KR101713457B1

KR101713457B1 - 굴착 기계의 시공 관리 장치, 유압 셔블의 시공 관리 장치, 굴착 기계 및 시공 관리 시스템

Info

Publication number: KR101713457B1
Application number: KR1020157006485A
Authority: KR
Inventors: 아즈미 노무라; 료 후카노
Original assignee: 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
Priority date: 2013-04-10
Filing date: 2013-09-02
Publication date: 2017-03-07
Anticipated expiration: 2033-09-02
Also published as: KR20150040362A; DE112013000115T5; WO2014167740A1; US10017919B2; DE112013000115B4; US20160024757A1; CN104246085A; CN104246085B; JP2014205955A; JP5789279B2

Abstract

굴착 기계의 시공 관리 장치는, 작업기와, 상기 작업기가 장착되는 선회체와, 상기 선회체를 탑재하여 주행하는 주행체를 갖는 굴착 기계의 시공 정보를 생성하는 시공 관리 장치이며, 작업기의 위치에 관한 정보인 작업기 위치 정보를 구하는 작업기 위치 정보 생성부와, 주행체의 위치에 관한 정보인 주행체 위치 정보를 구하는 주행체 위치 정보 생성부와, 작업기 위치 정보 또는 주행체 위치 정보 중 어느 일방을 이용하여 굴착 기계가 시공한 위치의 정보로서의 시공 위치 정보를 생성하고, 또한 굴착 기계가 주행하고 있을 때는, 작업기 위치 정보를 이용하지 않고 주행체 위치 정보를 이용하여 시공 위치 정보를 생성하는 시공 위치 정보 생성부를 포함한다.

Description

굴착 기계의 시공 관리 장치, 유압 셔블의 시공 관리 장치, 굴착 기계 및 시공 관리 시스템{CONSTRUCTION MANAGEMENT DEVICE FOR EXCAVATING EQUIPMENT, CONSTRUCTION MANAGEMENT DEVICE FOR HYDRAULIC SHOVEL, EXCAVATING EQUIPMENT, AND CONSTRUCTION MANAGEMENT SYSTEM}

본 발명은, 굴착 기계의 시공 관리 장치, 굴착 기계 및 시공 관리 시스템에 관한 것이다.

최근, 유압 셔블 또는 불도저 등의 작업 기계에 있어서, GPS (Global Positioning System) 등을 탑재하여 자신의 위치를 검출하고, 그 위치 정보와 시공 현장의 지형을 나타내는 시공 정보를 비교하고, 작업기의 자세를 연산 처리하여 구하고, 작업기의 동작을 제어하거나, 작업기의 자세 또는 위치와 시공 정보를 대비하여 시공 상황을 모니터 장치에 가이던스 표시하거나 하는 것이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1, 2). 그러한 작업 기계를 이용한 시공을, 정보화 시공이라고 한다. 정보화 시공에 의하면, 작업 기계의 조작에 미숙한 오퍼레이터라도 고정밀한 시공을 실시할 수 있다. 숙련된 오퍼레이터이면, 정보화 시공에 의해 고효율인 시공을 실시할 수 있다. 정보화 시공에 의하면, 종래 필요했던 측량 작업 및 규준틀 작업을 대폭 삭감할 수 있다.

일본 공개특허공보 2007－147588호 일본 공개특허공보 2012－172428호

시공에 의해, 현장의 지형, 즉 시공 대상의 형상이 변화된다. 이 변화를 파악하기 위해서는, 시공 후에 있어서의 시공 대상의 형상을 측량하면 되지만, 측량 작업에는 수고를 요한다. 또, 시공 결과, 즉 시공 후에 있어서의 시공 대상의 형상에 관한 정보는 정확한 것이 바람직하다. 특허문헌 1 은, 조작 레버의 파일럿압을 검출하여 주행·비주행을 판단하고, 로우 패스 필터 처리를 전환하여 버킷 선단 위치를 구하여 위치 맞춤을 하는 것이 기재되어 있다. 특허문헌 2 는, 차량 본체의 저부의 이동과 버킷의 선단의 이동의 궤적에 기초하여 현황면선을 검출하는 현황선 검출부가 기재되어 있다.

유압 셔블과 같은 작업기를 갖는 굴착 기계는, 일반적으로 정지한 상태에서 굴착 작업을 하고, 주행 중은 작업기를 정지시킨다. 특허문헌 1 에 기재된 기술은, 굴착 기계의 주행 시에 시공 대상의 현재의 형상을 구하는 것에 대해서는 언급되어 있지 않다. 이 때문에, 특허문헌 1 에 기재된 기술은, 굴착 기계를 이용하여 시공 대상을 시공한 경우, 시공 결과를 양호한 정밀도로 구할 수 없는 가능성이 있다. 특허문헌 2 에 기재된 기술은, 차량 본체의 저부의 이동과 버킷 선단의 이동의 궤적을 어떻게 이용하여 현황면선을 검출하는지가 명확하지 않다. 이 때문에, 특허문헌 2 에 기재된 기술은, 굴착 기계의 주행 시에 버킷 선단의 궤적을 이용하여 현황면선을 검출하거나, 굴착 시에 차량 본체의 저부의 이동에 의해 현황면선을 검출하거나 할 가능성이 있어, 시공 결과를 양호한 정밀도로 구할 수 없을 가능성이 있다.

본 발명은, 작업기를 갖는 굴착 기계를 이용한 정보화 시공에 있어서, 시공 결과를 양호한 정밀도로 구하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 작업기와, 상기 작업기가 장착되는 선회체와, 상기 선회체를 탑재하여 주행하는 주행체를 갖는 굴착 기계가 시공한 결과에 관한 정보를 생성하는 시공 관리 장치이며, 상기 굴착 기계의 현재 위치 및 자세에 관한 정보를 검출하는 차량 상태 검출부와, 상기 차량 상태 검출부의 검출 결과에 기초하여, 상기 작업기의 위치에 관한 정보인 작업기 위치 정보를 구하는 작업기 위치 정보 생성부와, 상기 차량 상태 검출부의 검출 결과에 기초하여, 상기 주행체의 위치에 관한 정보인 주행체 위치 정보를 구하는 주행체 위치 정보 생성부와, 상기 작업기 위치 정보 또는 상기 주행체 위치 정보 중 어느 일방을 이용하여 상기 굴착 기계가 시공한 위치의 정보로서의 시공 위치 정보를 생성하는 것이며, 상기 굴착 기계가 주행하고 있을 때는, 상기 작업기 위치 정보를 이용하지 않고 상기 주행체 위치 정보를 이용하여 상기 시공 위치 정보를 생성하는 시공 위치 정보 생성부를 포함하는 굴착 기계의 시공 관리 장치이다.

상기 시공 위치 정보 생성부는, 상기 주행체가 정지하고 있을 때에는, 상기 작업기 위치 정보를 이용하여 상기 시공 위치 정보를 생성하는 것이 바람직하다.

상기 주행체의 동작을 제어하는 조작부 및 상기 조작부의 조작을 검출하는 조작 검출부를 가지며, 상기 시공 위치 정보 생성부는, 상기 주행체를 주행시키기 위한 조작을 상기 조작 검출부가 검출했을 때에, 상기 주행체 위치 정보를 이용하여 상기 시공 위치 정보를 생성하고, 상기 주행체를 정지시키기 위한 조작을 상기 조작 검출부가 검출했을 때에, 상기 작업기 위치 정보를 이용하여 상기 시공 위치 정보를 생성하는 것이 바람직하다.

상기 조작부는, 파일럿압 방식의 조작 레버 또는 페달인 것이 바람직하다.

상기 시공 위치 정보 생성부는, 상기 작업기 위치 정보를 이용하는 경우, 상기 작업기 위치 정보 생성부가 생성한 현시점의 작업기 위치 정보가, 이미 존재하는 상기 시공 위치 정보의 높이 방향에 있어서의 위치보다 작아졌을 때에, 상기 시공 위치 정보를 상기 현시점의 작업기 위치 정보로 갱신하는 것이 바람직하다.

상기 시공 위치 정보 생성부는, 상기 주행체 위치 정보를 이용하는 경우, 상기 시공 위치 정보를, 상기 주행체 위치 정보 생성부가 생성한 현시점의 주행체 위치 정보로 갱신하는 것이 바람직하다.

상기 작업기 위치 정보는, 상기 작업기에 장착된 버킷의 날끝의 위치에 관한 정보인 것이 바람직하다.

상기 주행체 위치 정보 생성부는, 상기 굴착 기계가 주행한 이동 방향에 기초하여 상기 주행체 위치 정보를 생성하는 것이 바람직하다.

상기 시공 위치 정보 생성부는, 상기 굴착 기계가 구비하는 표시 장치에 상기 시공 위치 정보를 표시하는 것이 바람직하다.

본 발명은, 작업기와, 상기 작업기가 장착되는 선회체와, 상기 선회체를 탑재하여 주행하는 주행체를 갖는 유압 셔블이 시공한 결과에 관한 정보를 생성하는 시공 관리 장치이며, 상기 유압 셔블의 현재 위치 및 자세에 관한 정보를 검출하는 차량 상태 검출부와, 상기 차량 상태 검출부의 검출 결과에 기초하여, 상기 작업기의 위치에 관한 정보인 작업기 위치 정보를 구하는 작업기 위치 정보 생성부와, 상기 차량 상태 검출부의 검출 결과에 기초하여, 상기 주행체의 위치에 관한 정보인 주행체 위치 정보를 구하는 주행체 위치 정보 생성부와, 상기 주행체의 동작을 제어하는 파일럿압 방식의 주행 레버와, 상기 주행 레버에 대한 입력을 검출하는 조작 검출부와, 상기 주행체를 주행시키는 취지의 입력을 상기 조작 검출부가 검출했을 때에, 상기 주행체 위치 정보를 이용하여 상기 시공 위치 정보를 생성하고, 상기 주행체를 정지시키는 취지의 입력을 상기 조작 검출부가 검출했을 때에, 상기 작업기 위치 정보를 이용하여 상기 시공 위치 정보를 생성하는 시공 위치 정보 생성부를 포함하는 유압 셔블의 시공 관리 장치이다.

본 발명은, 작업기와, 상기 작업기가 장착되는 선회체와, 상기 선회체를 탑재하여 주행하는 주행체와, 전술한 굴착 기계의 시공 관리 장치를 구비한 굴착 기계이다.

본 발명은, 전술한 굴착 기계의 시공 계획을 생성하는 시공 계획 생성부와, 상기 시공 계획을, 상기 굴착 기계의 시공 관리 장치에 송신하는 시공 계획 송신부와, 상기 굴착 기계의 시공 관리 장치가 생성한 상기 시공 위치 정보를 취득하는 시공 위치 정보 취득부를 포함하는 시공 관리 시스템이다.

본 발명은, 작업기를 갖는 굴착 기계를 이용한 정보화 시공에 있어서, 시공 결과를 양호한 정밀도로 구할 수 있다.

도 1 은, 본 실시형태에 관련된 유압 셔블 (100) 의 사시도이다.
도 2 는, 유압 셔블 (100) 의 측면도이다.
도 3 은, 유압 셔블 (100) 의 배면도이다.
도 4 는, 유압 셔블 (100) 이 구비하는 제어계를 나타내는 블록도이다.
도 5 는, 굴착 기계의 시공 관리 장치 (90) 가 구비하는 처리부 (91) 의 블록도이다.
도 6 은, 설계 지형 데이터에 의해 나타나는 설계 지형을 나타내는 도면이다.
도 7 은, 버킷 (8) 의 날끝 위치 (P3) 를 구하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 8 은, 버킷 (8) 의 날끝 위치 (P3) 를 구하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 9 는, 표시부 (42) 의 화면 (42P) 에 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 의 궤적 (TLi) 을 표시한 예를 나타내는 도면이다.
도 10 은, 시공 위치 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 11 은, 주행체 위치 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 12 는, 주행체 위치 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 13 은, 주행체 위치 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 14 는, 주행체 위치 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 15 는, 작업기 위치 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 16 은, 시공 위치 정보의 갱신을 설명하기 위한 도면이다.
도 17 은, 시공 위치 정보의 갱신을 설명하기 위한 도면이다.
도 18 은, 본 실시형태에 관련된 시공 관리 장치의 동작의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.
도 19 는, 표시부 (42) 의 화면 (42P) 에 시공 위치 정보를 표시한 일례를 나타내는 도면이다.
도 20 은, 본 실시형태에 관련된 시공 관리 시스템 (200) 을 나타내는 도면이다.

본 발명을 실시하기 위한 형태 (실시형태) 에 대해, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 이하의 실시형태에 기재한 내용에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또, 이하의 실시형태는, 굴착 기계의 일례로서 유압 셔블을 설명하지만, 이하의 실시형태에서 대상이 되는 굴착 기계는, 굴착 또는 다시 메우는 기능을 가지고 있으면 유압 셔블로 한정되는 것은 아니다.

＜굴착 기계의 전체 구성＞

도 1 은, 본 실시형태에 관련된 유압 셔블 (100) 의 사시도이다. 도 2 는, 유압 셔블 (100) 의 측면도이다. 도 3 은, 유압 셔블 (100) 의 배면도이다. 도 4 는, 유압 셔블 (100) 이 구비하는 제어계를 나타내는 블록도이다. 도 5 는, 굴착 기계의 시공 관리 장치 (90) 가 구비하는 처리부 (91) 의 블록도이다. 도 6 은, 설계 지형 데이터에 의해 나타나는 설계 지형을 나타내는 도면이다. 본 실시형태에 있어서, 굴착 기계로서의 유압 셔블 (100) 은, 본체부로서의 차량 본체 (1) 와 작업기 (2) 를 갖는다. 차량 본체 (1) 는, 선회체로서의 상부 선회체 (3) 와 주행체로서의 주행 장치 (5) 를 갖는다. 상부 선회체 (3) 는, 기관실 (3EG) 의 내부에, 도시되지 않은 동력 발생 장치 및 유압 펌프 등의 장치를 수용하고 있다. 기관실 (3EG) 은, 상부 선회체 (3) 의 일단측에 배치되어 있다.

본 실시형태에 있어서, 유압 셔블 (100) 은, 예를 들어 디젤 엔진 등의 내연 기관을 동력 발생 장치로 하고 있지만, 유압 셔블 (100) 은 이와 같은 것으로 한정되지 않는다. 유압 셔블 (100) 은, 예를 들어, 내연 기관과 발전 전동기와 축전 장치를 조합한, 이른바 하이브리드 방식의 동력 발생 장치를 구비하는 것 등이어도 된다.

상부 선회체 (3) 는, 운전실 (4) 을 갖는다. 운전실 (4) 은, 상부 선회체 (3) 의 타단측에 탑재되어 있다. 즉, 운전실 (4) 은, 기관실 (3EG) 이 배치되어 있는 측과는 반대측에 배치되어 있다. 운전실 (4) 내에는, 도 4 에 나타내는, 표시 입력 장치 (38) 및 조작 장치 (25) 가 배치된다. 이들에 대해서는 후술한다. 주행 장치 (5) 는, 상부 선회체 (3) 를 탑재한다. 주행 장치 (5) 는, 크롤러 트랙 (5a, 5b) 을 가지고 있다. 주행 장치 (5) 는, 좌우에 설치된 유압 모터 (5c) 의 일방 또는 양방이 구동하여, 크롤러 트랙 (5a, 5b) 이 회전함으로써, 유압 셔블 (100) 을 주행시킨다. 작업기 (2) 는, 상부 선회체 (3) 의 운전실 (4) 의 측방측에 장착되어 있다.

유압 셔블 (100) 은, 크롤러 트랙 (5a, 5b) 대신에 타이어를 구비하고, 도시되지 않은 디젤 엔진의 구동력을, 트랜스미션을 통하여 타이어에 전달하여 주행이 가능한 주행 장치를 구비한 것이어도 된다. 예를 들어, 이와 같은 형태의 유압 셔블 (100) 로서 휠식 유압 셔블이어도 된다. 또, 유압 셔블 (100) 은, 이와 같은 타이어를 가진 주행 장치를 구비하고, 또한 차량 본체 (본체부) 에 작업기가 장착되고, 도 1 과 같은 상부 선회체 (3) 및 그 선회 기구를 구비하지 않은 구조를 갖는, 예를 들어 백호우 로더여도 된다. 즉, 백호우 로더는, 차량 본체에 작업기가 장착되고, 차량 본체의 일부를 구성하는 주행 장치를 구비한 것이다.

상부 선회체 (3) 는, 작업기 (2) 및 운전실 (4) 이 배치되어 있는 측이 앞이며, 기관실 (3EG) 이 배치되어 있는 측이 뒤이다. 앞으로 향해 좌측이 상부 선회체 (3) 의 왼쪽이며, 앞으로 향해 우측이 상부 선회체 (3) 의 오른쪽이다. 또, 유압 셔블 (100) 또는 차량 본체 (1) 는, 상부 선회체 (3) 를 기준으로서 주행 장치 (5) 측이 아래이며, 주행 장치 (5) 를 기준으로서 상부 선회체 (3) 측이 위이다. 유압 셔블 (100) 이 수평면에 설치되어 있는 경우, 아래는 연직 방향, 즉 중력의 작용 방향측이며, 위는 연직 방향과는 반대측이다.

작업기 (2) 는, 붐 (6) 과 아암 (7) 과 버킷 (8) 과 붐 실린더 (10) 와 아암 실린더 (11) 와 버킷 실린더 (12) 를 갖는다. 붐 (6) 의 기단부는, 붐 핀 (13) 을 개재하여 차량 본체 (1) 의 앞부분에 요동 가능하게 장착되어 있다. 아암 (7) 의 기단부는, 아암 핀 (14) 을 개재하여 붐 (6) 의 선단부에 요동 가능하게 장착되어 있다. 아암 (7) 의 선단부에는, 버킷 핀 (15) 을 개재하여 버킷 (8) 이 장착되어 있다. 버킷 (8) 은, 버킷 핀 (15) 을 중심으로 하여 요동한다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 붐 (6) 의 길이, 즉, 붐 핀 (13) 으로부터 아암 핀 (14) 까지의 길이는, L1 이다. 아암 (7) 의 길이, 즉, 아암 핀 (14) 의 중심으로부터 버킷 핀 (15) 의 중심까지의 길이는 L2 이다. 버킷 (8) 의 길이, 즉, 버킷 핀 (15) 의 중심으로부터 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 까지의 길이는 L3 이다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 날끝 (8T) 은, 버킷 (8) 의 버킷 핀 (15) 과는 반대측에 장착된 날 (8B) 의 선단이다. 버킷 (8) 은, 복수의 날 (8B) 을 가지고 있다. 복수의 날 (8B) 은 일렬로 배열되어 있다. 복수의 날끝 (8T) 의 열을, 적절히 날끝열이라고 한다.

버킷 (8) 은, 복수의 날 (8B) 을 가지지 않아도 된다. 요컨대, 도 1 에 나타내는 바와 같은 날 (8B) 을 가지지 않고, 날끝이 강판에 의해 스트레이트 형상으로 형성된 버킷이어도 된다. 작업기 (2) 는, 예를 들어, 단수의 날을 갖는 틸트 버킷을 구비하고 있어도 된다. 틸트 버킷이란, 버킷 틸트 실린더를 구비하고, 버킷이 좌우로 틸트 경사짐으로써 유압 셔블이 경사지에 있어도, 경사면, 평지를 자유로운 형태로 성형, 정지 (整地) 를 할 수 있고, 저판 플레이트에 의한 전압 작업도 할 수 있는 버킷이다. 이 밖에도, 작업기 (2) 는, 버킷 (8) 대신에, 법면 버킷 또는 착암용의 칩을 구비한 착암용의 어태치먼트 등을 구비하고 있어도 된다.

도 1 에 나타내는 붐 실린더 (10) 와 아암 실린더 (11) 와 버킷 실린더 (12) 는, 각각 작동유의 압력 (이하, 적절히 유압이라고 한다) 에 의해 구동되는 유압 실린더이다. 붐 실린더 (10) 는 붐 (6) 을 구동하여, 이것을 승강시킨다. 아암 실린더 (11) 는, 아암 (7) 을 구동하여, 아암 핀 (14) 의 주위를 회전 운동시킨다. 버킷 실린더 (12) 는, 버킷 (8) 을 구동하여, 버킷 핀 (15) 의 주위를 회전 운동시킨다. 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11) 및 버킷 실린더 (12) 등의 유압 실린더와 도시되지 않은 유압 펌프의 사이에는, 도 4 에 나타내는 주행용 제어 밸브 (37D) 및 작업용 제어 밸브 (37W) 가 배치되어 있다. 후술하는 차량용 전자 제어 장치 (26) 가 주행용 제어 밸브 (37D) 및 작업용 제어 밸브 (37W) 를 제어함으로써, 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11), 버킷 실린더 (12) 또는 유압 모터 (5c) 에 공급되는 작동유의 유량이 제어된다. 그 결과, 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11) 및 버킷 실린더 (12) 의 동작이 제어된다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 붐 (6) 과 아암 (7) 과 버킷 (8) 에는, 각각 제 1 스트로크 센서 (16) 와 제 2 스트로크 센서 (17) 와 제 3 스트로크 센서 (18) 가 형성되어 있다. 제 1 스트로크 센서 (16), 제 2 스트로크 센서 (17) 및 제 3 스트로크 센서 (18) 는, 작업기 (2) 의 자세를 검출하는 자세 검출부 (9) 이다. 제 1 스트로크 센서 (16) 는, 붐 실린더 (10) 의 스트로크 길이를 검출한다. 후술하는 표시 제어 장치 (39) (도 4 참조) 는, 제 1 스트로크 센서 (16) 가 검출한 붐 실린더 (10) 의 스트로크 길이로부터, 후술하는 차량 본체 좌표계의 Za 축에 대한 붐 (6) 의 경사각 θ1 을 산출한다. 제 2 스트로크 센서 (17) 는, 아암 실린더 (11) 의 스트로크 길이를 검출한다. 표시 제어 장치 (39) 는, 제 2 스트로크 센서 (17) 가 검출한 아암 실린더 (11) 의 스트로크 길이로부터, 붐 (6) 에 대한 아암 (7) 의 경사각 θ2 를 산출한다. 제 3 스트로크 센서 (18) 는, 버킷 실린더 (12) 의 스트로크 길이를 검출한다. 표시 제어 장치 (39) 는, 제 3 스트로크 센서 (18) 가 검출한 버킷 실린더 (12) 의 스트로크 길이로부터, 아암 (7) 에 대한 버킷 (8) 의 경사각 θ3 을 산출한다.

차량 본체 (1) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이 위치 검출부 (19) 를 구비한다. 위치 검출부 (19) 는, 유압 셔블 (100) 의 현재 위치를 검출한다. 위치 검출부 (19) 는, RTK－GNSS (Real Time Kinematic - Global Navigation Satellite Systems, GNSS 는 전지구항법 위성 시스템을 말한다) 용의 2 개의 안테나 (21, 22) (이하, 적절히 GNSS 안테나 (21, 22) 라고 한다) 와, 3 차원 위치 센서 (23) 와 경사각 센서 (24) 를 갖는다. GNSS 안테나 (21, 22) 는, 차량 본체 (1), 보다 구체적으로는 상부 선회체 (3) 에 설치된다. 본 실시형태에 있어서, GNSS 안테나 (21, 22) 는, 3 차원 좌표계인 차량 본체 좌표계｛Xa, Ya, Za｝의 Ya 축을 따라 일정 거리만큼 떨어져 설치되어 있다. 차량 본체 좌표계｛Xa, Ya, Za｝의 원점은, 차량 본체 (1) 의 설계 치수에 따라 임의의 점에 정해져 있다. 차량 본체 좌표계｛Xa, Ya, Za｝의 원점의 좌표의 정보는, 작업기측 기억부 (35) 에 미리 기억되어 있다.

GNSS 안테나 (21, 22) 는 상부 선회체 (3) 위로서, 유압 셔블 (100) 의 좌우 방향으로 떨어진 양단 위치에 설치되는 것이 바람직하다. 또, 상부 선회체 (3) 위로서, 도시되지 않은 카운터 웨이트 (상부 선회체 (3) 의 후단) 또는 운전실 (4) 의 후방에 설치되어도 된다. 어느 쪽이든, GNSS 안테나 (21, 22) 는, 가능한 한 떨어진 위치에 설치되는 것이, 유압 셔블 (100) 의 현재 위치의 검출 정밀도는 향상된다. 또, GNSS 안테나 (21, 22) 는, 오퍼레이터의 시계를 최대한 방해하지 않는 위치에 설치되는 것이 바람직하다. 차량 상태 검출부로서의 자세 검출부 (9) 와 위치 검출부 (19) 는, 굴착 기계로서의 유압 셔블 (100) 의 위치 (현재 위치) 및 작업기 (2) 의 자세에 관한 정보로서의 차량 상태를 검출할 수 있다.

GNSS 안테나 (21, 22) 가 수신한 GNSS 전파에 따른 신호는, 3 차원 위치 센서 (23) 에 입력된다. 3 차원 위치 센서 (23) 는, GNSS 안테나 (21, 22) 의 설치 위치 (P1, P2) 의 위치를 검출한다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 경사각 센서 (24) 는, 중력이 작용하는 방향, 즉 연직 방향 Ng 에 대한 차량 본체 (1) 의 폭방향의 경사각 θ4 (이하, 적절히 롤각 θ4 라고 한다) 를 검출한다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 폭방향이란, 버킷 (8) 의 폭방향을 의미하고 있고, 상부 선회체 (3) 의 폭방향, 즉 좌우 방향과 일치하고 있다. 단, 작업기 (2) 가 틸트 버킷을 구비하는 경우에는, 버킷의 폭방향과 상부 선회체 (3) 의 폭방향이 일치하지 않는 경우도 있을 수 있다.

상부 선회체 (3) 는, 소정의 축 Zr 을 중심으로 하여 선회한다. 소정의 축 Zr 을, 적절히 선회 중심축 (Zr) 이라고 한다. 선회 중심축 (Zr) 은, 차량 본체 좌표계의 Za 축과 평행한 축이다. 상부 선회체 (3) 는, GNSS 안테나 (21, 22) 외에, 안테나 (40A) 를 구비하고 있다. 안테나 (40A) 는, 유압 셔블 (100) 의 외부와의 사이에서 정보를 무선 통신하기 위해서 사용된다.

도 4 를 이용하여, 유압 셔블 (100) 의 제어계에 대해 설명한다. 유압 셔블 (100) 은, 조작 장치 (25) 와, 차량용 전자 제어 장치 (26) 와, 차량 제어 장치 (27) 와, 굴착 기계의 표시 시스템 (이하, 적절히 표시 시스템이라고 한다) (28) 과, 통신부 (40) 와, 굴착 기계의 시공 관리 장치 (이하, 적절히 시공 관리 장치라고 한다) (90) 를 구비한다. 조작 장치 (25) 는, 조작부로서의 작업기 조작 부재 (31L, 31R) 및 주행 조작 부재 (33L, 33R) 와, 작업기 조작 검출부 (32L, 32R) 및 주행 조작 검출부 (34L, 34R) 를 갖는다. 본 실시형태에 있어서, 작업기 조작 부재 (31L, 31R) 및 주행 조작 부재 (33L, 33R) 는, 파일럿압 방식의 레버이지만, 이것으로 한정되지 않는다. 작업기 조작 부재 (31L, 31R) 및 주행 조작 부재 (33L, 33R) 는, 예를 들어, 전기 방식의 레버여도 된다. 이 경우, 작업기 조작 검출부 (32L, 32R) 및 주행 조작 검출부 (34L, 34R) 는, 조작부로서의 작업기 조작 부재 (31L, 31R) 및 주행 조작 부재 (33L, 33R) 에 대한 입력을 검출하는 조작 검출부로서 기능한다.

작업기 조작 부재 (31L, 31R) 는, 오퍼레이터가 작업기 (2) 를 조작하기 위한 부재이며, 예를 들어, 죠이스틱과 같은 손잡이 부분과 봉재를 구비한 조작 레버이다. 이와 같은 구조의 작업기 조작 부재 (31L, 31R) 는, 손잡이부를 잡고 전후 좌우로 경도시키는 것이 가능하다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 작업기 조작 부재 (31L, 31R) 및 작업기 조작 검출부 (32L, 32R) 는, 각각 2 세트 존재한다. 운전실 (4) 내의 도시되지 않은 오퍼레이트 시트의 좌우 각각에 작업기 조작 부재 (31L, 31R) 가 설치되어 있다. 예를 들어 왼쪽에 설치된 작업기 조작 부재 (31L) 를 조작함으로써, 아암 (7) 및 상부 선회체 (3) 를 동작시킬 수 있고, 오른쪽에 설치된 작업기 조작 부재 (31R) 를 조작함으로써, 버킷 (8) 및 붐 (6) 을 동작시킬 수 있다.

작업기 조작 검출부 (32L, 32R) 는, 작업기 조작 부재 (31L, 31R) 에 대한 입력, 즉 조작 내용에 따라 파일럿압을 발생시키고, 차량 제어 장치 (27) 가 구비하는 작업용 제어 밸브 (37W) 에 발생한 작동유의 파일럿압을 공급한다. 이 파일럿압의 크기에 따라, 작업용 제어 밸브 (37W) 가 동작하여, 도 1 에 나타내는 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11) 및 버킷 실린더 (12) 등에, 도시되지 않은 유압 펌프로부터 작동유가 공급된다. 작업기 조작 부재 (31L, 31R) 가 전기 방식의 레버인 경우, 작업기 조작 검출부 (32L, 32R) 는, 작업기 조작 부재 (31L, 31R) 에 대한 입력, 즉 조작 내용을, 예를 들어, 포텐쇼미터 등을 이용하여 검출하고, 입력을 전기 신호 (검출 신호) 로 변환하여 차량용 전자 제어 장치 (26) 에 보낸다. 차량용 전자 제어 장치 (26) 는, 이 검출 신호에 기초하여, 작업용 제어 밸브 (37W) 를 제어한다.

주행 조작 부재 (33L, 33R) 는, 오퍼레이터가 유압 셔블 (100) 의 주행을 조작하기 위한 부재이다. 주행 조작 부재 (33L, 33R) 는, 예를 들어, 손잡이 부분과 봉재를 구비한 조작 레버 (이하, 적절히 주행 레버라고 호칭한다) 이다. 이와 같은 주행 조작 부재 (33L, 33R) 는, 오퍼레이터가 손잡이부를 잡고 전후로 경도시키는 것이 가능하다. 주행 조작 부재 (33L, 33R) 는, 2 개의 조작 레버를 동시에 앞으로 경도하면 유압 셔블 (100) 이 전진하고, 뒤로 경도하면 유압 셔블 (100) 은 후진한다. 또, 주행 조작 부재 (33L, 33R) 는, 오퍼레이터가 발로 밟음으로써 조작이 가능한 도시되지 않은 페달로서, 시소식의 페달이다. 페달의 전측 또는 후측 중 어느 하나를 밟음으로써 전술한 조작 레버와 마찬가지로 파일럿압이 발생하여, 주행용 제어 밸브 (37D) 가 제어되고, 유압 모터 (5c) 가 구동하여 유압 셔블 (100) 을 전진 또는 후진시킬 수 있다. 2 개의 페달을 동시에, 또한 전측을 밟으면 유압 셔블 (100) 은 전진하고, 후측을 밟으면 유압 셔블 (100) 은 후진한다. 혹은, 편방의 페달의 전측 또는 후측을 밟으면, 크롤러 트랙 (5a, 5b) 의 편측만이 회전하고, 유압 셔블 (100) 을 선회시킬 수 있다. 이와 같이, 오퍼레이터는, 유압 셔블 (100) 을 주행시키고자 하는 경우, 손으로 조작 레버를 전후로 경도시키거나 또는 발로 페달의 전측 또는 후측을 밟거나 어느 일방을 실행하면, 주행 장치 (5) 의 주행 모터 (5c) 를 구동시킬 수 있다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 주행 조작 부재 (33L, 33R) 및 주행 조작 검출부 (34L, 34R) 는, 2 세트 존재한다. 운전실 (4) 내의 도시되지 않은 오퍼레이터 시트의 전방으로 좌우에 나란히 주행 조작 부재 (33L, 33R) 가 설치되어 있다. 좌측에 설치된 주행 조작 부재 (33L) 를 조작함으로써, 좌측의 유압 모터 (5c) 를 구동시켜 좌측의 크롤러 트랙 (5b) 을 동작시킬 수 있다. 우측에 설치된 주행 조작 부재 (33R) 를 조작함으로써, 우측의 유압 모터 (5c) 를 구동시켜 우측의 크롤러 트랙 (5a) 을 동작시킬 수 있다.

주행 조작 검출부 (34L, 34R) 는, 주행 조작 부재 (33L, 33R) 에 대한 입력, 즉 조작 내용에 따라 파일럿압을 발생시켜, 차량 제어 장치 (27) 가 구비하는 주행용 제어 밸브 (37D) 에 발생한 파일럿압을 공급한다. 이 파일럿압의 크기에 따라, 주행용 제어 밸브 (37D) 가 동작하여, 주행용의 유압 모터 (5c) 에 작동유가 공급된다. 주행 조작 부재 (33L, 33R) 가 전기 방식의 레버인 경우, 주행 조작 검출부 (34L, 34R) 는, 주행 조작 부재 (33L, 33R) 에 대한 입력, 즉 조작 내용을, 예를 들어 포텐쇼미터 등을 이용하여 검출하고, 입력을 전기 신호 (검출 신호) 로 변환하여 차량용 전자 제어 장치 (26) 에 보낸다. 차량용 전자 제어 장치 (26) 는, 이 검출 신호에 기초하여, 주행용 제어 밸브 (37D) 를 제어한다.

차량용 전자 제어 장치 (26) 는, RAM (Random Access Memory) 및 ROM (Read Only Memory) 중 적어도 일방을 포함하는 작업기측 기억부 (35) 및 CPU (Central Processing Unit) 등의 연산부 (36) 를 가지고 있다. 차량용 전자 제어 장치 (26) 는, 유압 셔블 (100) 이 구비하는 엔진 및 유압 펌프를 제어한다. 작업기측 기억부 (35) 에는, 엔진 및 유압 펌프를 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램 등이 기억되어 있다. 또, 작업기측 기억부 (35) 에는, 전술한 바와 같이, 차량 본체 좌표계 COM 의 원점의 좌표의 정보가 기억되어 있다. 또한, 작업기측 기억부 (35) 에는, 차량 본체 좌표계 COM 에 있어서의 선회 중심 위치 (P4) (도 7, 도 8 참조) 의 좌표의 정보도 기억되어 있다. 선회 중심 위치 (P4) 의 상세한 것에 대해서는 후술한다. 작업기 조작 부재 (31L, 31R) 및 주행 조작 부재 (33L, 33R) 가 전기 방식의 레버인 경우, 차량용 전자 제어 장치 (26) 는, 작업기 (2), 상부 선회체 (3) 및 주행 장치 (5) 의 동작도 제어한다. 이 경우, 차량용 전자 제어 장치 (26) 는, 작업기 조작 부재 (31L, 31R) 또는 주행 조작 부재 (33L, 33R) 의 조작에 따라 작업기 (2) 또는 주행 장치 (5) 를 동작시키기 위한 제어 신호를 생성하여, 차량 제어 장치 (27) 에 출력한다.

차량 제어 장치 (27) 는, 유압 제어 밸브 등을 구비한 유압 기기로서, 주행용 제어 밸브 (37D) 및 작업용 제어 밸브 (37W) 를 가지고 있다. 이들은, 작업기 조작 검출부 (32L, 32R) 및 주행 조작 검출부 (34L, 34R) 로부터의 파일럿압에 의해 제어된다. 작업기 조작 부재 (31L, 31R) 및 주행 조작 부재 (33L, 33R) 가 전기 방식의 레버인 경우, 주행용 제어 밸브 (37D) 및 작업용 제어 밸브 (37W) 는, 차량용 전자 제어 장치 (26) 로부터의 제어 신호에 기초하여 제어된다.

주행 조작 부재 (33L, 33R) 가 파일럿압 방식의 주행 레버인 경우, 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터가 이들에 입력을 부여하여 조작하면, 주행 조작 검출부 (34L, 34R) 로부터의 파일럿압에 따른 유량의 작동유가 주행용 제어 밸브 (37D) 로부터 유출되어, 주행용의 유압 모터 (5c) 에 공급된다. 주행 조작 부재 (33L, 33R) 의 편방 또는 양방이 조작되면, 도 1 에 나타내는 좌우의 유압 모터 (5c) 의 편방 또는 양방이 구동한다. 그 결과, 크롤러 트랙 (5a, 5b) 의 적어도 일방이 회전하여, 유압 셔블 (100) 이 주행한다.

차량 제어 장치 (27) 는, 주행용 제어 밸브 (37D) 에 공급되는 파일럿압의 크기를 검출하여 대응하는 전기 신호를 생성하는 유압 센서 (37Slf, 37Slb, 37Srf, 37Srb) 를 구비하고 있다. 유압 센서 (37Slf) 는 좌전진의 파일럿압을 검출하고, 유압 센서 (37Slb) 는 좌후진의 파일럿압을 검출하고, 유압 센서 (37Srf) 는 우전진의 파일럿압을 검출하고, 유압 센서 (37Srb) 는 우후진의 파일럿압을 검출한다. 차량용 전자 제어 장치 (26) 는, 유압 센서 (37Slf, 37Slb, 37Srf, 37Srb) 가 검출하여 생성한 작동유의 파일럿압의 크기를 나타내는 전기 신호를 취득한다. 이 전기 신호는, 엔진 또는 유압 펌프의 제어 또는 후술하는 시공 관리 장치의 동작 등에 사용된다. 전술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 작업기 조작 부재 (31L, 31R) 및 주행 조작 부재 (33L, 33R) 는, 파일럿압 방식의 레버이다. 이 경우, 유압 센서 (37Slf, 37Slb, 37Srf, 37Srb) 및 후술하는 유압 센서 (37SBM, 37SBK, 37SAM, 37SRM) 가, 조작부로서의 작업기 조작 부재 (31L, 31R) 및 주행 조작 부재 (33L, 33R) 에 대한 입력을 검출하는 조작 검출부로서 기능한다.

작업기 조작 부재 (31L, 31R) 가 파일럿압 방식의 조작 레버인 경우, 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터가 이들의 조작 레버를 조작하면, 작업기 조작 부재 (31L, 31R) 의 조작에 따라 발생한 파일럿압에 대응한 유량의 작동유가 작업용 제어 밸브 (37W) 로부터 유출된다. 작업용 제어 밸브 (37W) 로부터 유출된 작동유는, 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11), 버킷 실린더 (12) 및 선회 모터 중 적어도 1 개에 공급된다. 그리고, 도 1 에 나타내는 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11), 버킷 실린더 (12) 및 선회 모터 중 적어도 1 개는, 작업용 제어 밸브 (37W) 로부터 공급된 작동유에 따라, 각 실린더는 신축 동작하고, 선회 모터는 선회 구동된다. 그 결과, 작업기 (2) 및 상부 선회체 (3) 중 적어도 일방이 동작한다.

차량 제어 장치 (27) 는, 작업용 제어 밸브 (37W) 에 공급되는 파일럿압의 크기를 검출하여 전기 신호를 생성하는 유압 센서 (37SBM, 37SBK, 37SAM, 37SRM) 를 구비하고 있다. 유압 센서 (37SBM) 는 붐 실린더 (10) 에 대응하는 파일럿압을 검출하고, 유압 센서 (37SBK) 는 아암 실린더 (11) 에 대응하는 파일럿압을 검출하고, 유압 센서 (37SAM) 는 버킷 실린더 (12) 에 대응하는 파일럿압을 검출하고, 유압 센서 (37SRM) 는 선회 모터에 대응하는 파일럿압을 검출한다. 차량용 전자 제어 장치 (26) 는, 유압 센서 (37SBM, 37SBK, 37SAM, 37SRM) 가 검출하여 생성한 파일럿압의 크기를 나타내는 전기 신호를 취득한다. 이 전기 신호는, 엔진 또는 유압 펌프의 제어 또는 후술하는 시공 관리 장치의 동작 등에 사용된다.

＜시공 관리 장치 (90)＞

시공 관리 장치 (90) 는, CPU (Central Processing Unit) 등의 처리부 (91) 와, RAM (Random Access Memory) 및 ROM (Read Only Memory) 중 적어도 일방을 포함하는 기억부 (92) 를 가지고 있다. 시공 관리 장치 (90), 보다 구체적으로는 처리부 (91) 는, 유압 셔블 (100) 의 시공 위치 정보를 생성한다. 시공 위치 정보는, 유압 셔블 (100) 이 시공 대상으로 시공한 결과를 포함하는 정보이다. 시공 대상이란, 유압 셔블 (100) 에 의해 시행되는 작업 현장으로서, 토사가 굴착되는 장소, 지면에 홈을 굴착하여 형성하는 장소 또는 법면 정형 등이 실시되는 장소 등이다. 시공 위치 정보는, 예를 들어, 시공 후에 있어서의 시공 대상의 표면의 위치에 관한 정보이다. 이 위치에 관한 정보는, 예를 들어, 글로벌 좌표계에 있어서의 위치 (좌표) 로 나타낸다. 시공 위치 정보는, 변화한 시공 대상, 예를 들어 지형의 형상을 나타내는 정보이기도 하다.

도 5 에 나타내는 바와 같이, 처리부 (91) 는, 작업기 위치 정보 생성부 (91A) 와, 주행체 위치 정보 생성부 (91B) 와, 시공 위치 정보 생성부 (91C) 를 가지고 있다. 이들은, 후술하는 바와 같이, 개별 기능을 가지고 있다. 이들의 기능은, 예를 들어, 처리부 (91) 가, 각각의 기능을 실현하는 컴퓨터 프로그램을 기억부 (92) 로부터 판독하고, 판독한 컴퓨터 프로그램에 기술되어 있는 명령열을 처리함으로써 실현된다. 기억부 (92) 는, 전술한 컴퓨터 프로그램, 처리부 (91) 가 생성한 시공 위치 정보 및 미리 작성된 설계 지형 데이터 등을 기억하고 있다. 설계 지형 데이터는, 3 차원의 설계 지형의 형상 및 위치에 관한 정보이다. 설계 지형은, 시공 대상이 되는 지면의 지형을 나타낸 목표 형상이다. 바꾸어 말하면, 설계 지형은, 목표면 (이하, 적절히, 설계면이라고 한다) 인 목표 형상을 나타낸다.

시공 관리 장치 (90) 에는, 3 차원 위치 센서 (23) 와, 자세 검출부 (9) 로서의 제 1 스트로크 센서 (16), 제 2 스트로크 센서 (17) 및 제 3 스트로크 센서 (18) 와, 경사각 센서 (24) 가 접속되어 있다. 또한, 시공 관리 장치 (90) 는, 유압 센서 (37Slf, 37Slb, 37Srf, 37Srb) 및 유압 센서 (37SBM, 37SBK, 37SAM, 37SRM) 와 같은 각 유압 센서가 생성하는 전기 신호를 수신할 수 있다. 시공 관리 장치 (90) 는, 이들의 각 센서로부터의 검출치를 취득한다. 시공 관리 장치 (90) 에는, 전술한 안테나 (40A) 를 구비한 통신부 (40) 가 접속되어 있다. 시공 관리 장치 (90) 는, 통신부 (40) 를 통하여 유압 셔블 (100) 의 외부, 예를 들어, 유압 셔블 (100) 의 시공을 관리하는 시공 관리 시스템과의 사이에서 무선 통신에 의해 정보를 교환한다. 무선 통신은, 지상파 통신 또는 위성 통신을 이용할 수 있다. 무선 통신은, 유압 셔블 (100) 과 시공 관리 시스템의 사이에서, 설계 지형 데이터 및 시공 위치 정보 등의 정보를 상호 통신할 수 있다.

작업기 위치 정보 생성부 (91A) 는, 전술한 차량 상태 검출부의 검출 결과에 기초하여, 작업기 (2) 의 위치에 관한 정보인 작업기 위치 정보를 구한다. 주행체 위치 정보 생성부 (91B) 는, 전술한 차량 상태 검출부의 검출 결과에 기초하여, 주행 장치 (5) 의 위치에 관한 정보인 주행체 위치 정보를 구한다. 시공 위치 정보 생성부 (91C) 는, 작업기 위치 정보 또는 주행체 위치 정보 중 어느 일방을 이용하여, 유압 셔블 (100) 이 시공한 시공 대상의 위치 정보로서의 시공 위치 정보를 생성한다. 시공 위치 정보는, 유압 셔블 (100) 의 시공 결과를 나타낸다.

시공 위치 정보 생성부 (91C) 는, 유압 셔블 (100) 이 주행하고 있을 때는, 작업기 위치 정보를 이용하지 않고 주행체 위치 정보를 이용하여 시공 위치 정보를 생성한다. 유압 셔블 (100) 이 주행하고 있을 때란, 예를 들어, 주행 장치 (5) 를 주행시키기 위해서 조작 레버 (주행 조작 부재 (33L, 33R)) 가 오퍼레이터에 의해 조작된 것을, 조작 검출부로서의 유압 센서 (37Slf, 37Slb, 37Srf, 37Srb) 중 적어도 하나가 검출했을 때이다. 이와 같은 경우, 시공 위치 정보 생성부 (91C) 는, 주행체 위치 정보를 이용하여 시공 위치 정보를 생성한다. 시공 위치 정보 생성부 (91C) 는, 주행 장치 (5) 가 정지된 것을, 조작 검출부로서의 유압 센서 (37Slf, 37Slb, 37Srf, 37Srb) 가 검출했을 때에는, 작업기 위치 정보를 이용하여 시공 위치 정보를 생성한다.

＜표시 시스템 (28)＞

표시 시스템 (28) 은, 시공 대상이 되는 설계면의 정보를 포함하는 작업 에어리어 내의 지형 형상을 나타내는 정보나 작업기 (2) 의 자세 또는 위치에 관한 정보를 오퍼레이터에게 나타내는 것이다. 오퍼레이터가, 작업기 (2) 나 주행 장치 (5) 를 조작하고, 시공 대상의 지면을 굴착하여, 후술하는 설계면이 되도록 시공할 때, 오퍼레이터는 표시 시스템 (28) 에 나타난 정보를 이용하여, 효율적인 시공을 실시할 수 있다. 요컨대, 표시 시스템 (28) 은, 오퍼레이터에 의한 작업기 (2) 의 조작을 지원할 수 있는 시스템이다. 표시 시스템 (28) 은, 상기 서술한 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11) 및 버킷 실린더 (12), 3 차원 위치 센서 (23) 및 경사각 센서 (24), 제 1 스트로크 센서 (16), 제 2 스트로크 센서 (17) 및 제 3 스트로크 센서 (18) 외에, 표시 장치로서의 표시 입력 장치 (38) 와, 표시 제어 장치 (39) 와, 경보음을 알리기 위한 스피커 등을 포함하는 소리 발생 장치 (46) 를 가지고 있다.

표시 입력 장치 (38) 는, 터치 패널식의 입력부 (41) 와, LCD (Liquid Crystal Display) 등의 표시부 (42) 를 갖는다. 표시 입력 장치 (38) 는, 굴착 등의 시공을 행하기 위한 정보를 제공하기 위한 안내 화면을 표시한다. 또, 안내 화면에는, 각종의 키가 표시된다. 조작자인 오퍼레이터 (유압 셔블 (100) 을 점검 또는 수리할 때는 서비스 맨) 는, 안내 화면 상의 각종의 키에 접촉함으로써, 표시 시스템 (28) 의 각종 기능을 실행시킬 수 있다.

표시 제어 장치 (39) 는, 표시 시스템 (28) 의 각종 기능을 실행한다. 표시 제어 장치 (39) 는, RAM 및 ROM 중 적어도 일방을 포함하는 표시측 기억부 (43), CPU 등의 표시 처리부 (44) 를 갖는 전자 제어 장치이다. 표시측 기억부 (43) 는, 작업기 데이터를 기억하고 있다. 작업기 데이터는, 상기 서술한 붐 (6) 의 길이 L1, 아암 (7) 의 길이 L2, 버킷 (8) 의 길이 L3 을 포함한다. 또, 작업기 데이터는, 붐 (6) 의 경사각 θ1 과, 아암 (7) 의 경사각 θ2 와, 버킷 (8) 의 경사각 θ3 의 각각의 최소치 및 최대치를 포함한다.

표시 제어 장치 (39) 와 차량용 전자 제어 장치 (26) 는, 무선 또는 유선의 통신 수단을 통하여 서로 통신 가능하게 되어 있다. 유선의 통신 수단으로서는, 예를 들어, 차내 LAN (Local Area Network) 이 있다. 표시 제어 장치 (39) 는, 전술한 설계 지형 데이터 및 전술한 각종 센서로부터의 검출치 등의 정보에 기초하여, 안내 화면을 표시 입력 장치 (38) 의 표시부 (42) 에 표시시킨다. 이 경우, 표시 제어 장치 (39) 는, 예를 들어, 시공 관리 장치 (90) 의 기억부 (92) 로부터 설계 지형 데이터를 판독하여, 안내 화면의 표시에 이용한다. 설계 지형은, 예를 들어, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 삼각형 폴리곤에 의해 각각 표현되는 복수의 설계면 (45) 을 가지고 있다. 또한, 도 6 에서는, 복수의 설계면 중 1 개에만 부호 45 가 부여되어 있고, 다른 설계면의 부호는 생략되어 있다. 시공 대상은, 이들의 설계면 (45) 중 1 개 또는 복수의 설계면이다. 오퍼레이터는, 이들의 설계면 (45) 중 1 개 또는 복수의 설계면을 목표면 (70) 으로서 선택한다. 목표면 (70) 은, 복수의 설계면 (45) 중, 이것으로부터 굴착되는 면이다. 표시 제어 장치 (39) 는, 목표면 (70) 의 위치를 오퍼레이터에게 알리기 위한 안내 화면을 표시 입력 장치 (38) 에 표시시킨다. 이 밖에도, 표시 제어 장치 (39) 는, 시공 관리 장치 (90) 의 시공 위치 정보 생성부 (91C) 가 생성한 시공 위치 정보를 표시 입력 장치 (38) 의 표시부 (42) 에 표시시킬 수도 있다. 시공 위치 정보의 표시부 (42) 에의 표시에 대한 자세한 것은 후술한다.

＜버킷 (8) 의 날끝 (8T) 의 위치를 구하는 방법＞

본 실시형태에 있어서, 시공 관리 장치 (90) 의 시공 위치 정보 생성부 (91C) 가 생성하는 시공 위치 정보는, 버킷 (8) 이 굴착한 시공 대상의 지면 등의 위치 정보를 포함하는 경우가 있다. 이 위치 정보는, 작업기 위치 정보이다. 시공 대상은, 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 에 의해 굴착된다. 이 때문에, 시공 위치 정보 생성부 (91C) 가 작업기 위치 정보를 생성하는데 있어서는, 적어도 굴착 시에 있어서의 날끝 (8T) 의 위치 (이하, 적절히 날끝 위치 (P3) 라고 한다) 를 구하는 것이 필요하다. 날끝 위치 (P3) 는, 예를 들어, 글로벌 좌표계｛X, Y, Z｝에 있어서의 좌표로 나타낸다. 시공 관리 장치 (90) 는, 도 5 에 나타내는 작업기 위치 정보 생성부 (91A) 가 날끝 위치 (P3) 를 구한다. 작업기 위치 정보 생성부 (91A) 는, 3 차원 위치 센서 (23), 제 1 스트로크 센서 (16), 제 2 스트로크 센서 (17), 제 3 스트로크 센서 (18) 및 경사각 센서 (24) 등의 검출치에 기초하여, 글로벌 좌표계｛X, Y, Z｝에서의 버킷 (8) 의 날끝 위치 (P3) 를 구한다. 본 실시형태에 있어서, 버킷 (8) 의 날끝 위치 (P3) 는, 다음과 같이 하여 구할 수 있다.

도 7, 도 8 은, 버킷 (8) 의 날끝 위치 (P3) 를 구하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 7 은, 유압 셔블 (100) 의 측면도이며, 도 8 은, 유압 셔블 (100) 의 배면도이다. 버킷 (8) 의 날끝 위치 (P3) 를 구하는데 있어서, 시공 관리 장치 (90) 의 작업기 위치 정보 생성부 (91A) 는, 도 7, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 전술한 GNSS 안테나 (21) 의 설치 위치 (P1) 를 원점으로 하는 차량 본체 좌표계｛Xa, Ya, Za｝를 구한다. 본 예에서는, 유압 셔블 (100) 의 전후 방향, 즉 차량 본체 (1) 의 좌표계 (차량 본체 좌표계) COM 의 Ya 축방향이, 글로벌 좌표계 COG 의 Y 축방향에 대해 경사져 있는 것으로 한다. 또, 차량 본체 좌표계 COM 에서의 붐 핀 (13) 의 좌표는 (0, Lb1,－Lb2) 이며, 미리 시공 관리 장치 (90) 의 기억부 (92) 에 기억되어 있다.

도 2 및 도 4 에 나타내는 3 차원 위치 센서 (23) 는, GNSS 안테나 (21, 22) 의 설치 위치 (P1, P2) 를 검출한다. 검출된 설치 위치 (P1, P2) 의 좌표 위치로부터, 식 (1) 에 의해 Ya 축방향의 단위 벡터가 산출된다.

도 7 에 나타내는 바와 같이, Ya 와 Z 의 2 개의 벡터로 나타내는 평면을 통하여, Ya 와 수직인 벡터 Z' 를 도입하면, 식 (2) 및 식 (3) 의 관계가 성립된다. 식 (3) 의 c 는 정수이다. 식 (2) 및 식 (3) 으로부터, Z' 는 식 (4) 와 같이 나타낸다. 또한, Ya 및 Z' 와 수직인 벡터를 X' 로 하면, X' 는 식 (5) 로 나타내는 바와 같이 된다.

도 8 에 나타내는 바와 같이, 차량 본체 좌표계 COM 은, 이것을 Ya 축주위에 롤각 θ4 만큼 회전시킨 것이기 때문에, 식 (6) 과 같이 나타낸다.

또, 제 1 스트로크 센서 (16), 제 2 스트로크 센서 (17) 및 제 3 스트로크 센서 (18) 의 검출치로부터, 전술한 붐 (6), 아암 (7), 버킷 (8) 의 현재의 경사각 θ1, θ2, θ3 이 산출된다. 차량 본체 좌표계 COM 내에 있어서의 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 의 좌표 (xat, yat, zat) 는, 경사각 θ1, θ2, θ3 및 붐 (6), 아암 (7), 버킷 (8) 의 길이 L1, L2, L3 을 이용하여, 식 (7), 식 (8) 및 식 (9) 로 구할 수 있다. 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 은, 차량 본체 좌표계 COM 의 Ya－Za 평면 내를 이동하는 것으로 한다. 글로벌 좌표계 COG 에 있어서의 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 의 좌표는, 식 (10) 으로 구할 수 있다. 글로벌 좌표계 COG 에 있어서의 날끝 (8T) 의 좌표가 날끝 위치 (P3) 이다. 날끝 위치 (P3) 는, 글로벌 좌표계 COG 에 있어서의 좌표｛X, Y, Z｝로 나타낸다. 작업기 위치 정보 생성부 (91A) 는, 이와 같이 하여 산출한 날끝 위치 (P3) 를 시공 관리 장치 (90) 의 기억부 (92) 에 기억시킨다.

＜유압 셔블 (100) 의 접지면에 있어서의 상부 선회체 (3) 의 선회 중심의 구하는 방법＞

본 실시형태에 있어서, 시공 관리 장치 (90) 의 시공 위치 정보 생성부 (91C) 가 생성하는 시공 위치 정보는, 유압 셔블 (100) 의 접지면, 즉, 주행 장치 (5) 가 구비하는 크롤러 트랙 (5a, 5b) 과 지면 (R) 등의 접지 대상이 접하는 면에 있어서의 위치 정보를 포함하는 경우가 있다. 이 위치 정보는, 주행체 위치 정보이다. 주행체 위치 정보는, 예를 들어, 주행 장치 (5) 의 접지면 (CC) 의 위치에 있어서의 상부 선회체 (3) 의 선회 중심의 위치 (이하, 적절히 선회 중심 위치라고 한다) (P4) 에 관한 정보를 포함하고, 글로벌 좌표계 COG 에 있어서의 좌표｛X, Y, Z｝로 나타낸다. 접지면 (CC) 은, 주행 장치 (5) 가 구비하는 크롤러 트랙 (5a, 5b) 에 의해 규정되는 평면이다. 접지면 (CC) 에 있어서의 선회 중심 위치 (P4) 는, 접지면 (CC) 과 선회 중심축 (Zr) 의 교점이다.

시공 위치 정보 생성부 (91C) 가 시공 위치 정보를 생성하는데 있어서는, 도 5 에 나타내는 주행체 위치 정보 생성부 (91B) 가 선회 중심 위치 (P4) 를 구한다. 요컨대, 주행체 위치 정보 생성부 (91B) 는, 차량 본체 좌표계 COM 에 있어서의 선회 중심 위치 (P4) 의 좌표를 기초로, 글로벌 좌표계 COG 의 좌표를 연산하여 구한다. 이와 같이 하여, 주행체 위치 정보 생성부 (91B) 는, 글로벌 좌표계 COG 에 있어서의 선회 중심 위치 (P4) 의 좌표를 얻는 것이다. 글로벌 좌표계 COG 에 있어서의 선회 중심 위치 (P4) 의 좌표는, 주행 장치 (5) 의 주행에 따라 변화한다. 이 때문에, 주행체 위치 정보 생성부 (91B) 는, 주행 장치 (5) 의 주행 중에, 소정의 주기로 선회 중심 위치 (P4) 의 좌표를 구하여, 주행체 위치 정보를 생성한다. 선회 중심 위치 (P4) 는, 예를 들어, GNSS 안테나 (21) 의 설치 위치 (P1) 와의 기하학적인 위치 관계를 이용하여 구할 수 있다.

글로벌 좌표계 COG 의 X 축주위에 있어서의 주행 장치 (5) 의 경사각을 θ5, Y 축주위에 있어서의 주행 장치 (5) 의 롤각을 θ4 로 한다. 접지면 (CC) 과 직교하는 방향에 있어서의 설치 위치 (P1) 와 선회 중심 위치 (P4) 의 거리를 Za4, 차량 본체 좌표계 COM 의 Ya 축방향에 있어서의 설치 위치 (P1) 와 선회 중심 위치 (P4) 의 거리를 Ya4 로 한다. Za4 및 Ya4 의 거리를 나타내는 정보는, 미리 작업기측 기억부 (35) 에 기억되어 있다. 글로벌 좌표계 COG 에 있어서의 설치 위치 (P1) 의 좌표를｛Xp1, Yp1, Zp1｝로 하면, 글로벌 좌표계 COG 에 있어서의 선회 중심 위치 (P4) 는, 예를 들어,｛Xp1 － Za4 × sinθ4, Yp1 ＋ Ya4 × cosθ5, Zp1｝ 로서 구할 수 있다. 전술한 바와 같이, 차량 본체 좌표계 COM 에 있어서의 선회 중심 위치 (P4) 의 좌표를 사용하여, 글로벌 좌표계 COG 에 있어서의 선회 중심 위치 (P4) 를 구해도 된다.

주행체 위치 정보 생성부 (91B) 는, 도 2 및 도 4 에 나타내는 3 차원 위치 센서 (23) 로부터 GNSS 안테나 (21) 의 설치 위치 (P1) 를 검출한다. 주행체 위치 정보 생성부 (91B) 는, 검출된 설치 위치 (P1) 의 좌표｛Xp1, Yp1, Zp1｝로부터, 전술한 관계를 이용하여 글로벌 좌표계 COG 에 있어서의 선회 중심 위치 (P4) 를 구하고, 예를 들어, 기억부 (92) 에 기억시킨다. 도 4 에 나타내는 시공 관리 장치 (90) 의 처리부 (91) 는, 작업기 위치 정보 생성부 (91A) 가 구한 날끝 위치 (P3) 에 기초하는 작업기 위치 정보 또는 주행체 위치 정보 생성부 (91B) 가 구한 선회 중심 위치 (P4) 에 기초하는 주행체 위치 정보 중 어느 일방을 이용하여, 유압 셔블 (100) 의 시공 위치 정보를 생성한다.

＜버킷 (8) 의 날끝 (8T) 의 궤적 표시＞

표시 제어 장치 (39) 는, 굴착 중에 있어서의 날끝 (8T) 의 궤적을 표시 입력 장치 (38) 의 표시부 (42) 에 표시시키는 경우가 있다. 표시 제어 장치 (39) 는, 날끝 위치 (P3) 를 구하도록 해도 되고, 작업기 위치 정보 생성부 (91A) 가 구한 날끝 위치 (P3) 를 이용하여 굴착 중에 있어서의 날끝 (8T) 의 궤적을 표시부 (42) 에 표시시켜도 된다. 또, 작업기 위치 정보 생성부 (91A) 는, 표시 제어 장치 (39) 가 구한 날끝 위치 (P3) 를 이용하여 작업기 위치 정보를 생성해도 된다.

표시 제어 장치 (39) 는, 전술한 수법에 의해 구해진 버킷 (8) 의 날끝 위치 (P3) 와, 본 실시형태에 있어서는 도 4 에 나타내는 시공 관리 장치 (90) 의 기억부 (92) 가 기억하고 있는 설계 지형 데이터에 기초하여, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 3 차원 설계 지형과 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 을 통과하는 평면 (이하, 적절히 Ya－Za 평면 (77) 이라고 한다) 과의 교선 (80) 을 산출한다. 그리고, 표시 제어 장치 (39) 는, 이 교선 (80) 중 목표면 (70) 을 통과하는 부분을 목표 화선으로서 안내 화면에 표시한다. 다음으로, 도 4 에 나타내는 표시 제어 장치 (39) 가, 작업 대상이 되는 지면을 버킷 (8) 이 굴착할 때의 날끝 (8T) 의 궤적을, 표시 입력 장치 (38) 의 표시부 (42) 의 화면 (42P) 에 표시시키는 예에 대해 설명한다.

도 9 는, 표시부 (42) 의 화면 (42P) 에 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 의 궤적 (TLi) 을 표시한 예를 나타내는 도면이다. 본 실시형태에 있어서, 표시 제어 장치 (39), 보다 구체적으로는 표시 처리부 (44) 는, 유압 셔블 (100) 의 현재 위치에 관한 정보에 기초하여 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 의 위치를 구한다. 표시 처리부 (44) 는, 목표면 (70) 과 직교하는 방향에 있어서의 목표면 (70) 의 주위의 소정 범위 AI 에 버킷 (8) 의 적어도 일부가 진입했을 때에, 날끝 (8T) 의 위치에 기초하여 구한, 소정 범위 AI 내에 존재하는 날끝 (8T) 의 궤적 (이하, 적절히 날끝 궤적이라고 한다) (TLi) 을, 시공 결과에 관한 정보로서 표시부 (42) 의 화면 (42P) 에 표시한다.

이와 같이 함으로써, 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터는, 날끝 궤적 (TLi) 에 의해 실제로 버킷 (8) 이 굴착한 상태를 표시부 (42) 의 화면 (42P) 으로 확인할 수 있다. 그 결과, 오퍼레이터는, 날끝 궤적 (TLi) 을 시인 (視認) 함으로써 현재의 시공 상황을 확인하면서 시공을 실시할 수 있으므로, 작업 효율이 향상된다. 또, 소정 범위 AI 외에 날끝 (8T) 이 존재하는 경우, 그 궤적은 표시되지 않는다. 즉, 설계면 (45) (또는 목표면 (70)) 근방 이외의 불필요한 정보는 화면 (42P) 에 표시되지 않기 때문에, 표시 시스템 (28) 은, 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터가 설계면에 따라 시공을 진행시키는데 있어서, 오퍼레이터에 대해 시공 결과에 관한 정보를 이해하기 쉽게 제공할 수 있다.

도 9 에 나타내는 바와 같이, 날끝 궤적 (TLi) 은, 굴착 화면 (54) 의 측면도 (54b) 에 표시된다. 즉, 날끝 궤적 (TLi) 은, 측면에서 보아 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 의 궤적이다. 측면도 (54b) 에는, 측면에서 보아 버킷 (8) 의 아이콘 (90) 이 표시되어 있다. 또, 측면도 (54b) 에는, 측면에서 보아 목표면 (70) 의 단면을 나타내는 목표 화선 (79) 과, 목표면 (70) 과 직교하는 방향에 있어서의 소정 범위 AI 를 규정하기 위한 지표측 화선 (Lu) 및 지중측 화선 (Ld) 이 표시되어 있다 (도 9 의 2 점 쇄선). 지표측 화선 (Lu) 및 지중측 화선 (Ld) 은, 목표 화선 (79) 과 평행하다. 정면도 (54a) 에는, 정면에서 보아 버킷 (8) 의 아이콘 (89) 및 정면에서 보아 목표면 (70) 의 단면을 나타내는 목표 화선 (78) 과, 후술하는 제 1 평면 (Pu) 및 제 2 평면 (Pd) 이 표시되어 있다.

소정 범위 AI 는, 목표면 (70) 과 직교하는 방향 (도 9 의 일점 쇄선 n 이 연장되는 방향) 에 있어서, 목표면 (70) 으로부터 지표면으로 향해 소정 거리 (tu) 의 위치에 존재하는 목표면 (70) 에 평행한 제 1 평면 (Pu) 과, 지면 내로 향해 소정 거리 (td) 의 거리에 존재하는 목표면 (70) 에 평행한 제 2 평면 (Pd) 으로 둘러싸인 범위이다. 제 1 평면 (Pu) 과 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 을 통과하는 Ya－Za 평면 (77) (도 6 참조) 과의 교선이 지표측 화선 (Lu) 이며, 제 2 평면 (Pd) 과 Ya－Za 평면 (77) 의 교선 (80) 이 지중측 화선 (Ld) 이다.

도 9 에 있어서, 날끝 궤적 (TLi) 은, 소정 범위 AI 내에 그려진 실선이다. 도 9 에 있어서, 소정 범위 AI 의 외측 (이 예에서는 지표측 화선 (Lu) 보다 외측) 에 그려진 파선도, 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 의 궤적 (이하, 적절히 범위 외 궤적이라고 한다) (TLe) 이다. 이 예에 있어서, 범위 외 궤적 (TLe) 은, 편의 상 기재되어 있지만, 표시부 (42) 의 실제의 화면 (42P) 에는 표시되지 않는다.

소정 범위 AI 를 규정하는 소정 거리 (tu, td) 는 동일한 크기여도 되고, 상이해도 된다. 소정 거리 (tu, td) 의 크기가 상이한 경우에는, 시공의 정밀도를 얻기 위해서, 소정 거리 (td) 가 소정 거리 (tu) 보다 작은 것이 바람직하다. 본 실시형태에 있어서, 소정 거리 (tu, td) 는 동일한 크기, 즉, tu = td 이다. 본 실시형태에 있어서, 소정 범위 AI 의 크기, 즉, 소정 거리 (tu, td) 의 크기는, 유압 셔블 (100) 이 목표면 (70) 에 시공할 때의 공차에 상당하는 크기로 하고 있다. 이와 같이 함으로써, 설계면 (45) (목표면 (70)) 을 과도하게 굴착할 가능성을 저감시켜, 시공의 정밀도 저하를 억제할 수 있다. 또, 소정 거리 (tu, td) 의 크기는, 변경 가능하게 해도 된다. 예를 들어, 표시 제어 장치 (39) 의 표시 처리부 (44) 는, 도 4 에 나타내는 표시 입력 장치 (38) 의 표시부 (42) 에 소정 거리 (tu, td) 를 변경하는 메뉴를 표시시키고, 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터가 입력부 (41) 로부터 변경치를 입력하도록 해도 된다. 이와 같이 함으로써, 설계 변경 또는 실제의 시공 장소의 상황 등에 의해 소정 범위 AI 를 변경할 필요가 생긴 경우라도, 유연하게 대응할 수 있기 때문에, 작업 효율이 향상된다.

본 실시형태에 있어서, 소정 범위 AI 는, 그래픽 정보 (84) 가 갖는 복수의 인덱스 바 (84a) 중, 부호 84G 로 나타내는 범위에 대응하고 있다. 레벨 마크 (84b) 는, 목표면 (70) 에 상당하는 위치를 나타낸다. 즉, 목표면 (70) 과 직교하는 방향에 있어서의 소정 범위 AI 의 크기인 tu ＋ td 에 상당하는 크기가, 부호 84G 로 나타내는 복수의 인덱스 바 (84a) 의 범위에 대응하고 있다. 본 실시형태에 있어서는, 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 이 이 범위에서 이동하면, 목표면 (70) 은 설계 시에 있어서의 공차의 범위 내에서 시공된다.

그래픽 정보 (84) 가 갖는 복수의 인덱스 바 (84a) 중, 부호 84B 로 나타내는 범위는, 소정 범위 AI 의 지표측에 있어서의 외측을 나타내고 있다. 그래픽 정보 (84) 가 갖는 복수의 인덱스 바 (84a) 중, 부호 84Y 로 나타내는 범위는, 소정 범위 AI 의 지중측에 있어서의 외측을 나타내고 있다. 이 범위는, 목표면 (70) 의 설계 시에 있어서의 공차의 범위를 초과하여 목표면 (70) 을 굴착한 것을 나타낸다. 그래픽 정보 (84) 가 갖는 복수의 인덱스 바 (84a) 중, 부호 84R 로 나타내는 범위는, 소정 범위 AI 의 가장 지중측에 있어서의 외측을 나타내고 있다. 이 범위는, 목표면 (70) 의 설계 시에 있어서의 공차의 범위를 크게 초과하여 목표면 (70) 을 굴착한 것을 나타낸다.

그래픽 정보 (84) 가 갖는 복수의 인덱스 바 (84a) 는, 유압 셔블 (100) 의 굴착 시에 있어서, 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 과 목표면 (70) 의 위치 관계를 표시한다. 즉, 날끝 (8T) 과 목표면 (70) 의 거리에 따라, 인덱스 바 (84a) 의 표시의 양태가 변화된다. 예를 들어, 부호 84B 의 범위의 인덱스 바 (84a) 는 청색으로 표시되고, 부호 84G 의 범위의 인덱스 바 (84a) 는 녹색으로 표시되고, 부호 84Y 의 범위의 인덱스 바 (84a) 는 황색으로 표시되고, 부호 84R 의 범위의 인덱스 바 (84a) 는 적색으로 표시된다.

따라서, 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 이 소정 범위 AI 의 지표측에 있어서의 외측에 있는 경우, 부호 84B 로 나타내는 범위의 인덱스 바 (84a) 가 청색으로 표시된다. 또, 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 이 소정 범위 AI 내에 있는 경우, 부호 84B 로 나타내는 범위의 인덱스 바 (84a) 가 청색으로 표시됨과 함께, 부호 84G 로 나타내는 범위의 인덱스 바 (84a) 가 녹색으로 표시된다. 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 이 소정 범위 AI 의 지중측에 있어서의 외측에 있는 경우, 부호 84B 로 나타내는 범위의 인덱스 바 (84a) 가 청색으로 표시되고, 부호 84G 로 나타내는 범위의 인덱스 바 (84a) 가 녹색으로 표시되고, 또한, 부호 84Y 로 나타내는 범위의 인덱스 바 (84a) 가 황색으로 표시된다. 이와 같이, 날끝 궤적 (TLi) 의 표시에 더하여, 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 과 목표면 (70) 의 거리에 따라 인덱스 바 (84a) 의 표시의 양태가 변경됨으로써, 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터는, 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 이 목표면 (70) 을 중심으로 한 소정 범위 AI 를 초과하여 굴착하고 있는지의 여부를 한층 더 용이하게 알 수 있다. 그 결과, 오퍼레이터는, 굴착 중에 있어서 소정 범위 AI 내에 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 을 유지하기 쉬워지므로, 시공의 정밀도가 향상된다.

날끝 궤적 (TLi) 은, 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 이 소정 범위 AI 내에 진입했을 때에, 소정 범위 AI 내에 표시된다. 이와 같이 함으로써, 표시 제어 장치 (39) 는, 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 이 소정 범위 AI 를 실제로 굴착했다고 생각되는 경우의 날끝 궤적 (TLi) 을 표시부 (42) 의 화면 (42P) 에 나타낼 수 있으므로, 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터는, 필요 충분한 범위에서 시공 상황을 확인할 수 있다. 또한, 이것으로 한정되지 않고, 날끝 궤적 (TLi) 은, 버킷 (8) 의 일부, 예를 들어 배면이 소정 범위 AI 내에 진입했을 때에 소정 범위 AI 내에 표시되어도 된다. 이와 같이, 본 실시형태에 있어서, 날끝 궤적 (TLi) 은, 적어도 버킷 (8) 의 일부가 소정 범위 AI 내에 진입했을 때에 표시되어 있으면 된다.

날끝 궤적 (TLi) 은, 소정 범위 AI 의 밖에서는 표시되지 않기 때문에, 목표면 (70) 에 대한 1 회의 굴착, 예를 들어, 법면이 작업 대상이 되는 지면 (목표면 (70)) 인 경우에, 버킷 (8) 으로 법면의 위에서 아래에 걸쳐 소정의 깊이를 파서 깎는 굴착이 종료되고, 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 이 소정 범위 AI 의 밖으로 나온 후는, 소정 범위 AI 의 외측에 있어서의 범위 외 궤적 (TLe) 은 표시되지 않는다. 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 이 소정 범위 AI 의 밖으로 나온 후는, 소정 범위 AI 내에 표시된 날끝 궤적 (TLi) 은, 다음으로 날끝 (8T) 이 소정 범위 AI 내에 진입할 때까지, 그대로 표시가 유지된다. 이와 같이 함으로써, 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터는, 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 이 시공 대상의 지면을 굴착한 이력을 표시부 (42) 의 화면 (42P) 으로 확인할 수 있다. 또, 표시 제어 장치 (39) 는, 소정 범위 AI 의 외측에 있어서의 범위 외 궤적 (TLe) 을 표시하지 않기 때문에, 작업에 필요한 목표면 (70) 근방의 정보를, 오퍼레이터에 대해 확실하게 인식시킬 수 있다. 또, 표시 제어 장치 (39) 는, 소정 범위 AI 의 외측에 있어서의 범위 외 궤적 (TLe) 을 표시하지 않음으로써, 범위 외 궤적 (TLe) 의 데이터를 표시측 기억부 (43) 에 보존해 둘 필요는 없다. 이 때문에, 표시측 기억부 (43) 의 기억 용량을 효율적이고 또한 유효하게 이용할 수 있다.

상기 서술한 예에서는, 범위 외 궤적 (TLe) 은 표시되지 않는다고 했지만, 본 실시형태는 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 표시 제어 장치 (39) 는, 날끝 궤적 (TLi) 과 범위 외 궤적 (TLe) 을, 각각의 표시 양태를 다르게 하여 표시부 (42) 의 화면 (42P) 에 표시해도 된다. 일례로서, 표시 제어 장치 (39) 는, 날끝 궤적 (TLi) 을 적색의 실선으로 표시하고, 범위 외 궤적 (TLe) 을 날끝 궤적 (TLi) 보다 눈에 띄지 않는 색 (본 예에서는, 예를 들어 엷은 물색) 또한 날끝 궤적 (TLi) 을 나타내는 실선보다 가는 파선으로 표시해도 된다. 이와 같이 함으로써, 표시 제어 장치 (39) 는, 소정 범위 AI 내에 존재하는 날끝 궤적 (TLi) 을 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터에 대해 인식시킬 수 있다. 또, 오퍼레이터는, 범위 외 궤적 (TLe) 을 시인할 수 있기 때문에, 예를 들어, 버킷 (8) 을 작업 대상의 지면에 이동시키는 경우에 있어서, 작업기 조작 부재 (31L, 31R) 의 조작 방법을 개선하여 작업 효율의 향상을 도모하는 것 등에 범위 외 궤적 (TLe) 을 유용하게 쓰는 것도 가능하다.

이와 같이, 날끝 궤적 (TLi) 과 범위 외 궤적 (TLe) 을, 각각의 표시 양태를 다르게 하여 표시부 (42) 의 화면 (42P) 에 표시해도, 소정 범위 AI 의 밖에 존재하는 범위 외 궤적 (TLe) 은, 소정 범위 AI 내에 존재하는 날끝 궤적 (TLi) 보다 눈에 띄기 어렵게 되어 있다. 이 때문에, 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터는, 범위 외 궤적 (TLe) 이 화면 (42P) 에 표시되어 있어도, 날끝 궤적 (TLi) 의 인식은 거의 저해되지 않는다. 그 결과, 표시 시스템 (28) 은, 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터가 설계면에 따라 시공을 진행시키는데 있어서, 오퍼레이터에 대해 시공 결과에 관한 정보를 이해하기 쉽게 제공할 수 있다.

상기 서술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 소정 범위 AI 내에 있어서의 날끝 궤적 (TLi) 과, 소정 범위 AI 밖에 있어서의 범위 외 궤적 (TLe) 으로, 표시 양태가 상이하면 된다. 양자의 표시 양태를 다르게 하는 것에는, 양자를 표시한 다음 각각의 표시 형태를 다르게 하는 것 외에, 범위 외 궤적 (TLe) 을 표시하지 않고, 날끝 궤적 (TLi) 만을 표시하는 것의 양방이 포함된다.

본 실시형태에 있어서, 표시 제어 장치 (39) 는, 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 과 목표면 (70) 또는 목표면 (70) 에 설정되어 있지 않은 설계면 (45) 과의 거리에 기초하여, 경보로서 소리를 알려도 된다. 예를 들어, 날끝 (8T) 이 시공 대상의 지중측에 있어서, 소정 범위 AI 의 밖으로 나왔을 때, 즉, 날끝 (8T) 이 지중측 화선 (Ld) 보다 지중측으로 이동했을 때에, 표시 제어 장치 (39) 는, 도 4 에 나타내는 소리 발생 장치 (46) 로부터 경보음을 알려도 된다. 또, 목표면 (70) 또는 설계면 (45) 을 초과하여 버킷 (8) 의 날끝 (8T) 이 지면을 굴착해 버리면, 다시 메움 등의 수고가 발생하기 때문에, 설계면 (45) (목표면 (70)) 을 효율적으로 시공하는 것이 되지 않는다. 이 때문에, 표시 제어 장치 (39) 는, 날끝 (8T) 과 설계면 (45) 의 거리에 기초하는 경보로서 소리도 알린다. 이와 같이, 날끝 (8T) 과 목표면 (70) 또는 설계면 (45) 과의 거리에 기초하여, 경보로서의 소리를 알리는 양태를 변경함으로써, 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터에게, 목표면 (70) 또는 설계면 (45) 에 대해 지나치게 굴착하고 있는 것을 인식시킬 수 있다. 따라서, 오퍼레이터는, 굴착량을 조정하여 과도한 굴착을 최소한으로 억제할 수 있다.

＜시공 위치 정보＞

시공 위치 정보는, 유압 셔블 (100) 의 시공 결과에 상당하므로, 도 4 에 나타내는 시공 관리 장치 (90) 가 생성한 최신의 시공 위치 정보를 집적하면, 그 시점에 있어서의 시공 상황을 파악할 수 있다. 시공 대상의 시공 계획을 관리하는 관리자는, 시공의 상황에서, 진척 상황 및 올바른 시공이 실현되고 있는지 등을 알 수 있다. 전술한 바와 같이, 시공 위치 정보는, 주행체 위치 정보 또는 작업기 위치 정보 중 어느 일방이다.

도 10 은, 시공 위치 정보를 설명하기 위한 도면이다. 도 11 내지 도 14 는, 주행체 위치 정보를 설명하기 위한 도면이다. 도 15 는, 작업기 위치 정보를 설명하기 위한 도면이다. 본 실시형태에 있어서, 주행체 위치 정보는, 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc) 의 글로벌 좌표계 COG 에 있어서의 좌표이다. 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc) 은, 전술한 선회 중심 위치 (P4) 를 통과하고, 또한 차량 본체 좌표계 COM 의 Xa－Ya 평면과 평행하고, 유압 셔블 (100) 의 진행 방향과 직교하는 직선이다. 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc) 의 길이는, 1 쌍의 크롤러 트랙 (5a, 5b) 의 외측끼리의 거리 (이하, 적절히 크롤러 트랙간 거리라고 한다) (Wc) 이다. 크롤러 트랙간 거리 (Wc) 는, 기억부 (92) 에 미리 기억되어 있다.

작업기 위치 정보는, 작업기측 현황 갱신 라인 (Lb) 의 글로벌 좌표계 COG 에 있어서의 좌표이다. 작업기측 현황 갱신 라인 (Lb) 은, 버킷 (8) 의 각각의 날끝 (8T) 을 연결한 직선이다. 작업기측 현황 갱신 라인 (Lb) 의 길이는, 버킷 (8) 의 폭 (이하, 적절히 버킷폭이라고 한다) (Wb) 이다. 버킷폭 (Wb) 은, 도 1 에 나타내는 버킷 핀 (15) 의 축방향과 평행한 방향에 있어서의 버킷 (8) 의 최대 치수이다. 버킷폭 (Wb) 은, 기억부 (92) 에 미리 기억되어 있다. 예를 들어, 버킷 (8) 이 틸트 버킷 또는 법면 버킷이고, 날끝이 강판에 의해 형성된 스트레이트 형상인 경우, 이 칼날을 따른 직선이 작업기측 현황 갱신 라인 (Lb) 이 된다. 도 1 에 나타내는 작업기 (2) 에, 버킷 (8) 대신에 착암기 등이 장착된 경우, 착암용의 비트의 선단의 위치 정보, 보다 구체적으로는 글로벌 좌표계 COG 에 있어서의 좌표가, 작업기 위치 정보가 된다.

도 5 에 나타내는 주행체 위치 정보 생성부 (91B) 가 생성하는 주행체 위치 정보는, 유압 셔블 (100) 의 단위 시간당 이동량 또는 이미 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc) 이 생성되어 있는지의 여부에 의해, 제 1 방법, 제 2 방법 또는 제 3 방법에 의해 생성된다. 도 11 에 나타내는 바와 같이, 제 1 방법은, 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc) 의 방향, 즉 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc) 이 연장되어 있는 방향을, 도 2 에 나타내는 위치 검출부 (19) 가 검출한 유압 셔블 (100) 의 위치 정보에 기초하여 구한 유압 셔블 (100) 의 이동 방향 (FD) 과 직교하는 방향으로 하는 것이다. 제 1 방법은, 유압 셔블 (100) 의 이동 방향 (FD) 을 모르면 사용할 수 없기 때문에, 유압 셔블 (100) 의 단위 시간당 이동량 (Mv) 이 소정의 임계값 (Mvc) 보다 큰 경우에 적용된다. 소정의 임계값 (Mvc) 은, 위치 검출부 (19) 에 이용되는 RTK－GNSS 의 정밀도에 의해 정해지는 값이며, 예를 들어, 1 m/초로 설정된다.

Mv ＞ Mvc 인 경우, 주행체 위치 정보 생성부 (91B) 는, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 이동 방향 (FD) 에 직교하는 방향을 향해, 선회 중심 위치 (P4) 를 통과하고, 또한 차량 본체 좌표계 COM 의 Xa－Ya 평면과 평행한 직선을, 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc) 으로서 생성한다. 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc) 에 있어서, 크롤러 트랙 (5a) 의 좌외측 또는 크롤러 트랙 (5b) 의 우외측으로부터 각각 Wc/2 의 위치 (주행체측 현황 갱신 라인 (Lc) 의 중점) 가, 선회 중심축 (Zr) 을 통과한다. 이 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc) 상의 위치 정보, 즉 글로벌 좌표계 COG 에 있어서의 좌표가, 주행체 위치 정보가 된다. 이동 방향 (FD) 을 구하는 경우, 주행체 위치 정보 생성부 (91B) 는, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 상이한 타이밍에서 취득된 복수 (이 예에서는 2 개) 의 선회 중심 위치 (P4＿m－1) 와 선회 중심 위치 (P4＿m) 로부터, 선회 중심 위치 (P4＿m－1) 로부터 선회 중심 위치 (P4＿m) 를 향하는 벡터를 구한다 (m 은 자연수). 주행체 위치 정보 생성부 (91B) 는, 이 벡터의 방향을 이동 방향 (FD) 으로 한다.

유압 셔블 (100) 은, 상부 선회체 (3) 가 선회하기 때문에, 작업기 (2) 또는 버킷 (8) 의 위치를 기준으로 하여 주행체 위치 정보를 구하면, 오차가 생기는 경우가 있다. 주행체 위치 정보 생성부 (91B) 는, 이동 방향 (FD) 이 얻어지는 조건에 있어서는, 이동 방향 (FD) 에 기초하여 주행체 위치 정보를 구함으로써, 주행체 위치 정보를 양호한 정밀도로 구할 수 있다. 다음으로, 주행체 위치 정보를 구하는 제 2 방법에 대해 설명한다.

제 2 방법은, Mv ≤ Mvc 이며, 또한 이미 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc) 이 생성되어 있는 경우에 적용된다. 이 경우, 주행체 위치 정보 생성부 (91B) 는, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 전회의 처리 주기에 있어서 생성한 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc＿n－1) 과 직교하는 선 ND 에 직교하는 방향을 향해, 선회 중심 위치 (P4) 를 통과하고, 또한 차량 본체 좌표계 COM 의 Xa－Ya 평면과 평행한 직선을, 새로운 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc＿n) 으로서 생성한다 (n 은 자연수). 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc＿n) 에 있어서, 크롤러 트랙 (5a) 의 좌외측 또는 크롤러 트랙 (5b) 의 우외측으로부터 각각 Wc/2 의 위치 (주행체측 현황 갱신 라인 (Lc＿n) 의 중점) 가, 선회 중심축 (Zr) 을 통과한다. 이 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc＿n) 상의 위치 정보, 즉 글로벌 좌표계 COG 에 있어서의 좌표가, 주행체 위치 정보가 된다. 제 2 방법은, 이동 방향 (FD) 이 얻어지지 않는 경우여도, 전회 얻어진 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc＿n) 을 이용함으로써, 주행체 위치 정보의 정밀도 저하를 억제할 수 있다.

제 3 방법은, Mv ≤ Mvc 이며, 또한 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc) 이 생성되어 있지 않은 경우에 적용된다. 이 경우, 주행체 위치 정보 생성부 (91B) 는, 도 14 에 나타내는 바와 같이, 상부 선회체 (3) 의 전후 방향으로 연장되는 직선 (이하, 적절히 전후 방향이라고 한다) (LTD) 에 대해 직교하는 방향을 향해, 선회 중심 위치 (P4) 를 통과하고, 또한 차량 본체 좌표계 COM 의 Xa－Ya 평면과 평행한 직선을, 새로운 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc) 으로서 생성한다. 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc) 에 있어서, 크롤러 트랙 (5a) 의 좌외측 또는 크롤러 트랙 (5b) 의 우외측으로부터 각각 Wc/2 의 위치 (주행체측 현황 갱신 라인 (Lc) 의 중점) 가, 선회 중심축 (Zr) 을 통과한다. 전후 방향 (LTD) 은, 차량 본체 좌표계 COM 의 Ya 축과 평행한 방향이다. 이 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc) 상의 위치 정보, 즉 글로벌 좌표계 COG 에 있어서의 좌표가, 주행체 위치 정보가 된다. 제 3 방법은, 이동 방향 (FD) 이 얻어지지 않고, 또한 기존의 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc) 이 존재하지 않는 경우여도, 주행체 위치 정보를 생성할 수 있다. 이와 같이, 주행체 위치 정보 생성부 (91B) 는, 유압 셔블 (100) 이 주행한 이동 방향에 기초하여 주행체 위치 정보를 생성한다. 다음으로, 작업기 위치 정보를 구하는 방법에 대해 설명한다.

도 5 에 나타내는 작업기 위치 정보 생성부 (91A) 는, 버킷 (8) 이 갖는 복수의 날 (8B) 의 날끝열에 평행, 또한 길이가 버킷폭 (Wb) 에 상당하는 직선을, 작업기측 현황 갱신 라인 (Lb) 으로서 생성한다. 작업기측 현황 갱신 라인 (Lb) 은, 중점, 즉 버킷 (8) 의 좌우의 단부로부터 각각 Wb/2 의 위치가, 날끝열의 중심에 일치한다. 도 15 에 나타내는 예에서는, 날 (8Ba, 8Bb, 8Bc, 8Bd, 8Be) 중 중심에 존재하는 날 (8Bc) 의 정부(頂部), 즉 날끝 (8T) 에 작업기측 현황 갱신 라인 (Lb) 의 중점이 일치한다. 날끝열의 중심은, 전술한 날끝 위치 (P3) 이다. 작업기 위치 정보 생성부 (91A) 는, 날끝 (8Bc) 의 날끝 위치 (P3) 를 구하고, 날끝 위치 (P3) 로부터 버킷 (8) 의 좌우 방향의 각각에 Wb/2 의 길이를 각각 늘린 선을 작업기측 현황 갱신 라인 (Lb) 으로서 생성하면 된다. 이와 같이 하여 구해진 작업기측 현황 갱신 라인 (Lb) 상의 위치 정보, 즉 글로벌 좌표계 COG 에 있어서의 좌표가, 작업기 위치 정보가 된다. 작업기측 현황 갱신 라인 (Lb) 을 작업기 위치 정보로 함으로써, 작업기 (2), 보다 구체적으로는 버킷 (8) 이 시공한 시공 대상의 위치 정보, 즉 시공 결과를 정확하게 구할 수 있다.

본 실시형태에 있어서, 시공 위치 정보 생성부 (91C) 는, 버킷 (8) 에 의한 굴착 또는 유압 셔블 (100) 의 주행에 의해 시공 위치 정보가 변화된 경우, 이것을 최신의 정보로 갱신한다. 유압 셔블 (100) 이 주행하고 있을 때는, 통상적으로 작업기 (2) 는 정지하고 있지만, 작업기 (2) 를 움직이면서 유압 셔블 (100) 이 주행할 가능성도 있다. 이것은, 오퍼레이터가, 주행 조작 부재 (33L, 33R) 를 조작하면서, 작업기 조작 부재 (31L, 31R) 를 조작하는 경우로서, 작업기 (2) 는 공중을 이동할 뿐으로 시공 대상을 굴착하지 않는 상황이다. 이 경우, 작업기 위치 정보를 시공 위치 정보로 하면, 작업기 (2) 가 굴착하고 있지 않음에도 불구하고 시공 위치 정보가 갱신되는 결과, 시공 위치 정보의 정밀도가 저하될 가능성이 있다. 본 실시형태에 있어서, 시공 위치 정보 생성부 (91C) 는, 유압 셔블 (100) 이 주행하고 있는 경우에 작업기 위치 정보를 이용하지 않고, 주행체 위치 정보를 시공 위치 정보로 하므로, 작업기 (2) 를 움직이면서 유압 셔블 (100) 이 주행하고 있는 경우에 있어서, 올바른 시공 위치 정보를 얻을 수 있다. 또, 유압 셔블 (100) 이 정지하고 있을 때는, 작업기 (2) 에 의한 굴착 등이 실시된다. 이와 같은 경우, 시공 위치 정보 생성부 (91C) 는, 작업기 위치 정보를 시공 위치 정보로 함으로써, 작업기 (2) 가 시공 대상을 굴착한 결과를 시공 위치 정보에 반영할 수 있다.

도 16, 도 17 은, 시공 위치 정보의 갱신을 설명하기 위한 도면이다. 도 16, 도 17 에 나타내는 그리드선은, 시공 대상의 위치의 정보, 즉 시공 대상 위치를 나타내기 위해, 글로벌 좌표계 COG｛X, Y, Z｝에 그려 나타낸 것이다. X 방향을 향하는 복수의 직선과 Y 방향을 향하는 복수의 직선이 교차하는 부분 (이하, 적절히 시공 대상 위치라고 한다) 에, 예를 들어, 시공 대상의 지형 데이터가 존재한다. 예를 들어, 유압 셔블 (100) 의 버킷 (8) 이, 시공 대상 위치 (PGa (X1, Y1, Z1)), 시공 대상 위치 (PGb (X2, Y2, Z2)) 를 굴착하고, 시공 위치 좌표 (PGc (X3, Y3, Z3)) 는 굴착하지 않았다고 하자. 그 때의 날끝 (8T) 의 궤적을 A 로 나타낸다 (도 17 참조). 궤적 A 는, 전술한 작업기측 현황 갱신 라인 (Lb) 이 이동한 궤적이기도 하다. 이 경우, 높이 방향, 즉 Z 방향에 있어서의 궤적 A 의 절대치는, 시공 대상 위치 (PGa, PGb) 보다 작기 때문에, 시공 대상을 굴착하여 새로운 면이 생성된 것이 된다. Z 좌표의 값이 작을수록 지중측에 지형이 존재하는 것을 의미한다. 이 때문에, 궤적 A 의 Z 방향의 절대치가 시공 대상 위치의 Z 좌표의 값 (상기의 경우, Z1 또는 Z2) 보다 작다고 하는 것은, 시공에 의해 굴착이 실시된 것이 된다. 도 5 에 나타내는 시공 위치 정보 생성부 (91C) 는, 작업기 위치 정보 생성부 (91A) 가 생성한 작업기 위치 정보를 새로운 시공 위치 정보로서, 시공 대상 위치 (PGa, PGb) 의 값을 갱신한다. 이 경우, 변화한 것은 Z 좌표만이므로, Z 좌표의 값을 갱신한다.

도 17 에 나타내는 바와 같이, 유압 셔블 (100) 의 버킷 (8) 이, 시공 대상 위치의 상방을 이동하여, 시공 대상을 굴착하지 않았을 때의 궤적을 B 로 나타낸다. 궤적 (B) 은, 전술한 작업기측 현황 갱신 라인 (Lb) 이 이동한 궤적이기도 하다. 이 경우, Z 방향에 있어서의 궤적 (B) 의 절대치는, 시공 대상 위치 (PGa, PGb, PGc) 보다 크기 때문에, 시공 대상을 굴착한 새로운 면은 생성되지 않는다. 이 경우, 도 5 에 나타내는 시공 위치 정보 생성부 (91C) 는, 시공 대상 위치 (PGa, PGb, PGc) 의 값을 갱신하지 않는다. 즉, 전회의 처리 주기에 있어서의 시공 위치 정보로서의 시공 대상 위치 (PGa, PGb, PGc) 가 유지된다. 이와 같이, 시공 위치 정보 생성부 (91C) 는, 작업기 위치 정보를 이용하는 경우, 작업기 위치 정보 생성부 (91A) 가 생성한 현시점의 작업기 위치 정보가, 이미 존재하는 시공 위치 정보의 높이 방향에 있어서의 위치보다 작아졌을 때에, 시공 위치 정보를 현시점의 작업기 위치 정보로 갱신한다.

가령, 유압 셔블 (100) 이 정지하고 있는 상태에서, 오퍼레이터가 작업기 조작 부재 (31L, 31R) 를 조작하여, 버킷 (8) 을 공중에서 동작시켰다고 하자. 이 경우, 시공 대상 위치가 나타내는 Z 방향의 좌표의 값보다 큰 값을 가진 작업기측 현황 라인 (Lb) 이 요구되게 되기 때문에, 시공 위치 정보는 갱신되지 않는다. 단, 시공 대상 위치의 정보가 존재하지 않는 장소에서, 버킷 (8) 을 공중에서 동작시키는 것이 실시된 경우, 그 동작에 따라 시공 위치 정보 생성부 (91C) 가 시공 위치 정보를 생성하도록 해도 된다. 또한, 유압 셔블 (100) 이 정지하고, 또한 작업기 (2) 가 움직이지 않고, 엔진만이 구동하고 있는 상태에서는, 시공 위치 정보는 갱신되지 않는다.

유압 셔블 (100) 이 주행하여, 시공 대상 위치 (PGa, PGb, PGc) 를 주행했다고 하자. 이 경우, 전술한 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc) 이, 시공 대상 위치 (PGa, PGb, PGc) 를 통과한다. 이 경우, 도 5 에 나타내는 시공 위치 정보 생성부 (91C) 는, 주행 시에 주행체 위치 정보 생성부 (91B) 가 생성한 주행체 위치 정보를 새로운 시공 위치 정보로서, 모든 시공 대상 위치 (PGa, PGb, PGc) 의 값을 갱신한다. 유압 셔블 (100) 의 주행 중에 있어서는, Z 좌표의 변화에 상관없이, 모든 시공 대상 위치 (PGa, PGb, PGc) 의 값이 최신의 시공 위치 정보로 갱신된다. 즉, 본 실시형태에 있어서, 시공 위치 정보 생성부 (91C) 는, 주행체 위치 정보를 이용하는 경우, 시공 위치 정보를, 주행체 위치 정보 생성부 (91B) 가 생성한 현시점의 주행체 위치 정보로 갱신한다.

전술한 예는, 시공 대상의 지형 데이터, 즉 시공 대상 위치가 존재하는 경우이지만, 시공 대상 위치의 Z 좌표의 값이 존재하지 않거나, 시공 대상 위치의 모든 좌표가 존재하지 않거나 한 경우라도, 시공 위치 정보 생성부 (91C) 는, 시공 위치 정보를 갱신할 수 있다. 예를 들어, 시공 대상 위치의 Z 좌표의 값이 존재하지 않는 경우, 시공 위치 정보 생성부 (91C) 는, 시공 대상에 대해 버킷 (8) 이 굴착하거나, 유압 셔블 (100) 이 주행하거나 했을 때에, 그 때의 작업기측 현황 갱신 라인 (Lb) 또는 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc) 의 Z 좌표로부터 얻어지는 시공 위치 정보를, 새로운 시공 위치 정보로서 시공 대상 위치에 부여하면 된다. 시공 대상 위치의 X 좌표, Y 좌표 및 Z 좌표의 값이 존재하지 않는 경우라도, 시공 위치 정보 생성부 (91C) 는, 시공 대상에 대해 버킷 (8) 이 굴착하거나, 유압 셔블 (100) 이 주행하거나 했을 때에, 그 때의 작업기측 현황 갱신 라인 (Lb) 또는 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc) 의 X 좌표, Y 좌표 및 Z 좌표로부터 얻어지는 시공 위치 정보를, 새로운 시공 위치 정보로서 시공 대상 위치에 부여하면 된다.

＜시공 관리 장치의 동작예＞

도 18 은, 본 실시형태에 관련된 시공 관리 장치의 동작의 일례를 나타내는 플로우 차트이다. 단계 S101 에 있어서, 유압 셔블 (100) 이 주행 중인 경우 (단계 S101, 예), 도 5 에 나타내는 시공 관리 장치 (90) 의 처리부 (91) 는, 처리를 단계 S102 로 진행한다. 유압 셔블 (100) 이 주행 중인지의 여부는, 도 4 에 나타내는 주행 조작 부재 (33L, 33R) 가, 유압 셔블 (100) 의 주행 장치 (5) 를 주행시키기 위해서 조작된 것을 유압 센서 (37Slf, 37Slb, 37Srf, 37Srb) 중 적어도 1 개가 검출되었는지의 여부로 판단된다.

요컨대, 유압 센서 (37Slf, 37Slb, 37Srf, 37Srb) 중 적어도 1 개가, 유압 셔블 (100) 의 주행 장치 (5) 를 주행시키기 위한 조작이 있던 것을 검출하면, 도 4 에 나타내는 유압 센서 (37Slf, 37Slb, 37Srf, 37Srb) 가 파일럿압의 상승을 검출한다. 이들이 검출한 파일럿압이 소정의 임계값보다 높아지면, 주행용의 유압 모터 (5c) 에 작동유가 공급되어 크롤러 트랙 (5a, 5b) 중 어느 일방이 구동되어 유압 셔블 (100) 이 주행한다. 유압 센서 (37Slf, 37Slb, 37Srf, 37Srb) 가 검출하는 파일럿압이 소정의 임계값 이하인 경우, 유압 셔블 (100) 의 주행 장치 (5) 는 정지된 또는 정지하고 있는 것이 된다. 파일럿압이 소정의 임계값 이하가 되면, 주행용의 유압 모터 (5c) 에 대한 작동유의 공급이 정지되고, 유압 셔블 (100) 이 정지한다.

즉, 유압 센서 (37Slf, 37Slb, 37Srf, 37Srb) 가 검출한 파일럿압이 소정의 임계값보다 높아지면, 유압 셔블 (100) 이 주행하고 있다고 판단할 수 있다. 유압 센서 (37Slf, 37Slb, 37Srf, 37Srb) 가 검출한 파일럿압이 소정의 임계값 이하가 되면, 유압 셔블 (100) 이 정지하고 있다고 판단할 수 있다. 처리부 (91) 는, 4 개의 유압 센서 (37Slf, 37Slb, 37Srf, 37Srb) 가 검출한 파일럿압 중, 적어도 1 개가 소정의 임계값을 초과하고 있는 경우에, 유압 셔블 (100) 은 주행하고 있다고 판정한다. 처리부 (91) 는, 4 개의 유압 센서 (37Slf, 37Slb, 37Srf, 37Srb) 가 검출한 파일럿압 모두가 소정의 임계값 이하인 경우에, 유압 셔블 (100) 은 정지하고 있다고 판정한다. 이와 같이, 파일럿압을 이용함으로써, 처리부 (91) 는, 유압 셔블 (100) 이 주행하고 있는지 정지하고 있는지를 용이하게 판정할 수 있다.

단계 S102 에 있어서, 단위 시간당 유압 셔블 (100) 의 이동량 (Mv) 이 소정의 임계값 (Mvc) 을 초과하는 경우 (단계 S102, 예), 처리부 (91) 의 주행체 위치 정보 생성부 (91B) 는, 처리를 단계 S103 으로 진행한다. 단계 S103 에 있어서, 주행체 위치 정보 생성부 (91B) 는, 전술한 바와 같은 방법으로 유압 셔블 (100) 의 이동 방향 (FD) 을 구한다. 단계 S104 에 있어서, 주행체 위치 정보 생성부 (91B) 는, 전술한 제 1 방법에 의해 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc) 을 생성한다. 다음으로, 단계 S105 로 진행하고, 주행체 위치 정보 생성부 (91B) 는, 글로벌 좌표계 COG 에 시공 대상의 지형 데이터가 표시된 그리드의 각 시공 대상 위치 (도 16 의 그리드점) 를, 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc) 이 통과한 경우 (단계 S105, 예), 처리를 단계 S106 으로 진행한다. 단계 S106 에 있어서, 처리부 (91) 의 시공 위치 정보 생성부 (91C) 는, 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc) 이 그리드점을 통과한 위치에서, 그 그리드 점의 Z 좌표를, 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc) 의 Z 좌표로 갱신한다. 즉, 시공 위치 정보 생성부 (91C) 는, 주행체 위치 정보로서의 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc) 을 이용하여 시공 위치 정보를 생성하고, 그리드점의 값을 갱신한다. 그리드점을 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc) 이 통과하지 않는 경우 (단계 S105, 아니오), 처리부 (91) 는 1 처리 주기를 종료하여 다음의 처리 주기로 이행한다.

다음으로, 단계 S102 로 돌아와 설명한다. 단위 시간당 유압 셔블 (100) 의 이동량 (Mv) 이 소정의 임계값 (Mvc) 이하인 경우 (단계 S102, 아니오), 처리부 (91) 의 주행체 위치 정보 생성부 (91B) 는, 처리를 단계 S107 로 진행한다. 단계 S107 에 있어서, 전회의 처리 주기에 있어서 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc) 이 생성되어 있던 경우 (단계 S107, 예), 주행체 위치 정보 생성부 (91B) 는, 처리를 단계 S108 로 진행한다. 단계 S108 에 있어서, 주행체 위치 정보 생성부 (91B) 는, 전술한 제 2 방법에 의해 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc) 을 생성한다. 그 후, 처리부 (91) 는, 단계 S105 및 단계 S106 을 실행한다.

단계 S107 에 있어서, 전회의 처리 주기에 있어서 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc) 이 생성되어 있지 않은 경우 (단계 S107, 아니오), 주행체 위치 정보 생성부 (91B) 는, 처리를 단계 S109 로 진행한다. 단계 S109 에 있어서, 주행체 위치 정보 생성부 (91B) 는, 전술한 제 3 방법에 의해 주행체측 현황 갱신 라인 (Lc) 을 생성한다. 그 후, 처리부 (91) 는, 단계 S105 및 단계 S106 을 실행한다.

다음으로, 단계 S101 로 돌아와 설명한다. 단계 S101 에 있어서, 유압 셔블 (100) 이 주행 중이 아닌 경우 (단계 S101, 아니오), 처리부 (91) 는, 처리를 단계 S110 으로 진행한다. 단계 S110 에 있어서, 처리부 (91) 의 작업기 위치 정보 생성부 (91A) 는, 날끝 위치 (P3) 에 기초하여 작업기측 현황 갱신 라인 (Lb) 을 생성한다. 다음으로, 단계 S111 로 진행하고, 작업기측 현황 갱신 라인 (Lb) 이 그리드점을 통과한 경우 (단계 S111, 예), 작업기 위치 정보 생성부 (91A) 는 처리를 단계 S112 로 진행한다. 단계 S112 에 있어서, 이미 시공 대상 위치의 데이터가 존재하고 있던 경우 (단계 S112, 예), 작업기 위치 정보 생성부 (91A) 는 처리를 단계 S113 으로 진행한다.

단계 S113 에 있어서, 작업기 위치 정보 생성부 (91A) 는, 그리드점에 존재하는 시공 대상 위치의 데이터의 Z 좌표와, 그 그리드점에 있어서의 작업기측 현황 갱신 라인 (Lb) 의 Z 좌표를 비교한다. 다음으로 단계 S114 로 진행하고, 전술한 비교의 결과, 작업기측 현황 갱신 라인 (Lb) 의 Z 좌표가, 그리드점에 존재하는, 시공 대상 위치의 데이터의 Z 좌표보다 작은 경우 (단계 S114, 예), 작업기 위치 정보 생성부 (91A) 는 처리를 단계 S115 로 진행한다. 단계 S115 에 있어서, 시공 위치 정보 생성부 (91C) 는, 작업기측 현황 갱신 라인 (Lb) 이 그리드점을 통과한 위치에서, 그 그리드점의 Z 좌표를, 작업기측 현황 갱신 라인 (Lb) 의 Z 좌표로 갱신한다. 즉, 시공 위치 정보 생성부 (91C) 는, 작업기 위치 정보로서의 작업기측 현황 갱신 라인 (Lb) 을 이용하여 시공 위치 정보를 생성하고, 그리드점의 Z 좌표의 값을 갱신한다.

다음으로, 단계 S111 로 돌아와 설명한다. 작업기측 현황 갱신 라인 (Lb) 이 그리드점을 통과하지 않는 경우 (단계 S111, 아니오), 처리부 (91) 는 1 처리 주기를 종료하여 다음의 처리 주기로 이행한다. 다음으로, 단계 S112 로 돌아와 설명한다. 단계 S112 에 있어서, 기존의 시공 대상 위치의 데이터가 존재하고 있지 않은 경우 (단계 S112, 아니오), 작업기 위치 정보 생성부 (91A) 는 처리를 단계 S115 로 진행한다. 단계 S115 에 있어서, 시공 위치 정보 생성부 (91C) 는, 작업기측 현황 갱신 라인 (Lb) 이 그리드점을 통과한 위치에서, 그 그리드점의 Z 좌표를, 작업기측 현황 갱신 라인 (Lb) 의 Z 좌표로 갱신한다. 다음으로, 단계 S114 로 돌아와 설명한다. 작업기측 현황 갱신 라인 (Lb) 의 Z 좌표가 그리드점에 존재하는 데이터의 Z 좌표 이상인 경우 (단계 S114, 아니오), 처리부 (91) 는 1 처리 주기를 종료하여 다음의 처리 주기로 이행한다.

이와 같은 처리에 의해, 유압 셔블 (100) 의 시공 위치 정보가 최신 정보로 갱신된다. 갱신된 시공 위치 정보는, 시공 관리 장치 (90) 의 기억부 (92) 에 일단 기억된 후, 1 일의 작업이 종료한 후 또는 작업 중에 있어서의 소정의 타이밍에서, 기억부 (92) 로부터 외부에 판독된다. 판독된 시공 위치 정보는, 예를 들어, 시공 관리 장치 (90) 의 기억부 (92) 로부터 유선으로 기억 매체에 다운로드되어 보존되거나, 유압 셔블 (100) 의 외부에 있는 관리 시설의 데이터 서버 등에 통신 회선을 통하여 보존되거나 한다.

시공 관리 장치 (90) 에 도시되지 않은 USB (Universal Serial Bus) 단자를 설치하고, 기억 매체로서의 USB 메모리를 USB 단자에 접속하여 시공 위치 정보를 다운로드하도록 해도 된다. 또, 시공 관리 장치 (90) 에 SD (Secure Digital) 메모리 카드 슬롯을 설치하고, 기억 매체로서의 SD 메모리 카드를 이용하여 시공 위치 정보를 다운로드해도 된다.

시공 관리 장치 (90) 는, 생성한 시공 위치 정보를, 표시 시스템 (28) 의 표시 입력 장치 (38) 의 표시부 (42) 에, 예를 들어, 시공 대상의 설계 지형 데이터와 함께 그래픽 표시시킬 수도 있다. 이와 같이 함으로써, 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터 등은, 시각에 의해 시공 상황을 직감적으로 인식한다. 또, 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터 등은, 시각에 의해 굴착이 부족한 지점 또는 수정이 필요한 지점을 직감적으로 인식할 수도 있다. 또, 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터 등은, 작업 현장에서 시공 대상의 시공의 진척 상황을 신속히 확인하는 것도 용이하다.

도 19 는, 표시부 (42) 의 화면 (42P) 에 시공 위치 정보를 표시한 일례를 나타내는 도면이다. 이 표시는, 오퍼레이터가 굴착 작업을 한창 하고 있는 중에 표시되는 것이다. 굴착 작업 중은 다른 화면이 되도록 설정해 두고, 오퍼레이터가 화면 (42P) 의 소정의 장소 (예를 들어 메뉴 버튼 (85)) 에 접촉함으로써, 화면을 천이시켜 표시시킬 수도 있는 화면이다. 이 표시는, 시공 결과인 시공 결과 정보를 분포도로서 표시시킨 시공 위치 정보의 분포도를 포함하는 것이다. 측면도 (54b) 에는, 목표 화선 (79) 과 함께 부호 TLi, TLd 로 나타내는 굵은 선이 표시된다. 버킷 (8) (아이콘 (89B)) 의 날끝 (8T) 이 움직인 궤적 (TLi) 이 시공 결과로서 표시되고, 크롤러 트랙 (5a, 5b) 이 주행한 궤적 (TLd) 이 역시 굵은 선으로 표시된다.

정면도 (54a) 는, 시공 위치 정보의 분포도를 나타낸다. 목표로 하는 시공면, 즉 목표면 위를 버킷 (8) (아이콘 (89B)) 이 이동했지만 굴착이 되지 않은 곳은, 부호 NOP 로 나타내는 영역이다. 또, 목표면에 대해 굴착이 되고, 목표 시공면과 동등한 시공 결과인 곳은, 부호 DP 로 나타내는 영역이다. 또한, 목표면에 대해, 깊게 굴착되어 버린 곳은, 부호 DN 으로 나타내는 영역이다. 여기서, 부호 DN 으로 나타내는 영역은, 예를 들어, 표시하는 색을 다르게 함으로써 굴착된 깊이의 정도를 나타낸다. 소정의 임계값보다 깊게 굴착된 곳은, 예를 들어 청색으로 나타내고, 그 소정의 임계값 미만의 깊이로 굴착된 곳은, 예를 들어 물색으로 나타낸다. 굴착 깊이의 정도에 따른 색의 종류 또는 수는, 소정의 장소 (예를 들어, 메뉴 버튼 (85)) 에 접촉하여 설정 화면을 호출함으로써 임의로 설정할 수 있다. 이와 같이 시공 결과를 분포도로 표시부 (42) 의 화면 (42P) 에 표시함으로써, 오퍼레이터는 시공 결과를 직관적으로 시인할 수 있다. 또한, 이와 같은 분포도는, 후술하는 시공 관리 시스템의 표시 장치에 동일한 형태로 표시할 수도 있다.

또한, 시공 결과 표시도의 시공 위치 정보의 분포도 대신에, 도 18 에 나타낸 단계 S105 또는 단계 S111 에서 실시된 처리에서, 추정 현황 갱신 라인이 그리드점을 통과한 횟수를 기초로, 그 횟수에 따른 분포도, 즉 시공 횟수 분포도를 표시부 (42) 의 화면 (42P) 의 정면도 (54a) 에 표시할 수도 있다. 예를 들어, 횟수가 소정의 횟수 이상이었던 시공 장소는, 적색으로 나타내고, 그 횟수가 당해 소정의 횟수 미만이었던 경우에는 청색으로 나타낸다. 시공 횟수 분포도의 색 분류의 수, 즉 색의 종류는, 2 개에 한정하지 않고 복수 설정 가능하다. 또한, 시공 위치 정보의 분포도와 시공 횟수 분포도로 나타내는 색의 종류는, 화면 (42P) 의 좌단의 그래픽 정보 (84) 에 나타난다. 또, 시공 횟수 분포도에 있어서의, 시공 횟수가 많음에 따른 색의 종류나 수는, 소정의 장소 (예를 들어, 메뉴 버튼 (85)) 에 접촉하여 설정 화면을 호출함으로써 임의로 설정할 수 있다.

전술한 시공 관리 장치의 동작의 일례를 나타내는 플로우 차트를 이용하여, 시공 횟수 분포도를 표시부 (42) 의 화면 (42P) 에 표시시키는 처리에 대해 설명한다. 단계 S105 또는 단계 S111 에서 실시되는 처리의 횟수를 카운트하여 기억부 (92) 에 기억한다. 표시 처리부 (44) 는, 도 19 에 나타내는 바와 같은 시공 위치 정보의 분포도를 나타낸 그래픽 표시 대신에, 그 처리의 횟수가 많음에 따른 분포도를 그래픽 표시시키도록 해도 된다. 즉, 표시 처리부 (44) 는, 주행체측 현황 갱신 라인이 그리드점을 통과한 횟수 (단계 S105 가 예라고 판단된 횟수) 또는 작업기측 현황 갱신 라인이 그리드점을 통과한 횟수 (단계 S111 에 있어서 예라고 판단된 횟수) 를, 예를 들어 1 일의 작업 동안에 카운트한다. 그리고, 표시 처리부 (44) 는, 카운트한 횟수가 많음에 따라 시공 대상의 장소를 색 분류하여 분포도로서 그래픽 표시시킨다. 오퍼레이터 등은, 이와 같은 그래픽 표시를 시인함으로써, 시공 대상의 시공 횟수를 파악할 수 있다. 그리고, 오퍼레이터 등은, 이 시공 횟수를 나타내는 그래픽 표시로부터, 시공 상황을 직관적으로 파악할 수 있다. 오퍼레이터가 입력부 (41) 의 소정의 장소 (예를 들어 메뉴 버튼 (85)) 에 접촉함으로써, 표시부 (42) 의 화면이 천이된다. 이 때문에, 오퍼레이터는, 도 19 에 나타내는 시공 위치 정보의 분포도 또는 전술한 시공 횟수의 분포도 중 어느 일방을 표시부 (42) 에 표시시킬 수 있다.

＜시공 관리 시스템 (200)＞

도 20 은, 본 실시형태에 관련된 시공 관리 시스템 (200) 을 나타내는 도면이다. 시공 관리 시스템 (200) 은, 전술한 시공 관리 장치 (90) 를 구비하는 유압 셔블 (100A, 100B) 에 의한 시공 상황을 관리하는 것이다. 관리되는 유압 셔블 (100) 은, 1 대이거나 복수대여도 된다. 복수대의 유압 셔블 (100) 이 관리되는 경우, 그들의 유압 셔블 (100) 은 동일한 작업 현장에서 가동하는 것이어도 되고, 상이한 작업 현장에서 가동하는 것이어도 된다. 시공 관리 시스템 (200) 은, 통신 회선 (201) 에 접속된 데이터 서버 (203) 를 가지고 있다.

통신 회선 (201) 에는, 유압 셔블 (100A, 100B) 과 안테나 (40A, 40B) 를 통하여 무선으로 통신하는 기지국 (202) 이 접속되어 있다. 이 무선 통신은, 지상파 통신 또는 위성 통신을 이용할 수 있다. 본 실시형태에 있어서, 데이터 서버 (203) 는, 유선으로 통신 회선 (201) 과 접속되어 있지만, 무선 통신에 의해 통신 회선 (201) 과 통신할 수 있게 되어 있어도 된다. 통신 회선 (201) 은, 인터넷 회선을 이용할 수 있다. 또한, 작업 현장에, 통신 회선 (201) 및 기지국 (202) 을 무선 LAN 시스템에 의해 구축하고, 데이터 서버 (203) 및 표시 장치 (206) 를 작업 현장 내의 사무소 등에 설치하도록 해도 된다.

데이터 서버 (203) 는, 처리부 (204) 의 기억부 (205) 를 구비한다. 처리부 (204) 는, 시공 계획 생성부 (204A) 와, 시공 계획 송신부 (204B) 와, 시공 위치 정보 취득부 (204C) 를 갖는다. 데이터 서버 (203) 에는, 표시 장치 (206) 가 접속되어 있다. 처리부 (204) 는, CPU 등을 구비한 컴퓨터이다. 기억부 (205) 는, RAM 및 ROM 중 적어도 일방을 포함한다. 시공 계획 생성부 (204A) 는, 유압 셔블 (100A, 100B) 의 시공 계획을 생성한다. 시공 계획 생성부 (204A) 는, 예를 들어, 유압 셔블 (100A, 100B) 의 시공 대상의 설계면을 생성하여, 기억부 (205) 에 기억시킨다. 시공 계획 송신부 (204B) 는, 시공 계획 생성부 (204A) 가 생성한 시공 계획, 즉 설계 지형 데이터를, 통신 회선 (201) 을 통하여 유압 셔블 (100A, 100B) 의 시공 관리 장치 (90) 에 송신한다. 시공 위치 정보 취득부 (204C) 는, 유압 셔블 (100A, 100B) 의 시공 관리 장치 (90) 가 생성한 시공 위치 정보를, 통신 회선 (201) 을 통하여 취득한다.

시공 관리 시스템 (200) 이 구비하는 데이터 서버 (203) 는, 유압 셔블 (100A, 100B) 로부터 시공 위치 정보를 취득하고, 기억부 (205) 에 기억시켜, 시공의 매일의 진척 상황을 관리할 수 있다. 또, 데이터 서버 (203) 는, 유압 셔블 (100A, 100B) 로부터 취득한 시공 위치 정보를 표시 장치 (206) 에, 도 19 에서 나타낸 바와 같은 그래픽 표시를 시킬 수도 있다. 이와 같이 함으로써, 데이터 서버 (203) 는, 시공의 진척 상황을 알기 쉽게 표시시킬 수 있으므로, 관리자는, 시공의 진척 상황을 용이하게 파악할 수 있다. 또, 관리자는, 시공 관리 시스템 (200) 을 이용하여 시공 관리 장치 (90) 가 생성한 시공 위치 정보를 데이터 서버 (203) 에 리얼 타임으로 취득시키는 것도 가능하다. 관리자는, 리얼 타임으로 취득한 시공 위치 정보를 이용함으로써, 다음의 작업 지시 및 시공 계획을 신속히 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터에게 연락할 수 있다. 이 연락은, 새로운 설계 지형 데이터를, 시공 계획 생성부 (204A) 에서 생성하고, 시공 계획 송신부 (204B) 로부터 통신 회선 (201) 을 통하여 유압 셔블 (100A, 100B) 의 시공 관리 장치 (90) 에 송신하는 것이다. 이와 같이 하면, 전화 또는 직접 지시라는 연락의 수단과 비교해서, 신속하고 정확하게 새로운 시공 계획 (설계 지형 데이터) 을 오퍼레이터에게 나타낼 수 있다.

이상, 시공 관리 장치 (90) 는, 유압 셔블 (100) 이 주행하고 있을 때는, 작업기 (2) 의 위치에 관한 작업기 위치 정보를 이용하지 않고 주행 장치 (5) 의 위치에 관한 주행체 위치 정보를 이용하여, 유압 셔블 (100) 의 시공 결과에 상당하는 시공 위치 정보를 생성한다. 이와 같이, 시공 관리 장치 (90) 는, 유압 셔블 (100) 의 주행 중에 작업기 (2) 가 조작된 경우라도, 주행체 위치 정보만을 이용하여 유압 셔블 (100) 의 시공 결과를 생성한다. 이 때문에, 시공 관리 장치 (90) 는, 유압 셔블 (100) 의 주행 시에 작업기 (2) 가 굴착 등의 작업을 하고 있지 않음에도 불구하고, 작업기 위치 정보가 이용되는 것을 회피할 수 있다. 그리고, 시공 관리 장치 (90) 는, 유압 셔블 (100) 이 주행 중인 경우, 유압 셔블 (100) 의 올바른 시공 결과를 나타내는 주행체 위치 정보만을 이용하여 시공 결과를 생성한다. 이상과 같이, 시공 관리 장치 (90) 는, 작업기 (2) 를 갖는 굴착 기계로서의 유압 셔블 (100) 을 이용한 정보화 시공에 있어서, 시공 결과, 즉 변화된 시공 대상의 형상을, 확실하고 고정밀도로, 신속히 구할 수 있다.

시공 관리 장치 (90) 를 이용함으로써, 시공 후의 측량도 불필요하게 되므로, 측량 작업의 수고도 저감된다. 시공 관리 장치 (90) 는, 작업기 위치 정보를 이용하는 경우, 높이 방향에 있어서의 위치가 현황보다 낮아진 경우에 시공 위치 정보를 최신 정보로 갱신하고, 새로운 주행체 위치 정보가 생성될 때마다 시공 위치 정보를 갱신한다. 이 때문에, 시공 관리 장치 (90) 는, 리얼 타임으로 시공 대상의 형상을 취득할 수 있다. 관리자는, 시공 관리 장치 (90) 가 생성한 시공 위치 정보를 이용함으로써, 다음의 작업 지시 및 시공 계획을 신속히 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터에게 나타낼 수 있다.

유압 셔블 (100) 은, 작업기 (2) 를 이용하여 굴착하는 경우, 일정한 위치에 머물러 굴착하는 경우가 많다. 이와 같은 시공에 있어서는, 유압 셔블 (100) 의 이동에 기초한 시공 위치 정보는 취득할 수 없다. 시공 관리 장치 (90) 는, 굴착 시에 있어서는, 작업기 (2) 의 위치에 관한 작업기 위치 정보를 이용하여 유압 셔블 (100) 의 시공 결과를 생성한다. 이 때문에, 유압 셔블 (100) 이 일정한 위치에 머물러 굴착하고 있어도, 시공 결과를 양호한 정밀도로 구할 수 있다. 요컨대, 시공 관리 장치 (90) 는, 유압 셔블 (100) 이 주행하고 있지 않은 장소로서 작업기 (2) 에 의해 굴착 등의 시공이 실시된 장소여도, 확실하고 정확하게 시공 위치 정보를 생성할 수 있다.

GNSS 또는 GPS 에만 의지하여 시공 결과를 취득하고자 하면, 유압 셔블 (100) 이 저속으로 주행하는 경우, GPS 센서의 검지 능력의 한계에서, 유압 셔블 (100) 이 주행하고 있음에도 불구하고 정차하고 있다고 판단되어 버려, 시공 위치 정보에 오차가 생길 가능성이 있다. 특히 유압 셔블 (100) 은, 승용차 또는 휠 로더 혹은 덤프 트럭 등의 다른 건설 기계와 비교해도 저속으로 주행한다. 이 때문에, 유압 셔블 (100) 에 있어서는, 시공 위치 정보에 오차가 생길 가능성이 보다 높아진다. 즉, 유압 셔블 (100) 이 저속으로 주행한 장소의 시공 위치 정보에서는, 시공이 되지 않았다는 결과가 얻어지거나, 오래된 시공 결과가 갱신되지 않은 채 남아 버리거나 할 가능성이 있다.

본 실시형태는, 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터의 의사에 기초하여 조작되는 주행 레버로서의 조작 레버 (또는 페달) 로서의 주행 조작 부재 (33L, 33R) 의 조작이 되었는지의 여부에 기초하여, 작업기 위치 정보와 주행체 위치 정보 중 어느 일방을 이용하여 시공 위치 정보가 생성된다. 이 때문에, 유압 셔블 (100) 의 주행과 정지를 확실하게 검출할 수 있다. 그 결과, 유압 셔블 (100) 이 저속으로 주행한 장소의 시공 위치 정보여도, 시공이 된 것을 확실하게 검출할 수 있고, 또한 오래된 시공 결과도 확실하게 갱신할 수 있다.

시공 관리 장치 (90) 는, 유압 셔블 (100) 이 굴착한 면과 굴착하지 않은 면을 작업 현장 전체로 하고, 시공 위치 정보를 최신의 것으로 갱신함으로써, 작업 현장의 최신의 지형을 취득할 수 있다. 그리고, 시공 관리 장치 (90) 는, 유압 셔블 (100) 이 작업 현장을 주행해도, 작업기 (2) 에 의해 작업 현장을 굴착해도, 작업기 위치 정보 또는 주행체 위치 정보 중 어느 일방을 시공 위치 정보로서 이용하여 갱신함으로써, 시공 현장의 지형을 항상 최신의 형상으로 갱신할 수 있다.

이상, 본 실시형태를 설명했지만, 상기 서술한 내용에 의해 본 실시형태가 한정되는 것은 아니다. 또, 상기 서술한 구성 요소에는, 당업자가 용이하게 상정할 수 있는 것, 실질적으로 동일한 것, 이른바 균등 범위의 것이 포함된다. 또한, 상기 서술한 구성 요소는 적절히 조합하는 것이 가능하다. 또한, 본 실시형태의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소의 여러 가지의 생략, 치환 또는 변경을 실시할 수 있다. 예를 들어, 작업기 (2) 는, 붐 (6), 아암 (7), 버킷 (8) 을 가지고 있지만, 작업기 (2) 에 장착되는 어태치먼트는 이것에 한정되지 않고, 버킷 (8) 에는 한정되지 않는다.

1 : 차량 본체
2 : 작업기
3 : 상부 선회체
5 : 주행 장치
5a, 5b : 크롤러 트랙
5c : 유압 모터
8 : 버킷
8B : 날
8T : 날끝
9 : 자세 검출부
16 : 제 1 스트로크 센서
17 : 제 2 스트로크 센서
18 : 제 3 스트로크 센서
19 : 위치 검출부
21, 22 : 안테나 (GNSS 안테나)
23 : 3 차원 위치 센서
25 : 조작 장치
27 : 차량 제어 장치
31L, 31R : 작업기 조작 부재
32L, 32R : 작업기 조작 검출부
33L, 33R : 주행 조작 부재
34L, 34R : 주행 조작 검출부
37D : 주행용 제어 밸브
37W : 작업용 제어 밸브
37Slf, 37Slb, 37Srf, 37Srb : 유압 센서
37SBM, 37SBK, 37SAM, 37SRM : 유압 센서
38 : 표시 입력 장치
39 : 표시 제어 장치
40 : 통신부
40A : 안테나
45 : 설계면
70 : 목표면
90 : 굴착 기계의 시공 관리 장치 (시공 관리 장치)
91 : 처리부
91A : 작업기 위치 정보 생성부
91B : 주행체 위치 정보 생성부
91C : 시공 위치 정보 생성부
92 : 기억부
100, 100A, 100B : 유압 셔블
200 : 시공 관리 시스템
203 : 데이터 서버
204 : 처리부
204A : 시공 계획 생성부
204B : 시공 계획 송신부
204C : 시공 위치 정보 취득부
205 : 기억부
CC : 접지면
COG : 글로벌 좌표계
COM : 차량 본체 좌표계
FD : 이동 방향
Lb : 작업기측 현황 갱신 라인
Lc, Lc＿n : 주행체측 현황 갱신 라인
LTD : 전후 방향
Mv : 이동량
P1, P2 : 설치 위치
P3 : 날끝 위치
P4, P4＿m : 선회 중심 위치
Zr : 선회 중심축

Claims

작업기와, 상기 작업기가 장착되는 선회체와, 상기 선회체를 탑재하여 주행하는 주행체를 갖는 굴착 기계가 시공한 결과에 관한 정보를 생성하는 시공 관리 장치로서,
상기 굴착 기계의 현재 위치 및 자세에 관한 정보를 검출하는 차량 상태 검출부와,
상기 차량 상태 검출부의 검출 결과에 기초하여, 상기 작업기의 위치에 관한 정보인 작업기 위치 정보를 구하는 작업기 위치 정보 생성부와,
상기 차량 상태 검출부의 검출 결과에 기초하여, 상기 주행체의 위치에 관한 정보인 주행체 위치 정보를 구하는 주행체 위치 정보 생성부와,
상기 작업기 위치 정보 또는 상기 주행체 위치 정보 중 어느 일방을 이용하여, 변화한 시공 대상을 나타내는 정보인 시공 위치 정보를 생성하는 것이며, 상기 굴착 기계가 주행하고 있을 때는, 상기 작업기 위치 정보를 이용하지 않고 상기 주행체 위치 정보를 이용하여 상기 시공 위치 정보를 생성하는 시공 위치 정보 생성부를 포함하는, 굴착 기계의 시공 관리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 시공 위치 정보 생성부는,
상기 주행체가 정지하고 있을 때에는, 상기 작업기 위치 정보를 이용하여 상기 시공 위치 정보를 생성하는, 굴착 기계의 시공 관리 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 주행체의 동작을 제어하는 조작부 및 상기 조작부의 조작을 검출하는 조작 검출부를 가지며,
상기 시공 위치 정보 생성부는, 상기 주행체를 주행시키기 위한 조작을 상기 조작 검출부가 검출했을 때에, 상기 주행체 위치 정보를 이용하여 상기 시공 위치 정보를 생성하고, 상기 주행체를 정지시키기 위한 조작을 상기 조작 검출부가 검출했을 때에, 상기 작업기 위치 정보를 이용하여 상기 시공 위치 정보를 생성하는, 굴착 기계의 시공 관리 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 조작부는, 파일럿압 방식의 조작 레버 또는 페달인, 굴착 기계의 시공 관리 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시공 위치 정보 생성부는,
상기 작업기 위치 정보를 이용하는 경우, 상기 작업기 위치 정보 생성부가 생성한 현시점의 작업기 위치 정보가, 이미 존재하는 상기 시공 위치 정보의 높이 방향에 있어서의 위치보다 작아졌을 때에, 상기 시공 위치 정보를 상기 현시점의 작업기 위치 정보로 갱신하는, 굴착 기계의 시공 관리 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시공 위치 정보 생성부는,
상기 주행체 위치 정보를 이용하는 경우, 상기 시공 위치 정보를, 상기 주행체 위치 정보 생성부가 생성한 현시점의 주행체 위치 정보로 갱신하는, 굴착 기계의 시공 관리 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작업기 위치 정보는, 상기 작업기에 장착된 버킷의 날끝의 위치에 관한 정보인, 굴착 기계의 시공 관리 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주행체 위치 정보 생성부는,
상기 굴착 기계가 주행한 이동 방향에 기초하여 상기 주행체 위치 정보를 생성하는, 굴착 기계의 시공 관리 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시공 위치 정보 생성부는, 상기 굴착 기계가 구비하는 표시 장치에 상기 시공 위치 정보를 표시하는, 굴착 기계의 시공 관리 장치.
작업기와, 상기 작업기가 장착되는 선회체와, 상기 선회체를 탑재하여 주행하는 주행체를 갖는 유압 셔블이 시공한 결과에 관한 정보를 생성하는 시공 관리 장치로서,
상기 유압 셔블의 현재 위치 및 자세에 관한 정보를 검출하는 차량 상태 검출부와,
상기 차량 상태 검출부의 검출 결과에 기초하여, 상기 작업기의 위치에 관한 정보인 작업기 위치 정보를 구하는 작업기 위치 정보 생성부와,
상기 차량 상태 검출부의 검출 결과에 기초하여, 상기 주행체의 위치에 관한 정보인 주행체 위치 정보를 구하는 주행체 위치 정보 생성부와,
상기 주행체의 동작을 제어하는 파일럿압 방식의 주행 레버와,
상기 주행 레버에 대한 입력을 검출하는 조작 검출부와,
상기 작업기 위치 정보 또는 상기 주행체 위치 정보 중 어느 일방을 이용하여, 변화한 시공 대상을 나타내는 정보인 시공 위치 정보를 생성하는 시공 위치 정보 생성부를 포함하고,
상기 시공 위치 정보 생성부는, 상기 주행체를 주행시키는 취지의 입력을 상기 조작 검출부가 검출했을 때에, 상기 주행체 위치 정보를 이용하여 상기 시공 위치 정보를 생성하고, 상기 주행체를 정지시키는 취지의 입력을 상기 조작 검출부가 검출했을 때에, 상기 작업기 위치 정보를 이용하여 상기 시공 위치 정보를 생성하는, 유압 셔블의 시공 관리 장치.
작업기와,
상기 작업기가 장착되는 선회체와,
상기 선회체를 탑재하여 주행하는 주행체와,
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 굴착 기계의 시공 관리 장치를 구비한, 굴착 기계.
제 11 항에 기재된 굴착 기계의 시공 계획을 생성하는 시공 계획 생성부와,
상기 시공 계획을, 상기 굴착 기계의 시공 관리 장치에 송신하는 시공 계획 송신부와,
상기 굴착 기계의 시공 관리 장치가 생성한 상기 시공 위치 정보를 취득하는 시공 위치 정보 취득부를 포함하는, 시공 관리 시스템.