WO2021225361A1 - 굴삭기 및 이의 제어 방법 - Google Patents

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WO2021225361A1
WO2021225361A1 PCT/KR2021/005618 KR2021005618W WO2021225361A1 WO 2021225361 A1 WO2021225361 A1 WO 2021225361A1 KR 2021005618 W KR2021005618 W KR 2021005618W WO 2021225361 A1 WO2021225361 A1 WO 2021225361A1
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height
bucket
warning
boom
excavator
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PCT/KR2021/005618
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English (en)
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김한솔
임영섭
유욱현
송성호
김윤혜
이창호
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두산인프라코어 주식회사
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    • B60Y2200/40—Special vehicles
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    • B60Y2200/412—Excavators
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    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/30—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom
    • E02F3/32—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom working downwardly and towards the machine, e.g. with backhoes

Definitions

  • the present invention relates to an excavator, and more particularly, to an excavator capable of generating an alarm based on heights of a boom, an arm, and a bucket, and a control method thereof.
  • an excavator is a construction machine that performs works such as excavation work for digging the ground at civil engineering, construction, and construction sites, loading work for transporting soil, shredding work for dismantling buildings, and grading work for clearing the ground.
  • An object of the present invention is to provide an excavator capable of generating an alarm based on the height of a boom, an arm, and a bucket, and a control method thereof.
  • the excavator according to the present invention for achieving the above object includes a display device, a control unit, a limit height setting unit and a warning height setting unit.
  • the display device displays the shape of the boom, arm and bucket of the excavator and the terrain where the excavator is located.
  • the control calculates the maximum heights of each of the boom, arm and bucket with the ground.
  • the height limit setting unit is provided in the display device, and the height limit required for work in the terrain where the excavator is located is set by the user.
  • the warning height setting unit is provided in the display device, and a warning height lower than the limit height is set.
  • the display unit displays the limit height and warning height along with the terrain where the excavator is located.
  • the warning height is determined by the user's working propensity or the excavator's reaction speed.
  • the display device displays the warning height to the user so as to be distinguished from the limit height.
  • the display device displays a warning area equal to or greater than the warning height below the limit height.
  • control unit operates the alarm unit when at least one of the calculated heights with the ground is higher than the warning height.
  • the alarm unit outputs at least one of a warning image and a warning sound.
  • the control unit in calculating the maximum heights of each of the boom, arm, and bucket with the ground, the control unit reflects the actual structure of the boom, arm, and bucket.
  • the control unit calculates the maximum height in the boom cylinder pin bracket.
  • the control unit when calculating the maximum height of the arm with respect to the ground, calculates the maximum height in the arm cylinder pin bracket.
  • the maximum height in the female cylinder pin bracket is calculated as the higher of a maximum height adjacent to the first female cylinder pin and a maximum height adjacent to the second female cylinder pin.
  • Excavator control method for achieving the above object, the step of activating the height limit alarm unit of the excavator, thereafter, the step of setting the limit height and the warning height, thereafter, the control unit each of the boom, arm and bucket Detecting the height, thereafter, determining whether the height of the boom, arm or bucket is located in the warning area, and when it is determined that the height of the boom, arm or bucket is located in the warning area, the control unit displays the and outputting a first warning signal.
  • the excavator control method after the step of the control unit outputting the first warning signal to the display, the control step of determining whether the height of the boom, arm or bucket is close to the limit height more include
  • the controller when it is determined that the height of the boom, arm or bucket approaches the limit height, the controller outputs a second warning signal to the display.
  • the warning image or warning sound according to the second warning signal is different from the warning image or warning sound according to the first warning signal.
  • the control unit in the step of the control unit detecting the respective heights of the boom, the arm and the bucket, is the maximum height in the boom cylinder pin bracket of the excavator, the maximum height in the arm cylinder pin bracket, the maximum height in the bucket link , to detect the height of the bucket bag and bucket tip.
  • the excavator and the control method thereof according to the present invention may generate an alarm based on the height of the boom, arm and bucket.
  • FIG. 1 is a view showing an excavator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram schematically illustrating the excavator of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a view for explaining a method of measuring the maximum height in the boom cylinder pin bracket of FIG. 1 .
  • FIG. 4 is a view for explaining a method of measuring the maximum height of the female cylinder pin bracket of FIG. 1 , wherein the maximum height in the female cylinder pin bracket indicates the height at the highest point adjacent to the first female cylinder pin.
  • FIG. 5 is a view for explaining a method of measuring the maximum height of the female cylinder pin bracket of FIG. 1 , wherein the maximum height in the female cylinder pin bracket indicates the height at the highest point adjacent to the second female cylinder pin.
  • FIG. 6 is a view for explaining a method of measuring the maximum height in the bucket link of FIG.
  • FIG. 7 is a view for explaining a method of measuring the height of the bucket bag of FIG.
  • FIG. 8 is a view for explaining a method of measuring the height of the bucket tip of FIG.
  • 9 to 11 are views for explaining the operation of the excavator of FIG. 1 .
  • FIG. 12 is a view for explaining an operation method of the excavator of the present invention.
  • a part when a part is said to be connected to another part, it includes not only a case in which it is directly connected, but also a case in which it is electrically connected with another element interposed therebetween.
  • a part when it is said that a part includes a certain component, this means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.
  • first, second, third, etc. may be used to describe various components, but these components are not limited by the terms. The above terms are used for the purpose of distinguishing one component from other components.
  • first component may be referred to as a second or third component, and similarly, the second or third component may also be alternately named.
  • FIG. 1 is a view showing an excavator according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a configuration diagram schematically illustrating the excavator of FIG. 1 .
  • FIGS. 1 to 2 an excavator according to an embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 1 to 2 , a revolving body 520 , a traveling body 510 , a vehicle connection part 530 , and a boom (100), arm (200), bucket (300), boom cylinder (150), female cylinder (250), boom cylinder pin (120), first female cylinder pin (221), second female cylinder pin (222) , bucket link 400, first joint pin 11, second joint pin 22, third joint pin 33, bucket pin 44, display device, sensor unit, alarm unit and A control unit 600 may be included.
  • the bucket 300 may include a plurality of bucket tips 340 .
  • the display device may include a limit height setting unit and a warning height setting unit.
  • the sensor unit may include a first angle sensor 701 , a second angle sensor 702 , and a third angle sensor 703 .
  • the excavator may include a boom cylinder pin bracket 121 (see FIG. 3 ) and a female cylinder pin bracket 223 (see FIG. 4 ).
  • the vehicle connection unit 530 connects the traveling body 510 and the revolving body 520 .
  • the revolving body 520 is rotatably connected to the vehicle connection part 530 .
  • the revolving body 520 may rotate 360 degrees around the vehicle connection part 530 .
  • the first joint 101 of the boom 100 is rotatably connected to the revolving body 520 .
  • the second joint 102 of the boom 100 is rotatably connected to the first joint 201 of the arm 200 .
  • the first joint 101 of the boom 100 may be disposed at one end of the boom 100
  • the second joint 102 of the boom 100 may be disposed at the other end of the boom 100 .
  • the swing body 520 and the first joint 101 of the boom 100 may be connected in a hinge manner by a first joint pin 11, and the second joint 102 of the boom 100 and the arm 200
  • the first joint 201 of the may be connected in a hinge manner by the second joint pin 22 .
  • a boom cylinder pin bracket 121 may be disposed between one end of the boom 100 and the other end of the boom 100 .
  • the cylinder connection part 110 and the boom cylinder pin 120 of the boom 100 may be disposed on the boom cylinder pin bracket 121 .
  • the first joint 201 of the arm 200 is rotatably connected to the second joint 102 of the boom 100 .
  • the second joint 202 of the arm 200 is connected to the joint 301 of the bucket 300 .
  • the first joint 201 of the arm 200 may be disposed at one end of the arm 200
  • the second joint 202 of the arm 200 may be disposed at the other end of the arm 200 .
  • a female cylinder pin bracket 223 may be disposed between one end of the arm 200 and the other end of the arm 200 .
  • the first joint 201 of the arm 200 may be disposed on the arm cylinder pin bracket 223 .
  • the female cylinder pin bracket 223 may constitute one end of the arm 200 .
  • the first cylinder connection part 211 of the arm, the second cylinder connection part 212 of the arm, the first female cylinder pin 221 , and the second female cylinder pin 222 are disposed.
  • the second joint 202 of the arm 200 and the joint 301 of the bucket 300 may be connected in a hinge manner by a third joint pin 33 .
  • the joint 301 of the bucket 300 is rotatably connected to the second joint 202 of the arm 200 .
  • the joint 301 of the bucket 300 may be disposed at one end of the bucket 300 .
  • a plurality of bucket tips 340 may be disposed at the other end of the bucket 300 .
  • One end of the boom cylinder 150 is connected to the cylinder connecting portion 110 of the boom 100 . At this time, one end of the boom cylinder 150 is connected to the cylinder connecting portion 110 of the boom 100 through the boom cylinder pin 120 . One end of the boom cylinder 150 is rotatably connected to the cylinder connection part 110 of the boom 100 .
  • the other end of the boom cylinder 150 is connected to the first cylinder connection part 211 of the arm 200 .
  • the other end of the boom cylinder 150 is connected to the first cylinder connection part 211 of the arm 200 through the first arm cylinder pin 221 .
  • the other end of the boom cylinder 150 is rotatably connected to the first cylinder connection part 211 of the arm 200 .
  • One end of the female cylinder 250 is connected to the second cylinder connecting portion 212 of the arm 200 . At this time, one end of the female cylinder 250 is connected to the second cylinder connection part 212 of the arm 200 through the second female cylinder pin 222 . One end of the female cylinder 250 is rotatably connected to the second cylinder connection part 212 of the arm 200 .
  • the other end of the female cylinder 250 is connected to the bucket link 400 .
  • the other end of the female cylinder 250 is connected to the cylinder connection part 410 of the bucket link 400 and the bucket 300 through the bucket pin 44 .
  • the other end of the female cylinder 250 is rotatably connected to the bucket link 400 and the cylinder connecting portion 410 of the bucket 300 .
  • One end of the bucket link 400 is rotatably connected to the third joint 203 of the arm 200 , and the other end of the bucket link 400 is the other end of the arm cylinder 250 and the bucket 300 . It is rotatably connected to the cylinder connection part 410 of the.
  • the display device is disposed in the excavator, and may display the shape of the boom 100 , the arm 200 , and the bucket 300 of the excavator and the topography in which the excavator is located.
  • the shape of the boom 100 , the arm 200 , and the bucket 300 of the excavator and the terrain in which the excavator is located may be displayed through a separate display window provided in the display device.
  • a separate display window may appear to display the screens.
  • the display device may be provided with a limit height setting unit.
  • the height limit setting unit of the display device may set a height required for work in the terrain where the excavator is located.
  • the user may input (set) the height required for work in the terrain where the excavator is located in the limited height setting unit provided in the display device.
  • the height limit setting unit provided in the display device may be displayed through a separate display window, and the user may input (set) the height limit to the height limit setting unit displayed on the display window. Alternatively, this may be done by inputting (setting) the height limit in the height limit area of the screen of the display 800 shown in FIG. 10 .
  • the display device may be provided with a warning height setting unit.
  • the warning height setting unit of the display device may set a warning height lower than the limit height input (set) to the limit height setting unit.
  • the user may input (set) a warning height lower than the limit height in the warning height setting unit provided in the display device.
  • the warning height may be determined by the user's working tendency or the reaction speed of the excavator.
  • Information on the user's work tendency and/or the reaction speed of the excavator may be stored in the control unit, and the controller may determine the warning height using the stored user's work tendency and/or the reaction speed of the excavator. In this case, the controller may set the warning height to be lower than the limit height.
  • the limit height input (set) to the limit height setting unit and the warning height input (set) to the warning height setting unit may be transmitted to the control unit by an electrical signal. have.
  • the warning height setting unit provided in the display device may be displayed through a separate display window, and the user may input (set) the warning height to the warning height setting unit displayed on the display window. Alternatively, it may be done by inputting (setting) the warning height in the warning area of the screen of the display 800 shown in FIG. 10 .
  • the display device may display the warning height input (set) by the user or determined by the controller to be distinguished from the limit height to the user.
  • the display device may divide (separate) the display window indicating the warning height and the display window indicating the limit height, and display it to the user.
  • the display device may display the limit height and warning height along with the terrain where the excavator is located. Specifically, the display device may display the limit height input (set) by the user to the limit height setting unit together with the terrain in which the excavator is located. In addition, the display device may display the warning height determined by the user input (setting) to the warning height setting unit or by the control unit, together with the terrain in which the excavator is located.
  • the display device may display a warning area equal to or greater than the warning height and less than or equal to the limit height.
  • the display device may display the warning area like the warning area W of the screen of the display 800 shown in FIG. 10 .
  • the color of the warning area may be displayed differently from the background color, or the warning area may be displayed in a blinking manner.
  • the first angle sensor 701 of the sensor unit may be disposed on the boom 100 .
  • the first angle sensor 701 detects the angle of the boom 100 .
  • the angle of the boom 100 may be transmitted to the control unit by an electrical signal.
  • the second angle sensor 702 of the sensor unit may be disposed on the arm 200 .
  • the second angle sensor 702 detects the angle of the arm 200 .
  • the angle of the arm 200 may be transmitted to the control unit by an electrical signal.
  • the third angle sensor 703 of the sensor unit may be disposed in the bucket 300 .
  • the third angle sensor 703 detects the angle of the bucket 300 .
  • the angle of the bucket 300 may be transmitted to the control unit by an electrical signal.
  • the alarm unit may output at least one of a warning image and a warning sound. Specifically, the alarm unit may output a warning image and/or a warning sound according to an electrical signal of the control unit.
  • the warning sound includes a warning sound such as a machine sound.
  • the control unit 600 may calculate the maximum heights of the boom 100 , the arm 200 and the bucket 300 with the ground 900 , respectively.
  • the control unit 600 may calculate the maximum height 122 in the boom cylinder pin bracket 121 . That is, the maximum height of the boom 100 with the ground 900 represents the height from the boom cylinder pin bracket 121 to the highest point 122 .
  • the controller 600 may calculate the maximum heights 224 and 225 in the arm cylinder pin bracket 223 . That is, the maximum height of the arm 200 with the ground 900 represents the height from the arm cylinder pin bracket 223 to the highest points 224 and 225 .
  • the maximum height in the female cylinder pin bracket 223 is calculated as the higher of the maximum height 224 adjacent to the first female cylinder pin 221 and the maximum height 225 adjacent to the second female cylinder pin 222 . It can be (can be determined).
  • control unit 600 may calculate the maximum height in the respective ground 900 of the bucket link 400, the bucket bag 380 and the bucket tip 340 on which the bucket pin 44 is disposed.
  • control unit 600 calculates the maximum heights with the ground of each of the boom 100 , the arm 200 and the bucket 300 , the actual height of the boom 100 , the arm 200 , and the bucket 300 . It can be calculated by reflecting the structure (or actual shape).
  • the display device may display the shape of the boom 100 , the arm 200 , and the bucket 300 of the excavator and the topography in which the excavator is located, and the control unit is the boom 100 , the arm 200 and the bucket 300 of the excavator. ) can be reflected in calculating the maximum heights with the ground of each of the boom 100 , the arm 200 and the bucket 300 .
  • the control unit sets an alarm can make it work
  • FIG. 3 is a view for explaining a method of measuring the maximum height in the boom cylinder pin bracket 121 of FIG. 1 .
  • the maximum height H1 of the boom cylinder pin bracket 121 may be calculated by the above-described control unit 600 .
  • the maximum height H1 of the boom cylinder pin bracket 121 means the height H1 from the ground 900 to the highest point 122 in the boom cylinder pin bracket 121 in the vertical direction.
  • the maximum height H1 of the boom cylinder pin bracket 121 may be calculated by Equation 1 below.
  • Y BoomCylinderPinBra Y JointPin1 + L Boom * sin( Boom + BoomCylinder )
  • Y BoomCylinderPinBra represents the maximum height (H1) of the boom cylinder pin bracket (121)
  • Y JointPin1 represents the height (h1) of the first joint pin (11)
  • L Boom has a first joint pin (11 ) and the length of the imaginary first line segment (L1) from the boom cylinder pin bracket 121 to the highest point 122
  • Boom means the angle between the imaginary horizontal line (HL) and the imaginary second line segment (L2)
  • BoomCylinder means an angle between the first line segment L1 and the second line segment L2.
  • the height h1 of the first joint pin 11 means the distance from the ground 900 to the first joint pin 11 in the vertical direction
  • the imaginary horizontal line HL is the first joint pin ( 11) extends toward the front surface of the revolving body 520 and means a line perpendicular to the direction of gravity
  • the second line segment L2 connects the first joint pin 11 and the second joint pin 22 to each other. means a straight line.
  • Y JointPin1 , L Boom and BoomCylinder is a fixed value. However, this is Y JointPin1 , L Boom and BoomCylinder may vary depending on the model of the excavator. Meanwhile, Boom may be detected by the above-described first angle sensor 701 .
  • L Boom * sin( Boom + BoomCylinder ) means the height (h1') from the horizontal line (HL) to the highest point 122 in the boom cylinder pin bracket 121 in the vertical direction. Therefore, by Equation 1 above, the vertical from the ground 900 direction, the maximum height H1 of the boom cylinder pin bracket 121 can be calculated.
  • " Boom + BoomCylinder " is less than 90 degrees counterclockwise from the horizontal line (HL), so "sin( Boom + BoomCylinder )” has a positive value. Therefore, Equation 1 is "sin()" in the height of the first joint pin 11.
  • Boom + BoomCylinder ) indicates the size plus the value.
  • FIG. 4 is a view for explaining a method of measuring the maximum height of the female cylinder pin bracket 223 of FIG. 1 , wherein the maximum height in the female cylinder pin bracket 223 is adjacent to the first female cylinder pin 221 . It represents the height at the highest point 224 .
  • the maximum height H2 of the arm cylinder pin bracket 223 may be calculated by the above-described control unit 600 .
  • the maximum height H2 in the female cylinder pin bracket 223 represents the height (maximum height) at the highest point 224 adjacent to the first female cylinder pin 221 .
  • the maximum height H2 of the female cylinder pin bracket 223 means the height H2 from the ground 900 to the highest point 224 adjacent to the first female cylinder pin 221 in the vertical direction.
  • the maximum height H2 of the female cylinder pin bracket 223 may be calculated by Equation 2 below.
  • Y ArmCylinderPinBra1 Y JointPin2 - L Arm1 * cos( Arm + ArmCylinder1 )
  • Y ArmCylinderPinBra1 represents the maximum height H2 of the female cylinder pin bracket 223 and means the height H2 up to the highest point 224 adjacent to the first female cylinder pin 221 .
  • Y JointPin2 represents the height h2 of the second joint pin 22
  • L Arm1 is an imaginary third connecting the second joint pin 22 and the highest point 224 adjacent to the first female cylinder pin 221 .
  • Arm means the angle between the imaginary vertical line (VL) and the imaginary fourth line segment (L4)
  • ArmCylinder1 means the angle between the fourth line segment (L4) and the third line segment (L3).
  • the height h2 of the second joint pin 22 means the distance from the ground 900 to the second joint pin 22 in the vertical direction
  • the imaginary vertical line VL is parallel to the direction of gravity.
  • the third line segment L3 is a straight line connecting the second joint pin 22 and the highest point 224 adjacent to the first female cylinder pin 22
  • the fourth line segment L4 is It means a straight line connecting the second joint pin 22 and the third joint pin 33 .
  • L Arm1 is a fixed value. However, this L Arm1 may vary depending on the model of the excavator. Meanwhile, Arm can be detected by the second angle sensor 702 described above.
  • Equation 2 "L Arm1 * cos( Arm + ArmCylinder1 )” means the height h2' from the second joint pin 22 to the highest point 224 adjacent to the first arm cylinder pin 221 in the vertical direction. Therefore, by Equation 2 above, the ground ( The maximum height H2 of the female cylinder pin bracket 223 in the vertical direction can be calculated from 900. In the same case as in the example shown in Fig. 4, “( Arm + ArmCylinder1 )” is greater than 90 degrees counterclockwise from the vertical line (VL), so “cos( Arm + ArmCylinder1 )” has a negative value. Therefore, Equation 2 is "cos( Arm + ArmCylinder1 )" indicates the size plus the value.
  • Equation 3 Y JointPin2 of Equation 2 may be defined as Equation 3 below.
  • Y JointPin2 Y JointPin1 + L Boom * sin( Boom )
  • FIG. 5 is a view for explaining a method of measuring the maximum height of the female cylinder pin bracket 223 of FIG. 1 , wherein the maximum height in the female cylinder pin bracket is the highest point 225 adjacent to the second female cylinder pin 222 . ) is the height in
  • the maximum height H3 of the arm cylinder pin bracket 223 may be calculated by the above-described control unit 600 .
  • the maximum height H3 at the female cylinder pin bracket 223 represents the height (maximum height) at the highest point 225 adjacent to the second female cylinder pin 222 .
  • the maximum height H3 of the female cylinder pin bracket 223 means the height H3 from the ground 900 to the highest point 225 adjacent to the second female cylinder pin 222 in the vertical direction.
  • the maximum height H3 of the female cylinder pin bracket 223 may be calculated by Equation 4 below.
  • Y ArmCylinderPinBra2 Y JointPin2 - L Arm2 * cos( Arm + ArmCylinder2 )
  • Y ArmCylinderPinBra2 represents the maximum height H3 of the female cylinder pin bracket 223 , and refers to the height H3 up to the highest point 225 adjacent to the second female cylinder pin 222 .
  • Y JointPin2 represents the height h3 of the second joint pin 22
  • L Arm2 is an imaginary fifth connecting the second joint pin 22 and the highest point 225 adjacent to the second female cylinder pin 222 .
  • Arm means the angle between the imaginary vertical line (VL) and the imaginary fourth line segment (L4)
  • ArmCylinder2 means the angle between the fourth line segment (L4) and the fifth line segment (L5).
  • the height h3 of the second joint pin 22 means the distance from the ground 900 to the second joint pin 22 in the vertical direction
  • the imaginary vertical line VL is parallel to the direction of gravity.
  • the fifth line segment L5 is a straight line connecting the second joint pin 22 and the highest point 225 adjacent to the second female cylinder pin 222
  • the fourth line segment L4 is It means a straight line connecting the second joint pin 22 and the third joint pin 33 .
  • L Arm2 is a fixed value. However, this L Arm2 may vary depending on the model of the excavator. Meanwhile, Arm can be detected by the second angle sensor 702 described above.
  • Equation 4 "L Arm2 * cos( Arm + ArmCylinder2 )” means the height h3' from the second joint pin 22 to the highest point 225 adjacent to the second arm cylinder pin 222 in the vertical direction. Therefore, by Equation 4 above, The maximum height H3 of the female cylinder pin bracket 223 in the vertical direction can be calculated from 900. In the same case as in the example shown in Fig. 5, “( Arm + ArmCylinder2 )” is greater than 90 degrees counterclockwise from the vertical line (VL), so “cos( Arm + ArmCylinder2 )” has a negative value. Therefore, Equation 4 corresponds to the height of the second joint pin 22 as "cos( Arm + ArmCylinder2 )" indicates the size plus the value.
  • Equation 2 Y JointPin2 of Equation 2 may be defined by Equation 3 described above.
  • the above-described maximum height in the female cylinder pin bracket 223 is higher among the maximum height 224 adjacent to the first female cylinder pin 221 and the maximum height 225 adjacent to the second female cylinder pin 222 . can be calculated as
  • FIG. 6 is a view for explaining a method of measuring the maximum height in the bucket link 400 of FIG.
  • the maximum height H4 of the bucket link 400 may be calculated by the above-described control unit 600 .
  • the maximum height H4 of the bucket link 400 means the height H4 from the ground 900 to the highest point 401 in the bucket link 400 in the vertical direction.
  • the maximum height H4 of the bucket link 400 may be calculated by Equation 5 below.
  • Y BucketLink Y JointPin3 - L BucketLink * cos( Bucket + Bucketlink )
  • Y BucketLink denotes the maximum height (H4) of the bucket link 400
  • Y JointPin3 denotes the height (h4) of the third joint pin 33
  • L BucketLink denotes the third joint pin 33 and Represents the length of the imaginary sixth line segment L6 from the bucket link 400 to the highest point 401
  • Bucket means the angle between the imaginary vertical line (VL) and the imaginary seventh line segment (L7)
  • Bucketlink means an angle between the sixth line segment L6 and the seventh line segment L7.
  • the height h4 of the third joint pin 33 means the distance from the ground 900 to the third joint pin 33 in the vertical direction
  • the imaginary vertical line VL is parallel to the direction of gravity.
  • L BucketLink is a fixed value. However, this L BucketLink may vary depending on the model of the excavator. Meanwhile, Bucket may be detected by the third angle sensor 703 described above.
  • L BucketLink * cos( Bucket + Bucketlink ) means the distance (h4') from the third joint pin 33 to the highest point 401 in the bucket link 400 in the vertical direction. Therefore, by Equation 5 above, from the ground 900 The maximum height H4 of the bucket link 400 in the vertical direction may be calculated. In the case of the example shown in Fig. 6, "( Bucket + Bucketlink )" is greater than 90 degrees counterclockwise from the vertical line (VL), so “cos( Bucket + Bucketlink )" has a negative value. Therefore, Equation 5 is "cos( Bucket + Bucketlink )" indicates the size plus the value.
  • Equation 6 Y JointPin3 of Equation 5 can be defined by Equation 6 below.
  • Y JointPin3 Y JointPin2 - L Arm * cos( Arm )
  • L Arm in Equation 6 means the length of the aforementioned fourth line segment L4.
  • L Arm is a fixed value.
  • this L arm may vary depending on the model of the excavator.
  • FIG. 7 is a view for explaining a method of measuring the height of the bucket bag 380 of FIG. 1 .
  • the height H5 of the bucket bag 380 may be calculated by the above-described control unit 600 .
  • the height H5 of the bucket bag 380 means the height from the ground 900 to the bucket bag 380 in the vertical direction.
  • the height H5 of the bucket bag 380 can be calculated by Equation 7 below.
  • Y BucketBack Y JointPin3 - L BucketBack * cos( Bucket + BucketBack )
  • Y BucketBack represents the height (H5) of the bucket back (380)
  • Y JointPin3 third joint represents the height (h5) of the pin 33
  • L BucketBack third joint pin 33 and the bucket It represents the length of the virtual eighth line segment L8 connecting the bag 380
  • Bucket means the angle between the imaginary vertical line (VL) and the imaginary seventh line segment (L7)
  • BucketBack means an angle between the seventh line segment L7 and the eighth line segment L8.
  • the height h5 of the third joint pin 33 means the distance from the ground 900 to the third joint pin 33 in the vertical direction
  • the imaginary vertical line VL is parallel to the direction of gravity.
  • L BucketBack is a fixed value. However, this L BucketBack may vary depending on the model of the excavator.
  • Equation 7 corresponds to the height of the third joint pin 33 as "cos( Bucket + BucketBack )" indicates the size plus the value.
  • Equation 7 Y JointPin3 of Equation 7 may be defined by Equation 6 described above.
  • FIG. 8 is a view for explaining a method of measuring the height of the bucket tip 340 of FIG.
  • the height H5 of the bucket tip 340 may be calculated by the above-described control unit 600 .
  • the height H5 of the bucket tip 340 means the height from the ground 900 to the bucket tip 340 in the vertical direction.
  • the height H6 of the bucket tip 340 can be calculated by Equation 8 below.
  • Y BucketTip Y JointPin3 - L Bucket * cos( Bucket )
  • Y BucketTip represents the height (H5) of the bucket tip (340)
  • Y JointPin3 third joint represents the height (h5) of the pin 33
  • Bucket represents an angle between the virtual vertical line VL and the seventh line segment L7.
  • L Bucket * cos( Bucket ) means the height from the third joint pin 33 to the bucket tip 340 in the vertical direction. Therefore, the height from the ground 900 to the bucket tip 340 in the vertical direction by Equation 8 above. (H6) can be calculated.
  • H6 the height from the ground 900 to the bucket tip 340 in the vertical direction by Equation 8 above. (H6) can be calculated.
  • Bucket is less than 90 degrees counterclockwise from the vertical line (VL), so “cos( Bucket )” has a positive value. Therefore, Equation 8 is "L Bucket * cos (L Bucket * cos ( Bucket )" indicates the size minus the value.
  • Equation 8 Y JointPin3 of Equation 8 may be defined by Equation 6 described above.
  • 9 to 11 are views for explaining the operation of the excavator of FIG. 1 .
  • the excavator operator may input the excavator and a limit height 999 required to work in the terrain in which the excavator is located. This is possible through the limit height setting unit of the display device.
  • This limit height 999 may be set by various structures disposed in the working space of the excavator. For example, when the excavator works indoors, such as in a warehouse, the limit height 999 may be the height from the ground 900 of the warehouse to the roof. As another example, when the electric wire or communication line of the electric pole is located on the upper part of the excavator working outdoors, the limit height 999 may be the height from the ground 900 to the electric wire or communication line.
  • the operator may input the above-mentioned limit height 999 on the display 800 disposed on the display device of the excavator.
  • the excavator receiving the limited height 999 as input detects the height in the ground 900 of the above-described boom 100, arm 200 and bucket 300 in real time, and any one of the detected heights
  • a warning image as shown in FIG. 11 may be displayed on the display 800 . For example, as shown in FIG.
  • the control unit 600 indicates that the display 800 is shown in FIG. It can be controlled to display a warning image such as Meanwhile, the display 800 may further output a warning sound in addition to the warning image.
  • the warning image may be output to the display 800 in the form of a pop-up window.
  • the warning area W described above may be set by, for example, a limit height 999 and a warning height 998 .
  • the warning height 998 is lower than the limit height 999 .
  • Warning area W may include an area between warning height 998 and limit height 999 .
  • the lower limit of the warning area W may be equal to the warning height 998
  • the upper limit of the warning area W may be equal to the limiting height 999 .
  • the size of the warning area W is a value obtained by subtracting the warning height 998 from the limit height 999 .
  • FIG. 12 is a view for explaining an operation method of the excavator of the present invention.
  • the height limit alarm unit of the excavator is activated (S1).
  • the alarm unit has a state capable of outputting any one of a warning image and a warning sound.
  • This alarm unit may be included in the display 800 .
  • the display 800 may serve as such an alarm unit.
  • the limit height 998 and the warning height 999 are set (S2).
  • the operator may input the desired limit height 999 and warning height 998 into the display.
  • the warning height is less than the limit height.
  • the warning area W is set by the limit height 999 and the warning height 998 .
  • the control unit 600 detects the respective heights of the boom 100 , the arm 200 and the bucket 300 ( S3 ).
  • the control unit 600 may control the maximum height in the boom cylinder pin bracket 121 of the excavator, the maximum height in the female cylinder pin bracket 223 , the maximum height in the bucket link 400 , and the bucket bag 380 . And detecting the height of the bucket tip 340 (S3).
  • the control unit 600 of the excavator calculates the maximum heights with the ground of each of the boom 100, the arm 200 and the bucket 300, the boom 100, the arm 200 And it can be calculated by reflecting the actual structure (or actual shape) of the bucket 300 .
  • the display device may display the shape of the boom 100 , the arm 200 , and the bucket 300 of the excavator and the topography in which the excavator is located, and the control unit is the boom 100 , the arm 200 and the bucket 300 of the excavator. ) can be reflected in calculating the maximum heights with the ground of each of the boom 100 , the arm 200 and the bucket 300 .
  • the control unit 600 determines whether the height of the boom 100 , the arm 200 and/or the bucket 300 is located in the warning area W ( S4 ). For example, the control unit 600 may control the maximum height in the boom cylinder pin bracket 121 of the excavator, the maximum height in the female cylinder pin bracket 223 , the maximum height in the bucket link 400 , and the bucket bag 380 . And it is determined whether the height of at least one of the heights of the bucket tip 340 invades the warning area (W) (S4). In this case, the lower limit of the warning area W may or may not be included in the warning area W.
  • the controller 600 outputs a warning signal (a first warning signal) to the display 800 .
  • the display 800 outputs at least one of a warning image and a warning sound according to the warning signal (the first warning signal) (S5).
  • the control unit 600 controls the maximum height in the boom cylinder pin bracket 121 , the maximum height in the female cylinder pin bracket 223 , the maximum height in the bucket link 400 , the bucket bag 380 and the bucket tip 340 .
  • the height of is detected again (S3).
  • the control unit 600 controls the boom 100, the arm 200 and / or it is determined whether the height of the bucket 300 is close to the limit height 999 (S6).
  • the control unit 600 may control the maximum height in the boom cylinder pin bracket 121 , the maximum height in the female cylinder pin bracket 223 , the maximum height in the bucket link 400 , the bucket bag 380 and the bucket It is determined whether the height of at least one of the heights of the tip 340 approaches the limit height 999 (S6).
  • the controller 600 outputs a warning signal (a second warning signal) to the display 800 .
  • the display 800 outputs at least one of a warning image and a warning sound according to the warning signal (the second warning signal) (S7).
  • the warning image and/or the warning sound S7 according to the second warning signal is distinguished (different) from the warning image and/or the warning voice S5 according to the first warning signal that the display 800 is currently outputting. .
  • the control unit 600 a warning image and/or warning according to a separate second warning signal, which is distinct from the warning image and/or warning sound S5 according to the first warning signal currently output on the display 800
  • the maximum height in the boom cylinder pin bracket 121, the maximum height in the female cylinder pin bracket 223, the maximum height in the bucket link 400, the bucket bag 380 ) and a distance for determining whether at least one of the heights of the bucket tip 340 approaches the limit height 999 may be set by a user.
  • the display In operation 800 at least one of the currently output warning image and the warning sound is continuously output according to the warning signal (S5).
  • first joint pin 22 second joint pin
  • L1 first line segment
  • L2 second line segment

Landscapes

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Abstract

본 발명에 따른 굴삭기는, 디스플레이 장치, 제어부, 제한 높이 설정부 및 경고 높이 설정부를 포함한다. 디스플레이 장치는 굴삭기의 붐, 암 및 버켓의 형상과 굴삭기가 위치한 지형을 디스플레이 한다. 제어부는 붐, 암 및 버켓의 각각의 지면과의 최대 높이들을 산출한다. 제한 높이 설정부는 디스플레이 장치에 구비되고, 사용자에 의해 굴삭기가 위치한 지형에서 작업에 필요한 제한 높이가 설정된다. 경고 높이 설정부는 디스플레이 장치에 구비되고, 제한 높이보다 낮은 경고 높이가 설정된다. 디스플레이 장치는 제한 높이 및 경고 높이를 굴삭기가 위치한 지형과 함께 디스플레이 한다. [대표도] 도 2

Description

굴삭기 및 이의 제어 방법
본 발명은 굴삭기에 관한 것으로, 특히 붐, 암 및 버켓의 높이를 근거로 알람을 발생할 수 있는 굴삭기 및 이의 제어 방법에 대한 것이다.
일반적으로 굴삭기는 토목, 건축, 건설 현장에서 땅을 파는 굴삭 작업, 토사를 운반하는 적재 작업, 건물을 해체하는 파쇄 작업, 지면을 정리하는 정지 작업 등의 작업을 행하는 건설 기계이다.
본 발명은 본 발명은 붐, 암 및 버켓의 높이를 근거로 알람을 발생할 수 있는 굴삭기 및 이의 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 굴삭기는, 디스플레이 장치, 제어부, 제한 높이 설정부 및 경고 높이 설정부를 포함한다. 디스플레이 장치는 굴삭기의 붐, 암 및 버켓의 형상과 굴삭기가 위치한 지형을 디스플레이 한다. 제어부는 붐, 암 및 버켓의 각각의 지면과의 최대 높이들을 산출한다. 제한 높이 설정부는 디스플레이 장치에 구비되고, 사용자에 의해 굴삭기가 위치한 지형에서 작업에 필요한 제한 높이가 설정된다. 경고 높이 설정부는 디스플레이 장치에 구비되고, 제한 높이보다 낮은 경고 높이가 설정된다. 디스플레이 장치는 제한 높이 및 경고 높이를 굴삭기가 위치한 지형과 함께 디스플레이 한다.
일 실시예에 의하면, 경고 높이는 사용자의 작업 성향 또는 굴삭기의 반응 속도에 의해 결정된다.
일 실시예에 의하면, 디스플레이 장치는 경고 높이를 제한 높이와 구분되도록 사용자에게 디스플레이 한다.
일 실시예에 의하면, 디스플레이 장치는 제한 높이 이하 경고 높이 이상의 경고 영역을 디스플레이 한다.
일 실시예에 의하면, 제어부는 산출된 지면과의 높이들 중 적어도 하나가 경고 높이보다 높을 경우 알람부를 동작시킨다.
일 실시예에 의하면, 알람부는 경고 영상 및 경고 음성 중 적어도 하나를 출력한다.
일 실시예에 의하면, 제어부는 붐, 암 및 버켓의 각각의 지면과의 최대 높이들을 산출함에 있어, 붐, 암 및 버켓의 실제 구조를 반영하여 산출한다.
일 실시예에 의하면, 제어부는 붐의 지면과의 최대 높이를 산출함에 있어, 붐 실린더 핀 브라켓에서의 최대 높이를 산출한다.
일 실시예에 의하면, 제어부는 암의 지면과의 최대 높이를 산출함에 있어, 암 실린더 핀 브라켓에서의 최대 높이를 산출한다.
일 실시예에 의하면, 암 실린더 핀 브라켓에서의 최대 높이는, 제 1 암 실린더 핀에 인접한 최대 높이와 제 2 암 실린더 핀에 인접한 최대 높이 중에서 더 높은 곳으로 산출된다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 굴삭기 제어 방법은, 굴삭기의 높이 제한 알람부가 활성화되는 단계, 이후, 제한 높이 및 경고 높이가 설정되는 단계, 이후, 제어부가 붐, 암 및 버켓의 각 높이를 검출하는 단계, 이후, 제어부가 붐, 암 또는 버켓의 높이가 경고 영역에 위치하는지를 판단하는 단계 및, 붐, 암 또는 버켓의 높이가 경고 영역에 위치하는 것으로 판단된 경우, 제어부는 디스플레이에 제 1 경고 신호를 출력하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 굴삭기 제어 방법은, 제어부가 디스플레이에 제 1 경고 신호를 출력하는 단계 이후에, 제어부가 붐, 암 또는 버켓의 높이가 제한 높이에 근접하는지를 판단하는 단계를 더 포함한다.
일 실시예에 의하면, 붐, 암 또는 버켓의 높이가 제한 높이에 근접하는 것으로 판단된 경우, 제어부는 디스플레이에 제 2 경고 신호를 출력한다. 제 2 경고 신호에 따른 경고 영상 또는 경고 음성은, 제 1 경고 신호에 따른 경고 영상 또는 경고 음성과 다르다.
일 실시예에 의하면, 제어부가 붐, 암 및 버켓의 각 높이를 검출하는 단계에서, 제어부는 굴삭기의 붐 실린더 핀 브라켓에서의 최대 높이, 암 실린더 핀 브라켓에서의 최대 높이, 버켓 링크에서의 최대 높이, 버켓 백 및 버켓 팁의 높이를 검출한다.
본 발명에 따른 굴삭기 및 이의 제어 방법은 붐, 암 및 버켓의 높이를 근거로 알람을 발생할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 굴삭기를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 굴삭기를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 3은 도 1의 붐 실린더 핀 브라켓에서의 최대 높이를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1의 암 실린더 핀 브라켓의 최대 높이를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이며, 여기서 암 실린더 핀 브라켓에서의 최대 높이는, 제 1 암 실린더 핀에 인접한 최고점에서의 높이를 나타낸다.
도 5는 도 1의 암 실린더 핀 브라켓의 최대 높이를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이며, 여기서 암 실린더 핀 브라켓에서의 최대 높이는, 제 2 암 실린더 핀에 인접한 최고점에서의 높이를 나타낸다.
도 6은 도 1의 버켓 링크에서의 최대 높이를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 1의 버켓 백의 높이를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 1의 버켓 팁의 높이를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 내지 도 11은 도 1의 굴삭기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 굴삭기의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우 뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 그에 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고, 제 1 구성 요소가 제 2 또는 제 3 구성 요소 등으로 명명될 수 있으며, 유사하게 제 2 또는 제 3 구성 요소도 교호적으로 명명될 수 있다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 11을 참조로 본 발명에 따른 굴삭기 및 이의 제어 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 굴삭기를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 굴삭기를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 굴삭기는, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 선회체(520), 주행체(510), 차량 연결부(530), 붐(100), 암(200), 버켓(300), 붐 실린더(150), 암 실린더(250), 붐 실린더 핀(120), 제 1 암 실린더 핀(221), 제 2 암 실린더 핀(222), 버켓 링크(400), 제 1 조인트 핀(11), 제 2 조인트 핀(22), 제 3 조인트 핀(33), 버켓 핀(44), 디스플레이 장치(Display device), 센서부, 알람부 및 제어부(600)를 포함할 수 있다. 여기서, 버켓(300)은 복수의 버켓 팁(340)들을 포함할 수 있다. 디스플레이 장치는 제한 높이 설정부와 경고 높이 설정부를 포함할 수 있다. 센서부는 제 1 각도 센서(701), 제 2 각도 센서(702), 제 3 각도 센서(703)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 굴삭기는, 붐 실린더 핀 브라켓(121)(도 3 참조)과 암 실린더 핀 브라켓(223)(도 4 참조)을 포함할 수 있다.
차량 연결부(530)는 주행체(510)와 선회체(520)를 연결한다. 선회체(520)는 차량 연결부(530)에 회전 가능하게 연결된다. 예를 들어, 선회체(520)는 차량 연결부(530)를 중심으로 360도 회전할 수 있다.
붐(100)의 제 1 조인트(101)는 선회체(520)에 회전 가능하게 연결된다. 붐(100)의 제 2 조인트(102)는 암(200)의 제 1 조인트(201)에 회전 가능하게 연결된다. 붐(100)의 제 1 조인트(101)는 붐(100)의 일측 단부에 배치될 수 있으며, 붐(100)의 제 2 조인트(102)는 붐(100)의 타측 단부에 배치될 수 있다.
선회체(520)와 붐(100)의 제 1 조인트(101)는 제 1 조인트 핀(11)에 의해 힌지 방식으로 연결될 수 있으며, 붐(100)의 제 2 조인트(102)와 암(200)의 제 1 조인트(201)는 제 2 조인트 핀(22)에 의해 힌지 방식으로 연결될 수 있다.
붐(100)의 일측 단부와 붐(100)의 타측 단부 사이에는 붐 실린더 핀 브라켓(121)이 배치될 수 있다. 붐 실린더 핀 브라켓(121)에는 붐(100)의 실린더 연결부(110)와 붐 실린더 핀(120)이 배치될 수 있다.
암(200)의 제 1 조인트(201)는 붐(100)의 제 2 조인트(102)에 회전 가능하게 연결된다. 암(200)의 제 2 조인트(202)는 버켓(300)의 조인트(301)에 연결된다. 암(200)의 제 1 조인트(201)는 암(200)의 일측 단부에 배치되며, 암(200)의 제 2 조인트(202)는 암(200)의 타측 단부에 배치될 수 있다.
암(200)의 일측 단부와 암(200)의 타측 단부 사이에는 암 실린더 핀 브라켓(223)이 배치될 수 있다. 암(200)의 제 1 조인트(201)는 암 실린더 핀 브라켓(223)에 배치될 수 있다. 암 실린더 핀 브라켓(223)은 암(200)의 일측 단부를 구성할 수 있다. 또한, 암 실린더 핀 브라켓(223)에는 암의 제 1 실린더 연결부(211), 암의 제 2 실린더 연결부(212), 제 1 암 실린더 핀(221), 제 2 암 실린더 핀(222)이 배치될 수 있다.
암(200)의 제 2 조인트(202)와 버켓(300)의 조인트(301)는 제 3 조인트 핀(33)에 의해 힌지 방식으로 연결될 수 있다.
버켓(300)의 조인트(301)는 암(200)의 제 2 조인트(202)에 회전 가능하게 연결된다. 버켓(300)의 조인트(301)는 버켓(300)의 일측 단부에 배치될 수 있다. 한편, 버켓(300)의 타측 단부에는 복수의 버켓 팁(340)들이 배치될 수 있다.
붐 실린더(150)의 일측 단부는 붐(100)의 실린더 연결부(110)에 연결된다. 이때, 붐 실린더(150)의 일측 단부는 붐 실린더 핀(120)을 통해 붐(100)의 실린더 연결부(110)에 연결된다. 붐 실린더(150)의 일측 단부는 붐(100)의 실린더 연결부(110)에 회전 가능하게 연결된다.
붐 실린더(150)의 타측 단부는 암(200)의 제 1 실린더 연결부(211)에 연결된다. 이때, 붐 실린더(150)의 타측 단부는 제 1 암 실린더 핀(221)을 통해 암(200)의 제 1 실린더 연결부(211)에 연결된다. 붐 실린더(150)의 타측 단부는 암(200)의 제 1 실린더 연결부(211)에 회전 가능하게 연결된다.
암 실린더(250)의 일측 단부는 암(200)의 제 2 실린더 연결부(212)에 연결된다. 이때, 암 실린더(250)의 일측 단부는 제 2 암 실린더 핀(222)을 통해 암(200)의 제 2 실린더 연결부(212)에 연결된다. 암 실린더(250)의 일측 단부는 암(200)의 제 2 실린더 연결부(212)에 회전 가능하게 연결된다.
암 실린더(250)의 타측 단부는 버켓 링크(400)에 연결된다. 이때, 암 실린더(250)의 타측 단부는 버켓 핀(44)을 통해 버켓 링크(400) 및 버켓(300)의 실린더 연결부(410)에 연결된다. 암 실린더(250)의 타측 단부는 그 버켓 링크(400) 및 그 버켓(300)의 실린더 연결부(410) 회전 가능하게 연결된다.
버켓 링크(400)의 일측 단부는 암(200)의 제 3 조인트(203)에 회전 가능하게 연결되며, 그 버켓 링크(400)의 타측 단부는 암 실린더(250)의 타측 단부 및 버켓(300)의 실린더 연결부(410)에 회전 가능하게 연결된다.
디스플레이 장치는 굴삭기 내에 배치되며, 굴삭기의 붐(100), 암(200) 및 버켓(300)의 형상과 굴삭기가 위치한 지형을 디스플레이 할 수 있다. 굴삭기의 붐(100), 암(200) 및 버켓(300)의 형상과 굴삭기가 위치한 지형은, 디스플레이 장치에 마련된 별도의 디스플레이 창을 통해 디스플레이 될 수 있다. 또는, 도 10에 도시된 디스플레이(800) 화면이 전환되면서 별도의 디스플레이 창이 나타나 상기 화면들이 디스플레이 될 수 있다.
디스플레이 장치에는 제한 높이 설정부가 구비될 수 있다.
디스플레이 장치의 제한 높이 설정부는 굴삭기가 위치한 지형에서 작업에 필요한 높이가 설정될 수 있다. 사용자는 디스플레이 장치에 구비된 제한 높이 설정부에 굴삭기가 위치한 지형에서 작업에 필요한 높이를 입력(설정)할 수 있다.
디스플레이 장치에 구비된 제한 높이 설정부는 별도의 디스플레이 창을 통해 디스플레이 될 수 있고, 사용자는 상기 디스플레이 창에 나타난 제한 높이 설정부에 제한 높이를 입력(설정)할 수 있다. 또는, 도 10에 도시된 디스플레이(800) 화면의 높이 제한 영역에 제한 높이를 입력(설정)함으로써 행해질 수 있다.
또한, 디스플레이 장치에는 경고 높이 설정부가 구비될 수 있다.
디스플레이 장치의 경고 높이 설정부는 제한 높이 설정부에 입력(설정)된 제한 높이보다 낮은 경고 높이가 설정될 수 있다.
사용자는 디스플레이 장치에 구비된 경고 높이 설정부에 제한 높이보다 낮은 경고 높이를 입력(설정)할 수 있다. 또는, 경고 높이는 사용자의 작업 성향 또는 굴삭기의 반응속도에 의해 결정될 수 있다. 제어부에는 사용자의 작업 성향에 관한 정보 및/또는 굴삭기의 반응속도가 저장될 수 있고, 제어부는 저장된 사용자의 작업 성향 및/또는 굴삭기의 반응속도를 이용하여 경고 높이를 결정할 수 있다. 이때 제어부는 경고 높이를 제한 높이보다 낮게 설정할 수 있다.
제한 높이 설정부에 입력(설정)된 제한 높이와 경고 높이 설정부에 입력(설정)된 경고 높이는 전기적인 신호에 의해 제어부에 전달될 수 있다. 있다.
디스플레이 장치에 구비된 경고 높이 설정부는 별도의 디스플레이 창을 통해 디스플레이 될 수 있고, 사용자는 상기 디스플레이 창에 나타난 경고 높이 설정부에 경고 높이를 입력(설정)할 수 있다. 또는, 도 10에 도시된 디스플레이(800) 화면의 경고 영역에 경고 높이를 입력(설정)함으로써 행해질 수 있다.
또는, 디스플레이 장치는 사용자에 의해 입력(설정)되거나 또는 제어부에 의해 결정된 경고 높이를, 제한 높이와 구분되도록, 사용자에게 디스플레이 할 수 있다. 이때 디스플레이 장치에는 경고 높이를 나타내는 디스플레이 창과 제한 높이를 나타내는 디스플레이 창이 구분(분리)되어 사용자에게 디스플레이 될 수 있다.
디스플레이 장치는 제한 높이 및 경고 높이를 굴삭기가 위치한 지형과 함께 디스플레이 할 수 있다. 구체적으로, 디스플레이 장치는, 사용자가 제한 높이 설정부에 입력(설정)한 제한 높이를, 굴삭기가 위치한 지형과 함께 디스플레이 할 수 있다. 그리고, 디스플레이 장치는, 사용자가 경고 높이 설정부에 입력(설정)하거나 또는 제어부에 의해 결정된 경고 높이를, 굴삭기가 위치한 지형과 함께 디스플레이 할 수 있다.
디스플레이 장치는 경고 높이 이상 제한 높이 이하의 경고 영역을 디스플레이 할 수 있다. 예를 들면, 디스플레이 장치는 도 10에 도시된 디스플레이(800) 화면의 경고 영역(W)과 같이 경고 영역을 디스플레이 할 수 있다. 상기 경고 영역의 색상은 배경 색상과 다르게 디스플레이 될 수 있고, 또는 상기 경고 영역이 점멸하는 방법으로 디스플레이 될 수 있다.
센서부의 제 1 각도 센서(701)는 붐(100)에 배치될 수 있다. 제 1 각도 센서(701)는 붐(100)의 각도를 검출한다. 상기 붐(100)의 각도는 전기적인 신호에 의해 제어부에 전달될 수 있다.
센서부의 제 2 각도 센서(702)는 암(200)에 배치될 수 있다. 제 2 각도 센서(702)는 암(200)의 각도를 검출한다. 상기 암(200)의 각도는 전기적인 신호에 의해 제어부에 전달될 수 있다.
센서부의 제 3 각도 센서(703)는 버켓(300)에 배치될 수 있다. 제 3 각도 센서(703)는 버켓(300)의 각도를 검출한다. 상기 버켓(300)의 각도는 전기적인 신호에 의해 제어부에 전달될 수 있다.
알람부는 경고 영상 및 경고 음성 중 적어도 하나를 출력할 수 있다. 구체적으로, 알람부는, 제어부의 전기적인 신호에 의해, 경고 영상 및/또는 경고 음성을 출력할 수 있다. 여기서 경고 음성은 기계음과 같은 경고음을 포함한다.
제어부(600)는 붐(100), 암(200) 및 버켓(300)의 각각의 지면(900)과의 최대 높이들을 산출할 수 있다.
구체적으로, 제어부(600)는 붐(100)의 지면(900)과의 최대 높이를 산출함에 있어, 붐 실린더 핀 브라켓(121)에서의 최대 높이(122)를 산출할 수 있다. 즉, 붐(100)의 지면(900)과의 최대 높이는 붐 실린더 핀 브라켓(121)에서의 최고점(122)까지의 높이를 나타낸다.
또한, 제어부(600)는 암(200)의 지면(900)과의 최대 높이를 산출함에 있어, 암 실린더 핀 브라켓(223)에서의 최대 높이(224, 225)를 산출할 수 있다. 즉, 암(200)의 지면(900)과의 최대 높이는 암 실린더 핀 브라켓(223)에서의 최고점(224, 225)까지의 높이를 나타낸다. 여기서 암 실린더 핀 브라켓(223)에서의 최대 높이는, 제 1 암 실린더 핀(221)에 인접한 최대 높이(224)와 제 2 암 실린더 핀(222)에 인접한 최대 높이(225) 중에서 더 높은 곳으로 산출될 수 있다(정해질 수 있다).
또한, 제어부(600)는 버켓 핀(44)이 배치된 버켓 링크(400), 버켓 백(380) 및 버켓 팁(340)의 각각의 지면(900)에서의 최대 높이를 산출할 수 있다.
또한, 제어부(600)는 붐(100), 암(200) 및 버켓(300)의 각각의 지면과의 최대 높이들을 산출함에 있어, 붐(100), 암(200) 및 버켓(300)의 실제 구조(또는 실제 형상)를 반영하여 산출할 수 있다. 디스플레이 장치는 굴삭기의 붐(100), 암(200) 및 버켓(300)의 형상과 굴삭기가 위치한 지형을 디스플레이 할 수 있고, 제어부는 상기 굴삭기의 붐(100), 암(200) 및 버켓(300)의 형상을, 붐(100), 암(200) 및 버켓(300)의 각각의 지면과의 최대 높이들을 산출하는데 반영할 수 있다.
또한, 제어부는 상술한 산출된 지면과의 높이들(붐(100), 암(200) 및 버켓(300)의 각각의 지면과의 최대 높이들)을 중 적어도 하나가 경고 높이보다 높을 경우 알람부를 동작시킬 수 있다.
도 3은 도 1의 붐 실린더 핀 브라켓(121)에서의 최대 높이를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
붐(100)의 지면(900)과의 최대 높이(H1)를 산출함에 있어, 붐 실린더 핀 브라켓(121)의 최대 높이(H1)는 전술된 제어부(600)에 의해 산출될 수 있다.
붐 실린더 핀 브라켓(121)의 최대 높이(H1)는 지면(900)으로부터 연직 방향으로 그 붐 실린더 핀 브라켓(121)에서의 최고점(122)까지의 높이(H1)를 의미한다. 이러한 붐 실린더 핀 브라켓(121)의 최대 높이(H1)는 아래의 수식1에 의해 산출될 수 있다.
<수식1>
Y BoomCylinderPinBra = Y JointPin1 + L Boom * sin(
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000001
Boom+
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000002
BoomCylinder)
위 수식1에서 Y BoomCylinderPinBra은 붐 실린더 핀 브라켓(121)의 최대 높이(H1)를 나타내며, Y JointPin1은 제 1 조인트 핀(11)의 높이(h1)를 나타내며, L Boom은 제 1 조인트 핀(11)과 붐 실린더 핀 브라켓(121)에서의 최고점(122)까지를 잇는 가상의 제 1 선분(L1)의 길이를 나타내며,
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000003
Boom은 가상의 수평선(HL)과 가상의 제 2 선분(L2) 사이의 각도를 의미하며, 그리고
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000004
BoomCylinder는 제 1 선분(L1)과 제 2 선분(L2) 사이의 각도를 의미한다. 여기서, 제 1 조인트 핀(11)의 높이(h1)는 지면(900)으로부터 연직 방향으로 그 제 1 조인트 핀(11)까지의 거리를 의미하며, 가상의 수평선(HL)은 제 1 조인트 핀(11)으로부터 선회체(520)의 전면(前面)을 향해 연장되며 중력 방향에 수직한 선을 의미하며, 제 2 선분(L2)은 제 1 조인트 핀(11)과 제 2 조인트 핀(22)을 잇는 직선을 의미한다. 이때, Y JointPin1, L Boom 및
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000005
BoomCylinder는 고정된 값이다. 다만, 이 Y JointPin1, L Boom 및
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000006
BoomCylinder는 굴삭기의 모델에 따라 달라질 수 있다. 한편,
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000007
Boom은 전술된 제 1 각도 센서(701)에 의해 검출될 수 있다.
위 수식1의 "L Boom * sin(
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000008
Boom+
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000009
BoomCylinder)"은 수평선(HL)으로부터 연직 방향으로 붐 실린더 핀 브라켓(121)에서의 최고점(122)까지의 높이(h1')를 의미한다. 따라서, 위 수식1에 의해, 지면(900)으로부터 연직 방향으로 붐 실린더 핀 브라켓(121)의 최대 높이(H1)가 산출될 수 있다. 도 3에 도시된 예에 같은 경우, "
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000010
Boom+
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000011
BoomCylinder"은 수평선(HL)을 기준으로 반시계 방향으로 90도보다 더 작으므로 "sin(
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000012
Boom+
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000013
BoomCylinder)"는 양의 값을 갖는다. 따라서, 수식1은 제 1 조인트 핀(11)의 높이에 "sin(
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000014
Boom+
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000015
BoomCylinder)"의 값을 더한 크기를 나타낸다.
도 4는 도 1의 암 실린더 핀 브라켓(223)의 최대 높이를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이며, 여기서 암 실린더 핀 브라켓(223)에서의 최대 높이는, 제 1 암 실린더 핀(221)에 인접한 최고 점(224)에서의 높이를 나타낸다.
암(200)의 지면(900)과의 최대 높이(H2)를 산출함에 있어, 암 실린더 핀 브라켓(223)의 최대 높이(H2)는 전술된 제어부(600)에 의해 산출될 수 있다. 암 실린더 핀 브라켓(223)에서의 최대 높이(H2)는, 제 1 암 실린더 핀(221)에 인접한 최고점(224)에서의 높이(최대 높이)를 나타낸다.
암 실린더 핀 브라켓(223)의 최대 높이(H2)는 지면(900)으로부터 연직 방향으로 그 제 1 암 실린더 핀(221)에 인접한 최고점(224)까지의 높이(H2)를 의미한다. 이러한 암 실린더 핀 브라켓(223)의 최대 높이(H2)는 아래의 수식2에 의해 산출될 수 있다.
<수식2>
Y ArmCylinderPinBra1 = Y JointPin2 - L Arm1 * cos(
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000016
Arm +
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000017
ArmCylinder1)
위 수식2에서 Y ArmCylinderPinBra1은 암 실린더 핀 브라켓(223)의 최대 높이(H2)를 나타내며, 제 1 암 실린더 핀(221)에 인접한 최고점(224)까지의 높이(H2)를 의미한다. Y JointPin2는 제 2 조인트 핀(22)의 높이(h2)를 나타내며, L Arm1은 제 2 조인트 핀(22)과 제 1 암 실린더 핀(221)에 인접한 최고점(224)까지를 잇는 가상의 제 3 선분(L3)의 길이를 나타내며,
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000018
Arm은 가상의 수직선(VL)과 가상의 제 4 선분(L4) 사이의 각도를 의미하며, 그리고
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000019
ArmCylinder1은 제 4 선분(L4)과 제 3 선분(L3) 사이의 각도를 의미한다. 여기서, 제 2 조인트 핀(22)의 높이(h2)는 지면(900)으로부터 연직 방향으로 그 제 2 조인트 핀(22)까지의 거리를 의미하며, 가상의 수직선(VL)은 중력 방향에 평행한 선을 의미하며, 제 3 선분(L3)은 제 2 조인트 핀(22)과 제 1 암 실린더 핀(221)에 인접한 최고점(224)까지를 잇는 직선을 의미하며, 그리고 제 4 선분(L4)은 제 2 조인트 핀(22)과 제 3 조인트 핀(33)을 잇는 직선을 의미한다. 이때, L Arm1은 고정된 값이다. 다만, 이 L Arm1은 굴삭기의 모델에 따라 달라질 수 있다. 한편,
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000020
Arm은 전술된 제 2 각도 센서(702)에 의해 검출될 수 있다.
위 수식2의 "L Arm1 * cos(
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000021
Arm+
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000022
ArmCylinder1)"은 제 2 조인트 핀(22)으로부터 연직 방향으로 제 1 암 실린더 핀(221)에 인접한 최고점(224)까지의 높이(h2')를 의미한다. 따라서, 위 수식2에 의해, 지면(900)으로부터 연직 방향으로 암 실린더 핀 브라켓(223)의 최대 높이(H2)가 산출될 수 있다. 도 4에 도시된 예에 같은 경우, "(
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000023
Arm+
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000024
ArmCylinder1)"은 수직선(VL)을 기준으로 반시계 방향으로 90도보다 더 크므로 "cos(
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000025
Arm+
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000026
ArmCylinder1)"는 음의 값을 갖는다. 따라서, 수식2는 제 2 조인트 핀(22)의 높이에 "cos(
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000027
Arm+
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000028
ArmCylinder1)"의 값을 더한 크기를 나타낸다.
한편, 수식2의 Y JointPin2는 아래의 수식3으로 정의될 수 있다.
<수식3>
Y JointPin2 = Y JointPin1 + L Boom * sin(
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000029
Boom)
도 5는 도 1의 암 실린더 핀 브라켓(223)의 최대 높이를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이며, 여기서 암 실린더 핀 브라켓에서의 최대 높이는, 제 2 암 실린더 핀(222)에 인접한 최고점(225)에서의 높이를 나타낸다.
암(200)의 지면(900)과의 최대 높이(H2)를 산출함에 있어, 암 실린더 핀 브라켓(223)의 최대 높이(H3)는 전술된 제어부(600)에 의해 산출될 수 있다. 암 실린더 핀 브라켓(223)에서의 최대 높이(H3)는, 제 2 암 실린더 핀(222)에 인접한 최고점(225)에서의 높이(최대 높이)를 나타낸다.
암 실린더 핀 브라켓(223)의 최대 높이(H3)는 지면(900)으로부터 연직 방향으로 그 제 2 암 실린더 핀(222)에 인접한 최고점(225)까지의 높이(H3)를 의미한다. 이러한 암 실린더 핀 브라켓(223)의 최대 높이(H3)는 아래의 수식4에 의해 산출될 수 있다.
<수식4>
Y ArmCylinderPinBra2 = Y JointPin2 - L Arm2 * cos(
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000030
Arm +
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000031
ArmCylinder2)
위 수식4에서 Y ArmCylinderPinBra2는 암 실린더 핀 브라켓(223)의 최대 높이(H3)를 나타내며, 제 2 암 실린더 핀(222)에 인접한 최고점(225)까지의 높이(H3)를 의미한다. Y JointPin2는 제 2 조인트 핀(22)의 높이(h3)를 나타내며, L Arm2는 제 2 조인트 핀(22)과 제 2 암 실린더 핀(222)에 인접한 최고점(225)까지를 잇는 가상의 제 5 선분(L5)의 길이를 나타내며,
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000032
Arm은 가상의 수직선(VL)과 가상의 제 4 선분(L4) 사이의 각도를 의미하며, 그리고
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000033
ArmCylinder2는 제 4 선분(L4)과 제 5 선분(L5) 사이의 각도를 의미한다. 여기서, 제 2 조인트 핀(22)의 높이(h3)는 지면(900)으로부터 연직 방향으로 그 제 2 조인트 핀(22)까지의 거리를 의미하며, 가상의 수직선(VL)은 중력 방향에 평행한 선을 의미하며, 제 5 선분(L5)은 제 2 조인트 핀(22)과 제 2 암 실린더 핀(222)에 인접한 최고점(225)까지를 잇는 직선을 의미하며, 그리고 제 4 선분(L4)은 제 2 조인트 핀(22)과 제 3 조인트 핀(33)을 잇는 직선을 의미한다. 이때, L Arm2는 고정된 값이다. 다만, 이 L Arm2는 굴삭기의 모델에 따라 달라질 수 있다. 한편,
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000034
Arm은 전술된 제 2 각도 센서(702)에 의해 검출될 수 있다.
위 수식4의 "L Arm2 * cos(
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000035
Arm+
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000036
ArmCylinder2)"는 제 2 조인트 핀(22)으로부터 연직 방향으로 제 2 암 실린더 핀(222)에 인접한 최고점(225)까지의 높이(h3')를 의미한다. 따라서, 위 수식4에 의해, 지면(900)으로부터 연직 방향으로 암 실린더 핀 브라켓(223)의 최대 높이(H3)가 산출될 수 있다. 도 5에 도시된 예에 같은 경우, "(
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000037
Arm+
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000038
ArmCylinder2)"는 수직선(VL)을 기준으로 반시계 방향으로 90도보다 더 크므로 "cos(
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000039
Arm+
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000040
ArmCylinder2)"는 음의 값을 갖는다. 따라서, 수식4는 제 2 조인트 핀(22)의 높이에 "cos(
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000041
Arm+
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000042
ArmCylinder2)"의 값을 더한 크기를 나타낸다.
한편, 수식2의 Y JointPin2는 전술된 수식3으로 정의될 수 있다.
상술한, 암 실린더 핀 브라켓(223)에서의 최대 높이는, 제 1 암 실린더 핀(221)에 인접한 최대 높이(224)와 제 2 암 실린더 핀(222)에 인접한 최대 높이(225) 중에서 더 높은 곳으로 산출될 수 있다.
도 6은 도 1의 버켓 링크(400)에서의 최대 높이를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
버켓 링크(400)의 지면(900)과의 최대 높이(H4)를 산출함에 있어, 버켓 링크(400)의 최대 높이(H4)는 전술된 제어부(600)에 의해 산출될 수 있다.
버켓 링크(400)의 최대 높이(H4)는 지면(900)으로부터 연직 방향으로 그 버켓 링크(400)에서의 최고점(401)까지의 높이(H4)를 의미한다. 이러한 버켓 링크(400)의 최대 높이(H4)는 아래의 수식5에 의해 산출될 수 있다.
<수식5>
Y BucketLink = Y JointPin3 - L BucketLink * cos(
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000043
Bucket +
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000044
Bucketlink)
위 수식5에서 Y BucketLink은 버켓 링크(400)의 최대 높이(H4)를 나타내며, Y JointPin3은 제 3 조인트 핀(33)의 높이(h4)를 나타내며, L BucketLink는 제 3 조인트 핀(33)과 버켓 링크(400)에서의 최고점(401)까지를 잇는 가상의 제 6 선분(L6)의 길이를 나타내며,
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000045
Bucket은 가상의 수직선(VL)과 가상의 제 7 선분(L7) 사이의 각도를 의미하며, 그리고
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000046
Bucketlink는 제 6 선분(L6)과 제 7 선분(L7) 사이의 각도를 의미한다. 여기서, 제 3 조인트 핀(33)의 높이(h4)는 지면(900)으로부터 연직 방향으로 그 제 3 조인트 핀(33)까지의 거리를 의미하며, 가상의 수직선(VL)은 중력 방향에 평행한 선을 의미하며, 제 6 선분(L6)은 제 3 조인트 핀(33)과 버켓 링크(400)에서의 최고점(401)까지를 잇는 직선을 의미하며, 그리고 제 7 선분(L7)은 제 3 조인트 핀(33)과 버켓 팁(340)을 잇는 직선을 의미한다. 이때, L BucketLink는 고정된 값이다. 다만, 이 L BucketLink는 굴삭기의 모델에 따라 달라질 수 있다. 한편,
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000047
Bucket은 전술된 제 3 각도 센서(703)에 의해 검출될 수 있다.
위 수식5의 "L BucketLink * cos(
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000048
Bucket +
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000049
Bucketlink)"는 제 3 조인트 핀(33)으로부터 연직 방향으로 버켓 링크(400)에서의 최고점(401)까지의 거리(h4')를 의미한다. 따라서, 위 수식5에 의해, 지면(900)으로부터 연직 방향으로 버켓 링크(400)의 최대 높이(H4)가 산출될 수 있다. 도 6에 도시된 예와 같은 경우, "(
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000050
Bucket +
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000051
Bucketlink)"는 수직선(VL)을 기준으로 반시계 방향으로 90도보다 더 크므로 "cos(
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000052
Bucket +
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000053
Bucketlink)"는 음의 값을 갖는다. 따라서, 수식5는 제 3 조인트 핀(33)의 높이에 "cos(
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000054
Bucket +
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000055
Bucketlink)"의 값을 더한 크기를 나타낸다.
한편, 수식5의 Y JointPin3는 아래의 수식6에 의해 정의될 수 있다.
<수식6>
Y JointPin3= Y JointPin2 - L Arm * cos(
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000056
Arm)
수식6의 L Arm은 전술된 제 4 선분(L4)의 길이를 의미한다. 이때, L Arm은 고정된 값이다. 다만, 이 L Arm은 굴삭기의 모델에 따라 달라질 수 있다.
도 7은 도 1의 버켓 백(380)의 높이를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
버켓 백(380)의 높이(H5)는 전술된 제어부(600)에 의해 산출될 수 있다.
버켓 백(380)의 높이(H5)는 지면(900)으로부터 연직 방향으로 그 버켓 백(380)까지의 높이를 의미한다. 이러한 버켓 백(380)의 높이(H5)는 아래의 수식7에 의해 산출될 수 있다.
<수식7>
Y BucketBack = Y JointPin3 - L BucketBack * cos(
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000057
Bucket +
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000058
BucketBack)
위 수식7에서 Y BucketBack은 버켓 백(380)의 높이(H5)를 나타내며, Y JointPin3은 제 3 조인트 핀(33)의 높이(h5)를 나타내며, L BucketBack은 제 3 조인트 핀(33)과 버켓 백(380)을 잇는 가상의 제 8 선분(L8)의 길이를 나타내며,
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000059
Bucket은 가상의 수직선(VL)과 가상의 제 7 선분(L7) 사이의 각도를 의미하며, 그리고
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000060
BucketBack은 제 7 선분(L7)과 제 8 선분(L8) 사이의 각도를 의미한다. 여기서, 제 3 조인트 핀(33)의 높이(h5)는 지면(900)으로부터 연직 방향으로 그 제 3 조인트 핀(33)까지의 거리를 의미하며, 가상의 수직선(VL)은 중력 방향에 평행한 선을 의미하며, 제 8 선분(L8)은 제 3 조인트 핀(33)과 버켓 백(380)을 잇는 직선을 의미하며, 그리고 제 7 선분(L7)은 제 3 조인트 핀(33)과 버켓 팁(340)을 잇는 직선을 의미한다. 이때, L BucketBack은 고정된 값이다. 다만, 이 L BucketBack은 굴삭기의 모델에 따라 달라질 수 있다.
위 수식7의 "L BucketBack * cos(
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000061
Bucket +
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000062
BucketBack)"는 제 3 조인트 핀(33)으로부터 연직 방향으로 버켓 백(380)까지의 높이를 의미한다. 따라서, 위 수식7에 의해 지면(900)으로부터 연직 방향으로 버켓 백(380)까지의 높이(H5)가 산출될 수 있다. 도 7에 도시된 예에 같은 경우, "(
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000063
Bucket +
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000064
BucketBack)"는 수직선(VL)을 기준으로 반시계 방향으로 90도이므로 "cos(
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000065
Bucket +
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000066
BucketBack)"는 0의 값을 갖는다. 따라서, 수식7은 제 3 조인트 핀(33)의 높이에 "cos(
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000067
Bucket +
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000068
BucketBack)"의 값을 더한 크기를 나타낸다.
한편, 수식7의 Y JointPin3는 전술된 수식6에 의해 정의될 수 있다.
도 8은 도 1의 버켓 팁(340)의 높이를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
버켓 팁(340)의 높이(H5)는 전술된 제어부(600)에 의해 산출될 수 있다.
버켓 팁(340)의 높이(H5)는 지면(900)으로부터 연직 방향으로 그 버켓 팁(340)까지의 높이를 의미한다. 이러한 버켓 팁(340)의 높이(H6)는 아래의 수식8에 의해 산출될 수 있다.
<수식8>
Y BucketTip = Y JointPin3 - L Bucket * cos(
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000069
Bucket)
위 수식8에서 Y BucketTip은 버켓 팁(340)의 높이(H5)를 나타내며, Y JointPin3은 제 3 조인트 핀(33)의 높이(h5)를 나타내며, L Bucket은 제 3 조인트 핀(33)과 버켓 팁(340)을 잇는 선분(즉, 제 7 선분(L7))의 길이를 나타내며,
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000070
Bucket은 가상의 수직선(VL)과 제 7 선분(L7) 사이의 각도를 나타낸다.
위 수식8의 "L Bucket * cos(
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000071
Bucket)"는 제 3 조인트 핀(33)으로부터 연직 방향으로 버켓 팁(340)까지의 높이를 의미한다. 따라서, 위 수식8에 의해 지면(900)으로부터 연직 방향으로 버켓 팁(340)까지의 높이(H6)가 산출될 수 있다. 도 8에 도시된 예와 같은 경우, "
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000072
Bucket"는 수직선(VL)을 기준으로 반시계 방향으로 90도보다 더 작으므로 "cos(
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000073
Bucket)"는 양의 값을 갖는다. 따라서, 수식8은 제 3 조인트 핀(33)의 높이로부터 "L Bucket * cos(
Figure PCTKR2021005618-appb-img-000074
Bucket)"의 값을 차감한 크기를 나타낸다.
한편, 수식8의 Y JointPin3는 전술된 수식6에 의해 정의될 수 있다.
도 9 내지 도 11은 도 1의 굴삭기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 굴삭기 작업자는 그 굴삭기 및 굴삭기가 위치한 지형에서 작업 필요한 제한 높이(999)를 입력할 수 있다. 이는 디스플레이 장치의 제한 높이 설정부를 통해 가능하다. 이 제한 높이(999)는 그 굴삭기의 작업 공간에 배치된 각종 구조물에 의해 설정될 수 있다. 예를 들어, 굴삭기가 창고와 같은 실내에서 작업할 경우, 그 제한 높이(999)는 그 창고의 지면(900)에서부터 지붕까지의 높이일 수 있다. 또 다른 예로서, 실외에서 작업 중인 굴삭기가 상부에 전신주의 전선 또는 통신선이 위치한 경우, 그 제한 높이(999)는 지면(900)에서부터 전선 또는 통신선까지의 높이일 수 있다.
작업자는 굴삭기의 디스플레이 장치에 배치된 디스플레이(800)에 전술된 제한 높이(999)를 입력할 수 있다. 이 제한 높이(999)를 입력 받은 굴삭기는 전술된 붐(100), 암(200) 및 버켓(300)의 지면(900)에서의 높이를 실시간으로 검출하고, 그 검출된 높이들 중 어느 하나라도 그 제한 높이(999)에 근접하면 디스플레이(800)에 도 11과 같은 경고 영상을 표시할 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 붐 실린더 핀 브라켓(121)을 포함한 붐(100)에서의 최대 높이, 암 실린더 핀 브라켓(223)을 포함한 암(200)에서의 최대 높이, 버켓 링크(400)에서의 최대 높이, 암(200), 버켓 백(380) 및 버켓 팁(340) 중 어느 하나라도 경고 영역(W)에 위치할 경우, 제어부(600)는 디스플레이(800)가 도 11과 같은 경고 영상을 표시하도록 제어할 수 있다. 한편, 디스플레이(800)는 경고 영상 외에도 경고 음성을 더 출력할 수 있다. 경고 영상은 팝-업(pop-up) 창 형태로 디스플레이(800)에 출력될 수 있다.
전술된 경고 영역(W)은, 예를 들어, 제한 높이(999) 및 경고 높이(998)에 의해 설정될 수 있다. 경고 높이(998)는 제한 높이(999)보다 더 낮다. 경고 영역(W)은 경고 높이(998) 및 제한 높이(999) 사이의 영역을 포함할 수 있다. 경고 영역(W)의 하한값은 경고 높이(998)와 동일할 수 있으며, 그 경고 영역(W)의 상한값은 제한 높이(999)와 동일할 수 있다. 경고 영역(W)의 크기는 제한 높이(999)로부터 경고 높이(998)를 차감한 값이다.
도 12는 본 발명의 굴삭기의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 굴삭기의 높이 제한 알람부가 활성화된다(S1). 높이 제한 알람부가 활성화되면, 알람부는 경고 영상 및 경고 음성 중 어느 하나를 출력할 수 있는 상태를 갖는다. 이 알람부는 디스플레이(800)에 포함될 수 있다. 또는 디스플레이(800)가 그러한 알람부의 역할을 수행할 수 있다.
이후, 제한 높이(998) 및 경고 높이(999)가 설정된다(S2). 예를 들어, 작업자는 디스플레이에 원하는 제한 높이(999) 및 경고 높이(998)를 입력할 수 있다. 경고 높이는 제한 높이보다 더 작다. 이 제한 높이(999) 및 경고 높이(998)에 의해 경고 영역(W)이 설정된다.
이어서, 제어부(600)는 붐(100), 암(200) 및 버켓(300)의 각 높이를 검출한다(S3). 예를 들어, 제어부(600)는 굴삭기의 붐 실린더 핀 브라켓(121)에서의 최대 높이, 암 실린더 핀 브라켓(223)에서의 최대 높이, 버켓 링크(400)에서의 최대 높이, 버켓 백(380) 및 버켓 팁(340)의 높이를 검출한다(S3). 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 제어부(600)는 붐(100), 암(200) 및 버켓(300)의 각각의 지면과의 최대 높이들을 산출함에 있어, 붐(100), 암(200) 및 버켓(300)의 실제 구조(또는 실제 형상)를 반영하여 산출할 수 있다. 디스플레이 장치는 굴삭기의 붐(100), 암(200) 및 버켓(300)의 형상과 굴삭기가 위치한 지형을 디스플레이 할 수 있고, 제어부는 상기 굴삭기의 붐(100), 암(200) 및 버켓(300)의 형상을, 붐(100), 암(200) 및 버켓(300)의 각각의 지면과의 최대 높이들을 산출하는데 반영할 수 있다.
이후, 제어부(600)는 붐(100), 암(200) 및/또는 버켓(300)의 높이가 경고 영역(W)에 위치하는지를 판단한다(S4). 예를 들어, 제어부(600)는 굴삭기의 붐 실린더 핀 브라켓(121)에서의 최대 높이, 암 실린더 핀 브라켓(223)에서의 최대 높이, 버켓 링크(400)에서의 최대 높이, 버켓 백(380) 및 버켓 팁(340)의 높이 중 적어도 하나의 높이가 경고 영역(W)을 침범하는지를 판단한다(S4). 이때, 경고 영역(W)의 하한값은 그 경고 영역(W)에 포함될 수도 있고 아닐 수도 있다.
만약, 붐(100), 암(200) 및 버켓(300)의 높이가 경고 영역(W)에 위치하는 것으로 판단된 경우, 예를 들어, 붐 실린더 핀 브라켓(121)에서의 최대 높이, 암 실린더 핀 브라켓(223)에서의 최대 높이, 버켓 링크(400)에서의 최대 높이, 버켓 백(380) 및 버켓 팁(340)의 높이 중 적어도 하나의 높이가 경고 영역(W)에 위치하는 것으로 판단된 경우, 제어부(600)는 디스플레이(800)에 경고 신호(제 1 경고 신호)를 출력한다. 디스플레이(800)는 그 경고 신호(제 1 경고 신호)에 따라 경고 영상 및 경고 음성 중 적어도 하나를 출력한다(S5).
한편, 붐(100), 암(200) 및 버켓(300)의 높이가 경고 영역(W)에 위치하지 않는 것으로 판단된 경우, 예를 들어, 붐 실린더 핀 브라켓(121)에서의 최대 높이, 암 실린더 핀 브라켓(223)에서의 최대 높이, 버켓 링크(400)에서의 최대 높이, 버켓 백(380) 및 버켓 팁(340)의 높이가 모두 경고 영역(W)에 위치하지 않는 것으로 판단된 경우, 제어부(600)는 붐 실린더 핀 브라켓(121)에서의 최대 높이, 암 실린더 핀 브라켓(223)에서의 최대 높이, 버켓 링크(400)에서의 최대 높이, 버켓 백(380) 및 버켓 팁(340)의 높이를 다시 검출한다(S3).
그리고, 디스플레이(800)가 경고 신호(제 1 경고 신호)에 따라 경고 영상 및 경고 음성 중 적어도 하나를 출력하고 있는 경우(S5)에도, 제어부(600)는 붐(100), 암(200) 및/또는 버켓(300)의 높이가 제한 높이(999)에 근접하는지를 판단한다(S6). 예를 들어, 제어부(600)는 붐 실린더 핀 브라켓(121)에서의 최대 높이, 암 실린더 핀 브라켓(223)에서의 최대 높이, 버켓 링크(400)에서의 최대 높이, 버켓 백(380) 및 버켓 팁(340)의 높이 중 적어도 하나의 높이가 제한 높이(999)에 근접하는지를 판단한다(S6).
만약, 붐(100), 암(200) 및 버켓(300)의 높이가 제한 높이(999)에 근접하는 것으로 판단된 경우, 예를 들어, 붐 실린더 핀 브라켓(121)에서의 최대 높이, 암 실린더 핀 브라켓(223)에서의 최대 높이, 버켓 링크(400)에서의 최대 높이, 버켓 백(380) 및 버켓 팁(340)의 높이 중 적어도 하나의 높이가 제한 높이(999)에 근접하는 것으로 판단된 경우, 제어부(600)는 디스플레이(800)에 경고 신호(제 2 경고 신호)를 출력한다. 디스플레이(800)는 그 경고 신호(제 2 경고 신호)에 따라 경고 영상 및 경고 음성 중 적어도 하나를 출력한다(S7).
제 2 경고 신호에 따른 경고 영상 및/또는 경고 음성(S7)은, 디스플레이(800)가 현재 출력하고 있는 제 1 경고 신호에 따른 경고 영상 및/또는 경고 음성(S5)과는 구별된다(다르다).
제어부(600)가, 디스플레이(800)에서 현재 출력되고 있는 제 1 경고 신호에 따른 경고 영상 및/또는 경고 음성(S5)과는 구별되는, 별도의 제 2 경고 신호에 따른 경고 영상 및/또는 경고 음성(S7)을 출력(S7)하기 위해, 붐 실린더 핀 브라켓(121)에서의 최대 높이, 암 실린더 핀 브라켓(223)에서의 최대 높이, 버켓 링크(400)에서의 최대 높이, 버켓 백(380) 및 버켓 팁(340)의 높이 중 적어도 하나의 높이가 제한 높이(999)에 근접하는지를 판단하는 거리는, 사용자에 의해 설정될 수 있다.
한편, 붐(100), 암(200) 및 버켓(300)의 높이가 제한 높이(999)에 근접하지 않는 것으로 판단된 경우, 예를 들어, 붐 실린더 핀 브라켓(121)에서의 최대 높이, 암 실린더 핀 브라켓(223)에서의 최대 높이, 버켓 링크(400)에서의 최대 높이, 버켓 백(380) 및 버켓 팁(340)의 높이가 제한 높이(999)에 근접하지 않는 것으로 판단된 경우, 디스플레이(800)는 경고 신호에 따라 현재 출력되고 있는 경고 영상 및 경고 음성 중 적어도 하나를 계속 출력한다(S5).
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
[부호의 설명]
100: 붐 200: 암
300: 버켓 120: 붐 실린더 핀
150: 붐 실린더 250: 암 실린더
400: 버켓 링크 900: 지면
11: 제 1 조인트 핀 22: 제 2 조인트 핀
L1: 제 1 선분 L2: 제 2 선분
HL: 수평선

Claims (14)

  1. 굴삭기의 붐, 암 및 버켓의 형상과 상기 굴삭기가 위치한 지형을 디스플레이 하는 디스플레이 장치;
    상기 붐, 암 및 버켓의 각각의 지면과의 최대 높이들을 산출하는 제어부;
    상기 디스플레이 장치에 구비되고, 사용자에 의해 상기 굴삭기가 위치한 지형에서 작업에 필요한 제한 높이가 설정되는 제한 높이 설정부; 및
    상기 디스플레이 장치에 구비되고, 상기 제한 높이보다 낮은 경고 높이가 설정되는 경고 높이 설정부;를 포함하고,
    상기 디스플레이 장치는 상기 제한 높이 및 상기 경고 높이를 상기 굴삭기가 위치한 지형과 함께 디스플레이 하는 것을 특징으로 하는 굴삭기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 경고 높이는 사용자의 작업 성향 또는 상기 굴삭기의 반응 속도에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 굴삭기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는 상기 경고 높이를 상기 제한 높이와 구분되도록 사용자에게 디스플레이 하는 것을 특징으로 하는 굴삭기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는 상기 제한 높이 이하 상기 경고 높이 이상의 경고 영역을 디스플레이 하는 것을 특징으로 하는 굴삭기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 산출된 지면과의 높이들 중 적어도 하나가 상기 경고 높이보다 높을 경우 알람부를 동작시키는 것을 특징으로 하는 굴삭기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 알람부는 경고 영상 및 경고 음성 중 적어도 하나를 출력하는 것을 특징으로 하는 굴삭기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 붐, 암 및 버켓의 각각의 지면과의 최대 높이들을 산출함에 있어, 상기 붐, 암 및 버켓의 실제 구조를 반영하여 산출하는 것을 특징으로 하는 굴삭기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 붐의 지면과의 최대 높이를 산출함에 있어, 붐 실린더 핀 브라켓에서의 최대 높이를 산출하는 것을 특징으로 하는 굴삭기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 암의 지면과의 최대 높이를 산출함에 있어, 암 실린더 핀 브라켓에서의 최대 높이를 산출하는 것을 특징으로 하는 굴삭기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 암 실린더 핀 브라켓에서의 최대 높이는, 제 1 암 실린더 핀에 인접한 최대 높이와 제 2 암 실린더 핀에 인접한 최대 높이 중에서 더 높은 곳으로 산출되는 것을 특징으로 하는 굴삭기.
  11. 굴삭기의 높이 제한 알람부가 활성화되는 단계;
    이후, 제한 높이 및 경고 높이가 설정되는 단계;
    이후, 제어부가 붐, 암 및 버켓의 각 높이를 검출하는 단계;
    이후, 상기 제어부가 붐, 암 또는 버켓의 높이가 경고 영역에 위치하는지를 판단하는 단계; 및
    상기 붐, 암 또는 버켓의 높이가 상기 경고 영역에 위치하는 것으로 판단된 경우, 상기 제어부는 디스플레이에 제 1 경고 신호를 출력하는 단계;를 포함하는, 굴삭기 제어 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어부가 디스플레이에 제 1 경고 신호를 출력하는 단계 이후에,
    상기 제어부가 붐, 암 또는 버켓의 높이가 제한 높이에 근접하는지를 판단하는 단계;를 더 포함하는, 굴삭기 제어 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 붐, 암 또는 버켓의 높이가 상기 제한 높이에 근접하는 것으로 판단된 경우, 상기 제어부는 디스플레이에 제 2 경고 신호를 출력하고,
    상기 제 2 경고 신호에 따른 경고 영상 또는 경고 음성은, 상기 제 1 경고 신호에 따른 경고 영상 또는 경고 음성과 다른, 굴삭기 제어 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어부가 붐, 암 및 버켓의 각 높이를 검출하는 단계에서,
    상기 제어부는 굴삭기의 붐 실린더 핀 브라켓에서의 최대 높이, 암 실린더 핀 브라켓에서의 최대 높이, 버켓 링크에서의 최대 높이, 버켓 백 및 버켓 팁의 높이를 검출하는, 굴삭기 제어 방법.
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