KR101789523B1 - Excavator maximum tool forces simulation method, apparatus performing the same and tool forces simulation computer program - Google Patents
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Abstract
본 발명은 붐, 암 및 버킷을 서로 연결하는 복수의 링크 핀 사이의 각을 이용하여 상기 버킷의 구동 궤적을 산출하는 단계, 상기 버킷의 구동 궤적을 좌표계 상에 나타내어 굴삭 모션 정보를 생성하는 단계 및 상기 굴삭 모션 정보 중 일부 정보를 변경하여 상기 버킷의 최대 굴삭력 및 상기 암의 최대 굴삭력을 각각 산출하는 단계를 포함하는 굴삭기 최대 굴삭력 시뮬레이션 방법, 이를 실행하는 장치 및 기록 매체에 저장된 굴삭력 시뮬레이션 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 굴삭기 모션에 따라 굴삭 모션 정보를 변경하여 굴삭 모션이 반영된 버킷의 최대 굴삭력 및 암의 최대 굴삭력 각각을 산출할 수 있다는 장점과, 굴삭 자세 별로 버킷의 최대 굴삭력 및 암의 최대 굴삭력 각각을 산출하여 데이터베이스로 구축함으로써 신제품 개발 시 활용하여 개발 시간을 단축시킬 수 있다는 장점이 있다.The present invention relates to a method for driving a bucket, comprising the steps of calculating a drive locus of the bucket using an angle between a boom, an arm and a plurality of link pins connecting the bucket to each other, generating excavated motion information on the coordinate system by showing the drive locus of the bucket, Calculating a maximum excavating force of the bucket and a maximum excavating force of the arm by modifying some information of the excavating motion information, a device for executing the excavator maximum excavating force simulation, and a digging force simulation To a computer program.
According to the present invention, it is possible to calculate the maximum excavating force of the bucket and the maximum excavating force of the arm in which the excavating motion is reflected by changing the excavating motion information according to the excavator motion, and the advantage that the maximum excavating force The maximum excavation force is calculated and constructed as a database, which can be utilized in the development of new products, thereby shortening the development time.
Description
본 발명의 실시예들은 굴삭기 최대 굴삭력 시뮬레이션 방법, 이를 실행하는 장치 및 기록 매체에 저장된 굴삭력 시뮬레이션 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
Embodiments of the present invention relate to a method of simulating an excavator maximum excavating force, an apparatus for implementing the excavator maximum excavating force simulation method, and a computer program for excavating excavation simulation stored in a recording medium.
중장비란 토목이나 건설 공사 등에 쓰이는 무겁고 큰 기계나 차 따위를 통틀어 이르는 말이다. 상기와 같은 중장비에는 크레인, 포크레인(굴삭기) 등과 같은 장비들이 있으며, 도로공사, 아파트공사, 재건축물 해체 등 다양한 분야에서 사용되고 있다.
Heavy equipment is a term used to refer to a heavy machine or car used in civil engineering or construction work. In the heavy equipment such as the above, there are equipments such as a crane and a crane (excavator), and it is used in a variety of fields such as road construction, apartment construction, demolition of reconstruction and the like.
상기 중장비 중 굴삭기는 차체에 붐이 설치되고 붐의 선단에 암이 축선회할 수 있게 연결되며, 이 암의 선단에 버킷이 축선회할 수 있게 설치된 구조로 되어있다. 상기와 같은 종래의 굴삭기는 천공, 재건축대상 구조물의 해체 및 철거 등 다양한 분야에서 사용되고 있다.
Among the above heavy equipment, the excavator has a structure in which a boom is installed on a vehicle body, an arm is pivotally connected to a front end of the boom, and a bucket is pivotally mounted on the front end of the arm. The conventional excavator has been used in various fields such as drilling and dismantling of a structure to be rebuilt.
또한 굴삭기의 성능 지표 중 하나인 굴삭력(Tool Forces)은 크게 버킷 굴삭력(Bucket Curing Force)과 암 굴삭력(Arm Crowd Force)으로 구분되며, 이에 대한 굴삭력 측정 기준은 국내의 “건설기계안전기준에 관한 규칙”에 정의되어 있지만, 굴삭기 제조업체가 해외에 수출하기 위해서는 일반적으로 해외의 “SAE J1179 표준”에 따른 굴삭력 평가를 충족하도록 하고 있다.
One of the performance indicators of the excavator is the bucket curing force and the arm crowd force. The excavation force measurement standard is based on the "Construction Machinery Safety Rules for Standards ", but for excavator manufacturers to export to overseas, they are generally required to meet the excavating force rating according to the" SAE J1179 Standard "in foreign countries.
이와 같이, 굴삭기는 기업에서 해외에 수출하기 위해서 굴삭력 평가를 실시하여야 하며, 굴삭력 평가에 통과한 검증된 굴삭기만이 해외에 수출되어질 수 있어, 다양한 모션 하에 작동되는 굴삭기의 최대 굴삭력을 시뮬레이션 할 수 있는 새로운 방법이 요구되고 있는 실정이다.
In this way, excavators should be evaluated for excavation force to be exported to overseas companies, and only the proven excavators that have passed the excavation force evaluation can be exported to overseas, so that the maximum excavation force of the excavator operated under various motions is simulated There is a need for a new method to do this.
본 발명은 굴삭기 모션에 따라 굴삭 모션 정보를 변경하여 굴삭 모션이 반영된 버킷의 최대 굴삭력 및 암의 최대 굴삭력 각각을 산출할 수 있도록 하는 굴삭기 최대 굴삭력 시뮬레이션 방법, 이를 실행하는 장치 및 기록 매체에 저장된 굴삭력 시뮬레이션 컴퓨터 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 한다.
The present invention relates to an excavator maximum excavating force simulation method for changing the excavating motion information according to an excavator motion so as to calculate the maximum excavating force of the bucket and the maximum excavating force of the arm reflecting the excavating motion, And to provide a stored excavation force simulation computer program.
본 발명은 굴삭 자세 별로 버킷의 최대 굴삭력 및 암의 최대 굴삭력 각각을 산출하여 데이터베이스로 구축함으로써 신제품 개발 시 활용하여 개발 시간을 단축시킬 수 있도록 하는 굴삭기 최대 굴삭력 시뮬레이션 방법, 이를 실행하는 장치 및 기록 매체에 저장된 굴삭력 시뮬레이션 컴퓨터 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 한다.
The present invention relates to a method for simulating an excavator maximum excavating force that can be used in the development of a new product to reduce the development time by calculating the maximum excavating force of the bucket and the maximum excavating force of the arm according to the excavating attitude, And to provide a excavation force simulation computer program stored in a recording medium.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problem (s), and another problem (s) not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
실시예들 중에서, 굴삭기 최대 굴삭력 시뮬레이션 방법은 붐, 암 및 버킷을 서로 연결하는 복수의 링크 핀 사이의 각을 이용하여 상기 버킷의 구동 궤적을 산출하는 단계, 상기 버킷의 구동 궤적을 좌표계 상에 나타내어 굴삭 모션 정보를 생성하는 단계 및 상기 굴삭 모션 정보 중 일부 정보를 변경하여 상기 버킷의 최대 굴삭력 및 상기 암의 최대 굴삭력을 각각 산출하는 단계를 포함한다.
Among the embodiments, a method of simulating an excavator maximum excavating force includes calculating a drive locus of the bucket using an angle between a boom, an arm, and a plurality of link pins connecting the bucket with each other, calculating a drive locus of the bucket on a coordinate system A step of generating excavating motion information and a step of calculating a maximum excavating force of the bucket and a maximum excavating force of the arm by modifying some information of the excavating motion information.
실시예들 중에서, 굴삭기 최대 굴삭력 시뮬레이션 장치는 붐, 암 및 버킷을 서로 연결하는 복수의 링크 핀 사이의 각을 이용하여 상기 버킷의 구동 궤적을 산출하는 구동 궤적 산출부 및 상기 버킷의 구동 궤적을 좌표계 상에 나타내어 굴삭 모션 정보를 생성하고, 상기 굴삭 모션 정보 중 일부 정보를 변경하여 상기 버킷의 최대 굴삭력 및 상기 암의 최대 굴삭력을 각각 산출하는 굴삭력 산출부를 포함한다.
Among the embodiments, the excavator maximum excavating force simulation apparatus includes a drive locus calculating section for calculating the drive locus of the bucket using an angle between a boom, an arm, and a plurality of link pins connecting the buckets to each other, And a excavation force calculation unit for calculating excavation motion information on the coordinate system and changing a part of the excavation motion information to calculate a maximum excavating force of the bucket and a maximum excavating force of the arm.
실시예들 중에서, 굴삭기 최대 굴삭력 시뮬레이션 방법을 실행하기 위하여 기록 매체에 저장된 굴삭력 시뮬레이션 컴퓨터 프로그램은 붐, 암 및 버킷을 서로 연결하는 복수의 링크 핀 사이의 각을 이용하여 상기 버킷의 구동 궤적을 산출하는 기능, 상기 버킷의 구동 궤적을 좌표계 상에 나타내어 굴삭 모션 정보를 생성하는 기능 및 상기 굴삭 모션 정보 중 일부 정보를 변경하여 상기 버킷의 최대 굴삭력 및 상기 암의 최대 굴삭력을 각각 산출하는 기능을 포함한다.
Among the embodiments, the excavating force simulation computer program stored in the recording medium for carrying out the excavator maximum excavation force simulation method uses the angle between the boom, the arm, and the plurality of link pins connecting the buckets to each other to detect the drive locus of the bucket Calculating a maximum excavating force of the bucket and a maximum excavating force of the arm by changing a part of the excavating motion information and generating a excavating motion information by displaying the driving locus of the bucket on a coordinate system, .
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
The details of other embodiments are included in the detailed description and the accompanying drawings.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and / or features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
본 발명에 따르면, 굴삭기 모션에 따라 굴삭 모션 정보를 변경하여 굴삭 모션이 반영된 버킷의 최대 굴삭력 및 암의 최대 굴삭력 각각을 산출할 수 있다는 장점이 있다.
According to the present invention, it is possible to calculate the maximum excavating force of the bucket and the maximum excavating force of the arm in which the excavating motion is reflected by changing the excavating motion information according to the excavator motion.
또한 본 발명에 따르면, 굴삭 자세 별로 버킷의 최대 굴삭력 및 암의 최대 굴삭력 각각을 산출하여 데이터베이스로 구축함으로써 신제품 개발 시 활용하여 개발 시간을 단축시킬 수 있다는 장점이 있다.
Further, according to the present invention, the maximum excavating force of the bucket and the maximum excavating force of the arm are calculated according to the excavating attitude and constructed as a database, whereby the development time can be shortened by utilizing it in the development of new products.
도 1 은 본 실시예에 따른 굴삭기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 굴삭기 최대 굴삭력 시뮬레이션 장치의 내부 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3 및 도 4는 도 2의 실행 과정을 설명하기 위한 참조도이다.
도 5 내지 도 7은 굴삭기 모션에 따라 버킷의 최대 굴삭력 및 암의 최대 굴삭력을 산출하는 과정을 설명하기 위한 참조도이다.
도 8은 버킷의 최대 굴삭력 및 암의 최대 굴삭력을 비교한 그래프이다.1 is a perspective view of an excavator according to the present embodiment.
2 is a block diagram for explaining the internal structure of the excavator maximum excavating force simulation apparatus of FIG.
3 and 4 are reference views for explaining the execution process of FIG.
5 to 7 are reference views for explaining the process of calculating the maximum excavating force of the bucket and the maximum excavating force of the arm in accordance with the excavator motion.
8 is a graph comparing the maximum excavating force of the bucket and the maximum excavating force of the arm.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 은 본 실시예에 따른 굴삭기의 사시도이며, 상기 도 1을 참조하면, 굴삭기의 몸체에 붐(1)이 연결되어 있고, 붐(1)에 암(2)이 연결되어 있고, 암(2)에 버킷(4)이 연결되어 있다.
1 is a perspective view of an excavator according to the present embodiment. Referring to FIG. 1, a
좀 더 구체적으로는, 붐(1)의 일단은 굴삭기의 몸체에 연결되고 타단은 붐 핀(11)에 의하여 암(2)에 연결된 구조의 것으로 암(2)의 상하 운동이 주요 목적으로 사용된다. 이때, 중장비의 몸체에 연결되지 않은 붐(1)의 다른 끝은 암(2)이 암 실린더 핀(10)을 통해 축선회할 수 있게 설치되어 있다.
More specifically, one end of the
암(2)의 일단은 붐 핀(11)에 의하여 붐(1)에 연결되고, 타단은 암 핀에 의하여 버킷(4)과 연결된 구조의 것으로서 버킷(4)의 전후 운동이 주요 목적으로 사용된다. 이때, 상기 암(2)의 타단은 버킷(4)이 버킷 핀들(12, 13) 및 버킷 실린더 핀(미도시)을 통해 축선회할 수 있게 설치되어 있다.
One end of the
버킷(4)은 암 핀(미도시)에 의해 암(2)과 연결된 바가지 모양으로 굴삭대상물이 담기는 통을 의미한다. 이러한 버킷(4)은 암(2)에 대해 버킷 실린더(5)와 링크기구(6)를 통해 연결되어, 버킷 실린더(5)의 신축작동에 따라 버킷(4)이 회동 작동하면서 굴삭작업을 하도록 되어 있고, 암(2)의 상단과 붐(1) 사이에 암 실린더(7)가 설치되어 상기 암 실린더(7)의 신축작동에 따라 암(2)이 붐(1)에 대해 붐 핀(11)을 중심으로 회동하게 되어 있다.
The
이러한 구조로 이루어진 본 발명의 장치는, 암 실린더(7)를 작동시키면 암(2)이 붐 핀(11)을 중심으로 하여 붐(1)에 대하여 회동하면서 굴삭작업을 하게 된다.
When the
도 2는 도 1의 굴삭기의 최대 굴삭력을 산출하는 굴삭기 최대 굴삭력 시뮬레이션 장치의 내부 구조를 설명하기 위한 블록도이다. 도 3 및 도 4는 도 2의 실행 과정을 설명하기 위한 참조도이다.
2 is a block diagram for explaining an internal structure of an excavator maximum excavating force simulation apparatus for calculating the maximum excavating force of the excavator of FIG. 3 and 4 are reference views for explaining the execution process of FIG.
도 2를 참조하면, 굴삭기 최대 굴삭력 시뮬레이션 장치(100)는 구동 궤적 산출부(110), 굴삭력 산출부(120) 및 제어부(130)를 포함한다.
2, the excavator maximum excavating
구동 궤적 산출부(110)는 붐, 암 및 버킷을 서로 연결하는 복수개의 링크 핀 사이의 각을 이용하여 버킷의 구동 궤적을 산출한다. 즉, 굴삭기에 링크 핀을 통해 붐이 연결되고, 붐에 링크 핀을 통해 암이 연결되고, 암에 링크 핀을 통해 버킷이 연결되기 때문에, 굴삭기와 붐 사이의 링크, 붐과 암 사이의 링크, 암과 버킷 사이의 링크가 서로 각을 이루어 구동 궤적을 형성한다.
The drive locus calculating unit 110 calculates the drive locus of the bucket by using the angles between the boom, the arm, and a plurality of link pins connecting the buckets to each other. That is, since the boom is connected to the excavator through the link pin, the arm is connected to the boom through the link pin, and the bucket is connected to the arm through the link pin, the link between the excavator and the boom, The links between the arms and the buckets are angled with each other to form a drive trajectory.
그런 다음, 구동 궤적 산출부(110)는 버킷의 구동 궤적을 좌표계 상에 나타내어 버킷 끝단의 좌표 정보를 생성한다. 예를 들어, 구동 궤적 산출부(110)는 도 3과 원점을 기준으로 붐(1)과 X1 축이 이루는 각 θ2, 붐(1)과 암(2)이 이루는 각 θ3, 암(2)과 버킷(4)이 이루는 각 θ4를 정의하고, 사인 법칙 또는 코사인 법칙을 적용하여 버킷 끝단의 좌표 정보를 생성할 수 있다.
Then, the drive locus calculating section 110 generates the coordinate information of the end of the bucket by showing the drive locus of the bucket on the coordinate system. For example, the driving trajectory calculating section 110 each θ 3, forming the respective θ 2, the
즉, 구동 궤적 산출부(110)는 아래의 [수학식 1]을 이용하여 버킷 끝단의 좌표 정보를 생성할 수 있다.
That is, the drive locus calculating section 110 can generate coordinate information of the bucket end using the following equation (1).
Px: 버킷의 방향 좌표P x : directional coordinates of the bucket
Py: 버킷의 y 방향 좌표P y : y coordinate of the bucket
I1: 붐의 길이I 1 : Length of the boom
I2: 암의 길이I 2 : Length of cancer
I3: 버킷의 길이I 3 : length of bucket
θ2: X1 축과 붐이 이루는 각θ 2 : angle between X1 axis and boom
θ3: 붐과 암이 이루는 각θ 3 : Angle between boom and arm
θ4: 암과 버킷이 이루는 각
θ 4 : Angle between arm and bucket
굴삭력 산출부(120)는 버킷의 구동 궤적을 좌표계 상에 나타내어 굴삭 모션 정보를 생성한다. 이러한 굴삭 모션 정보는 이하의 수학식을 통해 버킷(4)의 최대 굴삭력 및 암(2)의 최대 굴삭력을 산출하는데 사용될 수 있다. 이하에서는 버킷(4)의 최대 굴삭력 및 암(2)의 최대 굴삭력을 산출하는 과정을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
The excavation
굴삭력 산출부(120)는 아래의 [수학식 2]를 이용하여 버킷의 최대 굴삭력을 산출할 수 있다.
The excavating
FB: 버킷의 최대 굴삭력F B : maximum buckling force
dA: 붐 핀으로부터 버킷 실린더까지의 거리d A : Distance from the boom pin to the bucket cylinder
dB: 버킷 실린더의 길이d B : Length of the bucket cylinder
dC: 버킷의 깊이d C : Depth of bucket
dD: 버킷의 반경
d D : The radius of the bucket
하지만, [수학식 2]를 이용하여 버킷의 최대 굴삭력을 산출하는 경우 버킷의 구동 궤적에 따라 버킷의 최대 굴삭력은 변경될 수 있기 때문에 [수학식 2]에서 산출한 최대 굴삭력과 다를 수 있다. 일반적으로, 버킷은 버킷 실린더 및 작동 압력에 따라 구동되기 때문에 이를 반영하여 [수학식 2]를 재정의하면 아래의 [수학식 3]과 같다.
However, when the maximum excavating force of the bucket is calculated using the equation (2), the maximum excavating force of the bucket can be changed according to the driving trajectory of the bucket. Therefore, the maximum excavating force have. Generally, since the bucket is driven in accordance with the bucket cylinder and the operating pressure, the following equation (3) is rewritten to reflect the equation (2).
FB: 버킷의 최대 굴삭력F B : maximum buckling force
dA: 붐 핀으로부터 버킷 실린더까지의 거리d A : Distance from the boom pin to the bucket cylinder
dB: 버킷 실린더의 길이d B : Length of the bucket cylinder
dC: 버킷의 깊이d C : Depth of bucket
dD: 버킷의 반경d D : The radius of the bucket
Bucket Cylinder Force: 작동 압력 버킷 실런더의 끝나는 부분
Bucket Cylinder Force: End of operating pressure bucket cylinder
[수학식 3] 및 도 4를 참조하여 설명하면, 버킷(4)이 버킷 실린더(5) 및 작동 압력에 의해 구동되면, 버킷 실린더 및 작동 압력에 따라 버킷(4)이 회전하여 버킷(4)의 회전각이 변경된다.
4, when the
따라서, 굴삭력 산출부(120)는 굴삭 모션 정보 중 붐 핀(11)부터 버킷 실린더(5)까지의 거리 dA를 변경하여 버킷(4)의 회전 각에 따른 버킷(4)의 최대 굴삭력을 산출하는 것이다. 이때, 붐 핀(11)으로부터 버킷 실린더(5)까지의 거리 dA는 버킷 실린더(5)와 버킷 핀들(12, 13) 사이의 각도에 따라 변경된다.
Therefore, the excavating
또한, 암의 최대 굴삭력은 암 실린더의 작동 방향의 축이 암 실린더 핀과 붐 핀을 연결하는 선이 직각일 때 발생한다. 이때의 암의 최대 굴삭력은 아래의 [수학식 4]와 같다.
Further, the maximum excavating force of the arm is generated when the axis of the arm cylinder operating direction is perpendicular to the line connecting the arm cylinder pin and the boom pin. The maximum excavating force of the arm at this time is expressed by Equation (4) below.
Fs: 암의 최대 굴삭력Fs: maximum excavation force of arm
P: 작동 압력P: Working pressure
dF: 붐 핀부터 버킷 실린더의 끝나는 부분까지의 거리d F : Distance from the boom pin to the end of the bucket cylinder
dE: 암 실린더 핀과 붐 핀 사이의 거리
d E : Distance between arm cylinder pin and boom pin
[수학식 4] 및 도 4를 참조하여 설명하면, 암(2)이 암 실린더(7) 및 작동 압력에 의해 구동되면, 암 실린더(7) 및 작동 압력에 따라 암(4)이 회전하여 암(4)의 회전각이 변경된다.
4, when the
따라서, 굴삭력 산출부(120)는 굴삭 모션 정보 중 암 실린더 핀(10)과 붐 핀(11) 사이의 거리 dE를 변경하여 암(2)의 회전 각에 따른 암(2)의 최대 굴삭력을 산출하는 것이다. 이때, 암 실린더 핀(10)과 붐 핀(11) 사이의 거리 dE는 암 실린더(7)와 붐 핀(11) 사이의 각도에 따라 변경된다.
Therefore, the excavating
또한, 암 실린더의 내경 및 압력을 고려한 암 실린더에 의해 발생하는 힘은 아래의 [수학식 5]를 이용하여 산출된다.
In addition, the force generated by the arm cylinder considering the inner diameter and the pressure of the arm cylinder is calculated using the following equation (5).
Cylinder Force: 실린더의 힘Cylinder Force: Cylinder force
P: 작동 압력P: Working pressure
D: 각 실린더 튜브 내경
D: Bore size of each cylinder bore
제어부(130)는 굴삭기 최대 굴삭력 시뮬레이션 장치(100)의 다른 구성 요소의 동작을 제어한다.
The
도 5 내지 도 7은 굴삭기 모션에 따라 버킷의 최대 굴삭력 및 암의 최대 굴삭력을 산출하는 과정을 설명하기 위한 참조도이다. 도 8은 버킷의 최대 굴삭력 및 암의 최대 굴삭력을 비교한 그래프이다.
5 to 7 are reference views for explaining the process of calculating the maximum excavating force of the bucket and the maximum excavating force of the arm in accordance with the excavator motion. 8 is a graph comparing the maximum excavating force of the bucket and the maximum excavating force of the arm.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 버킷(4)의 최대 굴삭력은 버킷(4)의 회전 각에 따라 변경되며, 암(2)의 최대 굴삭력은 암(2)의 회전 각에 따라 변경된다. 먼저, 버킷(4)의 회전 각에 따른 버킷(4)의 최대 굴삭력을 산출하는 과정을 설명한다.
5 to 8, the maximum excavating force of the
상기에서 설명한 [수학식 3]에서와 같이, 버킷(4)의 회전 각에 따른 버킷(4)의 최대 굴삭력을 산출하기 위해서, 굴삭 모션 정보 중 붐 핀(11)으로부터 버킷 실린더(5)까지의 거리 dA를 변경하여 버킷(4)의 회전 각에 따른 버킷(4)의 최대 굴삭력을 산출하였다.
In order to calculate the maximum excavating force of the
예를 들어, 도 5와 같이 붐 핀(11)으로부터 버킷 실린더(5)까지의 거리 dA가 680mm이고, 버킷 실린더와 버킷 회전 링크가 이루는 각이 90°라고 가정하여 버킷(4)의 최대 굴삭력을 산출하면, 도 6과 같이 버킷(4)의 회전에 따른 회전 각 θ2에 따라 붐 핀(11)으로부터 버킷 실린더(5)까지의 거리 dA를 변화시켜 버킷(4)의 최대 굴삭력을 산출할 수 있다.
For example, assuming that the distance d A from the
이때, 버킷(4)이 회전하면, 버킷 실린더(5) 및 (즉, 버킷 핀(12)과 버킷 핀(13)을 잇는 선분)가 이루는 각에 따라 붐 핀(11)으로부터 버킷 실린더(5)까지의 거리 dA가 변화하기 때문에, 붐 핀(11)으로부터 버킷 실린더(5)까지의 거리 dA를 아래의 [수학식 6]를 통해 변화시키면서 버킷(4)의 최대 굴삭력을 산출할 수 있다.
At this time, when the
다음으로, 암(2)의 회전 각에 따른 암(2)의 최대 굴삭력을 산출하는 과정을 설명한다. 상기에서 설명한 [수학식 4]에서와 같이, 암(2)의 회전 각에 따른 암(2)의 최대 굴삭력을 산출하기 위해서, 암 실린더 핀(10)과 붐 핀(11) 사이의 거리 dE를 변경하여 암(2)의 회전 각에 따른 암(2)의 최대 굴삭력을 산출하였다.
Next, a process of calculating the maximum excavating force of the
예를 들어, 도 5와 같이 암 실린더 핀(10)과 붐 핀(11) 사이의 거리 dE가 1000mm이고, 암(2)과 암 실린더(7)가 이루는 각이 90°라고 가정하여 암(2)의 최대 굴삭력을 산출하면, 도 7과 같이 암(2)의 회전에 따른 회전 각 θ1에 따라 암 실린더 핀(10)과 붐 핀(11) 사이의 거리 dE가 변화시켜 암(2)의 최대 굴삭력을 산출할 수 있다.
For example, assuming that the distance d E between the
이때, 암(2)이 회전하면, 암 실린더(7)와 (즉, 암 실린더(7)와 붐 핀(11)을 잇는 선분) 사이의 각에 따라 암 실린더 핀(10)과 붐 핀(11) 사이의 거리 dE가 변화하기 때문에, 암 실린더 핀(10)과 붐 핀(11) 사이의 거리 dE를 아래의 [수학식 7]을 통해 변화시키면서 암(2)의 최대 굴삭력을 산출할 수 있다.
At this time, when the
상기와 같은 과정을 통해 산출된 버킷(4)의 최대 굴삭력 및 암(2)의 최대 굴삭력을 비교하면 도 8의 그래프와 같이 표현된다. 도 8의 그래프에서 X축의 실린더 델타는 동일한 회전 각을 의미하며, 0°의 의미는 최대 굴삭 자세에서의 90°를 의미하며, 이를 기준으로 링크간의 ±60°에서의 굴삭력을 비교한 것이다.
The maximum excavating force of the
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Modification is possible. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only in accordance with the claims set forth below, and all of its equivalents or equivalent variations fall within the scope of the present invention.
100: 굴삭기 최대 굴삭력 시뮬레이션 장치
110: 구동 궤적 산출부
120: 굴삭력 산출부
130: 제어부100: Excavator maximum excavation force simulation device
110: drive locus calculating section
120: Excavation force calculating section
130:
Claims (15)
붐, 암 및 버킷을 서로 연결하는 복수개의 링크 핀 사이의 각을 이용하여 상기 버킷의 구동 궤적을 산출하는 단계;
상기 버킷의 구동 궤적을 좌표계 상에 나타내어 굴삭 모션 정보를 생성하는 단계; 및
상기 굴삭 모션 정보 중 일부 정보를 변경하여 상기 버킷의 최대 굴삭력 및 상기 암의 최대 굴삭력을 각각 산출하는 단계;를 포함하며,
상기 버킷의 최대 굴삭력을 산출하는 단계에서는 아래의 수학식에 의해 버킷의 최대 굴삭력이 산출되어지고,
(여기서, 는 버킷의 최대 굴삭력, 는 버킷 실린더의 작동 압력, 는 버킷 실린더의 내경, 는 붐 핀으로부터 버킷 실린더까지의 거리, 는 버킷 실린더의 길이, 는 버킷의 깊이, 는 버킷의 반경을 각각 의미함.)
버킷이 회전할 경우, 상기 를 아래의 수학식으로 계산함으로써 회전 각을 고려한 버킷의 최대 굴삭력이 산출되어지며,
(여기서, 는 버킷 핀과 버킷 핀을 잇는 선분, 는 버킷 실린더와 가 이루는 각도를 각각 의미함.)
상기 암의 최대 굴삭력을 산출하는 단계에서는 아래의 수학식에 의해 암의 최대 굴삭력이 산출되어지고,
(여기서, 는 암의 최대 굴삭력, 는 암 실린더의 작동 압력, 는 암 실린더의 내경, 는 암 실린더 핀과 붐 핀 사이의 거리, 는 붐 핀으로부터 버킷 실린더의 끝나는 부분까지의 거리를 각각 의미함.)
암이 회전할 경우, 상기 를 아래의 수학식으로 계산함으로써 회전 각을 고려한 암의 최대 굴삭력이 산출되어짐으로써,
(여기서, 은 암 실린더와 붐 핀을 잇는 선분, 는 암 실린더와 이 이루는 각도를 각각 의미함.)
굴삭 자세 별로 굴삭기 모션 정보가 반영된 버킷의 최대 굴삭력 및 암의 최대 굴삭력을 각각 산출하도록 되어진 것을 특징으로 하는 굴삭기 최대 굴삭력 시뮬레이션 방법
A method of simulating an excavator maximum excavating force for calculating a maximum excavating force of an excavator bucket and a maximum excavating force of an arm,
Calculating a driving trajectory of the bucket using an angle between a boom, an arm, and a plurality of link pins connecting the bucket to each other;
Generating driving excavation trajectory of the bucket on a coordinate system to generate excavating motion information; And
And calculating a maximum excavating force of the bucket and a maximum excavating force of the arm by changing some information of the excavating motion information,
In the step of calculating the maximum excavating force of the bucket, the maximum excavating force of the bucket is calculated by the following equation,
(here, The maximum excavation force of the bucket, The operating pressure of the bucket cylinder, The inner diameter of the bucket cylinder, Is the distance from the boom pin to the bucket cylinder, The length of the bucket cylinder, The depth of the bucket, Means the radius of the bucket, respectively.)
When the bucket rotates, Is calculated by the following equation, the maximum excavating force of the bucket considering the rotation angle is calculated,
(here, A line connecting the bucket pin and the bucket pin, With a bucket cylinder Respectively.)
In the step of calculating the maximum excavating force of the arm, the maximum excavating force of the arm is calculated by the following equation,
(here, The maximum excavation force of the arm, The operating pressure of the arm cylinder, The inner diameter of the arm cylinder, Is the distance between the arm cylinder pin and the boom pin, Refers to the distance from the boom pin to the end of the bucket cylinder, respectively.)
When the arm rotates, Is calculated by the following equation, the maximum excavating force of the arm considering the rotation angle is calculated,
(here, A line connecting the arm cylinder and the boom pin, And Respectively.)
And the maximum excavating force of the bucket and the maximum excavating force of the arm reflecting the excavator motion information are calculated for each excavation attitude.
상기 버킷의 구동 궤적을 산출하는 단계는 굴삭기에 링크 핀을 통해 연결된 붐, 상기 붐에 링크 핀을 통해 연결된 암, 상기 암에 링크 핀을 통해 연결된 버킷에 대해서 상기 각각의 링크 핀 사이의 각을 이용하여 상기 버킷의 이동 궤적을 산출하는 것을 특징으로 하는 굴삭기 최대 굴삭력 시뮬레이션 방법
The method according to claim 1,
Wherein the step of calculating the drive locus of the bucket comprises the steps of: using a boom connected to the excavator through a link pin, an arm connected to the boom through a link pin, and an angle between the link pins for a bucket connected to the arm via the link pin And calculating a moving locus of the bucket based on the estimated excavator maximum excavating force
상기 굴삭 모션 정보를 생성하는 단계는 붐의 길이, 암의 길이, 버킷의 길이, 좌표계 상의 X축 방향과 붐 사이의 각도, 붐과 암 사이의 각도 및 암과 버킷 사이의 각도 중 적어도 하나 이상을 이용하여 상기 좌표계 상에서 버킷의 좌표 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 굴삭기 최대 굴삭력 시뮬레이션 방법
The method according to claim 1,
The step of generating the excavating motion information may include at least one of a length of the boom, a length of the arm, a length of the bucket, an angle between the X-axis direction and the boom on the coordinate system, an angle between the boom and the arm, And the coordinate information of the bucket on the coordinate system is generated by using the coordinate system of the excavator
상기 버킷의 최대 굴삭력을 산출하는 단계는,
상기 굴삭 모션 정보 중 일부 정보를 변경하여 버킷의 회전 각에 따른 버킷의 최대 굴삭력을 산출하는 단계; 및
붐 핀부터 버킷 실린더까지의 거리를 변경하여 상기 버킷의 최대 굴삭력을 산출하는 단계;를 포함하며,
상기 버킷 실린더와 버킷 핀들 사이의 각도를 조절하여 상기 붐 핀부터 상기 버킷 실린더까지의 거리를 변경하는 것을 특징으로 하는 굴삭기 최대 굴삭력 시뮬레이션 방법
The method according to claim 1,
Wherein calculating the maximum excavating force of the bucket comprises:
Calculating a maximum excavating force of the bucket according to a rotation angle of the bucket by changing some information of the excavating motion information; And
And changing the distance from the boom pin to the bucket cylinder to calculate the maximum excavating force of the bucket,
Wherein an angle between the bucket cylinder and the bucket pins is adjusted to change the distance from the boom pin to the bucket cylinder
상기 암의 최대 굴삭력을 산출하는 단계는,
상기 굴삭 모션 정보 중 일부 정보를 변경하여 암의 회전 각에 따른 암의 최대 굴삭력을 산출하는 단계; 및
암 실린더 핀과 붐 핀 사이의 거리를 변경하여 상기 암의 최대 굴삭력을 산출하는 단계;를 포함하며,
상기 암 실린더 및 암 실린더와 붐 핀을 잇는 선분 사이의 각도를 조절하여 상기 암 실린더 핀과 붐 핀 사이의 거리를 변경하는 것을 특징으로 하는 굴삭기 최대 굴삭력 시뮬레이션 방법
The method according to claim 1,
The step of calculating the maximum excavating force of the arm may include:
Calculating a maximum excavating force of the arm according to a rotation angle of the arm by changing some information of the excavating motion information; And
And changing the distance between the arm cylinder pin and the boom pin to calculate the maximum excavating force of the arm,
Wherein an angle between the arm cylinder and a line segment connecting the arm cylinder and the boom pin is adjusted to change the distance between the arm cylinder pin and the boom pin
붐, 암 및 버킷을 서로 연결하는 복수개의 링크 핀 사이의 각을 이용하여 상기 버킷의 구동 궤적을 산출하는 구동 궤적 산출부; 및
상기 버킷의 구동 궤적을 좌표계 상에 나타내어 굴삭 모션 정보를 생성하고, 상기 굴삭 모션 정보 중 일부 정보를 변경하여 상기 버킷의 최대 굴삭력 및 상기 암의 최대 굴삭력을 각각 산출하는 굴삭력 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기 최대 굴삭력 시뮬레이션 방법을 실행하는 장치
An apparatus for executing an excavator maximum excavating force simulation method according to any one of claims 1 to 5, wherein the apparatus for executing the simulation method comprises:
A drive locus calculating unit for calculating a drive locus of the bucket by using an angle between a boom, an arm, and a plurality of link pins connecting the bucket to each other; And
Calculating a maximum excavating force of the bucket and a maximum excavating force of the arm by changing some information of the excavating motion information by generating excavation motion information on a coordinate system of the driving track of the bucket, A device for executing an excavator maximum excavating force simulation method
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