸브(45)의 한쪽의 수압부(45a)에 파일럿압(제1 조작 신호 또는 제2 조작 신호)이 인가되면, 유압 펌프(42)로부터의 압유가 붐 실린더(15)의 로드측에 공급되어서 붐 실린더(15)가 축퇴 구동되는 방향으로 제1 유량 제어 밸브(45)가 구동되어, 붐 하강 동작이 행해진다.

다른 쪽의 제1 파일럿 라인(55b)에는, 파일럿 펌프(43)의 토출 라인(58)이 제1 셔틀밸브(71)를 통하여 접속되어 있다. 제1 셔틀밸브(71)에 접속되어 있는 토출 라인(58) 상에는, 제2 전자 비례 밸브(62)(붐 상승 증속 밸브)가 마련되어 있다. 제2 전자 비례 밸브(62)는 파일럿 펌프(43)의 토출압을 컨트롤러(80)로부터의 제어 신호에 기초하여 감압 생성한 파일럿압을 조작 신호(제2 조작 신호라고 칭하는 경우가 있다)로서 제1 셔틀밸브(71)로 출력하는 것이다. 제1 셔틀밸브(71)는 1차측 포트가 다른 쪽의 제1 파일럿 라인(55b)을 통하여 제1 조작 장치(51)에 접속됨과 함께 토출 라인(58)을 통하여 제2 전자 비례 밸브(62)의 2차 포트측에 접속되고, 2차 포트측이 다른 쪽의 제1 파일럿 라인(55b)을 통하여 제1 유량 제어 밸브(45)의 다른 쪽 수압부(45b)에 접속되어 있다. 즉, 제1 셔틀밸브(71)는 제1 조작 장치(51)로부터 출력된 파일럿압(제1 조작 신호)과 제2 전자 비례 밸브(62)로부터 출력된 파일럿압(제2 조작 신호) 중 고압측의 파일럿압을 선택하여 제1 유량 제어 밸브(45)의 다른 쪽 수압부(45b)로 출력하는 것이다. 제1 유량 제어 밸브(45)의 다른 쪽 수압부(45b)에 파일럿압(제1 조작 신호 또는 제2 조작 신호)이 인가되면, 유압 펌프(42)로부터의 압유가 붐 실린더(15)의 보텀측에 공급되어서 붐 실린더(15)가 신장 구동되는 방향으로 제1 유량 제어 밸브(45)가 구동되어, 붐 상승 동작이 행해진다.

제2 조작 장치(52)에는, 제2 유량 제어 밸브(46)의 한쪽의 수압부(46a)가 한쪽의 제2 파일럿 라인(56a)을 통하여 접속되어 있음과 함께, 제2 유량 제어 밸브(46)의 다른 쪽 수압부(46b)가 다른 쪽의 제2 파일럿 라인(56b)을 통하여 접속되어 있다. 제2 조작 장치(52)로부터 출력된 조작압(파일럿압)은 제2 유량 제어 밸브(46)를 구동하는 조작 신호(제1 조작 신호라고 칭하는 경우가 있다)로서 이용된다.

한쪽의 제2 파일럿 라인(56a) 상에는, 제3 전자 비례 밸브(63)(암 덤프 감속 밸브)가 마련되어 있다. 제3 전자 비례 밸브(63)는 제2 조작 장치(52)로부터 출력된 파일럿압(조작압)을 컨트롤러(80)로부터의 제어 신호에 기초하여 감압하여 조작 신호(제2 조작 신호라고 칭하는 경우가 있다)로서 제2 유량 제어 밸브(46)의 한쪽의 수압부(46a)로 출력하는 것이다. 제2 유량 제어 밸브(46)의 한쪽의 수압부(46a)에 파일럿압(제1 조작 신호 또는 제2 조작 신호)이 인가되면, 유압 펌프(42)로부터의 압유가 암 실린더(16)의 로드측에 공급되어서 암 실린더(16)가 축퇴 구동되는 방향으로 제2 유량 제어 밸브(46)가 구동되어, 암 덤프 동작이 행해진다.

다른 쪽의 제2 파일럿 라인(56b) 상에는, 제4 전자 비례 밸브(64)(암 크라우드 감속 밸브)가 마련되어 있다. 제4 전자 비례 밸브(64)는 제2 조작 장치(52)로부터 출력된 파일럿압(조작압)을 컨트롤러(80)로부터의 제어 신호에 기초하여 감압하여 조작 신호(제2 조작 신호)로서 제2 유량 제어 밸브(46)의 다른 쪽 수압부(46b)로 출력하는 것이다. 제2 유량 제어 밸브(46)의 다른 쪽 수압부(46b)에 파일럿압(제1 조작 신호 또는 제2 조작 신호)이 인가되면, 유압 펌프(42)로부터의 압유가 암 실린더(16)의 보텀측에 공급되어서 암 실린더(16)가 신장 구동되는 방향으로 제2 유량 제어 밸브(46)가 구동되어, 암 크라우드 동작이 행해진다.

제3 조작 장치(53)에는, 제3 유량 제어 밸브(47)의 한쪽의 수압부(47a)가 한쪽의 제3 파일럿 라인(57a)을 통하여 접속되어 있음과 함께, 제3 유량 제어 밸브(47)의 다른 쪽 수압부(47b)가 다른 쪽의 제3 파일럿 라인(57b)을 통하여 접속되어 있다. 제3 조작 장치(53)로부터 출력된 조작압(파일럿압)은 제3 유량 제어 밸브(47)를 구동하는 조작 신호(제1 조작 신호라고 칭하는 경우가 있다)로서 이용된다.

한쪽의 제3 파일럿 라인(57a) 상에는, 제5 전자 비례 밸브(65)(버킷 덤프 감속 밸브)가 마련되어 있다. 한쪽의 제3 파일럿 라인(57a)에 있어서의 제5 전자 비례 밸브(65)보다도 하류측의 부분에는, 파일럿 펌프(43)의 토출 라인(58)이 제2 셔틀밸브(72)를 통하여 접속되어 있다. 제2 셔틀밸브(72)에 접속된 토출 라인(58) 상에는, 제6 전자 비례 밸브(66)(버킷 덤프 증속 밸브)가 마련되어 있다. 제5 전자 비례 밸브(65)는 제3 조작 장치(53)로부터 출력된 파일럿압(조작압)을 컨트롤러(80)로부터의 제어 신호에 기초하여 감압하여 조작 신호(제2 조작 신호)로서 제2 셔틀밸브(72)로 출력하는 것이다. 제6 전자 비례 밸브(66)는 파일럿 펌프(43)의 토출압을 컨트롤러(80)로부터의 제어 신호에 기초하여 감압 생성한 파일럿압을 조작 신호(제2 조작 신호)로서 제2 셔틀밸브(72)로 출력하는 것이다. 제2 셔틀밸브(72)는 1차측 포트가 한쪽의 제3 파일럿 라인(57a)을 통하여 제5 전자 비례 밸브(65)의 2차 포트측에 접속됨과 함께 토출 라인(58)을 통하여 제6 전자 비례 밸브(66)의 2차 포트측에 접속되고, 2차 포트측이 한쪽의 제3 파일럿 라인(57a)을 통하여 제3 유량 제어 밸브(47)의 한쪽의 수압부(47a)에 접속되어 있다. 즉, 제2 셔틀밸브(72)는 제5 전자 비례 밸브(65)로부터 출력된 파일럿압(제1 조작 신호 또는 제2 조작 신호)과 제6 전자 비례 밸브(66)로부터 출력된 파일럿압(제2 조작 신호) 중 고압측의 파일럿압을 선택하여 제3 유량 제어 밸브(47)의 한쪽의 수압부(47a)로 출력하는 것이다. 제3 유량 제어 밸브(47)의 한쪽의 수압부(47a)에 파일럿압(제1 조작 신호 또는 제2 조작 신호)이 인가되면, 유압 펌프(42)로부터의 압유가 버킷 실린더(17)의 로드측에 공급되어서 버킷 실린더(17)가 축퇴 구동되는 방향으로 제3 유량 제어 밸브(47)가 구동되어, 버킷 덤프 동작이 행해진다.

다른 쪽의 제3 파일럿 라인(57b) 상에는, 제7 전자 비례 밸브(67)(버킷 크라우드 감속 밸브)가 마련되어 있다. 다른 쪽의 제3 파일럿 라인(57b)에 있어서의 제7 전자 비례 밸브(67)보다도 하류측의 부분에는, 파일럿 펌프(43)의 토출 라인(58)이 제3 셔틀밸브(73)를 통하여 접속되어 있다. 제3 셔틀밸브(73)에 접속되어 있는 토출 라인(58) 상에는, 제8 전자 비례 밸브(68)(버킷 크라우드 증속 밸브)가 마련되어 있다. 제7 전자 비례 밸브(67)는 제3 조작 장치(53)로부터 출력된 파일럿압(조작압)을 컨트롤러(80)로부터의 제어 신호에 기초하여 감압하여 조작 신호(제2 조작 신호)로서 제3 셔틀밸브(73)로 출력하는 것이다. 제8 전자 비례 밸브(68)는 파일럿 펌프(43)의 토출압을 컨트롤러(80)로부터의 제어 신호에 기초하여 감압 생성한 파일럿압을 조작 신호(제2 조작 신호)로서 제3 셔틀밸브(73)로 출력하는 것이다. 제3 셔틀밸브(73)는 1차측 포트가 다른 쪽의 제3 파일럿 라인(57b)을 통하여 제7 전자 비례 밸브(67)의 2차 포트측에 접속됨과 함께 토출 라인(58)을 통하여 제8 전자 비례(68) 밸브의 2차 포트측에 접속되고, 2차 포트측이 다른 쪽의 제3 파일럿 라인(57b)을 통하여 제3 유량 제어 밸브(47)의 다른 쪽 수압부(47b)에 접속되어 있다. 즉, 제3 셔틀밸브(73)는 제7 전자 비례 밸브(67)로부터 출력된 파일럿압(제1 조작 신호 또는 제2 조작 신호)과 제8 전자 비례 밸브(68)로부터 출력된 파일럿압(제2 조작 신호) 중 고압측의 파일럿압을 선택하여 제3 유량 제어 밸브(47)의 다른 쪽 수압부(47b)로 출력하는 것이다. 제3 유량 제어 밸브(47)의 다른 쪽 수압부(47b)에 파일럿압(제1 조작 신호 또는 제2 조작 신호)이 인가되면, 유압 펌프(42)로부터의 압유가 버킷 실린더(17)의 보텀측에 공급되어서 버킷 실린더(17)가 신장 구동되는 방향으로 제3 유량 제어 밸브(47)가 구동되어, 버킷 크라우드 동작이 행해진다.

각 전자 비례 밸브(61 내지 68)는, 컨트롤러(80)에 전기적으로 접속되어 있고, 컨트롤러(80)로부터의 여자 전류(제어 신호)에 의해 개방도가 제어된다. 제1, 제3, 제4, 제5, 제7 전자 비례 밸브(61, 63, 64, 65, 67)는, 예를 들어, 비통전 시에 개방도가 최대가 되는 상시 개방형의 전자 밸브이며, 컨트롤러(80)로부터의 여자 전류(제어 신호)의 증가에 비례하여 개방도가 최소 개방도(예를 들어, 개방도 0)까지 감소한다. 한편, 제2, 제6, 제8 전자 비례 밸브(62, 66, 68)는, 비통전 시에 최소 개방도(예를 들어, 개방도 0)인 상시 폐쇄형의 전자 밸브이며, 컨트롤러(80)로부터의 여자 전류(제어 신호)의 증가에 비례하여 최대 개방도까지 개방도가 증가한다.

이와 같은 구성에 있어서는, 제2, 제6, 제8 전자 비례 밸브(62, 66, 68)가 컨트롤러(80)로부터 제어 신호에 의해 구동되면, 대응하는 조작 장치(51, 53)가 조작되고 있지 않은 경우에도, 파일럿 펌프(43)의 토출압을 원압으로 하여 조작 장치(51, 53)의 조작을 통하지 않고 제2 조작 신호로서의 파일럿압이 생성되어, 제1 유량 제어 밸브(45)의 다른 쪽 수압부(45b)나 제3 유량 제어 밸브(47)의 한쪽 또는 다른 쪽의 수압부(47a, 47b)에 제2 조작 신호를 인가할 수 있다. 이 때문에, 붐 상승 동작, 버킷 크라우드/덤프 동작을 강제적으로 실행할 수 있다. 또한, 전자 비례 밸브(61, 63, 64, 65, 67)가 컨트롤러(80)에 의해 구동되면, 조작 장치(51 내지 53)의 조작에 의해 생성된 조작압을 감한 파일럿(제2 조작 신호)을 생성하여 제1 유량 제어 밸브(45)의 한쪽의 수압부(45a), 제2 유량 제어 밸브(46)의 한쪽 또는 다른 쪽의 수압부(46a, 46b), 제3 유량 제어 밸브(47)의 한쪽 또는 다른 쪽의 수압부(47a, 47b)에 인가할 수 있다. 이 때문에, 붐 하강 동작, 암 크라우드/덤프 동작, 버킷 크라우드/덤프 동작의 속도를 조작 장치(51 내지 53)의 조작량에 기초하는 속도로부터 강제적으로 감속할 수 있다.

한쪽 및 다른 쪽의 제1 파일럿 라인(55a, 55b)에는 각각, 제1 조작 장치(51)가 생성한 파일럿압(제1 조작 신호)을 검출하는 제1 및 제2 압력 센서(75a, 75b)가 마련되어 있다. 제1 및 제2 압력 센서(75a, 75b)는, 제1 조작 장치(51)가 생성한 파일럿압을 제1 조작 장치(51)의 조작량으로서 검출하는 것이다. 제1 압력 센서(75a)는 붐 하강 조작의 조작량을 검출하고, 제2 압력 센서(75b)는 붐 상승 조작의 조작량을 검출한다.

한쪽 및 다른 쪽의 제2 파일럿 라인(56a, 56b)에는 각각, 제2 조작 장치(52)가 생성한 파일럿압(제1 조작 신호)을 검출하는 제3 및 제4 압력 센서(76a, 76b)가 마련되어 있다. 제3 및 제4 압력 센서(76a, 76b)는, 제2 조작 장치(52)가 생성한 파일럿압을 제2 조작 장치(52)의 조작량으로서 검출하는 것이다. 제3 압력 센서(76a)는 암 덤프 조작의 조작량을 검출하고, 제4 압력 센서(76b)는 암 크라우드 조작의 조작량을 검출한다.

한쪽 및 다른 쪽의 제3 파일럿 라인(57a, 57b)에는 각각, 제3 조작 장치(53)가 생성한 파일럿압(제1 조작 신호)을 검출하는 제5 및 제6 압력 센서(77a, 77b)가 마련되어 있다. 제5 및 제6 압력 센서(77a, 77b)는, 제3 조작 장치(53)가 생성한 파일럿압을 제3 조작 장치(53)의 조작량으로서 검출하는 것이다. 제5 압력 센서(77a)는 버킷 덤프 조작의 조작량을 검출하고, 제6 압력 센서(77b)는 버킷 크라우드 조작의 조작량을 검출한다.

압력 센서(75a, 75b, 76a, 76b, 77a, 77b)는, 조작 장치(51 내지 53)의 조작량을 검출하는 조작량 검출 장치(78)로서 기능하는 것이다. 조작량 검출 장치(78)로서 각 압력 센서(75a, 75b, 76a, 76b, 77a, 77b)는, 컨트롤러(80)에 전기적으로 접속되어 있고, 조작 장치(51 내지 53)의 파일럿압(제1 조작 신호)의 검출값(검출 신호)을 컨트롤러(80)로 출력한다. 또한, 각 압력 센서(75a, 75b, 76a, 76b, 77a, 77b)와 컨트롤러(80)의 신호 라인은 생략되어 있다. 또한, 압력 센서(75a, 75b, 76a, 76b, 77a, 77b)에 의한 조작량의 산출은 일례에 지나지 않고, 예를 들어 각 조작 장치(51 내지 53)의 조작 레버(25a, 25b)의 회전 변위를 검출하는 위치 센서(예를 들어, 로터리 인코더)를 사용하여 조작량을 검출하는 구성으로 하는 것도 가능하다.

컨트롤러(80)는 프론트 작업 장치(1)를 조작하기 위한 제1 내지 제3 조작 장치(51 내지 53)의 적어도 하나가 조작된 경우에, 미리 정한 소정의 조건 하에서 당해 조작에 개입하여 프론트 작업 장치(1)의 동작을 제한하는 머신 컨트롤(이하, MC라고 칭한다)의 기능을 구비하고 있다. MC는, 프론트 작업 장치(1)의 제어점(예를 들어, 버킷(13)의 클로 끝)의 위치나 조작 장치(51 내지 53)의 조작 상황에 따라서 제1 내지 제8 전자 비례 밸브(61 내지 68)를 제어함으로써 실행된다. 컨트롤러(80)에 의한 MC의 상세는 후술한다.

컨트롤러(80)에는, MC 절환 장치(28)가 전기적으로 접속되어 있다. MC 절환 장치(28)는 오퍼레이터가 MC의 유효 또는 무효를 택일적으로 선택하기 위한 스위치이며, 운전실(23)(도 1 참조) 내에 배치되어 있다. MC 절환 장치(28)는 선택된 유효 또는 무효를 지시하는 지시 신호(예를 들어, 온 신호 또한 오프 신호)를 컨트롤러(80)로 출력한다.

상술한 설명에서는, 각 유량 제어 밸브(45, 46, 47)의 수압부(45a, 45b, 46a, 46b, 47a, 47b)에 입력되는 파일럿압(조작 신호) 중 각 조작 장치(51 내지 53)의 조작에 의해 생성된 파일럿압을 「제1 조작 신호」, 각 전자 비례 밸브(61 내지 68)가 구동함으로써 생성된 파일럿압을 「제2 조작 신호」라고 칭하고 있다. 제2 조작 신호에는, 각 조작 장치(51 내지 53)로부터 출력된 파일럿압(제1 조작 신호)을 전자 비례 밸브(61, 63, 64, 65, 67)에 의해 감압 보정하여 생성한 파일럿압 및 파일럿 펌프(43)의 토출압을 조작 장치(51 내지 53)를 통하지 않고 전자 비례 밸브(62, 66, 68)에 의해 감압함으로써 제1 조작 신호를 이용하지 않고 새롭게 생성한 파일럿압이 포함되어 있다.

제2 조작 신호는, 제1 조작 신호에 따라서 정해지는 프론트 작업 장치(1)의 제어점(예를 들어, 버킷의 클로 끝)의 속도 벡터가 미리 정해진 소정의 조건에 반할 때에 생성되는 것이며, 당해 소정의 조건을 충족하는 프론트 작업 장치(1)의 제어점의 속도 벡터가 발생하는 조작 신호로서 생성된다. 또한, 동일한 유량 제어 밸브(45, 46, 47)의 한쪽의 수압부에 대하여 제1 조작 신호가, 다른 한쪽의 수압부에 대하여 제2 조작 신호가 생성되는 경우에는, 제2 조작 신호를 우선적으로 수압부에 작용시키는 것으로 한다. 이것은, 제1 조작 신호를 전자 비례 밸브로 차단함과 함께 제2 조작 신호를 수압부에 입력함으로써 가능하다. 유량 제어 밸브(45 내지 47) 중 제2 조작 신호가 연산된 것에 대해서는 제2 조작 신호를 기초로 제어되고, 제2 조작 신호가 연산되지 않은 것에 대해서는 제1 조작 신호를 기초로 제어되고, 제1 조작 신호 및 제2 조작 신호의 양쪽이 발생하지 않은 것에 대해서는 제어(구동)되지 않게 된다. 상술한 바와 같이 제1 조작 신호와 제2 조작 신호를 정의하면, MC는 제2 조작 신호에 기초하는 유량 제어 밸브(45 내지 47)의 제어라고 할 수 있다.

이어서, 본 발명의 작업 기계의 제1 실시 형태에 있어서의 컨트롤러의 기능에 대하여 도 3을 사용하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 작업 기계의 제1 실시 형태의 일부를 구성하는 컨트롤러의 하드 및 기능을 도시하는 블록도이다.

컨트롤러(80)는 MC 절환 장치(28)로부터 MC의 유효의 지시(온 신호)가 입력된 경우에, 프론트 작업 장치(1)의 MC를 실행하는 것이다. 프론트 작업 장치(1)의 MC는, 예를 들어, 제2 또는 제3 조작 장치(52, 53)를 통하여 굴삭 조작(구체적으로는, 암 크라우드, 버킷 크라우드 및 버킷 덤프 중 적어도 하나의 조작)이 입력된 경우에, 프론트 작업 장치(1)의 제어점(예를 들어, 버킷(13)의 클로 끝)과 굴삭 목표면(도시하지 않음)의 위치 관계에 기초하여 프론트 작업 장치(1)의 제어점이 목표면 상 또는 그의 상방의 영역 내에 유지되도록 붐 실린더(15), 암 실린더(16), 버킷 실린더(17) 중 적어도 하나를 강제적으로 동작시키는 제어 신호(예를 들어, 붐 실린더(15)를 신장시켜서 강제적으로 붐 상승 동작을 행하는 제어 신호)를 해당하는 유량 제어 밸브(45, 46, 47)로 출력함으로써, 프론트 작업 장치(1)의 동작을 제어하는 것이다. 이 MC에 의해, 프론트 작업 장치(1)의 제어점이 굴삭 목표면의 하방에 침입하는 것을 방지하여, 오퍼레이터의 기량의 정도에 관계없이 굴삭 목표면을 따른 굴삭이 가능하게 되어 있다. 또한, MC에 있어서의 프론트 작업 장치(1)의 제어점은, 프론트 작업 장치(1)의 선단 부분이면 되고, 버킷(13)의 클로 끝이나 저면 또는 버킷(13)의 링크 부재(18)의 최외부 등을 선택하는 것이 가능하다.

컨트롤러(80)는 도 3에 도시한 바와 같이, 하드 구성으로서 예를 들어, RAM이나 ROM 등으로 이루어지는 기억 장치(81)와, CPU나 MPU 등으로 이루어지는 처리 장치(82)를 구비하고 있다. 기억 장치(81)에는, 프론트 작업 장치(1)의 MC의 실행에 필요한 프로그램이나 각종 정보가 미리 기억되어 있다. 처리 장치(82)는 기억 장치(81)로부터 프로그램이나 각종 정보를 적절히 읽어들이고, 당해 프로그램에 따라서 처리를 실행함으로써 이하의 기능을 포함하는 각종 기능을 실현한다.

컨트롤러(80)는 처리 장치(82)에 의해 실행되는 기능으로서, MC 연산부(91), 표시 제어부(92), 전자 비례 밸브 제어부(93), 레귤레이터 제어부(94)를 갖고 있다.

MC 연산부(91)에는, 자세 검출 장치(30)에 의해 검출된 프론트 작업 장치(1)의 자세 정보(구체적으로는, 붐 각도, 암 각도, 버킷 각도, 기체 각도)의 검출 신호가 입력되고 있다. 또한, 조작량 검출 장치(78)에 의해 검출된 각 조작 장치(51 내지 53)의 조작량(구체적으로는, 각 조작 장치(51 내지 53)로부터 출력된 파일럿압)의 검출 신호가 입력되고 있다. 또한, MC 절환 장치(28)로부터의 지시 신호(구체적으로는, MC의 유효를 지시하는 온 신호 또는 MC의 무효를 지시하는 오프 신호)가 입력되고 있다. 추가로, 목표면 설정 장치(101)로부터 목표면의 정보가 입력되고 있다. 목표면 설정 장치(101)는 목표면의 정보(구체적으로는, 목표면의 위치 정보나 경사 각도 등)를 입력하는 인터페이스이다. 목표면 설정 장치(101)는 예를 들어, 글로벌 좌표계(절대 좌표계)로 규정된 목표면의 3차원 데이터를 저장한 외부 단말기(도시하지 않음)와 접속 가능하게 되어 있고, 당해 외부 단말기로부터 목표면의 3차원 데이터가 입력된다. 단, 목표면 설정 장치(101)를 통한 컨트롤러(80)에의 목표면의 입력은, 오퍼레이터에 의한 수동 입력도 가능하다.

MC 연산부(91)는 오퍼레이터에 의한 조작 장치(51 내지 53)의 조작에 대하여 프론트 작업 장치(1)가 미리 정한 소정의 조건에 따라서 동작하도록, 붐 실린더(15), 암 실린더(16), 버킷 실린더(17)의 적어도 하나를 강제적으로 동작시키거나, 혹은, 그들의 적어도 하나의 동작을 제한하는 MC를 실행하기 위한 연산을 행하는 부분이다. MC 연산부(91)는 MC 절환 장치(28)로부터 MC의 유효를 지시하는 지시 신호(온 신호)가 입력된 경우에는 조작 장치(51 내지 53)의 조작에 대하여 MC를 실행하기 위한 연산을 행하는 한편, MC 절환 장치(28)로부터 MC의 무효를 지시하는 지시 신호(오프 신호)가 입력된 경우에는 조작 장치(51 내지 53)의 조작에 따른 제어를 실행하기 위한 연산을 행한다. MC 연산부(91)는 자세 검출 장치(30)로부터의 검출 신호, 조작량 검출 장치(78)로부터의 검출 신호, 목표면 설정 장치(101)로부터의 정보를 기초로, 최종적으로, 프론트 작업 장치(1)의 자세 및 제어점의 위치(예를 들어, 버킷(13)의 클로 끝 위치), 목표면의 위치, 각 유압 액추에이터(15, 16, 17)에 대응하는 유량 제어 밸브(45, 46, 47)를 구동하는 목표 파일럿압, 유압 펌프(42)의 목표 펌프 용적을 연산한다. MC 연산부(91)의 기능의 상세는 후술한다.

표시 제어부(92)는 표시 장치(27)의 표시를 제어하는 것이다. 표시 제어부(92)는 MC 연산부(91)로부터의 입력 정보에 포함되는 플래그에 기초하여 기억 장치(81)로부터 소정의 프로그램을 읽어내서 표시 장치(27)의 표시를 제어한다. 구체적으로는, 표시 제어부(92)는 MC 연산부(91)의 연산 결과로서의 프론트 작업 장치(1)의 자세나 버킷(13)의 클로 끝 위치 및 목표면의 위치를 기초로, 프론트 작업 장치(1)와 목표면의 위치 관계를 표시 장치(27)의 표시 화면에 표시시킨다. 기억 장치(81)는 프론트 작업 장치(1)의 화상 및 아이콘을 포함하는 표시 관련 데이터를 다수 저장한 표시 ROM을 갖고 있고, 표시 제어부(92)는 표시 ROM에 저장되어 있는 각종 화상 데이터 등을 이용한다.

전자 비례 밸브 제어부(93)는 유압 시스템(40)의 제1 내지 제8 전자 비례 밸브(61 내지 68)를 통하여, 프론트 작업 장치(1)를 구동하는 유압 액추에이터(15 내지 17)의 동작(방향 및 속도)을 제어하는 것이다. 구체적으로는, 전자 비례 밸브 제어부(93)는 MC 연산부(91)의 연산 결과로서의 각 유압 액추에이터(15 내지 17)에 대응하는 각 유량 제어 밸브(45 내지 47)의 파일럿압 지령(목표 파일럿압)을 기초로, 각 유량 제어 밸브(45 내지 47)에 대응하는 전자 비례 밸브(61 내지 68)의 개방도 지령을 연산하고, 연산 결과에 따른 제어 신호(여자 전류)를 각 전자 비례 밸브(61 내지 68)로 출력하는 것이다.

레귤레이터 제어부(94)는 유압 펌프(42)의 레귤레이터(42a)를 통하여 유압 펌프(42)의 펌프 용적을 제어하는 것이다. 구체적으로는, 레귤레이터 제어부(94)는 MC 연산부(91)의 연산 결과로서의 유압 펌프(42)의 목표 펌프 용적을 기초로 유압 펌프(42)의 레귤레이터(42a)에 대한 용적 지령을 연산하고, 연산 결과에 따른 제어 신호를 레귤레이터(42a)로 출력하는 것이다.

이어서, 본 발명의 작업 기계의 제1 실시 형태에 있어서의 컨트롤러의 MC 연산부의 기능 구성의 상세를 도 4 및 도 5를 사용하여 설명한다. 도 4는 도 3에 도시하는 컨트롤러의 MC 연산부의 기능을 도시하는 블록도이다. 도 5는 도 4에 도시하는 컨트롤러의 속도·자세 예측부 및 속도 지령 연산부의 연산 방법을 도시하는 설명도이다.

도 4에 있어서, 컨트롤러(80)의 MC 연산부(91)는 그 기능을 세분화하면, MC 판정부(911), 자세 연산부(912), 목표면 연산부(913), 조작량 연산부(914), 속도·자세 예측부(915), 속도 지령 연산부(916), 액추에이터 제어부(917), 유압 펌프 제어부(918)를 갖고 있다. MC 연산부(91)의 각 기능부는, 다음에 나타내는 각종 연산을 연산 주기마다 반복 실행한다.

MC 판정부(911)는 MC 절환 장치(28)로부터의 지시 신호를 기초로, MC의 유효 또는 무효를 판정한다. MC 절환 장치(28)는 MC의 유효 또는 무효인 판정 결과를 속도·자세 예측부(915)로 출력한다.

자세 연산부(912)는 자세 검출 장치(30)로부터의 검출 신호를 기초로, 프론트 작업 장치(1)의 자세 및 제어점의 위치를 연산하는 것이다. 예를 들어, 로컬 좌표계에 있어서의 프론트 작업 장치(1)의 자세나 버킷(13)의 클로 끝 위치의 3차원 좌표를 연산한다. 이 연산은, 일반적인 기하학적인 관계에 따르는 것이므로, 상세한 설명은 생략한다. 자세 연산부(912)의 연산 결과인 프론트 작업 장치(1)의 자세 및 제어점의 위치는, 표시 제어부(92) 및 속도·자세 예측부(915)로 출력된다.

목표면 연산부(913)는 목표면 설정 장치(101)로부터의 정보를 기초로 목표면의 위치 정보를 연산한다. 연산 결과인 목표면의 위치 정보는, 표시 제어부(92) 및 속도·자세 예측부(915)로 출력된다. 또한, 목표면의 위치 정보는, 기억 장치(81)에 기억시켜도 된다.

조작량 연산부(914)는 조작량 검출 장치(78)로부터의 검출 신호를 기초로, 각 조작 장치(51 내지 53)의 조작량을 연산하는 것이다. 제1 압력 센서(75a)의 검출값으로부터는 붐 하강의 조작량이, 제2 압력 센서(75b)의 검출값으로부터는 붐 상승의 조작량이 연산된다. 제3 압력 센서(76a)의 검출값으로부터는 암 덤프의 조작량이, 제4 압력 센서(76b)의 검출값으로부터는 암 크라우드의 조작량이 산출된다. 제5 압력 센서(77a)의 검출값으로부터는 버킷 덤프의 조작량이, 제6 압력 센서(77b)의 검출값으로부터는 버킷 크라우드의 조작량이 산출된다. 조작량 연산부(914)의 연산 결과인 각 조작 장치(51 내지 53)의 조작량은, 속도 지령 연산부(916)로 출력된다.

속도·자세 예측부(915)는 연산 시점의 현 시각(현 연산 주기)으로부터 미리 정한 설정 시간 경과한 후의 미래의 시각에 있어서의, 프론트 작업 장치(1)의 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도의 예측값, 그리고, 프론트 작업 장치(1)의 자세의 예측값 및 제어점의 목표면에 대한 위치의 예측값을 연산하는 것이다. 구체적으로는, 예를 들어, 자세 연산부(912)의 연산 결과인 현 시각(현 연산 주기)에 있어서의 프론트 작업 장치(1)의 자세 및 제어점의 위치, 목표면 연산부(913)의 연산 결과인 목표면의 위치 정보, 그리고, 현 시각(현 연산 주기)보다도 설정 시간 전의 과거의 시각(과거의 연산 주기)부터 현 시각에 이르기까지 속도 지령 연산부(916)로부터 연산 출력된 후술하는 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도 지령의 과거의 이력에 기초하여, 현 시각으로부터 소정 시간의 경과 후의 미래의 시각에 있어서의 상기 각 예측값을 연산한다. 상기 설정 시간으로서, 예를 들어, 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도 지령에 대한 실제 속도의 응답 지연의 시간에 대략 일치하는 제1 시간 T1이 설정된다. 속도·자세 예측부(915)의 연산 결과(예측값)는 속도 지령 연산부(916)로 출력된다. 단, 속도·자세 예측부(915)는 MC 판정부(911)로부터 MC의 유효의 판정 결과가 입력된 경우에 상기 예측값의 연산을 실행하는 한편, MC 판정부(911)로부터 MC의 무효의 판정 결과가 입력된 경우에는 상기 예측값의 연산을 실행하지 않도록 구성되어 있다. 속도·자세 예측부(915)의 상세한 연산 방법은 후술한다.

속도 지령 연산부(916)는 MC 판정부(911)의 판정 결과가 MC의 유효인 경우에는, 현 시각(현 연산 주기)으로부터 설정 시간 경과한 후의 미래의 시각에 있어서 프론트 작업 장치(1)의 제어점이 목표면 상에 위치하도록, 현 시각(현 연산 주기)보다도 설정 시간 경과 후의 미래의 시각에 요구되는 붐 실린더(15)(붐(11)), 암 실린더(16)(암(12)), 버킷 실린더(17)(버킷(13))의 속도를 각 유압 액추에이터의 목표 속도로서 연산하는 것이다. 본 연산은, 프론트 작업 장치(1)의 제어점(예를 들어, 버킷(13)의 클로 끝)이 이미 목표면의 근방에 위치하고 있는 것을 전제로 하여, 프론트 작업 장치(1)의 제어점이 목표면의 하방에 침입하지 않고 목표면을 따라서 이동하도록 프론트 작업 장치(1)의 동작을 제어하기 위한 것이다. 또한, 본 연산은, 상기 조건 하에서, 암 실린더(16) 및 버킷 실린더(17)의 적어도 한쪽의 동작에 따라서 붐 실린더(15)의 동작을 제어하기 위한 것이다. 즉, 본 실시 형태에 있어서는, 붐 실린더(15)를 MC에 의한 강제 동작 또는 제한 동작의 대상으로 하고 있다.

구체적으로는, 속도 지령 연산부(916)는 조작량 검출 장치(78)의 검출 결과인 조작 장치(52, 53)의 조작량에 기초하여, 현 시각(현 연산 주기)보다도 제1 시간 T1 경과 후의 미래의 시각에 있어서의 암 실린더(16) 및 버킷 실린더(17)의 목표 속도를 연산한다. 또한, 속도 지령 연산부(916)는 속도·자세 예측부(915)의 연산 결과인 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도의 예측값 그리고 프론트 작업 장치(1)의 자세의 예측값 및 제어점의 목표면에 대한 위치의 예측값에 기초하여, 현 시각(현 연산 주기)보다도 제1 시간 T1 경과 후의 미래의 시각에 있어서 상기 조건을 충족하는 붐 실린더(15)의 목표 속도를 연산한다. 속도 지령 연산부(916)는 연산 결과인 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 목표 속도를 현 시각(현 연산 주기)의 속도 지령으로서 액추에이터 제어부(917) 및 유압 펌프 제어부(918)로 출력한다. 속도 지령 연산부(916)의 이 연산 방법의 상세는 후술한다.

또한, 속도 지령 연산부(916)는 MC 판정부(911)의 판정 결과가 MC의 무효일 경우에는, 조작량 검출 장치(78)의 검출 결과인 조작 장치(51 내지 53)의 조작량에 기초하여, 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 목표 속도를 연산한다. 즉, 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 동작은 오퍼레이터에 의한 조작 장치(51 내지 53)의 조작에 따라서 제어되고, 오퍼레이터의 조작 장치(51)의 조작에 의하지 않는 붐 실린더(15)의 강제 동작이나 제한 동작은 실행되지 않는다.

액추에이터 제어부(917)는 각 유압 액추에이터(15 내지 17)를 제어하기 위한 연산을 행하는 것이다. 구체적으로는, 속도 지령 연산부(916)의 연산 결과인 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도 지령에 기초하여, 각 유압 액추에이터(15 내지 17)에 대응하는 유량 제어 밸브(45 내지 47)의 목표 파일럿압을 연산한다. 액추에이터 제어부(917)는 붐 실린더(15)에 대응하는 제1 유량 제어 밸브(45)를 제어하는 붐 제어부(917a)와, 암 실린더(16)에 대응하는 제2 유량 제어 밸브(46)를 제어하는 암 제어부(917b)와, 버킷 실린더(17)에 대응하는 제3 유량 제어 밸브(47)를 제어하는 버킷 제어부(917c)로 구성되어 있다.

붐 제어부(917a)는 속도 지령 연산부(916)의 연산 결과인 붐 실린더(15)의 속도 지령에 기초하여 제1 유량 제어 밸브(45)의 목표 파일럿압을 연산하고, 연산 결과의 목표 파일럿압을 제1 유량 제어 밸브(45)의 파일럿압 지령으로서 전자 비례 밸브 제어부(93)로 출력한다. 암 제어부(917b)는 속도 지령 연산부(916)의 연산 결과인 암 실린더(16)의 속도 지령에 기초하여 제2 유량 제어 밸브(46)의 목표 파일럿압을 연산하고, 연산 결과의 목표 파일럿압을 제2 유량 제어 밸브(46)의 파일럿압 지령으로서 전자 비례 밸브 제어부(93)로 출력한다. 버킷 제어부(917c)는 속도 지령 연산부(916)의 연산 결과인 버킷 실린더(17)의 속도 지령에 기초하여 제3 유량 제어 밸브(47)의 목표 파일럿압을 연산하고, 연산 결과의 목표 파일럿압을 제3 유량 제어 밸브(47)의 파일럿압 지령으로서 전자 비례 밸브 제어부(93)로 출력한다.

유압 펌프 제어부(918)는 유압 펌프(42)의 펌프 용적을 제어하기 위한 연산을 행하는 것이다. 구체적으로는, 속도 지령 연산부(916)의 연산 결과인 복수의 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도 지령에 기초하여, 유압 펌프(42)의 목표 펌프 용적을 연산하는 것이다. 연산 결과의 유압 펌프(42)의 목표 펌프 용적을 펌프 용적 지령으로서 레귤레이터 제어부(94)로 출력한다.

이어서, 본 발명의 작업 기계의 제1 실시 형태의 일부를 구성하는 컨트롤러에 있어서의 MC 연산부의 속도·자세 예측부 및 속도 지령 연산부의 연산 방법의 일례에 대하여 도 4 내지 도 6을 사용하여 설명한다. 도 5는 도 4에 도시하는 컨트롤러의 속도·자세 예측부 및 속도 지령 연산부에 있어서의 연산의 처리 수순의 일례를 도시하는 흐름도이다. 도 6은 도 4에 도시하는 컨트롤러의 속도·자세 예측부 및 속도 지령 연산부의 연산 방법을 도시하는 설명도이다. 또한, 도 5에 도시하는 흐름도는, 1 연산 주기분의 연산 처리를 나타내고 있다. 도 6 중, 윗 도면은 암 실린더의 속도에 관한 정보를, 아랫 도면은 붐 실린더의 속도에 관한 정보를 도시하고 있다. 또한, 실선은 유압 액추에이터의 실제 속도를, 파선은 유압 액추에이터의 속도 지령을, 일점쇄선은 유압 액추에이터의 예측 속도를 나타내고 있다.

도 4에 도시하는 MC 연산부(91)에 있어서의 속도·자세 예측부(915)는 먼저, MC 판정부(911)의 판정 결과를 도입하고(도 5에 도시하는 흐름도의 스텝 S10), 도입한 MC 판정부(911)의 판정 결과(유효 또는 무효)에 기초하여 MC를 실행할지의 여부를 판정한다(도 5에 도시하는 스텝 S20). MC 판정부(911)의 판정 결과가 유효(온)인 경우에는, MC의 실행("예")으로 판정하는 한편, MC 판정부(911)의 판정 결과가 무효(오프)인 경우에는, MC의 부실행("아니오")으로 판정한다. 스텝 S20에 있어서, "예"로 판정한 경우에는 스텝 S30으로 진행하는 한편, "아니오"로 판정한 경우에는 스텝 S200으로 진행한다.

스텝 S20에 있어서 "예"로 판정한 경우, 속도·자세 예측부(915)는 목표면 설정 장치(101)로부터의 정보를 기초로 목표면 연산부(913)에 의해 연산된 목표면의 위치 정보를 도입한다(도 5에 도시하는 스텝 S30).

또한, 자세 연산부(912)에 의해 자세 검출 장치(30)의 검출 신호를 기초로 연산된 프론트 작업 장치(1)의 자세 및 제어점(예를 들어, 버킷(13)의 클로 끝)의 위치의 정보를 도입한다(도 5에 도시하는 스텝 S40). 이 도입한 정보를 기초로 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 현 시각(현 연산 주기)의 실제 속도를 연산한다(도 5에 도시하는 스텝 S50). 구체적으로는, 현 연산 주기에서 도입한 각 유압 액추에이터(붐 실린더(15), 암 실린더(16), 버킷 실린더(17))의 자세와 현 연산 주기보다도 1 주기 전의 연산 주기에서 도입한 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 자세의 차분으로부터 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 현 시각의 속도(실제 속도)를 연산한다. 이 연산은, 도 6의 윗 도면에 있어서의 현 시각(현 연산 주기)의 흑점에 상당한다. 단, 도 6에서는 암 실린더(16)의 경우만을 도시하고 있다.

이어서, 속도·자세 예측부(915)는 현 시각(현 연산 주기)으로부터 제1 시간 T1의 경과 후의 미래의 시각(이하에 있어서 제1 미래 시각이라고 칭하는 경우가 있다)에 이르기까지의 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도의 예측값의 이력을 연산한다(도 5에 도시하는 스텝 S60). 구체적으로는, 현 시각(현 연산 주기)보다도 제1 시간 T1 전의 과거의 시각(이하, 제1 과거 시각이라고 칭하는 경우가 있다)부터 현 시각(현 연산 주기)에 이르기까지의 사이에 속도 지령 연산부(916)가 연산하여 출력한 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도 지령의 과거의 이력을, 스텝 S50에서 연산한 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 현 시각의 속도(실제 속도)에 대하여 이행시키고, 제1 과거 시각에 있어서 속도 지령 연산부(916)가 출력한 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도 지령을 스텝 S50에서 연산한 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 현 시각의 속도(실제 속도)에 일치시킨다. 이 이행시킨 과거의 연산 주기에 있어서의 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도 지령의 이력을 현 시각부터 제1 미래 시각에 이르기까지의 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도의 예측값의 이력으로 간주한다. 즉, 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 현 시각의 속도(실제 속도)를 기준으로 하여, 제1 과거 시각부터 현 시각에 이르기까지의 사이에 속도 지령 연산부(916)로부터 출력된 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도 지령의 과거의 이력을 기초로, 현 시각부터 제1 미래 시각에 이르기까지의 시간 구간의 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도의 미래의 이력을 예측하는 것이다. 이것은, 각 유압 액추에이터(15 내지 17)에 대한 속도 지령이 제1 시간 T1의 응답 지연을 갖고 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 실제 속도로서 달성되는 것을 고려한 것이다.

이 연산은, 도 6에 도시하는 I(이행)에 상당하는 부분이다. 즉, 도 6의 윗 도면에 있어서, 제1 과거 시각(t0-T1)부터 현 시각(t0)에 이르기까지의 파선(각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도 지령)을, 제1 과거 시각(t0-T1)의 속도 지령의 흑점을 현 시각(t0)의 실제 속도의 흑점에 일치시키도록 이행함으로써, 현 시각(t0)부터 제1 미래 시각(t0+T1)에 이르기까지의 일점쇄선(각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도의 예측값)을 생성하는 것에 상당한다. 단, 도 6에서는 암 실린더(16)의 경우만을 도시하고 있다. 즉, 붐 실린더(15) 및 버킷 실린더(17)의 속도 예측값의 이력에 대해서도, 도 6에 도시하는 I(이행)에 상당하는 연산을 행한다.

이어서, 속도·자세 예측부(915)는 현 시각부터 제1 미래 시각에 이르기까지의 사이에 발생하는 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 신축 길이를 예측한다(도 5에 도시하는 스텝 S70). 구체적으로는, 스텝 S60에서 연산한 현 시각부터 제1 미래 시각에 이르기까지 사이에 있어서의 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도의 예측값의 이력을 현 시각부터 제1 미래 시각에 이르기까지의 시간 구간으로 적분함으로써, 현 시각부터 제1 미래 시각에 이르기까지의 사이에 발생하는 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 신축 길이의 예측을 연산한다.

이 연산은, 도 6에 도시하는 II(적분=신축 길이)에 상당하는 부분이다. 즉, 도 6의 윗 도면에 있어서, 현 시각(t0)부터 제1 미래 시각(t0+T1)까지의 시간 구간과 일점쇄선(각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도의 예측값의 이력)으로 둘러싸인 사선 부분의 면적이 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 신축 길이의 예측값에 상당한다. 단, 도 6에서는 암 실린더(16)의 경우만을 도시하고 있다. 즉, 붐 실린더(15) 및 버킷 실린더(17)의 신축 길이의 예측값에 대해서도, 도 6에 도시하는 II(적분=신축 길이)에 상당하는 연산을 행한다.

또한, 속도·자세 예측부(915)는 제1 미래 시각에 있어서의 프론트 작업 장치(1)의 자세 및 제어점의 목표면에 대한 위치를 예측한다(도 5에 도시하는 스텝 S80). 구체적으로는, 스텝 S40에서 도입한 프론트 작업 장치(1)의 현 시각의 자세(붐(11), 암(12), 버킷(13)의 자세) 및 제어점(예를 들어, 버킷(13)의 클로 끝)의 위치, 스텝 S70에서 연산한 제1 미래 시각에 있어서의 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 신축 길이의 예측값 및 스텝 S30에서 도입한 목표면의 위치 정보를 기초로, 제1 미래 시각에 있어서의 프론트 작업 장치(1)의 자세 및 제어점의 목표면에 대한 위치(예를 들어, 제어점부터 목표면까지의 거리)를 연산한다. 속도·자세 예측부(915)는 스텝 S80의 연산 결과인 제1 미래 시각에 있어서의 프론트 작업 장치(1)의 자세 및 제어점의 목표면에 대한 위치, 그리고, 스텝 S60의 연산 결과인 제1 미래 시각에 있어서의 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도의 예측값을 속도 지령 연산부(916)로 출력한다.

이어서, 속도 지령 연산부(916)는 제1 미래 시각에 있어서 상술한 조건을 충족하기 위하여 필요한 붐 실린더(15)의 목표 속도를 연산한다(도 5에 도시하는 스텝 S90). 구체적으로는, 스텝 S80에서 연산한 제1 미래 시각에 있어서의 프론트 작업 장치(1)의 자세의 예측값 및 제어점의 목표면에 대한 위치의 예측값, 그리고, 스텝 S60에서 연산한 제1 미래 시각에 있어서의 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도의 예측값을 기초로, 프론트 작업 장치(1)의 제어점이 제1 미래 시각에 있어서 목표면 상에 위치하는 것이 가능하게 되는 붐 실린더(15)의 속도를 제1 미래 시각의 목표 속도로서 연산한다.

도 5에 도시하는 스텝 S60 내지 S80 연산은, 도 6에 도시하는 I(이행)로부터 II(적분=신축 길이)를 거쳐서 화살표를 통하여 얻어지는 III(미래 시각의 목표 속도)에 상당하는 부분이다. 이 연산은, 상술한 조건 하에서, 조작 장치(52, 53)의 조작에 의한 암 실린더(16) 및 버킷 실린더(17)의 적어도 한쪽의 동작에 따라, 조작 장치(51)의 조작에 의하지 않는 MC의 발동에 의한 붐 실린더(15)의 강제 동작의 지령을 연산하는 부분이다.

또한, 속도 지령 연산부(916)는 조작량 연산부(914)의 연산 결과인 암 실린더(16)용의 제2 조작 장치(52)의 조작량으로서의 파일럿압(제1 조작 신호)을 도입하고(도 5에 도시하는 스텝 S100), 도입한 파일럿압을 기초로 제1 미래 시각에 있어서의 암 실린더(16)의 목표 속도를 연산한다(도 5에 도시하는 스텝 S110). 암 실린더(16)의 목표 속도는, 예를 들어, 미리 설정된 도 5에 도시하는 특성도(916a)를 참조하여 연산된다. 도 5에 도시하는 특성도(916a)에서는, 암 실린더(16)의 목표 속도는, 제2 조작 장치(52)의 파일럿압(제1 조작 신호)이 0을 포함하는 어떤 범위 내(불감대)에서는 0이며, 파일럿압이 불감대를 초과하면 파일럿압의 증가에 비례하여 증가하고, 그 후 파일럿압이 어떤 값을 초과하면, 일정값이 되도록 설정되어 있다.

본 설명에서는, 암 실린더(16)용의 제2 조작 장치(52)가 오퍼레이터에 의해 조작된 경우에 MC에 의해 붐 실린더(15)의 동작을 제어하는 것을 상정하고 있다. 이 때문에, 버킷 실린더(17)용의 제3 조작 장치(53)의 조작량은 0이 되므로, 버킷 실린더(17)의 목표 속도의 연산에 관한 설명은 생략하고 있다. 그러나, 버킷 실린더(17)용의 제3 조작 장치(53)도 조작되고 있는 경우에는, 암 실린더(16)의 경우와 마찬가지로, 제3 조작 장치(53)의 조작량으로서의 파일럿압(제1 조작 신호)을 도입하고(도 5에 도시하는 스텝 S100), 도입한 파일럿압을 기초로 제1 미래 시각에 있어서의 버킷 실린더(17)의 목표 속도를 연산한다(도 5에 도시하는 스텝 S110).

최종적으로, 속도 지령 연산부(916)는 스텝 S90에서 연산한 붐 실린더(15)의 제1 미래 시각의 목표 속도를 붐 실린더(15)의 현 시각(현 연산 주기)의 속도 지령으로서 출력함과 함께, 스텝 S110에서 연산한 암 실린더(16)의 제1 미래 시각의 목표 속도를 암 실린더(16)의 현 시각(현 연산 주기)의 속도 지령으로서 출력한다(도 5에 도시하는 스텝 S120). 본 스텝 S120에 있어서의 붐 실린더(15)의 목표 속도와 속도 지령의 관계는, 도 6에 도시하는 III(미래 시각의 목표 속도)의 흑점으로부터 IV(현 시각의 속도 지령으로서 출력)의 흑점으로의 외곽선 화살표의 부분에 상당한다. 이것은, 붐 실린더(15)의 속도 지령이 출력되고 나서 제1 시간 T1의 응답 지연을 갖고 붐 실린더(15)의 실제 속도로서 달성되는 것을 고려한 것이다. 버킷 실린더(17)용의 제3 조작 장치(53)도 조작되고 있는 경우에는, 암 실린더(16)의 경우와 마찬가지로, 버킷 실린더(17)의 제1 미래 시각의 목표 속도를 버킷 실린더(17)의 현 시각(현 연산 주기)의 속도 지령으로서 출력한다(도 5에 도시하는 스텝 S120). 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도 지령은, 액추에이터 제어부(917) 및 유압 펌프 제어부(918)로 출력된다. 스텝 S120의 종료에 의해 본 연산 주기가 종료하고, 개시로 되돌아가서 다음 연산 주기를 개시한다.

한편, 스텝 S20에 있어서 "아니오"로 판정한 경우, 속도 지령 연산부(916)가 조작량 연산부(914)의 연산 결과인 각 유압 액추에이터(15 내지 17)에 대응하는 각 조작 장치(51 내지 53)의 조작량으로서의 각 파일럿압을 도입하고(도 5에 도시하는 스텝 S200), 도입한 각 조작 장치(51 내지 53)의 파일럿압을 기초로 제1 미래 시각에 있어서의 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 목표 속도를 연산한다(도 5에 도시하는 스텝 S210). 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 목표 속도는, 예를 들어, 미리 설정된 도 5에 도시하는 특성도(916b)를 참조하여 연산된다. 도 5에 도시하는 특성도(916b)는, 특성도(916a)와 마찬가지로 설정되어 있다. 이 경우, 속도·자세 예측부(915)는 프론트 작업 장치(1)의 자세 및 제어점의 목표면에 대한 위치 그리고 프론트 작업 장치(1)의 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도를 예측할 일은 없다. 즉, 속도 지령 연산부(916)는 붐 상승 파일럿압 또는 붐 하강 파일럿압에 대응하는 붐 실린더(15)의 목표 속도를 연산하고, 암 크라우드 파일럿압 또는 암 덤프 파일럿압에 대응하는 암 실린더(16)의 목표 속도를 연산하고, 버킷 크라우드 파일럿압 또는 버킷 덤프 파일럿압에 대응하는 버킷 실린더(17)의 목표 속도를 연산한다.

속도 지령 연산부(916)는 최종적으로, 스텝 S210에서 연산한 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 제1 미래 시각의 목표 속도를 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 현 시각(현 연산 주기)의 속도 지령으로서 액추에이터 제어부(917) 및 유압 펌프 제어부(918)로 출력한다(도 5에 도시하는 스텝 S220). 즉, MC 연산부(91)는 조작 장치(51 내지 53)의 조작에 따라서 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 동작을 지령하는 속도 지령을 연산한다. 스텝 S220의 종료에 의해 본 연산 주기가 종료하고, 개시로 되돌아가서 다음 연산 주기를 개시한다.

이어서, 본 발명의 작업 기계의 제1 실시 형태의 동작 및 효과에 대하여 도 5 및 도 7을 사용하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 작업 기계의 제1 실시 형태에 있어서의 암 크라우드 조작에 대한 MC 실행 시의 각 유압 액추에이터의 목표 속도, 속도 지령, 실제 속도의 관계를 도시하는 설명도이다. 도 7 중, 상단도는 암 조작용의 제2 조작 장치의 조작량의 시간 이력을, 중단도는 암 실린더의 목표 속도, 속도 지령, 실제 속도의 시간 이력을, 하단도는 붐 실린더의 목표 속도, 속도 지령, 실제 속도의 시간 이력을 나타내고 있다.

여기에서는, 암 조작용의 제2 조작 장치(52)의 암 크라우드 조작이 오퍼레이터에 의해 입력됨으로써, MC에 의한 수평 굴삭 동작이 행하여지는 경우에 대하여 설명한다. 이 경우, MC 절환 장치(28)는 유효의 위치로 절환되어 있다.

도 7에 있어서, 제1 기간 S1은, 오퍼레이터에 의한 제2 조작 장치(52)의 조작이 행해지고 있지 않은 기간이다. 제2 기간 S2는, 제2 조작 장치(52)의 조작이 행해지고 있지만, 제2 조작 장치(52)의 조작에 대하여 응답 지연의 영향에 의해 암 실린더의 동작이 행해지고 있지 않은 기간이다. 제3 기간 S3은, 제2 조작 장치(52)의 조작에 의해 암 실린더가 동작하고 있는 기간이다.

컨트롤러(80)는 도 5에 도시하는 흐름도의 스텝 S20에서 "예"로 판정하고, 스텝 S30 내지 S120의 처리를 실행한다.

제1 기간 S1에서는, 제1 기간 S1 중에 제2 조작 장치(52)의 조작이 행해지고 있지 않다. 이 때문에, 속도·자세 예측부(915)의 연산 결과인 현 시각의 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도(실제 속도)는 0이며(도 5에 도시하는 스텝 S50), 제1 미래 시각(현 시각으로부터 제1 시간 T1의 경과 후의 미래의 시각)에 있어서의 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도의 예측값의 이력도 0이다(도 5에 도시하는 스텝 S60). 이들 속도·자세 예측부(915)의 연산 결과로부터, 제1 미래 시각에 있어서의 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 신축 길이의 예측값(연산 결과)이 0이 되어(도 5에 도시하는 스텝 S70), 제1 미래 시각에 있어서의 프론트 작업 장치(1)의 자세 및 제어점의 목표면에 대한 위치의 예측값(연산 결과)은 현 시각(현 연산 주기)에 있어서의 프론트 작업 장치(1)의 자세 및 제어점의 목표면에 대한 위치로부터 변화하지 않고 동일값이 된다(도 5에 도시하는 스텝 S80). 그 때문에, 속도 지령 연산부(916)의 연산 결과인 암 실린더(16) 및 붐 실린더(15)의 목표 속도는 0이 된다(도 5에 도시하는 스텝 S90 내지 S110). 따라서, 제1 기간 S1에서는, 속도 지령 연산부(916)는 목표 속도 0을 현 시각의 속도 지령으로서 출력한다.

제2 기간 S2에서는, 제2 조작 장치(52)의 암 크라우드 조작이 입력되고 있으므로, 속도 지령 연산부(916)는 조작량 검출 장치(78)(도 2에 도시하는 제4 압력 센서(76b))의 검출 신호에 따른 암 크라우드 파일럿압을 기초로 암 실린더(16)의 제1 미래 시각의 목표 속도를 연산하고(도 5에 도시하는 스텝 S100 내지 S110), 당해 연산 결과의 목표 속도를 현 시각(현 연산 주기)에 있어서의 암 실린더(16)의 속도 지령으로서 출력한다(도 5에 도시하는 스텝 S120). 즉, 제2 기간 S2에서는, 제2 조작 장치(52)의 암 크라우드 조작에 따른 암 실린더(16)의 속도 지령이 출력된다. 단, 암 실린더(16)의 속도 지령에 대한 실제 속도의 응답 지연의 영향에 의해, 암 실린더(16)의 동작은 개시되어 있지 않다. 또한, 본 설명에서는, 버킷 조작용의 제3 조작 장치(53)는 조작되지 않으므로, 버킷 실린더(17)의 제1 미래 시각의 목표 속도 및 속도 지령은 항상 0이 된다.

또한, 암 실린더(16)의 동작이 개시되어 있지 않으므로, 속도·자세 예측부(915)의 연산 결과인 현 시각의 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도(실제 속도)는 0이다(도 5에 도시하는 스텝 S50). 한편, 속도 지령 연산부(916)가 제1 과거 시각(현 시각보다도 제1 시간 T1 전의 과거의 시각)부터 현 시각에 이르기까지의 사이에 출력한 암 실린더(16)의 속도 지령의 과거의 이력은, 상술한 바와 같이, 제2 기간 S2에서는 0이 아니므로, 당해 암 실린더(16)의 속도 지령의 과거의 이력을 기초로, 현 시각부터 제1 미래 시각에 이르기까지의 암 실린더(16)의 속도의 예측값의 이력을 연산한다(도 5에 도시하는 스텝 S60). 이들 속도·자세 예측부(915)의 연산 결과로부터, 제1 미래 시각에 있어서의 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 신축 길이의 예측값을 연산하고(도 5에 도시하는 스텝 S70), 제1 미래 시각에 있어서의 프론트 작업 장치(1)의 자세 및 제어점의 목표면에 대한 위치의 예측값을 연산한다(도 5에 도시하는 스텝 S80).

이들 예측값을 기초로, 속도 지령 연산부(916)는 소정의 조건을 충족하는 붐 실린더(15)의 제1 미래 시각의 목표 속도를 연산한다(도 5에 도시하는 스텝 S90). 연산 결과의 붐 실린더(15)의 제1 미래 시각의 목표 속도를 현 시각(현 연산 주기)의 속도 지령으로서 출력한다(도 5에 도시하는 스텝 S120). 즉, 붐 조작용의 제1 조작 장치(51)가 조작되지 않더라도, 소정의 조건을 충족하는 붐 실린더(15)의 강제 동작의 지령이 생성되어 있다. 또한, 제2 기간 S2 중에 속도 지령 연산부(916)로부터 출력된 붐 실린더(15)의 속도 지령의 이력은, 제1 미래 시각에 있어서의 붐 실린더(15)의 속도의 예측값, 붐 실린더(15)의 신축 길이의 예측값, 프론트 작업 장치(1)의 자세 및 제어점의 목표면에 대한 위치의 예측값을 연산하기 위하여 사용된다.

이와 같이, 제2 기간 S2에 있어서는, 제2 조작 장치(52)의 암 크라우드 조작에 대하여 응답 지연의 영향에 의해 암 실린더(16)는 동작을 개시하고 있지 않다. 그러나, 본 실시 형태에 있어서는, 제2 기간 S2 중에 연산 출력된 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도 지령의 과거의 이력을 기초로 당해 연산 주기로부터 제1 시간 T1 경과 후의 제1 미래 시각에 있어서의 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 동작을 예측함으로써, 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도 지령에 대한 실제 속도의 응답 지연을 고려한 현 시각(현 연산 주기)의 붐 실린더(15)의 속도 지령을 출력하는 것이 가능하게 되어 있다. 즉, 제2 조작 장치(52)가 조작된 경우에는, 암 실린더(16)가 실제 동작을 개시하기 전이더라도, 암 실린더(16)의 예측 동작에 대응한 붐 실린더(15)의 속도 지령을 미리 출력함으로써, 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 응답 지연을 고려한 MC의 실행을 실현할 수 있다.

또한, 제3 기간 S3에서는, 제2 조작 장치(52)의 암 크라우드 조작이 계속되고 있음과 함께, 암 크라우드 조작의 개시로부터 응답 지연의 시간(거의 제1 시간 T1)을 경과하고 있다. 이 때문에, 암 실린더(16)가 응답 지연의 시간을 갖고 암 크라우드 조작에 따라서 동작하고 있다.

이 경우, 속도 지령 연산부(916)는 제2 기간 S2의 경우와 마찬가지로, 암 크라우드 조작에 따른 암 실린더(16)의 제1 미래 시각의 목표 속도를 연산하고, 당해 연산 결과의 목표 속도를 현 시각(현 연산 주기)에 있어서의 암 실린더(16)의 속도 지령으로서 출력한다(도 5에 도시하는 스텝 S100 내지 120).

또한, 제2 기간 S2의 경우와 달리, 암 실린더(16) 및 붐 실린더(15)가 동작하고 있으므로, 속도·자세 예측부(915)는, 현 시각의 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도(0이 아님)를 연산한다(도 5에 도시하는 스텝 S50). 또한, 당해 연산 결과의 현 시각의 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도 및 속도 지령 연산부(916)에 의해 출력된 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도 지령의 과거의 이력을 기초로, 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도의 예측값의 이력을 연산한다(도 5에 도시하는 스텝 S60). 이들 속도·자세 예측부(915)의 연산 결과로부터, 제1 미래 시각에 있어서의 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 신축 길이의 예측값을 연산하고(도 5에 도시하는 스텝 S70), 제1 미래 시각에 있어서의 프론트 작업 장치(1)의 자세 및 제어점의 목표면에 대한 위치의 예측값을 연산한다(도 5에 도시하는 스텝 S80). 즉, 속도·자세 예측부(915)의 예측 연산은, 제2 기간 S2의 경우와 달리, 유압 액추에이터(15 내지 17)의 실제 동작(실제 속도)의 영향도 포함하는 것이 되어 있다.

속도 지령 연산부(916)는 제2 기간 S2의 경우와 마찬가지로, 속도·자세 예측부(915)의 각 예측값(연산 결과)을 기초로 소정의 조건을 충족하는 붐 실린더(15)의 제1 미래 시각의 목표 속도를 연산하고(도 5에 도시하는 스텝 S90), 연산 결과의 붐 실린더(15)의 제1 미래 시각의 목표 속도를 현 시각(현 연산 주기)의 속도 지령으로서 출력한다(도 5에 도시하는 스텝 S120). 이 경우에는, 유압 액추에이터(15 내지 17)의 실제 동작(실제 속도)의 영향을 포함하는 붐 실린더(15)의 강제 동작의 지령이 생성되어 있다.

이와 같이, 제3 기간 S3에 있어서는, 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 현 시각(현 연산 주기)의 속도(실제 속도) 및 암 실린더(16)의 속도 지령의 과거의 이력을 기초로, 제1 미래 시각에 있어서의 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 동작을 예측함으로써, 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도 지령에 대한 실제 속도의 응답 지연을 고려한 현 시각(현 연산 주기)의 붐 실린더(15)의 속도 지령을 출력하는 것이 가능하게 되어 있다. 즉, 제2 조작 장치(52)가 조작되어서 암 실린더(16)가 실제 동작 중인 경우에, 암 실린더(16)의 예측 동작에 대응한 붐 실린더(15)의 속도 지령을 미리 출력함으로써, 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 응답 지연을 고려한 MC의 실행을 실현할 수 있다.

이와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 제2 조작 장치(52)가 조작되고 있는 제2 기간 S2 및 제3 기간 S3의 사이, 제1 미래 시각에 있어서의 각 유압 실린더(15 내지 17)의 동작을 예측함으로써, 각 유압 실린더(15 내지 17)의 응답 지연을 고려한 붐 실린더(15)의 속도 지령을 연산 출력할 수 있다. 따라서, 소정의 조건 하에서 암 실린더(16)의 동작에 따라서 붐 실린더(15)의 동작을 제어하는 MC의 실행 시에, 유압 실린더의 속도 지령에 대한 실제 속도의 응답 지연의 영향을 저감할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 형태에 관계되는 유압 셔블(작업 기계)은 작업을 행하는 프론트 작업 장치(1)(작업 장치)와, 프론트 작업 장치(1)(작업 장치)를 구동하는 붐 실린더(15), 암 실린더(16), 버킷 실린더(17)(복수의 유압 액추에이터)와, 붐 실린더(15), 암 실린더(16), 버킷 실린더(17)(복수의 유압 액추에이터)에 압유를 공급하는 유압 펌프(42)와, 유압 펌프(42)로부터 붐 실린더(15), 암 실린더(16), 버킷 실린더(17)(복수의 유압 액추에이터)의 각각에 대하여 공급되는 압유의 흐름을 각각 제어하는 제1 유량 제어 밸브(45), 제2 유량 제어 밸브(46), 제3 유량 제어 밸브(47)(복수의 제어 밸브)와, 프론트 작업 장치(1)(작업 장치)의 자세를 검출하는 자세 검출 장치(30)와, 붐 실린더(15), 암 실린더(16), 버킷 실린더(17)(복수의 유압 액추에이터)의 각각의 속도 지령을 연산 주기마다 연산하고, 연산 결과의 붐 실린더(15), 암 실린더(16), 버킷 실린더(17)(복수의 유압 액추에이터)의 각각의 속도 지령에 기초하여 붐 실린더(15), 암 실린더(16), 버킷 실린더(17)(복수의 유압 액추에이터)의 각각을 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 컨트롤러(80)를 구비한다. 컨트롤러(80)는 복수의 유압 액추에이터(15, 16, 17) 중, 암 실린더(16)(제2 유압 액추에이터)의 동작에 따라서 붐 실린더(15)(제1 유압 액추에이터)의 동작을 미리 정한 조건 하에서 제어하는 경우, 자세 검출 장치(30)의 검출 신호를 기초로 현 연산 주기에 있어서의 복수의 유압 액추에이터의 각각의 실제 속도를 연산하고, 연산 결과의 복수의 유압 액추에이터(15, 16, 17)의 각각의 실제 속도 및 현 연산 주기보다도 과거의 연산 주기로 연산한 복수의 유압 액추에이터(15, 16, 17)의 각각의 속도 지령의 과거의 이력을 사용하여 상기 조건을 충족하는 현 연산 주기의 붐 실린더(15)(제1 유압 액추에이터)의 속도 지령을 연산하고, 연산 결과의 붐 실린더(15)(제1 유압 액추에이터)의 현 연산 주기의 속도 지령에 기초하여 붐 실린더(15)(제1 유압 액추에이터)를 제어하기 위한 제어 신호를 출력한다.

이 구성에 의하면, 자세 검출 장치(30)의 검출 신호를 기초로 산출한 각 유압 액추에이터(15, 16, 17)의 현 연산 주기의 실제 속도 및 현 연산 주기보다도 과거의 연산 주기로 연산한 각 유압 액추에이터(15, 16, 17)의 속도 지령의 과거의 이력을 사용하여, 소정의 조건을 충족하는 현 연산 주기의 붐 실린더(15)(제1 유압 액추에이터)의 속도 지령을 연산하므로, 속도 지령에 대한 실제 속도의 응답 지연을 고려한 붐 실린더(15)(제1 유압 액추에이터)의 속도 지령을 연산할 수 있다. 따라서, 유압 액추에이터(15, 16, 17)의 속도 지령에 대한 실제 속도의 응답 지연의 영향을 저감하여 MC에 있어서의 프론트 작업 장치(1)(작업 장치)의 동작 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 관계되는 컨트롤러(80)는 자세 검출 장치(30)의 검출 신호에 기초하는 복수의 유압 액추에이터(15, 16, 17)의 각각의 현 연산 주기의 실제 속도 및 현 연산 주기보다도 소정의 제1 시간 T1만큼 과거의 연산 주기부터 현 연산 주기에 이르기까지의 사이에 연산한 복수의 유압 액추에이터(15, 16, 17)의 각각의 속도 지령의 과거의 이력을 사용하여, 현 연산 주기로부터 제1 시간 T1의 경과 후에 있어서의 복수의 유압 액추에이터(15, 16, 17)의 각각의 속도의 예측값, 프론트 작업 장치(1)(작업 장치)의 자세의 예측값, 프론트 작업 장치(1)(작업 장치)의 제어점의 목표면에 대한 위치의 예측값을 연산하고, 연산 결과의 속도의 예측값, 자세의 예측값, 위치의 예측값을 기초로, 현 연산 주기로부터 제1 시간 T1의 경과 후에 프론트 작업 장치(1)(작업 장치)의 제어점을 목표면 상에 위치시키는 제1 유압 액추에이터의 목표 속도를 붐 실린더(15)(제1 유압 액추에이터)의 현 연산 주기의 속도 지령으로서 연산하고, 연산 결과의 붐 실린더(15)(제1 유압 액추에이터)의 현 연산 주기의 속도 지령에 기초하여 붐 실린더(15)(제1 유압 액추에이터)를 제어하기 위한 제어 신호를 출력하도록 구성되어 있다.

이 구성에 의하면, 현 연산 주기보다도 제1 시간 T1만큼 과거의 연산 주기부터 현 연산 주기에 이르기까지의 사이에 연산한 각 유압 액추에이터(15, 16, 17)의 속도 지령의 과거의 이력을 사용하여 현 연산 주기로부터 제1 시간 T1의 경과 후의 각종 예측값을 산출하고 있으므로, 제1 시간 T1을 각 유압 액추에이터(15, 16, 17)의 속도 지령에 대한 실제 속도의 응답 지연의 시간에 대략 일치하도록 설정함으로써, 당해 속도 지령에 대한 실제 속도의 응답 지연을 고려한 각종 예측값을 얻을 수 있다. 또한, 당해 속도 지령에 대한 실제 속도의 응답 지연을 고려한 각종 예측값을 기초로, 현 연산 주기로부터 제1 시간 T1의 경과 후에 프론트 작업 장치(1)(작업 장치)의 제어점이 목표면 상에 위치하는 붐 실린더(15)(제1 유압 액추에이터)의 목표 속도를 현 연산 주기의 속도 지령으로서 연산하므로, 당해 속도 지령에 대한 실제 속도의 응답 지연을 고려하면서 소정의 조건을 충족하는 붐 실린더(15)(제1 유압 액추에이터)의 속도 지령을 얻을 수 있다. 이러한 점에서, MC에 있어서의 각 유압 액추에이터(15, 16, 17)의 속도 지령에 대한 실제 속도의 응답 지연의 영향을 저감할 수 있으므로, 프론트 작업 장치(1)(작업 장치)의 동작 정밀도가 향상되어, 프론트 작업 장치(1)(작업 장치)의 제어점을 목표면 상을 따라서 이동시키는 것이 가능하게 된다.

[제2 실시 형태]

이어서, 본 발명의 작업 기계의 제2 실시 형태에 대하여 도 8 내지 도 11을 사용하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 작업 기계의 제2 실시 형태의 일부를 구성하는 컨트롤러의 MC 연산부의 기능을 도시하는 블록도이다. 도 9는 도 8에 도시하는 컨트롤러의 속도·자세 예측부 및 속도 지령 연산부에 있어서의 연산의 처리 수순의 일례를 도시하는 흐름도이다. 도 10은 도 8에 도시하는 컨트롤러의 속도·자세 예측부 및 속도 지령 연산부의 연산 방법을 도시하는 설명도이다. 도 11은 본 발명의 작업 기계의 제2 실시 형태에 있어서의 암 크라우드 조작에 대한 MC 실행 시의 각 유압 액추에이터의 목표 속도, 속도 지령, 실제 속도의 관계를 도시하는 설명도이다. 또한, 도 8 내지 도 11에 있어서, 도 1 내지 도 7에 도시하는 부호와 동일 부호의 것은, 마찬가지의 부분이므로, 그의 상세한 설명은 생략한다.

도 8에 도시하는 본 발명의 작업 기계의 제2 실시 형태가 제1 실시 형태에 대하여 서로 다른 점은, 컨트롤러(80A)의 MC 연산부(91A)에 있어서의 속도·자세 예측부(915A) 및 속도 지령 연산부(916A)의 연산 방법이 다르게 되어 있는 것이다. 제1 실시 형태에 관계되는 컨트롤러(80)의 MC 연산부(91)에 있어서의 속도·자세 예측부(915) 및 속도 지령 연산부(916)는 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도 지령에 대한 실제 속도의 응답 지연의 시간이 대략 제1 시간 T1인 것을 전제로 하여 연산을 행하는 것이다. 그에 반하여 본 실시 형태에 관계되는 속도·자세 예측부(915A) 및 속도 지령 연산부(916A)는 붐 실린더(15)의 속도 지령에 대한 실제 속도의 응답 지연의 시간이 대략 제2 시간 T2임과 함께 암 실린더(16)의 속도 지령에 대한 실제 속도의 응답 지연의 시간이 대략 제3 시간 T3인 것을 전제로 하여 연산을 행하는 것이다. 단, 제3 시간 T3이 제2 시간 T2보다도 긴 경우에 한하여 본 실시 형태가 적용된다.

본 실시 형태의 속도·자세 예측부(915A)는 현 시각(현 연산 주기)으로부터 제2 시간 T2 경과한 후의 미래의 시각(이하, 제2 미래 시각이라고 칭하는 경우가 있다)에 있어서의, 프론트 작업 장치(1)의 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도의 예측값, 그리고, 프론트 작업 장치(1)의 자세의 예측값 및 제어점의 목표면에 대한 위치의 예측값을 연산하는 것이다. 구체적으로는, 자세 연산부(912)의 연산 결과인 현 시각(현 연산 주기)에 있어서의 프론트 작업 장치(1)의 자세 및 제어점의 위치, 목표면 연산부(913)의 연산 결과인 목표면의 위치 정보, 그리고, 현 시각(현 연산 주기)보다도 제2 시간 T2 전의 과거의 시각(이하, 제2 과거 시각이라고 칭하는 경우가 있다)부터 현 시각(현 연산 주기)에 이르기까지의 사이에 속도 지령 연산부(916A)로부터 연산 출력된 붐 실린더(15)의 속도 지령의 과거의 이력 및 현 시각(현 연산 주기)보다도 제3 시간 T3 전의 과거의 시각(이하, 제3 과거 시각이라고 칭하는 경우가 있다)부터 당해 제3 과거 시각보다도 제2 시간 T2 경과한 후의 과거의 시각에 이르기까지의 사이에 속도 지령 연산부(916A)로부터 연산 출력된 암 실린더(16) 및 버킷 실린더(17)(붐 실린더(15) 이외의 프론트 작업 장치(1)의 유압 액추에이터)의 속도 지령의 과거의 이력에 기초하여, 제2 미래 시각에 있어서의 상기 각 예측값을 연산한다. 속도·자세 예측부(915A)의 상세한 연산 방법은 후술한다.

속도 지령 연산부(916A)는 MC 판정부(911)의 판정 결과가 MC의 유효인 경우에, 현 시각(현 연산 주기)보다도 제2 시간 T2 경과 후의 제2 미래 시각에 있어서 프론트 작업 장치(1)의 제어점(예를 들어, 버킷(13)의 클로 끝)이 목표면 상에 위치하도록, 당해 제2 미래 시각에 요구되는 붐 실린더(15)(붐(11))의 속도를 목표 속도로서 연산하는 것이다. 또한, 현 시각(현 연산 주기)보다도 제3 시간 T3 경과한 후의 미래의 시각(이하, 제3 미래 시각이라고 칭하는 경우가 있다)에 있어서의 암 실린더(16)(암(12)) 및 버킷 실린더(17)(버킷(13))의 목표 속도를 연산하는 것이다. 구체적으로는, 속도 지령 연산부(916A)는 속도·자세 예측부(915A)의 연산 결과인 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도의 예측값 그리고 프론트 작업 장치(1)의 자세의 예측값 및 제어점의 목표면에 대한 위치의 예측값에 기초하여, 제2 미래 시각에 있어서 상기 조건을 충족하는 붐 실린더(15)의 목표 속도를 연산한다. 또한, 조작량 검출 장치(78)의 검출 결과인 조작 장치(52, 53)의 조작량에 기초하여, 제3 미래 시각에 있어서의 암 실린더(16) 및 버킷 실린더(17)의 목표 속도를 연산한다. 속도 지령 연산부(916A)는 연산 결과인 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 목표 속도를 현 시각(현 연산 주기)의 속도 지령으로서 출력한다.

이어서, 본 발명의 작업 기계의 제2 실시 형태에 있어서의 컨트롤러의 속도·자세 예측부 및 속도 지령 연산부의 연산 방법의 상세의 일례에 대하여 도 9 및 도 10을 사용하여 설명한다. 도 9에 도시하는 흐름도는 1 연산 주기분이다. 도 10 중, 윗 도면은 암 실린더의 속도에 관한 정보를, 아랫 도면은 붐 실린더의 속도에 관한 정보를 나타내고 있다. 또한, 실선은 유압 액추에이터의 실제 속도를, 파선은 유압 액추에이터의 속도 지령을, 일점쇄선은 유압 액추에이터의 예측 속도를 나타내고 있다.

도 8에 도시하는 속도·자세 예측부(915A)는 우선, 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로, MC 판정부(911)의 판정 결과(유효 또는 무효)에 기초하여 MC의 실행을 판정한다(도 9에 도시하는 흐름도의 스텝 S10 내지 S20). 스텝 S20의 판정이 "예"인 경우에는, 스텝 S60A 내지 S90A를 포함하는 스텝 S30 내지 스텝 S120의 처리를 실행하는 한편, 스텝 S20의 판정이 "아니오"인 경우에는, 제1 실시 형태와 마찬가지의 스텝 S200 내지 스텝 S220의 처리를 실행한다.

스텝 S20에 있어서 "예"로 판정한 경우, 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 속도·자세 예측부(915A)는 목표면 연산부(913)로부터 목표면의 위치 정보를 도입한다(도 9에 도시하는 스텝 S30). 또한, 자세 연산부(912)로부터 현 시각의 프론트 작업 장치(1)의 자세 및 제어점의 위치를 도입하고, 도입한 정보를 기초로 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 현 시각(현 연산 주기)의 실제 속도를 연산한다(도 9에 도시하는 스텝 S40 내지 S50). 당해 실제 속도의 연산은, 도 10의 윗 도면에 있어서의 현 시각(현 연산 주기)의 흑점에 상당한다. 단, 도 10에서는 암 실린더(16)의 경우만을 도시하고 있다.

이어서, 속도·자세 예측부(915A)는 현 시각(현 연산 주기)으로부터 제2 시간 T2의 경과 후의 미래의 시각(제2 미래 시각)에 이르기까지의 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도의 예측값의 이력을 연산한다(도 9에 도시하는 스텝 S60A). 구체적으로는, 현 시각(현 연산 주기)보다도 제3 시간 T3분의 과거의 시각(제3 과거 시각)으로부터 제2 시간 T2분만큼 경과한 과거의 현 시각(과거의 연산 주기)에 이르기까지의 사이에 속도 지령 연산부(916A)에 의해 연산 및 출력된 암 실린더(16)의 속도 지령의 과거의 이력을, 스텝 S50에서 연산한 암 실린더(16)의 현 시각의 속도(실제 속도)에 대하여 이행시키고, 제3 과거 시각에 있어서 속도 지령 연산부(916A)가 출력한 암 실린더(16)의 속도 지령을 스텝 S50에서 연산한 암 실린더(16)의 현 시각의 속도(실제 속도)에 일치시킨다. 이 이행시킨 암 실린더(16)의 속도 지령의 과거의 이력을 현 시각부터 제2 미래 시각에 이르기까지의 암 실린더(16)의 속도의 예측값의 이력으로 간주한다. 즉, 암 실린더(16)의 현 시각의 속도(실제 속도)를 기준으로 하여, 제3 과거 시각으로부터 제2 시간 T2분만큼 경과한 과거의 시각에 이르기까지의 사이에 속도 지령 연산부(916A)로부터 출력된 암 실린더(16)의 속도 지령의 과거의 이력을 기초로, 현 시각부터 제2 미래 시각에 이르기까지의 시간 구간의 암 실린더(16)의 속도의 미래의 이력을 예측하는 것이다.

이 연산은, 도 10에 도시하는 I(이행)에 상당하는 부분이다. 즉, 도 10의 윗 도면에 있어서, 제3 과거 시각(t0-T3)으로부터 제2 시간 T2분만큼 경과한 과거의 시각(t0-T3+T2)에 이르기까지의 파선(각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도 지령)을, 제3 과거 시각(t0-T3)의 속도 지령의 흑점을 현 시각(t0)의 실제 속도의 흑점에 일치시키도록 이행함으로써, 현 시각(t0)부터 제2 미래 시각(t0+T2)에 이르기까지의 일점쇄선(각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도의 예측값)을 생성하는 것에 상당한다.

또한, 붐 실린더(15)의 속도의 예측값의 이력의 연산은, 제1 실시 형태의 경우의 연산 방법과 유사한 것이며, 설정 시간을 제1 시간 T1로부터 제2 시간 T2로 변경한 것이다. 즉, 붐 실린더(15)의 현 시각의 속도(실제 속도)를 기준으로 하여, 현 시각(현 연산 주기)보다도 제2 시간 T2 전의 과거의 시각(제2 과거 시각)부터 현 시각(현 연산 주기)에 이르기까지의 사이에 속도 지령 연산부(916A)로부터 출력된 붐 실린더(15)의 속도 지령의 과거의 이력을 기초로, 현 시각부터 제2 미래 시각에 이르기까지의 시간 구간의 붐 실린더(15)의 속도의 미래의 이력을 예측하는 것이다. 제1 실시 형태의 설명에서 사용한 도 6을 참조하면, 도 6에 있어서의 제1 시간 T1을 제2 시간 T2로 변경한 것이 된다. 즉, 현 시각(현 연산 주기) t0을 기준으로 하여, 제1 미래 시각(t0+T1)을 제2 미래 시각(t0+T2)으로 변경함과 함께, 제1 과거 시각(t0-T1)을 제2 과거 시각(t0-T2)으로 변경한 것이 된다. 이것은, 붐 실린더(15)의 속도 지령이 대략 제2 시간 T2의 응답 지연을 갖고 실제 속도로서 달성되는 한편, 암 실린더(16)의 속도 지령이 대략 제3 시간 T3의 응답 지연을 갖고 실제 속도로서 달성되는 것을 고려한 것이다.

이어서, 속도·자세 예측부(915A)는 현 시각부터 제2 미래 시각에 이르기까지의 사이에 발생하는 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 신축 길이를 예측한다(도 9에 도시하는 스텝 S70A). 구체적으로는, 스텝 S60A에서 연산한 현 시각부터 제2 미래 시각에 이르기까지 사이에 있어서의 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도의 예측값의 이력을 현 시각부터 제2 미래 시각에 이르기까지의 시간 구간으로 적분함으로써, 현 시각부터 제2 미래 시각에 이르기까지의 사이에 발생하는 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 신축 길이를 예측한다.

이 예측 연산은, 도 10에 도시하는 II(적분=신축 길이)에 상당하는 부분이다. 즉, 도 10의 윗 도면에 있어서, 현 시각(t0)부터 제2 미래 시각(t0+T2)까지의 시간 구간과 일점쇄선(각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도의 예측값의 이력)으로 둘러싸인 사선 부분의 면적이 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 신축 길이의 예측값에 상당한다. 단, 도 10에서는 암 실린더(16)의 경우만을 도시하고 있다. 즉, 붐 실린더(15) 및 버킷 실린더(17)의 신축 길이의 예측값에 대해서도, 도 10에 도시하는 II(적분=신축 길이)에 상당하는 연산을 행한다.

또한, 속도·자세 예측부(915A)는 제2 미래 시각에 있어서의 프론트 작업 장치(1)의 자세 및 제어점의 목표면에 대한 위치를 예측한다(도 9에 도시하는 스텝 S80A). 구체적으로는, 스텝 S40에서 도입한 프론트 작업 장치(1)의 현 시각의 자세(붐(11), 암(12), 버킷(13)의 자세) 및 제어점의 위치, 스텝 S70A에서 연산한 제2 미래 시각에 있어서의 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 신축 길이의 예측값 및 스텝 S30에서 도입한 목표면의 위치 정보를 기초로, 제2 미래 시각에 있어서의 프론트 작업 장치(1)의 자세 및 제어점의 목표면에 대한 위치(예를 들어, 제어점부터 목표면까지의 거리)를 연산한다. 속도·자세 예측부(915A)는 스텝 S80A의 연산 결과인 제2 미래 시각에 있어서의 프론트 작업 장치(1)의 자세 및 제어점의 목표면에 대한 위치, 그리고, 스텝 S60A의 연산 결과인 제2 미래 시각에 있어서의 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도의 예측값을 속도 지령 연산부(916A)로 출력한다.

이어서, 속도 지령 연산부(916A)는 제2 미래 시각에 있어서 소정의 조건을 충족하기 위하여 필요한 붐 실린더(15)의 목표 속도를 연산한다(도 9에 도시하는 스텝 S90A). 구체적으로는, 스텝 S80A에서 연산한 제2 미래 시각에 있어서의 프론트 작업 장치(1)의 자세의 예측값 및 제어점의 목표면에 대한 위치의 예측값, 그리고, 스텝 S60A에서 연산한 제2 미래 시각에 있어서의 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도의 예측값을 기초로, 프론트 작업 장치(1)의 제어점이 제2 미래 시각에 있어서 목표면 상에 위치하는 것이 가능하게 되는 붐 실린더(15)의 속도를 제2 미래 시각의 목표 속도로서 연산한다.

도 9에 도시하는 스텝 S60A 내지 S90A의 연산은, 도 10에 도시하는 I(이행)로부터 II(적분=신축 길이)를 거쳐서 화살표를 통하여 얻어지는 III(미래 시각의 목표 속도)에 상당하는 부분이다. 이 연산은, 상술한 조건 하에서, 조작 장치(52, 53)의 조작에 의한 암 실린더(16) 및 버킷 실린더(17)의 적어도 한쪽의 동작에 따라, 조작 장치(51)의 조작에 의하지 않는 MC의 발동에 의한 붐 실린더(15)의 강제 동작의 지령을 연산하는 부분이다.

또한, 속도 지령 연산부(916A)는 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 조작량 연산부(914)로부터 제2 조작 장치(52)의 조작량으로서의 파일럿압을 도입하고(도 9에 도시하는 스텝 S100), 도입한 파일럿압을 기초로 제3 미래 시각에 있어서의 암 실린더(16)의 목표 속도를 연산한다(도 9에 도시하는 스텝 S110). 제3 조작 장치(53)도 조작되고 있는 경우에는, 제3 미래 시각에 있어서의 버킷 실린더(17)의 목표 속도도 연산한다.

최종적으로, 속도 지령 연산부(916A)는 스텝 S90A에서 연산한 붐 실린더(15)의 제2 미래 시각의 목표 속도를 붐 실린더(15)의 현 시각(현 연산 주기)의 속도 지령으로서 출력함과 함께, 스텝 S110에서 연산한 암 실린더(16)의 목표 속도를 암 실린더(16)의 현 시각의 속도 지령으로서 출력한다(도 9에 도시하는 스텝 S120). 본 스텝 S120에 있어서의 붐 실린더(15)의 목표 속도와 속도 지령의 관계는, 도 10에 도시하는 III(미래 시각의 목표 속도)의 흑점으로부터 IV(현 시각의 속도 지령으로서 출력)의 흑점으로의 외곽선 화살표의 부분에 상당한다. 이것은, 붐 실린더(15)의 속도 지령이 출력되고 나서 제2 시간 T2의 응답 지연을 갖고 붐 실린더(15)의 실제 속도로서 달성되는 것을 고려한 것이다. 스텝 S120의 종료에 의해 본 연산 주기가 종료하고, 개시로 되돌아가서 다음 연산 주기를 개시한다.

이어서, 본 발명의 작업 기계의 제2 실시 형태의 동작 및 효과에 대하여 도 11을 사용하여 설명한다. 도 11 중, 상단도는 암 조작용의 제2 조작 장치의 조작량의 시간 이력을, 중단도는 암 실린더의 목표 속도, 속도 지령, 실제 속도의 시간 이력을, 하단도는 붐 실린더의 목표 속도, 속도 지령, 실제 속도의 시간 이력을 나타내고 있다. 여기에서는, 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 암 조작용의 제2 조작 장치(52)의 암 크라우드 조작이 오퍼레이터에 의해 입력됨으로써, MC에 의한 수평 굴삭 동작이 행하여지는 경우에 대하여 설명한다.

도 11에 있어서, 제1 기간 S1은, 오퍼레이터에 의한 제2 조작 장치(52)의 조작이 행해지고 있지 않은 기간이다. 제2 기간 S2는, 제2 조작 장치(52)의 조작이 행해지고 있지만, 제2 조작 장치(52)의 조작에 대하여 응답 지연의 영향에 의해 암 실린더의 동작이 행해지고 있지 않은 기간이다. 또한, 제2 기간 S2 중 기간 S2(a)는 붐 실린더(15)의 응답 지연 시간(대략 제2 시간 T2)과 암 실린더(16)의 응답 지연 시간(대략 제3 시간 T3)의 상이에 의해, 암 실린더(16)의 속도 지령(0이 아닌 값)이 출력되더라도 붐 실린더(15)의 속도 지령이 0인 기간이다. 한편, 제2 기간 S2 중 기간 S2(b)는 암 실린더(16)의 속도 지령의 출력에 따라서 붐 실린더(15)의 속도 지령(0이 아닌 값)이 출력되고 있는 기간이다. 제3 기간 S3은, 제2 조작 장치(52)의 조작에 의해 암 실린더(16)가 동작하고 있는 기간이다. 제1 기간 S1에 대해서는, 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지이므로, 그의 설명을 생략한다.

제2 기간 S2에서는, 제2 조작 장치(52)의 암 크라우드 조작이 입력되고 있다. 이에 의해, 속도 지령 연산부(916A)는 조작량 검출 장치(78)의 검출 신호에 따른 암 크라우드 파일럿압을 기초로 암 실린더(16)의 제3 시간 T3 경과 후의 목표 속도를 연산한다(도 9에 도시하는 스텝 S100 내지 S110). 또한, 속도·자세 예측부(915A)는 과거에 출력된 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도 지령의 과거의 이력을 기초로, 제2 미래 시각에 있어서의 프론트 작업 장치(1)의 자세 및 제어점의 목표면에 대한 위치의 예측값 그리고 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도의 예측값을 연산한다(도 9에 도시하는 스텝 S60A 내지 S80A). 이 속도·자세 예측부(915A)의 연산 결과인 각 예측값을 기초로, 속도 지령 연산부(916A)가 소정의 조건을 충족하는 붐 실린더(15)의 제2 미래 시각의 목표 속도를 연산한다(도 9에 도시하는 스텝 S90A).

본 실시 형태에 있어서는, 붐 실린더(15)의 응답 지연의 시간에 대략 일치하는 제2 시간 T2쪽이 암 실린더(16)의 응답 지연의 시간에 대략 일치하는 제3 시간 T3보다도 짧으므로, 제2 기간 S2 중 당해 제3 시간 T3과 제2 시간 T2의 차분에 따른 기간 S2(a)에서는, 붐 실린더(15)의 제2 시간 T2 경과 후의 제2 미래 시각의 목표 속도의 연산 결과가 0이 된다. 속도 지령 연산부(916A)는 붐 실린더(15)의 제2 시간 T2 경과 후(제2 미래 시각)의 목표 속도(0의 값)를 현 시각에 있어서 출력해야 할 붐 실린더(15)의 속도 지령으로서, 암 실린더(16)의 제3 시간 T3 경과 후의 목표 속도(조작 장치(52)의 조작량에 따른 값)를 붐 실린더(15)의 속도 지령으로서 액추에이터 제어부(917)로 출력한다. 따라서, 도 11에 도시한 바와 같이, 기간 S2(a)에서는, 암 실린더(16)의 속도 지령이 조작 장치(52)의 조작에 따라서 출력되는 한편, 붐 실린더(15)의 속도 지령은 0이 되어 있다.

제2 기간 중 기간 S2(b)에서는, 기간 S2(a)와 마찬가지로, 속도 지령 연산부(916A)는 속도·자세 예측부(915A)의 연산 결과인 제2 시간 T2 경과 후의 제2 미래 시각의 각 예측값을 기초로, 소정의 조건을 충족하는 붐 실린더(15)의 제2 시간 T2 경과 후의 제2 미래 시각의 목표 속도를 연산한다(도 9에 도시하는 스텝 S90A). 기간 S2(b)에서는, 조작 장치(52)의 조작에 따른 암 실린더(16)의 속도 지령이 출력되고 나서 시간이 경과하고 있으므로, 붐 실린더(15)의 제2 시간 T2 경과 후의 제2 미래 시각의 목표 속도로서 0이 아닌 값이 연산된다. 속도 지령 연산부(916A)는 붐 실린더(15)의 제2 시간 T2 경과 후(제2 미래 시각)의 목표 속도(0이 아닌 값)를 현 시각에 있어서 출력해야 할 붐 실린더(15)의 속도 지령으로서, 암 실린더(16)의 제3 시간 T3 경과 후의 목표 속도(조작 장치(52)의 조작량에 따른 값)를 붐 실린더(15)의 속도 지령으로서 출력한다. 따라서, 도 11에 도시한 바와 같이, 기간 S2(b)에서는, 암 실린더(16)의 속도 지령은 조작 장치(52)의 조작에 따라서 출력됨과 함께, 붐 실린더(15)의 속도 지령은, 자체의 응답 지연 시간(제2 시간 T2)을 고려하면서 암 실린더(16)의 속도 지령에 대한 응답 지연 시간(제3 시간 T3)을 고려한 예측 동작에 대응한 것이 된다.

제3 기간 S3에서는, 암 실린더(16) 및 붐 실린더(15)가 속도 지령의 출력에 따라서 동작하고 있다. 이 경우, 속도 지령 연산부(916A)는 현 시각의 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도도 고려한 속도·자세 예측부(915A)의 연산 결과인 제2 시간 T2 경과 후의 제2 미래 시각의 각 예측값을 기초로, 소정의 조건을 충족하는 붐 실린더(15)의 제2 시간 T2 경과 후의 제2 미래 시각의 목표 속도를 연산한다(도 9에 도시하는 스텝 S90A). 따라서, 제3 기간 S3에서는, 도 11에 도시하는 바와 같이 기간 S2(b)의 경우와 마찬가지로, 암 실린더(16)의 속도 지령이 조작 장치(52)의 조작에 따라서 출력됨과 함께, 붐 실린더(15)의 속도 지령이 자체의 응답 지연 시간(제2 시간 T2)을 고려하면서 암 실린더(16)의 속도 지령에 대한 응답 지연 시간(제3 시간 T3)을 고려한 예측 동작에 대응한 것이 된다.

이와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 붐 실린더(15)의 응답 지연 시간과 암 실린더(16)의 응답 지연 시간이 다른 경우에도, 붐 실린더(15)의 응답 지연 시간에 대응하는 제2 시간 T2가 암 실린더(16)의 응답 지연 시간에 대응하는 제3 시간 T3보다도 짧은 관계(제2 시간 T2<제3 시간 T3)이면, 응답 지연 시간을 고려한 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도 지령을 출력하는 것이 가능하다. 이 때문에, 유압 액추에이터(15 내지 17)의 목표 속도에 대한 실제 속도의 응답 지연의 영향을 저감할 수 있다.

상술한 본 발명의 작업 기계의 제2 실시 형태에 관계되는 컨트롤러(80A)는 자세 검출 장치(30)의 검출 신호에 기초하는 복수의 유압 액추에이터(15, 16, 17)의 각각의 현 연산 주기의 실제 속도, 현 연산 주기보다도 소정의 제2 시간 T2만큼 과거의 연산 주기부터 현 연산 주기에 이르기까지의 사이에 연산한 붐 실린더(15)(제1 유압 액추에이터)의 속도 지령의 과거의 이력 및 제2 시간 T2보다도 오랜 시간인 소정의 제3 시간 T3만큼 현 연산 주기보다도 과거의 연산 주기부터 제2 시간 T2의 경과 후의 과거의 연산 주기에 이르기까지의 사이에 연산한 붐 실린더(15)(제1 유압 액추에이터) 이외의 유압 액추에이터(16, 17)의 각각의 속도 지령의 과거의 이력을 사용하여, 현 연산 주기로부터 제2 시간 T2의 경과 후에 있어서의 복수의 유압 액추에이터(15, 16, 17)의 각각의 속도의 예측값, 작업 장치의 자세의 예측값, 프론트 작업 장치(1)(작업 장치)의 제어점의 목표면에 대한 위치의 예측값을 연산하고, 연산 결과의 속도의 예측값, 자세의 예측값, 위치의 예측값을 기초로, 현 연산 주기로부터 제2 시간 T2의 경과 후에 프론트 작업 장치(1)(작업 장치)의 제어점을 목표면 상에 위치시키는 붐 실린더(15)(제1 유압 액추에이터)의 목표 속도를 붐 실린더(15)(제1 유압 액추에이터)의 현 연산 주기의 속도 지령으로서 연산하고, 연산 결과의 붐 실린더(15)(제1 유압 액추에이터)의 현 연산 주기의 속도 지령에 기초하여 붐 실린더(15)(제1 유압 액추에이터)를 제어하기 위한 제어 신호를 출력하도록 구성되어 있다.

이 구성에 의하면, 현 연산 주기보다도 제2 시간 T2만큼 과거의 연산 주기부터 현 연산 주기에 이르기까지의 사이에 연산한 붐 실린더(15)(제1 유압 액추에이터)의 속도 지령의 과거의 이력 및 현 연산 주기보다도 제3 시간 T3만큼 과거의 연산 주기로부터 제2 시간 T2의 경과 후의 과거의 연산 주기에 이르기까지의 사이에 연산한 암 실린더(16) 및 버킷 실린더(17)(붐 실린더(15) 이외)의 속도 지령의 과거의 이력을 사용하여, 현 연산 주기로부터 제2 시간 T2의 경과 후에 있어서의 각종 예측값을 산출하고 있으므로, 붐 실린더(15)(제1 유압 액추에이터)와 암 실린더(16)(제2 유압 액추에이터)의 속도 지령에 대한 실제 속도의 응답 지연의 시간이 다른 경우에도, 제2 시간 T2를 붐 실린더(15)(제1 유압 액추에이터)의 당해 응답 지연 시간에 대략 일치하도록 설정함과 함께, 제3 시간 T3을 암 실린더(16)(제2 유압 액추에이터)의 당해 응답 지연 시간에 대략 일치하도록 설정함으로써, 각 유압 액추에이터(15, 16, 17)의 다른 응답 지연을 고려한 각종 예측값을 얻을 수 있다. 또한, 각 유압 액추에이터(15, 16, 17)의 다른 응답 지연을 고려한 각종 예측값을 기초로, 현 연산 주기로부터 제2 시간 T2의 경과 후에 프론트 작업 장치(1)(작업 장치)의 제어점이 목표면 상에 위치하는 붐 실린더(15)(제1 유압 액추에이터)의 목표 속도를 현 연산 주기의 속도 지령으로서 연산하므로, 붐 실린더(15)(제1 유압 액추에이터)의 응답 지연을 고려하면서 소정의 조건을 충족하는 붐 실린더(15)(제1 유압 액추에이터)의 속도 지령을 얻을 수 있다. 이러한 점에서, MC에 있어서의 각 유압 액추에이터(15, 16, 17)의 다른 응답 지연의 영향을 저감할 수 있으므로, 프론트 작업 장치(1)(작업 장치)의 동작 정밀도가 향상되어, 프론트 작업 장치(1)(작업 장치)의 제어점을 목표면 상을 따라서 이동시키는 것이 가능하게 된다.

[제3 실시 형태]

이어서, 본 발명의 작업 기계의 제3 실시 형태에 대하여 도 12 내지 도 15를 사용하여 설명한다. 먼저, 본 발명의 작업 기계의 제3 실시 형태에 있어서의 컨트롤러의 MC 연산부의 기능 구성에 대하여 도 12를 사용하여 설명한다. 도 12는 본 발명의 작업 기계의 제3 실시 형태의 일부를 구성하는 컨트롤러의 MC 연산부의 기능을 도시하는 블록도이다. 또한, 도 12에 있어서, 도 1 내지 도 11에 도시하는 부호와 동일 부호의 것은, 마찬가지의 부분이므로, 그의 상세한 설명은 생략한다.

도 12에 도시하는 본 발명의 작업 기계의 제3 실시 형태가 제2 실시 형태에 대하여 서로 다른 점은, 컨트롤러(80B)의 액추에이터 제어부(917B) 및 유압 펌프 제어부(918B)의 연산 결과에 대응하는 지령의 출력 시기가 다른 것이다. 제1 실시 형태에 관계되는 컨트롤러(80)의 액추에이터 제어부(917) 및 유압 펌프 제어부(918)는 각각, 각 연산 주기에 있어서의 각 유량 제어 밸브(45 내지 47)의 연산 결과인 목표 파일럿압 및 유압 펌프(42)의 목표 펌프 용적을 당해 연산 주기(현 시각)에 있어서의 유량 제어 밸브(45 내지 47)의 파일럿압 지령 및 유압 펌프(42)의 용적 지령으로서 출력하는 것이다. 그에 반하여 본 실시 형태에 관계되는 컨트롤러(80B)의 액추에이터 제어부(917B) 및 유압 펌프 제어부(918B)는 각각, 각 유량 제어 밸브(45 내지 47)의 파일럿압 지령에 대한 실제 파일럿압의 응답 지연의 시간 및 유압 펌프(42)의 펌프 용적 지령에 대한 실제 용적의 응답 지연의 시간을 고려하여, 각 연산 주기에 있어서의 각 유량 제어 밸브(45 내지 47)의 연산 결과인 목표 파일럿압 및 유압 펌프(42)의 목표 펌프 용적을 지연시켜서 각 유량 제어 밸브(45 내지 47)의 파일럿압 지령 및 유압 펌프(42)의 펌프 용적 지령으로서 출력하는 것이다.

구체적으로는, 액추에이터 제어부(917B)는 각 유량 제어 밸브(45 내지 47)의 파일럿압 지령에 대한 실제 파일럿압의 응답 지연 시간과 대략 일치하는 제4 시간 T4에 기초하여 지연 시간을 설정하고, 각 연산 주기의 연산 결과인 각 유량 제어 밸브(45 내지 47)의 목표 파일럿압을 당해 지연 시간 후에 파일럿압 지령으로서 전자 비례 밸브 제어부(93)로 출력한다. 즉, 현 연산 주기보다도 지연 시간분 과거의 연산 주기에 있어서 연산한 각 유량 제어 밸브(45 내지 47)의 목표 파일럿압을 현 시각(현 연산 주기)의 파일럿압 지령으로서 출력한다. 당해 지연 시간은, 예를 들어, 암 실린더(16)의 속도 지령에 대한 실제 속도의 응답 지연 시간에 대략 일치하는 제3 시간 T3으로부터 상기 제4 시간 T4를 차감한 시간(T3-T4)이다. 단, 제4 시간 T4가 제3 시간 T3보다도 짧은 경우에 한하여 본 실시 형태의 적용이 가능하다.

또한, 유압 펌프 제어부(918B)는 유압 펌프(42)의 펌프 용적 지령에 대한 실제 용적의 응답 지연 시간에 대략 일치하는 제5 시간 T5에 기초하여 지연 시간을 설정하고, 각 연산 주기의 연산 결과인 유압 펌프(42)의 목표 펌프 용적을 당해 지연 시간 후에 펌프 용적 지령으로서 레귤레이터 제어부(94)로 출력한다. 즉, 현 연산 주기보다도 지연 시간분 과거의 연산 주기에 있어서 연산한 유압 펌프(42)의 목표 펌프 용적을 현 시각(현 연산 주기)의 펌프 용적 지령으로서 출력한다. 당해 지연 시간은, 예를 들어, 상기 제3 시간 T3으로부터 상기 제5 시간 T5를 차감한 시간(T3-T5)이다. 단, 제5 시간 T5가 제3 시간 T3보다도 짧은 경우에 한하여 본 실시 형태의 적용이 가능하다.

이어서, 제3 실시 형태에 관계되는 컨트롤러의 액추에이터 제어부에 있어서의 연산의 처리 수순의 일례에 대하여 도 13을 사용하여 설명한다. 도 13은 도 12에 도시하는 컨트롤러의 액추에이터 제어부에 있어서의 연산의 처리 수순의 일례를 도시하는 흐름도이다.

액추에이터 제어부(917B)는 우선, 파일럿압 지령의 출력 지연 시간을 설정한다(스텝 S310). 구체적으로는, 지연 시간은, 상술한 바와 같이, 제3 시간 T3으로부터 제4 시간 T4를 차감한 시간(T3-T4)이다. 이어서, 속도 지령 연산부(916A)의 연산 결과인 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도 지령을 도입하고(스텝 S320), 도입한 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도 지령에 기초하여 각 유압 액추에이터(15 내지 17)에 대응하는 유량 제어 밸브(45 내지 47)의 목표 파일럿압을 연산한다(스텝 S330). 그 후, 스텝 S310에서 설정한 지연 시간(T3-T4)분만큼 과거의 연산 주기에 있어서 연산한 목표 파일럿압을 현 시각의 파일럿압 지령으로서 전자 비례 밸브 제어부(93)로 출력한다(스텝 S340). 스텝 S340의 처리를 종료하면, 다시 스텝 S320 내지 S340의 처리(다음 연산 주기)를 행한다.

이어서, 제3 실시 형태에 관계되는 컨트롤러의 유압 펌프 제어부에 있어서의 연산의 처리 수순의 일례에 대하여 도 14를 사용하여 설명한다. 도 14는 도 12에 도시하는 컨트롤러의 유압 펌프 제어부에 있어서의 연산의 처리 수순의 일례를 도시하는 흐름도이다.

유압 펌프 제어부(918B)는 우선, 펌프 용적 지령의 출력 지연 시간을 설정한다(스텝 S410). 구체적으로는, 지연 시간은, 상술한 바와 같이, 제3 시간 T3으로부터 제5 시간 T5를 차감한 시간(T3-T5)이다. 이어서, 속도 지령 연산부(916A)의 연산 결과인 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도 지령을 도입하고(스텝 S420), 도입한 각 유압 액추에이터(15 내지 17)의 속도 지령에 기초하여 유압 펌프(42)의 목표 펌프 용적을 연산한다(스텝 S430). 그 후, 스텝 S410에서 설정한 지연 시간(T3-T5)분만큼 과거의 연산 주기에 있어서 연산한 목표 펌프 용적을 현 시각의 펌프 용적 지령으로서 레귤레이터 제어부(94)로 출력한다(스텝 S440). 스텝 S440의 처리를 종료하면, 다시 스텝 S420 내지 S440의 처리(다음 연산 사이클)를 행한다.

이어서, 본 발명의 작업 기계의 제3 실시 형태의 동작 및 효과에 대하여 도 15를 사용하여 설명한다. 도 15는 본 발명의 작업 기계의 제3 실시 형태에 있어서의 MC 실행 시의 유압 액추에이터의 속도 정보에 대한 제어 밸브의 파일럿압 정보 및 유압 펌프의 펌프 용적 정보의 관계를 도시하는 설명도이다. 도 15 중, 상단도는 유압 액추에이터의 목표 속도, 속도 지령, 실제 속도의 시간 이력을, 중단도는 유량 제어 밸브의 목표 파일럿압 및 파일럿압 지령의 시간 이력을, 하단도는 유압 펌프의 목표 펌프 용적 및 펌프 용적 지령의 시간 이력을 나타내고 있다. 여기에서는, 제2 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 암 조작용의 제2 조작 장치(52)의 암 크라우드 조작이 오퍼레이터에 의해 입력됨으로써, MC에 의한 수평 굴삭 동작이 행하여지는 경우에 대하여 설명한다.

도 15에 있어서, 암 크라우드 조작이 입력되면, 속도 지령 연산부(916A)는 당해 조작을 기초로 암 실린더(16)의 제3 시간 T3 경과 후의 목표 속도를 연산하고, 당해 목표 속도를 현 시각(현 연산 주기)의 속도 지령으로서 출력한다.

액추에이터 제어부(917B)는 속도 지령 연산부(916A)의 출력인 현 시각(현 연산 주기)의 속도 지령을 기초로 목표 파일럿압을 연산하고, 연산 결과의 목표 파일럿압을 파일럿압 지령으로서 현 시각(현 연산 주기)으로부터 S310에서 설정한 지연 시간(제3 시간 T3-제4 시간 T4)만큼 지연시키고 나서 출력한다. 즉, 액추에이터 제어부(917B)의 파일럿압 지령은, 도 15에 도시하는 바와 같이, 당해 파일럿압 지령의 연산의 기초로 된 속도 지령 연산부(916A)의 속도 지령의 출력에 대하여 지연 시간(제3 시간 T3-제4 시간 T4)만큼 지연되어서 출력된다. 이때, 각 유량 제어 밸브(45 내지 47)에 실제로 입력되는 파일럿압은, 파일럿압 지령에 따라서 변화하는데, 당해 파일럿압 지령의 출력에 대하여 제4 시간 T4의 지연 시간을 갖고 대략 일치하게 된다.

또한, 유압 펌프 제어부(918B)는 속도 지령 연산부(916A)의 출력인 현 시각(현 연산 주기)의 속도 지령을 기초로 목표 펌프 용적을 연산하고, 연산 결과의 목표 펌프 용적을 펌프 용적 지령으로서 현 시각(현 연산 주기)으로부터 S410에서 설정한 지연 시간(제3 시간 T3-제5 시간 T5)만큼 지연시키고 나서 출력한다. 즉, 유압 펌프 제어부(918B)의 펌프 용적 지령은, 도 15에 도시하는 바와 같이, 당해 펌프 용적 지령의 연산의 기초로 된 속도 지령 연산부(916A)의 속도 지령의 출력에 대하여 지연 시간(제3 시간 T3-제5 시간 T5)만큼 지연되어서 출력된다. 이때, 유압 펌프(42)의 실제 펌프 용적은, 펌프 용적 지령에 따라서 변화하는데, 당해 펌프 용적 지령의 출력에 대하여 제5 시간 T5의 지연 시간을 갖고 대략 일치하게 된다.

이와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 유량 제어 밸브(45 내지 47)의 파일럿압 지령에 대한 실제 파일럿압의 응답 지연 시간과 유압 펌프(42)의 펌프 용적 지령에 대한 실제 펌프 용적의 응답 지연 시간이 다른 경우에도, 유량 제어 밸브(45 내지 47)의 응답 지연 시간에 대응하는 제4 시간 T4가 암 실린더(16)의 응답 지연 시간에 대응하는 제3 시간 T3보다도 짧고, 또한, 유압 펌프(42)의 응답 지연 시간에 대응하는 제5 시간 T5가 암 실린더(16)의 응답 지연 시간에 대응하는 제3 시간 T3보다도 짧은 관계(제4 시간 T4<제3 시간 T3 또한 제5 시간 T5<제3 시간 T3)이면, 당해 응답 지연을 고려한 유량 제어 밸브(45 내지 47)의 파일럿압 지령 및 유압 펌프(42)의 펌프 용적 지령을 출력하는 것이 가능하다. 이 때문에, 도 15의 상단도에 도시하는 바와 같이, 암 실린더(16)의 속도 지령에 대한 실제 속도의 응답 지연의 영향을 저감할 수 있다.

상술한 본 발명의 작업 기계의 제3 실시 형태에 있어서는, 복수의 유량 제어 밸브(45, 46, 47)(제어 밸브)가 각각 파일럿압의 작용에 의해 구동하는 유압 파일럿식이다. 또한, 컨트롤러(80B)는 연산 결과의 복수의 유압 액추에이터(15, 16, 17)의 각각의 속도 지령에 따라, 복수의 유압 액추에이터(15, 16, 17)의 각각에 대응하는 유량 제어 밸브(45, 46, 47)(제어 밸브)를 구동시키기 위한 목표 파일럿압을 연산하고, 연산 결과의 목표 파일럿압을, 제3 시간 T3 이하인 소정의 제4 시간 T4를 제3 시간 T3으로부터 감한 시간분만큼 현 연산 주기로부터 지연시켜서 파일럿압 지령으로서 출력하도록 구성되어 있다.

이 구성에 의하면, 제4 시간 T4를 유량 제어 밸브(45, 46, 47)(제어 밸브)의 파일럿압 지령에 대한 실제 파일럿압의 응답 지연 시간에 대략 일치하도록 설정함으로써, 유량 제어 밸브(45 내지 47)의 당해 응답 지연 및 유량 제어 밸브(45 내지 47)의 당해 응답 지연과 암 실린더(16)의 응답 지연의 관계를 고려하여 각 유량 제어 밸브(45 내지 47)의 파일럿압 지령을 출력하는 것이 가능하게 되므로, 각 유압 액추에이터(15, 16, 17)의 속도 지령에 대한 실제 속도의 응답 지연의 영향을 저감할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 유압 펌프(42)가 펌프 용적을 변경 가능한 레귤레이터(42a)를 갖는다. 컨트롤러(80B)는 연산 결과의 복수의 유압 액추에이터(15, 16, 17)의 속도 지령에 따라서 유압 펌프(42)의 목표 펌프 용적을 연산하고, 연산 결과의 목표 펌프 용적을, 제3 시간 T3 이하인 소정의 제5 시간 T5를 제3 시간 T3으로부터 감한 시간분만큼 현 연산 주기로부터 지연시켜서 펌프 용적 지령으로서 레귤레이터(42a)로 출력하도록 구성되어 있다.

이 구성에 의하면, 제5 시간 T5를 유압 펌프(42)의 펌프 용적 지령에 대한 실제 펌프 용적의 응답 지연 시간에 대략 일치하도록 설정함으로써, 유압 펌프(42)의 당해 응답 지연 및 유압 펌프(42)의 당해 응답 지연과 암 실린더(16)의 응답 지연의 관계를 고려하여 유압 펌프(42)의 펌프 용적 지령을 출력하는 것이 가능하게 되므로, 각 유압 액추에이터(15, 16, 17)의 속도 지령에 대한 실제 속도의 응답 지연의 영향을 저감할 수 있다.

[기타의 실시 형태]

또한, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 여러가지 변형예가 포함된다. 상술한 실시 형태는 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위하여 상세하게 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 어떤 실시 형태의 구성의 일부를 다른 실시 형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 또한, 어떤 실시 형태의 구성에 다른 실시 형태의 구성을 첨가하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시 형태의 구성의 일부에 대해서, 다른 구성의 추가, 삭제, 치환을 하는 것도 가능하다.

예를 들어, 상술한 제1 내지 제3 실시 형태에 있어서는, 프론트 작업 장치(1)(작업 장치)의 선단의 작업구(어태치먼트)로서 버킷(13)을 구비하는 유압 셔블을 예시하였다. 그러나, 브레이커나 마그네트 등의 버킷(13) 이외의 어태치먼트를 구비하는 유압 셔블에 대해서도 본 발명을 적용하는 것이 가능하다. 또한, 복수의 피구동 부재(붐(11), 암(12), 어태치먼트 등)를 연결하여 구성된 다관절형의 작업 장치를 갖는 것이면, 유압 셔블 이외의 각종 작업 기계에 대해서도 본 발명을 적용하는 것도 가능하다.

또한, 상술한 실시 형태에 있어서는, 오퍼레이터에 의해 제2 조작 장치(52)의 암 크라우드 조작이 입력된 경우에 있어서 붐 실린더(15)를 강제적으로 동작시키는 제어에 대하여 설명하였다. 그러나, 오퍼레이터의 조작에 의하지 않고 프론트 작업 장치(1)가 작업을 행하는 무인 작업 기계에 대해서도 본 발명을 적용하는 것이 가능하다. 즉, 소정의 조건 하에서, 조작 장치(51 내지 53)의 조작에 의하지 않는 붐 실린더(15), 암 실린더(16), 버킷 실린더(17)의 어느 동작에 따라, 나머지의 적어도 하나의 유압 실린더를 강제적으로 동작시키는 제어에 대하여 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.

또한, 상술한 제3 실시 형태에 있어서는, 붐 실린더(15)의 속도 지령에 대한 실제 속도의 응답 지연의 시간이 대략 제2 시간 T2인 한편, 암 실린더(16)의 속도 지령에 대한 실제 속도의 응답 지연의 시간이 대략 제3 시간 T3인 경우(제2 실시 형태의 경우)를 전제로 하여, 컨트롤러(80B)의 액추에이터 제어부(917B) 및 유압 펌프 제어부(918B)가 지령 출력의 지연 시간을 설정하는 예를 나타냈다. 그에 반하여 붐 실린더(15) 및 암 실린더(16)의 속도 지령에 대한 실제 속도의 응답 지연의 시간이 공통으로 대략 제1 시간 T1일 경우(제1 실시 형태의 경우)를 전제로 하여, 컨트롤러(80B)의 액추에이터 제어부(917B) 및 유압 펌프 제어부(918B)의 지령 출력의 지연 시간을 설정하는 것도 가능하다. 이 경우, 액추에이터 제어부(917B)가 설정하는 지연 시간은, 암 실린더(16)의 속도 지령에 대한 실제 속도의 응답 지연 시간에 대략 일치하는 상술한 제1 시간 T1로부터 각 유량 제어 밸브(45 내지 47)의 파일럿압 지령에 대한 실제 파일럿압의 응답 지연 시간에 대략 일치하는 상술한 제4 시간 T4를 차감한 시간(T1-T4)이 된다. 또한, 유압 펌프 제어부(918B)가 설정하는 지연 시간은, 상술한 제1 시간 T1로부터 유압 펌프(42)의 펌프 용적 지령에 대한 실제 용적의 응답 지연 시간에 대략 일치하는 상술한 제5 시간 T5를 차감한 시간(T1-T5)이 된다. 이 경우에 있어서도, 제3 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

1: 프론트 작업 장치(작업 장치)
11: 붐
12: 암
15: 붐 실린더(제1 유압 액추에이터)
16: 암 실린더(제2 유압 액추에이터)
17: 버킷 실린더(유압 액추에이터)
30: 자세 검출 장치
42: 유압 펌프
42a: 레귤레이터
45: 제1 유량 제어 밸브(제어 밸브)
46: 제2 유량 제어 밸브(제어 밸브)
47: 제3 유량 제어 밸브(제어 밸브)
80, 80A, 80B: 컨트롤러

Claims (8)

1. 작업을 행하는 작업 장치와,
   상기 작업 장치를 구동하는 복수의 유압 액추에이터와,
   상기 복수의 유압 액추에이터에 압유를 공급하는 유압 펌프와,
   상기 유압 펌프로부터 상기 복수의 유압 액추에이터의 각각에 대하여 공급되는 압유의 흐름을 각각 제어하는 복수의 제어 밸브와,
   상기 작업 장치의 자세를 검출하는 자세 검출 장치와,
   상기 복수의 액추에이터의 각각의 속도 지령을 연산 주기마다 연산하고, 연산 결과의 상기 복수의 유압 액추에이터의 각각의 속도 지령에 기초하여 상기 복수의 유압 액추에이터의 각각을 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 컨트롤러를 구비하고,
   상기 컨트롤러는,
   상기 복수의 유압 액추에이터 중, 제2 유압 액추에이터의 동작에 따라서 제1 유압 액추에이터의 동작을 미리 정한 조건 하에서 제어하는 경우,
   상기 자세 검출 장치의 검출 신호를 기초로 현 연산 주기에 있어서의 상기 복수의 유압 액추에이터의 각각의 실제 속도를 연산하고,
   연산 결과의 상기 복수의 유압 액추에이터의 각각의 실제 속도 및 현 연산 주기보다도 과거의 연산 주기로 연산한 상기 복수의 유압 액추에이터의 각각의 속도 지령의 과거의 이력을 사용하여, 상기 조건을 충족하는 현 연산 주기의 상기 제1 유압 액추에이터의 속도 지령을 연산하고,
   연산 결과의 상기 제1 유압 액추에이터의 현 연산 주기의 속도 지령에 기초하여 상기 제1 유압 액추에이터를 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는
   것을 특징으로 하는 작업 기계.
2. 제1항에 있어서,
   상기 조건은, 상기 작업 장치의 미리 정한 제어점을 미리 정한 목표면 상에 위치시키는 것이며,
   상기 컨트롤러는,
   상기 자세 검출 장치의 검출 신호에 기초하는 상기 복수의 유압 액추에이터의 각각의 현 연산 주기의 실제 속도 및 현 연산 주기보다도 소정의 제1 시간만큼 과거의 연산 주기부터 현 연산 주기에 이르기까지의 사이에 연산한 상기 복수의 유압 액추에이터의 각각의 속도 지령의 과거의 이력을 사용하여, 현 연산 주기로부터 상기 제1 시간의 경과 후에 있어서의 상기 복수의 유압 액추에이터의 각각의 속도의 예측값, 상기 작업 장치의 자세의 예측값, 상기 작업 장치의 상기 제어점의 상기 목표면에 대한 위치의 예측값을 연산하고,
   연산 결과의 속도의 예측값, 자세의 예측값, 위치의 예측값을 기초로, 현 연산 주기로부터 상기 제1 시간의 경과 후에 상기 작업 장치의 상기 제어점을 상기 목표면 상에 위치시키는 상기 제1 유압 액추에이터의 목표 속도를 상기 제1 유압 액추에이터의 현 연산 주기의 속도 지령으로서 연산하고,
   연산 결과의 상기 제1 유압 액추에이터의 현 연산 주기의 속도 지령에 기초하여 상기 제1 유압 액추에이터를 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는
   것을 특징으로 하는 작업 기계.
3. 제1항에 있어서,
   상기 조건은, 상기 작업 장치의 미리 정한 제어점을 미리 정한 목표면 상에 위치시키는 것이며,
   상기 컨트롤러는,
   상기 자세 검출 장치의 검출 신호에 기초하는 상기 복수의 유압 액추에이터의 각각의 현 연산 주기의 실제 속도, 현 연산 주기보다도 소정의 제2 시간만큼 과거의 연산 주기부터 현 연산 주기에 이르기까지의 사이에 연산한 상기 제1 유압 액추에이터의 속도 지령의 과거의 이력 및 상기 제2 시간보다도 오랜 시간인 소정의 제3 시간만큼 현 연산 주기보다도 과거의 연산 주기로부터 상기 제2 시간의 경과 후의 과거의 연산 주기에 이르기까지의 사이에 연산한 상기 제1 유압 액추에이터 이외의 유압 액추에이터의 각각의 속도 지령의 과거의 이력을 사용하여, 현 연산 주기로부터 상기 제2 시간의 경과 후에 있어서의 상기 복수의 유압 액추에이터의 각각의 속도의 예측값, 상기 작업 장치의 자세의 예측값, 상기 작업 장치의 상기 제어점의 상기 목표면에 대한 위치의 예측값을 연산하고,
   연산 결과의 속도의 예측값, 자세의 예측값, 위치의 예측값을 기초로, 현 연산 주기로부터 상기 제2 시간의 경과 후에 상기 작업 장치의 상기 제어점을 상기 목표면 상에 위치시키는 상기 제1 유압 액추에이터의 목표 속도를 상기 제1 유압 액추에이터의 현 연산 주기의 속도 지령으로서 연산하고,
   연산 결과의 상기 제1 유압 액추에이터의 현 연산 주기의 속도 지령에 기초하여 상기 제1 유압 액추에이터를 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는
   것을 특징으로 하는 작업 기계.
4. 제2항에 있어서,
   상기 복수의 제어 밸브는 각각, 파일럿압의 작용에 의해 구동하는 유압 파일럿식이며,
   상기 컨트롤러는,
   연산 결과의 상기 복수의 유압 액추에이터의 각각의 속도 지령에 따라, 상기 복수의 유압 액추에이터의 각각에 대응하는 제어 밸브를 구동시키기 위한 목표 파일럿압을 연산하고,
   연산 결과의 목표 파일럿압을, 상기 제1 시간 이하인 소정의 제4 시간을 상기 제1 시간으로부터 감한 시간분만큼 현 연산 주기로부터 지연시켜서 파일럿압 지령으로서 출력하는
   것을 특징으로 하는 작업 기계.
5. 제3항에 있어서,
   상기 복수의 제어 밸브는 각각, 파일럿압의 작용에 의해 구동하는 유압 파일럿식이며,
   상기 컨트롤러는,
   연산 결과의 상기 복수의 유압 액추에이터의 각각의 속도 지령에 따라, 상기 복수의 유압 액추에이터의 각각에 대응하는 제어 밸브를 구동시키기 위한 목표 파일럿압을 연산하고,
   연산 결과의 목표 파일럿압을, 상기 제3 시간 이하인 소정의 제4 시간을 상기 제3 시간으로부터 감한 시간분만큼 현 연산 주기로부터 지연시켜서 파일럿압 지령으로서 출력하는
   것을 특징으로 하는 작업 기계.
6. 제2항에 있어서,
   상기 유압 펌프는, 펌프 용적을 변경 가능한 레귤레이터를 갖고,
   상기 컨트롤러는,
   연산 결과의 상기 복수의 유압 액추에이터의 속도 지령에 따라, 상기 유압 펌프의 목표 펌프 용적을 연산하고,
   연산 결과의 목표 펌프 용적을, 상기 제1 시간 이하인 소정의 제5 시간을 상기 제1 시간으로부터 감한 시간분만큼 현 연산 주기로부터 지연시켜서 펌프 용적 지령으로서 상기 레귤레이터로 출력하는
   것을 특징으로 하는 작업 기계.
7. 제3항에 있어서,
   상기 유압 펌프는, 펌프 용적을 변경 가능한 레귤레이터를 갖고,
   상기 컨트롤러는,
   연산 결과의 상기 복수의 유압 액추에이터의 속도 지령에 따라, 상기 유압 펌프의 목표 펌프 용적을 연산하고,
   연산 결과의 목표 펌프 용적을, 상기 제3 시간 이하인 소정의 제5 시간을 상기 제3 시간으로부터 감한 시간분만큼 현 연산 주기로부터 지연시켜서 펌프 용적 지령으로서 상기 레귤레이터로 출력하는
   것을 특징으로 하는 작업 기계.
8. 제1항에 있어서,
   상기 작업 장치는, 붐 및 암을 포함하는 프론트 작업 장치이며,
   상기 제1 유압 액추에이터는, 상기 붐을 구동하는 붐 실린더이며,
   상기 제2 유압 액추에이터는, 상기 암을 구동하는 암 실린더인
   것을 특징으로 하는 작업 기계.

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