KR20230066472A - 작업 기계 - Google Patents

Abstract

작업 기계는, 선회체와, 작업 장치와, 선회체의 위치 정보를 검출하는 위치 검출 장치와, 작업 기계의 자세에 관한 정보를 검출하는 자세 검출 장치와, 목표 형상 데이터, 선회체의 위치 정보, 및 작업 기계의 자세에 관한 정보에 기초하여 설정되는 목표면에 기초하여 머신 컨트롤을 실행하는 제어 장치를 구비한다. 제어 장치는, 위치 검출 장치에 의해 선회체의 위치 정보를 취득할 수 없게 된 경우에, 그때에 자세 검출 장치에 의해 검출되는 선회체의 선회 각도 정보를 기준 선회 각도 정보로서 기억시키고, 선회체가, 기준 선회 각도 정보에 기초하여 정해지는 선회 범위의 외측에 위치한 때에는, 머신 컨트롤의 실행을 금지하고, 선회체가, 선회 범위의 내측에 위치할 때, 및 선회 범위의 외측에 위치한 후, 다시 내측에 위치한 때에는, 머신 컨트롤의 실행을 허가한다.

Description

작업 기계

본 발명은, 작업 기계에 관한 것이다.

작업구를 갖는 작업 장치를 구비하는 작업 기계를 제어하는 제어 시스템이 알려져 있다(특허문헌 1 참조). 특허문헌 1에 기재된 제어 시스템은, 위치 검출 장치에 의해 검출된 위치 정보에 기초하여 작업 장치의 위치를 구하고, 또한 목표 형상을 나타내는 목표 시공면의 정보로부터 목표 굴삭 지형 정보를 생성하고, 목표 굴삭 지형 정보에 기초하여, 작업 장치가 굴삭 대상에 접근하는 방향의 속도가 제한 속도 이하로 되도록 제어하는 굴삭 제어를 실행한다. 이 제어 시스템은, 굴삭 제어를 실행 중에 목표 굴삭 지형 정보를 취득할 수 없는 경우, 취득할 수 없게 된 시점보다도 전의 목표 굴삭 지형 정보를 사용하여 굴삭 제어를 계속한다.

또한, 특허문헌 1에 기재된 제어 시스템은, 목표 굴삭 지형 정보를 취득할 수 없게 된 시점보다도 전의 목표 굴삭 지형 정보를, 미리 정해진 일정한 시간 보유하고, 일정 시간의 경과, 작업 기계의 주행, 또는 작업 장치가 설치된 선회체의 선회에 의해, 목표 굴삭 지형 정보의 보유를 종료하여, 실행 중인 굴삭 제어를 종료한다.

국제 공개 제2015/181990호

특허문헌 1에 기재된 제어 시스템에서는, 예를 들어, 굴삭물을 덤프 트럭 등의 운반 차량에 적재할 때에 선회체를 선회시키면, 목표 굴삭 지형 정보의 보유가 종료된다. 이 때문에, 그 이후에는, 목표 굴삭 지형 정보를 취득할 수 있는 상태로 될 때까지는, 굴삭 제어를 실행할 수 없게 되어, 작업 효율이 저하된다는 문제가 있다.

본 발명은, 작업 효율의 저하의 억제가 가능한 작업 기계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 양태에 의한 작업 기계는, 주행체와, 상기 주행체 상에 선회 가능하게 설치되는 선회체와, 상기 선회체에 설치되는 작업 장치와, 상기 선회체의 위치 정보를 검출하는 위치 검출 장치와, 상기 선회체의 선회 각도를 포함하는 작업 기계의 자세에 관한 정보를 검출하는 자세 검출 장치와, 목표 형상 데이터를 취득하고, 취득한 상기 목표 형상 데이터, 상기 선회체의 위치 정보, 및 상기 작업 기계의 자세에 관한 정보에 기초하여 목표면을 설정하고, 상기 목표면에 기초하여 상기 작업 장치를 제어하는 머신 컨트롤을 실행하는 제어 장치를 구비한다. 상기 제어 장치는, 상기 위치 검출 장치에 의해 상기 선회체의 위치 정보를 취득할 수 없게 된 경우에, 그때에 상기 자세 검출 장치에 의해 검출되는 상기 선회체의 선회 각도 정보를 기준 선회 각도 정보로서 기억시키고, 상기 선회체가, 상기 기준 선회 각도 정보에 기초하여 정해지는 선회 범위의 외측에 위치한 때에는, 상기 목표면에 기초한 상기 머신 컨트롤의 실행을 금지하고, 상기 선회체가, 상기 선회 범위의 내측에 위치할 때, 및 상기 선회 범위의 외측에 위치한 후, 다시 내측에 위치한 때에는, 상기 목표면에 기초한 상기 머신 컨트롤의 실행을 허가한다.

본 발명에 의하면, 작업 효율의 저하의 억제가 가능한 작업 기계를 제공할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관한 유압 셔블의 사시도.
도 2는, 유압 셔블에 탑재된 유압 구동 장치의 개략 구성도.
도 3은, 유압 제어 유닛의 구성도.
도 4는, 컨트롤러의 기능 블록도.
도 5는, 유압 셔블에 있어서의 좌표계(셔블 기준 좌표계)를 나타내는 도면.
도 6은, 버킷의 선단부가 보정 후의 목표 속도 벡터 Vca대로 제어된 때의, 버킷의 선단부의 궤적의 일 예를 나타내는 도면.
도 7은, 머신 컨트롤에 의한 수평 굴삭 동작의 예를 도시하는 도면.
도 8은, 목표면 설정부의 기능의 상세에 대해 설명하는 도면.
도 9는, 선회 자세 판정부에 의한 선회 자세의 판정 처리의 내용에 대해 설명하는 도면.
도 10a는, 목표면 생성부에 의한 일시 목표면의 생성 처리의 내용에 대해 설명하는 도면이고, 목표면의 구배 αs에 대해 나타낸다.
도 10b는, 목표면 생성부에 의한 일시 목표면의 생성 처리의 내용에 대해 설명하는 도면이고, 일시 목표면 Stb에 대해 나타낸다.
도 11은, 연직 거리 H와 오프셋양 Hos의 관계에 대해 나타내는 도면.
도 12는, 컨트롤러에 의해 실행되는 목표면 설정 처리의 내용에 대해 나타내는 흐름도.
도 13은, 도 12의 일시 목표면 생성 처리(스텝 S120)의 내용에 대해 나타내는 흐름도.
도 14는, 본 실시 형태의 변형예에 관한 컨트롤러에 의한 일시 목표면의 생성 처리의 내용에 대해 설명하는 도면.

이하, 본 발명의 실시 형태에 관한 작업 기계로서 유압 셔블을 예로 들어, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 각 도면 중, 동등한 부재에는 동일한 부호를 붙여, 중복된 설명은 적절히 생략한다.

도 1은, 본 실시 형태에 관한 유압 셔블(1)의 사시도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 유압 셔블(작업 기계)(1)은, 차체(기체)(1A)와, 차체(1A)에 설치되는 다관절형의 프런트 작업 장치(이하, 간단히 작업 장치로 기재함)(1B)를 구비한다. 차체(1A)는, 주행체(11)와, 주행체(11) 상에 선회 가능하게 설치되는 선회체(12)를 구비한다. 주행체(11)는, 주행 우측 모터(도시되지 않음) 및 주행 좌측 모터(3b)에 의해 주행 구동된다. 선회체(12)는, 선회 유압 모터(4)에 의해 선회 구동된다.

작업 장치(1B)는, 회동 가능하게 연결되는 복수의 피구동 부재(8, 9, 10), 및 피구동 부재를 구동하는 복수의 유압 실린더(5, 6, 7)를 갖고, 선회체(12)에 설치된다. 본 실시 형태에서는, 3개의 피구동 부재로서의 붐(8), 암(9) 및 버킷(10)이, 직렬적으로 연결된다. 붐(8)은, 그 기단부가 선회체(12)의 전방부에 있어서 붐 핀(91)(도 5 참조)에 의해 회동 가능하게 연결된다. 암(9)은, 그 기단부가 붐(8)의 선단부에 있어서 암 핀(92)(도 5 참조)에 의해 회동 가능하게 연결된다. 작업구인 버킷(10)은, 암(9)의 선단부에 있어서 버킷 핀(93)(도 5 참조)에 의해 회동 가능하게 연결된다. 붐 핀(91), 암 핀(92), 버킷 핀(93)은, 서로 평행으로 배치되고, 각 피구동 부재(8, 9, 10)는 동일면 내에서 상대 회전 가능하게 되어 있다.

붐(8)은, 붐 실린더(5)의 신축 동작에 의해 회동한다. 암(9)은, 암 실린더(6)의 신축 동작에 의해 회동한다. 버킷(10)은, 버킷 실린더(7)의 신축 동작에 의해 회동한다. 붐 실린더(5)는, 그 일단부 측이 붐(8)에 접속되고 타단부 측이 선회체(12)의 프레임에 접속되어 있다. 암 실린더(6)는, 그 일단부 측이 암(9)에 접속되고 타단부 측이 붐(8)에 접속되어 있다. 버킷 실린더(7)는, 그 일단부 측이 버킷 링크(링크 부재)를 통해 버킷(10)에 접속되고 타단부 측이 암(9)에 접속되어 있다.

선회체(12)의 전방부 좌측에는, 오퍼레이터가 탑승하는 운전실(1C)이 마련되어 있다. 운전실(1C)에는, 주행체(11)에 대한 동작 지시를 행하기 위한 주행 우측 레버(13a) 및 주행 좌측 레버(13b)와, 붐(8), 암(9), 버킷(10) 및 선회체(12)에 대한 동작 지시를 행하기 위한 조작 우측 레버(14a) 및 조작 좌측 레버(14b)가 배치되어 있다.

붐(8)을 선회체(12)에 연결하는 붐 핀(91)에는, 붐(8)의 회동 각도(붐 각도 α)를 검출하는 각도 센서(21)가 설치되어 있다. 암(9)을 붐(8)에 연결하는 암 핀(92)에는, 암(9)의 회동 각도(암 각도 β)를 검출하는 각도 센서(22)가 설치되어 있다. 버킷(10)을 암(9)에 연결하는 버킷 핀(93)에는, 버킷(10)의 회동 각도(버킷 각도 γ)를 검출하는 각도 센서(23)가 설치되어 있다. 선회체(12)에는, 기준면(예를 들어 수평면)에 대한 선회체(12)(차체(1A))의 전후 방향의 경사각(피치 각도 φ) 및 좌우 방향의 경사각(롤 각도 ψ), 그리고, 선회 중심축에 직교하는 평면 내에 있어서의 주행체(11)에 대한 선회체(12)의 상대 각도(선회 각도 θ)를 검출하는 각도 센서(24)가 설치되어 있다. 각도 센서(21 내지 24)로부터 출력되는 각도 신호는, 후술하는 컨트롤러(20)(도 2 참조)에 입력된다.

도 2는, 도 1에 도시하는 유압 셔블(1)에 탑재된 유압 구동 장치(100)의 개략 구성도이다. 또한, 설명의 간략화를 위해, 도 2에서는, 붐 실린더(5), 암 실린더(6), 버킷 실린더(7) 및 선회 유압 모터(4)의 구동에 관계되는 부분만을 도시하고, 그 외의 유압 액추에이터의 구동에 관계되는 부분은 생략하고 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 유압 구동 장치(100)는, 유압 액추에이터(4 내지 7)와, 원동기(49)와, 원동기(49)에 의해 구동되는 유압 펌프(2) 및 파일럿 펌프(48)와, 유압 펌프(2)로부터 유압 액추에이터(4 내지 7)에 공급되는 작동유(작동 유체)의 방향 및 유량을 제어하는 유량 제어 밸브(16a 내지 16d)와, 유량 제어 밸브(16a 내지 16d)를 조작하기 위한 유압 파일럿 방식의 조작 장치(15A 내지 15D)와, 유압 제어 유닛(60)과, 셔틀 블록(17)과, 유압 셔블(1)의 각 부를 제어하는 제어 장치로서의 컨트롤러(20)를 구비하고 있다.

원동기(49)는, 유압 셔블(1)의 동력원이고, 예를 들어, 디젤 엔진 등의 내연 기관에 의해 구성된다. 유압 펌프(2)는, 한 쌍의 입출력 포트를 갖는 틸팅 경사판 기구(도시되지 않음)와, 경사판의 경사각을 조정하여 토출 용량(배기 용적)을 조정하는 레귤레이터(18)를 구비하고 있다. 레귤레이터(18)는, 후술하는 셔틀 블록(17)으로부터 공급되는 파일럿압에 의해 조작된다.

파일럿 펌프(48)는, 로크 밸브(51)를 통해 후술하는 파일럿압 제어 밸브(52 내지 59) 및 유압 제어 유닛(60)에 접속되어 있다. 로크 밸브(51)는, 운전실(1C)의 입구 부근에 마련된 게이트 로크 레버(도시되지 않음)의 조작에 따라 개폐된다. 게이트 로크 레버가 운전실(1C)의 입구를 제한하는 하강 위치(로크 해제 위치)로 조작된 때는, 컨트롤러(20)로부터의 지령에 의해 로크 밸브(51)가 개방된다. 이것에 의해, 파일럿 펌프(48)의 토출압(이하, 파일럿 1차압)이 파일럿압 제어 밸브(52 내지 59) 및 유압 제어 유닛(60)에 공급되어, 조작 장치(15A 내지 15D)에 의한 유량 제어 밸브(16a 내지 16d)의 조작이 가능해진다. 한편, 게이트 로크 레버가 운전실(1C)의 입구를 개방하는 상승 위치(로크 위치)로 조작된 때는, 컨트롤러(20)로부터의 지령에 의해 로크 밸브(51)가 폐쇄된다. 이것에 의해, 파일럿 펌프(48)로부터 파일럿압 제어 밸브(52 내지 59) 및 유압 제어 유닛(60)로의 파일럿 1차압의 공급이 정지되어, 조작 장치(15A 내지 15D)에 의한 유량 제어 밸브(16a 내지 16d)의 조작이 불능으로 된다.

조작 장치(15A)는, 붐(8)(붐 실린더(5))을 조작하는 조작 장치이며, 붐용 조작 레버(15a)와, 붐 상승용 파일럿압 제어 밸브(52)와, 붐 하강용 파일럿압 제어 밸브(53)를 갖는다. 여기서, 붐용 조작 레버(15a)는, 예를 들어 전후 방향으로 조작될 때의 조작 우측 레버(14a)(도 1 참조)에 상당한다.

붐 상승용 파일럿압 제어 밸브(52)는, 로크 밸브(51)를 통해 공급되는 파일럿 1차압을 감압하여, 붐용 조작 레버(15a)의 붐 상승 방향의 레버 스트로크(이하, 조작량)에 따른 파일럿압(이하, 붐 상승용 파일럿압)을 생성한다. 붐 상승용 파일럿압 제어 밸브(52)로부터 출력된 붐 상승용 파일럿압은, 유압 제어 유닛(60), 셔틀 블록(17) 및 파일럿 배관(529)을 통해 붐용 유량 제어 밸브(16a)의 한쪽(도시 좌측) 파일럿 수압부로 유도되어, 붐용 유량 제어 밸브(16a)를 도시 우측 방향으로 구동한다. 이것에 의해, 유압 펌프(2)로부터 토출된 작동유가 붐 실린더(5)의 보텀측에 공급됨과 함께 로드측의 작동유가 탱크(50)로 배출되어, 붐 실린더(5)가 신장한다.

붐 하강용 파일럿압 제어 밸브(53)는, 로크 밸브(51)를 통해 공급되는 파일럿 1차압을 감압하여, 붐용 조작 레버(15a)의 붐 하강 방향의 조작량에 따른 파일럿압(이하, 붐 하강용 파일럿압)을 생성한다. 붐 하강용 파일럿압 제어 밸브(53)로부터 출력된 붐 하강용 파일럿압은, 유압 제어 유닛(60), 셔틀 블록(17) 및 파일럿 배관(539)을 통해 붐용 유량 제어 밸브(16a)의 다른 쪽(도시 우측) 파일럿 수압부로 유도되어, 붐용 유량 제어 밸브(16a)를 도시 좌측 방향으로 구동한다. 이것에 의해, 유압 펌프(2)로부터 토출된 작동유가 붐 실린더(5)의 로드측에 공급됨과 함께 보텀측의 작동유가 탱크(50)로 배출되어, 붐 실린더(5)가 수축한다.

조작 장치(15B)는, 암(9)(암 실린더(6))을 조작하는 조작 장치이며, 암용 조작 레버(15b)와, 암 크라우드용 파일럿압 제어 밸브(54)와, 암 덤프용 파일럿압 제어 밸브(55)를 갖는다. 여기서, 암용 조작 레버(15b)는, 예를 들어 좌우 방향으로 조작될 때의 조작 좌측 레버(14b)(도 1 참조)에 상당한다.

암 크라우드용 파일럿압 제어 밸브(54)는, 로크 밸브(51)를 통해 공급되는 파일럿 1차압을 감압하여, 암용 조작 레버(15b)의 암 크라우드 방향의 조작량에 따른 파일럿압(이하, 암 크라우드용 파일럿압)을 생성한다. 암 크라우드용 파일럿압 제어 밸브(54)로부터 출력된 암 크라우드용 파일럿압은, 유압 제어 유닛(60), 셔틀 블록(17) 및 파일럿 배관(549)을 통해 암용 유량 제어 밸브(16b)의 한쪽(도시 좌측) 파일럿 수압부로 유도되어, 암용 유량 제어 밸브(16b)를 도시 우측 방향으로 구동한다. 이것에 의해, 유압 펌프(2)로부터 토출된 작동유가 암 실린더(6)의 보텀측에 공급됨과 함께 로드측의 작동유가 탱크(50)로 배출되어, 암 실린더(6)가 신장한다.

암 덤프용 파일럿압 제어 밸브(55)는, 로크 밸브(51)를 통해 공급되는 파일럿 1차압을 감압하여, 암용 조작 레버(15b)의 암 덤프 방향의 조작량에 따른 파일럿압(이하, 암 덤프용 파일럿압)을 생성한다. 암 덤프용 파일럿압 제어 밸브(55)로부터 출력된 암 덤프용 파일럿압은, 유압 제어 유닛(60), 셔틀 블록(17) 및 파일럿 배관(559)을 통해 암용 유량 제어 밸브(16b)의 다른 쪽(도시 우측) 파일럿 수압부로 유도되어, 암용 유량 제어 밸브(16b)를 도시 좌측 방향으로 구동한다. 이것에 의해, 유압 펌프(2)로부터 토출된 작동유가 암 실린더(6)의 로드측에 공급됨과 함께 보텀측의 작동유가 탱크(50)로 배출되어, 암 실린더(6)가 수축한다.

조작 장치(15C)는, 버킷(10)(버킷 실린더(7))을 조작하는 조작 장치이며, 버킷용 조작 레버(15c)와, 버킷 크라우드용 파일럿압 제어 밸브(56)와, 버킷 덤프용 파일럿압 제어 밸브(57)를 갖는다. 여기서, 버킷용 조작 레버(15c)는, 예를 들어 좌우 방향으로 조작될 때의 조작 우측 레버(14a)(도 1 참조)에 상당한다.

버킷 크라우드용 파일럿압 제어 밸브(56)는, 로크 밸브(51)를 통해 공급되는 파일럿 1차압을 감압하여, 버킷용 조작 레버(15c)의 버킷 크라우드 방향의 조작량에 따른 파일럿압(이하, 버킷 크라우드용 파일럿압)을 생성한다. 버킷 크라우드용 파일럿압 제어 밸브(56)로부터 출력된 버킷 크라우드용 파일럿압은, 유압 제어 유닛(60), 셔틀 블록(17) 및 파일럿 배관(569)을 통해 버킷용 유량 제어 밸브(16c)의 한쪽(도시 좌측) 파일럿 수압부로 유도되어, 버킷용 유량 제어 밸브(16c)를 도시 우측 방향으로 구동한다. 이것에 의해, 유압 펌프(2)로부터 토출된 작동유가 버킷 실린더(7)의 보텀측에 공급됨과 함께 로드측의 작동유가 탱크(50)로 배출되어, 버킷 실린더(7)가 신장한다.

버킷 덤프용 파일럿압 제어 밸브(57)는, 로크 밸브(51)를 통해 공급되는 파일럿 1차압을 감압하여, 버킷용 조작 레버(15c)의 버킷 덤프 방향의 조작량에 따른 파일럿압(이하, 버킷 덤프용 파일럿압)을 생성한다. 버킷 덤프용 파일럿압 제어 밸브(57)로부터 출력된 버킷 덤프용 파일럿압은, 유압 제어 유닛(60), 셔틀 블록(17) 및 파일럿 배관(579)을 통해 버킷용 유량 제어 밸브(16c)의 다른 쪽(도시 우측) 파일럿 수압부로 유도되어, 버킷용 유량 제어 밸브(16c)를 도시 좌측 방향으로 구동한다. 이것에 의해, 유압 펌프(2)로부터 토출된 작동유가 버킷 실린더(7)의 로드측에 공급됨과 함께 보텀측의 작동유가 탱크(50)로 배출되어, 버킷 실린더(7)가 수축한다.

조작 장치(15D)는, 선회용 조작 레버(15d)와, 우선회용 파일럿압 제어 밸브(58)와, 좌선회용 파일럿압 제어 밸브(59)를 갖는다. 여기서, 선회용 조작 레버(15d)는, 예를 들어 전후 방향으로 조작될 때의 조작 좌측 레버(14b)(도 1 참조)에 상당한다.

우선회용 파일럿압 제어 밸브(58)는, 로크 밸브(51)를 통해 공급되는 파일럿 1차압을 감압하여, 선회용 조작 레버(15d)의 우선회 방향의 조작량에 따른 파일럿압(이하, 우선회용 파일럿압)을 생성한다. 우선회용 파일럿압 제어 밸브(58)로부터 출력된 우선회용 파일럿압은, 셔틀 블록(17) 및 파일럿 배관(589)을 통해 선회용 유량 제어 밸브(16d)의 한쪽(도시 우측) 파일럿 수압부로 유도되어, 선회용 유량 제어 밸브(16d)를 도시 좌측 방향으로 구동한다. 이것에 의해, 유압 펌프(2)로부터 토출된 작동유가 선회 유압 모터(4)의 한쪽(도시 우측) 출입구 포트로 유입됨과 함께 다른 쪽(도시 좌측) 출입구 포트로부터 유출된 작동유가 탱크(50)로 배출되어, 선회 유압 모터(4)가 일 방향(선회체(12)를 우선회시키는 방향)으로 회전한다.

좌선회용 파일럿압 제어 밸브(59)는, 로크 밸브(51)를 통해 공급되는 파일럿 1차압을 감압하여, 선회용 조작 레버(15d)의 좌선회 방향의 조작량에 따른 파일럿압(이하, 좌선회용 파일럿압)을 생성한다. 좌선회용 파일럿압 제어 밸브(59)로부터 출력된 좌선회용 파일럿압은, 셔틀 블록(17) 및 파일럿 배관(599)을 통해 선회용 유량 제어 밸브(16d)의 다른 쪽(도시 좌측) 파일럿 수압부로 유도되어, 선회용 유량 제어 밸브(16d)를 도시 우측 방향으로 구동한다. 이것에 의해, 유압 펌프(2)로부터 토출된 작동유가 선회 유압 모터(4)의 다른 쪽(도시 좌측) 출입구 포트로 유입됨과 함께 한쪽(도시 우측) 출입구 포트로부터 유출된 작동유가 탱크(50)로 배출되어, 선회 유압 모터(4)가 타 방향(선회체(12)를 좌선회시키는 방향)으로 회전한다.

유압 제어 유닛(60)은, 머신 컨트롤(MC)을 실행하기 위한 장치이고, 파일럿압 제어 밸브(52 내지 57)로부터 입력된 파일럿압을 컨트롤러(20)로부터의 지령에 따라 보정하여, 셔틀 블록(17)에 출력한다. 이것에 의해, 오퍼레이터의 레버 조작에 관계없이, 작업 장치(1B)에 원하는 동작을 시키는 것이 가능해진다.

셔틀 블록(17)은, 유압 제어 유닛(60)으로부터 입력된 파일럿압을 파일럿 배관(529, 539, 549, 559, 569, 579)에 출력한다. 또한, 셔틀 블록(17)은, 입력된 파일럿압 중의 최대의 파일럿압을 선택하여, 유압 펌프(2)의 레귤레이터(18)에 출력한다. 이것에 의해, 조작 레버(15a 내지 15d)의 조작량에 따라 유압 펌프(2)의 토출 유량을 제어하는 것이 가능해진다.

도 3은, 도 2에 도시하는 유압 제어 유닛(60)의 구성도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 유압 제어 유닛(60)은, 전자 차단 밸브(61)와, 셔틀 밸브(522, 534, 564, 574)와, 전자 비례 밸브(525, 532, 537, 542, 552, 562, 567, 572, 577)를 구비하고 있다.

전자 차단 밸브(61)의 입구 포트는, 로크 밸브(51)(도 2 참조)의 출구 포트에 접속되어 있다. 전자 차단 밸브(61)의 출구 포트는, 전자 비례 밸브(525, 537, 567, 577)의 입구 포트에 접속되어 있다. 전자 차단 밸브(61)는, 비통전 시에는 개방도를 0으로 하고, 컨트롤러(20)로부터의 전류 공급에 의해 개방도를 최대로 한다. 머신 컨트롤을 유효로 하는 경우에는, 전자 차단 밸브(61)의 개방도를 최대로 하여, 전자 비례 밸브(525, 537, 567, 577)로의 파일럿 1차압의 공급을 개시한다. 한편, 머신 컨트롤을 무효로 하는 경우에는, 전자 차단 밸브(61)의 개방도를 0으로 하여, 전자 비례 밸브(525, 537, 567, 577)로의 파일럿 1차압의 공급을 정지한다.

머신 컨트롤의 유효와 무효의 전환은, 운전실(1C) 내에 마련되는 MC 스위치(26)(도 2 참조)로부터의 조작 신호에 기초하여 행해진다. MC 스위치(26)는, 예를 들어, 조작 우측 레버(14a) 또는 조작 좌측 레버(14b)에 마련되는 얼터네이트 동작형의 스위치이다. 컨트롤러(20)는, MC 스위치(26)로부터 머신 컨트롤을 유효로 하는 조작 신호가 입력되면, 전자 차단 밸브(61)의 솔레노이드에 제어 전류를 공급하여, 전자 차단 밸브(61)의 개방도를 최대로 한다. 컨트롤러(20)는, MC 스위치(26)로부터 머신 컨트롤을 무효로 하는 조작 신호가 입력되면, 전자 차단 밸브(61)의 솔레노이드로의 제어 전류의 공급을 정지하여, 전자 차단 밸브(61)의 개방도를 제로로 한다.

셔틀 밸브(522)는, 2개의 입구 포트와 하나의 출구 포트를 갖고 있고, 2개의 입구 포트로부터 입력된 압력 중 고압측을 출구 포트로부터 출력한다. 셔틀 밸브(522)의 한쪽 입구 포트는, 파일럿 배관(521)을 통해 붐 상승용 파일럿압 제어 밸브(52)에 접속되어 있다. 셔틀 밸브(522)의 다른 쪽 입구 포트는, 파일럿 배관(524)을 통해 전자 비례 밸브(525)의 출구 포트에 접속되어 있다. 셔틀 밸브(522)의 출구 포트는, 파일럿 배관(523)을 통해 셔틀 블록(17)에 접속되어 있다.

전자 비례 밸브(525)의 입구 포트는, 전자 차단 밸브(61)의 출구 포트에 접속되어 있다. 전자 비례 밸브(525)의 출구 포트는, 파일럿 배관(524)을 통해 셔틀 밸브(522)의 다른 쪽 입구 포트에 접속되어 있다. 전자 비례 밸브(525)는, 비통전 시에는 개방도를 0으로 하고, 컨트롤러(20)로부터 공급되는 전류에 따라 개방도를 증대시킨다. 전자 비례 밸브(525)는, 전자 차단 밸브(61)를 통해 공급된 파일럿 1차압을 그 개방도에 따라 감압하여, 파일럿 배관(524)에 출력한다. 이것에 의해, 붐 상승용 파일럿압 제어 밸브(52)로부터 파일럿 배관(521)에 붐 상승 파일럿압이 공급되고 있지 않은 경우에도, 파일럿 배관(523)에 붐 상승 파일럿압을 공급하는 것이 가능해진다. 또한, 붐 상승 동작에 대한 머신 컨트롤을 실행하지 않는 경우에는, 전자 비례 밸브(525)는 비통전 상태로 되어, 전자 비례 밸브(525)의 개방도는 0으로 된다. 이때, 붐 상승용 파일럿압 제어 밸브(52)로부터 공급된 붐 상승용 파일럿압이 붐용 유량 제어 밸브(16a)의 한쪽 파일럿 수압부로 유도되기 때문에, 오퍼레이터의 레버 조작에 따른 붐 상승 동작이 가능해진다.

셔틀 밸브(534)는, 2개의 입구 포트와 하나의 출구 포트를 갖고 있고, 2개의 입구 포트로부터 입력된 압력 중 고압측을 출구 포트로부터 출력한다. 셔틀 밸브(534)의 한쪽 입구 포트는, 파일럿 배관(533)을 통해 전자 비례 밸브(532)의 출구 포트에 접속되어 있다. 셔틀 밸브(534)의 다른 쪽 입구 포트는, 파일럿 배관(536)을 통해 전자 비례 밸브(537)의 출구 포트에 접속되어 있다. 셔틀 밸브(534)의 출구 포트는, 파일럿 배관(535)을 통해 셔틀 블록(17)에 접속되어 있다.

전자 비례 밸브(532)의 입구 포트는, 파일럿 배관(531)을 통해 붐 하강용 파일럿압 제어 밸브(53)에 접속되어 있다. 전자 비례 밸브(532)의 출구 포트는, 파일럿 배관(533)을 통해 셔틀 밸브(534)의 한쪽 입구 포트에 접속되어 있다. 전자 비례 밸브(532)는, 비통전 시에는 개방도를 최대로 하고, 컨트롤러(20)로부터 공급되는 전류에 따라 개방도를 최대부터 0까지 감소시킨다. 전자 비례 밸브(532)는, 파일럿 배관(531)을 통해 입력된 붐 하강용 파일럿압을 그 개방도에 따라 감압하여, 파일럿 배관(533)에 출력한다. 이것에 의해, 오퍼레이터의 레버 조작에 의한 붐 하강용 파일럿압을 감압하거나, 0으로 하거나 하는 것이 가능해진다.

전자 비례 밸브(537)의 입구 포트는, 전자 차단 밸브(61)의 출구 포트에 접속되어 있고, 전자 비례 밸브(537)의 출구 포트는, 파일럿 배관(536)을 통해 셔틀 밸브(534)의 다른 쪽 입구 포트에 접속되어 있다. 전자 비례 밸브(537)는, 비통전 시에는 개방도를 0으로 하고, 컨트롤러(20)로부터 공급되는 전류에 따라 개방도를 증대시킨다. 전자 비례 밸브(537)는, 전자 차단 밸브(61)를 통해 공급된 파일럿 1차압을 그 개방도에 따라 감압하여, 파일럿 배관(536)에 출력한다. 이것에 의해, 붐 하강용 파일럿압 제어 밸브(53)로부터 파일럿 배관(531)에 붐 하강용 파일럿압이 공급되고 있지 않은 경우에도, 파일럿 배관(535)에 붐 하강용 파일럿압을 공급하는 것이 가능해진다. 또한, 붐 하강 동작에 대한 머신 컨트롤을 실행하지 않는 경우에는, 전자 비례 밸브(532, 537)는 비통전 상태로 되어, 전자 비례 밸브(532)의 개방도는 완전 개방으로 되고, 전자 비례 밸브(537)의 개방도는 0으로 된다. 이때, 붐 하강용 파일럿압 제어 밸브(53)로부터 공급된 붐 하강용 파일럿압이 붐용 유량 제어 밸브(16a)의 다른 쪽 파일럿 수압부로 유도되기 때문에, 오퍼레이터의 레버 조작에 따른 붐 하강 동작이 가능해진다.

전자 비례 밸브(542)의 입구 포트는, 파일럿 배관(541)을 통해 암 크라우드용 파일럿압 제어 밸브(54)에 접속되어 있다. 전자 비례 밸브(542)의 출구 포트는, 파일럿 배관(543)을 통해 셔틀 블록(17)에 접속되어 있다. 전자 비례 밸브(542)는, 비통전 시에는 개방도를 최대로 하고, 컨트롤러(20)로부터 공급되는 전류에 따라 개방도를 최대부터 0까지 감소시킨다. 전자 비례 밸브(542)는, 파일럿 배관(541)을 통해 입력된 암 크라우드용 파일럿압을 그 개방도에 따라 감압하여, 파일럿 배관(543)에 출력한다. 이것에 의해, 오퍼레이터의 레버 조작에 의한 암 크라우드용 파일럿압을 감압하거나, 0으로 하거나 하는 것이 가능해진다. 또한, 암 크라우드 동작에 대한 머신 컨트롤을 실행하지 않는 경우에는, 전자 비례 밸브(542)는 비통전 상태로 되어, 전자 비례 밸브(542)의 개방도는 완전 개방으로 된다. 이때, 암 크라우드용 파일럿압 제어 밸브(54)로부터 공급된 암 크라우드용 파일럿압이 암용 유량 제어 밸브(16b)의 한쪽 파일럿 수압부로 유도되기 때문에, 오퍼레이터의 레버 조작에 따른 암 크라우드 동작이 가능해진다.

전자 비례 밸브(552)의 입구 포트는, 파일럿 배관(551)을 통해 암 덤프용 파일럿압 제어 밸브(55)에 접속되어 있다. 전자 비례 밸브(552)의 출구 포트는, 파일럿 배관(553)을 통해 셔틀 블록(17)에 접속되어 있다. 전자 비례 밸브(552)는, 비통전 시에는 개방도를 최대로 하고, 컨트롤러(20)로부터 공급되는 전류에 따라 개방도를 최대부터 0까지 감소시킨다. 전자 비례 밸브(552)는, 파일럿 배관(551)을 통해 입력된 암 덤프용 파일럿압을 그 개방도에 따라 감압하여, 파일럿 배관(553)에 출력한다. 이것에 의해, 오퍼레이터의 레버 조작에 의한 암 덤프용 파일럿압을 감압하거나, 0으로 하거나 하는 것이 가능해진다. 또한, 암 덤프 동작에 대한 머신 컨트롤을 실행하지 않는 경우에는, 전자 비례 밸브(552)는 비통전 상태로 되어, 전자 비례 밸브(552)의 개방도는 완전 개방으로 된다. 이때, 암 덤프용 파일럿압 제어 밸브(55)로부터 공급된 암 덤프용 파일럿압이 암용 유량 제어 밸브(16b)의 다른 쪽 파일럿 수압부로 유도되기 때문에, 오퍼레이터의 레버 조작에 따른 암 덤프 동작이 가능해진다.

셔틀 밸브(564)는, 2개의 입구 포트와 하나의 출구 포트를 갖고 있고, 2개의 입구 포트로부터 입력된 압력 중 고압측을 출구 포트로부터 출력한다. 셔틀 밸브(564)의 한쪽 입구 포트는, 파일럿 배관(563)을 통해 전자 비례 밸브(562)의 출구 포트에 접속되어 있다. 셔틀 밸브(564)의 다른 쪽 입구 포트는 파일럿 배관(566)을 통해 전자 비례 밸브(567)의 출구 포트에 접속되어 있다. 셔틀 밸브(564)의 출구 포트는, 파일럿 배관(565)를 통해 셔틀 블록(17)에 접속되어 있다.

전자 비례 밸브(562)의 입구 포트는, 파일럿 배관(561)을 통해 버킷 크라우드용 파일럿압 제어 밸브(56)에 접속되어 있다. 전자 비례 밸브(562)의 출구 포트는, 파일럿 배관(563)을 통해 셔틀 밸브(564)의 한쪽 입구 포트에 접속되어 있다. 전자 비례 밸브(562)는, 비통전 시에는 개방도를 최대로 하고, 컨트롤러(20)로부터 공급되는 전류에 따라 개방도를 최대부터 0까지 감소시킨다. 전자 비례 밸브(562)는, 파일럿 배관(561)을 통해 입력된 버킷 크라우드용 파일럿압을 그 개방도에 따라 감압하여, 파일럿 배관(563)에 출력한다. 이것에 의해, 오퍼레이터의 레버 조작에 의한 버킷 크라우드용 파일럿압을 감압하거나, 0으로 하거나 하는 것이 가능해진다.

전자 비례 밸브(567)의 입구 포트는, 전자 차단 밸브(61)의 출구 포트에 접속되어 있고, 전자 비례 밸브(567)의 출구 포트는, 파일럿 배관(566)을 통해 셔틀 밸브(564)의 다른 쪽 입구 포트에 접속되어 있다. 전자 비례 밸브(567)는, 비통전 시에는 개방도를 0으로 하고, 컨트롤러(20)로부터 공급되는 전류에 따라 개방도를 증대시킨다. 전자 비례 밸브(567)는, 전자 차단 밸브(61)를 통해 공급된 파일럿 1차압을 그 개방도에 따라 감압하여, 파일럿 배관(566)에 출력한다. 이것에 의해, 버킷 크라우드용 파일럿압 제어 밸브(56)로부터 파일럿 배관(561)에 버킷 크라우드용 파일럿압이 공급되고 있지 않은 경우에도, 파일럿 배관(565)에 버킷 크라우드용 파일럿압을 공급하는 것이 가능해진다. 또한, 버킷 크라우드 동작에 대한 머신 컨트롤을 실행하지 않는 경우에는, 전자 비례 밸브(562, 567)는 비통전 상태로 되어, 전자 비례 밸브(562)의 개방도는 완전 개방으로 되고, 전자 비례 밸브(567)의 개방도는 0으로 된다. 이때, 버킷 크라우드용 파일럿압 제어 밸브(56)로부터 공급된 버킷 크라우드용 파일럿압이 버킷용 유량 제어 밸브(16c)의 한쪽 파일럿 수압부로 유도되기 때문에, 오퍼레이터의 레버 조작에 따른 버킷 크라우드 동작이 가능해진다.

셔틀 밸브(574)는, 2개의 입구 포트와 하나의 출구 포트를 갖고 있고, 2개의 입구 포트로부터 입력된 압력 중 고압측을 출구 포트로부터 출력한다. 셔틀 밸브(574)의 한쪽 입구 포트는 파일럿 배관(573)을 통해 전자 비례 밸브(572)의 출구 포트에 접속되어 있다. 셔틀 밸브(574)의 다른 쪽 입구 포트는, 파일럿 배관(576)을 통해 전자 비례 밸브(577)의 출구 포트에 접속되어 있다. 셔틀 밸브(574)의 출구 포트는, 파일럿 배관(575)을 통해 셔틀 블록(17)에 접속되어 있다.

전자 비례 밸브(572)의 입구 포트는, 파일럿 배관(571)을 통해 버킷 덤프용 파일럿압 제어 밸브(57)에 접속되어 있다. 전자 비례 밸브(572)의 출구 포트는, 파일럿 배관(573)을 통해 셔틀 밸브(574)의 한쪽 입구 포트에 접속되어 있다. 전자 비례 밸브(572)는, 비통전 시에는 개방도를 최대로 하고, 컨트롤러(20)로부터 공급되는 전류에 따라 개방도를 최대부터 0까지 감소시킨다. 전자 비례 밸브(572)는, 파일럿 배관(571)을 통해 입력된 버킷 덤프용 파일럿압을 그 개방도에 따라 감압하여, 파일럿 배관(573)에 공급한다. 이것에 의해, 오퍼레이터의 레버 조작에 의한 버킷 덤프용 파일럿압을 감압하거나, 0으로 하거나 하는 것이 가능해진다.

전자 비례 밸브(577)의 입구 포트는, 전자 차단 밸브(61)의 출구 포트에 접속되어 있다. 전자 비례 밸브(577)의 출구 포트는, 파일럿 배관(576)을 통해 셔틀 밸브(574)의 다른 쪽 입구 포트에 접속되어 있다. 전자 비례 밸브(577)는, 비통전 시에는 개방도를 0으로 하고, 컨트롤러(20)로부터 공급되는 전류에 따라 개방도를 증대시킨다. 전자 비례 밸브(577)는, 전자 차단 밸브(61)를 통해 공급된 파일럿 1차압을 그 개방도에 따라 감압하여, 파일럿 배관(576)에 공급한다. 이것에 의해, 버킷 덤프용 파일럿압 제어 밸브(57)로부터 파일럿 배관(571)에 버킷 덤프용 파일럿압이 공급되고 있지 않은 경우에도, 파일럿 배관(575)에 버킷 덤프용 파일럿압을 공급하는 것이 가능해진다. 또한, 버킷 덤프 조작에 대한 머신 컨트롤을 실행하지 않는 경우에는, 전자 비례 밸브(572, 577)는 비통전 상태로 되어, 전자 비례 밸브(572)의 개방도는 완전 개방으로 되고, 전자 비례 밸브(577)의 개방도는 0으로 된다. 이때, 버킷 덤프용 파일럿압 제어 밸브(57)로부터 공급된 버킷 덤프용 파일럿압이 버킷용 유량 제어 밸브(16c)의 다른 쪽 파일럿 수압부로 유도되기 때문에, 오퍼레이터의 레버 조작에 따른 버킷 덤프 동작이 가능해진다.

파일럿 배관(521)에는, 붐 상승용 파일럿압 제어 밸브(52)로부터 공급된 붐 상승용 파일럿압을 검출하는 압력 센서(526)가 마련되어 있다. 파일럿 배관(531)에는, 붐 하강용 파일럿압 제어 밸브(53)로부터 공급된 붐 하강 파일럿압을 검출하는 압력 센서(538)가 마련되어 있다. 파일럿 배관(541)에는, 암 크라우드용 파일럿압 제어 밸브(54)로부터 공급된 암 크라우드용 파일럿압을 검출하는 압력 센서(544)가 마련되어 있다. 파일럿 배관(551)에는, 암 덤프용 파일럿압 제어 밸브(55)로부터 공급된 암 덤프용 파일럿압을 검출하는 압력 센서(554)가 마련되어 있다. 파일럿 배관(561)에는, 버킷 크라우드용 파일럿압 제어 밸브(56)로부터 공급된 버킷 크라우드 파일럿압을 검출하는 압력 센서(568)가 마련되어 있다. 파일럿 배관(571)에는, 버킷 덤프용 파일럿압 제어 밸브(57)로부터 공급된 버킷 덤프용 파일럿압을 검출하는 압력 센서(578)가 마련되어 있다. 압력 센서(526, 538, 544, 554, 568, 578)에서 검출된 파일럿압은, 조작 장치(15A 내지 15C)의 조작 방향 및 조작량을 나타내는 조작 신호로서 컨트롤러(20)에 입력된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 컨트롤러(20)는, 동작 회로로서의 CPU(Central Processing Unit)(20a), 기억 장치로서의 ROM(Read Only Memory)(20b), 기억 장치로서의 RAM(Random Access Memory)(20c), 입력 인터페이스(20d) 및 출력 인터페이스(20e), 그 외의 주변 회로를 구비한 마이크로컴퓨터로 구성된다. 컨트롤러(20)는, 하나의 마이크로컴퓨터로 구성해도 되고, 복수의 마이크로컴퓨터로 구성해도 된다.

ROM(20b)은, EEPROM 등의 불휘발성 메모리이고, 각종 연산을 실행 가능한 프로그램이 저장되어 있다. 즉, ROM(20b)은, 본 실시 형태의 기능을 실현하는 프로그램을 판독 가능한 기억 매체이다. RAM(20c)은 휘발성 메모리이고, CPU(20a)와의 사이에서 직접적으로 데이터의 입출력을 행하는 워크 메모리이다. RAM(20c)은, CPU(20a)가 프로그램을 연산 실행하고 있는 동안, 필요한 데이터를 일시적으로 기억한다. 또한, 컨트롤러(20)는, 플래시 메모리, 하드디스크 드라이브 등의 기억 장치를 더 구비하고 있어도 된다.

CPU(20)는, ROM(20b)에 기억된 프로그램을 RAM(20c)에 전개하여 연산 실행하는 처리 장치이며, 프로그램에 따라 입력 인터페이스(20d) 및 ROM(20b), RAM(20c)으로부터 도입한 신호에 대해 소정의 연산 처리를 행한다. 입력 인터페이스(20d)에는, MC 스위치(26), 자세 검출 장치(35), 목표면 설정 장치(36), 조작 검출 장치(34), 위치 검출 장치(42) 등으로부터의 신호가 입력된다.

입력 인터페이스(20d)는, 입력된 신호를 CPU(20a)에서 연산 가능하도록 변환한다. 또한, 출력 인터페이스(20e)는, CPU(20a)에서의 연산 결과에 따른 출력용의 신호를 생성하고, 그 신호를 전자 비례 밸브(525, 532, 537, 542, 552, 562, 567, 572, 577), 전자 차단 밸브(61) 및 통지 장치(39) 등에 출력한다.

자세 검출 장치(35)는, 각도 센서(21 내지 24)(도 1 참조)를 갖는다. 이들 각도 센서(21 내지 24)는, 유압 셔블(1)의 자세에 관한 정보를 검출하고, 그 정보에 따른 신호를 출력한다. 즉, 각도 센서(21 내지 24)는, 유압 셔블(1)의 자세에 관한 정보를 검출하는 자세 센서로서 기능하고 있다.

각도 센서(21, 22, 23)에는, 작업 장치(1B)의 자세에 관한 정보로서 붐 각도 α, 암 각도 β 및 버킷 각도 γ를 취득하고, 취득한 각도에 따른 신호(전압)를 출력하는 포텐셔미터를 채용할 수 있다.

각도 센서(24)에는, 선회체(12)의 자세에 관한 정보로서, 직교 3축의 각속도 및 가속도를 취득하고, 이 정보에 기초하여, 선회체(12)의 롤 각도(선회체(12)의 좌우 방향의 경사 각도) ψ, 피치 각도(선회체(12)의 전후 방향의 경사 각도) φ, 및 선회 각도 θ를 연산하고, 연산 결과(각도 ψ, φ, θ에 관한 정보)를 컨트롤러(20)에 출력하는 IMU(Inertial Measurement Unit: 관성 계측 장치)를 채용할 수 있다. 또한, 선회체(12)의 자세를 나타내는 각도 ψ, φ, θ의 연산은, IMU의 출력 신호에 기초하여, 컨트롤러(20)가 행하도록 해도 된다. 또한, 각도 센서(24)로서, 3개의 센서, 즉 롤 각도 ψ를 검출하는 센서, 피치 각도 φ를 검출하는 센서, 및 선회 각도 θ를 검출하는 센서를 마련하도록 해도 된다.

조작 검출 장치(34)는, 압력 센서(526, 538, 544, 554, 568, 578)(도 3 참조)를 갖는다.

위치 검출 장치(42)는, 유압 셔블(1)의 선회체(12)의 현재의 위치 정보를 검출하기 위해 사용된다. 도 4에 도시한 바와 같이, 위치 검출 장치(42)는, 복수의 GNSS(Global Navigation Satellite Systems: 전지구 위성 측위 시스템)용의 안테나(이하, GNSS 안테나로 기재함)(42a, 42b)와, GNSS 안테나(42a, 42b)에서 수신된 복수의 측위 위성으로부터의 위성 신호(GNSS 전파)에 기초하여, 지리 좌표계(글로벌 좌표계)에 있어서의 선회체(12)의 위치 및 방위를 연산하는 측위 연산 장치(42c)를 갖는다. GNSS 안테나(42a, 42b)는, 선회체(12)의 상부에 있어서, 선회체(12)의 좌우 방향으로 떨어진 위치에 마련된다.

GNSS 안테나(42a)는, 자신의 위치의 연산에 사용될 기준 위치 데이터를 측위 위성으로부터 수신한다. GNSS 안테나(42b)는, 자신의 위치의 연산에 사용될 기준 위치 데이터를 측위 위성으로부터 수신한다. GNSS 안테나(42a, 42b)는, 예를 들어 10㎐ 주기로 기준 위치 데이터를 수신한다. GNSS 안테나(42a, 42b)는, 기준 위치 데이터를 수신할 때마다, 측위 연산 장치(42c)에 출력한다.

측위 연산 장치(42c)는, GNSS 안테나(42a, 42b)에서 수신된 신호(기준 위치 데이터)에 기초하여, 글로벌 좌표계에서 표시되는 GNSS 안테나(42a)의 기준 위치 P1 및 GNSS 안테나(42b)의 기준 위치 P2를 연산한다. 측위 연산 장치(42c)는, 기준 위치 P1과 기준 위치 P2를 잇는 기선 벡터를 연산한다. 측위 연산 장치(42c)는, 기준 위치 P1, P2 및 기선 벡터에 기초하여, 선회체(12)의 위치 및 선회체(12)의 방위를 연산한다. 선회체(12)의 방위는, 예를 들어, 글로벌 좌표의 기준 방위(예를 들어 북쪽)에 대한 각도에 의해 표시된다. 측위 연산 장치(42c)는, 예를 들어 10㎐의 주파수로 GNSS 안테나(42a, 42b)로부터 2개의 기준 위치 데이터를 취득할 때마다, 선회체(12)의 위치 및 방위를 연산하여, 컨트롤러(20)에 출력한다.

또한, 선회체(12)의 위치란, 선회체(12)의 임의의 위치이고, 예를 들어, 선회 중심축 상의 위치, 붐 핀(91)의 중심축 상의 위치 등에 설정된다. 측위 연산 장치(42c)의 기억 장치(예를 들어, ROM)에는, 차체 좌표계에 있어서의 GNSS 안테나(42a, 42b)의 위치의 좌표와, 임의로 설정되는 선회체(12)의 위치의 좌표의 관계를 나타내는 기하학 정보(치수 데이터 등)가 기억되어 있다. 이 때문에, 측위 연산 장치(42c)는, 2개의 기준 위치 P1, P2, 기선 벡터 및 상기 기하학 정보에 기초하여, 지리 좌표계에 있어서의 선회체(12)의 위치의 좌표 및 방위를 산출할 수 있다.

통지 장치(39)는, 컨트롤러(20)로부터의 제어 신호에 기초하여, 오퍼레이터에 대해 소정의 통지를 행하는 장치이다. 통지 장치(39)는, 예를 들어, 액정 디스플레이 등의 표시 장치이고, 컨트롤러(20)로부터의 표시 제어 신호에 기초하여, 소정의 표시 화상을 표시 화면에 표시한다. 통지 장치(39)는, 예를 들어, 원동기(49)의 구동 상태, 주행체(11)의 주행 상태, 선회체(12)의 선회 상태, 작업 장치(1B)의 자세 등을 나타내는 표시 화상을 표시 화면에 표시한다.

도 2에 도시하는 컨트롤러(20)는, 미리 정한 조건이 만족되면, 목표면 St에 기초하여 작업 장치(1B)를 제어하는 머신 컨트롤을 실행한다. 머신 컨트롤에서는, 컨트롤러(20)가, 해당하는 유량 제어 밸브(16a, 16b, 16c)를 구동시키기 위한 제어 신호를 유압 제어 유닛(60)에 출력한다. 예를 들어, 컨트롤러(20)는, 유량 제어 밸브(16a)를 동작시키기 위한 제어 신호를 전자 비례 밸브(525)(도 3 참조)에 출력함으로써, 붐 실린더(5)를 신장시켜, 강제적으로 붐 상승 동작을 행하게 한다. 머신 컨트롤로서는, 예를 들어, 조작 장치(15B)에 의해 암 조작이 이루어진 경우에 실행되는 영역 제한 제어(땅고르기 제어)와, 암 조작이 이루어지지 않고 조작 장치(15A)에 의해 붐 하강 조작이 이루어진 경우에 실행되는 정지 제어가 포함된다.

컨트롤러(20)는, 도 7에 도시한 바와 같이, 소정의 목표면 St 또는 그 상방에 버킷(10)의 선단부(예를 들어 클로 끝)가 위치하도록 유압 액추에이터(5, 6, 7) 중 적어도 하나를 제어한다. 영역 제한 제어에서는, 암 조작에 의해 버킷(10)의 선단부가 목표면 St를 따라 이동하도록, 작업 장치(1B)의 동작이 제어된다. 구체적으로는, 컨트롤러(20)는, 암 조작이 이루어지고 있을 때에, 목표면 St에 수직인 방향의 버킷(10)의 선단부의 속도 벡터가 0으로 되도록 붐 상승 또는 붐 하강의 지령을 행한다. 영역 제한 제어는, MC 스위치(26)에 의해 머신 컨트롤이 유효로 되어 있는 상태에서, 버킷(10)의 선단부와 목표면 St 사이의 거리(목표면 거리)가 미리 정해진 소정의 거리 Ya1(도 6 참조)보다도 작아진 때에 행해진다.

또한, 본 실시 형태에서는, 머신 컨트롤에서 사용될 작업 장치(1B)의 제어점을, 유압 셔블(1)의 버킷(10)의 클로 끝에 설정하고 있는데, 제어점은 작업 장치(1B)의 선단 부분의 점이면 버킷(10)의 클로 끝 이외로도 변경 가능하다. 예를 들어, 버킷(10)의 저면, 또는 버킷 링크의 최외부를 제어점으로서 설정해도 된다. 목표면 St로부터 가장 거리가 가까운 버킷(10)의 외표면의 점을 적절히 제어점으로 하는 구성을 채용해도 된다. 머신 컨트롤에서는, 조작 장치(15A, 15B, 15C)의 비조작 시에 작업 장치(1B)의 동작을 컨트롤러(20)에 의해 제어하는 「자동 제어」와, 조작 장치(15A, 15B, 15C)의 조작 시에만 작업 장치(1B)의 동작을 컨트롤러(20)에 의해 제어하는 「반자동 제어」가 있다. 또한, 반자동 제어는, 오퍼레이터에 의한 조작에 컨트롤러(20)에 의한 제어가 개입하기 때문에 「개입 제어」라고도 칭해진다.

도 4는, 도 2에 도시하는 컨트롤러(20)의 기능 블록도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 컨트롤러(20)는, ROM(20b)에 기억되어 있는 프로그램을 실행함으로써, 자세 연산부(30), 목표면 설정부(37), 목표 동작 연산부(32) 및 전자 밸브 제어부(33)로서 기능한다. 도 4에 도시하는 전자 비례 밸브(500)는, 전자 비례 밸브(525, 532, 537, 542, 552, 562, 567, 572, 577)(도 3 참조)를 대표한 것이다.

자세 연산부(30)는, 자세 검출 장치(35)로부터의 자세 정보에 기초하여, 유압 셔블(1)의 자세(작업 장치(1B) 및 선회체(12)의 자세)를 연산한다. 자세 연산부(30)는, 자세 검출 장치(35)로부터의 자세 정보, 및 ROM(20b)에 기억되어 있는 작업 장치(1B)의 기하학 정보(예를 들어, 도 5에 나타내는 피구동 부재의 길이 L1, L2, L3)에 기초하여, 로컬 좌표계(셔블 기준 좌표계)에 있어서의 버킷(10)의 선단부(예를 들어, 버킷(10)의 클로 끝)의 위치(이하, 선단 위치로도 기재함) Pb를 연산한다.

작업 장치(1B)의 자세는, 도 5의 셔블 기준 좌표계에 기초하여 정의할 수 있다. 도 5는, 유압 셔블(1)에 있어서의 좌표계(셔블 기준 좌표계)를 나타내는 도면이다. 도 5의 셔블 기준 좌표계는, 선회체(12)에 대해 설정되는 좌표계이다. 셔블 기준 좌표계에서는, 붐 핀(91)의 중심축을 원점 O로 하여, 선회체(12)의 선회 중심축에 평행인 축이 Y축으로서 설정되고, Y축 및 붐 핀(91)에 직교하는 축이 X축으로서 설정된다. X축에 대한 붐(8)의 경사 각도를 붐 각도 α, 붐(8)에 대한 암(9)의 경사 각도를 암 각도 β, 암(9)에 대한 버킷(10)의 경사 각도를 버킷 각도 γ라 한다. 수평면(기준면)에 대한 차체(1A)(선회체(12))의 전후 방향의 경사 각도, 즉 수평면(기준면)과 X축이 이루는 각을 피치 각도 φ라 한다.

붐 각도 α는 각도 센서(21)에 의해, 암 각도 β는 각도 센서(22)에 의해, 버킷 각도 γ는 각도 센서(23)에 의해, 피치 각도 φ는 각도 센서(24)에 의해 검출된다.

붐 핀(91)의 중심 위치로부터 암 핀(92)의 중심 위치까지의 길이를 L1, 암 핀(92)의 중심 위치로부터 버킷 핀(93)의 중심 위치까지의 길이를 L2, 버킷 핀(93)의 중심 위치로부터 버킷(10)의 선단부(클로 끝)까지의 길이를 L3이라 하면, 셔블 기준 좌표에 있어서의 버킷(10)의 선단 위치 Pb는, X_bk를 X 방향 위치, Y_bk를 Y 방향 위치로 하여, 이하의 식 (1), (2)로 표시할 수 있다.

도 4에 도시하는 자세 연산부(30)는, 셔블 기준 좌표계에 있어서의 버킷(10)의 선단 위치 Pb와, 선회체(12)의 피치 각도 φ와, 측위 연산 장치(42c)에서 연산된 글로벌 좌표계에 있어서의 유압 셔블(1)의 위치 및 방위에 기초하여, 글로벌 좌표계에 있어서의 버킷(10)의 선단 위치 Pb를 산출한다. 즉, 자세 연산부(30)는, 셔블 기준 좌표계에 있어서의 선단 위치 Pb를 글로벌 좌표계의 선단 위치 Pb로 변환한다.

또한, 자세 연산부(30)는, 버킷(10)의 선단 위치 Pb 외에, 작업 장치(1B)의 자세를 나타내는 붐 핀(91), 암 핀(92) 및 버킷 핀(93), 원점 O의 글로벌 좌표계에 있어서의 위치 등에 대해서도 산출하고, 이들을 유압 셔블(1)의 자세 정보로서, 목표면 설정부(37) 및 목표 동작 연산부(32)에 출력한다. 또한, 자세 연산부(30)는, 연산 결과 외에, 자세 검출 장치(35)에서 검출된 각도 정보(α, β, γ, θ, φ, ψ)를 자세 정보로서, 목표면 설정부(37) 및 목표 동작 연산부(32)에 출력한다.

목표면 설정 장치(36)는, 머신 컨트롤에서 사용될 목표면 St를 설정하기 위해 사용되는 목표 형상 데이터를 컨트롤러(20)에 입력하기 위한 장치이다. 목표면 설정 장치(36)는, 글로벌 좌표계(절대 좌표계) 상에 규정된 3차원의 목표 형상 데이터를 기억한 기억 장치를 구비하고 있다. 목표면 설정부(37)는, 목표면 설정 장치(36)로부터의 3차원의 목표 형상 데이터를 취득하고, 취득한 목표 형상 데이터 및 자세 연산부(30)로부터의 자세 정보(글로벌 좌표계에 있어서의 유압 셔블(1)의 자세를 나타내는 정보)에 기초하여, 목표면 St를 설정한다. 목표면 설정부(37)는, 목표 형상 데이터를 작업 장치(1B)가 이동하는 평면(작업 장치(1B)의 동작 평면(X-Y 평면))으로 절단한 단면 형상을 2차원의 목표면으로서 생성한다.

목표 동작 연산부(32)는, 자세 연산부(30), 목표면 설정부(37) 및 조작 검출 장치(34)로부터의 정보에 기초하여, 버킷(10)이 목표면 St에 침입하지 않고 이동하도록 작업 장치(1B)의 목표 동작을 연산한다.

구체적으로는, 목표 동작 연산부(32)는, 목표면 설정부(37)에서 설정된 목표면 St, 자세 연산부(30)의 연산 결과(자세 정보), 및 조작 검출 장치(34)의 검출 결과(조작 정보)에 기초하여, 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 목표 속도를 연산한다. 목표 동작 연산부(32)는, 머신 컨트롤에 있어서, 작업 장치(1B)에 의해 목표면 St의 하측을 굴삭해 버리지 않도록, 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 목표 속도를 연산한다. 이하, 도 6을 참조하여, 상세히 설명한다. 도 6은, 버킷(10)의 선단부가 보정 후의 목표 속도 벡터 Vca대로 제어된 때의, 버킷(10)의 선단부의 궤적의 일 예를 나타내는 도면이다. 여기서의 설명에서는, 도 6에 나타낸 바와 같이, Xt축 및 Yt축을 설정한다. Xt축은, 목표면 St에 평행인 축이고, Yt축은, 목표면 St에 직교하는 축이다.

목표 동작 연산부(32)는, 조작 장치(15A, 15B, 15C)의 조작량에 기초하여, 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 목표 속도(1차 목표 속도)를 연산한다. 다음으로, 목표 동작 연산부(32)는, 각 유압 실린더(5, 6, 7)의 목표 속도(1차 목표 속도)와, 자세 연산부(30)에서 연산된 버킷(10)의 선단 위치 Pb를 포함하는 유압 셔블(1)의 자세 정보와, ROM(20b)에 기억되어 있는 작업 장치(1B)의 각 부 치수(L1, L2, L3 등)에 기초하여, 버킷(10)의 선단부의 목표 속도 벡터 Vca0을 연산한다. 또한, 목표 동작 연산부(32)는, 자세 연산부(30)에서 연산된 버킷(10)의 선단 위치 Pb와 목표면 설정부(37)에서 설정된 목표면 St 사이의 Yt축 방향의 거리(목표면 거리)를 연산한다.

목표 동작 연산부(32)는, 목표면 거리가 0(제로)에 근접함에 따라, 버킷(10)의 선단부의 목표 속도 벡터 Vca0에 있어서의 목표면 St에 수직인 성분 Vcay(Yt축 방향의 속도 성분)가 0(제로)에 근접하도록 유압 실린더(5, 6, 7) 중 필요한 유압 실린더의 1차 목표 속도를 보정하여, 2차 목표 속도를 연산함으로써, 버킷(10)의 선단부의 속도 벡터를 Vca로 변환하는 제어(방향 변환 제어)를 행한다. 목표면 거리가 0(제로)일 때의 목표 속도 벡터 Vca는 목표면 St에 평행인 성분 Vcax(Xt축 방향의 속도 성분)만으로 된다. 이것에 의해 목표면 St 또는 그 상방에 버킷(10)의 선단부(제어점)가 위치하도록 유지된다.

목표 동작 연산부(32)는, 예를 들어, 암 크라우드의 조작이 단독으로 행해져, 목표면 거리가 소정의 거리 Ya1 이하로 되면(즉, 목표면 St와 목표면 St로부터 Yt축 방향으로 Ya1만큼 떨어진 면에 의해 형성되는 설정 영역에 버킷(10)의 선단부가 침입하면), 암 실린더(6)를 신장시킴과 함께, 붐 실린더(5)를 신장시킴으로써, 속도 벡터 Vca0을 Vca로 변환하는 방향 변환 제어를 실행한다.

또한, 방향 변환 제어는, 붐 상승 또는 붐 하강과 암 크라우드의 조합에 의해 실행되는 경우, 및 붐 상승 또는 붐 하강과 암 덤프의 조합에 의해 실행되는 경우도 있다. 어느 경우에 있어서도, 버킷(10)의 선단부가 목표면 St의 상방에 위치하고 있는 상태에 있어서, 목표 속도 벡터 Vca가 목표면 St에 접근하는 하향 성분(Vcay<0)을 포함할 때, 목표 동작 연산부(32)는, 그 하향 성분을 상쇄하는 붐 상승 방향의 붐 실린더(5)의 목표 속도를 연산한다. 반대로 목표 속도 벡터 Vca가 목표면 St로부터 떨어지는 상향 성분(Vcay>0)을 포함할 때, 목표 동작 연산부(32)는, 그 상향 성분을 상쇄하는 붐 하강 방향의 붐 실린더(5)의 목표 속도를 연산한다. 또한, 버킷(10)의 선단부가 목표면 St의 하방에 위치하고 있는 상태에 있어서, 목표 속도 벡터 Vca가 목표면 St에 접근하는 상향 성분(Vcay>0)을 포함할 때, 목표 동작 연산부(32)는, 그 상향 성분을 상쇄하는 붐 하강 방향의 붐 실린더(5)의 목표 속도를 연산한다. 반대로 목표 속도 벡터 Vca가 목표면 St로부터 떨어지는 상향 성분(Vcay<0)을 포함할 때, 목표 동작 연산부(32)는, 그 하향 성분을 상쇄하는 붐 상승 방향의 붐 실린더(5)의 목표 속도를 연산한다.

전자 밸브 제어부(33)는, 목표 동작 연산부(32)의 연산 결과(각 유압 실린더의 목표 속도)에 기초하여, 전자 차단 밸브(61) 및 전자 비례 밸브(500)에 대해 지령을 출력한다.

도 7을 참조하여, 머신 컨트롤이 실행된 때의 유압 셔블(1)의 동작의 일 예에 대해 설명한다. 도 7은, 머신 컨트롤에 의한 수평 굴삭 동작의 예를 도시하는 도면이다.

굴삭 작업 개시 시, 버킷(10)을 소정 위치(굴삭 개시 지점)에 배치시키기 위해, 오퍼레이터가 조작 장치(15A)에 의한 붐 하강 단독 조작을 행하면, 컨트롤러(20)에 의해 정지 제어가 실행된다. 컨트롤러(20)는, 버킷(10)이 목표면 St에 근접하면, 버킷(10)이 목표면 St보다도 하방에 침입하지 않도록, 전자 비례 밸브(532)(도 3 참조)를 제어하여, 붐(8)의 속도를 감속시킨다. 컨트롤러(20)는, 버킷(10)이 목표면 St에 도달한 상태에서는, 붐(8)의 속도가 0으로 되도록 전자 비례 밸브(532)(도 3 참조)를 제어한다.

오퍼레이터가 조작 장치(15B)를 조작하여, 암(9)의 화살표 A 방향으로의 당김 동작(크라우드 동작)에 의해 수평 굴삭을 행하면, 컨트롤러(20)는, 영역 제한 제어를 실행한다. 컨트롤러(20)는, 버킷(10)의 선단부가 목표면 St보다도 하방에 침입하지 않도록, 전자 비례 밸브(525)(도 3 참조)를 제어하여, 붐(8)의 상승 동작을 자동적으로 행한다. 이때, 굴삭 정밀도 향상을 위해, 전자 비례 밸브(542)(도 3 참조)를 제어하여, 암(9)의 속도를 필요에 따라 감속시켜도 된다. 또한, 버킷(10)의 목표면 St에 대한 각도 B가 일정값으로 되어, 평탄화 작업이 용이해지도록, 컨트롤러(20)는, 전자 비례 밸브(577)(도 3 참조)를 제어하여 버킷(10)이 자동으로 화살표 C 방향으로 회동하도록 해도 된다.

암(9)의 화살표 A 방향으로의 당김 동작에 의해 수평 굴삭을 행할 때에, 버킷(10)이 목표면 St보다도 하방에 침입한 경우에는, 컨트롤러(20)는, 버킷(10)이 목표면 St 상으로 복귀하도록, 전자 비례 밸브(525)(도 3 참조)를 제어하여, 붐(8)의 상승 동작을 자동적으로 행한다.

이와 같이, 컨트롤러(20)는, 버킷(10)의 선단부(클로 끝)가 목표면 St를 따라 이동하도록, 작업 장치(1B)의 동작을 제어한다.

그런데, 선회체(12)의 상공이 두꺼운 구름으로 덮이는 등 천후의 상황의 변화에 따라, GNSS 안테나(42a, 42b)에서 수신되는 측위 위성으로부터의 위성 신호(GNSS 전파)가 약해져 버리는 경우가 있다. GNSS 안테나(42a, 42b)의 통신 상황이 악화되면, 측위 연산 장치(42c)는, 선회체(12)의 위치 및 방위를 고정밀도로 연산할 수 없게 된다. 이 경우, 측위 연산 장치(42c)는, 컨트롤러(20)에 위치 검출 에러 신호를 출력한다. 그 결과, 컨트롤러(20)는, 작업 장치(1B)의 동작 평면을 연산할 수 없게 되어, 유압 셔블(1)의 현재의 자세 정보에 기초하여, 목표면 St를 갱신할 수 없게 된다.

따라서, 본 실시 형태에 관한 컨트롤러(20)는, 머신 컨트롤의 실행 중에, GNSS 안테나(42a, 42b)의 통신 상황이 악화되어, 위치 검출 장치(42)에 의해 선회체(12)의 위치 정보를 취득할 수 없게 된 경우에, 그때에 자세 검출 장치(35)에 의해 검출되는 선회체(12)의 선회 각도 정보(선회 각도 θ)를 기준 선회 각도 정보(기준 선회 각도 θ0)로서 기억시킴과 함께, 통신 상황이 양호한 때에 생성된 목표면(통상 시 목표면)에 기초하여 일시 목표면을 새로이 생성한다. 컨트롤러(20)는, 선회체(12)가, 기준 선회 각도 정보(기준 선회 각도 θ0)에 기초하여 정해지는 선회 범위 Sr의 외측에 위치하고 있을 때에는, 일시 목표면에 기초한 머신 컨트롤의 실행을 금지한다. 컨트롤러(20)는, 선회체(12)가, 선회 범위 Sr의 내측에 위치하고 있을 때에는, 일시 목표면에 기초한 머신 컨트롤의 실행을 허가한다.

이하, 도 8 내지 도 13을 참조하여, 통신 상황의 악화에 의해, 컨트롤러(20)가 선회체(12)의 위치 정보(선회체(12)의 위치 및 방위)를 취득할 수 없게 되고 나서, 통신 상황이 회복됨으로써, 컨트롤러(20)가 선회체(12)의 위치 정보(선회체(12)의 위치 및 방위)를 취득할 수 있게 될 때까지의 제어의 내용에 대해 상세히 설명한다.

도 8은, 목표면 설정부(37)의 기능의 상세에 대해 설명하는 도면이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 목표면 설정부(37)는, 통신 상황 판정부(43), 선회 각도 기억부(44), 선회 자세 판정부(45), 목표면 생성부(46), 및 통지 제어부(47)로서 기능한다.

통신 상황 판정부(43)는, 위치 검출 장치(42)로부터 출력되는 정보에 기초하여, GNSS 안테나(42a, 42b)의 통신 상황이 양호한지 여부를 판정한다. 본 실시 형태에서는, 통신 상황 판정부(43)는, 위치 검출 장치(42)로부터 위치 검출 에러 신호가 컨트롤러(20)에 입력되어 있는 경우, 통신 상황은 양호하지 않다고(즉, 선회체(12)의 위치 및 방위에 관한 정보를 취득할 수 없다고) 판정한다. 통신 상황 판정부(43)는, 위치 검출 에러 신호가 컨트롤러(20)에 입력되어 있지 않은 경우, 통신 상황은 양호하다고(즉, 선회체(12)의 위치 및 방위에 관한 정보를 취득할 수 있다고) 판정한다.

GNSS 안테나(42a, 42b)의 통신 상황이 악화되면, 위치 검출 장치(42)의 측위 연산 장치(42c)에 의한 선회체(12)의 위치 및 방위의 산출 정밀도가 저하된다. 이 때문에, GNSS 안테나(42a, 42b)의 통신 상황은, 측위 연산 장치(42c)에서의 산출 정밀도에 기초하여 추정할 수 있다.

측위 연산 장치(42c)는, GNSS 안테나(42a, 42b)의 위치(즉 선회체(12)의 위치)의 산출 정밀도가, 허용할 수 있는 정밀도인지 여부를 판정한다. 측위 연산 장치(42c)는, GNSS 안테나(42a, 42b)의 위치의 산출 정밀도가, 허용할 수 있는 정밀도인 경우에는, 위치 검출 에러 신호를 컨트롤러(20)에 출력하지 않고, 산출한 선회체(12)의 위치 및 방위에 관한 정보를 컨트롤러(20)에 출력한다. 측위 연산 장치(42c)는, GNSS 안테나(42a, 42b)의 위치의 산출 정밀도가, 허용할 수 있는 정밀도가 아닌 경우에는, 선회체(12)의 위치 및 방위에 관한 정보를 컨트롤러(20)에 출력하지 않고, 위치 검출 에러 신호를 컨트롤러(20)에 출력한다.

또한, GNSS 안테나(42a, 42b)의 위치의 산출 정밀도의 평가 방법은, 다양한 방법을 채용할 수 있다. 이하, GNSS 안테나(42a, 42b)의 위치의 산출 정밀도의 평가 방법의 일 예에 대해 설명한다. GNSS 안테나(42a, 42b)의 위치의 산출 정밀도는, GNSS 안테나(42a, 42b)에서 신호(전파)를 수신 가능한 측위 위성의 수 및 배치에 따라 변화한다. 측위 위성의 수 및 배치의 상황에 따라, GNSS 안테나(42a, 42b)의 위치의 산출 정밀도가 받는 영향은, 예를 들어, DOP(Dilution of Precision: 정밀도 저하율)로 표시할 수 있다. 측위 위성의 수가 적고, 측위 위성 사이의 거리가 좁을수록, GNSS 안테나(42a, 42b)의 위치의 산출 정밀도는 낮아진다. 측위 연산 장치(42c)는, 측위 위성의 수 및 측위 위성의 배치의 정보에 기초하여, 정밀도 평가용 파라미터를 연산한다. 정밀도 평가용 파라미터는, 산출 정밀도가 높을수록 높아지는 파라미터이다.

또한, 측위 연산 장치(42c)는, 통계학에 있어서 데이터의 변동 정도를 나타내는 지표(예를 들어 분산, 표준 편차 등)를 연산한다. 측위 연산 장치(42c)는, 상기 정밀도 평가용 파라미터가 미리 정해진 역치 이상이고, 또한 선회체(12)의 위치 및 방위의 산출 결과의 변동 정도를 나타내는 지표가 미리 정한 역치 미만인 경우에는, GNSS 안테나(42a, 42b)의 위치의 산출 정밀도는, 허용할 수 있는 정밀도라고 판정한다. 한편, 측위 연산 장치(42c)는, 상기 정밀도 평가용 파라미터가 미리 정한 역치 미만인 경우, 또는 선회체(12)의 위치 및 방위의 산출 결과의 변동 정도를 나타내는 지표가 미리 정한 역치 이상인 경우에는, GNSS 안테나(42a, 42b)의 위치의 산출 정밀도가, 허용할 수 있는 정밀도가 아니라고 판정한다.

또한, 측위 연산 장치(42c)는, 캐리어/노이즈비(C/No)로 표시되는 신호 강도에 기초하여, GNSS 안테나(42a, 42b)의 위치의 산출 정밀도가, 허용할 수 있는 정밀도인지 여부를 판정해도 된다.

선회 각도 기억부(44)는, 통신 상황 판정부(43)에 의해, GNSS 안테나(42a, 42b)의 통신 상황이 양호하지 않다고 판정된 경우, 그때의 선회 각도 θ를 기준 선회 각도 θ0으로서 ROM(20b)에 기억시킨다. 달리 말하면, 선회 각도 기억부(44)는, 선회체(12)의 위치 및 방위에 관한 정보를 취득할 수 있던 상태로부터, 취득할 수 없는 상태로 천이한 경우, 그때의 선회 각도 θ를 기준 선회 각도 θ0으로서 ROM(20b)에 기억시킨다.

선회 자세 판정부(45)는, 선회체(12)가 기준 선회 각도 θ0에 기초하여 정해지는 선회 범위 Sr의 외측에 위치하고 있는지, 또는 내측에 위치하고 있는지를 판정한다. 도 9는, 선회 자세 판정부(45)에 의한 선회 자세의 판정 처리의 내용에 대해 설명하는 도면이고, 선회체(12)를 상방에서 본 도면이다.

도 9에 도시한 바와 같이, 선회 자세 판정부(45)는, 자세 검출 장치(35)에서 검출된 선회 각도 θ와, ROM(20b)에 기억되어 있는 기준 선회 각도 θ0 차 Δθ를 연산한다. 차 Δθ는, 선회 각도 θ에서 기준 선회 각도 θ0을 뺀 값의 절댓값으로 표시된다(Δθ=|θ-θ0|). 선회 자세 판정부(45)는, 차 Δθ와 소정값 Δθ0의 대소 관계에 기초하여, 선회체(12)가 선회 범위 Sr의 외측에 위치하고 있는지, 또는 내측에 위치하고 있는지를 판정한다.

소정값 Δθ0은, 선회 범위 Sr을 규정하기 위한 역치이고, 미리 ROM(20b)에 기억되어 있다. 기준 선회 각도 θ0으로부터 소정값 Δθ0만큼 도시 시계 방향으로 회동한 위치가 선회 범위 Sr의 우단부 θR로 되고, 기준 선회 각도 θ0으로부터 소정값 Δθ0만큼 도시 반시계 방향으로 회동한 위치가 선회 범위 Sr의 좌단부 θL로 된다. 소정값 Δθ0은, 작업 장치(1B)를 전방으로 가장 신장시킨 상태에 있어서, 버킷(10)의 좌우 양 단부와 선회 중심축 Os를 잇는 범위의 내측에 선회 범위 Sr이 들어가는 값을 설정하는 것이 바람직하다. 소정값 Δθ0은, 예를 들어, 0.5도 내지 1도 정도의 값이 설정된다.

선회 자세 판정부(45)는, 차 Δθ가 소정값 Δθ0보다도 큰 경우, 선회체(12)는 선회 범위 Sr의 외측에 위치하고 있다고 판정한다. 선회 자세 판정부(45)는, 차 Δθ가 소정값 Δθ0 이하인 경우, 선회체(12)는 선회 범위 Sr의 내측에 위치하고 있다고 판정한다.

도 8에 도시하는 목표면 생성부(46)는, 통신 상황 판정부(43)에 의해, GNSS 안테나(42a, 42b)의 통신 상황이 양호하다고 판정되면 통상 시 목표면 Sta를 생성하여, ROM(20b)에 기억시킨다. 목표면 생성부(46)는, 통신 상황 판정부(43)에 의해, GNSS 안테나(42a, 42b)의 통신 상황이 양호하지 않다고 판정되면, 통신 상황이 양호한 때에 생성한 통상 시 목표면 Sta에 기초하여, 일시 목표면 Stb를 새로운 목표면으로서 생성하여, ROM(20b)에 기억시킨다.

목표면 생성부(46)는, 자세 연산부(30)로부터의 자세 정보(글로벌 좌표계에 있어서의 작업 장치(1B)의 자세에 관한 정보)에 기초하여, 목표면 설정 장치(36)로부터 취득한 3차원의 목표 형상 데이터를 작업 장치(1B)가 이동하는 평면(작업 장치(1B)의 동작 평면(X-Y 평면))으로 절단한 단면 형상을 통상 시 목표면 Sta(2차원의 목표면)로서 생성한다. 또한, 작업 장치(1B)의 동작 평면은, 예를 들어, 붐 핀(91), 암 핀(92) 및 버킷 핀(93)의 위치 등에 기초하여 연산 가능하다. 목표면 생성부(46)는, 생성한 통상 시 목표면 Sta를 머신 컨트롤에서 사용할 목표면 St로서 설정한다.

도 10a, 도 10b는, 목표면 생성부(46)에 의한 일시 목표면 Stb의 생성 처리의 내용에 대해 설명하는 도면이다. 도 10a는, 목표면의 구배 αs에 대해 나타내고, 도 10b는, 일시 목표면에 대해 나타낸다. 도 10a에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 복수의 목표면 요소 Sta0, Sta1, Sta2가 늘어서서 이루어지는 통상 시 목표면 Sta가 설정되어 있다.

도 10a에 도시한 바와 같이, 목표면 생성부(46)는, 버킷(10)의 선단 위치 Pb로부터 연직 방향(중력의 방향)으로 내리그은 직선과, 통상 시 목표면 Sta의 교점을 제어 위치 Pt로서 설정한다. 도 10a에 도시하는 예에서는, 복수의 목표면 요소 Sta0, Sta1, Sta2 중의 목표면 요소 Sta1에 제어 위치 Pt가 설정된다. 목표면 생성부(46)는, 제어 위치 Pt를 포함하는 목표면 요소 Sta1과 이점쇄선으로 나타내는 수평면(기준면)이 이루는 각도를, 통상 시 목표면 Sta의 구배 αs로서 설정한다. 도 10b에 도시한 바와 같이, 목표면 생성부(46)는, 목표면 요소 Sta1과 동일한 구배 αs의 일시 목표면 Stb를 생성한다. 일시 목표면 Stb는, 목표면 요소 Sta1로부터 연직 방향 상방에 소정의 오프셋양 Hos로 오프셋된 위치에 생성된다.

도 10a에 도시한 바와 같이, 목표면 생성부(46)는, 버킷(10)의 선단 위치 Pb와 제어 위치 Pt 사이의 연직 방향의 거리(이하, 연직 거리로도 기재함) H를 연산하고, 연직 거리 H에 기초하여, 연직 방향의 오프셋양 Hos를 연산한다. 도 11은, 연직 거리 H와 오프셋양 Hos의 관계에 대해 나타내는 도면이다. ROM(20b)에는, 도 11에 나타내는 연직 거리 H와 오프셋양 Hos가 대응지어진 테이블 Th가 기억되어 있다. 테이블 Th는, 연직 거리 H가 0(제로)일 때에는 오프셋양 Hos는 최소 오프셋양 Homin이고, 연직 거리 H가 커질수록 오프셋양 Hos가 커져, 연직 거리 H가 소정값 Ha 이상이면 오프셋양 Hos가 최대 오프셋양 Homax로 되는 특성이다. 예를 들어, 최소 오프셋양 Homin은 0(제로)보다도 큰 값이고, 최대 오프셋양 Homax는 (Ya1)/(cos(αs))보다도 작은 값이다.

목표면 생성부(46)는, 테이블 Th를 참조하여, 연직 거리 H에 기초하여, 오프셋양 Hos를 연산한다. 목표면 생성부(46)는, 오프셋양 Hos로 오프셋시킨 일시 목표면 Stb를 ROM(20b)에 기억시킨다. 목표면 생성부(46)는, 일시 목표면 Stb를 ROM(20b)에 기억시킨 후, 통신 상황 판정부(43)에 의해, GNSS 안테나(42a, 42b)의 통신 상황이 양호하다고 판정되면, ROM(20b)으로부터 일시 목표면 Stb의 데이터를 소거한다.

도 8에 도시하는 목표면 생성부(46)는, 선회 자세 판정부(45)에 의해, 선회체(12)가 선회 범위 Sr의 내측에 위치하고 있다고 판정되어 있는 경우에는, 일시 목표면 Stb를 유효로 한다. 즉, 목표면 생성부(46)는, 선회체(12)가 선회 범위 Sr의 내측에 위치하고 있는 경우, 일시 목표면 Stb를 머신 컨트롤에서 사용할 목표면 St로서 설정한다. 일시 목표면 Stb가 목표면 St로서 설정됨으로써, 목표면 St와 버킷(10)의 선단 위치 Pb 사이의 거리(목표면 거리)가 소정의 거리 Ya1 이하로 됨으로써, 목표면 St(일시 목표면 Stb)에 기초한 머신 컨트롤이 실행된다. 이와 같이, 컨트롤러(20)는, 선회체(12)가 선회 범위 Sr의 내측에 위치하고 있을 때에는, 목표면 St에 기초한 머신 컨트롤의 실행을 허가한다.

목표면 생성부(46)는, 선회 자세 판정부(45)에 의해, 선회체(12)가 선회 범위 Sr의 외측에 위치하고 있다고 판정되어 있는 경우에는, 일시 목표면 Stb를 무효로 한다. 본 실시 형태에서는, 목표면 생성부(46)는, 선회체(12)가 선회 범위 Sr의 외측에 위치하고 있는 경우, 머신 컨트롤에서 사용할 목표면 St가 존재하지 않는 상태인 것으로 하여, 목표면 거리에 미리 ROM(20b)에 기억되어 있는 무효값을 설정한다. 무효값은, 적어도 소정의 거리 Ya1보다도 큰 값이 설정된다. 이것에 의해, 목표면 St와 버킷(10)의 선단 위치 Pb 사이의 거리(목표면 거리)가 소정의 거리 Ya1 이하로 된 경우에도 머신 컨트롤이 실행되는 일이 없다. 이와 같이, 컨트롤러(20)는, 선회체(12)가 선회 범위 Sr의 외측에 위치하고 있을 때에는, 목표면 St에 기초한 머신 컨트롤의 실행을 금지한다.

통지 제어부(47)는, 머신 컨트롤의 실행 중에, 위치 검출 장치(42)에 의해 선회체(12)의 위치 정보를 취득할 수 없게 된 경우에 있어서, 선회체(12)가 선회 범위 Sr의 외측에 위치하고 있는 것인지, 또는 내측에 위치하고 있는 것인지를 통지 장치(39)에 통지한다. 통지 제어부(47)는, 목표면 생성부(46)에 의해 일시 목표면 Stb가 유효로 설정되어 있는지, 또는 무효로 설정되어 있는지를 감시하고 있다. 상술한 바와 같이, 위치 검출 장치(42)에 의해 선회체(12)의 위치 정보를 취득할 수 없게 된 경우에 있어서, 선회체(12)가 선회 범위 Sr의 내측에 위치하고 있을 때에는 일시 목표면 Stb가 유효로 설정된다. 또한, 위치 검출 장치(42)에 의해 선회체(12)의 위치 정보를 취득할 수 없게 된 경우에 있어서, 선회체(12)가 선회 범위 Sr의 외측에 위치하고 있을 때에는 일시 목표면 Stb가 무효로 설정된다.

통지 제어부(47)는, 머신 컨트롤의 실행 중에, 일시 목표면 Stb가 유효로 설정되면, 통지 장치(39)에 제어 신호(통지 지령)를 출력하여, 예를 들어, 「통신 레벨이 저하되어 있습니다. 일시 목표면에 기초한 머신 컨트롤의 실행이 가능합니다.」라는 메시지를 통지 장치(표시 장치)(39)의 표시 화면에 표시시킨다. 또한, 통지 제어부(47)는, 머신 컨트롤의 실행 중에, 일시 목표면 Stb가 무효로 설정되면, 통지 장치(39)에 제어 신호(통지 지령)을 출력하여, 예를 들어, 「통신 레벨이 저하되어 있습니다. 일시 목표면에 기초한 머신 컨트롤을 행할 수는 없습니다. 원래의 위치까지 선회체를 선회시켜 주십시오.」라는 메시지를 통지 장치(표시 장치)(39)의 표시 화면에 표시시킨다. 또한, 통지 제어부(47)는, 상기 메시지와 함께, 선회체(12)의 현재의 위치와, 선회 범위 Sr을 나타내는 표시 화상을 통지 장치(표시 장치)(39)의 표시 화면에 표시시켜도 된다.

도 12 및 도 13을 참조하여, 목표면 설정부(37)로서 기능하는 컨트롤러(20)에 의해 행해지는 목표면 설정 처리의 내용에 대해 설명한다. 도 12는, 컨트롤러(20)에 의해 실행되는 목표면 설정 처리의 내용에 대해 나타내는 흐름도이고, 도 13은, 도 12의 일시 목표면 생성 처리(스텝 S120)의 내용에 대해 나타내는 흐름도이다. 도 12에 나타내는 흐름도의 처리는, MC 스위치(26)에 의해, 머신 컨트롤이 유효로 설정됨으로써 개시되고, 도시되지 않은 초기 설정이 행해진 후, 소정의 제어 주기로 반복하여 실행된다.

도 12에 나타낸 바와 같이, 스텝 S101에 있어서, 목표면 설정부(37)는, 위치 검출 장치(42)로부터의 위치 정보, 및 자세 연산부(30)에서 연산된 자세 정보를 취득하고, 스텝 S104로 진행된다.

스텝 S104에 있어서, 목표면 설정부(37)는, 위치 검출 장치(42)로부터의 위치 정보에 기초하여, GNSS 안테나(42a, 42b)의 통신 상황이 양호한지 여부를 판정한다. 목표면 설정부(37)는, 스텝 S101에서 취득한 위치 검출 장치(42)로부터의 위치 정보가 위치 검출 에러 신호가 아닌 경우, GNSS 안테나(42a, 42b)의 통신 상황은 양호하다고 판정하여, 스텝 S157로 진행된다. 목표면 설정부(37)는, 스텝 S101에서 취득한 위치 검출 장치(42)로부터의 위치 정보가 위치 검출 에러 신호인 경우, GNSS 안테나(42a, 42b)의 통신 상황은 양호하지 않다고 판정하여, 스텝 S107로 진행된다.

스텝 S107에 있어서, 목표면 설정부(37)는, 기억 장치를 참조하여, 소정의 기억 영역에 일시 목표면 Stb가 기억되어 있는지 여부를 판정한다. 스텝 S107에 있어서, 일시 목표면 Stb가 기억 장치의 소정의 기억 영역에 기억되어 있지 않다고 판정되면, 스텝 S110으로 진행된다. 스텝 S107에 있어서, 일시 목표면 Stb가 기억 장치의 소정의 기억 영역에 기억되어 있다고 판정되면, 스텝 S150으로 진행된다.

스텝 S110에 있어서, 목표면 설정부(37)는, 스텝 S101에서 취득한 자세 정보에 포함되는 선회체(12)의 선회 각도 θ를 기준 선회 각도 θ0으로서 기억 장치에 기억시키고, 스텝 S120으로 진행된다.

스텝 S120에 있어서, 목표면 설정부(37)는, 일시 목표면 생성 처리를 실행한다. 일시 목표면 생성 처리(스텝 S120)에서는, 도 13에 나타내는 스텝 S129 내지 S138까지의 처리가 행해진다.

도 13에 나타낸 바와 같이, 스텝 S129에 있어서, 목표면 설정부(37)는, 스텝 S163에서 연산되어 기억 장치에 기억되어 있는 통상 시 목표면 Sta와, 스텝 S101에서 취득한 자세 정보에 포함되는 버킷(10)의 선단 위치 Pb에 기초하여, 제어 위치 Pt를 설정하고, 스텝 S132로 진행된다.

스텝 S132에 있어서, 목표면 설정부(37)는, 스텝 S129에서 설정된 제어 위치 Pt와, 스텝 S101에서 취득한 자세 정보에 포함되는 버킷(10)의 선단 위치 Pb에 기초하여, 버킷(10)의 선단 위치 Pb로부터 제어 위치 Pt까지의 연직 방향의 거리 H를 연산하고, 스텝 S135로 진행된다.

스텝 S135에 있어서, 목표면 설정부(37)는, 스텝 S163에서 연산되어 기억 장치에 기억되어 있는 통상 시 목표면 Sta와, 스텝 S120에서 설정된 제어 위치 Pt에 기초하여, 목표면의 구배 αs를 설정하고, 스텝 S138로 진행된다. 스텝 S138에 있어서, 목표면 설정부(37)는, 연직 거리 H에 기초하여 오프셋양 Hos를 연산한다. 또한, 목표면 설정부(37)는, 구배 αs의 면을 통상 시 목표면 Sta로부터 오프셋양 Hos만큼 연직 방향 상방에 오프셋시킨 일시 목표면 Stb를 생성한다. 또한, 목표면 설정부(37)는, 생성한 일시 목표면 Stb를 기억 장치의 소정의 기억 영역에 기억시키고, 도 13의 흐름도에 나타내는 처리를 종료한다.

도 12에 나타낸 바와 같이, 일시 목표면 생성 처리(스텝 S120)가 완료되면, 스텝 S150으로 진행된다. 스텝 S150에 있어서, 목표면 설정부(37)는, 스텝 S101에서 취득한 자세 정보에 포함되는 선회체(12)의 선회 각도 θ, 및 스텝 S110에서 기억된 기준 선회 각도 θ0에 기초하여, 선회체(12)가 선회 범위 Sr의 외측에 위치하고 있는지 여부를 판정한다.

스텝 S150에 있어서, 목표면 설정부(37)는, 선회체(12)의 선회 각도 θ와 기준 선회 각도 θ0의 차 Δθ를 연산한다. 스텝 S150에 있어서, 차 Δθ가 소정값 Δθ0 이하인 경우, 목표면 설정부(37)는, 선회체(12)는 선회 범위 Sr의 내측에 위치하고 있다고 판정하여, 스텝 S155로 진행된다. 스텝 S150에 있어서, 차 Δθ가 소정값 Δθ0보다도 큰 경우, 목표면 설정부(37)는, 선회체(12)는 선회 범위 Sr의 외측에 위치하고 있다고 판정하여, 스텝 S153으로 진행된다.

스텝 S155에 있어서, 목표면 설정부(37)는, 일시 목표면 Stb를 유효로 하기 위해, 일시 목표면 Stb를 머신 컨트롤에서 사용할 목표면 St로서 설정하고, 도 12의 흐름도에 나타내는 처리를 종료한다. 일시 목표면 Stb가 목표면 St로서 설정됨으로써, 일시 목표면 Stb에 기초한 머신 컨트롤의 실행이 허가된 상태로 된다. 따라서, 컨트롤러(20)에 의해, 목표면 St(일시 목표면 Stb)와 버킷(10)의 선단 위치 Pb 사이의 거리(목표면 거리)가 축차 연산되고, 목표면 거리가 소정의 거리 Ya1 이하인 경우에는, 머신 컨트롤이 실행된다.

스텝 S153에 있어서, 목표면 설정부(37)는, 일시 목표면 Stb를 무효로 하기 위해, 목표면 거리에 무효값을 설정하고, 도 12의 흐름도에 나타내는 처리를 종료한다. 목표면 거리에 무효값이 설정됨으로써, 일시 목표면 Stb에 기초한 머신 컨트롤의 실행이 금지된 상태로 된다. 따라서, 버킷(10)의 선단 위치 Pb와 일시 목표면 Stb 사이의 거리가 소정의 거리 Ya1 이하인 경우이더라도 머신 컨트롤은 실행되지 않는다.

스텝 S157에 있어서, 목표면 설정부(37)는, 기억 장치를 참조하여, 소정의 기억 영역에 일시 목표면 Stb가 기억되어 있는지 여부를 판정한다. 스텝 S157에 있어서, 일시 목표면 Stb가 기억 장치의 소정의 기억 영역에 기억되어 있지 않다고 판정되면, 스텝 S163으로 진행된다. 스텝 S157에 있어서, 일시 목표면 Stb가 기억 장치의 소정의 기억 영역에 기억되어 있다고 판정되면, 스텝 S160으로 진행된다.

스텝 S160에 있어서, 목표면 설정부(37)는, 기억 장치의 소정의 기억 영역에 기억되어 있는 일시 목표면 Stb를 소거하고, 스텝 S163으로 진행된다. 스텝 S163에 있어서, 목표면 설정부(37)는, 목표면 설정 장치(36)로부터 3차원의 목표 형상 데이터를 취득하고, 취득한 목표 형상 데이터와, 스텝 S101에서 취득한 자세 정보(글로벌 좌표계의 작업 장치(1B)의 자세에 관한 정보)에 기초하여, 통상 시 목표면 Sta를 생성하여, 기억 장치에 기억시킨다. 스텝 S160에 있어서, 목표면 설정부(37)는, 생성한 통상 시 목표면 Sta를 머신 컨트롤에서 사용할 목표면 St로서 설정하고, 도 12의 흐름도에 나타내는 처리를 종료한다. 통상 시 목표면 Sta가 목표면 St로서 설정됨으로써, 컨트롤러(20)에 의해, 목표면 St(통상 시 목표면 Sta)와 버킷(10)의 선단 위치 Pb 사이의 거리(목표면 거리)가 축차 연산된다.

본 실시 형태의 동작의 일 예에 대해 설명한다. 오퍼레이터가 MC 스위치(26)를 조작하여 머신 컨트롤을 유효로 하면, GNSS 안테나(42a, 42b)에서 수신한 위성 신호에 기초하여 연산되는 선회체(12)의 위치 및 방위와, 자세 검출 장치(35)에서 검출되는 자세 정보에 기초하여, 통상 시 목표면 Sta가 생성된다(도 12의 S101 → S104에서 "예" → S157에서 "아니오" → S163). 이 때문에, 통상 시 목표면 Sta가 머신 컨트롤에서 사용될 목표면 St로서 설정된다.

따라서, 예를 들어, 도 7에 도시한 바와 같이, 오퍼레이터가 암 당김 조작에 의해, 암(9)을 크라우드 동작시키면, 목표면 St에 수직인 방향의 버킷(10)의 선단부의 속도 벡터가 0으로 되도록 붐 상승 동작이 행해진다. 그 결과, 버킷(10)의 선단부가, 목표면 St를 따라 이동한다.

여기서, 머신 컨트롤의 실행 중에, GNSS 안테나(42a, 42b)의 통신 상황이 악화되어, 선회체(12)의 위치 정보를 검출할 수 없게 된 경우, 컨트롤러(20)는, 그때의 선회체(12)의 선회 각도 θ를 기준 선회 각도 θ0으로서 기억시키고, 통상 시 목표면 Sta에 기초하여 일시 목표면 Stb를 생성하여, 기억 장치의 소정의 기억 영역에 기억시킨다(도 12의 S101 → S104에서 "아니오" → S107에서 "아니오" → S110 → S120).

오퍼레이터는, 선회체(12)를 선회시키지 않고, 암 당김 조작을 계속해서 행하는 경우, 컨트롤러(20)는, 일시 목표면 Stb를 머신 컨트롤에서 사용될 목표면 St로서 설정한다(도 12의 S150에서 "아니오" → S155). 이 때문에, 오퍼레이터는, 머신 컨트롤에 의한 작업을 계속할 수 있다.

오퍼레이터는, 버킷(10) 내에 토사 등의 굴삭물이 쌓이면, 선회체(12)를 선회시켜, 덤프 트럭 등의 운반 차량에 버킷(10) 내의 굴삭물을 적재한다. 그 후, 선회체(12)를 원래의 위치로 복귀시키기 위해, 선회체(12)를 선회시킨다. 여기서, 선회체(12)가 원래의 위치를 기준으로 하여 설정되는 선회 범위 Sr의 내측에 위치하고 있는 경우에는, 일시 목표면 Stb가 머신 컨트롤에 사용될 목표면 St로서 설정된다(도 12의 S101 → S104에서 "아니오" → S107에서 "예" → S150에서 "아니오" → S155). 따라서, 오퍼레이터는, 적재 작업을 행한 후, 원래의 위치까지 선회체(12)를 선회시킴으로써, 다시, 머신 컨트롤에 의해 버킷(10)을 목표면 St를 따르도록 이동시켜, 땅고르기, 굴삭 등의 작업을 행할 수 있다.

또한, 적재 작업을 행한 후, 선회체(12)를 원래의 위치로 복귀시키기 위해, 선회체(12)를 선회시킨 경우에 있어서, 선회체(12)가 선회 범위 Sr의 외측에 위치하고 있을 때에는, 일시 목표면 Stb는 무효로 설정된다(도 12의 S150에서 "예" → S153). 또한, 일시 목표면 Stb가 무효로 설정되어 있는 상태인 것은, 통지 장치(39)에 의해 오퍼레이터에게 통지된다. 이 때문에, 오퍼레이터는, 현재의 상태가, 통신 상황이 양호하지 않은 상태이며, 또한 선회체(12)가 선회 범위 Sr의 외측에 위치하고 있는 상태인 것을 알 수 있다.

오퍼레이터가 선회체(12)를 선회시킴으로써, 선회체(12)가 선회 범위 Sr의 내측에 들어가면, 통지 장치(39)에 의해 일시 목표면 Stb가 유효로 설정되어 있는 상태인 것이 오퍼레이터에게 통지된다. 이 때문에, 오퍼레이터는, 용이하게 선회체(12)를 원래의 위치로까지 선회시켜, 머신 컨트롤에 의한 작업을 행할 수 있다.

상술한 실시 형태에 의하면, 다음의 작용 효과를 나타낸다.

(1) 유압 셔블(작업 기계)(1)은, 주행체(11)와, 주행체(11) 상에 선회 가능하게 설치되는 선회체(12)와, 선회체(12)에 설치되어, 붐(8), 암(9) 및 버킷(작업구)(10)을 갖는 다관절형의 작업 장치(1B)와, 선회체(12)의 위치 정보를 검출하는 위치 검출 장치(42)와, 선회체(12)의 선회 각도 θ를 포함하는 유압 셔블(1)의 자세에 관한 정보를 검출하는 자세 검출 장치(35)와, 목표 형상 데이터를 취득하고, 취득한 목표 형상 데이터, 선회체(12)의 위치 정보, 및 유압 셔블(1)의 자세에 관한 정보에 기초하여 목표면 St를 설정하고, 목표면 St에 기초하여 작업 장치(1B)를 제어하는 머신 컨트롤을 실행하는 컨트롤러(제어 장치)(20)를 구비하고 있다. 컨트롤러(20)는, 머신 컨트롤의 실행 중에, 위치 검출 장치(42)에 의해 선회체(12)의 위치 정보를 취득할 수 없게 된 경우에, 그때에 자세 검출 장치(35)에 의해 검출되는 선회체(12)의 선회 각도 정보(선회 각도 θ)를 기준 선회 각도 정보(기준 선회 각도 θ0)로서 기억시킨다. 컨트롤러(20)는, 선회체(12)가, 기준 선회 각도 정보(기준 선회 각도 θ0)에 기초하여 정해지는 선회 범위 Sr의 외측에 위치한 때에는, 목표면 St에 기초한 머신 컨트롤의 실행을 금지한다. 컨트롤러(20)는, 선회체(12)가, 선회 범위 Sr의 내측에 위치할 때에는, 목표면 St에 기초한 머신 컨트롤의 실행을 허가한다. 즉, 컨트롤러(20)는, 위치 검출 장치(42)에 의해 선회체(12)의 위치 정보를 취득할 수 없게 된 경우이며, 선회체(12)가 선회 범위 Sr의 외측에 위치한 때에는, 목표면 St에 기초한 머신 컨트롤의 실행을 금지하고, 선회체(12)가 선회 범위 Sr의 외측에 위치한 후, 다시 내측에 위치한 때에는, 목표면 St에 기초한 머신 컨트롤의 실행을 허가한다.

이 구성에 의하면, 머신 컨트롤의 실행 중에, 통신 상황이 악화되거나 하여, 위치 검출 장치(42)에 의해 선회체(12)의 위치 정보를 취득할 수 없게 된 경우에 있어서, 선회체(12)를 선회시켜 굴삭물을 운반 차량에 적재하는 작업을 행하였다고 하더라도, 선회체(12)를 선회 범위 Sr의 내측까지 선회시킴으로써, 다시, 목표면 St에 기초한 머신 컨트롤에 의한 작업을 행할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 의하면, 작업 효율의 저하의 억제가 가능한 유압 셔블(1)을 제공할 수 있다.

(2) 컨트롤러(20)는, 머신 컨트롤의 실행 중에, 위치 검출 장치(42)에 의해 선회체(12)의 위치 정보를 취득할 수 없게 된 경우, 새로운 목표면으로서 목표면 St(통상 시 목표면 Sta)의 구배 αs에 기초한 일시 목표면 Stb를 생성한다. 컨트롤러(20)는, 선회체(12)가 선회 범위 Sr의 내측에 위치하고 있을 때에는, 일시 목표면 Stb에 기초한 머신 컨트롤의 실행을 허가한다.

이 구성에 의하면, 위치 검출 장치(42)에 의해 선회체(12)의 위치 정보를 취득할 수 없게 되기 전에 설정된 목표면(통상 시 목표면 Sta)과는 별도로 새로이 일시 목표면 Stb를 생성하기 때문에, 통상 시 목표면 Sta와는 다른 위치(예를 들어, 오프셋시킨 위치)에 일시 목표면 Stb를 설정하거나, 일시 목표면 Stb의 구배를 변경하거나 하는 등의 목표면 St의 조정을 행할 수 있다.

(3) 컨트롤러(20)는, 목표면 St(통상 시 목표면 Sta)의 구배 αs에 기초하여, 목표면 St(통상 시 목표면 Sta)로부터 소정 거리(오프셋양 Hos)만큼 오프셋시키도록 하여 일시 목표면 Stb를 생성한다.

이 구성에 의하면, 일시 목표면 Stb에 기초하는 머신 컨트롤이 실행되고 있을 때에, 선회체(12)가 선회 범위 Sr의 내측에 위치하고 있는 경우이며, 선회체(12)가 기준 선회 각도 θ0으로부터 어긋나게 위치하고 있을 때에, 목표면 St보다도 하방에 버킷(10)이 침입하여, 굴삭 대상물을 지나치게 파 버리는 것을 방지할 수 있다. 일시 목표면 Stb를 통상 시 목표면 Sta로부터 오프셋시키는 경우, 일시 목표면 Stb를 통상 시 목표면 Sta로부터 오프셋시키지 않는 경우에 비해, 선회 범위 Sr을 크게 취할 수 있다.

(4) 컨트롤러(20)는, 위치 검출 장치(42)에 의해 선회체(12)의 위치 정보를 취득할 수 있게 된 경우, 일시 목표면 Stb를 소거하고, 목표 형상 데이터, 선회체(12)의 위치 정보, 및 유압 셔블(1)의 자세에 관한 정보에 기초하여 목표면 St(통상 시 목표면 Sta)를 생성한다.

이 구성에 의하면, 통신 상황이 회복된 경우에, 통상대로의 목표면 St(통상 시 목표면 Sta)가 생성된다. 따라서, 예를 들어, 선회체(12)를 선회 범위 Sr의 외측으로 선회시킨 경우에는, 그때의 유압 셔블(1)의 자세에 기초하여, 새로이 통상대로의 목표면 St(통상 시 목표면 Sta)가 생성된다. 이 때문에, 다른 장소의 굴삭, 땅고르기 등의 작업으로 이행할 수 있다.

(5) 유압 셔블(1)은, 오퍼레이터에게 통지를 행하는 통지 장치(39)를 더 구비한다. 컨트롤러(20)는, 머신 컨트롤의 실행 중에, 위치 검출 장치(42)에 의해 선회체(12)의 위치 정보를 취득할 수 없게 된 경우에 있어서, 선회체(12)가 선회 범위 Sr의 외측에 위치하고 있는 것인지, 또는 내측에 위치하고 있는 것인지를 통지 장치(39)에 통지한다. 통지 장치(39)는, 컨트롤러(20)로부터의 통지 지령에 기초하여, 오퍼레이터에 대해 통지를 행한다.

이 구성에 의하면, 오퍼레이터는, 통신 상황이 양호하지 않은 상태에 있어서, 머신 컨트롤에 의한 작업을 실시할 수 있는 상태에 있는 것인지 여부를 용이하게 확인할 수 있다. 이 때문에, 선회체(12)를 선회시켜, 적재 작업을 행한 후, 머신 컨트롤에 의한 작업을 행할 수 있는 위치(원래의 위치)까지, 용이하고 또한 신속하게 선회체(12)를 선회시킬 수 있다. 그 결과, 작업 효율의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 통신 상황이 양호하지 않은 상태에 있어서, 선회체(12)가 선회 범위 Sr의 외측에 위치하고 있을 때에, 오퍼레이터에 의한 굴삭 조작이 행해지는 경우가 없도록, 주의 환기를 행할 수 있다.

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

<변형예 1>

상기 실시 형태에서는, 통신 상황이 양호한 상태로부터 양호하지 않은 상태로 되면, 일시 목표면 Stb를 통상 시 목표면 Sta와는 다른 목표면으로서 새로이 생성하고, 일시 목표면 Stb를 머신 컨트롤에서 사용할 목표면 St로서 설정하는 예에 대해 설명하였는데, 본 발명은 이에 한정되지는 않는다. 통신 상황이 양호한 상태로부터 양호하지 않은 상태로 된 경우, 컨트롤러(20)는, 현재 설정되어 있는 목표면 St(통상 시 목표면 Sta)를 유지하고, 선회체(12)가 선회 범위 Sr의 내측에 위치하고 있을 때에는, 이 목표면 St(통상 시 목표면 Sta)에 기초하여 머신 컨트롤을 실행하도록 해도 된다.

즉, 컨트롤러(20)는, 위치 검출 장치(42)에 의해 선회체(12)의 위치 정보를 취득할 수 없게 된 경우이며, 선회체(12)가 선회 범위 Sr의 외측에 위치한 때에는, 유지하고 있는 통상 시 목표면 Sta에 기초한 머신 컨트롤의 실행을 금지하고, 선회체(12)가 선회 범위 Sr의 외측에 위치한 후, 다시 내측에 위치한 때에는, 유지하고 있는 통상 시 목표면 Sta에 기초한 머신 컨트롤의 실행을 허가하도록 해도 된다.

<변형예 2>

상기 실시 형태에서는, 버킷(10)의 선단 위치 Pb로부터 연직 방향으로 내리그은 직선과, 통상 시 목표면 Sta의 교점을 제어 위치 Pt로서 설정하고, 제어 위치 Pt를 포함하는 목표면 요소 Sta1에 기초하여, 목표면 요소 Sta1로부터 오프셋시킨 일시 목표면 Stb를 생성하는 예에 대해 설명하였는데, 본 발명은 이에 한정되지는 않는다. 도 14에 도시한 바와 같이, 복수의 목표면 요소 Sta0, Sta1, Sta2의 각각을 오프셋시키고, 오프셋시킨 복수의 면(선)끼리의 교점에 있어서, 각각을 접속함으로써 일시 목표면 Stb를 생성해도 된다.

<변형예 3>

상기 실시 형태에서는, 컨트롤러(20)는, 연직 거리 H에 기초하여 오프셋양 Hos를 설정하는 예에 대해 설명하였는데, 본 발명은 이에 한정되지는 않는다. 컨트롤러(20)는, 미리 ROM(20b)에 기억시킨 오프셋양(상수)을 사용하여, 일시 목표면 Stb를 생성해도 된다.

<변형예 4>

상기 실시 형태에서는, 통지 장치(39)가 표시 장치인 예에 대해 설명하였는데, 본 발명은 이에 한정되지는 않는다. 통지 장치(39)로서는, 음, 광, 진동에 의해, 오퍼레이터에 대해, 선회체(12)가 선회 범위 Sr의 외측에 위치하고 있는 것인지, 또는 내측에 위치하고 있는 것인지를 통지 가능한 음 출력 장치, 발광 장치 및 진동 장치 등을 채용할 수 있다.

<변형예 5>

위치 검출 장치(42)의 측위 연산 장치(42c)의 기능은, 컨트롤러(제어 장치)(20)가 갖고 있어도 된다.

<변형예 6>

상기 실시 형태에서는, 작업 기계가 크롤러식의 유압 셔블(1)인 경우를 예로 들어 설명하였는데, 본 발명은 이에 한정되지는 않는다. 휠식의 유압 셔블 등, 주행체 상에 선회 가능하게 설치되는 선회체와, 선회체에 설치되는 작업 장치를 구비하는 다양한 작업 기계에 본 발명을 적용할 수 있다.

<변형예 7>

상기 실시 형태에서는, 조작 장치(15A 내지 15D)가 유압 파일럿식의 조작 장치인 예에 대해 설명하였는데, 본 발명은 이에 한정되지는 않는다. 전기식의 조작 장치를 구비하고, 조작 장치로부터의 전기 신호에 기초하여, 컨트롤러가 전자 비례 밸브를 제어함으로써, 유량 제어 밸브(16a 내지 16d)를 구동시키도록 해도 된다.

<변형예 8>

상기 실시 형태에서는, 붐(8), 암(9) 및 버킷(10)을 구동하는 액추에이터가 유압 실린더인 예에 대해 설명하였는데, 본 발명은 이에 한정되지는 않는다. 붐(8), 암(9) 및 버킷(10)을 구동하는 액추에이터는, 전동 실린더여도 된다.

<변형예 9>

상기 실시 형태에서 설명한 제어 장치(컨트롤러(20))의 기능은, 그것들의 일부 또는 전부를 하드웨어(예를 들어 각 기능을 실행하는 로직을 집적 회로로 설계하는 등)로 실현해도 된다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였는데, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 일부를 나타낸 것에 불과하고, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성에 한정하려는 취지는 아니다.

1: 유압 셔블(작업 기계)
1B: 작업 장치
8: 붐
9: 암
10: 버킷(작업구)
11: 주행체
12: 선회체
20: 컨트롤러(제어 장치)
21 내지 24: 각도 센서(자세 센서)
35: 자세 검출 장치
36: 목표면 설정 장치
39: 통지 장치
42: 위치 검출 장치
42a, 42b: GNSS 안테나
42c: 측위 연산 장치
60: 유압 제어 유닛
100: 유압 구동 장치
H: 연직 거리
Hos: 오프셋양
Pb: 선단 위치
Pt: 제어 위치
Sr: 선회 범위
St: 목표면
Sta: 통상 시 목표면
Stb: 일시 목표면
Ya1: 거리
α: 붐 각도
αs: 구배
β: 암 각도
γ: 버킷 각도
θ: 선회 각도
θ0: 기준 선회 각도

Claims (5)

1. 주행체와, 상기 주행체 상에 선회 가능하게 설치되는 선회체와, 상기 선회체에 설치되는 작업 장치와, 상기 선회체의 위치 정보를 검출하는 위치 검출 장치와, 상기 선회체의 선회 각도를 포함하는 작업 기계의 자세에 관한 정보를 검출하는 자세 검출 장치와, 목표 형상 데이터를 취득하고, 취득한 상기 목표 형상 데이터, 상기 선회체의 위치 정보, 및 상기 작업 기계의 자세에 관한 정보에 기초하여 목표면을 설정하고, 상기 목표면에 기초하여 상기 작업 장치를 제어하는 머신 컨트롤을 실행하는 제어 장치를 구비한 작업 기계에 있어서,
   상기 제어 장치는,
   상기 위치 검출 장치에 의해 상기 선회체의 위치 정보를 취득할 수 없게 된 경우에, 그때에 상기 자세 검출 장치에 의해 검출되는 상기 선회체의 선회 각도 정보를 기준 선회 각도 정보로서 기억시키고,
   상기 선회체가, 상기 기준 선회 각도 정보에 기초하여 정해지는 선회 범위의 외측에 위치한 때에는, 상기 목표면에 기초한 상기 머신 컨트롤의 실행을 금지하고,
   상기 선회체가, 상기 선회 범위의 내측에 위치할 때, 및 상기 선회 범위의 외측에 위치한 후, 다시 내측에 위치한 때에는, 상기 목표면에 기초한 상기 머신 컨트롤의 실행을 허가하는
   것을 특징으로 하는 작업 기계.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어 장치는,
   상기 위치 검출 장치에 의해 상기 선회체의 위치 정보를 취득할 수 없게 된 경우, 새로운 목표면으로서 상기 목표면의 구배에 기초한 일시 목표면을 생성하고,
   상기 선회체가 상기 선회 범위의 내측에 위치하고 있을 때에는, 상기 일시 목표면에 기초한 상기 머신 컨트롤의 실행을 허가하는
   것을 특징으로 하는 작업 기계.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제어 장치는,
   상기 목표면의 구배에 기초하여, 상기 목표면으로부터 소정 거리만큼 오프셋시키도록 하여 상기 일시 목표면을 생성하는
   것을 특징으로 하는 작업 기계.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제어 장치는,
   상기 위치 검출 장치에 의해 상기 선회체의 위치 정보를 취득할 수 있게 된 경우, 상기 일시 목표면을 소거하고, 상기 목표 형상 데이터, 상기 선회체의 위치 정보, 및 상기 작업 기계의 자세에 관한 정보에 기초하여 목표면을 생성하는
   것을 특징으로 하는 작업 기계.
5. 제1항에 있어서,
   오퍼레이터에게 통지를 행하는 통지 장치를 더 구비하고,
   상기 제어 장치는,
   상기 위치 검출 장치에 의해 상기 선회체의 위치 정보를 취득할 수 없게 된 경우에 있어서, 상기 선회체가 상기 선회 범위의 외측에 위치하고 있는 것인지, 또는 내측에 위치하고 있는 것인지를 상기 통지 장치에 통지하는
   것을 특징으로 하는 작업 기계.

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