KR100240091B1 - An automatic excavating apparatus and method of construction machine - Google Patents

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Abstract

굴삭작업 및 상차작업을 주 작업으로 수행하는 로우더를 이용하여 굴삭작업시 주해페달 조작만으로 굴삭작업을 자동으로 수행할 수 있도록 한 것이다.Excavation work and loading work are used as the main work, and the excavation work can be done automatically by the exposition pedal operation only during the excavation work.

바람직한 실시예에 의하면, 자동 굴삭기능을 선택하는 제1단계와, 주행모드가 전진상태이며 액셀페달을 가압시 자동 굴삭기능 수행을 시작하는 제2단계와, 제어기에 의해 전단계에서 붐을 하강시킨 .위치인 하강정지점까지 사기 붐을 하강시키는 제3단계와, 상기 액셀페달을 가속하여 적재물을 적재하되, 상기 제어기에 의해 버킷선단에 걸리는 수평저항력을 연산 후 상기 제어기에 미리 저장된 임의의 수평저항력 값과 비교하여 장비가 수용할 수 있는 소정값으로 판단되는 경우, 붐을 상승시키며 버킷을 오므리는 제4단계와, 상기 제4단계에 의해 상기 붐을 상승시키며 버킷을 오므리는 도중 상기 제어기에 의해 적재중량값을 연산하여 상기 제어기에 미리 저장된 유효적재량과 비교하여 장비의 유효적재량이 적재되지 않는 경우, 상기 붐 사승 및 버킷 오므림구동을 정지시킨 후 상기 액섹페달을 가속하여 적재량을 증가시키는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 자동 굴삭방법을 제공한다.According to a preferred embodiment, there is a first step of selecting the automatic excavation function, a second step of starting the automatic excavation function when the driving mode is advanced and pressing the accelerator pedal, and lowering the boom in the previous step by the controller. A third step of lowering the fraud boom to a descending stop position; and accelerating the accelerator pedal to load the load, and calculating a horizontal resistance force applied to the tip of the bucket by the controller and then storing any horizontal resistance value previously stored in the controller. If it is determined that the predetermined value is acceptable to the equipment in comparison with the above, the fourth step of raising the boom to retract the bucket, and the fourth step to lift the boom and retract the bucket by the controller during the fourth step If the effective load amount of the equipment is not loaded compared to the effective load amount previously stored in the controller by calculating a weight value, the boom square and the bucket And a fifth step of increasing the load by accelerating the accelerator pedal after stopping the retracting operation.

이로인해, 굴삭작업 및 상차작업을 주 작업으로 수행하는 로우더를 이용하여 굴삭작업시 주행페달 조작만으로 굴삭작업을 자동으로 수행할 수 있어 운전자의 피로도를 줄이며, 작업능률을 향상시킬 수 있도록 하며, 로우더를 이용한 굴삭작업시 초보자의 운전자인 경우에도 주행페달만을 조작하여 붐 및 버킷을 자동으로 구동시킴에 따라 사용자에게 편리성을 제공할 수 있도록 한 이점을 갖는다.As a result, using the loader that performs excavation work and loading work as the main work, excavation work can be performed automatically by manipulating the driving pedal during excavation work, which reduces operator fatigue and improves work efficiency. Even in the case of a beginner's driver during excavation work by using only the driving pedal has the advantage to provide convenience to the user by automatically driving the boom and bucket.

Description

건설기계의 자동 굴삭장치 및 방법Automatic Excavator and Method of Construction Machinery

본 발명은 건설기계의 자동 굴삭장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 굴삭작업 및 상차작업을 주 작업으로 수행하는 로우더를 이용하여 굴삭작업시 주행페달 조작만으로 굴삭작업을 자동으로 수행할 수 있도록 한 건설기계의 자동 굴삭장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic excavation device and method for a construction machine, and more particularly, to automatically perform excavation work by only driving pedal operation during excavation work using a loader that performs excavation work and loading work as the main work. An automatic excavator device and method for a construction machine.

제1도에 도시된 바와 같이, 종래기술에 의한 건설기계의 자동 굴삭장치는, 동력원인 엔진(1)과, 이 엔진(1)에 연결되어 구동시 작동유를 토출하는 복수개의 제1유압펌프(2)(2a) 및 파일럿 신호압을 토출하는 제2유압펌프(3)와, 전술한 제1유압펌프(2)에 연결되어 작동유 공급으로 구동하는 붐 및 버킷구동용 유압실린더(4)(5)와, 전술한 제1유압펌프(2a)에 연결되어 구동하는 조향장치(6)와, 전술한 제1유압펌프(2)(2a)와 유압실린더(4)(5)사이에 설치되어 작동유의 량 및 흐름바향을 제어하는 메인 컨트롤밸브(7)와, 전술한 제2유압펌프(3)와 메인 컨트롤밸브(7)사이에 설치되어 조작변위에 따라 전술한 메인 컨트롤밸브(7)구동용 파일럿 신호압을 제어하는 작압장치 조작레버(8)(8A)를 구비하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the automatic excavator of a construction machine according to the prior art includes an engine 1 as a power source and a plurality of first hydraulic pumps connected to the engine 1 to discharge hydraulic oil during driving. 2) (2a) and the second hydraulic pump (3) for discharging the pilot signal pressure, and the boom and bucket driving hydraulic cylinder (4) (5) connected to the first hydraulic pump (2) described above and driven by hydraulic oil supply ), A steering apparatus 6 connected to and driven by the first hydraulic pump 2a described above, and installed between the first hydraulic pump 2, 2a and the hydraulic cylinders 4 and 5 described above. It is installed between the main control valve (7) for controlling the amount and flow direction, and the above-mentioned second hydraulic pump (3) and the main control valve (7) for driving the above-mentioned main control valve (7) in accordance with the operating displacement A pressure regulator operating lever 8 (8A) for controlling the pilot signal pressure is provided.

미설명부호 9는 유압회로 내부에 임의 설정된 작동압 이상의 과부하 발생시 탱크로 드레인시켜 관련부품을 보호하는 릴리프밸브, 10은 장비의 주행상태를 제어하는 TM제어기 이다.Reference numeral 9 is a relief valve to protect the related parts by draining to the tank when an overload occurs over a predetermined operating pressure inside the hydraulic circuit, 10 is a TM controller to control the running state of the equipment.

전술한 유압실린더(4)(5)구동으로 인한 붐 및 버킷의 작업장치를 조작하여 굴삭작업(버킷에 토사 등의 적재무를 적재하는 작업 및 상차작업(버킷에 적재된 적재물을 트럭 등의 적재함에 싣는 작업)을 수행하는 경우, 운전자가 전술한 작업 장치 조작레버(8)(8A)를 직접 조작하여 작업을 수행하게 된다.Excavation work (loading loads such as earth and sand into the bucket and loading work) by operating the working device of the boom and bucket caused by the above-described hydraulic cylinders (4) and (5). In the case of carrying out the work on the floor), the driver directly operates the above-mentioned work device operating levers 8 and 8A to perform the work.

전술한 굴삭작업 과정을 구체적으로 설명하면, 장비는 토사 등의 적재물을 적재하기 위하여 전술한 TM제어기(10)조작으로 인해 적재물측으로 전진을 하게되며, 이때 전진하면서 전술한 작업장치 조작레버(8A)조작으로 인한 전술한 제1유압펌프(2)(2a)에서 공급되는 작동유에 의해 붐구동용 유압실린더(4)가 구동하여 붐을 굴삭위치로 하강하게 되며, 이와 동시에 전술한 작업장치 조작레버(8)조작으로 인한 전술한 제1유압펌프(2)에서 공급되는 .작동유에 의해 버킷구동용 유압실린더(5)가 구동하여 버킷각도를 지평면에 대해 수평상태가 되도록 한다. 이러한 일련의 조작은 장비가 적재물에 전진하기 전까지 완료되어야 함은 물론이다.When the above described excavation process is described in detail, the equipment is advanced to the load side due to the operation of the TM controller 10 described above in order to load the load such as earth and sand, and at this time, the above-described work device operating lever 8A. The hydraulic cylinder 4 for driving the boom is driven by the hydraulic oil supplied from the first hydraulic pump 2 (2a) due to the operation to lower the boom to the excavation position, and at the same time, the above-described working device operating lever ( 8) The bucket driving hydraulic cylinder 5 is driven by the hydraulic oil supplied from the first hydraulic pump 2 due to the operation so that the bucket angle is horizontal to the horizontal plane. This series of operations must of course be completed before the equipment is advanced to the load.

한편, 장비가 적재물측에 근접하면 전술한 작업장치 조작레버(8)(8A)조작으로 전술한 붐 및 버킷의 구동을 일시적으로 중단하며, 적재물측으로 전진을 계속하여 버킷에 적재물을 적재하게 된다. 버킷에 소정량이 적재되었다고 판단되는 경우 운전자는 전술한 적압장치 조작레버(8)(8A)조작으로 인한 전술한 버킷구동용 유압실린더(5)수축으로 인해 버킷을 오무리고, 전술한 붐구동용 유압실린더(4)신장으로 붐을 상승시킨다. 이때 운전자는 버킷에 가능한 많은 양의 적재물을 적재하기 위하여 전술한 작업장치 조작레버(8)(8A)조작으로 인해 붐 상승과 버킷오무림 구동을 적절하게 조정한다. 이와같이 적재물을 적재하여 전술한 붐 상승과 버킷오무림 동작이 완료되면 굴삭작업의 한 싸이클이 종료되는 것이다.On the other hand, when the equipment is close to the load side, the above-described operation of the work device operating levers 8 and 8A temporarily stops the driving of the above-described boom and bucket, and continues to advance to the load side to load the load into the bucket. If it is determined that a predetermined amount is loaded into the bucket, the driver closes the bucket due to the above-described contraction of the bucket driving hydraulic cylinder 5 due to the operation of the above-mentioned pressure device operating levers 8 and 8A, and the above-mentioned boom driving hydraulic pressure. Raise the boom with the cylinder (4) extension. At this time, the driver appropriately adjusts the boom lift and the bucket fouling drive due to the above-described operation of the operating device operating levers 8 and 8A in order to load as much load as possible into the bucket. As such, when the above-mentioned boom raising and bucketing operation are completed by loading the load, one cycle of the excavation work is ended.

그리고, 전술한 굴삭작업이 완료된 다음 덤프트럭 등의 적재함에 적재물을 싣는작업을 상차작업이라 한다.And, after the above-mentioned excavation work is completed, the operation of loading the load into the loading box such as a dump truck is called a loading operation.

그러나, 전술한 바와 같은 굴삭작업시 버킷에 가능한 많은 량의 적재물이 적재되도록 하기 위하여 운전자의 오랜 경험과 감각에 의존하여 전술한 작업장치 조작레버(8)(8A)조작으로 인해 직접 붐 및 버킷을 구동시켜 굴삭작업을 수행함에 따라, 초보자의 운전자인 경우 전술한 작업장치 조작레버(8)(8A)를 과다하게 반복적으로 조작합에 따라 운전자의 피로도는 가중되며, 자업시간이 과다하게 소요되는 반면에 작업능률은 떨어지는 문제점을 갖는 것이었다.However, in order to ensure that the bucket is loaded with as much load as possible during the excavation work as described above, the boom and bucket are directly operated due to the operation of the operating device operating levers 8 and 8A described above. As the excavation work is carried out by driving, the fatigue of the driver is increased by excessively repeatedly operating the above-mentioned work device operating levers 8 and 8A in the case of a novice driver, and excessive work time is required. Work efficiency was to have a problem of falling.

따라서, 본 발명의 목적은, 굴삭작업 및 상차작업을 주 작업으로 수행하는 로우더를 이용하여 굴삭작업시 주행페달 조작만으로 굴삭작업을 자동으로 수행할 수 있어 운전자의 피로도를 줄이며, 작업능률을 향상시킬 수 있도록 한 건설기계의 자동 굴삭장치 및 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention, by using a loader that performs the excavation work and loading operation as the main work can be performed automatically excavation work only by driving pedal operation during excavation work to reduce the fatigue of the driver, improve work efficiency It is to provide an automatic excavator device and method for a construction machine.

본 발명의 다른 목적은, 로우더를 이용한 굴삭작업시 초보자의 운전자인 경우에도 주행페달만을 조작하여 붐 및 버킷을 자동으로 구동시킴에 따라 사용자에게 편리성을 제공할 수 있도록 한 건설기계의 자동 굴삭장치 및 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention, even in the case of a beginner's driver during excavation work using a loader, the automatic excavation device of the construction machine to provide a user convenience by operating only the driving pedal to automatically drive the boom and bucket And a method.

제1도는 종래기술에 의한 건설기계의 자동 굴삭장치에 적용되는 유압회로도.1 is a hydraulic circuit diagram applied to an automatic excavator of a construction machine according to the prior art.

제2도는 본 발명의 실시에에 의한 건설기계의 자동 굴삭장치에 적용되는 유압회로도.2 is a hydraulic circuit diagram applied to an automatic excavator of a construction machine according to the embodiment of the present invention.

제3도는 본 발명의 실시예에 의한 건설기계의 자동 굴삭방법에서 부하에 의한 수평저항력을 연산시 활용되는 기하학적 도면.3 is a geometric drawing utilized in calculating the horizontal resistance force by the load in the automatic excavation method of construction machinery according to an embodiment of the present invention.

제4도는 본 발명의 실시에에 의한 건설기계의 자동 굴삭방법에서 적재중량값을 연산시 활용되는 기하학적 도면이다.4 is a geometric drawing utilized in calculating the weight value in the automatic excavation method of construction machinery according to the embodiment of the present invention.

* 도면중 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 엔진 2, 2a : 제1유압펌프1: Engine 2, 2a: 1st hydraulic pump

3 : 제2유압펌프 4 : 붐 유압실린더3: second hydraulic pump 4: boom hydraulic cylinder

5 : 버킷 유압실린더 6 : 조향장치5: bucket hydraulic cylinder 6: steering device

7 : 메인 컨트롤밸브 8, 8A : 작업장치 조작레버7: Main control valve 8, 8A: Work device control lever

10 : TM제어기 11 : 기능 선택수단10: TM controller 11: Function selection means

12 : 제어기 13 : 전자비례제어밸브12 controller 13 electromagnetic proportional control valve

14 : 붐 작동압 검출센서 15 : 버킷 작동압 검출센서14: Boom working pressure detection sensor 15: Bucket working pressure detection sensor

16 : 붐 회전각 검출센서 17 : 버킷 회전각 검출센서16: Boom rotation angle detection sensor 17: Bucket rotation angle detection sensor

전술한 본 발명의 목적은, 엔진과, 상기 엔진에 연결되어 구동하는 제1유압펌프 및 제2유압펌프와, 상기 제1유압펌프에 연결되어 작동유 공급시 구동하는 붐 및 버킷구동용 유압실린더와, 상기 제1유압펌프와 유압실린더사이에 설치되어 작동유의 흐름방향을 제어하는 메인 컨트롤밸브와, 상기 제2유압펌프에 연결되어 조작시 상기 메인 컨트롤밸브를 구동시키는 파일럿 신호압을 제어하는 작업장치 조작레버와, 상기 제1유압펌프에 연결되어 구동하는 조향장치와, 상기 붐 및 버킷구동용 유압실린더 작동유 유로에 설치되어 사기 붐 및 버킷의 작동압력을 검출하는 작동압 검출수단과, 상기 붐 및 버킷 소정위치에 설치되어 상기 붐 및 버킷의 회동각도를 검출하는 회동각도 검출수단과, 사동 굴삭기를 선택하는 기능 선택수단과, 상기 작업장치 조작레버와 메인 컨트롤밸브사이에 설치되며 소정의 조작신호 입력시 구동하여 상기 메인 컨트롤밸브구동용 파일럿 신호압을 제어하는 전자비례밸브블럭과, 상기 기능 선택수단과 주행상태를 제어하는 수단, 붐 및 버킷의 작동압력 및 회전각도 검출수단에 따른 검출신호에 의해 상기 전자비례밸브블럭에 구동용 소정신호를 인가하는 제어기르 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 건설기계의 자동 굴삭장치를 제공함에 의해 달성된다.An object of the present invention described above, an engine, a first hydraulic pump and a second hydraulic pump connected to and driven by the engine, and a boom and a bucket driving hydraulic cylinder connected to the first hydraulic pump and driven when supplying hydraulic oil; And a main control valve installed between the first hydraulic pump and the hydraulic cylinder to control the flow direction of the working oil and a pilot device connected to the second hydraulic pump to control the pilot signal pressure to drive the main control valve during operation. An operating lever, a steering device connected to and driven by the first hydraulic pump, an operating pressure detecting means installed in the hydraulic cylinder hydraulic oil passage for driving the boom and the bucket, and detecting the operating pressure of the fraud boom and the bucket; A rotation angle detecting means for detecting a rotation angle of the boom and the bucket, a function selecting means for selecting a excavator, and a working device operating lever And an electronic proportional valve block installed between the main control valve and a predetermined operation signal to control the pilot signal pressure for driving the main control valve, the function selection means, the means for controlling the driving state, the boom and the bucket. It is achieved by providing an automatic excavation apparatus for a construction machine, characterized in that it comprises a controller for applying a predetermined signal for driving to the electromagnetic proportional valve block by a detection signal according to the operating pressure and the rotation angle detection means.

전술한 본 발명의 목적은, 자동 굴삭기능을 선택하는 제1단계와, 주행모드가 전진상태이며 액셀페달을 가압시 자동 굴삭기능 수행을 시작하는 제2단계와, 제어기에 의해 전단계에서 붐을 하강시킨 위치인 하강정지점까지 상기 붐을 하강시키는 제3단계와, 상기 액셀페달을 가속하여 적재물을 적재하되, 상기 제어기에 의해 버킷선단에 걸리는 수평저항력을 연산 후 상기 제어기에 미리 저장된 임의의 수평저항력 값과 비교하여 장비ㅏ 수용할 수 있는 소정값으로 판단되는 경우, 붐을 상승시키며 버킷을 오므리는 제4단계와, 상기 제4단계에 의해 상기 붐을 상승시키며 버킷을 오므리는 도중 상기 제어기에 의해 적재중량값을 연산하여 상기 제어기에 미리 저장된 유효적재량과 비교하여 장비의 유효적재량이 적재되지 않는경우, 상기 붐 상승 및 버킷 오므림 구동을 정지시킨 후 상기 액섹페달을 가속하여 적재량을 증가시키는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 자동 굴삭방법을 제공함에 의해 달성된다.The object of the present invention described above is a first step of selecting the automatic excavation function, a second step of starting the automatic excavation function when the driving mode is advanced and pressing the accelerator pedal, and lowering the boom in the previous step by the controller. A third step of lowering the boom to a lowering stop point, which is a predetermined position; and loading the load by accelerating the accelerator pedal, and calculating a horizontal resistance force applied to the bucket tip by the controller and then storing any horizontal resistance force previously stored in the controller. If it is determined that the predetermined value is acceptable to the equipment in comparison with the value, the fourth step of raising the boom to retract the bucket, and the fourth step to raise the boom and retract the bucket by the controller during the fourth step If the effective load amount of the equipment is not loaded in comparison with the effective load amount previously stored in the controller by calculating the load weight value, the boom lift and the bucket malfunction And a fifth step of increasing the load by accelerating the accelerator pedal after stopping the crimp drive.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 상세하게 설명하며, 이로인해 본 발명의 기술적인 범주가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which are not intended to limit the technical scope of the present invention.

제2도는 본 발명의 실시예에 의한 건설기계의 자동 굴삭장치에 적용되는 유압회로도. 제3도는 본 발명의 실시예에 의한 건설기계의 자동 굴삭방법에서 부하에 의한 수평저항력을 연산시 활용되는 기하학적 도면, 제4도는 본 발명의 실시예에 의한 건설기계의 자동 굴삭방법에서의 적재중량값을 연산시 활용되는 기하학적 도면 이다.2 is a hydraulic circuit diagram applied to an automatic excavation device of a construction machine according to an embodiment of the present invention. 3 is a geometric drawing used in calculating the horizontal resistance force by the load in the automatic excavation method of the construction machine according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a load weight in the automatic excavation method of a construction machine according to an embodiment of the present invention This is a geometric drawing used to calculate a value.

제2도 및 제4도에 도시된 바와 같이, 엔진(1)과, 이 엔진(1)에 연결되어 구동하는 제1유압펌프(2)(2a) 및 제2유압펌프(3)와, 전술한 제1유압펌프(2)(2a)에 연결되어 작동유 공급시 구동하는 붐 및 버킷구동용 유압실린더(4)(5)와, 전술한 제1유압펌프(2)(2a)와 유압실린더(4)(5)사이에 설치되어 작동유의 흐름방향을 제어하는 메인 컨트롤밸브(7)와, 전술한 제2유압펌프(3)에 연겨되어 조작시 전술한 메인 컨트롤밸브(7)를 구동시키는 파일럿 신호압을 제어하는 작업장치 조작레버(8)(8A)와, 전술한 제1유압펌프(2a)에 연결되어 구동하는 조향장치(6)와, 장비의 주행상태를 제어하는 TM제어기(10)를 구비하는 구성은, 제1도에 도시된 것과 동일하게 저용되므로 이에대한 상세한 설명은 생략하며, 중복되는 인용부호는 동일하게 표기 하였다.As shown in Figs. 2 and 4, the engine 1, the first hydraulic pump 2 (2a) and the second hydraulic pump 3 connected to and driven by the engine 1, and the foregoing, Hydraulic cylinders (4) (5) for boom and bucket driving, which are connected to the first hydraulic pump (2) (2a) and driven when the hydraulic oil is supplied, and the aforementioned first hydraulic pump (2) (2a) and hydraulic cylinder ( 4) (5) is installed between the main control valve (7) for controlling the flow direction of the hydraulic oil, and the pilot connected to the above-described second hydraulic pump (3) to drive the above-mentioned main control valve (7) during operation The work device operating levers 8 and 8A for controlling the signal pressure, the steering device 6 connected and driven to the first hydraulic pump 2a described above, and the TM controller 10 for controlling the running state of the equipment. Since the configuration having the same as that shown in Figure 1 is stored in the detailed description thereof will be omitted, overlapping reference numerals are the same.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 전술한 붐 및 버킷구동용 유압실린더(4)(5)의 작동유 유로에 작동압을 검출하는 센서(14)(15)가 설치되며, 전술한 붐 및 버킷구동용 유압실린더(4)(5)소정위치에 회전각도를 검출하는 회전각검출센서(16)(17)가 설치되며, 전술한 작업장치 조작레버(8)(8A)와 메인 커트롤밸브(7)사이에 소정의 조작신호 입력시 구동하여 전술한 메인 컨트롤밸브(7)구동용 파일럿 신호압을 제어하는 전자비례밸브블럭(13)이 설치되며, 전술한 전자비례밸브블럭(13)에 구동용 소정신호를 인가하는 제어기(12)가 자동 굴삭기능을 선택하는 기능키이(11), TM제어기(10), 붐과 버킷구동요 유압실린더(4)(5)의 작동압 검출센서(14)(15) 및 붐과 버킷의 회전작 검출센서(16)(17)에 각각 연결된다.Therefore, according to a preferred embodiment of the present invention, the sensor 14, 15 for detecting the operating pressure is installed in the hydraulic oil flow path of the above-described boom and bucket driving hydraulic cylinder (4) (5), the boom and Hydraulic cylinders (4) and (5) for bucket driving are provided with rotation angle detection sensors (16) and (17) for detecting rotation angles in predetermined positions, and the above-mentioned work device operating levers (8) and (8A) and the main control valve. An electromagnetic proportional valve block 13 for driving the pilot signal pressure for driving the main control valve 7 as described above by driving when a predetermined operation signal is input is provided between the seven proportional electromagnetic valves 13. The operating pressure detecting sensor 14 of the function key 11, TM controller 10, boom and bucket driving hydraulic cylinders 4 and 5, in which the controller 12 applying the predetermined signal for driving selects the automatic excavation function. 15) and rotary motion detection sensors 16 and 17 of the boom and bucket, respectively.

그리고, 본 발명이 실시예에 의한 건설기계의 자동 굴삭장치를 이용하는 굴삭벙법에서 활용되는 수평저항력 연산은 제3도에 도시된 기하학적 도면으로부터 구할 수 있게 된다.In addition, the horizontal resistivity calculation used in the excavation method using the automatic excavation device of the construction machine according to the embodiment of the present invention can be obtained from the geometrical drawing shown in FIG.

즉, 회전모우멘트 평형으로부터, W×d=f×i=F×i×cosθ(F=PA). (여기에서 W는 적재물에 의한 수평 저항력, d는 붐단부에 버킷을 회동가능하게 연결하는 회동중심점과 지면과의 수직거리를 나타냄)That is, from the rotation moment equilibrium, W x d = f x i = F x i x cos θ (F = PA). (W is the horizontal resistance by the load, d is the center of rotation and the vertical distance from the center of rotation to connect the bucket to the boom end)

이때, 전술한 d는 일정한 값이며, θ또한 붐과 버킷의 각도를 센서를 통하여 검출할 수 있으므로 삼각함수에 의해 구할 수 잇게 된다.At this time, the above d is a constant value, θ can also be obtained by the trigonometric function since the angle of the boom and the bucket can be detected through the sensor.

따라서, 전재물에 의한 수평 저항력(W)은,Therefore, the horizontal resistance force (W) by the transfer material,

W=(PxAxi×cosθ)/d 식으로부터 구할 수 있게 된다.It can be obtained from the equation W = (PxAxi × cosθ) / d.

그리고, 본 발명의 실시예에 의한 건설기계의 자동 굴삭장치를 이용하는 구삭방법에서 활용되는 적재중량 연산은 제4도에 도시된 기하학적 도면으로부터 구할수 있게 된다.In addition, the calculation of the load weight utilized in the excavation method using the automatic excavator of the construction machine according to the embodiment of the present invention can be obtained from the geometrical drawing shown in FIG.

즉, 회전모우멘트 평형으로부터,That is, from the rotation moment equilibrium,

Figure kpo00002
Figure kpo00002

따라서, 붐각도와 압력이 주어지면 적재중량(W)값을 구할 수 있게 된다.Therefore, given the boom angle and pressure, it is possible to obtain the load weight (W) value.

즉, W=(F-F')×d/cosθ 식으로부터 구할 수 있게 된다.That is, it can be calculated | required from the formula W = (F-F ') xd / cos (theta).

(여기에서, W는 적재중량, F는 적재시의 붐상승지지력, F'는 무부하시의 붐상승지지력, D는 붐실린더 바텀측 직경, α:∠DAE, β:∠CAB, θ:∠EAB, a:붐실린더측 붐일단부의 회동중심점과 붐실리더 바텀측 회동중심점까지의 수평거리, b:붐실린더측 붐일단부의 회동중심점과 붐실린더 로드가 붐에 회동가능하게 여녈되는 회동중심점까지의 수평거리를 나타냄)(W is the loading weight, F is the boom up support force at the time of loading, F 'is the boom up support force at no load, D is the diameter of the bottom side of the boom cylinder, α: EDAE, β: ∠CAB, θ: BEAB a: Horizontal distance from the center of rotation of the boom cylinder side of the boom cylinder to the center of rotation of the boom cylinder bottom side, b: Horizontal distance from the center of rotation of the boom cylinder side of the boom cylinder side to the center of rotation of the boom cylinder Indicates distance)

이를 상세하게 설명하면, 빈 버킷상태에서(무부하상태) 붐실린더 구동으로 붐을 상승시키면서 그때의 붐각도와 붐실린더 압력관계를 구하여 이값을 테이블에 임시적으로 저장한다.In detail, the relationship between the boom angle and the boom cylinder pressure at that time is obtained by raising the boom by driving the boom cylinder in the empty bucket state (no load state), and the value is temporarily stored in the table.

버킷에 적재물을 적재한 다음 붐을 상승시킬 때 붐각도에 따른 붐실린더 압력을 구하여 적재중량(W)값을 전술한 회전모우멘크 평형식을 이용하여 연산한다.Load the load in the bucket, and when the boom is raised, calculate the boom cylinder pressure according to the boom angle, and calculate the load weight (W) value using the above-mentioned rotating motion balance.

산출된 적재중량(W)값들의 최대값(peak) 및 최소값(bottom)의 특정 평균치를 적재중량(W)값으로 채택하게 된다.A specific average value of the peak and bottom values of the calculated loading weight values is adopted as the loading weight value.

따라서, 본 발명의 실시예에 의한 건설기계의 자동 굴삭방법을 설명하면 다음과 같다.Therefore, the automatic excavation method of a construction machine according to an embodiment of the present invention will be described.

전술한 제어기(12)에 의해 전술한 기능키이(11)의 선택여부를 점검하며, 전술한 기능키이(11)가 선택된 경우 전술한 제어기(12)는 TM제어기(10)로부터 장비의 주행상태와 액셀페달 조작여부에 대한 신호를 입력받게 되며, 주행모드가 전진상태이며 액셀페달을 가압하는 시점에서 자동 굴삭기능이 수행된다.The controller 12 checks whether the above-described function key 11 is selected, and when the above-described function key 11 is selected, the above-described controller 12 is connected to the running state of the equipment from the TM controller 10. It receives a signal for the accelerator pedal operation. The driving mode is advanced and the automatic excavation function is performed when the accelerator pedal is pressed.

주행모드가 전진상태이며 액셀페달을 가압하면 전술한 제어기(12)에 의한 전술한 붐실린더(4)구동으로 붐을 하강정지점까지 내리며, 이때 하강정지점이란 바로 전단계 작업주기에서 붐을 하강시킨 위치시며 이를 전술한 제어기(12)에 기억시켜 자동 굴삭기능에서 붐 하강정지점으로 사용한다. 전술한 제어기(12)는 붐의 하강정지점에서 지평면과 일치하도록 버킷의 각도를 연산하며, 연산된 값에 따라 전술한 버킷실린더(5)를 구동하여 버킷을 구동시킨다. 따라서 장비는 굴삭하려는 작업위치로 전진하면서 붐은 전단계 작업주기에서의 하강위치로 되며, 버킷은 붐의 하강위치에서 지평면과 수평상태가 되어 굴삭할 수 있는 적합한 자세를 취하게 된다.When the driving mode is in the forward state and the accelerator pedal is pressed, the boom cylinder 4 is driven by the aforementioned controller 12 to lower the boom to the lower stop point, and the lower stop point is the lower boom in the previous stage work cycle. Position it and store it in the above-mentioned controller 12, and use it as a boom lowering stop point in the automatic excavation function. The controller 12 calculates the angle of the bucket to coincide with the horizontal plane at the lower stop point of the boom, and drives the bucket by driving the bucket cylinder 5 described above according to the calculated value. Therefore, the machine moves forward to the working position to be excavated while the boom is in the lowered position in the previous work cycle, and the bucket is in a horizontal position with the horizontal plane at the lowered position of the boom to take an appropriate posture.

굴삭하려는 작업위치로 전진하면 운전자는 액셀페달을 가속하여 적재물을 버킷에 적재한다. 이때 전술한 제어기(12)는 버킷선단에 작용하는 수평저항력(W=(P×A×i×cosθ)/d)을 연산하게 되며, 연산된 수평저항력 값이 장비가 수용할 수 있는 저항력의 90%되는 지점에서 전술한 붐실린더(4)구동으로 붐을 상승시키고, 전술한 버킷실린더(5)구동으로 버킷을 오므린다. 붐 상승까지의 위치는 소정위치를 선정하고 버킷각도는 붐 상승정지점에서 버킷 양끝단이 지평면과 평행한 각도를 유지하도록 한다.Advancing to the working position to be excavated, the operator accelerates the accelerator pedal to load the load into the bucket. At this time, the controller 12 calculates the horizontal resistance force (W = (P × A × i × cosθ) / d) acting on the tip of the bucket, and the calculated horizontal resistance value is 90% of the resistance force that the equipment can accommodate. The boom is raised by the above-mentioned boom cylinder 4 drive at the point of%, and the bucket is retracted by the above-mentioned bucket cylinder 5 drive. The position up to the boom is selected a predetermined position, and the bucket angle is such that both ends of the bucket at the boom up stop point maintain an angle parallel to the ground plane.

전술한 수평저항력(W)값을 연산하여 붐을 상승시킬 때 전술한 제어기(12)는 유효한 적재량을 적재할 수 있도록 적재중량(W=(F-F')×d/cosθ)값을 연산한다. 버킷에 유효한 적재중량(바람직하기로는, 장비 재원상의 70%)이 적재되지 않은 경우에는 그 상태에서 붐 상승작업과버킷오므림 동작을 일시적으로 정지시킨 다음, 운전자는 액셀페달을 가속시켜 적재량을 증가시키며, 제어기(12)는 다시 수평저항력(W=(P×A×i×cosθ)/d)을 연산하여 붐 상승과 버킷 오므림 시점을 결정한다. 이러한 과정을 반복적으로 수행하여 적합한 적재량을 적재시킬 수 있게 된다.When the above-mentioned controller 12 raises the boom by calculating the above-mentioned horizontal resistance force W value, the above-described controller 12 calculates a load weight value W = (F-F ') x d / cosθ so as to load an effective load amount. . If the bucket is not loaded with a valid payload (preferably 70% on the machine's resources), then the boom lift and bucket lift operations are temporarily stopped in that state, and then the driver accelerates the accelerator pedal to increase the load. The controller 12 again calculates the horizontal resistance force W = (P × A × i × cosθ) / d to determine the boom up time and the bucket up and down time. By repeating this process, it is possible to load a suitable load.

이와 같이 적합한 적재물을 적재시키며 붐 상승과 버킷 오므림 동작이 완료되면 자동 굻삭기능의 한 싸이클(cycle)이 종료 된다.In this way, when the boom is raised and the bucket retracting operation is completed, one cycle of the automatic closing function is finished.

이상에서와 같이, 바람지한 실시예에 의하면, 굴삭작업 및 상차작업을 주 작업으로 수행하는 로우더를 이용하여 굴삭작업시 주행페달 조작만으로 굴삭작업을 자동으로 수행할 수 있어 운전자의 피로도를 줄이며, 작업능률을 향상시킬 수 있도로 하며, 로우더를 이요한 굴삭작업시 초보자의 운전자인 경우에도 주행페달만을 조작하여 붐 및 버킷을 자동으로 구동시킴에 따라 사용자에게 편리성을 제공할 수 있도록 한 이점을 갖는다.As described above, according to the preferred embodiment, the excavation work can be automatically performed only by the driving pedal operation during the excavation work by using the loader which performs the excavation work and the loading work as the main work, thereby reducing the fatigue of the driver. In addition, it is possible to improve the work efficiency and to provide convenience to the user by automatically driving the boom and the bucket by operating only the driving pedal even when the driver is a beginner when digging a loader. Have

Claims (2)

엔진; 상기 엔진에 연결되어 구동하는 제1유압펌프 및 제2유압펌프; 상기 제1유압펌프에 연결되어 작동유 공급시 구동하는 붐 및 버킷구동용 유압실린더; 상기 제1유압펌프와 유압실린더사이에 설치되어 작동유의 흐름방향을 제어하는 메인 컨트롤밸브; 상기 제2유압펌프에 연결되어 조작시 상기 메인 컨트롤밸브를 구동시키는 파일럿 신호압을 제어하는 작업장치 조작레버; 상기 제1유압펌프에 여녈되어 구동하는 조향장치; 상기 붐 및 버킷구동용 유압실린더 작동요 유로에 설치되어 상기 붐 및 버킷의 작동압력을 검출하는 작동압 검출수단; 상기 붐 및 버킷 소정위치에 설치되어 상기 붐 및 버킷의 회동각도를 검출하는 회동각도 검출수단; 자동 굴삭기능을 선택하는 기능 선택수단; 상기 작업장치 조작레버와 메인 컨트롤밸브사이에 설치되며 소정의 조작신호 입력시 구동하여 상기 메인 컨트롤밸브구동용 파일럿 신호압을 제어하는 전자비례 밸브블럭; 및 상기 기능 선택수단과 주행상태를 제어하는 수단, 붐 및 버킷의 작동압력 및 회전각도 검출수단에 따른 검출신호에 의해 상기 전자비례밸브블럭에 구동용 소정신호를 인가하는 제어기를 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 건설기계의 자동 굴삭장치.engine; A first hydraulic pump and a second hydraulic pump connected to and driven by the engine; A boom and a bucket driving hydraulic cylinder connected to the first hydraulic pump and driven when hydraulic oil is supplied; A main control valve installed between the first hydraulic pump and the hydraulic cylinder to control a flow direction of the working oil; A work device operation lever connected to the second hydraulic pump to control a pilot signal pressure for driving the main control valve during operation; A steering device driven by the first hydraulic pump; Operating pressure detecting means installed in the hydraulic cylinder operating yoke flow path for the boom and the bucket driving to detect operating pressures of the boom and the bucket; A rotation angle detecting means installed at a predetermined position of the boom and the bucket and detecting a rotation angle of the boom and the bucket; Function selection means for selecting an automatic excavation function; An electromagnetic proportional valve block disposed between the work device operating lever and the main control valve to control the pilot signal pressure for driving the main control valve by driving when a predetermined operation signal is input; And a controller for applying a predetermined signal for driving to the electromagnetic proportional valve block based on a detection signal according to the function selection means and the driving state control means, and the operating pressure and rotation angle detection means of the boom and the bucket. Excavator equipment of construction machinery. 자동 굴삭기능을 선택하는 제1단계; 주행모드가 전진상태이며 액셀페달을 가압시 자동 굴삭기능 수행을 시작하는 제2단계; 제어기에 의해 전단계에서 붐을 하강시킨 위치인 하강정지점까지 상기 붐을 하강시키는 제3단계; 상기 액셀페달을 가속하여 적재물을 적재하되, 상기 제어기에 의해 버킷선단에 걸리는 수평저항력을 연산 후 상기 제어기에 미리 저장된 임의의 수평저항력 값과 비교하여 장비가 수용할 수 있는 소정값으로 판단되는 경우, 붐을 상승시키며 버킷을 오므리는 제4단계; 및 상기 제4단계에 의해 상기 붐을 상승시키며 버킷을 오므리는 도중 상기 제어기에 의해 적재중량값을 연산하여 상기 제어기에 미리 저장된 유효적재량과 비교하여 장비의 유효적재량이 적재되지 않는경우, 상기 붐 상승 및 버킷 오므림 구동을 정지시킨 후 상기 액섹페달을 가속하여 적재량의 증가시키는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 자동 굴삭방법.A first step of selecting an automatic excavation function; A second step of starting the automatic excavation function when the driving mode is advanced and the accelerator pedal is pressed; A third step of lowering the boom to a lower stop point, which is a position at which the boom is lowered in a previous step by a controller; When the accelerator pedal is loaded to load the load, and the horizontal resistance force applied to the tip of the bucket is calculated by the controller, and it is determined to be a predetermined value that the equipment can accept by comparing with the horizontal resistance value previously stored in the controller, A fourth step of raising the boom and pinching the bucket; And raising the boom by the fourth step and calculating the load weight value by the controller while retracting the bucket, when the effective load amount of the equipment is not loaded compared to the effective load amount previously stored in the controller, the boom rises. And a fifth step of increasing the load by accelerating the accelerator pedal after stopping the bucket retracting operation.
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