KR960013594B1 - 전자유압식 굴삭기의 작업 자동화 제어방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

전자유압식 굴삭기의 작업 자동화 제어방법

제1도는 본 발명중 3개의 각도센서와 로드셀이 부착된 굴삭기의 실시예도.

제2도는 본 발명중 1개의 각도센서와 버켓 위치감지기구 및 로드셀이 부착된 굴삭기.

제3도는 본 발명의 제어기능 선택스위치 배치도.

제4도는 본 발명의 작업기능 블록선도의 일례.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

a : 아암각도센서 b : 붐각도센서

c : 스윙각도센서 d : 로드셀

3 : 위치감지송신부 f : 위치감지센서

g : 아날로그방식 작업위치 선정장치 h : 디지털방식 작업위치 선정장치

본 발명은 전자유압식 굴삭기의 작업 자동화 제어방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 굴삭기를 이용하여 자갈, 모래, 흙, 작은암석 등을 다른 장소로 옮기거나 덤프트럭에 싣고자 할 때 그 작업효율을 향상시키기 위한 것이다.

종래 굴삭 상차작업이나 배토작업 등 굴삭기에 의한 실제 작업시에는 작업을 행함에 따라 시시각각 굴삭기 상차위치 및 배토위치, 그리고 작업소의 환경도 변하므로 일반적 자동 경로제어만에 의한 티칭(Teaching) 궤적제어는 때때로 비합리적일 경우가 많았다.

상기의 관점에서 볼 때 붐과 아암의 조종은 굴삭기가 지능을 가진 완전하 로보터화되어 있지 않는한 일단 작업자에 의해 수동으로 행하게 되며, 그때 전기 조이스틱의 움직임에 따른 조작신호를 기억하여 두고, 이후 그 조작신호에 따라 작업을 수햄함에 있어서 본 발명은 작업소의 환경변화에 따라 버켓 in 또는 out 작업을 자동조작시켜 편리하고 효율적인 작업을 수행할 수 있게 한 것이다.

그리고 이미 알려진 일본 특개평 1-22325호는 작업자가 조작레버를 움직일 경우 조작레버의 조작방향과 이동량만을 검출하여 콘트롤러에 기억시키고 다음에 작업자가 같은 작업을 할 때 이 기억된 조작정보에 근거하여 이전의 작업궤적을 자동 재생시키는 것을 특징으로 하고 있다.

그러나 본 발명은 조작레버인 조이스틱 위치신호와 굴삭기의 선회부, 붐, 암, 버켓의 위치신호 외에도 버켓 끝단에 걸리는 하중을 감지하는 센서가 부착되어 있어서 시스템적으로도 상기 선행기술과 다를 뿐만 아니라 굴삭기의 덤프작업시와 같이 굴삭기의 버켓 끝단이 선회 및 붐과 암의 위치신호로부터 연산된 신호에 의해 설정된 목표위치에 도달하면 버켓내의 모래나 자갈등의 내용물을 자동적으로 배출시키는 장치이며, 버켓내의 내용물의 무게가 하중센서에 의해 측정되므로 내용물 배출시 부드러운 흙이나 모래는 빠른속도로 배출시키고 무거운 돌 등은 배출시 충격을 최소로 하기 위해 천천히 배출시키는 작업을 콘트롤러에 제어하도록 한 것으로서 상기 선행기술의 작업궤적 자동 재생장치와는 전혀 다르다.

그리고 버켓의 위치를 측정하는 방법을 암 끝단과 굴삭기 캐빈 상부에 센서 송수신장치(예를들면 레이저 신호나 적외선신호)로부터 측정하는 방법으로 제시하여 선택하게 한 것 또한 상기 선행기술에서 전혀 제시되지 않은 새로운 굴삭기 버켓의 작업위치 인식장치로 구성되어 있다.

이하 발명의 요지를 그 실시예인 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도에서와 같이 굴삭기에 붐각도센서(b), 아암각도센서(a), 스윙각도센서(c) 그리고 버켓 로드셀(d)이 장착되어 있으며, 작업시에 각각의 위치감지센서로부터 보내진 신호가 콘트롤로에 보내져서 최종적으로 버켓의 위치가 제어될 수 있는 것이다.

제2도는 아암 끝단에 위치감지송신부(e) 및 버켓 캐노피 상부에 위치감지센서(f)가 장착되어 버켓의 방향 및 위치르 검출할 수 있도록 되어 있고 버켓에 로드셀(d)에 보내서 최종적으로 버켓의 방향 및 위치, 속도가 제어될 수 있는 것이다.

제3도는 버켓의 작업위치 선정을 위한 것으로 g는 아날로그 방식에 의한 작업위치 선정장치이며, h는 디지털 방식에 위한 작업위치 선정장치이다.

그리고 g, h 각각에는 버켓의 in 작업과 out 작업을 자동으로 할것인가 수동으로 할것인가를 선택하는 스위치와 작업회수에 따라서 어느정도로 미소이동을 시킬것인가를 지정해 주기 위해서 만들어진 작업횟수당 미소이동 정도를 결정하기 위한 장치가 있으며 상, 하, 좌, 우, 상+우, 하+우 등의 8가지 기능의 미소방향을 결정할 수 있도록 되어 있다.

제4도는 작업방식의 블럭선도이며, 조이스틱에서 나온 전기적 신호는 A/D변환기, 콘트롤러, D/A변환기를 통해 전자비례 감압밸브 혹은 서보밸브에서 전류신호로 보내지고 이 전류에 의해 파이럿 라인으로 공급된 유량이 주제어밸브의 방향과 유량을 제어하며 액츄에이터인 실린더를 움직인다. 이때 목표지점과 작업횟수 및 그에 따른 미소이동량은 작업자에 의해 입력되며, 이 신호에 의해 코트롤러에서는 연산기능을 행하여 명령신호를 밸브로 보내게 된다. 그리고 버켓의 속도조정을 위해 액츄에이터 속도조정 선택 SW를 누르면 버켓에 장치된 로드셀의 신호에 따라서 하중에 반비례하도록 신호가 출력되어 그 신호에 의해 버켓의 out 속도는 제어되고 동시에 가변토출펌프 출력유량도 조정되도록 되어 있다.

이와같이 된 본 발명은 굴삭기에 전자비례 제어밸브나 서보밸브 등을 이용하여 주제어밸브의 스풀을 제어할 수 있도록 장치되어 있고, 붐과 아암의 회전각을 검출할 수 있는 각도센서와 버켓에 걸리는 하중을 측정할 수 있도록 로드셀이 장착되어 있거나 또는 아암 끝단의 움직임을 감지해서 위치를 파악할 수 있는 장치와 로드셀이 장착되어 있는 굴삭기에 있어서, 굴삭기의 상차작업시 또는 배토작업시에 조이스틱의 조작신호에 의해 붐과 아암의 조종을 행하여 버켓의 위치가 목표한 위치에 도달하면 이때 조이스틱의 위치신호는 중립 또는 중립에 가까운 위치신호로 되고 이 목표위치 신호와 조이스틱의 중립위치 신호에 의해 버켓 슬라이더에 공급 혹은 배출유량을 조절할 수 있도록 콘트롤러로부터 신호가 가해져 버켓내의 적재물이 자동으로 배출되며, 굴삭기 기준점으로부터 버켓 목표지점까지의 위치 결정을 작업자의 눈에 의해 결정되어 아날로그 신호 또는 디지털 신호로 버켓 목표위치 각도와 거리 및 높이를 입력한 후 굴삭기의 아암 끝단에 장착시킨 위치감지센서에 의해 거리와 높이 및 각도가 연산되어 목표지점의 연산값과 일치하면 버켓 실거리를 작동하도록 전자비례 제어밸브 혹은 서보밸브의 스풀을 움직이도록 신호를 가하게 하며 붐 관절부와 아암 관절부에 장착한 각도센서로부터 측정된 값에 의한 위치(거리 및 높이)와 스윙부에 장착된 각도센서로부터 측정된 각도의 값들에 의해 버켓의 목표위치가 연산되어진 값과 일치하면 전자비례 제어밸브 혹은 서보밸브의 스풀을 움직여서 버켓 실린더를 작동시키고 버켓 out시키며 버켓에 로드셀이 장착되어 있어서 하중이 무거운 암석등을 덤프하거나 토사등 가벼운 물질을 덤프할 경우 하중에 반비례하도록 버켓 실린더 속도를 제어하며 덤프트럭등에 적재를 배출시의 충격을 완화할 수 있도록 하며 작업횟수에 따라서 버켓의 작업위치를 좌우 상하로 각각 일정한 거리만큼 작업횟수당 몇 M씩의 거리로 움직이도록 하는 가변조절이 가능하도록 자동적으로 버켓의 작업목표 위치를 변경시킬 수 있고 좌, 우, 상, 하를 1개 혹은 2개 동시에, 예를들면 좌+상, 우+하 등으로 선택할 수 있는 것이다.

그러므로 본 발명에 의해서 굴삭, 상차작업이나 배토작업에 자동기능을 부가시켜 작업자의 업무량을 감소시켜 피로를 덜고 작업능률을 향상시키는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 전자유압식 굴삭기의 조작레버를 움직일 경우 조작레버의 조작방향과 이동량을 검출하여 콘트롤러에 기억시키고 다음에 작업자가 같은 작업을 할 때 이 기억된 조작정보에 근거하여 이전의 작업궤적을 자동 재생시키는 방법에 있어서, 굴삭기 기준점으로부터 버켓 목표지점까지의 위치결정을 작업자의 눈에 의해 결정되어 아날로그 신호 또는 디지털 신호로 버켓 목표위치 각도와 거리 및 높이를 입력한후 굴삭기의 아암 끝단에 장착시킨 위치감지센서에 의해 거리와 높이 및 각도가 연산되어 목표지점의 연산값과 일치하면 버켓 실거리를 작동하도록 전자비례 제어밸브 혹은 서보밸브의 스풀을 움직이도록 신호를 가하게 되며, 붐 관절부와 아암 관절부에 장착한 각도센서로부터 측정된 값에 의한 위치(거리 및 높이)와 스윙부에 장착된 각도센서로부터 측정된 각도의 값들에 의해 버켓의 목표위치가 연산되어진 값과 일치하면 전자비례 제어밸브 혹은 서보밸브의 스풀을 움직여서 버켓 실린더를 작동시키고 버켓 아웃시키며 버켓에 로드셀이 장착되어 하중에 반비례하도록 버켓실린더의 아웃 속도를 제어하여 버켓의 작업위치를 좌우, 상하로 각각 일정한 거리만큼 작업횟수당 몇 M씩을 변경시킬 수 있고 좌, 우, 상, 하를 1개 혹은 2개 동시에 선택할 수 있음을 특징으로 하는 전자유압식 굴삭기의 작업 자동화 제어방법.