KR101839467B1

KR101839467B1 - 건설 기계의 제어 시스템, 건설 기계, 및 건설 기계의 제어 방법

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Publication number: KR101839467B1
Application number: KR1020177001405A
Authority: KR
Inventors: 쓰토무 이와무라; 진 기타지마; 요시로 이와사키; 유토 후지이; 다카시 요코오
Original assignee: 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2018-03-16
Anticipated expiration: 2036-05-31
Also published as: DE112016000072T5; US10017913B2; DE112016000072B4; JPWO2016186219A1; WO2016186219A1; JP6099834B1; KR20170136489A; CN106460362A; US20170342679A1; CN106460362B

Abstract

건설 기계의 제어 시스템은, 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 목표 시공 지형을 생성하는 목표 시공 지형 생성부와, 상기 버킷과 상기 목표 시공 지형과의 거리와, 상기 암 및 상기 버킷 중 적어도 한쪽의 동작 상태에 기초하여, 상기 붐축, 상기 암축, 및 상기 버킷축 중 1개 이상과 직교하는 작업기 동작 평면에 있어서 상기 작업기를 구동시키기 위한 지령을 출력하는 작업기 제어 지령 결정부와, 상기 버킷과 상기 목표 시공 지형과의 거리와, 상기 버킷의 틸트 회전 상태에 기초하여, 상기 틸트축을 중심으로 상기 버킷을 틸트 제어하기 위한 지령을 출력하는 틸트 제어 지령 결정부를 구비한다.

Description

건설 기계의 제어 시스템, 건설 기계, 및 건설 기계의 제어 방법{CONSTRUCTION MACHINERY CONTROL SYSTEM, CONSTRUCTION MACHINERY, AND CONSTRUCTION MACHINERY CONTROL METHOD}

본 발명은, 건설 기계의 제어 시스템, 건설 기계, 및 건설 기계의 제어 방법에 관한 것이다.

유압 셔블(hydraulic shovel)과 같은 건설 기계에 관한 기술 분야에 있어서, 특허 문헌 1에 개시되어 있는 것과 같은, 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 목표 시공 지형을 따라 버킷(bucket)의 날끝(blade tip)이 이동하도록 작업기(work machine)를 제어하는 건설 기계가 알려져 있다.

본 명세서에 있어서는, 목표 시공 지형을 따라 버킷이 이동하도록 작업기(work implement)의 붐(boom) 실린더, 암(arm) 실린더, 및 버킷 실린더 중 하나 이상을 제어하는 것을, 정지(整地) 어시스트 제어라고 하기로 한다. 정지 어시스트 제어에 있어서는, 버킷과 목표 시공 지형과의 거리로부터 버킷의 목표 속도가 결정되고, 결정된 버킷의 목표 속도와 오퍼레이터에 의한 암 조작량 및 버킷 조작량 중 적어도 한쪽에 기초하여 도출되는 버킷의 이동 속도에 기초하여, 붐의 목표 속도가 산출되고, 산출된 붐의 목표 속도에 기초하여 붐 실린더가 제어된다.

국제 공개 제2014/167718호

틸트축(tilt axis)을 중심으로 버킷이 회전하는 틸트식 버킷을 가지는 건설 기계가 알려져 있다. 경사진 목표 시공 지형을 틸트식 버킷으로 시공하는 경우에도, 경사진 목표 시공 지형을 따라 틸트식 버킷을 이동할 수 있는 기술이 요망된다. 그러나, 종래의 정지 어시스트 제어를 틸트식 버킷에 단지 적용한 경우, 오퍼레이터에 의한 틸트 조작량에 기초하여 도출되는 버킷의 이동 속도에 기초하여 붐의 목표 속도가 산출되면, 틸트식 버킷을 목표 시공 지형을 따라 이동시키는 것이 곤란해질 가능성이 있다.

본 발명의 태양(態樣)은, 틸트식 버킷을 사용하여 경사진 목표 시공 지형을 양호한 정밀도로 시공할 수 있는 건설 기계의 제어 시스템, 건설 기계, 및 건설 기계의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1 태양에 따르면, 붐축을 중심으로 차체에 대하여 회전 가능한 붐과, 상기 붐축과 평행한 암축을 중심으로 상기 붐에 대하여 회전 가능한 암과, 상기 암축과 평행한 버킷축 및 상기 버킷축과 직교하는 틸트축의 각각을 중심으로 상기 암에 대하여 회전 가능한 버킷을 포함하는 작업기를 구비하는 건설 기계의 제어 시스템으로서, 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 목표 시공 지형을 생성하는 목표 시공 지형 생성부와, 상기 버킷과 상기 목표 시공 지형과의 거리와, 상기 암 및 상기 버킷 중 적어도 한쪽의 동작 상태에 기초하여, 상기 붐축, 상기 암축, 및 상기 버킷축 중 1개 이상과 직교하는 작업기 동작 평면에 있어서 상기 작업기를 구동시키기 위한 지령을 출력하는 작업기 제어 지령 결정부와, 상기 버킷과 상기 목표 시공 지형과의 거리와, 상기 버킷의 틸트 회전 상태에 기초하여, 상기 틸트축을 중심으로 상기 버킷을 틸트 제어하기 위한 지령을 출력하는 틸트 제어 지령 결정부를 구비하는 건설 기계의 제어 시스템이 제공된다.

본 발명의 제2 태양에 따르면, 상부 선회체(旋回體)와, 상기 상부 선회체를 지지하는 하부 주행체와, 상기 붐과 상기 암과 상기 버킷을 포함하고, 상기 상부 선회체에 지지되는 작업기와, 제1 태양의 건설 기계의 제어 시스템을 구비하는 건설 기계가 제공된다.

본 발명의 제3 태양에 따르면, 붐축을 중심으로 차체에 대하여 회전 가능한 붐과, 상기 붐축과 평행한 암축을 중심으로 상기 붐에 대하여 회전 가능한 암과, 상기 암축과 평행한 버킷축 및 상기 버킷축과 직교하는 틸트축의 각각을 중심으로 상기 암에 대하여 회전 가능한 버킷을 포함하는 작업기를 구비하는 건설 기계의 제어 방법으로서, 상기 버킷과 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 목표 시공 지형과의 거리와, 상기 암 및 상기 버킷 중 적어도 한쪽의 동작 상태에 기초하여, 상기 붐축, 상기 암축, 및 상기 버킷축 중 1개 이상과 직교하는 작업기 동작 평면에 있어서 상기 작업기를 구동시키기 위한 지령을 출력하는 것과, 상기 버킷과 상기 목표 시공 지형과의 거리와, 상기 버킷의 틸트 회전 상태에 기초하여, 상기 틸트축을 중심으로 상기 버킷을 틸트 제어하기 위한 지령을 출력하는 것을 포함하는 건설 기계의 제어 방법이 제공된다.

본 발명의 태양에 의하면, 틸트식 버킷을 사용하여 경사진 목표 시공 지형을 양호한 정밀도로 시공할 수 있는 건설 기계의 제어 시스템, 건설 기계, 및 건설 기계의 제어 방법이 제공된다.

도 1은, 본 실시형태에 관한 건설 기계의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 2는, 본 실시형태에 관한 버킷의 일례를 나타낸 측단면도이다.
도 3은, 본 실시형태에 관한 버킷의 일례를 나타낸 정면도이다.
도 4는, 본 실시형태에 관한 유압 셔블을 모식적으로 나타낸 측면도이다.
도 5는, 본 실시형태에 관한 유압 셔블을 모식적으로 나타낸 배면도이다.
도 6은, 본 실시형태에 관한 유압 셔블을 모식적으로 나타낸 평면도이다.
도 7은, 본 실시형태에 관한 버킷을 모식적으로 나타낸 측면도이다.
도 8은, 본 실시형태에 관한 버킷을 모식적으로 나타낸 정면도이다.
도 9는, 본 실시형태에 관한 유압(油壓) 시스템의 일례를 나타낸 모식도이다.
도 10은, 본 실시형태에 관한 유압 시스템의 일례를 나타낸 모식도이다.
도 11은, 본 실시형태에 관한 유압 시스템의 일례를 나타낸 모식도이다.
도 12는, 본 실시형태에 관한 제어 시스템의 일례를 나타낸 기능 블록도이다.
도 13은, 본 실시형태에 관한 버킷에 설정되는 규정점의 일례를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 14는, 본 실시형태에 관한 목표 시공 데이터의 일례를 나타낸 모식도이다.
도 15는, 본 실시형태에 관한 목표 시공 지형의 일례를 나타낸 모식도이다.
도 16은, 본 실시형태에 관한 틸트 동작 평면의 일례를 나타낸 모식도이다.
도 17은, 본 실시형태에 관한 유압 셔블의 제어 방법의 일례를 설명하기 위한 모식도이다.
도 18은, 본 실시형태에 관한 수직 거리와 목표 속도와의 관계의 일례를 나타낸 도면이다.
도 19는, 본 실시형태에 관한 동작 거리와 제한 속도와의 관계의 일례를 나타낸 도면이다.
도 20은, 본 실시형태에 관한 동작 거리와 제한 속도와의 관계의 일례를 나타낸 도면이다.
도 21은, 본 실시형태에 관한 유압 셔블의 제어 방법의 일례를 나타낸 플로우차트이다.
도 22는, 본 실시형태에 관한 버킷의 작용을 설명하기 위한 모식도이다.
도 23은, 본 실시형태에 관한 버킷의 작용을 설명하기 위한 모식도이다.
도 24는, 본 실시형태에 관한 유압 셔블의 제어 방법의 일례를 설명하기 위한 모식도이다.

이하, 본 발명에 관한 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 이하에서 설명하는 각각의 실시형태의 구성 요소는, 적절히 조합시키는 것이 가능하다. 또한, 일부의 구성 요소를 이용하지 않을 경우도 있다.

이하의 설명에 있어서는, 글로벌 좌표계(XgYgZg 좌표계) 및 로컬 좌표계(XYZ좌표계)를 설정하여 각 부의 위치 관계에 대하여 설명한다. 글로벌 좌표계란, 전지구 측위 시스템(Global Positioning System: GPS)과 같은 전지구 항법 위성 시스템(Global Navigation Satellite System: GNSS)에 의해 규정되는 절대 위치를 나타내는 좌표계이다. 로컬 좌표계란, 건설 기계의 기준 위치에 대한 상대(相對) 위치를 나타내는 좌표계이다.

[건설 기계]

도 1은, 본 실시형태에 관한 건설 기계(100)의 일례를 나타낸 사시도이다. 본 실시형태에 있어서는, 건설 기계(100)가 유압 셔블인 예에 대하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서는, 건설 기계(100)를 적절히, 유압 셔블(100)이라고 한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 유압 셔블(100)은, 유압에 의해 작동하는 작업기(1)와, 작업기(1)를 지지하는 차체인 상부 선회체(2)와, 상부 선회체(2)를 지지하는 주행 장치인 하부 주행체(3)와, 작업기(1)를 조작하기 위한 조작 장치(30)와, 작업기(1)를 제어하는 제어 장치(50)를 구비한다. 상부 선회체(2)는, 하부 주행체(3)에 지지된 상태로 선회축(旋回軸) RX를 중심으로 선회할 수 있다.

상부 선회체(2)는, 오퍼레이터가 탑승하는 운전실(4)과, 엔진 및 유압 펌프가 수용되는 기계실(5)을 가진다. 운전실(4)은, 오퍼레이터가 착석하는 운전석(4S)을 가진다. 기계실(5)은, 운전실(4)의 후방에 배치된다.

하부 주행체(3)는, 한 쌍의 크롤러(crawler)(3C)를 가진다. 크롤러(3C)의 회전에 의해, 유압 셔블(100)이 주행한다. 그리고, 하부 주행체(3)가 타이어를 가져도 된다.

작업기(1)는, 상부 선회체(2)에 지지된다. 작업기(1)는, 붐 핀(boom pin)을 통하여 상부 선회체(2)에 연결되는 붐(6)과, 암 핀(arm pin)을 통하여 붐(6)에 연결되는 암(7)과, 버킷 핀(bucket pin) 및 틸트 핀을 통하여 암(7)에 연결되는 버킷(8)을 가진다. 버킷(8)은, 날끝(9)을 가진다. 본 실시형태에 있어서, 버킷(8)의 날끝(9)은, 버킷(8)에 설치된 스트레이트 형상의 날의 선단부이다. 그리고, 버킷(8)의 날끝(9)은, 버킷(8)에 설치된 볼록형상의 날의 선단부라도 된다.

붐(6)은, 회전축인 붐축 AX1을 중심으로 상부 선회체(2)에 대하여 회전 가능하다. 암(7)은, 회전축인 암축 AX2를 중심으로 붐(6)에 대하여 회전 가능하다. 버킷(8)은, 회전축인 버킷축 AX3 및 버킷축 AX3과 직교하는 회전축인 틸트축 AX4의 각각을 중심으로 암(7)에 대하여 회전 가능하다. 회전축 AX1과 회전축 AX2와 회전축 AX3과는 평행이다. 회전축 AX1, AX2, AX3과 선회축 RX와 평행한 축은 직교한다. 회전축 AX1, AX2, AX3은, 로컬 좌표계의 Y축과 평행이다. 선회축 RX는, 로컬 좌표계의 Z축과 평행이다. 회전축 AX1, AX2, AX3과 평행한 방향은, 상부 선회체(2)의 차폭 방향을 나타낸다. 선회축 RX와 평행한 방향은, 상부 선회체(2)의 상하 방향을 나타낸다. 회전축 AX1, AX2, AX3 및 선회축 RX의 양쪽과 직교하는 방향은, 상부 선회체(2)의 전후 방향을 나타낸다. 운전석(4S)에 착석한 오퍼레이터를 기준으로 하여 작업기(1)가 존재하는 방향이 전방이다.

작업기(1)는, 유압 실린더(10)가 발생하는 동력에 의해 작동한다. 유압 실린더(10)는, 붐(6)을 작동시키는 붐 실린더(11)와, 암(7)을 작동시키는 암 실린더(12)와, 버킷(8)을 작동시키는 버킷 실린더(13) 및 틸트 실린더(14)를 포함한다.

또한, 작업기(1)는, 붐 실린더(11)의 구동량을 나타내는 붐 스트로크를 검출하는 붐 스트로크 센서(16)와, 암 실린더(12)의 구동량을 나타내는 암 스트로크를 검출하는 암 스트로크 센서(17)와, 버킷 실린더(13)의 구동량을 나타내는 버킷 스트로크를 검출하는 버킷 스트로크 센서(18)와, 틸트 실린더(14)의 구동량을 나타내는 틸트 스트로크를 검출하는 틸트 스트로크 센서(19)를 가진다. 붐 스트로크 센서(16)는, 붐 실린더(11)에 배치된다. 암 스트로크 센서(17)는, 암 실린더(12)에 배치된다. 버킷 스트로크 센서(18)는, 버킷 실린더(13)에 배치된다. 틸트 스트로크 센서(19)는, 틸트 실린더(14)에 배치된다.

조작 장치(30)는, 운전실(4)에 배치된다. 조작 장치(30)는, 유압 셔블(100)의 오퍼레이터에 의해 조작되는 조작 부재를 포함한다. 오퍼레이터는, 조작 장치(30)를 조작하여, 작업기(1)를 작동시킨다. 본 실시형태에 있어서, 조작 장치(30)는, 우측 작업기 조작 레버(30R)와, 좌측 작업기 조작 레버(30L)와, 틸트 조작 레버(30T)와, 조작 페달(30F)을 포함한다.

중립 위치에 있는 우측 작업기 조작 레버(30R)가 전방으로 조작되면, 붐(6)이 하강 동작하고, 후방으로 조작되면, 붐(6)이 상승 동작한다. 중립 위치에 있는 우측 작업기 조작 레버(30R)가 우측으로 조작되면, 버킷(8)이 덤프하고, 좌측 방향으로 조작되면, 버킷(8)이 굴삭한다.

중립 위치에 있는 좌측 작업기 조작 레버(30L)가 전방으로 조작되면, 암(7)이 덤프하고, 후방으로 조작되면, 암(7)이 굴삭한다. 중립 위치에 있는 좌측 작업기 조작 레버(30L)가 우측으로 조작되면, 상부 선회체(2)가 우측 선회(旋回)하고, 좌측 방향으로 조작되면, 상부 선회체(2)가 좌측 선회한다.

그리고, 우측 작업기 조작 레버(30R) 및 좌측 작업기 조작 레버(30L)의 조작 방향과, 작업기(1)의 동작 방향 및 상부 선회체(2)의 선회 방향의 관계는, 전술한 관계가 아니어도 된다.

제어 장치(50)는, 컴퓨터 시스템을 포함한다. 제어 장치(50)는, CPU(Central Processing Unit)와 같은 프로세서와, ROM(Read Only Memory)와 같은 불휘발성 메모리 및 RAM(Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리를 포함하는 기억 장치와, 입출력 인터페이스 장치를 가진다.

[버킷]

다음에, 본 실시형태에 관한 버킷(8)에 대하여 설명한다. 도 2는, 본 실시형태에 관한 버킷(8)의 일례를 나타낸 측단면도이다. 도 3은, 본 실시형태에 관한 버킷(8)의 일례를 나타낸 정면도이다. 본 실시형태에 있어서, 버킷(8)은, 틸트식 버킷이다.

도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 작업기(1)는, 버킷축 AX3 및 버킷축 AX3와 직교하는 틸트축 AX4의 각각을 중심으로 암(7)에 대하여 회전 가능한 버킷(8)을 가진다. 버킷(8)은, 버킷 핀(8B)을 통하여 암(7)에 회전 가능하게 연결된다. 또한, 버킷(8)은, 틸트 핀(8T)을 통하여 암(7)에 회전 가능하게 지지된다.

버킷(8)은, 접속 부재(90)를 통하여, 암(7)의 선단부에 접속된다. 버킷 핀(8B)은, 암(7)과 접속 부재(90)를 연결한다. 틸트 핀(8T)은, 접속 부재(90)와 버킷(8)을 연결한다. 버킷(8)은, 접속 부재(90)를 통하여, 암(7)에 회전 가능하게 접속된다.

버킷(8)은, 바닥판(81)과, 배면판(82)과, 상판(83)과, 측판(84)과, 측판(85)을 포함한다. 버킷(8)은, 상판(83)의 상부에 설치된 브래킷(bracket)(87)을 가진다. 브래킷(87)은, 상판(83)의 전후 위치에 설치된다. 브래킷(87)은, 접속 부재(90) 및 틸트 핀(8T)과 연결된다.

접속 부재(90)는, 플레이트 부재(91)와, 플레이트 부재(91)의 상면에 설치된 브래킷(92)과, 플레이트 부재(91)의 하면에 설치된 브래킷(93)을 가진다. 브래킷(92)은, 암(7) 및 제2 링크 핀(95P)과 연결된다. 브래킷(93)은 브래킷(87)의 상부에 설치되고, 틸트 핀(8T) 및 브래킷(87)과 연결된다.

버킷 핀(8B)은, 접속 부재(90)의 브래킷(92)과 암(7)의 선단부를 연결한다. 틸트 핀(8T)은, 접속 부재(90)의 브래킷(93)과 버킷(8)의 브래킷(87)을 연결한다. 접속 부재(90) 및 버킷(8)은, 암(7)에 대하여 버킷축 AX3를 중심으로 회전 가능하다. 버킷(8)은, 접속 부재(90)에 대하여 틸트축 AX4를 중심으로 회전 가능하다.

작업기(1)는, 제1 링크 핀(94P)을 통하여 암(7)에 회전 가능하게 접속되는 제1 링크 부재(94)와, 제2 링크 핀(95P)을 통하여 브래킷(92)에 회전 가능하게 접속되는 제2 링크 부재(95)를 가진다. 제1 링크 부재(94)의 기단부(基端部)가 제1 링크 핀(94P)을 통하여 암(7)에 접속된다. 제2 링크 부재(95)의 기단부가 제2 링크 핀(95P)을 통하여 브래킷(92)에 접속된다. 제1 링크 부재(94)의 선단부와 제2 링크 부재(95)의 선단부가, 버킷 실린더 탑 핀(96)을 통하여 연결된다.

버킷 실린더(13)의 선단부는, 버킷 실린더 탑 핀(96)을 통하여, 제1 링크 부재(94)의 선단부 및 제2 링크 부재(95)의 선단부와 회전 가능하게 접속된다. 버킷 실린더(13)가 신축되도록 작동하면, 접속 부재(90)는 버킷(8)과 함께 버킷축 AX3를 중심으로 회전한다.

틸트 실린더(14)는, 접속 부재(90)에 설치된 브래킷(97) 및 버킷(8)에 설치된 브래킷(88)의 각각에 접속된다. 틸트 실린더(14)의 로드가 핀을 통하여 브래킷(97)에 접속된다. 틸트 실린더(14)의 본체부가 핀을 통하여 브래킷(88)에 접속된다. 틸트 실린더(14)가 신축되도록 작동하면, 버킷(8)은 틸트축 AX4를 중심으로 회전한다. 그리고, 본 실시형태에 관한 틸트 실린더(14)의 접속 구조는 일례이며 이에 한정되지 않는다.

이와 같이, 버킷(8)은, 버킷 실린더(13)의 작동에 의해, 버킷축 AX3를 중심으로 회전한다. 버킷(8)은, 틸트 실린더(14)의 작동에 의해, 틸트축 AX4를 중심으로 회전한다. 버킷(8)이 버킷축 AX3를 중심으로 회전하면, 틸트 핀(8T)은 버킷(8)과 함께 회전한다.

[검출 시스템]

다음에, 본 실시형태에 관한 유압 셔블(100)의 검출 시스템(400)에 대하여 설명한다. 도 4는, 본 실시형태에 관한 유압 셔블(100)을 모식적으로 나타낸 측면도이다. 도 5는, 본 실시형태에 관한 유압 셔블(100)을 모식적으로 나타낸 배면도이다. 도 6은, 본 실시형태에 관한 유압 셔블(100)을 모식적으로 나타낸 평면도이다. 도 7은, 본 실시형태에 관한 버킷(8)을 모식적으로 나타낸 측면도이다. 도 8은, 본 실시형태에 관한 버킷(8)을 모식적으로 나타낸 정면도이다.

도 4, 도 5, 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 검출 시스템(400)은, 상부 선회체(2)의 위치를 산출하는 위치 연산 장치(20)와, 작업기(1)의 각도를 산출하는 작업기 각도 연산 장치(24)를 가진다.

위치 연산 장치(20)는, 상부 선회체(2)의 위치를 검출하는 차체 위치 연산기(21)와, 상부 선회체(2)의 자세를 검출하는 자세 연산기(22)와, 상부 선회체(2)의 방위를 검출하는 방위 연산기(23)를 포함한다.

차체 위치 연산기(21)는, GPS 수신기를 포함한다. 차체 위치 연산기(21)는, 상부 선회체(2)에 설치된다. 차체 위치 연산기(21)는, 글로벌 좌표계에 의해 규정되는 상부 선회체(2)의 절대 위치 Pg를 검출한다. 상부 선회체(2)의 절대 위치 Pg는, Xg축 방향의 좌표 데이터, Yg축 방향의 좌표 데이터, 및 Zg축 방향의 좌표 데이터를 포함한다.

상부 선회체(2)에 복수의 GPS 안테나(21A)가 설치된다. GPS 안테나(21A)는, GPS 위성으로부터 전파를 수신하여, 수신한 전파에 기초하여 생성한 신호를 차체 위치 연산기(21)에 출력한다. 차체 위치 연산기(21)는, GPS 안테나(21A)로부터 공급된 신호에 기초하여, 글로벌 좌표계에 의해 규정되는 GPS 안테나(21A)가 설치되어 있는 위치 Pr을 검출한다. 차체 위치 연산기(21)는, GPS 안테나(21A)가 설치되어 있는 위치 Pr에 기초하여, 상부 선회체(2)의 절대 위치 Pg를 검출한다.

GPS 안테나(21A)는, 차폭 방향으로 2개 설치된다. 차체 위치 연산기(21)는, 한쪽의 GPS 안테나(21A)가 설치되어 있는 위치 Pra 및 다른 쪽의 GPS 안테나(21A)가 설치되어 있는 위치 Prb의 각각을 검출한다. 차체 위치 연산기(21)는, 위치 Pra 및 위치 Prb 중 적어도 한쪽에 기초하여 연산 처리를 실시하여, 상부 선회체(2)의 절대 위치 Pg를 산출한다. 본 실시형태에 있어서, 상부 선회체(2)의 절대 위치 Pg는, 위치 Pra이다. 그리고, 상부 선회체(2)의 절대 위치 Pg는, 위치 Prb라도 되고, 위치 Pra와 위치 Prb와의 사이의 위치라도 된다.

자세 연산기(22)는, 관성 계측 장치(Inertial Measurement Unit: IMU)를 포함한다. 자세 연산기(22)는, 상부 선회체(2)에 설치된다. 자세 연산기(22)는, 글로벌 좌표계에 의해 규정되는 수평면(XgYg 평면)에 대한 상부 선회체(2)의 경사 각도를 산출한다. 수평면에 대한 상부 선회체(2)의 경사 각도는, 차폭 방향에서의 상부 선회체(2)의 경사 각도를 나타내는 롤 각도 θ1과, 전후 방향에서의 상부 선회체(2)의 경사 각도를 나타내는 피치 각도 θ2를 포함한다.

방위 연산기(23)는, 한쪽의 GPS 안테나(21A)가 설치되어 있는 위치 Pra와 다른 쪽의 GPS 안테나(21A)가 설치되어 있는 위치 Prb에 기초하여, 글로벌 좌표계에 의해 규정되는 기준 방위에 대한 상부 선회체(2)의 방위를 산출한다. 기준 방위는, 예를 들면, 북쪽이다. 방위 연산기(23)는, 위치 Pra와 위치 Prb에 기초하여 연산 처리를 실시하여, 기준 방위에 대한 상부 선회체(2)의 방위를 산출한다. 방위 연산기(23)는, 위치 Pra와 위치 Prb를 연결하는 직선을 산출하고, 산출한 직선과 기준 방위가 이루는 각도에 기초하여, 기준 방위에 대한 상부 선회체(2)의 방위를 산출한다. 기준 방위에 대한 상부 선회체(2)의 방위는, 기준 방위와 상부 선회체(2)의 방위가 이루는 각도를 나타내는 요 각도(yaw angle) θ3를 포함한다.

도 4, 도 7, 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 작업기 각도 연산 장치(24)는, 붐 스트로크 센서(16)에 의해 검출된 붐 스트로크에 기초하여, 로컬 좌표계의 Z축에 대하는 붐(6)의 경사 각도를 나타내는 붐 각도 α를 산출한다. 작업기 각도 연산 장치(24)는, 암 스트로크 센서(17)에 의해 검출된 암 스트로크에 기초하여, 붐(6)에 대한 암(7)의 경사 각도를 나타내는 암 각도 β를 산출한다. 작업기 각도 연산 장치(24)는, 버킷 스트로크 센서(18)에 의해 검출된 버킷 스트로크에 기초하여, 암(7)에 대한 버킷(8)의 날끝(9)의 경사 각도를 나타내는 버킷 각도 γ를 산출한다. 작업기 각도 연산 장치(24)는, 틸트 스트로크 센서(19)에 의해 검출된 틸트 스트로크에 기초하여, XY 평면에 대한 버킷(8)의 경사 각도를 나타내는 틸트 각도(tilt angle) δ를 산출한다. 작업기 각도 연산 장치(24)는, 붐 스트로크 센서(16)에 의해 검출된 붐 스트로크, 암 스트로크 센서(17)에 의해 검출된 암 스트로크, 및 버킷 스트로크 센서(18)에 의해 검출된 틸트 스트로크에 기초하여, XY 평면에 대한 틸트축 AX4의 경사 각도를 나타내는 틸트축 각도 ε를 산출한다.

그리고, 붐 각도 α, 암 각도 β, 버킷 각도 γ, 틸트 각도 δ, 및 틸트축 각도 ε는, 스트로크 센서를 이용하지 않고, 예를 들면, 작업기(10)에 설치된 각도 센서에 의해 검출되어도 된다. 또한, 스테레오 카메라 또는 레이저 스캐너로 작업기(10)의 각도가 광학적으로 검출되고, 그 검출 결과를 사용하여, 붐 각도 α, 암 각도 β, 버킷 각도 γ, 틸트 각도 δ, 및 틸트축 각도 ε가 산출되어도 된다.

[유압 시스템]

다음에, 본 실시형태에 관한 유압 셔블(100)의 유압 시스템(300)의 일례에 대하여 설명한다. 도 9, 도 10, 및 도 11은, 본 실시형태에 관한 유압 시스템(300)의 일례를 나타낸 모식도이다. 붐 실린더(11), 암 실린더(12), 버킷 실린더(13), 및 틸트 실린더(14)를 포함하는 유압 실린더(10)는, 유압 시스템(300)에 의해 구동한다. 유압 시스템(300)은, 유압 실린더(10)에 작동유를 공급하여, 유압 실린더(10)를 구동한다. 유압 시스템(300)은, 유량(流量) 제어 밸브(25)를 가진다. 유량 제어 밸브(25)는, 유압 실린더(10)에 대한 작동유의 공급량 및 작동유가 흐르는 방향을 제어한다. 유압 실린더(10)는, 캡측 오일실(10A) 및 로드측 오일실(10B)을 가진다. 캡측 오일실(10A)은, 실린더 헤드 커버와 피스톤과의 사이의 공간이다. 로드측 오일실(10B)은, 피스톤 로드가 배치되는 공간이다. 오일 통로(35A)를 통하여 캡측 오일실(10A)에 작동유가 공급되는 것에 의해, 유압 실린더(10)가 신장된다. 오일 통로(35B)를 통하여 로드측 오일실(10B)에 작동유가 공급되는 것에 의해, 유압 실린더(10)가 수축된다.

도 9는, 암 실린더(12)를 작동시키는 유압 시스템(300)의 일례를 나타낸 모식도이다. 유압 시스템(300)은, 작동유를 공급하는 가변(可變) 용량형의 메인 유압 펌프(31)와, 파일럿 오일을 공급하는 파일럿압 펌프(32)와, 파일럿 오일이 흐르는 오일 통로(33A, 33B)와, 오일 통로(33A, 33B)에 배치된 압력 센서(34A, 34B)와, 유량 제어 밸브(25)에 작용하는 파일럿압을 조정하는 제어 밸브(37A, 37B)와, 유량 제어 밸브(25)에 대한 파일럿압을 조정하는 우측 작업기 조작 레버(30R) 및 좌측 작업기 조작 레버(30L)를 포함하는 조작 장치(30)와, 제어 장치(50)를 구비한다. 조작 장치(30)의 우측 작업기 조작 레버(30R) 및 좌측 작업기 조작 레버(30L)는, 파일럿 유압 방식의 조작 장치이다.

메인 유압 펌프(31)로부터 공급된 작동유는, 유량 제어 밸브(25)를 통하여, 암 실린더(12)에 공급된다. 유량 제어 밸브(25)는, 로드형(rod shaped)의 스풀(spool)을 축 방향으로 이동하여 작동유가 흐르는 방향을 전환하는 슬라이딩 스풀 방식의 유량 제어 밸브이다. 스풀이 축 방향으로 이동함으로써, 암 실린더(12)의 캡측 오일실(10A)에 대한 작동유의 공급과, 로드측 오일실(10B)에 대한 작동유의 공급이 전환된다. 또한, 스풀이 축 방향으로 이동함으로써, 암 실린더(12)에 대한 단위 시간당의 작동유의 공급량이 조정된다. 암 실린더(12)에 대한 작동유의 공급량이 조정되는 것에 의해, 실린더 속도가 조정된다.

유량 제어 밸브(25)는, 조작 장치(30)에 의해 조작된다. 파일럿압 펌프(32)로부터 송출된 파일럿 오일이 조작 장치(30)에 공급된다. 그리고, 메인 유압 펌프(31)로부터 송출되어 감압 밸브에 의해 감압된 파일럿 오일이 조작 장치(30)에 공급되어도 된다. 조작 장치(30)는, 파일럿압 조정 밸브를 포함한다. 조작 장치(30)의 조작량에 기초하여 제어 밸브(37A, 37B)가 작동되어 유량 제어 밸브(25)의 스풀에 작용하는 파일럿압이 조정된다. 파일럿압에 의해, 유량 제어 밸브(25)가 구동된다. 조작 장치(30)에 의해 파일럿압이 조정되는 것에 의해, 축 방향에서의 스풀의 이동량, 이동 속도, 및 이동 방향이 조정된다.

유량 제어 밸브(25)는, 제1 수압실(受壓室) 및 제2 수압실을 가진다. 좌측 작업기 조작 레버(30L)가 중립 위치보다 한쪽 측으로 경사 이동하도록 조작되고, 오일 통로(33A)의 파일럿압에 의해 스풀이 이동하면, 메인 유압 펌프(31)로부터의 작동유가 제1 수압실에 공급되고, 오일 통로(35A)를 통하여 캡측 오일실(10A)에 작동유가 공급된다. 좌측 작업기 조작 레버(30L)가 중립 위치보다 다른 쪽 측으로 경사 이동하도록 조작되고, 오일 통로(33B)의 파일럿압에 의해 스풀이 이동하면, 메인 유압 펌프(31)로부터의 작동유가 제2 수압실에 공급되고, 오일 통로(35B)를 통하여 로드측 오일실(10B)에 작동유가 공급된다.

압력 센서(34A)는, 오일 통로(33A)의 파일럿압을 검출한다. 압력 센서(34B)는, 오일 통로(33B)의 파일럿압을 검출한다. 압력 센서(33A, 33B)의 검출 신호는, 제어 장치(50)에 출력된다. 제어 장치(50)는, 제어 밸브(37A, 37B)에 제어 신호를 출력하여, 파일럿압을 조정한다.

암 실린더(12)의 캡측 오일실(10A)에 작동유가 공급되면, 암 실린더(12)가 신장하고, 암(7)이 굴삭 동작한다. 암 실린더(12)의 로드측 오일실(10B)에 작동유가 공급되면, 암 실린더(12)가 수축되어, 암(7)이 덤프 동작한다.

버킷 실린더(13)를 작동시키는 유압 시스템(300)은, 암 실린더(12)를 작동시키는 유압 시스템(300)과 마찬가지의 구성이다. 버킷 실린더(13)의 캡측 오일실(10A)에 작동유가 공급되면, 버킷 실린더(13)가 신장하고, 버킷(8)이 굴삭 동작한다. 버킷 실린더(13)의 로드측 오일실(10B)에 작동유가 공급되면, 버킷 실린더(13)가 수축되어, 버킷(8)이 덤프 동작한다.

그리고, 조작 장치(30)의 우측 작업기 조작 레버(30R) 및 좌측 작업기 조작 레버(30L)는, 파일럿 유압 방식이 아니어도 된다. 우측 작업기 조작 레버(30R) 및 좌측 작업기 조작 레버(30L)는, 우측 작업기 조작 레버(30R) 및 좌측 작업기 조작 레버(30L)의 조작량(경사이동각)에 기초하여 전기 신호를 제어 장치(50)에 출력하여, 제어 장치(50)의 제어 신호에 기초하여 유량 제어 밸브(25)를 직접적으로 제어하는 전자 레버 방식이라도 된다.

도 10은, 붐 실린더(11)를 작동시키는 유압 시스템(300)의 일례를 모식적으로 나타낸 도면이다. 유압 시스템(300)은, 붐 실린더(11)에 대한 작동유의 공급량을 조정하는 유량 제어 밸브(25)와, 파일럿 오일이 흐르는 오일 통로(33A, 33B, 33C)와, 오일 통로(33A, 33B, 33C)에 배치된 제어 밸브(39A, 39B, 39C)와, 오일 통로(33A, 33B)에 배치된 압력 센서(34A, 34B)와, 제어 밸브(39A, 39B, 39C)를 제어하는 제어 장치(50)를 구비한다.

제어 밸브(39A, 39B, 39C)는, 전자(電磁) 비례 제어 밸브이다. 제어 밸브(39A, 39B, 39C)는, 제어 장치(50)로부터의 제어 신호에 기초하여, 파일럿압을 조정한다. 제어 밸브(39A)는, 오일 통로(33A)의 파일럿압을 조정한다. 제어 밸브(39B)는, 오일 통로(33B)의 파일럿압을 조정한다. 제어 밸브(39C)는, 오일 통로(33C)의 파일럿압을 조정한다.

제어 장치(50)는, 제어 밸브(39B)를 제어하여, 유량 제어 밸브(25)의 제1 수압실에 작용하는 파일럿압을 감압 조정할 수 있다. 제어 장치(50)는, 제어 밸브(39A)를 제어하여, 유량 제어 밸브(25)의 제2 수압실에 작용하는 파일럿압을 감압 조정할 수 있다. 제어 장치(50)는, 압력 센서(34A)의 검출 신호에 기초하여, 제어 밸브(39A)를 제어한다. 제어 장치(50)는, 압력 센서(34B)의 검출 신호에 기초하여, 제어 밸브(39B)를 제어한다. 제어 장치(50)는, 제어 밸브(39A, 39B)에 제어 신호를 출력하여, 파일럿압을 조정한다. 파일럿압이 조정되는 것에 의해, 붐 실린더(11)가 제어된다.

본 실시형태에 있어서는, 제어 밸브(39C)는, 정지 어시스트 제어를 위해 제어 장치(50)로부터 출력된 제어 신호에 기초하여 작동한다. 제어 밸브(39C)가 설치된 오일 통로(33C)에, 파일럿압 펌프(32)로부터 송출된 파일럿 오일이 흐른다. 오일 통로(33C) 및 오일 통로(33A)는, 셔틀 밸브(40)와 접속된다. 셔틀 밸브(40)는, 오일 통로(33A) 및 오일 통로(33C) 중, 파일럿압이 높은 쪽의 오일 통로의 파일럿 오일을, 유량 제어 밸브(25)에 공급한다.

붐 실린더(11)의 캡측 오일실(10A)에 작동유가 공급되면, 붐 실린더(11)가 신장하고, 붐(6)이 상승 동작한다. 붐 실린더(11)의 로드측 오일실(10B)에 작동유가 공급되면, 붐 실린더(11)가 수축되어, 붐(6)이 하강 동작한다.

정지 어시스트 제어가 실행되지 않을 때, 좌측 작업기 조작 레버(30L)의 조작에 의해 조정된 파일럿압에 기초하여 유량 제어 밸브(25)가 구동된다. 정지 어시스트 제어를 실행할 때, 제어 장치(50)는, 제어 밸브(39C)에 의해 조정된 파일럿압에 기초하여 유량 제어 밸브(25)가 구동되도록, 제어 밸브(39A, 39B, 39C)를 제어한다.

도 11은, 틸트 실린더(14)를 작동시키는 유압 시스템(300)의 일례를 모식적으로 나타낸 도면이다. 유압 시스템(300)은, 틸트 실린더(14)에 대한 작동유의 공급량을 조정하는 유량 제어 밸브(25)와, 유량 제어 밸브(25)에 작용하는 파일럿압을 조정하는 제어 밸브(37A, 37B)와, 파일럿압 펌프(32)와 조작 페달(30F)과의 사이에 배치되는 제어 밸브(39)와, 조작 장치(30)의 틸트 조작 레버(30T) 및 조작 페달(30F)과, 제어 장치(50)를 구비한다. 본 실시형태에 있어서, 조작 장치(30)의 조작 페달(30F)은, 파일럿 유압 방식의 조작 장치이다. 조작 장치(30)의 틸트 조작 레버(30T)는, 전자 레버 방식의 조작 장치이다. 틸트 조작 레버(30T)는, 우측 작업기 조작 레버(30R) 및 좌측 작업기 조작 레버(30L)에 설치된 조작 버튼을 포함한다.

조작 장치(30)의 조작 페달(30F)은, 파일럿압 펌프(32)에 접속된다. 또한, 조작 페달(30F)은, 제어 밸브(37A)로부터 송출되는 파일럿 오일이 흐르는 오일 통로(38A)에 셔틀 밸브(36A)를 통하여 접속된다. 또한, 조작 페달(30F)은, 제어 밸브(37B)로부터 송출되는 파일럿 오일이 흐르는 오일 통로(38B)에 셔틀 밸브(36B)를 통하여 접속된다. 조작 페달(30F)이 조작됨으로써, 조작 페달(30F)과 셔틀 밸브(36A)와의 사이의 오일 통로(33A)의 압력, 및 조작 페달(30F)과 셔틀 밸브(36B)와의 사이의 오일 통로(33B)의 압력이 조정된다.

틸트 조작 레버(30T)가 조작됨으로써, 틸트 조작 레버(30T)의 조작에 의해 생성된 조작 신호가 제어 장치(50)에 출력된다. 제어 장치(50)는, 틸트 조작 레버(30T)로부터 출력된 조작 신호에 기초하여 제어 신호를 생성하고, 제어 밸브(37A, 37B)를 제어한다. 제어 밸브(37A, 37B)는, 전자 비례 제어 밸브이다. 제어 밸브(37A)는, 제어 신호에 기초하여, 오일 통로(38A)를 개폐한다. 제어 밸브(37B)는, 제어 신호에 기초하여, 오일 통로(38B)를 개폐한다.

틸트 제어를 실시하지 않을 때, 조작 장치(30)의 조작량에 기초하여, 파일럿압이 조정된다. 틸트 제어를 실시할 때, 제어 장치(50)는, 제어 밸브(37A, 37B)에 제어 신호를 출력하여, 파일럿압을 조정한다.

[제어 시스템]

다음에, 본 실시형태에 관한 유압 셔블(100)의 제어 시스템(200)에 대하여 설명한다. 도 12는, 본 실시형태에 관한 제어 시스템(200)의 일례를 나타낸 기능 블록도이다.

도 12에 나타낸 바와 같이, 제어 시스템(200)은, 작업기(1)를 제어하는 제어 장치(50)와, 위치 연산 장치(20)와, 작업기 각도 연산 장치(24)와, 제어 밸브(37)[37A, 37B]와, 제어 밸브(39)[39A, 39B, 39C]와, 목표 시공 데이터 생성 장치(70)를 구비한다.

위치 연산 장치(20)는, 상부 선회체(2)의 절대 위치 Pg, 롤 각도 θ1 및 피치 각도 θ2를 포함하는 상부 선회체(2)의 자세, 및 요 각도 θ3를 포함하는 상부 선회체(2)의 방위를 검출한다.

위치 연산 장치(20)는, 차체 위치 연산기(21)와, 자세 연산기(22)와, 방위 연산기(23)를 가진다. 위치 연산 장치(20)는, 상부 선회체(2)의 절대 위치 Pg, 롤 각도 θ1 및 피치 각도 θ2를 포함하는 상부 선회체(2)의 자세, 및 요 각도 θ3를 포함하는 상부 선회체(2)의 방위를 검출한다.

작업기 각도 연산 장치(24)는, 붐 각도 α, 암 각도 β, 버킷 각도 γ, 틸트 각도 δ, 및 틸트축 각도 ε를 포함하는 작업기(1)의 각도를 검출한다.

제어 밸브(37)[37A, 37B]는, 틸트 실린더(14)에 대한 작동유의 공급량을 조정한다. 제어 밸브(37)는, 제어 장치(50)로부터의 제어 신호에 기초하여 작동한다.

제어 밸브(39)[39A, 39B, 39C]는, 붐 실린더(11)에 대한 작동유의 공급량을 조정한다. 제어 밸브(39)는, 제어 장치(50)로부터의 제어 신호에 기초하여 작동한다.

목표 시공 데이터 생성 장치(70)는, 컴퓨터 시스템을 포함한다. 목표 시공 데이터 생성 장치(70)는, 시공 영역의 목표 형상인 목표 지형을 나타내는 목표 시공 데이터를 생성한다. 목표 시공 데이터는, 작업기(1)에 의한 시공 후에 얻어지는 3차원의 목표 형상을 나타낸다.

목표 시공 데이터 생성 장치(70)는, 유압 셔블(100)의 원격지에 설치된다. 목표 시공 데이터 생성 장치(70)는, 예를 들면, 시공 관리 회사의 설비에 설치된다. 목표 시공 데이터 생성 장치(70)와 제어 장치(50)는 무선 통신 가능하다. 목표 시공 데이터 생성 장치(70)에 의해 생성된 목표 시공 데이터는, 무선으로 제어 장치(50)에 송신된다.

그리고, 목표 시공 데이터 생성 장치(70)와 제어 장치(50)가 유선으로 접속되고, 목표 시공 데이터 생성 장치(70)로부터 제어 장치(50)에 목표 시공 데이터가 송신되어도 된다. 그리고, 목표 시공 데이터 생성 장치(70)가 목표 시공 데이터를 기억한 기록 매체를 포함하고, 제어 장치(50)가, 기록 매체로부터 목표 시공 데이터를 읽어들임(reading) 가능한 장치를 가져도 된다.

그리고, 목표 시공 데이터 생성 장치(70)는, 유압 셔블(100)에 설치되어도 된다. 시공을 관리하는 외부의 관리 장치로부터 목표 시공 데이터가 유선 또는 무선으로 유압 셔블(100)의 목표 시공 데이터 생성 장치(70)에 공급되고, 목표 시공 데이터 생성 장치(70)가 공급된 목표 시공 데이터를 기억해도 된다.

제어 장치(50)는, 차체 위치 데이터 취득부(51)와, 작업기 각도 데이터 취득부(52)와, 규정점 위치 데이터 산출부(53A)와, 후보 규정점 데이터 산출부(53B)와, 목표 시공 지형 생성부(54)와, 작업기 동작 평면 산출부(55)와, 틸트 동작 평면 산출부(56)와, 틸트 목표 지형 산출부(57)와, 작업기 목표 속도 결정부(58)와, 틸트 목표 속도 결정부(59)와, 작업기 제어 지령 결정부(60)와, 틸트 제어 지령 결정부(61)와, 기억부(62)와, 입출력부(63)를 가진다.

차체 위치 데이터 취득부(51), 작업기 각도 데이터 취득부(52), 규정점 위치 데이터 산출부(53A), 후보 규정점 데이터 산출부(53B), 목표 시공 지형 생성부(54), 작업기 동작 평면 산출부(55), 틸트 동작 평면 산출부(56), 틸트 목표 지형 산출부(57), 작업기 목표 속도 결정부(58), 틸트 목표 속도 결정부(59), 작업기 제어 지령 결정부(60), 및 틸트 제어 지령 결정부(61)의 각각의 기능은, 제어 장치(50)의 프로세서에 의해 발휘된다. 기억부(62)의 기능은, 제어 장치(50)의 기억 장치에 의해 발휘된다. 입출력부(63)의 기능은, 제어 장치(50)의 입출력 인터페이스 장치에 의해 발휘된다. 입출력부(63)는, 위치 연산 장치(20), 작업기 각도 연산 장치(24), 제어 밸브(37), 제어 밸브(39), 및 목표 시공 데이터 생성 장치(70)와 접속되고, 차체 위치 데이터 취득부(51), 작업기 각도 데이터 취득부(52), 규정점 위치 데이터 산출부(53A), 후보 규정점 데이터 산출부(53B), 목표 시공 지형 생성부(54), 작업기 동작 평면 산출부(55), 틸트 동작 평면 산출부(56), 틸트 목표 지형 산출부(57), 작업기 목표 속도 결정부(58), 틸트 목표 속도 결정부(59), 작업기 제어 지령 결정부(60), 틸트 제어 지령 결정부(61), 및 기억부(62)와의 사이에서 데이터 통신한다.

기억부(62)는, 작업기 데이터를 포함하는 유압 셔블(100)의 제원(諸元) 데이터를 기억한다.

차체 위치 데이터 취득부(51)는, 위치 연산 장치(20)로부터 입출력부(63)를 통하여 차체 위치 데이터를 취득한다. 차체 위치 데이터는, 글로벌 좌표계에 의해 규정되는 상부 선회체(2)의 절대 위치 Pg, 롤 각도 θ1 및 피치 각도 θ2를 포함하는 상부 선회체(2)의 자세, 및 요 각도 θ3를 포함하는 상부 선회체(2)의 방위를 포함한다.

작업기 각도 데이터 취득부(52)는, 작업기 각도 연산 장치(24)로부터 입출력부(63)를 통하여 작업기 각도 데이터를 취득한다. 작업기 각도 데이터는, 붐 각도 α, 암 각도 β, 버킷 각도 γ, 틸트 각도 δ, 및 틸트축 각도 ε를 포함하는 작업기(1)의 각도를 검출한다.

규정점 위치 데이터 산출부(53A)는, 목표 시공 지형과 버킷(8)의 폭 데이터와 버킷(8)의 외면 데이터에 기초하여, 버킷(8)에 설정되는 규정점 RP의 위치 데이터를 산출한다. 규정점 위치 데이터 산출부(53A)는, 차체 위치 데이터 취득부(51)에 의해 취득된 차체 위치 데이터와, 작업기 각도 데이터 취득부(52)에 의해 취득된 작업기 각도 데이터와, 기억부(59)에 기억되어 있는 작업기 데이터에 기초하여, 버킷(8)에 설정되는 규정점 RP의 위치 데이터를 산출한다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 작업기 데이터는, 붐 길이 L1, 암 길이(arm length) L2, 버킷 길이 L3, 틸트 길이 L4, 및 버킷 폭 L5을 포함한다. 붐 길이 L1는, 붐축 AX1과 암축 AX2와의 거리이다. 암 길이 L2는, 암축 AX2와 버킷축 AX3과의 거리이다. 버킷 길이 L3는, 버킷축 AX3과 버킷(8)의 날끝(9)과의 거리이다. 틸트 길이 L4는, 버킷축 AX3과 틸트축 AX4와의 거리이다. 버킷 폭 L5은, 측판(84)과 측판(85)과의 거리이다.

도 13은, 본 실시형태에 관한 버킷(8)에 설정되는 규정점 RP의 일례를 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 버킷(8)에는, 틸트 제어에 사용되는 규정점 RP의 후보로 되는 후보 규정점 RPc가 복수 설정된다. 후보 규정점 RPc는, 버킷(8)의 날끝(9) 및 버킷(8)의 외면에 설정된다. 후보 규정점 RPc는, 날끝(9)에 있어서 버킷 폭 방향으로 복수 설정된다. 또한, 후보 규정점 RPc는, 버킷(8)의 외면에 있어서 복수 설정된다.

또한, 작업기 데이터는, 버킷(8)의 형상 및 치수를 나타내는 버킷 외형 데이터를 포함한다. 버킷 외형 데이터는, 버킷 폭 L5을 나타내는 버킷(8)의 폭 데이터를 포함한다. 또한, 버킷 외형 데이터는, 버킷(8)의 외면의 윤곽 데이터를 포함하는 버킷(8)의 외면 데이터를 포함한다. 또한, 버킷 외형 데이터는, 버킷(8)의 날끝(9)을 기준으로 한 버킷(8)의 복수의 후보 규정점 RPc의 좌표 데이터를 포함한다.

후보 규정점 데이터 산출부(53B)는, 규정점 RP의 후보로 되는 복수의 후보 규정점 RPc의 위치 데이터를 산출한다. 후보 규정점 데이터 산출부(53B)는, 상부 선회체(2)의 기준 위치 P0에 대한 복수의 후보 규정점 RPc 각각의 상대 위치를 산출한다. 또한, 규정점 위치 데이터 산출부(53A)는, 복수의 후보 규정점 RPc 각각의 절대 위치를 산출한다.

후보 규정점 데이터 산출부(53B)는, 붐 길이 L1, 암 길이 L2, 버킷 길이 L3, 틸트 길이 L4, 및 버킷 외형 데이터를 포함하는 작업기 데이터와, 붐 각도 α, 암 각도 β, 버킷 각도 γ, 틸트 각도 δ, 및 틸트축 각도 ε를 포함하는 작업기 각도 데이터에 기초하여, 상부 선회체(2)의 기준 위치 P0에 대한 버킷(8)의 복수의 후보 규정점 RPc 각각의 상대 위치를 산출할 수 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 상부 선회체(2)의 기준 위치 P0는, 상부 선회체(2)의 선회축 RX에 설정된다. 그리고, 상부 선회체(2)의 기준 위치 P0는, 붐축 AX1에 설정되어도 된다.

또한, 후보 규정점 데이터 산출부(53B)는, 위치 연산 장치(20)에 의해 검출된 상부 선회체(2)의 절대 위치 Pg와, 상부 선회체(2)의 기준 위치 P0와 버킷(8)과의 상대 위치에 기초하여, 버킷(8)의 절대 위치 Pa를 산출할 수 있다. 절대 위치 Pg와 기준 위치 P0와의 상대 위치는, 유압 셔블(100)의 제원 데이터로부터 도출되는 기지(旣知) 데이터이다. 후보 규정점 데이터 산출부(53B)는, 상부 선회체(2)의 절대 위치 Pg를 포함하는 차체 위치 데이터와, 상부 선회체(2)의 기준 위치 P0와 버킷(8)과의 상대 위치와, 작업기 데이터와, 작업기 각도 데이터에 기초하여, 버킷(8)의 복수의 후보 규정점 RPc 각각의 절대 위치를 산출할 수 있다.

그리고, 후보 규정점 RPc는, 버킷(8)의 폭 데이터와 버킷(8)의 외면 데이터를 포함하고, 점에 한정되지 않는다.

목표 시공 지형 생성부(54)는, 목표 시공 데이터 생성 장치(70)로부터 공급되고 기억부(62)에 기억된 목표 시공 데이터에 기초하여, 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 목표 시공 지형(CS)을 생성한다. 목표 시공 데이터 생성 장치(70)는, 목표 시공 데이터로서, 3차원 목표 지형 데이터를 목표 시공 지형 생성부(54)에 공급해도 되고, 목표 형상의 일부를 나타내는 복수의 라인 데이터 또는 복수의 포인트 데이터를 목표 시공 지형 생성부(54)에 공급해도 된다. 본 실시형태에 있어서는, 목표 시공 데이터 생성 장치(70)는, 목표 시공 데이터로서, 목표 형상의 일부를 나타내는 라인 데이터를 목표 시공 지형 생성부(54)에 공급하는 것으로 한다.

도 14는, 본 실시형태에 관한 목표 시공 데이터 CD의 일례를 나타낸 모식도이다. 도 14에 나타낸 바와 같이, 목표 시공 데이터 CD는, 시공 영역의 목표 지형을 나타낸다. 목표 지형은, 삼각형 다각형에 의해 각각 표현되는 복수의 목표 시공 지형(CS)을 포함한다. 복수의 목표 시공 지형(CS)의 각각은, 작업기(1)에 의한 굴삭 대상의 목표 형상을 나타낸다. 목표 시공 데이터 CD에 있어서, 목표 시공 지형(CS) 중 버킷(8)과의 수직 거리가 가장 가까운 점 AP가 규정된다. 또한, 목표 시공 데이터 CD에 있어서, 점 AP 및 버킷(8)을 지나고 버킷축 AX3과 직교하는 작업기 동작 평면(WP)이 규정된다. 작업기 동작 평면(WP)은, 붐 실린더(11), 암 실린더(12), 및 버킷 실린더(13) 중 1개 이상의 작동에 의해 버킷(8)의 날끝(9)이 이동하는 동작 평면이며, XZ 평면과 평행이다. 규정점 위치 데이터 산출부(53A)는, 목표 시공 지형(CS) 및 버킷(8)의 외형 데이터에 기초하여, 목표 시공 지형(CS)의 점 AP에 대하여 수직 거리가 가장 가까이에 규정되는 규정점 RP의 위치 데이터를 산출한다.

목표 시공 지형 생성부(54)는, 작업기 동작 평면(WP)과 목표 시공 지형(CS)과의 교선인 라인 LX를 취득한다. 또한, 목표 시공 지형 생성부(54)는, 점 AP를 지나고 목표 시공 지형(CS)에 있어서 라인 LX와 교차하는 라인 LY를 취득한다. 라인 LY는, 가로 동작 평면과 목표 시공 지형(CS)과의 교선을 나타낸다. 가로 동작 평면이란, 작업기 동작 평면(WP)과 직교하고, 점 AP를 통과하는 면이다. 라인 LY는, 목표 시공 지형(CS)에 있어서 버킷(8)의 측방 방향으로 연장된다.

도 15는, 본 실시형태에 관한 목표 시공 지형(CS)의 일례를 나타낸 모식도이다. 목표 시공 지형 생성부(54)는, 라인 LX 및 라인 LY를 취득하여, 라인 LX 및 LY에 기초하여, 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 목표 시공 지형(CS)을 생성한다. 목표 시공 지형(CS)을 버킷(8)으로 굴삭하는 경우, 제어 장치(50)는, 버킷(8)을 지나는 작업기 동작 평면(WP)과 목표 시공 지형(CS)과의 교선인 라인 LX를 따라 버킷(8)을 이동시킨다.

작업기 동작 평면 산출부(55)는, 차체 위치 데이터 및 작업기 각도 데이터에 기초하여, 도 14 및 도 15를 참조하여 설명한 바와 같은, 버킷(8)을 통하고, 붐축 AX1, 암축 AX2, 및 버킷 AX3 중 1개 이상과 직교하는 작업기 동작 평면(WP)을 산출한다.

틸트 동작 평면 산출부(56)는, 버킷(8)을 지나고 틸트축 AX4와 직교하는 틸트 동작 평면(TP)을 산출한다.

도 16은, 본 실시형태에 관한 틸트 동작 평면(TP)의 일례를 나타낸 모식도이다. 도 16은, 틸트축 AX4가 목표 시공 지형(CS)과 비평행일 때의 틸트 동작 평면(TP)을 나타낸다.

도 16에 나타낸 바와 같이, 틸트 동작 평면(TP)이란, 버킷(8)에 설정된 규정점 RP를 지나고 틸트축 AX4와 직교하는 동작 평면을 말한다. 도 16은, 날끝(9)에 설정된 규정점 RP를 지나는 틸트 동작 평면(TP)을 나타낸다. 틸트 동작 평면(TP)은, 틸트 실린더(14)의 작동에 의해 버킷(8)의 규정점 RP[날끝(9)]이 이동하는 동작 평면이다. 붐 실린더(11), 암 실린더(12), 및 버킷 실린더(13) 중 1개 이상이 작동하고, 틸트축 AX4의 방향을 나타내는 틸트축 각도 ε가 변화하면, 틸트 동작 평면(TP)의 경사도 변화한다.

전술한 바와 같이, 작업기 각도 연산 장치(24)는, XY 평면에 대한 틸트축 AX4의 경사 각도를 나타내는 틸트축 각도 ε를 산출할 수 있다. 틸트축 각도 ε는, 작업기 각도 데이터 취득부(52)에 취득된다. 또한, 규정점 RP의 위치 데이터는, 규정점 위치 데이터 산출부(53A)에 의해 산출된다. 틸트 동작 평면 산출부(56)는, 작업기 각도 데이터 취득부(52)에 의해 취득된 틸트축 AX4의 틸트축 각도 ε와, 규정점 위치 데이터 산출부(53A)에 의해 산출된 규정점 RP의 위치에 기초하여, 틸트 동작 평면(TP)을 산출할 수 있다.

틸트 동작 평면(TP)이 산출되는 것에 의해, 버킷(8)의 규정점 RP와 틸트 목표 지형(ST)과의 거리를 나타내는 동작 거리 Da가 산출된다. 자세한 것은 후술한다.

틸트 목표 지형 산출부(57)는, 목표 시공 지형(CS)과 틸트 동작 평면(TP)이 교차하는 틸트 목표 지형(ST)을 산출한다. 도 16에 나타낸 바와 같이, 틸트 목표 지형(ST)은, 목표 시공 지형(CS)과 틸트 동작 평면(TP)과의 교선에 의해 표현된다. 틸트축 AX4의 방향인 틸트축 각도 ε가 변화하면, 틸트 목표 지형(ST)의 위치가 변화한다.

작업기 목표 속도 결정부(58)는, 버킷(8)과 목표 시공 지형(CS)과의 거리에 기초하여, 정지 어시스트 제어할 때의 붐(6)의 목표 속도 Vb를 결정한다. 본 실시형태에 있어서, 작업기 목표 속도 결정부(58)는, 라인 LX의 법선 방향에서의 버킷(8)과 라인 LX와의 최단 거리인 수직 거리 Db에 기초하여, 작업기 동작 평면(WP)(YZ 평면)에서의 붐(6)의 목표 속도 Vb를 결정한다.

도 17은, 본 실시형태에 관한 정지 어시스트 제어 및 틸트 제어의 일례인 틸트 정지(停止) 제어를 설명하기 위한 모식도이다. 도 17의 설명에 있어서는 정지 어시스트에 관하여 규정점 RPb에 기초한 제어를 행하고, 틸트 정지 제어를 행하는 경우의 규정점을 규정점 RPa로서 편의 상 구별하고 있지만, 규정점 RPb와 규정점 RPa는 같은 규정점 RP로서 취급해도 된다. 최초에, 정지 어시스트 제어에 대하여 설명을 행한다. 도 17에 나타낸 바와 같이, 라인 LX가 규정되는 동시에, 속도 제한 개입 라인 ILb가 규정된다. 속도 제한 라인 ILb는, 라인 LX와 평행하며, 라인 LX로부터 라인 거리 Hb만큼 이격된 위치로 규정된다. 라인 거리 Hb는, 오퍼레이터의 조작감이 손상되지 않도록 설정되는 것이 바람직하다.

작업기 목표 속도 결정부(58)는, 목표 시공 지형(CS)의 법선 방향에서의 버킷(8)과 라인 LX와의 최단 거리인 수직 거리 Db를 취득한다. 도 17에 나타내는 예에서는, 버킷(8)의 외면의 규정점 RPb와 라인 LX와의 사이에 있어서 수직 거리 Db가 규정된다. 또한, 작업기 목표 속도 결정부(58)는, 수직 거리 Db에 따른 버킷(8)의 규정점 RPb에서의 버킷(8)이 내야할 작업기(1)의 속도를 작업기 목표 속도 Vt로서 취득한다.

도 18은, 본 실시형태에 관한 수직 거리 Db와 버킷(8)의 규정점 RPb의 작업기 목표 속도 Vt와의 관계의 일례를 나타낸 도면이다. 도 18에 나타낸 바와 같이, 작업기 목표 속도 Vt는, 수직 거리 Db에 따라 획일적으로 결정되어 있는 속도이다. 작업기 목표 속도 Vt는, 수직 거리 Db가 라인 거리 Hb보다 클 때는 설정되지 않고, 수직 거리 Db가 라인 거리 Hb 이하일 때 설정된다. 수직 거리 Db가 작아질수록, 작업기 목표 속도 Vt는 작아져, 수직 거리 Db가 영으로 되면, 작업기 목표 속도 Vt도 영으로 된다. 버킷(8)이 목표 시공 지형(CS)을 침식(invasion)하고 있지 않을 때의 수직 거리 Db는, 플러스의 값이다. 버킷(8)이 목표 시공 지형(CS)을 침식하고 있을 때의 수직 거리 Db는, 마이너스의 값이다. 버킷(8)이 목표 시공 지형(CS)을 침식하고 있지 않는 비침식 상태란, 버킷(8)이 목표 시공 지형(CS)의 위쪽에 존재하는 상태, 환언하면, 목표 시공 지형(CS)을 초과하지 않는 위치에 존재하는 상태를 말한다. 버킷(8)이 목표 시공 지형(CS)을 침식하고 있는 침식 상태란, 버킷(8)이 목표 시공 지형(CS)의 아래쪽에 존재하는 상태, 환언하면, 목표 시공 지형(CS)을 초과하는 위치에 존재하는 상태를 말한다. 비침식 상태에 있어서는, 버킷(8)은 목표 시공 지형(CS)으로부터 부상하고 있는 상태이며, 침식 상태에 있어서는, 버킷(8)은 목표 시공 지형(CS)을 파고 있는 상태이다. 버킷(8)의 규정점 RPb가 목표 시공 지형(CS)에 일치할 때의 수직 거리 Db는, 영(零; zero)이다.

본 실시형태에 있어서는, 버킷(8)이 목표 시공 지형(CS)의 아래쪽으로부터 위쪽을 향할 때의 속도를 플러스의 값으로 하고, 버킷(8)이 목표 시공 지형(CS)의 상측으로부터 아래쪽을 향할 때의 속도를 마이너스의 값으로 한다. 즉, 버킷(8)이 목표 시공 지형(CS)의 위쪽을 향할 때의 속도를 플러스의 값으로 하고, 버킷(8)이 목표 시공 지형(CS)의 아래쪽을 향할 때의 속도를 마이너스의 값으로 한다.

작업기 목표 속도 결정부(58)는, 버킷(8)의 규정점 RPb가 목표 시공 지형(CS)을 침식하지 않도록, 버킷(8)의 작업기 목표 속도 Vt의 플러스 마이너스를 결정한다. 또한, 작업기 목표 속도 결정부(58)는, 수직 거리 Db가 클수록 버킷(8)의 작업기 목표 속도 Vt의 절대값이 커지고, 수직 거리 Db가 작을수록 버킷(8)의 작업기 목표 속도 Vt의 절대값이 작아지도록, 버킷(8)의 작업기 목표 속도 Vt를 결정한다.

작업기 목표 속도 결정부(58)는, 조작 장치(30)의 조작량에 기초하여, 버킷(8)의 규정점 RPb의 이동 속도 Va를 산출한다. 본 실시형태에 있어서는, 조작 장치(30)가 조작된 경우, 압력 센서(34A, 34B)의 검출값에 기초하여, 조작 장치(30)의 조작에 기초한 버킷(8)의 이동 속도 Va가 산출된다. 도 9를 참조하여 설명한 바와 같이, 조작 장치(30)가 조작되면, 좌측 작업기 조작 레버(30L)의 조작량에 따라 오일 통로(33A, 33B)의 파일럿압이 변화한다. 기억부(62)에는, 레버 조작에 대응하는 파일럿압과 스풀·실린더의 이동량을 나타내는 상관 데이터가 기억되어 있다. 상관 데이터는, 테이블이나 관계식에 의해 정의되는 기지 데이터이다. 작업기 목표 속도 결정부(58)는, 레버 조작에 대한 암 실린더의 속도도 동일한 방법으로 산출한다. 암 실린더(12)의 실린더 속도 및 버킷 실린더(13)의 실린더 속도가 산출된 후, 작업기 목표 속도 결정부(58)는, 암 실린더(12)의 실린더 속도 및 버킷 실린더(13)의 실린더 속도를, 규정점 RP에서의 이동 속도 Va로 변환한다.

작업기 목표 속도 결정부(58)는, 산출한 버킷(8)의 규정점 RPb의 이동 속도 Va로부터, 규정점 RPb의 목표 시공 지형(CS)에 대한 상대 속도 Vs를 산출한다. 상대 속도 Vs는, 목표 시공 지형(CS)의 법선 방향에서의 버킷(8)과 목표 시공 지형(CS)과의 상대 속도이다. 환언하면, 상대 속도 Vs는, 규정점 RPb가 목표 시공 지형(CS)을 향해 이동할 때의 이동 속도이다.

작업기 목표 속도 결정부(58)는, 작업기 조작 레버(30L)의 조작량에 따라 변화하는 파일럿압으로부터 산출한 상대 속도 Vs와, 수직 거리 Db에 기초하여 결정된 버킷(8)의 작업기 목표 속도 Vt에 기초하여, 목표 시공 지형(CS)에 대한 버킷(8)의 실제의 상대 속도가 작업기 목표 속도 Vt로 되도록, 작업기 동작 평면(WP)에서의 붐(6)의 회동(回動)에 의한 규정점 Rb의 목표 속도 Vb를 결정한다. 즉, 작업기 조작 레버(30L)의 조작에 의해 암 실린더(12) 및 버킷 실린더(13) 중 적어도 한쪽이 작동된 경우에 있어서, 암 실린더(12) 및 버킷 실린더(13) 중 적어도 한쪽의 작동에 기초한 버킷(8)의 상대 속도 Vs가 붐(6)의 이동에 의해 상쇄되어 버킷(8)이 작업기 목표 속도 Vt로 이동하도록, 붐(6)의 목표 속도 Vb를 결정한다. 본 실시형태에 있어서는, 붐(6)의 목표 속도 Vb를 변경하는 실시형태로 설명하고 있지만, 암(7) 등의 다른 작업기의 목표 속도를 변경하는 실시형태라도 된다.

작업기 제어 지령 결정부(60)는, 버킷(8)과 목표 시공 지형(CS)과의 거리와, 암(7) 및 버킷(8) 중 적어도 한쪽의 동작 상태에 기초하여, 붐축 AX1, 암축 AX2, 및 버킷축 AX3과 직교하는 작업기 동작 평면(WP)에 있어서 작업기(1)를 구동시키기 위한 지령을 출력한다. 작업기 제어 지령 결정부(60)는, 작업기 목표 속도 결정부(58)에 의해 결정된, 작업기 동작 평면(WP)에서의 붐(6)의 목표 속도 Vb에 기초하여, 작업기 동작 평면(WP)에 있어서 붐(6)을 구동시키기 위한 지령을 출력한다. 즉, 작업기 제어 지령 결정부(60)는, 작업기 목표 속도 결정부(58)에 의해 결정된 붐(6)의 목표 속도 Vb에 기초하여, 작업기 동작 평면(WP)에 있어서 붐(6)을 구동시키는 붐 실린더(11)를 구동시키는 지령을 출력한다. 본 실시형태에 있어서는, 도 10을 참조하여 설명한 바와 같이, 작업기 제어 지령 결정부(60)는, 제어 밸브(39C)에 제어 신호를 출력한다. 제어 밸브(39C)가 제어되고, 오일 통로(33C)의 파일럿압이 제어됨으로써, 유량 제어 밸브(25)의 스풀의 이동이 조정된다. 스풀의 이동이 조정되는 것에 의해, 붐(6)을 구동시키는 붐 실린더(11)의 실린더 속도가 조정된다. 붐(6)의 실린더 속도가 조정되는 것에 의해, 붐(6)의 이동 속도가 조정된다. 작업기 제어 지령 결정부(60)는, 붐(6)의 이동 속도가 목표 속도 Vb로 되도록, 제어 밸브(39C)에 제어 신호를 출력한다.

다음에, 틸트 정지 제어에 대하여 설명한다. 틸트 목표 속도 결정부(59)는, 버킷(8)과 목표 시공 지형(CS)과의 거리에 기초하여, 틸트 정지 제어할 때의 버킷(8)의 목표로 하는 틸트 속도를 틸트 목표 속도(틸트 제한 속도) U로서 결정한다. 본 실시형태에 있어서, 틸트 목표 속도 결정부(59)는, 버킷(8)과 틸트 목표 지형(ST)과의 거리인 동작 거리 Da에 기초하여, 틸트 동작 평면(TP)에서의 버킷(8)의 목표 속도 U를 결정한다. 본 실시형태에 있어서는 동작 거리 Da에 기초한 제어로서 설명하지만, 수직 거리 Db에 기초한 제어로 해도 된다.

틸트 목표 속도 결정부(59)는, 동작 거리 Da에 기초하여, 버킷(8)의 틸트 회전 속도에 대한 목표 속도 U를 결정한다. 틸트 목표 속도 결정부(59)는, 동작 거리 Da가 임계값인 라인 거리 Ha 이하일 때, 틸트 회전 속도를 제한한다. 이하의 설명에 있어서는, 버킷(8)의 틸트 회전 속도에 대한 목표 속도 U를 적절히, 제한 속도 U라고 한다.

도 17은, 본 실시형태에 관한 틸트 정지 제어를 설명하기 위한 모식도이다. 도 17에 나타낸 바와 같이, 틸트 목표 지형(ST)가 규정되는 동시에, 속도 제한 개입 라인 ILa가 규정된다. 속도 제한 라인 ILa는, 틸트 목표 지형(ST)과 평행하며, 틸트 목표 지형(ST)로부터 라인 거리 Ha만큼 이격된 위치로 규정된다. 라인 거리 Ha는, 오퍼레이터의 조작감이 손상되지 않도록 설정되는 것이 바람직하다. 틸트 제어 지령 결정부(61)는, 틸트 회전하는 버킷(8) 중 적어도 일부가 속도 제한 개입 라인 ILa를 넘어 동작 거리 Da가 라인 거리 Ha 이하로 되었을 때, 버킷(8)의 틸트 회전 속도를 제한한다. 틸트 목표 속도 결정부(59)는, 속도 제한 개입 라인 ILa를 초과한 버킷(8)의 틸트 회전 속도에 대한 제한 속도 U를 결정한다. 도 17에 나타낸 예에서는, 버킷(8)의 일부가 속도 제한 개입 라인 ILa를 넘어 동작 거리 Da가 라인 거리 Ha보다 작으므로, 틸트 회전 속도가 제한된다.

틸트 목표 속도 결정부(59)는, 틸트 동작 평면(TP)과 평행한 방향에서의 규정점 RP와 틸트 목표 지형(ST)과의 동작 거리 Da를 취득한다. 또한, 틸트 목표 속도 결정부(59)는, 동작 거리 Da에 따른 제한 속도 U를 취득한다. 틸트 제어 지령 결정부(61)는, 동작 거리 Da가 라인 거리 Ha 이하인 것으로 판정된 경우, 틸트 회전 속도를 제한한다. 본 실시형태에 있어서, 동작 거리 Da는, 날끝(9)과 틸트 목표 지형(ST)과의 거리이다.

도 19는, 본 실시형태에 관한 동작 거리 Da와 제한 속도 U와의 관계의 일례를 나타낸 도면이다. 도 19에 나타낸 바와 같이, 제한 속도 U는, 동작 거리 Da에 따라 획일적으로 결정되어 있는 속도이다. 제한 속도 U는, 동작 거리 Da가 라인 거리 Ha보다 클 때는 설정되지 않고, 동작 거리 Da가 라인 거리 Ha 이하일 때 설정된다. 동작 거리 Da가 작아질수록, 제한 속도 U는 작아지고, 동작 거리 Da가 영으로 되면, 제한 속도 U도 영으로 된다. 그리고, 도 19에서는, 목표 시공 지형(CS)에 가까워지는 방향을 마이너스의 방향으로 하여 나타내고 있다.

도 20은, 본 실시형태에 관한 버킷(8)의 동작의 일례를 나타낸 모식도이다. 틸트 목표 속도 결정부(59)는, 조작 장치(30)의 틸트 조작 레버(30T)의 조작량에 기초하여, 규정점 RPa인 날끝(9)이 틸트 회전에 따라 목표 시공 지형(CS)[틸트 목표 지형(ST)]을 향해 이동하는 방향의 이동 속도 Vr을 산출한다. 이동 속도 Vr은, 틸트 동작 평면(TP)과 평행한 면 내에서의 규정점 RPa의 이동 속도이다. 이동 속도 Vr은, 틸트 목표 지형(ST)의 수직 방향의 속도 성분이다. 이동 속도 Vr은, 날끝(9)(규정점 RPa)을 포함하는 복수의 규정점 RP의 각각에 대하여 산출된다.

본 실시형태에 있어서는, 틸트 조작 레버(30T)가 조작된 경우, 틸트 조작 레버(30T)로부터 출력된 전압 등의 신호에 기초하여, 이동 속도 Vr이 산출된다. 틸트 조작 레버(30T)가 조작되면, 틸트 조작 레버(30T)의 조작량에 따른 전압 등의 신호가 틸트 조작 레버(30T)로부터 출력된다. 틸트 실린더(14)의 실린더 속도가 산출된 후, 틸트 목표 속도 결정부(59)는, 조작 레버의 조작량에 대응하는 버킷(8)의 규정점 RPa의 이동 속도 Vr로 변환한다.

틸트 제어 지령 결정부(61)는, 버킷(8)과 목표 시공 지형(CS)과의 거리와, 버킷(8)의 틸트 회전 상태에 기초하여, 틸트축 AX4를 중심으로 버킷(8)을 틸트 제어하기 위한 지령을 출력한다. 틸트 제어 지령 결정부(61)는, 동작 거리 Da가 라인 거리 Ha 이하인 것으로 판정된 경우, 목표 시공 지형(CS)에 대한 규정점 RP의 이동 속도 Vr을 제한 속도 U로 제한하는 속도 제한을 실시한다. 틸트 제어 지령 결정부(61)는, 버킷(8)의 날끝(9)의 이동 속도 Vr을 억제하기 위해, 제어 밸브(37)에 제어 신호를 출력한다. 틸트 제어 지령 결정부(61)는, 버킷(8)의 날끝(9)의 이동 속도 Vr이 동작 거리 Da에 따른 제한 속도 U로 되도록, 제어 밸브(37)에 제어 신호를 출력한다. 이로써, 틸트 회전하는 버킷(8)의 날끝(9)의 이동 속도는, 날끝(9)이 목표 시공 지형(CS)[틸트 목표 지형(ST)]에 가까워 질수록 늦어지게 되어, 날끝(9)이 목표 시공 지형(CS)에 도달했을 때 영으로 된다.

[제어 방법]

다음에, 본 실시형태에 관한 유압 셔블(100)의 제어 방법의 일례에 대하여 설명한다. 도 21은, 본 실시형태에 관한 유압 셔블(100)의 제어 방법의 일례를 나타낸 플로우차트이다. 본 실시형태에 있어서는, 경사진 목표 시공 지형(CS)을 틸트 회전 가능한 버킷(8)을 사용하여 시공하는 예에 대하여 설명한다.

목표 시공 지형 생성부(54)는, 목표 시공 데이터 생성 장치(70)로부터 공급되고 기억부(62)에 기억되어 있는 목표 시공 데이터인 라인 LX 및 라인 LY에 기초하여, 목표 시공 지형(CS)을 생성한다(스텝 S10).

규정점 위치 데이터 산출부(53A)는, 작업기 각도 데이터 취득부(52)에 의해 취득된 작업기 각도 데이터와, 기억부(62)에 기억되어 있는 작업기 데이터와 목표 시공 지형(CS)에 기초하여, 버킷(8)에 설정된 규정점 RP 각각의 위치 데이터를 산출한다(스텝 S20).

작업기 동작 평면 산출부(55)는, 붐 실린더(11), 암 실린더(12), 및 버킷 실린더(13) 중 1개 이상의 작동에 의해 버킷(8)이 이동하는 동작 평면인 작업기 동작 평면(WP)을 산출한다(스텝 S30).

작업기 목표 속도 결정부(58)는, 규정점 RP(RPb)와 목표 시공 지형(CS)과의 수직 거리 Db를 산출한다(스텝 S40).

수직 거리 Db에 기초하여 목표 속도 Vb가 결정된다. 수직 거리 Db가 라인 거리 Hb 이하일 경우, 작업기 목표 속도 결정부(58)는, 버킷(8)의 이동 속도를 작업기 목표 속도 Vt로 하기 위한 붐(6)의 목표 속도 Vb를 결정한다(스텝 S50).

작업기 제어 지령 결정부(60)는, 붐(6)을 목표 속도 Vb로 작동시키기 위해, 제어 밸브(39C)에 제어 신호를 출력하여, 붐 실린더(11)의 실린더 속도를 제어한다(스텝 S60). 이로써, 정지 어시스트 제어가 실시된다.

틸트 동작 평면 산출부(56)는, 규정점 RPa인 날끝(9)을 지나고 틸트축 AX4와 직교하는 틸트 동작 평면(TP)을 산출한다(스텝 S70).

틸트 목표 지형 산출부(57)는, 목표 시공 지형(CS)과 틸트 동작 평면(TP)이 교차하는 틸트 목표 지형(ST)을 산출한다(스텝 S80).

틸트 목표 속도 결정부(59)는, 날끝(9)과 틸트 목표 지형(ST)과의 동작 거리 Da를 산출한다(스텝 S90).

동작 거리 Da에 기초하여 제한 속도 U가 결정된다. 동작 거리 Da가 라인 거리 Ha 이하일 경우, 틸트 목표 속도 결정부(59)는, 동작 거리 Da에 따른 제한 속도 U를 결정한다(스텝 S100).

틸트 제어 지령 결정부(61)는, 틸트 조작 레버(30T)의 조작량으로부터 산출되는 버킷(8)의 날끝(9)의 이동 속도 Vr과, 틸트 목표 속도 결정부(59)에 의해 결정된 제한 속도 U에 기초하여, 제어 밸브(37)에 대한 제어 신호를 산출한다. 틸트 제어 지령 결정부(61)는, 이동 속도 Vr을 제한 속도 U로 하기 위한 제어 신호를 산출하고, 제어 밸브(37)에 출력한다. 제어 밸브(37)는, 틸트 제어 지령 결정부(61)로부터 출력된 제어 신호에 기초하여, 파일럿압을 제어한다. 이로써, 버킷(8)의 날끝(9)의 이동 속도 Vr이 제한된다(스텝 S110).

[효과]

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 붐축 AX1, 암축 AX2, 및 버킷축 AX3 중 1개 이상과 직교하는 작업기 동작 평면(WP)에 있어서 작업기(1)를 구동시키기 위한 지령이 출력되는 것에 의해 실시되는 정지 어시스트 제어와, 틸트축 AX4를 중심으로 버킷(8)을 틸트 회전시키기 위한 지령이 출력되는 것에 의해 실시되는 틸트 정지 제어가 병용하여 행해진다. 오퍼레이터가 틸트 정지 제어와 정지 어시스트를 사용하여 경사면을 시공한 경우로서, 도 22를 참조하여 설명한다.

오퍼레이터는 틸트 회전시키고 버킷 굴삭면을 목표 시공 지형(CS)에 가압하도록 틸트 회전 조작을 행하면서, 암, 버킷을 굴삭 조작하면서 하기의 수순으로 작업을 행한다. 도 22의 (A)에 나타낸 바와 같이, 버킷(8)이 목표 시공 지형(CS)에 가까와지면, 암(7) 및 버킷(8)의 조작에 기초하여 정지 어시스트 제어에 기초한 붐(6)의 개입 제어(intervention control)가 행해지고, 또한, 도 22의 (B)에 나타낸 바와 같이, 버킷(8)의 조작에 기초한 틸트 정지 제어가 완만하게 시작된다.

틸트 조작과 암(7) 및 버킷(8)의 각 조작이 계속됨으로써, 도 22의 (C)에 나타낸 바와 같이, 버킷(8)은 목표 시공 지형(CS)에 도달한다. 버킷(8)의 굴삭 시에 목표 시공 지형(CS)에 접하는 버킷(8)의 날끝(9)(선분)이나, 버킷(8)의 배면 등의 굴삭 영역이, 목표 시공 지형(CS)[틸트 정지 제어에서는 틸트 목표 지형(ST)]에 대략 평행한 상태로 된 시점에서 틸트 속도가 영으로 된다. 이 이후, 틸트 정지 제어에 의해 목표 시공 지형(CS)과 굴삭 영역의 평행한 상태가 유지된다. 이 때, 정지 어시스트 제어에서는 틸트 조작을 고려하지 않는 붐 개입 제어가 행해지고, 목표 시공 지형(CS)(정지 어시스트 제어에서는 라인 LX)에 따른 굴삭을 행할 수 있다.

이보다, 목표 시공 지형(CS)과 굴삭 영역과의 평행을 유지하면서 버킷 굴삭 영역이 목표 시공 지형(CS)으로부터 부상을 일으키지 않는다.

오퍼레이터가 조작 장치(30)를 조작하여 버킷(8)을 틸트 회전시키면서 버킷(8)의 굴삭 영역에서 목표 시공 지형(CS)을 가압하는 동작을 포함하는 굴삭 작업을 실시하는 경우, 목표 시공 지형(CS)을 침식하지 않도록 할뿐아니라 굴삭 누출이 없도록 하는 것이 요망된다. 단지, 버킷(8)의 일부분이 라인 LX를 따라 이동하는 것만으로는, 목표 시공 지형(CS)에 대한 버킷(8)의 틸트 각도의 최적값을 결정하지 못하고, 날끝의 일부만이 목표 시공 지형(CS)에 접하는 상황 또는 목표 시공 지형(CS)보다 부상한 상황으로 되어, 굴삭 누출(굴삭 남음)이 발생한다.

본 실시형태에 의하면, 붐 실린더(11)를 제어하는 정지 어시스트 제어를 틸트식의 버킷(8)에 단지 적용한 것뿐아니라, 버킷(8)과 틸트 목표 지형(ST)과의 거리에 기초하여 틸트 실린더(14)를 제어하는 틸트 정지 제어가 정지 어시스트 제어와 병용된다. 이로써, 틸트식의 버킷(8)의 틸트 각도를 최적값으로 하여, 버킷(8)의 날끝(9)과 목표 시공 지형(CS)을 평행하게 할 수 있고, 목표 시공 지형(CS)[틸트 목표 지형(ST)]이 버킷(8)에 의해 침식되지 않고, 버킷(8)의 날끝(9)을 목표 시공 지형(CS)(라인 LX)을 따라 이동시킬 수 있다.

도 23은, 본 실시형태에 관한 버킷(8)의 작용을 설명하기 위한 모식도이다. 도 23은, 정지 어시스트 제어가 실시되어 틸트 정지 제어는 실시되지 않는 예를 나타낸다. 틸트 정지 제어가 실시되지 않을 경우, 제한 속도 U는 산출되지 않는다. 오퍼레이터에 의한 틸트 조작 레버(30T)의 조작에 기초한 버킷(8)의 이동 속도가 Vr이며, 목표 시공 지형(CS)의 법선 방향의 이동 속도 Vr의 속도 성분을 Vra로 할 경우, 목표 시공 지형(CS)에 대한 버킷(8)의 상대 속도는, 오퍼레이터에 의한 작업기 조작 레버(30L)의 조작에 기초한 버킷(8)의 이동 속도 Vs와, 오퍼레이터에 의한 틸트 조작 레버(30T)의 조작에 기초한 버킷(8)의 이동 속도 Vra와의 합으로 된다. 그 결과, 작업기 목표 속도 결정부(58)는, 이동 속도 Vs와 이동 속도 Vra와의 합이 상쇄되도록 붐(6)의 목표 속도 Vb를 산출하게 된다. 즉, 버킷(8)이 틸트 회전해도, 틸트 실린더(14)는 제어되지 않고, 붐 실린더(11)만이 제어되게 되어, 붐(6)이 과도하게 상승 동작하게 된다. 그 결과, 버킷(8)의 날끝(9)을 경사진 목표 시공 지형(CS)을 따라 이동시키는 것이 곤란해진다.

본 실시형태에 의하면, 틸트 회전하는 버킷(8)의 이동 속도 Vr에 기초하여, 틸트 실린더(14)가 제어된다. 따라서, 붐(6)이 과도하게 상승 동작하는 것이 억제되어, 목표 시공 지형(CS)가 양호한 정밀도로 시공된다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 틸트 동작 평면(TP) 및 틸트 목표 지형(ST)가 규정되고, 틸트 목표 속도 결정부(59)는, 버킷(8)과 틸트 목표 지형(ST)과의 동작 거리 Da에 기초하여, 틸트 동작 평면(TP)에서의 버킷(8)의 목표 속도 U를 결정한다. 틸트 제어 지령 결정부(61)는, 틸트 목표 속도 결정부(59)에 의해 결정된 목표 속도 U에 기초하여, 틸트 실린더(14)를 제어한다. 따라서, 틸트 회전하는 버킷(8)의 날끝(9)을 목표 시공 지형(CS)에 양호한 정밀도로 따르게 하면서 시공할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 작업기 동작 평면(WP)에서의 작업기(1)의 이동을 제어하는 정지 어시스트 제어와, 틸트 동작 평면(TP)에서의 버킷(8)의 틸트 회전을 제어하는 틸트 정지 제어는, 독립적으로 실시된다. 즉, 정지 어시스트 제어에서는, 작업기 동작 평면(WP)에서의 수직 거리 Db에 기초하여, 작업기 동작 평면(WP)에서의 붐(6)의 목표 속도 Vb가 결정되고, 붐(6)이 목표 속도 Vb로 이동하도록 붐 실린더(11)가 제어된다. 즉, 버킷(8)의 틸트 회전에 기초한 버킷(8)과 목표 시공 지형(CS)과의 상대 속도는, 정지 어시스트 제어에는 반영되지 않는다. 한편, 틸트 정지 제어에서는, 틸트 동작 평면(TP)에서의 동작 거리 Da에 기초하여, 틸트 동작 평면(TP)에서의 버킷(8)의 목표 속도 U가 결정되고, 버킷(8)이 목표 속도 U로 틸트 회전하도록 틸트 실린더(14)가 제어된다. 즉, 붐(6)의 이동에 기초한 버킷(8)과 목표 시공 지형(CS)과의 상대 속도는, 틸트 정지 제어에는 반영되지 않는다. 이로써, 틸트 회전하는 버킷(8)의 날끝(9)을 목표 시공 지형(CS)에 양호한 정밀도로 따르게 하면서 시공할 수 있다.

<제2 실시형태>

다음에, 제2 실시형태에 대하여 설명한다. 도 24는, 본 실시형태에 관한 유압 셔블(100)의 제어 방법의 일례를 나타낸 모식도이다. 전술한 실시형태와 마찬가지로, 틸트 목표 속도 결정부(59)는, 틸트 동작 평면(TP)에서의 버킷(8)의 목표 속도 U를 산출한다.

본 실시형태에 있어서는, 틸트 목표 속도 결정부(59)는, 산출한 목표 속도 U로부터, 라인 LX의 법선 방향에서의 버킷(8)의 목표 속도 Ua를 산출한다. 즉, 틸트 목표 속도 결정부(59)는, 라인 LX의 법선 방향에서의 목표 속도 U의 속도 성분 Ua를 산출한다.

작업기 제어 지령 결정부(60)는, 틸트 목표 속도 결정부(59)에 의해 산출된, 라인 LX의 법선 방향에서의 버킷(8)의 목표 속도 Ua와, 작업기 목표 속도 결정부(58)에 의해 산출된, 라인 LX의 법선 방향에서의 버킷(8)의 목표 속도 Vs에 기초하여, 지령을 출력한다. 본 실시형태에 있어서는, 목표 속도 Ua와 목표 속도 Vs와의 합이 상쇄되도록, 즉 [Vs＋Va=Vt＋Vb]로 되도록, 붐(6)의 목표 속도 Vb가 산출되고, 그 목표 속도 Vb로 붐(6)이 이동하도록, 작업기 제어 지령 결정부(60)는, 제어 밸브(39C)에 제어 신호를 출력하여, 붐 실린더(11)의 실린더 속도를 제어한다.

본 실시형태에 의하면, 버킷(8)의 틸트 회전에 대한 목표 속도 Ua가 정지 어시스트 제어에 반영된다. 틸트 회전에 따라 버킷(8)이 목표 시공 지형(CS)에 접근하는 속도가 정지 어시스트 제어에 전혀 반영되지 않을 경우, 버킷(8)이 목표 시공 지형(CS)을 약간 파버릴(excavate) 가능성이 있다. 본 실시형태에 의하면, 보다 고정밀도로 버킷(8)의 날끝(9)을 목표 시공 지형(CS)을 따르게 하면서 이동시킬 수 있다.

그리고, 전술한 실시형태에 있어서는, 정지 어시스트 제어에 있어서, 붐 실린더(11)가 제어되는 것으로 하였다. 정지 어시스트 제어에 있어서는, 작업기 동작 평면(WP)에서 작업기(1)를 동작시키는 암 실린더(12)가 제어되어도 되고, 버킷 실린더(13)가 제어되어도 된다.

그리고, 전술한 실시형태에 있어서는, 버킷(8)을 틸트 회전시키는 틸트 실린더(14)의 제어가, 동작 거리 Da에 기초하여 실시되는 것으로 하였다. 버킷(8)을 틸트 회전시키는 틸트 실린더(14)의 제어가, 수직 거리 Db에 기초하여 실시되어도 된다.

그리고, 전술한 실시형태에 있어서는, 버킷(8)의 틸트 회전을 목표 시공 지형(CS)에서 정지시키는 버킷 정지 제어가 실시되는 것으로 하였다. 붐 실린더(11)에 의한 정지 어시스트 제어와 마찬가지로, 버킷(8)의 날끝(9)이 목표 시공 지형(CS)에 추종하도록 버킷(8)이 제어되는 틸트 정지 어시스트 제어가 실시되어도 된다.

그리고, 전술한 실시형태에 있어서는, 틸트 회전하는 버킷(8)이 틸트 목표 지형(ST)에서 정지하는 것으로 하였다. 틸트 목표 지형(ST)에 대하여 규정의 위치 관계에 있는, 틸트 목표 지형(ST)과는 상이한 규정 위치에서 버킷(8)의 틸트 회전이 정지하도록, 틸트 정지 제어가 실시되어도 된다.

그리고, 전술한 실시형태에 있어서는, 건설 기계(100)가 유압 셔블인 것으로 하였다 전술한 실시형태에서 설명한 구성 요소는, 유압 셔블과는 다른, 작업기를 구비하는 건설 기계에 적용할 수 있다.

그리고, 전술한 실시형태에 있어서, 버킷축 AX3 및 틸트축 AX4에 더하여, 버킷(8)을 회전 가능하게 지지하는 회전축이 작업기(1)에 설치되어도 된다.

그리고, 전술한 실시형태에 있어서, 상부 선회체(2)는, 유압에 의해 선회해도 되고, 전동 액추에이터가 발생하는 동력에 의해 선회해도 된다. 또한, 작업기(1)는, 유압 실린더(10)가 아니고, 전동 액추에이터가 발생하는 동력에 의해 작동해도 된다.

1: 작업기
2: 상부 선회체
3: 하부 주행체
3C: 크롤러
4: 운전실
5: 기계실
6: 붐
7: 암
8: 버킷
8B: 버킷 핀
8T: 틸트 핀
9: 날끝
10: 유압 실린더
10A: 캡측 오일실
10B: 로드측 오일실
11: 붐 실린더
12: 암 실린더
13: 버킷 실린더
14: 틸트 실린더
16: 붐 스트로크 센서
17: 암 스트로크 센서
18: 버킷 스트로크 센서
19: 틸트 스트로크 센서
20: 위치 연산 장치
21: 차체 위치 연산기
22: 자세 연산기
23: 방위 연산기
24: 버킷 위치 연산 장치
25: 유량 제어 밸브
30: 조작 장치
30F: 조작 페달
30L: 조작 레버
30T: 틸트 조작 레버
31: 메인 유압 펌프
32: 파일럿 유압 펌프
33A, 33B: 오일 통로
34A, 34B: 압력 센서
35A, 35B: 오일 통로
36A, 36B: 셔틀 밸브
37A, 37B: 제어 밸브
38A, 38B: 오일 통로
39A, 39B, 39C: 제어 밸브
40: 셔틀 밸브
50: 제어 장치
51: 차체 위치 데이터 취득부
52: 버킷 위치 데이터 취득부
53A: 규정점 위치 데이터 산출부
53B: 후보 규정점 데이터 산출부
54: 목표 시공 지형 생성부
55: 작업기 동작 평면 산출부
56: 틸트 동작 평면 산출부
57: 틸트 목표 지형 산출부
58: 작업기 목표 속도 결정부
59: 틸트 목표 속도 결정부
60: 작업기 제어 지령 결정부
61: 틸트 제어 지령 결정부
62: 기억부
63: 입출력부
70: 목표 시공 데이터 생성 장치
81: 바닥판
82: 배면판
83: 상판
84: 측판
85: 측판
86: 개구부
87: 브래킷
88: 브래킷
90: 접속 부재
91: 플레이트 부재
92: 브래킷
93: 브래킷
94: 제1 링크 부재
94P: 제1 링크 핀
95: 제2 링크 부재
95P: 제2 링크 핀
96: 버킷 실린더 탑 핀
97: 브래킷
100: 유압 셔블(건설 기계)
200: 제어 시스템
300: 유압 시스템
AP: 점
AX1: 붐축
AX2: 암축
AX3: 버킷축
AX4: 틸트축
CD: 목표 시공 데이터
CS: 목표 시공 지형
L1: 붐 길이
L2: 암 길이
L3: 버킷 길이
L4: 틸트 길이
L5: 버킷 폭
LX: 라인
LY: 라인
RP: 기준점
RX: 선회축
ST: 틸트 목표 지형
TP: 틸트 동작 평면
α: 붐 각도
β: 암 각도
γ: 버킷 각도
δ: 틸트 각도
ε: 틸트축 각도
θ1: 롤 각도
θ2: 피치 각도
θ3: 요 각도

Claims

붐축(boom axis)을 중심으로 차체에 대하여 회전 가능한 붐; 상기 붐축과 평행한 암축(arm axis)을 중심으로 상기 붐에 대하여 회전 가능한 암; 및 상기 암축과 평행한 버킷축(bucket axis) 및 상기 버킷축과 직교하는 틸트축(tilt axis)의 각각을 중심으로 상기 암에 대하여 회전 가능한 버킷;을 구비하는 작업기(work implement)를 포함하는 건설 기계의 제어 시스템으로서,
굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 목표 시공 지형을 생성하는 목표 시공 지형 생성부;
상기 버킷과 상기 목표 시공 지형과의 거리와, 상기 암 및 상기 버킷 중 적어도 한쪽의 동작 상태에 기초하여, 상기 붐축, 상기 암축, 및 상기 버킷축 중 1개 이상과 직교하는 작업기 동작 평면에 있어서 상기 작업기를 구동시키기 위한 지령을 출력하는 작업기 제어 지령 결정부; 및
상기 버킷과 상기 목표 시공 지형과의 거리와, 상기 버킷의 틸트 회전 상태에 기초하여, 상기 틸트축을 중심으로 상기 버킷을 틸트 제어하기 위한 지령을 출력하는 틸트 제어 지령 결정부;
를 포함하는 건설 기계의 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 버킷을 지나고 상기 틸트축과 직교하는 틸트 동작 평면을 산출하는 틸트 동작 평면 산출부;
상기 목표 시공 지형과 상기 틸트 동작 평면이 교차하는 틸트 목표 지형을 산출하는 틸트 목표 지형 산출부; 및
상기 버킷과 상기 틸트 목표 지형과의 거리에 기초하여, 상기 틸트 동작 평면에서의 상기 버킷의 틸트 목표 속도를 결정하는 틸트 목표 속도 결정부;를 더 포함하고,
상기 틸트 제어 지령 결정부는, 상기 틸트 목표 속도에 기초하여 상기 지령을 출력하는, 건설 기계의 제어 시스템.
제2항에 있어서,
상기 틸트 제어 지령 결정부는, 상기 틸트 목표 속도 결정부에서 결정된 상기 틸트 목표 속도에 기초하여, 상기 버킷을 틸트 회전시키는 틸트 실린더를 구동시키는 지령을 출력하는, 건설 기계의 제어 시스템.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 틸트 목표 속도 결정부는, 상기 목표 시공 지형의 법선 방향에서의 상기 버킷의 상기 틸트 목표 속도를 산출하는, 건설 기계의 제어 시스템.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 목표 시공 지형의 법선 방향에서의 상기 버킷과 상기 목표 시공 지형과의 최단 거리인 수직 거리에 기초하여, 상기 작업기 동작 평면에서의 상기 작업기의 작업기 목표 속도를 결정하는 작업기 목표 속도 결정부를 더 포함하고,
상기 작업기 제어 지령 결정부는, 상기 작업기 목표 속도에 기초하여 상기 붐 및 상기 암 중 적어도 한쪽을 제어하기 위한 지령을 출력하는, 건설 기계의 제어 시스템.
제5항에 있어서,
상기 작업기 제어 지령 결정부는, 상기 작업기 목표 속도에 기초하여, 상기 작업기 동작 평면에 있어서 상기 붐 및 상기 암 중 적어도 한쪽을 구동시키는 유압(油壓) 실린더를 구동시키는 지령을 출력하는, 건설 기계의 제어 시스템.
제5항에 있어서,
상기 작업기 제어 지령 결정부는, 상기 틸트 목표 속도와, 상기 작업기 목표 속도에 기초하여, 상기 지령을 출력하는, 건설 기계의 제어 시스템.
상부 선회체(旋回體);
상기 상부 선회체를 지지하는 하부 주행체;
제1항에 기재된 건설 기계의 제어 시스템; 및
상기 붐과 상기 암과 상기 버킷을 포함하고, 상기 상부 선회체에 지지되는 작업기;
를 포함하는 건설 기계.
붐축을 중심으로 차체에 대하여 회전 가능한 붐; 상기 붐축과 평행한 암축을 중심으로 상기 붐에 대하여 회전 가능한 암; 및 상기 암축과 평행한 버킷축 및 상기 버킷축과 직교하는 틸트축의 각각을 중심으로 상기 암에 대하여 회전 가능한 버킷;을 구비하는 작업기를 포함하는 건설 기계의 제어 방법으로서,
상기 버킷과 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 목표 시공 지형과의 거리와, 상기 암 및 상기 버킷 중 적어도 한쪽의 동작 상태에 기초하여, 상기 붐축, 상기 암축, 및 상기 버킷축 중 1개 이상과 직교하는 작업기 동작 평면에 있어서 상기 작업기를 구동시키기 위한 지령을 출력하는 단계; 및
상기 버킷과 상기 목표 시공 지형과의 거리와, 상기 버킷의 틸트 회전 상태에 기초하여, 상기 틸트축을 중심으로 상기 버킷을 틸트 제어하기 위한 지령을 출력하는 단계;
를 포함하는 건설 기계의 제어 방법.