WO2011074783A2 - 건설기계의 작업기 위치제어장치 및 작업기 위치제어방법 - Google Patents

건설기계의 작업기 위치제어장치 및 작업기 위치제어방법 Download PDF

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    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/431—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like
    • E02F3/434—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like providing automatic sequences of movements, e.g. automatic dumping or loading, automatic return-to-dig
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    • E02F9/14—Booms only for booms with cable suspension arrangements; Cable suspensions

Definitions

  • the present invention relates to a construction machine such as a wheel loader, and more particularly, to a work machine position control device and a work machine position control method of a construction machine for controlling the position of a work machine such as a boom or a bucket.
  • Construction machinery such as wheel loaders are widely used to carry or unload soil. More specifically, the wheel loader raises the boom in a position close to a vehicle such as a truck and dumps a bucket containing soil sand to load the soil into the vehicle. Thereafter, the bucket is crowded to a horizontal position and then the boom is lowered to fill the bucket with soil. This operation is repeated a number of times until the soil is filled in the vehicle. Therefore, the wheel loader driver must repeatedly perform the operation of raising and lowering the bucket to the vehicle.
  • the bucket lever and the boom lever are operated to perform the repetitive operation more easily, the bucket lever and the boom lever are operated by an electromagnet, and when the bucket and the boom reach a fixed position, the bucket lever And a position control system for automatically returning the bucket and the boom to a specific position by returning the boom lever to its original position.
  • the position control system as described above must first operate the bucket lever to reach the bucket at a specific position, and then operate the boom lever to move the boom to a specific position. That is, the position control system has a problem in that the operation speed is lowered because the bucket lever and the boom lever must be operated separately, and the boom is moved to a specific position only after the bucket is moved to a specific position. .
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned point, and provides a work machine position control device and a work machine position control method of a construction machine that can reduce manufacturing costs, improve operability, and improve work speed.
  • the purpose is.
  • Work machine position control device for a construction machine for achieving the above object is a boom drive unit 21 for driving the boom 20; A bucket drive unit 31 for driving the bucket 30; A work machine operation unit 40 for generating an operation signal for driving the boom driving unit 21 and the bucket driving unit 31; A kick down switch 50 for generating a kick down signal for lowering the gear stage; And a kick down signal is generated from the kick down switch 50 and an operation signal is generated from the work machine control unit 40.
  • the boom driving unit moves the boom 20 and the bucket 30 to a predetermined position. 21 and the control unit 80 for outputting a control signal to the bucket drive unit (31).
  • the operation signal of the work machine operation unit 40 for moving the boom 20 and the bucket 30 to the predetermined position is a boom down signal.
  • the controller 80 outputs the kick down signal to the transmission control unit 51. To lower the gear stage.
  • the work machine position control device is a boom attitude sensor 60 for detecting the attitude of the boom 20; And a bucket attitude sensor 70 for detecting a posture of the bucket 30, wherein the controller 80 receives the kick down signal and the boom down signal, and the boom attitude sensor 60. ) And the boom driving unit 21 until a signal output from each of the bucket attitude sensor 70 is equal to a signal for the attitude of the boom 20 and the bucket 30 corresponding to the preset position. ) And the bucket drive unit 31.
  • the work machine operation unit 40 includes a boom operation unit 41 for generating an operation signal for driving the boom 20; And a bucket operation unit 42 for generating an operation signal for driving the bucket 30, wherein the kick down switch 50 is provided at the boom operation unit 41, and the predetermined position is the bucket (
  • the bottom surface of 30 is the position of the bucket 30 which is horizontal to the ground, and the bottom surface of the bucket 30 is the position of the boom 20 adjacent to the ground.
  • the object as described above is a method for controlling the position of the work machine of the construction machine for controlling the position of the boom 20 and the bucket 30, a) when the kick down signal is input, determining whether the boom down signal is input ; b) outputting the kick down signal to the transmission control unit if the boom down signal is not input as a result of the determination of step a); And c) moving the boom 20 and the bucket 30 to a predetermined position without outputting the kick down signal to the transmission control unit if the boom down signal is input as a result of the determination of step a). It can also be achieved by a work machine position control method of a construction machine comprising a.
  • the boom and the bucket can be automatically moved to the preset position by the operation signal of the kick-down switch and the work machine control unit, and not only a conventional system using an electromagnet can be omitted but also a separate It is not necessary to have a switch of to minimize the manufacturing cost of the construction machinery.
  • the boom and the bucket can be moved at the same time, thereby reducing the time for moving the boom and the bucket to a predetermined position, thereby improving the working speed of the construction machine.
  • the boom down signal as a signal for automatically moving the work machine to the preset position together with the kick down signal, the operator can easily recognize and use the automatic moving signal, thereby improving the operability of the construction machine. do.
  • the kick down switch and the boom operation unit can be operated with one hand, thereby further improving the operability of the construction machine.
  • FIG. 1 is a side view schematically showing a construction machine to which an embodiment of the present invention is applied;
  • FIG. 2 is a hydraulic circuit diagram schematically showing a work machine position control device for a construction machine according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a control block diagram of the work machine position control apparatus shown in FIG.
  • FIG. 4 is a view schematically showing a kick down switch and a boom operation unit of the work machine position control device shown in FIG. 2;
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a work machine position control method of a construction machine according to an embodiment of the present invention.
  • the work machine 20, 30 includes a boom 20 and a bucket (30).
  • the boom 20 is rotatably installed in the main body in the up and down direction
  • the bucket 30 is rotatably installed in the up and down direction on the boom 20.
  • Such a construction machine moves to the position near to a conveying means in the attitude
  • the bucket 30 is dumped through the B state to the C state, and the earth and sand contained in the bucket 30 is loaded on the conveying means.
  • the boom 20 and the bucket 30 are moved to a predetermined position such as D.
  • the bucket 30 is dumped as shown in C and the boom 20 is raised, and the bucket 30 is horizontal as shown in D and the boom 20 is automatically lowered (set position). It relates to a work machine position control device and a work machine position control method that can be moved quickly and easily.
  • a work machine position control apparatus for a construction machine includes a boom driving unit 21 for driving the boom 20 and a bucket for driving the bucket 30.
  • the boom driving unit 21 is for driving the boom 20, and the boom control valve 22 for controlling the flow direction of the hydraulic oil discharged from the pump 10, and the boom control valve 22 It includes a boom cylinder 23 which is supplied and driven by the operating oil controlled in the flow direction.
  • the boom control valve 22 is converted according to the electrical signals transmitted from the control unit 80 to the signal applying unit on both sides to expand or stop the boom cylinder 23.
  • the boom driving unit 21 includes the boom control valve 22 and the boom cylinder 23.
  • the boom driving unit 21 may be configured by the control signal of the control unit 80. If 20) can be driven, various driving means such as an electric motor can be used.
  • the bucket drive unit 31 is for driving the bucket 30, and the bucket control valve 32 for controlling the flow direction of the hydraulic oil discharged from the pump 10, and the bucket control valve 32 It includes a bucket cylinder 33 which is supplied and driven by the hydraulic fluid controlled by the flow direction.
  • the bucket control valve 32 is converted according to the electrical signals transmitted from the control unit 80 to the signal applying unit on both sides to expand or stop the bucket cylinder 33.
  • the bucket drive unit 31 is configured by the bucket control valve 32 and the bucket cylinder 33, but the bucket drive unit 31 is a bucket (by the control signal of the control unit 80) If it can drive 30, various driving means such as an electric motor can be used.
  • the work machine operation unit 40 includes a boom operation unit 41 for generating an operation signal for driving the boom 20 and a bucket operation unit 42 for generating an operation signal for driving the bucket 30. .
  • the operation signals generated from the boom operation unit 41 and the bucket operation unit 42 are output to the control unit 80. Then, the controller 80 applies an electrical signal to the bucket control valve 32 and the boom control valve 22 in accordance with the operation signal.
  • the kick down switch 50 is for generating an automatic return signal of the work machine 20 and 30 together with the signal generated from the work machine control unit 40.
  • This kick down switch 50 is generally used when the construction machine moves forward to fill the bucket 30 in the D position of FIG. When the construction machine is advancing to fill the bucket 30 to fill the soil, running resistance is generated by the bucket 30, so that the running speed or power of the construction machine is inevitably lower than that required by the driver. When 50) is operated, the transmission is adjusted to secure driving power.
  • the controller 80 controls the boom 20 and the bucket 30 of FIG. 1. Move to state D. A detailed control process thereof will be described later.
  • the kick down switch 50 is provided in the boom operating unit 41, as shown in FIG. In this way, by using the boom down signal of the kick down switch 50 and the boom operation unit 41 as the automatic return signal of the work machine 20, 30, it is not necessary to add a separate switch as well as using an existing electromagnet. The system can be omitted. As a result, the number of parts can be minimized, thereby reducing the manufacturing cost of construction machinery.
  • the kick down switch 50 is to increase the flow rate of the pump 10 by lowering the gear stage to increase the rotational speed of the engine. Therefore, while the signal transmitted from the kick down switch 50 is conventionally input directly to the transmission control unit 51, in the present embodiment, the kick down signal of the kick down switch 50 is controlled by the control unit. 80). Then, the controller 80 determines whether the input kick down signal is an automatic return signal or a signal for lowering the gear stage, and if it is determined that the signal is for lowering the gear stage, the controller 80 transmits the kick down signal to the transmission control unit 51. To be sent).
  • the control unit 80 is the boom control valve 22 and the bucket in accordance with the signal input from the work machine control unit 40, the kick-down switch 50, the bucket attitude sensor 70 and the boom attitude sensor 60 It is for controlling the control valve 32 and the transmission control unit 51. Such a control process of the controller 80 will be described in detail in the description section 'Worker position control method' described below.
  • the boom attitude sensor 60 is for detecting the attitude of the boom 20, and for detecting an angle sensor for measuring the rotation angle of the boom 20 with respect to the main body or the displacement of the boom cylinder 23.
  • a displacement sensor or a gyro sensor may be used.
  • Information about the position or attitude of the boom 20 detected by the boom attitude sensor 60 is output to the controller 80.
  • the bucket position sensor 70 is for detecting the attitude of the bucket 30, the angle sensor for measuring the angle of rotation of the bucket 30 with respect to the boom 20, the displacement of the bucket cylinder 33 A displacement sensor or a gyro sensor for detecting the same may be used. Information about the position or attitude of the bucket 30 detected by the bucket attitude sensor 70 is output to the controller 80.
  • the worker first dumps the bucket 30 in a C state, and the earth and sand are all moved to the transport means.
  • the boom 20 and the bucket 30 In this state, in order to fill the soil to the bucket 30 again, the boom 20 and the bucket 30 must be moved to the same state as D. This movement is performed by the following process.
  • the kick down signal is input to the controller 80 (S100). Then, the controller 80 determines whether a boom down signal is input (S110). If the operator presses only the kick down switch 50 but does not generate a boom down signal, the controller 80 outputs the input kick down signal to the transmission control unit 51 (S120). Then, the transmission control unit 51 transmits a command for lowering the gear stage to the transmission (not shown) to lower the gear stage. As a result, the rotational speed of the engine is increased to increase the discharge flow rate of the pump 10.
  • the controller 80 determines that the automatic return signal moves to the preset position (D position).
  • the control signal is output to the bucket control valve 32 and the boom control valve 22 so that the bucket 30 and the boom 20 are moved to the predetermined positions (S130).
  • the bucket control valve 32 is converted to one side, the hydraulic oil passing through the bucket control valve 32 shrinks the bucket cylinder 33, thereby crowding the bucket (30).
  • the boom control valve 22 is also converted to one side and the hydraulic oil passing through the boom control valve 22 contracts the boom cylinder 23, the boom 20 is lowered.
  • a signal for the position or attitude of the bucket 30 detected by the bucket attitude sensor 70 and the boom attitude sensor 60 The signal about the position or attitude of the boom 20 detected by the input to the controller 80. Then, from the signals input from the bucket attitude sensor 70 and the boom attitude sensor 60, the controller 80 determines whether the positions of the bucket 30 and the boom 20 are the same as the preset positions. If the determination result is the same, the control signal is output to the bucket control valve 32 and the boom control valve 22 to convert the bucket control valve 32 and the boom control valve 22 into a neutral state. . As a result, the driving of the bucket 30 and the boom 20 is stopped in the state D of FIG. 1.
  • the bucket stops in a posture in which the bottom thereof is arranged side by side with the ground, so that the construction equipment for filling the soil to the bucket 30 can be immediately advanced.
  • the boom 20 and the bucket 30 are automatically driven to the position just before the excavation using the kick down switch 50 and the boom operation unit 41.
  • the present invention is not limited thereto, and a separate operation device (not shown) may be provided in the cab to replace the above-described operation of the kick down switch 50, or the kick down switch 50 and the boom operation unit.
  • the operation of (41) can be substituted. If the manipulator replaces the kick down switch 50, the kick down switch 50 is used only for adjustment of the transmission, and when the manipulator is used in conjunction with the boom manipulator 41, The bucket will run.
  • the boom and the bucket can be driven only by the operation of the operation device, in this case, of course belongs to the scope of the present invention.
  • the present invention can be applied to a variety of construction machinery having a boom or a bucket, as well as construction machinery such as excavators and wheel loaders.

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Abstract

본 발명에 따른 건설기계의 작업기 위치제어장치는 붐(20)을 구동시키기 위한 붐 구동유닛(21); 버켓(30)을 구동시키기 위한 버켓 구동유닛(31); 상기 붐 구동유닛(21) 및 상기 버켓 구동유닛(31)을 구동시키기 위한 조작신호를 발생시키는 작업기 조작부(40); 기어단수를 낮추기 위한 킥 다운 신호를 발생시키는 킥 다운 스위치(50); 및 상기 킥 다운 스위치(50)로부터 킥 다운 신호가 발생하고 상기 작업기 조작부(40)로부터 조작 신호가 발생하면, 상기 붐(20)과 상기 버켓(30)이 기설정된 위치로 이동하도록 상기 붐 구동유닛(21) 및 상기 버켓 구동유닛(31)에 제어신호를 출력하는 제어부(80)를 포함한다.

Description

건설기계의 작업기 위치제어장치 및 작업기 위치제어방법
본 발명은 휠로더와 같은 건설기계에 관한 것으로서, 특히 붐이나 버켓과 같은 작업기의 위치를 제어하기 위한 건설기계의 작업기 위치제어장치 및 작업기 위치제어방법에 관한 것이다.
휠로더와 같은 건설기계는 토사를 운반하거나 상차하는 작업에 많이 이용되고 있다. 보다 구체적으로, 휠로더는 트럭과 같은 운반수단에 근접한 위치에서 붐을 상승시키고 토사가 담긴 버켓을 덤프(dump)시켜 토사를 운반수단에 적재한다. 그런 후에, 버켓을 수평위치로 크라우드(crowd)시킨 후 붐을 하강하여 버켓에 토사를 채우는 작업을 수행한다. 이와 같은 작업은 토사가 운반수단에 채워질 때까지 다수회 반복된다. 따라서, 휠로더 운전자는 버켓을 운반수단에 상승 및 하강시키는 조작을 반복적으로 수행해야 한다.
최근에는 이와 같이 반복 작업을 보다 용이하게 수행할 수 있도록 버켓 레버와 붐 레버를 조작하면 전자석에 의해 버켓 레버와 붐 레버가 조작된 상태를 유지하고, 버켓 및 붐이 일정한 위치에 도달하면 상기 버켓 레버 및 붐 레버를 원위치로 복귀시켜 상기 버켓 및 붐을 특정 위치로 자동 이동시키는 위치제어시스템이 이용되고 있다.
그러나 전술한 바와 같은 위치제어시스템은 버켓 레버를 먼저 조작하여 버켓이 특정 위치에 도달하도록 한 후에, 상기 붐 레버를 조작하여 붐을 특정위치로 이동시켜야 한다. 즉, 상기 위치제어시스템은 버켓 레버와 붐 레버를 개별적으로 조작해야 하기 때문에 조작성이 저하될 뿐만 아니라 버켓을 특정위치로 이동시킨 후에야 붐을 특정위치로 이동시켜야 하기 때문에 작업의 신속성이 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 버켓 레버와 붐 레버를 조작된 상태로 유지하기 위해 전자석 시스템이 이용되어야 하기 때문에 건설기계의 제조원가가 상승하는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 제조원가를 줄일 수 있고 조작성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 작업 속도를 향상시킬 수 있는 건설기계의 작업기 위치제어장치 및 작업기 위치제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 건설기계의 작업기 위치제어장치는 붐(20)을 구동시키기 위한 붐 구동유닛(21); 버켓(30)을 구동시키기 위한 버켓 구동유닛(31); 상기 붐 구동유닛(21) 및 상기 버켓 구동유닛(31)을 구동시키기 위한 조작신호를 발생시키는 작업기 조작부(40); 기어단수를 낮추기 위한 킥 다운 신호를 발생시키는 킥 다운 스위치(50); 및 상기 킥 다운 스위치(50)로부터 킥 다운 신호가 발생하고 상기 작업기 조작부(40)로부터 조작 신호가 발생하면, 상기 붐(20)과 상기 버켓(30)이 기설정된 위치로 이동하도록 상기 붐 구동유닛(21) 및 상기 버켓 구동유닛(31)에 제어신호를 출력하는 제어부(80)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 붐(20)과 버켓(30)을 상기 기설정된 위치로 이동시키기 위한 상기 작업기 조작부(40)의 조작 신호는 붐 다운 신호이다.
또한, 상기 킥 다운 스위치(50)로부터 킥 다운 신호가 발생하고 상기 작업기 조작부(40)로부터 붐 다운 신호가 발생하지 않으면, 상기 제어부(80)는 상기 킥 다운 신호를 트랜스미션 제어유닛(51)에 출력하여 기어단수를 낮춘다.
한편, 상기 작업기 위치제어장치는 상기 붐(20)의 자세를 감지하기 위한 붐 자세감지센서(60); 및 상기 버켓(30)의 자세를 감지하기 위한 버켓 자세감지센서(70)를 더 포함하며, 상기 제어부(80)는 상기 킥 다운 신호와 상기 붐 다운 신호가 입력되면, 상기 붐 자세감지센서(60) 및 상기 버켓 자세감지센서(70) 각각으로부터 출력되는 신호가 상기 기설정된 위치에 대응하는 상기 붐(20) 및 상기 버켓(30)의 자세에 대한 신호와 동일할 때까지 상기 붐 구동유닛(21)과 상기 버켓 구동유닛(31)을 구동시킨다.
또한, 상기 작업기 조작부(40)는 상기 붐(20)을 구동시키기 위한 조작신호를 발생시키는 붐 조작부(41); 및 상기 버켓(30)을 구동시키기 위한 조작신호를 발생시키는 버켓 조작부(42)를 포함하고, 상기 킥 다운 스위치(50)는 상기 붐 조작부(41)에 마련되며, 상기 기설정된 위치는 상기 버켓(30)의 바닥면이 지면과 수평한 상기 버켓(30)의 위치와, 상기 버켓(30)의 바닥면이 지면에 인접한 상기 붐(20)의 위치이다.
한편, 전술한 바와 같은 목적은 붐(20) 및 버켓(30)의 위치를 제어하기 위한 건설기계의 작업기 위치제어방법으로서, a) 킥 다운 신호가 입력되면, 붐 다운 신호가 입력되었는지 판단하는 단계; b) 상기 a) 단계의 판단 결과, 상기 붐 다운 신호가 입력되지 않았으면, 상기 킥 다운 신호를 트랜스미션 제어유닛에 출력하는 단계; 및 c) 상기 a) 단계의 판단결과, 상기 붐 다운 신호가 입력되었으면, 상기 킥 다운 신호를 트랜스미션 제어유닛에 출력하지 않고 상기 붐(20) 및 상기 버켓(30)을 기설정된 위치로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 작업기 위치제어방법에 의해서도 달성될 수 있다.
전술한 바와 같은 과제 해결 수단에 의하면, 킥 다운 스위치와 작업기 조작부의 조작신호에 의해 붐 및 버켓을 기설정된 위치로 자동으로 이동시킬 수 있어, 기존의 전자석을 이용한 시스템을 생략할 수 있을 뿐만 아니라 별도의 스위치를 구비하지 않아도 되어 건설기계의 제조원가를 최소화할 수 있게 된다.
특히, 붐과 버켓을 동시에 이동시킬 수 있어, 붐과 버켓을 기설정된 위치로 이동시키기 위한 시간을 줄일 수 있고, 이에 의해 건설기계의 작업 속도를 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 킥 다운 신호와 함께 붐 다운 신호를 작업기를 기설정된 위치로 자동 이동시키기 위한 신호로 사용함으로써, 작업자가 자동 이동 신호를 쉽게 인식하여 사용할 수 있고, 이에 의해 건설기계의 조작성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 킥 다운 스위치를 붐 조작부에 마련함으로써, 한 손으로 킥 다운 스위치와 붐 조작부를 조작할 수 있고, 이에 의해 건설기계의 조작성을 한층 더 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예가 적용된 건설기계를 개략적으로 나타낸 측면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 작업기 위치제어장치를 개략적으로 나타낸 유압 회로도,
도 3은 도 2에 도시된 작업기 위치제어장치의 제어 블록도,
도 4는 도 2에 도시된 작업기 위치제어장치의 킥 다운 스위치와 붐 조작부를 개략적으로 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 작업기 위치제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 작업기 위치제어장치 및 작업기 위치제어방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 작업기(20)(30)의 위치를 제어하기 위한 것으로서, 상기 작업기(20)(30)는 붐(20)과 버켓(30)을 포함한다. 상기 붐(20)은 본체에 상하 방향으로 회동 가능하게 설치되며, 버켓(30)은 붐(20)에 상하 방향으로 회동 가능하게 설치된다. 이와 같은 건설기계는, 도 1의 A와 같은 붐(20) 및 버켓(30)의 자세로 운반 수단에 근접한 위치로 이동한다. 그런 후에, 버켓(30)을 B상태를 거쳐 C상태로 덤프시켜 버켓(30)에 담긴 토사를 운반수단에 적재한다. 버켓(30)의 토사가 운반수단에 실려 버켓(30)이 빈 상태가 되면, D와 같은 기설정된 위치로 붐(20) 및 버켓(30)을 이동시킨다. D와 같은 상태는 버켓(30)의 바닥면이 지면과 수평한 상태이고, 버켓(30)의 바닥면이 지면에 매우 근접된 상태이다. D와 같은 상태로 버켓(30) 및 붐(20)이 이동하면, 건설기계를 전방으로 주행시켜 버켓(30)이 다시 토사를 채울 수 있게 된다.
본 실시예에서는 C와 같이 버켓(30)이 덤프되고 붐(20)이 상승된 상태에서, D와 같이 버켓(30)이 수평이고 붐(20)이 하강된 상태(기설정된 위치)로 자동으로 신속하고 용이하게 이동시킬 수 있는 작업기 위치제어장치 및 작업기 위치제어방법에 관한 것이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 작업기 위치제어장치는 붐(20)을 구동시키기 위한 붐 구동유닛(21)과, 버켓(30)을 구동시키기 위한 버켓 구동유닛(31)과, 상기 붐 구동유닛(21) 및 상기 버켓 구동유닛(31)을 구동시키기 위한 조작신호를 발생시키는 작업기 조작부(40)와, 킥 다운 스위치(50)와, 제어부(80)와, 붐 자세감지센서(60)와, 버켓 자세감지센서(70)를 포함한다.
상기 붐 구동유닛(21)은 상기 붐(20)을 구동시키기 위한 것으로서, 펌프(10)로부터 토출되는 작동유의 흐름 방향을 제어하기 위한 붐 제어밸브(22)와, 상기 붐 제어밸브(22)에 의해 흐름 방향이 제어된 작동유가 공급되어 구동되는 붐 실린더(23)를 포함한다. 상기 붐 제어밸브(22)는 제어부(80)로부터 양측의 신호인가부에 전달되는 전기신호에 따라 변환되어 상기 붐 실린더(23)를 신축시키거나 정지시키게 된다. 본 실시예에서는 상기 붐 구동유닛(21)이 붐 제어밸브(22)와 붐 실린더(23)로 구성되는 것을 예시하였으나, 상기 붐 구동유닛(21)은 제어부(80)의 제어신호에 의해 붐(20)을 구동시킬 수 있으면, 전기 모터 등 다양한 구동수단이 이용될 수 있다.
상기 버켓 구동유닛(31)은 상기 버켓(30)을 구동시키기 위한 것으로서, 펌프(10)로부터 토출되는 작동유의 흐름 방향을 제어하기 위한 버켓 제어밸브(32)와, 상기 버켓 제어밸브(32)에 의해 흐름 방향이 제어된 작동유가 공급되어 구동되는 버켓 실린더(33)를 포함한다. 상기 버켓 제어밸브(32)는 제어부(80)로부터 양측의 신호인가부에 전달되는 전기신호에 따라 변환되어 상기 버켓 실린더(33)를 신축시키거나 정지시키게 된다. 본 실시예에서는 상기 버켓 구동유닛(31)이 버켓 제어밸브(32)와 버켓 실린더(33)로 구성되는 것을 예시하였으나, 상기 버켓 구동유닛(31)은 제어부(80)의 제어신호에 의해 버켓(30)을 구동시킬 수 있으면, 전기 모터 등 다양한 구동수단이 이용될 수 있다.
상기 작업기 조작부(40)는 상기 붐(20)을 구동시키기 위한 조작신호를 발생시키는 붐 조작부(41)와, 상기 버켓(30)을 구동시키기 위한 조작신호를 발생시키는 버켓 조작부(42)를 포함한다. 상기 붐 조작부(41)와 상기 버켓 조작부(42)로부터 발생한 조작신호는 상기 제어부(80)로 출력된다. 그러면, 상기 제어부(80)는 상기 조작신호에 따라 상기 버켓 제어밸브(32)와 붐 제어밸브(22)에 전기신호를 인가한다.
상기 킥 다운 스위치(50)는 상기 작업기 조작부(40)로부터 발생하는 신호와 함께 작업기(20)(30)의 자동 복귀 신호를 발생시키기 위한 것이다. 이러한 킥 다운 스위치(50)은 도 1의 D 자세에서 버켓(30)에 토사를 채우기 위해 건설기계가 전진을 할 때 사용되는 것이 일반적이다. 건설기계가 버켓(30)에 토사를 채우기 위해 전진하는 경우, 버켓(30)에 의해 주행 저항이 발생되어 건설기계의 주행속도 또는 파워가 운전자가 요구하는 것보다 낮을 수 밖에 없는데, 킥 다운 스위치(50)가 조작되면 트랜스 미션이 조정되어 주행파워를 확보하게 된다.
상기 킥 다운 스위치(50)로부터 온(ON) 신호가 발생하고 상기 붐 조작부(41)로부터 붐 다운 신호가 발생하면, 상기 제어부(80)는 상기 붐(20) 및 버켓(30)을 도 1의 D 상태로 이동시킨다. 이에 대한 상세한 제어과정은 후술한다.상기 킥 다운 스위치(50)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 붐 조작부(41)에 마련된다. 이와 같이, 킥 다운 스위치(50)와 붐 조작부(41)의 붐 다운 신호를 작업기(20)(30)의 자동 복귀 신호로 이용함으로써, 별도의 스위치를 부가시키지 않아도 될 뿐만 아니라 기존의 전자석을 이용한 시스템을 생략할 수 있게 된다. 이에 의해 부품수를 최소화할 수 있어 건설기계의 제조원가를 절감할 수 있게 된다.
상기 킥 다운 스위치(50)는 기어단수를 낮춰 엔진의 회전속도를 증가시킴으로써, 상기 펌프(10)의 유량을 증가시키기 위한 것이다. 따라서, 종래에는 상기 킥 다운 스위치(50)로부터 전달되는 신호는 트랜스미션 제어유닛(Transmission Conrol Unit, 51)에 직접 입력되었으나, 본 실시예에서는 상기 킥 다운 스위치(50)의 킥 다운 신호는 상기 제어부(80)로 전달된다. 그러면, 상기 제어부(80)는 입력된 킥 다운 신호가 자동 복귀 신호인지 아니면 기어 단수를 낮추기 위한 신호인지를 판단하고, 기어단수를 낮추기 위한 신호라고 판단되면 상기 킥 다운 신호를 상기 트랜스미션 제어유닛(51)에 전송한다.
상기 제어부(80)는 상기 작업기 조작부(40)와 킥 다운 스위치(50)와 버켓 자세감지센서(70) 및 붐 자세감지센서(60)로부터 입력되는 신호에 따라 상기 붐 제어밸브(22)와 버켓 제어밸브(32)와 트랜스미션 제어유닛(51)을 제어하기 위한 것이다. 이와 같은 제어부(80)의 제어 수행 과정에 대해서는 후술한 '작업기 위치제어방법' 설명란에서 상세히 설명한다.
상기 붐 자세감지센서(60)는 상기 붐(20)의 자세를 감지하기 위한 것으로서, 본체에 대한 상기 붐(20)의 회전각도를 측정하기 위한 각도센서나, 붐 실린더(23)의 변위를 감지하는 변위감지센서 또는 자이로센서 등이 이용될 수 있다. 상기 붐 자세감지센서(60)로부터 감지된 상기 붐(20)의 위치 또는 자세에 대한 정보는 상기 제어부(80)로 출력된다.
상기 버켓 자세감지센서(70)는 상기 버켓(30)의 자세를 감지하기 위한 것으로서, 붐(20)에 대한 버켓(30)의 회전각도를 측정하기 위한 각도센서나, 버켓 실린더(33)의 변위를 감지하는 변위감지센서 또는 자이로센서 등이 이용될 수 있다. 상기 버켓 자세감지센서(70)로부터 감지된 상기 버켓(30)의 위치 또는 자세에 대한 정보는 상기 제어부(80)로 출력된다.
이하, 전술한 바와 같은 구성을 가지는 건설기계의 위치제어방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 우선 작업자는 버켓(30)을 C상태로 덤프시켜 토사가 운반수단으로 모두 이동한 상태이다. 이와 같은 상태에서 다시 버켓(30)에 토사를 채우기 위해서는 D와 같은 상태로 붐(20) 및 버켓(30)을 이동시켜야 한다. 이와 같은 이동은 다음과 같은 과정에 의해 이루어진다.
우선, 작업자가 킥 다운 스위치(50)를 누르면, 킥 다운 신호가 제어부(80)로 입력된다(S100). 그러면, 제어부(80)는 붐 다운 신호가 입력되었는지를 판단한다(S110). 만약 작업자가 킥 다운 스위치(50)만 눌렀으나 붐 다운 신호를 발생시키지 않았다면, 제어부(80)는 입력된 킥 다운 신호를 트랜스미션 제어유닛(51)으로 출력한다(S120). 그러면, 트랜스미션 제어유닛(51)은 트랜스미션(미도시)에 기어단수를 낮추는 지령을 전송하여 기어단수를 낮춘다. 이에 의해 엔진의 회전속도가 상승하여 펌프(10)의 토출유량이 증가하게 된다.
반면, 작업자가 킥 다운 스위치(50)를 누름과 동시에 붐 조작부(41)를 조작하여 붐 다운 신호를 발생시키면, 제어부(80)는 기설정 위치(D위치)로 이동하는 자동 복귀 신호로 판단하고, 버켓(30)과 붐(20)이 기설정된 위치로 이동되도록 상기 버켓 제어밸브(32)와 붐 제어밸브(22)에 제어신호를 출력한다(S130).
그러면, 상기 버켓 제어밸브(32)는 일측으로 변환되어 상기 버켓 제어밸브(32)를 통과한 작동유가 상기 버켓 실린더(33)를 수축시키고, 이에 의해 상기 버켓(30)이 크라우드된다. 또한, 상기 붐 제어밸브(22)도 일측으로 변환되어 상기 붐 제어밸브(22)를 통과한 작동유는 상기 붐 실린더(23)를 수축시키고, 상기 붐(20)이 하강한다.
한편, 상기 버켓(30)과 붐(20)이 구동되면, 상기 버켓 자세감지센서(70)에 의해 감지된 상기 버켓(30)의 위치 또는 자세에 대한 신호와, 상기 붐 자세감지센서(60)에 의해 감지된 상기 붐(20)의 위치 또는 자세에 대한 신호가 제어부(80)로 입력된다. 그러면, 상기 버켓 자세감지센서(70)와 상기 붐 자세감지센서(60)로부터 입력된 신호로부터 상기 제어부(80)는 상기 버켓(30)과 상기 붐(20)의 위치가 기설정된 위치와 동일한지를 판단하고, 판단결과, 동일하면 상기 버켓 제어밸브(32)와 상기 붐 제어밸브(22)에 제어신호를 출력하여 상기 버켓 제어밸브(32)와 상기 붐 제어밸브(22)를 중립 상태로 변환시킨다. 이에 의해 상기 버켓(30)과 상기 붐(20)의 구동이 도 1의 D 상태에서 정지하게 된다.
이 경우, 버켓은 그 밑면이 지면과 나란하게 배치되는 자세로 정지함으로써, 곧바로 토사를 버켓(30)에 채우기 위한 건설장비의 전진이 가능한 것이 바람직하다.
이와 같이, 기존의 킥 다운 스위치와 붐 조작부의 조작신호를 이용하여 자동으로 기설정된 위치로 작업기를 이동시킴으로써, 별도의 스위치가 부가되지 않아도 되고, 기존의 전자석을 이용한 시스템을 생략할 수 있어 제조원가를 획기적으로 줄일 수 있게 된다.
또한, 기존에는 버켓 조작부와 붐 조작부 각각을 순차적으로 조작해야 했기 때문에 버켓의 이동이 완료된 후에 붐이 이동되어 작업기를 기설정된 위치로 이동시키는데 많은 시간이 소요되었으나, 본 실시예에서는 킥 다운 스위치와 붐 조작부를 조작하면 버켓과 붐이 동시에 기설정된 위치로 이동하도록 구동됨으로써, 작업기를 신속하게 이동시킬 수 있게 되고, 이에 의해 작업 속도를 향상시킬 수 있게 된다.
　 이상에서는 킥 다운 스위치(50) 및 붐 조작부(41)를 이용하여 붐(20)과 버켓(30)이 자동으로 굴삭 직전 자세로 구동되는 것을 설명하였다. 하지만 본 발명은 꼭 이에 한정되는 것은 아니고, 별도의 조작장치(미도시)를 운전실 내에 마련하여 상술된 킥 다운 스위치(50)의 조작을 대신할 수 있도록 하거나, 킥 다운 스위치(50) 및 붐 조작부(41)의 조작을 대신할 수 있다. 해당 조작장치가 킥 다운 스위치(50)를 대신하는 경우, 킥 다운 스위치(50)는 트랜스 미션의 조정에만 사용되고, 해당 조작장치가 붐 조작부(41)과 함께 사용되는 경우 앞서 설명된 자세로 붐과 버켓이 구동될 것이다. 아울러, 해당 조작장치의 조작만으로도 붐과 버켓이 구동될 수 있도록 할 수 있으며, 이 경우에도 본 발명의 권리범위에 속함은 물론이다. 하지만, 별도의 조작장치를 운전실 내부의 다른 위치에 별치하거나, 붐 레버 상부에 킥 다운 스위치와 별도로 설치할 경우, 운전자의 조작의 연속성을 방해할 수 있는 여지가 있을 수도 있다. 따라서, 붐 조작부 상면에 마련된 킥 다운 스위치를 사용할 경우 킥 다운 스위치와 붐 조작부를 한 손으로 조작할 수 있어, 건설기계의 조작성을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명은 굴삭기나 휠로더 등과 같은 건설기계는 물론 붐이나 버켓 등을 구비한 다양한 건설기계에 적용될 수 있다.

Claims (9)

  1. 붐(20)을 구동시키기 위한 붐 구동유닛(21);
    버켓(30)을 구동시키기 위한 버켓 구동유닛(31);
    상기 붐 구동유닛(21) 및 상기 버켓 구동유닛(31)을 구동시키기 위한 조작신호를 발생시키는 작업기 조작부(40);
    기어단수를 낮추기 위한 킥 다운 신호를 발생시키는 킥 다운 스위치(50); 및
    상기 킥 다운 스위치(50)로부터 킥 다운 신호가 발생하고 상기 작업기 조작부(40)로부터 조작 신호가 발생하면, 상기 붐(20)과 상기 버켓(30)이 기설정된 위치로 이동하도록 상기 붐 구동유닛(21) 및 상기 버켓 구동유닛(31)에 제어신호를 출력하는 제어부(80)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 작업기 위치제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 붐(20)과 버켓(30)을 상기 기설정된 위치로 이동시키기 위한 상기 작업기 조작부(40)의 조작 신호는 붐 다운 신호인 것을 특징으로 하는 건설기계의 작업기 위치제어장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 킥 다운 스위치(50)로부터 킥 다운 신호가 발생하고 상기 작업기 조작부(40)로부터 붐 다운 신호가 발생하지 않으면, 상기 제어부(80)는 상기 킥 다운 신호를 트랜스미션 제어유닛(51)에 출력하여 기어단수를 낮추는 것을 특징으로 하는 건설기계의 작업기 위치제어장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 붐(20)의 자세를 감지하기 위한 붐 자세감지센서(60); 및
    상기 버켓(30)의 자세를 감지하기 위한 버켓 자세감지센서(70)를 포함하며,
    상기 제어부(80)는,
    상기 킥 다운 신호와 상기 붐 다운 신호가 입력되면, 상기 붐 자세감지센서(60) 및 상기 버켓 자세감지센서(70) 각각으로부터 출력되는 신호가 상기 기설정된 위치에 대응하는 상기 붐(20) 및 상기 버켓(30)의 자세에 대한 신호와 동일할 때까지 상기 붐 구동유닛(21)과 상기 버켓 구동유닛(31)을 구동시키는 것을 특징으로 하는 건설기계의 작업기 위치제어장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 작업기 조작부(40)는,
    상기 붐(20)을 구동시키기 위한 조작신호를 발생시키는 붐 조작부(41); 및
    상기 버켓(30)을 구동시키기 위한 조작신호를 발생시키는 버켓 조작부(42)를 포함하고,
    상기 킥 다운 스위치(50)는 상기 붐 조작부(41)에 마련되며,
    상기 기설정된 위치는 상기 버켓(30)의 바닥면이 지면과 수평한 상기 버켓(30)의 위치와, 상기 버켓(30)의 바닥면이 지면에 인접한 상기 붐(20)의 위치인 것을 특징으로 하는 건설기계의 작업기 위치제어장치.
  6. 붐(20)을 구동시키기 위한 붐 구동유닛(21);
    버켓을 구동시키기 위한 버켓 구동유닛(31);
    상기 붐 구동유닛(21) 및 상기 버켓 구동유닛(31)을 구동시키기 위한 조작신호를 발생시키는 작업기 조작부(40);
    상기 붐(20)과 버켓(30)을 기 설정된 자세로 변경시키기 위한 조작장치; 및
    상기 제어부는 상기 조작장치의 조작신호가 입력되면, 상기 붐(20)을 하강시킴과 아울러 상기 버켓(30)의 자세를 변경시킴으로써, 최종적으로 상기 버켓(30)이 지면과 나란한 상태로 상기 지면에 근접한 위치로 자동으로 이동되도록 상기 붐 구동유닛(21)과 상기 버켓 구동유닛(31)에 제어신호를 출력하는 제어부(80);을 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 작업기 위치 제어장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 작업기 조작부(40)는 상기 붐(20)을 구동시키기 위한 조작신호를 발생시키는 붐 조작부(41)를 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 조작장치의 조작신호의 입력과 상기 붐 조작부(41)로부터 붐 다운 신호가 입력된 경우, 상기 붐(20)과 버켓(30)을 자동으로 구동시키는 것을 특징으로 하는 건설기계의 작업기 위치 제어장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 조작장치는, 상기 붐 다운 신호가 입력되지 않은 상태에서 조작된 경우, 상기 제어부가 트랜스 미션 제어유닛(51)으로 트랜스 미션 조정신호를 출력하게 하는 킥 　다운 스위치이며, 그 설치위치는 상기 붐 조작부(41)의 상면에 설치되어 상기 붐 조작부(41)과 동시 조작이 가능한 것을 특징으로 하는 건설기계의 작업기 위치 제어장치.
  9. 붐(20) 및 버켓(30)의 위치를 제어하기 위한 건설기계의 작업기 위치제어방법으로서,
    a) 킥 다운 신호가 입력되면, 붐 다운 신호가 입력되었는지 판단하는 단계;
    b) 상기 a) 단계의 판단 결과, 상기 붐 다운 신호가 입력되지 않았으면, 상기 킥 다운 신호를 트랜스미션 제어유닛에 출력하는 단계; 및
    c) 상기 a) 단계의 판단결과, 상기 붐 다운 신호가 입력되었으면, 상기 킥 다운 신호를 트랜스미션 제어유닛에 출력하지 않고 상기 붐(20) 및 상기 버켓(30)을 기설정된 위치로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 작업기 위치제어방법.
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