KR20230132563A

KR20230132563A - 작업 기계

Info

Publication number: KR20230132563A
Application number: KR1020237028136A
Authority: KR
Inventors: 류 나리카와; 고지 후지타; 히데키 이토; 히데후미 이시모토; 뎃페이 사이토; 다다시 니시자와
Original assignee: 히다찌 겐끼 가부시키가이샤
Priority date: 2021-03-02
Filing date: 2022-03-01
Publication date: 2023-09-15
Also published as: WO2022186215A1; EP4303369A1; US20230358014A1; JP7360568B2; CN115997061A; JPWO2022186215A1

Abstract

오퍼레이터에게 위화감을 주지 않고 적입 작업을 지원하는 것이 가능한 작업 기계를 제공한다. 작업 기계(1)의 제어 장치(40)는, 선회 동작 중에 허용되는 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향으로 이동 가능한 범위를 나타내는 허용 범위를 연산하는 허용 범위 연산부(46)와, 작업 기계(1)가 운반 동작 중인지 여부를 판정하는 동작 판정부(45)와, 운반 동작 중이라고 판정된 경우, 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치가 허용 범위 내에 머무르도록 붐(8)의 회동 동작을 제어하는 동작 제어부(4)를 포함한다. 허용 범위 연산부(46)는, 운반 동작에 있어서의 프런트 작업 장치(2)의 피적입 기계로의 간섭을 회피 가능한 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치의 하한값과, 버킷(10)의 치수, 용량, 적입 대상물의 종류 및 적입 대상물의 비중 중 적어도 하나에 기초하여 구해진 높이 방향의 위치의 상한값에 의해 정해지는, 붐(8)의 회동 각도의 범위를, 허용 범위로서 연산한다.

Description

작업 기계

본 발명은, 작업 기계에 관한 것이다.

유압 액추에이터에 의해 구동되는 프런트 작업 장치(예를 들어 붐, 암 및 버킷 등의 어태치먼트) 등을 갖는 다관절형의 작업 기계(예를 들어 유압 셔블)가 알려져 있다. 이러한 종류의 작업 기계는, 굴삭한 토사 등의 대상물을, 운반 기계(예를 들어 덤프 트럭) 등의 피적입 기계를 향해 운반하는 운반 동작과, 운반 동작에 의해 운반된 대상물을 피적입 기계로 방출하는 방출 동작(예를 들어 방토 동작)을 행하여, 대상물의 적입 작업을 행한다.

적입 작업을 행할 때, 프런트 작업 장치의 위치(예를 들어 버킷의 위치)가 피적입 기계에 대해 낮으면, 운반 동작에 있어서 프런트 작업 장치가 피적입 기계와 간섭할 가능성이 있다. 한편, 프런트 작업 장치의 위치가 피적입 기계에 대해 과도하게 높으면, 방출된 대상물이 피적입 기계에 대미지를 줄 가능성이 있다. 예를 들어, 광산용의 유압 셔블에서는, 1회의 방토 동작에 있어서 50톤 정도의 토사를 덤프 트럭으로 방출하는 경우도 있어, 버킷의 위치가 덤프 트럭에 대해 과도하게 높으면, 방토된 토사가 덤프 트럭에 큰 대미지를 줄 우려가 있다. 적입 작업을 행하는 작업 기계의 오퍼레이터는, 피적입 기계의 위치를 확인하면서, 상부 선회체의 선회 동작과 프런트 작업 장치의 회동 동작을 연동시킬 필요가 있어, 숙련된 기능을 지닐 필요가 있다.

이와 같은 적입 작업을 지원하는 기술이, 예를 들어 특허문헌 1에 개시되어 있다. 특허문헌 1에는, 높이가 방토 위치와 동등하고, 또한 상부 선회체의 선회 중심으로부터의 거리가 선회 중심에서 방토 위치까지의 거리와 동등하고, 또한 버킷의 하방에 피적입 기계가 존재하지 않는 위치인 간섭 회피 위치를 특정하는 회피 위치 특정부를 구비하는 적입 기계 제어 장치가 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2019-65661호 공보

특허문헌 1의 적입 기계 제어 장치는, 오퍼레이터에 의해 방토를 지시하는 조작 신호가 입력되면, 버킷을 굴삭 완료 위치로부터 간섭 회피 위치까지 자동으로 이동시킨다. 특허문헌 1의 적입 기계 제어 장치는, 버킷이 간섭 회피 위치에 도달하면, 프런트 작업 장치의 동작을 정지하고, 상부 선회체만 선회 동작을 계속시켜 버킷을 방토 위치까지 자동으로 이동시킨다. 즉, 특허문헌 1의 적입 기계 제어 장치는, 간섭 회피 위치 및 방토 위치를 지나는 궤적을 따라 버킷을 이동시키므로, 당해 궤적에 따라서는 오퍼레이터가 위화감을 느낄 가능성이 있다.

본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것이고, 오퍼레이터에게 위화감을 주지 않고 적입 작업을 지원하는 것이 가능한 작업 기계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 작업 기계는, 대상물을 피적입 기계를 향해 운반하는 운반 동작과, 상기 운반 동작에 의해 운반된 상기 대상물을 상기 피적입 기계로 방출하는 방출 동작을 행하여 상기 대상물을 상기 피적입 기계에 적입하는 작업 기계이며, 하부 주행체에 대해 선회하는 상부 선회체와, 상기 상부 선회체에 설치되고, 붐, 암 및 버킷을 포함하는 작업 장치와, 상기 작업 장치의 회동 각도 및 상기 상부 선회체의 선회 각도를 검출하는 자세 검출 장치와, 상기 피적입 기계의 위치를 검출하는 물체 검출 장치와, 상기 작업 장치 및 상기 상부 선회체의 동작을 제어하는 제어 장치를 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 물체 검출 장치의 검출 결과에 기초하여, 상기 상부 선회체를 선회 동작 중에 허용되는 상기 작업 장치의 높이 방향으로 이동 가능한 범위를 나타내는 허용 범위를 연산하는 허용 범위 연산부와, 상기 자세 검출 장치의 검출 결과와 상기 물체 검출 장치의 검출 결과에 기초하여, 상기 운반 동작 중인지 여부를 판정하는 동작 판정부와, 상기 운반 동작 중이라고 판정된 경우, 상기 작업 장치의 상기 높이 방향의 위치가 상기 허용 범위 내에 머무르도록 상기 붐의 회동 동작을 제어하는 동작 제어부를 포함하고, 상기 허용 범위 연산부는, 상기 운반 동작에 있어서의 상기 작업 장치의 상기 피적입 기계로의 간섭을 회피 가능한 상기 높이 방향의 상기 위치의 하한값과, 상기 버킷의 치수, 용량, 상기 대상물의 종류 및 상기 대상물의 비중 중 적어도 하나에 기초하여 구해진 상기 높이 방향의 상기 위치의 상한값에 의해 정해지는 상기 붐의 회동 각도의 범위를, 상기 허용 범위로서 연산하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 오퍼레이터에게 위화감을 주지 않고 적입 작업을 지원하는 것이 가능한 작업 기계를 제공할 수 있다.

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

도 1은, 실시 형태 1의 작업 기계의 구성을 모식적으로 도시하는 도면.
도 2는, 도 1에 도시하는 작업 기계에 탑재된 유압 시스템의 구성을 모식적으로 도시하는 도면.
도 3은, 도 2에 도시하는 제어 장치의 기능적 구성을 도시하는 도면.
도 4는, 도 3에 도시하는 제어 장치에 있어서 설정되는 기준 좌표계를 나타내는 도면.
도 5는, 도 4에 나타내는 기준 좌표계를 다른 방향에서 본 도면.
도 6은, 도 3에 도시하는 허용 범위 연산부에 의해 연산되는 허용 범위를 설명하는 도면.
도 7은, 도 3에 도시하는 제어 장치에 의해 행해지는 적입 지원 제어에 관한 처리를 나타내는 흐름도.
도 8은, 도 6에 나타내는 상관 맵의 갱신예를 나타내는 도면이다.
도 9는, 실시 형태 2의 작업 기계의 기능적 구성을 도시하는 도면이다.
도 10은, 도 9에 도시하는 제어 장치에 의해 행해지는 적입 지원 제어에 관한 처리를 나타내는 흐름도.
도 11은, 실시 형태 3의 제어 장치에 의해 행해지는 적입 지원 제어에 관한 처리를 나타내는 흐름도.
도 12는, 실시 형태 4의 표시 장치에 표시되는 화면을 모식적으로 나타내는 도면.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 사용하여 설명한다. 또한, 각 실시 형태에 있어서 동일한 부호가 붙여진 구성은, 특별히 언급하지 않는 한, 각 실시 형태에 있어서 마찬가지의 기능을 가지며, 그 설명을 생략한다.

본 실시 형태의 작업 기계는, 대상물을 피적입 기계를 향해 운반하는 운반 동작과, 운반 동작에 의해 운반된 대상물을 피적입 기계로 방출하는 방출 동작을 행하여, 대상물을 피적입 기계에 적입하는 작업 기계이다. 이하에서는, 작업 기계로서, 버킷을 구비하는 유압 셔블을 예로 들어 설명한다. 그러나 본 실시 형태의 작업 기계는, 버킷 이외의 어태치먼트를 구비하는 유압 셔블이어도 되고, 상기 운반 동작 및 방출 동작을 행하여 대상물의 적입 작업을 행하는 유압 셔블 이외의 작업 기계여도 된다.

[실시 형태 1]

도 1은, 실시 형태 1의 작업 기계(1)의 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다.

작업 기계(1)는, 지면 등의 굴삭 대상면을 굴삭하는 굴삭 작업과, 굴삭된 토사 등의 대상물을, 덤프 트럭을 비롯한 운반 기계 등의 피적입 기계에 적입하는 적입 작업을 행한다. 작업 기계(1)는, 이 적입 작업에 있어서 상기 운반 동작과 방출 동작을 행한다. 작업 기계(1)는, 대상물을 보유 지지하여 상하 방향 또는 전후 방향으로 회동하는 다관절형의 프런트 작업 장치(2)와, 프런트 작업 장치(2)를 탑재하는 기계 본체(3)를 구비한다. 또한, 프런트 작업 장치(2)는, 청구범위에 기재된 「작업 장치」의 일례이다.

기계 본체(3)는, 하부 주행체(5)의 우측부 및 좌측부에 마련된 주행 우측 유압 모터(4a) 및 주행 좌측 유압 모터(4b)에 의해 주행하는 하부 주행체(5)와, 하부 주행체(5)의 상부에 선회 장치를 개재하여 설치되어, 선회 장치의 선회 유압 모터(6)에 의해 선회하는 상부 선회체(7)를 구비한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 주행 우측 유압 모터(4a) 및 주행 좌측 유압 모터(4b)를 총칭하여 「주행 유압 모터(4a, 4b)」라고도 한다.

프런트 작업 장치(2)는, 상부 선회체(7)의 전방부에 설치된 복수의 프런트 부재에 의해 구성된 다관절형의 작업 장치이다. 상부 선회체(7)는, 프런트 작업 장치(2)를 탑재하여 선회한다. 프런트 작업 장치(2)는, 상부 선회체(7)의 전방부에 상하 방향으로 회동 가능하게 연결된 붐(8)과, 붐(8)의 선단부에 상하 방향으로 회동 가능하게 연결된 암(9)과, 암(9)의 선단부에 상하 방향으로 회동 가능하게 연결된 버킷(10)을 포함한다.

붐(8)은, 붐 핀(8a)에 의해 상부 선회체(7)에 연결되어, 붐 실린더(11)의 신축에 의해 회동한다. 암(9)은, 암 핀(9a)에 의해 붐(8)의 선단부에 연결되어, 암 실린더(12)의 신축에 의해 회동한다. 버킷(10)은, 버킷 핀(10a) 및 버킷 링크(16)에 의해 암(9)의 선단부에 연결되어, 버킷 실린더(13)의 신축에 의해 회동한다.

붐 핀(8a)에는, 붐(8)의 회동 각도를 검출하는 붐 각도 센서(14)가 설치되어 있다. 암 핀(9a)에는, 암(9)의 회동 각도를 검출하는 암 각도 센서(15)가 설치되어 있다. 버킷 링크(16)에는, 버킷(10)의 회동 각도를 검출하는 버킷 각도 센서(17)가 설치되어 있다.

또한, 붐(8), 암(9) 및 버킷(10)의 각 회동 각도는, 수평면 등의 기준면에 대한 붐(8), 암(9) 및 버킷(10)의 각 각도를 관성 계측 장치에 의해 검출하고, 각 회동 각도로 환산함으로써 취득되어도 된다. 또한, 붐(8), 암(9) 및 버킷(10)의 각 회동 각도는, 붐 실린더(11), 암 실린더(12) 및 버킷 실린더(13)의 각 스트로크를 스트로크 센서에 의해 검출하고, 각 회동 각도로 환산함으로써 취득되어도 된다.

상부 선회체(7)에는, 수평면 등의 기준면에 대한 기계 본체(3)의 경사각을 검출하는 경사각 센서(18)가 설치되어 있다. 하부 주행체(5)와 상부 선회체(7) 사이의 선회 장치에는, 하부 주행체(5)에 대한 상부 선회체(7)의 상대적인 각도인 선회 각도를 검출하는 선회 각도 센서(19)가 설치되어 있다. 상부 선회체(7)에는, 상부 선회체(7)의 각속도를 검출하는 각속도 센서(20)가 설치되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 붐 각도 센서(14), 암 각도 센서(15), 버킷 각도 센서(17), 경사각 센서(18) 및 선회 각도 센서(19)를 총칭하여 「자세 검출 장치(53)」라고도 한다. 자세 검출 장치(53)는, 프런트 작업 장치(2)의 각 회동 각도 및 상부 선회체(7)의 선회 각도 등을 검출한다.

상부 선회체(7)에 마련된 운전실 내에는, 복수의 유압 액추에이터(4a, 4b, 6, 11, 12, 13)를 조작하는 조작 장치가 설치되어 있다. 구체적으로는, 조작 장치는, 주행 우측 유압 모터(4a)를 조작하기 위한 주행 우측 레버(23a)와, 주행 좌측 유압 모터(4b)를 조작하기 위한 주행 좌측 레버(23b)와, 붐 실린더(11) 및 버킷 실린더(13)를 조작하기 위한 조작 우측 레버(22a)와, 암 실린더(12) 및 선회 유압 모터(6)를 조작하기 위한 조작 좌측 레버(22b)를 구비한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 주행 우측 레버(23a), 주행 좌측 레버(23b), 조작 우측 레버(22a) 및 조작 좌측 레버(22b)를 총칭하여 「조작 레버(22, 23)」라고도 한다. 조작 레버(22, 23)는 전기 레버 방식이다.

또한, 상부 선회체(7)에는, 작업 기계(1)의 주변에 존재하는 물체의 종별 및 그 위치를 검출하는 물체 검출 장치(54)가 설치되어 있다. 물체 검출 장치(54)는, 예를 들어 LiDAR(Light Detection And Ranging)여도 되고, 스테레오 카메라여도 된다. 물체 검출 장치(54)는, 작업 기계(1)가 적입 작업을 행하는 피적입 기계의 위치를 검출할 수 있다. 물체 검출 장치(54)는, 작업 기계(1)에 복수 설치되어 있어도 된다.

도 2는, 도 1에 도시하는 작업 기계(1)에 탑재된 유압 시스템의 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다.

상부 선회체(7)에 탑재된 원동기인 엔진(103)은, 유압 펌프(102)와 파일럿 펌프(104)를 구동한다. 제어 장치(40)는, 오퍼레이터에 의한 조작 레버(22, 23)의 조작 정보(조작량 및 조작 방향)에 따라, 프런트 작업 장치(2)의 회동 동작, 하부 주행체(5)의 주행 동작, 및 상부 선회체(7)의 선회 동작을 제어한다. 구체적으로는, 제어 장치(40)는, 오퍼레이터에 의한 조작 레버(22, 23)의 조작 정보(조작량 및 조작 방향)를 로터리 인코더 또는 포텐셔미터 등의 센서(52a 내지 52f)에 의해 검출하고, 검출된 조작 정보에 따른 제어 지령을 전자 비례 밸브(47a 내지 47l)에 출력한다. 전자 비례 밸브(47a 내지 47l)는 파일럿 라인(100)에 마련되어 있고, 제어 장치(40)로부터의 제어 지령이 입력되면 작동하여, 유량 제어 밸브(101)에 파일럿압을 출력하여 유량 제어 밸브(101)를 작동시킨다. 또한, 본 실시 형태에서는, 오퍼레이터에 의한 조작 레버(22, 23)의 조작 정보를 「오퍼레이터의 조작 지시」라고도 한다. 본 실시 형태에서는, 이 조작 정보를 검출하는 센서(52a 내지 52f)를 총칭하여 「조작 검출 장치(52)」라고도 한다.

유량 제어 밸브(101)는, 선회 유압 모터(6), 암 실린더(12), 붐 실린더(11), 버킷 실린더(13), 주행 우측 유압 모터(4a) 및 주행 좌측 유압 모터(4b)의 각각에 대해 유압 펌프(102)로부터 공급되는 압유를, 전자 비례 밸브(47a 내지 47l)로부터의 파일럿압에 따라 제어한다. 또한, 전자 비례 밸브(47a, 47b)는, 선회 유압 모터(6)에 공급되는 압유를 제어하기 위한 파일럿압을 유량 제어 밸브(101)에 출력한다. 전자 비례 밸브(47c, 47d)는, 암 실린더(12)에 공급되는 압유를 제어하기 위한 파일럿압을 유량 제어 밸브(101)에 출력한다. 전자 비례 밸브(47e, 47f)는, 붐 실린더(11)에 공급되는 압유를 제어하기 위한 파일럿압을 유량 제어 밸브(101)에 출력한다. 전자 비례 밸브(47g, 47h)는, 버킷 실린더(13)에 공급되는 압유를 제어하기 위한 파일럿압을 유량 제어 밸브(101)에 출력한다. 전자 비례 밸브(47i, 47j)는, 주행 우측 유압 모터(4a)에 공급되는 압유를 제어하기 위한 파일럿압을 유량 제어 밸브(101)에 출력한다. 전자 비례 밸브(47k, 47l)은, 주행 좌측 유압 모터(4b)에 공급되는 압유를 제어하기 위한 파일럿압을 유량 제어 밸브(101)에 출력한다.

붐 실린더(11), 암 실린더(12) 및 버킷 실린더(13)는 각각, 공급된 압유에 의해 신축하여 붐(8), 암(9) 및 버킷(10)을 회동시킨다. 이것에 의해, 버킷(10)의 위치 및 자세가 변화한다. 선회 유압 모터(6)는, 공급된 압유에 의해 회전하여 상부 선회체(7)를 선회시킨다. 주행 우측 유압 모터(4a) 및 주행 좌측 유압 모터(4b)는, 공급된 압유에 의해 회전하여 하부 주행체(5)를 주행시킨다. 또한, 본 실시 형태에서는, 주행 유압 모터(4a, 4b), 선회 유압 모터(6), 붐 실린더(11), 암 실린더(12) 및 버킷 실린더(13)를 총칭하여 「유압 액추에이터」라고도 한다.

도 3은, 도 2에 도시하는 제어 장치(40)의 기능적 구성을 도시하는 도면이다. 도 4는, 도 3에 도시하는 제어 장치(40)에 있어서 설정되는 기준 좌표계를 나타내는 도면이다. 도 5는, 도 4에 나타내는 기준 좌표계를 다른 방향에서 본 도면이다. 도 6은, 도 3에 도시하는 허용 범위 연산부(46)에 의해 연산되는 허용 범위를 설명하는 도면이다.

제어 장치(40)는, 자세 연산부(41)와, 속도 연산부(42)와, 속도 벡터 연산부(43)와, 피적입 기계 위치 연산부(44)와, 동작 판정부(45)와, 허용 범위 연산부(46)와, 동작 제어부(48)를 포함한다.

제어 장치(40)에는, 작업 기계(1)의 구성 요소의 위치 및 자세를 특정하는 기준 좌표계가 미리 설정된다. 본 실시 형태의 기준 좌표계는, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 선회 중심(120) 중 하부 주행체(5)와 지면 G가 접하는 점을 원점으로 하는 오른손 좌표계로서 정의되어 있다. 기준 좌표계는, 하부 주행체(5)의 전진 방향을 X축의 정 방향으로 하여 정의되어 있다. 본 실시 형태의 기준 좌표계는, 선회 중심(120)이 상방으로 연장되는 방향을 Z축의 정 방향으로 하여 정의되어 있다. 본 실시 형태의 기준 좌표계는, X축 및 Z축의 각각에 직교하고, 좌측방을 Y축의 정 방향으로 하여 정의되어 있다. 본 실시 형태의 기준 좌표계에 있어서, XY 평면은 지면 G에 고정되어 있다.

또한, 본 실시 형태의 기준 좌표계에 있어서, 상부 선회체(7)의 선회 각도는, 프런트 작업 장치(2)가 X축과 평행하게 되는 상태를 0도로 하여 정의되어 있다. 상부 선회체(7)의 선회 각도가 0도인 상태에 있어서, 프런트 작업 장치(2)의 동작 평면은 XZ 평면에 평행하고, 붐(8)의 상승 동작 방향은 Z축의 정 방향이고, 암(9) 및 버킷(10)의 덤프 방향은 X축의 정 방향이다.

자세 연산부(41)는, 자세 검출 장치(53)의 검출 신호로부터, 기준 좌표계에 있어서의 작업 기계(1)의 구성 요소의 자세 등을 연산한다. 구체적으로는, 자세 연산부(41)는, 붐 각도 센서(14)로부터 출력된 붐(8)의 회동 각도의 검출 신호로부터, X축에 대한 붐(8)의 회동 각도 θ_bm을 연산한다. 자세 연산부(41)는, 암 각도 센서(15)로부터 출력된 암(9)의 회동 각도의 검출 신호로부터, 붐(8)에 대한 암(9)의 회동 각도 θ_am을 연산한다. 자세 연산부(41)는, 버킷 각도 센서(17)로부터 출력된 버킷(10)의 회동 각도의 검출 신호로부터, 암(9)에 대한 버킷(10)의 회동 각도 θ_bk를 연산한다. 자세 연산부(41)는, 선회 각도 센서(19)로부터 출력된 상부 선회체(7)의 선회 각도 검출 신호로부터, X축(하부 주행체(5))에 대한 상부 선회체(7)의 선회 각도 θ_sw를 연산한다.

또한, 자세 연산부(41)는, 연산된 프런트 작업 장치(2)의 각 회동 각도 θ_bm, θ_am, θ_bk 및 상부 선회체(7)의 선회 각도 θ_sw와, 붐(8)의 치수 L_bm, 암(9)의 치수 L_am 및 버킷(10)의 치수 L_bk에 기초하여, 붐(8), 암(9) 및 버킷(10)의 각각의 위치를 연산한다. 또한, 붐(8)의 치수 L_bm은, 붐 핀(8a)에서 암 핀(9a)까지의 길이이다. 암(9)의 치수 L_am은, 암 핀(9a)에서 버킷 핀(10a)까지의 길이이다. 버킷(10)의 치수 L_bk는, 버킷 핀(10a)에서 버킷(10)의 선단부(예를 들어 투스의 선단부)까지의 길이이다.

또한, 자세 연산부(41)는, 경사각 센서(18)로부터 출력된 기계 본체(3)의 경사각 검출 신호로부터, 기준면 DP에 대한 기계 본체(3)(하부 주행체(5))의 경사각 θ를 연산한다. 기준면 DP는, 예를 들어 중력 방향에 직교하는 수평면이다. 경사각 θ는, Y축 주위의 회전각인 피치 각과, X축 주위의 회전각인 롤 각을 포함한다. 자세 연산부(41)는, 프런트 작업 장치(2)의 각 회동 각도 θ_bm, θ_am, θ_bk로부터, 지면 G에 대한 버킷(10)의 각도인 대지각 γ를 연산한다. 버킷(10)의 대지각 γ는, 버킷(10)의 선단부와 버킷 핀(10a)을 지나는 직선이 지면 G에 대해 이루는 각도이다.

속도 연산부(42)는, 조작 검출 장치(52)의 검출 신호로부터 유압 액추에이터(6, 11, 12, 13)의 각 속도를 연산한다. 구체적으로는, 제어 장치(40)에는, 조작 레버(22, 23)의 조작량과, 유압 액추에이터(6, 11, 12, 13)의 각 속도의 대응 관계를 나타내는 테이블이 미리 기억되어 있다. 속도 연산부(42)는, 이 테이블을 참조함으로써, 조작 검출 장치(52)로부터 출력된 조작 레버(22, 23)의 조작 정보에 포함되는 조작량으로부터 유압 액추에이터(6, 11, 12, 13)의 각 속도를 연산한다. 속도 연산부(42)는, 선회 유압 모터(6)의 속도를 상부 선회체(7)의 선회 속도로 환산할 수 있다. 속도 연산부(42)는, 붐 실린더(11)의 속도를 붐(8)의 회동 속도로 환산할 수 있다. 속도 연산부(42)는, 암 실린더(12)의 속도를 암(9)의 회동 속도로 환산할 수 있다. 속도 연산부(42)는, 버킷 실린더(13)의 속도를 버킷(10)의 회동 속도로 환산할 수 있다.

또한, 속도 연산부(42)는, 자세 연산부(41)에 의해 연산된 프런트 작업 장치(2)의 각 회동 각도 θ_bm, θ_am, θ_bk의 시간 변화를 연산함으로써, 프런트 작업 장치(2)의 각 회동 속도를 연산해도 된다. 속도 연산부(42)는, 자세 연산부(41)에 의해 연산된 상부 선회체(7)의 선회 각도 θ_sw의 시간 변화를 연산함으로써, 상부 선회체(7)의 선회 속도를 연산해도 된다.

속도 벡터 연산부(43)는, 자세 연산부(41)의 연산 결과와 속도 연산부(42)의 연산 결과에 기초하여, 프런트 작업 장치(2)에 생기는 속도 벡터를 연산한다. 구체적으로는, 속도 벡터 연산부(43)는, 프런트 작업 장치(2)의 각 회동 각도 θ_bm, θ_am, θ_bk 및 상부 선회체(7)의 선회 각도 θ_sw와, 프런트 작업 장치(2)의 각 회동 속도 및 상부 선회체(7)의 선회 속도에 기초하여, 암(9)의 선단에 생기는 속도 벡터를 연산한다.

피적입 기계 위치 연산부(44)는, 물체 검출 장치(54)에 의해 검출된 피적입 기계의 위치로부터, 당해 피적입 기계의 기준 좌표계에 있어서의 위치를 연산한다. 물체 검출 장치(54)는 상부 선회체(7)에 설치된다. 따라서, 피적입 기계 위치 연산부(44)는, 상부 선회체(7)의 선회 각도 θ_sw와, 기준 좌표계에 대한 물체 검출 장치(54)의 설치 위치에 기초하여, 당해 피적입 기계의 기준 좌표계에 있어서의 위치를 연산할 수 있다.

동작 판정부(45)는, 물체 검출 장치(54)의 검출 결과와 자세 검출 장치(53)의 검출 결과에 기초하여, 작업 기계(1)가 운반 동작 중인지 여부를 판정한다. 구체적으로는, 동작 판정부(45)는, 자세 검출 장치(53)의 검출 결과에 기초하여 자세 연산부(41)에 의해 연산되는 버킷(10)의 대지각 γ와, 자세 검출 장치(53)의 검출 결과에 기초하여 속도 벡터 연산부(43)에 의해 연산되는 속도 벡터의 방향과, 물체 검출 장치(54)의 검출 결과에 기초하여 피적입 기계 위치 연산부(44)에 의해 연산되는 피적입 기계의 위치를 취득한다. 동작 판정부(45)는, 버킷(10)의 대지각 γ가 소정값 이상이고, 암(9)의 선단에 생기는 속도 벡터의 방향이 피적입 기계를 향하는 방향이고, 또한 프런트 작업 장치(2)가 피적입 기계의 위치에 도달하지 않은 경우, 작업 기계(1)가 운반 동작 중이라고 판정한다. 동작 판정부(45)는, 버킷(10)의 대지각 γ가 소정값 미만이고, 암(9)의 선단에 생기는 속도 벡터의 방향이 피적입 기계를 향하는 방향이 아니거나, 또는 프런트 작업 장치(2)가 피적입 기계의 위치에 도달해 있는 경우, 작업 기계(1)가 운반 동작 중이 아니라고 판정한다.

허용 범위 연산부(46)는, 물체 검출 장치(54)의 검출 결과에 기초하여, 상부 선회체(7)를 선회 동작 중에 허용되는 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향으로 이동 가능한 범위를 나타내는 허용 범위를 연산한다. 상세하게는, 허용 범위 연산부(46)는, 운반 동작에 있어서의 프런트 작업 장치(2)의 피적입 기계로의 간섭을 회피 가능한 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치의 하한값과, 방출 동작에 있어서의 대상물에 의한 피적입 기계로의 대미지를 회피 가능한 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치의 상한값에 의해 정해지는, 붐(8)의 회동 각도의 범위를, 허용 범위로서 연산한다. 본 실시 형태에서는, 허용 범위 연산부(46)는, 운반 동작에 있어서의 프런트 작업 장치(2)의 피적입 기계로의 간섭을 회피 가능한 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치의 하한값에 대응하는 붐(8)의 회동 각도 θ_bm을, 허용 범위의 하한값으로 한다. 본 실시 형태에서는, 허용 범위 연산부(46)는, 방출 동작에 있어서의 대상물에 의한 피적입 기계로의 대미지를 회피 가능한 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치의 상한값에 대응하는 붐(8)의 회동 각도 θ_bm을, 허용 범위의 상한값으로 한다.

본 실시 형태에서는, 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치에 대한 허용 범위의 하한값과, 프런트 작업 장치(2)가 피적입 기계의 위치에 도달할 때까지의 선회 각도 θ_sw의 관계를 「상관 맵 A」라고도 칭한다. 본 실시 형태에서는, 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치에 대한 허용 범위의 상한값과 당해 선회 각도 θ_sw의 관계를 「상관 맵 B」라고도 칭한다. 본 실시 형태에서는, 당해 허용 범위의 하한값에 대응하는 붐(8)의 회동 각도 θ_bm과 당해 선회 각도 θ_sw의 관계를, 상관 맵 A로 한다. 본 실시 형태에서는, 당해 허용 범위의 상한값에 대응하는 붐(8)의 회동 각도 θ_bm과 당해 선회 각도 θ_sw의 관계를, 상관 맵 B로 한다.

이하에, 허용 범위 연산부(46)가 허용 범위를 연산할 때의 구체적인 연산 방법에 대해 설명한다. 이하에서는, 작업 기계(1)의 폭 방향 치수는 무시할 수 있는 것으로 하여 설명한다. 먼저, 기준 좌표계에 있어서의 암(9)의 선단부의 지면 G로부터의 높이 Z_am은, 기준 좌표계에 있어서의 붐 핀(8a)의 지면 G로부터의 높이 L_oz를 사용하여, 다음 식과 같이 주어진다.

버킷(10)의 치수 L_bk와 마진을 고려하여, 프런트 작업 장치(2)가 피적입 기계에 도달할 때에 피적입 기계와 간섭하지 않도록 암(9)의 선단부가 도달해 있어야 하는 기준 좌표계에서의 높이(프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치의 하한값)을 Z_ll이라고 하면, 이때의 붐(8)의 회동 각도 θ_bm의 하한값 θ_bmll은, 다음 식과 같이 주어진다.

식 (2)에 있어서, a_ll, b_ll, α_bmll은, 삼각함수의 합성에 관한 계수이다.

마찬가지로, 대상물이 피적입 기계에 대미지를 주지 않는, 허용될 수 있는 암(9)의 선단부의 지면 G로부터의 높이(프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치의 상한값)을 Z_ul이라고 하면, 이때의 붐(8)의 회동 각도 θ_bm의 상한값 θ_bmul은, 다음 식과 같이 주어진다. 본 실시 형태에서는, 회동 각도 θ_bm의 상한값 θ_bmul은, 미리 정해진 일정값이어도 된다.

식 (3)에 있어서, a_ul, b_ul, α_bmul은, 삼각함수의 합성에 관한 계수이다.

또한, 높이 Z_ul은, 버킷(10)의 치수 L_bk나 용량과, 굴삭할 토사의 종류와, 굴삭할 토사의 비중(중량) 중 적어도 하나, 또는 그것들의 조합에 기초하여 미리 설정될 수 있다. 특히 높이 Z_ul은, 버킷(10)의 치수 L_bk나 용량과, 굴삭할 토사의 종류나 비중(중량)의 관계(조합)에 의해 미리 설정될 수 있다. 예를 들어 높이 Z_ul은, 암(9)의 선단부의 지면 G로부터의 높이에, 버킷(10)의 치수 L_bk의 4배를 가산한 일정값이어도 된다. 또한, 예를 들어 높이 Z_ul은, 1회의 적입 작업으로 피적입 기계에 적입되는 대상물의 총중량이 클수록, 방출 동작에 있어서의 피적입 기계로의 대미지가 큰 것으로 하여, 낮아지도록 설정될 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 높이 Z_ul은, 암(9)의 선단부의 지면 G로부터의 높이에, 버킷(10)의 치수 L_bk의 4배를 가산한 값을 높이 Z_ul의 기준 Z로 하여, 당해 대미지를 고려하여 조절 가능하게 설정될 수 있다. 예를 들어 높이 Z_ul은, 버킷(10)의 용량이 클수록 낮아지도록 설정되어도 되고, 굴삭될 토사 등의 대상물의 비중(중량)이 클수록 낮아지도록 설정되어도 된다. 또한, 예를 들어 높이 Z_ul은, 당해 대상물의 평균 사이즈(예를 들어 토사의 평균적인 입경)나 사이즈의 변동이 클수록 낮아지도록 설정되어도 된다. 이들을 고려한 높이 Z_ul의 설정 내용은, 표 1과 같이 정리할 수 있다. 표 1은, 버킷(10)의 용량, 대상물의 종류 및 대상물의 비중과, 높이 Z_ul의 관계(조합)를 정리한 것이다. 본 실시 형태에 있어서는, 작업 기계(1)는, 버킷(10)의 용량, 대상물의 종류 및 비중에 관한 정보를 오퍼레이터가 입력하기 위한 입력 장치(57)를 갖고 있다. 그리고 제어 장치(40)의 허용 범위 연산부(46)는, 입력 장치(57)에 의해 입력된 정보에 기초하여, 높이 Z_ul의 설정 및 조절을 행하도록 구성되어 있다. 또한, 작업 기계(1)는, 버킷(10)의 용량, 대상물의 종류 및 비중에 관한 정보를 외부(예를 들어 관제 시스템 등)로부터 수신하는 수신 장치를 갖고 있어도 된다. 그리고 제어 장치(40)의 허용 범위 연산부(46)는, 수신 장치에 의해 수신된 정보에 기초하여, 높이 Z_ul의 설정 및 조절을 행하도록 구성되어 있어도 된다. 또한, 작업 기계(1)는, 대상물을 촬상하는 촬상 장치를 갖고 있어도 된다. 또한, 작업 기계(1)는, 지도 정보 및 작업 기계(1)의 위치 정보와, 지도 정보에 관련지어진 작업 현장의 지형 정보(예를 들어 지층 성분 등에 관한 정보)를 취득하는 취득 장치를 갖고 있어도 된다. 그리고 제어 장치(40)의 허용 범위 연산부(46)는, 촬상 장치에 의해 촬상된 대상물의 화상, 또는 취득 장치에 의해 취득된 정보에 기초하여, 대상물의 종류 및 비중을 판정한 후에, 이들을 기초로 높이 Z_ul의 설정 및 조절을 행하도록 구성되어 있어도 된다. 또한, 작업 기계(1)는, 버킷(10)의 용량, 대상물의 종류 및 비중에 관한 정보로부터 높이 Z_ul의 설정 및 조절을 행하는 것이 아니라, 오퍼레이터가 입력 장치(57)에 높이 Z_ul을 직접 입력함으로써 높이 Z_ul의 설정 및 조절을 행해도 된다.

또한, 기준 좌표계에 있어서의 암(9)의 선단부의 X축 방향의 위치 X_am은, 기준 좌표계에 있어서의 원점에 대한 붐 핀(8a)의 X축 방향의 위치 L_ox 및 Y축 방향의 위치 L_oy를 사용하여, 다음 식과 같이 주어진다.

프런트 작업 장치(2)가 피적입 기계에 도달할 때의 선회 각도 θ_swT는, 기준 좌표계에 있어서의 피적입 기계의 X축 방향의 위치 X_t를 사용하여, 다음 식과 같이 주어진다.

식 (5)에 있어서, a_swT, b_swT, α_swT는, 삼각함수의 합성에 관한 계수이다.

동작 판정부(45)에 의해 운반 동작 중이라고 판정되었을 때의 붐(8)의 회동 각도를 θ_bmS라고 하고, 상부 선회체(7)의 선회 각도를 θ_swS라고 하면, 도 6에 나타낸 바와 같은 상관 맵 A 및 B가 얻어진다. 또한, 운반 동작 중에 붐(8)의 회동 각도 θ_bm이나 암(9)의 회동 각도 θ_am이 변화하면, 프런트 작업 장치(2)가 피적입 기계에 도달할 때에 암(9)의 선단부가 도달해 있어야 하는 높이 Z_ll이나, 이때의 붐(8)의 회동 각도 θ_bm의 하한값 θ_bmll이나, 피적입 기계의 위치 X_t에 도달하기 위해 필요한 선회 각도 θ_swT도 변화한다. 따라서, 허용 범위 연산부(46)는, 도 6에 나타내는 상관 맵 A를 축차 갱신한다.

즉, 허용 범위 연산부(46)에 의해 연산되는 상관 맵 A는, 선회 각도 θ_sw의 변화에 따라 허용 범위의 하한값에 대응하는 회동 각도 θ_bm이 어떻게 변화하는지를 나타내고 있다. 본 실시 형태에서는, 허용 범위의 하한값에 대응하는 회동 각도 θ_bm은, 도 6에 나타낸 바와 같이 선회 각도 θ_sw의 증가에 따라 단조 증가한다. 마찬가지로 상관 맵 B는, 선회 각도 θ_sw의 변화에 따라 허용 범위의 상한값에 대응하는 회동 각도 θ_bm이 어떻게 변화하는지를 나타내고 있다. 본 실시 형태에서는, 허용 범위의 상한값에 대응하는 회동 각도 θ_bm(즉 θ_bmul)은, 도 6에 나타낸 바와 같이 미리 정해진 일정값이고, 선회 각도 θ_sw의 증가에 따라 일정하다.

동작 제어부(48)는, 동작 판정부(45)에 의해 운반 동작 중이라고 판정된 경우, 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치가 허용 범위 내에 머무르도록 프런트 작업 장치(2)의 회동 속도를 제어하여, 프런트 작업 장치(2)의 회동 동작을 제어한다. 구체적으로는, 동작 제어부(48)는, 프런트 작업 장치(2)에 대한 오퍼레이터의 조작 지시에 따라 이동하는 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치가, 허용 범위의 하한값을 하회하거나 또는 상한값을 상회할(것이 예측되는) 경우, 당해 조작 지시를 무효화한다. 그리고 동작 제어부(48)는, 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치가 허용 범위 내에 머무르도록 프런트 작업 장치(2)의 회동 속도를 제어한다. 본 실시 형태에서는, 동작 제어부(48)는, 동작 판정부(45)에 의해 운반 동작 중이라고 판정된 경우, 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치가 허용 범위 내에 머무르도록 붐(8)의 회동 속도를 제어한다. 구체적으로는, 동작 제어부(48)는, 붐(8)의 회동 각도 θ_bm이, 도 6에 나타내는 상관 맵 A와 상관 맵 B 사이의 허용 범위 내에 머무르도록 붐(8)의 회동 속도(목표 회동 속도)를 연산한다.

예를 들어 작업 기계(1)에서는, 오퍼레이터에 의한 붐(8)의 상승 조작이 행해지지 않거나, 붐(8)의 상승 조작량이 부족하거나 하여, 붐(8)의 회동 각도 θ_bm이 상관 맵 A를 하회할 것이 예측되는 경우가 있다. 이 경우, 동작 제어부(48)는, 회동 각도 θ_bm이 상관 맵 A를 하회하는 오퍼레이터의 조작 지시를 무효화하고, 붐(8)의 회동 각도 θ_bm이 상관 맵 A를 상회하도록, 자동으로 상승 동작을 행하기 위해 붐(8)의 목표 회동 속도를 연산한다. 또한, 예를 들어 작업 기계(1)에서는, 오퍼레이터에 의한 붐(8)의 상승 조작량이 과대하거나 하여, 붐(8)의 회동 각도 θ_bm이 상관 맵 B를 상회할 것이 예측되는 경우가 있다. 이 경우, 동작 제어부(48)는, 회동 각도 θ_bm이 상관 맵 B를 상회하는 오퍼레이터의 조작 지시를 무효화하고, 붐(8)의 회동 각도 θ_bm이 상관 맵 B를 하회하도록, 자동으로 하강 동작을 행하기 위해 붐(8)의 목표 회동 속도를 연산한다. 또한, 예를 들어 작업 기계(1)에서는, 오퍼레이터에 의한 암(9)의 상승 조작이 행해지거나 하여, 붐(8)의 회동 각도 θ_bm이 상관 맵 B를 상회할 것이 예측되는 경우가 있다. 이 경우, 동작 제어부(48)는, 회동 각도 θ_bm이 상관 맵 B를 상회하는 오퍼레이터의 조작 지시를 무효화하고, 붐(8)의 회동 각도 θ_bm이 상관 맵 B를 하회하도록, 자동으로 붐(8)의 하강 동작을 행하기 위해 붐(8)의 목표 회동 속도를 연산한다.

그리고 동작 제어부(48)는, 붐(8)의 목표 회동 속도에 대응하는 붐 실린더(11)의 목표 속도를 연산한다. 그리고 동작 제어부(48)는, 붐 실린더(11)의 목표 속도에 따라 붐 실린더(11)를 작동시키기 위한 제어 지령을 전자 비례 밸브(47a 내지 47l)(구체적으로는 전자 비례 밸브(47e, 47f))에 출력한다. 전자 비례 밸브(47a 내지 47l)(구체적으로는 전자 비례 밸브(47e, 47f))는, 붐 실린더(11)에 공급되는 압유를 제어하기 위한 파일럿압을 생성하고 유량 제어 밸브(101)에 출력하여, 붐 실린더(11)를 목표 속도에 따라 작동시킨다. 붐(8)은 목표 회동 속도에 따라 회동하고, 붐(8)의 회동 각도 θ_bm은 허용 범위 내에 머무르게 된다.

또한, 동작 제어부(48)는, 오퍼레이터의 조작에 의해 붐(8)의 회동 각도 θ_bm이 상관 맵 A 및 B 사이의 허용 범위 내에 머무를 것이 예측되는 경우가 있다. 이 경우, 동작 제어부(48)는, 오퍼레이터의 조작 지시에 따라 붐(8)이 회동하도록 붐(8)의 회동 동작을 제어한다.

또한, 제어 장치(40)는, 자동으로 붐(8)의 상승 동작 또는 하강 동작을 행하는 경우와 같이, 오퍼레이터의 조작 지시를 무효화하고 적입 작업을 지원하는 제어 개입을 행하는 경우, 제어 개입이 행해진다는 취지를 나타내는 정보를 생성한다. 그리고 제어 장치(40)는, 제어 개입이 행해진다는 취지를 나타내는 정보를, 표시 장치(55)에 표시하거나 스피커로부터 음성을 발하거나 하여 오퍼레이터에게 통보할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 오퍼레이터의 조작 지시를 무효화하고 적입 작업을 지원하는 제어 개입을 행하는 것을 「적입 지원 제어」라고도 칭한다.

도 7은, 도 3에 도시하는 제어 장치(40)에 의해 행해지는 적입 지원 제어에 관한 처리를 나타내는 흐름도이다.

스텝 S101에 있어서, 제어 장치(40)는, 버킷(10)의 대지각 γ가 소정값 이상인지 여부를 판정한다. 소정값은, 버킷(10)이 대상물을 보유 지지하고 있을 때의 버킷(10)의 대지각 γ의 하한값이다. 버킷(10)의 대지각 γ가 소정값 이상인 경우, 버킷(10)이 대상물을 보유 지지하고 있을 가능성이 있어, 작업 기계(1)가 운반 동작 중일 가능성이 있다. 제어 장치(40)는, 버킷(10)의 대지각 γ가 소정값 이상인 경우, 작업 기계(1)가 운반 동작 중일 가능성이 있다고 판정하여 스텝 S102로 이행한다. 한편, 제어 장치(40)는, 버킷(10)의 대지각 γ가 소정값 미만인 경우, 작업 기계(1)가 운반 동작 중이 아니라고 판정하여 본 처리를 종료한다.

스텝 S102에 있어서, 제어 장치(40)는, 암(9)의 선단에 생기는 속도 벡터의 방향이 피적입 기계를 향하는 방향인지 여부를 판정한다. 암(9)의 선단에 생기는 속도 벡터의 방향이 피적입 기계를 향하는 방향인 경우, 프런트 작업 장치(2)가 피적입 기계를 향해 이동하고 있어, 작업 기계(1)가 운반 동작 중일 가능성이 있다. 제어 장치(40)는, 암(9)의 선단에 생기는 속도 벡터의 방향이 피적입 기계를 향하는 방향인 경우, 작업 기계(1)가 운반 동작 중일 가능성이 있다고 판정하여 스텝 S103으로 이행한다. 한편, 제어 장치(40)는, 암(9)의 선단에 생기는 속도 벡터의 방향이 피적입 기계를 향하는 방향이 아닌 경우, 작업 기계(1)가 운반 동작 중이 아니라고 판정하여 본 처리를 종료한다.

스텝 S103에 있어서, 제어 장치(40)는, 프런트 작업 장치(2)가 피적입 기계의 위치에 도달해 있는지 여부를 판정한다. 프런트 작업 장치(2)가 피적입 기계의 위치에 도달해 있는 경우, 운반 동작이 종료되어 있을 가능성이 있다. 제어 장치(40)는, 프런트 작업 장치(2)가 피적입 기계의 위치에 도달하지 않은 경우, 작업 기계(1)가 운반 동작 중일 가능성이 있다고 판정하여 스텝 S104로 이행한다. 한편, 제어 장치(40)는, 프런트 작업 장치(2)가 피적입 기계의 위치에 도달해 있는 경우, 작업 기계(1)가 운반 동작 중이 아니라고 판정하여 본 처리를 종료한다.

스텝 S104에 있어서, 제어 장치(40)는, 상관 맵 A 및 B를 연산한다. 즉, 제어 장치(40)는, 붐(8)의 회동 각도 θ_bm의 허용 범위에 있어서의 하한값 및 상한값을 연산한다.

스텝 S105에 있어서, 제어 장치(40)는, 오퍼레이터의 조작에 의해 붐(8)의 회동 각도 θ_bm이 상관 맵 A를 하회하는지 여부를 판정한다. 제어 장치(40)는, 회동 각도 θ_bm이 상관 맵 A를 하회하는 경우, 스텝 S108로 이행한다. 한편, 제어 장치(40)는, 회동 각도 θ_bm이 상관 맵 A를 하회하지 않는 경우, 스텝 S106으로 이행한다.

스텝 S106에 있어서, 제어 장치(40)는, 오퍼레이터의 조작에 의해 붐(8)의 회동 각도 θ_bm이 상관 맵 B를 상회하는지 여부를 판정한다. 제어 장치(40)는, 회동 각도 θ_bm이 상관 맵 B를 상회하는 경우, 스텝 S109로 이행한다. 한편, 제어 장치(40)는, 회동 각도 θ_bm이 상관 맵 B를 상회하지 않는 경우, 스텝 S107로 이행한다.

스텝 S107에 있어서, 제어 장치(40)는, 오퍼레이터의 조작 지시에 따라 붐(8)이 회동하도록 붐(8)의 회동 동작을 제어한다. 그 후, 제어 장치(40)는 본 처리를 종료한다.

스텝 S108에 있어서, 제어 장치(40)는, 회동 각도 θ_bm이 상관 맵 A를 하회하는 오퍼레이터의 조작 지시를 무효화한다. 그리고 제어 장치(40)는, 붐(8)의 회동 각도 θ_bm이 상관 맵 A를 상회하도록 자동으로 붐(8)의 상승 동작을 행한다. 그 후, 제어 장치(40)는 본 처리를 종료한다.

스텝 S109에 있어서, 제어 장치(40)는, 회동 각도 θ_bm이 상관 맵 B를 상회하는 오퍼레이터의 조작 지시를 무효화한다. 그리고 제어 장치(40)는, 붐(8)의 회동 각도 θ_bm이 상관 맵 B를 하회하도록 자동으로 붐(8)의 하강 동작을 행한다. 그 후, 제어 장치(40)는 본 처리를 종료한다. 또한, 제어 장치(40)는, 스텝 S109에 있어서, 붐(8)의 회동 각도 θ_bm이 상관 맵 B를 상회하지 않는다면, 자동으로 붐(8)의 하강 동작을 행하는 것이 아니라, 붐(8)의 회동 동작을 자동으로 정지해도 된다.

이와 같이, 실시 형태 1의 제어 장치(40)는, 물체 검출 장치(54)의 검출 결과에 기초하여, 상부 선회체(7)를 선회 동작 중에 허용되는 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치의 범위를 나타내는 허용 범위를 연산하는 허용 범위 연산부(46)를 포함한다. 제어 장치(40)는, 자세 검출 장치(53)의 검출 결과와 물체 검출 장치(54)의 검출 결과에 기초하여, 운반 동작 중인지 여부를 판정하는 동작 판정부(45)를 포함한다. 제어 장치(40)는, 운반 동작 중이라고 판정된 경우, 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치가 허용 범위 내에 머무르도록 붐(8)의 회동 동작을 제어하는 동작 제어부(48)를 포함한다. 허용 범위 연산부(46)는, 운반 동작에 있어서의 프런트 작업 장치(2)의 피적입 기계로의 간섭을 회피 가능한 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치의 하한값과, 버킷(10)의 용량, 및 대상물의 종류 또는 비중에 기초하여 구해진 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치의 상한값에 의해 정해지는 붐(8)의 회동 각도의 범위를, 허용 범위로서 연산한다.

이것에 의해, 실시 형태 1의 작업 기계(1)는, 프런트 작업 장치(2)를, 특정한 궤적을 따라서만 이동시키는 것이 아니라, 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치가 허용 범위 내에 머무른다면, 오퍼레이터의 의도를 반영시킨 다양한 궤적을 따라 이동시킬 수 있다. 또한, 이 허용 범위는, 프런트 작업 장치(2)의 피적입 기계로의 간섭을 회피하고, 또한 대상물의 피적입 기계로의 대미지를 회피할 수 있는, 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치의 범위이다. 따라서, 실시 형태 1의 작업 기계(1)는, 피적입 기계와의 간섭 및 피적입 기계에 대한 대미지를 억제하면서, 오퍼레이터에게 위화감을 주지 않고 적입 작업을 지원할 수 있다.

특히 실시 형태 1의 동작 제어부(48)는, 오퍼레이터의 조작 지시에 따라 이동하는 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치가 하한값을 하회하거나 또는 상한값을 상회하는 경우, 오퍼레이터의 조작 지시를 무효화한다. 그리고 동작 제어부(48)는, 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치가 허용 범위 내에 머무르도록 붐(8)의 회동 속도를 제어한다.

이것에 의해, 실시 형태 1의 작업 기계(1)는, 오퍼레이터의 조작에 의해 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치가 허용 범위로부터 일탈할 것처럼 되더라도, 제어 개입에 의해 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치를 확실히 허용 범위 내에 머무르게 할 수 있다. 따라서, 실시 형태 1의 작업 기계(1)는, 피적입 기계와의 간섭 및 피적입 기계에 대한 대미지를 확실히 억제하면서, 오퍼레이터에게 위화감을 주지 않고 적입 작업을 적극적으로 지원할 수 있다.

도 8은, 도 6에 나타내는 상관 맵 A의 갱신예를 나타내는 도면이다.

작업 기계(1)에서는, 프런트 작업 장치(2)가 오퍼레이터의 조작 지시에 따라 허용 범위 내에서 이동하고 있을 때에, 오퍼레이터가 조작을 중단하거나 하여, 당해 조작 지시가 조작 검출 장치(52)에 의해 불검출로 되는 경우가 있다. 이 경우, 허용 범위 연산부(46)는, 당해 조작 지시가 불검출로 되었을 때의 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치를 새로운 하한값으로 하여, 허용 범위를 갱신한다.

도 8의 예에서는, 허용 범위 연산부(46)에 의한 허용 범위의 연산 후, 오퍼레이터의 조작 지시에 따라 선회 동작 중에 허용 범위 내에 머무르도록 붐(8)이 이동하고 있지만, 선회 각도 θ_sw에 대한 회동 각도 θ_bm의 증가율이 상관 맵 A보다도 큰 상황을 상정하고 있다. 이 상황에 있어서, 도 8의 일점 쇄선의 화살표는, 오퍼레이터가, 선회 각도 θ_swS1에 있어서, 붐(8)의 상승 조작을 중단한 것을 나타내고 있다. 이는, 붐(8)이 오퍼레이터의 조작 지시에 따라 허용 범위 내에서 회동하고 있을 때에, 당해 조작 지시가 조작 검출 장치(52)에 의해 불검출로 된 경우이다. 이 경우, 허용 범위 연산부(46)는, 당해 조작 지시가 불검출로 되었을 때의 선회 각도 θ_swS1에 대응하는 회동 각도 θ_bmS1을 사용하여, 새로이 상관 맵 A1을 연산한다. 즉, 허용 범위 연산부(46)는, 당해 조작 지시가 불검출로 되었을 때의 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치를 새로운 하한값으로 하여, 허용 범위를 갱신한다. 도 8에서는, 갱신된 허용 범위의 하한값에 대응하는 회동 각도 θ_bm으로서, 회동 각도 θ_bmS1이 나타나 있다.

이것에 의해, 실시 형태 1의 작업 기계(1)에서는, 오퍼레이터의 조작에 의해 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치가 허용 범위의 하한값을 하회할 것처럼 되더라도, 오퍼레이터의 의도를 가능한 한 반영시키면서, 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치를 확실히 허용 범위 내에 머무르게 할 수 있다. 따라서, 실시 형태 1의 작업 기계(1)는, 피적입 기계와의 간섭 및 피적입 기계에 대한 대미지를 확실히 억제하면서, 가능한 한 오퍼레이터에게 위화감을 주지 않고 적입 작업을 지원할 수 있다.

또한, 도 8의 파선의 화살표는, 상기 상황에 있어서, 오퍼레이터가 붐(8)의 상승 조작을 계속하여, 회동 각도 θ_bm이 상관 맵 B를 상회할 것처럼 된 것을 나타내고 있다. 이 경우, 동작 제어부(48)는, 회동 각도 θ_bm이 상관 맵 B를 상회하는 오퍼레이터의 조작 지시를 무효화한다. 그리고 동작 제어부(48)는, 자동으로 붐(8)의 하강 동작을 행하거나 붐(8)의 회동 동작을 자동으로 정지하거나 하여, 회동 각도 θ_bm이 상관 맵 B를 상회하지 않도록 붐(8)의 회동 속도를 제어한다.

이것에 의해, 실시 형태 1의 작업 기계(1)에서는, 오퍼레이터의 조작에 의해 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치가 허용 범위의 상한값을 상회할 것처럼 되더라도, 오퍼레이터의 의도를 가능한 한 반영시키면서, 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치를 확실히 허용 범위 내에 머무르게 할 수 있다. 따라서, 실시 형태 1의 작업 기계(1)는, 피적입 기계와의 간섭 및 피적입 기계에 대한 대미지를 확실히 억제하면서, 가능한 한 오퍼레이터에게 위화감을 주지 않고 적입 작업을 지원할 수 있다.

[실시 형태 2]

도 9 및 도 10을 사용하여, 실시 형태 2의 작업 기계(1)에 대해 설명한다. 실시 형태 2의 작업 기계(1)에 있어서, 실시 형태 1과 마찬가지의 구성 및 동작에 대해서는 설명을 생략한다.

도 9는, 실시 형태 2의 작업 기계(1)의 기능적 구성을 도시하는 도면이다.

실시 형태 2의 작업 기계(1)는, 프런트 작업 장치(2)에 보유 지지된 대상물, 즉 버킷(10)에 보유 지지된 대상물의 정보를 취득하는 대상물 정보 취득 장치(56)를 구비한다. 대상물 정보 취득 장치(56)는, 예를 들어 버킷(10)의 중량, 또는 버킷(10)에 보유 지지된 대상물의 중량을 검출하는 중량 검출 장치에 의해 구성된다. 실시 형태 2의 동작 판정부(45)는, 작업 기계(1)가 운반 동작 중인지 여부의 판정을 행할 때의 판정 조건으로서, 실시 형태 1의 판정 조건에 대상물 정보 취득 장치(56)의 취득 결과를 더해, 당해 판정을 행한다.

도 10은, 도 9에 도시하는 제어 장치(40)에 의해 행해지는 적입 지원 제어에 관한 처리를 나타내는 흐름도이다.

도 10에 나타내는 스텝 S101 내지 스텝 S103에 있어서, 제어 장치(40)는, 도 7에 나타내는 실시 형태 1의 스텝 S101 내지 스텝 S103과 마찬가지의 처리를 행한다. 단, 제어 장치(40)는, 스텝 S103에 있어서, 프런트 작업 장치(2)가 피적입 기계의 위치에 도달하지 않은 경우, 작업 기계(1)가 운반 동작 중일 가능성이 있다고 판정하여 스텝 S201로 이행한다.

스텝 S201에 있어서, 제어 장치(40)는, 대상물 정보 취득 장치(56)의 취득 결과에 기초하여, 운반 동작이 행해질 정도로 충분한 양의 대상물이 버킷(10) 내에 존재하는지 여부를 판정한다. 예를 들어 제어 장치(40)는, 대상물 정보 취득 장치(56)에 의해 취득된 버킷(10)의 중량이, 충분한 양의 대상물이 버킷(10) 내에 존재하지 않는 상태에서의 중량(이하 「소정 중량」이라고도 칭함)보다도 큰지 여부를 판정한다. 제어 장치(40)는, 대상물 정보 취득 장치(56)에 의해 취득된 버킷(10)의 중량이 소정 중량보다도 큰 경우, 충분한 양의 대상물이 버킷(10) 내에 존재한다고 판정한다. 이 경우, 제어 장치(40)는, 작업 기계(1)가 운반 동작 중일 가능성이 있다고 판정하여 스텝 S104로 이행한다. 한편, 제어 장치(40)는, 대상물 정보 취득 장치(56)에 의해 취득된 버킷(10)의 중량이 소정 중량 이하인 경우, 충분한 양의 대상물이 버킷(10) 내에 존재하지 않는다고 판정한다. 이 경우, 제어 장치(40)는, 작업 기계(1)가 운반 동작 중이 아니라고 판정하여 본 처리를 종료한다.

도 10에 나타내는 스텝 S104 내지 스텝 S109에 있어서, 제어 장치(40)는, 도 7에 나타내는 실시 형태 1의 스텝 S104 내지 스텝 S109와 마찬가지의 처리를 행한다.

또한, 스텝 S201은, 스텝 S104보다도 전에 행해지고 있으면 되고, 스텝 S103과 스텝 S104 사이에 행해질 필요는 없다. 스텝 S201은, 예를 들어 스텝 S101 전에 행해져도 된다.

이와 같이 실시 형태 2의 동작 판정부(45)는, 대상물 정보 취득 장치(56)의 취득 결과에 기초하여 버킷(10)이 대상물을 보유 지지하고 있는지 여부를 판정하고, 판정 결과에 기초하여 운반 동작 중인지 여부를 판정한다.

이것에 의해, 실시 형태 2의 동작 판정부(45)는, 작업 기계(1)가 운반 동작 중인 것을 실시 형태 1보다도 정확히 판정할 수 있다. 따라서, 실시 형태 2의 작업 기계(1)는, 운반 동작에 관한 조작을 행하는 오퍼레이터의 의도를 실시 형태 1보다도 정확히 파악할 수 있으므로, 실시 형태 1보다도 오퍼레이터에게 위화감을 주지 않고 적입 작업을 지원할 수 있다.

[실시 형태 3]

도 11을 사용하여, 실시 형태 3의 작업 기계(1)에 대해 설명한다. 실시 형태 3의 작업 기계(1)에 있어서, 실시 형태 1 또는 실시 형태 2와 마찬가지의 구성 및 동작에 대해서는 설명을 생략한다.

도 11은, 실시 형태 3의 제어 장치(40)에 의해 행해지는 적입 지원 제어에 관한 처리를 나타내는 흐름도이다. 또한, 도 11에서는, 스텝 S105보다 전에 행해지는 스텝 S101 내지 스텝 S104는, 실시 형태 1 또는 실시 형태 2와 마찬가지이므로, 그 도시가 생략되어 있다.

붐(8)의 회동 각도 θ_bm이, 선회 동작 중에 도 6에 나타내는 상관 맵 A를 상회하기 위해서는, 선회 각도 θ_sw의 증가분에 따라 붐(8)의 회동 각도 θ_bm을 증가시킬 필요가 있다. 이때, 선회 각도 θ_sw의 증가분이 지나치게 크면, 붐(8)의 회동 각도 θ_bm의 증가가 추종하지 않는 경우가 있다. 즉, 상부 선회체(7)의 선회 속도가 지나치게 빠르면, 붐(8)의 상승 동작의 회동 속도가 따라붙지 못하는 경우가 있다.

그 대책으로서, 실시 형태 3의 제어 장치(40)는, 도 7에 나타내는 실시 형태 1의 스텝 S101 내지 스텝 S109에, 스텝 S301 내지 스텝 S303을 추가하여, 적입 지원 제어에 관한 처리를 행한다.

도 11에 나타내는 스텝 S105에 있어서, 제어 장치(40)는, 회동 각도 θ_bm이 상관 맵 A를 하회하는 경우, 스텝 S301로 이행한다. 한편, 제어 장치(40)는, 회동 각도 θ_bm이 상관 맵 A를 하회하지 않는 경우, 스텝 S106으로 이행한다.

스텝 S301에 있어서, 제어 장치(40)는, 현재의 선회 속도에 있어서 붐(8)의 회동 속도를 최대 회동 속도로 제어하여 붐(8)의 상승 동작을 행하더라도, 회동 각도 θ_bm이 상관 맵 A를 하회하는지 여부를 판정한다.

구체적으로는, 제어 장치(40)는, 상관 맵 A를, 붐(8)의 회동 속도와 상부 선회체(7)의 선회 속도를 사용하여, 다음 식과 같이 표현한다. 제어 장치(40)는, 다음 식의 붐(8)의 회동 속도를 붐 실린더(11)의 속도로 환산한다. 그리고 제어 장치(40)는, 환산된 붐 실린더(11)의 속도가, 미리 기억된 붐 실린더(11)의 속도의 최댓값보다 큰지 여부를 판정한다.

식 (6)에 있어서, α는, 상관 맵 A의 기울기를 나타내는 계수이다.

환산된 붐 실린더(11)의 속도가 최댓값보다 큰 경우에는, 현재의 선회 속도에 있어서 붐(8)의 회동 속도가 최대 회동 속도로 제어되어 붐(8)의 상승 동작이 행해지더라도, 회동 각도 θ_bm이 상관 맵 A를 하회하는 경우이다. 즉, 환산된 붐 실린더(11)의 속도가 최댓값보다 큰 경우에는, 현재의 선회 속도에 있어서 붐(8)의 회동 속도가 최대 회동 속도로 제어되어 붐(8)의 상승 동작이 행해지더라도, 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치가 허용 범위의 하한값을 하회하는 경우이다. 이 경우, 제어 장치(40)는, 스텝 S302로 이행한다. 한편, 환산된 붐 실린더(11)의 속도가 최댓값 이하인 경우에는, 현재의 선회 속도에 있어서 붐(8)의 회동 속도가 최대 회동 속도로 제어되어 붐(8)의 상승 동작이 행해지면, 회동 각도 θ_bm이 상관 맵 A를 하회하지 않는 경우이다. 즉, 환산된 붐 실린더(11)의 속도가 최댓값 이하인 경우에는, 현재의 선회 속도에 있어서 붐(8)의 회동 속도가 최대 회동 속도로 제어되어 붐(8)의 상승 동작이 행해지면, 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치가 허용 범위의 하한값을 하회하지 않는 경우이다. 이 경우, 제어 장치(40)는 스텝 S108로 이행한다.

스텝 S302에 있어서, 제어 장치(40)는, 붐 실린더(11)의 속도의 최댓값으로부터, 식 (6)의 관계를 충족하는 선회 속도를 연산한다. 제어 장치(40)는, 연산된 선회 속도로 상부 선회체(7)가 선회하도록, 자동으로 상부 선회체(7)의 선회 동작을 감속한다. 즉, 제어 장치(40)의 동작 제어부(48)는, 적어도 최대 회동 속도로 붐(8)의 상승 동작을 행하면, 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치가 허용 범위의 하한값을 상회하도록, 상부 선회체(7)의 선회 속도를 제어한다.

스텝 S303에 있어서, 제어 장치(40)는, 감속한 선회 속도에 대응한 회동 속도로 자동으로 붐(8)의 상승 동작을 행한다. 그 후, 제어 장치(40)는 본 처리를 종료한다.

도 11에 나타내는 스텝 S106 내지 스텝 S109에 있어서, 제어 장치(40)는, 도 7에 나타내는 실시 형태 1 또는 도 10에 나타내는 실시 형태 2의 스텝 S106 내지 스텝 S109와 마찬가지의 처리를 행한다.

이와 같이, 실시 형태 3의 동작 제어부(48)가, 오퍼레이터의 조작 지시에 따라 이동하는 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치가 허용 범위의 하한값을 하회하는 경우이며, 붐(8)의 회동 속도를 최대 회동 속도로 제어하더라도 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치가 허용 범위의 하한값을 하회하는 경우, 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치가 하한값을 상회하도록 상부 선회체(7)의 선회 속도를 제어한다.

이것에 의해, 실시 형태 3의 작업 기계(1)는, 오퍼레이터에 의한 상부 선회체(7)의 선회 조작량이 과대함으로써, 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치가 허용 범위의 하한값을 하회할 것처럼 되더라도, 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치를 확실히 허용 범위 내에 머무르게 할 수 있다. 따라서, 실시 형태 3의 작업 기계(1)는, 피적입 기계와의 간섭 및 피적입 기계에 대한 대미지를 확실히 억제하면서, 오퍼레이터에게 위화감을 주지 않고 적입 작업을 지원할 수 있다.

[실시 형태 4]

도 12를 사용하여, 실시 형태 4의 작업 기계(1)에 대해 설명한다. 실시 형태 4의 작업 기계(1)에 있어서, 실시 형태 1 내지 실시 형태 3과 마찬가지의 구성 및 동작에 대해서는 설명을 생략한다.

도 12는, 실시 형태 4의 표시 장치(55)에 표시되는 화면을 모식적으로 나타내는 도면이다.

실시 형태 4의 표시 장치(55)는, 적입 작업을 지원하는 제어 개입이 행해진다는 취지를 나타내는 정보를 표시할 뿐 아니라, 도 12에 나타낸 바와 같이 상관 맵 A 및 상관 맵 B를 표시할 수 있다. 이때, 표시 장치(55)는, 현재의 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치, 및 상부 선회체(7)의 선회 속도를 나타내는 아이콘 C를, 상관 맵 A 및 상관 맵 B에 중첩하여 표시할 수 있다. 도 12에서는, 현재의 프런트 작업 장치(2)의 높이 방향의 위치에 대응하는 붐(8)의 회동 각도 θ_bm 및 선회 각도 θ_sw를 나타내는 아이콘 C를, 상관 맵 A 및 상관 맵 B에 중첩하여 표시하는 예가 나타나 있다.

이것에 의해, 실시 형태 4의 작업 기계(1)는, 적입 작업을 지원하는 제어 개입이 행해진다는 취지를 오퍼레이터에 통보할 뿐 아니라, 제어 개입의 구체적인 내용을 가시화하여 오퍼레이터로 하여금 직감적으로 파악하게 할 수 있다. 따라서, 실시 형태 4의 작업 기계(1)는, 피적입 기계와의 간섭 및 피적입 기계에 대한 대미지를 억제하면서, 오퍼레이터에게 더욱 위화감을 주지 않고 적입 작업을 지원할 수 있다.

[그 외]

또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들어, 상기 실시 형태는 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위해 상세히 설명한 것이지, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 어느 한 실시 형태의 구성의 일부를 다른 실시 형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 또한 어느 한 실시 형태의 구성에 다른 실시 형태의 구성을 더하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시 형태의 구성 일부에 대해, 다른 구성의 추가·삭제·치환을 하는 것이 가능하다.

또한, 상기 각 구성, 기능, 처리부, 처리 수단 등은, 그것들의 일부 또는 전부를, 예를 들어 집적 회로로 설계하거나 하여 하드웨어에 의해 실현해도 된다. 또한, 상기 각 구성, 기능 등은, 프로세서가 각각의 기능을 실현하는 프로그램을 해석하고 실행함으로써 소프트웨어에 의해 실현해도 된다. 각 기능을 실현하는 프로그램, 테이프, 파일 등의 정보는, 메모리나 하드 디스크, SSD(solid state drive) 등의 기록 장치, 또는 IC 카드, SD 카드, DVD 등의 기록 매체에 둘 수 있다.

또한, 제어선이나 정보선은 설명상 필요하다고 생각되는 것을 나타내고 있고, 제품 상 반드시 모든 제어선이나 정보선을 나타내고 있다고는 할 수 없다. 실제로는 거의 모든 구성이 상호 접속되어 있다고 생각해도 된다.

1: 작업 기계
2: 프런트 작업 장치(작업 장치)
5: 하부 주행체
7: 상부 선회체
8: 붐
9: 암
10: 버킷
40: 제어 장치
45: 동작 판정부
46: 허용 범위 연산부
48: 동작 제어부
52: 조작 검출 장치
53: 자세 검출 장치
54: 물체 검출 장치
55: 표시 장치
56: 대상물 정보 취득 장치

Claims

대상물을 피적입 기계를 향해 운반하는 운반 동작과, 상기 운반 동작에 의해 운반된 상기 대상물을 상기 피적입 기계로 방출하는 방출 동작을 행하여 상기 대상물을 상기 피적입 기계에 적입하는 작업 기계이며,
하부 주행체에 대해 선회하는 상부 선회체와,
상기 상부 선회체에 설치되고, 붐, 암 및 버킷을 포함하는 작업 장치와,
상기 작업 장치의 회동 각도 및 상기 상부 선회체의 선회 각도를 검출하는 자세 검출 장치와,
상기 피적입 기계의 위치를 검출하는 물체 검출 장치와,
상기 작업 장치 및 상기 상부 선회체의 동작을 제어하는 제어 장치를 구비하고,
상기 제어 장치는,
상기 물체 검출 장치의 검출 결과에 기초하여, 상기 상부 선회체를 선회 동작 중에 허용되는 상기 작업 장치의 높이 방향으로 이동 가능한 범위를 나타내는 허용 범위를 연산하는 허용 범위 연산부와,
상기 자세 검출 장치의 검출 결과와 상기 물체 검출 장치의 검출 결과에 기초하여, 상기 운반 동작 중인지 여부를 판정하는 동작 판정부와,
상기 운반 동작 중이라고 판정된 경우, 상기 작업 장치의 상기 높이 방향의 위치가 상기 허용 범위 내에 머무르도록 상기 붐의 회동 동작을 제어하는 동작 제어부를 포함하고,
상기 허용 범위 연산부는, 상기 운반 동작에 있어서의 상기 작업 장치의 상기 피적입 기계로의 간섭을 회피 가능한 상기 높이 방향의 상기 위치의 하한값과, 상기 버킷의 치수, 용량, 상기 대상물의 종류 및 상기 대상물의 비중 중 적어도 하나에 기초하여 구해진 상기 높이 방향의 상기 위치의 상한값에 의해 정해지는 상기 붐의 회동 각도의 범위를, 상기 허용 범위로서 연산하는
것을 특징으로 하는 작업 기계.
제1항에 있어서, 상기 작업 장치에 대한 오퍼레이터의 조작 지시를 검출하는 조작 검출 장치를 더 구비하고,
상기 동작 제어부는, 상기 조작 지시에 따라 이동하는 상기 작업 장치의 상기 높이 방향의 상기 위치가 상기 하한값을 하회하거나 또는 상기 상한값을 상회하는 경우, 상기 조작 지시를 무효화하고, 상기 작업 장치의 상기 높이 방향의 상기 위치가 상기 허용 범위 내에 머무르도록 상기 붐의 회동 속도를 제어하는
것을 특징으로 하는 작업 기계.
제2항에 있어서, 상기 동작 제어부는, 상기 조작 지시에 따라 이동하는 상기 작업 장치의 상기 높이 방향의 상기 위치가 상기 하한값을 하회하는 경우이며, 상기 붐의 상기 회동 속도를 최대 회동 속도로 제어하더라도 상기 작업 장치의 상기 높이 방향의 상기 위치가 상기 하한값을 하회하는 경우, 상기 작업 장치의 상기 높이 방향의 상기 위치가 상기 하한값을 상회하도록 상기 상부 선회체의 선회 속도를 제어하는
것을 특징으로 하는 작업 기계.
제2항에 있어서, 상기 허용 범위 연산부는, 상기 작업 장치가 상기 조작 지시에 따라 상기 허용 범위 내에서 이동하고 있을 때에 상기 조작 지시가 불검출로 된 경우, 상기 조작 지시가 불검출로 되었을 때의 상기 작업 장치의 상기 높이 방향의 상기 위치를 새로운 상기 하한값으로 하여, 상기 허용 범위를 갱신하는
것을 특징으로 하는 작업 기계.
제1항에 있어서, 상기 버킷에 보유 지지된 상기 대상물의 정보를 취득하는 대상물 정보 취득 장치를 더 구비하고,
상기 동작 판정부는, 상기 대상물 정보 취득 장치의 취득 결과에 기초하여 상기 버킷이 상기 대상물을 보유 지지하고 있는지 여부를 판정하고, 판정 결과에 기초하여 상기 운반 동작 중인지 여부를 판정하는
것을 특징으로 하는 작업 기계.
제1항에 있어서, 상기 상부 선회체의 상기 선회 각도와 상기 하한값 및 상기 상한값의 관계를 나타내는 상관 맵을 표시하는 표시 장치를 더 구비하고,
상기 표시 장치는, 현재의 상기 작업 장치의 상기 높이 방향의 상기 위치, 및 상기 상부 선회체의 상기 선회 각도를 나타내는 아이콘을, 상기 상관 맵에 중첩하여 표시하는
것을 특징으로 하는 작업 기계.