KR920005502B1 - Auto levelling work system in excavator - Google Patents

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Abstract

The system for performing unmanned grading, has a micro processor for controlling working parts such as boom, arm, bucket in hydraulic excavator. The system has a main control valve (23) connected with a 600 m, arm, bucket, for transmitting hydraulic oil to hydraulic cylinders (10),(20),(30); selection switch (21) of the valve (23) having "b" terminal connected with a plurality of electromagnetic proportional valves (22), "c" terminal connected with operation signal generators (14)(14') and two electric operation levers (13)(13'), "a" terminal connected with key, display controller (15), position calculator (16), D/A converter, A/D converter (18), amplifier (19); micro controller (11) connected with position detector (angle sensor) (25) mounted on connector pins of the boom (1), arm (2), bucket (3).

Description

유압굴삭기의 오토(Auto) 정지작업(整地作業) 장치 시스템Auto stop device system of hydraulic excavator

제1도 : 본 고안이 적용되는 유압 굴삭기의 측면도.1 is a side view of a hydraulic excavator to which the present invention is applied.

제2도 : 본 고안의 오토 시스템 블럭 다이어 그램.2 is an automatic system block diagram of the present invention.

제3도 : 본 고안의 자동 정지작업 장치 유압 및 전기 회로도.3 is a hydraulic and electrical circuit diagram of the automatic stop operation device of the present invention.

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

11 : 마이크로 제어장치 12 : 키보오드11: microcontroller 12: keyboard

13, 13' : 작동레버 14, 14' : 작업신호 발생부13, 13 ': operation lever 14, 14': working signal generator

15 : 제어기 16 : 위치 연산기15 controller 16 position calculator

17 : D/A 변환기 18 : A/D 변환기17: D / A Converter 18: A / D Converter

19 : 증폭기 10, 20, 30 : 액츄에터19: amplifier 10, 20, 30: actuator

21 : 선택스위치 22 : 전자 비례밸브21: selector switch 22: electromagnetic proportional valve

23 : 콘트롤 밸브 25 : 위치 검출기(각도 센서)23: control valve 25: position detector (angle sensor)

100 : 유압 굴삭기 본체 a, b, c : 접점 단자100: hydraulic excavator body a, b, c: contact terminal

A, B, C : 연결핀A, B, C: connecting pin

본 발명은 유압식 굴삭기의 작업장치(붐, 암, 및 버켓트)를 마이크로 프로세스(Micro processor)에 의해 자동화시킨 시스템(Auto system)에 관한 것으로서, 특히 무인(無人)으로 고도의 기술을 요하는 정지작업(整地作業)을 보다 수월하게 수행할 수 있는 장치를 제공하려는 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a system for automating a hydraulic excavator working device (boom, arm, and bucket) by a microprocessor. It is to provide a device that can perform the work (整地 作業) more easily.

더욱, 구체적으로는 오퍼레이터(Operator)가 굴삭기의 작업장치(붐, 암, 버켓트)에 대한 모든 정지작업 지시를 마이크로 제어장치에 입력시키면 작업장치들의 위치 감지를 위한 각도 센서(Sensor)로부터 피드백(Feed Back) 되어오는 전기신호치에 의해 반경 및 높이를 반복 연산함과 동시에 그 신호가 해당 전자 비례 밸브를 구동시킨 다음 파이롯트(pilot) 압으로 메인 콘트롤 밸브를 작용케 하여 굴삭기의 붐(Boom), 암(Arm), 및 버켓트(Bucket)의 작업장치가 완전자동으로 작업수행하도록 한것이다.More specifically, when the operator inputs all the stop working instructions of the excavator's working device (boom, arm, bucket) to the microcontroller, feedback from the angle sensor for detecting the position of the working devices ( Feed Back) It calculates the radius and height repeatedly according to the electric signal value, and the signal drives the corresponding electromagnetic proportional valve, and then actuates the main control valve with pilot pressure. The arm and bucket work equipment is fully automatic.

주지된 바와같이 종래의 굴삭기 유압 계통을 살펴보면 일단 엔진이 가동되면 오일탱크에 있는 오일은 오일 펌프에 의해 엔진부하의 정도에 관계없이 항상 일정한 유량을 좌, 우 각 콘트롤밸브로 압송하게 된다.As is well known in the conventional excavator hydraulic system, once the engine is running, the oil in the oil tank is always pumped a constant flow rate to the left and right control valves, regardless of the degree of engine load by the oil pump.

그리고, 각종 작업레버와 연결된 좌, 우 각 콘트롤밸브는 이 작업레버를 밀거나, 잡아 당기지 않으면 그 오일은 콘트롤 밸브를 거쳐서 오일 냉각기에서 냉각되어 다시 오일 탱크에 보내지나, 작업레버를 당기거나 밀면 콘트롤 밸브를 지나는 오일 통로를 개폐하게 되므로 이와 관련된 유압기기가 작동하게 되고, 유압 실린더에까지 오일이 전달되어 굴삭기의 작업장치가 동작되는 것이다.The left and right angle control valves connected to the various work levers push or pull the work levers, and the oil is cooled in the oil cooler via the control valves and sent back to the oil tank. Since the oil passage through the valve is opened and closed, the associated hydraulic device is operated, and oil is delivered to the hydraulic cylinder to operate the excavator working device.

그러나, 이와 같이 구동되는 종래의 굴삭기 작업장치(붐, 암 버켓트)는 각각의 콘트롤 밸브에 해당하는 작업레버를 일일이 수동으로 조작하여 작업을 수행케 하였던 것이다.However, the conventional excavator working device (boom, arm bucket) driven in this way was to perform the operation by manually operating the work lever corresponding to each control valve.

즉, 이것은 운전자의 운전 기술에 의존한 각기 다른 기능의 작업레버를 조작함에 있어 이 작업을 얼마나 빨리, 그리고 정확히 실시하느냐에 따라 곧 작업자의 숙련도를 평가하였던 것이다.In other words, it quickly assessed the proficiency of the operator depending on how fast and precisely this work was carried out in operating different functioning work levers depending on the driver's driving skills.

이에 대해 작업장치의 붐(1), 암(2) 및 버켓트(3)를 최대로 뻗은 자세에서 굴삭기 본체(100) 방향으로 끌어 들이는 경우를 구체적인 실시예로 설명하면, 운전자는 암실린더(Arm Sylinder)(20)를 아암레버(도면 미표시) 조작에 의해 신장(伸張)시킴과 동시에 아암(2)과 버켓트(3)가 지면아래로 내려가기 때문에 이에 다른 붐레버(도면 미표시)를 조작하여 붐실린더(10)를 신장시켜야 한다.On the other hand, when the boom 1, the arm 2 and the bucket 3 of the work device is pulled in the direction of the excavator main body 100 in the maximum extended position, the driver will be described with an arm cylinder ( Arm ylinder (20) is extended by the arm lever (not shown) and at the same time the arm (2) and the bucket (3) are lowered below the ground so that other boom levers (not shown) are operated. To extend the boom cylinder (10).

즉, 아암(2)과 버켓트(3) 끝점이 지면아래로 내려가는 것을 보상하기 위해 최소한 두개 이상(붐 실린더와 암 실린더)의 액츄에터(Actuator)를 동시에 제어하게 되므로, 결국 각기 다른 조작레버를 일일이 간섭해야 한다.In other words, at least two actuators (boom cylinder and arm cylinder) are simultaneously controlled to compensate for the lower end of the arm (2) and the bucket (3). Must interfere with each other.

따라서, 이것은 숙련된 운전자의 조작기술이 없으면 소기의 정지작업을 행하는데 있어 많은 시간이 소요되고, 특히 작업장치들의 다음 진행상태를 계속 주시하면서 수행해야 하는 불편 내지 작업수행에 대한 피곤함이 더 쌓이는 문제가 있는 것이다.Therefore, this can take a lot of time to perform the desired stop work without the skill of the operator, and in particular, the inconvenience that must be performed while keeping an eye on the next progress of the work devices or the tiredness of the work is more accumulated. There is.

이에 본 고안은 종래의 제반적인 문제를 감안하여 유압시스템상 정지작업이 어려운 유압굴삭기에 별도의 오토 시스템(Auto system)을 적용구비케 하여 운전이 지극히 미숙한 작업자에게도 별도의 기술이 없어도 쉽게 조작할 수 있도록 제공함에 그 목적이 있는 것이다.In this regard, the present invention has a conventional auto system applied to a hydraulic excavator that is difficult to stop in the hydraulic system in consideration of the conventional problems, so that even an inexperienced operator can easily operate it without any additional skills. Its purpose is to provide it.

이하, 본 고안의 구성을 첨부된 도면과 관련하여 보다 상세히 설명하면 더욱 명백해질 것이다.Hereinafter, the configuration of the present invention will be more clearly described with reference to the accompanying drawings.

제1도에 도시한 바와같이 작업장치의 수단이 되는 붐(1)과 아암(2) 및 버켓트(3)는 각각 분할된 메인 콘트롤 밸브(23)에 의해 유압이 각각 유압실린더(10)(20)(30)로 전달되어 구동 되어지는 통상의 유압식 굴삭기(100)에 있어서, 제2도 내지 제3도와 같이 상기 메인 콘트롤 밸브(23)와 파이롯트(pilot) 유압라인(점선)으로 연결형성되는 다수개 전자 비례 밸브(22)가 선택스위치(21)의 b 단자에 연결되고, a 단자에는 키와 디스플레이(key And display) 제어기(15)와, 위치 연산기(16), D/A 변환기(17), 및 A/D 변환기, 증폭기(19)들이 조합되어 이루어진 마이크로 제어장치(11)의 출력단과 연결되고, 상기 마이크로 제어장치(11)의 A/D 변환기(18)에 피드백(Feed Back) 연결시킨 위치검출기(각도 센서)(25)가 굴삭기본체(100) 작업장치의 붐(1)과 상부회전체(부호 미표시)와의 연결부 A 핀, 붐(1)과 아암(2)과의 연결부 B핀, 아암(2)과 버켓트(3)와의 연결부 C 핀에도 각각 설치된다.As shown in FIG. 1, the boom 1, the arm 2, and the bucket 3, which serve as means of the working device, are respectively hydraulically operated by the divided main control valve 23 by the hydraulic cylinder 10 ( 20) In the conventional hydraulic excavator 100, which is transmitted to and driven by 30, the main control valve 23 is connected to the pilot hydraulic line (dotted line) as shown in FIGS. A plurality of electromagnetic proportional valves 22 are connected to the b terminal of the selector switch 21, and the a terminal has a key and display controller 15, a position calculator 16, and a D / A converter 17. ), And an A / D converter and an amplifier 19 are connected to an output terminal of the microcontroller 11, and a feedback is connected to the A / D converter 18 of the microcontroller 11. Position detector (angle sensor) 25 connects the boom 1 of the excavation base 100 working device with the upper rotating body (not shown) A pin, boom (1) C in connection with the arm pin (2) connecting the pin B, the arm 2 and the bucket root (3) with is provided.

또한 상기 마이크로 제어장치(11)의 제어기(15)에 원하는 작업교시를 하기 위한 키보오드(12)가 연결되어지되, 이 키보오드(12)에서 두개의 전기식 작동레버(13)(13')로 각기 다른 기능을 담당케한 작업신호 발생부(14)(14')가 연결된 상기 선택스위치(21)의 c 단자와, a 단자를 각각 별도로 모드 선택할 수 있도록 구성된 것으로 미설명 부호(BT)는 밧데리 전원이다.In addition, a keyboard 12 for teaching desired work to the controller 15 of the microcontroller 11 is connected, from the keyboard 12 to the two electric actuating levers 13 and 13 '. The c terminal and the a terminal of the selection switch 21 to which the work signal generators 14 and 14 'which are in charge of the different functions are configured so as to separately select a mode. Power.

이와 같이 구성된 본 고안의 작용 및 효과를 제2도 내지 제3도에 의하여 설명하면, 일단, 작업자는 굴삭기본체(100)를 작업장위치까지 이동시키기 위해 키보오드(12)에서 선택스위치(21)의 b 단자가 c 단자에 단락되도록 모드 선택한다.Referring to the operation and effect of the present invention configured as described in Figures 2 to 3, once, the operator of the selection switch 21 in the keyboard 12 to move the excavating base 100 to the workplace position Select the mode so that the b terminal is shorted to the c terminal.

이와같은 접속 상태에서 작동레버(13)(13')를 조작하게 되면 이와 동시에 작업 신호 발생부(14)(14')와 전자 비례밸브(22)가 작동되어 이와 관련된 파일롯트(pilot)압에 의하여 콘트롤 밸브를 움직이게 되므로 곧 굴삭기본체(100)의 하부 주행전체는 이동하게 된다.When the operation levers 13 and 13 'are operated in such a connected state, the work signal generators 14 and 14' and the electromagnetic proportional valve 22 are operated at the same time, so that the pilot pressures associated with the pilot signals are operated. Since the control valve is moved by the entire lower driving of the excavating base 100 is moved soon.

상기와 같이 조작하여 작업장소에 도착하면 다시 키보오드(12)에서 선택스위치(21)의 b 단자를 a 단자로 단락시킨다.When the operation as described above arrives at the working place, the keyboard 12 again shorts the b terminal of the selector switch 21 to the a terminal.

그런다음 작업자는 키보오드(12)에서 정지작업의 시점과 종점 및 작업반복수를 교시하고 스타트 버튼(도면 미표시)을 누른다.The operator then teaches the start and end points and the number of repetitions of the stop operation on the keyboard 12 and presses the start button (not shown).

이와 동시에 마이크로 제어장치(11)로부터 작업자가 교시한 작업프로그램에 의한 디지탈 전기 신호는 아날로그 신호로 변환되어 이를 다시 증폭시킨후 선택스위치(21)의 (a-b)단자를 통해 전자 비례밸브(22)가 구동된다.At the same time, the digital electric signal by the work program taught by the operator from the microcontroller 11 is converted into an analog signal and amplified again, and then the electromagnetic proportional valve 22 is connected through the (ab) terminal of the selector switch 21. Driven.

이때 이 전자 비례밸브(22)에 의해 파이롯트(pilot)압이 형성되므로 곧 메인 콘트롤 밸브(23)를 제어하여 시점으로 이동시킨다.At this time, since the pilot pressure is formed by the electromagnetic proportional valve 22, the main control valve 23 is controlled to move to the viewpoint.

이와 같은 상태에서 메인 콘트롤 밸브(23)가 시점에 도착하였을때 버켓트(3)를 시점과 종점을 잇는 직선에 수직되도록 조정한후, 두개의 전기식 작동레버(13)(13')에 의해 아암(2)을 크라우드 시킴과 아울러 붐(1)을 업시키는 지령을 보낸다.In this state, when the main control valve 23 arrives at the starting point, the bucket 3 is adjusted to be perpendicular to the straight line connecting the starting point and the end point, and then the two electric actuating levers 13 and 13 ' In addition to crowding 2), a command is given to raise the boom (1).

이때 버켓트(3)와 아암(2)과의 연결부 C 핀에, 아암(2)과 붐(1)과의 연결부 B 핀, 및 굴삭기 본체(100)와 붐(1)과의 연결부 A 핀에 장착되어 있는 위치 검출기(각각의 각도 센서)(25)로부터 실제 붐(1), 아암(2), 버켓트(3)의 위치를 감지하여 상기 마이크로 제어장치(11)에 피드백 시킨다.At this time, the connection C pin between the bucket 3 and the arm 2, the connection B pin between the arm 2 and the boom 1, and the connection A pin between the excavator body 100 and the boom 1 The position of the actual boom 1, the arm 2, the bucket 3 is sensed from the mounted position detector (each angle sensor) 25 and fed back to the microcontroller 11.

이와 동시에 피드백된 각각의 각도 센서신호는 이 마이크로 제어장치(11)에서 반경 및 높이가 메모리 되면서 계속비교 연산하게 되고, 직선궤도에 어긋나는 위치만큼 붐(1) 다운 또는 업을 계속 반복하여 정지작업을 수행케 한다.At the same time, the angle sensor signal fed back is continuously compared and calculated while the radius and the height are memorized by the microcontroller 11, and the stop operation is repeatedly performed by repeatedly down or up the boom 1 as much as the position that is misaligned with the linear trajectory. To perform.

위와 같이 한 상태에서 종점까지 이르면 디폴트(Ee fault)로 기억되어 있는 궤도(직선 궤도가 아닌 시점 및 종점 연결선 위의 포물선 궤적)가 시점으로 복귀하게 되며, 작업자가 미리 교시한 작업 반복수가 완료되면 종료되는 것이다.In this state, when the end point is reached, the track (the non-linear trajectory and the parabolic trajectory on the end connecting line) stored as the default (Ee fault) is returned to the start point, and is terminated when the number of work repetitions taught by the operator is completed. Will be.

따라서 이와같이 되는 본 고안에 의하면 유압시스템상 정지작업이 어려운 유압굴삭기가 오토 시스템(Auto system)에 의해 운전이 미숙한 작업자도 별도의 기술이 없어도 쉽게 조작할 수 있고, 모든 정지작업의 범위를 프로그램으로 교시한후 주행한다거나 선회하게 되므로 넓은 지역의 정지를 아무 피로감 없이 수행할 수 있는 매우 괄목할 만한 발명인 것이다.Therefore, according to the present invention, the hydraulic excavator, which is difficult to stop in the hydraulic system, can be operated easily even by the inexperienced operator by the auto system without any technical skills, and the range of all the stopping operations can be programmed. After teaching and driving or turning, it is a remarkable invention that can perform a large area stop without any fatigue.

Claims (1)

작업장치의 붐(1)과 아암(2) 및 버켓트(3)가 각각 분할형성된 메인 콘트롤 밸브(23)에 의해 유압이 각각의 유압실린더(10), (20), (30)로 전달되므로서 구동케 되는 통상의 유압식 굴삭기(100)에 있어서, 이 메인 콘트롤밸브(23)에 선택스위치(21)의 b 단자와 연결된 다수개 전자 비례 밸브(22)가 파이롯트(pilot) 유압라인(점선)으로 연결 형성되고, 그 c 단자에는 작동지령을 위한 두개의 전기식 작업레버(13)(13')와 연결된 작업 신호 발생부(14)(14')가 연결되고, 또한 선택스위치(21)의 a 단자에는 키와 디스플레이 제어기(15)와, 위치 연산기(16) D/A 변환기(17), 및 A/D 변환기(18), 증폭기(19)들이 조합되어 이루어진 마이크로 제어장치(11)의 출력단과 연결되고, 상기 마이크로 제어장치(11)의 A/D 변환기(18)에 피드백 연결시킨 위치검출기(각도 센서)(25)가 굴삭기(100) 작업장치의 붐(1)과 상부 회전체(부호 미표시)와의 연결부 A 핀, 붐(1)과 아암(2)과의 연결부 B 핀, 그리고 아암(2)과 버켓트(3)와의 연결부 C 핀에도 각각 장착되어지고, 그 마이크로 제어장치(11)의 입력단에는 밧데리(BT)와, 작업자가 원하는 작업교시를 하기 위해 별도 분리된 키보오드(12)를 연결시키되, 그 일측에서 상기 선택 스위치(21)의 a 단자 또는 c 단자를 모드 선택할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 유압 굴삭기의 오토(Auto) 정지작업(整地作業) 장치 시스템.The hydraulic pressure is transmitted to the respective hydraulic cylinders 10, 20, and 30 by the main control valve 23 in which the boom 1, the arm 2, and the bucket 3 of the work device are divided. In a conventional hydraulic excavator 100 which is driven in a standing position, a plurality of electromagnetic proportional valves 22 connected to the b terminal of the selector switch 21 to the main control valve 23 are pilot hydraulic lines (dotted lines). The c signal is connected to two electric work levers 13 and 13 'for the operation command, and the work signal generators 14 and 14' are connected to the c terminal, and a The terminal includes an output terminal of the microcontroller 11 formed by combining a key, a display controller 15, a position calculator 16, a D / A converter 17, an A / D converter 18, and an amplifier 19. And a position detector (angle sensor) 25 connected to the A / D converter 18 of the microcontroller 11 and feedback-connected to the boom of the excavator 100 working device. It is also attached to the connection A pin of the upper rotating body (not shown), the connection B pin of the boom (1) and the arm (2), and the connection C pin of the arm (2) and the bucket (3), respectively. To the input terminal of the microcontroller 11, a battery BT and a separate keyboard 12 are separately connected for teaching a desired work by the operator, and the a terminal of the selection switch 21 is connected at one side thereof. Or an auto stop operation system of a hydraulic excavator, wherein the c terminal is configured for mode selection.
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