KR101802968B1 - 굴삭기 버킷의 최대 굴삭력 및 암의 최대 굴삭력을 산출하기 위한 시뮬레이션 방법 - Google Patents

굴삭기 버킷의 최대 굴삭력 및 암의 최대 굴삭력을 산출하기 위한 시뮬레이션 방법 Download PDF

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한서대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 붐, 암 및 버킷을 서로 연결하는 복수의 링크 핀 사이의 각 을 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 버킷의 최대 굴삭력 및 암의 최대 굴삭력을 산출하기 위한 시뮬레이션 방법에 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 산출 하여 데이터베이스로 구축함으로써 신제품 개발 시 활용하여 개발 시간을 단축시킬 수 있다는 장점이 있다.

Description

굴삭기 버킷의 최대 굴삭력 및 암의 최대 굴삭력을 산출하기 위한 시뮬레이션 방법{SIMULATION METHOD FOR CALCULATING MAXIMUM TOOL FORCES OF EXCAVATOR BUCKET AND ARM}
본 발명의 실시예들은 굴삭기 버킷의 최대 굴삭력 및 암의 최대 굴삭력을 산출하기 위한 시뮬레이션 방법에 관한 것이다.
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.
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.
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.
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.
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 버킷의 최대 굴삭력 및 암의 최대 굴삭력을 산출하기 위한 시뮬레이션 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
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 버킷의 최대 굴삭력 및 암의 최대 굴삭력을 산출하기 위한 시뮬레이션 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
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.
실시예들 중에서, 굴삭기 버킷의 최대 굴삭력 및 암의 최대 굴삭력을 산출하기 위한 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.
실시예들 중에서, 굴삭기 버킷의 최대 굴삭력 및 암의 최대 굴삭력을 산출하기 위한 시뮬레이션 방법은 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.
실시예들 중에서, 굴삭기 버킷의 최대 굴삭력 및 암의 최대 굴삭력을 산출하기 위한 시뮬레이션 방법은 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.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
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.
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.
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.
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.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
도 2를 참조하면, 굴삭기 최대 굴삭력 시뮬레이션 장치(100)는 구동 궤적 산출부(110), 굴삭력 산출부(120) 및 제어부(130)를 포함한다.
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.
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.
즉, 구동 궤적 산출부(110)는 아래의 [수학식 1]을 이용하여 버킷 끝단의 좌표 정보를 생성할 수 있다.
Figure 112017102405420-pat00001
Px: 버킷의 방향 좌표
Py: 버킷의 y 방향 좌표
I1: 붐의 길이
I2: 암의 길이
I3: 버킷의 길이
θ2: X1 축과 붐이 이루는 각
θ3: 붐과 암이 이루는 각
θ4: 암과 버킷이 이루는 각
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.
굴삭력 산출부(120)는 아래의 [수학식 2]를 이용하여 버킷의 최대 굴삭력을 산출할 수 있다.
Figure 112017102405420-pat00002
FB: 버킷의 최대 굴삭력
dA: 붐 핀으로부터 버킷 실린더까지의 거리
dB: 버킷 실린더의 길이
dC: 버킷의 깊이
dD: 버킷의 반경
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.
Figure 112017102405420-pat00003
FB: 버킷의 최대 굴삭력
dA: 붐 핀으로부터 버킷 실린더까지의 거리
dB: 버킷 실린더의 길이
dC: 버킷의 깊이
dD: 버킷의 반경
Bucket Cylinder Force: 작동 압력 버킷 실런더의 끝나는 부분
[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.
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.
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.
Figure 112017102405420-pat00004
Fs: 암의 최대 굴삭력
P: 작동 압력
dF: 붐 핀부터 버킷 실린더의 끝나는 부분까지의 거리
dE: 암 실린더 핀과 붐 핀 사이의 거리
[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.
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.
또한, 암 실린더의 내경 및 압력을 고려한 암 실린더에 의해 발생하는 힘은 아래의 [수학식 5]를 이용하여 산출된다.
Figure 112017102405420-pat00005
Cylinder Force: 실린더의 힘
P: 작동 압력
D: 각 실린더 튜브 내경
제어부(130)는 굴삭기 최대 굴삭력 시뮬레이션 장치(100)의 다른 구성 요소의 동작을 제어한다.
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.
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.
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.
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.
이때, 버킷(4)이 회전하면, 버킷 실린더(5) 및
Figure 112017102405420-pat00006
(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.
Figure 112017102405420-pat00007
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.
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.
이때, 암(2)이 회전하면, 암 실린더(7)와
Figure 112017102405420-pat00008
(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.
Figure 112017102405420-pat00009
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.
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.
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.
100: 굴삭기 최대 굴삭력 시뮬레이션 장치
110: 구동 궤적 산출부
120: 굴삭력 산출부
130: 제어부

Claims (2)

  1. 굴삭기 버킷(Bucket)의 최대 굴삭력 및 암(Arm)의 최대 굴삭력을 산출하기 위한 굴삭기 최대 굴삭력 시뮬레이션 방법에 있어서,
    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,
    Figure 112017102405420-pat00010

    (여기서,
    Figure 112017102405420-pat00011
    는 버킷의 최대 굴삭력,
    Figure 112017102405420-pat00012
    는 버킷 실린더의 작동 압력,
    Figure 112017102405420-pat00013
    는 버킷 실린더의 내경,
    Figure 112017102405420-pat00014
    는 붐 핀으로부터 버킷 실린더까지의 거리,
    Figure 112017102405420-pat00015
    는 버킷 실린더의 길이,
    Figure 112017102405420-pat00016
    는 버킷의 깊이,
    Figure 112017102405420-pat00017
    는 버킷의 반경을 각각 의미함.)
    버킷이 회전할 경우, 상기
    Figure 112017102405420-pat00018
    를 아래의 수학식으로 계산함으로써 회전 각을 고려한 버킷의 최대 굴삭력이 산출되어지며,
    Figure 112017102405420-pat00019

    (여기서,
    Figure 112017102405420-pat00020
    는 버킷 핀과 버킷 핀을 잇는 선분,
    Figure 112017102405420-pat00021
    는 버킷 실린더와
    Figure 112017102405420-pat00022
    가 이루는 각도를 각각 의미함.)
    상기 암의 최대 굴삭력을 산출하는 단계에서는 아래의 수학식에 의해 암의 최대 굴삭력이 산출되어지고,
    Figure 112017102405420-pat00023

    (여기서,
    Figure 112017102405420-pat00024
    는 암의 최대 굴삭력,
    Figure 112017102405420-pat00025
    는 암 실린더의 작동 압력,
    Figure 112017102405420-pat00026
    는 암 실린더의 내경,
    Figure 112017102405420-pat00027
    는 암 실린더 핀과 붐 핀 사이의 거리,
    Figure 112017102405420-pat00028
    는 붐 핀으로부터 버킷 실린더의 끝나는 부분까지의 거리를 각각 의미함.)
    암이 회전할 경우, 상기
    Figure 112017102405420-pat00029
    를 아래의 수학식으로 계산함으로써 회전 각을 고려한 암의 최대 굴삭력이 산출되어짐으로써,
    Figure 112017102405420-pat00030

    (여기서,
    Figure 112017102405420-pat00031
    은 암 실린더와 붐 핀을 잇는 선분,
    Figure 112017102405420-pat00032
    는 암 실린더와
    Figure 112017102405420-pat00033
    이 이루는 각도를 각각 의미함.)
    굴삭 자세 별로 굴삭기 모션 정보가 반영된 버킷의 최대 굴삭력 및 암의 최대 굴삭력을 각각 산출하도록 되어지며,
    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 버킷의 최대 굴삭력 및 암의 최대 굴삭력을 산출하기 위한 시뮬레이션 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    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 버킷의 최대 굴삭력 및 암의 최대 굴삭력을 산출하기 위한 시뮬레이션 방법.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108519613A (zh) * 2018-04-09 2018-09-11 山东天星北斗信息科技有限公司 一种螺旋钻挖掘机辅助施工系统及其施工方法
CN109614743B (zh) * 2018-12-26 2023-11-21 广州市中海达测绘仪器有限公司 挖掘机及其铲斗定位方法、电子设备、存储介质
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CN111678631B (zh) * 2020-05-09 2021-09-28 山东恒旺集团有限公司 一种矿用挖掘机挖掘力测力装置
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CN112528430B (zh) * 2020-11-30 2024-08-06 徐工集团工程机械股份有限公司科技分公司 一种装载机工作连杆机构优化设计方法及系统
CN113566943B (zh) * 2021-07-29 2023-07-25 上海三一重机股份有限公司 挖掘机的物料称重方法、装置、挖掘机及可读存储介质
CN117661600B (zh) * 2024-02-01 2024-04-16 山东科技大学 一种挖掘机自动基坑边缘修砌方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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