KR100404437B1

KR100404437B1 - 자동운전셔블 및 그것을 사용한 쇄석처리시스템

Info

Publication number: KR100404437B1
Application number: KR10-1999-7010638A
Authority: KR
Inventors: 구레누마도루; 하시모토아키라; 스가와라가즈히로; 나가노요시유키; 이시바시히데토
Original assignee: 히다치 겡키 가부시키 가이샤
Priority date: 1998-03-18
Filing date: 1999-03-18
Publication date: 2003-11-03
Also published as: US6732458B2; AU740949B2; CN1262716A; CN1166841C; AU2853499A; EP0990739A4; US20030019132A1; US6523765B1; KR20010012677A; WO1999047759A1; EP0990739A1

Abstract

유압셔블과, 상기 유압셔블에 설치되어 교시된 굴삭으로부터 방토까지의 일순하는 동작을 상기 유압셔블에 재생동작시키는 자동운전 콘트롤러(50)로 구성되는 자동운전셔블에 있어서, 상기 자동운전 콘트롤러는 상기 유압셔블의 각 교시위치마다 설정된 위치결정 정밀도에 의거하는 소정의 교시위치범위내에의 도달을 판정하는 위치결정 판정수단(511)을 구비하고, 상기 유압셔블이 상기 소정의 교시위치범위내에 도달하였다고 판정하였을 때는, 다음교시위치를 목표위치로서 출력하는 것을 특징으로 한다.

Description

자동운전셔블 및 그것을 사용한 쇄석처리시스템{AUTOMATICALLY OPERATED SHOVEL AND STONE CRUSHING SYSTEM COMPRISING THE SAME}

종래 건설기계의 대표예로서 유압셔블이 알려져 있으나, 최근 유압셔블에 의하여 그 굴삭으로부터 방토까지의 일순하는 단조로운 작업을 반복하는 경우에는 자동운전에 의하여 그 작업을 행하도록 되어 있다. 그러나 유압셔블을 자동운전하기위해서는 해결하지 않으면 안될 여러가지의 문제가 있다. 예를 들어 유압셔블에 의한 굴삭작업중에 버킷이 암석등에 닿아 원하는 동작을 하지않게 되는 경우에는 숙련된 오퍼레이터는 이러한 상태를 파악하고 회피동작을 취하여 작업을 원활하게 계속시키나, 이것을 자동운전셔블에 행하게 하기 위해서는 연구가 필요하다.

종래 이와 같은 굴삭작업시의 문제를 해결하는 것로서, 일본국 특공소6l-9453호 공보에는, 아암 및 버킷에 가해지는 과부하를 검출하는 과부하검출센서를 설치하여, 과부하가 검출되었을 때는 부움을 미량 상승시킴으로써 그 과부하를 경감하여 자동굴삭을 계속하는 기술이 개시되어 있다. 또 일본국 특개평4-350220호공보에는 굴삭시에 부움, 아암 및 버킷을 동작시키는 실린더에 설치한 압력센서로부터의 검출치가 소정치이상에 달하고, 또한 부움, 아암 및 버킷에 설치한 각도센서로부터 구한 동작속도가 소정값이하가 된 경우는 과부하라고 판단하여 굴삭궤적을 비키어 놓고 굴삭작업의 장해를 회피하는 기술이 개시되어 있다.

또 최근 쇄석현장에서의 쇄석작업의 자동화도 진행되고 있고, 일본국 특개평 9-195321호 공보에는 자동쇄석 플랜트의 기술이 개시되어 있다. 이 자동쇄석 플랜트는, 불도저에 의하여 긁어모은 채석을 유압셔블로 떠내어 모빌크러셔에 배출하여모빌크러셔로 자갈을 생성하는 것으로, 또한 오퍼레이터에 의하여 조작되는 불도저에는 유압셔블 및 모빌크러셔를 자동운전제어시키는 제어장치가 설치됨과 동시에 유압셔블로부터 떨어진 위치에도 유압셔블 및 모빌크러셔를 자동운전제어하는 제어장치가 설치되어 있다.

그러나 일본국 특공소 61-9453호 공보의 것은, 각 관절의 위치를 검출하기 위한 위치검출센서에 더하여 과부하를 검출하기 위한 센서도 필요하고, 또 자동운전을 행하기 위한 처리부하도 크다는 문제가 있었다. 일본국 특개평4-350220호 공보의 것은 각종의 센서를 필요로 하고, 또 센서에 의하여 검출된 데이터에 의거하는 연산이 필요하고, 자동운전셔블이 구비하는 제어장치의 연산부하를 증대시키게 되고, 또 자동운전셔블을 천천히 움직인 경우에는, 동작속도가 작아져 과부하시의 저속시와의 구별이 어려워 오검출의 가능성이 있었다. 또한 실린더의 압력은 암석등에 닿았을 때는 커지나, 그 때의 쇼크로 그 암석이 움직이기 개시하면 압력이 낮아지기 때문에, 그 때도 오검출의 가능성이 있고, 또한 이와 같은 압력센서나 동작속도로부터 과부하를 구하는 방법에서는 어느정도의 압력치로 어느정도의 동작속도 이면 과부하인지를 판정하는 것이 실용상 어려웠다.

또 일본국 특개평9-195321호 공보에 나타내는 쇄석플랜트에서는 유압셔블은 불도저에 의하여 모은 채석을 미리 기억한 순서로 떠넣도록 설정되어 있으나, 유압셔블이 쇄석을 효율좋게 떠넣기 위해서는 불도저를 조작하여 무너뜨린 쇄석을 유압셔블의 작업범위까지 집적할 필요가 있고, 그 때 불도저에 승차하고 있는 오퍼레이터는 불도저가 쇄석의 떠넣기 작업을 행하고 있는 유압셔블의 프론트부에 접촉하지않도록 양자사이의 거리에 주의하여 불도저를 제어하지 않으면 안되었다. 또한 유압셔블에 의하여 쇄석의 떠넣기 작업이 행하여지고 있을 때에는 유압셔블의 프론트부와의 접촉을 막기 위하여 불도저에 의한 유압셔블의 작업범위에 대한 채석의 집적동작을 중지하지 않으면 안되고, 또 유압셔블의 작업범위에서의 채석량이 적어진 경우에는 불도저에 의하여 채석을 집적하기 위하여 유압셔블의 운전을 중지하지 않으면 안되는 등의 문제도 있어, 쇄석처리를 안정되고 효율좋게 행할 수 없다는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 상기의 각종 문제점을 감안하여, 굴삭시의 과부하상태를 검출하기 위하여 특별한 장치를 필요로 하는 일 없이, 간편한 방법으로 굴삭시의 장해물을 회피할 수 있는 자동운전셔블을 제공함과 동시에, 자동운전셔블을 사용한 쇄석처리시스템에 있어서 작업효율의 향상을 도모하는 데 있다.

본 발명은 자동운전셔블에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 굴삭저항이 큰 암석등을 포함하는 굴삭물의 굴삭시에 있어서, 굴삭저항의 크기에 따라 굴삭궤적을 자동조정하는 것을 가능하게 한 자동운전셔블 및 이 자동운전셔블을 이용한 쇄석처리시스템에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 자동운전셔블본체 및 그 작업형태의 일예를 나타내는 도,

도 2는 제 1 실시형태에 관한 자동운전셔블본체에 탑재되는 차재장치 및 조작박스에 탑재되는 교시재생장치본체의 제어기구를 나타내는 블럭도,

도 3은 제 l 실시형태에 관한 자동운전 콘트롤러의 기능구성의 상세를 나타내는 블록도,

도 4는 도 3에 나타내는 교시위치저장부에 저장되는 교시위치 데이터의 일예를 나타내는 도,

도 5는 도 3에 나타내는 재생코멘드 저장부에 저장되는 재생코멘드의 일예를 나타내는 도,

도 6은 제 1 실시형태에 관한 자동운전셔블본체의 부움의 회전중심을 원점 0으로 하는 각 관절의 치수 및 각도를 나타내는 도,

도 7은 제 1 실시형태에 관한 자동운전셔블본체의 굴삭개시위치(P1), 굴삭중간위치(P2) 및 굴삭종료위치(P3)를 나타내는 도,

도 8은 제 1 실시형태에 관한 자동운전셔블의 재생동작의 처리순서를 나타내는 플로우차트,

도 9는 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 자동운전 콘트롤러의 기능구성의 상세를 나타내는 블럭도,

도 10은 도 9에 나타내는 재생코멘드 저장부(503)에 저장되는 재생코멘드의 일예를 나타내는 도,

도 11은 제 2 실시형태에 관한 자동운전셔블의 암석 등의 장해물로부터의 회피방법을 설명하는 도,

도 12는 본 발명의 제 3 실시형태에 관한 쇄석처리시스템의 전체구성 및 그 작업형태를 나타내는 도,

도 13은 제 3 실시형태에 관한 쇄석처리시스템의 제어기구의 개요를 나타내는 블럭도,

도 14는 제 3 실시형태에 관한 다른 쇄석처리시스템의 전체구성 및 그 작업형태를 나타내는 도,

도 15는 제 3 실시형태에 관한 다른 쇄석처리시스템의 전체구성 및 그 작업형태를 나타내는 도면이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 제 1형태의 발명은, 유압셔블과 그 유압셔블에 설치되어 교시된 굴삭으로부터 방토까지의 일순하는 동작을 그 유압셔블에 재생동작시키는 자동운전 콘트롤러로 구성되는 자동운전셔블에 있어서, 상기 자동운전 콘트롤러는 그 유압셔블의 각 교시위치마다 설정된 위치결정 정밀도에 의거하는 소정의 위치결정 범위내에의 도달을 판정하는 위치결정 판정수단을 구비하고, 그 유압셔블이 상기 소정의 위치결정 범위내에 도달하였다고 판정하였을 때는, 다음 교시위치를 목표위치로서 출력하는 것을 특징으로 한다.

또 제 2형태의 발명은, 제 1형태의 발명에 있어서, 상기 자동운전 콘트롤러는 굴삭개시으로부터 굴삭종료사이의 재생동작시에 있어서, 교시된 교시위치를 목표위치로서 출력한 후, 상기 위치결정 판정수단에 의한 판정을 행하는 일 없이, 다음 교시위치에 의거하는 목표위치를 출력하는 것을 특징으로 한다.

또 제 3형태의 발명은, 적어도 부움, 아암 및 버킷을 작동하는 유압실린더 및 선회체를 작동하는 유압모터를 작동하는 전자전환밸브와, 상기 선회체와 상기 부움사이, 상기 부움과 상기 아암사이, 상기 아암과 상기 버킷사이의 각각의 각도를 검출하는 각도검출기를 구비하는 유압셔블과, 교시하여 기억된 교시위치데이터를 순차로 판독하여 출력하는 교시위치 출력수단과, 상기 교시위치 데이터를 입력하여 그 유압셔블이 원활하게 동작하도록 상기 교시위치 데이터사이가 보간된 목표위치데이터를 출력하는 서보 전처리수단과, 상기 목표위치 데이터를 입력하여 그 유압셔블을 목표위치로 제어하기 위하여 상기 전자전환밸브에 제어신호를 출력하는 서보제어수단을 구비하는 자동운전 콘트롤러로 구성되는 자동운전셔블에 있어서, 상기 자동운전 콘트롤러는, 그 유압셔블이 각 교시위치마다 설정된 위치결정 정밀도에 의거하는 소정의 위치결정 범위내로의 도달을 판정하는 위치결정 판정수단을 구비하고, 그 유압셔블이 상기 소정의 위치결정 범위내에 도달하였다고 판정하였을 때는 상기 서보전처리부에서 다음 교시위치데이터에 의거하는 목표위치 데이터를 상기 서보제어부에 출력하는 것을 특징으로 한다.

또 제 4형태의 발명은, 제 3형태의 발명에 있어서, 상기 자동운전 콘트롤러는 상기 교시위치마다 설정된 위치결정 정밀도에 따라 상기 선회체, 부움, 아암, 및 버킷의 각각의 위치결정 정밀도를 연산하는 연산수단을 구비하고, 상기 위치결정 판정수단은, 상기 선회체, 부움, 아암 및 버킷이 상기 연산된 각각의 위치결정 정밀도에 의거하는 각각의 소정의 위치결정 범위내로의 도달을 판정하는 것을 특징으로 한다.

또 제 5형태의 발명은, 제 3형태 내지 제 4형태 중 어느 한 형태의 발명에 있어서, 상기 서보전처리부는 굴삭개시으로부터 굴삭종료사이의 재생동작시에 있어서, 각 교시위치 데이터에 대응하는 최종목표위치 데이터의 출력후, 상기 위치결정 판정수단에 의한 판정을 행하는 일 없이, 다음 교시위치 데이터에 의거하는 목표위치 데이터를 출력하는 것을 특징으로 한다.

또 제 5형태의 발명은, 제 1형태, 제 3형태 또는 제 4형태 중 어느 한 형태의 발명에 있어서, 굴삭개시으로부터 굴삭종료까지의 사이의 상기 교시위치마다 설정되는 위치결정 정밀도중, 굴삭개시위치 및 굴삭종료위치를 제외하는 교시위치에 있어서의 위치결정 정밀도는, 상기 굴삭개시위치 및 상기 굴삭종료위치에 있어서의 위치결정 정밀도보다 낮게 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.

제 7형태의 발명은 제 1형태, 제 3형태, 제 4형태, 또는 제 6형태 중 어느 한 형태의 발명에 있어서, 굴삭동작에 있어서 상기 교시위치마다 설정되는 위치결정 정밀도는, 방토동작에 있어서 상기 교시위치마다 설정되는 위치결정 정밀도보다 낮게 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.

제 8형태의 발명은 제 1형태 내지는 제 7형태 중 어느 한 형태의 발명에 있어서, 상기 교시위치마다 설정된 위치결정 정밀도는, 그 유압셔블 또는 그 유압셔블로부터 떨어진 위치에 설치된 조작수단에 의하여 임의로 설정할 수 있는 것을 특징으로 한다.

제 9형태의 발명은, 교시된 굴삭으로부터 방토까지의 일순하는 동작을 유압셔블에 재생동작시키는 자동운전셔블에 있어서의 자동운전방법에 있어서, 재생동작시키기 위하여 교시위치 및 그 교시위치에 있어서의 재생동작속도와 위치결정 정밀도를 지령하는 제 1 공정과, 그 교시위치의 전의 교시위치와 그 교시위치와의 사이의 재생동작을 원활화하기 위한 보간된 목표위치의 연산을 행하는 제 2 공정과, 상기 목표위치를 순차 지령하는 제 3 공정과, 상기 목표위치중 그 교시위치에 해당하는 최종목표위치를 지령하였는 지의 여부를 판정하여, 상기 최종목표위치를 지령하지 않았다고 판정하였을 때는, 상기 최종목표위치가 지령될 때까지 상기 제 3 공정을 실행하는 제 4 공정과, 상기 제 4 공정에서 상기 최종목표위치를 지령하였다고 판정하였을 때는, 그 교시위치에 있어서의 상기 위치결정 정밀도가 소정치 이상인 지의 여부를 판정하는 제 5 공정과, 상기 제 5 공정에서 소정치 이상이라고 판정되었을 때는, 현재위치가 상기 위치결정 정밀도에 의거하는 소정의 위치결정 범위내에 도달하였는 지의 여부를 판정하여 도달하지 않았다고 판정하였을 때는, 도달할 때까지 그 판정을 되풀이하는 제 6 공정과, 상기 제 5 공정에서 소정치 이상이라고 판정되지 않았을 때, 또는 상기 제 6 공정에서 현재위치가 상기 소정의 위치결정 범위내에 도달하였다고 판정하였을 때는, 그 교시위치의 다음 교시위치 및 다음 교시위치에 있어서의 재생동작속도와 위치결정 정밀도를 지령하는 제 7 공정으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

제 10형태의 발명은, 유압셔블과 그 유압셔블에 설치되어 교시된 굴삭으로부터 방토까지의 일순하는 동작을 그 유압셔블에 재생동작시키는 자동운전 콘트롤러로 구성되는 자동운전셔블에 있어서, 상기 자동운전 콘트롤러에 굴삭개시으로부터 굴삭종료사이의 재생동작에 있어서, 교시된 교시점을 목표위 치데이터로서 출력한 후, 소정시간 경과하고 나서 다음 목표위치 데이터를 출력시키기 위한 지연수단을 설치한 것을 특징으로 한다.

제 11형태의 발명은, 적어도 부움, 아암 및 버킷을 작동하는 유압실린더 및 선회체를 작동하는 유압모터를 작동하는 전자전환밸브와, 상기 선회체와 상기 부움사이, 상기 부움과 상기 아암사이, 상기 아암과 상기 버킷사이의 각각의 각도를 검출하는 각도검출기를 구비하는 유압셔블과, 교시하여 기억된 교시위치 데이터를 순차로 판독하여 목표위치 데이터로서 출력하는 목표위치출력수단과, 상기 목표위치 데이터를 입력하여 상기 목표위치 데이터를 출력함과 동시에 그 유압셔블이 원활하게 동작하도록 보간한 목표위치 데이터를 출력하는 서보 전처리수단과, 상기 각 목표위치 데이터를 입력하여 그 유압셔블을 목표위치로 제어하기 위하여 상기 전자전환밸브에 제어신호를 출력하는 서보제어수단을 구비하는 자동운전 콘트롤러로 구성되는 자동운전셔블에 있어서, 상기 목표위치 출력수단에 굴삭개시으로부터 굴삭종료사이의 재생동작에 있어서, 상기 서보 전처리수단으로부터 교시된 교시점이 목표위치 데이터로서 서보제어부에 출력된 후, 소정시간 경과하고 나서 다음 목표위치데이터를 출력시키기 위한 지연수단을 설치한 것을 특징으로 한다.

제 12형태의 발명은, 제 10형태 내지는 제 11형태 중 어느 한 형태의 발명에 있어서, 상기 지연수단에 있어서 설정되는 상기 소정시간은, 경부하 또는 무부하시에 있어서 상기 교시된 교시점을 목표위치 데이터로서 출력한 후, 그 유압셔블이 상기 목표위치 데이터의 목표위치에 도달하기까지의 시간으로 설정되는 것을 특징으로 한다.

제 13형태의 발명은, 쇄석을 생성하는 쇄석처리시스템에 있어서, 채석이 반입되는 반입면보다 아래쪽으로 투하되는 채석을 저류하는 채석저류부와, 이 채석저류부에 저류된 채석을 떠내어 배출하는 굴삭기와, 이 굴삭기에 의하여 배출되는 채석을 파쇄하여 쇄석을 생성하는 크러셔를 구비한 것을 특징으로 한다.

제 14형태의 발명은, 쇄석을 생성하는 쇄석처리시스템에 있어서, 채석을 운반하는 채석운반기와, 이 채석운반기에 의하여 반입되는 반입면보다 아래쪽으로 투하되는 채석을 저류하는 채석저류부와, 이 채석저류부에 저류된 채석을 떠내어 배출하는 굴삭기와, 이 굴삭기에 의하여 배출되는 채석을 파쇄하여 쇄석을 생성하는 크러셔를 구비한 것을 특징으로 한다.

제 15형태의 발명은, 쇄석을 생성하는 쇄석처리시스템에 있어서, 채석을 운반하는 채석운반기와, 이 채석운반기에 의하여 반입되는 반입면보다 아래쪽으로 투하되는 채석을 저류하기 위한 채석저류부와, 이 채석저류부에 저류된 채석을 떠내어 배출하는 작업을 자동운전하는 굴삭기와, 이 굴삭기에 의하여 배출되는 채석을 파쇄하여 쇄석을 생성하는 크러셔와, 상기 굴삭기의 자동운전을 원격조작 제어하는 원격조작장치를 구비한 것을 특징으로 한다.

제 16형태의 발명은, 제 13형태 내지는 제 15형태 중 어느 한 형태의 발명에 있어서, 상기 채석저류부의 저면이 상기 굴삭기의 설치면보다 아래쪽으로 위치하고 있는 것을 특징으로 한다.

제 17형태의 발명은, 제 13형태 내지는 제 15형태 중 어느 한 형태의 발명에 있어서, 상기 채석저류부의 저면이 상기 굴삭기의 설치면과 대략 같은 면에 위치하고 있는 것을 특징으로 한다.

제 18형태의 발명은, 쇄석을 생성하는 쇄석처리시스템의 채석저류부에 있어서, 채석을 저류하는 바닥부와, 채석운반기에 의하여 투하되는 채석을 상기 바닥부로 안내하는 제 1 안내면과, 크러셔에 상기 채석을 이송하기 위한 굴삭기에 의한 상기 채석의 떠내기 후의 나머지 채석이 상기 바닥부로 되돌아가도록 안내하기 위한 제 2 안내면을 구비한 것을 특징으로 한다.

제 19형태의 발명은, 제 18형태의 발명에 있어서, 상기 바닥부의 바닥면이 상기 굴삭기의 설치면보다 아래쪽에 위치하고 있는 것을 특징으로 한다.

제 20형태의 발명은, 쇄석을 생성하는 쇄석처리시스템의 채석저류부에 있어서, 채석을 저류하는 바닥부와, 채석운반기에 의하여 투하되는 채석을 상기 바닥부로 안내하는 안내면을 구비한 것을 특징으로 한다.

제 21형태의 발명은, 쇄석을 생성하는 쇄석처리방법에 있어서, 채석운반기에 의하여 반입된 채석을, 굴삭기의 설치면보다 아래쪽에 바닥면을 가지는 채석저류부로 투하하는 공정과, 상기 채석저류부에 퇴적된 채석을 굴삭기에 의하여 떠내어 크러셔에 배출하는 공정과, 상기 크러셔에 의하여 상기 채석을 파쇄하여 쇄석을 생성하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

처음에 본 발명의 제 1 실시형태를 도 1 내지 도 8을 사용하여 설명한다.

도 1은 각 실시형태에 관한 자동운전셔블 및 그 작업형태의 일예를 나타내는 측면도이다.

상기 도면에 있어서, 1은 스톡야드(2)에 저류된 토석을 굴삭하여, 후기하는 크러셔(3)에 방토하는 자동운전셔블본체, 3은 자동운전셔블본체(1)로부터 방토된 토석을 쇄석하는 크러셔, 4는 자동운전셔블본체(1)의 재생조작을 행하는 데 적합한 임의의 장소에 설치된 조작박스이다.

자동운전셔블본체(1)는, 주행체(10)와 주행체(10)상에 선회가능하게 설치된 선회체(11)와 선회체(11)에 회동가능하게 설치된 부움(12)과 부움(12)의 선단에 회동가능하게 설치된 아암(13)과 아암(13)의 선단에 회동가능하게 설치된 버킷(14)과 부움(12), 아암(13), 버킷(14)을 각각 회동동작하기 위한 실린더(15, 16, 17)와 선회체(11)에 설치된 운전실(18)과 조작박스(4)와의 사이에서 신호의 송수신을 행하는 안테나(19)로 구성되어 있다.

또 자동운전셔블본체(1)에는, 선회체(11)의 선회각을 검출하는 각도센서 (111), 선회체(11)와 부움(12)의 회동각을 검출하는 각도센서(112)와 부움(12)과 아암(13)의 회동각을 검출하는 각도센서(113)와 아암(13)과 버킷(14)의 회동각을 검출하는 각도센서(1l4)가 설치되어 있다.

또 크러셔(3)는 주행체(30)와 호퍼(31)와 쇄석부(32)와 컨베이어(33)로 구성되어 있고, 34는 크러셔(3)에 의하여 파쇄된 쇄석을 나타낸다.

또 조작박스(4)는, 지지대(40)와 지지대(40)에 고정된 교시재생장치본체(41)로 구성되고, 교시재생장치본체(41)에는 기동버튼(411)과 정지버튼(412)과 비상정지버튼(413)과 교시재생장치본체(41)와 기계적이고 또한 전기적으로 접속가능하게 설치되어 교시시에 조작되는 교시조작부(414)와 교시결과 등을 표시하는 표시부 (419)와 자동운전셔블본체(1)의 안테나(19)의 사이에서, 신호의 송수신을 행하는 안테나(415)를 구비하고 있다.

도 2는 도 1에 나타내는 자동운전셔블본체(1)에 탑재되는 차내탑재장치(5)및 조작박스(4)의 교시재생장치본체(41)의 제어기구의 개요를 나타내는 블럭도이다.

상기 도면에 있어서, 416은 재생시에 조작되는 재생조작부, 417은 교시조작부(414) 또는 재생조작부(416)로부터 출력되는 신호를 후기하는 자동운전 콘트롤러 (50)에 출력하기 위한 소정의 신호로 형성하는 코멘드생성부, 418 및 54는 각각 교시재생장치(41)와 자동운전 콘트롤러(50)사이의 신호를 송수신하기 위한 무선장치이다. 또한 코멘드생성부(417)는 마이크로컴퓨터를 사용한 일반적인 콘트롤러로 구성되어 입력한 신호에 해당하는 지령코드를 생성하는 기능을 가진다.

5는 차내장치를 나타내고, 50은 주로 컴퓨터로 구성되어 자동운전셔블을 자동운전하기 위한 각종 제어를 행하는 자동운전 콘트롤러, 5l은 자동운전 콘트롤러 (50)로부터 출력되는 구동전류에 의하여 구동되는 비례전자밸브, 52는 비례전자밸브(51)로부터 출력되는 유압신호에 의하여 제어되고, 액츄에이터에 유입하는 유량 또는 유압을 제어하는 콘트롤밸브, 53은 자동운전셔블본체(1)의 각 관절을 작동하기 위한 실린더(15, 16, 17)등의 액츄에이터, 414'는 교시조작부이다. 그 밖의 부호로 나타내는 구성은 도 1에 나타낸 같은 부호의 것과 동일하다.

상기 도면에 있어서, 교시조작은 통상 운전실(18)내에 장착되는 교시조작부(414')로부터의 조작에 의하여 교시가 행하여지고, 자동운전 콘트롤러(50)는 그 조작에 따라 각 각도센서(111∼114)로부터의 검출치를 입력하여 연산하고, 후기하는 바와 같이, 소정의 기억영역에 교시위치 데이터로서 기억한다. 또 교시조작부 (414, 414')로부터의 조작에 의하여 소정의 기억영역에 재생시에 사용될 재생코멘드를 설정하고 기억한다. 또한 상기 도면에 있어서, 교시조작부(414)는 운전실 (18)내의 교시조작부(414')로부터 떼어져서 교시재생 조작장치(41)에 장착되어 있을 때의 상태를 나타낸다.

재생시는 재생조작부(416)로부터 기동버튼(41l)을 온함으로써, 코멘드생성부 (417)에 있어서 생성된 소정의 신호가 안테나(415 및 19)를 거쳐 자동운전 콘트롤러(50)에 송신되어 재생처리가 개시된다. 자동운전 콘트롤러(50)에 있어서 재생처리가 개시되면, 기억되어 있는 교시데이터가 호출되고, 각도센서(111∼l14)로부터 얻어진 현재위치정보와 대비하면서, 이 교시위치데이터에 합치하도록 선회체(11), 부움(12), 아암(13), 버킷(14)을 각각 작동시키기 위한 비례전자밸브(51)에 구동전류를 출력한다. 비례전자밸브(51)로부터는 다시 콘트롤밸브(52)를 거쳐 각 액츄에이터(53)를 제어하여 자동운전셔블본체(1)의 재생동작이 행하여진다.

도 3은 도 2에 나타내는 자동운전 콘트롤러(50)의 본 실시형태에 관한 기능구성의 상세를 나타내는 블럭도이다.

상기 도면에 있어서, 501은 각도센서(111∼114)에 있어서 검출된 각도신호를 현재의 위치데이터로 연산하는 현재위치연산부, 502는 교시시, 교시조작부(414 또는 414')로부터의 조작에 의하여 현재위치 연산부(501)로부터 얻어진 자동운전셔블본체(1)의 현재위치를 교시위치 데이터로서 출력하는 교시처리부, 503은 교시조작부(414, 414')로부터의 지령에 의하여 교시처리부(502)에 의하여 설정된 재생동작시의 각종 동작을 지령하는 코멘드가 저장되어 있는 재생코멘드저장부, 504는 교시처리부(502)로부터 출력되는 교시위치데이터를 저장하는 교시위치저장부, 505는 재생조작부(416)로부터의 기동신호에 의하여 기동되었을 때, 재생코멘드저장부(503)에 저장되어 있는 재생코멘드를 순차로 해석하여 교시위치저장부(504)로부터 소정의 교시위치 데이터의 출력을 지시하는 코멘드인터프리터부, 506은 코멘드 인터프리터부(505)로부터의 지령에 따라 교시위치저장부(504)로부터 교시위치 데이터를 출력처리하는 교시위치 출력처리부, 507은 자동운전셔블본체(1)가 각 교시위치사이를 원활하게 동작하도록 교시위치 출력처리부(506)로부터 출력될 교시위치 데이터에 따라 교시위치 데이터사이를 보간한 목표위치 데이터를 작성하여 출력하는, 즉 주어진 시점(현재위치 또는 교시위치)과 종점(교시위치)사이를 어느 일정시간 마다 보간연산을 행하여 시계열 데이터를 작성하고, 순차 각도목표치로서 서보제어부(508)에 출력하는 서보전처리부, 508은 서보전처리부(507)로부터 출력되어 보간된 목표위치 데이터와, 현재위치 연산부(50l)로부터 출력된 현재위치 데이터를 대비하여, 자동운전셔블본체(1)의 각 관절을 소정의 위치로 제어하기 위한 구동전류를 출력하는 서보제어부이다.

또 509는 각 관절의 위치결정 정밀도를 설정하기 위한 기준이 되는 위치결정 기준치가 저장되어 있는 위치결정 기준치저장부, 510은 서보전처리부(507)로부터의 지령에 의하여 제어되어, 각 교시위치에 있어서의 각 관절의 위치결정 정밀도를 위치결정 기준치저장부(509)에 저장되어 있는 기준치와 각 교시위치에 있어서 설정된 위치결정 정밀도에 의거하여 연산하여 구하는 위치결정 정밀도연산부, 511은 서보전처리부(507)로부터의 지령에 의하여 제어되고, 각 관절이 각 교시위치에 있어서의 위치결정범위에 도달하였는 지의 여부를 판정하는 위치결정판정부이다. 그 밖의 부호에 나타내는 구성은 도 2에 나타내는 같은부호의 것과 동일하다.

도 4는 도 3에 나타내는 교시위치저장부(504)에 저장되는 교시위치 데이터의 일예를 나타내는 도면이다.

상기 도면에 있어서, P1∼Pn은, 교시위치에 대응함과 동시에 후기하는 재생코멘드의 라벨(P1∼Pn)에 대응하고 있고, 각 교시위치에서 자동운전셔블의 각부가 취하여야 할 선회각, 부움각, 아암각, 버킷각의 각 값이 설정되어 있다.

도 5는 재생코멘드저장부(503)에 저장되는 본 실시형태에 관한 재생코멘드의 일예를 나타내는 도면이다.

상기 도면에 있어서, L1은 코멘드가 아닌 행라벨을 나타낸다. V는 이동속도를 지정하는 코멘드이며, 수치가 클수록 이동속도가 고속인 것을 나타낸다. PAC (positional accuracy)는 이동의 위치결정 정밀도를 지정하는 코멘드이며, 이것은 소정의 교시위치에 자동운전셔블을 이동시키는 것은 용이하지 않기 때문에 이 수치로 나타내는 것 같은 위치결정 정밀도의 수치내에 도달하면 자동운전셔블은 그 교시위치에 도달한 것으로 판정하기 위하여 사용된다. 이 수치가 클수록 높은 정밀도로 교시위치에 대한 추종이 요구된다. MOVE는 지정된 교시위치로의 이동을 지령하는 코멘드이며, P1∼Pn은 MOVE 코멘드의 각 관절의 각도정보를 나타내는 라벨이다. 예를 들어 MOVE P1은 교시위치저장부(504)에 저장되어 있는 교시위치데이터중, 도 4에 나타내는 위치 No. P1로 이동해야 함을 나타낸다. GOTO L1은 행라벨 (L1)로부터 다시 실행을 개시하는 것을 지시하는 코멘드이다.

다음에 본 실시형태에 관한 자동운전셔블의 동작을 도 3에 의거하여 설명한다.

교시조작은 교시조작부(414 또는 414')로부터 조작된다. 통상은 교시조작부 (414')가 자동운전셔블본체(1)의 운전실(18)내에 장착되어 운전실로부터 교시조작이 행하여진다.

교시조작부(414')가 운전실(18)에 장착되어 교시조작이 행하여지면, 그 지령은 교시처리부(502)에 입력되고, 교시처리부(502)에서 현재위치연산부(501)로부터 현재위치 데이터를 입력하여, 각 교시위치에 대응하는 재생코멘드와 교시위치 데이터를 생성한다. 생성된 재생코멘드와 교시위치 데이터는 각각 재생코멘드 저장부(503)와 교시위치 저장부(504)에 저장된다.

재생동작은 기동버튼(411)을 온함으로써, 코멘드인터프리터부(505)가 기동명령에 의하여 재생코멘드저장부(503)에 저장되어 있는 재생코멘드를 순차 판독하여 실행한다. 재생코멘드가 MOVE 명령인 경우에는, 교시위치 출력처리부(506)에 교시위치저장부(504)로부터 해당하는 파라미터를 출력하여, 서보전처리부(507)에 전송한다.

서보전처리부(507)는 코멘드인터프리터부(505)로부터 주어진 목표속도로 각 관절이 동작하도록 각도의 보간연산을 행하고, 서보제어부(508)에 각도목표치를 출력한다. 서보제어부(508)는 현재위치연산부(50l)에서 연산된 현재위치 데이터와, 서보전처리부(507)로부터 출력되는 각도목표치를 기초로, 일반적인 피드백제어를 행하여, 비례전자밸브(51)를 구동하기 위한 구동전류를 출력한다. 이에 따라 콘트롤밸브(52)가 제어되어 액츄에이터(53)에 소정의 압유가 공급되어 자동운전셔블본체(1)의 각 관절이 구동된다.

한편 위치결정 정밀도연산부(510)는 각 교시위치에 있어서 주어진 위치결정 정밀도에 따른 각 관절에 대한 위치결정 정밀도를 위치결정 기준치저장부(509)에 저장되어 있는 기준치에 의거하여 연산한다.

여기서 서보전처리부(507)에 있어서의 보간연산이 최종목표위치(예를 들어 MOVE P2의 경우에는 P2)에 도달하고, 그 최종목표 위치데이터가 서보제어부(508)에 출력되면, 위치결정 판정부(511)는 서보전처리부(507)로부터의 지령에 의하여 각 관절의 현재위치가 위치결정 정밀도연산부(510)에 의하여 연산된 각 관절의 위치결정 정밀도에 의거하여 설정된 위치결정 범위내에 도달하였는 지의 여부를 판정한다. 판정결과, 각 관절이 위치결정범위내에 도달하고 있지 않는 경우에는, 서보전처리부(507)는 상기한 최종목표위치를 서보제어부(508)에 출력을 계속한다. 또 각 관절이 소정의 위치결정범위내에 도달한 경우는, 서보전처리부(507)는 최종목표위치의 출력을 종료하고, 교시위치(P2)와 교시위치 출력처리부(506)로부터 출력되는 다음 교시위치(P3)사이의 보간연산을 행하여 자동운전의 동작을 속행한다.

다음에 굴삭시의 자동운전셔블본체(1)의 동작을 도 6∼도 7을 사용하여 설명한다.

여기서 도 6은 부움(12)의 회전중심을 원점 O 으로 하는 자동운전셔블본체 (1)의 각 관절의 치수 및 각도를 나타내는 도면이며, G는 자동운전셔블본체(1)의 접지면, Lbm은 부움길이, Lam은 아암길이, Lbk는 버킷길이, θsw는 선회체(11)가 주행체(10)와 이루는 각도, θbm은 수평축(X)과 부움(12)이 이루는 각도, θam은 부움(12)과 아암(13)이 이루는 각도, θbk는 아암(13)과 버킷(14)이 이루는 각도이다.

도 7은 상기 원점 O 을 중심으로 하는 자동운전셔블본체의 굴삭개시위치 (P1), 굴삭중간위치(P2) 및 굴삭종료위치(P3)를 나타내는 도면이며, θam P1은 P1에 있어서의 아암각도, θam P2는 P2에 있어서의 아암각도, θam P2 PAC는 P2에 있어서의 아암에 대한 위치결정범위를 나타낸다.

재생동작에 있어서의 동작순서는 P1 →P2 →P3의 순으로 행하여지고, P1 →P2의 동작은 아암크라우드만의 동작으로 한다.

처음에 P1 로부터 P2에 대한 동작은, 도 3도에 나타내는 코멘드인터프리터부 (505)에 의하여 재생코멘드저장부(503)에 저장되어 있는 이하의 코멘드가 서보전처리부(507)에 출력된다.

V = 90 (1)

PAC = 0 (2)

MOVE P2 (3)

여기서 (1)식의 V는, 상기한 바와 같이 속도를 나타내는 코멘드이며, 이 경우 아암의 최대속도에 대한 90%의 속도로 동작하도록 서보전처리부(507)에 있어서 보간연산이 행하여진다. 또 (2)식의 PAC는 상기한 바와 같이 굴삭중간위치(P2)에 있어서의 위치결정 정밀도를 나타내는 코멘드이며, 선회체, 부움, 아암 및 버킷의 각각의 관절의 위치결정정밀도는 위치결정 정밀도연산부(510)에 있어서, 각 교시위치(P1, P2, P3···)에 있어서의 위치결정 정밀도치(PAC)와 위치결정 기준치저장부(509)에 저장되어 있는 선회체, 부움, 아암 및 버킷의 각 관절의 위치결정 기준치(θswPAC, θbmPAC, θamPAC 및 θbkPAC)에 의거하여 연산된다.

여기서 예를 들어 PAC = 100의 경우에는, P2에 있어서의 아암에 대한 위치결정 정밀도(θamPAC)는

θamP2PAC = {1 + (100-PAC)/10} θamPAC

= θamPAC (4)

로서 계산되고, PAC = 50의 경우는,

θamP2PAC = {1 + (100-PAC)/10} θamPAC

= 6 θamPAC (5)

로서 계산되고, PAC = 0의 경우는,

θamP2PAC = {1 + (100-PAC)/10} θamPAC

= 11 θamPAC (6)

으로서 계산된다.

단, 본 실시형태에서는 PAC = 0의 경우는, 서보전처리부(507)에 있어서의 보간연산이 최종목표위치(P2)에 도달한 경우는, 위치결정판정부(511)에 있어서의 판정을 행하지 않고, 즉 각 관절의 현재위치가 P1 과 P2 사이의 어느 위치에 있는 지를 묻지 않고, 즉시 다음 P2 로부터 P3으로의 보간연산으로 이행한다.

또한 본 실시형태에서는 각 관절의 위치결정정밀도를, 위치결정정밀도와 위치결정기준치을 상기 식(4) ∼ (6)의 관계를 이용하여 구하였으나, 이와 같은 관계식을 사용하지 않고서 임의로 설정하여도 상관없다. 또한 다른 관절의 위치결정 정밀도(θbmP2PAC, θamP2PAC 및 θbkP2PAC)도 θamP2PAC와 같이 구해진다.

통상은 서보전처리부(507)에 있어서 최종목표위치가 서보제어부(508)에 출력되면, 연산된 각 관절의 위치결정정밀도에 의거하여 위치결정판정부(511)에 있어서 자동운전셔블본체가 위치결정범위에 도달하였는 지의 여부가 판정된다. 결국 최종목표치가 출력되더라도 부움, 아암, 버킷 등의 각 관절은 그 최종목표위치보다 늦게 추종하고 있다. 그 때문에 예를 들어 아암에 있어서는 PAC = 50의 경우, (5) 식으로부터, θamP2 ±6 θamP2PAC의 위치결정범위에 도달하였는 지의 여부가 판정된다. 도달하지 않은 경우는, 서보전처리부(507)는 최종목표위치를 서보제어부 (508)에 출력을 계속하고, 자동운전셔블본체(1)의 각 관절은 최종목표위치를 향하여 동작을 계속한다. 자동운전셔블본체(1)의 각 관절이 상기한 위치결정범위내에 도달한 경우는, 최종목표위치의 출력은 종료하고, 굴삭중간위치(P2)로부터 다음 굴삭종료위치(P3)사이의 보간연산을 개시하여 보간된 새로운 목표치가 출력되어 각 관절은 그 새로운 위치를 향하여 이동하기 개시한다.

본 실시형태에서는 굴삭개시위치(P1)로부터 굴삭중간위치(P2)를 향할 때는, 암석 등에 의하여 큰 굴삭저항을 받아 굴삭중간위치(P2)에 도달하는 것이 어렵게 될 가능성을 고려하여 굴삭중간위치(P2)에 있어서의 위치결정정밀도를 예를 들어PAC = 0으로 설정하고 있다. 그 결과 서보전처리부(507)가 최종목표위치(P2)를 출력하면 즉시 다음 P2로부터 P3에 대한 보간연산으로 이행하여, 각 관절은 보간된 새로운 목표치를 향하여 이동하기 개시하도록 동작하기 때문에, 쓸데없이 목표위치 (P2)를 추종한 나머지 암석 등의 장해물의 저항을 받아 굴삭이 정체하는 등의 사태를 회피할 수 있어, P1 →P2 →P3의 동작을 정지하지 않고 원활하게 동작시킬 수 있다.

또 본 실시형태에서는 굴삭종료위치(P3)에서는 하물넘침을 방지하기 위하여 PAC = 80로하고 버킷의 안아넣음 자세를 높은 정밀도로 지정하고 있다. 또 크러셔호퍼상에서의 방토시와 같이 충분한 위치결정이 필요한 경우에는, 위치결정정밀도 (PAC)의 값을 크게 함으로써 위치결정범위를 좁게 하여 충분한 정밀도로의 위치결정을 가능하게 하고 있다.

여기서 자동운전 콘트롤러(50)의 각 교시위치(여기서는 교시위치 P1로부터 교시위치 P3)에 있어서의 재생동작의 처리순서를 도 8에 나타내는 플로우차트를 사용하여 설명한다.

처음에 도시 생략하였으나, 서보전처리부(507)로부터 최종목표위치(P1)를 출력한 후, 각 관절이 위치결정 판정부(511)에 있어서 위치결정범위에 도달하고 있다고 판정하면, 스텝 1에 있어서, 재생코멘드저장부(503)로부터 교시위치(P2)에 대한 재생코멘드, V = 90, PAC = 0 및 MOVE P2가 출력된다. 다음에 스텝 2에서 위치결정 정밀도연산부(510)에 있어서 각 관절에 대한 위치결정 정밀도가 연산된다. 이어서 스텝 3에 있어서 서보전처리부(507)에 있어서 P1 에서 P2사이의 보간연산이행하여지고, 스텝 4에 있어서 보간연산에 의하여 얻어진 목표위치를 서보제어부 (508)로 출력하여 서보제어에 의하여 각 관절을 동작시킨다. 다음에 스텝 5에 있어서 스텝 3에 있어서의 보간연산의 결과가 출력된 목표위치의 최종목표위치(P2) 가 출력되었는 지의 여부가 판정된다. 여기서 보간연산된 목표위치가 최종목표위치에 도달하지 않은 경우는 스텝 4로 되돌아가 보간된 목표위치로서 최종목표위치 (P2)가 출력될 때까지 서보제어부(508)에 출력된다. 서보제어부(508)에 최종목표위치가 출력되면, 스텝 6에 있어서 교시위치(P2)에 있어서의 위치결정 정밀도(PAC)가 임의로 설정된 소정치(S)보다 큰지의 여부가 판정된다. 위치결정 정밀도(PAC)가 소정치(S)보다 큰 경우는, 스텝 7에 있어서 스텝 2에서 연산된 각 관절의 위치결정 정밀도에 의거하여 각 관절이 최종목표위치(P2)의 소정의 위치결정 범위내에 도달하였는 지의 여부가 판정된다. 결국 각 관절이 θswP2 ± θswP2PAC, 또 θbmP2 ±θbmP2PAC, 또 θamP2 ±θamP2PAC, 또 θbkP2 ±θbkP2PAC의 범위내에 도달하였는 지의 여부가 판정된다. 각 관절이 최종목표위치(P2)의 소정의 위치결정범위에 도달하지 않았을 때는 각 관절이 최종목표위치(P2)의 소정의 위치결정범위에 도달할 때까지 스텝 7의 처리를 반복한다. 각 관절이 최종목표위치(P2)의 소정의 위치결정범위에 도달하였을 때는, 스텝 8로 이행한다. 또 스텝 6에 있어서, 위치결정정밀도(PAC)가 소정치(S)보다 작은 경우, 예를 들어 스텝 1에 나타내는 바와 같이 PAC = 0 으로 설정되어 있는 경우는, 스텝 7에 있어서의 위치결정범위로의 도달의 판정은 하지 않고, 스텝 8로 이행하여 다음 교시위치(P3)에 있어서의 재생코멘드를 즉시 출력한다. 이후는 스텝 1이후의 처리순서와 같은 처리를 반복하여재생동작을 속행한다.

상기와 같이 본 실시형태에 의하면, 굴삭시에 있어서, 굴삭중간위치(P2)에 있어서의 자동운전셔블의 각 관절의 위치결정 정밀도를 낮게(PAC= 0)설정하여, 서보전처리부(507)가 보간연산의 결과, 최종목표위치(P2)를 출력하면, 추종동작하고 있는 각 관절이 굴삭개시위치(P1)와 굴삭중간위치(P2)의 어떠한 위치에 있더라도 최종목표치(P2)를 향하여 서보제어되는 일 없이, 즉시 굴삭중간위치(P2)와 굴삭종료위치(P3)사이의 새로운 보간연산된 목표위치를 향하여 각 관절은 서보제어된다. 그 때문에 예를 들어 굴삭개시위치(P1)와 굴삭중간위치(P2)사이에 암석 등의 굴삭저항이 큰 장해물이 있더라도, 굴삭중간위치(P2)로부터 굴삭종료위치(P3)를 향하는 방향을 굴삭개시위치(P1)로부터 굴삭중간위치(P2)를 향하는 방향으로부터 벗어나게 할 수 있어 자동운전셔블본체(1)는 자동적으로 상기 장해물을 회피하여 재생동작을 정체하지 않고 계속시킬 수 있다.

또 본 실시형태에 의하면, 굴삭개시위치(P1)와 굴삭중간위치(P2)사이가 모래 등의 굴삭저항이 작은 굴삭물의 경우는, 서보전처리부(507)가 보간연산의 결과, 최종목표위치(P2)를 출력한 시점에서 추종동작하고 있는 각 관절은 굴삭개시위치(P1)와 굴삭중간위치(P2)사이중 어느 한 위치에 있으나, 굴삭저항이 작으면, 각 관절의 지연이 적기 때문에, 각 관절의 현재위치가 최종목표위치(P2)에 근접한 위치에 있게 되어 교시위치(P1, P2, P3···)를 따라 굴삭정밀도가 높은 굴삭을 행하게 할 수 있다.

다음에 본 발명의 제 2 실시형태를 도 9 및 도 11을 사용하여 설명한다.

도 9는 도 3에 나타내는 자동운전 콘트롤러(50)의 본 실시형태에 관한 기능구성의 상세를 나타내는 블럭도이다.

509는 코멘드 인터프리터부(505)로부터 지령을 받아 소정시간 카운트를 행하여 코멘드 인터프리터부(505)에 응답하는 타이머이다. 그 밖의 구성은 도 3에 나타내는 같은부호의 것과 동일하기 때문에 설명을 생략한다.

도 10은 도 3에 나타내는 재생코멘드저장부(503)에 저장되는 본 실시형태에 관한 재생코멘드의 일예를 나타내는 도면이다.

상기 도면에 있어서, PAC(positional accuracy)는 먼저 설명한 바와 같이 이동의 위치결정 정밀도를 지정하는 코멘드이나, 여기서는 PAC = 0으로 하여, 굴삭작업이 원활하게 진행되도록 위치결정 정밀도를 작게 하여 목표위치와 현재위치에 큰 차이가 있더라도 이동의 완료를 할 수 있도록 하고 있다.

WAIT 는 소정시간의 대기를 지령하는 코멘드이며, 교시위치데이터(P3)가 서보전처리부(507)로부터 서보제어부(508)에 출력한 후, 그 출력정보가 코멘드 인터프리터부(505)에 전달되고, 코멘드 인터프리터부(505)는 WAIT 코멘드가 설정되어 있으면, 타이머(509)에 그 WAIT 코멘드로 지정되는 설정시간을 출력하고, 타이머 (509)는 그 설정시간경과후, 완료회신을 코멘드 인터프리터부(509)에 출력한다. 완료회신이 나오면 코멘드 인터프리터부(509)는 서보전처리부(507)에 각 교시된 목표위치데이터(P3)와 목표위치데이터(P4)사이의 보간된 목표위치데이터를 서보전처리부(507)로부터 서보제어부(508)에 출력하여 자동운전셔블본체(1)를 목표위치데이터(P4)를 향하여 이동하도록 서보제어한다. 설정시간은 경부하상태 또는 무부하상태에서 서보전처리부(507)로부터 교시된 목표위치데이터를 출력하고 나서 자동운전셔블본체(1)가 대강 그 목표위치데이터의 목표위치에 도달하기까지의 시간으로 설정한다. 또한 그 밖의 코멘드는 도 5에 나타내는 것과 동일하기 때문에 설명을 생략한다.

다음에 본 실시형태에 관한 자동운전셔블본체(1)의 암석 등의 장해물로부터의 회피동작을 도 11을 사용하여 설명한다.

도 11(a)는 PAC ≠0의 경우의 버킷선단의 목표위치 및 그 궤적을 나타내는 도, 도 11(b)는 PAC = 0의 경우의 버킷선단의 목표위치 및 그 궤적을 나타내는 도,도 11(c)는 PAC = 0, WAIT 있음의 경우의 버킷선단의 목표위치 및 그 궤적을 나타내는 도면이다. 여기서, (Px, Px + 1, Px + 2)는 각각 교시위치저장부(53)에 저장된 교시위치데이터에 의거하는 목표위치, (p1, p2, p3, ···)는 교시위치데이터에 의거하여 산출되어 보간된 목표위치, (pl', p2', p3',···)는 실제로 버킷선단이 통과한 위치를 나타낸다.

처음에 서보전처리부(507)가 각도센서(111∼114), 현재위치연산부(501), 서보제어부(508)를 거쳐 현재위치데이터(Px)를 입수하여 유지한다. 이어서 교시위치출력처리부(506)로부터 목표가 되는 교시위치데이터(Px + 1)가 판독되고, 여기서 양자의 차분(C)의, 예를 들어 1/8의 차분을 산출하여, 위치데이터(Px) + 차분(C/8)의 위치데이터를 서보제어부(508)에 출력한다. 다음에 서보전처리부(507)는 위치데이터(Px) + 차분(2C/8)을 서보제어부(508)에 출력한다. 이와 같은 처리를 반복하여 위치데이터(Px) + 차분(C)(= 교시위치데이터 Px + 1)을 서보제어부(508)에 출력한다.

그런데 실제의 서보제어에서는 서보제어부(56)로부터 목표가 되는 이동지령이 비례전자밸브(51)에 출력되어도 예를 들어 버킷선단은 늦게 추종한다. 그 때문에 도 11(a)에 나타내는 바와 같이, PAC가 제로이외의 소정의 값으로 설정되어 있는 경우는, 목표위치(Px + 1)가 서보제어부(508)로부터 출력되더라도 버킷선단의 현재위치가 아직 Px 와 Px + 1사이중 어느 한 위치에 있는 경우는, 목표위치(Px + 1)를 향하여 서보제어된다. 버킷선단이 이동하여 PAC의 소정의 값에 대응하는 도 11(a)에 나타내는 원내에 도달하면, 이제는 Px + 1를 목표위치로 하는 일 없이, 산출되어 보간된 목표위치(p1)를 목표로서 서보제어가 행하여진다.

그러나 이 경우는 PAC의 값을 적절한 값으로 설정함으로써 재생동작을 정밀도좋게 실행할 수 있으나, 도 11(a)에 있어서 목표위치(Px + 1)가 출력되는 시점에서 버킷선단의 현재위치가 아직 Px 와 Px + 1사이중 어느 한 위치에 있어 아직 원내에 도달하지 않은 상태에 있어서, 버킷이 암석 등의 장해물에 닿아 이동할 수 없게 된 경우에도, 다시 버킷을 목표위치(Px + 1)를 향하여 이동시키고자 하여, 버킷이 그 점에서 정체하여 장해물을 회피할 수 없는 경우가 있다.

다음에 도 11(b)에 나타내는 바와 같이, PAC의 값이 제로로 설정되어 있는 경우는, 교시된 목표위치(Px + 1)가 서보제어부(508)로부터 산출된 시점에서 버킷선단의 현재위치가 아직 Px 와 Px + 1사이중 어느 한 위치에 있어도 목표위치(Px + 1)와 다음목표위치(Px + 2)사이의 보간처리가 개시되어, 순차로 보간된 목표위치 (p1, p2,···)가 설정된다. 그 때문에 버킷선단은 목표위치(Px + l)를 향하는일 없이, 보간된 목표위치(p1, p2,···)를 향하여 서보제어되게 된다. 그 때문에 PAC가 제로로 설정되는 경우는, 도 11(a)의 경우와 같이, PAC의 값으로 결정되는 소정의 원내에 도달할 때까지 목표위치(Px + 1)를 향하도록 서보제어되지 않기때문에, 버킷이 암석 등의 장해물에 닿아 이동곤란하게 된 경우에도 목표위치(p1, p2,···)로 변경되어, 통과점(p1', p2', p3', ···)을 통과하여, 암석 등의 장해물을 회피할 수 있다.

그러나 이 경우 PAC를 제로로 설정함으로써 상기한 바와 같이, 굴삭시 암석 등의 장해물을 회피하는 것은 할 수 있으나, 도시하는 바와 같이 암석 등의 장해물의 유무에 관계 없이, 원래 통과해야 할 목표위치(Px + 1), 이어서 보간된 목표위치(p1, p2,···)를 통과하지 않고 정밀도가 좋은 작업을 행하게 할 수 없다.

그래서 본 실시형태에서는 이와 같은 암석 등의 장해물과 충돌할 가능성이 있는 경우는 도 11(c)에 나타내는 바와 같이, PAC = 0, WAIT의 코멘드를 설치한다. 그 결과, 목표가 되는 목표위치(Px + 1)가 서보제어부(508)로부터 출력되는 시점에서 버킷선단의 현재위치가 아직 Px와 Px + l 사이중 어느 한 위치(위치 A)에 있는 경우는, 다음목표위치를 설정하기 위하여 목표위치(Px + 1)와 다음목표위치(Px + 2)사이의 보간처리를 개시하는 일 없이 WAIT에서 설정되는 소정시간, 목표위치(Px + 1)를 목표점으로서 유지한다. 그동안 버킷은 목표위치(Px + 1)를 향하여 이동하여 소정시간경과후(위치 B)에, 목표위치(Px + 1)와 다음목표위치(Px + 2)사이의 보간처리를 개시하여 보간된 목표위치(p1, p2,···)를 설정한다. 이 시점으로부터 버킷선단은 목표위치(Px + 1)를 향하는 일 없이, 순차로 보간된 목표위치(p1, p2,···)를 향하여 서보제어된다.

이와 같이 본 실시형태에 의하면, 교시된 목표위치(Px + l)가 출력되는 시점에서 버킷선단의 현재위치가 아직 Px와 Px + 1사이중 어느 한 위치에 있는 경우는, 즉시 다음목표위치의 보간처리를 개시하는 일 없이 소정시간 기다리고 나서 보간처리를 개시하고, 그동안 버킷을 목표위치(Px + 1)를 향하도록 서보제어하도록 하였기 때문에, 암석 등의 장해물이 없는 경우는 목표위치(Px + 1)에 근접한 위치를 통과하여 작업을 시킬 수 있어 정밀도 좋은 재생동작을 시킬 수 있다. 또 버킷이 암석 등의 장해물에 닿아 이동할 수 없게 된 경우에도 소정시간이 지나면, 목표위치가 목표위치(Px + 1)로부터 보간된 목표위치(p1, p2,···)로 변경되어, 암석 등의 장해물을 회피할 수 있다.

다음에 본 발명의 제 3 실시형태에 관한 쇄석처리시스템을 도 12 내지 도 15를 사용하여 설명한다.

도 12는 본 실시형태에 관한 쇄석처리시스템의 전체구성 및 그 작업형태를 나타내는 도면이다.

상기 도면에 있어서, 1은 제 1 및 제 2 실시형태에서 사용되었던 것 같은 포클레인타입의 자동운전셔블본체이다.

2는 채석(21)을 일시적으로 쌓은 스톡야드로, 스톡야드(2)는 자동운전셔블본체(1)의 설치장소의 근방에 배치된다. 스톡야드(2)는 자동운전셔블본체(1)의 설치장소에서 떨어진 쪽에 경사각을 가지고 형성된 제 1 안내면(22)과, 자동운전셔블본체(1)의 설치장소측으로 경사각을 가지고 형성된 제 2 안내면(23)과, 제 1 안내면(22)과 제 2 안내면(23)사이에 형성한 바닥부(24)로 구성되고, 바닥부(24)는 자동운전셔블본체(1)의 설치장소면보다도 아래쪽에 형성된다. 제 1 안내면(23) 및 제 2 안내면(22)과는 바닥부(24)로부터 위쪽을 향함에 따라 끝이 넓어지도록 형성되어 있고, 또한 제 1 안내면(23)은 자동운전셔블본체(1)의 설치장소면보다도 위쪽으로 연장되어 있다. 또 제 1 안내면(23)의 경사각도는, 그 위쪽의 연장부, 즉 채석 (21)의 공급부(25)로부터 방출되는 채석(21)이 바닥부(24)에 퇴적되는 것 같은 각도로 설정하는 것이 바람직하다. 또한 제 2 안내면(22)의 경사각도는, 채석떠내기작업의 효율면에서, 자동운전셔블본체(1)의 버킷(14)에 의하여 떠내어진 후의 채석이 바닥부(24)로 되돌아가는 것 같은 각도에 설정하는 것이 바람직하다.

6은 스톡야드(2)를 구성하는 제 1 안내면(23)의 연장부, 즉 채석(21)의 공급부(25)에 침입하는 트럭등의 채석운반기이며, 채석운반기(6)는 다른 개소의 지산(地山)을 무너뜨려 생성된 채석을 운반하기 위한 베셀(61)을 구비하고 있다. 채석운반기(6)는 이것에 탑승한 오퍼레이터에 의하여 운전되어 베셀(61)에 쌓아진 채석을 공급부(25)에 있어서, 베셀(61)의 경사이동에 의하여 채석을 스톡야드(2)에 방출한다.

3은 자동운전셔블본체(1)의 근방에 배치한 크러셔이며, 크러셔(3)의 이상상태를 검출하여 이상상태 검출신호를 출력하는 이상상태 검출부(35)와, 안테나(37)를 구비하고 있다. 그 밖의 구성은 도 1에 나타내는 같은 부호의 것과 동일하다.

도 13은 본 실시형태에 관한 쇄석처리 시스템의 제어기구의 개요를 나타내는 블럭도이다. 그 밖의 구성은 도 2에 나타내는 같은 부호의 것과 동일하다.

419는 자동운전셔블의 동작이상상태, 정상운전상태, 교시조작상태 등의 해당 쇄석처리시스템의 각종 상태를 표시하는 표시부이다.

7은 크러셔(3)의 탑재장치를 나타내고, 36은 조작박스(4)에 이상상태 검출신호를 송신하는 무선장치, 38은 이상상태가 검출되었을 때는 이상신호의 송신을 지령하는 코멘드생성부이다.

다음에 본 실시형태에 관한 쇄석처리시스템의 동작을 도 12 및 도 13을 사용하여 설명한다.

도 12에 나타내는 바와 같이, 스톡야드(2)에는 채석운반기(6)에 의하여 채석이 방출된다. 이 채석운반기(6)에 의한 채석방출시기는, 자동운전셔블본체(1)의 버킷(14)에 의한 채석(21)의 떠내기동작과 일치하지 않도록 행하여진다. 채석운반기(6)에 의하여 방출된 채석은, 스톡야드(2)를 구성하는 제 1 안내면(23)을 따라 낙하하여 바닥부(24)에 퇴적된다. 자동운전셔블본체(1)는 조작박스(4)로부터의 기동지령을 수신함으로써 미리 기억한 교시동작에 따라 교시동작을 재생한다. 즉 버킷(14)에 의하여 스톡야드(2)내의 채석(21)을 떠내고, 이 상태로 선회체(11)를 선회하여 버킷(14)을 크러셔(3)의 호퍼(31)상에 위치시키고, 다음에 버킷(14)을 회전시켜 버킷(14)내의 채석을 호퍼(31)에 방출하고, 다시 선회체(11)를 선회시켜 버킷(14)을 스톡야드(2)로 이동시켜 채석(2l)을 떠내는 동작을 반복한다.

크러셔(3)의 호퍼(31)에 투입된 채석(21)은, 파쇄후 컨베이어(33)에 의하여 쇄석(34)으로서 방출된다. 쇄석(34)은 그 외에 준비된 운반기에 의하여 반출된다.

쇄석의 생성작업에 있어서, 자동운전셔블본체(1)의 버킷(14)에 의하여 스톡야드(2)내의 채석(21)을 떠냈을 때, 버킷(14)으로부터 흘러 넘친 채석(21) 및 자동운전셔블본체(1)측으로 밀어낸 채석(21)은, 스톡야드(2)를 구성하는 제 2 안내면 (22)에 의하여, 바닥부(24)측으로 복귀된다. 그 결과 스톡야드(2)의 바닥면 (24)에는 채석(21)이 한 개소로 치우쳐 퇴적하는 것이 없기 때문에, 자동운전셔블본체 (1)의 버킷(14)에 의한 떠내기 작업효율을 향상시킬 수 있다.

또 스톡야드(2)내에의 채석(21)의 투입위치는, 자동운전셔블본체(l)의 설치위치보다도 떨어진 위치에 설정하고 있기 때문에, 채석운반기(6)와 자동운전셔블본체(1)의 접촉을 걱정할 필요가 없다. 그 결과 채석(21)을 스톡야드(2)내에 안전하고 또한 효율좋게 공급할 수 있다.

또한 크러셔(3)에 이상이 발생한 경우에는 그 이상상태 검출부(35)로부터의 검출신호가 조작박스(4)에 송신되기 때문에, 조작박스(4)에서는 이 이상상태를 표시부(419)에 표시함과 동시에, 크러셔(3)에 정지지령을 송신한다. 그 결과 크러셔 (3)의 이상도 일원적으로 관리할 수 있어 쇄석생성을 안정되고 효율적으로 할 수 있다.

도 14는 본 실시형태에 관한 도 12의 것과 다른, 다른 쇄석처리시스템의 전체구성 및 그 작업형태를 나타내는 도면이다.

또한 상기 도면에 있어서, 도 12에 나타내는 부호와 같은부호의 개소는 동일개소를 나타낸다.

이 쇄석처리시스템이 도 12에 나타낸 것과 다른점은, 스톡야드(2)를 구성하는 제 2 안내면(22)과 자동운전셔블본체(1)의 설치면과의 교점부근에 자동운전셔블본체(1)의 설치면측으로의 채석(21)의 이동을 억지하는 채석이동 억지부재(26)를 설치한 데 있다.

이 쇄석처리시스템에서는 자동운전셔블본체(1)의 버킷(14)은 채석이동 억지부재(26)를 회피하여 이동하도록 동작교시된다. 또 이 쇄석처리시스템에 의하면, 스톡야드(2)를 자동운전셔블본체(1)의 설치면보다 충분히 낮게 설치할 수 없는 경우에 유효함과 동시에, 전번의 쇄석처리시스템과 마찬가지의 효과를 가질 수 있다.

또한 상기 각 쇄석처리시스템에 있어서, 스톡야드(2)를 구성하는 제 2 안내면(22)은 경사각을 가지고 형성하였으나, 대략 수직하게 형성하여도 좋다.

도 15는 본 실시형태에 관한 도 12 및 도 14에 나타내는 것과 다른, 다른 쇄석처리시스템의 전체구성 및 그 작업형태를 나타내는 도면이다.

또한 상기 도면에 있어서, 도 12에 나타내는 부호와 같은 부호의 개소는 동일개소를 나타낸다.

이 쇄석처리시스템이 도 12 및 도 14에 나타내는 쇄석처리시스템과 다른 점은 자동운전셔블본체(1)로서 로딩셔블타입의 것을 사용하고, 스톡야드(2)를 구성하는 바닥부(24)의 저면과 자동운전셔블본체(1)의 설치면을 대략 동일면으로 한 데 있다.

이 쇄석처리시스템에서는 자동운전셔블본체(1)가 로딩셔블타입이기 때문에, 스톡야드(2)의 바닥부(24)의 바닥면과 자동운전셔블본체(1)의 설치면을 대략 동일면에 배치하여도 채석(21)을 효율적으로 떠낼 수 있다.

또 상기 각 쇄석처리시스템에서는 크러셔(3)를 자동운전셔블본체(1)의 설치면보다도 아래쪽에 설치하고 있으나, 크러셔(3)를 자동운전셔블본체(1)의 설치면과 거의 동일면에 설치하는 것도 가능하다.　

상기와 같이 본 발명의 자동운전셔블은 자동운전콘트롤러에 유압셔블의 각 교시위치마다 설정된 위치결정 정밀도에 의거하는 소정의 교시위치범위내로의 도달을 판정하는 위치결정 판정수단을 설치하고, 그 유압셔블이 상기 소정의 교시위치범위내에 도달하였다고 판정되었을 때는 다음의 교시위치를 목표위치로서 출력하도록 하였기 때문에, 각 교시위치마다 위치결정 정밀도는 임의로 설정되어 있기 때문에, 굴삭이나 방토의 각 작업위치에 따라 굴삭정밀도를 제어할 수 있기 때문에, 높은 정밀도로 또한 작업효율이 높은 자동운전을 행하게 할 수 있다. 또, 본 발명의 자동운전셔블에서는 자동운전콘트롤러는 굴삭개시로부터 굴삭종료사이의 재생동작시에 있어서, 교시위치를 목표위치로서 출력한 후, 위치결정 판정수단에 의한 판정을 행하는 일 없이 다음 교시위치에 의거하는 목표위치를 출력하도록 하였기 때문에, 굴삭시의 굴삭저항의 크기에 따라 굴삭궤적을 자동적으로 변경할 수 있기 때문에, 암석 등의 굴삭저항이 큰 장해물에 대한 충돌에 의한 굴삭의 정체를 방지할 수 있어 효율좋은 굴삭을 행하게 할 수 있다.

또, 본 발명의 자동운전셔블은 자동운전 콘트롤러에 굴삭개시로부터 굴삭종료사이의 재생동작에 있어서, 교시된 교시점을 목표위치 데이터로서 출력한 후, 소정시간 경과하고 나서 다음의 목표위치 데이터를 출력시키기 위한 지연수단을 설치하였기 때문에, 암석 등의 장해물이 없는 경우는 교시된 목표위치에 근접한 위치를통과시킬 수 있어 정밀도 좋은 굴삭작업을 행하게 할 수 있다. 또 암석 등의 장해물에 닿아 이동할 수 없게 된 경우에도 소정시간 지나면, 자동운전셔블이 이동해야할 목표위치가 다음 목표위치로 변경되어 장해물을 회피할 수 있어 쓸데없는 회피동작을 하는 일 없이 굴삭작업을 계속할 수 있다. 또, 본 발명의 자동운전셔블은, 상기 각 효과를 가지기 때문에, 종래와 같이 각종 센서를 필요로 하지 않고, 또 자동운전콘트롤러에 대한 연산의 처리부담도 적다.

또 본 발명의 쇄석처리시스템은 채석을 스톡야드에 퇴적하고, 이 퇴적한 채석을 굴삭기에 의하여 떠넣도록 하였기 때문에, 채석처리작업을 안정되고 효율적으로 할 수 있다. 또 본 발명의 쇄석처리시스템은 채석을 굴삭기에 의하여 떠넣기 가능하게 퇴적시킬 수 있기 때문에, 채석을 퇴적하기 위한 작업이 불필요하게 되어 쇄석처리작업의 효율을 향상시킬 수 있다. 또 본 발명의 쇄석처리시스템은, 스톡야드에 채석을 퇴적하여 굴삭기에 의하여 퇴적된 채석을 떠넣어 크러셔에 방출하는 동작을 반복하여 크러셔로부터 쇄석을 생성하기 때문에, 쇄석처리작업의 효율을 향상시킬 수 있다.

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쇄석을 생성하는 쇄석처리시스템에 있어서,

채석이 반입되는 반입면보다 아래쪽으로 투하되는 채석을 저류하는 채석저류부와; 상기 반입면보다도 아래쪽에 설치되어 상기 채석저류부에 저류된 채석을 떠내어 배출하는 선회가능한 굴삭기와; 상기 굴삭기에 의하여 배출되는 채석을 파쇄하여 쇄석을 생성하는 크러셔를 구비하고, 상기 굴삭기의 설치면보다도 상기 크러셔의 설치면 쪽이 아래쪽에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 쇄석처리시스템.
쇄석을 생성하는 쇄석처리시스템에 있어서,

채석을 운반하는 채석운반기와, 상기 채석운반기에 의하여 반입되는 반입면보다 아래쪽으로 투하되는 채석을 저류하는 채석저류부와, 상기 반입면보다도 아래쪽에 설치되어 상기 채석저류부에 저류된 채석을 떠내어 배출하는 선회가능한 굴삭기와, 상기 굴삭기에 의하여 배출되는 채석을 파쇄하여 쇄석을 생성하는 크러셔를 구비하고, 상기 굴삭기의 설치면보다도 상기 크러셔의 설치면 쪽이 아래쪽에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 쇄석처리시스템.
쇄석을 생성하는 쇄석처리시스템에 있어서,

채석을 운반하는 채석운반기와, 상기 채석운반기에 의하여 반입되는 반입면보다 아래쪽으로 투하되는 채석을 저류하기 위한 채석저류부와, 상기 반입면보다도 아래쪽에 설치되어 상기 채석저류부에 저류된 채석을 떠내어 배출하는 작업을 자동운전하는 선회가능한 굴삭기와, 상기 굴삭기의 설치면보다도 아래쪽에 설치된 설치면에 설치되어, 상기 굴삭기에 의하여 배출되는 채석을 파쇄하여 쇄석을 생성하는 크러셔와, 상기 굴삭기의 자동운전을 원격조작제어하는 원격조작장치를 구비한 것을 특징으로 하는 쇄석처리시스템.
제 13항 내지 제 15항중 어느 한 항에 있어서,

상기 채석저류부의 바닥면이 상기 굴삭기의 설치면보다 아래쪽에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 쇄석처리시스템.
제 13항 내지 제 15항중 어느 한 항에 있어서,

상기 채석저류부의 바닥면이 상기 굴삭기의 설치면과 대략 동일면에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 쇄석처리시스템.
쇄석을 생성하는 쇄석처리시스템의 채석저류부에 있어서,

채석운반기에 의하여 반입되는 반입면보다 아래쪽으로 투하되는 채석을 저류하는 바닥부와, 상기 채석운반기에 의하여 투하되는 채석을 상기 바닥부에 안내하는 경사진 제 1 안내면과, 상기 반입면보다도 아래쪽에 설치되어 크러셔에 상기 채석을 이송하기 위한 굴삭기에 의한 상기 채석의 떠내기 후의 나머지의 채석이 상기 바닥부로 되돌아가도록 안내하는 경사진 제 2 안내면을 구비한 것을 특징으로 하는 쇄석처리시스템의 채석저류부.
제 18항에 있어서,

상기 바닥부의 바닥면이 상기 굴삭기의 설치면보다 아래쪽에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 쇄석처리시스템의 채석저류부.
제 13항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 채석저류부는, 채석을 저류하는 바닥부와; 채석운반기에 의하여 투하되는 채석을 상기 바닥부로 안내하는 경사진 안내면을 구비하는 것을 특징으로 하는 쇄석처리시스템.
쇄석을 생성하는 쇄석처리방법에 있어서,

채석운반기에 의하여 반입된 채석을 채석운반기의 반입면보다도 아래쪽에 바닥면을 가지는 채석저류부에 투하하는 공정과, 상기 채석저류부에 퇴적된 채석을 상기 반입면보다도 아래쪽에 설치된 굴삭기에 의하여 떠내어 상기 굴삭기보다도 아래쪽에 설치된 크러셔에 배출하는 공정과, 상기 크러셔에 의하여 상기 채석을 파쇄하여 쇄석을 생성하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 쇄석처리방법.