KR102024383B1 - 붐 스윙에 따른 굴삭기의 전방 및 측면시야 표시장치 - Google Patents

붐 스윙에 따른 굴삭기의 전방 및 측면시야 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 굴삭기의 전방 및 측면시야 표시장치에 관한 것으로 굴삭기의 붐 스윙이 가능하도록 붐과 상부선회체 사이를 고정시키는 붐 스윙 브라켓과 상기 붐을 스윙시키기 위한 붐 스윙 실린더, 상기 상부선회체에 설치되어 굴삭기의 전방 및 측면 영상을 촬영하는 촬영장치, 상기 촬영장치에서 촬영된 영상을 작업자에게 보여주는 디스플레이부, 상기 촬영장치와 디스플레이부 사이에 마련되어 전방 및 측면시야 표시장치를 제어하는 제어부 및 굴삭기의 전방 및 측면시야를 촬영할 수 있도록 상기 촬영장치를 회전시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

붐 스윙에 따른 굴삭기의 전방 및 측면시야 표시장치 {Front and Side View Display Apparatus of Excavator}
본 발명은 굴삭기의 전방 및 측면시야 표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 붐 스윙이 가능한 굴삭기에서 작업자에게 붐 스윙에 따른 전방 및 측면 시야를 정확하게 표시해주는 굴삭기의 전방 및 측면시야 표시장치에 관한 것이다.
일반적으로 굴삭기는 토사의 적재, 운반, 하역 등의 다양한 작업을 수행하기 위해 하부주행체, 상부선회체 및 작업기로 구성되어 있다. 또한, 굴삭기의 안전한 작업을 위해 상부선회체에는 전방, 후방 및 측면을 보여주는 촬영장치(카메라)가 마련되어 작업자가 운전실 내에서 디스플레이부를 통해 굴삭기의 전방, 후방 및 측면을 확인하면서 작업을 진행할 수 있다.
상기 하부주행체는 무한궤도로 이루어진 크롤러 타입이나 휠에 의한 휠 타입으로 나뉘며 굴삭기를 전진, 후진 이동시킨다. 상부선회체는 상기 하부주행체의 상부에 마련되어 운전실 및 엔진실이 마련되고 스윙 모터에 의해 회전하면서 작업자가 의도하는 위치의 작업을 수행할 수 있도록 한다. 상기 상부선회체의 전방에는 붐, 암 및 버켓 등의 작업기가 마련되어 있는데, 이러한 작업기는 유압실린더에 의해 작동되면서 작업자의 의사에 따라 작업을 수행한다.
이러한, 굴삭기는 상부선회체가 스윙 모터에 의해 회전함으로써 스윙 모터를 중심으로 회전반경 범위 내에서 붐이나 암의 신장과 수축에 따라 작업이 가능한 것이다. 따라서, 굴삭기의 작업과정에서 굴삭기의 차체 크기 및 붐 등의 작업기 크기 등을 고려한 작업공간이 필요하다.
또한, 굴삭기의 전방, 후방 및 측면의 시야를 보여주는 촬영장치는 굴삭기의 상부선회체에 고정되는데, 붐이나 암과 같은 작업기에 설치되는 경우 작업과정에서 이탈 및 고장이 발생할 우려가 있기 때문이다.
그런데, 대용량 굴삭기와 같이 상부선회체의 부피가 크고 붐이나 암의 길이가 큰 경우 상부선회체가 회전함에 따라 일정 크기 이상의 작업 공간이 필요한 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 도심지에서의 작업이나 작업의 공간이 비교적 작은 경우 충분한 작업공간을 확보할 수 없어 작업이 불가능 한 경우를 대비하여 소선회 장비가 개발되고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 상부선회체의 선단부에 유압실린더의 구동으로 소정각도 범위내에서 붐을 스윙 가능하게 고정시키는 붐 스윙 브라켓과 상기 붐 스윙 브라켓에 회동가능하게 고정되는 붐에 의해 붐 자체가 스윙할 수 있도록 마련되는 것이다. 따라서, 이러한 붐 스윙 굴삭기는 좁은 공간에서도 상부선회체의 회전 없이 붐을 스윙시킴으로써 굴삭기의 전방 및 측면의 작업이 가능하게 된다.
그런데, 상부선회체가 회전하면서 작업을 하는 경우라면 상부선회체에 마련된 디스플레이 장치(카메라)가 상부선회체와 함께 회전함에 따라 작업자가 의도하는 작업 위치의 시야를 확인할 수 있으나, 상부선회체가 회전하지 않고 붐만 스윙하는 굴삭기의 경우에는 작업자의 의도에 따른 버켓 등의 작업기 위치 상황을 영상 표시장치를 통해 확인할 수 없는 문제점이 있다.
특허공개 제10-2009-0109533호(2009.10.20. 공개)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 붐의 스윙 각도에 따라 촬영장치를 함께 회전시킴으로써 작업자의 의사에 따른 작업위치 및 작업공간을 확인하면서 안전하게 작업을 수행 할 수 있는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 굴삭기의 붐 스윙이 가능하도록 붐과 상부선회체 사이를 고정시키는 붐 스윙 브라켓과 상기 붐을 스윙시키기 위한 붐 스윙 실린더가 마련된 굴삭기의 전방 및 측면시야 표시장치에 있어서, 상기 상부선회체에 설치되어 굴삭기의 전방 및 측면 영상을 촬영하는 촬영장치; 상기 촬영장치에서 촬영된 영상을 작업자에게 보여주는 디스플레이부; 상기 촬영장치와 디스플레이부 사이에 마련되어 전방 및 측면시야 표시장치를 제어하는 제어부; 굴삭기의 전방 및 측면시야를 촬영할 수 있도록 상기 촬영장치를 회전시키는 구동부 및 상기 붐의 스윙 여부를 감지하는 붐 스윙 감지수단을 포함하고, 상기 구동부는 상기 붐 스윙 감지수단에서 측정된 붐의 회전각도에 대응하여 상기 촬영장치를 회전시키는 굴삭기의 전방 및 측면시야 표시장치를 제공한다.
또한, 상기 구동부는 상기 붐의 스윙에 따라 상기 촬영장치를 동시에 회전시키도록 상기 제어부의 지령을 받아 구동될 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 붐의 스윙이 감지되면 상기 촬영장치가 상기 붐의 끝단을 중심으로 촬영할 수 있도록 상기 구동부를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 굴삭기의 작업 종료 또는 상기 굴삭기의 엔진 정지가 감지되면 상기 촬영장치가 상부 선회체의 전방을 향한 위치로 복귀하도록 상기 구동부를 제어할 수 있거나, 또는 상기 제어부는, 상기 굴삭기의 작업 종료 또는 상기 굴삭기의 엔진 정지가 감지되면 상기 촬영장치가 상기 붐의 끝단을 중심으로 촬영하는 위치로 회전되도록 상기 구동부를 제어할 수 있다.
그리고 상기 붐 스윙 감지수단은, 상기 붐의 회전각도를 측정하는 앵글 센서로 마련되어, 상기 붐 스윙 브라켓 내지 붐 스윙 실린더에 설치될 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 효과는 간단한 추가 구성을 통해 굴삭기의 사각 지대를 없애고 붐 스윙에 따른 작업공간을 확인하여 안전한 작업을 수행 할 수 있다.
도 1은 붐 스윙 굴삭기에 관한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 전방 및 측면시야 표시장치의 전방표시 상태에 관한 설명도,
도 3은 본 발명에 따른 전방 및 측면시야 표시장치의 측면표시 상태에 관한 설명도,
도 4는 본 발명에 따른 전방 및 측면시야 표시장치의 절차 흐름도,
도 5는 본 발명에 따른 전방 및 측면시야 표시장치의 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 전방 및 측면시야 표시장치에 관하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시 할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않으며, 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙이도록 한다.
도 1은 붐 스윙이 가능한 굴삭기에 관한 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 붐 스윙이 가능한 굴삭기는 무한궤도 내지 휠로 이루어진 하부주행체(1), 상기 하부주행체(1)의 상부에 마련되고 운전실(3), 엔진실(4) 내지 카운터웨이트(5) 등이 마련되는 상부선회체(2) 및 상기 상부선회체(2)의 전방에 설치되는 붐(8), 암(9), 버켓(10) 등의 작업장치(14)등으로 구성된다.
도 1에 도시된 바와 같이 상기 상부선회체(2)의 회전과는 별개로 상기 붐(8) 단독으로 스윙이 가능한 굴삭기는 붐 스윙을 하기 위하여, 상기 상부선회체(2)와 상기 붐(8) 사이에 상기 붐(8)을 상기 상부선회체(2)와 회전가능하도록 고정시키는 붐 스윙 브라켓(7)과 상기 붐(8)을 스윙시키기 위한 한 쌍의 붐 스윙 실린더(6)가 마련된다.
즉, 상기 붐(8)을 스윙시키려면 상기 붐 스윙 실린더(6)가 수축 내지 신장되면서 상기 붐(8)이 상기 상부선회체(2)와 상기 붐 스윙 브라켓(7)에 고정된 상태에서 스윙되는 것이다. 따라서, 상기 붐 스윙 브라켓(7)의 양 쪽으로 상기 붐 스윙 실린더(6)가 한 쌍으로 설치되며, 상기 한 쌍의 붐 스윙 실린더(6) 중 수축이 일어나는 붐 스윙 실린더(6) 방향으로 상기 붐(8)이 스윙하는 것이다.
또한, 상기 상부선회체(2)에는 굴삭기의 전방, 후방 및 측면의 시야를 관찰할 수 있도록 하나 이상의 촬영장치(20) 또는 감지 센서 등이 마련될 수 있다. 상기 촬영장치(20)에서 촬영된 영상은 작업자가 확인 할 수 있도록 운전실(3) 안의 디스플레이부(25)에 의해 확인 된다.
상기 감지센서는 적외선 감지센서로 마련되어 굴삭기 주변의 상황을 감지하거나 레이저에 의한 센싱을 통해 굴삭기 주변의 사물이나 상황에 관한 정보를 얻을 수 있다.
도 2는 본 발명에 따라 굴삭기의 전방 및 측면시야 표시장치가 마련된 굴삭기에 관한 설명도이다. 도 2에 도시된 바와 같이 상기 촬영장치(20)는 상기 상부선회체(2) 또는 운전실(3)의 상단에 마련될 수 있다. 또한, 상기 촬영장치(20)는 복 수개로 마련될 수 있으며, 굴삭기 차체와 탈착이 가능하도록 마련될 수도 있다.
상기 촬영장치(20)에서 촬영되는 영상은 작업자의 의도에 따라 작업장치들이 작업을 수행하는 위치와 상황을 작업자에게 알려주기 위한 장치로서 카메라 내지 적외선 센서등의 관찰 장치로 구현될 수 있다.
상기 촬영장치(20)에는 하나 이상의 구동부(30)가 마련될 수 있다. 상기 구동부(30)에 의해 상기 촬영장치(20)가 회전하거나 높이가 조절될 수 있는 것이다. 따라서, 상기 촬영장치(20)가 회전함에 따라 굴삭기 주변의 다양한 시야를 작업자에게 디스플레이 할 수 있는 것이다.
상기 구동부(30)는 일반적인 서보 모터(servo motor)로 마련될 수 있으며, 그 밖에 상기 촬영장치(20)를 회전 내지 이동시킬 수 있는 구동원이라면 다양하게 변형되어 실시될 수 있다.
상기 구동부(30)는 별도의 전원에 의해 작동할 수도 있으며, 굴삭기의 ECU와 연결되어 굴삭기의 운행이 시작되면 상기 구동부(30)도 함께 작동할 수도 있다.
상기 구동부(30)는 제어부(40)에 의해 제어될 수 있다. 즉, 상기 제어부(40)의 제어신호에 따라 상기 구동부(30)가 상기 촬영장치(20)을 구동하는 것이다. 상기 제어부(40)는 작업자의 신호를 받아 제어될 수도 있으며, 기 설정된 값에 따라 굴삭기의 작업장치들의 움직임과 연동되어 제어될 수도 있다.
상기 제어부(40)는 마이콤이나 EPOS로 마련될 수 있으며, 굴삭기의 ECU또는 MCV와 연결될 수 있다. 이에 따라 상기 제어부(40)는 굴삭기의 운행 및 작업에 대한 정보를 분석하고 지령을 내려 작업을 수행하도록 한다.
본 발명에 따른 굴삭기의 전방 및 측면시야 표시장치는 붐 스윙 감지수단(50)을 더 포함한다. 상기 붐 스윙 감지수단(50)은 상기 붐(8)의 스윙 여부를 감지하거나, 스윙에 따른 상기 붐(8)의 회전 크기를 감지할 수 있다.
상기 붐 스윙 감지수단(50)은 상기 붐(8)에 직접 마련될 수도 있고, 상기 붐(8)을 동작시키는 상기 붐 실린더(11) 내지 상기 상부선회체(2)에 마련되어 상기 붐(8)의 스윙을 감지할 수 있다.
상기 제어부(40)는 상기 붐 스윙 감지수단(50)으로부터 신호를 받아 상기 구동부(30)를 제어할 수 있다. 즉, 상기 붐 스윙 감지수단(50)에서 상기 붐(8)의 스윙 유무 내지 스윙 크기를 측정하고, 측정된 값을 상기 제어부(40)에 제공하면, 상기 제어부(40)는 상기 붐(8)의 스윙 크기에 따라 상기 구동부(30)를 구동하여 상기 촬영장치(20)를 회전시키거나 높낮이를 조절할 수 있는 것이다.
상기 붐 스윙 감지수단(50)은 앵글센서로 마련될 수 있으며, 상기 앵글센서는 상기 붐(8)과 상부선회체(2)의 연결부인 상기 붐 스윙 실린더(6) 내지 상기 붐 스윙 브라켓(8)에 설치될 수 있다. 또한, 상기 붐 스윙 감지수단(50)은 상기 붐(8)의 스윙에 따른 위치를 센싱하는 센서로 마련될 수도 있다.
상기 앵글센서에서 측정된 상기 붐(8)의 스윙 각도는 상기 제어부(40)에 제공되고 상기 제어부(40)는 상기 붐(8)의 스윙 각도에 비례하여 상기 촬영장치(20)가 회전하도록 상기 구동부(30)를 제어할 수 있다.
상기 붐(8)이 스윙하는 경우 상기 앵글센서가 상기 붐(8)의 회전 각도를 측정하여 상기 제어부(40)로 보내고 상기 제어부(40)가 상기 붐(8)의 회전 각도에 비례하여 상기 촬영장치(20)를 회전시키도록 함으로써 작업자의 작업반경을 충분히 표시할 수 있는 것이다.
상기 붐(8)의 스윙에 따라 상기 촬영장치(20)를 회전시키는 방법에는 상기 붐(8)의 회전 각도와 동일한 크기로 상기 촬영장치(20)를 회전시킬 수도 있을 것이다. 이 경우는 상기 촬영장치(20)와 상기 붐(8)과의 거리가 가까운 경우에 적용될 수 있을 것이다.
또한, 상기 촬영장치(20)가 상기 버켓(10)을 중심으로 촬영할 수 있도록 설정할 수도 있다. 즉, 상기 앵글센서에서 측정된 상기 붐(8)의 스윙 크기와 상기 촬영장치(20)의 회전 크기는 동일하지 않더라도 일정한 비례 관계를 유지하도록 제어할 수 있는 것이다.
이때, 상기 촬영장치(20)는 굴삭기의 작업이 종료되거나 굴삭기의 엔진이 정지되는 경우 자동적으로 전방을 향하도록 설정할 수도 있으며, 경우에 따라서는 상기 촬영장치(20)가 상기 버켓(10)의 중심을 향하도록 설정할 수도 있을 것이다.
상기 앵글센서에서 측정된 상기 붐(8)의 스윙 크기와 상기 촬영장치(20)의 회전 크기의 관계는 일정한 비례 상수에 의한 관계식을 가질 수 있으며, 상기 비례상수는 1보다 작게 마련되어 상기 붐(8)의 스윙 크기보다 상기 촬영장치(20)의 회전 크기가 작게 마련될 수도 있다.
상기 붐 스윙 감지수단(50)은 굴삭기의 붐(8)의 스윙 여부를 일차적으로 감지하고, 상기 붐(8)이 스윙하는 경우 이차적으로 상기 붐(8)의 스윙 크기를 감지할 수 있다. 즉, 작업자가 상기 붐(8)의 스윙을 위한 조작을 하면, 조작신호를 감지하는 센서에 의해 일차적으로 상기 붐(8)의 스윙 유무를 감지하는 것이다.
따라서, 일단 상기 붐(8)이 스윙하기 시작하면, 상기 제어부(40)는 상기 붐 스윙 감지수단(50) 내지 상기 앵글센서에서 측정된 정보를 입수하여 분석하고 상기 구동부(30)를 제어하여 상기 촬영장치(20)를 회전시킬 수도 있으며, 경우에 따라서는 기 설정된 값에 따라 상기 촬영장치(20)의 회전크기를 작업자가 수작업으로 조정할 수도 있다.
상기 붐(8)이 스윙하는 경우 운전실(3)에 마련된 디스플레이부(25)에서는 상기 붐(8)의 스윙에 따라 함게 이동되는 촬영영상을 관찰할 수 있으며, 상기 디스플레이부(25)에는 현재 상기 붐(8)의 회전 크기 또는 상기 촬영장치(20)의 회전여부 및 회전크기에 관한 정보를 디스플레이 할 수도 있다. 따라서, 작업자는 상기 디스플레이부(25)에 도시된 정보에 의하여 전방 및 측면 작업을 용이하게 할 수 있는 것이다.
상기 촬영장치(20)가 회전 가능한 각도는 상기 붐(8)의 회전 크기와 동일하거나, 상기 붐의 회전크기 이상으로 회전가능할 수 있다. 따라서, 상기 촬영장치는 경우에 따라서 360도를 회전하면서 상기 굴삭기의 전방, 측면뿐만 아니라 후방의 영상을 촬영하여 작업자에게 보여줄 수도 있는 것이다.
도 4 의 절차흐름도 및 도5의 블록도에 도시된 바와 같이 굴삭기의 운행이 시작되면, 상기 붐 스윙 감지수단(50)는 상기 붐(8)의 스윙 여부를 감지한다. 상기 붐 스윙 감지수단(50)은 상기 앵글센서에 의해 상기 붐(8)의 스윙 유무만이 아니라 스윙 각도를 감지할 수 있다. 또한, 상기 제어부(40)에서 상기 붐(8)의 스윙 유무를 감지하여 상기 붐 스윙 감지수단(50)에 지령을 내릴수도 있다.
상기 붐(8)의 스윙 유무가 감지되면 상기 제어부(40)는 상기 붐(8)의 스윙 크기에 비례하여 상기 촬영장치(20)를 회전시킬 수 있도록 상기 구동부(30)에 신호를 인가한다. 따라서, 상기 붐(8)의 스윙 각도에 따라 상기 촬영장치(20)가 함께 회전하면서 작업 현장에 대한 시야를 제공할 수 있는 것이다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 업이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
본 발명은 붐의 스윙과 연동하여 촬영장치가 회전할 수 있도록 함으로써 굴삭기의 전방 및 측면시야를 작업자게에 명확하게 알려주는 굴삭기의 전방 및 측면시야 표시장치에 이용될 수 있다.
1: 하부주행체 2: 상부선회체
3: 운전실 4: 엔진실
5: 카운터웨이트 6: 붐 스윙 실린더
7: 붐 스윙 브라켓 8: 붐
9: 암 10: 버켓
11, 12, 13: 작업장치용 유압실린더
14: 작업장치 20: 촬영장치
25: 디스플레이부 30: 구동부
40: 제어부 50: 붐 스윙 감지수단

Claims (6)

  1. 굴삭기의 붐(8) 스윙이 가능하도록 붐(8)과 상부선회체(2) 사이를 고정시키는 붐 스윙 브라켓(7)과 상기 붐(8)을 스윙시키기 위한 붐 스윙 실린더(6)가 마련된 굴삭기의 전방 및 측면시야 표시장치에 있어서,
    상기 상부선회체(2)에 설치되어 굴삭기의 전방 및 측면 영상을 촬영하는 촬영장치(20);
    상기 촬영장치(20)에서 촬영된 영상을 작업자에게 보여주는 디스플레이부(25);
    상기 촬영장치(20)와 디스플레이부(25) 사이에 마련되어 전방 및 측면시야 표시장치를 제어하는 제어부(40);
    굴삭기의 전방 및 측면시야를 촬영할 수 있도록 상기 촬영장치(20)를 회전시키는 구동부(30) 및
    상기 붐(8)의 스윙 여부를 감지하는 붐 스윙 감지수단(50)을 포함하고,
    상기 구동부(30)는 상기 붐 스윙 감지수단(50)에서 측정된 붐의 회전각도에 대응하여 상기 촬영장치(20)를 회전시키는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 전방 및 측면시야 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동부(30)는 상기 붐(8)의 스윙에 따라 상기 촬영장치(20)를 동시에 회전시키도록 상기 제어부(40)의 지령을 받아 구동되는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 전방 및 측면시야 표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(40)는,
    상기 붐(8)의 스윙이 감지되면 상기 촬영장치(20)가 상기 붐(8)의 끝단을 중심으로 촬영할 수 있도록 상기 구동부(30)를 제어하는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 전방 및 측면시야 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(40)는,
    상기 굴삭기의 작업 종료 또는 상기 굴삭기의 엔진 정지가 감지되면 상기 촬영장치(20)가 상부 선회체(2)의 전방을 향한 위치로 복귀하도록 상기 구동부(30)를 제어하는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 전방 및 측면시야 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(40)는,
    상기 굴삭기의 작업 종료 또는 상기 굴삭기의 엔진 정지가 감지되면 상기 촬영장치(20)가 상기 붐(8)의 끝단을 중심으로 촬영하는 위치로 회전되도록 상기 구동부(30)를 제어하는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 전방 및 측면시야 표시 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 붐 스윙 감지수단(50)은,
    상기 붐(8)의 회전각도를 측정하는 앵글 센서로 마련되어, 상기 붐 스윙 브라켓(7) 내지 붐 스윙 실린더(6)에 설치되는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 전방 및 측면시야 표시장치.
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