KR940000243B1

KR940000243B1 - 버켙자세의 자동유지제어장치

Info

Publication number: KR940000243B1
Application number: KR1019900005147A
Authority: KR
Inventors: 이진한; 황봉동
Original assignee: 삼성중공업 주식회사; 김연수
Priority date: 1990-04-13
Filing date: 1990-04-13
Publication date: 1994-01-12
Also published as: KR910018641A

Abstract

내용 없음.

Description

버켓자세의 자동유지제어장치

제1도는 굴삭기 작업동작의 동작일례를 나타낸 도면.

제2도는 본 발명에 따른 굴삭기의 내부제어동작을 나타낸 개략적인 구성도.

제3도는 본 발명에 따른 제어부 내부의 개략적인 블럭도.

제4도는 븐 발명에 따른 감지기의 내부구조를 나타낸 도면.

제5도는 본 발명에 따른 제어부의 제어수순을 나타낸 플로우차트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 제어부(마이크로컴퓨터) 2 : 전자조정간

3 : 증폭기 4 : 펌프장치

5 : 엔진

6 : 다중제어밸브(M.C.V ; MULTIPLE CONTROL VALVE)

7 : 전자비례밸브 8,9,10 : 실린더위치검지기

11 : 버켓 12 : 디퍼스틱

13 : 붐 14 : 버켓실린더

15 : 디퍼스틱실린더 16 : 붐실린더

17 : 차체경사각감지기

[산업상의 이용분야]

본 발명은 굴삭기의 제어장치에 관한 것으로, 특히 굴삭기의 버켓작업 동작시 버켓 작업장치를 제어해서 절대자세를 안정적이면서 일정하게 유지할 수 있도록 된 버켓자세의 자동 유지제어장치에 관한 것이다.

[종래의 기술 및 문제점]

일반적으로 사용되고 있는 굴삭기는 붐(BOOM)과 디퍼스틱(DIPPER STICK) 및 버켓(BUCKET)등으로 구성된 작업동작장치부(ATTACHMENT部)와, 하부 프레임에 대해 상부 프레임이 선회할 수 있도록해주는 스윙부(SWING部)로 구성되어 이들의 상호 복합작용에 의해 굴삭작업과. 정지작업, 토관작업 및,상차작업등 다양한 작업을 수행하게 된다.

그러나 종래의 굴삭기에서는 상기와 같은 여러가지 복합동작을 운전자 한 사람의 수동동작에만 의존하고있기 때문에 상기와 같은 복합동작에 대해 정상적인 작업효율을 내기 위해서는 운전자의 경험과 고도의 숙련된 운전기술이 필요로 하게 된다.

특히, 굴삭작업간에 굴삭물(흙. 모래, 자갈 등)을 상차하거나 다른장소로 옮길 때 버켓 내부의 내용물을 가능한 떨어뜨리지 않고 많은 양을 옮기기 위해 운전자는 세밀하고도 정확한 버켓 동작 및 기타 부수되는동작장치의 운전조작을 해야만 한다 따라서 미숙련자가 작업을 할 경우에는 작업능률이 저하될 뿐만 아니라 운전자도 세밀하게 신경을 써야 하기 때문에 운전자가 쉽게 피로해 지게 된다는 문제점이 있었다.

[발명의 목적]

본 발명은 상기한 점을 감안해서 발명된 것으로, 작업능률을 향상시킴과 더불어 운전자의 피로를 감소시키기 위해 버켓동작과 기타 부수되는 여타 동작들을 자동으로 제어해서 유지시킬 수 있도록 된 버켓자세의자동유지제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.

[발명의 구성]

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 각 실린더 (14, 15, 16)의 상단 외주면에 부착되어 상기 각 실린더(14, 15, 16)의 동작위치를 감지하는 실린더위치감지기 (8, 9, 10)와, 굴삭기의 상부프레임에 부착되어 굴삭기의경사각을 감지하는 차체경사각감지기 (17), 운전실내부에 설치되어 버켓켈조작각(Qi_(BK°)에 대한 신호를 출력하는 전자조렁간(2), 상기 실린더위치감지기 (8, 9, l0)와 차체경사각감지기 (17) 및 전자조정간(2)으로 부터의신호를 입력받아 상기 각 실린더 (14, 15, 16)의 동작 각도를 제어하는 제어부(1), 이 제어부(1)의 출력을 증폭하는 증폭기(3), 이 증폭기 (3)에 의해 증폭된 신호에 따라 기동되는 전자비례밸브(7), 이 전자비례밸브(7)의 출력값에 따라 일정한 유압을 형성하는 유압펌프(4) 및, 이 유압펌프(4)로 부터 유출된 작동유에 따라 상기 각 실린더 (14,15,16)의 위치를 증가 또는 감소시키는 다중제어밸브(6)를 구비하여 구성되어 있다.

[작용]

상기와 같이 구성된 본 발명은, 전자조정간(2)을 작동시켜 작업을 지시하면, 제어부(1)는 지시된 값에 비례하여 전기신호를 증폭부(3)로 전송하고, 이 증폭부(3)에서는 전기신호를 증폭하여 전자비례밸브(7)를 구동시킨다. 그러면 전자비례밸브(7)는 유압펌프(4)로 하여금 일정한 유압을 형성하게 하여 제어밸브(6)를 원하는 만큼 구동시키게 하고 유압펌프(4)로 부터 유출된 작동유는 제어밸브(6)를 매개로 버켓실린더(14)와디퍼스틱실린더 (15) 및 붐실린더 (16)를 구동시키며, 이와 같이 구동된 실린더 (14, 15, 16)의 작동에 따라 붐(13)과 디퍼스틱 (12) 및 버켓 (11)등의 작업장치가 구동되어 지시된 동작을 수행하게 된다.

[실시예]

이하, 예시도면을 참조해서 본 발명에 따른 1실시예를 상세히 설명한다.

제1도는 굴삭기 작업동작의 동작 일례를 나타낸 도면으로, 운전자가 버켓 (11)을 위치 (A)로 고정시켜 놓은 상태에서 디퍼스틱 (12)과 붐(13)의 작동만을 버켓 (11)이 위치 (C)로 이동하여 위치 (A)에서와 같은 수평을 유지할 수 있게 되는 바, 예컨대 굴삭물을 버켓 (11)에 담은 상태로 일정한 각도를 유지하도록 한 다음굴삭기의 운전실 내부에 설치된 전자조정간(2 ; 제2도(a)참조)의 조작에 의해 붐(12) 및 디퍼스틱 (12)만을 작동시켜 버켓의 내용물이 떨어지지 않도록 초기의 버켓동작각을 일정하게 유지하면서 원하는 위치조 굴삭물을 운반할 수 있는 상태를 나타낸 것이다.

제2도는 본 발명에 따른 굴삭기의 내부제어동작을 나타낸 개략적인 구성도이고, 제3도는 상기 제2도에 나타낸 제어부 내부의 개략적인 블럭도로서, 조정간의 동작각도(Qi)에 따라 저항값이 변하는 가변저항형의전자조정간(2)을 작동시키면, 동작각도(Qi)에 따른 소정의 전압(V)이 출력되고, 이와 같이 출력된 소정의전압(V)은 제어부(1)의 A/D 신호변환부에 입력된 다음 디지탈 값으로 변환되며, 이와 같이 변환된 신호가데이터버스(18)를 통해 데이터저장용 메모리로서 기능하는 RAM(21)에 기억된다. 그리고 실린더 스트로크감지기 (8,,9, 10)에 의해 작동기로서 작용하는 버켓실린더 (14)와 디퍼스틱실린더 (15) 및 붐실린더 (16)의 각실린더 로드스트로크(14', 15', 16')에 대한 위치를 감지한 다음 그 감지된 신호를 제어부(1)의 카운터부(22)에 인가한다. 또, 굴삭기의 상부 프레임에 설치되어 굴삭기의 경사각을 감지하는 감지기 (17)에 의해 양쪽바퀴의 경사값을 감지한 다음 그 감지신호를 제어부(1)의 RAM(21)에 입력시킨다. 이와 같은 각 신호가제어부(1)에 인가되면, 제어부(1)는 기준 버켓동작 절대각(Q_BKiO)에 대한 값을 연산한 다음 전자조정간(2)의 버켓조작각이 중립위치에 있는 지를 확인하게 되는데, 전자조정간(2)이 중립위치에 없으면 즉, 전자조정간(2)이 버컬 (11)을 동작하도록 지시하고 있으면, 제어부(1)는 전자조정간(2)의 버켓조작각(Qi_(BK))에 따라버켓실린더 (14)에 기동명령을 지시하여 버켓(11)이 버켓조작각(Q_iBK)에 따른 작업을 하도록 한다음 다시 시작위치로 복귀시킨다.

반면, 전자조정간(2)의 버켓조작각이 중립위치에 있으면, 즉 버켓동작을 중지시키도록 된 위치에 있으면각 실린더(14, 15, 16)의 위치 (Si)에 대응하는 값을 받아들여 붐실린더(16)나 디퍼스틱실린더(15)의 위치값과차체의 변화에 따른 버켓(11)동작의 각도(Q_BKi)를 연산하여 초기의 기준버켓 절대각(Q_BKiO)과 버켓조작 중립후의 붐(16), 디퍼스틱 (15), 차체의 각 위치변화에 따른 버겔동작각(Q_BKi)과의 편차(

)를 연산한다. 이러한 연산결과 편차(

)가 　0　이면 즉, 기준 버켓동작 절대각과 실제의 버켓동작각이 같으면, 제어부(1)는버켓실린더 (14)의 위치를 고대로 유지할 수 있도록 제어명령을 출력하여 계속 고 버켓동작각을 유지할 수있도록 한다. 그리고 편차(

)가 　0　보다 크면 제어부(1)는 버칠실린더 (11)의 위치를 감소시킬 수 있도록제어명령을 출력시키는데, 이 제어명령을 D/A신호 변환부(25)출 매개로 해서 증폭기 (3)로 신호가 전송되며 증폭기 (3)는 이 전송된 전압값을 전류치 (I)로 바꾸어 전자비례밸브(7)로 전송한다.

그러면 이 전자비례밸브(7)는 입력된 전류치에 따라 다중게어럴브(6)에 포함되어 있는 제 4펌프(6')의 유압을 제어하여 버켓실린더 (14)의 위치를 감소시킴으로써 버켓동작각의 값이 저감된다. 한편 버켓실린더 (14)의 스트로크의 위치가 이미 최소로 되어 있으면, 더 이상 감소시킬 수가 없으므로 버켓실린더의 위치를 그대로 유지하도록 제어명령을 출력한다. 그리고 편차(

)가 　0　보다 작을 경우, 버켓실린더(14)의 스트로크(S_BK)가 이미 최대의 위치에 있으면, 제어부(1)가 버켓실린더 14)의 위치유지제어를 하게 되고. 실린더(14)의 스트로크(S_BK)가 최대의 위치에 있지 않으면, 제어부(1) 가 버켓실린더 (14)의 위치증가제어를 하여버켓실린더 (14)의 동작각이 증가하게 된다. 한편, 제2도에 도시된 전자비례밸브(7)는 원래 다중제어밸브(6)에 포함된 제어밸브들 중 한 밸브에 두 단자가 접속되어 있지만, 여기서는 도면을 간단히 하기 위해 대표적으로 한 쌍(6')만 나타낸 것으로 실제로는 각 제어밸브에 전자비례밸브(7)가 도면에서와 같은 방법으로 접속되어 있다.

제5도는 본 발명에 따른 제어부의 제어수순을 나타낸 플로우차트로서, 먼저, 전자조정간(2)의 동작각도(Qi)에 따른 신호를 제어부(1)에 입력하고(단계 41), 각 실린더 14. 15, 16)의 위치에 대응하는 신호와 경사각(Q_BDio)을 제어부(1)에 입력하면(단계 42), 제어부(1)는 절대각(Q_BKio)에 대한 값을 연산한 다음(단계43), 버켓조작각이 중립위치에 상응하고 값인가를 점검하게 된다 단계 (44) 점검결과 전자조정간(2)이 중립위치에 없으면, 조작각(Qi)에 따른 버켓실린더 (14)의 작동지시를 내려 작업을 수행한 다음(단계 45). 최초의 위치로 복귀한다. 한편 전자조종간(2)이 중립위치에 있으면. 각 실린더 (14, 15, 16)의 위치 (Si)에 대응하는 값을 읽어 들이고. 차체 경사각감지기 (17)로 부터 차체경사각 (Q_BD)을 읽어들인다(단계 46).

이어 각 실린더(14, 15, 16)의 작동에 따른 위치값과 체체의 변화에 따른 버켓각(Q_BKi)을 연산한 다음(단계47). 초기값과, 기준버켓절대각(Q_BKio) 및, 버켓조작 중립후 붐(16)과 디퍼스틱(15) 및 차체의 위치변화에 따른 버켓각(Q_BKio)에 대한 편차(

)를 구한다(단계 48).

이어, 연산결과에 따른 편차(

)의 값을 판단하게 되는데(단계 49), 편차(

)가 　0　이면, 즉 기준버켓절대값(Q_BKio)과 실제버켓각이 같으면, 버켓실린더 (14)의 위치를 그대로 유지하도록 지령을 내린다 단계52), 그리고 편차(

)가 이보다 크면, 버켓실린더(14)의 스트로크(S_BK)가 최소상태로 되어 있는가의 여부를 판단하여 (단계 50) 최소위치로 되어 있다고 판단되면 단계 52로 진행하여 위치를 그대로 유지하게 되곡,최소위치가 아닌것으로 판단되는 버켓실린더(14)의 위치를 감소시키도록 지령을 내리게 된다(단계 51) . 한편 편차(

)가 　0　보다 작으면, 버켓실린더(14)의 스트로크(S_BK)가 최대위치에 있는가의 여부를 관단하여(단계 53) 최대위치로 되어 있다고 판단되면 단계 52로 진행하여 위치를 그대로 유지하게 되고 최대위치가아닌 것으로 판단되면 버켓실린더(14)의 위치 증가 명령을 내려 버켓각이 증가하도록 제어하게 된다(단계54). 그리고 단계 이후, 버켓실린더의 위치를 감소시키거나 유지 또는 증가시키는 동작 즉, 단계(51), 단계(52), 단계(54)가 종료되면, 제어부(1)는 다시 전자조정간(2)의 동작각도(Qi)에 따른 새로운 버켓의 위치를 상기와 같은 방법으로 제어하게 된다.

제4도는 상기 각 실린더(14, 15, 16)의 동작위치를 감지하는 감지기(8, 9, 10)의 내부구조를 나타낸 것으로, 4개의 반도체 자기저항소자(R_A1, R_A2, R_B1, R_B2)를 구비하면서 영구자석에 의해 자기바이어스를 인가하는 구조로 되어 있는 바, 이로부터 증가형의 전기신호(펄스)가 출력되면, 제어부(1)는 이전기신호를 카운터부(22 ; 제3도 참조)를 매개로 계수동작을 수행함으로써 버켓실린더(14)와 디퍼스틱실린더(15) 및 붐실린더(16)의 위치를 감지할 수 있게 되어 기구학적 구조에 의한 작업장치간의 각도를 직접 감지할 수도 있는데, 이 위치(각도)값을 본 발명의 연산 데이터로 사용할 수도 있다.

[발명의 효과]

상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 전자조정간의 단순 작동만으로도 버켓의 내용물을 정확하게 운반할수 있고, 또한 굴삭을 운반시 전자조정간에 의한 디퍼스틱과 붐의 동작만으로 원하는 작업을 할 수 있게 되어 작업능률의 향상과 함께 운전자의 피로도를 현저하게 절감시킬 수 있게 된다.

Claims

버켓 작업장치를 제어해서 버켓의 절대자세를 일정하게 유지하도록 된 버켓자세의 자동유지제어장치에있어서, 각 실리더 (14, 15, 16)의 상단 외주면에 부착되어 상기 각 실린더 (14, 15, 16)의 동작위치를 감지하는실린더위치감지기(8, 9, 10)와, 굴삭기의 상부프레임에 부착되어 굴삭기의 경사각을 감지하는 차체경사각감지기 (17), 운전실내부에 설치되어 버켓조작각(Qi_(BK))에 대한 신호를 출력하는 전자조정간(2), 상기 실린더위치검지기 (8,9,10)와 체체경사각감지기 (17) 및 전자조정간(2)으로 부터의 신호를 입력받아 상기 각 실린더(14, 15, 16)의 동작 각도를 제어하는 제어부(1), 이 제어부(1)의 출력을 증폭하는 증폭기(3), 이 증폭기(3)에 의해 증폭된 신호에 따라 기동되는 전자비례밸브(7), 이 전자비례밸브(7)의 출력값에 따라 일정한 유압을 형성하는 유압펌프(4) 및, 이 유압펌프(4)로 부터 유출된 작동유에 따라 상기 각 실린더(14, 15, 16)의 위치를 증가 또는 감소시키는 다중제어밸브(6)를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 버켓자세의 자동유지제어 장치.