KR102373567B1 - 트렌치커터의 굴착 자동화 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 트렌치커터의 굴착 자동화 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상게하게는, 트렌치커터와 상기 트렌치커터의 일측에 매달리는 형태로 구비되는 커터와 상기 트렌치커터에 구비되는 센싱부 및 상기 센싱부의 신호에 응답하여 상기 트렌치커터를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 센싱부의 신호를 기초로 하여, 상기 트렌치커터의 굴착 작업을 자동화할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 굴착 작업 시, 압력센서와 중량센서를 통해 커터에 가해지는 부하를 측정하고, 부하에 따라 굴착 속도를 조절함으로써, 단단한 암반을 굴착할 때에는, 작업속도를 낮추어 과부하를 방지하고, 비교적 무른 지반을 굴착할 때에는, 작업속도를 높여 효율적인 굴착 작업이 진행될 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

트렌치커터의 굴착 자동화 시스템 및 방법{Control System And Method Of Trench Cutter}

본 발명은 트렌치커터의 굴착 자동화 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 트렌치커터의 굴착 작업에 있어서, 굴착 커터의 기울기 편차와 굴착 커터에 가해지는 부하가 기준값을 초과하면, 상기 트렌치커터를 제어하여 상기 커터의 기울기 편차를 보정하고, 굴착 속도를 조절할 수 있도록 하는 트렌치커터의 굴착 자동화 시스템 및 방법에 관한 것이다.

통상적으로 굴착기는, 무한궤도로 구성된 이송부와 이송부에 탑재되어 좌우로 회동 가능한 본체부를 포함하고, 본체부에 구비된 외팔 부재에 굴착유닛을 설치하여, 건설, 토목 등 땅을 파는 굴착 작업을 할 수 있도록 하는 특수차량이다. 또한, 굴착기에 설치되며, 굴착 작업을 직접적으로 수행하는 굴착유닛으로는, 흙을 퍼낼 수 있는 버킷과 지면을 천공할 수 있는 드릴이 대표적이다. 하지만, 통상적인 굴착기를 통한 굴착 작업 시, 굴착기는 고르지 못한 지반으로 인해 과도한 부하를 받게 되어, 고장이 날 수 있고, 균일한 시공 품질을 얻기 어려우며, 굴착 작업의 효율이 떨어진다는 단점이 있다.

이러한 종래의 굴착기의 문제점을 해결하기 위한 선행기술문헌으로, 한국등록특허공보 제10-2090409를 살펴보면, 상기 선행기술문헌은 과부하 방지를 위한 원격 제어 굴삭기의 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 굴삭기에 구비된 관성센서와 원격 신호를 수신하는 통신부 및 상기 원격 신호에 응답하여 상기 굴삭기를 구동하는 제어부를 포함하여, 상기 굴삭기의 실제 자세와 예상 자세의 차이가 허용 값을 초과하면, 상기 굴삭기의 구동을 중지하여 과부하를 방지할 수 있도록 하는 것에 관한 기술이다.

그러나 이러한 종래 기술에 의하면, 상기 굴삭기에 과부하가 발생하면, 굴착 작업이 중단되어, 굴착 작업의 속도가 느려진다는 문제점이 있다.

또한, 종래 기술에 개시된 상기 굴삭기의 구동이 멈추면, 상기 굴삭기의 자세를 다시 보정해야 되고, 굴착 작업을 계속 모니터링 해야 된다는 문제점이 있으며, 이 과정에서 작업자의 판단에 따라 장비를 조작하게 되어, 작업자의 숙련도에 따라 시공 품질 및 공정 작업 소요 시간이 결정된다는 문제점이 있다.

한국등록특허공보 제10-2090409호 (2020.03.11.)

본 발명은 상술한 바와 같은 선행기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 굴착 작업을 위한 커터의 자세 및 위치를 측정하여, 굴착 지점을 지속적으로 보정할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 커터에 가해지는 부하를 감지하여, 굴착 속도를 조절할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 굴착 공정에 필요한 장비 운영을 자동화하여, 시공 품질의 정확성과 안정성 향상에 그 목적이 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 트렌치커터의 굴착 자동화 시스템에 있어서, 트렌치커터와, 상기 트렌치커터의 일측에 매달리는 형태로 구비되는 커터와, 상기 트렌치커터에 구비되는 센싱부, 및 상기 센싱부의 신호에 응답하여 상기 트렌치커터를 제어하는 제어부를 포함한다. 그리고 상기 제어부는, 상기 센싱부의 신호를 기초로 하여, 상기 트렌치커터의 굴착 작업을 자동화할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 커터는, 상기 커터의 외측면에 구비되는 복수개의 플랩 및 상기 커터의 하단에 구비되는 커터휠을 포함한다. 그리고 상기 플랩은, 상기 제어부의 제어에 따라 돌출되어, 상기 커터의 기울기 편차를 보정할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 센싱부는, 상기 커터의 일측에 구비되는 기울기센서를 포함한다. 그리고 상기 커터의 기울기 편차를 측정할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 센싱부는, 상기 붐의 일측에 구비되는 중량센서 및 상기 커터의 일측에 구비되는 압력센서를 포함한다. 그리고 상기 커터의 중량과 상기 커터에 가해지는 압력을 측정하여, 상기 커터에 가해지는 부하를 진단할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 트렌치커터의 굴착 자동화 방법에 있어서 트렌치커터의 굴착 자동화 시스템을 이용하여, 붐과 본체부의 회동을 통해 커터의 원점을 제어하는 원점 제어 단계와, 상기 커터에 가해지는 부하에 의해 발생되는 상기 커터의 기울기 편차를 자동으로 보정하는 커터 기울기 제어 단계 및 상기 커터에 가해지는 부하에 의해 발생되는 상기 커터의 수평 위치 편차를 자동으로 보정하는 수평 위치 편차 제어 단계를 포함한다. 그리고 상기 커터 기울기 제어 단계는, 측정된 상기 커터의 기울기 편차를 판별하여, 상기 커터의 기울기 편차가 기준값을 초과하면, 플랩과 커터휠을 제어함으로써, 상기 커터의 기울기를 제어할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 커터에 가해지는 부하를 판별하여 굴착 속도를 제어하는 굴착 속도 제어 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명은, 기울기센서를 통해 커터의 기울기 편차를 측정하고, 굴착 작업 진행도중 상기 커터의 기울기에 편차가 발생하면, 플랩과 커터휠의 제어를 통해 상기 커터의 기울기 편차를 자동으로 보정함으로써, 굴착 작업이 계속 진행될 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 굴착 작업 시, 압력센서와 중량센서를 통해 커터에 가해지는 부하를 측정하고, 부하에 따라 굴착 속도를 조절함으로써, 단단한 암반을 굴착할 때에는, 작업속도를 낮추어 과부하를 방지하고, 비교적 무른 지반을 굴착할 때에는, 작업속도를 높여 효율적인 굴착 작업이 진행될 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 플랩과 커터휠의 제어를 통해 커터의 기울기 편차를 조절함으로써, 상기 커터가 지반의 깊은 곳까지 삽입되어도 상기 커터의 기울기 편차를 용이하게 보정할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 굴착 작업이 자동화되어, 작업자의 숙련도에 따라 시공 품질 및 공정 작업 소요 시간이 결정되는 문제점을 해결함으로써, 균등한 시공 품질을 제공하고, 작업 효율을 향상시켜 굴착 작업 소요 시간을 줄일 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은, 본 발명의 트렌치커터의 모습을 나타낸 도면이다.
도 2는, 본 발명의 트렌치커터의 굴착 작업 중 커터가 지상에 위치할 때, 커터의 원점을 제어하는 모습의 측면을 나타낸 도면으로, (A)는 붐을 회동시켜 커터를 전방으로 기울이는 모습, (B)는 붐을 회동시켜 커터를 후방으로 기울이는 모습이다.
도 3은, 본 발명의 트렌치커터의 굴착 작업 중 커터가 지상에 위치할 때, 커터의 원점을 제어하는 모습의 정면을 나타낸 도면으로, (A)는 본체부를 회동시켜 커터를 우측으로 기울이는 모습, (B)는 본체부를 회동시켜 커터를 좌측으로 기울이는 모습이다
도 4는, 본 발명의 커터가 지중에 위치할 때, 플랩을 이용하여 커터의 기울기 편차를 보정하는 모습 중 정면의 모습을 나타낸 도면으로, (A)는 커터가 좌측으로 기울어진 모습, (B)는 커터가 우측으로 기울어진 모습이다.
도 5는, 본 발명의 커터가 지중에 위치할 때, 플랩을 이용하여 커터의 기울기 편차를 보정하는 모습 측면의 모습을 나타낸 도면으로, (A)는 커터가 전방으로 기울어진 모습, (B)는 커터가 후방으로 기울어진 모습이다.
도 6은, 본 발명의 커터의 수평 위치 편차를 보정하는 모습 중 정면의 모습을 나타낸 도면으로, (A)는 커터의 중심이 기준선의 좌측으로 치우친 모습, (B)는 커터의 중심이 기준선의 우측으로 치우친 모습이다.
도 7은, 본 발명의 커터의 수평 위치 편차를 보정하는 모습 중 측면의 모습을 나타낸 도면으로, (A)는 커터의 중심이 기준선의 전방으로 치우친 모습, (B)는 커터의 중심이 기준선의 후방으로 치우친 모습이다.
도 8은, 본 발명의 트렌치커터의 굴착 자동화 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 9는, 본 발명의 트렌치커터의 굴착 자동화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10은, 본 발명의 트렌치커터의 굴착 자동화 방법의 원점 제어 단계 세부흐름도이다.
도 11은, 본 발명의 트렌치커터의 굴착 자동화 방법의 굴착 속도 제어 단계 세부흐름도이다.
도 12는, 본 발명의 트렌치커터의 굴착 자동화 방법의 커터 기울기 제어 단계 세부흐름도이다.
도 13은, 본 발명의 트렌치커터의 굴착 자동화 방법의 수평 위치 편차 제어 단계 세부흐름도이다.
도 14는, 본 발명의 트렌치커터의 굴착 자동화 방법의 커터 세척 단계 세부흐름도이다.
도 15는, 본 발명의 트렌치커터의 굴착 자동화 방법의 벤토나이트 공급단계 세부흐름도이다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시 예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 트렌치커터의 굴착 자동화 시스템 및 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 트렌치커터의 굴착 자동화 시스템은, 도 1을 참조하면, 트렌치커터(10)와 상기 트렌치커터(10)에 매달리는 형태로 구비되는 커터(200)를 포함하고, 상기 트렌치커터(10)는, 회동 가능한 본체부(100)와, 상기 본체부(100)의 일측에 설치되며 회동 가능한 붐(110), 및 상기 본체부(100)의 타측에 설치되며, 케이블(130)을 통해 상기 붐(110)과 연결되는 윈치(120)를 포함한다. 그리고 상기 본체부(100)는, 복수개의 무한궤도로 이루어진 이송부(140)에 지지되며, 회동 가능하도록 형성된다.

또한, 상기 커터(200)는, 상기 케이블(130)을 통해 상기 윈치(120)와 연결되어, 상기 붐(110)에 매달리는 형태로 구비된다. 보다 상세히, 상기 붐(110)은, 상방으로 뻗어있는 형태로 설치되어 있고, 상기 붐(110)의 끝단에는 도르래(111)가 구비되어 있다. 그리고 상기 케이블(130)은, 상기 윈치(120)에 여러 겹으로 감겨있으며, 상기 윈치(120)로부터 풀려나와 상기 도르래(111)의 외주면을 감은 뒤, 하방으로 늘어지도록 배치된다. 마지막으로, 상기 커터(200)는, 하방으로 늘어진 상기 케이블(130)의 끝단에 결합됨으로써, 상기 붐(110)에 매달리는 형태로 구비될 수 있다.

또한, 상기 윈치(120)는, 전동모터를 구비하고, 상기 전동모터의 구동에 따라 회전되어, 상기 케이블(130)을 감거나 풀어지게 함으로써, 상기 커터(200)를 승강시킬 수 있다.

또한, 상기 본체부(100)는, 지면과 수직한 축을 기준으로 360도 회동됨으로써, 상기 붐(110)이 좌우로 회동될 수 있도록 한다. 그리고 상기 붐(110)은, 전방 또는 후방으로 회동될 수 있다. 이를 통해, 상기 커터(200)의 기울기가 자동으로 조절될 수 있다. 보다 상세히, 도 2의 (A)를 참조하면, 상기 붐(110)이 전방으로 회동됨으로써, 상기 붐(110)에 매달린 상기 커터(200)는, 전방으로 기울어지게 된다. 따라서, 상기 커터(200)가 후방으로 기울어져 있는 경우, 상기 붐(110)을 전방으로 회동시켜 상기 커터(200)의 기울기를 보정할 수 있다. 이와 반대로, 도 2의 (B)를 참조하면, 상기 붐(110)이 후방으로 회동됨으로써, 상기 붐(110)에 매달린 상기 커터(200)는, 후방으로 기울어지게 된다. 따라서, 상기 커터(200)가 전방으로 기울어져 있는 경우, 상기 붐(110)을 후방으로 회동시켜 상기 커터(200)의 기울기를 보정할 수 있다.

또한, 도 3의 (A)를 참조하면, 상기 본체부(100)가 우측으로 회동됨으로써, 상기 붐(110)이 우측으로 회동된다. 이에 따라 상기 붐(110)에 매달린 상기 커터(200)는 우측으로 기울어지게 된다. 따라서, 상기 커터(200)가 좌측으로 기울어져 있는 경우, 상기 본체부(100)를 우측으로 회동시켜 상기 커터(200)의 기울기를 보정할 수 있다. 이와 반대로, 도 3의 (B)를 참조하면, 상기 본체부(100)가 좌측으로 회동됨으로써, 상기 붐(110)이 좌측으로 회동된다. 이에 따라 상기 붐(110)에 매달린 상기 커터(200)는 좌측으로 기울어지게 된다. 따라서, 상기 커터(200)가 우측으로 기울어져 있는 경우, 상기 본체부(100)를 좌측으로 회동시켜 상기 커터(200)의 기울기를 보정할 수 있다. 이로써, 상기 커터(200)의 자세는 원점과 일치되도록 정렬될 수 있다.

또한, 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 커터(200)는, 높이가 너비 보다 비교적 긴 직육면체의 프레임 형상으로 형성된다. 또한, 상기 커터(200)는, 유압모터를 구비한 복수개의 커터휠(210)과 상기 커터(200)의 외측면에 구비되는 복수개의 플랩(220)을 포함한다.

그리고 상기 복수개의 커터휠(210)은, 상기 커터(200)의 하단에 구비되며, 외주면에 복수개의 톱날이 구비되어, 굴착 작업에 용이한 형태로 형성된다. 또한, 상기 커터휠(210)은, 상기 커터(200)의 좌측부에 구비된 제1커터휠(211)과 상기 커터(200)의 우측부에 구비된 제2커터휠(212)를 포함한다. 그리고 상기 커터(200)가 기울어지면, 상기 커터휠(210)은 각기 다른 속도로 회전됨으로써, 상기 커터(200)의 기울기가 자동으로 보정될 수 있도록 한다.

그리고 상기 복수개의 플랩(220)은, 상기 커터(200)의 양측면에 각각 한 쌍으로 구비되는 제1플랩(221)과 제2플랩(222)을 포함하고, 상기 커터(200)의 전면과 후면에 각각 두 쌍으로 구비되는 제3플랩(223)과 제4플랩(224)를 포함한다. 그리고 상기 제1플랩(221)은, 상기 커터(200)의 양측면에 구비된 복수개의 플랩(220) 중 하부에 위치한 한 쌍의 플랩(220)이고, 상기 제2플랩(222)은, 상기 커터(200)의 양측면에 구비된 복수개의 플랩(220) 중 상부에 위치한 한 쌍의 플랩(220)이다. 또한, 상기 제3플랩(223)은, 상기 커터(200)의 전면과 후면에 각각 두 쌍으로 구비된 플랩(220) 중 하부에 위치한 플랩(220)이고, 상기 제4플랩(224)은, 상기 커터(200)의 전면과 후면에 각각 두 쌍으로 구비된 플랩(220) 중 상부에 위치한 플랩(220)이다. 또한, 상기 복수개의 플랩(220)은, 상기 커터(200)가 기울어지면 각각 개별적으로 외부로 돌출되어, 상기 커터(200)와 인접한 지반을 밀어냄으로써, 상기 커터(200)의 자세가 보정될 수 있도록 한다. 보다 상세히, 도 4의 (A)를 참조하면, 상기 트렌치커터(10)의 굴착 작업 중, 상기 커터(200)가 좌측으로 기울어지면, 후술할 제어부(300)는, 상기 한 쌍의 제1플랩(221) 증 우측에 위치한 제1플랩(221)이 우측으로 돌출되도록 하고, 상기 한 쌍의 제2플랩(222) 중 좌측에 위치한 제2플랩(222)이 좌측으로 돌출되도록 한다. 이를 통해 상기 돌출된 제1플랩(221)과 제2플랩(222)은 인접된 지반을 밀어냄으로써, 상기 커터(200)의 기울기가 자동으로 보정될 수 있도록 한다. 또한, 상기 제어부(300)는, 상기 제1커터휠(211)의 회전속도가 상기 제2커터휠(212)의 회전속도 보다 더 느려지도록 하여, 상기 커터(200) 좌측부의 굴착속도를 늦춤으로써, 상기 커터(200)의 좌측 기울기가 자동으로 보정될 수 있도록 한다. 이와 반대로, 도 4의 (B)를 참조하면, 상기 트렌치커터(10)의 굴착 작업 중, 상기 커터(200)가 우측으로 기울어지면, 상기 제어부(300)는, 상기 한 쌍의 제1플랩(221) 증 좌측에 위치한 제1플랩(221)이 좌측으로 돌출되도록 하고, 상기 한 쌍의 제2플랩(222) 중 우측에 위치한 제2플랩(222)이 우측으로 돌출되도록 한다. 이를 통해 상기 돌출된 제1플랩(221)과 제2플랩(222)은 인접된 지반을 밀어냄으로써, 상기 커터(200)의 기울기가 자동으로 보정될 수 있도록 한다. 또한, 상기 제어부(300)는, 상기 제2커터휠(212)의 회전속도가 상기 제1커터휠(211)의 회전속도 보다 더 느려지도록 하여, 상기 커터(200) 우측부의 굴착속도를 늦춤으로써, 상기 커터(200)의 우측 기울기가 자동으로 보정될 수 있도록 한다. 또한, 상기 제어부(300)는, 상기 커터(200)의 기울기 편차 정도에 따라 상기 플랩(220)은 보다 더 돌출시키거나, 보다 더 적게 돌출시킬 수 있다. 또한, 상기 제어부(300)는, 상기 커터(200)의 기울기 편차가 클수록 상기 커터휠(210)의 회전속도가 감소되도록 제어하여, 상기 커터(200)의 기울기 편차 보정 중 발생될 수 있는 과부하 또는 미연의 사고를 방지한다.

또한, 도 5의 (A)를 참조하면, 상기 트렌치커터(10)의 굴착 작업 중, 상기 커터(200)가 전방으로 기울어지면, 상기 제어부(300)는, 상기 두 쌍의 제3플랩(223) 증 후면부에 위치한 제3플랩(223)이 후방으로 돌출되도록 하고, 상기 두 쌍의 제4플랩(224) 중 전면에 위치한 제4플랩(224)이 전방으로 돌출되도록 한다. 이를 통해 상기 돌출된 제3플랩(223)과 제4플랩(224)은 인접된 지반을 밀어냄으로써, 상기 커터(200)의 기울기가 자동으로 보정될 수 있도록 한다. 이와 반대로, 도 5의 (B)를 참조하면, 상기 트렌치커터(10)의 굴착 작업 중, 상기 커터(200)가 전후방으로 기울어지면, 상기 제어부(300)는, 상기 두 쌍의 제3플랩(223) 증 전면부에 위치한 제3플랩(223)이 전방으로 돌출되도록 하고, 상기 두 쌍의 제4플랩(224) 중 후면에 위치한 제4플랩(224)이 후방으로 돌출되도록 한다. 이를 통해 상기 돌출된 제3플랩(223)과 제4플랩(224)은 인접된 지반을 밀어냄으로써, 상기 커터(200)의 기울기가 자동으로 보정될 수 있도록 한다.

또한, 도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 커터(200)의 중심이 초기 설정된 커터 원점 기준선(600)으로부터 벗어나게 되면 상기 플랩(220)을 통해 상기 커터(200)의 중심이 상기 커터 원점 기준선(600)을 향해 수평으로 이동될 수 있도록 한다. 보다 상세히, 도 6의 (A)를 참조하면, 상기 트렌치커터(10)의 굴착 작업 중, 상기 커터(200)가 좌측으로 수평이동되어, 상기 커터 원점 기준선(600)과의 좌측 위치 편차가 발생되면, 상기 제어부(300)는, 상기 복수개의 제1플랩(221)과 제2플랩(222) 중 좌측에 위치한 제1플랩(221)과 제2플랩(222)이 좌측으로 돌출되도록 한다. 그리고 돌출된 상기 제1플랩(221)과 제2플랩(222)은, 상기 커터(200)의 좌측부와 인접된 지반을 밀어냄으로써, 상기 커터(200)의 중심이 상기 커터 원점 기준선을 향해 수평이동 될 수 있도록 한다. 이와 반대로, 도 6의 (B)를 참조하면, 상기 트렌치커터(10)의 굴착 작업 중, 상기 커터(200)가 우측으로 수평이동되어, 상기 커터 원점 기준선(600)과의 우측 위치 편차가 발생되면, 상기 제어부(300)는, 상기 복수개의 제1플랩(221)과 제2플랩(222) 중 우측에 위치한 제1플랩(221)과 제2플랩(222)이 우측으로 돌출되도록 한다. 그리고 돌출된 상기 제1플랩(221)과 제2플랩(222)은, 상기 커터(200)의 우측부와 인접된 지반을 밀어냄으로써, 상기 커터(200)의 중심이 상기 커터 원점 기준선을 향해 수평이동 될 수 있도록 한다.

또한, 도 7의 (A)를 참조하면, 상기 트렌치커터(10)의 굴착 작업 중, 상기 커터(200)가 전방으로 수평이동되어, 상기 커터 원점 기준선(600)과의 전방 위치 편차가 발생되면, 상기 제어부(300)는, 상기 복수개의 제3플랩(223)과 제4플랩(222) 중 전면부에 위치한 제3플랩(223)과 제4플랩(224)이 전방으로 돌출되도록 한다. 그리고 돌출된 상기 제3플랩(223)과 제4플랩(224)은, 상기 커터(200)의 전면부와 인접된 지반을 밀어냄으로써, 상기 커터(200)의 중심이 상기 커터 원점 기준선을 향해 수평이동 될 수 있도록 한다. 이와 반대로, 도 7의 (B)를 참조하면, 상기 트렌치커터(10)의 굴착 작업 중, 상기 커터(200)가 후방으로 수평이동되어, 상기 커터 원점 기준선(600)과의 후방 위치 편차가 발생되면, 상기 제어부(300)는, 상기 복수개의 제3플랩(223)과 제4플랩(224) 중 후면부에 위치한 제3플랩(223)과 제4플랩(224)이 후방으로 돌출되도록 한다. 그리고 돌출된 상기 제3플랩(223)과 제4플랩(224)은, 상기 커터(200)의 후면부와 인접된 지반을 밀어냄으로써, 상기 커터(200)의 중심이 상기 커터 원점 기준선을 향해 수평이동 될 수 있도록 한다.

또한, 상기 커터(200)의 수평 위치 편차 정도에 따라 상기 플랩(220)은 보다 더 돌출되거나, 보다 적게 돌출될 수 있다. 또한, 상기 제어부(300)는, 상기 커터(200)의 수평 위치 편차가 클수록 상기 커터휠(210)의 회전속도가 감소되도록 제어하여, 상기 커터(200)의 수평 위치 편차 보정 중 발생될 수 있는 과부하 또는 미연의 사고를 방지한다.

또한, 도 8을 참조하면, 상기 트렌치커터(10)는, 상기 트렌치커터(10)에 구비되는 센싱부(400)와 상기 센싱부(400)의 신호에 응답하여 상기 트렌치커터(10)를 제어하는 제어부(300) 및 상기 제어부(300)의 제어에 따라 구동되는 구동부(500)를 포함한다. 그리고 상기 제어부(300)는, 상기 센싱부(400)의 신호를 기초로 하여, 상기 트렌치커터(10)의 굴착 작업을 자동 제어할 수 있도록 한다. 보다 상세히, 상기 구동부(500)는, 회동 가능한 상기 본체부(100)와, 전방 또는 후방으로 회동 가능한 상기 붐(110)과, 상기 케이블(130)이 감기거나 풀려나올 수 있도록 회전 가능한 상기 윈치(120)와, 유압모터를 통해 동력을 전달 받아 회전하여 직접적인 굴착 작업을 수행하는 상기 커터휠(210)과, 상기 커터(200)의 외측면에 복수개로 구비되어 돌출될 수 있는 상기 플랩(220)와 상기 커터(200)의 일측에 설치되며, 상기 커터(200)가 세척될 수 있도록 물을 분사하는 세척펌프(230)와 상기 커터(200)에 의해 굴착된 지반에 벤토나이트 용액이 채워질 수 있도록 하는 연속펌프(700)를 포함한다.

또한, 상기 센싱부(400)는, 상기 커터(200)와 케이블(130) 일측에 구비되어 상기 커터(200)와 케이블(130)의 기울기를 측정하는 기울기센서(410)와, 상기 붐(110)의 일측에 구비되어 상기 커터(200)를 매달고 있는 상기 케이블(130)의 하중을 측정함으로써, 상기 커터(200)의 중량을 측정하는 중량센서(420)와 상기 커터휠(210)에 구비된 유압모터의 유압을 측정하는 압력센서(430)와 상기 도르래(111)와 커터휠(210)의 분당 회전수를 측정하는 복수개의 RPM센서(440) 및 상기 커터(200)에 의해 굴착된 지반에 채워지는 벤토나이트 용액의 수위를 측정하는 수위센서(450)를 포함한다.

또한, 상기 제어부(300)는, 상기 센싱부(400)로부터 여러 신호를 전달 받아, 상기 커터(200)에 가해지는 부하를 진단하여, 굴착 작업의 속도를 조절하고, 상기 커터(200)의 기울기 편차를 진단하여, 상기 커터(200)의 기울기를 보정할 수 있다. 보다 상세히, 상기 기울기센서(410)는, 상기 커터(200)의 일측에 구비되는 제1기울기센서(411)와 상기 케이블(130)의 일측에 구비되는 제2기울기센서(412)를 포함한다. 그리고 상기 제어부(300)는, 상기 제1기울기센서(411)를 통해 상기 커터(200)의 기울기 편차 값을 전달 받아, 상기 커터(200)의 현재 기울기 편차와 기설정된 기울기 편차를 비교한다. 이때, 상기 커터(200)의 기울기 편차가 허용 범위를 벗어나게 되면, 굴착 작업을 멈추고, 굴착 작업을 수동으로 전환한다. 또한, 상기 제어부(300)는, 상기 커터(200)의 기울기 편차가 허용 범위 이내라면, 기울기 편차가 증감함에 따라 상기 플랩(220)과 커터휠(210)을 제어하여, 상기 커터(200)의 기울기 편차를 보정한다. 또한, 굴착 작업의 초기에 있어서, 상기 제어부(300)는, 상기 커터(200)가 지면 위에 있는 경우, 상기 본체부(100)와 붐(110)을 회동시킴으로써, 상기 커터(200)의 기울기 편차를 보정할 수 있다.

또한, 상기 제어부(300)는, 상기 제2기울기센서(412)에서 측정된 상기 케이블(130)의 기울기 편차 값을 통해 상기 커터(200)의 수평 위치 편차를 판별하고, 상기 커터(200)의 현재 수평 위치 편차와 기설정된 원점 편차를 비교한다. 이때, 상기 커터(200)의 수평 위치 편차가 허용 범위를 벗어나게 되면, 굴착 작업을 멈추고, 굴착 작업을 수동으로 전환한다. 또한, 상기 제어부(300)는, 상기 커터(200)의 수평 위치 편차가 허용 범위 이내라면, 수평 위치 편차가 증감함에 따라 상기 플랩(220)과 커터휠(210)을 제어하여, 상기 커터(200)의 수평 위치 편차를 보정한다.

또한, 상기 제어부(300)는, 상기 중량센서(420)를 통해 상기 커터(200)의 중량 값을 전달 받아, 굴착 작업 중인 상기 커터(200)의 중량을 기설정된 중량과 비교하여, 상기 커터(200)의 중량이 기설정된 중량의 범위를 벗어나게 되면, 고장의 위험이 있다고 판별하여, 굴착 작업을 정지시킨다. 또한, 상기 제어부(300)는, 상기 커터(200)의 중량이 기설정된 중량의 범위 이내일 때, 상기 커터(200)의 중량이 기준값보다 높으면, 상기 커터(200)에 가해지는 부하가 낮다고 판별하여, 굴착 속도를 증가시키고, 상기 커터(200)의 중량이 기준값보다 낮으면, 상기 커터(200)에 가해지는 부하가 높다고 판별하여, 굴착 속도를 감소시킨다.

또한, 상기 제어부(300)는, 상기 압력센서(430)를 통해 상기 커터휠(210)의 유압을 전달받고, 상기 커터휠(210)의 유압을 기설정된 유압과 비교하여, 굴착 속도를 조절할 수 있다. 또한, 상기 제어부(300)는, 상기 커터휠(210)의 유압이 허용 범위를 벗어나게 되면, 상기 커터(200)를 상승시켜 상기 커터휠(210)의 과부하를 방지한다.
따라서, 상기 제어부(300)는, 상기 센싱부(400)의 신호를 기초로 하여, 상기 트렌치커터(10)의 굴착 작업 시, 상기 커터(200)의 자세를 자동으로 제어할 수 있도록 하되, 상기 트렌치커터(10)에 구비되는 붐(110)과 본체부(100)의 회동을 통해 상기 커터(200)의 원점이 제어될 수 있도록 하고, 상기 커터(200)에 가해지는 부하에 의해 발생되는 상기 커터(200)의 기울기 편차가 자동으로 보정될 수 있도록 하며, 상기 커터(200)에 가해지는 부하에 의해 발생되는 상기 커터(200)의 수평 위치 편차가 자동으로 보정될 수 있도록 하고, 상기 트렌치커터(10)의 고장 여부가 진단될 수 있도록 하며, 상기 커터(200)가 세척될 수 있도록 하고, 상기 커터(200)에 의해 굴착된 지반이 무너지지 않도록 지반에 벤토나이트 용액이 채워질 수 있도록 하며, 상기 트렌치커터(10)에 구비되는 케이블(130)의 기울기를 통해 상기 커터(200)의 수평 편차를 판별하여, 수평 편차와 기설정된 허용범위가 비교될 수 있도록 하고, 상기 수평 편차와 기설정된 기준값이 비교될 수 있도록 하며, 상기 커터(200)와 중심점과의 오차가 보정될 수 있도록 하고, 측정된 상기 커터(200)의 기울기와 수평 위치의 편차를 판별하고, 플랩(220)과 커터휠(210)을 제어함으로써, 상기 커터(200)의 기울기가 자동으로 제어될 수 있도록 한다.

또한, 상기 RPM센서(440)는, 상기 도르래(111)에 구비되는 제1RPM센서(441)와 상기 제1커터휠(211)에 구비되는 제2RPM센서(442) 및 상기 제2커터휠(212)에 구비되는 제3RPM센서(443)를 포함한다. 상기 RPM센서(440)는, 상기 커터휠(210)과 도르래(111)의 분당 회전수를 측정하여, 상기 제어부(300)로 전달함으로써, 상기 제어부(300)가 상기 커터휠(210)의 회전속도와 상기 커터(200)의 하강속도를 판별할 수 있도록 한다.

또한, 상기 제어부(300)는, 굴착 작업이 끝나고 상기 커터(200)가 원점으로 복귀하기 위해 상승될 때, 상기 세척펌프(230)를 제어하여, 상기 커터(200)가 세척될 수 있도록 한다.

또한, 상기 커터(200)에 의해 굴착된 지반이 무너지지 않도록 하는 지중 연속 공법에 있어서, 상기 제어부(300)는 상기 연속펌프(700)의 작동을 제어하여, 상기 굴착된 지반에 벤토나이트 용액이 채워질 수 있도록 한다.

이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 트렌치커터의 굴착 자동화 방법에 대하여 설명하기로 한다. 도 9를 참조하면, 본 발명의 트렌치커터의 굴착 자동화 방법은, 상기 붐(110)과 본체부(100)의 회동을 통해 상기 커터(200)를 원점을 제어하는 원점 제어 단계(S200), 상기 커터(200)에 가해지는 부하를 판별하여 굴착 속도를 제어하는 굴착 속도 제어 단계(S400), 상기 커터(200)에 가해지는 부하에 의해 발생되는 상기 커터(200)의 기울기 편차를 자동으로 보정하는 커터 기울기 제어 단계(S500), 상기 커터(200)에 가해지는 부하에 의해 발생되는 상기 커터(200)의 수평 위치 편차를 자동으로 보정하는 수평 위치 편차 제어 단계(S600)와 상기 커터(200)를 상승시키며 세척하는 커터 세척 단계(S800) 및 상기 커터(200)에 의해 굴착된 지반이 무너지지 않도록 하는 벤토나이트 공급단계(S1000)를 포함한다.

보다 상세히, 먼저 작업자는 자동 굴착 조건을 설정한다(S100). 상기 자동 굴착 조건 설정(S100)에서는 상기 커터(200)의 초기 위치와 작업 종료 위치를 설정하고, 상기 커터(200) 중량의 허용 범위와 기준값을 설정하며, 이에 따른 굴착 속도를 설정한다. 또한, 상기 커터(200)의 기울기 편차의 허용 범위와 기준값을 설정하여, 상기 커터(200)의 기울기 편차를 보정할 수 있도록 한다. 또한, 상기 커터(200)의 수평 위치 원점과 수평 위치 편차의 허용 범위와 기준값을 설정하여, 상기 커터(200)의 중심이 원점을 벗어나지 않게 제어할 수 있도록 한다.

다음으로, 상기 자동 굴착 조건을 설정(S100)한 후, 상기 원점 제어 단계(S200)를 수행한다. 상기 원점 제어 단계(S200)는, 굴착 작업의 초기에 진행되는 단계로서, 상기 플랩(220)을 통해 상기 커터(200)의 기울기를 보정하지 못하는 경우, 상기 본체부(100)와 붐(110)을 통해 상기 커터(200)의 기울기를 보정하여 상기 커터(200)의 원점을 제어하는 단계이다. 예를 들면, 상기 커터(200)가 지상에 있는 경우, 상기 플랩(220)이 돌출되어도 상기 플랩(220)이 밀어낼 수 있는 벽면이 존재하지 않아 상기 플랩(220)을 통한 기울기 보정이 이루어질 수 없다. 따라서, 상기 센싱부(400)는 상기 커터(200)의 기울기를 측정하여, 상기 제어부(300)로 송신하고, 상기 제어부(300)는, 상기 본체부(100)와 붐(110)을 회동시켜, 상기 붐(110)에 매달린 상기 커터(200)를 회동시킴으로써, 상기 커터(200)의 원점이 제어될 수 있도록 한다. 이때, 상기 제어부(300)는 상기 센싱부(400)를 통해 송신받은 상기 커터(200)의 기울기 데이터를 기초로 하여, 상기 커터(200)의 자세를 디스플레이(도면 미도시)로 송신하여 작업자가 모니터링 할 수 있도록 한다.

다음으로, 상기 원점 제어 단계(S200)를 수행한 후, 상기 제어부(300)는, 상기 커터(200)를 하강시키는 커터 하강 단계(S300)를 수행한다, 이때, 상기 커터(200)의 자세는 상기 제어부(300)에 의해 지속적으로 제어되어, 상기 트렌치커터(10)의 굴착 작업이 올바르게 진행될 수 있도록 한다.

다음으로, 상기 커터 하강 단계(S300) 이후, 상기 제어부(300)는 상기 굴착 속도 제어 단계(S400), 커터 기울기 제어 단계(S500) 및 수평 위치 편차 제어 단계(S600)를 동시에 수행한다.

먼저 상기 굴착 속도 제어 단계(S400)에서는 상기 제어부(300)가 상기 커터(200)에 가해지는 부하에 따라 굴착 속도를 제어함으로써, 상기 트렌치커터(10)의 과부하로 인한 고장을 방지하고, 작업 속도를 증가시킬 수 있도록 한다. 이때, 상기 센싱부(400)는 상기 커터(200)의 중량과 상기 커터휠(210)의 유압을 측정하여, 상기 제어부(300)로 송신하고, 상기 제어부(300)는, 상기 커터(200)와 커터휠(210)에 가해지는 부하를 디스플레이(도면 미도시)로 송신하여 작업자가 모니터링 할 수 있도록 한다.

또한, 상기 커터 기울기 제어 단계(S500)에서는, 상기 제어부(300)가 상기 커터(200)의 기울기 편차를 판별하여, 상기 커터(200)의 기울기 편차를 보정함으로써, 굴착 작업의 진행 방향을 제어할 수 있도록 한다. 또한, 이때, 상기 센싱부(400)는 상기 커터(200)의 기울기를 측정하여, 상기 제어부(300)로 송신하고, 상기 제어부(300)는, 상기 커터(200)의 기울기 데이터를 기초로 하여, 상기 커터(200)의 자세를 디스플레이(도면 미도시)로 송신하여 작업자가 모니터링 할 수 있도록 한다.

그리고, 상기 수평 위치 편차 제어 단계(S600)에서 상기 제어부(300)는 상기 센싱부(400)가 측정한 상기 케이블(130)의 기울기 데이터를 기초로 하여, 상기 커터(200)의 수평 위치 편차를 판별하고, 보정함으로써, 굴착 작업의 진행 위치를 제어할 수 있도록 한다. 또한, 상기 커터(200)의 수평 위치 편차를 판별하여, 굴착 작업 시, 지중에 위치한 상기 커터(200)의 수평 위치 편차를 모니터링 할 수 있다.

다음으로, 상기 굴착 속도 제어 단계(S400), 커터 기울기 제어 단계(S500) 및 수평 위치 편차 제어 단계(S600)를 수행한 이후, 상기 제어부(300)는 상기 트렌치커터(10)의 고장 여부를 진단하는 고장 진단 단계(S700)를 수행한다.

다음으로, 상기 고장 진단 단계(S700) 이후, 상기 제어부(300)는 굴착 작업의 완료 여부를 판별하는 단계를 수행한다. 이때 상기 제어부(300)는, 상기 도르래(111)에 구비된 제1RPM센서(441)가 측정한 상기 도르래(111)의 회전수와 회전방향 등의 데이터를 송신받고, 이를 기초로 하여, 상기 케이블(130)에 결합된 상기 커터(200)가 지면 아래로 하강된 깊이를 판단한다. 그리고 상기 커터(200)가 하강된 깊이가 상기 자동 굴착 조건 설정 단계(S100)에서 설정한 값에 도달하면, 상기 제어부(300)는 상기 트렌치커터(10)의 굴착 작업이 완료됐다고 판단하여, 상기 커터(200)를 세척 하는 상기 커터 세척 단계(S800)를 수행한다. 또한, 상기 제어부(300)가 상기 커터(200)가 하강된 깊이가 부족하다고 판단한 경우 상기 커터(200)를 하강시키는 상기 커터 하강 단계(S300)를 다시 수행하도록 한다.

다음으로, 상기 커터 세척 단계(S800)가 수행된 후. 상기 커터(200)는, 기설정된 원점으로 복귀하고, 굴착 작업의 결과를 저장하여, 굴착 깊이나 너비 또는 굴착 작업에 소요된 시간 등의 데이터를 수집할 수 있도록 한다(S900). 이를 통해, 다음 굴착 작업이 이전의 굴착 작업 환경과 비슷한 환경에서 이루어진다면, 보다 효율적인 굴착 작업을 할 수 있도록 한다.

이하에서는, 상기 원점 제어 단계(S200)에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 도 10을 참조하면, 상기 원점 제어 단계(S200)는, 상기 커터(200)의 기울기 편차를 측정하는 커터의 기울기 편차 측정 단계(S210)와 상기 커터의 기울기 편차 측정 단계(S210) 이후, 상기 커터(200)의 기울기 편차 데이터를 기설정된 허용범위와 비교하는 단계(S220)와, 상기 기울기 편차 데이터를 기설정된 허용범위와 비교하는 단계(S220) 이후, 상기 커터(200)의 기울기 편차 데이터를 기설정된 기준값과 비교하는 단계(S230)를 포함한다.

먼저, 커터의 기울기 편차 측정 단계(S210)에서 상기 기울기센서(410)를 통해 상기 커터(200)의 기울기 편차를 측정한다(S210).

다음으로, 상기 커터의 기울기 편차 측정 단계(S210) 이후, 상기 제어부(300)는, 상기 제어부(300)는, 상기 커터(200)의 기울기 편차 데이터를 기설정된 허용범위와 비교하는 단계(S220)를 수행한다.

이때, 상기 제어부(300)는 상기 기울기 편차가 허용범위를 초과한다고 판단한 경우, 상기 제어부(300)는 상기 커터휠(210)을 중지시켜 굴착 작업을 중지하고, 굴착 작업이 수동모드로 전환되도록 한다(S230). 그리고 수동 작업을 통해 상기 커터(200)의 기울기 편차 보정이 완료된 후, 작업자가 자동모드로 설정하면, 상기 제어부(300)는, 상기 커터(200)의 기울기 편차를 재차 측정(S210) 하며, 자동 작업으로 전환될 수 있다.

또한, 상기 제어부(300)는, 상기 커터(200)의 기울기 편차가 허용범위 이내라고 판단하면, 상기 커터(200)의 기울기 편차와 기설정된 기울기 편차의 기준값을 비교하는 단계(S240)를 수행한다. 이때, 상기 제어부(300)는, 상기 커터(200)의 기울기 편차가 기준값을 초과한다고 판단하면, 상기 커터휠(210)의 회전속도를 감소시키고, 상기 본체부(100)와 붐(110)을 제어하여, 상기 커터(200)의 기울기 편차가 보정될 수 있도록 한다. 또한, 상기 제어부(300)는, 상기 커터(200)의 기울기 편차가 기준값 이내라고 판단하면, 상기 커터휠(210)의 회전속도를 증가시키고, 상기 본체부(100)와 붐(110)을 제어하여, 상기 커터(200)의 기울기 편차를 보정한다.

이하에서는, 상기 굴착 속도 제어 단계(S400)에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 도 11을 참조하면, 상기 굴착 속도 제어 단계(S400)는, 상기 커터휠(210)의 유압 및 커터(200)의 중량을 측정하는 단계(S410)와, 상기 커터(200)의 중량이 허용 범위를 벗어나는지 비교하는 단계(S420)와, 상기 커터휠(210)의 유압이 허용범위를 초과하는지 비교하는 단계(S440)와 상기 커터휠(210)의 유압과 기준값을 비교하는 단계(S460)와 상기 커터(200)의 중량과 기준값을 비교하는 단계(S450)를 포함한다.

먼저, 상기 커터휠(210)의 유압 및 커터(200)의 중량을 측정하는 단계(S410)에서는 상기 중량센서(420)가 상기 케이블(130)에 가해지는 하중을 측정함으로써, 상기 커터(200)의 중량을 측정하고, 상기 압력센서(430)가 상기 커터휠(210)의 유압을 측정한다.

다음으로, 상기 커터(200)의 중량이 허용 범위를 벗어나는지 비교하는 단계(S420)에서는 상기 제어부(300)가 상기 중량센서(420)로부터 상기 커터(200)의 중량값을 전달받고, 상기 커터(200)의 중량값이 기설정된 중량 범위에 포함되는지 판별한다. 그리고 상기 제어부(300)가 상기 커터(200)의 중량값이 허용범위를 벗어난다고 판단하면, 상기 제어부(300)는 상기 커터(200)에 심각한 손상이 발생될 수 있다고 판단하여, 상기 트렌치커터(10)의 굴착 작업을 중지시키고 수동모드로 전환한다(S430). 그리고 작업자가 문제점을 파악 및 해결한 뒤, 다시 자동모드로 전환시키고, 상기 커터(200)를 하강시켜 굴착 작업을 재개시킨다(S300).

다음으로, 상기 제어부(300)가 상기 커터(200)의 중량 값이 허용범위 이내라고 판단하면, 상기 제어부(300)는 상기 커터휠(210)의 유압이 기설정된 유압의 허용범위에 포함되는지 판별하는 단계(S440)를 수행한다. 그리고 상기 제어부(300)는 상기 커터휠(210)의 유압이 기설정된 허용범위를 초과한다고 판단하면, 상기 커터휠(210)의 과부하를 방지하기 위해, 상기 커터(200)를 잠시 상승시킨 뒤(S441), 다시 굴착 작업이 진행될 수 있도록 상기 커터를 하강시킨다(S300).

또한, 상기 제어부(300)가 상기 커터휠(210)의 유압이 기설정된 허용범위 이내라고 판단하면, 상기 제어부(300)는 상기 커터휠(210)의 유압이 기설정된 유압의 기준값보다 높은지 비교하는 단계(S460)를 수행한다. 그리고 상기 제어부(300)가 상기 커터휠(210)의 유압이 기설정된 유압의 기준값보다 높다고 판단하면, 상기 제어부(300)는 상기 커터휠(210)에 가해지는 부하가 높다고 판단하여, 상기 윈치(120)를 보다 느리게 회전시켜 굴착 속도를 감소시킨다. 또한, 상기 제어부(300)가 상기 커터휠(210)의 유압이 기준값보다 낮다고 판단하면, 상기 제어부(300)는 상기 커터휠(210)에 가해지는 부하가 낮다고 판단하여, 상기 윈치(120)를 보다 빠르게 회전시켜 굴착 속도를 증가시킴으로써, 상기 트렌치커터(10)의 굴착 속도를 제어한다.

다음으로, 상기 커터(200)의 중량을 기설정된 중량의 기준값과 비교하는 단계(S450)를 수행한다. 그리고 상기 제어부(300)가 상기 커터(200)의 중량이 기설정된 중량의 기준값보다 높다고 판단하면, 상기 제어부(300)는, 상기 커터(200)에 가해지는 부하가 낮다고 판단하여, 상기 윈치(120)를 보다 빠르게 회전시켜 굴착 속도를 증가시킨다. 또한, 상기 제어부(300)가 상기 커터(200)의 중량이 기준값보다 낮다고 판단하면, 상기 제어부(300)는 상기 커터(200)에 가해지는 부하가 높다고 판단하여, 상기 윈치(120)를 보다 느리게 회전시켜 굴착 속도를 낮춤으로써, 상기 트렌치커터(10)의 굴착 속도를 제어한다.

이하에서는, 상기 커터 기울기 제어 단계(S500)에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 도 12를 참조하면, 상기 커터 기울기 제어 단계(S500)는, 상기 플랩(220)과 커터휠(210)의 제어를 통해 상기 커터(200)의 기울기를 자동으로 보정할 수 있도록 하는 단계로서, 상기 커터(200)가 지중에서 굴착 작업을 진행 중일 때, 진행되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 커터 기울기 제어 단계(S500)는, 상기 커터(200)의 기울기 편차를 측정하는 단계(S510)와, 상기 기울기 편차와 기설정된 허용범위를 비교하는 단계(S520)와, 상기 기울기 편차와 기설정된 기준값을 비교하는 단계(S540)을 포함한다.

먼저, 상기 커터 기울기 제어 단계(S500)에서는, 상기 기울기센서(410)를 통해 상기 커터(200)의 기울기 편차를 측정한다(S510).

다음으로, 상기 커터(200)의 기울기 편차 측정값은 상기 제어부(300)로 전달되고, 상기 제어부(300)는, 상기 커터(200)의 기울기 측정값을 기초로 하여, 상기 커터(200)의 기울기 편차가 기설정된 허용범위 이내인지 판별하는 단계(S520)를 수행한다. 그리고 상기 제어부(300)는 상기 커터(200)의 기울기 편차가 허용범위를 벗어난다고 판단하면, 굴착 작업을 중지시키고, 굴착 작업을 수동모드로 전환한다(S530). 그리고 작업자가 상기 커터(200)에 기울기 편차가 발생한 원인을 해결한 뒤, 상기 트렌치커터(10)를 자동모드로 전환시켜 굴착 작업이 다시 재개될 수 있도록 한다.

다음으로, 상기 커터(200)의 기울기 편차가 기설정된 허용범위 이내인지 판별하는 단계(S520)에서는 상기 제어부(300)가 상기 커터(200)의 기울기 편차가 허용범위 이내라고 판단하면, 상기 제어부(300)는 상기 커터(200)의 기울기 편차를 기설정된 기준값과 비교하는 단계(S540)를 수행한다. 그리고 상기 제어부(300)가 상기 커터(200)의 기울기 편차가 기준값 이내라고 판단하면, 상기 제어부(300)는 상기 커터휠(210)의 회전속도를 증가시키고, 상기 플랩(220)을 축소시킨다. 그리고 상기 제어부(300)가 상기 커터(200)의 기울기 편차가 기준값을 초과한다고 판단하면, 상기 제어부(300)는 상기 커터휠(210)의 회전속도를 감소시키며, 상기 플랩(220)을 확장함으로써, 굴착 작업 도중, 상기 커터(200)의 기울기 편차를 보정할 수 있다.

이하에서는, 상기 수평 위치 편차 제어 단계(S600)에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 도 13을 참조하면, 상기 수평 위치 편차 제어 단계(S600)는, 상기 플랩(220)과 커터휠(210)의 제어를 통해 상기 커터(200)의 수평 위치를 보정할 수 있도록 하는 단계로서, 상기 커터(200)가 지중에서 굴착 작업을 진행 중일 때, 상기 커터(200)의 수평 위치가 기설정된 원점을 벗어나면 진행된다. 또한, 상기 수평 위치 편차 제어 단계(S600)는 상기 케이블(130)의 기울기를 측정하는 단계(S610)와 상기 케이블(130)의 기울기를 통해 상기 커터(200)의 수평 편차를 판별하여, 수평 편차와 기설정된 허용범위를 비교하는 수평편차허용값비교단계(S620)와 상기 수평 편차와 기설정된 기준값을 비교하는 수평편차기준값비교단계(S640) 및 상기 커터(200)와 중심점과의 오차를 보정하는 중심점 오차보정 단계(S650)를 포함한다.

먼저 상기 케이블(130)의 기울기를 측정하는 단계(S610)에서는, 상기 기울기센서(410)를 통해 상기 케이블(130)의 기울기 편차를 측정한다.

다음으로, 상기 수평 편차와 기설정된 허용범위를 비교하는 수평편차허용값비교단계(S620)에서는 상기 제어부(300)가 기울기센서(410)를 통해 상기 케이블(130)의 기울기 편차 측정값을 전달받고, 상기 제어부(300)는, 상기 케이블(130)의 기울기 편차 측정값을 기초로 하여, 상기 커터(200)의 수평 위치 편차가 기설정된 허용범위 이내인지 판별한다. 그리고 상기 제어부(300)가 상기 커터(200)의 수평 위치 편차가 허용범위를 벗어난다고 판단하면, 상기 제어부(300)는 상기 구동부(500)를 중지시켜 상기 트렌치커터(10)의 굴착 작업을 중지시키고, 상기 트렌치커터(10)의 굴착 작업을 수동모드로 전환한다(S630). 그리고 작업자가 상기 커터(200)에 수평 위치 편차가 발생한 원인을 해결한 뒤, 상기 커터(200)를 상승시켜 원점으로 되돌리고, 자동모드로 전환하여 다시 굴착 작업이 재개될 수 있도록 한다.

다음으로, 상기 제어부(300)가 상기 커터(200)의 수평 위치 편차가 허용범위 이내라고 판단하면, 상기 제어부(300)는 상기 커터(200)의 수평 위치 편차를 기설정된 기준값과 비교하는 수평편차기준값비교단계(S640)를 수행한다. 그리고 상기 제어부(300)가 상기 커터(200)의 수평 위치 편차가 기준값 이내라고 판단하면, 상기 제어부(300)는 상기 트렌치커터(10)의 굴착 작업이 계속 진행될 수 있도록 한다. 그리고 상기 제어부(300)가 상기 커터(200)의 수평 위치 편차가 기준값을 초과한다고 판단하면, 상기 제어부(300)는 상기 커터휠(210)의 회전속도를 감소시키며, 상기 플랩(220)을 확장함으로써, 상기 커터(200)와 중심점과의 오차를 보정하는 중심점 오차보정 단계(S650)를 수행한다. 이로써, 상기 트렌치커터(10)의 굴착 작업 도중, 상기 커터(200)의 수평 위치 편차가 자동으로 보정될 수 있다.

이하에서는, 상기 커터 세척 단계(S800)에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 도 14를 참조하면, 상기 커터 세척 단계(S800)는, 굴착 작업이 끝나면, 상기 커터(200)를 상승시킴과 동시에 상기 세척펌프(230)를 제어하여, 상기 커터(200)를 세척하는 단계이다.

먼저 상기 제어부(300)가 상기 커터휠(210)의 작동을 정지시키는 단계(S810)를 수행한다.

다음으로, 상기 제어부(300)가 상기 윈치(120)를 제어하여 상기 커터(200)를 상승시키는 단계(S820)를 수행한다.

이와 동시에, 상기 제어부(300)가 상기 세척펌프(230)를 제어하여, 상기 커터(200)에 물이 분사되도록 함으로써, 상기 커터(200)가 세척될 수 있도록 하는 단계(S830)를 수행한다.

다음으로, 상기 커터(200)의 세척이 완료되면(S840), 상기 제어부(300)는 상기 본체부(100)와 붐(110) 및 커터(200)를 제어하여 기설정된 원점으로 복귀시키는 단계(S850)를 수행한다.

이하에서는, 상기 벤토나이트 공급단계(S1000)에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 도 15를 참조하면, 상기 벤토나이트 공급단계(S1000)는, 상기 커터(200)에 의해 굴착된 지반에 벤토나이트 용액을 채워 넣음으로써, 지반이 무너지지 않도록 하는 단계이다.

먼저, 상기 수위센서(450)가 굴착된 지반을 채운 벤토나이트 용액의 수위를 측정한다. 또한, 상기 수위센서(450)는 측정된 상기 수위 데이터를 상기 제어부(300)에 전달한다. 다음으로, 상기 제어부(300)는 상기 벤토나이트 용액의 수위와 기준수위를 비교한다. 이때, 상기 기준수위는 굴착 작업이 시작된 지점의 높이와 인접되게 설정되며, 상기 벤토나이트 용액이 지면위로 넘치지 않도록 지면보다 낮게 설정된다. 다음으로, 상기 벤토나이트 용액의 수위가 상기 기준수위보다 낮은 경우, 상기 제어부(300)는 상기 연속펌프(700)가 작동되도록 제어하여 상기 굴착된 지반에 벤토나이트 용액이 채워질 수 있도록 한다. 또한, 상기 벤토나이트 용액의 수위가 상기 기준수위보다 높은 경우, 상기 제어부(300)는 상기 연속펌프(700)의 작동이 정지되도록 제어하여 상기 굴착된 지반에 채워지는 벤토나이트 용액이 지상으로 넘치지 않도록 한다.

따라서, 본 발명에 따르면, 상기 기울기센서(410)를 통해 상기 커터(200)의 기울기 편차와 수평 위치 편차를 측정하고, 굴착 작업 진행도중 상기 커터(200)의 기울기와 수평 위치의 편차가 발생되면, 상기 플랩(220)과 커터휠(210)의 제어를 통해 상기 커터(200)의 기울기 및 수평 위치 편차를 자동으로 보정함으로써, 굴착 작업이 계속 진행될 수 있도록 한다.

또한, 상기 커터(200)에 가해지는 부하를 측정하고, 상기 커터(200에 가해지는 부하에 따라 굴착 속도를 조절함으로써, 단단한 암반을 굴착할 때에는, 작업속도를 낮추어 상기 트렌치커터(10)의 과부하를 방지하고, 비교적 무른 지반을 굴착할 때에는, 작업속도를 높여 효율적인 굴착 작업이 진행될 수 있다.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 트렌치커터
100 : 본체부
110 : 붐
111 : 도르래
120 : 윈치
130 : 케이블
140 : 이송부
200 : 커터
210 : 커터휠
211 : 제1커터휠
212 : 제2커터휠
220 : 플랩
221 : 제1플랩
222 : 제2플랩
223 : 제3플랩
224 : 제4플랩
230 : 세척펌프
300 : 제어부
400 : 센싱부
410 : 기울기센서
411 : 제1기울기센서
412 : 제2기울기센서
420 : 중량센서
430 : 압력센서
440 : RPM센서
441 : 제1RPM센서
442 : 제2RPM센서
443 : 제3RPM센서
450 : 수위센서
500 : 구동부
600 : 커터 원점 기준선
700 : 연속펌프

Claims (6)

1. 트렌치커터;
   상기 트렌치커터의 일측에 매달리는 형태로 구비되는 커터;
   상기 트렌치커터에 구비되는 센싱부;
   상기 센싱부의 신호에 응답하여 상기 트렌치커터를 제어하는 제어부;
   상기 커터가 세척될 수 있도록 물을 분사하는 세척펌프; 및
   상기 커터에 의해 굴착된 지반에 벤토나이트 용액이 채워질 수 있도록 하는 연속펌프;를 포함하며,
   상기 센싱부는,
   상기 벤토나이트 용액의 수위를 측정하는 수위센서;를 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 센싱부의 신호를 기초로 하여, 상기 트렌치커터의 굴착 작업 시, 상기 커터의 자세를 자동으로 제어할 수 있도록 하되,
   상기 트렌치커터에 구비되는 붐과 본체부의 회동을 통해 상기 커터의 원점이 제어될 수 있도록 하고,
   상기 커터에 가해지는 부하에 의해 발생되는 상기 커터의 기울기 편차가 자동으로 보정될 수 있도록 하며,
   상기 커터에 가해지는 부하에 의해 발생되는 상기 커터의 수평 위치 편차가 자동으로 보정될 수 있도록 하고,
   상기 트렌치커터의 고장 여부가 진단될 수 있도록 하며,
   상기 커터가 세척될 수 있도록 하고,
   상기 커터에 의해 굴착된 지반이 무너지지 않도록 지반에 벤토나이트 용액이 채워질 수 있도록 하며,
   상기 트렌치커터에 구비되는 케이블의 기울기를 통해 상기 커터의 수평 편차를 판별하여, 수평 편차와 기설정된 허용범위가 비교될 수 있도록 하고,
   상기 수평 편차와 기설정된 기준값이 비교될 수 있도록 하며,
   상기 커터와 중심점과의 오차가 보정될 수 있도록 하고,
   측정된 상기 커터의 기울기와 수평 위치의 편차를 판별하고, 플랩과 커터휠을 제어함으로써, 상기 커터의 기울기가 자동으로 제어될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 트렌치커터의 굴착 자동화 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 커터는,
   상기 커터의 외측면에 구비되는 복수개의 플랩; 및
   상기 커터의 하단에 구비되는 커터휠;을 포함하고,
   상기 플랩은, 상기 제어부의 제어에 따라 돌출되어, 상기 커터의 기울기 편차를 보정할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 트렌치커터의 굴착 자동화 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 센싱부는,
   상기 커터의 일측에 구비되는 기울기센서;를 포함하고,
   상기 커터의 기울기 편차를 측정할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 트렌치커터의 굴착 자동화 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 센싱부는,
   상기 붐의 일측에 구비되는 중량센서; 및
   상기 커터의 일측에 구비되는 압력센서;를 포함하고,
   상기 커터의 중량과 상기 커터에 가해지는 압력을 측정하여, 상기 커터에 가해지는 부하를 진단할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 트렌치커터의 굴착 자동화 시스템.
5. 제1항의 트렌치커터의 굴착 자동화 시스템을 이용하여,
   붐과 본체부의 회동을 통해 커터의 원점을 제어하는 원점 제어 단계;
   상기 커터에 가해지는 부하에 의해 발생되는 상기 커터의 기울기 편차를 자동으로 보정하는 커터 기울기 제어 단계;
   상기 커터에 가해지는 부하에 의해 발생되는 상기 커터의 수평 위치 편차를 자동으로 보정하는 수평 위치 편차 제어 단계;
   상기 트렌치커터의 고장 여부를 진단하는 고장 진단 단계;
   상기 커터를 상승시키며 세척하는 커터 세척 단계; 및
   상기 커터에 의해 굴착된 지반이 무너지지 않도록 지반에 벤토나이트 용액을 채워 넣는 벤토나이트 공급단계;를 포함하고,
   상기 수평 위치 편차 제어 단계는,
   케이블의 기울기를 통해 상기 커터의 수평 편차를 판별하여, 수평 편차와 기설정된 허용범위를 비교하는 수평편차허용값비교단계;
   상기 수평 편차와 기설정된 기준값을 비교하는 수평편차기준값비교단계; 및
   상기 커터와 중심점과의 오차를 보정하는 중심점 오차보정 단계;를 포함하며,
   상기 커터 기울기 제어 단계 및 수평 위치 편차 제어 단계는, 측정된 상기 커터의 기울기와 수평 위치의 편차를 판별하고, 플랩과 커터휠을 제어함으로써, 상기 커터의 기울기를 자동으로 제어할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 트렌치커터의 굴착 자동화 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 커터에 가해지는 부하를 판별하여 굴착 속도를 제어하는 굴착 속도 제어 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트렌치커터의 굴착 자동화 방법.
   
   

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