KR100547203B1 - Automatic flat work device and method of construction machinery - Google Patents
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Abstract
굴삭기의 붐, 아암, 버킷 등과 같은 다관절 작업장치를 이용하여 소정각도의 평탄작업을 하는 경우 운전자에 의해 작업각도를 설정한 후 아암 구동용 조이스틱만의 조작에 의해 작업할 수 있도록 한 것이다.When flattening a predetermined angle by using a multi-joint work device such as an boom, an arm, a bucket of an excavator, the work angle is set by the driver, and then the arm driving joystick can be operated.
바람직한 실시예에 의하면, 하부주행체; 하부주행체에 대해 선회가능하게 장착되는 상부선회체; 일단이 상기 상부선회체에 회동가능하게 고정되는 제 1 회동부재; 일단이 상기 제 1 회동부재 타단에 회동가능하게 고정되는 제 2 회동부재; 제 2 회동부재 타단에 회동가능하게 고정되는 버킷; 상기 상부선회체와 상기 제 1 회동부재사이에 설치되어 상기 상부선회체에 대한 상기 제 1 회동부재의 상대회전각을 검출하는 제 1 센서; 상기 제 1 회동부재와 상기 제 2 회동부재사이에 설치되어 상기 제 1 회동부재에 대한 상기 제 2 회동부재의 상대회전각을 검출하는 제 2 센서; 상기 제 2 회동부재와 상기 버킷사이에 설치되어 상기 제 2 회동부재에 대한 상기 버킷의 상대회전각을 검출하는 제 3 센서; 상기 상부선회체 소정위치에 설치되어 장비의 절대경사각을 검출하는 제 4 센서; 2방향으로 조작될 수 있도록 형성되어 사용자의 조작량에 비례하여 전기적 신호를 발생하는 전기식 조이스틱; 장비의 조작상태 및 조작방식에 관련된 정보를 사용자에게 제공하며 평탁작업시 평탄면의 각도를 설정해주는 스위치보드; 전기식 조이스틱, 스위치보드 및 센서들로부터 입력되는 신호에 따라 상기 작업장치로 작동유를 공급하는 유량제어밸브를 제어하여 사용자의 의도대로 상기 작업장치를 작동시키는 제어기를 구비하는 건설기계의 자동 평탄작업방법에 있어서: 사용자에 의해 평탄작업 스위치를 선택하는 경우 작업경사각은 0。로 셋팅되고 자동 평탄작업방향은 상기 제 2 회동부재 오무림방향으로 설정되는 자동평탄기능의 초기화가 실행되며, 사용자에 의해 작업각도를 입력하는 경우 입력된 각도를 기준으로 하여 상기 제 2 회동부재 구동용 조이스틱의 조작량에 따르는 작업속도를 가지고 상기 작업장치의 끝단이 설정된 경사면을 따라 평탄작업을 하게 되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 자동 평탄작업방법을 제공한다.According to a preferred embodiment, the lower running body; An upper swing body pivotally mounted relative to the lower travel body; A first rotating member whose one end is rotatably fixed to the upper pivot; A second rotating member whose one end is rotatably fixed to the other end of the first rotating member; A bucket rotatably fixed to the other end of the second pivot member; A first sensor installed between the upper pivot member and the first pivot member to detect a relative rotation angle of the first pivot member with respect to the upper pivot member; A second sensor disposed between the first rotating member and the second rotating member to detect a relative rotation angle of the second rotating member with respect to the first rotating member; A third sensor installed between the second pivot member and the bucket to detect a relative rotation angle of the bucket relative to the second pivot member; A fourth sensor installed at a predetermined position of the upper swing structure to detect an absolute tilt angle of the equipment; An electric joystick formed to be operated in two directions and generating an electrical signal in proportion to a user's manipulation amount; Switch board for providing the user with information related to the operation status and operation method of the equipment and setting the angle of the flat surface during flat work; In the automatic flat work method of a construction machine having a controller for operating the working device according to the user's intention by controlling the flow control valve for supplying the working oil to the working device in accordance with the signal input from the electric joystick, switchboard and sensors In the case of selecting the flat work switch by the user, the work inclination angle is set to 0 ° and the auto flat work direction is set to the second pivot member retracting direction. In the case of inputting the automatic operation of the construction machine characterized in that the work speed according to the operation amount of the joystick for driving the second pivot member on the basis of the input angle to the flat work along the inclined surface set the end of the working device Provides a flat working method.
이로 인해, 굴삭기와 같은 다관절 작업장치를 이용하여 소정각도의 평탄작업을 하는 경우 운전자에 의해 작업각도를 설정한 후 아암 구동용 조이스틱만의 조작으로도 작업이 가능하여 초보자도 용이하게 작업할 수 있어 작업성을 대폭적으로 향상시키며, 평탄작업의 정도를 높여 장비의 기능을 극대화시킬 수 있도록 한 이점을 갖는다.Therefore, when the flat work of a predetermined angle using a multi-joint work device such as an excavator, the work angle can be set by the driver and the operation can be performed only by the operation of the joystick for arm driving. It greatly improves workability and has the advantage of maximizing the function of equipment by increasing the degree of flat work.
Description
본 발명은 건설기계의 자동 평탄작업방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 굴삭기의 붐, 아암, 버킷 등과 같은 다관절 작업장치를 이용하여 소정각도의 평탄작업을 하는 경우 운전자에 의해 작업각도를 설정한 후 아암 구동용 조이스틱만의 조작에 의해 작업할 수 있도록 한 건설기계의 자동 평탄작업방법에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic flat work method of a construction machine, and more particularly, in the case of flat work of a predetermined angle by using a multi-joint work device such as an boom, an arm, a bucket of an excavator, The present invention relates to an automatic flat work method of a construction machine, which can be operated only by operation of a joystick for arm driving.
굴삭기에서와 같이, 붐, 아암, 버킷 등의 작업장치를 구비하는 중장비는 작업중 작업장치를 제어하기 위하여 수개의 조작레버 또는 페달을 조작하게 되므로 운전자의 피로도는 가중되는 것이다. 또한, 조작레버와 작업장치 사이의 상관관계가 적기 때문에 미 숙련된 초보자에게는 평탄작업이 대단히 어렵고, 수개의 조작레버를 고정도로 조작하기 위해서는 고도의 숙련기술이 요구되는 것이다.As in an excavator, heavy equipment equipped with a work device such as a boom, an arm, a bucket, and the like, increases the operator's fatigue since several manipulation levers or pedals are operated to control the work device during the work. In addition, since the correlation between the operation lever and the working device is small, it is very difficult for the unskilled beginner to work smoothly, and a high level of skill is required to operate several operation levers with high accuracy.
이와 같은 중장비의 특수성을 감안하여 작업장치의 조작장치를 실제로 제작하여 작업위치를 추종하는 장치가, 미국 특허 제4059196호, 일본 특허공개 소62-33944호, 일본 특허공개 평5-257551호에 각각 개시되어 있으나, 이들은 작업시 작업위치를 계속적으로 추종하여야 되므로 운전자는 불편하게 되며, 조작장치 또한 복잡하게 구성된 것이다.In view of the specificity of such heavy equipment, a device that actually manufactures an operation device for a work device and follows a work position is disclosed in US Patent No. 4059196, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-33944, and Japanese Patent Publication No. 5-257551, respectively. Although disclosed, they are inconvenient for the operator because the work position must be followed continuously, the operation device is also complicated.
또한, 기존의 수직평면에 설치되어 사용하는 조작장치를 수평평면에 설치하여 조작장치와 작업장치의 평면을 동일하게 하여 직관적인 작업이 실행되도록 한 장치가, 일본 특허공고 소58-22613호, 일본 특허공개 소59-131066호, 미국 특허 제5160239호 및 5424623호, EP0361666A1, 일본 실용공개 평4-134570호, 일본 특허공개 평3-275819호에 각각 개시되어 있으나, 이들 또한 기존의 장비 구조를 크게 변경하게 되므로 실제 장비에 적용하기에는 문제점이 있었다.In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-22613, Japan, in which an operation device installed on an existing vertical plane is installed on a horizontal plane so that an intuitive operation can be executed by making the plane of the operation device and the work device the same. Patent Publications No. 59-131066, US Patent Nos. 5160239 and 5424623, EP0361666A1, Japanese Utility Model Publication No. 4-134570, and Japanese Patent Publication Publication No. 3-275819, but these also greatly improve the existing equipment structure. Since it was changed, there was a problem to apply to the actual equipment.
한편, 아암 조이스틱을 사용하여 설정된 각도를 따라서 제어를 하는 경우, 조이스틱의 입력에 상관없이 일정한 속도로 제어를 하게 되므로 운전자의 의지가 반영이 되지 않거나, 조이스틱의 입력에 대하여 제어속도를 결정하여 제어초기 동작에서 큰 제어진동을 유발하게 되는 문제점을 갖는 것이다.On the other hand, when the control is performed along the set angle using the arm joystick, the control is performed at a constant speed regardless of the input of the joystick, so that the driver's will is not reflected or the control speed is determined for the input of the joystick. There is a problem that causes a large control vibration in the operation.
따라서, 본 발명의 목적은, 굴삭기와 같은 다관절 작업장치를 이용하여 소정각도의 평탄작업을 하는 경우 운전자에 의해 작업각도를 설정한 후 아암 구동용 조이스틱만의 조작으로도 작업이 가능하여 초보자도 용이하게 작업할 수 있고, 평탄작업의 정도를 높일 수 있도록 한 건설기계의 자동 평탄작업방법을 제공하는 것이다.Therefore, an object of the present invention, even when a beginner is flattened at a predetermined angle using an articulated work device such as an excavator, the operation angle is set by the driver and the operation can be performed only by the operation of the joystick for arm driving. It is to provide an automatic flat work method of a construction machine that can be easily worked, to increase the degree of flat work.
전술한 본 발명의 목적은, 하부주행체; 하부주행체에 대해 선회가능하게 장착되는 상부선회체; 일단이 상기 상부선회체에 회동가능하게 고정되는 제 1 회동부재; 일단이 상기 제 1 회동부재 타단에 회동가능하게 고정되는 제 2 회동부재; 제 2 회동부재 타단에 회동가능하게 고정되는 버킷; 상기 상부선회체와 상기 제 1 회동부재사이에 설치되어 상기 상부선회체에 대한 상기 제 1 회동부재의 상대회전각을 검출하는 제 1 센서; 상기 제 1 회동부재와 상기 제 2 회동부재사이에 설치되어 상기 제 1 회동부재에 대한 상기 제 2 회동부재의 상대회전각을 검출하는 제 2 센서; 상기 제 2 회동부재와 상기 버킷사이에 설치되어 상기 제 2 회동부재에 대한 상기 버킷의 상대회전각을 검출하는 제 3 센서; 상기 상부선회체 소정위치에 설치되어 장비의 절대경사각을 검출하는 제 4 센서; 2방향으로 조작될 수 있도록 형성되어 사용자의 조작량에 비례하여 전기적 신호를 발생하는 전기식 조이스틱; 장비의 조작상태 및 조작방식에 관련된 정보를 사용자에게 제공하며 평탄작업시 평탄면의 각도를 설정해주는 스위치보드; 전기식 조이스틱, 스위치보드 및 센서들로부터 입력되는 신호에 따라 상기 작업장치로 작동유를 공급하는 유량제어밸브를 제어하여 사용자의 의도대로 상기 작업장치를 작동시키는 제어기를 구비하는 건설기계의 자동 평탄작업방법에 있어서: 사용자에 의해 평탄작업 스위치를 선택하는 경우 작업경사각은 0。로 셋팅되고 자동 평탄작업방향은 상기 제 2 회동부재 오무림방향으로 설정되는 자동평탄기능의 초기화가 실행되며, 사용자에 의해 작업각도를 입력하는 경우 입력된 각도를 기준으로 하여 상기 제 2 회동부재 구동용 조이스틱의 조작량에 따르는 작업속도를 가지고 상기 작업장치의 끝단이 설정된 경사면을 따라 평탄작업을 하게 되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 자동 평탄작업방법을 제공함에 의해 달성된다.The above object of the present invention, the lower running body; An upper swing body pivotally mounted relative to the lower travel body; A first rotating member whose one end is rotatably fixed to the upper pivot; A second rotating member whose one end is rotatably fixed to the other end of the first rotating member; A bucket rotatably fixed to the other end of the second pivot member; A first sensor installed between the upper pivot member and the first pivot member to detect a relative rotation angle of the first pivot member with respect to the upper pivot member; A second sensor disposed between the first rotating member and the second rotating member to detect a relative rotation angle of the second rotating member with respect to the first rotating member; A third sensor installed between the second pivot member and the bucket to detect a relative rotation angle of the bucket relative to the second pivot member; A fourth sensor installed at a predetermined position of the upper swing structure to detect an absolute tilt angle of the equipment; An electric joystick formed to be operated in two directions and generating an electrical signal in proportion to a user's manipulation amount; A switch board providing information related to the operation state and operation method of the equipment to the user and setting the angle of the flat surface during the flat operation; In the automatic flat work method of a construction machine having a controller for operating the working device according to the user's intention by controlling the flow control valve for supplying the working oil to the working device in accordance with the signal input from the electric joystick, switchboard and sensors In the case of selecting the flat work switch by the user, the work inclination angle is set to 0 ° and the auto flat work direction is set to the second pivot member retracting direction. In the case of inputting the automatic operation of the construction machine characterized in that the work speed according to the operation amount of the joystick for driving the second pivot member on the basis of the input angle to the flat work along the inclined surface set the end of the working device By providing a flat working method.
바람직한 실시예에 의하면, 제어초기에 사용자에 의한 상기 조이스틱의 작업각도 입력이 급격한 경우 초기 조이스틱 조작시간의 경과에 비례하여 조작입력의 최대치를 제한하고, 설정된 소정시간 안에 설정최대치 이상으로 조작입력되는 경우 상기 설정최대치로 조작입력을 제한하게 된다.According to a preferred embodiment, when the operation angle of the joystick is suddenly input by the user in the initial stage of control, the maximum value of the operation input is limited in proportion to the elapse of the initial joystick operation time, and when the operation input is greater than or equal to the set maximum value within a predetermined time. The operation input is limited to the set maximum value.
바람직한 실시예에 의하면, 상기 제 2 회동부재를 구동시키는 실린더의 끝단에서 발생되는 기계적인 쿠션의 비선형성에 의한 제어진동을 방지하기 위하여 상기 실린더의 양끝단의 소정범위 내에서 비례적으로 제어입력을 제한한다.According to a preferred embodiment, the control input is proportionally limited within a predetermined range of both ends of the cylinder in order to prevent the control vibration caused by nonlinearity of the mechanical cushion generated at the end of the cylinder driving the second pivot member. do.
바람직한 실시예에 의하면, 상기 자동 평탄작업방향은 상기 제 2 회동부재의 오무림방향, 상기 제 2 회동부재의 펼침방향, 상기 제 2 회동부재의 오무림 및 펼침방향의 3방향을 가지며, 자동 평탄작업방향 결정은 상기 조이스틱 버튼을 더블클릭하거나, 상기 스위치보드의 기능스위치를 사용하여 선택할 수 있다.According to a preferred embodiment, the automatic flat working direction has three directions of the pressing direction of the second rotating member, the extending direction of the second rotating member, the pressing and unfolding direction of the second rotating member, and the automatic flattening operation. Work direction determination can be selected by double-clicking the joystick button or using a function switch on the switchboard.
바람직한 실시예에 의하면, 상기 작업각도 설정은, 사용자가 작업하고자 하는 경사면을 따르는 한점에 버킷의 끝단을 위치하여 조이스틱 버튼을 가압하고, 다른 한점으로 작업장치를 이동하여 조이스틱의 버튼을 가압하면 양 버킷의 끝단을 연결시켜 작업경사각을 설정하는 조이스틱 버튼을 더블클릭하는 방법과, 상기 스위치보드의 각도설정 스위치를 이용하여 작업경사각을 0。에서 90。또는 0。에서 -90。로 변경할 수 있는 스위치보드의 진단키이를 사용하는 방법 중 어느 하나를 이용할 수 있다.According to a preferred embodiment, the setting of the working angle, by pressing the joystick button by positioning the end of the bucket at a point along the inclined surface to the user to work, and pressing the button of the joystick by moving the work device to another point both buckets Double-click the joystick button to set the work inclination angle by connecting the end of the switch board, and switchboard which can change the work inclination angle from 0。 to 90。 or 0。 to -90。 using the angle setting switch of the switchboard. Any of the methods of using the diagnostic key can be used.
바람직한 실시예에 의하면, 상기 제 2 회동부재 구동용 조이스틱을 조작하여 자동평탄기능이 수행되는 도중에 상기 제 1 회동부재를 조작하는 경우 평탄작업면의 높이를 상기 제 1 회동부재의 조작입력에 따라 비례하도록 변경시키며, 변경된 제어입력에 따라 평탄작업면이 이동하게 되며, 상기 제 2 회동부재 구동용 조이스틱을 조작하여 자동평탄기능이 수행되는 도중에 상기 버킷을 조작하는 경우 사용자의 조작입력에 우선하여 상기 버킷이 조작된다.According to a preferred embodiment of the present invention, when operating the first rotating member while the automatic leveling function is performed by operating the second rotating member driving joystick, the height of the flat work surface is proportional to the operation input of the first rotating member. And the flat working surface is moved according to the changed control input, and when the bucket is operated while the automatic leveling function is performed by operating the second rotating member driving joystick, the bucket is given priority to the user's operation input. This is manipulated.
바람직한 실시예에 의하면, 상기 평탄작업 스위치와 버킷각유지 스위치가 동시에 선택되는 경우 상기 버킷의 절대각도를 일정하게 유지하면서 제어하며, 상기 평탄작업 스위치만 입력되는 경우 상기 버킷의 상대운동없이 상기 제 2 회동부재와 상기 버킷을 하나의 가상관절로 인식하여 상기 제 1 회동부재와 상기 가상관절의 2축 제어를 하게된다.According to a preferred embodiment, when the flat operation switch and the bucket angle holding switch are selected at the same time, the absolute angle of the bucket is controlled while being kept constant, and when only the flat operation switch is input, the second movement is performed without the relative movement of the bucket. The pivot member and the bucket are recognized as one virtual joint to control two axes of the first pivot member and the virtual joint.
바람직한 실시예에 의하면, 상기 버킷끝단의 모든 방향에 대한 최대속도는, 상기 버킷의 선단이 제어궤적을 추종하는 2축 제어와 상기 제 2 회동부재의 선단이 제어궤적을 추종하는 3축 제어에 대하여 동일하고 엔진회전수 설정속도에 따라 비례하도록 조정되며, 상기 제 2 회동부재 구동용 조이스틱의 입력은 설정된 최대속도를 기준으로 하여 조이스틱에 비례하는 출력이 되도록 제어된다.According to a preferred embodiment, the maximum speed in all directions of the bucket end is two-axis control in which the tip of the bucket follows the control trajectory and three-axis control in which the tip of the second pivot member follows the control trajectory. The same and is adjusted to be proportional to the engine speed set speed, the input of the second rotary member driving joystick is controlled to be an output proportional to the joystick on the basis of the set maximum speed.
바람직한 실시예에 의하면, 상기 제어궤적의 구성방법은, 조이스틱의 조작시작이 감지될 때 작업장치 선단의 위치를 기억하고, 기억된 위치로부터 사용자의 작업각도 및 제어기준속도의 적분량을 사용하여 제어목표 제어궤적을 산출함에 따라 적분오차에 의한 제어궤적상의 에러를 보정할 수 있도록 한다.According to a preferred embodiment, the method for configuring the control trajectory stores the position of the tip of the work device when the start of the operation of the joystick is detected, and controls using the integral of the user's working angle and the control reference speed from the stored position. By calculating the target control trajectory, the error on the control trajectory due to the integration error can be corrected.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 상세하게 설명하며, 이는 본 발명 기술내용의 이해를 돕기 위한 것이지 이로 인해 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 intended to assist in understanding the technical contents of the present invention, and thus the technical scope of the present invention is not limited.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 건설기계의 자동 평탄작업장치를 굴삭기에 적용시킨 것을 나타내는 도면이다.1 is a view showing that an automatic flat work apparatus of a construction machine according to an embodiment of the present invention is applied to an excavator.
도시된 바와 같이, 하부주행체(1)와, 하부주행체(1)상에 선회가능하게 장착되는 상부선회체(2)와, 일단이 상부선회체(1)에 붐실린더(6) 구동으로 회동가능하게 피봇 고정되는 제 1 회동부재(3)(붐)와, 일단이 제 1 회동부재(3) 타단에 아암실린더(7) 구동으로 회동가능하게 피봇 고정되는 제 2 회동부재(4)(아암)와, 제 2 회동부재(4) 타단에 버킷실린더(8) 구동으로 회동가능하게 고정되는 버킷(5) 등의 작업장치와, 전술한 각 유압실린더에 공급되는 작동유 흐름방향을 제어하는 유량제어밸브(9)를 구비하는 건설장비에 적용된다.As shown, the lower traveling body 1, the upper swinging body 2 rotatably mounted on the lower traveling body 1, and one end of the upper swinging body 1 are driven by the boom cylinder 6 A first pivot member 3 (boom) pivotally pivotally rotatable, and a second pivot member 4 pivotally pivotally rotatable by an arm cylinder 7 drive to the other end of the first pivot member 3 ( Arm), a working device such as a bucket 5 fixedly rotatably driven by the bucket cylinder 8 at the other end of the second rotating member 4, and a flow rate for controlling the flow direction of the hydraulic oil supplied to the aforementioned hydraulic cylinders. Applied to construction equipment with a control valve (9).
따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 전술한 상부선회체(2)와 제 1 회동부재(3)사이에 상부선회체(2)에 대한 제 1 회동부재(3)의 상대회전각을 검출하는 제 1 센서(10)(붐 상대각검출 센서)가 설치되며, 제 1 회동부재(3)와 제 2 회동부재(4)사이에 제 1 회동부재(3)에 대한 제 2 회동부재(4)의 상대회전각을 검출하는 제 2 센서(11)(아암 상대각검출 센서)가 설치되며, 제 2 회동부재(4)와 버킷(5)사이에 제 2 회동부재(4)에 대한 버킷(5)의 상대회전각을 검출하는 제 3 센서(12)(버킷 상대각검출 센서)가 설치되며, 상부선회체(2) 소정위치에 장비의 절대경사각을 검출하는 제 4 센서(13)(경사각검출 센서)가 설치되며, 사용자의 조작량에 비례하여 전기적 신호를 발생하는 전기식 조이스틱(14)이 2방향으로 조작될 수 있도록 형성되며, 장비의 조작상태 및 조작방식에 관련된 정보를 사용자에게 제공하고 작업중 버킷(5)의 절대각도를 일정하게 유지할 것인지를 결정하며 평탄작업을 하는 경우 평탄면의 각도를 설정해주는 스위치보드(15)가 형성되며, 전기식 조이스틱(14) 스위치보드(15) 및 검출센서에 이들로 부터 입력되는 신호에 따라 작업장치로 작동유를 공급하는 유량제어밸브(9)를 제어하여 사용자의 의도대로 작업장치를 작동시키는 제어기(16)가 연결된다.Therefore, according to a preferred embodiment of the present invention, the relative rotation angle of the first pivot member 3 with respect to the upper pivot body 2 between the upper pivot body 2 and the first pivot member 3 described above is detected. The first sensor 10 (boom relative angle detection sensor) is installed, and the second rotating member 4 with respect to the first rotating member 3 between the first rotating member 3 and the second rotating member 4. The second sensor 11 (arm relative angle detection sensor) for detecting the relative rotation angle of the (3) is installed, and the bucket (2) for the second pivot member 4 between the second pivot member 4 and the bucket 5 3rd sensor 12 (bucket relative angle detection sensor) which detects the relative rotation angle of 5) is provided, and the 4th sensor 13 (inclined angle) which detects the absolute tilt angle of the equipment in the upper pivot 2 predetermined position. Detection sensor) is installed, the electric joystick 14 for generating an electrical signal in proportion to the user's operation amount is formed to be operated in two directions, and the operation state and operation method of the equipment The switchboard 15 is provided to provide the user with relevant information, determine whether to maintain the absolute angle of the bucket 5 during the operation, and set the angle of the flat surface when performing the flat operation, and the electric joystick 14 switch. The controller 16 is connected to the board 15 and the detection sensor to control the flow control valve 9 for supplying the working oil to the working device according to the signal input from the same.
전술한 스위치보드(15)는 장비의 조작에 관련된 정보를 사용자에게 알려주는 표시부(17)와, 평탄작업을 하는 경우 사용자에 의해 선택되는 평탄작업 스위치(18)와, 작업중에 버킷(5)의 절대각도를 일정하게 유지할 것인지를 결정하는 버킷각유지 스위치(19)와, 평탄작업을 하는 경우 작업대상 평탄면의 각도를 설정해주는 각도설정 스위치(20)를 구비하여 구성된다. 이때, 각도설정 스위치(20)는 연속적으로 각도를 설정할 수 있도록 포톈쇼미터(POTENTIOMETER) 또는 엎(UP)/다운(DOWN) 스위치가 사용될 수 있다.The above-described switch board 15 includes a display unit 17 for informing the user of information related to the operation of the equipment, a flat work switch 18 selected by the user in the case of flat work, and a bucket 5 during operation. Bucket angle holding switch 19 for determining whether to maintain a constant absolute angle, and an angle setting switch 20 for setting the angle of the flat surface to be worked in the case of flat work. At this time, the angle setting switch 20 may be a potentiometer (POTENTIOMETER) or UP (DOWN) switch can be used to set the angle continuously.
위와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 의한 건설기계의 자동 평탄작업방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to the automatic flat work method of a construction machine according to an embodiment of the present invention configured as described above are as follows.
사용자에 의해 전술한 스위치보드(15)의 기능키이를 조작하는 경우 자동평탄기능의 초기화가 실행된다. 이때, 작업경사각은 0。로 셋팅되고, 자동 평탄작업방향은 전술한 제 2 회동부재(4)(아암)의 오무림(ARM IN) 방향으로 설정된다.When the user operates the function key of the above-described switchboard 15, the initialization of the auto leveling function is executed. At this time, the working tilt angle is set to 0 °, and the automatic flat working direction is set in the direction of the ARM IN of the second rotating member 4 (arm) described above.
따라서, 사용자에 의해 작업각도를 입력하는 경우 입력된 각도를 기준으로 하여 제 2 회동부재(4) 구동용 조이스틱의 조작량에 따르는 작업속도를 가지고 작업장치의 끝단이 설정된 경사면을 따라 평탄작업을 할 수 있게 된다.Accordingly, when the working angle is input by the user, the work can be flattened along the inclined surface at which the end of the working device has the working speed according to the operation amount of the joystick for driving the second pivot member 4 based on the input angle. Will be.
도 2에 도시된 바와 같이, 제어초기에 사용자에 의한 조이스틱의 작업각도 입력이 급격한 경우 작업장치에 큰 제어진동을 발생시켜 제어기능에 악영향을 주게되므로, 이를 방지하기 위하여 초기 조이스틱 조작시간의 경과에 비례하여 조작입력의 최대치를 제한하고, 설정된 소정시간(LT)안에 설정최대치(R) 이상으로 조작입력되는 경우에는 설정최대치(R)로 조작입력을 제한하게 된다.As shown in Figure 2, when the operation angle of the joystick by the user at the beginning of the control suddenly generates a large control vibration to the work device adversely affects the control function, in order to prevent the initial joystick operation time elapsed In proportion to the maximum value of the manipulation input, and when the manipulation input is more than the set maximum value R within the set predetermined time LT, the manipulation input is limited to the set maximum value R.
도 3에 도시된 바와 같이, 전술한 제 2 회동부재(4)를 구동시키는 아암실린더(7)의 끝단에서 발생되는 기계적인 쿠션의 비선형성에 의한 제어진동을 방지하기 위하여 아암실린더(7)의 양끝단의 소정범위 내에서 비례적으로 제어입력을 제한하게 된다.As shown in FIG. 3, both ends of the arm cylinder 7 are prevented in order to prevent the control vibration caused by the nonlinearity of the mechanical cushion generated at the end of the arm cylinder 7 which drives the above-mentioned second pivot member 4. The control input is proportionally limited within the predetermined range of the stage.
그리고, 전술한 자동 평탄작업방향은 제 2 회동부재(4)의 오무림(ARM IN)방향, 제 2 회동부재의 펼침(ARM OUT)방향, 제 2 회동부재(4)의 오무림(ARM IN) 및 펼침(ARM OUT)방향의 3방향을 가지며, 이때 자동 평탄작업방향 결정은 조이스틱(14) 버튼을 더블클릭 하거나, 전술한 스위치보드(15)의 기능스위치에서 선택할 수 있게된다. 전술한 자동 평탄작업방향은 아래의 순으로 바뀐다.In addition, the above-described automatic flattening direction includes the ARM IN direction of the second rotating member 4, the ARM OUT direction of the second rotating member 4, and the ARM IN of the second rotating member 4. ) And 3 directions of spreading (ARM OUT), the automatic flat work direction determination can be selected by double-clicking the joystick 14 button or the function switch of the switch board 15 described above. The above-described automatic flat working direction is changed in the following order.
ARM IN → ARM OUT → ARM IN & ARM OUTARM IN → ARM OUT → ARM IN & ARM OUT
전술한 작업각도 설정은 조이스틱(14)의 버튼을 더블클릭하는 방법과 스위치보드(15)의 기능키이를 사용하는 방법이 사용된다.In the above-described work angle setting, a method of double-clicking a button of the joystick 14 and a method of using a function key of the switch board 15 are used.
조이스틱(14)의 버튼 사용방법은, 도 4에 도시된 바와 같이, 사용자가 작업하고자하는 경사면을 따르는 한점에 버킷(5)의 끝단을 위치하여 조이스틱(14) 버튼을 가압하고, 다른 한점으로 작업장치를 이동하여 조이스틱(14)의 버튼을 가압하면 양 버킷(5)의 끝단을 연결시켜 작업경사각을 설정하게 된다. 이때, 조이스틱(14)의 버튼입력이 한번만 들어오는 경우 작업장치는 자유롭게 작동될 수 있다.In the method of using the button of the joystick 14, as shown in FIG. 4, the end of the bucket 5 is positioned at one point along the inclined surface to be operated by the user to press the joystick 14 button, and the work is performed at another point. When the device is moved to press the button of the joystick 14, the ends of both buckets 5 are connected to set the working tilt angle. At this time, when the button input of the joystick 14 only enters once, the working device may be freely operated.
즉, A = atan((EDY - SDY)/(EDX - SDX))That is, A = atan ((EDY-SDY) / (EDX-SDX))
(이때, A ; 작업경사각,(A; working inclination angle,
EDY, EDX, SDX,SDY ; 버킷(5)끝단의 X, Y좌표를 의미함)EDY, EDX, SDX, SDY; X, Y coordinates of the end of the bucket (5))
그리고, 전술한 스위치보드(15)의 기능키이를 사용하는 방법은, 사용자에 의해 스위치보드(15)의 각도설정 스위치(20)를 이용하여 작업경사각을 0。에서 90。또는 0。에서 -90。로 변경할 수 있게 된다.In addition, in the method of using the function key of the switch board 15 described above, the working tilt angle is set by the user using the angle setting switch 20 of the switch board 15 from 0 ° to 90 ° or 0 ° to -90. You can change it to.
그리고, 전술한 제 2 회동부재(4) 구동용 조이스틱을 조작하여 자동평탄기능이 수행되는 도중에 제 1 회동부재(3)를 조작하는 경우 평탄작업면의 높이를 제 1 회동부재(3)의 조작입력에 따라 비례하도록 변경시키며 변경된 제어입력에 따라 평탄작업면이 이동하게 되며, 한편, 자동평탄기능이 수행되는 도중에 버킷(5)을 조작하는 경우 사용자의 조작입력에 우선하여 버킷(5)이 조작된다.Then, when the first rotating member 3 is operated while the automatic leveling function is performed by operating the aforementioned joystick for driving the second rotating member 4, the height of the flat working surface is controlled by the first rotating member 3. According to the input, it changes proportionally and the flat work surface moves according to the changed control input. Meanwhile, when the bucket 5 is operated while the auto leveling function is performed, the bucket 5 operates in preference to the user's input. do.
즉, SY = SY + MV × IN × CTThat is, SY = SY + MV × IN × CT
(이때, SY; 평탄작업면의 Y-축 기준점,Where SY is the Y-axis reference point of the
MV; 작업장치 선단의 제어기준 최대속도, MV; Maximum control speed of work equipment tip,
IN; 제 2 회동부재(4) 구동용 조이스틱(14)의 입력,IN; Input of the joystick 14 for driving the second pivot member 4,
CT; 제 1 회동부재(3) 구동용 조이스틱(14) 입력대비 제어위치 변경속도 조절상수)CT; Control position change speed adjustment constant relative to the input of the first joystick (3) joystick (14)
전술한 평탄작업 스위치(18)와 버킷각유지 스위치(19)가 동시에 선택되는 경우 버킷(5)의 절대각도를 일정하게 유지하면서 제어하며, 전술한 평탄작업 스위치(18)만 입력되는 경우 버킷(5)의 상대운동없이 제 2 회동부재(4)와 버킷(5)을 하나의 가상관절로 인식하여 제 1 회동부재(3)와 가상관절의 2축 제어를 하게 된다.When the above-described flat operation switch 18 and the bucket angle holding switch 19 are selected at the same time, the absolute angle of the bucket 5 is kept constant and controlled. When only the above-mentioned flat operation switch 18 is inputted, the bucket ( The second pivot member 4 and the bucket 5 are recognized as one virtual joint without the relative motion of 5), thereby controlling two axes of the first pivot member 3 and the virtual joint.
전술한 버킷(5) 끝단의 모든 방향에 대한 최대속도는 버킷(5)의 선단이 제어궤적을 추종하는 2축 제어와 전술한 제 2 회동부재(4)의 선단이 제어궤적을 추종하는 3축 제어에 대하여 동일하고 엔진회전수 설정속도에 따라 비례하도록 조정되며, 전술한 제 2 회동부재(4) 구동용 조이스틱(14)의 입력은 설정된 최대속도를 기준으로 하여 조이스틱(14)에 비례하는 출력이 되도록 제어한다. 이때, 제어궤적은 자동기능을 수행하는 경우에는 제어기준 절대속도를 적분한 후 이를 직교좌표성분으로 바꾸며, 제어를 하지 않는 경우에는 절대속도를 적분하는 기준이 되는 기준위치를 목표위치(TD)로 대처하게 된다.The maximum speed in all directions of the end of the bucket 5 described above is two-axis control in which the tip of the bucket 5 follows the control trajectory, and three axes in which the tip of the second pivot member 4 follows the control trajectory. The same for the control and is adjusted to be proportional to the engine speed setting speed, the input of the joystick 14 for driving the second rotating member 4 described above is proportional to the joystick 14 on the basis of the set maximum speed. To be controlled. In this case, the control trajectory integrates the control reference absolute speed and then converts it to the Cartesian coordinate component when the automatic function is performed, and when the control is not performed, the reference position, which is the reference for integrating the absolute speed, as the target position (TD) Coping
도 5에 도시된 바와 같이, 제어궤적의 구성방법은 조이스틱(14)의 조작시작이 감지될 때 작업장치 선단의 위치를 기억하고, 기억된 위치로부터 사용자의 작업각도 및 제어기준속도의 적분량을 사용하여 제어목표 제어궤적을 산출함에 따라 적분오차에 의한 제어궤적상의 에러를 보정할 수 있도록 한다.As shown in Fig. 5, the method of constructing the control trajectory stores the position of the tip of the work device when the start of operation of the joystick 14 is detected, and the integral of the user's working angle and control reference speed is stored from the stored position. By calculating the control target control trajectory, the error on the control trajectory caused by the integration error can be corrected.
전술한 제어궤적은 아래의 식으로 산출된다.The above control trajectory is calculated by the following equation.
RD = RD + AV × dTRD = RD + AV × dT
TX = SX + cos(A)TX = SX + cos (A)
TY = SY + sin(A)TY = SY + sin (A)
(이때, AV; 제어기준 절대속도입력(At this time, AV; control reference absolute speed input
RD; 제어 실행중의 상대변위RD; Relative displacement during control
TX, TY; 제어기준 직교좌표위치TX, TY; Control reference Cartesian coordinate position
dT; 샘플링 타임(0.01s)dT; Sampling time (0.01s)
A; 작업경사각A; Working angle
SX; 평탄작업면의 X - 축 기준점SX; X-axis reference point of the flat working surface
SY; 평탄작업면의 Y - 축 기준점)SY; Y-axis reference point of the flat working plane)
이상에서와 같이, 바람직한 실시예에 의하면, 굴삭기와 같은 다관절 작업장치를 이용하여 소정각도의 평탄작업을 하는 경우 운전자에 의해 작업각도를 설정한 후 아암 구동용 조이스틱만의 조작으로도 작업이 가능하여 초보자도 용이하게 작업할 수 있어 작업성을 대폭적으로 향상시키며, 평탄작업의 정도를 높여 장비의 기능을 극대화시킬 수 있도록 한 이점을 갖는다.As described above, according to the preferred embodiment, when the flat work of a predetermined angle using a multi-joint work device such as an excavator, the operation angle is set by the driver, and the operation can be performed only by the operation of the joystick for arm driving. It can easily work even for beginners, greatly improving workability, and has the advantage of maximizing the function of equipment by increasing the degree of flat work.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 건설기계의 자동 평탄작업방법을 굴삭기에 적용시킨 도면,1 is a view applying an automatic flat work method of a construction machine according to an embodiment of the present invention to an excavator,
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 건설기계의 자동 평탄작업방법의 초기 조이스틱 조작시간에 따른 최대입력 관계를 나태내는 그래프,2 is a graph showing the maximum input relationship according to the initial joystick operation time of the automatic flat work method of construction machinery according to an embodiment of the present invention,
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 건설기계의 자동 평탄작업방법의 아암실린더 위치에 따른 최대입력 관계를 나타내는 그래프,Figure 3 is a graph showing the maximum input relationship according to the arm cylinder position of the automatic flat work method of construction machinery according to an embodiment of the present invention,
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 건설기계의 자동 평탄작업방법의 조이스틱 버튼에 의한 작업각도 관계를 나타내는 그래프,Figure 4 is a graph showing the working angle relationship by the joystick button of the automatic flat work method of a construction machine according to an embodiment of the present invention,
도 5는 장비기준좌표에서의 제어기준위치 관계를 나타내는 그래프이다.5 is a graph showing a control reference position relationship in the equipment reference coordinate.
*도면중 주요 부분에 사용된 부호의 설명* Explanation of symbols used in the main part of the drawing
1;하부주행체1; lower running body
2;상부선회체2; upper swing
3;제 1 회동부재(붐)3; first rotating member (boom)
4;제 2 회동부재(아암)4; second rotating member (arm)
5;버킷5; bucket
10;제 1 센서(붐 상대각검출 센서)10; first sensor (boom relative angle detection sensor)
11;제 2 센서(아암 상대각검출 센서)11; second sensor (arm relative angle detection sensor)
12;제 3 센서(버킷 상대각검출 센서)12; third sensor (bucket relative angle detection sensor)
13;제 4 센서(경사각검출 센서)13; fourth sensor (inclined angle detection sensor)
14;전기식 조이스틱14; electric joystick
15;스위치보드15; switchboard
16;제어기16; controller
17;표시부17; indicator
18;평탄작업 스위치18; flattening switch
19;버킷각유지 스위치19; bucket angle holding switch
20;각도설정 스위치20; angle setting switch
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