KR101657308B1 - 건설기계의 주행 감지 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건설기계의 주행 감지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 굴삭기의 주행 동작 시 주행 경로에 위치한 물체를 감지하여 작업자에게 경고하는 동시에 굴삭기의 주행 동작을 제어할 수 있는 건설기계의 주행 감지 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 건설기계와 주변 물체 간의 거리를 감지하고, 감지된 거리가 소정의 감지 거리 내에 있는 경우 부저음을 발생시키는 동시에, 감지된 거리가 제1 감지 거리 내에 있는 경우에는 현재 주행 단수를 하향 변경하고, 감지된 거리가 제1 감지 거리보다 가까운 제2 감지 거리 내에 있는 경우에는 현재의 주행 단수와 상관 없이 주행 동작을 중립 상태로 설정하고 엔진 회전수를 소정의 회전수로 변경함으로써, 건설기계의 주행 부하를 동작시킨다. 이에 따라 작업자는 굴삭기의 주변에 물체가 있다는 것을 부저음을 통해 인지하는 동시에 굴삭기의 주행 동작이 자동으로 느려지기 때문에, 굴삭기의 주행 동작 시 굴삭기와 주변 물체 간의 충돌 가능성이 현저히 낮아진다.

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Description

건설기계의 주행 감지 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING DRIVING OF CONSTRUCTION MACHINE}

본 발명은 건설기계의 주행 감지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 굴삭기의 주행 동작 시 주행 경로에 위치한 물체를 감지하여 작업자에게 경고하는 동시에 굴삭기의 주행 동작을 제어할 수 있는 건설기계의 주행 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.

굴삭기는 토목, 건축, 건설 현장에서 땅을 파는 굴삭작업, 토사를 운반하는 적재작업, 건물을 해체하는 파쇄작업, 지면을 정리하는 정지작업 등의 작업을 행하는 건설기계로서 장비의 이동 역할을 하는 주행체, 주행체에 탑재되어 360도 회전하는 상부 선회체, 붐·암·버킷으로 이루어진 전부 장치로 구성되어 있다.

굴삭기는 주행체의 주행방식에 따라 무한궤도식 크롤러 굴삭기와 타이어식 휠 굴삭기로 구분된다. 크롤러 굴삭기는 휠 굴삭기에 비해 작업이 안정적이며 작업 생산성이 높기 때문에 장비 중량 1톤 부터 100톤 이상의 초대형에 이르기까지 각 작업 현장에 폭 넓게 사용되며, 휠 굴삭기는 크롤러 굴삭기에 비해 타이어 지지 방식으로 인해 작업시 안정성은 떨어지나, 도로 주행이 가능하여 운반 트레일러 없이 작업장 이동이 가능하고 작업과 이동을 빈번하게 요구하는 작업 현장에 주로 사용된다.

작업자가 굴삭기의 주행 동작을 하면서 작업을 하다 보면, 작업자가 감지하지 못하는 사각 지대가 발생할 수 있다. 만약 사각 지대에 물체나 사람이 있을 때, 작업자가 이를 감지하지 못한 상태로 주행 동작을 하게 되면, 전부장치 또는 주행체가 물체나 사람과 충돌하여 기물이 파손되거나 인명 피해가 발생할 수 있는 위험성이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 굴삭기의 주행 동작 시 주행 경로에 위치한 물체를 감지하여 작업자에게 경고하는 동시에 굴삭기의 주행 동작을 제어함으로써 기물 파손이나 인명 피해를 예방할 수 있는 건설기계의 주행 감지 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

이를 위하여, 본 발명의 제1 측면에 따르면, 본 발명에 의한 건설기계의 주행 감지 장치는, 전기신호를 입력 받아 입력된 전기신호에 대응하는 압력을 생성하는 솔레노이드 밸브와, 상기 압력에 따라 주행 부하의 사판 각을 조절하는 레귤레이터와, 개폐도에 따른 유량을 상기 주행 부하로 유입시키는 메인 컨트롤 밸브와, 상기 건설기계의 주행 동작을 지령하는 주행 레버와, 상기 건설기계와 주변 물체 간의 거리를 감지하는 거리 감지 센서와, 상기 감지된 거리가 소정의 감지 거리 내 에 있는 경우 상기 주행 레버에 의해 설정된 현재 주행 단수를 하향 변경하는 제어부와, 상기 감지된 거리에 따른 부저음을 출력하는 부저를 포함한다.

본 발명의 제2 측면에 따르면, 본 발명에 의한 건설기계의 주행 감지 방법은, 상기 건설기계와 주변 물체 간의 거리를 감지하는 단계와, 상기 감지된 거리가 제1 감지 거리 내에 있는 경우 현재 주행 단수를 하향 변경하는 단계와, 상기 감지된 거리가 제2 감지 거리 내에 있는 경우 현재의 주행 단수와 상관 없이 중립 상태로 설정하고 엔진 회전수를 소정의 회전수로 변경하는 단계를 포함한다.

상기와 같이, 본 발명은 굴삭기의 주행 동작 시 주변의 물체가 감지되면 작업자에게 경고하는 동시에 주행 동작을 자동으로 제어하기 때문에, 작업자가 사각지대의 물체나 사람을 인지하지 못하더라도 물체나 사람과의 충돌을 방지하여 기물 파손이나 인명 피해를 예방할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 첨부하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 구성 및 그에 따른 작용 효과는 이하의 상세한 설명을 통해 명확하게 이해될 것이다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 공지된 구성요소에 대해서는 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 구체적인 설명은 생략하기로 함에 유의한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 주행 감지 장치의 구성을 개략으로 나타낸 것이다.

도 1을 참조하면, 굴삭기의 주행 감지 장치는, 제어부(30)로부터 전기신호를 입력 받아 입력된 전기신호에 대응하는 파일롯 압력을 생성하는 전자 비례 감압(Electronic Proportional Pressure Reduce: EPPR) 밸브(10), 전자 비례 감압 밸브(10)에서 생성된 파일롯 압력에 따라 사판(14)의 위치를 이동시켜 사판 각을 조절하는 제1 레귤레이터(12), 엔진(24)으로부터 구동력을 받아 사판 각에 따른 유량을 메인 컨트롤 밸브(MCV)(26)로 토출시키는 유압 펌프(16), 굴삭기의 주행 동작을 지령하는 주행 레버(18), 굴삭기와 주변 물체 간의 거리를 감지하는 거리 감지 센서(20), 감지된 거리에 따른 부저음을 출력하는 부저(21), 주행 동작 및 정지를 선택하기 위한 기능 선택 스위치(22), 엔진(24)의 회전수(RPM)를 설정하기 위한 엔진 회전수 제어 다이얼(23), 개폐도에 따른 유량을 주행 부하(28)로 유입시키는 메인 컨트롤 밸브(MCV)(26), 제어부(30)로부터 전기신호를 입력 받아 입력된 전기신호에 대응하는 압력을 생성하는 솔레노이드(SOL) 밸브(32), 솔레노이드 밸브(32)에서 생성된 압력에 따라 주행 부하(28)의 사판(35) 각을 조절하는 제2 레귤레이터(34), 거리 감지 센서(20)에서 감지된 거리에 근거하여 굴삭기의 주행 동작을 제어하는 제어부(30) 등을 포함한다.

주행 레버(18)는 전진 및 후진 레버로 구성되며, 주행 레버(18)를 통해 굴삭기의 주행 단수를 설정한다. 주행 단수는 1단·2단·3단으로 이루어져 있다. 각 주행 단수는 솔레노이드 밸브(32)의 각 밸브에 대응된다. 솔레노이드 밸브(32)는 인칭(inching) sol V/V, 저속 sol V/V, 고속 sol V/V 등으로 구성된다. 여기서, 인칭 sol V/V는 1단에 대응하고, 저속 sol V/V는 2단에 대응하고, 고속 sol V/V는 3단에 대응한다.

제어부(30)가 각 주행 단수에 대응하는 전기신호를 솔레노이드 밸브(32)로 출력하면 해당하는 밸브(V/V)가 구동된다. 구동된 밸브가 소정의 압력을 생성하여 제2 레귤레이터(34)로 보내면, 제2 레귤레이터(34)는 입력된 압력에 따라 주행 부하(28)의 사판(35) 각을 조절한다. 이와 같이 주행 부하(28)의 동작이 제어되어, 굴삭기의 주행 속도가 변경된다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 주행 감지 방법의 순서도를 나타낸 것이다.

도 2를 참조하면, 우선 거리 감지 센서(20)를 이용하여 주변의 물체를 검출한다(S10). 거리 감지 센서(20)의 성능에 따라 물체의 검출이 가능한 거리가 다르나, 예를 들어 굴삭기로부터 3m 이내의 물체가 검출될 수 있다. 거리 감지 센서(20)는 초음파 센서 등을 사용할 수 있다.

거리 감지 센서(20)에서 측정된 값은 제어부(30)로 입력된다. 제어부(30)는 거리 감지 센서(20)에서 측정된 값으로부터 굴삭기와 주변 물체 간의 거리를 계산한다(S12).

계산된 감지거리가 1차 감지거리 범위(예를 들어, 1.5m~2m)에 있는 경우, 제어부(30)는 부저(21)를 구동시키고 부저(21)는 1차 부저음을 출력하여 작업자에게 경고한다(S14). 여기서, 1차 부저음은 제1 주기마다 출력되는 기계음이 될 수 있다(예를 들면, '뚜~~뚜~~뚜').

계산된 감지거리가 2차 감지거리 범위(예를 들어, 1m~1.5m)에 있는 경우, 제 어부(30)는 부저(21)를 구동시키고 부저(21)는 2차 부저음을 출력하여 작업자에게 경고한다(S16). 여기서, 2차 부저음은 제1 주기보다 작은 제2 주기마다 출력되는 기계음이 될 수 있다(예를 들면, '뚜~뚜~뚜').

굴삭기로부터 2차 감지거리 범위 내에 물체가 위치하면, 2차 부저음을 출력하는 동시에, 제어부(30)는 현재의 주행 단수를 확인한다(S20). 본 발명의 실시예에서는 주행 단수가 1단·2단·3단으로 구성되어 있으므로, 제어부(30)는 현재의 주행 단수가 3단인지를 확인한다.

현재 주행 단수가 3단이 아니면, 즉 1단 또는 2단인 경우, 현재 주행 단수를 그대로 유지한다(S22). 현재 주행 단수가 3단이면, 주행 단수를 2단으로 하향 변경(kick down)한다(S24). 주행 단수의 하향 변경에 따라, 3차 감지거리 범위에서 굴삭기의 주행 속도는 한 단계 감소된다.

다음, 제어부(30)는 계속해서 계산된 감지거리가 3차 감지거리 범위(예를 들어, 1m~30cm)에 있는지를 확인한다(S26).

계산된 감지거리가 3차 감지거리 범위에 있는 경우, 제어부(30)는 부저(21)를 구동시키고 부저(21)는 3차 부저음을 출력하여 작업자에게 경고한다(S29). 여기서, 3차 부저음은 제2 주기보다 작은 제3 주기마다 출력되는 기계음이 될 수 있다(예를 들면, '뚜뚜뚜'). 이어서, 현재의 주행 단수를 1단으로 하향 변경한다(S30).

계산된 감지거리가 3차 감지거리 범위에 있지 않는 경우, 제어부(30)는 장비가 물체에서 멀어지는지를 판단한다(S28). 장비가 물체에서 멀어지는 것으로 확인되면 이전 단계의 감지거리 도달 후(즉, 2차 감지거리 범위에 들어갈 때) 주행 단 수를 상향 변경한다(kick up)(S35). 장비가 물체에서 멀어지지 않는 것으로 확인되면 단계(S26)으로 돌아가 3차 감지거리에 도달하는지 확인한다.

다음, 제어부(30)는 계속해서 계산된 감지거리가 4차 감지거리 범위(예를 들어, 30cm 이내)에 있는지를 확인한다(S32).

계산된 감지거리가 4차 감지거리 범위에 있지 않는 경우, 제어부(30)는 장비가 물체에서 멀어지는지를 판단한다(S34). 장비가 물체에서 멀어지는 것으로 확인되면 이전 단계의 감지거리 도달 후 주행 단수를 상향 변경한다(kick up)(S35). 다만, 3차 감지거리 범위에서 주행 단수가 1단이므로, 3차 감지거리 범위에 들어가더라도 주행 단수의 상향 변경은 수행되지 않으며, 2차 감지거리 범위로 들어갈 때 2단으로 상향 변경된다.

계산된 감지거리가 4차 감지거리 범위에 있는 경우, 제어부(30)는 현재의 주행 단수와 상관 없이 굴삭기의 주행을 중립 상태로 설정하고 엔진 회전수를 소정의 회전수로 변경하여 고정시킨다(S36). 따라서, 액셀 페달 또는 엔진 회전수 제어 다이얼(23)의 입력값에 상관 없이 엔진 회전수는 소정의 회전수로 고정된다.

다음, 제어부(30)는 장비가 물체에서 멀어지는지를 판단한다(S38). 4차 감지거리 범위에서 장비는 제어부(30)에 의해 자동으로 중립 상태로 설정되기 때문에, 작업자는 역방향의 재주행을 위해서 주행 레버(18)를 일단 중립 상태로 변경한 후 다시 전진/후진 조작을 해야 한다. 이러한 주행 레버(18)의 중립 조작은 역방향 재주행 뿐만 아니라 정방향 재주행일 경우에도 필수로 이루어지도록 하여 보다 안전적인 작업환경을 보장할 수 있도록 할 수 있다.

작업자의 역방향 주행 조작에 의해 장비가 물체로부터 멀어지는 경우, 일정시간 동안 엔진 회전수를 상기 소정의 회전수로 유지한 후(S40), 원래의 엔진 회전수로 원상 복귀시킨다(S42).

본 발명은 굴삭기의 주행 동작을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 주행 동작을 수행하는 모든 건설기계에 적용 가능한 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.

도 1은 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 주행 감지 장치의 개략적인 구성도.

도 2는 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 주행 감지 방법의 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

10: EPPR 밸브 12: 제1 레귤레이터

14: 사판 16: 유압 펌프

18: 주행 레버 20: 거리 감지 센서

21: 부저 22: 기능 선택 스위치

23: 엔진 회전수 제어 다이얼 24: 엔진

26: 메인 컨트롤 밸브(MCV) 28: 주행 부하

30: 제어부 32: 솔레노이드 밸브

34: 제2 레귤레이터

Claims (4)

1. 건설기계의 주행 감지 장치에 있어서,

   전기신호를 입력 받아 입력된 전기신호에 대응하는 압력을 생성하는 솔레노이드 밸브와,

   상기 압력에 따라 주행 부하의 사판 각을 조절하는 레귤레이터와,

   개폐도에 따른 유량을 상기 주행 부하로 유입시키는 메인 컨트롤 밸브와,

   상기 건설기계의 주행 동작을 지령하는 주행 레버와,

   상기 건설기계와 주변 물체 간의 거리를 감지하는 거리 감지 센서와,

   상기 감지된 거리가 미리 설정된 제1 감지 거리 내에 있는 경우 상기 주행 레버에 의해 설정된 현재 주행 단수를 하향 변경하며, 상기 감지된 거리가 미리 설정된 제2 감지 거리 내에 있는 경우 현재의 주행 단수와 상관 없이 중립 상태로 설정하는 제어부를 포함하고,

   상기 제2 감지 거리는 상기 제1 감지 거리보다 작은 거리이고,

   상기 제어부는 이전 주행 단수에 대응하는 전기신호를 상기 솔레노이드 밸브로 출력하여 상기 주행 레버에 의해 설정된 현재 주행 단수를 하향 변경하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 주행 감지 장치.
2. 건설기계의 주행 감지 방법에 있어서,

   상기 건설기계와 주변 물체 간의 거리를 감지하는 단계와,

   상기 감지된 거리가 미리 설정된 제1 감지 거리 내에 있는 경우 현재 주행 단수를 하향 변경하는 단계와,

   상기 감지된 거리가 미리 설정된 제2 감지 거리 내에 있는 경우 현재의 주행 단수와 상관 없이 중립 상태로 설정하고 엔진 회전수를 소정의 회전수로 변경하는 단계를 포함하고,

   상기 제2 감지 거리는 상기 제1 감지 거리보다 작은 거리인 것을 특징으로 하는 건설기계의 주행 감지 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 건설기계가 주변 물체에서 멀어지는지 감지하는 단계를 더 포함하여,

   상기 제1 감지 거리 내에서 상기 건설기계가 주변 물체에서 멀어지는 경우 현재의 주행 단수를 상향 변경하고,

   상기 제2 감지 거리 내에서 상기 건설기계가 주변 물체에서 멀어지는 경우 엔진 회전수를 상기 변경된 회전수로 일정 시간 동안 유지한 후 원상 복귀하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 주행 감지 방법.
4. 제2항에 있어서,

   상기 건설기계는 상기 감지된 거리가 상기 제2 감지 거리 내에 있는 경우, 주행이 정지되고, 상기 정지된 상태에서 상기 감지된 거리가 상기 제2 감지 거리를 벗어난 경우라 하더라도 재주행을 위해서는 주행레버가 중립위치로 복귀된 후 조작되어야 주행이 가능한 것을 특징으로 하는 건설기계의 주행 감지 방법.

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