KR20210109595A - 작업 기계 - Google Patents

Abstract

혼에 의한 작업 지시의 검출 시에 있어서의 유압 셔블의 동작 상태에 기초하여, 덤프 트럭에 대한 적입 작업의 개시와 적입 작업의 종료를 판정하여, 적입 작업의 개시부터 적입 작업의 종료까지의 사이에 계측된 작업 대상물의 하중을 적산하여 덤프 트럭의 적재량을 연산하는 컨트롤러를 유압 셔블에 구비한다.

Description

작업 기계

본 발명은, 운반 기계에 대한 적입 작업에 있어서의 운반 공정 중에 작업 대상물의 하중을 계측 가능한 작업 기계에 관한 것이다.

유압 셔블로 대표되는 작업 기계에는, 어느 운반 기계(예를 들어, 덤프 트럭)의 짐받이에 작업 대상물을 반복해서 적입하고, 그 운반 기계의 짐받이를 작업 대상물로 가득차게 하는 적입 작업이 행해지는 경우가 있다. 선단에 버킷이 설치된 작업 암(작업 장치)을 갖는 유압 셔블에 의한 적입 작업을 예로 들면, 적입 작업은 복수의 적입 사이클로 이루어지고, 각 적입 사이클은 다음의 3개의 공정, 즉, 작업 대상물을 굴삭하여 버킷 내부에 충전하는 굴삭 공정과, 굴삭 공정 후에 상부 선회체를 선회하여 운반 기계의 짐받이 위로 버킷을 이동하는 운반 공정과, 작업 대상물을 운반 기계의 짐받이로 방출한 후에 굴삭 공정을 개시하는 위치로 버킷을 이동하는 적입 공정으로 이루어진다. 또한, 적입 작업은 작업 대상물이 적입되는 운반 기계마다 구별 가능하다.

이러한 적입 작업에 관하여, 작업 기계에는, 각 적입 사이클에 있어서의 운반 공정 중에 작업 대상물의 하중(운반 하중이라고도 칭함)을 계측하고, 어느 운반 기계에 대한 적입 작업 중에 계측한 모든 운반 하중을 적산함으로써 당해 어느 운반 기계로의 적재량(적재 하중이라고도 칭함)을 연산하는 제어 장치(컨트롤러)를 구비하는 것이 있다. 운반 기계로의 적재량을 계측하여 기록함으로써, 작업 현장의 관리자는 그 운반 기계가 작업 현장으로부터 반출한 작업 대상물의 양을 파악할 수 있어, 작업 현장의 생산량을 감시하는 것이 가능하게 된다.

작업 현장의 생산량을 적절하게 감시하기 위해서는, 작업 기계가 연산한 운반 기계로의 적재량과, 그 작업 대상물이 적재된 운반 기계의 정보를 대응지어 관리할 필요가 있다.

작업 기계의 작업량 모니터링 시스템으로서 특허문헌 1에는, 작업 기계가 적산한 하중(적재량)을 쌍방향 통신 가능한 무선 통신 시스템을 통해 운반 기계와 작업 현장의 시스템 단말 기기로 송신하는 시스템이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2010-89633호 공보

특허문헌 1의 작업량 모니터링 시스템에서는, 작업 기계로부터 운반 기계나 작업 현장의 시스템 단말 기기로의 적재량의 송신이나, 다음의 운반 기계로의 적입 작업으로 이행할 때의 적재량의 리셋은, 작업 기계의 조작자의 수동 조작에 의해 행해지고 있다. 그 때문에, 복수대의 운반 기계에 대한 적입 작업을 연속으로 행하는 작업 현장에서는, 운반 기계가 빈번히 교체되는 경우도 있어 조작자의 수동 조작의 실념이나 오류 등이 발생하기 쉬워, 각 운반 기계로의 적재량을 정확하게 연산하는 것은 어렵다는 과제가 있다.

본 발명은 운반 기계로의 적재량을 정확하게 연산할 수 있는 작업 기계의 제공을 목적으로 한다.

이러한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 작업 기계는, 차체와, 운반 기계로 작업 대상물의 적입을 행하는 작업구를 일단측에 갖고, 타단측이 상기 차체에 설치된 작업 암과, 상기 작업구를 포함하는 상기 작업 암의 자세를 검출하는 자세 검출 장치와, 상기 작업 암에 작용하는 부하를 검출하는 부하 검출 장치와, 상기 운반 기계에 대하여 작업 지시를 통보하기 위한 통보 장치와, 상기 자세와 상기 부하에 기초하여, 상기 작업 암에 의해 상기 운반 기계로의 상기 작업 대상물의 운반을 행하는 운반 공정이 행해진 것을 판정하고, 상기 운반 공정 중에 상기 작업 대상물의 하중을 계측하고, 상기 자세 또는 상기 부하에 기초하여, 상기 작업 암에 의해 상기 운반 기계로의 상기 작업 대상물의 적입을 행하는 적입 공정이 행해진 것을 판정하는 제어 장치를 구비한 작업 기계에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 통보 장치를 통한 상기 작업 지시를 검출하고, 상기 작업 지시의 검출 시에 있어서의 상기 작업 기계의 동작 상태에 기초하여, 상기 운반 기계에 대한 적입 작업의 개시와 적입 작업의 종료를 판정하고, 상기 적입 작업의 개시부터 상기 적입 작업의 종료까지의 사이에 계측된 상기 작업 대상물의 하중을 적산하여 상기 운반 기계의 적재량을 연산하고, 상기 적입 작업의 종료 시에 상기 적재량을 외부 단말기에 출력한다.

본 발명에 따르면 운반 기계로의 적재량을 정확하게 연산할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 작업 기계의 구성예를 도시하는 외관도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 관한 작업 기계의 제어 장치의 시스템 구성을 도시하는 개략도이다.
도 3은 작업 기계가 행하는 적입 작업의 일례를 도시하는 개관도이다.
도 4a는 본 발명의 실시 형태에 관한 제어 장치(컨트롤러)에 있어서 운반 기계(2)로의 적재량의 연산과, 작업 지시 신호와 작업 기계의 자세에 기초하여 적입 작업의 개시와 종료를 판정하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 4b는 본 발명의 실시 형태에 관한 제어 장치(컨트롤러)에 있어서 운반 기계(2)로의 적재량의 연산과, 작업 지시 신호와 작업 기계의 자세에 기초하여 적입 작업의 개시와 종료를 판정하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 관한 제어 장치에 있어서 굴삭 공정, 굴삭 공정 및 적입 공정의 판정에 사용하는 작업 기계의 자세와 부하를 도시하는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 관한 제어 장치에 있어서 운반 하중의 연산 모델을 도시하는 작업 기계의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 관한 작업 기계의 제어 장치에 있어서 적입 작업의 개시와 종료의 판정에 사용하는 모델을 도시하는 작업 기계와 운반 기계의 측면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 관한 작업 기계의 출력 화면의 일례를 도시하는 외관도이다.
도 9a는 본 발명의 실시 형태에 관한 작업 기계가 굴삭 공정에 있어서의 작업 기계의 정지 시간을 사용하여 적입 작업의 개시와 종료의 판정을 행하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 9b는 본 발명의 실시 형태에 관한 작업 기계가 굴삭 공정에 있어서의 작업 기계의 정지 시간을 사용하여 적입 작업의 개시와 종료의 판정을 행하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 실시 형태에 관한 작업 기계가 적입 공정에 있어서의 작업구의 높이를 사용하여 적입 작업의 개시와 종료의 판정을 행하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 실시 형태에 관한 작업 기계가 적입 작업의 개시와 종료의 판정에 사용하는 모델을 도시하는 작업 기계와 운반 기계의 측면도이다.
도 12는 본 발명의 실시 형태에 관한 작업 기계가 적입 사이클 내의 각 작업의 실시 시각과 적재량을 사용하여 적입 작업의 개시와 종료의 판정을 행하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 실시 형태에 관한 작업 기계의 제어 장치에 의한 적입 작업 중에 연산한 운반 하중과 적재량과 운반 플래그 Fcry와 적입 플래그 Fload의 연산 결과를 도시하는 그래프이다.
도 14는 본 발명의 실시 형태에 관한 작업 기계의 시스템 구성을 도시하는 개략도이다.
도 15는 본 발명의 실시 형태에 관한 작업 기계의 제어 장치가, 적재 기간 판정부에 의한 적입 작업의 개시와 종료의 판정 결과 및 운반 기계 적재 기간 추정부에 의한 적입 작업의 개시와 종료의 추정 결과를 사용하여 운반 기계의 식별을 행하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 실시 형태에 관한 작업 기계의 제어 장치에 있어서, 복수의 운반 기계의 적재 기간의 추정에 사용하는 모델을 도시하는 적입 작업 중의 작업 기계와 운반 기계의 위치 관계를 도시하는 상면도이다.
도 17은 본 발명의 실시 형태에 관한 작업 기계의 제어 장치의 적재 기간 판정부에 의한 적입 작업의 개시와 종료의 판정 결과 및 운반 기계 적재 기간 추정부에 의한 적입 작업의 개시와 종료의 추정 결과를 도시하는 그래프이다.
도 18은 본 발명의 실시 형태에 관한 작업 기계의 시스템 구성을 도시하는 개략도이다.
도 19는 본 발명의 실시 형태에 관한 작업 기계의 제어 장치가 적입 작업이나 운반 기계의 교환에 필요로 하는 시간을 판정하고, 작업 시간이 장대(長大)인 경우에는 경고를 출력하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 20은 본 발명의 실시 형태에 관한 작업 기계의 출력 화면 및 관리동 내에 설치된 관리자용의 출력 화면의 일례를 도시하는 외관도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 사용하여 설명한다. 이하에는, 작업 기계의 하중 계측 시스템을 구성하는 적입 기계로서 유압 셔블을, 운반 기계로서 덤프 트럭을 이용하는 경우에 대하여 설명한다.

본 발명이 대상으로 하는 작업 기계(적입 기계)는, 어태치먼트(작업구)로서 버킷을 갖는 유압 셔블에 한정되지 않고, 그래플이나 리프팅 마그네트 등, 작업 대상물의 유지·해방이 가능한 것을 갖는 유압 셔블도 포함된다. 또한, 유압 셔블과 같은 선회 기능이 없는 작업 암을 구비하는 휠 로더 등에도 본 발명은 적용 가능하다.

<제1 실시 형태>

도 1은 본 실시 형태에 관한 유압 셔블의 측면도이다. 도 1의 유압 셔블(1)은, 하부 주행체(10)와, 하부 주행체(10)의 상부에 선회 가능하게 마련된 상부 선회체(11)와, 상부 선회체(11)의 전방에 탑재된 다관절형의 작업 암인 프론트 작업 장치(12)와, 상부 선회체(11)를 회동하는 유압 모터인 선회 모터(19)와, 상부 선회체(11)에 마련되어 조작자가 올라타서 셔블(1)을 조작하는 조작실(운전실)(20)과, 조작실(20) 내에 마련되어, 유압 셔블(1)에 탑재된 액추에이터의 동작을 제어하기 위한 조작 레버(조작 장치)(22)와, 기억 장치(예를 들어, ROM, RAM), 연산 처리 장치(예를 들어, CPU) 및 입출력 장치를 갖고 유압 셔블(1)의 동작을 제어하는 컨트롤러(제어 장치)(21)에 의해 구성되어 있다.

프론트 작업 장치(12)는, 상부 선회체(11)에 회동 가능하게 마련된 붐(13)과, 붐(13)의 선단에 회동 가능하게 마련된 암(14)과, 암(14)의 선단에 회동 가능하게 마련된 버킷(어태치먼트)(15)을 구비하고 있다. 또한, 프론트 작업 장치(12)는 프론트 작업 장치(12)를 구동하는 액추에이터로서, 붐(13)을 구동하는 유압 실린더인 붐 실린더(16)과, 암(14)을 구동하는 유압 실린더인 암 실린더(17)와, 버킷(15)을 구동하는 유압 실린더인 버킷 실린더(18)를 구비하고 있다.

붐(13), 암(14), 버킷(15)의 회동축에는 각각 자세 검출 장치인 붐 각도 센서(24), 암 각도 센서(25), 버킷 각도 센서(26)가 설치되어 있다. 이들 각도 센서(24, 25, 26)로부터는 붐(13), 암(14), 버킷(15) 각각의 회동 각도를 취득할 수 있다. 또한, 상부 선회체(11)에는 선회 각속도 센서(예를 들어, 자이로스코프)(27)와 경사 각도 센서(28)가 설치되어 있고, 각각 상부 선회체(11)의 선회 각속도와 상부 선회체(11)의 전후 방향의 경사 각도를 취득할 수 있도록 구성되어 있다. 각도 센서(24, 25, 26, 27, 28)의 검출값으로부터는 프론트 작업 장치(12)의 자세를 특정하는 자세 정보를 취득할 수 있다.

붐 실린더(16) 및 암 실린더(17)에는 각각 부하 검출 장치인 붐 보텀압 센서(29), 붐 로드압 센서(30), 암 보텀압 센서(31), 암 로드압 센서(32)가 설치되어 있고, 각 유압 실린더 내부의 압력을 취득할 수 있도록 구성되어 있다. 압력 센서(29, 30, 31, 32)의 검출값으로부터는 각 실린더(16, 18)의 추력, 즉 프론트 작업 장치(12)에 부여되는 구동력을 특정하는 구동력 정보나, 각 실린더(16, 18)의 부하를 특정하는 부하 정보를 취득할 수 있다. 또한 버킷 실린더(18)의 보텀측과 로드측에도 동일한 압력 센서를 마련하여 버킷 실린더(18)의 구동력 정보나 부하 정보를 취득함으로써 각종 제어에 이용해도 된다.

또한, 붐 각도 센서(24), 암 각도 센서(25), 버킷 각도 센서(26), 경사 각도 센서(28), 선회 각속도 센서(27)는, 프론트 작업 장치(12)의 자세 정보를 산출 가능한 물리량을 검출할 수 있는 것이라면 다른 센서로 대체 가능하다. 예를 들어, 붐 각도 센서(24), 암 각도 센서(25) 및 버킷 각도 센서(26)는 각각 경사각 센서나 관성 계측 장치(IMU)로 대체 가능하다. 또한, 붐 보텀압 센서(29), 붐 로드압 센서(30), 암 보텀압 센서(31), 암 로드압 센서(32)는, 붐 실린더(16) 및 암 실린더(17)가 발생하는 추력, 즉 프론트 작업 장치(12)에 부여되는 구동력 정보나 각 실린더(16, 17)의 부하 정보를 산출 가능한 물리량을 검출할 수 있는 것이라면 다른 센서로 대체 가능하다. 또한 추력, 구동력, 부하의 검출 대신에 또는 추가하여, 붐 실린더(16) 및 암 실린더(17)의 동작 속도를 스트로크 센서로 검출하거나, 붐(13) 및 암(14)의 동작 속도를 IMU로 검출하거나 함으로써 프론트 작업 장치(12)의 동작을 검출해도 된다.

조작실(20)의 내부에는, 컨트롤러(21)에서의 연산 결과(예를 들어, 후술하는 하중 연산부(50)에 연산된 버킷(15) 내의 작업 대상물(4)의 하중값인 운반 하중이나 그 적산값인 운반 기계의 적재량) 등을 표시하는 모니터(표시 장치)(23)와, 프론트 작업 장치(12)와 상부 선회체(11)의 동작을 지시하기 위한 조작 레버(22)가 비치되어 있다. 상부 선회체(11)의 상면에는 컨트롤러(21)가 외부의 컴퓨터 등의 단말기(예를 들어, 운반 기계인 덤프 트럭(2)(도 3 참조)에 탑재된 컨트롤러나 관리동(5)(도 3 참조) 내에 설치된 컴퓨터(도시하지 않음)나 관리용 모니터(45)(도 20 참조) 등)와 통신하기 위한 외부 통신기(42)가 설치되어 있다.

본 실시 형태의 모니터(23)는, 터치 패널을 갖고 있고, 조작자가 컨트롤러(21)로의 정보의 입력을 행하기 위한 입력 장치로서도 기능한다. 모니터(23)로서는, 예를 들어 터치 패널을 갖는 액정 디스플레이가 이용 가능하다.

조작 레버(22)는, 붐(13)의 상승·하강(붐 실린더(16)의 신축)과 버킷(15)의 덤프·클라우드(버킷 실린더(18)의 신축)를 각각 지시하는 제1 레버(도시하지 않음)와, 암(14)의 덤프·클라우드(암 실린더(17)의 신축)와 상부 선회체(11)의 좌·우 선회(유압 모터(19)의 좌우 회전)를 각각 지시하는 제2 레버(도시하지 않음)를 갖는다. 제1, 제2 레버는 각각 2복합의 멀티 기능 조작 레버로, 제1 레버의 전후 조작이 붐(13)의 승강·하강, 좌우 조작이 버킷(15)의 클라우드·덤프, 제2 레버의 전후 조작이 암(14)의 덤프·클라우드, 좌우 조작이 상부 선회체(11)의 좌·우 회전에 대응하고 있다. 레버를 경사 방향으로 조작하면, 해당하는 2개의 액추에이터가 동시에 동작한다. 또한, 제1, 제2 레버의 조작량은 액추에이터(16-19)의 동작 속도를 규정한다.

또한, 상부 선회체(11)에는, 운반 기계(덤프 트럭)(2)에 대하여 경적에 의한 신호로 작업 지시(더 구체적으로는, 적입 작업 개시에 수반하는 운반 기계(2)의 정지 지시와, 적입 작업의 종료에 수반하는 운반 기계(2)의 발진 지시)를 통보하기 위한 통보 장치인 혼(41)과, 유압 셔블(1) 이외의 기계와 작업 대상물(4)의 하중에 관한 정보(운반 하중이나 적재량)를 주고받기 위한 통신 장치 1개임과 함께, 운반 기계(2)에 관한 동작이나 위치 정보를 주고받기 위한 운반 기계 정보 취득 장치이기도 한 외부 통신기(42)와, 복수의 GNSS 위성으로부터의 신호를 수신하기 위한 안테나(측위 정보 취득 장치)(43)를 더 구비하고, 조작실(20)의 내부에는 스위치 조작에 의해 혼(41)을 동작시키는 혼 스위치(작업 지시 스위치)(40)를 더 구비한다.

또한, 작업 지시에 사용하는 신호는, 상술한 혼(41)에 의한 경적의 울림에만 한정되지 않고, 라이트의 명멸이나 외부 통신기(42)를 통한 버저 신호와 같이, 운반 기계(2)의 조작자에게 신호의 유무를 통보 가능한 구성이면 된다. 또한, 혼 스위치(40)는, 조작 레버(22) 상에 설치한 스위치나, 조작실(20)의 바닥면에 설치한 풋 스위치와 같이 신호의 유무를 지시할 수 있는 인터페이스로서 구성되어 있으면 다른 하드웨어여도 된다.

-컨트롤러(21)-

컨트롤러(21)는, 연산 처리 장치(예를 들어, CPU), 기억 장치(예를 들어, ROM, RAM 등의 반도체 메모리), 인터페이스(입출력 장치)에 의해 구성되어 있고, 기억 장치 내에 미리 보존되어 있는 프로그램(소프트웨어)을 연산 처리 장치에서 실행하고, 프로그램 내에서 규정되어 있는 설정값과 인터페이스로부터 입력된 신호에 기초하여 연산 처리 장치가 연산 처리를 행하고, 인터페이스로부터 신호(연산 결과)를 출력한다.

도 2는 본 발명의 유압 셔블(1)의 제어 장치인 컨트롤러(21) 내부의 시스템 구성예를 도시하는 개략도이다. 컨트롤러(21) 내부의 시스템은 몇 가지의 프로그램의 조합으로서 실행되어, 인터페이스를 통해 센서(24-32)의 신호 및 혼 스위치(40)의 지시 신호를 입력하고, 연산 처리 장치에서 처리를 실시한 후, 인터페이스를 통해 작업 대상물(4)의 하중(운반 하중)을 연산하여 모니터(23)에 하중값을 표시함과 함께, 외부 통신기(42)를 통해 운반 기계(2)로의 적재량을 외부 단말기로 송신하도록 구성되어 있다.

도 2의 컨트롤러(21)의 내부에는 컨트롤러(21)가 실장하고 있는 프로그램의 기능을 블록도로 도시하고 있다. 컨트롤러(21)는, 프론트 작업 장치(12)의 자세 정보 및 액추에이터(16, 17)의 부하 정보의 적어도 한쪽에 기초하여 적입 사이클에 있어서의 공정(환언하면 프론트 작업 장치(12)의 동작)(구체적으로는, 굴삭 공정, 운반 공정, 적입 공정)을 판정하고, 작업 대상물(4)의 하중값인 운반 하중을 운반 공정 중에 연산(계측)하는 하중 연산부(50)와, 혼 스위치(40)의 출력 신호에 기초하여 혼(통보 장치)(41)을 통한 작업 지시가 출력되어 있는 것을 검출하는 작업 지시 검출부(53)와, 작업 지시 검출부(53)에 의한 작업 지시의 검출 시에 있어서의 유압 셔블(1)의 동작 상태에 기초하여, 어느 운반 기계(2)에 대한 적입 작업의 최초의 적입 사이클에 있어서의 적입 공정이 실행된 타이밍(적입 작업의 개시 타이밍)과 최후의 적입 사이클에 있어서의 적입 공정이 실행된 타이밍(적입 작업의 종료 타이밍)을 판정하는 적재 기간 판정부(54)와, 적재 기간 판정부(54)가 최초의 적입 공정이라고 판정한 타이밍부터 최후의 적입 공정이라고 판정한 타이밍까지 사이에 하중 연산부(50)에서 연산(계측)된 작업 대상물(4)의 운반 하중을 적산하고 그것을 운반 기계(2)의 적재량으로서 연산하는 적재량 연산부(51)와, 하중 연산부(50)와 적재량 연산부(51)와 적재 기간 판정부(54)의 출력(연산 결과)에 기초하여 모니터(23)에 표시하는 정보와 외부 통신기(42)로 송신하는 정보를 생성하는 출력 정보 생성부(52)를 구비하고 있다.

-적재 기간 판정부(54)에 의한 처리-

이어서 본 실시 형태의 컨트롤러(21)에 있어서의 적재 기간 판정부(54)가, 혼(41)으로부터 작업 지시가 출력된 때의 프론트 작업 장치(12)의 동작 상태(버킷(15)의 자세나 높이)에 기초하여, 1대의 운반 기계(2)에 대한 적입 작업의 개시 타이밍(최초의 적입 사이클에 있어서의 적입 공정의 타이밍)과 종료 타이밍(최후의 적입 사이클에 있어서의 적입 공정의 타이밍)을 판정하는 방법에 대하여 도 3 내지 도 8을 사용하여 설명한다.

도 3은 운반 기계(덤프 트럭)(2)에 대한 유압 셔블(1)에 의한 적입 작업의 개관도이다. 유압 셔블(1)은 도 3에 도시한 바와 같이, 일반적으로는, (1) 굴삭 대상(3)을 굴삭하여 버킷(15) 내부에 작업 대상물(4)을 충전하는 「굴삭 공정」과, (2) 굴삭 공정 후에 상부 선회체(11)를 선회하여 운반 기계(2)의 짐받이 위로 버킷(15)을 이동하는 「운반 공정」과, (3) 운반 공정 후에 짐받이 위에 있는 버킷(15)을 덤프 조작하여 작업 대상물(4)을 운반 기계(2)의 짐받이로 방출하고, 작업 대상물(4)이 있는 굴삭 개시 위치로 버킷(15)을 이동하는 「적입 공정」으로 이루어지는 적입 사이클을 반복해서 실시하고, 운반 기계(2)의 짐받이를 작업 대상물로 가득차게 하여 1대의 운반 기계에 대한 적입 작업을 완료한다. 운반 기계(2)의 짐받이를 작업 대상물(4)로 가득차게 한 때의 적재량을 감시함으로써, 작업 현장의 관리자는 매일 및 작업 개시일부터의 성과나 진척을 파악할 수 있게 된다.

컨트롤러(21)(하중 연산부(50))는, 운반 공정 시마다, 버킷(15)으로 운반 중인 작업 대상물(4)의 하중값(운반 하중)을 연산한다. 그리고, 컨트롤러(21)(적재량 연산부(51))는 1대의 운반 기계(2)에 대한 적입 작업이 종료될 때마다, 작업 대상물(4)의 운반 하중을 적산하여 얻은 운반 기계(2)로의 적재량을, 유압 셔블(1)에 마련한 외부 통신기(42) 및 관리동(5)에 마련한 관리용 통신 안테나(44)를 통해, 관리동(5) 내에 설치된 도시하지 않은 컴퓨터로 송신한다. 이때, 1대의 운반 기계(2)로 적재한 작업 대상물(4) 이외의 운반 하중을 잘못 적산해 버리면(예를 들어, 현재의 운반 기계뿐만 아니라 1대 앞의 운반 기계에 대한 적입 작업에 있어서의 운반 하중도 잘못 적산해 버리면), 적재량이 부정확해져, 적재량을 정확하게 출력할 수 없게 된다. 즉, 컨트롤러(21)는, 1대의 운반 기계에 대하여 실시한 적입 공정에 있어서의 작업 대상물(4)의 하중만을 적산해야 한다. 본 발명에서는 상술한 유압 셔블(1)의 구성과, 이하에 설명하는 방법에 의해, 용이하게 운반 기계(2)로 적재한 하중만을 적산하는 것이 가능하게 된다.

도 4a 및 도 4b(도 4)는 컨트롤러(21) 내부에서 실행되는 프로그램의 처리에 있어서, 작업 대상물(4)의 운반 하중의 연산과, 운반 기계(2)로의 적재량의 연산과, 작업 지시 신호와 유압 셔블(1)의 자세에 기초하여 적입 작업의 개시와 종료를 판정하는 방법을 도시하는 흐름도이고, 도 5는 하중 연산부(50)의 처리에 있어서 굴삭 공정, 굴삭 공정 및 적입 공정의 판정에 사용하는 유압 셔블(1)의 자세와 부하를 도시하는 그래프이고, 도 6은 하중 연산부(50)의 처리에 있어서 운반 하중의 연산 모델을 도시하는 유압 셔블(1)의 측면도이고, 도 7은 적재 기간 판정부(54)의 처리에 있어서 적입 작업의 개시와 종료의 판정에 사용하는 모델을 도시하는 유압 셔블(1)과 운반 기계(2)의 측면도이다. 도 4 내지 도 7을 사용하여, 하중 연산부(50)가 운반 공정 중에 계측한 운반 하중을 적재량 연산부(51)가 적산하여 운반 기계(2)의 적재량을 연산하고, 적재 기간 판정부(54)가 작업 지시 검출부(53)의 출력과 센서(24 내지 28)의 출력으로부터 연산되는 유압 셔블(1)의 자세에 기초하여 적입 작업의 개시와 종료를 판정하는 방법에 대하여 설명한다.

도 4a 및 도 4b의 각 스텝은 컨트롤러(21)에 있어서 미리 정해진 샘플링 주기로 실행된다. 또한, 컨트롤러(21) 내의 기억 장치(메모리)에는, 적입 작업에 있어서 유압 셔블(1)이 실시하고 있는 작업 공정을 도시하는 상태량으로서, 굴삭 플래그 Fdig, 운반 플래그 Fcry, 적입 플래그 Fload가 내부에 유지되어 있다. 또한, 각 플래그의 초기 상태는, 굴삭 플래그 Fdig가 OFF, 운반 플래그 Fcry가 OFF, 적입 플래그 Fload가 ON이다. 또한, 컨트롤러(21) 내의 기억 장치에는 유압 셔블(1)이 적입 작업 중인지 여부를 도시하는 상태량으로서 적재 중 플래그 Flw를 유지하고 있다. 적재 중 플래그 Flw의 초깃값은 OFF이다.

도 4a에 도시하는 흐름도를 개시하면, 컨트롤러(21)(하중 연산부(50))는 스텝 S100에서, 적입 플래그 Fload가 ON이고, 또한 1샘플링 전의 암 보텀압 센서(31)의 출력 PrevPam(전회 암 보텀압)이 미리 메모리에 설정되어 있는 역치 Th_Pam_dig보다 작고, 또한 현재의 암 보텀압 센서(31)의 출력 Pam(현재 암 보텀압)이 역치 Th_Pam_dig보다 큰지 여부를 판정한다. 유압 셔블(1)은 암 실린더(17)를 압출하여 굴삭하기 때문에, 도 5의 암 실린더 보텀압 Pam의 그래프에 도시한 바와 같이, 굴삭하고 있는 동안은 암 실린더 보텀압 Pam이 커지므로, 암 보텀압이 역치 Th_Pam_dig보다 상회한 것을 판정하면 굴삭 공정을 개시했다고 판단할 수 있다. 굴삭 공정의 개시가 판정되지 않은 경우는 스텝 S103까지 처리를 스킵하고, 굴삭 공정의 개시가 판정된 경우는 처리를 스텝 S101로 진행하고, 굴삭 플래그 Fdig를 ON 및 적입 플래그 Fload를 OFF로 설정하여 스텝 S102로 진행한다.

스텝 S102에서는, 컨트롤러(21)(하중 연산부(50))는 후술하는 스텝 S108에서 연산되어, 메모리에 유지되어 있는 운반 하중 M을 0으로 리셋하고, 스텝 S103으로 진행한다.

스텝 S103에서는, 컨트롤러(21)(하중 연산부(50))는 메모리에 유지되어 있는 굴삭 플래그 Fdig가 ON이고, 또한 1샘플링 전의 암 보텀압 센서(31)의 출력 PrevPam(전회 암 보텀압)이 미리 메모리에 설정되어 있는 역치 Th_Pam_cry보다 높고, 또한 현재의 암 보텀압 센서(31)의 출력 Pam(현재 암 보텀압)이 역치 Th_Pam_cry보다 작은지 여부를 판정한다. 도 5의 암 실린더 보텀압 Pam의 그래프에 도시한 바와 같이, 굴삭 공정이 종료되면 암 실린더 보텀압 Pam은 작아지므로, 암 보텀압이 역치 Th_Pam_cry보다 하회한 것을 판정하면 굴삭 공정이 종료되어, 운반 공정이 개시되었다고 판단할 수 있다. 굴삭 공정의 개시가 판정되지 않은 경우는 스텝 S105까지 처리를 스킵하고, 굴삭 공정의 개시가 판정된 경우는 처리를 스텝 S104로 진행하고, 운반 플래그 Fcry를 ON 및 굴삭 플래그 Fdig를 OFF로 설정하고, 운반 플래그 Fcry를 ON으로 한 시각으로부터의 시간 tpl의 계측을 개시하고, 스텝 S105로 진행한다. 또한, 역치 Th_Pam_dig와 역치 Th_Pam_cry에 관하여, 도 6에 도시한 예는 일례에 지나지 않고, 유압 셔블(1)이 굴삭 공정 이외의 작업 중에 있어서의 평균적인 압력 이상의 범위 내에서, 굴삭 공정의 개시와 종료를 판정할 수 있는 임의의 값을 설정한다.

스텝 S105에서는, 컨트롤러(21)(하중 연산부(50))는 운반 플래그 Fcry가 ON으로 되어 있는지 여부를 판정한다. 운반 플래그 Fcry가 ON이 아닌 경우는 처리를 스텝 S109까지 스킵하고, 운반 플래그 Fcry가 ON인 경우는 처리를 스텝 S106으로 진행한다.

스텝 S106에서는, 컨트롤러(21)(하중 연산부(50))는 운반 플래그 Fcry가 ON으로 되고 나서 경과한 시간 tpl이 시간 역치 Th_tpl 이상으로 되어 있는지 여부를 판정한다. 시간 역치 Th_tpl을 경과하지 않은 경우는 처리를 스텝 S107로 진행한다.

스텝 S107에서는, 컨트롤러(21)(하중 연산부(50))는 순시의 작업 대상물(4)의 하중(작업 대상물 하중) Ml을 연산하고, 이것을 시계열순으로 기록한다. 순시의 작업 대상물 하중 Ml은 공지의 방법에 의해 연산한다. 예를 들어, 도 6에 도시한 바와 같이, 붐(13)의 회동축 주위로 작용하여, 붐 실린더(16)의 추력에 의해 발생하는 토크와, 프론트 작업 장치(12)의 중력과 선회 원심력에 의해 발생하는 토크와, 작업 대상물(4)의 중력과 선회 원심력에 의해 발생하는 토크의 균형을 이용한다. 붐 실린더(16)의 추력 Fcyl은 붐 보텀압 센서(29)의 출력 신호를 Pbm1, 붐 로드압 센서(30)의 출력 신호를 Pbm2, 붐 실린더(16)의 수압 면적을 A1, A2로 하여, 이하의 식(1)로 산출된다.

붐 실린더(16)가 발생하는 토크 Tbm은, 붐 회동축과 붐 실린더(16)의 추력의 작용점을 연결한 선분의 길이를 Lbm, 붐 실린더(16)의 추력 Fcyl과 선분 Lbm과 추력의 방향이 이루는 각도를 θcyl로 하여 이하의 식(2)로 산출된다.

프론트 작업 장치(12)의 중력에 의해 발생하는 토크 Tgfr은, 프론트 작업 장치(12)의 무게 중심 중량을 Mfr, 중력 가속도를 g, 붐 회동축과 프론트 무게 중심까지의 전후 방향의 길이를 Lfr, 붐 회동축과 프론트 무게 중심을 연결하는 선분과 수평면이 이루는 각도를 θfr로 하여 이하의 식(3)으로 산출된다.

프론트 작업 장치(12)가 선회 원심력에 의해 발생하는 토크 Tcfr은, 상부 선회체(11)의 선회 중심과 프론트 무게 중심까지의 전후 방향의 길이를 Rfr, 선회 각속도를 ω로 하여 이하의 식(4)로 산출된다.

또한, Mfr, Lfr, Rfr, θfr은 미리 설정된 상부 선회체(11), 붐(13), 암(14), 버킷(15) 각각의 길이, 무게 중심 위치, 중량과, 붐 각도 센서(24), 암 각도 센서(25), 버킷 각도 센서(26)로부터 출력되는 각도 신호로부터 산출된다. 작업 대상물이 중력에 의해 발생하는 토크 Tgl은, 작업 대상물 하중을 Ml, 붐 회동축과 버킷 무게 중심까지의 전후 방향의 길이를 Ll, 붐 회동축과 작업 대상물 무게 중심을 연결하는 선분과 수평면이 이루는 각도를 θl로 하여 이하의 식(5)로 산출된다.

작업 대상물이 선회 원심력에 의해 발생하는 토크 Tcl은, 상부 선회체(11)의 선회 중심과 버킷 무게 중심까지의 전후 방향의 길이를 Rl로 하여 이하의 식(6)으로 산출된다.

식(2) 내지 (6)에 나타낸, 붐(13)의 회동축 주위로 작용하는 각 토크의 균형을 변형하여 작업 대상물 하중 Ml에 관하여 전개하면, 작업 대상물의 하중 Ml은 이하의 식(7)로 산출된다.

식(1) 내지 (7)에 의한 작업 대상물 하중의 연산에서는, 센서의 노이즈나 유압 회로의 특성 등에 의해, 작업 대상물의 하중 Ml은 항상 변동되어 일정한 값으로 되지 않으므로, 시간 tpl이 시간 역치 Th_tpl에 도달할 때까지의 사이에 스텝 S107에서 기록한 순시의 작업 대상물 하중 Ml을 평균화함으로써, 운반 하중 M으로서 확정한다.

그런데, 스텝 S106에서 운반 플래그 Fcry가 ON으로 되고 나서 경과한 시간 tpl이, 미리 메모리에 보존되어 있는 시간 역치 Th_tpl보다 큰 경우는 스텝 S108로 진행한다.

스텝 S108에서는, 컨트롤러(21)(하중 연산부(50))는 순시의 작업 대상물 하중 Ml의 기록에 기초하여, 순시의 작업 대상물 하중 Ml의 합계를 운반 플래그 Fcry가 ON으로 되고 나서 경과한 시간 tpl로 제산함으로써 순시의 작업 대상물 하중 Ml의 평균인 운반 하중 M을 연산, 출력하여 스텝 S109로 진행한다.

스텝 S109에서는, 컨트롤러(21)(하중 연산부(50))는 운반 플래그 Fcry가 ON이고, 또한 1샘플링 전의 버킷 각도 센서(26)의 출력인 암-버킷 사이의 상대 각도 Prevθbk(전회 버킷각)가 미리 설정되어 있는 역치 Th_θbk_load보다 작고, 또한 현재의 버킷 각도 센서(26)의 출력 θbk(현재 버킷각)가 역치 Th_θbk_load보다 큰지 여부를 판정한다. 도 6의 암(14)과 버킷(15)의 상대 각도 θbk의 그래프에 도시한 바와 같이 유압 셔블(1)은, 적입 시에는 버킷(15) 내의 토사를 방출하도록 암(14)과 버킷(15) 사이를 넓히기 위해, 암(14)과 버킷(15)의 상대 각도 θbk가 커지므로, 암(14)과 버킷(15)의 상대 각도 θbk가 역치 Th_θbk_load보다 상회한 것을 판정함으로써 굴삭 공정을 종료하고, 적입 공정을 개시했다고 판단할 수 있다.

스텝 S109에서 적입 공정의 개시가 판정되지 않은 경우는 스텝 S113까지 처리를 스킵한다. 반대로 스텝 S109에서 적입 공정의 개시가 판정된 경우는 처리를 스텝 S110으로 진행하고, 컨트롤러(21)(적재량 연산부(51))는 적입 플래그 Fload를 ON 및 운반 플래그 Fcry를 OFF로 설정하여 스텝 S111로 진행한다. 또한, 역치 Th_θbk_load에 관하여 도 6에 도시한 예는 일례에 지나지 않고, 유압 셔블(1)의 적입 공정 중에 있어서의 암-버킷 사이의 상대 각도 θbk의 범위 내에서, 적입 공정의 개시를 판정할 수 있는 임의의 값을 설정하는 것이 가능하다.

스텝 S111에서, 컨트롤러(21)(적재량 연산부(51))는 적재 중 플래그 Flw가 ON으로 되어 있는지 여부를 판정한다. 적재 중 플래그 Flw가 ON인 경우는 유압 셔블(1)이 운반 기계(2)에 적입 작업을 실시하고 있는 것으로 하고, 스텝 S112에 있어서 하중의 적산값 Mtotal에 스텝 S108에서 연산한 운반 하중 M을 가산한다. 한편, 스텝 S111에서 적재 중 플래그가 OFF인 경우는, 스텝 S112를 스킵하고, 스텝 S113으로 처리를 진행한다.

스텝 S113에서, 컨트롤러(21)(작업 지시 검출부(53))는, 혼 스위치(40)(혼(41))를 통해 운반 기계(2)에 대하여 작업 지시 Fhorn이 있었는지 여부를 판정한다. 작업 지시가 없던 경우(Fhorn이 OFF인 경우)는, 처리를 스텝 S100으로 복귀시키고, 다시 스텝 S100 이후의 연산을 실행하도록 컨트롤러(21) 내부의 프로그램은 동작하고, 작업 지시가 있던 경우(Fhorn이 ON인 경우)는 처리를 스텝 S114로 진행한다.

스텝 S114에서, 컨트롤러(21)(적재 기간 판정부(54))는, 운반 플래그 Fcry가 ON이고, 또한 센서(24) 내지 센서(28)의 출력으로부터 연산한 수평면을 기준으로 한 버킷(15)의 개구부의 각도 θab(이하, 「버킷 절대 각도 θab」라고 칭하는 경우가 있음)가, 미리 메모리에 기록되어 있는 각도 역치 Th_θab 이상인지 여부를 판정한다. 또한, 버킷 절대 각도 θab는, 예를 들어 센서(24) 내지 센서(28)의 출력을 모두 더함으로써 연산할 수 있고, 본고에서는 버킷(15)이 클라우드(버킷(15)을 조작실(20)의 방향으로 말려들게 하는)되는 방향을 정으로 하고 있고, 도 7에 도시한 바와 같이 버킷(15)의 회동 중심으로부터 연직 상방을 12시로 한 때의 9시의 방향을 0으로 하고, 그곳으로부터 반시계 방향을 향해 각도가 단조롭게 증가하는 설정으로 하고 있다. 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 적입 작업을 개시하기 전에는 운반 기계(2)가 적입 공정을 행하는 장소에 유압 셔블(1)을 향해 후진한다. 그 때, 유압 셔블(1)은 최초의 적입 공정이 개시되도록 작업 대상물(4)을 유지한 상태로 운반 기계(2)의 방향을 향하고, 운반 기계(2)가 적입 공정에 적합한 위치에 도달한 단계에서, 혼(41)을 통해 운반 기계(2)로 정지하도록 신호를 보낸다. 그 때문에, 유압 셔블(1)이 굴삭 공정 중이고, 또한 버킷 절대 각도 θab가 작업 대상물(4)을 유지 가능한 각도 역치 Th_θab 이상일 때 작업 지시가 있던 경우는, 적입 작업의 개시(최초의 적입 사이클에 있어서의 적입 공정이 실시되는 상황)라고 판단할 수 있다.

스텝 S114에서 운반 플래그 Fcry가 ON이고 또한 버킷 절대 각도 θab가 역치 Th_θab 이상인 경우는, 컨트롤러(21)(적재 기간 판정부(54))는, 적입 작업의 개시라고 판정하고, 스텝 S115로 진행한다. 스텝 S115에서는 적재 중 플래그 Flw를 ON으로 함으로써, 적입 작업이 개시되었다고 판정하고, 처리를 스텝 S100으로 복귀시킨다. 한편, 스텝 S114에 있어서 조건을 충족시키고 있지 않았던 경우(즉, 적입 작업 중이나 적입 작업이 종료되는 상황)는 스텝 S116으로 진행한다.

스텝 S116에서는, 컨트롤러(21)(적재 기간 판정부(54))는, 적입 플래그 Fload가 ON이고, 또한 버킷 절대 각도 θab가 미리 메모리에 기록되어 있는 각도 역치 THh_θab보다 작은지 여부를 판정한다. 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 적입 작업의 종료 후에는 운반 기계(2)가 적입 공정을 행한 장소로부터 이격되도록 전진한다. 그 때, 유압 셔블(1)은 최후의 적입 공정을 종료한 후에 작업 대상물(4)을 개방한 상태로, 혼(41)을 통해 운반 기계(2)로 발진하도록 신호를 보낸다. 그 때문에, 유압 셔블(1)이 적입 공정 중이고, 또한 버킷 절대 각도 θab가 작업 대상물(4)을 개방 상태로 하는 각도 역치 Th_θab보다 작은 경우에 작업 지시가 있던 경우는, 적입 작업의 종료(최후의 적입 사이클에 있어서의 적입 공정이 실시되는 상황)라고 판단할 수 있다. 스텝 S116에서 적입 플래그 Fload가 ON이고 또한 버킷 각도 θab가 역치 Th_θab보다 작은 경우는, 컨트롤러(21)(적재 기간 판정부(54))는, 적입 작업의 종료라고 판정하여, 스텝 S117로 진행한다.

스텝 S117에서, 컨트롤러(21)(적재 기간 판정부(54))는 적재 중 플래그 Flw를 OFF로 함으로써 적입 작업이 종료되었다고 판정한 후, 컨트롤러(21)(출력 정보 생성부(52))는 외부 통신기(42)를 통해 적재량 Mtotal을 송신하고(스텝 S118), 컨트롤러(21)(적재량 연산부(51))는 적재량 Mtotal을 리셋하고(스텝 S119), 스텝 S100으로 처리를 복귀시킨다. 또한, 스텝 S116에서 조건을 충족시키고 있지 않은 경우는 스텝 S100으로 처리를 복귀시킨다.

도 8은 본 발명의 작업 기계의 출력 장치의 하나인 모니터(23)의 출력 화면을 도시하는 외관도이고, 도 8의 상부에 도시한 화면은 적입 작업이 개시되었다고 판정된 때(즉, 도 4b의 스텝 S115에서 적재 중 플래그 Flw가 ON으로 설정된 때)의 출력 화면이고, 도 8의 하부에 도시한 화면은 적입 작업이 종료되었다고 판정된 때(즉, 도 4b의 스텝 S117에서 적재 중 플래그 Flw가 OFF로 설정된 때)의 출력 화면이다. 도 8을 사용하여 출력 정보 생성부(52)의 출력 및 운반 하중의 계측 결과에 관한 표시 내용에 대하여 설명한다.

도 8에 도시한 바와 같이 모니터(23)의 화면상에는, 컨트롤러(21) 내의 기억 장치에 기억된 운반 기계(2)의 목표 적재량(㎏)이 표시되는 목표 적재량 표시부(90)와, 적재량 연산부(51)로부터 출력되는 운반 기계(2)로의 적재량 Mtotal이 표시되는 적재량 표시부(91)와, 적재량 연산부(51)로부터 출력되는 적재량 Mtotal과 목표 적재량의 차분인 나머지 적재량이 표시되는 나머지 적재량 표시부(92)와, 하중 연산부(50)로부터 출력되는 운반 하중 M이 표시되는 운반 하중 표시부(93)와, 적재 기간 판정부(54)로부터 출력되는 적재 기간 판정에 기초하는 주의 환기 표시가 표시되는 주의 환기 표시부(94)가 배치되어 있다. 출력 정보 생성부(52)는 이들 각 부(90-94)의 표시(수치와 문자열)를 컨트롤러(21)의 연산 결과나 기억 정보에 기초하여 소정 주기로 갱신하고 있다. 또한, 도 4b의 플로우에서는 스텝 S118에서 적재량 Mtotal을 외부 단말기로 송신한 직후에 적재량 Mtotal을 제로 리셋하고 있지만, 모니터(23)의 화면상의 적재량을 제로 리셋하는 타이밍은 도 4b의 플로우와 다르게 해도 된다. 그 때문에, 도 8의 하부의 화면에 있어서의 적재량 표시부(92)의 적재량은 제로로 되어 있지 않다.

출력 정보 생성부(52)는, 도 8의 상부의 화면에 도시한 바와 같이 적입 작업이 개시된 경우는 적입 작업의 개시를 환기하고, 운반 기계(2)에 과잉으로 적재하는 과적재를 방지하도록 주의 환기 표시를 표시한다. 또한, 출력 정보 생성부(52)는, 도 8의 하부의 화면에 도시한 바와 같이, 적입 작업이 종료된 경우는 적입 작업의 종료를 환기하고, 다음의 적입 작업으로 이행하도록 재촉하는 문자열을 주의 환기 표시부(94)에 표시한다.

-동작·효과-

상기와 같이 구성한 유압 셔블(1)에 있어서 적입 작업이 개시되면, 컨트롤러(21)는, 최초의 적입 사이클의 굴삭 공정의 타이밍에서 스텝 S100에 있어서 YES라고 판정하고, 굴삭 플래그를 ON으로 하고(스텝 S101), 운반 하중 M을 제로 리셋한다(스텝 S102). 계속해서 컨트롤러(21)는, 최초의 적입 사이클의 운반 공정의 타이밍에서 스텝 S103에 있어서 YES라고 판정하고, 운반 플래그를 ON으로 하고(스텝 S104), 운반 공정을 개시한 시각으로부터의 경과 시간 tpl의 계측을 행한다. 시간 tpl이 역치 Th_tpl에 도달할 때까지의 동안, 컨트롤러(21)는 순간 하중 Ml을 반복해서 연산하고(스텝 S107), 시간 tpl이 역치 Th_tpl에 도달하면, 순간 하중 Ml의 평균값을 연산하여 그것을 운반 하중 M으로 한다(스텝 S108). 이때 유압 셔블(1)은 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이 버킷(15)의 개구를 대략 수평으로 유지한 상태로 운반 기계(2)의 도착을 기다리고 있기 때문에, 컨트롤러(21)는 스텝 S109에 있어서 NO라고 판정하고 스텝 S113으로 처리를 진행한다.

그 후, 유압 셔블(1)의 오퍼레이터는 운반 기계(2)의 도착에 맞추어 혼(41)을 울려 정지의 신호(작업 지시)를 출력한다. 혼(41)에 의한 작업 지시가 검출되면 컨트롤러(21)는 스텝 S113으로부터 스텝 S114로 처리를 진행하고, 스텝 S114에 있어서 YES라고 판정하여 적재 중 플래그를 ON으로 한다(스텝 S115). 유압 셔블(1)이 버킷(15)의 덤프 조작을 하여 운반 기계(2)의 짐받이에 대한 작업 대상물의 적재(즉, 최초의 적입 사이클의 적입 공정)를 개시하면, 컨트롤러(21)는 스텝 S109에 있어서 YES라고 판정하고, 적입 플래그 Fload를 ON으로 한다(스텝 S110). 계속되는 스텝 S111의 판정에서는 적재 중 플래그 Flw는 ON이기 때문에 스텝 S112로 진행하고, 스텝 S108에서 연산한 운반 하중 M이 적재량 Mtotal(＝제로)에 적산된다.

이후는, 운반 기계(2)의 짐받이가 가득찰 때까지 복수의 적입 사이클이 유압 셔블(1)에 의해 실행된다. 그때, 컨트롤러(21)는 각 운반 공정에서 운반 하중 M을 연산함과 함께(스텝 S108), 각 적입 공정에서 운반 하중 M을 적산하여 적재량 Mtotal을 연산한다.

그 후, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이 최후의 적입 사이클의 적입 공정에 의해 운반 기계(2)의 짐받이를 작업 대상물(4)로 가득차게 하면, 유압 셔블(1)의 오퍼레이터는 혼(41)을 울려 운반 기계에 대한 발진의 신호(작업 지시)를 출력한다. 이 작업 지시를 검출한 컨트롤러(21)는 스텝 S113으로부터 스텝 S114로 처리를 진행하지만, 최초의 적입 사이클과 달리 운반 플래그 Fcry가 OFF이므로 스텝 S116으로 처리를 진행한다. 스텝 S116에서는, 적입 플래그 Fload가 ON에서 버킷 절대 각도 θab가 역치보다 작기 때문에 스텝 S117로 진행한다. 이에 의해 컨트롤러(21)는 적재 중 플래그를 OFF로 설정하고(스텝 S117), 적재량 Mtotal을 외부 단말기로 송신하고(스텝 S118), 적재량 Mtotal을 제로 리셋하고(스텝 S119), 다음의 운반 기계(2)에 대한 적입 작업으로 이행한다.

이상과 같이 본 실시 형태에서는, 스텝 S114에서, 유압 셔블(1)로부터 운반 기계(2)로의 작업 지시가 출력된 때에 있어서의 적입 사이클의 공정과 프론트 작업 장치(12)의 동작 상태를 대비함으로써, 1대의 운반 기계(2)에 대한 적입 작업의 개시와 종료를 용이하게 판정할 수 있고, 적입 작업의 개시와 종료 사이만 운반 하중 M을 적산하므로 적재량을 정확하게 연산할 수 있다.

또한, 도 4b의 스텝 S114에 있어서, 적입 작업의 개시 타이밍의 판정 정밀도를 향상시키기 위해, 버킷 절대 각도 θab의 크기에 더하여 운반 플래그 Fcry가 ON인지 여부도 고려했지만, 운반 플래그 Fcry를 고려 대상으로부터 제외하고 버킷 절대 각도 θab만으로 판정해도 된다. 마찬가지로 도 4b의 스텝 S116에 대해서도 적입 플래그 Fload를 고려 대상으로부터 제외해도 된다.

또한, 도 4b의 스텝 S118에서는, 적재량 Mtotal을 외부 단말기로 송신했지만, 외부 단말기의 송신 대신에 컨트롤러(21) 내의 기억 장치나 유압 셔블(1)에 탑재된 다른 기억 장치에 적재량 Mtotal을 기억시키는 것에 그치고, 외부 단말기로의 송신은 생략해도 된다.

<변형예 1>

그런데, 도 4b의 스텝 S114 내지 스텝 S119에서 나타낸 적입 작업의 개시와 종료의 판정 방법은 전술한 방법에 한정되는 것은 아니고, 다른 형식으로 실시되어 있어도 된다.

본 변형예에서는, 컨트롤러(21)는, 작업 지시가 검출된 적입 사이클의 운반 공정에 있어서 상부 선회체(11)가 정지한 경우에는 1대의 운반 기계(2)에 대한 적입 작업에 있어서의 최초의 적입 공정이 행해졌다(적입 작업이 개시되었다)고 판정하고, 작업 지시가 검출된 적입 사이클의 운반 공정에 있어서 상부 선회체(11)가 정지하지 않은 경우(즉 상부 선회체(11)가 선회하고 있는 경우)에는 1대의 운반 기계(2)에 대한 적입 작업에 있어서의 최후의 적입 공정이 행해졌다(적입 작업이 종료되었다)고 판정한다. 이하, 이 경우의 상세에 대하여 설명한다.

도 9a 및 도 9b는, 본 변형예에 있어서, 운반 공정 중인 유압 셔블(1)의 정지 기간을 계측하여 적입 작업의 개시와 종료의 판정을 행하는 방법을 도시하는 흐름도이다. 도 9a 및 도 9b를 사용하여, 적입 작업의 개시와 종료의 판정 방법에 대하여 설명한다. 도 9a의 흐름도는 도 4a에 있어서의 스텝 S105와 스텝 S106 사이에 삽입되고, 도 9b의 흐름도는 도 4b에 있어서의 스텝 S114 내지 스텝 S119로 대체하는 것이다.

도 4a의 스텝 S105에서 운반 플래그 Fcry가 ON이었다고 확인된 경우, 컨트롤러(21)(적재 기간 판정부(54))는 도 9a의 스텝 S120에 있어서, 선회 각속도 센서(27)에 의해 계측되는 상부 선회체(11)의 각속도 ω가 속도 역치 Th_ωstop보다 작고, 또한 버킷 각도 θab가 각도 역치 Th_θab보다 큰지 여부를 판정한다. 조건에 해당하는 경우는, 컨트롤러(21)는, 스텝 S121에 있어서 메모리에 유지되어 있는 카운트 Cstop에 1을 가산한 후, 처리를 도 4a의 스텝 S106으로 복귀시킨다. 조건에 해당하지 않은 경우는, 아무것도 하지 않고 처리를 도 4a의 스텝 S106으로 복귀시킨다. 그 후, 도 4a 및 도 4b의 처리 스텝 S106 내지 스텝 S113을 실시한다.

이어서, 도 4b의 스텝 S113에 있어서 혼 스위치(40)로부터 운반 기계(2)로 작업 지시가 있었다고 판정된 경우, 컨트롤러(21)는, 도 9b의 스텝 S122에서 스텝 S121에 의해 연산된 카운트 Cstop이 역치 Th_Cstop보다 큰지 여부를 판정한다. 역치 Th_Cstop으로서, 예를 들어 1을 설정할 수 있다.

유압 셔블(1)은 통상, 적입 작업의 효율을 높이기 위해, 굴삭 공정 후에는 즉시 운반 공정으로 이행하고, 또한 운반 공정 중에 입력한 상부 선회체(11)의 선회를 정지하지 않고 적입 공정으로 이행한다. 카운트 Cstop이 역치 Th_Cstop(예를 들어, 1)보다 크다는 것은, 운반 공정 중에 유압 셔블(1)이 상부 선회체(11)의 선회를 멈추고, 적입 공정으로 이행하지 않고 운반 기계(2)의 입장을 대기하고 있었다고 판단할 수 있다.

그래서, 스텝 S122의 조건에 해당하는 경우는, 컨트롤러(21)는 적입 작업이 개시되었다고 하여 스텝 S115로 처리를 진행하고, 그렇지 않은 경우는 적입 작업이 종료되었다고 하여 스텝 S117로 처리를 진행한다.

또한, 메모리에 유지되어 있는 카운터 Cstop은, 도 4a의 스텝 S102에 있어서의 운반 하중 M을 0으로 리셋함과 동시에 0으로 리셋한다.

또한, 상술한 굴삭 공정 중에 있어서의 정지 판정은 상부 선회체(11)의 선회 속도에만 한정되는 것은 아니고, 선회에 기인하는 버킷(15)의 회동 속도나, 조작 레버(22)에 의한 선회 조작량의 적분값 등을 사용해도 되는 것은 명백하다.

<변형예 2>

본 변형예에서는, 컨트롤러(21)는, 작업 지시가 검출된 적입 사이클의 적입 공정에 있어서의 버킷 갈고리 끝의 높이 Hbk의 최하점 PrevHbk가 소정의 높이 역치 TH_Hbk보다 작은 경우에는 최초의 적입 공정이 행해졌다(적입 작업이 개시되었다)고 판정하고, 작업 지시가 검출된 적입 사이클의 적입 공정에 있어서의 버킷 갈고리 끝의 높이의 최하점 PrevHbk가 높이 역치 TH_Hbk보다 큰 경우에는 최후의 적입 공정이 행해졌다(적입 작업이 종료되었다)고 판정한다.

도 10은 적입 공정 중의 유압 셔블(1)의 버킷 갈고리 끝의 높이를 계측하여 적입 작업의 개시와 종료의 판정을 행하는 방법을 도시하는 흐름도이고, 도 11은 적입 작업의 개시와 종료의 판정에 사용하는 모델을 도시하는 유압 셔블(1)과 운반 기계(2)의 측면도이다. 도 10 및 도 11을 사용하여, 적입 작업의 개시와 종료의 판정 방법에 대하여 설명한다.

도 10의 흐름도는 도 4b에 있어서의 스텝 S113 내지 스텝 S119를 대체하는 것이다. 도 4b의 스텝 S109 또는 스텝 S112에서 적입 공정의 개시 확인이 종료된 후, 컨트롤러(21)(적재 기간 판정부(54))는 스텝 S130에서 적입 플래그 Fload가 ON, 또한 수평면에 대한 버킷 절대 각도 θab가 미리 메모리에 기록되어 있는 역치 Th_θab_load보다 큰지 여부를 판정한다. 도 11에 도시한 바와 같이 역치 Th_θab_load는, 운반 기계(2) 위에서 작업 대상물(4)을 개방하도록 버킷(15)을 동작시킬 때의 동작 완료보다 약간 큰 값으로 하고 있으므로, 스텝 S130에 의한 판정에서는 작업 대상물(4)을 개방하는 동작을 개시하고 나서 종료될 때까지의 기간을 추출하고 있다. 조건에 합치하지 않는 경우는 처리를 스텝 S113까지 스킵하고, 조건에 합치하는 경우는 처리를 스텝 S131로 진행한다.

스텝 S131에서는, 컨트롤러(21)는 버킷 갈고리 끝의 높이 Hbk를 연산한다. Hbk는 컨트롤러(21)의 메모리에 미리 기록되어 있는 유압 셔블(1)과 프론트 작업 장치(12)의 치수 및 붐 각도 센서(24), 암 각도 센서(25), 버킷 각도 센서(26)의 신호를 사용하여 연산하고, 하부 주행체(10)의 저면을 0, 유압 셔블(1)의 상부 방향을 정으로 한다.

스텝 S131에서 Hbk를 연산한 후, 스텝 S132에서는 컨트롤러(21)는 Hbk가 후술하는 스텝 S133에서 메모리에 유지되어 있는 PrevHbk보다 작은지 여부를 판정한다. PrevHbk에는 높이 역치보다도 큰 초깃값(본 실시 형태에서는 0)이 정해져 있다. Hbk가 PrevHbk보다도 큰 경우는 처리를 스텝 S113까지 스킵하고, 작은 경우는 스텝 S133에서 메모리에 유지하고 있는 PrevHbk를 Hbk에 의해 덮어쓰기하고, 처리를 스텝 S113으로 진행한다. 이 스텝 S132 및 스텝 S133의 처리에서는, 도 12에 도시한 바와 같이, 적입 공정에 있어서 작업 대상물(4)을 개방하는 동작(버킷 덤프 동작)을 개시하고 나서 종료될 때까지의 기간에 있어서의 버킷(15)의 갈고리 높이 Hbk의 최하점을 추출하는 것이 행해지고 있다.

스텝 S113에서는, 컨트롤러(21)는 혼 스위치(40)로부터 운반 기계(2)로 작업 지시 Fhorn이 있었는지 여부를 판정한다. 작업 지시가 있던 경우는 스텝 S134에서 작업 지시가 있던 것을 유지하는 지시 유지 플래그 TempFhorn을 ON으로 설정하고, 그렇지 않은 경우는 처리를 S135로 진행한다.

스텝 S135에서는 컨트롤러(21)는 지시 유지 플래그 TempFhorn이 ON인지 여부를 판정하고, ON으로 되어 있지 않은 경우는 처리를 스텝 S100까지 스킵시키고, ON인 경우는 처리를 스텝 S136으로 진행한다.

스텝 S136에서는 컨트롤러(21)는 수평면에 대한 버킷 절대 각도 θab가 미리 메모리에 기록되어 있는 역치 Th_θab_load보다 큰지 여부를 판정한다. 즉, 작업 대상물(4)을 개방하는 동작을 종료하고 있는지 여부를 판정한다. 조건에 해당하지 않는 경우는 처리를 스텝 S100까지 스킵시키고, 해당하는 경우는 처리를 스텝 S137로 진행한다.

스텝 S137에서는, 컨트롤러(21)는 적입 공정 중에 메모리에 유지된 PrevHbk가 미리 메모리에 기록되어 있는 높이 역치 Th_Hbk보다 작은지 여부를 판정한다. 도 11의 (a)에 도시한 바와 같이, 적입 작업의 개시 시(최초의 적입 공정)는 운반 기계(2)에 작업 대상물(4)이 들어가 있지 않고, 유압 셔블(1)은 작업 대상물(4)의 낙하에 의한 운반 기계(2)로의 대미지가 작아지도록, 가능한 한 낮은 위치부터 작업 대상물(4)을 개방한다. 한편 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이, 적입 작업의 종료 시(최후의 적입 공정)는 운반 기계(2)에 작업 대상물(4)이 들어 있기 때문에, 유압 셔블(1)은 적입 작업의 개시 시보다도 높은 위치로부터 작업 대상물(4)을 개방한다. 그 때문에, 적입 공정 중의 버킷 갈고리 끝 높이 Hbk의 최하점인 PrevHbk는, 적입 작업의 최초와 최후에 크기가 다르다.

스텝 S137에서 PrevHbk가 역치 Th_Hbk보다 작은, 즉 적입 작업의 개시라고 판정한 경우는 처리를 스텝 S115로 진행하고, 적재 중 플래그 Flw를 ON으로 한 후, 스텝 S112를 실행하여 적재량 Mtotal에 운반 하중 M을 가산하고, 처리를 스텝 S138로 진행한다. 또한, 스텝 S135와 스텝 S136의 처리에 의해 적재 중 플래그 Flw가 ON으로 되는 타이밍이 지연되고, 최초의 적입 공정에 있어서의 도 4b의 스텝 S111이 실시되지 않는 것에 대하여 보상하기 위해, 스텝 S115 후에 스텝 S112를 실시하고 있다.

한편, 스텝 S137에서 PrevHbk가 역치 Th_Hbk보다 큰, 즉 적입 작업의 종료라고 판정한 경우는, 처리를 스텝 S117로 진행하고, 적재 중 플래그 Flw를 OFF로 설정하고, 계속해서 스텝 S118에서 적재량 Mtotal의 송신, 스텝 S119에서 적재량 Mtotal을 0으로 리셋하고, 처리를 스텝 S138로 진행한다.

스텝 S138에서는, 컨트롤러(21)는, 지시 유지 플래그 TempFhorn을 OFF로 설정함과 함께 PrevHbk를 초깃값(＝0)으로 리셋하고, 처리를 스텝 S100으로 복귀시킨다.

<제2 실시 형태>

제1 실시 형태에서는, 운반 기계(2)를 정지하는 작업 지시(혼(41))는 운반 공정에서 출력되고, 운반 기계(2)를 발진하는 작업 명령은 적입 공정에서 출력되었지만, 유압 셔블(1)의 오퍼레이터에 따라서는, 운반 기계(2)를 정지하는 작업 지시를 운반 공정 후에 계속되는 적입 공정에서 출력하고, 운반 기계(2)를 발진하는 작업 명령을 적입 공정 전의 운반 공정에서 출력하는 경우가 있다. 이러한 경우에도 적재량이 정확하게 연산되도록 할 필요가 있다.

(1) 그래서 본 실시 형태의 컨트롤러(21)는, 작업 지시를 제1 적입 사이클의 운반 공정에서 검출하고, 제1 적입 사이클의 1사이클 전의 제2 적입 사이클까지의 적재량 Mtotal이 적재 역치 Th_Mtotal보다 작은 경우, 또는 작업 지시를 제1 적입 사이클의 운반 공정에서 검출하고, 제1 적입 사이클의 운반 공정의 개시부터 작업 지시의 검출 시까지의 경과 시간 tcry가 제1 시간 역치 Th_tcry보다 큰 경우, 제1 적입 사이클의 운반 공정이 최초의 적입 공정이라고 판정한다(후술하는 도 12의 스텝 S142로부터 스텝 S149로의 루트).

(2) 또한, 본 실시 형태의 컨트롤러(21)는, 작업 지시를 제1 적입 사이클의 운반 공정에서 검출하고, 제1 적입 사이클의 1사이클 전의 제2 적입 사이클까지의 적재량 Mtotal이 적재 역치 Th_Mtotal 이상인 경우, 또한 작업 지시를 제1 적입 사이클의 운반 공정에서 검출하고, 제1 적입 사이클의 운반 공정의 개시부터 작업 지시의 검출 시까지의 경과 시간 tcry가 제1 시간 역치 Th_tcry 이하인 경우, 제1 적입 사이클의 운반 공정에서 연산된 운반 하중 M을 제1 적입 사이클의 적입 공정에 있어서 제2 적입 사이클까지의 적재량 Mtotal에 적산하여 운반 기계의 적재량 Mtotal을 연산한다(후술하는 도 12의 스텝 S142로부터 스텝 S143, S144로의 루트).

(3) 또한, 본 실시 형태의 컨트롤러(21)는, 작업 지시를 제3 적입 사이클의 적입 공정에서 검출하고, 제3 적입 사이클의 운반 공정에서 연산된 운반 하중 M이 하중 역치 Th_M보다 큰 경우, 또는 작업 지시를 제3 적입 사이클의 적입 공정에서 검출하고, 제3 적입 사이클의 1사이클 전의 제4 적입 사이클의 적입 공정의 개시부터 제3 적입 사이클의 적입 공정의 개시까지의 경과 시간 tload가 제2 시간 역치 Th_tload보다 작은 경우, 제3 적입 사이클의 적입 공정이 최후의 적입 공정이라고 판정한다(후술하는 도 12의 스텝 S147로부터 스텝 S150으로의 루트). 단, 적재 역치 Th_Mtotal은 하중 역치 Th_M보다 크고, 제1 시간 역치 Th_tcry는 제2 시간 역치 Th_tload보다 작다.

(4) 또한, 본 실시 형태의 컨트롤러(21)는, 작업 지시를 제3 적입 사이클의 적입 공정에서 검출하고, 제3 적입 사이클의 운반 공정에서 연산된 운반 하중 M이 하중 역치 Th_M 이하인 경우, 또는 작업 지시를 제3 적입 사이클의 적입 공정에서 검출하고, 제3 적입 사이클의 1사이클 전의 제4 적입 사이클의 적입 공정의 개시부터 제3 적입 사이클의 적입 공정의 개시까지의 경과 시간 Tload가 제2 시간 역치 Th_tload 이상인 경우, 제3 적입 사이클의 운반 공정에서 연산된 운반 하중 M을 제4 적입 사이클까지의 적재량 Mtotal에 적산하여 운반 기계(2)의 적재량 Mtotal을 연산한다(후술하는 도 12의 스텝 S147로부터 스텝 S148, S149로의 루트).

이하, 상기 (1)-(4)의 제어를 실현하기 위한 컨트롤러(21)의 구성의 상세에 대하여 설명한다.

도 12는 컨트롤러(21)가, 적입 작업 내의 각 공정의 실시 시각과 적재량을 사용하여 적입 작업의 개시와 종료의 판정을 행하는 방법을 도시하는 흐름도이고, 도 13은 유압 셔블(1)에 의한 적입 작업 중에 연산한 운반 하중과 적재량과 운반 플래그 Fcry와 적입 플래그 Fload의 연산 결과를 도시하는 그래프이다. 또한, 도 13의 그래프의 횡축은 시간, 종축은 하중 M과 적재량 Mtotal의 크기를 나타내고 있고, 운반 하중 M을 가는선, 적재량 Mtotal을 굵은선으로 나타내고 있다. 또한, 그래프 중의 세로 파선에, 적입 플래그 Fload 및 운반 플래그 Fcry가 ON으로 된 시각을 나타내고 있다. 또한, 도 13 상단은 앞의 실시 형태에 있어서의 1회의 적입 작업에 있어서의 운반 하중 M과 적재량 Mtotal의 추이를 나타내고, 도 13 중단은 적입 작업의 개시에 있어서 적입 공정(적입 1)이 작업 지시(작업 지시 2)보다 일찍 실시되고, 또한 적입 작업의 종료에 있어서 작업 지시(작업 지시 3)가 적입 공정(적입 4)보다 일찍 실시되었기 때문에 적재량 Mtotal이 부족한 상태를 나타내고 있고, 도 13 하단은 본 실시 형태에 의해 도 13 중단에서 발생하는 적재량 Mtotal의 부족이 보정된 상태를 나타내고 있다. 도 12 및 도 13을 사용하여, 적입 작업의 개시와 종료의 판정 방법에 대하여 설명한다.

도 12의 흐름도는 도 4b에 있어서의 스텝 S114 내지 스텝 S119를 대체하는 것이다. 또한, 컨트롤러(21)는, 스텝 S103 및 스텝 S109에 있어서 각 플래그의 처리를 실시한 시각을 기록하여 메모리에 유지하고 있는 것으로 한다.

도 4b의 스텝 S113에서 운반 기계(2)로의 작업 지시가 있던 경우에, 컨트롤러(21)(적재 기간 판정부(54))는, 스텝 S140에 있어서 운반 플래그 Fcry가 ON인지 여부를 판정한다. 운반 플래그 Fcry가 ON인 경우는 처리를 스텝 S141로 진행하고, 그렇지 않은 경우는 처리를 스텝 S145로 진행한다.

스텝 S141에서는, 컨트롤러(21)는, 버킷 절대 각도 θab가, 미리 메모리에 기록되어 있는 역치 Th_θab보다 큰지 여부를 판정한다. 수평면에 대한 버킷 절대 각도 θab가 역치 Th_θab보다 큰 경우는 처리를 스텝 S142로 진행하고, 그렇지 않은 경우는 처리를 스텝 S154로 진행한다.

그런데, 스텝 S140과 스텝 S141에서는, 도 4b에 있어서의 스텝 S114와 마찬가지로 작업 지시가 출력된 때의 상태와 버킷(15)의 자세로부터 적입 작업의 개시인지 여부를 판정하고 있다. 도 13 상단의 작업 지시(2)에 도시한 바와 같이 적입 작업의 개시 시는, 유압 셔블(1)이 굴삭 공정 중에 운반 기계(2)가 진입해 오는 것을 대기하고 있고, 운반 기계(2)에 작업 지시로서 정지의 신호를 출력한 후에 적입 공정을 개시한다. 그 때문에, 컨트롤러(21)(적재 기간 판정부(54))는 운반(1)을 판정하여 운반 플래그 Fcry가 ON인 상태로, 또한 수평면에 대한 버킷 절대 각도 θab가 역치 Th_θab보다 큰 상태로 작업 지시(2)가 입력되어 있으므로, 적입 작업의 개시라고 판정한다.

-과제 1-

그런데, 작업 현장에 따라서는 적입 작업의 종료 시에 있어서, 운반 기계(2)의 조작자가 작업 지시를 알아차리고 나서 운반 기계(2)를 발진시킬 때까지 필요로 하는 시간을 예측하고, 유압 셔블(1)의 조작자가 적입 공정을 개시하기 전, 즉 운반 공정 중에 작업 지시를 출력하는 경우가 있다. 그 경우, 도 13 중단의 작업 지시(3)에 도시한 바와 같이, 적입(4)을 판정하여 적입 플래그 Fload가 ON으로 되기 전에 작업 지시(3)가 입력되므로, 도 4b에 있어서의 스텝 S114의 처리에서는, 적재 중 플래그가 ON으로 되고, 실제는 적입 작업의 종료임에도 적입 작업의 개시라고 잘못 판정되어 버린다.

-대응 1-

그래서, 본 실시 형태에 있어서의 컨트롤러(21)(적재 기간 판정부(54))는, 스텝 S142에서 적재량 Mtotal이 미리 컨트롤러(21) 내의 메모리에 기록되어 있는 역치 Th_Mtotal보다 작거나, 또는 운반 플래그 Fcry가 ON으로 되고 나서 경과한 시간 tcry가 미리 메모리에 기록되어 있는 역치 Th_tcry보다 큰지 여부를 판정한다. 도 13 하단의 작업 지시(3)에 도시한 바와 같이, 적재량 Mtotal이 역치 Th_Mtotla보다 크고, 또한 운반(4)이 판정되어 운반 플래그 Fcry가 ON으로 되고 나서 작업 지시(3)가 출력될 때까지 경과한 시간 tcry가 역치 Th_tcry보다 짧은 경우는, 적입 작업의 최후에 있어서 적입 공정을 실시하기 전에 작업 지시가 나왔다고 판정한다.

스텝 S142의 조건에 해당하지 않는, 즉 적입 작업의 최후에 있어서 적입 공정을 실시하기 전에 작업 지시가 나왔다고 판정된 경우는, 컨트롤러(21)(적재 기간 판정부(54))는 처리를 스텝 S143에서 적입 플래그 Fload가 ON으로 설정될 때까지 대기한다. 즉, 스텝 S143에 있어서 도 4a에 있어서의 스텝 S108의 판정을 반복해서 실시하고, 판정 조건을 충족시키지 않는 한 스텝 S108의 판정을 반복해서 실행하고, 판정 조건에 도달한 경우에 적입 플래그 Fload를 ON으로 설정하고, 처리를 스텝 S144로 진행한다. 적재량 연산부(51)는 스텝 S144에서, 적재량 Mtotal에 운반 하중값 M을 적산하여 스텝 S151로 처리를 진행한다.

컨트롤러(21)(적재 기간 판정부(54))는, 스텝 S142에 있어서 조건에 해당한 경우는, 적입 작업의 개시라고 하여 처리를 스텝 S149로 진행하고, 도 4b의 스텝 S115의 처리와 마찬가지로 적재 중 플래그를 ON으로 하여 처리를 스텝 S100으로 복귀시킨다.

컨트롤러(21)(적재 기간 판정부(54))는, 스텝 S140에서 운반 플래그 Fcry가 OFF였던 경우, 처리를 스텝 S145로 진행하고, 스텝 S145에 있어서 적입 플래그 Fload가 ON인지 여부를 판정한다. 적입 플래그 Fload가 ON인 경우는 스텝 S146으로 처리를 진행하고, 그렇지 않은 경우는 처리를 스텝 S144로 진행한다.

스텝 S146에서는, 컨트롤러(21)(적재 기간 판정부(54))는, 수평면에 대한 버킷 절대 각도 θab가, 미리 메모리에 기록되어 있는 역치 Th_θab보다 작은지 여부를 판정한다. 수평면에 대한 버킷 절대 각도 θab가 역치 Th_θab보다 작은 경우는 스텝 S147로 진행하고, 그렇지 않은 경우는 처리를 스텝 S154로 진행한다.

스텝 S145와 스텝 S146에서는, 도 4b에 있어서의 스텝 S116과 마찬가지로 작업 지시가 출력된 때의 상태와 버킷(15)의 자세로부터 적입 작업의 종료인지 여부를 판정하고 있다. 도 13 상단의 작업 지시(3)에 도시한 바와 같이 적입 작업의 종료 시는, 유압 셔블(1)이 적입 공정을 개시한 후에, 운반 기계(2)에 작업 지시로서 발진의 신호를 출력하고, 적입 작업을 완료한다. 그 때문에, 적재 기간 판정부(54)는 적입(4)을 판정하여 적입 공정 중인 것을 도시하는 적입 플래그 Fload가 ON인 상태, 또한 수평면에 대한 버킷 절대 각도 θab가 역치 Th_θab보다 작은 상태로 작업 지시(3)가 입력되므로, 적입 작업의 종료라고 판정한다.

-과제 2-

그런데, 작업 현장에 따라서는 적입 작업의 개시 시에 있어서, 유압 셔블(1)이 운반 기계(2)를 대기하고 있는 시간을 조금이라도 삭감하기 위해, 운반 기계(2)가 한창 이동하고 있는 중에 적입 작업을 개시하는, 즉 적입 공정 중에 작업 지시를 출력하는 경우가 있다. 그 경우, 도 13 중단의 작업 지시(2)에 도시한 바와 같이, 적입(1)을 판정하여 적입 플래그 Fload가 ON으로 된 후에 작업 지시(2)가 입력되므로, 도 4b에 있어서의 스텝 S115의 처리에서는, 적재 중 플래그 Flw가 OFF로 되고, 실제는 적입 작업의 개시임에도 적입 작업의 종료라고 잘못 판정되어 버린다.

-대응 2-

그래서, 본 실시 형태에 있어서의 컨트롤러(21)(적재 기간 판정부(54))는, 스텝 S147에서 적재량 Mtotal이 미리 메모리에 기록되어 있는 역치 Th_M보다 큰지, 또는 전회 적입 플래그 Fload가 ON으로 되고 나서 금회의 적입 플래그 Fload가 ON으로 될 때까지 경과한 시간 tload가 미리 메모리에 기록되어 있는 역치 Th_tload보다 작은지 여부를 판정한다. 도 13 하단의 작업 지시(2)에 도시한 바와 같이, 적재량 Mtotal이 역치 Th_M보다 작거나, 또한 전회 적입(4)을 판정하여 적입 플래그 Fload가 ON으로 된 후, 적입(1)을 판정하여 다시 적입 플래그 Fload가 ON으로 될 때까지 경과한 시간 tload가 긴 경우는, 적입 작업의 최초에 있어서, 적입 공정이 개시된 후에 작업 지시가 나왔다고 판정한다.

스텝 S147의 조건에 해당하지 않는 경우, 즉 적입 작업의 최초에 있어서, 적입 공정이 개시된 후에 작업 지시가 나왔다고 판정한 경우는, 컨트롤러(21)(적재 기간 판정부(54))는 처리를 스텝 S148로 진행한다. 스텝 S148에서는 컨트롤러(21)(적재량 연산부(51))는 적재량 Mtotal에 운반 하중값 M을 가산하여 스텝 S149로 처리를 진행한다.

컨트롤러(21)(적재 기간 판정부(54))는, 스텝 S147에 있어서 조건에 해당해 경우는, 적입 작업의 종료라고 하여 처리를 스텝 S150으로 진행하고, 도 4b의 처리와 마찬가지로 적재 중 플래그 Flw를 OFF로 한 후, 스텝 S151에서, 출력 정보 생성부(52)와 외부 통신기(42)를 통해 적재량 Mtotal을 송신하도록 지시를 출력한다. 스텝 S151 후, 스텝 S152에서 적재량 연산부(51)에 적재량 Mtotal을 리셋하도록 지시를 출력하고, 스텝 S100으로 처리를 복귀시킨다.

스텝 S153으로 처리가 진행된 경우는, 경고 및 적재 중 플래그를 ON, 또는 OFF의 어느 쪽으로 설정할지를 확인하는 화면을 모니터(23)에 출력한다. 스텝 S140 내지 스텝 S142 및 스텝 S145 내지 스텝 S147에 있어서의 판정에서, 적입 작업의 개시 또는 종료 이외의 타이밍에서 작업 지시가 출력된 것이라고 판정하고, 유압 셔블(1)의 조작자에게 판단을 맡김으로써, 오판정에 의해 적재량이 잘못 연산되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 시간의 역치인 역치 Th_tload는, 유압 셔블(1)이 행하는 1회의 굴삭 공정, 굴삭 공정, 적입 공정, 리칭 작업에 필요로 하는 평균적인 시간 이상이 되는 범위 내에서, 운반 기계(2)에 대한 대기의 유무를 판정할 수 있는 임의의 값을 설정한다. 역치 Th_tcry는, 유압 셔블(1)이 행하는 굴삭 공정의 평균적인 시간 이상의 범위 내에서, 운반 기계(2)에 대한 대기의 유무를 판정할 수 있는 임의의 값을 설정한다. 또한, 운반 하중의 역치인 운반 역치 Th_M은, 유압 셔블(1)이 1회의 적입 공정에서 운반 기계(2)에 적재하는 평균적인 적재량(운반 하중) 이하로 되는 범위 내에서, 적입 작업의 개시를 판정할 수 있는 임의의 값을 설정한다. 적재 역치 Th_Mtotal은, 유압 셔블(1)이 1회의 적입 공정에서 운반 기계(2)에 적재하는 평균적인 적재량 이상으로부터 유압 셔블(1)이 1회의 적입 작업에 있어서 운반 기계(2)에 적재하는 평균적인 적재량 이하로 되는 범위 내에서, 적입 작업의 종료를 판정할 수 있는 임의의 값을 설정한다. 이렇게 적입 작업에 있어서의 각 작업의 개시 시각에 의한 판정을 행함으로써, 작업 지시가 출력되는 타이밍이 이르거나, 또는 느린 현장에 있어서도, 적입 작업의 개시와 종료의 판정을 용이하게 행하여, 적재량을 정확하게 연산할 수 있다.

이상과 같이 적입 작업의 개시와 종료의 판정은, 버킷(15)의 수평면에 대한 절대 각도 θbk만에 의해서 판정되지 않아도 되고, 유압 셔블(1)의 자세나 동작 상태, 각 작업의 개시 시각 등, 다른 조건을 사용하거나, 조건을 조합하거나 하도록 구성되어 있어도 된다.

<제3 실시 형태>

본 실시 형태에서는, 유압 셔블(1)의 주위에 운반 기계(2)가 복수대 존재하는 경우에, 컨트롤러(21)가 연산하고 있는 적재량 Mtotal을 그 복수대의 운반 기계(2)의 어느 운반 기계(2)의 적재량으로 할지를 결정하는 수순에 대하여 도 14 내지 도 17을 사용하여 설명한다.

본 실시 형태의 컨트롤러(21)는, 복수의 운반 기계(2)로부터 각각 출력되는 복수의 운반 기계의 식별 정보와 위치 정보를 수신하고, 그 수신한 복수의 운반 기계의 식별 정보와 위치 정보에 기초하여, 어느 적입 작업에 있어서의 최초의 적입 공정으로부터 최후의 적입 공정까지의 사이에 작업 기계로부터 소정의 범위 내에 가장 길게 존재한 운반 기계를 복수의 운반 기계 중에서 1대 선출하고, 그 어느 적입 작업에 관하여 연산한 적재량을 그 선출된 운반 기계의 것으로 하여 외부 단말기에 출력하고 있다. 이하, 이 제어를 실현하기 위한 컨트롤러(21)의 구성의 상세에 대하여 설명한다. 또한, 적재량 Mtotal의 연산은, 제1 실시 형태(변형예를 포함함) 또는 제2 실시 형태와 마찬가지로 행해지고 있는 것으로 하고, 여기서의 그 설명은 생략한다.

도 14는 본 실시 형태에 관한 시스템 구성을 도시하는 개략도이다. 이 도면에 도시하는 컨트롤러(21)는, 제1 실시 형태의 구성에 더하여, 측위 정보 취득부(56)와, 운반 기계 정보 취득부(55)와, 운반 기계 적재 기간 추정부(57)와, 운반 기계 식별부(58)를 구비하고 있다. 운반 기계 정보 취득부(55)는, 외부 통신기(42)로부터 복수대의 운반 기계(2)의 식별 정보 IDtuck과 위치 정보 Ptruck을 취득한다. 측위 정보 취득부(수신기)(56)는, 안테나(측위 정보 취득 장치)(43)로 수신된 위성 신호에 기초하여 지리 좌표계에 있어서의 유압 셔블(1)의 위치 Pshovel을 연산한다. 운반 기계 적재 기간 추정부(57)는, 운반 기계 정보 취득부(55)에 의해 취득된 운반 기계(2)의 위치 정보와 측위 정보 취득부(56)에 의해 연산된 유압 셔블(1)의 위치 정보에 기초하여 운반 기계(2)와 유압 셔블(1)의 상대 거리 Lt를 연산하고, 그 상대 거리 Lt를 사용하여 운반 기계의 적재 기간을 추정한다. 운반 기계 식별부(58)는, 적재 기간 판정부(54)가 판정한 유압 셔블(1)의 적재 기간과, 운반 기계 적재 기간 추정부(57)가 추정한 운반 기계의 적재 기간을 대비시켜 유압 셔블(1)에 의해 작업 대상물(4)이 적재된 운반 기계(2)를 식별한다. 본 실시 형태의 출력 정보 생성부(52)는 운반 기계 식별부(58)에 의해 판정된 운반 기계의 식별 정보 IDtruck과 적재량 Mtotal을 동시에 출력하도록 구성되어 있다.

도 15는 컨트롤러(21) 내부에서 실행되는 프로그램의 처리에 있어서, 적입 작업의 판정과, 운반 기계(2)의 위치 정보에 기초하여 추정되는 적재 기간을 사용하여, 유압 셔블(1)이 작업 대상물을 적재한 운반 기계를 식별하는 방법을 도시하는 흐름도이고, 도 16은 운반 기계 적산 기간 추정부(57)에 있어서, 운반 기계(2A 내지 2C)의 적재 기간의 추정에 사용하는 모델을 도시하는 적입 작업 중의 유압 셔블(1)과 운반 기계(2A 내지 2C)의 위치 관계를 도시하는 상면도이고, 도 17은, 적재 기간 판정부(54)에 의해 판정된 유압 셔블(1)의 적재 기간과, 운반 기계 적재 기간 추정부(57)에 의해 추정된 운반 기계의 적재 기간을 도시하는 그래프이다. 또한, 도 17의 그래프의 횡축은 시간을 나타내고, 사각으로 둘러싼 영역은 판정 또는 추정된 적재 기간을 나타내고 있고, 도 17의 진입 및 퇴장으로 표시하고 있는 개소는 추정 결과가 아니고, 설명을 위해 운반 기계의 동작의 구분을 표시하고 있다. 또한, 그래프 내의 최상단은 적재 기간 판정부(54)에 의해 판정된 기간, 2단째는 운반 기계 적재 기간 추정부(57)에 의해 추정된 운반 기계(2A)의 기간, 3단째는 운반 기계 적재 기간 추정부(57)에 의해 추정된 운반 기계(2B)의 기간, 4단째는 운반 기계 적재 기간 추정부(57)에 의해 추정된 운반 기계(2C)의 기간을 나타내고 있다.

도 15의 각 스텝은 컨트롤러(21)에 있어서 미리 정해진 샘플링 주기로 실행된다. 컨트롤러(21)(운반 기계 적재 기간 추정부(57))는, 스텝 S160에서 운반 기계 정보 취득부(55)로부터 복수대의 운반 기계(2)의 식별 정보 IDtuck과 위치 정보 Ptruck(IDtuck) 및 측위 정보 취득부(56)로부터 유압 셔블(1)의 위치 Pshovel을 취득하고, 유압 셔블(1)과 운반 기계(2)의 상대 거리 Lt(IDtruck)를 연산한다. 또한, 운반 기계(2)의 위치 정보 Ptruck(IDtuck)은 각 운반 기계(2)에 탑재된 GNSS 수신기에서 연산되어 있고, 운반 기계(2)의 식별 정보 IDtuck는, 예를 들어 각 운반 기계(2)에 탑재된 컨트롤러 내의 메모리에 기억되어 있고, 유압 셔블(1)(컨트롤러(21))은 이들 정보를 운반 기계(2)로부터 수신함으로써 이용하고 있다.

계속해서 스텝 S161에서, 1샘플링 전의 상대 거리 PrevLt가 미리 메모리에 설정되어 있는 역치 Th_Lt보다 크고, 또한 현재의 상대 거리 Lt가 역치 Th_Lt보다 작은 운반 기계(2)가 존재하는지 여부를 판정한다. 여기서 역치 Th_Lt는 도 16에 도시한 바와 같이 유압 셔블(1)의 현재 위치 Pshovel을 중심으로 한 원의 반경이고, 본 실시 형태에서는 이 원의 내부에 존재하는 운반 기계(2) 중에서 적재량 Mtotal을 관련짓는 운반 기계(2)를 선택한다. 스텝 S161의 상기 조건에 해당하는 운반 기계(2)가 있던 경우, 컨트롤러(21)(운반 기계 식별부(58))는 스텝 S162에 있어서, 해당하는 운반 기계 IDtruck이 유압 셔블(1)로부터의 거리가 역치 Th_Lt 이내의 원 영역에 위치하고 있던 기간을 기억하기 위한 기억 영역(버퍼 영역)인 버퍼 Buf(IDtruck)를 메모리상에 확보한다. 스텝 S161에서 해당하는 운반 기계(2)가 없는 경우는 아무것도 하지 않고 처리를 스텝 S163으로 진행한다.

스텝 S163에서 컨트롤러(21)(운반 기계 적재 기간 추정부(57))는, 1샘플링 전의 상대 거리 Lt가 미리 메모리에 설정되어 있는 역치 Th_Lt보다 크고, 또한 현재의 상대 거리 Lt가 역치 Th_Lt보다 작은 운반 기계(2)가 존재하는지 여부를 판정한다. 해당하는 운반 기계(2)가 있던 경우, 운반 기계 식별부(58)는 스텝 S164에 있어서, 해당하는 운반 기계 IDtruck의 버퍼 Buf(IDtruck)를 메모리상으로부터 소거한다. 이에 의해 상대 거리 Lt가 역치 Th_Lt 이하인 운반 기계(2)의 버퍼 Buf(IDtruck)만이 메모리상에 항상 존재하게 된다. 스텝 S163에서 해당하는 운반 기계(2)가 없는 경우는 아무것도 하지 않고 처리를 스텝 S165로 진행한다.

컨트롤러(21)(운반 기계 정보 취득부(55))는 도 16에 도시한 바와 같이 복수의 운반 기계(2A 내지 2C)의 위치 정보 Ptruck(IDtuck)을 취득하고 있고, 컨트롤러(21)(운반 기계 적재 기간 추정부(57))는, 미리 메모리에 기록되어 있는 역치 Th_Lt를 반경으로 한 원의 내부에 위치하는 운반 기계(2)를 적재 중이라고 추정하기 때문에, 운반 기계(2A 내지 2C)는 실제로 적입 작업 중이 아니더라도, 유압 셔블(1)에 접근함으로써 적재 기간 중이라고 추정될 수 있다. 예를 들어, 도 17에 도시한 바와 같이, 운반 기계(2A)는, 적재 기간 판정부(54)에 의한 적재 종료 1이 판정되는 단계에서, 적입 작업을 종료하고 작업 현장으로부터 퇴장하기 시작하지만, 역치 Th_Lt의 범위 외로 이동할 때까지 시간을 필요로 하기 때문에, 운반 기계 적재 기간 추정부(57)가 스텝 S161과 스텝 S163에서 행하는 유압 셔블(1)과 운반 기계(2)의 상대 위치만에 의한 적재 기간의 추정에서는, 적재 기간 판정부(54)에 의한 적재 개시 2부터 적재 종료 2 사이, 즉 운반 기계(2B)의 적입 작업 중에 운반 기계 A의 적재 종료를 추정해 버린다. 또한, 운반 기계(2C)는, 적재 개시 3이 판정되는 단계에서 적입 작업을 개시하지만, 적입 작업의 개시 전에 운반 기계 적재 추정 역치의 범위 내에 진입하고 있기 때문에, 운반 기계 적재 기간 추정부(57)가 스텝 S161과 스텝 S163에서 행하는 유압 셔블(1)과 운반 기계(2)의 상대 위치만에 의한 적재 기간의 추정에서는, 적재 기간 판정부(54)에 의한 적재 개시 2부터 적재 종료 2 사이, 즉 운반 기계(2B)의 적입 작업 중에 운반 기계 C의 적재 개시를 추정해 버린다. 이와 같이, 운반 기계 적재 기간 추정부(57)가 스텝 S161과 스텝 S163에서 행하는 유압 셔블(1)과 운반 기계(2)의 상대 위치 PreveLt, Lt만에 의해 추정된 적재 기간은, 적입 작업의 개시와 종료 시각을 고정밀도로 낼 수 없어, 추정 기간에 중첩이 발생할 수 있다. 그래서 본 실시 형태의 컨트롤러(21)에서는 이하의 처리를 행하고 있다.

컨트롤러(21)(운반 기계 식별부(58))는, 스텝 S165에서 적재 중 플래그 Flw가 ON으로 되어 있는지 여부를 판정하여, ON으로 되어 있는 경우는 스텝 S166으로 진행하고, 그렇지 않은 경우는 처리를 스텝 S169까지 스킵한다. 스텝 S166에서는, 1샘플링 전의 적재 중 플래그 PrevFlw가 OFF, 또한 메모리에 확보한 Buf(IDtruck)의 개수가 1개인지 여부를 판정한다. 즉, 스텝 S165의 조건과 조합하면, 적재 중 플래그가 OFF로부터 ON으로 전환된 순간의 Buf(IDtruck)의 개수가 1개인지 여부를 판정한다. 이 조건에 해당하는 경우는 스텝 S167에 있어서 해당하는 IDtruck을 갖는 운반 기계(2)를 적재 중이라고 설정한다. 스텝 S166에서는 적재 기간 판정부(54)가 적입 작업을 개시했다고 판정한 순간을 추출하고 있으므로, 도 17의 적재 개시 1에 도시한 바와 같이, 적재를 개시한 단계에서는 운반 기계(2A)만이 적재 개시라고 추정되어 있기 때문에, 운반 기계(2A)를 적재 중이라고 설정한다. 적재 작업을 개시한 타이밍에서 복수의 운반 기계(2)가 존재하는 경우(적재 개시 2 및 적재 개시 3에 있어서의 상태)는 후술하는 스텝 S175에 있어서 설명한다.

스텝 S168에서는, 컨트롤러(21) 내의 메모리에 확보되어 있는 모든 Buf(IDtruck)에 1을 가산한 후, 처리를 스텝 S169로 진행한다.

스텝 S169에서는, 1샘플링 전의 적재 중 플래그 PrevFlw가 ON, 또한 현재의 적재 중 플래그 Flw가 OFF로 되어 있는지 여부를 판정한다. 해당하는 경우, 즉 적재 중 플래그가 ON으로부터 OFF로 전환된 순간이 검출되면 처리를 스텝 S170으로 진행하고, 그렇지 않은 경우는 처리를 스텝 S160으로 복귀시킨다.

스텝 S170에서는, 복수의 Buf(IDtruck) 중에서 최댓값인 IDtruck을 추출한다. 즉, 어느 운반 기계(2)에 대한 적입 작업에 있어서의 최초의 적입 공정부터 최후의 적입 공정까지의 사이에 유압 셔블(1)로부터 소정의 범위(역치 Th_Lt) 내로 가장 길게 존재한 운반 기계(2)를 복수의 운반 기계(2) 중에서 1대 선출한다. 도 17의 적재 종료 1에서는, Buf(IDtruck(A))와 Buf(IDtruck(B))의 2개가 있지만, Buf(IDtruck(A))의 쪽이 가산하고 있는 기간이 길고(즉, Buf(IDtruck)가 최대), 적재 개시 1부터 적재 종료 1까지의 기간은 운반 기계(2A)에 적재하고 있었다고 식별할 수 있다. 마찬가지로 도 17의 적재 종료 2에서는, Buf(IDtruck(B))와 Buf(IDtruck(C))의 2개가 있지만, Buf(IDtruck(B))의 쪽이 가산하고 있는 기간이 길고, 적재 개시 2부터 적재 종료 2까지의 기간은 운반 기계(2B)에 적재하고 있었다고 식별할 수 있다.

스텝 S171에서는, 추출한 IDtruck의 개수가 1보다 큰지 여부를 판정하여, 해당하는 경우는 처리를 스텝 S172로 진행하고, 그렇지 않은 경우는 처리를 스텝 S174까지 스킵시킨다.

스텝 S172에서는 복수의 운반 기계(2)를 식별해 버렸다고 하여, 모니터(23)에 해당하는 운반 기계(2)의 식별 정보 IDtruck과, 적재량의 연산 대상의 운반 기계(2)의 선택 화면을 표시하고, 유압 셔블(1)의 조작자에게 적재한 운반 기계(2)를 선택하도록 재촉하고, 계속되는 스텝 S173에서 유압 셔블(1)의 조작자에 의해 선택된 식별 정보 IDtruck을 취득하고, 처리를 스텝 S174로 진행한다.

스텝 S174에서는, 추출된 IDtruck과 적재량 Mtotal을 출력 정보 생성부(52)와 외부 통신기(42)를 통해 송신하도록 지시하고, 스텝 S175로 처리를 진행한다.

스텝 S175에서는, 추출된 IDtruck에 해당하는 메모리상의 버퍼 영역 Buf(IDtruck)를 소거한다. 도 17의 적재 종료 1에서는, Buf(IDtruck(A))와 Buf(IDtruck(B))의 2개가 있지만, 스텝 S170에서 Buf(IDtruck(A))가 추출되므로, 스텝 S175에 있어서 Buf(IDtruck(A))는 소거된다. 여기서, 적재 개시 2에 있어서의 메모리상의 버퍼 영역 Buf(IDtruck)는 Buf(IDtruck(B))만으로 된다. 즉, 적재 개시 2에 있어서의 스텝 S166 및 스텝 S167의 처리에서는 IDtruck(B)에 해당하는 운반 기계(2B)가 적재 중이라고 설정된다. 도 17에 있어서의 적재 종료 2 및 적재 개시 3의 처리도 마찬가지이다. 스텝 S175의 처리를 종료하면, 처리를 스텝 S160으로 복귀시키고, 다시 일련의 처리를 실행한다.

이렇게 작업 기계(유압 셔블)(1)에 의해 판정된 적재 기간과, 운반 기계(2)의 정보에 기초하여 추정된 적재 기간을 대비시킴으로써, 적재를 행한 운반 기계(2)를 고정밀도로 식별할 수 있고, 적재량과 적재한 운반 기계(2)를 대응지을 수 있으므로, 운반 기계(2)마다의 적재량을 고정밀도로 관리할 수 있다.

또한, 운반 기계(2)의 식별 방법은 상술한 방법에 한정되는 것은 아니고, 다른 방법으로 식별해도 된다. 예를 들어, 운반 기계 적재 기간 추정부(57)가 적재 기간을 추정하는 방법은 유압 셔블(1)과 운반 기계(2)의 측위 정보에만 기초하는 것일 필요는 없는 것은 명백하다. 예를 들어, 운반 기계(2)에 RF 태그를 장착하고, 유압 셔블(1)이 RF 리더를 구비하여, 운반 기계(2)가 접근하고 있는 것을 검지해도 되고, 작업 현장의 출입구에 게이트식의 식별기를 마련하여, 게이트에서 취득한 운반 기계의 입퇴출 시각 정보를, 네트워크를 통해 유압 셔블(1)이 취득할 수 있도록 구성되어 있어도 된다.

<제4 실시 형태>

본 실시 형태에서는, 유압 셔블(1)(작업 기계)이 1대의 운반 기계(2)에 대한 적입 작업을 종료하고 다음의 운반 기계(2)에 대한 적입 작업의 개시까지 필요로 하는 시간(운반 기계 교환 시간)을 계측하고, 그 시간 중에 유압 셔블(1)이 작업을 행하고 있지 않은 기간(무작업 시간)이 장기간 발생하는 경우는 모니터(23) 등을 통해 유압 셔블(1)의 오퍼레이터에게 경고를 출력하는 방법에 대하여 도 18 내지 도 20을 사용하여 설명한다.

본 실시 형태의 컨트롤러(21)는, 어느 운반 기계(2)에 대한 최후의 적입 공정으로부터, 그 어느 운반 기계의 다음의 적입 대상이 되는 다른 운반 기계에 대한 최초의 적입 공정까지의 소요 시간을 계측하여, 그 소요 시간이 미리 기억되어 있는 설정값을 초과한 경우, 유압 셔블(1)의 작업 효율이 저하되어 있다고 판정하고, 그 판정 결과를 외부 단말기에 출력하고 있다. 이하, 이 제어를 실현하기 위한 컨트롤러(21) 및 그것을 포함하는 시스템의 구성의 상세에 대하여 설명한다. 또한, 적재량 Mtotal의 연산은, 제1 실시 형태와 마찬가지로 행해지고 있는 것으로 하고, 그 설명은 생략한다. 제1 실시 형태의 변형예나 제2 실시 형태에도 적용 가능한 것은 물론이다.

도 18은 본 실시 형태에 관한 시스템 구성을 도시하는 개략도이다. 이 도면에 도시하는 컨트롤러(21)는, 제1 실시 형태에 관한 구성에 더하여, 운반 기계 교환 시간 계측부(60)와, 무작업 시간 판정부(61)를 구비하고 있다. 운반 기계 교환 시간 계측부(60)는, 적재 기간 판정부(54)가 판정하는 적입 작업의 개시와 종료 판정에 기초하여, 1대의 운반 기계(2)가 적입 작업을 종료하고, 다음의 운반 기계(2)로의 교체에 필요로 하는 운반 기계 교환 시간과, 1대의 운반 기계(2)에 대한 적입 작업 완료에 필요로 한 적입 작업 시간을 계측한다. 무작업 시간 판정부(61)는, 운반 기계 교환 시간 계측부(60)가 계측한 운반 기계 교환 시간과 적입 작업 시간에 기초하여, 유압 셔블(1)이 작업을 행하고 있지 않은 무작업 시간, 적입 작업 시간, 유압 셔블(1)이 행한 모든 작업 시간의 어느 것이 긴 경우는 출력 정보 생성부(52)로 경고를 출력하도록 지시한다.

도 19는 운반 기계 교환 시간 계측부(60)가 운반 기계 교환 시간과 적입 작업 시간을 계측하고, 무작업 시간 판정부(61)가 유압 셔블(1)의 작업 시간에 관한 경고를 지시하는 방법을 도시하는 흐름도이다. 또한, 도 19의 흐름도는 도 4b에 있어서의 스텝 S115, 또는 스텝 S119 후에 계속해서 실시된다. 또한, 컨트롤러(21)는, 작업의 효율의 지표로서 운반 기계 교환 시간과 적입 작업 시간이 긴 적입 작업을 계수하고 있고, 운반 기계 교환 시간 장대 횟수와 적입 사이클 작업 시간의 장대 횟수를 내부의 메모리(기억 장치)에 유지하고 있다.

스텝 S114에 있어서 적입 작업의 개시가 판정되어, 스텝 S115에 있어서 적재 중 플래그 Flw가 ON으로 설정되면, 컨트롤러(21)(운반 기계 교환 시간 계측부)(60)는 스텝 S180에 있어서 적재 중 플래그 Flw가 ON으로 된 시각 t_lw_on을 보존한다.

스텝 S116에 있어서 적입 작업의 종료가 판정되어, 스텝 S119에 있어서 적재량 Mtotal이 리셋되면, 컨트롤러(21)(운반 기계 교환 시간 계측부(60))는 스텝 S182에 있어서 적재 중 플래그 Flw가 OFF로 된 시각 t_lw_off를 보존한다.

계속해서 스텝 S181에 있어서 현재 시각과 스텝 S182에 있어서 보존된 시각 t_lw_off의 차분을 운반 기계 교환 시간 t_wxtruck으로서 연산한다. 또한, 스텝 S183에 있어서 현재 시각과 스텝 S180에 있어서 보존된 시각 t_lw_on의 차분을 적입 작업 시간 t_lcycle로서 연산하고, 처리를 스텝 S184로 진행한다.

S184에 있어서, 컨트롤러(21)(무작업 시간 판정부(61))는 스텝 운반 기계 교환 시간 t_extruck이 미리 메모리에 기록되어 있는 역치 Th_t_extruck보다 큰지 여부를 판정하여, 큰 경우는 스텝 S185에 있어서, 메모리에 유지되어 있는 운반 기계 교환 시간 장대 횟수 Nl_truck을 1 증가시켜 스텝 S186으로 진행하고, 작은 경우는 아무것도 하지 않고 스텝 S186으로 진행한다.

계속되는 스텝 S186에 있어서, 컨트롤러(21)는, 적입 작업 시간 t_lcycle이 미리 메모리에 기록되어 있는 역치 Th_t_lcycle보다 큰지 여부를 판정하여, 큰 경우는 스텝 S187에 있어서, 적입 작업 시간 장대 횟수 Nl_cycle을 1 증가시켜 스텝 S188로 진행하고, 작은 경우는 아무것도 하지 않고 스텝 S188로 진행한다.

스텝 S188에서는, 컨트롤러(21)는 운반 기계 교환 시간 장대 횟수 Nl_truck이 미리 메모리에 기록되어 있는 역치 Th_Nlong보다 큰지 여부를 판정하여, 큰 경우는 스텝 S189로 진행하고, 그렇지 않은 경우는 스텝 S190으로 진행한다.

스텝 S189에서는, 컨트롤러(21)는 적입 작업 시간 장대 횟수 Nl_cycle이 미리 메모리에 기록되어 있는 역치 Th_Nlong보다 큰지 여부를 판정하여, 스텝 S189에 있어서 횟수가 큰 경우는 스텝 S191로 진행하고, 그렇지 않은 경우는 스텝 S192로 진행한다.

스텝 S190에서는, 컨트롤러(21)는 적입 작업 시간 장대 횟수 Nl_cycle이 미리 메모리에 기록되어 있는 역치 Th_Nlong보다 큰지 여부를 판정하여, 스텝 S190에 있어서 횟수가 큰 경우는 스텝 S193으로 진행하고, 그렇지 않은 경우는 아무것도 하지 않고 처리를 스텝 S100으로 복귀시킨다.

스텝 S191에서는, 컨트롤러(21)는, 운반 기계(2)의 교환 시간과 적입 작업에 필요로 하는 작업 시간 모두 장대라는 경고를 유압 셔블(1)의 모니터(23)와, 관리동(5)에 설치되어 있는 컴퓨터에 접속된 관리용 모니터(45)(도 20 참조)에 출력한다. 스텝 S192에서는, 컨트롤러(21)는 운반 기계(2)의 교환에 필요로 하는 시간이 길고, 유압 셔블(1)이 작업을 행하고 있지 않은 시간이 길다는 경고를 모니터(23, 45)에 출력한다. 스텝 S193에서는, 컨트롤러(21)는 1대의 운반 기계에 대한 적입 작업의 작업 시간이 길다는 경고를 모니터(23, 45)에 출력한다.

또한, 시간의 역치인 역치 Th_t_extruck은, 유압 셔블(1)이 행하는 굴삭 공정과 굴삭 공정에 필요로 하는 시간의 평균으로부터 1회의 적입 작업에 필요로 하는 시간의 범위 내에서 임의의 값을 설정하고, 역치 Th_t_lcycle은, 유압 셔블(1)이 행하는 1회의 적입 작업에 필요로 하는 시간의 평균 이상의 범위 내에서 임의의 값을 설정한다. 또한, 적입 작업의 횟수의 역치인 역치 Th_Nlong은, 유압 셔블(1)이 하루에 행하는 평균적인 적입 작업 이하로 되는 범위 내에서, 임의의 값을 설정한다.

도 20은 본 실시 형태에 있어서의 유압 셔블(1)의 모니터(23) 및 관리용 모니터(45)의 출력 화면을 도시하는 외관도이고, 도 20의 상부는 유압 셔블(1)의 조작자에 대하여 경고를 출력한 때의 모니터(23)의 출력 화면이고, 도 20의 하부는 관리동(5)에 설치되어 있는 컴퓨터에 접속되는 관리용 모니터(45)의 표시 내용의 일례를 도시하는 도면이다.

도 20에 있어서, 유압 셔블(1)의 모니터(23) 상에는, 주의 환기 표시부(94)에 트럭 대기가 발생하고 있는 것을 나타내는 메시지가 표시되어 있다. 또한, 관리용 모니터(45) 상에는 작업 현장의 지도 위에 중첩하여 복수의 유압 셔블(1)과 복수의 운반 기계(2)의 현재 위치가 아이콘으로 표시되어 있다. 도 20에 도시하는 예에서는, 작업장 B에서 적입을 행하고 있는 유압 셔블(1)의 운반 기계 교환 시간이 장대로 되고, 트럭 대기의 발생이 추정되어 있다는 팝업 윈도우(96)가 표시되어 있다. 팝업 윈도우(96)에 운반 기계 교환 시간(대기 시간 2:45)을 동시에 표시함으로써 유압 셔블(1)의 상태를 파악할 수 있게 되어 있다. 운반 기계가 적입장 B로 오지 않아 운반 기간의 대기 시간이 발생하는 경우, 작업 현장의 관리자는 운반 기계(2)의 배치를 조정할 수 있다.

이상과 같이 적재 기간 판정부(54)의 적재 기간의 판정을 이용하면, 1대의 운반 기계(2)에 대한 적입 작업에 필요한 시간이나, 운반 기계의 교환에 필요한 시간을 계측할 수 있어, 전체의 작업 시간에 대하여, 유압 셔블(1)이 실제로 작업하고 있는 시간이나 운반 기계(2)에 의해 유압 셔블(1)이 대기하고 있는 시간을 고정밀도로 파악할 수 있게 된다. 이에 의해 작업 시간이 증대되고 있는 요인을 추정할 수 있어, 작업 현장의 관리자는 작업 현장의 기계를 더 상세하게 관리할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내의 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들어, 본 발명은, 상기한 실시 형태에서 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되지 않고, 그 구성의 일부를 삭제한 것도 포함된다. 또한, 어느 실시 형태에 관한 구성의 일부를, 다른 실시 형태에 관한 구성에 추가 또는 치환하는 것이 가능하다.

예를 들어, 상기한 각 실시 형태의 설명에 사용한 유압 셔블(1)은 상부 선회체(11), 붐(13), 암(14), 버킷(15)을 갖고 있지만, 작업기의 구성은 이에 한정되지 않고, 예를 들어 리프팅 마그네트기와 같은 다른 형태의 작업기여도 된다.

하중 연산부(50)에 의한 공정 판정은 상술한 바와 같이 암 실린더 보텀압과 버킷 각도를 사용한 방법에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 리프팅 마그네트기와 같은 작업 기계의 경우, 마그네트의 흡착 ON/OFF 신호에 기초하여 운반 공정과 적입 공정을 판정하는 것은 용이하다.

또한, 외부 통신기(42)로부터 입출력하는 정보는 운반 기계(2)의 적재량과 위치 정보에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 운반 기계(2)의 목표 적재량을 출력하도록 구성해도 되는 것은 명백하다.

운반 하중의 연산은 도 6에 도시한 모델에 기초하는 연산식에 한정되는 것은 아니고, 다른 연산식을 사용해도 되는 것은 명백하다. 예를 들어, 붐(13), 암(14), 버킷(15)에 의해 구성되는 프론트 작업 장치(12)의 운동 방정식을 사용하여 하중을 연산해도 된다.

또한, 상기한 컨트롤러(제어 장치)(21)에 관한 각 구성이나 당해 각 구성의 기능 및 실행 처리 등은, 그것들의 일부 또는 전부를 하드웨어(예를 들어, 각 기능을 실행하는 로직을 집적 회로로 설계하는 등)로 실현해도 된다. 또한, 상기한 컨트롤러(21)에 관한 구성은, 연산 처리 장치(예를 들어, CPU)에 의해 판독·실행됨으로써 컨트롤러(21)의 구성에 관한 각 기능이 실현되는 프로그램(소프트웨어)으로 해도 된다. 당해 프로그램에 관한 정보는, 예를 들어 반도체 메모리(플래시 메모리, SSD 등), 자기 기억 장치(하드디스크 드라이브 등) 및 기록 매체(자기 디스크, 광 디스크 등) 등에 기억할 수 있다.

또한, 상기한 각 실시 형태의 설명에서는, 제어선이나 정보선은, 당해 실시 형태의 설명에 필요하다고 이해되는 것을 나타냈지만, 반드시 제품에 관한 모든 제어선이나 정보선을 나타내고 있다고는 할 수 없다. 실제로는 거의 모든 구성이 서로 접속되어 있다고 생각해도 된다.

1: 유압 셔블
2: 운반 기계
11: 선회체
12: 프론트 작업 장치
15: 버킷(작업구)
21: 컨트롤러
23: 모니터
42: 외부 통신기
45: 관리용 모니터
24-28: 각도 센서(자세 검출 장치)
29-32: 압력 센서(부하 검출 장치)
40: 혼 스위치(작업 지시 스위치)
41: 혼(통보 장치)
50: 하중 연산부
51: 적재량 연산부
52: 출력 정보 생성부
53: 작업 지시 검출부
54: 적재 기간 판정부
55: 운반 기계 정보 취득부
56: 측위 정보 취득부(수신기)
57: 운반 기계 적재 기간 추정부
58: 운반 기계 식별부
60: 운반 기계 교환 시간 계측부
61: 무작업 시간 판정부

Claims (7)

1. 차체와,
   운반 기계로 작업 대상물의 적입을 행하는 작업구를 일단측에 갖고, 타단측이 상기 차체에 설치된 작업 암과,
   상기 작업구를 포함하는 상기 작업 암의 자세를 검출하는 자세 검출 장치와,
   상기 작업 암에 작용하는 부하를 검출하는 부하 검출 장치와,
   상기 운반 기계에 대하여 작업 지시를 통보하기 위한 통보 장치와,
   상기 자세와 상기 부하에 기초하여, 상기 작업 암에 의해 상기 운반 기계로의 상기 작업 대상물의 운반을 행하는 운반 공정이 행해진 것을 판정하고, 상기 운반 공정 중에 상기 작업 대상물의 하중을 계측하고, 상기 자세 또는 상기 부하에 기초하여, 상기 작업 암에 의해 상기 운반 기계로의 상기 작업 대상물의 적입을 행하는 적입 공정이 행해진 것을 판정하는 제어 장치
   를 구비한 작업 기계에 있어서,
   상기 제어 장치는,
   상기 통보 장치를 통한 상기 작업 지시를 검출하고,
   상기 작업 지시의 검출 시에 있어서의 상기 작업 기계의 동작 상태에 기초하여, 상기 운반 기계에 대한 적입 작업의 개시와 적입 작업의 종료를 판정하고,
   상기 적입 작업의 개시부터 상기 적입 작업의 종료까지의 사이에 계측된 상기 작업 대상물의 하중을 적산하여 상기 운반 기계의 적재량을 연산하고,
   상기 적입 작업의 종료 시에 상기 적재량을 외부 단말기에 출력하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 적입 작업으로서, 상기 작업 암에 의해 상기 운반 기계로의 상기 작업 대상물의 운반을 행하는 운반 공정과, 상기 작업 암에 의해 상기 운반 기계로의 상기 작업 대상물의 적입을 행하는 적입 공정을, 상기 자세와 상기 부하에 기초하여 각각 판정하고, 상기 작업 지시의 검출 시에 있어서의 상기 작업 암의 동작 상태에 기초하여, 상기 적입 작업의 개시에 대응한 최초의 적입 공정과 상기 적입 작업의 종료에 대응한 최후의 적입 공정을 판정하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
3. 제2항에 있어서, 상기 차체는, 좌우로 선회 가능한 선회체를 갖고,
   상기 제어 장치는, 상기 작업 지시가 검출된 운반 공정에 있어서 상기 선회체가 정지한 경우에는 상기 최초의 적입 공정이 행해졌다고 판정하고, 상기 작업 지시가 검출된 적입 사이클의 운반 공정에 있어서 상기 선회체가 선회하고 있는 경우에는 상기 최후의 적입 공정이 행해졌다고 판정하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
4. 제2항에 있어서, 상기 작업구는 상기 작업 대상물을 굴삭하기 위한 버킷이고,
   상기 제어 장치는,
   상기 작업 지시의 검출 시에 있어서의 수평면을 기준으로 한 상기 버킷의 개구부의 각도가 소정의 각도 역치 이상일 때 상기 최초의 적입 공정이 행해졌다고 판정하고,
   상기 최초의 적입 공정이 행해졌다고 판정된 후에, 상기 작업 지시의 검출 시에 있어서의 수평면을 기준으로 한 상기 버킷의 개구부의 각도가 상기 각도 역치 미만일 때 상기 최후의 적입 공정이 행해졌다고 판정하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
5. 제2항에 있어서, 상기 작업구는 상기 작업 대상물을 굴삭하기 위한 버킷이고,
   상기 제어 장치는, 상기 작업 지시가 검출된 적입 공정에 있어서의 버킷 갈고리 끝의 높이의 최하점이 소정의 높이 역치보다 작은 경우에는 상기 최초의 적입 공정이 행해졌다고 판정하고, 상기 작업 지시가 검출된 적입 사이클의 적입 공정에 있어서의 버킷 갈고리 끝의 높이의 최하점이 상기 높이 역치보다 큰 경우에는 상기 최후의 적입 공정이 행해졌다고 판정하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
6. 제2항에 있어서, 상기 제어 장치는,
   상기 작업 지시를 제1 적입 사이클의 운반 공정에서 검출하고, 상기 제1 적입 사이클의 1사이클 전의 제2 적입 사이클까지의 적재량이 적재 역치보다 작은 경우, 또는 상기 작업 지시를 상기 제1 적입 사이클의 운반 공정에서 검출하고, 상기 제1 적입 사이클의 운반 공정의 개시부터 상기 작업 지시의 검출 시까지의 경과 시간이 제1 시간 역치보다 큰 경우, 상기 제1 적입 사이클의 운반 공정이 상기 최초의 적입 공정이라고 판정하고,
   상기 작업 지시를 상기 제1 적입 사이클의 운반 공정에서 검출하고, 상기 제1 적입 사이클의 1사이클 전의 제2 적입 사이클까지의 적재량이 상기 적재 역치 이상인 경우, 또한 상기 작업 지시를 상기 제1 적입 사이클의 운반 공정에서 검출하고, 상기 제1 적입 사이클의 운반 공정의 개시부터 상기 작업 지시의 검출 시까지의 경과 시간이 상기 제1 시간 역치 이하인 경우, 상기 제1 적입 사이클의 운반 공정에서 연산된 운반 하중을 상기 제1 적입 사이클의 적입 공정에 있어서 상기 제2 적입 사이클까지의 적재량에 적산하여 상기 운반 기계의 적재량을 연산하고,
   상기 작업 지시를 제3 적입 사이클의 적입 공정에서 검출하고, 상기 제3 적입 사이클의 운반 공정에서 연산된 운반 하중이 하중 역치보다 큰 경우, 또는 상기 작업 지시를 상기 제3 적입 사이클의 적입 공정에서 검출하고, 상기 제3 적입 사이클의 1사이클 전의 제4 적입 사이클의 적입 공정의 개시부터 상기 제3 적입 사이클의 적입 공정의 개시까지의 경과 시간이 제2 시간 역치보다 작은 경우, 상기 제3 적입 사이클의 적입 공정이 상기 최후의 적입 공정이라고 판정하고,
   상기 작업 지시를 상기 제3 적입 사이클의 적입 공정에서 검출하고, 상기 제3 적입 사이클의 운반 공정에서 연산된 운반 하중이 상기 하중 역치 이하인 경우, 또는 상기 작업 지시를 상기 제3 적입 사이클의 적입 공정에서 검출하고, 상기 제3 적입 사이클의 1사이클 전의 제4 적입 사이클의 적입 공정의 개시부터 상기 제3 적입 사이클의 적입 공정의 개시까지의 경과 시간이 상기 제2 시간 역치 이상인 경우, 상기 제3 적입 사이클의 운반 공정에서 연산된 운반 하중을 상기 제4 적입 사이클까지의 적재량에 적산하여 상기 운반 기계의 적재량을 연산하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
7. 제1항에 있어서, 상기 통보 장치는, 상기 운반 기계로의 발진 지시 및 정지 지시를 스위치 조작에 의해 행하는 혼인 것을 특징으로 하는 작업 기계.

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