KR960013596B1 - 건설기계의 작업 자동제어 장치 - Google Patents
건설기계의 작업 자동제어 장치 Download PDFInfo
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 본 발명 건설기계의 작업 자동제어 장치의 전체 시스템 구성도.
제2도는 본 발명 작업 자동화 컨트롤러의 블럭도.
제3도는 본 발명 건설기계의 작업 자동화 장치의 제1실시예.
제4도는 본 발명 제2실시예.
제5도는 본 발명의 전체 제어 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 굴삭기 본체 2 : 원동기(엔진)
3 : 가변용량형 유압펌프 4 : 유압탱크
5 : 붐 6 : 암
7 : 버켓 8 : 붐 실린더
9 : 암 실린더 10 : 버켓 실린더
11 : 선회 모타 12 : 전기 조이스틱 좌
12a : 자동 작업 속도 제어레버 선택 스위치
13 : 전기 조이스틱 우
14 : 조작판넬 14a : 작업 모드 선택 스위치
14b : 굴삭 각도 설정장치 14c : 자동 수동 선택 스위치
15 : 지시 램프 16 : 스피커
17 : 작업 자동화 컨트롤러 17a : 연산장치(CPU)
17b : 기억장치(RAM) 17c : 가산기
17d : 전자밸브 구동장치 18 : 엔진 회전수 검출기
19 : 전자비례 감압 밸브 20 : 전자비례 제어밸브(MVC)
20a : 암 제어밸브 20b : 붐 제어밸브
20c : 버켓 제어밸브 20d : 스윙 제어밸브
21 : 압력 검출장치 22 : 엔진 가버너 모타
23 : 작업기 각도 검출장치 23a : 암 각도 검출장치,
23b : 붐 각도 검출장치 23c : 버켓 각도 검출장치
23d : 스윙 각도 검출장치
본 발명은 유압식 건설기계 특히 굴삭기를 사용한 직선 굴삭작업 및 법면 굴삭작업, 일정한 굴삭작업, 그리고 고르기 작업 등을 자동으로 수행하기 위해 작업 자동화 컨트롤러에서 각 작업기의 최적의 이동궤적을 연산하고 각 작업기 제어밸브에 제어신호를 출력하여 자동굴삭작업을 하도록 제어하는 건설기계의 작업 자동제어 장치에 관한 것이다.
굴삭기는 각 작업기(붐, 암, 버켓)와 각 작업기를 구동하기 위한 붐 실린더, 암 실린더, 버켓 실린더, 그리고 굴삭기 몸체의 선회동작을 위한 선회 모타 등의 작업기와 상기 각 작업기 구동 실린더에 동력원인 압유를 공급하기 위한 원동기와 유압 펌프로 구성되어 굴삭, 배토, 땅고르기 작업 등 여러 가지 작업을 수행하는 유압식 건설기계이다.
이 굴삭기를 사용하여 정지작업 또는 일정각 굴삭 작업을 수행하기 위해서는 붐, 암, 버켓이 동시에 제어되어 버켓 또는 암 선단을 일정한 궤적으로 이동하도록 제어하여야 한다.
그러기 위해서는 각 작업기 조작레버를 숙련된 동작으로 동시 조작해야 하는 고도의 숙련 조작이 요구된다.
이와같이 복잡하고 어려운 조작을 미숙련자도 쉽게 수행할 수 있도록 하는 법면 굴삭 제어장치 및 직선 굴삭 장치에 대하여 여러 가지 방안이 제시된바 있다.
그러나 상기의 제어방법은 운전자가 암 레버의 조작만으로 버켓의 일정각을 유지하면서 직선 또는 법면 굴삭 작업을 수행하기 위해 암 레버의 조작에 의한 암선단의 이동량을 고려하여 붐, 버켓, 실린더에의 유량을 제어함으로써 초기에 선정된 각도로 수렴하면서 일정각 굴삭하도록 제어하는 방법으로써, 이러한 방식을 적용할 경우에도 운전자의 숙련이 부족하여 암 조작 레벌의 오조작에 의한 암선단이 일정 궤적에서 크게 벗어날 경우에는 붐, 버켓의 제어를 통한 초기의 일정각 유지가 불가능하게 되는 등 소기의 목적을 이룰 수 없는 문제가 발생한다.
또한 상기의 방법에 의하면 운전자가 초기에 굴삭하고자 하는 목표각을 설정한 다음 암 레버를 조작하여 일정각 굴삭을 1회 수행하고 다시 2회째의 작업을 실시하기 위해서는 다시 수동조작, 즉 암, 붐, 버켓 각각의 조작레버를 조작하여 굴삭 초기위치로 버켓을 이동시켜야 하는 등 완전자동 굴삭이 아닌 부분적 자동 굴삭 방식을 취하고 있기 때문에 이러한 제어방식도 역시 운전자의 숙련된 각 작업기 레버의 조작이 필요하고 장시간 실시할 경우 운전자의 피로가 가중된다.
또한 미숙련 운전자의 경우 상기와 같은 복합조작이 쉽 않고 작업속도가 늦어지며 오조작할 경우가 발생하는 등의 문제가 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하고 미숙련 운전자도 수비고 정확하게 상기의 작업을 수행할 수 있도록 하기 위해 작업자가 초기에 직선굴삭, 법면굴삭, 고르기 작업 일정각 굴삭 등과 같은 작업 모드를 선택한 다음 해당 작업에서의 굴삭 각도를 선정한 다음 자동 작업을 선택할 경우 작업 자동화 컨트롤러에서 자동으로 초기의 굴삭각도를 유지하면서 굴삭 작업이 수행되도록 최적의 작업 경로를 연산한 다음 이 컨트롤러에서 연산된 최적의 경로를 따라 각 작업기가 이동하도록 각각의 작업기 제어밸브(전자비례 제어밸브)들에 제어신호를 출력하여 각 작업기 실린더에 공급되는 유량을 제어함으로써 각 작업기가 목포한 굴삭각도를 유지하면서 최적의 궤적을 따라 작업이 수행되도록 하여 보다 정확한 작업이 가능하며, 상기 연산된 작업경로에서 자동 굴삭작업의 수행중 운전자가 작업 속도를 증가하고자 할 경우임으로 제어할 수 있도록 하기 위하여 자동작업 속도 제어 레버(전기 조이스틱)를 운전자가 조작하는 조작량(조이스틱 변위)에 비례하여 작업속도를 증가하도록 함으로써 보다 빠르게 또한 미숙련 운전자도 쉽게 작업을 수행할 수 있도록 하는 작업 자동화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고 운전자가 상기의 자동 굴삭 작업을 여러번 반복 수행할 수 있도록 하기 위하여 초기에 운전자가 설정한 작업 초기 위치에서의 굴삭각도 및 각 작업기의 초기각( 0, 0, 0)을 기억장치에서 기억하여 자동 반복 작업을 수행하는 건설기계의 작업 자동화 장치를 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 굴삭기 본체(1)의 각 작업기인 붐(5), 암(6), 버켓(7)을 구동하기 위한 동력원인 원동기(2)와 원동기에 의해 각 작업기 실린더인 붐 실린더(8), 암 실린더(9), 버켓실린더(10)에 압유를 공급하는 가변용량형 유압 펌프(3) 및 유압 펌프의 토출유량을 제어하기 위한 전자 비례 감압밸브(19)에 의해 유압 펌프의 사판각을 제어하여 펌프에서 토출되는 유량을 제어하는 펌프 토출 유량 제어장치 및 각 작업기 실린더인 붐 실린더(8), 암 실린더(9), 버켓실린더(10), 선회모터(11)에의 공급 유량을 제어하는 전자비례 제어밸브(MCV)(20)와 상기 원동기의 출력 마력을 제어하기 위해 엔진 회전수 검출기(18)에서 엔진 회전수를 검출하여 각 작업기의 부하 정도에 따라 엔진의 출력 마력을 제어하는 엔진 가버너 모타(22) 등을 구비한 유압식 건설기계인 굴삭기에서 각 작업기의 회동각을 검출하는 암 각도 검출장치(23a), 붐 각도 검출장치(23b), 버켓 각 검출장치(23c)와 굴삭기 상기 선회체의 선회 각도를 검출하기 위한 선회각 검출장치(23d)로부터 검출된 각 작업기 각도 신호( ,,)를 작업 자동제어 컨트롤러(17)에서 입력신호를 받아 들인다.
그리고 상기 작업 자동화 컨트롤러(17)의 연산장치(17a)에서는 운전자가 초기의 굴삭기 굴삭 위치 및 굴삭각도를 입력하면 최적의 작업 경로를 연산하여 각 작업기 이동각 0(t), 0(t), 0(t)를 연산한다.
그리고 이 연산된 이동각으로 각 작업기를 구동하기 위해 각 작업기 방향제어밸브의 전자비례 제어밸브(20a,20b,20c)에서의 출력 전류량 Ia(t), Ib(t), Ic(t)를 연산하여 출력한다. 이때 운전자가 자동 작업 속도 제어레버를 선택 스위치(12a)를 누르고 전기 조이스틱(12)를 조작하면 전기 조이스틱의 조작량에 비례하는 속도 제어 상수 Kv가 각 작업기 방향제어밸브인 전자비례 베어밸브(20a,20b,20c)에 공급되는 전류량(Ia(t), Ib(t), Ic(t))에 곱해져서 상기 작업 속도 조절용 전기 조이스틱(12)의 조작 변위에 비례하는 속도로 운전자가 원하는 작업의 숙도가 결정되어 각 전자비례 제어밸브(20a,20b,20c)에 제어신호를 출력한다. 또한 연산장치(18)에서 연산 출력된 제어신호(Ia(t), Ib(t), Ic(t))에 의해서 전자비례 제어밸브(20a,20b,20c)가 작동하여 각 작업기인 붐(5)을 구동하는 붐 실린더(8)의 이동량 및 이동속도를 제어하고 동시에 암(6)을 구동시키는 암 실린더(9)의 이동량 및 이동속도를 제어하고, 버켓(7)을 구동시키는 버켓 실린더(10)의 이동량 및 이동속도를 암 실린더 및 붐 실린더와 동시에 제어한다. 그리고, 암, 붐, 버켓의 이동각, , 를 각도 검출장치(25)에 의해 검출하여 목표 이동각( 0 0 0
그리고 가산기(17e)에서 상기의 연산장치(17a)에서 연산 출력된 제1제어신호와 상기의 PID 연산 출력된 제2제어신호를 가산하여 최종제어신호인(U(t)=U0(t)+U1(t))를 연산 출력하면 전자밸브 구동장치(17d)에서 전류신호 I(t)를 각 제어비례 제어밸브(20a,20b,20c)에 출력하여 최적의 작업 경로를 추종하면서 정확하고 신속한 작업을 수행하도록 하는 굴삭기의 작업자동 제어장치이다.
그리고 상기의 작업 자동화 컨트롤러(17)에는 각 작업기에서의 압력을 검출하는 작업기 압력 검출장치(21)로부터 검출된 아나로그적인 입력신호를 A/D 변환기를 통해 디지털 전기신호로 변환하고 상기 검출된 압력에 따라 각 작업기에 압유를 공급하는 엔진 및 펌프를 연계하여 제어하기 위한 엔진 가버터 모타 제어신호와 펌프 사판각 제어신호를 연산 출력함으로써 각 작업기에의 부하량을 검출하고 그 값들을 평균하여 부하가 많이 검출될 시 각 작업시 실린더에 공급유량을 증가하기 위해 엔진 스피드와 펌프 사판각을 동시에 제어하여 펌프 토출유량을 제어함으로써 작업기의 속도를 증가시킨다.
그리고 본원에 대한 선행기술로서 국내 공개특허공보 제92-10084호와 90-702149호가 제시된바 있으나 국내공개 특허공보 제92-10084호 굴삭기의 최적자동 유량 제어장치 및 그 제어방법으로서 엔지펌프의 동력원을 갖는 유압식 굴삭기에서 각 액츄에이터를 담당하는 해당 조작레버/페달의 조작각도에 비례하는 크기의 전기적 신호에 종속하여 각각의 해당 액츄에이터가 동작하도록 해당 유량을 공급하는 제어장치 및 그 제어방법이므로 이것은 통상의 유압식 조작레버/페달을 전기적으로 변환한 것일 뿐이고 또한 전자비례 제어밸브 블록을 통해 각 작업기 방향 제어밸브에 공급되는 내부 파이롯드 입력을 조작하는 방식인데, 본 발명의 경우 전자밸브에 의해 직접 작업기 액츄에이터에 공급되는 유량을 직접제어하도록 하는 전자밸브 구동장치로 구성되며, 상기와 같이 운전자의 조작에 의한 조작레버의 조작각도에 따라 해당 액츄에이터가 구동되는 방식이 아니고, 마이크로컴퓨터에 의해 자동으로 계산하고 기억된 작업경로를 붐, 암, 버켓 등의 작업기 액츄에이터가 수행하도록 하는 방식의 제어를 구현하고 있으므로 실질적으로 두 개의 기술은 상이한 것이고 국내 공개 특허공보 제90-702149호 건설기계의 제어장치는 제어대상이 엔진-펌프 등의 동작밸생장치이고 제어의 목적은 운전자가 수동으로 작업 조작레버로 제어함에 있어서, 작업의 종류에 맞게 엔진과 펌프 마찰을 센싱하도록 하는 장치이고, 본 발명의 제어대상은 마이크로컴퓨터내에서 계산된 작업경로를 붐, 암, 버켓 등의 작업기가 추종하도록 각 실린더의 유량을 배분하도록 작업기의 자동제어장치임으로 이 역시 전혀 상이한 기술이다.
이하 발명의 요지를 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도는 본 발명 굴삭기의 작업 자동제어장치의 전체 시스템 구성도이다.
제1도중 자동 수동 선택스위치(14c)는 상기의 작업 자동화장치를 통한 작동작업과 운전자가 수동으로 전기 조이스틱(12, 13)을 조작하여 수동 조작에 의한 작업을 선택하는 것으로 컨트롤러(17)에서 상기 자동 수동 선택스위치의 입력 신호에 따라 자동작업과 수동작을 선택하여 각 작업에 맞게 작업기 유량제어 밸브인 전자밸브 제어밸브(20a,20b,20c)를 제어한다. 그리고 상기 굴삭 각도 설정수단(14b)은 운전자가 굴삭작업에 맞는 굴삭각도를 0°-90° 범위에서 임의로 선택할 수 있도록 하는 장치이다. 또한 작업 종료 지시램프(15)와 스피커(16)는 상기의 작업자동화 장치에 의한 자동 굴삭 장치를 실시하 경우 굴삭 작업의 1회 종료시마다 상기 램프(15)가 점등됨과 동시에 스피커(16)에서 신호음을 발생하여 운전자가 다음 초기 위치로 버켓을 이동시키도록 스윙레버를 조작하라는 지시음과 신호를 발생하는 장치이다.
제2도는 본 발명의 자동화 컨트롤러의 블럭도 및 입출력도이다.
작업 자동화 컨트롤러(17)는 전기 조이스틱(12,13)의 제어신호를 전기신호로 변환 증폭하여 연산장치(17a)에 입력시키는 전기 조이스틱 신호 변환장치와 각 센서로부터의 아나로그 전기 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기와 작업 수행의 프로그램이 기억된 프로그램 기억장치(ROM)과 각 작업기의 초기 위치 및 연산장치(17a)에서 연산된 제어신호를 기억하는데 데이터 기억장치(RAM)과 각 작업에서의 최적의 작업기 경로 및 제어신호를 연산 출력하는 연산장치(17a)와 연산장치에서 출력되는 제1제어신호와 제2제어신호를 가산하여 전자밸브 구동장치(17d)에 출력하는 가산기(17c)와 상기 연산장치와 가산기로부터의 제어신호를 각 전자비례 제어밸브에의 전자제어신호(I(t))로 변환 증폭하여 출력하는 전자밸브 구동장치(17d)와 엔진의 출력 마력 및 회전수를 제어하기 위한 엔진 가버너 모타(22)를 구동하는 모타 구동장치 및 각 작업의 완료 시간을 검출하여 램프(15)와 스피커(16)에서 작업종료를 지시하기 위한 램프, 스피커 구동기 등을 구비한 장치로 구성되어 있다.
실시예
다음으로 본 발명 굴삭기의 작업 자동제어 장치에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
제3도는 본 발명 건설기계의 작업 자동화 장치의 실시예이다.
상세히 설명하면, 작업자가 자동수동 선택스위치(14c)를 눌러 수동으로 선택한후 전기 조이스틱(12,13)을 조작하여 버켓을 그림 3과 같이 직선 굴삭 초기위치에 위치시킨 후 상기 자동수동 선택스위치(14c)를 한번 더 누르면 자동화 모드가 되어 버켓 선단의 자세 및 초기 위치(Xi,Yi,Zi)와 작업 종료 위치(Xe,Ye,Ze)가 연산장치(17a)에 의해 연산된 다음 기억장치(17b)에 기억된다. 그리고 작업자가 굴삭각도 설정기(14b)를 통하여 작업 목표각도를 선정하면 연산장치(17a)에서 최적의 작업기 이동경로 및 작업거리를 연산한다.
그리고 전기 조이스틱(12)를 눌러 전기 조이스틱(12)를 자동 작업모드에서의 속도 제어레버로 사용할 것을 컨트롤러(17)에 인식시킨 다음, 전기 조이스틱(12)를 조작하면 작업 초기위치(Xi,Yi,Zi)에서 자동 작업 종료위치(Xe,Ye,Ze)로의 최적의 경로를 따라 각 작업기 붐, 암, 버켓이 자동으로 전기 조이스틱(12)의 조작 변위에 비례하는 속도로 이동하도록 (Kv.U(t))를 연산하여 각 작업기의 제어밸브(20a,20b,20c)에 제어신호를 출력한다.
즉, 붐, 암, 버켓이 최소한 변위량으로 최적의 궤적을 추종하도록 각각을 제어하기 위한 시스템 상태 방정식은 다음과 같다.
여기서 X(t)=[x(t),y(t),z(t)]T
Uo(t)=[Ua(t)·Ub(t)·Uc(t)]
Ua(t) : 암 제어신호
Ub(t) : 붐 제어신호
Uc(t) : 버켓 제어신호이다.
여기서 붐, 암, 버켓의 최적제어를 위한 각 작업기 제어 밸브에의 제어신호 Uo(t)를 연산하기 위해 성능지수(Preformance Index)
를 최소화하는 Uo(t)를 계산하기 위해, 리카티 방정식(Riccati Equation)을 풀면
가 계산되고,
가 연산장치(17a)에서 계산된다. 그리고 이 계산된 붐, 암, 버켓 제어신호 Uo(t)를 작업기 제어밸브(20a,20b,20c)에 출력한다.
따라서 전기 조이스틱(12)를 조작하는 시간 동안의 작업 자동화 컨트롤러(17)의 출력 Uo(t)에 의해 붐, 암, 버켓이 동시에 제어되고 최단시간 동안의 작업 종료위치(Xe,Ye,Ze)까지 버켓의 선단을 이동 제어하도록 붐, 암, 버켓 실린더에 공급되는 유량을 제어한다.
다시 최적 제어기에서 출력된 제어신호 Uo(t)에 의한 각 작업기의 목표 회동각 0(t), 0(t), 0(t)와 실제 검출된 작업기의 회동각 0(t), 0(t), 0(t)와의 오차를 PID(비례-적분-미분) 보상을 하여 다음과 샅이 제2제어신호 Ul(t)=Ual(t), Ubl(t), Ucl(t)를 계산한다.
e (t)=(t)- (t)
e (t)=(t)- (t)
e (t)=d(t)- (t) …………………………………………………(5)
그리고 가산기(17c)에서 최종 제어신호
를 가산한 다음 각 전자밸브 구동장치(17d)에서 각 전자비례 제어밸브(20a,20b,20c)에의 전류 제어신호
I(t)=[Ia(t),Ib(t),Ic(t)]
Ia(t) : 암 제어밸브(20a)에의 전류량
Ib(t) : 붐 제어밸브(20b)에의 전류량
Ic(t) : 버켓 제어밸브(20c)에의 전류량
를 각 전자비례 제어밸브에 출력함으로써 작업기 실린더에의 유량을 제어하여 최적의 궤적을 추종하도록 자동으로 붐, 암, 버켓을 구동한다.
또한 상기의 작업이 1회 수행되고 전기 조이스틱(12)의 조작신호가 작업 자동화 컨트롤러(17)에 입력되지 않으면, 즉 작업속도 제어레버의 조작 각 작업기에서의 부하량을 검출한 다음 부하량에 비례하여 원동기(엔진(2))의 출력 마력 및 회전수를 제어하기 위하여 엔진 가버너 모타(22)에 제어신호를 출력하여 각 작업기의 부하량에 따라 엔진의 출력 마력을 제어한다. 그리고 엔진의 제어와 연계하여 가변용량형 유압펌프(3)의 사판각을 제어하는 제어신호를 펌프 사판각 제어수단인 전자 비례 감압밸브(19)에 출력하여 펌프의 사판각을 제어함으로써 펌프 토출 유량을 동시에 제어한다.
제5도는 본 발명 건설기계의 작업 자동제어장치의 전체 제어 흐름도(Flowchart)이다.
상세히 설명하면, 운전자가 작업모드 선택스위치(14a)를 통해 직선 굴삭작업, 법면 굴삭작업, 일정각 굴삭작업, 그리고 고르기 작업중 한가지를 선택한다. 다음으로 선택한 작업의 굴삭각도를 굴삭각도 설정기(14b)를 통해 0°-90° 사이의 각도를 설정한 후 자동 수동 선택스위치(14a)를 눌러 자동 작업을 선택한 경우 작업 자동화 컨트롤러(17)의 연산장치(17a)에서 최적의 작업경로를 연산하고 각 작업기 제어밸브를 제어하는 제어신호를 연산한다. 다시 운전자가 전지 조이스틱(12)의 손잡이 윗부분에 장착된 자동 작업 속도 제어 레버 선택스위치(12a)를 누르고 전기 조이스틱(12)를 조작하면 이 전기 조이스틱이 조작량에 비례하는 작업이 중지되었을 때 상기 1회 작업 종료 램프(15)와 스피커(16)에서 1회의 자동 작업이 종료되었음을 알리는 신호음과 램프가 동시에 점등되도록 연산장치(17a)에서 램프, 스피커 구동기에 제어신호를 출력한다. 이때 운전자는 스윙레버만을 조작함으로써 2회 작업의 시작 위치로 자동으로 복귀하도록 상기 자동 작업과 역순의 제어를 실시하여 붐, 암, 버켓을 동시에 2회 작업의 시작위치로 자동복귀시킨다. 그리고 다시 운전자가 전기 조이스틱(12)를 조작하면 상기와 같은 방법에 의하여 직선 자동 굴삭작업이 반복하여 실시된다.
제4도는 본 발명의 법면 자동 굴삭제어장치의 실시예를 나타낸다.
먼저 작업모드 선택스위치(14a)를 누르고 상기의 직선 굴삭작업과 같은 과정으로 운전자가 전기 조이스틱(12)를 조작하면 법면 자동 작업이 자동으로 실시된다.
그리고 법면 굴삭작업의 경우 컨트롤러(17)에서 암선단의 일정 궤적제어를 위하여 직선 굴삭작업에서와 같은 방법으로 암 선단의 최적의 작업 경로를 연산하여 자동으로 법면 굴삭작업을 자동으로 수행한다.
또한 법면 굴삭 및 직선 굴삭의 수행중 작업기 실린더인 붐 실린더(8), 암 실린더(9), 버켓실린더(10), 그리고 선회 모타(11)에 공급되는 각 작업기 압력(P1,P2,P3,P4)를 검출하고 그 압력의 평균을 계산하여 작업속도 제어상수 Kv를 검출하여 상기 연산장치(17a)에서 연산된 제어신호에 상기 작업속도 제어상수 Kv를 곱한 제1제어신호 Uo(t)를 연산 출력한다.
이 제1제어신호가 각 작업기 유량 제어밸브인 전자비례 제어밸브(20)에 전류 제어신호로 출력되도록 전자밸브 구동장치(17d)에서 각 밸브에의 제1제어신호 Uo(t)를 전류신호 I(t)로 변환 증폭하여 각 작업기 제어밸브(20a,20b,20c)에 출력된다. 이 전류량에 비례하여 각 밸브의 스풀의 개도가 제어되고 각 작업기 실린더에의 유량이 제어됨으로써 각 작업기를 구동한다. 이때, 다시 각 작업기 각도 검출장치(23)에서 각 작업기의 회동각도(,,)를 검출하여 컨트롤러(17)에 피드백한다. 그리고 이 피드백된 실제 검출각도와 목표 회동각도와의 오차를 PID 보상한 제2제어신호 Ul(t)를 연산 출력한다.
상기 제1제어신호 Uo(t)와 PID 보상된 제2제어신호 Ul(t)를 가산기(17c)에서 더하여 최종 제어신호 U(t)를 출력한다. 상기와 같은 작업이 작업 속도 제어레버의 조작 시간동안 계속하여 실시한다.
그리고 상기 레버의 조작이 멈추면 1회째의 작업을 종료하기 위한 작업 종료 지시 램프(15)와 스피커(16)에 전기신호를 출력하여 경고음과 함께 램프를 동시에 점등하여 운전자가 스윙조작레버 또는 주행레버를 조작하도록 하고, 그리고 운전자가 스윙레버를 조작하면 다시 2회째의 작업 초기 위치로 이동할 수 있도록 자동으로 붐, 암, 버켓을 제어하여 2회 작업의 초기 위치로 각 작업기를 복귀시킨다.
이와같이 선택된 작업모드에 맞는 작업을 자동으로 여러번 반복 수행할 수 있도록 작업 자동화 컨트롤러(17)에서 자동 제어한다.
이와같이 된 본 발명 건설기계의 작업 자동제어장치에 의하면 많은 작업기 제어레버의 복합 조작에 의한 각 작업기(붐,암,버켓)의 동시 동작이 요구되는 일정각 굴삭작업, 법면 굴삭작업, 직선 굴선작업 그리고 정지작업 등에서 작업자가 붐, 암, 버켓의 조작레버를 동시에 복합 조작하는 수고를 덜고 미숙련자도 마이크로 컴퓨터(본 발명의 작업 자동화 속도 조작레버(전기 조이스틱(12))만을 조작함으로써 이 지시된 작업 범위 내에서 최적의 경로를 컨트롤러에서 연산하여 자동으로 선택된 작업을 반복 수행하므로 작업이 보다 빠르고 정확하며, 그리고 누구나 쉽게 수행할 수 있는 것이다.
Claims (2)
- 붐(5), 암(6), 버켓(7)의 작업기와 선회모터(1)에 의한 스윙 기능이 있는 건설기계의 붐, 암, 버켓, 스윙의 각 작업기의 회동각도를 검출하는 작업기 각도 검출장치(23)와 작선 굴삭작업, 법면 굴삭작업, 일정각 굴삭작업, 정지작업 등의 각 작업모드를 설정하는 조작판넬(4)에 설치된 작업모드 설정수단이 설치된 것에 있어서, 각 작업모드에서 희망하는 작업의 굴삭각도를 설정하는 굴삭각도 설정장치(14)과 자동 작업의 초기위치를 굴삭기 몸체 선단과 지면의 좌표로 자동연산하여 기억하는 기억장치(17b)와 기억된 초기위치 및 굴삭각도로부터 최적의 작업 경로를 연산하는 연산장치(17a)와 상기 연산장치에서 연산된 작업 범위내에서 각 작업기가 최적의 경로를 추종하도록 자동제어하는 작업 자동화 컨트롤러(17)와 이 컨트롤러에서 출력하는 제어신호에 따라 작업기의 움직임을 제어하기 위한 각 작업기 제어장치인 통상의 전자비례 제어밸브(20)와 자동 작업을 수행할 경우 전기 조이스틱의 조작량에 비례하여 작업기 구동 속도를 제어하는 작업속도 제어장치 및 자동 작업 속도 제어비례 선택스위치(12a)를 구비한 것을 특징으로 하는 건설기계의 작업 자동제어장치.
- 제1항에 있어서, 작업 자동화 컨트롤러(17)에서 자동 작업을 실시하여 1회의 작업이 완료되었음을 판단하는 1회 자동 작업 종료 판별 수단과 1회째 자동 작업이 종료되었을시 작업의 종료를 스피커(16)와 지시램프(15) 신호로 출력하여 운전자가 2회째 작업위치로 각 작업기를 이동하도록 지시하는 작업 종료 지시 장치와 1회 자동 작업 종료 신호가 있을시 스윙레버의 조작만으로 작업 초기 위치로 자동으로 각 작업기를 이동시키는 작업기 자동 복귀 제어장치 등을 구비한 것을 특징으로 하는 건설기계의 작업 자동제어장치.
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