KR20220037405A - construction machinery - Google Patents

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KR20220037405A
KR20220037405A KR1020217033393A KR20217033393A KR20220037405A KR 20220037405 A KR20220037405 A KR 20220037405A KR 1020217033393 A KR1020217033393 A KR 1020217033393A KR 20217033393 A KR20217033393 A KR 20217033393A KR 20220037405 A KR20220037405 A KR 20220037405A
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KR
South Korea
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bucket
work
speed
working device
electronic control
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KR1020217033393A
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Korean (ko)
Inventor
김동수
김미옥
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볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비
김동수
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Abstract

본 발명의 일 실시예는 하부주행체, 상기 하부주행체 상에서 회전 가능하도록 지지되는 상부선회체, 각각의 유압 실린더에 의해 작동하는 붐, 아암 및 버킷을 포함하며 상기 상부선회체에 의해 지지되는 작업장치, 상기 유압 실린더를 제어하는 컨트롤밸브, 운전자의 조작량에 대응되는 조작신호를 출력하는 조작레버, 상기 작업장치의 작업영역를 설정 및/또는 선택할 수 있는 작업설정부, 상기 작업장치의 위치정보 및/또는 작업영역의 위치정보를 수집 및/또는 계산하는 위치정보 제공부 및 상기 조작레버, 상기 작업설정부 및 상기 위치정보 제공부 중 적어도 하나로부터 입력되는 신호에 따라 상기 컨트롤밸브에 대한 제어신호를 출력하는 전자제어부를 포함하되, 상기 전자제어부는, 상기 작업영역과 상기 작업장치 사이의 거리를 연산하고, 연산된 거리에 기초하여 작업장치의 속도를 제어하도록 구성되는, 건설기계를 제공한다.An embodiment of the present invention includes an undercarriage, an upper slewing body rotatably supported on the undercarriage, and a boom, an arm and a bucket operated by respective hydraulic cylinders, and a work supported by the upper slewing body A device, a control valve for controlling the hydraulic cylinder, an operation lever for outputting an operation signal corresponding to a manipulation amount of the driver, a work setting unit for setting and/or selecting a work area of the work device, position information of the work device and/or Or output a control signal for the control valve according to a signal input from at least one of the location information providing unit and the operation lever, the work setting unit, and the position information providing unit for collecting and/or calculating the position information of the work area It provides a construction machine comprising an electronic control unit, wherein the electronic control unit is configured to calculate a distance between the working area and the working device, and control the speed of the working device based on the calculated distance.

Description

건설기계construction machinery

본 발명은 건설기계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 버킷 끝단에서 버킷 끝단이 움직이는 방향(버킷 끝단의 속도 방향)으로 작업영역까지의 거리를 고려하여 버킷의 속도를 제어함으로써 작업속도 및 작업능률을 향상시키는 작업영역제한 기능을 갖는 건설기계에 관한 것이다.The present invention relates to a construction machine, and more particularly, improving work speed and work efficiency by controlling the speed of the bucket in consideration of the distance from the end of the bucket to the work area in the direction in which the end of the bucket moves (the speed direction of the end of the bucket) It relates to a construction machine having a work area limitation function.

일반적으로 굴삭기는 건설 현장 등에서 땅을 파는 굴삭 작업, 토사를 운반하는 적재 작업, 기초를 만들기 위한 터파기 작업, 건물을 해체하는 파쇄 작업, 지면을 정리하는 정지 작업, 지면을 고르는 고르기 작업 등 다양한 작업을 수행하는 건설기계이다.In general, excavators perform various tasks such as excavating work to dig the ground at a construction site, etc. It is a construction machine that performs

도 1을 참조하면, 굴삭기와 같은 건설기계(1)는 하부주행체(2)와, 하부주행체(2) 상에 선회 가능하게 설치되는 상부선회체(3)와, 상부선회체(3) 상에 상하 방향으로 작동 가능하게 설치되는 작업장치(4)를 구비한다.Referring to FIG. 1 , a construction machine 1 such as an excavator includes a lower traveling body 2 , an upper revolving body 3 rotatably installed on the lower traveling body 2 , and an upper revolving body 3 . It has a working device (4) that is operably installed in the vertical direction on the top.

또한, 작업장치(4)는, 다관절로 형성되어, 후단부가 상부선회체(3)에 회전 가능하게 지지된 붐(4a)과, 붐(4a)의 선단에 후단부가 회전 가능하게 지지된 아암(4b)과, 아암(4b)의 선단측에 회전 가능하게 설치된 버킷(4c)을 구비한다. 그리고 사용자의 레버 조작에 따라 작동유가 공급되고, 붐 실린더(5, 작업용 액추에이터)와 아암 실린더(6, 작업용 액추에이터)와 버킷 실린더(7, 작업용 액추에이터)가 각각 붐(4a), 아암(4b) 및 버킷(4c)을 작동시킨다.In addition, the working device 4 is formed by a multi-joint boom 4a, the rear end of which is rotatably supported by the upper revolving body 3, and an arm with the rear end rotatably supported by the front end of the boom 4a. (4b) and a bucket 4c rotatably provided on the tip side of the arm 4b. And hydraulic oil is supplied according to the user's lever operation, boom cylinder (5, actuator for work), arm cylinder (6, actuator for work) and bucket cylinder (7, actuator for work) respectively boom (4a), arm (4b) and The bucket 4c is actuated.

이와 같은 건설기계(1)는 붐(4a), 아암(4b), 버킷(4c) 등의 작업장치(4)를 각각의 수동조작레버를 통해 작동하고 있으나, 이러한 작업장치(4)는 각각 관절부에 의해 연결되어 회전운동을 하는 것이기 때문에 작업장치(4)를 각각 조작하여 소정의 영역을 작업하는 것은 운전자의 상당한 노력을 필요로 한다. Such a construction machine 1 operates the working devices 4 such as the boom 4a, the arm 4b, and the bucket 4c through each manual operation lever, but these working devices 4 are each joint part. Since it is connected by a rotational movement, it requires considerable effort by the operator to operate the work device 4 to work in a predetermined area, respectively.

그러므로, 이와 같은 작업을 용이하게 하기 위하여 굴착기의 작업영역 제어장치가 일본등록특허 평7-94735에 제안되어 있다. 상기 작업영역 제어장치는 버킷 끝단과 침입불가영역의 경계선까지의 거리에 따라 버킷의 움직임을 제어한다. 따라서, 운전자가 실수로 침입불가영역에 버킷 끝단을 이동시키려 해도, 버킷은 자동적으로 침입불가영역의 경계선에서 정지하게 된다. 또한, 운전자는 작업 도중에 작업장치의 속도가 감소하고 있는 것으로부터 작업장치가 침입불가영역에 근접하고 있다는 것을 인지하여 버킷 선단을 되돌릴 수 있다.Therefore, in order to facilitate such an operation, a working area control apparatus of an excavator is proposed in Japanese Patent Registration No. Hei 7-94735. The work area control device controls the movement of the bucket according to the distance from the end of the bucket to the boundary line of the intrusion-free area. Therefore, even if the driver accidentally moves the tip of the bucket to the intrusion-free area, the bucket automatically stops at the boundary line of the intrusive area. In addition, the operator can return the bucket tip by recognizing that the working device is approaching the non-intrusive area from the fact that the speed of the working device is decreasing during work.

도 2는 운전자가 작업영역을 설정한 다음 작업영역에 쌓인 작업물질을 걷어내는 상황에서 버킷(13c)의 자세는 각각 다르지만 버킷 끝단(P1)과 작업영역(work area) 사이의 거리는 동일한 (a) 내지 (c) 상황을 나타낸다. 2 shows that the posture of the bucket 13c is different, but the distance between the bucket end P1 and the work area is the same (a) to (c) indicate the situation.

이 때, 운전자가 설정한 작업영역에 쌓인 작업물질을 걷어내기 위해서는 버킷(13c)의 조작이 필요하다. 종래 기술에 따르면 버킷(13c)의 속도가 버킷 끝단(P1)과 작업영역 사이의 최단 거리(d)에 의해서만 제한된다. 다만, 버킷 끝단(P1)과 작업영역 사이의 최단 거리(d)가 같더라도 버킷(13c)의 자세에 따라 버킷(13c)이 작업영역을 침범하지 않거나 침범하는데 시간적 여유가 많은 상황이 발생할 수 있다. 이 경우에도, 종래 기술에 따르면 버킷(13c)의 속도가 일률적으로 동일하게 제한된다. At this time, the operation of the bucket 13c is necessary to remove the work material accumulated in the work area set by the driver. According to the prior art, the speed of the bucket 13c is limited only by the shortest distance d between the bucket end P1 and the working area. However, even if the shortest distance (d) between the end of the bucket (P1) and the work area is the same, depending on the posture of the bucket 13c, the bucket 13c does not invade the work area or there may be a situation where there is a lot of time to invade the work area. . Also in this case, according to the prior art, the speed of the bucket 13c is uniformly and equally limited.

즉, (c) 상황은 (a) 및 (b) 상황과는 달리 운전자가 버킷(13c)을 조작을 하더라도 버킷(13c)이 작업영역을 침범하지 않게 되는 상황임에도, 버킷 끝단(P1)과 작업영역 사이의 최단 거리(d)가 동일하게 인식되어 (a) 및 (b) 상황과 동일하게 버킷(13c)의 속도가 제한된다. 이에 따라, 버킷(13c)을 이용한 굴삭 작업시 작업 속도 및 능률이 떨어지게 되는 문제점이 있다.That is, the situation (c) is different from the situations (a) and (b), even if the driver operates the bucket 13c, the bucket 13c does not invade the work area, but the bucket end P1 and the work The shortest distance d between the regions is recognized as the same, so that the speed of the bucket 13c is limited in the same way as in situations (a) and (b). Accordingly, there is a problem in that the working speed and efficiency during the excavation work using the bucket 13c are reduced.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 버킷 끝단에서 버킷 끝단이 움직이는 방향(버킷 끝단의 속도 방향)으로 작업영역까지의 거리를 고려하여 버킷의 속도를 제어함으로써 작업속도 및 작업능률을 향상시키는 작업영역제한 기능을 갖는 건설기계를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the problems of the prior art described above, and an object of the present invention is to control the speed of the bucket in consideration of the distance from the end of the bucket to the work area in the direction in which the end of the bucket moves (the speed direction of the end of the bucket). It is to provide a construction machine having a work area limitation function that improves work speed and work efficiency.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면은 하부주행체, 상기 하부주행체 상에서 회전 가능하도록 지지되는 상부선회체, 각각의 유압 실린더에 의해 작동하는 붐, 아암 및 버킷을 포함하며 상기 상부선회체에 의해 지지되는 작업장치, 상기 유압 실린더를 제어하는 컨트롤밸브, 운전자의 조작량에 대응되는 조작신호를 출력하는 조작레버, 상기 작업장치의 작업영역를 설정 및/또는 선택할 수 있는 작업설정부, 상기 작업장치의 위치정보 및/또는 작업영역의 위치정보를 수집 및/또는 계산하는 위치정보 제공부 및 상기 조작레버, 상기 작업설정부 및 상기 위치정보 제공부 중 적어도 하나로부터 입력되는 신호에 따라 상기 컨트롤밸브에 대한 제어신호를 출력하는 전자제어부를 포함하되, 상기 전자제어부는, 상기 작업영역과 상기 작업장치 사이의 거리를 연산하고, 연산된 거리에 기초하여 작업장치의 속도를 제어하도록 구성되는, 건설기계를 제공한다.In order to achieve the above object, one aspect of the present invention includes an undercarriage, an upper slewing body rotatably supported on the undercarriage, a boom operated by each hydraulic cylinder, an arm and a bucket, A work device supported by the upper revolving body, a control valve for controlling the hydraulic cylinder, a manipulation lever for outputting a manipulation signal corresponding to the amount of manipulation of the driver, a work setting unit capable of setting and/or selecting a working area of the working device; According to a signal input from at least one of the location information providing unit and the operation lever, the work setting unit and the position information providing unit for collecting and/or calculating the position information of the work device and/or the position information of the work area, the An electronic control unit for outputting a control signal for a control valve, wherein the electronic control unit is configured to calculate a distance between the working area and the working device and control the speed of the working device based on the calculated distance, Construction machinery is provided.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전자제어부는, 상기 조작레버의 조작신호가 입력되면 작업장치가 상기 작업영역에 가까워지는지 또는 멀어지는지 여부를 판단하고, 작업장치가 상기 작업영역에 가까워지는 경우에만 작업장치의 속도를 제한하도록 구성되는, 건설기계일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the electronic control unit, when the operation signal of the operation lever is input, determines whether the working device approaches or moves away from the working area, and when the working device approaches the working area It may be a construction machine, which is configured to limit the speed of the working device only.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전자제어부는, 버킷 끝단에서 버킷 끝단의 속도 방향으로 작업영역까지의 거리에 기초하여 작업장치의 속도를 제어하도록 구성되는, 건설기계일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the electronic control unit may be a construction machine, configured to control the speed of the working device based on the distance from the bucket end to the work area in the speed direction of the bucket end.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 버킷 끝단이 움직이는 방향은, 버킷 끝단과 버킷 핀을 잇는 선과 버킷 끝단에서 수직을 이루는 방향인, 건설기계일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the direction in which the end of the bucket moves may be a direction perpendicular to the line connecting the end of the bucket and the pin to the bucket and the end of the bucket, the construction machine.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 버킷 끝단이 움직이는 방향은, 버킷 끝단과 아암 핀을 잇는 선과 버킷 끝단에서 수직을 이루는 방향인, 건설기계일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the direction in which the end of the bucket moves may be a direction perpendicular to the line connecting the end of the bucket and the arm pin and the end of the bucket, the construction machine.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전자제어부는, 버킷 끝단이 움직이는 방향으로의 버킷 끝단과 작업영역 사이의 거리를 기 설정된 기준값과 비교하여 버킷 끝단이 움직이는 방향으로의 버킷 끝단과 작업영역 사이의 거리가 기 설정된 기준값 보다 작을 때에는 속도제한구간으로 판단하도록 구성되는, 건설기계일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the electronic control unit compares the distance between the end of the bucket and the work area in the direction in which the end of the bucket moves with a preset reference value between the end of the bucket and the work area in the direction in which the end of the bucket moves. When the distance is smaller than a preset reference value, it may be a construction machine configured to be determined as a speed limit section.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전자제어부는, 상기 속도제한구간에서 작업장치의 감속율을 설정하고, 설정된 감속율에 기초하여 작업장치의 속도를 제한하도록 구성되는, 건설기계일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the electronic control unit may be a construction machine, configured to set a deceleration rate of the working device in the speed limit section, and limit the speed of the working device based on the set deceleration rate.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전자제어부는, 기준이 되는 버킷 핀의 위치에서 버킷 끝단과 작업영역 사이의 최단 거리에 기초하여 속도제한구간 및/또는 감속율을 설정하도록 구성되는, 건설기계일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the electronic control unit is configured to set the speed limit section and/or the deceleration rate based on the shortest distance between the bucket end and the work area at the position of the bucket pin serving as a reference. can be

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전자제어부는, 작업장치가 상기 속도제한구간 내로 진입하면 상기 감속율에 기초하여 작업장치의 속도를 제어하도록 구성되는, 건설기계일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the electronic control unit may be a construction machine, configured to control the speed of the working device based on the deceleration rate when the working device enters the speed limit section.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전자제어부는, 버킷 핀의 위치가 상기 기준이 되는 버킷 핀의 위치보다 상승하게 되면, 버킷 핀의 상승한 거리만큼 비례하여 작업장치의 속도 제한량을 감소시키도록 구성되는, 건설기계일 수 있다.In one embodiment of the present invention, when the position of the bucket pin rises from the position of the bucket pin serving as the reference, the electronic controller is configured to decrease the speed limit of the working device in proportion to the increased distance of the bucket pin. It may be a construction machine that is configured.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 위치정보 제공부는, 건설기계의 위치정보를 측정하는 위치 측정부, 건설기계의 자세 정보와 각각의 작업장치의 위치를 측정하는 자세 측정부 및 상기 위치 측정부와 상기 자세 측정부로부터 측정된 위치 정보를 토대로 좌표를 산출하는 좌표 산출부 중 적어도 하나를 포함하도록 구성되는, 건설기계일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the position information providing unit includes a position measurement unit for measuring position information of a construction machine, a position measurement unit for measuring the position information of the construction machine and the position of each working device, and the position measurement unit And it may be a construction machine, which is configured to include at least one of a coordinate calculation unit for calculating coordinates based on the position information measured by the posture measurement unit.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 조작레버는, 전기식 조이스틱으로서 운전자의 조작량에 비례하여 전기적 신호를 발생시켜 전자제어부에 제공하도록 구성되는, 건설기계일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the operation lever, as an electric joystick, may be a construction machine, which is configured to generate an electrical signal in proportion to the amount of operation of the driver and provide it to the electronic control unit.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 작업설정부는, 운전자의 필요에 따라 설정할 수 있는 복수의 작업모드 설정기능을 구비하고, 상기 작업모드 설정에 따라 상기 위치정보 제공부로부터 제공받은 지형 정보, 위치 정보 및 건설기계의 자세 정보 중 적어도 하나를 디스플레이 화면에 표시하도록 구성되는, 건설기계일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the work setting unit includes a plurality of work mode setting functions that can be set according to the driver's needs, and the terrain information and location provided from the location information providing unit according to the work mode setting It may be a construction machine, configured to display at least one of information and posture information of the construction machine on the display screen.

본 발명의 일 측면에 따르면, 버킷 끝단이 움직이는 방향으로의 버킷 끝단과 작업영역 사이의 거리에 기초하여 작업장치의 속도를 제어함으로써 작업 효율의 저하를 방지할 수 있다.According to one aspect of the present invention, it is possible to prevent a decrease in work efficiency by controlling the speed of the work device based on the distance between the end of the bucket and the work area in the direction in which the end of the bucket moves.

또한, 운전자는 운전 경험과 무관하게 작업장치를 용이하게 조작할 수 있다.In addition, the driver can easily operate the work device regardless of driving experience.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 종래기술에 따른 건설기계의 기본구성을 도시한 사시도이다.
도 2는 종래기술에 따른 작업장치의 속도제어 방법을 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 작업영역제한 기능의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 버킷 인 조작시 작업장치의 속도제어 방법을 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 건설기계의 아암 인 조작시 작업장치의 속도제어 방법을 나타내는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 건설기계의 버킷 인 조작시 작업장치의 속도제어 방법을 나타내는 개략도이다.1 is a perspective view showing a basic configuration of a construction machine according to the prior art.
2 is a schematic diagram showing a speed control method of a working device according to the prior art.
3 is a schematic diagram of a work area limiting function of a construction machine according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram illustrating a method for controlling the speed of a working device when a bucket-in operation is performed according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic diagram illustrating a method of controlling a speed of a working device when an arm-in operation of a construction machine is operated according to another embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram illustrating a method of controlling the speed of a working device when a bucket-in operation of a construction machine is operated according to another embodiment of the present invention.

이하 도 1 내지 도 6을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6 .

본 발명의 실시 형태에 따른 건설기계(10)는 하부주행체(11), 상기 하부주행체(11) 상에서 회전 가능하도록 지지되는 상부선회체(12) 및 상기 상부선회체(12)에 의해 지지되는 작업장치(13)를 구비한다. 작업장치(13)는 각각의 유압 실린더에 의해 작동하는 붐(13a), 아암(13b) 및 버킷(13c)을 포함한다.The construction machine 10 according to the embodiment of the present invention is supported by a lower traveling body 11 , an upper revolving body 12 rotatably supported on the lower traveling body 11 , and the upper revolving body 12 . and a working device (13) to be used. The working device 13 includes a boom 13a, an arm 13b and a bucket 13c operated by respective hydraulic cylinders.

또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 건설기계(10)는, 버킷 끝단과 작업표면(work surface) 사이의 거리에 기초하여 운전자의 작업장치(13) 조작 요구량을 제한함으로써 작업장치(13)가 작업표면을 침범하지 못하도록 제어하는 작업영역제한 기능을 갖는다.In addition, in the construction machine 10 according to the embodiment of the present invention, the work device 13 can work by limiting the amount of operation required by the operator based on the distance between the bucket end and the work surface. It has a work area limiting function that controls not to invade the surface.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 작업영역제한 기능의 개략도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 버킷 인 조작시 작업장치의 속도제어 방법을 나타내는 개략도이다.3 is a schematic diagram of a work area limiting function of a construction machine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a method of controlling the speed of a working device during a bucket-in operation according to an embodiment of the present invention.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 형태에 따른 작업영역제한 기능을 갖는 건설기계(10)는 하부주행체(11), 상기 하부주행체(11) 상에서 회전 가능하도록 지지되는 상부선회체(12), 각각의 유압 실린더에 의해 작동하는 붐(13a), 아암(13b) 및 버킷(13c)을 포함하며 상기 상부선회체(12)에 의해 지지되는 작업장치(13), 유압 실린더를 제어하는 컨트롤밸브(100), 운전자의 조작량에 대응되는 조작신호를 출력하는 조작레버(200), 상기 작업장치의 작업영역(work area)을 설정 및/또는 선택할 수 있는 작업설정부(400), 상기 작업장치의 위치정보 및/또는 작업영역의 위치정보를 수집 및/또는 계산하는 위치정보 제공부(300) 및 상기 조작레버(200), 상기 작업설정부(400) 및 상기 위치정보 제공부(300) 중 적어도 하나로부터 입력되는 신호에 따라 상기 컨트롤밸브(100)에 대한 제어신호를 출력하는 전자제어부(500)를 포함한다.3 and 4 , a construction machine 10 having a work area limiting function according to an embodiment of the present invention has a lower running body 11 , and an upper swivel supported rotatably on the lower running body 11 . A sieve 12, a working device 13 including a boom 13a, an arm 13b, and a bucket 13c operated by each hydraulic cylinder and supported by the upper slewing body 12, a hydraulic cylinder; A control valve 100 for controlling, an operation lever 200 for outputting an operation signal corresponding to the amount of operation of the driver, a work setting unit 400 for setting and/or selecting a work area of the work device; The location information providing unit 300 and the operation lever 200, the work setting unit 400 and the location information providing unit for collecting and/or calculating the location information of the work device and/or the location information of the work area ( 300) according to a signal input from at least one of the electronic control unit 500 for outputting a control signal for the control valve 100.

이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 전자제어부(500)는, 상기 작업영역과 상기 작업장치 사이의 거리를 연산하고, 연산된 거리에 기초하여 작업장치의 속도를 제어하도록 구성된다.At this time, the electronic control unit 500 according to an embodiment of the present invention is configured to calculate a distance between the working area and the working device, and to control the speed of the working device based on the calculated distance.

컨트롤밸브(100)는 압력을 받아 축선방향으로 이동하는 스풀에 의해 유로를 개폐하는 부재이다. 즉, 컨트롤밸브(100)는 유압원인 유압펌프에 의해 공급되는 작동유의 공급 방향을 유압 실린더 측으로 전환하는 역할을 한다. 컨트롤밸브(100)는 유압 배관을 통하여 유압펌프와 연결되며, 유압펌프에서 유압 실린더로의 작동유 공급을 유도한다.The control valve 100 is a member that opens and closes the flow path by the spool moving in the axial direction under pressure. That is, the control valve 100 serves to switch the supply direction of the hydraulic oil supplied by the hydraulic pump which is the hydraulic pressure source to the hydraulic cylinder side. The control valve 100 is connected to the hydraulic pump through a hydraulic pipe, and induces supply of hydraulic oil from the hydraulic pump to the hydraulic cylinder.

조작레버(200)는 유압식 조이스틱 또는 전기식 조이스틱(Electric Joystic)일 수 있으며, 바람직하게는 운전자의 조작량에 비례하여 전기적 신호를 발생시켜 전자제어부(500)에 제공하는 전기식 조이스틱일 수 있다.The operation lever 200 may be a hydraulic joystick or an electric joystick, and preferably may be an electric joystick that generates an electric signal in proportion to the amount of operation of the driver and provides it to the electronic control unit 500 .

작업장치(13)가 설정된 작업영역에 가까워지는지 또는 멀어지는지 여부는 작업장치(13)의 현재 위치와 조작레버(200)의 조작방향으로 판단된다. Whether the working device 13 approaches or moves away from the set working area is determined by the current position of the working device 13 and the operating direction of the operating lever 200 .

작업장치(13)가 작업영역으로부터 멀어지는 경우에는 작업장치(13)의 속도가 제한되지 않을 수 있다.When the working device 13 moves away from the working area, the speed of the working device 13 may not be limited.

위치정보 제공부(300)는 GPS(Global Positioning System) 위성이 송출하는 신호를 수신하여 건설기계(10)의 위치정보를 측정하는 위치 측정부, 건설기계(10)의 자세 정보와 붐(13a), 아암(13b) 및 버킷(13c) 중 적어도 하나의 위치를 측정하는 자세 측정부 및 상기 위치 측정부와 상기 자세 측정부로부터 측정된 위치 정보를 토대로 건설기계(10)의 좌표를 산출하는 좌표 산출부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The location information providing unit 300 receives a signal transmitted by a Global Positioning System (GPS) satellite to measure the location information of the construction machine 10 , the position information of the construction machine 10 and the boom 13a. , a posture measuring unit for measuring the position of at least one of the arm 13b and the bucket 13c, and a coordinate calculation for calculating the coordinates of the construction machine 10 based on the position information measured from the position measuring unit and the posture measuring unit It may include at least one of the parts.

위치 측정부(310)는 GPS 위성이 송출하는 신호를 수신할 수 있는 수신기를 구비할 수 있고, 수신한 신호로부터 건설기계(10)의 위치 정보를 측정한다.The position measuring unit 310 may include a receiver capable of receiving a signal transmitted by a GPS satellite, and measures the position information of the construction machine 10 from the received signal.

자세 측정부(320)는 복수의 관성 측정 장치(Inertial measurement unit, IMU), 앵글 센서(Angle senor) 등을 이용하여 붐(13a), 암(20) 및 버킷(13c) 중 적어도 하나의 위치 및/또는 자세, 그리고 건설기계(10)의 본체 기울기 등을 측정한다.The posture measuring unit 320 is configured to use a plurality of inertial measurement units (IMUs), angle sensors, etc. to position at least one of the boom 13a, the arm 20 and the bucket 13c and / or measure the posture, and the inclination of the body of the construction machine (10).

좌표 산출부(330)는 상기 위치 측정부(310)와 상기 자세 측정부(320)로부터 측정된 위치 정보를 이용하여 붐(13a), 암(20) 및 버킷(13c) 중 적어도 하나의 좌표(x, y, z)를 산출한다.The coordinate calculation unit 330 uses the position information measured from the position measurement unit 310 and the posture measurement unit 320 to coordinate at least one of the boom 13a, the arm 20, and the bucket 13c. x, y, z) is calculated.

또한, 위치정보 제공부(300)는 작업 위치 주변의 지형 정보 및 작업 위치에 대한 시공 정보를 산출된 좌표에 맵핑하는 맵핑부를 더 구비할 수 있다. 상기 맵핑부는 자세 측정부에서 측정된 각각의 작업장치(13)의 위치 및/또는 자세 그리고 건설기계(10)의 본체 기울기 등을 상기 좌표 산출부에서 계산된 각 축에 따라 조정하여 맵핑한다. In addition, the location information providing unit 300 may further include a mapping unit for mapping the geographic information around the work location and construction information on the work location to the calculated coordinates. The mapping unit maps the position and/or posture of each work device 13 measured by the posture measuring unit and the inclination of the body of the construction machine 10 according to each axis calculated by the coordinate calculating unit.

작업설정부(400)는 작업장치(13)의 작업영역(work area)를 설정 및/또는 선택할 수 있다. 또한, 작업 영역 제한(Work area limit) 모드, 스윙 포지션 컨트롤(Swing position control) 모드 등 운전자의 필요에 따라 다양하게 설정 및/또는 선택할 수 있는 작업모드 기능을 구비할 수 있다. The work setting unit 400 may set and/or select a work area of the work device 13 . In addition, a work mode function that can be variously set and/or selected according to the driver's needs, such as a work area limit mode and a swing position control mode, may be provided.

작업설정부(400)는 상기 작업영역 및/또는 상기 작업모드의 설정 및/또는 선택에 따라, 위치정보 제공부(300)로부터 제공받은 지형 정보, 위치 정보 및 건설기계(10)의 자세 정보 중 적어도 하나를 디스플레이(410) 화면에 표시한다. 즉, 운전자는 디스플레이(410) 화면에서 작업영역 및/또는 작업모드를 설정 및/또는 선택하고, 이에 따라 표시된 정보들을 이용하여 용이하게 작업할 수 있다. 이 때, 상기 작업영역은 운전자가 작업목표로 하는 디자인면(design surface)을 의미한다.The work setting unit 400 is configured among the terrain information, location information, and the posture information of the construction machine 10 provided from the location information providing unit 300 according to the setting and/or selection of the work area and/or the work mode. At least one is displayed on the screen of the display 410 . That is, the driver may set and/or select a work area and/or a work mode on the screen of the display 410 , and thus may easily work using the displayed information. In this case, the work area refers to a design surface targeted by the operator.

전자제어부(500, Electronic Control Unit)는 조작레버(200)의 조작신호가 입력되면 현재 작업장치(13)가 설정된 작업영역에 가까워지는지 또는 멀어지는지 여부를 판단한다. 작업장치(13)가 설정된 작업영역에 가까워지는 것으로 판단되면, 상기 작업장치(13)와 설정된 작업영역 사이의 거리를 연산한다. 그 다음, 연산된 거리를 기 설정된 기준값과 비교하여 작업장치(13)의 속도 제한량을 결정한다. 마지막으로, 상기 속도 제한량에 기초하여 유압 실린더를 제어하는 컨트롤밸브(100)에 제어신호를 출력한다.When a manipulation signal of the manipulation lever 200 is input, the electronic control unit 500 determines whether the current working device 13 approaches or moves away from a set working area. When it is determined that the working device 13 approaches the set working area, the distance between the working device 13 and the set working area is calculated. Next, the calculated distance is compared with a preset reference value to determine the speed limiting amount of the working device 13 . Finally, a control signal is output to the control valve 100 for controlling the hydraulic cylinder based on the speed limit amount.

즉, 본 발명에 따른 작업영역제한 기능이 활성화(active)되면, 조작레버(200)의 조작신호 및/또는 위치정보 제공부(300)의 다양한 위치 정보들이 전자제어부(500)로 입력된다. 그리고, 상기 전자제어부(500)는 취합된 정보를 토대로 작업장치(13)의 속도 제한량을 결정하고, 이에 따라 작업장치(13)의 움직임을 제어하게 된다.That is, when the work area limiting function according to the present invention is activated, a manipulation signal of the manipulation lever 200 and/or various location information of the location information providing unit 300 are input to the electronic control unit 500 . Then, the electronic control unit 500 determines the speed limiting amount of the working device 13 based on the collected information, and controls the movement of the working device 13 accordingly.

도3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 작업영역제한 기능을 갖는 건설기계의 동작 방식은 다음과 같다.3 and 4, the operation method of the construction machine having a work area limiting function according to an embodiment of the present invention is as follows.

먼저, 운전자가 작업설정부(400) 상에서 활성 제어 모드(Active control Mode)를 선택하고, 목표로 하는 작업영역을 설정한다. 그리고, 상기 작업영역에 대한 버킷굴삭 작업을 위해 버킷 인(Bucket in) 조작레버(200)를 조작한다. First, a driver selects an active control mode on the work setting unit 400 and sets a target work area. Then, the bucket-in operation lever 200 is operated for the bucket excavation operation for the work area.

이 때, 작업장치(13)가 설정된 작업영역에 가까워지는지 또는 멀어지는지 여부는 작업장치(13)의 현재 위치와 조작레버(200)의 조작방향으로 판단되며, 작업장치(13)가 작업영역에 가까워지는 경우에만 작업장치(13)의 속도가 제한될 수 있다. At this time, whether the working device 13 approaches or moves away from the set working area is determined by the current position of the working device 13 and the operating direction of the operating lever 200 , and the working device 13 is positioned in the working area. Only when approaching can the speed of the working device 13 be limited.

그 다음, 위치정보 제공부(300)가 상기 작업장치(13)의 위치정보 및/또는 설정된 작업영역의 위치정보를 수집 및/또는 계산하고, 이를 전자제어부(500)에 제공한다. Then, the location information providing unit 300 collects and/or calculates the location information of the work device 13 and/or the location information of the set work area, and provides it to the electronic control unit 500 .

전자제어부(500)는 상기 위치정보 제공부(300)로부터 제공되는 작업장치(13)의 위치정보 및/또는 설정된 작업영역의 위치정보에 기초하여, 버킷 끝단(P1)에서 버킷 끝단(P1)이 움직이는 방향(버킷 끝단의 속도 방향)으로 작업영역까지의 거리(ds)를 연산한다. The electronic control unit 500, based on the position information of the working device 13 and/or the position information of the set working area provided from the position information providing unit 300, the bucket end (P1) to the bucket end (P1) Calculate the distance (d s ) to the working area in the moving direction (the velocity direction of the end of the bucket).

여기서, 버킷 끝단(P1)이 움직이는 방향은 버킷 끝단(P1)에서 버킷 끝단(P1)과 버킷 핀(P2)을 잇는 가상의 선(Line 1)과 수직을 이루는 방향일 수 있다. 즉, 버킷 끝단(P1)과 버킷 핀(P2)을 잇는 가상의 선을 지름으로 하는 원에서 버킷 끝단(P1)에서의 접선이 향하는 방향일 수 있다. Here, the direction in which the bucket end P1 moves may be a direction perpendicular to the virtual line Line 1 connecting the bucket end P1 and the bucket pin P2 from the bucket end P1. That is, in a circle having an imaginary line connecting the bucket end P1 and the bucket pin P2 as a diameter, the tangent line at the bucket end P1 may be directed.

그 다음, 전자제어부(500)는 연산된 버킷 끝단(P1)에서 버킷 끝단(P1)의 속도 방향으로 작업영역까지의 거리(ds)를 기 설정된 기준값(dt)과 비교한다.Next, the electronic control unit 500 compares the calculated distance d s from the calculated bucket end P1 to the work area in the speed direction of the bucket end P1 with a preset reference value d t .

전자제어부(500)는 버킷 끝단(P1)에서 버킷 끝단(P1)의 속도 방향으로 작업영역까지의 거리(ds)가 설정된 기준값(dt)보다 클 때에는 버킷(13c)의 속도를 제한하지 않아도 되는 것으로 판단한다. 즉, 이 때에는 전자제어부(500)가 버킷(13c)의 속도를 제한하지 않는다.The electronic control unit 500 does not limit the speed of the bucket 13c when the distance (d s ) from the bucket end (P1) to the work area in the speed direction of the bucket end (P1) is greater than the set reference value (d t ) judged to be That is, at this time, the electronic control unit 500 does not limit the speed of the bucket 13c.

다만, 전자제어부(500)는 버킷 끝단(P1)에서 버킷 끝단(P1)의 속도 방향으로 작업영역까지의 거리(ds)가 기준값(dt)보다 작을 때에는 속도제한구간으로 판단한다.However, when the distance (d s ) from the bucket end (P1) to the work area in the speed direction of the bucket end (P1) is smaller than the reference value (d t ), the electronic control unit 500 determines that it is a speed limit section.

그리고, 전자제어부(500)는 상기 속도제한구간에서의 버킷(13c)의 감속율을 설정한다. 이 때, 버킷(13c)의 감속율은 버킷 끝단(P1)에서 버킷 끝단(P1)의 속도 방향으로 작업영역까지의 거리(ds)에 따라 선형적으로 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. Then, the electronic control unit 500 sets the deceleration rate of the bucket 13c in the speed limit section. At this time, the deceleration rate of the bucket 13c may be set linearly according to the distance d s from the bucket end P1 to the work area in the speed direction of the bucket end P1, but is not limited thereto. .

이에 따라, 버킷(13c)의 속도는 상기 속도제한구간에서 상기 감속율에 기초하여 제어된다. Accordingly, the speed of the bucket 13c is controlled based on the deceleration rate in the speed limit section.

즉, 전자제어부(500)는 버킷 끝단(P1)에서 버킷 끝단(P1)의 속도 방향으로 작업영역까지의 거리(ds)에 따른 감속율에 기초하여 컨트롤밸브(100)에 제어신호를 출력하며, 컨트롤밸브(100)는 상기 제어신호에 기초하여 유압 실린더를 제어한다.That is, the electronic control unit 500 outputs a control signal to the control valve 100 based on the deceleration rate according to the distance (d s ) from the bucket end (P1) to the working area in the speed direction of the bucket end (P1), , the control valve 100 controls the hydraulic cylinder based on the control signal.

계속 도 4를 참조하여, 버킷굴삭시 버킷의 자세에 따른 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.With reference to FIG. 4, a control method according to the posture of the bucket during bucket excavation will be described as follows.

버킷 끝단(P1)과 작업영역 사이의 최단거리(d)는 (a), (b) 및 (c) 자세에서 모두 같지만, 버킷(13c) 조작시 작업영역을 침범하는데 걸리는 시간은 모두 다르다. The shortest distance (d) between the tip of the bucket (P1) and the work area is the same in (a), (b) and (c) postures, but the time taken to invade the work area when the bucket 13c is operated is different.

그럼에도, 버킷 끝단(P1)과 작업영역 사이의 최단 거리(d)를 기준으로 버킷(13c)의 속도를 제한하게 되면, (a) 내지 (c) 자세에서 버킷(13c)의 속도가 모두 동일하게 제한된다. 이에 따라, 버킷(13c)을 이용한 굴삭 작업시 작업 속도 및 능률이 떨어질 수 있다. Nevertheless, if the speed of the bucket 13c is limited based on the shortest distance d between the bucket end P1 and the work area, the speeds of the bucket 13c in the postures (a) to (c) are all the same. Limited. Accordingly, the working speed and efficiency during excavation using the bucket 13c may be reduced.

따라서, 버킷(13c)의 속도는 버킷 끝단(P1)에서 버킷 끝단(P1)의 속도 방향으로 작업영역까지의 거리(ds)를 기준으로 제어될 필요가 있다.Therefore, the speed of the bucket 13c needs to be controlled based on the distance d s from the bucket end P1 to the work area in the speed direction of the bucket end P1.

이 때, (a) 자세에서는 버킷 끝단(P1)에서 버킷 끝단(P1)의 속도 방향으로 작업영역까지의 거리(ds)가 d1으로 가장 작고, (b) 자세에서는 버킷 끝단(P1)에서 버킷 끝단(P1)의 속도 방향으로 작업영역까지의 거리(ds)가 d2으로 두번째로 작으며, (c) 자세에서는 버킷 끝단(P1)에서 버킷 끝단(P1)의 속도 방향으로 작업영역까지의 거리(ds)가 d3로 가장 크게 된다.At this time, in (a) posture, the distance (d s ) from the bucket end (P1) to the work area in the speed direction of the bucket end (P1) is the smallest as d 1 , and in (b) posture, at the bucket end (P1) The distance (d s ) to the working area in the speed direction of the bucket end (P1) is the second smallest as d 2 , and in (c) posture, from the bucket end (P1) to the working area in the speed direction of the bucket end (P1) The distance (d s ) of is the largest with d 3 .

즉, 본 발명에 따르면, (a) 자세에서 버킷(13c)의 속도가 가장 많이 감속되고, (b) 자세에서 버킷(13c)의 속도가 두번째로 많이 감속되며, (c) 자세에서 버킷(13c)의 속도가 가장 작게 감속된다. That is, according to the present invention, (a) the speed of the bucket 13c is decelerated the most in the posture, (b) the speed of the bucket 13c is decelerated the second most in the posture, and (c) the bucket 13c in the posture ) is the smallest speed deceleration.

이처럼, 전자제어부(500)가 버킷 끝단(P1)에서 버킷 끝단(P1)의 속도 방향으로 작업영역까지의 거리(ds)를 기준으로 버킷(13c)의 속도를 제어하게 되면, 버킷굴삭시 버킷(13c)의 자세에 따라 버킷(13c)이 작업영역을 침범하지 않거나 침범하는데 시간적 여유가 많은 상황에서 보다 효율적인 버킷(13c) 조작이 가능하게 된다.As such, when the electronic control unit 500 controls the speed of the bucket 13c based on the distance d s from the bucket end P1 to the work area in the speed direction of the bucket end P1, the bucket during bucket excavation According to the posture of (13c), more efficient operation of the bucket 13c is possible in a situation where the bucket 13c does not invade the work area or there is a lot of time to invade the work area.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 건설기계의 아암 인 조작시 작업장치의 속도제어 방법을 나타내는 개략도이다.5 is a schematic diagram illustrating a method of controlling a speed of a working device when an arm-in operation of a construction machine is operated according to another embodiment of the present invention.

도3 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 작업영역제한 기능을 갖는 작업기계의 동작 방식은 다음과 같다.3 and 5 , an operation method of a working machine having a work area limiting function according to another embodiment of the present invention is as follows.

먼저, 운전자가 작업설정부(400) 상에서 활성 제어 모드(Active control Mode)를 선택하고, 목표로 하는 작업영역을 설정한다. 그리고, 상기 작업영역에 대한 굴삭 작업을 위해 아암 인(Arm in) 조작레버(200)를 조작한다. 이 때, 버킷(13c)의 조작레버(200)는 조작되지 않을 수 있다.First, a driver selects an active control mode on the work setting unit 400 and sets a target work area. Then, the arm in (Arm in) operation lever 200 is operated for the excavation work for the work area. At this time, the operation lever 200 of the bucket 13c may not be operated.

이 때, 작업장치(13)가 설정된 작업영역에 가까워지는지 또는 멀어지는지 여부는 작업장치(13)의 현재 위치와 조작레버(200)의 조작방향으로 판단되며, 작업장치(13)가 작업영역에 가까워지는 경우에만 작업장치(13)의 속도가 제한될 수 있다. At this time, whether the working device 13 approaches or moves away from the set working area is determined by the current position of the working device 13 and the operating direction of the operating lever 200 , and the working device 13 is positioned in the working area. Only when approaching can the speed of the working device 13 be limited.

그 다음, 위치정보 제공부(300)가 상기 작업장치(13)의 위치정보 및/또는 설정된 작업영역의 위치정보를 수집 및/또는 계산하고, 이를 전자제어부(500)에 제공한다. Then, the location information providing unit 300 collects and/or calculates the location information of the work device 13 and/or the location information of the set work area, and provides it to the electronic control unit 500 .

전자제어부(500)는 상기 위치정보 제공부(300)로부터 제공되는 작업장치(13)의 위치정보 및/또는 설정된 작업영역의 위치정보에 기초하여, 버킷 끝단(P1)에서 버킷 끝단(P1)의 속도 방향으로 작업영역까지의 거리(ds)를 연산한다. The electronic control unit 500, based on the position information of the working device 13 and/or the position information of the set working area provided from the position information providing unit 300, the bucket end (P1) to the end of the bucket (P1) Calculate the distance (d s ) to the working area in the velocity direction.

여기서, 버킷 끝단(P1)이 움직이는 방향은 버킷 끝단(P1)에서 버킷 끝단(P1)과 아암 핀(P3)을 잇는 가상의 선(Line 2)과 수직을 이루는 방향일 수 있다. 즉, 버킷 끝단(P1)과 아암 핀(P3)을 잇는 가상의 선을 지름으로 하는 원에서 버킷 끝단(P1)에서의 접선이 향하는 방향일 수 있다. Here, the direction in which the bucket end P1 moves may be a direction perpendicular to the virtual line Line 2 connecting the bucket end P1 and the arm pin P3 from the bucket end P1. That is, in a circle having an imaginary line connecting the bucket end P1 and the arm pin P3 as a diameter, the tangent line at the bucket end P1 may be directed.

그 다음, 전자제어부(500)는 연산된 버킷 끝단(P1)에서 버킷 끝단(P1)의 속도 방향으로 작업영역까지의 거리(ds)를 기 설정된 기준값(dt)과 비교한다.Next, the electronic control unit 500 compares the calculated distance d s from the calculated bucket end P1 to the work area in the speed direction of the bucket end P1 with a preset reference value d t .

전자제어부(500)는 버킷 끝단(P1)에서 버킷 끝단(P1)의 속도 방향으로 작업영역까지의 거리(ds)가 설정된 기준값(dt)보다 클 때에는 버킷(13c)의 속도를 제한하지 않아도 되는 것으로 판단한다. 즉, 이 때에는 전자제어부(500)가 버킷(13c)의 속도를 제한하지 않는다.The electronic control unit 500 does not limit the speed of the bucket 13c when the distance (d s ) from the bucket end (P1) to the work area in the speed direction of the bucket end (P1) is greater than the set reference value (d t ) judged to be That is, at this time, the electronic control unit 500 does not limit the speed of the bucket 13c.

다만, 전자제어부(500)는 버킷 끝단(P1)에서 버킷 끝단(P1)의 속도 방향으로 작업영역까지의 거리(ds)가 기준값(dt)보다 작을 때에는 속도제한구간으로 판단한다. However, when the distance (d s ) from the bucket end (P1) to the work area in the speed direction of the bucket end (P1) is smaller than the reference value (d t ), the electronic control unit 500 determines that it is a speed limit section.

그리고, 전자제어부(500)는 상기 속도제한구간에서의 아암(13b)의 감속율을 설정한다. 이 때, 아암(13b)의 감속율은 버킷 끝단(P1)에서 버킷 끝단(P1)의 속도 방향으로 작업영역까지의 거리(ds)에 따라 선형적으로 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. Then, the electronic control unit 500 sets the deceleration rate of the arm 13b in the speed limit section. At this time, the deceleration rate of the arm 13b may be set linearly according to the distance d s from the bucket end P1 to the working area in the speed direction of the bucket end P1, but is not limited thereto. .

이에 따라, 아암(13b)의 속도는 상기 속도제한구간에서 상기 감속율에 기초하여 제어된다. Accordingly, the speed of the arm 13b is controlled based on the deceleration rate in the speed limit section.

즉, 전자제어부(500)는 버킷 끝단(P1)에서 버킷 끝단(P1)의 속도 방향으로 작업영역까지의 거리(ds)에 따른 감속율에 기초하여 컨트롤밸브(100)에 제어신호를 출력하며, 컨트롤밸브(100)는 상기 제어신호에 기초하여 유압 실린더를 제어한다.That is, the electronic control unit 500 outputs a control signal to the control valve 100 based on the deceleration rate according to the distance (d s ) from the bucket end (P1) to the working area in the speed direction of the bucket end (P1), , the control valve 100 controls the hydraulic cylinder based on the control signal.

계속 도 5를 참조하여, 굴삭시 아암(13b)의 자세에 따른 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.With reference to FIG. 5 , a control method according to the posture of the arm 13b during excavation will be described as follows.

버킷 끝단(P1)과 작업영역 사이의 최단거리(d)는 (a), (b) 및 (c) 자세에서 모두 같지만, 아암(13b) 조작시 작업영역을 침범하는데 걸리는 시간은 모두 다르다. The shortest distance (d) between the bucket end (P1) and the work area is the same in (a), (b) and (c) postures, but the time taken to invade the work area when the arm 13b is operated is all different.

그럼에도, 버킷 끝단(P1)과 작업영역 사이의 최단 거리(d)를 기준으로 아암(13b)의 속도를 제한하게 되면, (a) 내지 (c) 자세에서 아암(13b)의 속도가 모두 동일하게 제한된다. 이에 따라, 아암(13b)을 이용한 굴삭 작업시 작업 속도 및 능률이 떨어질 수 있다. Nevertheless, if the speed of the arm 13b is limited based on the shortest distance d between the bucket end P1 and the working area, the speed of the arm 13b in the postures (a) to (c) is the same. Limited. Accordingly, the working speed and efficiency may be reduced during the excavation work using the arm 13b.

따라서, 아암(13b)의 속도는 버킷 끝단(P1)에서 버킷 끝단(P1)의 속도 방향으로 작업영역까지의 거리(ds)를 기준으로 제어될 필요가 있다.Therefore, the speed of the arm 13b needs to be controlled based on the distance d s from the bucket end P1 to the working area in the speed direction of the bucket end P1.

이 때, (a) 자세에서는 버킷 끝단(P1)에서 버킷 끝단(P1)의 속도 방향으로 작업영역까지의 거리(ds)가 d1으로 가장 작고, (b) 자세에서는 버킷 끝단(P1)에서 버킷 끝단(P1)의 속도 방향으로 작업영역까지의 거리(ds)가 d2으로 두번째로 작으며, (c) 자세에서는 버킷 끝단(P1)에서 버킷 끝단(P1)의 속도 방향으로 작업영역까지의 거리(ds)가 d3로 가장 크게 된다. At this time, in (a) posture, the distance (d s ) from the bucket end (P1) to the work area in the speed direction of the bucket end (P1) is the smallest as d 1 , and in (b) posture, at the bucket end (P1) The distance (d s ) to the working area in the speed direction of the bucket end (P1) is the second smallest as d 2 , and in (c) posture, from the bucket end (P1) to the working area in the speed direction of the bucket end (P1) The distance (d s ) of is the largest with d 3 .

즉, (a) 자세에서 아암(13b)의 속도가 가장 많이 감속되고, (b) 자세에서 아암(13b)의 속도가 두번째로 많이 감속되며, (c) 자세에서 아암(13b)의 속도가 가장 작게 감속된다. That is, the speed of the arm 13b is the most decelerated in (a) posture, the speed of the arm 13b is decelerated the second most in the posture (b), and the speed of the arm 13b is the most decelerated in the posture (c). slowed down a little

이처럼, 전자제어부(500)가 버킷 끝단(P1)에서 버킷 끝단(P1)의 속도 방향으로 작업영역까지의 거리(ds)를 기준으로 아암(13b)의 속도를 제어하게 되면, 굴삭시 아암(13b)의 자세에 따라 버킷(13c)이 작업영역을 침범하지 않거나 침범하는데 시간적 여유가 많은 상황에서 보다 효율적인 아암(13b) 조작이 가능하게 된다.As such, when the electronic control unit 500 controls the speed of the arm 13b based on the distance d s from the bucket end P1 to the working area in the speed direction of the bucket end P1, the arm 13b during excavation According to the posture of 13b), more efficient operation of the arm 13b is possible in a situation in which the bucket 13c does not invade the work area or there is a lot of time to invade the work area.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 건설기계의 버킷 인 조작시 작업장치의 속도제어 방법을 나타내는 개략도이다.6 is a schematic diagram illustrating a method of controlling the speed of a working device when a bucket-in operation of a construction machine is operated according to another embodiment of the present invention.

도 3 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 작업영역제한 기능을 갖는 건설기계의 동작 방식은 다음과 같다.3 and 6 , an operation method of a construction machine having a work area limitation function according to another embodiment of the present invention is as follows.

먼저, 운전자가 작업설정부(400) 상에서 활성 제어 모드(Active control Mode)를 선택하고, 목표로 하는 작업영역을 설정한다. 그리고, 상기 작업영역에 대한 버킷굴삭 작업을 위해 버킷 인(Bucket in) 조작레버(200)를 조작한다. First, a driver selects an active control mode on the work setting unit 400 and sets a target work area. Then, the bucket-in operation lever 200 is operated for the bucket excavation operation for the work area.

이 때, 작업장치(13)가 설정된 작업영역에 가까워지는지 또는 멀어지는지 여부는 작업장치(13)의 현재 위치와 조작레버(200)의 조작방향으로 판단되며, 작업장치(13)가 작업영역으로부터 가까워지는 경우에만 작업장치(13)의 속도가 제한될 수 있다. At this time, whether the working device 13 approaches or moves away from the set working area is determined by the current position of the working device 13 and the operating direction of the operating lever 200 , and the working device 13 moves away from the working area. Only when approaching can the speed of the working device 13 be limited.

그 다음, 위치정보 제공부(300)가 상기 작업장치(13)의 위치정보 및/또는 설정된 작업영역의 위치정보를 수집 및/또는 계산하고, 이를 전자제어부(500)에 제공한다. Then, the location information providing unit 300 collects and/or calculates the location information of the work device 13 and/or the location information of the set work area, and provides it to the electronic control unit 500 .

전자제어부(500)는 상기 위치정보 제공부(300)로부터 제공되는 작업장치(13)의 위치정보 및/또는 설정된 작업영역의 위치정보에 기초하여, 기준이 되는 버킷 핀(P2)의 위치를 설정한다. 또한, 기준이 되는 버킷 핀(P2)의 위치에서 버킷 끝단(P1)과 작업영역 사이의 최단 거리(d)에 기초하여 속도제한구간 및/또는 감속율을 설정한다. The electronic control unit 500 sets the position of the bucket pin P2 as a reference based on the position information of the working device 13 provided from the position information providing unit 300 and/or the position information of the set working area. do. In addition, the speed limit section and/or the deceleration rate are set based on the shortest distance d between the bucket end P1 and the work area at the position of the bucket pin P2 as a reference.

전자제어부(500)는 버킷 끝단(P1)이 상기 속도제한구간 내로 진입하면 버킷 끝단(P1)과 작업영역 사이의 최단 거리(d)에 기초하여 설정된 감속율에 따라 버킷(13c)의 속도를 제어한다. The electronic control unit 500 controls the speed of the bucket 13c according to a deceleration rate set based on the shortest distance d between the bucket end P1 and the work area when the bucket end P1 enters the speed limit section. do.

여기서, 버킷 핀(P2)의 위치가 기준이 되는 버킷 핀(P2)의 위치에서 변동되면, 전자제어부(500)는 버킷 핀(P2)의 위치가 기준이 되는 버킷 핀(P2)의 위치보다 상승 또는 하강하는 경우인지를 판단한다.Here, when the position of the bucket pin P2 is changed from the position of the bucket pin P2 as the reference, the electronic controller 500 raises the position of the bucket pin P2 from the position of the bucket pin P2 as the reference. Or whether it is a case of descending is determined.

버킷 핀(P2)의 위치가 기준이 되는 버킷 핀(P2)의 위치보다 상승하는 경우로 판단되면, 전자제어부(500)는 버킷 핀(P2)의 상승한 거리만큼 비례하여 버킷(13c)의 속도 제한량을 감소시킬 수 있다.If it is determined that the position of the bucket pin P2 is higher than the position of the bucket pin P2 as a reference, the electronic controller 500 limits the speed of the bucket 13c in proportion to the increased distance of the bucket pin P2. amount can be reduced.

버킷 핀(P2)의 위치가 기준이 되는 버킷 핀(P2)의 위치보다 하강하는 경우로 판단되면, 전자제어부(500)는 버킷 핀(P2)의 하강한 거리만큼 비례하여 버킷(13c)의 속도 제한량을 증가시킬 수 있다.If it is determined that the position of the bucket pin P2 is lowered than the position of the bucket pin P2 as a reference, the electronic controller 500 controls the speed of the bucket 13c in proportion to the descending distance of the bucket pin P2. Limits can be increased.

즉, 전자제어부(500)는 기준이 되는 버킷 핀(P2)의 위치에서의 속도제한구간 및 감속율을 설정하고, 여기에 버킷 핀(P2)의 높이 방향 위치 변화량을 반영하여 버킷(13c)의 속도를 제어할 수 있다. That is, the electronic control unit 500 sets the speed limit section and the deceleration rate at the position of the bucket pin P2 as a reference, and reflects the amount of change in the height direction of the bucket pin P2 to this of the bucket 13c. You can control the speed.

계속 도 6을 참조하여, 버킷굴삭시 버킷 핀(P2)의 위치에 따른 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.With reference to FIG. 6, a control method according to the position of the bucket pin P2 during bucket excavation will be described as follows.

버킷 끝단(P1)과 작업영역 사이의 최단거리(d)는 (a) 및 (b) 자세에서 모두 같지만, 버킷(13c) 조작시 작업영역을 침범하는데 걸리는 시간은 모두 다르다. The shortest distance d between the bucket end P1 and the work area is the same in (a) and (b) postures, but the time taken to invade the work area when the bucket 13c is operated is different.

그럼에도, 버킷 끝단(P1)과 작업영역 사이의 최단 거리(d)를 기준으로 버킷(13c)의 속도를 제한하게 되면, (a) 및 (b) 자세에서 버킷(13c)의 속도가 모두 동일하게 제한된다. 이에 따라, 버킷(13c)을 이용한 굴삭 작업시 작업 속도 및 능률이 떨어질 수 있다. Nevertheless, if the speed of the bucket 13c is limited based on the shortest distance d between the end of the bucket P1 and the work area, the speed of the bucket 13c in the postures (a) and (b) is the same. Limited. Accordingly, the working speed and efficiency during excavation using the bucket 13c may be reduced.

따라서, 전자제어부(500)는 버킷 끝단(P1)과 작업영역 사이의 최단 거리(d)가 같더라도, 버킷 핀(P2)의 높이 방향 위치 변화량을 반영하여 버킷(13c)의 속도를 제어할 필요가 있다.Therefore, even if the shortest distance d between the end of the bucket P1 and the work area is the same, the electronic control unit 500 reflects the amount of change in the height direction of the bucket pin P2 to control the speed of the bucket 13c. there is

예를 들어, 전자제어부(500)가 (a) 자세에서의 버킷 핀(P2)의 위치를 기준 위치로 인식한 경우를 설명하면, 전자제어부(500)는 (a) 자세에서의 버킷 끝단(P1)과 작업영역 사이의 최단 거리(d)를 기준으로 속도제한구간 및/또는 감속율을 설정한다.For example, if the electronic controller 500 recognizes the position of the bucket pin P2 in the posture (a) as the reference position, the electronic controller 500 controls the bucket end P1 in the posture (a). ) and set the speed limit section and/or deceleration rate based on the shortest distance (d) between the work area.

그리고, 버킷(13c)의 자세가 (a) 자세에서 (b) 자세로 변경된 경우, (b) 자세는 (a) 자세 보다 작업영역을 침범하는데 시간적 여유가 많은 상황 또는 작업영역을 침범하지 않는 상황을 나타낸다. 즉, 버킷 끝단(P1)과 작업영역 사이의 거리는 동일하지만, 버킷 핀(P2)의 위치가 기준 위치 보다 da 만큼 상승한 경우이다. And, when the posture of the bucket 13c is changed from (a) posture to (b) posture, (b) posture has more time to invade the work area than (a) posture or does not invade the work area indicates That is, the distance between the end of the bucket P1 and the work area is the same, but the position of the bucket pin P2 is raised by da from the reference position.

이 때, 전자제어부(500)는 버킷 핀(P2)의 위치가 기준 위치보다 상승한 거리(da)에 비례하여 버킷(13c)의 속도 제한량을 감소시킨다. 즉, 도 6에서, (a) 자세에서의 버킷(13c)의 감속 그래프가 버킷 핀(P2)의 위치가 기준 위치보다 상승한 거리(da) 만큼 (b) 자세에서의 버킷(13c)의 감속 그래프로 평행이동 하게 된다. At this time, the electronic control unit 500 reduces the speed limiting amount of the bucket 13c in proportion to the distance da at which the position of the bucket pin P2 is increased from the reference position. That is, in Fig. 6, the deceleration graph of the bucket 13c in the (a) attitude is the deceleration graph of the bucket 13c in the (b) attitude by the distance da where the position of the bucket pin P2 is increased from the reference position. will move parallel to

이에 따라, (a) 자세와 (b) 자세는 버킷 끝단(P1)과 작업영역 사이의 최단 거리(d)가 같음에도 불구하고 (b) 자세에서의 버킷(13c)의 속도 제한량은 기준 위치인 (a) 자세에서 보다 감소하게 된다. 또한, (b) 자세에서의 버킷(13c)의 속도제한구간은 기준 위치인 (a) 자세에서 보다 감소하게 된다.Accordingly, although the (a) posture and (b) posture have the same shortest distance (d) between the bucket end (P1) and the work area, the speed limit of the bucket (13c) in the posture (b) is the reference position In (a) posture, it decreases more. In addition, the speed limit section of the bucket 13c in the posture (b) is decreased than in the posture (a), which is the reference position.

이처럼, 전자제어부(500)가 기준이 되는 버킷 핀(P2)의 위치를 설정하고, 기준 위치에 대한 버킷 핀(P2)의 높이 방향 위치 변화량을 반영하여 버킷(13c)의 속도를 제어하게 되면, 버킷굴삭시 버킷(13c)의 자세에 따라 버킷(13c)이 작업영역을 침범하지 않거나 침범하는데 시간적 여유가 많은 상황에서 보다 효율적인 버킷(13c) 조작이 가능하게 된다.As such, when the electronic control unit 500 sets the position of the bucket pin P2 as a reference, and controls the speed of the bucket 13c by reflecting the amount of change in the height direction of the bucket pin P2 with respect to the reference position, According to the posture of the bucket 13c during bucket excavation, more efficient operation of the bucket 13c is possible in a situation where the bucket 13c does not invade the work area or there is a lot of time to invade the work area.

또한, 운전자는 운전 경험과 무관하게 작업장치를 용이하게 조작할 수 있다.In addition, the driver can easily operate the work device regardless of driving experience.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.The description of the present invention described above is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.

10 : 건설기계
11 : 하부 주행체
12 : 상부 선회체
13 : 작업장치
13a : 붐
13b : 아암
13c : 버킷
14 : 붐 실린더(작업용 액추에이터)
15 : 아암 실린더(작업용 액추에이터)
16 : 버킷 실린더(작업용 액추에이터)
100 : 컨트롤밸브
200 : 조작레버
300 : 위치정보 제공부
310 : 위치 측정부
320 : 자세 측정부
330 : 좌표 산출부
400 : 작업설정부
410 : 디스플레이
500 : 전자제어부
P1 : 버킷 끝단
P2 : 버킷 핀
P3 : 아암 핀
d : 버킷 끝단과 작업영역 사이의 최단 거리
ds : 버킷 끝단에서 버킷 끝단이 움직이는 방향(버킷 끝단의 속도 방향)으로 작업영역까지의 거리10: construction machinery
11: lower running body
12: upper slewing body
13: work device
13a: boom
13b: arm
13c: Bucket
14: boom cylinder (actuator for work)
15: arm cylinder (actuator for work)
16: Bucket cylinder (actuator for work)
100: control valve
200: operation lever
300: location information providing unit
310: position measuring unit
320: posture measurement unit
330: coordinate calculator
400: work setting unit
410: display
500: electronic control unit
P1 : Bucket end
P2: Bucket Pin
P3 : arm pin
d : the shortest distance between the end of the bucket and the working area
d s : Distance from the tip of the bucket to the working area in the direction the tip of the bucket moves (the direction of velocity at the tip of the bucket)

Claims (13)

하부주행체;
상기 하부주행체 상에서 회전 가능하도록 지지되는 상부선회체;
각각의 유압 실린더에 의해 작동하는 붐, 아암 및 버킷을 포함하며, 상기 상부선회체에 의해 지지되는 작업장치;
상기 유압 실린더를 제어하는 컨트롤밸브;
운전자의 조작량에 대응되는 조작신호를 출력하는 조작레버;
상기 작업장치의 작업영역를 설정 및/또는 선택할 수 있는 작업설정부;
상기 작업장치의 위치정보 및/또는 작업영역의 위치정보를 수집 및/또는 계산하는 위치정보 제공부; 및
상기 조작레버, 상기 작업설정부 및 상기 위치정보 제공부 중 적어도 하나로부터 입력되는 신호에 따라 상기 컨트롤밸브에 대한 제어신호를 출력하는 전자제어부를 포함하되,
상기 전자제어부는, 상기 작업영역과 상기 작업장치 사이의 거리를 연산하고, 연산된 거리에 기초하여 작업장치의 속도를 제어하도록 구성되는, 건설기계.undercarriage;
an upper revolving body that is rotatably supported on the lower traveling body;
a working device comprising a boom, an arm and a bucket operated by respective hydraulic cylinders and supported by the upper slewing body;
a control valve for controlling the hydraulic cylinder;
a manipulation lever for outputting a manipulation signal corresponding to a manipulation amount of the driver;
a work setting unit capable of setting and/or selecting a work area of the work device;
a location information providing unit for collecting and/or calculating the location information of the work device and/or the location information of the work area; and
An electronic control unit for outputting a control signal to the control valve according to a signal input from at least one of the operation lever, the work setting unit, and the location information providing unit,
The electronic control unit is configured to calculate a distance between the working area and the working device, and to control the speed of the working device based on the calculated distance. 제1항에 있어서,
상기 전자제어부는, 상기 조작레버의 조작신호가 입력되면 작업장치가 상기 작업영역에 가까워지는지 또는 멀어지는지 여부를 판단하고, 작업장치가 상기 작업영역에 가까워지는 경우에만 작업장치의 속도를 제한하도록 구성되는, 건설기계.The method of claim 1,
The electronic control unit is configured to determine whether the working device approaches or moves away from the working area when the manipulation signal of the manipulation lever is input, and to limit the speed of the working device only when the working device approaches the working area Being a construction machine. 제1항에 있어서,
상기 전자제어부는, 버킷 끝단에서 버킷 끝단의 속도 방향으로 작업영역까지의 거리에 기초하여 작업장치의 속도를 제어하도록 구성되는, 건설기계.According to claim 1,
The electronic control unit is configured to control the speed of the working device based on a distance from the bucket end to the work area in the speed direction of the bucket end. 제3항에 있어서,
상기 버킷 끝단이 움직이는 방향은, 버킷 끝단과 버킷 핀을 잇는 선과 버킷 끝단에서 수직을 이루는 방향인, 건설기계.4. The method of claim 3,
The direction in which the end of the bucket moves is a direction perpendicular to the line connecting the end of the bucket and the pin of the bucket and the end of the bucket. 제3항에 있어서,
상기 버킷 끝단이 움직이는 방향은, 버킷 끝단과 아암 핀을 잇는 선과 버킷 끝단에서 수직을 이루는 방향인, 건설기계.4. The method of claim 3,
The direction in which the end of the bucket moves is a direction perpendicular to a line connecting the end of the bucket and the arm pin and the end of the bucket. 제3항에 있어서,
상기 전자제어부는, 버킷 끝단에서 버킷 끝단의 속도 방향으로 작업영역까지의 거리를 기 설정된 기준값과 비교하여 버킷 끝단에서 버킷 끝단의 속도 방향으로 작업영역까지의 거리가 기 설정된 기준값 보다 작을 때에는 속도제한구간으로 판단하도록 구성되는, 건설기계.4. The method of claim 3,
The electronic control unit compares the distance from the end of the bucket to the work area in the speed direction of the end of the bucket with a preset reference value, and when the distance from the end of the bucket to the work area in the speed direction of the end of the bucket is less than the preset reference value, the speed limit section Constructed to be judged as, construction machinery. 제6항에 있어서,
상기 전자제어부는, 상기 속도제한구간에서 작업장치의 감속율을 설정하고, 설정된 감속율에 기초하여 작업장치의 속도를 제한하도록 구성되는, 건설기계.7. The method of claim 6,
The electronic control unit is configured to set a deceleration rate of the working device in the speed limit section, and to limit the speed of the working device based on the set deceleration rate. 제1항에 있어서,
상기 전자제어부는, 기준이 되는 버킷 핀의 위치에서 버킷 끝단과 작업영역 사이의 최단 거리에 기초하여 속도제한구간 및/또는 감속율을 설정하도록 구성되는, 건설기계.According to claim 1,
The electronic control unit is configured to set the speed limit section and/or the deceleration rate based on the shortest distance between the bucket end and the work area at the position of the bucket pin serving as a reference. 제8항에 있어서,
상기 전자제어부는, 작업장치가 상기 속도제한구간 내로 진입하면 상기 감속율에 기초하여 작업장치의 속도를 제어하도록 구성되는, 건설기계.9. The method of claim 8,
The electronic control unit is configured to control the speed of the working device based on the deceleration rate when the working device enters the speed limit section. 제9항에 있어서,
상기 전자제어부는, 버킷 핀의 위치가 상기 기준이 되는 버킷 핀의 위치보다 상승하게 되면, 버킷 핀의 상승한 거리만큼 비례하여 작업장치의 속도 제한량을 감소시키도록 구성되는, 건설기계.10. The method of claim 9,
The electronic control unit is configured to reduce the speed limit of the working device in proportion to the increased distance of the bucket pin when the position of the bucket pin rises from the position of the bucket pin serving as the reference. 제1항에 있어서,
상기 위치정보 제공부는, 건설기계의 위치정보를 측정하는 위치 측정부, 건설기계의 자세 정보와 각각의 작업장치의 위치를 측정하는 자세 측정부 및 상기 위치 측정부와 상기 자세 측정부로부터 측정된 위치 정보를 토대로 좌표를 산출하는 좌표 산출부 중 적어도 하나를 포함하도록 구성되는, 건설기계.According to claim 1,
The position information providing unit includes a position measuring unit for measuring the position information of the construction machine, a position measuring unit for measuring the position information of the construction machine and the position of each working device, and the position measured by the position measuring unit and the position measuring unit A construction machine configured to include at least one of a coordinate calculator for calculating coordinates based on information. 제1항에 있어서,
상기 조작레버는, 전기식 조이스틱으로서 운전자의 조작량에 비례하여 전기적 신호를 발생시켜 전자제어부에 제공하도록 구성되는, 건설기계.According to claim 1,
The operation lever is an electric joystick, and is configured to generate an electric signal in proportion to the amount of operation of the driver and provide it to the electronic control unit. 제1항에 있어서,
상기 작업설정부는, 운전자의 필요에 따라 설정할 수 있는 복수의 작업모드 설정기능을 구비하고, 상기 작업모드 설정에 따라 상기 위치정보 제공부로부터 제공받은 지형 정보, 위치 정보 및 건설기계의 자세 정보 중 적어도 하나를 디스플레이 화면에 표시하도록 구성되는, 건설기계.The method of claim 1,
The work setting unit includes a plurality of work mode setting functions that can be set according to the needs of the driver, and according to the setting of the work mode, at least one of topographic information, location information, and posture information of the construction machine received from the location information providing unit according to the work mode setting A construction machine, configured to display one on the display screen.
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