WO2014092355A1 - 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템 및 방법 Download PDF

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WO2014092355A1
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이종찬
최임국
권영민
임종형
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현대중공업 주식회사
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    • F15B2211/75—Control of speed of the output member

Definitions

  • the present invention relates to an automatic control system for construction equipment, and in particular, by installing an electro-hydraulic control valve in each flow path required for actuator control, while controlling the area of the flow path, the input signal of the joystick is converted into the speed signal of the construction work device.
  • the present invention relates to a joystick control-based construction equipment automatic control system and method that can automatically control the electro-hydraulic control valve.
  • construction equipment In general, construction equipment is used for a variety of uses, such as excavation or moving heavy objects at construction sites and industrial sites, and is divided into a wheel method and a caterpillar method according to the driving method.
  • the construction equipment is generally referred to as an excavator, wheel loader, forklift and backhoe, and the hydraulic pump to generate hydraulic pressure using the engine and its power, and the hydraulic pressure generated from the hydraulic pump using a hydraulic valve It consists of a control unit and an actuator operated by a controlled hydraulic pressure.
  • the above-described construction equipment operates the respective actuators and the like by controlling the flow rate and the hydraulic pressure, for example, the actuator is to perform a predetermined operation while operating the boom (Boom), the arm (Arm) and the bucket (Bucket).
  • the above-described flow control system of the center-open type electron has a negative flow control method in which the pressure generated at the front end of the orifice by the flow rate flowing through the center bypass and acts on the flow control part to control the swash plate angle of the pump.
  • the latter load sensing hydraulic system described above is known to be capable of distributing a flow rate independent of actuator load through a pressure compensator without excessive flow rate.
  • the rotational speed of the engine and the input torque of the hydraulic pump are set according to the target rotational speed of the engine and the input torque of the hydraulic pump according to each working environment.
  • the engine speed was set to a low speed at no load
  • the load detection means was configured to detect the engine load and to control the engine speed to match the engine load.
  • Such a conventional excavator uses an open center or a load sensing method and an engine variable control means.
  • an angle sensor is attached to the connection part of the work device, and the operator instructs to store it.
  • the information of each angle sensor in the work section is stored and reproduced, or the work track is stored using a stroke sensor to implement and modify it.
  • An object of the present invention devised to solve the above problems is to implement a close center system using an electric or hydraulic joystick and an electronic proportional control valve in a construction equipment hydraulic system, and inputs an input signal of an electric or hydraulic joystick.
  • the present invention provides a joystick control-based automatic control system and method for controlling the speed of a work device by converting it into a speed signal of a work device, regardless of external load conditions.
  • an additional problem of the present invention is to install an automatic hydraulic control valve in each flow path connected to the actuator, and have a joystick control-based automatic control system for construction equipment that can variably control the electromagnetic hydraulic system by an independent flow control method. It is to provide an automatic control system and method for construction equipment based on joystick control that can provide reproducible automatic control and teach & play back function.
  • the present invention devised to achieve the above object is an automatic control system for controlling a construction work device to which a joystick is applied, the hydraulic pump for discharging the hydraulic oil in the hydraulic tank to supply the hydraulic oil to the following actuator, the operating hydraulic pressure of the hydraulic pump An actuator for driving the construction work device, a first electromagnetic hydraulic control valve installed in the piston side inlet flow passage connected to the actuator from the hydraulic pump and the rod side inlet flow passage, and a piston side outlet connected to the hydraulic tank from the actuator And a control unit for independently controlling the second electromagnetic hydraulic control valve installed in the flow path and the rod-side outlet flow path, respectively, and the first electromagnetic hydraulic control valve and the second electromagnetic hydraulic control valve connected to the actuator.
  • the joystick is an electric joystick
  • the control unit controls the first electromagnetic hydraulic control valve and the second electromagnetic hydraulic control valve connected to the actuator when an electric signal is generated by using the electric signal generated by the operation of the electric joystick. It is characterized by.
  • the joystick is a hydraulic joystick, and further comprises a pressure sensor for converting the pilot pressure formed by the operation of the hydraulic joystick into an electrical signal, wherein the control unit is connected to the actuator using the electrical signal generated by the pressure sensor And controlling the first electromagnetic hydraulic control valve and the second electromagnetic hydraulic control valve.
  • the control unit converts a coded electric signal proportional to a stroke into a speed signal by manipulation of the electric joystick or the hydraulic joystick to control the opening and closing of the first electromagnetic hydraulic control valve and the second electromagnetic hydraulic control valve. Characterized in that it further comprises a controller for enabling the working speed of the construction work device is changed.
  • the area of the first electromagnetic hydraulic control valve and the second electromagnetic hydraulic control valve flow path is variably controlled according to the manipulation amount of the electric joystick or the hydraulic joystick.
  • the control unit is a real-time storage unit for storing the electrical signal and the speed signal generated by the operation of the electric joystick or hydraulic joystick and the electrical signal and the speed signal generated by the operation of the electric joystick or hydraulic joystick is monitored in real time It further comprises a monitoring unit.
  • the present invention is a signal generated by the operation of the joystick lever operation of the construction work device is converted into an electrical signal is input the electrical signal, the electrical signal of the joystick lever is converted into a speed signal of the construction work device, Selecting an automatic excavation function of the construction work device, storing an operation signal of the joystick lever, performing an automatic excavation (TEACH & PLAY BACK) of the construction work device, and a pump according to the previously stored joystick lever signal And generating an electromagnetic hydraulic valve control signal and driving an actuator of the construction work device.
  • the joystick may be any one of an electric joystick and a hydraulic joystick.
  • the electric joystick or the hydraulic joystick is further provided with a button or switch or a predetermined operation button or switch, characterized in that the automatic excavation performance selection signal is input to the control unit.
  • the automatic excavation function of the construction work device is fed back to the step of selecting.
  • the present invention implements the construction equipment hydraulic system as a close center (Close center) system for converting the input signal of the electric or hydraulic joystick to the speed signal of the working device, by controlling the speed of the working device regardless of external load conditions, Minimize the fatigue of work to improve the work efficiency, improve the ability of operation of the inexperienced work equipment of the inexperienced, it is effective to implement the automation of construction equipment by patterning the formal work.
  • a close center Close center
  • the present invention can more precisely control the flow rate according to the operation amount of the electric or hydraulic joystick to reduce the operating time of the engine and the hydraulic pump to an optimal state, through which the flow path and the flow rate can be independently controlled Therefore, the degree of freedom of construction equipment flow control is greatly improved. Furthermore, the degree of freedom of flow control of construction equipment is improved, thereby minimizing worker fatigue, improving fuel economy, and improving worker safety and work efficiency.
  • the present invention stores the input signal of the operator driving the work device to operate at a speed corresponding to the signal of the section memorized when controlling the plurality of actuators. Therefore, it is possible to implement the automatic control operation without a separate measuring equipment and feedback function.
  • the present invention stores the speed and the start time corresponding to the signal of the memorized section, and even if the equipment, environment, load conditions are changed and exposed to different conditions than when storing the working conditions, the speed of the work device stored therein is automatically estimated By implementing the control task, stable work reproduction can be achieved regardless of external conditions.
  • FIG. 1 and 2 is a conceptual diagram showing the overall configuration showing the automatic control system for construction equipment based on the electric joystick control according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a conceptual diagram schematically showing an algorithm of a method for automatically controlling construction equipment based on an electric joystick control according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 4 and 5 is a conceptual diagram showing the overall configuration showing a hydraulic joystick control-based construction equipment automatic control system according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a conceptual diagram schematically illustrating an algorithm of a method for automatically controlling construction equipment based on a hydraulic joystick control according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 and 2 is a conceptual diagram showing the overall configuration of the automatic control system for construction equipment based on the electric joystick control according to the first embodiment of the present invention.
  • the electric joystick control-based construction equipment automatic control system is an electric joystick 10, hydraulic tank 20, hydraulic pump 30, actuator ( 40), the first electromagnetic flow rate control valve (50, 50 '), the second electromagnetic flow rate control valve (60, 60') and the control unit 70, which will be described in detail as follows.
  • the electric joystick 10 is an operation tool of a construction work device, and when an operator manipulates it for a work such as a lift or tilt, a coded electric signal proportional to a stroke is output.
  • the hydraulic pump 30 is driven by the engine to discharge the hydraulic oil in the hydraulic pump 30, to supply the hydraulic oil to the plurality of actuators 40, the discharge flow rate of the hydraulic pump 30 to the controller 70 Is controlled by
  • the actuator 40 is for driving various construction work apparatuses, and is connected to the hydraulic pump 30 by a piston side inlet passage 41 and a rod side inlet passage 42, and a piston side outlet passage 21. And it is connected to the hydraulic tank 20 by the rod side outlet passage 22, a plurality of such actuators 40 are provided.
  • the first solenoid hydraulic control valves 50 and 50 ' are respectively installed at the piston side inlet flow passage 41 and the rod side inlet flow passage 42, and the second solenoid hydraulic control valves 60 and 60' are at the piston side. It is provided in the exit flow path 21 and the rod side exit flow path 22, respectively.
  • the first solenoid hydraulic control valves 50 and 50 'and the second solenoid hydraulic control valves 60 and 60' are installed for respective flow paths connected to the actuators 40 and are connected to the control unit 70 to the electric joysticks 10. Is controlled according to the amount of manipulation.
  • the controller 70 is connected to the electric joystick 10 so that the manipulated variable information of the electric joystick 10 is stored in the storage unit 72, and according to the pre-stored algorithm according to the stored manipulated variable information in the storage unit 72.
  • the speed of the actuator 40 is controlled. .
  • the controller 70 includes a controller 71, a storage unit 72, and a monitoring unit 73.
  • the controller 71 converts a coded electric signal proportional to a stroke into a speed signal by operating the electric joystick 10 to convert the first electromagnetic hydraulic control valves 50 and 50 'and the second electron. Opening and closing of the hydraulic control valves 60 and 60 'is controlled to allow the working speed of the construction work device to be changed.
  • the storage unit 72 stores electric signals and speed signals generated according to the operation of the electric joystick 10 in real time.
  • the monitoring unit 73 monitors an electric signal and a speed signal generated according to the operation of the electric joystick 10 in real time.
  • the present invention configured as described above is composed of independent flow rate control in which each actuator 40 is controlled by an electromagnetic hydraulic pressure control valve, and a constant flow rate is not discharged from the hydraulic pump 30 when the electric joystick 10 is neutralized. In other words, it implements a close center system without a bypass flow path.
  • the number of simultaneous driving actuators 40 and the electric joystick 10 manipulation amount information are stored in the storage unit 72, and are stored in the storage unit 72.
  • the speed of each actuator 40 is determined according to the algorithm, and the control unit 70 controls the first electromagnetic hydraulic control valves 50 and 50 ', the second electromagnetic hydraulic control valves 60 and 60' and the hydraulic pump 30. ) Is controlled to control the area of the variable orifice and the pressure difference between the front and rear ends of the variable orifice, which dominates the movement of the actuator 40, thereby realizing the target speed of the actuator 40 according to the intention of the operator.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram schematically showing an algorithm of a method for automatically controlling construction equipment based on an electric joystick control according to a first embodiment of the present invention.
  • an electric signal is first input to an electric joystick lever of a construction work device by a worker (step S10).
  • step S20 the joystick lever signal operated by the worker is converted into a speed signal of the construction work device.
  • step S30 the automatic excavation function of the construction work device is selected (step S30) by the lever signal of the joystick converted into the speed signal of the construction work device.
  • a button or a switch or a predetermined operation button 74 or switches are further provided on the electric joystick 10 so that the automatic excavation function can be selected, and an automatic excavation execution selection signal is input to the controller 70 (FIG. 2).
  • the operation button 74 may be input to the monitoring unit, may be input by a switch mounted on a separate console, may be input by a switch mounted on the electric joystick.
  • step S60 ' the pump and the electromagnetic hydraulic valve control signal according to the lever signal of the electric joystick is generated (step S60 ') and the actuator is driven.
  • step S50 when the operation signal of the electric joystick lever is stored, the construction work device is automatically excavated (step S50).
  • step S60 when the construction work device is automatically excavated, the pump, the electro-hydraulic valve control signal according to the electric joystick lever signal previously stored is generated (step S60).
  • step S70 when a pump or electromagnetic hydraulic valve control signal is generated according to the electric joystick lever signal, the actuator is finally driven (step S70).
  • the automatic excavation function of the construction work device is fed back to the step of selecting.
  • the joystick control-based construction equipment automatic control method converting the operation amount of the electric joystick to the speed of the construction work device, and selecting to store it as data, the construction stored It is to implement the TEACH & PLAY BACK function that can automatically control the construction work equipment by reproducing the speed signal of the work equipment according to the selection switch.
  • 4 and 5 is a conceptual diagram showing the overall configuration of the automatic control system for construction equipment based on the hydraulic joystick control according to the second embodiment of the present invention.
  • the hydraulic joystick control-based construction equipment automatic control system is a hydraulic joystick 100, hydraulic tank 200, hydraulic pump 300, actuator ( 400), the first electromagnetic flow rate control valve (500, 500 '), the second electromagnetic flow rate control valve (600, 600'), the control unit 700 and the pressure sensor 800, and comprises a detail
  • the explanation is as follows.
  • the hydraulic joystick 100 is an operation tool of the construction work device, when the operator manipulates it for work such as lift or tilt, a pilot pressure signal proportional to the stroke is output.
  • the hydraulic pump 300 is driven by the engine to discharge the hydraulic oil in the hydraulic pump 300, to supply the hydraulic oil to the plurality of actuators 400, the discharge flow rate of the hydraulic pump 300 to the controller 700 Is controlled by
  • the actuator 400 is for driving various construction work apparatuses, and is connected to the hydraulic pump 300 by a piston side inlet passage 410 and a rod side inlet passage 420, and a piston side outlet passage 210. And it is connected to the hydraulic tank 200 by the rod side outlet flow path 220, the actuator 400 is provided with a plurality.
  • the first solenoid hydraulic control valves 500 and 500 ' are installed at the piston side inlet flow passage 410 and the rod side inlet flow passage 420, respectively, and the second solenoid hydraulic control valves 600 and 600' are at the piston side. It is provided in the outlet flow path 210 and the rod side exit flow path 220, respectively.
  • the first solenoid hydraulic control valves 500 and 500 'and the second solenoid hydraulic control valves 600 and 600' are provided for each of the flow paths connected to the actuators 400 and are connected to the control unit 700 to connect the hydraulic joysticks ( 100).
  • the control unit 700 is connected to the hydraulic joystick 100, the manipulated variable information of the hydraulic joystick 100 is stored in the storage unit 720, according to the pre-stored algorithm according to the stored manipulated variable information in the storage unit 720 By controlling the first electromagnetic hydraulic control valve 500, the second electromagnetic hydraulic control valve 600 and the pressure control type hydraulic pump 300 connected to each actuator 400, the speed of the actuator 400 is controlled. .
  • control unit 700 includes a controller 710, a storage unit 720, and a monitoring unit 730.
  • the controller 710 outputs a pilot pressure signal proportional to a stroke by operating the hydraulic joystick 100, and changes the pressure value into an electrical signal using the pressure sensor 800.
  • opening and closing of the first electromagnetic hydraulic control valves 500 and 500 'and the second electromagnetic hydraulic control valves 600 and 600' are controlled to operate the work speed of the construction work device. Makes it possible to change.
  • the storage unit 720 stores electric signals and speed signals generated according to the operation of the hydraulic joystick 100 in real time.
  • the monitoring unit 730 monitors the electric signal and the speed signal generated in accordance with the operation of the hydraulic joystick 100 in real time.
  • each actuator 400 is made of independent flow control controlled by an electromagnetic hydraulic control valve, and when the hydraulic joystick 100 is neutral, a constant flow rate is not discharged from the hydraulic pump 300. In other words, it implements a close center system without a bypass flow path.
  • the number of simultaneous driving actuators 400 and the hydraulic joystick 100 manipulation amount information are stored in the storage unit 720, and stored in the storage unit 720.
  • the speed of each actuator 400 is determined according to an algorithm, and the control unit 700 controls the first electromagnetic hydraulic control valves 500 and 500 ', the second electromagnetic hydraulic control valves 600 and 600' and the hydraulic pump 300. ) Is controlled to control the area of the variable orifice and the pressure difference between the front and rear ends of the variable orifice, which dominates the movement of the actuator 400, thereby realizing the target speed of the actuator 400 according to the intention of the operator.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram schematically illustrating an algorithm of a method for automatically controlling construction equipment based on a hydraulic joystick control according to a second embodiment of the present invention.
  • step S100 the hydraulic joystick control-based construction equipment automatic control method according to a second embodiment of the present invention, first by the operator by the operation of the hydraulic joystick lever of the construction work equipment pilot signal is converted into an electrical signal It is input (step S100).
  • step S200 the joystick lever signal operated by the worker is converted into a speed signal of the construction work device.
  • step S300 the automatic excavation function of the construction work device is selected (step S300) by the lever signal of the joystick converted into the speed signal of the construction work device.
  • a button or a switch or a predetermined operation button 740 or switches are further provided on the hydraulic joystick 100 so that the automatic excavation function can be selected, and an automatic excavation selection signal is input to the controller 700 (FIG. 5).
  • the operation button 740 may be input to the monitoring unit, may be input by a switch mounted on a separate console, may be input by a switch mounted on the hydraulic joystick.
  • step S600 ' the pump and the electro-hydraulic valve control signal according to the lever signal of the hydraulic joystick is generated (step S600 ') and the actuator is driven.
  • step S500 when the operation signal of the hydraulic joystick lever is stored, the construction work device is automatically excavated (step S500).
  • step S600 when the construction work device is automatically excavated, the pump, the electro-hydraulic valve control signal according to the pre-stored hydraulic joystick lever signal is generated (step S600).
  • step S700 when a pump or electromagnetic hydraulic valve control signal is generated according to the hydraulic joystick lever signal, the actuator is finally driven (step S700).
  • the automatic excavation function of the construction work device is fed back to the step of selecting.
  • the joystick control-based construction equipment automatic control method converting the operation amount of the hydraulic joystick to the speed of the construction work device, and selecting to store it as data, the construction stored It is to implement the TEACH & PLAY BACK function that can automatically control the construction work equipment by reproducing the speed signal of the work equipment according to the selection switch.

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Abstract

본 발명은 조이스틱이 적용된 건설작업장치를 제어하는 자동 제어 시스템으로서, 유압탱크 내의 작동유를 토출하여 액추에이터에 작동유를 공급하는 유압펌프와, 유압펌프의 작동 유압으로 건설작업장치를 구동하는 액추에이터와, 유압펌프에서 액추에이터로 연결되는 피스톤측 입구유로 및 로드측 입구유로에 각각 설치되는 제1전자유압제어밸브와, 액추에이터에서 유압탱크로 연결되는 피스톤측 출구유로 및 로드측 출구유로에 각각 설치되는 제2전자유압제어밸브 및 액추에이터에 연결된 제1전자유압제어밸브 및 제2전자유압제어밸브를 각각 독립적으로 제어하는 제어부를 포함하는 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 건설장비 유압시스템을 전기 또는 유압 조이스틱의 입력 신호를 작업 장치의 속도신호로 변환하는 클로즈센터(Close center) 시스템으로 구현하고, 외부 부하 조건에 무관하게 작업 장치의 속도를 제어함으로써, 작업자의 피로도를 최소화하여 작업능률을 향상시키고, 비 숙련자의 미숙한 작업장치 조작 능력을 향상시킬 수 있으며, 정형화된 작업을 패턴화하여 건설장비의 자동화를 구현하는 효과가 있다.

Description

조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템 및 방법
본 발명은 건설장비 자동 제어 시스템에 관한 것으로서, 특히 액추에이터 제어에 필요한 각각의 유로에 전자유압제어밸브를 설치하여 유로의 면적을 가변제어함과 동시에 조이스틱의 입력 신호를 건설작업장치의 속도 신호로 변환하여 자동으로 전자 유압 제어밸브를 제어할 수 있는 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 건설장비는 건설현장 및 산업현장에서 굴착 또는 중량물을 이동하는 등의 다양한 용도로 활용되고 있으며, 주행방식에 따라 크게 휠 방식과 무한궤도 방식으로 구분된다.
여기서 건설장비라 함은 통상적으로 굴삭기, 휠로더, 지게차 및 백호 등을 일컬으며, 엔진과 그 엔진의 동력을 이용하여 유압을 발생시키는 유압펌프와, 유압펌프에서 발생하는 유압을 유압밸브를 사용하여 제어하는 제어부와, 제어된 유압으로 작동하는 액추에이터로 이루어진다.
특히, 상술한 건설장비는 유량과 유압을 제어함에 따라 각각의 액추에이터 등을 작동시키고, 예컨대 액추에이터는 붐(Boom), 아암(Arm) 및 버킷(Bucket) 등을 작동시키면서 소정의 작업을 하게 된다.
여기서, 유압과 유량을 제어하는 기술로서 중심개방형(Open center system) 방식의 유량 제어 시스템과 로드 감지(Load sensing) 유압 시스템이 알려져 있다.
상술한 전자의 중심개방형 방식의 유량 제어 시스템은 센터 바이-패스를 통과하여 탱크로 흘러가는 유량에 의해 오리피스 전단에 생성되는 압력이 유량제어부에 작용하여 펌프의 사판각을 제어하는 네거티브 유량 제어 방식과, 조이스틱의 파일럿 압력이 선택되어 유량제어부에 작용하여 펌프의 사판각을 제어하는 포지티브 유량 제어 방식이 있고, 상술한 두 가지의 제어 방식은 작업자가 미세 조작하는 부분에서 펌프의 토출 유량이 센터 바이-패스 유로와 액추에이터 유로로 분기하는 구성이다.
다른 한편으로 상술한 후자의 로드 감지 유압 시스템은 과도의 유량이 발생하지 않고, 압력 보상기(Pressure compensator)를 통해 액추에이터 부하에 무관한 유량 분배할 수 있는 것으로 알려져 있다.
상술한 바와 같은 종래의 유압과 유량을 제어하는 기술은 기계식에 의해 이루어지는 것으로 제어의 자유도에 한계와, 액추에이터의 작동에 대응하여 항상 과다하게 펌프와 엔진을 가동시켜야 하는 문제점이 있고, 이로써 연비가 떨어지는 단점이 있다.
한편, 일반적으로 건설장비는 상술한 바와 같이 다양한 작업조건에 사용됨에 따라, 작업조건에 맞는 엔진과 유압펌프의 출력을 세팅하기 위한 수단이 구비되어 있다.
즉, 각각의 작업환경에 따라 기 저장된 엔진의 목표 회전수와 유압펌프의 입력 토크에 따라 엔진의 회전수와 유압펌프의 입력 토크가 세팅된다.
따라서, 작업자의 작업속도나 부하 정도에 관계없이 엔진 스로틀 레버가 항상 일정한 값을 유지하고 있기 때문에 불필요한 연료소비와 소음 및 진동이 발생한다.
상기의 문제를 해결하기 위해 무 부하시에 엔진 회전수를 낮은 회전수에 설정하고, 부하검출수단에 의해 엔진부하를 검출하여 엔진부하에 맞는 엔진 회전수를 출력하도록 제어하는 방법을 구성하였다.
이러한 종래 굴삭기는 Open Center 나 로드센싱 방식과 엔진 가변제어 수단 등을 사용하고 있는데, 이 경우 굴삭기의 작업장치를 자동제어하기 위해서는 작업장치의 연결부위에 각도센서를 부착하여, 작업자가 저장하도록 지시한 작업구간의 각 각도센서의 정보를 기억하여 이를 재생하도록 하는 방식이거나, 스트로크 센서를 사용하여 작업궤적을 기억하여 이를 구현 및 수정하는 방식을 사용한다.
그러나, 이러한 방식은 각 액추에이터나 각도센서의 정밀도 등 장비의 특성이나, 노면 상태, 부하 등의 작업환경에 영향을 받아 재현성이 저하되어 본래의 기능을 상실하기 쉬운 문제점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 과제는, 건설장비 유압시스템을 전기 또는 유압 조이스틱과 전자비례제어밸브를 사용한 클로즈센터(Close center) 시스템을 구현하고, 전기 또는 유압 조이스틱의 입력 신호를 작업 장치의 속도신호로 변환하여, 외부 부하 조건에 무관하게 작업 장치의 속도를 제어할 수 있는 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 부수적인 과제는, 액추에이터에 연결된 각각의 유로에 전자유압제어밸브를 설치하여, 전자유압시스템을 독립유량제어방식으로 가변제어할 수 있는 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템을 갖추고 재현성이 우수한 자동제어 및 Teach & Play Back 기능을 제공할 수 있는 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 달성하기 위해 안출된 본 발명은, 조이스틱이 적용된 건설작업장치를 제어하는 자동 제어 시스템으로서, 유압탱크 내의 작동유를 토출하여 하기 액추에이터에 작동유를 공급하는 유압펌프, 상기 유압펌프의 작동 유압으로 상기 건설작업장치를 구동하는 액추에이터, 상기 유압펌프에서 상기 액추에이터로 연결되는 피스톤측 입구유로 및 로드측 입구유로에 각각 설치되는 제1전자유압제어밸브, 상기 액추에이터에서 상기 유압탱크로 연결되는 피스톤측 출구유로 및 로드측 출구유로에 각각 설치되는 제2전자유압제어밸브 및 상기 액추에이터에 연결된 상기 제1전자유압제어밸브 및 제2전자유압제어밸브를 각각 독립적으로 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 조이스틱은 전기 조이스틱이며, 상기 제어부는 상기 전기 조이스틱의 조작에 의해 생성된 전기적 신호를 이용하여 전기신호가 발생 되면 상기 액추에이터에 연결된 상기 제1전자유압제어밸브 및 제2전자유압제어밸브를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 조이스틱은 유압 조이스틱이며, 상기 유압 조이스틱의 조작에 의해 형성된 파일럿 압력을 전기적 신호로 변환하는 압력센서를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 압력센서에서 생성된 전기적 신호를 이용하여 상기 액추에이터에 연결된 상기 제1전자유압제어밸브 및 제2전자유압제어밸브를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 전기 조이스틱 또는 유압 조이스틱의 조작에 의해 스트로크(stroke)에 비례하는 코드화된 전기신호를 속도신호로 변환하여 상기 제1전자유압제어밸브 및 제2전자유압제어밸브의 개폐가 제어되어 상기 건설작업장치의 작업속도가 변경되는 것을 가능하게 하는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전기 조이스틱 또는 유압 조이스틱의 조작량에 따라 상기 제1전자유압제어밸브 및 제2전자유압제어밸브 유로의 면적이 가변제어되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 전기 조이스틱 또는 유압 조이스틱의 조작에 따라 발생 되는 전기신호와 속도신호가 실시간으로 저장되는 저장부 및 상기 전기 조이스틱 또는 유압 조이스틱의 조작에 따라 발생 되는 전기신호와 속도신호가 실시간으로 모니터링 되는 모니터링부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 건설작업장치의 조이스틱 레버 조작에 의해 발생 된 신호가 전기신호로 변환되어 상기 전기신호가 입력되는 단계, 상기 조이스틱 레버의 전기신호가 상기 건설작업장치의 속도 신호로 변환되는 단계, 상기 건설작업장치의 자동 굴삭 기능이 선택되는 단계, 상기 조이스틱 레버의 조작 신호가 저장되는 단계, 상기 건설작업장치가 자동 굴삭 수행(TEACH & PLAY BACK)되는 단계, 기 저장된 상기 조이스틱 레버신호에 따른 펌프, 전자유압밸브 제어신호가 생성되는 단계 및 상기 건설작업장치의 액츄에이터가 구동되는 단계를 포함한다.
상기 조이스틱은 전기 조이스틱 및 유압 조이스틱 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 건설작업장치의 자동 굴삭 기능이 선택되지 않으면, 상기 전기 조이스틱 또는 유압 조이스틱의 레버신호에 따른 펌프 및 전자유압밸브의 제어신호가 생성되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 자동 굴삭 기능을 선택할 수 있도록 전기 조이스틱 또는 유압 조이스틱에 버튼 또는 스위치류나 별도로 소정의 조작버튼이나 스위치류가 더 구비되어 제어부로 자동 굴삭 수행 선택 신호가 입력되는 것을 특징으로 한다.
상기 건설작업장치의 자동 굴삭이 수행되지 않으면, 상기 건설작업장치의 자동 굴삭 기능이 선택되는 단계로 피드백되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 건설장비 유압시스템을 전기 또는 유압 조이스틱의 입력 신호를 작업 장치의 속도신호로 변환하는 클로즈센터(Close center) 시스템으로 구현하고, 외부 부하 조건에 무관하게 작업 장치의 속도를 제어함으로써, 작업자의 피로도를 최소화하여 작업능률을 향상시키고, 비 숙련자의 미숙한 작업장치 조작 능력을 향상시킬 수 있으며, 정형화된 작업을 패턴화하여 건설장비의 자동화를 구현하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 전기 또는 유압 조이스틱의 조작량에 따라 유량을 더욱 정밀하게 제어할 수 있어 엔진과 유압펌프의 가동시간을 최적의 상태로 줄일 수 있고, 이를 통해 유로 및 유량을 각각 독립적으로 제어할 수 있어, 건설중장비 유량제어의 자유도를 획기적으로 향상시키는 효과가 있다. 나아가 건설중장비 유량제어의 자유도 향상을 통해, 작업자의 작업 피로도를 최소화하고, 연비개선 및 작업자의 안전과 작업 효율이 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 작업장치를 구동하는 작업자의 입력 신호를 저장하여 복수의 액추에이터 제어 시 기억된 구간의 신호에 상응하는 속도로 작동한다. 따라서, 별도의 측정장비 및 피드백 기능 없이 자동제어 동작의 구현이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 기억된 구간의 신호에 상응하는 속도와 그 시작시점을 기억함으로써, 장비나 환경, 부하 조건이 변하여 작업 조건 저장시와 다른 조건에 노출되더라도 이를 기억된 작업 장치의 속도를 추정하여 자동제어 작업을 구현하므로, 외부조건과 상관없이 안정적인 작업 재생이 가능한 효과가 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 전기 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템을 나타낸 전체적인 구성을 도시한 개념도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 전기 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 방법의 알고리즘을 개략적으로 나타낸 개념도,
도 4 및 도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 유압 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템을 나타낸 전체적인 구성을 도시한 개념도,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 의한 유압 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 방법의 알고리즘을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
이하, 본 발명에 따른 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템 및 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 전기 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템을 나타낸 전체적인 구성을 도시한 개념도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 제1실시예에 의한 전기 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템은 전기 조이스틱(10), 유압탱크(20), 유압펌프(30), 액추에이터(40), 제1전자유량제어밸브(50, 50'), 제2전자유량제어밸브(60, 60') 및 제어부(70)를 포함하는 구성요소로 이루어지며, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 전기 조이스틱(10)은 건설작업장치의 조작도구로써, 작업자가 리프트(lift) 또는 틸트(tilt) 등의 작업을 위해 이를 조작하면, 스트로크에 비례하는 코드화된 전기신호가 출력된다.
상기 유압펌프(30)는 엔진에 의해 구동되어 유압펌프(30) 내에 작동유를 토출하는데, 복수의 액추에이터(40)로 작동유를 공급하며, 상기 유압펌프(30)의 토출유량은 제어부(70)에 의해 제어된다.
상기 액추에이터(40)는 각종의 건설작업장치를 구동시키기 위한 것으로, 피스톤측 입구유로(41) 및 로드측 입구유로(42)에 의해 유압펌프(30)와 연결되고, 피스톤측 출구유로(21) 및 로드측 출구유로(22)에 의해 유압탱크(20)와 연결되며, 이와 같은 액추에이터(40)는 복수 구비된다.
상기 제1전자유압제어밸브(50, 50')는 피스톤측 입구유로(41)와, 로드측 입구유로(42)에 각각 설치되며, 제2전자유압제어밸브(60, 60')는 피스톤측 출구유로(21)와, 로드측 출구유로(22)에 각각 설치된다.
상기 제1전자유압제어밸브(50, 50') 및 제2전자유압제어밸브(60, 60')는 각 액추에이터(40)에 연결된 유로마다 설치되며, 제어부(70)와 연결되어 전기 조이스틱(10)의 조작량에 따라 제어된다.
상기 제어부(70)는 전기 조이스틱(10)과 연결되어 전기 조이스틱(10)의 조작량 정보가 저장부(72)에 저장되고, 상기 저장부(72)에 기 저장된 조작량 정보에 따라 기 저장된 알고리즘에 의해 각각의 액추에이터(40)와 연결된 제1전자유압제어밸브(50), 제2전자유압제어밸브(60) 및 압력제어방식 유압펌프(30)를 제어하여, 상기 액추에이터(40)의 속도를 제어한다.
이때, 상기 제어부(70)는 컨트롤러(71), 저장부(72) 및 모니터링부(73)를 구비한다.
상기 컨트롤러(71)는 상기 전기 조이스틱(10)의 조작에 의해 스트로크(stroke)에 비례하는 코드화된 전기신호를 속도신호로 변환하여 상기 제1전자유압제어밸브(50, 50') 및 제2전자유압제어밸브(60, 60')의 개폐가 제어되어 상기 건설작업장치의 작업속도가 변경되는 것을 가능하게 한다.
그리고, 상기 저장부(72)는 상기 전기 조이스틱(10)의 조작에 따라 발생 되는 전기신호와 속도신호가 실시간으로 저장된다.
상기 모니터링부(73)는 상기 전기 조이스틱(10)의 조작에 따라 발생 되는 전기신호와 속도신호가 실시간으로 모니터링 된다.
즉, 상기와 같이 구성된 본 발명은 각각의 액추에이터(40)가 전자유압제어밸브에 의해 제어되는 독립유량제어로 이루어지고, 전기 조이스틱(10) 중립 시 유압펌프(30)에서 일정유량이 토출되지 않고, 바이패스 유로가 없는 클로즈 센터시스템(Close center system)을 구현하게 된다.
이와 같이 구성된 본 발명은 작업자가 전기 조이스틱(10)을 조작하면, 동시 구동 액추에이터(40) 숫자 및 전기 조이스틱(10) 조작량 정보가 저장부(72)에 저장되고, 저장부(72)에 기 저장된 알고리즘에 따라 각 액추에이터(40)의 속도가 결정되며, 제어부(70)에 의해 제1전자유압제어밸브(50, 50'), 제2전자유압제어밸브(60, 60') 및 유압펌프(30)가 제어되어, 액추에이터(40)의 운동을 지배하는 가변 오리피스의 면적 및 가변 오리피스 전, 후단의 압력차가 제어됨으로써, 조작자의 의도에 따른 액추에이터(40)의 목표속도가 구현되게 된다.
따라서, 상기와 같은 특성을 활용해 오토 레벨링 및 굴삭 등의 특정 반복작업을 임의로 저장할 수 있고, 부하조건 변화에도 일정하게 건설작업장치의 속도를 제어할 수 있으며, 정형화된 작업을 패턴화하여 이를 재구현할 수 있기 때문에 건설작업장치의 자동화에 의한 Teach & Play Back System 을 구현할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 전기 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 방법의 알고리즘을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 의한 전기 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 방법은, 먼저 작업자에 의해 건설작업장치의 전기 조이스틱 레버에 전기신호가 입력(단계S10)된다.
그 다음, 상기 작업자에 의해 조작된 상기 조이스틱 레버신호는 건설작업장치의 속도 신호로 변환(단계S20)된다.
그 다음, 상기 건설작업장치의 속도 신호로 변환된 상기 조이스틱의 레버신호에 의해 상기 건설작업장치의 자동 굴삭 기능이 선택(단계S30)된다.
이때, 상기 자동 굴삭 기능을 선택할 수 있도록 전기 조이스틱(10)에 버튼 또는 스위치류나 별도로 소정의 조작버튼(74)이나 스위치류가 더 구비되어 제어부(70)로 자동 굴삭 수행 선택 신호가 입력된다(도 2 참조).
상기 조작버튼(74)은 모니터링부로 입력할 수 있고, 별도의 콘솔에 장착된 스위치로 입력할 수 있으며, 전기 조이스틱에 장착된 스위치로 입력할 수 있다.
그 다음, 상기 건설작업장치의 자동 굴삭 기능이 선택되면, 상기 전기 조이스틱 레버의 조작 신호가 저장(단계S40)된다.
이때, 상기 건설작업장치의 자동 굴삭 기능이 선택되지 않으면, 상기 전기 조이스틱의 레버 신호에 따른 펌프, 전자유압밸브 제어신호가 생성(단계S60')되어 액츄에이터가 구동된다.
한편, 상기 전기 조이스틱 레버의 조작 신호가 저장되면, 상기 건설작업장치가 자동으로 굴삭이 수행(단계S50)된다.
그 다음, 상기 건설작업장치가 자동으로 굴삭이 수행되면, 기 저장된 상기 전기 조이스틱 레버신호에 따른 펌프, 전자유압밸브 제어신호가 생성(단계S60)된다.
마지막으로, 상기 전기 조이스틱 레버신호에 따른 펌프, 전자유압밸브 제어신호가 생성되면, 최종적으로 액츄에이터가 구동(단계S70)된다.
여기서, 상기 건설작업장치의 자동 굴삭이 수행되지 않으면, 상기 건설작업장치의 자동 굴삭 기능이 선택되는 단계로 피드백된다.
즉, 본 발명의 제1실시예에 의한 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 방법은, 상기 전기 조이스틱의 조작량을 상기 건설작업장치의 속도로 변환하고, 이를 데이터로 저장하는 것을 선택하고, 저장된 상기 건설작업장치의 속도 신호를 선택 스위치에 따라 재생하여 상기 건설작업장치를 반복적으로 자동제어할 수 있는 TEACH & PLAY BACK 기능을 구현하는 것이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 유압 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템을 나타낸 전체적인 구성을 도시한 개념도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 제2실시예에 의한 유압 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템은 유압 조이스틱(100), 유압탱크(200), 유압펌프(300), 액추에이터(400), 제1전자유량제어밸브(500, 500'), 제2전자유량제어밸브(600, 600'), 제어부(700) 및 압력센서(800)를 포함하는 구성요소로 이루어지며, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 유압 조이스틱(100)은 건설작업장치의 조작도구로써, 작업자가 리프트(lift) 또는 틸트(tilt) 등의 작업을 위해 이를 조작하면, 스트로크에 비례하는 파일럿 압력신호가 출력된다.
상기 유압펌프(300)는 엔진에 의해 구동되어 유압펌프(300) 내에 작동유를 토출하는데, 복수의 액추에이터(400)로 작동유를 공급하며, 상기 유압펌프(300)의 토출유량은 제어부(700)에 의해 제어된다.
상기 액추에이터(400)는 각종의 건설작업장치를 구동시키기 위한 것으로, 피스톤측 입구유로(410) 및 로드측 입구유로(420)에 의해 유압펌프(300)와 연결되고, 피스톤측 출구유로(210) 및 로드측 출구유로(220)에 의해 유압탱크(200)와 연결되며, 이와 같은 액추에이터(400)는 복수 구비된다.
상기 제1전자유압제어밸브(500, 500')는 피스톤측 입구유로(410)와, 로드측 입구유로(420)에 각각 설치되며, 제2전자유압제어밸브(600, 600')는 피스톤측 출구유로(210)와, 로드측 출구유로(220)에 각각 설치된다.
상기 제1전자유압제어밸브(500, 500') 및 제2전자유압제어밸브(600, 600')는 각 액추에이터(400)에 연결된 유로마다 설치되어 있으며, 제어부(700)와 연결되어 유압 조이스틱(100)의 조작량에 따라 제어된다.
상기 제어부(700)는 유압 조이스틱(100)과 연결되어 유압 조이스틱(100)의 조작량 정보가 저장부(720)에 저장되고, 상기 저장부(720)에 기 저장된 조작량 정보에 따라 기 저장된 알고리즘에 의해 각각의 액추에이터(400)와 연결된 제1전자유압제어밸브(500), 제2전자유압제어밸브(600) 및 압력제어방식 유압펌프(300)를 제어하여, 상기 액추에이터(400)의 속도를 제어한다.
이때, 상기 제어부(700)는 컨트롤러(710), 저장부(720) 및 모니터링부(730)를 구비한다.
상기 컨트롤러(710)는 상기 유압 조이스틱(100)의 조작에 의해 스트로크(stroke)에 비례하는 파일럿 압력신호가 출력되고, 이 압력 값을 압력센서(800)를 이용하여 전기적인 신호로 변경한다.
이렇게 전기신호로 변경된 값을 속도신호로 변환하여 상기 제1전자유압제어밸브(500, 500') 및 제2전자유압제어밸브(600, 600')의 개폐가 제어되어 상기 건설작업장치의 작업속도가 변경되는 것을 가능하게 한다.
그리고, 상기 저장부(720)는 상기 유압 조이스틱(100)의 조작에 따라 발생 되는 전기신호와 속도신호가 실시간으로 저장된다.
상기 모니터링부(730)는 상기 유압 조이스틱(100)의 조작에 따라 발생 되는 전기신호와 속도신호가 실시간으로 모니터링 된다.
즉, 상기와 같이 구성된 본 발명은 각각의 액추에이터(400)가 전자유압제어밸브에 의해 제어되는 독립유량제어로 이루어지고, 유압 조이스틱(100) 중립 시 유압펌프(300)에서 일정유량이 토출되지 않고, 바이패스 유로가 없는 클로즈 센터시스템(Close center system)을 구현하게 된다.
이와 같이 구성된 본 발명은 작업자가 유압 조이스틱(100)을 조작하면, 동시 구동 액추에이터(400) 숫자 및 유압 조이스틱(100) 조작량 정보가 저장부(720)에 저장되고, 저장부(720)에 기 저장된 알고리즘에 따라 각 액추에이터(400)의 속도가 결정되며, 제어부(700)에 의해 제1전자유압제어밸브(500, 500'), 제2전자유압제어밸브(600, 600') 및 유압펌프(300)가 제어되어, 액추에이터(400)의 운동을 지배하는 가변 오리피스의 면적 및 가변 오리피스 전, 후단의 압력차가 제어됨으로써, 조작자의 의도에 따른 액추에이터(400)의 목표속도가 구현되게 된다.
따라서, 상기와 같은 특성을 활용해 오토 레벨링 및 굴삭 등의 특정 반복작업을 임의로 저장할 수 있고, 부하조건 변화에도 일정하게 건설작업장치의 속도를 제어할 수 있으며, 정형화된 작업을 패턴화하여 이를 재구현할 수 있기 때문에 건설작업장치의 자동화에 의한 Teach & Play Back System 을 구현할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 의한 유압 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 방법의 알고리즘을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 의한 유압 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 방법은, 먼저 작업자에 의해 건설작업장치의 유압 조이스틱 레버의 조작에 의한 파일럿 신호가 전기신호로 변환되어 입력(단계S100)된다.
그 다음, 상기 작업자에 의해 조작된 상기 조이스틱 레버신호는 건설작업장치의 속도 신호로 변환(단계S200)된다.
그 다음, 상기 건설작업장치의 속도 신호로 변환된 상기 조이스틱의 레버신호에 의해 상기 건설작업장치의 자동 굴삭 기능이 선택(단계S300)된다.
이때, 상기 자동 굴삭 기능을 선택할 수 있도록 유압 조이스틱(100)에 버튼 또는 스위치류나 별도로 소정의 조작버튼(740)이나 스위치류가 더 구비되어 제어부(700)로 자동 굴삭 수행 선택 신호가 입력된다(도 5 참조).
상기 조작버튼(740)은 모니터링부로 입력할 수 있고, 별도의 콘솔에 장착된 스위치로 입력할 수 있으며, 유압 조이스틱에 장착된 스위치로 입력할 수 있다.
그 다음, 상기 건설작업장치의 자동 굴삭 기능이 선택되면, 상기 유압 조이스틱 레버의 조작 신호가 저장(단계S400)된다.
이때, 상기 건설작업장치의 자동 굴삭 기능이 선택되지 않으면, 상기 유압 조이스틱의 레버 신호에 따른 펌프, 전자유압밸브 제어신호가 생성(단계S600')되어 액츄에이터가 구동된다.
한편, 상기 유압 조이스틱 레버의 조작 신호가 저장되면, 상기 건설작업장치가 자동으로 굴삭이 수행(단계S500)된다.
그 다음, 상기 건설작업장치가 자동으로 굴삭이 수행되면, 기 저장된 상기 유압 조이스틱 레버신호에 따른 펌프, 전자유압밸브 제어신호가 생성(단계S600)된다.
마지막으로, 상기 유압 조이스틱 레버신호에 따른 펌프, 전자유압밸브 제어신호가 생성되면, 최종적으로 액츄에이터가 구동(단계S700)된다.
여기서, 상기 건설작업장치의 자동 굴삭이 수행되지 않으면, 상기 건설작업장치의 자동 굴삭 기능이 선택되는 단계로 피드백된다.
즉, 본 발명의 제2실시예에 의한 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 방법은, 상기 유압 조이스틱의 조작량을 상기 건설작업장치의 속도로 변환하고, 이를 데이터로 저장하는 것을 선택하고, 저장된 상기 건설작업장치의 속도 신호를 선택 스위치에 따라 재생하여 상기 건설작업장치를 반복적으로 자동제어할 수 있는 TEACH & PLAY BACK 기능을 구현하는 것이다.
이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 첨부된 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims (11)

  1. 조이스틱이 적용된 건설작업장치를 제어하는 자동 제어 시스템으로서,
    유압탱크(20, 200) 내의 작동유를 토출하여 하기 액추에이터(40, 400)에 작동유를 공급하는 유압펌프(30, 300);
    상기 유압펌프(30, 300)의 작동 유압으로 상기 건설작업장치를 구동하는 액추에이터(40, 400);
    상기 유압펌프(30, 300)에서 상기 액추에이터(40, 400)로 연결되는 피스톤측 입구유로(41, 410) 및 로드측 입구유로(42, 420)에 각각 설치되는 제1전자유압제어밸브(50, 50', 500, 500');
    상기 액추에이터(40, 400)에서 상기 유압탱크(20, 200)로 연결되는 피스톤측 출구유로(21, 210) 및 로드측 출구유로(22, 220)에 각각 설치되는 제2전자유압제어밸브(60, 60', 600, 600'); 및
    상기 액추에이터(40, 400)에 연결된 상기 제1전자유압제어밸브(50, 50', 500, 500') 및 제2전자유압제어밸브(60, 60', 600, 600')를 각각 독립적으로 제어하는 제어부(70, 700)를 포함하는 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조이스틱은 전기 조이스틱(10)이며,
    상기 제어부(70)는 상기 전기 조이스틱(10)의 조작에 의해 생성된 전기적 신호를 이용하여 전기신호가 발생 되면 상기 액추에이터(40)에 연결된 상기 제1전자유압제어밸브(50, 50') 및 제2전자유압제어밸브(60, 60')를 제어하는 것을 특징으로 하는 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조이스틱은 유압 조이스틱(100)이며,
    상기 유압 조이스틱(100)의 조작에 의해 형성된 파일럿 압력을 전기적 신호로 변환하는 압력센서(800)를 더 포함하며,
    상기 제어부(700)는 상기 압력센서(800)에서 생성된 전기적 신호를 이용하여 상기 액추에이터(400)에 연결된 상기 제1전자유압제어밸브(500, 500') 및 제2전자유압제어밸브(600, 600')를 제어하는 것을 특징으로 하는 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제어부(70, 700)는 상기 전기 조이스틱(10) 또는 유압 조이스틱(100)의 조작에 의해 스트로크(stroke)에 비례하는 코드화된 전기신호를 속도신호로 변환하여 상기 제1전자유압제어밸브(50, 50', 500, 500') 및 제2전자유압제어밸브(60, 60', 600, 600')의 개폐가 제어되어 상기 건설작업장치의 작업속도가 변경되는 것을 가능하게 하는 컨트롤러(71, 710)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전기 조이스틱(10) 또는 유압 조이스틱(100)의 조작량에 따라 상기 제1전자유압제어밸브(50, 50', 500, 500') 및 제2전자유압제어밸브(60, 60' 600, 600') 유로의 면적이 가변제어되는 것을 특징으로 하는 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템.
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제어부(70, 700)는 상기 전기 조이스틱(10) 또는 유압 조이스틱(100)의 조작에 따라 발생 되는 전기신호와 속도신호가 실시간으로 저장되는 저장부(72, 720) 및 상기 전기 조이스틱(10) 또는 유압 조이스틱(100)의 조작에 따라 발생 되는 전기신호와 속도신호가 실시간으로 모니터링 되는 모니터링부(73, 730)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 시스템.
  7. a) 건설작업장치의 조이스틱 레버 조작에 의해 발생 된 신호가 전기신호로 변환되어 상기 전기신호가 입력되는 단계(S10, S100);
    b) 상기 조이스틱 레버의 전기신호가 상기 건설작업장치의 속도 신호로 변환되는 단계(S20, S200);
    c) 상기 건설작업장치의 자동 굴삭 기능이 선택되는 단계(S30, S300);
    d) 상기 조이스틱 레버의 조작 신호가 저장되는 단계(S40, S400);
    e) 상기 건설작업장치가 자동 굴삭 수행(TEACH & PLAY BACK)되는 단계(S50, S500);
    f) 기 저장된 상기 조이스틱 레버신호에 따른 펌프, 전자유압밸브 제어신호가 생성되는 단계(S60, S600); 및
    g) 상기 건설작업장치의 액츄에이터가 구동되는 단계(S70, S700)를 포함하는 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 조이스틱은 전기 조이스틱(10) 및 유압 조이스틱(100) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 c)단계(S300)에서,
    상기 건설작업장치의 자동 굴삭 기능이 선택되지 않으면, 상기 전기 조이스틱(10) 또는 유압 조이스틱(100)의 레버신호에 따른 펌프 및 전자유압밸브의 제어신호가 생성되는 단계(S600')를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 c)단계(S300)에서,
    상기 자동 굴삭 기능을 선택할 수 있도록 전기 조이스틱(10) 또는 유압 조이스틱(100)에 버튼 또는 스위치류나 별도로 소정의 조작버튼(74, 740)이나 스위치류가 더 구비되어 제어부(70, 700)로 자동 굴삭 수행 선택 신호가 입력되는 것을 특징으로 하는 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 e)단계(S500)에서,
    상기 건설작업장치의 자동 굴삭이 수행되지 않으면, 상기 c)단계(S300)의 상기 건설작업장치의 자동 굴삭 기능이 선택되는 단계로 피드백되는 것을 특징으로 하는 조이스틱 컨트롤 기반의 건설장비 자동 제어 방법.
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