KR20150079956A

KR20150079956A - 측정 지그

Info

Publication number: KR20150079956A
Application number: KR1020157014698A
Authority: KR
Inventors: 마사노부 세키
Original assignee: 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
Priority date: 2013-09-19
Filing date: 2013-09-19
Publication date: 2015-07-08
Also published as: WO2015040726A1; CN104838234B; DE112013005525B4; DE112013005525T5; CN104838234A; US20150308826A1; KR101587513B1; US9404745B2; JP5816706B2; JPWO2015040726A1

Abstract

피부착부로서의 날끝(P)에 부착되고 토탈 스테이션(TS)과 함께 계측점(MP)의 위치 계측에 이용되는 측정 지그(30)로서, 토탈 스테이션(TS)으부터의 투사광을 반사하는 프리즘 미러(40)와 프리즘 미러(40)를 날끝(P)에 부착하는 부착 부재(60)를 구비하고, 프리즘 미러(40)의 미러 중심(MC)과 계측점(MP)이 일치하고 있다.

Description

측정 지그{MEASUREMENT JIG}

본 발명은 측정 지그에 관한 것이다.

최근, 건설 기계를 이용한 토목 작업 등에의 정보화 시공의 도입이 진행되고 있다. 정보화 시공이란 토목 공사 등의 시공 작업을 유압 셔블이나 불도저, 또는 모터 그레이더와 같은 건설 기계를 이용하여 행할 때, 정보화 통신 기술(ICT;Information and Communication Technology) 및 RTK-GNSS(Real Time Kinematic-Global Navigation Satellite Systems)를 구사해서 그것들 건설 기계에 설치된 작업기의 작업점의 위치 검출을 행하고, 검출된 작업점에 의거하여 작업기를 자동 제어하거나, 시공 작업 현장의 지형과 그 지형에 대한 작업점과 같은 정보를 캡(cab) 내의 표시 장치에 표시하거나 함으로써 상기 시공 작업(이하, 간단히 작업)을 고효율적으로 행해서 고정밀도의 시공 결과를 취득하는 것을 목적으로 하는 것이다.

정보화 시공에 있어서 작업기의 작업점으로서는, 건설 기계가 예를 들면 유압 셔블일 경우에는 버킷의 날끝의 위치이다. 이 날끝의 위치는 GNS 안테나와 붐 풋 핀의 위치 관계, 붐, 암, 버킷의 각각의 길이, 붐 실린더, 암 실린더, 버킷 실린더의 각각의 스트로크 길이 등의 파라미터에 의거하여 설계상의 위치 좌표로서 연산된다.

한편, 연산에 이용되는 붐, 암, 버킷, 및 각 실린더의 길이가 설계값일 경우, 그것들의 실제의 길이는 제조상 및 조립상의 치수 공차에 의한 오차를 포함하므로, 연산된 위치 좌표와 실제 날끝의 위치 좌표는 반드시 일치하지는 않아 날끝의 위치 검출의 정밀도 저하를 초래한다. 이 때문에, 날끝의 위치 검출의 정밀도를 향상시키기 위해서는 실제의 위치 계측에 의해 얻어지는 위치 좌표에 의거하여 연산에 이용되는 파라미터를 소정의 교정값으로 교정해야만 해서 위치 계측과 같은 교정 작업을 행할 필요가 있다.

이와 같은 교정 작업으로서 붐 풋 핀으로부터 측방으로 수 미터 떨어진 위치에 토탈 스테이션을 설치하고, 이 토탈 스테이션을 사용해서 버킷의 날끝 근방에 설정된 계측점의 위치 계측을 행하는 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 특허문헌 1의 교정 작업에서는 버킷의 날끝을 지상면 위치 및 지상면으로부터 상방으로 소정 높이 떨어진 위치 등, 복수의 계측 위치에 위치시키고 각각의 계측 위치에 있어서 계측점의 위치 계측을 실시한다. 그리고, 계측된 복수의 계측점의 위치 좌표에 의거하여 파라미터의 교정값을 연산하고 있다.

또한, 날끝의 위치 계측에 있어서는 프리즘 미러(이하, 간단히 프리즘)를 날끝 근방에 부착해서 위치 계측을 실시한다. 즉, 토탈 스테이션으로부터 프리즘을 향해 레이저광을 투사하여 프리즘으로부터의 반사광을 계측하는 것이다.

일본 특허 공개 2012-202061 호 공보

그런데, 종래의 프리즘은 측량 작업에서는 일반적인 핀 폴에 부착되는 타입의 것이고, 토탈 스테이션을 통해 시준되는 미러 중심(프리즘의 정점 부분)과 실제로 위치 계측하고 싶은 계측점은 일치하고 있지 않아 미러 중심에 대하여 계측점이 오프셋되어 있다. 따라서, 교정값의 연산을 정확하게 행하기 위해서는 토탈 스테이션을 통해 시준했을 경우의 미러 중심과 계측점의 위치 관계, 즉 오프셋량을 각 계측 위치에서 일정하게 유지할 필요가 있다.

그러나, 각 계측 위치에서 오프셋량을 일정하게 유지하려고 하면, 어느 계측 위치에서의 계측시에 있어서도 토탈 스테이션으로부터의 투사광을 프리즘의 정면으로부터 입사시킬 필요가 있으므로, 계측 위치마다 프리즘을 토탈 스테이션에 대하여 엄밀히 정대향시켜야 하여 프리즘의 위치 조정에 손이 많이 간다는 문제가 있다. 특히, 버킷의 날끝을 상방에 위치시켜 작업자가 닿지 않는 계측 위치에 프리즘이 있을 경우에는 스텝 사다리 등을 이용한 높은 곳의 작업으로 되어 더욱 번거롭다.

본 발명의 목적은 토탈 스테이션에 의한 위치 계측을 용이하게 할 수 있는 측정 지그를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 측정 지그는 피부착부에 부착되고 토탈 스테이션과 함께 계측점의 위치 계측에 이용되는 측정 지그로서, 상기 토탈 스테이션으로부터의 투사광을 반사하는 프리즘 미러와, 상기 프리즘 미러를 상기 피부착부에 부착하는 부착 부재를 구비하고, 상기 프리즘 미러의 미러 중심과 상기 계측점이 일치하고 있는 것을 특징으로 한다.

여기서, 「프리즘 미러를 상기 피부착부에 부착하는」이란 작업자 등의 사람 손에 의해 프리즘 미러나 부착 부재를 지지하지 않고 상기 프리즘 미러를 피부착부에 부착하는 것을 말한다.

본 발명에 의하면, 프리즘 미러의 미러 중심과 계측점이 일치하고 있으므로 종래와 같은 오프셋량이 존재하지 않아 계측 위치가 달라도 미러 중심에 대하여 계측점이 위치 어긋남되지 않는다. 이 때문에, 토탈 스테이션을 통해 미러 중심이 시준 가능한 한, 특별히 프리즘 미러를 토탈 스테이션에 정대향시킨다고 하는 계측 위치마다의 프리즘 미러의 위치 조정을 불필요하게 할 수 있어 위치 계측을 용이하게 할 수 있다. 그리고, 미러 중심이 시준 가능하면 계측 위치가 상방에 있는 경우에도 높은 곳에서 프리즘 미러를 토탈 스테이션에 정대향시킬 필요가 없어 작업성을 대폭 개선할 수 있다.

본 발명의 측정 지그에서는, 상기 프리즘 미러는 상기 부착 부재에 지지 수단을 통해 부착됨과 아울러 상기 지지 수단에 대하여 소정 방향으로 회동 가능하게 지지되고, 상기 프리즘 미러의 회동점과 상기 미러 중심이 일치하고 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 프리즘 미러의 회동점은 미러 중심과 일치하고 있음으로써 계측점과도 일치하게 되므로, 프리즘 미러를 회동시켜도 토탈 스테이션, 미러 중심, 및 계측점간 상호의 위치 관계는 변화되지 않는다. 따라서, 일견해서 토탈 스테이션으로부터 미러 중심을 시준할 수 없는 경우에는 프리즘 미러를 소정 방향으로 회동시켜 미러 중심을 시준할 수 있도록 조정하면 좋다. 그리고, 이때에는 미러 중심을 최저한 시준할 수 있으면 좋으므로 프리즘 미러를 토탈 스테이션에 반드시 엄밀히 정대향시킬 필요가 없어 위치 조정을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 계측 위치가 광범위에 걸쳐 존재해도 프리즘 미러를 회동시킴으로써 계측점을 확실히 계측할 수 있다.

본 발명의 측정 지그에서는, 상기 프리즘 미러는 상기 지지 수단에 대하여 착탈 가능하게 설치되고, 상기 지지 수단에는 상기 프리즘 미러가 분리된 상태에서 상기 부착 부재와 상기 피부착부의 서로의 접촉 위치를 시인 가능한 개구부가 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 부착 부재와 피부착부가 확실히 접촉하고 있는지의 확인이나, 계측점과 피부착부를 일치시키고 싶을 경우의 일치 상태의 확인을 개구부를 통해 간단히 할 수 있다.

본 발명의 측정 지그에서는 상기 부착 부재에는 상기 피부착부에 자착되는 자석이 설치되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 부착 부재 나아가서는 측정 지그 전체를 자석을 이용하여 피부착부에 용이하게 부착할 수 있어 설치 작업을 신속히 행할 수 있다.

본 발명의 측정 지그는 피부착부에 부착되고 토탈 스테이션과 함께 계측점의 위치 계측에 이용되는 측정 지그로서, 상기 토탈 스테이션으로부터의 투사광을 반사하는 프리즘 미러와, 상기 프리즘 미러가 지지되는 지지 수단과, 상기 지지 수단을 상기 피부착부에 부착하는 부착 부재를 구비하고, 상기 프리즘 미러는 상기 지지 수단에 대하여 소정 방향으로 회동 가능하게 지지되며, 상기 프리즘 미러의 미러 중심과 상기 계측점이 일치하고, 상기 프리즘 미러의 회동점과 상기 미러 중심이 일치하며, 상기 지지 수단에는 상기 프리즘 미러가 분리된 상태에서 상기 부착 부재와 상기 피부착부의 서로의 접촉 위치를 시인 가능한 개구부와 연직 방향으로 긴 긴 구멍이 형성되고, 상기 긴 구멍에 삽통되는 볼트에 의해 상기 지지 수단이 상기 부착 부재에 부착되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상술한 각 작용 효과를 얻음과 아울러 긴 구멍을 이용함으로써 개구부를 통한 시인 결과에 따라 지지 수단을 부착 부재에 대하여 위치 조정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 의한 측정 지그가 부착된 유압 셔블로 교정 작업을 실시하고 있는 형상을 나타내는 사시도이다.
도 2는 유압 셔블의 버킷의 날끝에 부착되는 측정 지그를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 측정 지그의 정면도이다.
도 4는 측정 지그의 평면도이다.
도 5는 측정 지그의 측면도이며, 도 4의 화살표 V측으로부터 본 시시도(矢視圖)이다.
도 6은 측정 지그로부터 프리즘 미러를 분리한 상태를 나타내는 정면도이다.

이하, 본 발명의 일실시형태를 도면에 의거하여 설명한다.

도 1에는 유압 셔블(100)에 본 실시형태에 의한 측정 지그(30)를 부착하고, 이 측정 지그(30) 및 토탈 스테이션(TS)을 이용하여 교정 작업을 실시하고 있는 형상이 나타내어져 있다.

[유압 셔블]

도 1에 있어서 우선, 건설 기계로서의 유압 셔블(100)은 차체(1)와 작업기(2)를 갖는다. 차체(1)는 선회체(3)와 캡(4)과 주행 장치(5)를 갖는다. 선회체(3)는 주행 장치(5)에 선회 가능하게 부착되어 있다. 선회체(3)는 도시하지 않은 엔진이나 유압 펌프 등의 장치를 수용하고 있다. 선회체(3)의 후방부측에는 RTK-GNSS(Real Time Kinematic-Global Navigation Satellite Systems, GNSS는 전지구 항법 위성 시스템을 말한다)용의 2개의 안테나(21, 22)가 설치되어 있다. 캡(4)은 선회체(3)의 전방부에 적재되어 있다. 주행 장치(5)는 좌우의 크롤러(5A, 5B)를 갖고 있고, 크롤러(5A, 5B)가 회전함으로써 유압 셔블(100)이 주행한다.

작업기(2)는 차체(1)의 전방부에 부착되어 있고, 붐(6), 암(7), 버킷(8), 붐 실린더(10), 암 실린더(11), 및 버킷 실린더(12)를 갖는다.

붐(6)의 기단부는 붐 풋 핀(13)을 통해 차체(1)의 전방부에 회동 가능하게 부착되어 있다. 즉, 붐 풋 핀(13)은 붐(6)의 선회체(3)에 대한 회동 중심에 상당한다.

암(7)의 기단부는 암 풋 핀(14)을 통해 붐(6)의 선단부에 회동 가능하게 부착되어 있다. 즉, 암 풋 핀(14)은 암(7)의 붐(6)에 대한 회동 중심에 상당한다.

암(7)의 선단부에는 버킷 풋 핀(15)을 통해 버킷(8)이 회동 가능하게 부착되어 있다. 즉, 버킷 풋 핀(15)은 버킷(8)의 암(7)에 대한 회동 중심에 상당한다.

붐 실린더(10), 암 실린더(11), 버킷 실린더(12)는 각각 유압에 의해 구동되는 유압 실린더이다. 붐 실린더(10)의 기단부는 붐 실린더 풋 핀(10A)을 통해 선회체(3)에 회동 가능하게 부착되어 있다. 또한, 붐 실린더(10)의 선단부는 붐 실린더 탑 핀(10B)을 통해 붐(6)에 회동 가능하게 부착되어 있다. 붐 실린더(10)는 유압에 의해 신축함으로써 붐(6)을 구동한다.

암 실린더(11)의 기단부는 암 실린더 풋 핀(11A)을 통해 붐(6)에 회동 가능하게 부착되어 있다. 또한, 암 실린더(11)의 선단부는 암 실린더 탑 핀(11B)을 통해 암(7)에 회동 가능하게 부착되어 있다. 암 실린더(11)는 유압에 의해 신축함으로써 암(7)을 구동한다.

버킷 실린더(12)의 기단부는 버킷 실린더 풋 핀(12A)을 통해 암(7)에 회동 가능하게 부착되어 있다. 또한, 버킷 실린더(12)의 선단부는 버킷 실린더 탑 핀(12B)을 통해 제 1 링크 부재(16)의 일단 및 제 2 링크 부재(17)의 일단에 회동 가능하게 부착되어 있다. 제 1 링크 부재(16)의 타단은 제 1 링크 핀(16A)을 통해 암(7)의 선단부에 회동 가능하게 부착되어 있다. 제 2 링크 부재(17)의 타단은 제 2 링크 핀(17A)을 통해 버킷(8)에 회동 가능하게 부착되어 있다. 버킷 실린더(12)는 유압에 의해 신축함으로써 버킷(8)을 구동한다.

붐 실린더(10), 암 실린더(11), 및 버킷 실린더(12) 등의 유압 실린더와 도시하지 않은 유압 펌프 사이에는 비례 제어 밸브가 배치되어 있다. 비례 제어 밸브가 작업기 컨트롤러에 의해 제어됨으로써 유압 실린더(10~12)에 공급되는 작동유의 유량이 제어되어 유압 실린더(10~12)의 동작이 제어된다.

[교정 작업과 좌표계]

여기서, 정보화 시공을 실시하기 위해서는 유압 셔블(100)의 버킷(8)의 날끝 중앙(Q)의 위치 좌표를 순차 연산에 의해 검출할 필요가 있다. 날끝 중앙(Q)의 위치란 붐(6) 및 암(7)의 길이 방향을 따른 중심선과, 버킷(8)에 형성된 투스(8A)의 선단을 지나고 또한 버킷(8)의 회동축에 평행한 선과의 교점으로서 정의되는 위치이다. 그리고, 유압 셔블(100)의 붐(6)의 길이, 즉 붐 풋 핀(13)으로부터 암 풋 핀(14)까지의 길이, 암(7)의 길이, 즉 암 풋 핀(14)으로부터 버킷 풋 핀(15)까지의 길이, 버킷(8)의 길이, 즉 버킷 풋 핀(15)으로부터 버킷(8)의 날끝 중앙(Q)까지의 길이가 연산상 필요한 파라미터로서 이용된다. 또한, 붐 실린더(10)의 스트로크 길이, 암 실린더(11)의 스트로크 길이, 및 버킷 실린더(12)의 스트로크 길이에 대해서도 연산상 필요한 파라미터로서 이용된다.

그것들의 길이는 설계값이며, 제조 오차나 조립 오차의 관계에 의해 실제의 길이와는 일치하지 않는다. 이 때문에, 작업기(2)의 자세를 다르게 한 복수의 계측 위치에서 날끝(P)의 근방에 설정된 계측점(MP)의 계측 작업을 실제로 행하고, 실측에 의한 계측점(MP)의 위치 좌표와 파라미터에 의거하여 연산된 계측점(MP)의 위치 좌표로부터 교정값을 산출하고, 이 교정값에 의해 파라미터를 교정하는 것이 행해진다. 이것이 교정 작업이다. 이 교정 작업에서의 계측점(MP)의 실측에 있어서, 토탈 스테이션(TS) 및 측정 지그(30)가 이용된다.

또한, 정보화 시공에서 시공 위치를 특정하는 위치 좌표의 좌표계는 GNSS에 의해 계측되는 글로벌 좌표계이며, 지구에 고정된 원점을 기준으로 한 좌표계이다. 한편, 작업기(2) 내의 길이의 파라미터를 이용하여 연산되는 계측점(MP)[날끝(P)]의 좌표계는 차체 좌표계이며, 차체(1)[구체적으로는 선회체(3)]에 고정된 원점을 기준으로 하는 좌표계이다. 또한, 교정 작업에서의 계측점(MP)의 실측에 이용되는 좌표계는 토탈 스테이션 좌표계이며, 도 1에 나타내는 바와 같이 토탈 스테이션(TS)의 바로 아래의 지상면에 설정된 원점을 기준으로 하는 좌표계이다.

그리고, 토탈 스테이션 좌표계에서는 차체(1)의 전방측이 X축(정측), 차체 전방을 향해 오른쪽 외방측이 Y축(정측), 상방측이 Z축(정측)으로 설정되어 있다. 토탈 스테이션(TS)은 붐 풋 핀(13)으로부터 X축 방향, Y축 방향, 및 Z축 방향으로 소정 거리만큼 이간된 위치에 설치된다.

이 때문에, 교정 작업에서의 교정값의 연산시에는 좌표계를 통일하기 위해 실측에 의한 토탈 스테이션 좌표계의 계측점(MP)의 위치 좌표가 차체 좌표계로 변환되고, 동일한 차체 좌표계인 연산에 의한 계측점(MP)의 위치 좌표와 비교된다. 또한, 정보화 시공을 실시함에 있어서는 순차 연산되는 차체 좌표계의 날끝 중앙(Q)의 위치 좌표와 시공 위치를 특정하기 위한 글로벌 좌표계의 위치 좌표 사이에서 좌표계 변환이 행해지고, 동일 좌표계의 위치 좌표에 의거하여 작업기(2)가 제어된다.

이하에는 교정 작업의 실측에 이용되는 측정 지그(30)에 대해서 상세히 설명한다.

[측정 지그]

도 2에는 버킷(8)의 날끝(P)에 부착되는 측정 지그(30)의 분해 사시도가 나타내어져 있다. 도 3에는 측정 지그(30)를 토탈 스테이션(TS)측으로부터 보았을 경우의 정면도가 나타내어져 있다. 도 4에는 측정 지그(30)의 평면도가 나타내어져 있다. 도 5에는 측정 지그(30)의 측면도이며, 도 4의 화살표 V측으로부터 본 시시도가 나타내어져 있다.

도 2 내지 도 5에 있어서, 측정 지그(30)는 버킷(8)이 갖는 복수의 투스(8A) 중 가장 토탈 스테이션(TS)에 가까운 측(Y축 방향 정측)의 투스(8A)의 날끝(피부착부)(P)에 부착된다. 이것은, 토탈 스테이션(TS)으로부터 투사된 투사광을 측정 지그(30)의 후술하는 프리즘 미러(40)에 전혀 차단되지 않고 입사시키기 위해서이다. 이 때문에, 날끝(P)은 날끝 중앙(Q)에 대하여 Y축 방향을 따라 소정 거리만큼 이간된 위치 관계에 있고, 한편으로 날끝(P)과 날끝 중앙(Q)에 있어서의 X축 상 및 Z축 상에서의 위치는 동일하다.

구체적으로 측정 지그(30)는 토탈 스테이션(TS)으로부터의 투사광을 반사하는 프리즘 미러(이하, 간단히 프리즘)(40)와, 프리즘(40)을 지지하는 지지 수단으로서의 각도 조정 기구(50)와, 각도 조정 기구(50)를 통해 프리즘(40)을 날끝(P)에 부착하는 부착 부재(60)를 구비한다.

[프리즘]

프리즘(40)은 삼각추 형상으로 3개의 프리즘을 조합시켜 반사면으로 한 프리즘 본체(41)와, 프리즘 본체(41)를 덮는 외장 부재(42)를 구비한다.

프리즘 본체(41)의 삼각추 형상 부분의 정점은 토탈 스테이션(TS)을 통해 시준되는 미러 중심(MC)으로 되어 있다. 또한, 미러 중심(MC)은 본 실시형태에서의 계측점(MP)과 일치하고 있다. 미러 중심(MC)은 교정 작업시의 실측에 있어서 토탈 스테이션(TS)을 통해 시준되는 점이며, 계측점(MP)은 토탈 스테이션(TS)을 이용하여 계측되는 점이다.

따라서, 프리즘(40)의 미러 중심(MC)과 계측점(MP)이 일치하고 있음으로써 양자간에 종래와 같은 오프셋량이 존재하지 않아 계측 위치를 다르게 해도 미러 중심(MC)에 대하여 계측점(MP)이 위치 어긋남되지 않는다.

외장 부재(42)의 원형의 정면은 투명한 유리면(42A)으로 되어 있다. 토탈 스테이션(TS)으로부터 투사된 투사광은 유리면(42A)을 통과하여 내부의 프리즘 본체(41)에 입사되고, 프리즘 본체(41)의 반사면에서 반사된 후, 반사광으로서 유리면(42A)을 통과해 토탈 스테이션(TS)으로 출사된다. 외장 부재(42)의 유리면(42A)과는 반대측에는 수나사부(42B)(도 4, 도 5)가 각설되어 있다.

[각도 조정 기구]

각도 조정 기구(50)는 프리즘(40)이 지지되는 제 1 회동 브래킷(51)과, 제 1 회동 브래킷(51)이 지지되는 제 2 회동 브래킷(52)과, 제 2 회동 브래킷(52)이 지지되는 지지 브래킷(53)을 구비하고, 전체적으로 유니버설 조인트의 구조를 이룬다.

제 1 회동 브래킷(51)은 평면으로 보았을 때 토탈 스테이션(TS)측으로 개구된 채널 형상으로 되고, 그 내측 부분에는 블록 형상의 지지부(51A)가 형성되어 있다. 지지부(51A)에는 표리 방향(Y축 방향)으로 관통된 지지 개구(51B)가 형성되고, 지지 개구(51B)의 내주면에는 암나사부(51C)가 각설되어 있다. 암나사부(51C)에 수나사부(42B)를 나사 결합시킴으로써 프리즘(40)이 제 1 회동 브래킷(51)에 착탈 가능하게 지지된다.

제 1 회동 브래킷(51)의 양 측부(51D, 51D)에는 제 2 회동 브래킷(52)을 관통하는 제 1 축부재(54, 54)가 삽통되어 있다. 제 1 축부재(54)에 의해 프리즘(40)은 제 1 회동축(R1)을 회동 중심으로 해서 제 1 회동 브래킷(51)과 함께 제 2 회동 브래킷(52)에 회동 가능하게 지지된다. 또한, 본 실시형태에서는 제 1 축부재(54)의 선단이 원추로 되고 압정 형상으로 형성되어 있지만, 제 1 축부재(54)의 형상은 이것에 한정되지 않고 임의이다.

제 2 회동 브래킷(52)은 정면으로부터 보았을 때 하방으로 개구된 채널 형상으로 되고, 그 양 측부(52A, 52A) 내측에는 제 1 회동 브래킷(51)의 양 측부(51D, 51D)가 지지된다.

제 2 회동 브래킷(52)의 상측부(52B)에는 지지 브래킷(53)을 관통하는 제 2 축부재(55)가 삽통되어 있다. 제 2 축부재(55)에 의해 프리즘(40)은 제 2 회동축(R2)을 회동 중심으로 해서 제 1, 제 2 회동 브래킷(51, 52)과 함께 지지 브래킷(53)에 회동 가능하게 지지된다.

이들 제 1, 제 2 회동 브래킷(51, 52)에 있어서, 도 3 내지 도 5에서는 제 1 회동축(R1)이 도 1에 나타내는 좌표축의 X축과 평행하게 그려지고, 제 2 회동축(R2)이 Z축과 평행하게 그려져 있다. 따라서, 프리즘(40)은 제 1 회동축(R1)을 회동 중심으로 해서 상하 방향으로 회동하고, 제 2 회동축(R2)을 회동 중심으로 해서 좌우 방향으로 회동한다. 단, 제 1, 제 2 회동축(R1, R2)과 X, Y축의 관계는 작업기(2)의 자세에 따라 다르기 때문에 이것에 한정되지 않는다.

또한, 제 1, 제 2 회동축(R1, R2)은 미러 중심(MC)의 위치에서 교차하고 있다. 이 때문에, 프리즘(40)은 미러 중심(MC), 즉 계측점(MP)을 회동점(RP)으로 해서 회동하게 된다. 이 결과, 프리즘(40)을 회동시켜도 토탈 스테이션(TS), 미러 중심(MC), 및 계측점(MP)간 상호의 위치 관계는 변경되지 않는다.

지지 브래킷(53)은 측면으로부터 보았을 때 역 L자 형상으로 되고, 그 상면부(53A)에는 제 2 회동 브래킷(52)의 상측부(52B)가 지지된다.

지지 브래킷(53)의 연직부(53B)에는 연직 방향(Z축 방향)을 따라 직사각 형상으로 된 한 쌍의 긴 구멍(53C)이 형성되어 있다. 이들 긴 구멍(53C)에 삽통되는 볼트(56)에 의해, 프리즘(40)은 제 1, 제 2 회동 브래킷(51, 52) 및 지지 브래킷(53)과 함께 상하 위치를 조정 가능하게 부착 부재(60)에 부착된다.

연직부(53B)에는 표리 방향(Y축 방향)으로 관통된 개구부(53D)가 더 형성되어 있다. 개구부(53D)의 중심, 계측점(MP), 및 날끝(P)은 Y축을 따라 위치된다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 측정 지그(30)로부터 프리즘(40)을 분리한 상태에서 개구부(53D)를 들여다 보면, 개구부(53D)의 중심에서 부착 부재(60)와 투스(8A) 선단의 실제 접촉 부분을 확인 가능하다. 양자가 개구부(53D)의 중심에서 접촉하고 있는 것은, 즉 날끝(P)이 계측점(MP)에 대하여 X축 방향이나 Z축 방향으로 위치 어긋나 있지 않은 것을 의미한다. 또한, 계측점(MP)은 날끝(P)에 대하여 Y축을 따라 위치 어긋나 있을 뿐이므로(도 4 참조), 계측점(MP)의 위치 좌표의 Y 좌표의 값을 변경하는 것만으로 임의의 투스(8A)에서의 날끝(P), 나아가서는 날끝 중앙(Q)의 위치 좌표를 산출할 수 있다.

[부착 부재]

부착 부재(60)는 정면으로부터 보았을 때 L자 형상으로 되고, 저면부(61)와 연직면부(62)를 갖는다. 부착 부재(60)의 각도 조정 기구(50)측의 끝면에는 각도 조정 기구(50)의 지지 브래킷(53)을 볼트 고정하기 위한 볼트 구멍(63)이 형성되어 있다. 부착 부재(60)의 저면부(61)에는 투스(8A)의 하면과 대향하는 상면측에 복수의 자석(64)이 볼트(66)에 의해 부착되어 있다. 이들 자석(64)의 자착력에 의해 부착 부재(60), 나아가서는 측정 지그(30) 전체를 철제의 투스(8A)에 용이하게 부착하는 것이 가능하다.

부착 부재(60)의 연직면부(62)의 한쪽 연직면은 투스(8A)의 날끝(P)이 접촉하는 접촉면(65)이다. 접촉면(65)에서의 접촉 상태가 개구부(53D)를 통해 시인된다.

[계측점의 실측 순서]

이하에는 토탈 스테이션(TS) 및 본 발명의 측정 지그(30)를 이용한 계측점(MP)의 계측 순서에 대해서 간단히 설명한다.

우선, 토탈 스테이션(TS)을 유압 셔블(100)에 대하여 소정 거리만큼 떨어진 위치에 설치함과 아울러 프리즘(40)을 제거한 상태의 측정 지그(30)를 날끝(P)에 부착한다. 이때의 소정 거리로서는 엄밀한 거리가 아니라 대략의 거리이면 좋다. 또한, 측정 지그(30)에 있어서 개구부(53D)를 들여다 봐서 투스(8A)의 날끝(P)이 개구부(53D)의 중심에서 부착 부재(60)에 접촉하고 있는지를 확인한다. 위치하고 있지 않을 경우에는 긴 구멍(53C)을 이용해서 부착 부재(60)에 대한 지지 브래킷(53)의 상하 위치를 조정하거나, 부착 부재(60)의 접촉면(65)에 확실히 접촉시키거나 해서 접촉 상태를 확실히 확보한다.

이어서, 작업기(2)를 구동해서 날끝(P)을 미리 정해진 복수의 계측 위치로 이동시키고, 각 계측 위치에서 토탈 스테이션(TS)에 의한 계측점(MP)의 위치 계측을 행한다. 여기서, 측정 지그(30)에서는 프리즘(40)의 미러 중심(MC)과 계측점(MP)이 일치해서 날끝(P)을 각 계측 위치로 이동시켜도 서로의 위치 관계가 어긋나지 않기 때문에, 토탈 스테이션(TS)을 통해 미러 중심(MC)을 시인할 수 있으면 그대로 측정 지그(30)의 위치를 조정하지 않고 계측을 계속할 수 있다. 날끝(P)을 각 계측 위치로 이동시킨 결과, 미러 중심(MC)을 시준할 수 없는 경우에 한해서 날끝(P)을 작업자가 작업 가능한 위치로 일단 이동시키고 프리즘(40)을 적절히 회동시켜서 미러 중심(MC)을 시준 가능해지는 위치로 조정하고, 이 후 날끝(P)을 계측 위치로 다시 되돌려서 계측하면 좋다.

그리고, 실측에 의해 얻어진 각 계측 위치에서의 계측점(MP)의 위치 좌표의 데이터는 도시하지 않은 제어 장치에 출력되고, 그 데이터에 의거하여 제어 장치에서 교정값이 자동적으로 연산된다.

이상에 설명한 본 실시형태에 의하면, 미러 중심(MC)과 계측점(MP)이 일치하고 있어 계측 위치가 달라도 미러 중심(MC)에 대하여 계측점(MP)이 위치 어긋남되지 않기 때문에, 토탈 스테이션(TS)을 통해 미러 중심(MC)이 시준 가능한 한 특별히 프리즘(40)을 토탈 스테이션(TS)에 엄밀히 정대향시킬 필요가 없다. 따라서, 계측 위치가 변경될 때마다 프리즘(40)의 위치를 조정할 필요도 없어 위치 계측을 용이하게 할 수 있다는 효과가 있다.

[변형예]

또한, 본 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니고 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서의 변형, 개량 등은 본 발명에 포함되는 것이다.

예를 들면, 상기 실시형태에서는 계측점(MP)과 날끝(P)이 Y축을 따라 위치 어긋남되어 있었지만, 또한 X축이나 Z축을 따라 위치 어긋남되어도 좋다. 양자의 위치 관계는 계측 위치가 달라도 변화되지 않기 때문에 교정값을 연산하는데 있어서 전혀 불편을 발생시키는 것은 아니기 때문이다. 또한, 계측점(MP)과 날끝(P)이 일치하고 있어도 물론 좋다.

상기 실시형태에서는, 각도 조정 기구(50)는 제 1, 제 2 회동 브래킷(51, 52) 및 지지 브래킷(53)을 구비해서 구성되어 있었지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 구면 이음매와 같은 구조라도 좋다.

또한, 프리즘(40)을 각도 조정 기구(50)와 같은 기구로 지지시키는 것이 아니라, 예를 들면 Y축 방향으로 정면[유리면(42A)]이 향한 상태로부터 회동하지 않도록 부착 부재(60)에 고정해도 좋다. 이와 같은 경우에도, 미러 중심(MC)과 계측점(MP)이 일치하고 있음으로써 본 발명의 목적을 달성할 수 있다. 그러나, 프리즘(40)을 어떠한 각도 조정 기구에 지지시키고, 회동점(RP), 미러 중심(MC), 및 계측점(MP)을 일치시킴으로써 상기 실시형태에서 설명한 바와 같이 계측 위치를 광범위에 걸쳐 이동시켜도 확실히 대응할 수 있기 때문에 그렇게 하는 것이 바람직하다.

본 발명은 실시형태에서 설명한 바와 같은 통상의 버킷이 장착되는 유압 셔블에 이용할 수 있는 것 외에, 법면을 압박해서 고정하는 법면 버킷이 장착된 유압 셔블, 또는 버킷이 장착되는 유압 셔블 이외에 블레이드가 장착되는 불도저나 모터 그레이더 등의 건설 기계에도 이용할 수 있다.

30 : 측정 지그 40 : 프리즘 미러
50 : 지지 수단인 각도 조정 기구 53D : 개구부
60 : 부착 부재 64 : 자석
MC : 미러 중심 MP : 계측점
P : 피부착부인 날끝 RP : 회동점
TS : 토탈 스테이션

Claims

피부착부에 부착되고 토탈 스테이션과 함께 계측점의 위치 계측에 이용되는 측정 지그로서,
상기 토탈 스테이션으로부터의 투사광을 반사하는 프리즘 미러와,
상기 프리즘 미러를 상기 피부착부에 부착하는 부착 부재를 구비하고,
상기 프리즘 미러의 미러 중심과 상기 계측점이 일치하고 있는 것을 특징으로 하는 측정 지그.
제 1 항에 있어서,
상기 프리즘 미러는 상기 부착 부재에 지지 수단을 통해 부착됨과 아울러 상기 지지 수단에 대하여 소정 방향으로 회동 가능하게 지지되고,
상기 프리즘 미러의 회동점과 상기 미러 중심이 일치하고 있는 것을 특징으로 하는 측정 지그.
제 2 항에 있어서,
상기 프리즘 미러는 상기 지지 수단에 대하여 착탈 가능하게 설치되고,
상기 지지 수단에는 상기 프리즘 미러가 분리된 상태에서 상기 부착 부재와 상기 피부착부의 서로의 접촉 위치를 시인 가능한 개구부가 형성되는 것을 특징으로 하는 측정 지그.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부착 부재에는 상기 피부착부에 자착되는 자석이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 측정 지그.
피부착부에 부착되고 토탈 스테이션과 함께 계측점의 위치 계측에 이용되는 측정 지그로서,
상기 토탈 스테이션으로부터의 투사광을 반사하는 프리즘 미러와,
상기 프리즘 미러가 지지되는 지지 수단과,
상기 지지 수단을 상기 피부착부에 부착하는 부착 부재를 구비하고,
상기 프리즘 미러는 상기 지지 수단에 대하여 소정 방향으로 회동 가능하게 지지되며,
상기 프리즘 미러의 미러 중심과 상기 계측점이 일치하고,
상기 프리즘 미러의 회동점과 상기 미러 중심이 일치하며,
상기 지지 수단에는 상기 프리즘 미러가 분리된 상태에서 상기 부착 부재와 상기 피부착부의 서로의 접촉 위치를 시인 가능한 개구부와 연직 방향으로 긴 긴 구멍이 형성되고,
상기 긴 구멍에 삽통되는 볼트에 의해 상기 지지 수단이 상기 부착 부재에 부착되는 것을 특징으로 하는 측정 지그.