KR100202203B1 - 유압식 파워셔블의 직선 굴삭 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 굴삭 대상지 표면에 설치한 레이저 발신기와 유압식 파워 셔블의 차체에 부착한 레이저 수광기와 그 레이저 수광기에 의한 상기 레이저 발신기에서의 레이저광의 수광위치에 의해서 버킷에 의한 굴삭자세를 제어하는 컨트롤러를 구비하며 상기 레이저 수광기의 경사 및 그 버킷에 의한 굴삭자세중 적어도 한쪽을 조정하게 한 유압식 파워 셔블의 직선 굴삭 제어장치에 관한 것이다.

Description

[발명의 명칭]

유압식 파워 셔블의 직선 굴삭 제어 장치

[기술분야]

본 발명은 유압식 파워 셔블의 직선 굴삭 제어 장치 특히, 버킷 선단부를 레이저 광을 기준으로하여 직선 이동시키게 제어하므로서 직선 굴삭이 행해지게 한 직선 굴삭 제어 장치에 관한 것이다.

[배경기술]

유압식 파워 셔블의 직선 굴삭 장치는 예컨대 특개평 3-295933호 공보에 기재된 것이 알려져 있다.

이것은 굴삭 대상지 표면에 설치한 레이저 발신기와 유압식 파워 셔블의 차체와 부착한 레이저 수광기와 이 레이저 수광기에 의한 상기 레이저 발신기에서의 레이저 광의 수광 위치에 의해서 차체 높이를 검출하고 버킷의 굴삭 깊이를 제어하는 컨트롤러를 구비하도록 이루어져 있다.

이같은 직선 굴삭 제어 장치는 레이저 광에 의해서 차체 높이를 검출하고 그 차체 높이와 설정 굴삭 깊이에 의거해서 버킷 선단부의 높이를 제어하고 그 버킷 선단부를 레이저 광에 의한 설정 구배에 맞춰서 즉, 레이저 광과 평행으로 이동시켜 직선 굴삭케 하고 있으며 주로 관매설용의 홈이나 수직면을 굴삭하기 위해서 쓰이고 있다.

그러나, 상기 직선 굴삭 제어 장치는 그 레이저 수광기가 차체에 수직으로 부착되어 있으므로 제1도에 도시한 바와같이 레이저 발신기(a)에서 발진되는 레이저 광(b)의 수평에 대한 각도를 크게 설정한 경우, 차체(c)가 짧은 거리(L)만큼 주행한 것만으로 레이저 수광기(d)가 레이저 광(b)을 수광할 수 없는 영역으로 들어가며 직선 굴삭할 수 있는 거리가 짧아진다는 문제가 있었다.

또, 상기 직선 굴삭 제어 장치는 레이저 광이 수평에 대해서 경사가 져도 차체가 선회하지 않고 주행하면서 굴삭하는 경우네 문제가 없으나 차체를 선회시키며 굴삭하는 경우에는 굴삭 깊이에 오차가 생긴다는 문제가 있었다.

즉, 레이저 광이 수평에 대해서 경사지는 경우에 차체를 선회하며 버킷도 선회하고 버킷 선단부의 레이저 광에 대한 높이가 변화되는데 레이저 광에 의해 검출한 차체 높이는 동일하므로 선회전과 선회후의 버킷 선단부의 높이에 대한 지령도 동일하며 그 결과 상술한 버킷 선단부의 레이저 광에 대한 높이의 변화분만큼 굴삭 깊이에 오차가 생긴다.

또한, 상기 직선 굴삭 제어 장치는 버킷에 의한 굴삭 방향으로 경사를 이루는 굴삭 대상지를 차체가 주행하면서 굴삭하는 경우엔 문제가 없으나 버킷에 의한 굴삭 방향과 직교인 방향에 있어서 경사를 이루는 굴삭 대상지를 굴삭하는 경우에는 버킷에 의한 굴삭면이 굴삭 방향에 직교하는 방향에 있어서 수평에 대해서 경사가 된다는 문제가 있었다.

즉, 버킷에 의한 굴삭 방향과 직교하는 방향에 대해 경사를 이루는 굴삭 대상지를 굴삭하는 경우 또는 그 방향에 요철이 있는 경우등엔 차체가 버킷에 의한 굴삭 방향과 직교인 방향에 있어서 수평에 대해서 경사지고 버킷도 굴삭 방향과 직교인 방향에 있어서 수평에 대해서 경사지므로 버킷 선단부(굴삭 날끝)가 굴삭 방향과 직교하는 방향에 있어서 수평에 대해서도 경사로 된다.

부가하면 버킷은 굴삭 방향과 직교하는 방향으로 소정의 폭을 가지며 버킷을 버킷 폭 방향과 직교하는 방향으로 이동하고 굴삭하므로서 버킷 폭 부분만큼 연속해서 굴삭하므로 차체가 수평 자세이면 버킷 선단부가 폭 방향에 수평으로 되어서 굴삭면이 버킷 폭 방향에 수평으로 되는데 차체가 경사되어 버킷 선단부가 굴삭 방향과 직교하는 방향 즉 버킷 폭 방향에 경사로 되면 굴삭면이 버킷 폭 방향에 있어서 수평에 대해서 경사를 이루는다.

본 발명은 레이저 광의 수평에 대한 각도가 크게 되어도 직선 굴삭 거리를 길게 할 수 있고 레이저 광이 수평에 대해서 경사지는 경우에 차체를 선회해서 굴삭해도 레이저 광을 기준으로 하는 굴삭 깊이를 동일로 할 수 있고 또한, 버킷에 의한 굴삭 방향과 직교하는 방향에 경사를 이루는 굴삭 대상지를 굴삭하는 경우와 그 방향에 요철이 있는 경우에도 버킷에 의한 굴삭면을 버킷 폭 방향에 대해 늘 수평하여 굴삭할 수 있게 한 유압식 파워 셔블의 직선 굴삭 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

[발명의 개시]

상기의 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 주된 실시예에 의하면 굴삭 대상지 표면에 설치한 레이저 발신기와 유압식 파워 셔블의 차체에 부착한 레이저 수광기와 그 레이저 수광기에 의한 상기 레이저 발신기에서의 레이저의 수광 위치에 의해서 버킷에 의한 굴삭 자세를 제어하는 컨트롤러와 상기 레이저 수광기의 경사 및 그 버킷에 의한 굴삭 자세를 제어하는 컨트롤러를 구비하고 상기 레이저 수광기의 경사 및 그 버킷에 의한 굴삭 상태의 적어도 한쪽을 조정하게 한 유압식 파워 셔블의 직선 굴삭 제어 장치가 제공된다.

상기 구성의 제1의 구체적 실시예로서, 상기 레이저 수광기를 수직에 대해서 경사 가능하게 한 유압식 파워 셔블의 직선 굴삭 제어 장치가 제공된다.

이 구성에 의하면 레이저 수광기를 레이저 광의 수평에 대한 각도에 따라서 경사시킬 수 있으며 레이저 광의 수평에 대한 각도가 크게 되어도 레이저 수광기가 레이저 광을 수광할 수 없는 영역에 들어가기 어렵고 직선 굴삭 거리를 길게 할 수 있다.

또한, 상기 구성에 있어서 상기 레이저 수광기의 경사각을 검출하는 검출 수단을 구비하고 상기 컨트롤러에 상기 검출 수단에서의 경사각 검출 신호에 의해 레이저 광 수광 위치 데이터를 보정하는 기능을 갖게 하는 것이 바람직하다.

또, 상기 검출 수단을 경사계 또는 포텐션미터로 하는 것이 바람직하다.

상기 구성의 제2의 구체적 실시예에 있어서, 상기 차체는 붐, 아암 및 버킷을 구비하며 주행체에 선회 자재로 부착되어 있으며, 상기 붐의 각도를 검출하는 붐 각도 센서와 상기 아암의 각도를 검출하는 아암 각도 센서와 상기 버킷의 각도를 검출하는 버킷 각도 센서 및 상기 차체의 선회 각도를 검출하는 선회 각도 센서를 구비하고 상기 컨트롤러가 상기 붐 각도 센서와 아암 각도 센서와 버킷 각도 센서에서의 검출 신호에 의해서 상기 차체의 기준 위치에 대한 버킷 선단부의 높이를 연산하는 기능과, 상기 레이저 수광기의 레이저 수광 위치의 변화에 의해서 상기 차체의 높이 변위량을 검출하는 기능과, 상기 선회 각도 센서에서의 검출 신호와 레이저 광의 수평을 이루는 각도에 의거해서 차체 선회시의 버킷 선단부의 레이저 광에 대한 높이 변위량을 연산하는 기능 및 상기 차체의 높이 변위량과 차체 선회시의 상기 패킷 선단부의 높이 변위량에 의거해서 상기 버킷 선단부의 레이저광에 대한 높이를 항상 일정하도록 상기 붐, 아암 및 버킷의 각각의 액튜에이터에 동작 지령을 출력하는 기능을 갖는 유압 셔블의 직선 굴삭 제어 장치가 제공된다.

상기 구성에 의하면 차체를 선회했을 때 버킷 선단부의 높이가 그 선회 각도와 레이저 광의 수평을 이루는 각도를 따라서 보정되므로 레이저 광에 수평에 대해서 경사를 갖는 경우에 차체를 선회해서 굴삭해도 레이저 광을 기준으로 하는 굴삭 깊이와 동일하게 하는 것이 가능하다.

또한, 상기 구성에 있어서 상기 선회 각도 센서의 차체 선회전의 검출값과 차체 선회후의 검출값에서 차체 선회 각도를 연산하는 것이 바람직하다.

상기 구성의 제3의 구체적 실시예에 있어서, 상기 차체는 주행체에 대해서 버킷 폭 방향에 경사 운동하는 자재로 부착되어 있으며, 상기 차체를 경사 운동하는 경사 운동 수단과 차체의 경사 운동 각도를 검출하는 좌우 경사계를 구비하며, 상기 컨트롤러가 상기 좌우 경사계에서 검출된 검출 신호에 의해 상기 차체를 수평으로 하게 상기 경사 운동 수단을 작동시키는 기능을 갖는 유압 셔블의 직선 굴삭 제어 장치가 제공된다.

상기 구성에 의하면 주행이 버킷 폭 방향으로 경사지면 자동적으로 차체가 경사 운동해서 수평 자세로 되므로 버킷에 의한 굴삭면의 버킷 폭 방향의 기울기를 항상 수평으로 유지하며 굴삭할 수 있다.

또한, 상기 구성에 있어서 상기 경사 운동 수단이 상기 차체와 상기 주행체 사이에 부착된 경사 운동용 실린더와, 그 경사 운동용 실린더에 압유를 공급하는 전환 밸브로 구성되며 상기 좌우 경사계에서의 좌우 경사 신호에 의해 상기 컨트롤러가 상기 전환 밸브를 전환케 하는 것이 바람직하다.

[도면의 간단한 설명]

본 발명은 이하의 상세한 설명 및 본 발명의 실시예를 도시하는 첨부 도면에 의해 보다 잘 이해될 것이다. 또, 첨부도면에 도시하는 실시예는 본 발명을 특정하는 것을 의도하는 것은 아니며 다만 설명 및 이해를 용이하게 하는 것이다.

도면에 있어서,

제1도는 종래예의 단점을 도시하는 설명도.

제2도는 본 발명에 의한 유압 셔블의 직선 굴삭 제어 장치의 제1실시예 전체를 도시하는 평면도.

제3도는 상기 제1실시예의 레이저 수광기의 부착 구조를 도시하는 정면도.

제4도는 제3도의 평면도.

제5도는 제3도의 측면도.

제6도는 상기 제1실시예의 제어 회로도.

제7도는 레이저 수광기를 기울였을 경우, 레이저 수광 위치의 변화를 도시하는 도면.

제8도는 레이저 수광기를 기울였을 경우, 수광 가능 주행 범위를 도시하는 도면.

제9도는 본 발명의 제2실시예 전체를 도시하는 정면도.

제10도는 상기 제2실시예 전체를 도시하는 정면도.

제11도는 상기 제2실시예에 있어서 버킷을 선회시킨 상태를 도시하는 설명도.

제12도는 제11도의 평면도.

제13도는 본 발명의 제3실시예 전체를 도시하는 정면도.

제14도는 상기 제2실시예의 차체와 주행체의 연결 구조를 도시하는 도면.

제15도는 상기 제3실시예의 제어 회로도.

제16도는 상기 제3실시예의 주행체가 경사를 이루는 상태를 도시하는 설명도.

[발명의 양호한 실시예]

이하에서 본 발명의 양호한 실시예에 의한 유압 셔블의 직선 굴삭 제어 장치를 첨부도면을 참조하면서 설명한다.

우선, 본 발명의 제1실시예에 대해서 설명한다.

제2도에 도시한 바와같이 주행체(51)에 부착된 차체(1)에 붐(2)을 붐 실린더(3)로 상하 회동할 수 있게 설치하고 그 붐?(2)에 아암(4)을 아암 실린더(5)로 상하 회동할 수 있게 설치하고 그 아암(4)에 버킷(6)을 버킷 실린더(7)로 상하 회동할 수 있게 설치하여 유압식 파워 셔블을 구성하고 있다. 차체(1)는 전후 경사계(8), 좌우 경사계(9), 레이저 광을 수광하는 레이저 수광기(10)를 구비하고 있다. 붐(2)의 회동 지점에 붐 각도 센서(11)가 설치되어 있고 아암(4)의 회동 지점에 아암 각도 센서(12)가 설치되어 있고 버킷(6)의 회동 지점에 버킷 각도 센서(13)가 각각 설치되고 있다. 굴삭 대상지엔 레이저 발진기(14)가 설치되며 이 레이저 발진기(14)의 레이저광(A)을 상기 레이저 수광기(10)로 수광하게 하고 있다.

다음에, 상기 레이저 수광기(10)의 부착구조를 제3도 내지 제5도에 의거해서 설명한다.

차체(1)는 프레임 본체(30)를 구비하며 프레임 본체(30)의 전방 일측부에 운전실(31)을 프레임 본체(30)의 전방 타측부에 배터리케이스(32)를 그 배터리케이스(32)의 뒤에 연료 탱크(33) 및 작동유 탱크(34)를 각각 부착하는 동시에 프레임본체(30)의 전방 좌우중간부에 붐 부착용 프레임(35)을 부착하고 프레임 본체(30)의 후부에 엔진등을 부착하여 이룬다. 상기 프레임 본체(30)의 앞가까이의 운전실(31)과 반대측의 측면(30a)에는 레이저 수광기 부착체(36)가 볼트(37)로 부착되어 있다.

상기 레이저 수광기(10)는 하우징(38)에 부착되며 이 하우징(38)의 하부부착부(39)가 상기 레이저 수광기 부착체(30)의 브래킷(40)에서 횡축(41)으로 전후방향에 요동하는 자재와 연결하고 있다. 상기 하우징(38)의 상부부착부(42)가 볼트(43)와 너트(44)로 가이드체(45)의 소방위치에 고정 가능하다.

상기 레이저 수광기(10)는 하우징(38)에 부착되며 이 하우징(38)의 하부부착부(39)가 상기 레이저 수광기 부착체(36)의 브래킷(40)에 횡축(41)으로 연결하고 있다. 상기 하우징(38)의 상부 부착부(42)가 볼트(43)와 너트(44)로 가이드체(45)의 소방위치에 고정 가능하다. 즉, 가이드체(5)는 스테이(45)로 레이저 수광기 부착체(36)에 고착되며 또한, 상기 횡축(41)을 중심으로 하는 원호상의 가이드 홈(47)을 가지며 상기 볼트(43)의 축부는 그 가이드 홈(47)을 따라서 접히는 운동을 하는 자재로 되어 있고 너트(44)를 이완한 상태에서 상기 하우징(38)을 소방위치까지 요동시키고 너트(44)을 조이므로서 상부 부착부(42)를 가이드 체(45)에 체결고정하게 되어 있다.

이같이 너트(44)를 이완하므로서 하우징(38)을 횡축 (41)을 중심으로 전후로 요동시킬 수 있고 너트(43)를 조여붙이므로서 임의의 요동위치에 고정할 수 있으므로 레이저 수광기(10)를 수직에 대해서 전후로 경사 가능하다.

또한, 상기 프레임 본체(30)의 앞부분 가까이의 측면(30a)에는 브래킷(48)을 거쳐서 보호부재(49)가 부착되며 이것에 의해서 레이저 수광기(10)가 장해물과 충돌하지 않게 하고 있다.

다음에 이 실시예의 제어 회로의 제1실시예를 제6도를 참조해서 설명한다.

상기 전후 경사계(8), 좌우경사계(9), 붐 각도센서(11), 아암 각도센서(12), 버킷각도센서(13)의 신호는 제6도에 도시하듯이 컨트롤러(20)의 연산회로(21)내의 자동굴삭 제어회로(22)에 입력되어서 종래와 마찬가지로 연산된다. 자동 굴삭 제어회로(22)에서 연산 결과에 의거해서 제어지령을 제어회로(23)에 출력하고 그 제어회로(23)에서 붐용, 아암용, 버킷용의 전자비례 제어밸브(24, 25, 26)로 제어전류를 출력하고 붐실린더(3), 아암실린더(5), 버킷 실린더(7)를 신축시키고 버킷(6)의 선단부의 높이를 제어하고 또한 직선적으로 이동시키am로서 홈굴삭을 행한다.

한편, 상기 레이저 수광기(10)는 레이저 광(A)을 수광하므로서 레이저광(A)에 대한 레이저 수광기(10)의 변위 즉 차체(1)의 높이의 변위를 검출하고 그 검출신호를 상기 연산회로(21)내의 차체 높이 변위량 연산회로(27)에 입력한다. 차체 높이 변위량 연산회로(27)는 상기 검출신호와 전후 경사계(8)에서의 차체전 후 경사각도 검출신호 및 좌우경사계(9)에서 차체좌우 경사각도 검출신호에 의거해서 차체(1)의 높이 변위량을 연산하고 자동굴삭 제어회로(22)에 피드백하고 제어지령을 보정하는 동시에 그 지령값에 의거하는 날끝위치를 날끝위치 표시부(28)에 표시한다.

다음에 레이저 수광기(16)를 수직에 대해서 경사지게 하였을때의 보정 동작을 설명한다.

제7도에 도시하듯이 레이저 수광기(10)가 수직인 때의 수광위치(B)에 대해서 레이서 수광기(10)가 경사했을 때의 수광위치(C)는 그 경사각()에 의해서 실측하고 그 경사각()을 제6도에 도시하듯이 경사각 입력 스위치(29)로 컨트롤러(20)의 차체 높이 변위량 연산회로(27)에 입력해서 레이저 수광기(10)에 의한 레이저 수광 높이를 레이저 수광기가 수직인 때의 수광 높이로 보정하고 차체 높이를 구한다.

예컨대, 그 보정식으로 실제의 레이저 수광 높이cos=레이저 수광기가 수직인 때 수광 높이가 된다.

또한, 제5도의 가상선으로 도시하듯이 레이저 수광기(16)를 구비한 하우징(38)을 지지하는 횡축(41)의 회전각을 검출하는 포텐시오미터(50)를 구비하고 이 포텐시오미터(50)의 출력신호를 레이저 수광기(10)의 경사각으로서 컨트롤러(20)에 입력하고 상기 보정을 행하게 해도 양호하다.

이같이 하면 레이저 수광기(10)의 경사각을 실측하는 시간과 입력하는 시간이 생략되며 레이저 수광기(10)의 경사각을 정확히 컨트롤러(20)에 입력할 수 있다.

이같이 해서 레이저 수광기(10)를 레이저 광(A)의 수평 각도를 따라서 경사 이동할 수 있으므로 레이저 광(A)의 수평에 대한 각도가 크게 되어도 레이저 수광기(10)가 레이저 광(A)을 수광할 수 없는 영역에 들어가지 않는다. 따라서, 제8도에 도시하듯이 차체(1)의 가능 주행 거리(Ll)만큼 길게 할 수 있어서 직선 굴삭 거리를 길게 하는 것이 가능하다.

다시 말하면 레이저 광(A)의 수평에 대한 각도의 조절 범위를 크게 하는 것이 가능하다.

다음에 제2실시예에 대해서 설명한다.

제9도에 도시한 바와같이 주행체(101)에 차체(102)를 선회 가능한 자재로 설치하고 이 차체(102)에 붐(103)을 붐 실린더(104)로 상하 회동할 수 있게 설치하고 그 붐(103)에 아암(105)을 아암 실린더(106)로 상하 회동할 수 있게 설치하는 동시에 그 아암(105)에 버킷(107)을 버킷 실린더(108)로 상하 회동할 수 있게 설치하고 유압 셔블을 구성하고 있다. 그 차체(102)에는 전후 경사계(109), 좌우 경사계(101), 레이저 광을 수광하는 레이저 수광기(111), 차체(102)의 선회 각도를 검출하는 선회각 센서(112)가 설치되어 있다. 붐(102)의 회동지점에는 붐 각도센서(113)가 아암(105)의 회동지점에는 아암 각도센서(115)가 각각 설치되어 있다. 굴삭대상지엔 레이저 발진기(1167)가 설치되며 이 레이저 발진기(116)에서의 레이저 광(A)을 상기 레이저 수광기(N)로 수광하게 되어 있다.

다음에 이 실시예의 제어회로의 제1실시예를 제10도를 참조해서 설명한다.

상기 전후 경사계(109), 좌우 경사계(110), 붐 각도 센서(113), 아암 각도센서(114), 버킷 각도센서(115)의 신호는 제10도에 도시한 바와 같이 컨트롤러(120)의 연산 회로(121)내의 자동 굴삭 제어 회로(122)에 입력되어 종래와 마찬가지로 비킷 선단부의 높이를 차체(102)의 소정 위치를 기준으로 하여 연산한다. 자동 굴삭 제어 회로(112)는 연산 결과에 의해서 제어 지령을 제어회로(123)에 출력하고 그 제어 회로(123)에서 붐용, 아암용, 버킷용의 전자 비례제어밸브(124, 125, 126)에 제어 전류를 출력하고 붐 실린더(104), 아암 실린더(106), 버킷 실린더(108)를 신축시켜서 버킷 선단부(103a)의 높이를 제어하고 또한 직선으로 이동시키므로서 굴삭을 행한다.

한편, 상기 레이저 수광기(111)는 레이저광(A)을 수광하므로서 레이저광(A)에 대한 레이저 수광기(111)의 변위 즉 차체(102)의 높의의 변위를 검출하고 그 신호를 상기 연산 회로(121)내의 차체 높이의 변위량 연산 회로(127)에 입력하고 전후 경사계(109)로 검출된 차체전후 경사각도 및, 하우경사계(11)로 검출된 차체 좌우 경사각도에 의해서 차체(102)의 높이 변위량을 연산하고 자동굴삭 제어회로(122)에 피드백하고 제어지령을 보정하고 버킷 선단부(107a)의 높이를 보정하는 동시에 그 지령값을 기준으로 굴삭 깊이를 표시부(128)에 표시한다.

이상과 같이 굴삭 제어를 하므로서 굴삭 깊이가 레이저광(A)을 기준으로 하여 항상 동일한 깊이가 되므로 레이저광(A)과 평행으로 굴삭할 수 있는데 제11도와 제12도에 실선으로 도시한 바와 같이 차체(102)가 레이저(A)와 평행인 상태로 주행체(101)를 정지시키고 가상선으로 나타나는 바와 같이 차체(102)를 선회시키면 버킷(107)도 선회하고 버킷 선단부(103a)와 레이저광(A)과의 수직 방향 거리가 (L')만큼 변화한다.

이것에 대해서 레이저 수광기(111)의 레이저 수광 위치는 변위하지 않으므로, 버킷 선단부 높이의 지령값이 변화하지 않고 레이저광(A)에 대한 굴삭 깊이가 상기(L')만큼 다르므로 오차가 된다.

그러므로, 제10도에 도시하는 바와 같이 컨트롤러(120)의 연산 회로(121)에 버킷 선단부 높이 변위량 연산 회로(129)를 설치하고 선회 각도 센서

(112)로 검출한 선회 각도와 레이저광(A)의 수평과 이루는 각도에 의해서 버킷 선단부 높이 변위량을 연산하고 그 값을 자동 굴삭 제어 회로(122)에 피드백하고 제어지령을 보정하고 버킷 선단부 높이를 보정한다.

즉, 버킷 선단부의 높이 변위량, 즉, 제11도에 있어서의 오차(L')는 L'=tan L'1로 된다. 여기서,는 레이저광(A)의 수평과 이루는 각도, (L'1)는 선회했을 때의 차체 전후 방향에 대한 버킷(107)의 이동거리이며 상기 레이저광(A)의 수평과 이루는 각도()는 미리 설정 입력되고 있다.

버킷 이동거리(L'1)는 L'1=L'2-(cos L'2)로 된다. 다만, (L'2)는 선회중심(102a)에서 버킷 선단부(107a)까지의 길이며 붐 길이, 아암 길이, 버킷 길이와 각 각도에 의해 그때의 붐, 아암, 버킷의 차체 전후의 길이를 연산하고 그 값에 붐 추착점에서 선회중심(102a)까지의 거리를 가산하므로서 구해진다. 또,는 차체(102)의 선회 각도이며 선회 각도 센서(111)의 차체 선회전의 검출값과 차체 선회후의 검출값의 차에 의해서 검출한다.

이와 같이 해서 연산한 버킷 선단부의 높이 변위량을 선회전의 버킷 선단부 높이의 값에 가산해서 차체(102)가 선회했을 때의 버킷 선단부 높이로 한다.

이것에 의해서 차체(102)를 선회하여도 레이저광(A)에서의 굴삭 깊이를 동일로 할 수 있다.

이같이 해서 차체(102)를 선회시켰을 때 버킷 선단부(107a)의 높이는 그 선회각도의 레이저광(A)의 수평과 이루는 각도에 따라서 보정되므로 레이저광(A)이 수평에 대해서 경사를 이루는 경우에 차체(102)를 선회시켜 굴삭해도 레이저 광을 기준으로 해서 굴삭 깊이를 동일하게 하는 것이 가능하다.

다음에, 제3실시예에 대해서 설명한다.

제3도와 제14도에 도시하듯이 주행체(201)의 좌우양측에 좌우 1쌍의 벨트(202)를 부착하고 이 주행체(201)에 차체(203)가 핀치(204)로 좌우 경사 운동하는 자재로 연결되며 이 차체(203)와 주행체(201) 사이에 좌우 1쌍의 경사이동용 실린더(205)가 연결되어 있다.

상기 차체(203)에 붐(206)을 붐 실린더(207)로 상하 회동할 수 있게 설치하고 그 붐(206)에 아암(208)을 아암 실린더(209)로 상하 회동할 수 있게 설치하고 그 아암(208)에 버킷(210)을 버킷 실린더(211)로 상하 회동할 수 있게 설치하여 유압 셔블을 구성한다. 그 차체(203)에는 전후 경사계(212), 좌우경사계(213), 레이저 광을 수광하는 레이저 수광기(214)가 설치되어 있다. 붐(206)의 회동지점엔 붐 각도 센서(216)가 버킷(210)의 회동지점에는 버킷 각도 센서(217)가 각각 설치되어 있다. 굴삭 대상지에 레이저 발진기(218)를 설치하며 이 레이저 발진기(218)의 레이저광(A)을 상기 레이저 수광기(214)로 수광하게 하고 있다.

다음에 이 실시예의 제어 회로의 일 예를 제15도를 참조하여 설명한다. 상기 전후 경사계(212), 좌우경사계(213), 붐각도 센서(215), 아암 각도 센서(216), 버킷 각도센서(217)의 신호는 제15도에 도시하듯이 컨트롤러(220)의 연산회로(221)내의 자동 굴삭 제어 회로(222)에 입력되어서 붐각도, 아암각도, 버킷각도에 의거해서 종래와 마찬가지로 버킷 선단부의 높이를 차체(203)의 소정 위치를 기준으로서 연산된다. 자동 굴삭 제어 회로는 연산 결과에 의거해서 제어지령을 제어 회로(223)에 출력하고 그 제어회로(223)에서 붐용, 아암용, 버킷용의 도시생략의 전자 비례 제어 밸브에 제어 전류를 출력하고 붐 실린더(207), 아암 실린더(209), 버킷 실린더(211)를 신축시키고 버킷 선단부의 높이를 제어하고 또한 버킷(210)을 차체(203)축에 직선적으로 이동시키므로서 굴삭을 행한다.

한편, 상기 레이저 수광기(214)는 레이저광(A)을 수광하므로써 레이저광(A)에 대한 레이저 수광기(214)의 변위 즉 차체(203)의 높이 변위를 검출하고 그 신호는 상기 연산 회로(221)내의 차체 높이 변위량 연산 회로(224)에 입력하고 전후 경사계(212)로 검출된 차체 전후 경사각도를 기준으로 하여 차체(203)의 높이 변위량을 연산하고 자동 굴삭 제어 회로(222)에 피드백하고 제어지령을 보정해서 버킷 선단부의 높이를 보정함과 동시에 그 지령값을 기준으로 하여 굴삭 깊이를 표시부(225)에 표시한다.

또한, 이상의 설명에 있어서 버킷 선단부의 높이는 버킷 선단부에 있어서의 버킷 굴삭 방향과 직교하는 방향, 즉 버킷 폭 방향의 중앙부를 기준으로서 설정 한다.

상기 경사 이동용 실린더(205)의 신장실(205a), 축소실(205b)에는 유압 펌프(230)의 토출압 유가 전환 밸브(231)에 의해 공급제어되며 이 전환 밸브(231)는 중립 위치(X)에 유지시키며 제1, 제2솔레노이드(232, 233)에 통전시키며 신장실(205a)에 압유를 공급하는 제1위치(y), 축소실(205b)에 압유를 공급하는 제2위치(Z)로 된다.

상기 전환 밸브(231)의 제1, 제2솔레노이드(232, 233)는 컨트롤러(220)의 통전 제어 회로(226)에서 통전 제어된다. 이 통전 제어 회로(226)는 수동 경사 레버(227)에서 수용한 우경사 신호, 좌경사 신호에 의해서 제1, 제2솔레노이드(232, 233)를 통전하고 한쪽의 전환 밸브(231)를 제1위치(y), 다른쪽의 전환 밸브(231)를 제2위치(Z)로 하여 한쪽의 경사 이동용 실린더(205)를 시장시키며, 다른쪽의 경사 이동용 실린더(205)를 수축시켜 차체(203)를 좌우로 경사 이동시킨다.

상기 컨트롤러(220)에 자동 수평 제어 스위치(228)로 자동 수평 제어 신호를 입력하면 상기 통전 제어 회로(226)는 좌우 경사계(213)로 검출된 좌우 경사 각도를 기준으로 하여 제1, 제2솔레노이드(123, 233)를 통전하고 차체(203)를 수평으로 하여 굴삭면을 수평으로 한다. 이때, 차체(203)의 보정전의 수평에 대한 경사각도(절대 경사 각도)를 표시기(225)에 표시한다.

예컨대, 제16도에 도시하듯이 수평에 대해서 오른쪽 아래로 경사를 이루는 굴삭대상지(D)의 경우에 차체(203)는 수평에 대해서 오른쪽 아래로 경사를 이루고 버킷(210)의 선단부도 폭방향에 있어서 수평에 대해서 오른쪽 아래로 경사를 이루므로 버킷(210)의 폭방향 중앙부(210a)를 상술한 바와 같이 소정의 높이로 해도 버킷(210)의 폭 방향의 일단부(210b)가 중앙부(210a)보다 L만큼 낮아지며 이 상태에서 버킷(210)을 폭방향과 직교하는 방향으로 이동시켜 굴삭하면 그 굴삭면(E)의 버킷 폭방향은 수평에 대해서 경사를 이룬다.

그러나, 이 실시예에 의하면 차체(203)가 오른쪽 아래로 경사를 이루면 좌우 경사계(213)에서 오른쪽 아래 경사 검지 신호가 컨트롤러(20)에 입력되며 그것에 의해서 통전 제어 회로(226)가 차체(203)를 좌측으로 경사 이동하도록 제1, 제2솔레노이드(232, 233)를 통전 제어하므로 좌우의 경사 이동용 실린더(205)에 의해서 차체(203)를 좌측으로 경사이동한다. 그리고 차체(203)가 수평이 되면 좌우경사계(213)에서 오른쪽아래 경사 검제신호가 컨트롤러(220)

에 입력되지 않게 되며 이것에 의해서 통전제어회로(226)가 제1, 제2 솔레노이드(232, 233)를 통전하지 않게 되므로 전환 밸브(231)를 중립위치(X)로 한다.

이같이 해서 레이저 광(A)을 기준으로 굴삭깊이를 일정하게 하여 굴삭할 때 차체(203)가 좌우로 경사되어도 항상 수평자세로 자동적으로 보정되므로 버킷에 의한 굴삭면의 버킷 폭 방향의 기술기를 항상 수평으로 하여 굴삭한다.

또, 자동 수평제어 스위치(227)에서 자동수평자세제어신호를 컨트롤러(220)에 입력하지 않으면 수동경사레버(227)를 조작하므로서 차체(203)를 임의의 경사각도를 이루게 할 수 있다.

또한, 본 발명은 예시적인 실시예를 들어 설명하였는데 개시한 실기예에 관해서 본 발명의 요지 및 범위를 이탈하는 일 없이 여러가지의 변경, 생략, 추가를 하는 것이 가능하다는 것은 당업자에 있어서도 자명하다. 따라서 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것이 아니며 청구 범위에 기재된 요소에 의해서 규정되는 범위 및 그 균등범위를 포함하는 것으로서 이해되어야 한다.

Claims (9)

1. 굴삭 대상지 표면에 설치한 레이저 발신기와, 유압식 파워 셔블의 차체에 부착한 레이저 수광기와, 그 레이저 수광기에 의해 상기 레이저 발신기에서의 레이저 광을 수광하는 위치를 기준으로 하여 버킷에 의한 굴삭 자세를 제어하는 컨트롤러를 구비하며, 상기 레이저 수광기의 경사 및 그 버킷에 의한 굴삭자세중 한쪽 이상을 조정하는 것을 특징으로 하는 유압식 파워 셔블의 직선 굴삭 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 레이저 수광기가 수직선에 대해서 경사를 이루는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 유압식 파워 셔블의 직선 굴삭 제어장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 레이저 수광기의 경사각을 검출하는 검출수단을 구비하며, 상기 컨트롤러에서 상기 검출수단에 의한 경사각 검출신호에 의해 레이저 광 수광 위치 데이터를 보정하는 것을 특징으로 하는 유압식 파워 셔블의 직선 굴삭 제어장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 검출수단은 경사계인 것을 특징으로 하는 유압식 파워 셔블의 직선 굴삭 제어장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 검출 수단은 포텐션미터인 것을 특징으로 하는 유압식 파워 셔블의 직선 굴삭 제어장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 차체는 붐, 아아암 및 버킷을 구비하며 또한 주행체에 선회하는 자재로 부착되여, 상기 붐의 각도를 검출하는 붐각도 센서, 상기 아아암의 각도를 검출하는 아아암 각도 센서, 상기 버킷의 각도를 검출하는 버킷각도 센서, 및 상기 차체의 선회각도를 검출하는 선회각도 센서를 구비하며, 상기 컨트롤러가 상기 붐각도 센서, 아아암 각도 센서, 및 버킷 각도 센서에서 검출한 신호에 의해서 상기 차체의 기준 위치에 대한 버킷 선단부의

   높이를 연산하는 기능과, 상기 레이저 수광기의 레이저 수광위치의 변화에 의해서 상기 차체의 높이 변위량을 검출하는 기능과, 상기 선회각도 센서에서 검출한 신호와 레이저 광의 수평과 이루는 각도를 기준으로 차체 선회시의 버킷 선단부의 레이저광에 대한 높이 변위량을 연산하는 기능과, 상기 차체의 높이 변위량을 검출하는 기능과, 상기 선회각도 센서에서의 검출신호와 레이저 광이 수평과 이루는 각도를 기준으로 차체선회시의 버킷 선단부의 레이저광에 대한 높이 변위량을 연산하는 기능과, 상기 차체의 높이 변위량과 차체 선회시의 상기 버킷 선단부의 높이 변위량을 기준으로 하여 상기 버킷 선단부의 레이저광에 대한 높이를 항상 일정하게 상기 붐, 아아암 및 버킷의 각 액튜에이터에 동작지령을 출력하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 유압식 파워 셔블의 직선 굴삭 제어장치.
7. 제6항에 있어서, 차체 선회각도는 상기 선회각도 센서의 차체 선회전의 검출값과 차체 선회후의 검출값에서 연산되는 것을 특징으로 하는 유압식 파워 셔블의 직선 굴삭 제어 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 차체는 주행체에 대해서 버킷 폭방향으로 경사 이동하는 자재에 부착되며, 상기 차체를 경사 이동하고 경사 이동수단과 상기 차체의 경사 이동각도를 검출하는 좌우 경사계를 구비하며, 상기 컨트롤러는 상기 좌우 경사계로부터의 검출신호에 의해 상기 차체를 수평으로 하게 상기 경사 이동수단을 작동시키는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 유압식 파워 셔블의 직선 굴삭 제어장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 경사 이동수단은 상기 차체와 상기 주행체 사이에 부착된 경사이동용 실린더와, 그 경사 이동용 실린더에 압유를 공급하는 전환밸브로 구성되며, 상기 컨트롤러가 상기 좌우경사계에 의한 좌우 경사 신호에 의해 상기 전환 밸브를 전환하게 하는 것을 특징으로 하는 유압식 파워 셔블의 직선 굴삭 제어장치.