KR100249772B1 - 건설기계 진단장치 - Google Patents

Abstract

개시된 건설기계 진단장치는 전기적 신호에 의해 작업지시가 행해지고 유압력에 의해 작업동작이 수행되는 전자유압식 건설기계에 적용되어, 전자유압식 특성을 이용함으로써 진단을 용이하게 할 수 있고, 계측용센서를 사용하여 보다 정확한 진단결과를 제시하며 필요시 유량과 같은 동작량의 조정방법등을 제시하는 건설기계 진단장치이다.

본 발명의 장치는 전기적신호에 의해 작업지시가 수행되고 유압력에 의해 작업동작이 수행되는 전자유압식 건설기계의 이상유무를 진단하는 장치에 있어서, 상기 건설기계를 진단에 적합한 패턴대로 자동으로 동작시키기 위한 데이터를 기억하는 패턴기억수단; 상기 건설기계의 여러 동작량을 감지하여 검출하는 검출수단; 상기 검출수단에 비해, 상기 건설기계의 보다 다양한 종류의 동작량을 보다 정확하고 실질적으로 감지하여 계측용으로 사용되는 계측용 센서; 상기 패턴기억수단의 상기 데이터를 해석하여 상기 건설기계를 진단에 적합한 패턴대로 자동으로 동작시키고 상기 검출수단들로부터 검출된 검출량을 입력받아 연산처리하는 제어기; 상기 패턴기억수단의 상기 데이터를 상기 제어기에 전송하고, 상기 계측용 센서에 의해 측정된 계측량을 연산처리하여 상기 검출량 및 설정기준치와 종합적으로 비교분석한 결과와 상기 계측량 조정이 필요한 경우 그 조정에 관한 적절한 지시내용을 출력해 주는 진단기로 이루어진다.

따라서, 본 발명에 따른 건설기계 진단장치는 전자유압식 건설기계 진단장치에 적용되어, 자동으로 진단패턴대로 건설기계가 동작하도록 함으로써 진단을 위한 조작 및 핸들링이 수월해지는 효과를 제공한다. 또 설정기준치와 검출량및 계측량을 상호 비교함으로써 보다 정확한 진단이 수행되는 효과를 제공한다.

Description

건설기계 진단장치

본 발명은 건설기계 진단장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 전기적 신호에 의해 작업지시가 행해지고 유압력에 의해 작업동작이 수행되는 건설기계(이하 "전자유압식 건설기계"라 한다.)에 적용되어 부품이상 발생시 이를 감지하고 진단하는 진단장치에 관한 것이다.

일반적으로, 유압력에 의해 작업동작이 수행되는 건설기계는 유압펌프의 토출유량에 의해 작동되는 액츄에이터를 적어도 하나 포함한다. 유압펌프는 엔진과 같은 원동기의 회전력에 의해 구동된다.

건설기계 진단장치는 센서에 의해 측정된 여러 동작량의 분석에 의하여 엔진을 포함한 부품들의 이상유무를 검사하여 그에 관한 정보를 제공함으로써 사용자가 건설기계를 올바르게 사용할 수 있도록 한다.

근래들어, 건설기계도 기술이 발전함에 따라 기존의 기계유압식 조작방식에서 전기식 조작수단을 채용한 전자유압식 조작방식이 점차 증가하는 추세이다. 전자유압식 건설기계와 기계유압식 조작방식에 따른 건설기계( 이하 "기계유압식 건설기계"라 한다.)의 가장 큰 차이점은 유압액츄에이터의 작동속도를 조절하는 유량 조절밸브를 구동하는 2차 파이럿압의 발생방식에 있다.

전자유압식 건설기계의 경우, 도1에서와 같이, 전기식 조작수단(109)의 조작량에 비례하여 전압이 발생되고, 이 전압은 제어기에서 일정한 연산을 거쳐 전자비례밸브와 같은 밸브구동수단(113)을 통해 2차 파이럿압을 발생시킨다.

이 2차 파이럿압은 유량조절밸브(113)를 구동시키어 버킷실린더(111)와 같은 유압 액츄에이터의 작동속도를 조절한다.

반면 기계 유압식 건설기계의 경우, 기계식 조작수단에 의해 RCV(Remote Control Valve)에서 2차 파이럿압이 발생되어 유량조절밸브를 구동시킨다.

도1에서 도시된 바와 같이, 굴삭기에 적용된 경우의 종래 건설기계 진단장치 ( 일특개평 4-140505)는 쓰로틀레버의 각도를 검출하는 쓰로틀레버각도 검출수단(102), 마그네틱 픽업센서 타입의 엔진회전수 검출수단(104), 사판각을 검출하는 사판각 검출수단(106), 펌프(107)의 토출압력을 검출하는 펌프압력 검출수단(108)등의 검출수단과, 이 검출수단으로부터의 입력신호를 연산처리하고 설정기준치와 비교하여 부품의 이상유무를 판단하고 액츄에이터를 비롯하여 굴삭기 시스템 전반을 제어하는 제어기(114)와, 그 판단결과 이상있는 부품에 대해 미리 설정되어 있는 아주 간략화된 기호형태의 메시지를 표시하는 표시기(115)로 구성된다.

상기한 구성의 종래 건설기계 진단장치의 동작은 다음과 같다.

먼저 굴삭기를 수동으로 조작레버를 움직여 진단에 적합한 일련의 특정 패턴(이하 "진단패턴")으로 동작시킨다. 그러면 각 검출수단이 부품들의 동작량을 검출한다. 제어기(114)는 검출수단으로부터의 입력신호를 연산처리하여 설정된 기준치와 비교하여 부품의 이상유무를 판단한다.

판단결과 이상이 있는 부품에 대해 미리 설정되어 있는 아주 간략화된 기호 형태의 메시지를 표시기(115)가 표시한다. 예를 들면 제어기(114)에 의해 엔진회전수 검출수단(104)으로부터의 입력신호가 이상이 있다고 판단되는 경우, 표시기(115)는 이에 관한 에러표시로서 ""ER11 " 또는 ""ER.RPM"과 같은 기호를 표시하였다.

따라서, 종래의 건설기계 진단장치는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.

첫째, 전자유압식 건설기계는 점차 증가하는 추세이지만, 이의 특성을 이용하여 자동으로 진단패턴으로 건설기계가 동작하도록 하지 못하였다. 결국 사용자가 수동으로 일일이 조작해야 함으로 조작이 매우 불편하였다.

둘째, 종래의 진단장치는 검출수단을 통해 제어기와 직접 연결된 전기신호만이 진단가능하다. 유량의 경우는 통상의 검출수단으로 이를 직접 측정하는 것이 곤란하다. 따라서 건설기계의 이상유무를 정확히 파악하는 것이 어렵다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결할 수 있도록 하는 것으로, 전자유압식 건설기계의 특성을 이용하여 진단을 용이하게 할 수 있고, 보다 정확한 진단결과를 제시하며 필요시 유량과 같은 동작량의 조정방법등을 제시하는 건설기계 진단장치를 제공함에 있다.

도1은 종래 건설기계 진단장치를 굴삭기에 적용한 구성도.

도2는 본 발명에 따른 건설기계 진단장치의 내부구성 블록예시도.

도3은 본 발명에 따른 건설기계 진단장치를 굴삭기에 적용한 실시예의 구성도.

도4는 표시기를 구비한 종래의 진단장치에 본 발명에 따른 진단기를 연결하는 제1실시도; 및

도5는 표시기를 구비한 종래의 진단장치에 본 발명에 따른 진단기를 연결하는 제2실시도 이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

9 : 전기식 조작수단 13 : 밸브구동수단

14 : 제어기 15 : 표시기

18 : 유량계측용 센서 20 : 진단기

22 : 데이터 통신부 23 : 센서 인터페이스부

24 : 진단형작동 선택수단 26 : 데이터 출력부

28 : 계측항목 선택수단 30 : 데이터 처리부

32 : 중앙처리장치(CPU) 34 : 기억수단

36 : RAM 38 : 패턴기억수단

본 발명의 전술한 목적은, 전기적신호에 의해 작업지시가 수행되고 유압력에 의해 작업동작이 수행되는 전자유압식 건설기계의 이상유무를 진단하는 장치에 있어서, 상기 건설기계를 진단에 적합한 패턴대로 자동으로 동작시키기 위한 데이터를 기억하는 패턴기억수단; 상기 건설기계의 여러 동작량을 감지하여 검출하는 검출수단; 상기 검출수단에 비해, 상기 건설기계의 보다 다양한 종류의 동작량을 보다 정확하고 실질적으로 감지하여 계측용으로 사용되는 계측용 센서; 상기 패턴기억수단의 상기 데이터를 해석하여 상기 건설기계를 진단에 적합한 패턴대로 자동으로 동작시키고 상기 검출수단들로부터 검출된 검출량을 입력받아 연산처리하는 제어기; 상기 패턴기억수단의 상기 데이터를 상기 제어기에 전송하고, 상기 계측용 센서에 의해 측정된 계측량을 연산처리하여 상기 검출량 및 설정기준치와 종합적으로 비교분석한 결과와 상기 계측량 조정이 필요한 경우 그 조정에 관한 적절한 지시내용을 출력해 주는 진단기를 포함하는 건설기계 진단장치에 의하여 달성된다.

이하에서는 첨부한 도면과 관련하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명하기로 한다.

도2는 본 발명에 따른 건설기계 진단장치의 내부구성 블록도의 한 예를 나타내고, 도3은 본 발명에 따른 건설기계 진단장치를 굴삭기에 적용한 실시예를 나타낸다.

본 발명은 전기식 조작수단(9)에 의해 작업지시가 수행되는 전자유압식 건설기계에 적용되는 진단장치로서, 검출수단, 제어기(14), 계측용 센서, 패턴기억수단(38) 그리고 진단기(20)로 구성된다.

패턴기억수단(38)은 상기 건설기계를 진단패턴대로 자동으로 동작시키기 위한 데이터를 기억하는 수단이다. 건설기계의 이상유무를 진단하기 위해서는 건설기계를 진단에 적합한 일련의 특정 패턴으로 동작시킬 필요가 있다.

검출수단은 진단대상이 되는 부품의 동작량을 검출하는 수단이다. 쓰로틀레버의 각도를 검출하는 쓰로틀레버각도 검출수단(2), 마그네틱 픽업센서 타입의 엔진회수전수 검출수단(4), 사판각을 검출하는 사판각 검출수단(6), 펌프(7)의 토출압력을 검출하는 펌프압력 검출수단(8)이 이에 해당한다. 일종의 센서이다.

제어기(14)는 패턴기억수단(38)의 데이터를 해석하여 특정의 전기신호를 발생시켜 전자유압식 건설기계를 진단에 적합한 패턴대로 동작시키고 상기 검출수단들로부터 검출된 검출량을 입력받아 연산처리한다.

또 제어기(14)는 유압펌프(7)를 포함하여 상기 건설기계를 전반적으로 제어한다. 사판각 검출수단(6)을 비롯한 상기 검출수단으로부터 감지된 신호를 입력받고 적절한 출력신호를 발생시킴으써 건설기계를 제어한다.

계측용센서는 검출수단에 비해, 상기 건설기계의 보다 다양한 종류의 동작량을 보다 정확하고 실질적으로 감지한다. 통상의 검출수단은 유압력에 의해 작동하는 건설기계의 유량을 직접적으로 검출하지 못하지만, 유량터빈과 같은 유량계측용 센서(18)는 유량을 직접적으로 측정할 수 있다.

계측용센서는 계측하고자 하는 대상에 따라 유량계측용 센서, 압력계측용 센서, 엔진회전수 계측용 센서, 전압계측용 센서, 전류계측용센서 등 여러 가지가 있다.

진단기(20)는 패턴기억수단(38)에 기억된 데이터를 제어기(14)에 전송하고, 계측용센서에 의해 측정된 계측량을 연산처리하여 상기 검출량 및 설정기준치와 종합적으로 비교분석한 결과와 상기 계측량 조정이 필요한 경우 그 조정에 관한 적절한 지시내용을 출력해 주는 기기이다. 설정기준치는 부품이 정상동작하는지를 판단하는 기준값을 의미한다.

상기 진단기(20)는 구체적으로 계측항목 선택수단(28), 데이터 처리부(30), 데이터 출력부(26), 계측용 센서와 데이터처리부(30)간의 통신을 위한 센서 인터페이스부(23), 제어기(14)와 데이터 처리부(30)간의 통신을 위한 데이터 통신부(22), 건설기계를 진단패턴대로 자동으로 동작시키는 것을 선택하기 위한 진단형 작동 선택수단(24)으로 이루어진다.

계측항목 선택수단(28)은 건설기계의 동작량, 예를 들어 압력이나 유량을 조정하거나 계측하고자 하는 경우 계측항목 대상인 압력항목이나 유량항목을 선택하는 수단이다. 터치스크린(touchscreen)형태로 구현될 수 있다.

데이터 처리부(30)는 계측량 조정방법을 포함한 조정 지시사항을 기억하는 기억수단(34)과 중앙처리장치(32)(CPU) 및 이에 접속된 RAM(36)(Random Access Memory)으로 구성되어, 패턴기억수단(38)에 기억된 데이터를 제어기(14)에 전송하고, 계측항목 선택수단(28)에 의해 선택된 계측항목에 대한 계측량을 연산처리하고, 검출량과 상기 계측량 및 상기 설정기준치를 상호 비교분석하여 조정이 필요한 경우 기억수단(34)으로부터 적절한 정보를 선출하는 수단이다.

기억수단(34)은 용량문제나 기억내용 변경문제등 때문에 보조기억장치 형태로 구현됨이 바람직하다.

전술한 패턴기억수단(38)은 기억수단(34)과 함께 하나의 기억매체로 구성되어 진단기(20)내에 구성될 수 있다.

데이터 출력부(26)는 데이터 처리부(30)에서 처리된 비교분석결과, 계측량 조정방법등을 포함한 지시사항을 출력하는 수단이다. 데이터 출력부(26)는 조정된 계측량이 설정기준치에 도달할 때 특정한 소리를 발행하는 음향발생장치를 더 구비할 수 있다.

상기한 구성에 의한 본 발명의 실시예에 따른 건설기계 진단장치의 동작은 다음과 같다.

먼저 진단형 작동 선택수단(24)을 선택한다. 그러면 데이터 처리부(30)가 패턴기억수단(38)에 특정의 제어신호를 발생시킨다. 패턴기억수단(38)에 기억된 진단 패턴 데이터가 제어기(14)에 입력된다.

제어기(14)는 이 데이터를 해석하여 유량조절밸브(3)를 구동하는 전자비례밸브와 같은 밸브구동수단(13)을 구동한다. 유량조절밸브(3)는 유압 액츄에이터의 속도를 조절한다.

이런 식으로 사용자는 진단형 작동선택수단(24)을 한번 선택하기만 함으로써 전기식 조작수단(9)을 일일이 조작하지 않고 건설기계를 진단패턴으로 동작시킬 수 있다.

건설기계가 진단패턴으로 동작되면, 제어기(14)는 엔진(1)의 회전수 및 유압펌프(7)의 사용마력을 지시해주는 모드설정수단(10), 사판각 검출수단(6)을 비롯한 여러 검출수단들로부터 신호를 입력받아 실제 유용한 데이터(모드설정수단(10) 설정치, 쓰로톨레버각도, 엔진회전수, 사판각, 펌프압력등)로 연산처리한다.

이 연산처리된 데이터는 데이터 출력부(26)에 상세히 표시된다. 표시기(115)는 보통 하나정도의 값을 표시할 수 있으나 진단기(20)는 여러개의 데이터를 동시에 표시해 주므로 전체적인 상태분석을 할 수 있다.

이와 같이 사용자가 데이터 출력부(26)에 표시된 데이터를 통해서 시스템의 이상이 있다고 판단하거나, 또는 사용자가 건설기계를 운행하는 도중에 숙련된 경험등에 의해 부품의 이상이 있는 것으로 판단할 경우, 보다 정확한 부품 이상유무 판단을 위해서는 계측용센서를 사용한다.

데이터 출력부(26)에 표시된 데이터를 통해서 버킷(bucket) 실린더(11)의 작동속도가 느리다고 판단되는 경우를 예로 들어 설명한다.

버킷 실린더(11)와 같은 액츄에이터의 작동유량을 확인하기 위하여, 유량터빈과 같은 유량계측용 센서(18)를 도3에서와 같이 펌프(7) 토출구측에 부착하고 이를 진단기(20)의 센서 인터페이스부(23)에 연결시킨다.

계측기능 항목선택수단(28)을 선택하면 여러 계측항목이 나타나고 이 중에서 유량항목을 선택한다. 그런후 진단형 작동 선택수단(24)을 다시 선택한다. 그러면, 버킷 실린더(11)가 진단형태대로 자동으로 움직인다.

데이터 처리부(30)는 제어기(14)로부터 유량관련 데이터(조작수단 지시치, 펌프사판각, 엔진회전수, 모드설정수단(10) 설정치)를 입력받고 유량계측용 센서(18)로부터 유량을 입력받는다.

그리하여 조작수단 지시치 및 모드설정수단(10) 설정치로부터 설정기준치인 기준요구유량을 연산하고, 엔진회전수 및 펌프사판각으로부터 검출량인 검출연산유량을 연산하고, 계측용 유량 센서로부터 계측량인 계측유량을 연산한다.

다음 기준요구유량과 검출연산유량 및 계측유량을 상호 비교하여 유량계통에 문제가 있는지 여부를 판단하여 그 결과를 데이터 출력부(26)를 통하여 출력한다. 물론 이 경우 상기 3가지 유량값 및 오차정도도 표시될 수 있다.

만약 상기 검출 유량이 기준 요구유량에 비하여 작은 경우, 엔진회전수가 사판각의 값이 비정상적인 것으로 볼 수 있다. 엔진회전수의 경우에는 모드설정수단(10)에서의 회전수 설정기준치와 엔진회전수 검출수단(4)으로부터의 엔진회전수 값을 상호 비교하여 이상유무를 판단하여 출력한다.

사판각의 경우에는 모드설정수단(10)에서의 설정기준치와 사판각 검출수단(6)으로부터의 사판각 값을 상호 비교하여 이상유무를 판단하여 출력한다.

만약 설정기준치와 계측량이 비슷하지만 검출량이 이들과 다르다면 검출수단에 이상이 있다고 볼 수 있다. 따라서, 검출수단을 교체하여 문제를 해결할 수 있다. 이로써 보다 정확한 진단이 가능하다.

한편, 계측유량이 설정기준치 보다 다소 작아 유량을 조정할 필요가 있는 경우, 기억수단(34)에 저장된 유량조정방법등이 데이터 출력부(26)에 표시된다. 예를 들면, 펌프(7)외부에 있는 유량조절나사의 조정치를 어느 정도 증감할 것인가가 표시된다.

사용자는 상기 방법에 따라 유량을 조정한다. 유량계측용 센서(18)를 통한 조정치가 설정기준치에 도달하면 데이터 출력부(26)내의 음향발생장치를 통해 자동으로 일정한 소리가 발생됨으로써 유량조정을 완료할 수 있다.

유량외에도 압력, 전압, 전류, 엔진회전수등도 필요에 따라 전술한 바와 같이 계측, 비교, 표시, 조정이 가능하다.

한편, 제어기(14)가 상기 검출량과 상기 설정기준치를 비교분석하는 경우, 도4에서와 같이 상기 건설기계의 이상부위를 간단한 기호형태로 출력하는 표시기를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 "ER.RPM"과 같은 에러표시나 부품 검출량이 표시기(15)에 나타나는 것을 제외하고는 전술한 바와 기타동작은 동일하다.

따라서 도1에 도시된 종래 건설기계 진단장치에 패턴기억수단(38)을 구비한 진단기(20)와 계측용 센서를 연결함으써 본 발명에 따른 건설기계 진단장치를 사용함이 가능하다. 이때 진단기(20)는 도5에서와 같이 표시기(15)와 제어기(14)를 연결하는 케이블(17)에 연결될 수 있다.

본 발명에 따른 건설기계 진단장치는 전자유압식 건설기계 진단장치에 적용되어, 자동으로 진단패턴대로 건설기계가 동작하도록 함으로써 진단을 위한 조작 및 핸들링이 수월해지는 효과를 제공한다. 또 설정기준치와 검출량 및 계측량을 상호 비교함으로써 보다 정확한 진단이 수행되는 효과를 제공한다.

Claims (2)

1. (정정) 건설기계의 이상유무를 진단하기 위하여 상기 건설기계를 기 설정된 패턴으로 동작시키기 위한 데이터를 기억하는 데이터기억수단과, 상기 건설기계의 동작을 센싱하는 계측용센서로부터 입력되는 센싱신호에 의거하여 상기 건설기계의 동작량을 검출하는 검출수단 및 상기 검출수단으로부터 입력되는 상기 건설기계의 동작량을 연산처리하는 제어기가 구비되는 건설기계 진단장치에 있어서, 상기 제어기로부터 연산처리결과를 입력받기 위한 데이터통신부와, 상기 검출수단으로부터 건설기계의 동작량을 입력받기 위한 센서 인터페이스부와, 상기 건설기계의 동작을 계측하는 항목 중에서 소망하는 계측항목을 선택하기 위한 계측항목 선택수단과, 상기 건설기계가 진단을 요구하는 패턴대로 동작되는 가를 선택하기 위한 진단형작동 선택수단과, 상기 진단형 작동 선택수단에 의해 진단을 요구하는 항목이 선택될 경우 상기 패턴기억 수단에 기억된 상기 진단을 요구하는 항목의 데이터를 전송시키고, 상기 데이터에 의거하여 연산처리한 결과치와 기 설정치를 비교하여 이에 따른 결과에 대한 지시사항을 처리하기 위한 데이터처리부 및 상기 데이터처리부의 지시사항을 출력하기 위한 데이터출력부로 이루어지는 진단기를 더 구비시키는 것을 특징으로 하는 건설기계 진단장치.
2. (정정) 제1항에 있어서, 상기 데이터처리부에는, 상기 지시사항을 기억하는 기억수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 상기 건설기계 진단장치.

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