KR950011052B1 - 유압굴삭기의 자동작동 실행장치 - Google Patents

유압굴삭기의 자동작동 실행장치 Download PDF

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KR950011052B1 KR1019900023105A KR900023105A KR950011052B1 KR 950011052 B1 KR950011052 B1 KR 950011052B1 KR 1019900023105 A KR1019900023105 A KR 1019900023105A KR 900023105 A KR900023105 A KR 900023105A KR 950011052 B1 KR950011052 B1 KR 950011052B1
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Abstract

내용 없음.

Description

유압굴삭기의 자동작동 실행장치
제1도는 본 발명에 따른 장치가 갖추어진 유압 굴삭기의 개략적인 회로도.
제2도는 전자제어기의 내부구성에 대한 상세블록도.
제3도는 학습 작업동작을 기억시키기 위한 플로우챠트.
제4도는 자동반복작업 동작에 대한 플로우챠트이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 전자제어기 2 : 조작수단
4 : 유압펌프수단 5 : 다중제어밸브단
6 : 선회모터 7 : 디퍼스틱실린더
8,9 : 좌우주행모터 10 : 버켓실린더
11 : 붐실린더 12-17 : 위치센서
18,19 : 전자비례밸브 31 : CPU
20 : 기능선택스위치 21 : 작동스위치
24 : 입력키 22 : 작업모드스위치
23 : 모니터수단 32 : A/D신호변환부
32 : A/D 신호변환부 34 : 신호변환부 및 카운터부
35 : ROM 37,38 : 제1 및 제2D/A신호변환부
36 : RAM 39,40 : 밸브제어신호 증폭부
[산업이용분야]
본 발명은 유압건설기계의 자동작업장치에 관한 것으로, 특히 특정의 작업을 운전자의 조작에 의해 미리 기억시켜 두고, 필요시 기억된 작업을 선택함으로써 추가 조작없이도 자동으로 특정 작업을 반복실행할 수 있도록 된 유압굴삭기의 자동작동실행장치에 관한 것이다.
[종래의 기술 및 그 문제점]
도로공사나 터널공사와 같은 토목공사를 담당하는 중장비를 이용해서 작업을 진행함에 있어, 상차작업이나 굴삭작업 또는 정지작업등은 운전자의 오랜 경험과 고도의 운전기술에 요구될 뿐만 아니라 자주 반복 사용되는 대표적인 작업들이다. 따라서 운전자에게는 작업도중 많은 집중력이 요구되게 되고, 동일한 동작의 반복에 따른 피곤함과 지루함을 느끼게 된다.
또한 중장비의 작업조건이 상당히 나빠 진동과 충격이 많고, 야외작업의 어려움으로 인해 중장비 운전을 기피하는 현상이 두드러져 젊은층의 운전수요가 적어지고 있다.
또, 운전기술도 숙련되기까지는 상당기간이 걸려 운전이 서툰 미숙련작업자는 고도의 운전기술을 요하는 작업에 있어 효율이 떨어지게 된다.
[발명의 목적]
본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 고도의 운전기술을 필요로 하면서 반복되는 동작이 많이 요구되는 작업에 대해 학습(teach)작업 과정에 의해 이를 미리 기억시켜 두고서 필요시 특정작업을 선택함으로써 특정의 작업을 용이하게 반복실행할 수 있는 유압굴삭기의 자동작동 실행장치를 제공함에 그 목적이 있다.
[발명의 구성]
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 원동기에 의해 구동되는 적어도 하나 이상의 가변용량형 유압펌프를 포함하는 유압펌프수단과, 상기 유압펌프수단의 토출유량에 의해 작동되는 다수의 액튜에이터와, 상기 각 액튜에이터의 작동상태를 감지하는 센서수단과, 상기 유압펌프수단으로부터 상기 액츄에이터에 작동하는 유량의 양과 방향을 조절하여 주는 다중제어밸브단과, 상기 유압펌프수단의 제3펌프의 토출압에 의한 입력 전기량에 따라 상기 다중제어밸브단의 스풀을 작동시키는 파이롯트압을 출력하는 밸브용 전자비례밸브와, 상기 유압펌프수단의 사판 기구조절용 파이롯트압을 출력하는 펌프용 전자비례밸브와, 상기 액튜에이터를 조작하기 위한 운전자의 조작량을 전기량으로 바꾸어 출력해 주는 조작수단과, 학습작업 및 반복작업 기능을 선택하는 기능선택 스위치와, 작업의 시작 및 정지신호를 발생시키도록 작동하는 작동스위치와, 작업의 종류와 형태에 따라 상기 유압펌프수단의 최대출력을 제한해주는 작업모드 스위치와, 각 액튜에이터의 위치를 표시하는 모니터수단과, 각 학습작업의 타이틀을 입력시키기 위한 입력키와, 상기 조작수단, 상기 각종 스위치, 센서수단 및 상기 전자비례밸브에 접속되어, 상기 학습작업기능이 선택된 경우에는 센서수단에 의해 발생된 액튜에이터의 작동위치값을 주기적으로 샘플링하여 읽어들이고, 상기 반복작업 기능이 선택된 경우에는 상기 읽어들인 액츄에이터의 작동위치 값을 순차적으로 목표위치로 설정하여 상기 전자비례밸브를 통해 해당 해당액튜에이터를 작동시키며, 1단계 목표위치 실행시마다 작동위치가 목표위치를 벗어났는지를 판단하여, 목표위치를 벗어난 경우는 우선권을 갖는 상기 조작수단에 의해 수동으로 작동위치 수정 가능하도록 제어하는 전자제어기 수단(11)으로 구성된 것을 특징으로 하는 유압굴삭기의 자동작동 실행장치를 제공한다.
상기 전자제어기수단은 상기 조작수단으로부터 발생된 아날로그신호를 디지탈 신호로 변환하기 위한 아날로그/디지탈 변환부와, 상기 스위치들로부터의 신호를 받아들이기 위한 입력인터페이스와, 상기 센서수단으로부터 액튜에이터의 작동 위치값을 읽어들이기 위한 신호변환/카운터와, 상기 읽어들인 작동위치값을 기억시키기 위한 RAM과, 상기 학습작업 및 2반복작업을 수행하는데 필요한 프로그램이 기억되어 있는 ROM와, 상기 전자비례밸브 제어용 출력신호를 아날로그 신호로 변환하는 제1 및 제2디탈/아날로그 변환부와, 상기 각종 입력신호를 상기 ROM에 기억된 프로그램에 따라 처리하여 제1 및 제2디지/아날로그 변환부를 통해 상기 전자비례밸브를 제어하는 제어수단으로 구성된다.
[실시예]
이하, 예시도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 1실시예를 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명에 따른 장치가 갖추어진 유압굴삭기의 개략적인 회로도이고, 제2도는 전자제어기의 내부구성에 대한 상세블록도이고, 제3도는 학습 작업동작을 기억시키기 위한 플로우챠트, 제4도는 자동반복작업 동작에 대한 플로우챠트이다.
제1도 내지 제4도를 참고하면 본 발명은 원동기에 의해 구동되는 적어도 하나 이상의 가변용량형 유압펌프를 포함하는 유압펌프수단(4)과, 상기 유압펌프수단(4)의 토출유량에 의해 작동되는 다수의 액츄에이터(6-11)와, 상기 각 액츄에이터(6-11)의 작동상태를 감지하는 다수의 센서수단(12-17)과, 상기 유압펌프수단(4)으로부터 상기 액튜에이터(6-11)에 작동하는 유량의 양과 방향을 조절하여 주는 다중제어밸브단(5)과, 상기 유압펌프수단(4)의 제3펌프의 토출압에 의한 입력전기량에 따라 상기 다중제어밸브단(5)의 스풀을 작동시키는 파이롯트압을 출력하는 밸브용 전자비례밸브(18)와, 상기 유압펌프수단(4)의 사판 기구조절용 파이롯트압을 출력하는 펌프용 전자비례밸브(19)와, 상기 액튜에이터(6-11)를 조작하기 위한 운전자의 조작량을 전기량으로 바꾸어 출력해 주는 조작수단(2)과, 학습작업 및 반복작업기능을 선택하는 기능선택스위치(20)와, 작업의 시작 및 정지신호를 발생시키도록 작동하는 작동스위치(21)와, 작업의 종류와 형태에 따라 상기 유압펌프수단(4)의 최대출력을 제한해 주는 작업모드 스위치(22)와, 각 액튜에이터의 위치를 표시하는 모니터수단(23)과, 각 학습작업의 타이틀을 입력시키기 위한 입력키(24)와, 상기 조작수단(2), 상기 각종스위치(20,21,22,24) 및 센서 수단(12-17)의 입력신호에 따라 상기 전자비례밸브(18,19)를 구동하여 학습작업기능과 반복작업기능을 실행하도록 제어하는 전자제어기 수단(1)으로 구성된다.
상기 전자제어기수단(1)은 상기 조작수단(2)으로부터 발생된 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하기 위한 아날로그/디지탈(A/D변환부(32)와, 상기 스위치들(20,21,22,24)로부터의 신호를 받아들이기 위한 입력인터페이스(33,34)와, 상기 센서수단(12-17)으로부터 액튜에이터의 작동 위치값을 읽어들이기 위한 신호변환/카운터(34)와, 상기 읽어들인 작동위치값을 기억시키기 위한 RAM(36)과, 상기 학습작업 및 반복작업을 수행하는데 필요한 프로그램이 기억되어 있는 ROM(35)와, 상기 전자비례밸브(18,19)제어용 출력신호를 아날로그 신호로 변환하는 제1 및 제2디지탈/아날로그(D/A) 변환부(37,38)와, 상기 각종 입력신호를 상기 ROM에 기억된 프로그램에 따라 처리하여 제1 및 제2디지탈/아날로그 변환부를 통해 상기 전자비례밸브(18,19)를 제어하는 중앙처리장치(CPU)(31)로 구성된다.
상기 CPU(31)는 상기 학습작업기능이 선택된 경우에는 센서수단(12-17)에 의해 발생된 액튜에이터(6-11)의 작동위치값을 주기적으로 신호변환/카운터(34)를 통해 상기 RAM(36)에 기억시키고, 상기 반복작업기능이 선택된 경우에는 상기 RAM에 기억된 액튜에이터의 작동위치값을 순차적으로 목표위치로 설정하여 상기 전자비례밸브(18,19)를 통해 해당 액튜에이터(6-11)를 작동시키며, 1단계 목표위치 실행마다 작동위치가 목표위치를 벗어났는지를 판단하여, 목표위치를 벗어난 경우는 우선권을 갖는 상기 조작수단(2)에 의해 수동으로 작동위치 수정이 이루어지도록 제어한다.
상기와 같이 구성된 본 발명은, 조작수단(12)을 조작하여 소정의 작업을 지시하면, 조작수단(2)의 조작량에 따른 신호가 전기량으로 변환되어 제어기(1)로 출력되고, 전자제어기기(1)은 이출력값에 따라 각 액튜에이터의 작동유량 및 방향을 연산하여 결정한다. 상기 전자 제어기(1)는 이 결정된 값에 따라 유압펌프수단(4)의 사판조작기구를 조절하고, 전자비례밸브(18)를 통해 다중제어밸브수단(5)의 스풀을 제어하여 상기 유압펌프수단(4)로부터의 토출유량을 각 액튜에이터(6-11)에 작동시킴으로써 소정작업이 이루어지게 된다.
A. 학습작업모드
고도의 숙련기술을 반복적으로 필요로 한 경우 먼저 운전자가 학습 작업을 위해 먼저 기능선택 스위치(20)를 "T(TEACHING)"로 하면 제3도의 학습작업 플로우챠트에 따라 학습작업을 수행하게 된다.
먼저, 단계 51에서 작업종류 및 이에 따른 펌프최대출력을 제한하도록 지시하는 작업모드 스위치(22)에서 설정된 모드(본 발명에서는 5개 모드, 즉 H,Sn,Sm,SL,L을 설정함)를 읽어들여 장비의 지시속도를 설정한다. 다음에 단계 52에서 작동스위치(21)가 "ON"인가를 확인하여 "ON"이 아니면, 원래의 루프로 되돌아가고, "ON"이면 단계 53으로 진행해서 전자제어기(1)의 데이터 기억용 램(36)의 기억용량을 점검한다. 여기서 용량이 풀(FULL)이면, 즉 여유용량이 없으면 운전자에게 경보를 보내면서 데이터를 리세트시키고(단계 58), 본 루프를 종료한다.
그러나 단계 53에서 기억용량에 여유가 있으면, 단계 54에서 각 액튜에이터로부터의 상태정보를 샘플링하는 주기가 되었는가를 점검하여 샘플링 주기가 되면, 단계55에서 각 액튜에이터(붐실린더(11), 디퍼스틱실린더(7), 버켓실린더(10), 선회모터(6), 좌우주행모터(8,9)의 현재 위치값(Si)을 각 액튜에이터의 위치센서(12-17)로부터 신호변환부 및 카운터부(34)를 통해 읽어들여 RAM(36)에 기억시킨다.
다음에 단계 56에서 작동위치(21)가 "OFF"되었는가를 점검한다. 즉, 학습작업이 완료되었는가를 확인하여 아직 학습작업이 계속중이면, 단계 53으로 되돌아가 지시된 학습작업에 따른 각 액튜에이터의 작동위치값을 읽어들여 RAM(36)에 기억시키는 학습작업을 계속하고, 다시 단계 56에서 학습작업이 종료되어 작동스위치(21)가 "OFF"로 되면, 입력키(24)를 이용하여 입력인터페이스(41)를 통해 자동 반복작업수행시 상기 학습작업을 선택하기 편리하도록 학습작업명(또는 번호)등을 설정하여 지정함으로써 본 학습작업기능을 완료하게 된다.
B. 반복작업모드
다음에 운전자가 전자제어기(1)에 기억된 상기 학습작업을 선택하여 자동으로 반복수행하고 싶으면, 기능선택스위치(20)를 반복작업지령위치인 "P"위치로 돌리어 세팅시킨 다음 조작수단(2)을 이용하여 액튜에이터의 위치를 최초위치로 가져다 놓는다.
그 다음에 반복작업 수행시의 제어플로우챠트인 제4도의 수순에 따라 작업이 수행된다.
먼저, 단계 61에서 각 액튜에이터(6-11)의 현재 위치값(Si)을 각 위치센서(12-17)를 통해 읽어들인다. 여기서 사용된 위치센서는 공지의 센서들을 사용하였다.
먼저, 액튜에이터, 즉, 붐실린더(7)와 디퍼스틱실린더(10) 및 버켓실린더(11)의 경우에는 실린더로드에 자성체를 일정한 간격으로 배면시켜 놓고 이를 전기적으로 자성체수를 읽어들여 이 신호를 필터링하고, 신호크기를 카운트하여 그 위치를 알수 있게 된다.
이는 각 액튜에이터의 작동위치를 알고자하는 것으로, 각 액튜에이터(7,10,11)에 가변저항을 이용한 포텐쇼메터를 사용하여 직접각도를 산출할 수 있다. 그리고 선회모터(6)와 위치센서(12)는 절대형 인코더를 이용하여 차체 하부와 상부와의 회전각도를 읽어들이게 되어 있다. 그리고 주행모터(8,9)용 위치센서(14,15)는 증가형 인코더를 이용해서 회전위치 및 속도를 구하게 된다.
다음에 단계 62에서 RAM(36)에 기억된 작업지시의 첫번째 위치 데이터를 읽어들이고, 단계 63에서 버켓(10)의 현재위치 및 초기위치를 모니터수단(23)에 표시한다. 다음에 단계 64에서 현재위치(Si)가 초기위치)(Sio)범위에 있는가를 판단하게 되는데, 유효범위내가 아닌 경우에는 경보신호를 발함(단계 83)과 더불어 단계 61로 되돌아가 유효범위내에 들어갈 수 있도록 한다.
다음에 단계 64에서 버켓 선단위치가 유효범위내에 위치하게 되면, 단계 65에서 작동스위치(21)가 "ON"되었는가를 확인하여, "ON"으로 되어있으면, 단계 66에서 작업지시된 최초데이타를 목표 위치로 설정한다. 다음에 각 액튜에이터의 이동속도(Vi)를 각 위치 데이터부로부터 구한다. 그리고 단계 68에서 계산된 이동속도(Vi)를 디지탈/아날로그 신호변환부(37,38) 및 신호증폭부(39,40)로 출력하여 유압펌프수단(4)의 사판조작기구의 사판각을 전자제어기(1)의 출력전기량에 따라 전자비례밸브(19)를 통해 출력된 파이롯트압에 의해 조절한다. 그리고 전자비례밸브(18)를 통해 출력된 파이롯트압에 의해 상기 유압펌프수단(4)으로부터 각 액튜에이터에 흐르는 유량이 통하도록 다중제어밸브(5)의 스풀을 적절히 조절함으로써 각 액튜에이터를 작동시킨다.
이어 단계 69에서 각 액튜에이터(6-11)의 작동위치를 센서수단(12-17)으로부터 읽어들이고, 단계 70에서 계속 "P"모드인가를 기능선택스위치(20)로부터 확인한다. 여기서 "P"모드가 아니면 본기능을 정지하게 되나, 계속 "P"모드이면 각 액튜에이터의 동작이 적절하게 실행되고 있는가를 판단한다. 이때 액튜에이터의 작동위치가 목표위치보다 벗어났을 경우에는 에러처리를 하여 경보와 함께 본기능을 정지시킨다.
단계 71에서 작동이 정확하게 실행되고 있으면, 단계 72에서 수동조작, 즉 조작수단(2)에 의한 운전자의 조작이 있는가를 확인하여 수동조작이라면, 평상시의 작동대로 단계 84, 단계 85 및 단계 86에 따른 조작수단의 출력신호에 의해 각 액튜에이터가 작동되고, 수동조작이 종료되면, 단계 79에서 단계 63과 같이 버켓의 현재위치 및 목표위치를 모니터 수단(23)에 표시한다.
그 다음 버켓위치가 유효범위에 있는가를 점검하여 (단계 80), 유효범위에 있도록 한다음, 목표위치를 세팅하고(단계 81), 단계 73으로 진행한다. 단계 73에서 목표위치(Sio)와 현재위치(Si)를 비교하여 목표위치(Sio)가 크면, 단계 69로 되돌아가 각 액튜에이터의 위치가 목표위치로 될때까지 가산한 다음 단계 74로 진행된다.
단계 74에서 기억된 데이타가 최종데이타인가를 확인하여 최종 데이타가 아니면, 다음 순번의 데이터를 읽어들여 (단계 75) 이를 목표위치값으로 세팅한 다음(단계 76), 단계 66'로 이동하여 내부 루프를 수행하여 각 액튜에이터를 작동시키고, 다시 단계 74에서 최종데이타이면, 다시 학습작업의 최종데이타를 읽어들여 이를 목표위치로 하고(단계), 단계 67로 진행하여 내부루프를 수행한다. 따라서 상기한 바와같이 지시된 반복작업을 자동으로 계속 수행할 수 있게 된다.
[발명의 효과]
상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 간편하면서 신속한 반복작업을 수행할 수 있게 되어 운전조작이 편리하고, 미숙련자라도 고도의 운전기술을 발휘할 수 있게 된다.

Claims (2)

  1. 원동기에 의해 구동되는 적어도 하나 이상의 가변용량형 유압펌프를 포함하는 유압펌프수단(4)과, 상기 유압펌프수단(4)의 토출유량에 의해 작동되는 다수의 이상의 액튜에이터(6-11)와, 상기 각 액튜에이터(6-11)의 작동상태를 감지하는 다수의 센서수단(12-17)과, 상기 유압펌프수단(4)으로부터 상기 액튜에이터(6-11)에 작동하는 유량의 양과 방향을 조절하여 주는 다중제어밸브단(5)과, 상기 유압펌프수단(4)의 제3펌프의 토출압에 의한 입력전기량에 따라 상기 다중제어밸브단(5)의 스풀을 작동시키는 파이롯트압을 출력하는 밸브용 전자비례밸브(18)와, 상기 유압펌프수단(4)의 사판 기구조절용 파이롯트압을 출력하는 펌프용 전자비례밸브(19)와, 상기 액튜에이터(6-11)를 조작하기 위한 운전자의 조작량을 전기량으로 바꾸어 출력해 주는 조작수단(2)과, 학습작업 및 반복작업기능을 선택하는 기능선택스위치(20)와, 작업의 시작 및 정지신호를 발생시키도록 작동하는 작동스위치(21)와, 작업의 종류와 형태에 따라 상기 유압펌프수단(4)의 최대출력을 제한해주는 작업모드 스위치(22)와, 각 액튜에이터의 동작상태를 표시하는 모니터수단(23)과, 각 학습작업의 타이틀을 입력시키기 위한 입력키(24)와, 상기 조작수단(2), 상기 각종스위치(20-24) 및 센서 수단(12-17) 및 상기 전자비례밸브(18,19)에 접속되어 상기 기능선택 스위치(20)에 의해 상기 학습작업기능이 선택된 경우에는 센서수단(12-17)에 의해 발생된 액튜에이터(6-11)의 작동위치값을 주기적으로 샘플링하여 읽어들이고, 상기 반복작업 기능이 선택된 경우에는 상기 읽어들인 액튜에이터의 작동위치 값을 순차적으로 목표위치로 설정하여 상기 전자비례밸브(18,19)를 통해 해당 액튜에이터(6-11)를 작동시키며, 1단계 목표위치 실행시마다 작동위치가 목표위치를 벗어났는지를 판단하여, 목표위치를 벗어난 경우는 우선권을 갖는 상기 조작수단(2)에 의해 수동으로 작동위치 수정이 가능하도록 제어하는 전자제어기 수단(1)으로 구성된 것을 특징으로 하는 유압굴삭기의 자동작동 실행장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전자제어기 수단(1)은 상기 조절수단(2)으로부터 발생된 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하기 위한 아날로그/디지탈 변환부(32)와, 상기 스위치들(20,21,22,24)로부터의 신호를 받아들이기 위한 입력인터페이스(33,34)와, 상기 센서수단(12-17)으로부터 액튜에이터의 작동 위치값을 읽어들이기 위한 신호변환/카운터(34)와, 상기 읽어들인 작동위치값을 기억시키기 위한 RAM(36)과, 상기 학습작업 및 반복작업을 수행하는데 필요한 프로그램이 기억되어 있는 ROM(35)과, 상기 전자비례밸브(18,91) 제어용 출력신호를 아날로그 신호로 변환하는 제1 및 제2디지탈/아날로그 변환부(37,38)와, 상기 각종 입력신호를 상기 ROM에 기억된 프로그램에 따라 처리하여 제1 및 제2디지탈/아날로그 변환부를 통해 상기 전자비례밸브(18,19)를 제어하는 제어수단(31)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 유압굴삭기의 자동작동 실행장치.
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