KR100649360B1 - Method of and apparatus for operating excavator by programming - Google Patents

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Abstract

본 발명은 운전을 조작을 제어할 수 있는 굴삭기에 관한 것으로, 본 발명의 기술은 제어부가 수신된 지령에 따라 콘트롤밸브의 스풀을 제어하여 해당 액츄에이터의 동작을 제어할 수 있도록 된 굴삭기에 있어서, 제어부와 범용 컴퓨터를 직렬통신방식으로 연결하는 단계; 범용 컴퓨터상에서 소정의 조작을 위한 프로그램을 입력하는 단계; 입력된 프로그램을 해석하여 지령값을 상기 EPC제어기로 전달하는 단계; 및 지령값에 따라 상기 제어부가 콘트롤밸브를 제어하여 프로그램된 동작을 수행하는 단계를 포함한다.The present invention relates to the excavator to control the operation of the actuator to control the spool of the control valve according to the present invention relates to drive the excavator that can control the operation, the technique of the present invention the control unit receives the command, the control unit Connecting the general purpose computer with a serial communication method; Inputting a program for a predetermined operation on a general-purpose computer; Interpreting the input program and transferring a command value to the EPC controller; And controlling, by the controller , a control valve according to a command value to perform a programmed operation.

따라서 본 발명은 굴삭기의 성능을 테스트하기 위하여 단순 반복작업을 수행하거나 작업하기 위험한 상황에서의 굴삭작업을 수행할 수 있기 때문에 작업 효율의 상승효과를 가져올 뿐만 아니라 전기식 조이스틱 대신에 일반적인 PC를 이용하므로써 원가도 절감할 수 있다.Therefore, the present invention can perform a simple repetitive work to test the performance of the excavator, or can perform an excavation work in a dangerous situation, not only bring a synergistic effect of the work efficiency but also cost by using a general PC instead of the electric joystick You can also save.

굴삭기 프로그램방식 조작Excavator Programmable Operation

Description

프로그램방식에 의한 굴삭기 조작방법 및 그 장치 { Method of and apparatus for operating excavator by programming } Excavator operation method and apparatus thereof by program method {Method of and apparatus for operating excavator by programming}             

도 1은 유압식 굴삭기 시스템의 예를 도시한 도면,1 shows an example of a hydraulic excavator system,

도 2는 전기식 굴삭기 시스템의 예를 도시한 도면,2 shows an example of an electric excavator system,

도 3은 전기식 굴삭기 시스템에서 전기식 조이스틱과 제어기간의 접속을 도시한 도면,3 shows a connection between an electric joystick and a controller in an electric excavator system;

도 4는 본 발명에 따라 PC와 제어기간의 접속을 도시한 도면,4 is a diagram illustrating a connection between a PC and a controller according to the present invention;

도 5는 본 발명에 PC를 이용하여 프로그램으로 굴삭기를 조작하는 개념을 도시한 도면이다.5 is a view showing the concept of operating an excavator with a program using a PC in the present invention.

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

102: 탱크 104: 엔진102: tank 104: engine

106: 펌프 108: 파일롯 펌프106: pump 108: pilot pump

110: 컨트롤 밸브 112: 스풀110: control valve 112: spool

120: 액츄에이터 202: 전기조이스틱120: actuator 202: electric joystick

204: EPC제어기 206: 비례밸브204: EPC controller 206: proportional valve

본 발명은 건설 중장비 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프로그램방식으로 운전을 조작을 제어할 수 있는 굴삭기에 관한 것이다.The present invention relates to construction heavy equipment technology, and more particularly, to an excavator that can control the operation of the operation programmatically.

널리 알려진 바와 같이, 굴삭기는 땅을 파거나 무거운 물체등을 이동하기 위한 건설중장비로서 종래의 유압식 굴삭기는 도 1에 도시된 바와 같이, 작동유를 저장하기 위한 탱크(102), 엔진(104), 펌프(106), 파일롯펌프(108), 컨트롤밸브 (110), 스풀(112), 액츄에이터(120), 유압조이스틱(130)등으로 구성되어 작업자가 유압조이스틱(130)을 조작하여 요구되는 작업을 수행하였다.As is widely known, an excavator is a heavy construction equipment for digging or moving heavy objects. As shown in FIG. 1, a hydraulic excavator is a tank 102, an engine 104, a pump for storing hydraulic fluid, as shown in FIG. It consists of 106, pilot pump 108, control valve 110, spool 112 , actuator 120, hydraulic joystick 130, etc., the operator operates the hydraulic joystick 130 to perform the required work It was.

한편, 전기조이스틱(202)을 이용하는 보다 개선된 굴삭기 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이, 작동유를 저장하기 위한 탱크(102), 엔진(104), 펌프(106), 파일롯펌프(108), 컨트롤밸브(110), 스풀(112), 액츄에이터(120), 비례밸브(206: P/V), 제어부(204), 전기조이스틱(202)등으로 구성되어 작업자가 전기조이스틱(202)을 조작하여 요구되는 작업을 수행하였다. 이때 전기조이스틱(202)과 제어부(204)간 전기신호의 접속을 보다 자세히 살펴보면 도 3에 도시된 바와 같이, 전기조이스틱(202)은 좌측손으로 조작하기 위한 암과 스윙 조이스틱(202a)과 우측손으로 조작하여 붐과 버켓동작을 위한 조이스틱(202b)으로 구분되고, 각 조이스틱의 조작은 전기적인 신호선을 통해 제어부(204)로 전달된다. On the other hand, an improved excavator system using the electric joystick 202, as shown in Figure 2, the tank 102, the engine 104, the pump 106, the pilot pump 108, the control for storing the working oil The valve 110, the spool 112, the actuator 120, the proportional valve 206 (P / V), the control unit 204, the electric joystick 202, etc., the operator operates the electric joystick 202 to request Work was performed. At this time, when the electric signal connection between the electric joystick 202 and the control unit 204 in more detail, as shown in Figure 3, the electric joystick 202 is arm and swing joystick 202a and the right hand to operate with the left hand by operating the joystick being divided into (202b) for the boom and bucket operation, operation of each joystick is transmitted to the control unit 204 through an electrical signal line.

도 1과 도 2를 참조하여 붐과, 암, 버켓 등의 액츄에이터를 구동시키는 시스템 구성을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 탱크(102)는 작동유를 저장하고 있고, 작업자가 엔진(104)을 가동시키면 엔진(104)은 동력을 발생한다. 엔진(104)의 동력에 의해 펌프(106)가 작동유를 펌핑하여 유압을 발생하고, 펌프(106)에 의해 유압을 얻은 작동유가 컨트롤밸브(110)를 거쳐 해당 액츄에이터(120)로 전달된다. 이때 파일롯 펌프(108)는 조작을 위한 유압을 발생하여 유압조이스틱(130)에 전달하고, 유압조이스틱(130)을 통해 제어된 유압이 컨트롤밸브의 스풀(112)을 제어하여 펌프(106)로부터 해당 액츄에이터(120)로 전달되는 유압을 조절한다. 여기서 굴삭기의 유압시스템에서 가장 중요한 부위가 컨트롤밸브(110)인데, 컨트롤밸브의 내부에는 각 액츄에이터마다 스풀(112)이 존재하여 이 스풀의 좌,우 이동에 의해 펌프로부터 유량이 조절됨으로써 액츄에이터(120)에 내장되어 있는 유압실린더의 이동이 제어된다. 이때 컨트롤 밸브의 스풀(110)을 조절하는 것이 바로 유압식 조이스틱(130)이며, 작업자의 조이스틱 제어에 의해 파일롯 펌프(108)로부터 파일롯 압력이 조절되어 컨트롤 밸브의 스풀(112)이 조절되는 것이다. 따라서 굴삭기의 액츄에이터를 조작하려면 반드시 작업자에 의해 조이스틱이 제어되어야 하고, 따라서 유압방식으로 조작하는 도 1과 같은 구조로는 작업의 자동화가 불가능하게 된다.Referring to FIGS. 1 and 2, a system configuration for driving actuators such as a boom, an arm, a bucket, and the like will be described below. First, the tank 102 stores the working oil, and when the operator operates the engine 104, the engine 104 generates power. The pump 106 pumps hydraulic fluid by the power of the engine 104 to generate hydraulic pressure, and the hydraulic oil obtained by the pump 106 is transferred to the corresponding actuator 120 via the control valve 110. At this time, the pilot pump 108 generates the hydraulic pressure for the operation and delivers to the hydraulic joystick 130, the hydraulic pressure controlled through the hydraulic joystick 130 controls the spool 112 of the control valve from the pump 106 Adjust the hydraulic pressure transmitted to the actuator 120. Here, the most important part of the hydraulic system of the excavator is the control valve 110. Inside the control valve, each actuator has a spool 112, and the flow rate is controlled by the left and right movements of the spool, so that the actuator 120 The movement of the hydraulic cylinder built in) is controlled. At this time, it is the hydraulic joystick 130 to control the spool 110 of the control valve, the pilot pressure is adjusted from the pilot pump 108 by the operator's joystick control to adjust the spool 112 of the control valve. Therefore, in order to operate the actuator of the excavator, the joystick must be controlled by the operator, and thus the automation of the work is not possible with the structure as shown in FIG.

도 2에서, 엔진(104)과 펌프(106) 및 컨트롤 밸브(110)는 도 1의 유압식 구조를 그대로 유지하였으나 컨트롤 밸브의 스풀(112)을 제어하는 방식에서 유압식과 전기식 구조의 차이가 발생한다. 즉, 전기식 구조에서 컨트롤 밸브의 스풀(112)을 제어하는 방법은 다음과 같다. 파일롯 펌프(108)로부터의 유량이 비례제어 밸브 인 P/V(206)로 입력되고, EPC V/V 제어기(204)가 P/V(206)를 제어하므로써 컨트롤 밸브의 스풀(112)을 조절하는 파일롯 유량을 제어하게 됨에 따라 원하는 액츄에이터 위치를 얻을 수 있는 것이다. 이때 P/V(206)는 전류신호를 입력받아서 유량을 온/오프가 아닌 미세한 조절이 가능하도록 하는 역할을 한다. 전기식 시스템에서는 작업자가 전기조이스틱(202)을 조작하면 조이스틱의 전기적인 신호가 EPC V/V제어기(204)로 입력되고, 이 입력된 조이스틱의 위치신호를 받아서 P/V(206)를 제어함으로써 요구된 액츄에이터(102)의 동작을 수행하게 된다In FIG. 2, the engine 104, the pump 106, and the control valve 110 retained the hydraulic structure of FIG. 1, but a difference between the hydraulic and electrical structures occurs in a manner of controlling the spool 112 of the control valve. . That is, the method of controlling the spool 112 of the control valve in the electric structure is as follows. The flow rate from the pilot pump 108 is input to the P / V 206 which is a proportional control valve, and the EPC V / V controller 204 controls the P / V 206 to regulate the spool 112 of the control valve. By controlling the pilot flow rate, the desired actuator position can be obtained. At this time, the P / V 206 serves to enable fine adjustment of the flow rate instead of turning on / off by receiving a current signal. In the electric system, when the operator manipulates the electric joystick 202, the electric signal of the joystick is input to the EPC V / V controller 204, and receives the position signal of the input joystick to control the P / V 206 by requesting the electric signal. To perform the operation of the actuator 102

그러나 이러한 전기식 시스템 구조에서도 유압식 구조에서와 마찬가지로 작업자가 수동으로 전기식 조이스틱을 조작해야만하는 단점이 발생하게 된다However, as in this sphere in the electric-hydraulic system restructuring it will occur a disadvantage that the operator must manually operate the electric joystick

도 3을 참조하면, 좌측손으로 조작하는 좌측 조이스틱(202a)을 작업자가 밀면 암의 덤프동작이 이루어지고, 당기면 크라우드 동작이 이루어진다. 좌측 조이스틱(202a)을 왼쪽으로 밀면 왼쪽으로 선회하고 오른쪽으로 당기면 오른쪽으로 선회동작이 이루어진다. 그리고 우측 조이스틱(202b)을 당기면 붐이 올라가고 밀면 내려가며, 오른쪽으로 밀면 버켓의 덤프동작이 이루어지고 왼쪽으로 당기면 크라우드동작이 이루어진다.Referring to FIG. 3, when the operator pushes the left joystick 202a operated by the left hand, the dumping operation of the arm is performed, and the pulling operation is performed. The left turning and pulling motion to the right, turn to the right, push the joystick to the left (202a) to the left of the base eojinda. And when the right joystick 202b is pulled, the boom goes up and is pushed down, and when pushed to the right, the bucket is dumped, and when pulled to the left, the crowd is operated.

이와 같이 유압식 조이스틱(130)이나 전기식 조이스틱(202)을 이용하는 종래의 굴삭기 시스템에서는 자동으로 동작을 제어할 수 있는 기능이 없어 동일한 동작이 반복적으로 이루어질 경우에도 일일히 수동으로 조작해야 하는 문제점이 있다. 특히, 굴삭기의 신뢰성 시험과 같이 장기간에 걸쳐 반복적인 동작을 수행하여 굴삭기의 성능을 시험할 경우에 프로그램방식으로 자동화가 요구된다.As such, in the conventional excavator system using the hydraulic joystick 130 or the electric joystick 202, there is no function capable of automatically controlling the operation, and thus there is a problem in that the manual operation is performed manually even when the same operation is repeatedly performed. In particular, when testing the performance of the excavator by performing repetitive operation over a long period of time, such as the reliability test of the excavator, automation is required programmatically.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 단순 반복작업이나 작업하기 위험한 곳에서 작업자가 조이스틱을 이용하지 않고 프로그램에 의해 자동으로 조작할 수 있도록 된 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus and a method in which a worker can operate automatically by a program without using a joystick in a simple repetitive work or a dangerous place to work in order to solve the above problems.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 방법은, 제어부가 수신된 지령에 따라 콘트롤밸브의 스풀을 제어하여 해당 액츄에이터의 동작을 제어할 수 있도록 된 굴삭기에 있어서, 상기 제어부와 범용 컴퓨터를 직렬통신방식으로 연결하는 단계; 상기 범용 컴퓨터상에서 소정의 조작을 위한 프로그램을 입력하는 단계; 상기 입력된 프로그램을 해석하여 지령값을 상기 제어부로 전달하는 단계; 및 상기 지령값에 따라 상기 제어부가 콘트롤밸브를 제어하여 프로그램된 동작을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the method of the present invention, in the excavator is configured to control the operation of the actuator by controlling the spool of the control valve according to the received command, the serial communication between the control unit and the general purpose computer Connecting in a manner; Inputting a program for a predetermined operation on the general-purpose computer; Interpreting the input program and transferring a command value to the controller; And controlling, by the controller, a control valve according to the command value to perform a programmed operation.

그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는, 굴삭기에 있어서, 에디터상에서 프로그램을 입력할 수 있고, 입력된 프로그램을 해석하여 소정의 지령값을 출력하는 범용 컴퓨터와; 상기 범용 컴퓨터와 제어부를 연결하기 위한 직렬통신케이블; 및 상기 범용 컴퓨터로부터 입력된 지령값에 따라 해당 콘트롤밸브의 스풀을 제어하는 제어부로 구성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an apparatus of the present invention includes: a general-purpose computer which can input a program on an editor, interprets the input program, and outputs a predetermined command value; A serial communication cable for connecting the general-purpose computer and the control unit; And a control unit for controlling the spool of the control valve in accordance with the command value input from the general-purpose computer.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 따라 제어부와 PC 등 범용 컴퓨터를 직렬통신방식으로 접속하는 것을 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, PC(310)와 제어부(300)는 RS232C 방식의 RXD, TXD, GND선을 통해 접속된다. 본 발명은 도 2에 도시된 전기식 조이스틱(202)을 없애고, 대신 PC(310)를 장착하여 프로그램방식에 의해 굴삭기를 조작할 수 있도록 한 것이다. 따라서 종래에는 전기식 조이스틱(202)과 EPC V/V 제어기(204) 사이에는 4개의 신호라인 즉, 우측 조이스틱의 붐, 버켓 제어신호 2개와 좌측 조이스틱의 아암, 스윙 제어신호 2개로써 이 4개의 신호를 이용하여 굴삭기의 액츄에이터 위치신호를 EPC V/V제어기(204)에 전달하게 된다. 그러나 PC(310)를 이용할 경우 RS-232C 직렬인터페이스만 가능하면, PC(310)와 제어부(300) 사이에 3개의 신호선으로 연결된다.4 is a diagram illustrating a serial communication method for connecting a control unit and a general purpose computer such as a PC according to the present invention. Referring to FIG. 4, the PC 310 and the controller 300 are connected through RXD, TXD, and GND lines of RS232C. The present invention removes the electric joystick 202 shown in FIG. 2, and instead mounts the PC 310 so that the excavator can be operated by a program method. Therefore, conventionally, the four signals are connected between the electric joystick 202 and the EPC V / V controller 204 by four signal lines, that is, the boom and bucket control signals of the right joystick and the arm and swing control signals of the left joystick. Using to transmit the actuator position signal of the excavator to the EPC V / V controller 204. However, when using the PC 310, if only the RS-232C serial interface is possible, three signal lines are connected between the PC 310 and the controller 300.

도 5는 본 발명에 따라 PC를 이용하여 프로그램으로 굴삭기를 조작하는 개념을 도시한 도면이다. 작업자가 PC(310)상에서 에디터(312)를 이용하여 프로그램을 입력하면, 컴퓨터상의 해석부(314)에서 이를 해석한 후 원하는 조작을 수행하기 위한 지령을 제어부(300)에 직렬 통신방식(RS232C)을 통해 전달하고, 제어부(300)는 이에 따라 콘트롤밸브의 지정 스풀을 제어하여 프로그램된 동작을 수행할 수 있게 한다.5 is a view illustrating a concept of operating an excavator by a program using a PC according to the present invention. When the operator inputs a program using the editor 312 on the PC 310, the analysis unit 314 on the computer interprets it, and then sends a command to the control unit 300 to perform a desired operation in a serial communication method (RS232C). The control unit 300 controls the designated spool of the control valve accordingly to perform a programmed operation.

예컨대, 사용자가 도 5에 도시된 바와 같이 프로그램을 한 경우에 PC(310)는 이를 해석하여 소정의 제어정보를 제어부(300)에 전달하고, 이에 따라 제어부(300)가 콘트롤밸브(110)를 제어하여 소정의 동작을 수행하게 한다.For example, when the user has programmed the program as shown in FIG. 5, the PC 310 interprets it and transmits predetermined control information to the control unit 300, whereby the control unit 300 controls the control valve 110. Control to perform a predetermined operation.

도 5에서 에디터(312)에 기록된 문자는 프로그램 언어들로서, "SET B,A,K, 0 TO 100"은 붐, 암, 버켓의 위치범위를 0에서 100으로 설정하는 것을 나타내고, "FOR 1 TO 20 STEP 1"은 20회 반복작업을 지시하는 것을 나타내며, "MOV B50 A25"는 붐50, 암25 위치로 이동하라는 것을 나타내는 것이다. 그리고 "DELAY 2"는 2초 동안 정지를 나타내고, "MOV BO,AO"는 붐, 암을 초기 위치로 이동하고, "NEXT 1"는 반복작업의 루프끝을 나타내며, "END"는 프로그램 종료를 나타낸다.In FIG. 5, the characters recorded in the editor 312 are program languages, and "SET B, A, K, 0 TO 100" indicates setting the position range of the boom, the arm and the bucket from 0 to 100, and "FOR 1 ". TO 20 STEP 1 "indicates to repeat 20 times," MOV B50 A25 "indicates to move to the boom 50, arm 25 position. "DELAY 2" indicates stop for 2 seconds, "MOV BO, AO" moves boom and arm to the initial position, "NEXT 1 " indicates loop end of repetitive operation, "END" indicates end of program Indicates.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 굴삭기의 성능을 테스트하기 위하여 단순 반복작업을 수행하거나 작업하기 위험한 상황에서의 굴삭작업을 수행할 수 있기 때문에 작업 효율의 상승효과를 가져올 뿐만 아니라 전기식 조이스틱 대신에 일반적인 PC, 즉 범용 컴퓨터를 이용하므로써 원가도 절감할 수 있다.As described above, the present invention can perform a simple repetitive work to test the performance of the excavator, or can perform excavation in a dangerous situation to work, not only bring a synergistic effect of the work efficiency, but instead of the general electric joystick Costs can also be reduced by using a PC , a general purpose computer .

Claims (2)

제어부가 수신된 지령에 따라 콘트롤밸브의 스풀을 제어하여 해당 액츄에이터의 동작을 제어할 수 있도록 된 굴삭기에 있어서, In an excavator that the control unit can control the operation of the actuator by controlling the spool of the control valve in accordance with the received command, 상기 제어부와 범용 컴퓨터를 직렬통신방식으로 연결하는 단계; Connecting the control unit and a general-purpose computer in a serial communication manner; 상기 범용 컴퓨터상에서 소정의 조작을 위한 프로그램을 입력하는 단계; Inputting a program for a predetermined operation on the general-purpose computer; 상기 입력된 프로그램을 해석하여 지령값을 상기 제어부로 전달하는 단계; 및 Interpreting the input program and transferring a command value to the controller; And 상기 지령값에 따라 상기 제어부가 콘트롤밸브를 제어하여 프로그램된 동작을 수행하는 단계를 포함하는 프로그램방식에 의한 굴삭기 조작방법.And controlling the control valve according to the command value to perform a programmed operation. 굴삭기에 있어서, In the excavator, 에디터상에서 프로그램을 입력할 수 있고, 입력된 프로그램을 해석하여 소정의 지령값을 출력하는 범용 컴퓨터와; A general-purpose computer capable of inputting a program on an editor and interpreting the input program to output a predetermined command value; 상기 범용 컴퓨터와 제어부를 연결하기 위한 직렬통신케이블; 및 A serial communication cable for connecting the general-purpose computer and the control unit; And 상기 범용 컴퓨터로부터 입력된 지령값에 따라 해당 콘트롤밸브의 스풀을 제어하는 제어부로 구성되는 프로그램방식에 의한 굴삭기 조작 장치.Excavator operation apparatus according to the program method comprising a control unit for controlling the spool of the control valve in accordance with the command value input from the general-purpose computer.
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KR930006268A (en) * 1991-09-30 1993-04-21 김연수 Excavator Control System
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