KR102125143B1 - 블레이드 능동 제어 레벨링 장치 - Google Patents

블레이드 능동 제어 레벨링 장치 Download PDF

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KR102125143B1
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Abstract

본 발명은 블레이드 능동 제어 레벨링 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드 능동 제어 레벨링 장치는 설정 체적을 갖는 본체; 상기 본체의 양측 하부에 제공되고, 지면에 대해 주행 가능하게 제공되는 주행 부재; 설정 폭 및 설정 높이를 가지고, 상기 본체의 전단부에 연결되는 블레이드; 상기 블레이드의 위치가 조절되는 동력을 제공하는 구동 유닛; 상기 블레이드에 위치되어, 상기 블레이드 상에 설치된 지점의 위치 정보를 제공하는 위치 센서; 상기 본체 또는 상기 주행 부재에 위치되어, 상기 주행 부재의 회전 속도를 감지하는 구동 속도 센서; 및 상기 위치 센서 및 상기 구동 속도 센서가 제공하는 정보를 통해, 상기 구동 유닛을 제어하여, 상기 블레이드의 높이가 조절되게 하는 제어기를 포함한다.

Description

블레이드 능동 제어 레벨링 장치{Leveling apparatus of blade active control}
본 발명은 블레이드 능동 제어 레벨링 장치에 관한 것으로, 보다 상세히 블레이드의 자세가 효과적으로 제어될 수 있는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치에 과한 것이다.
건설 현장에서는 건축을 시작하기 전 또는 건축을 수행하는 과정에서, 지면이 건축에 적합한 상태가 되도록 만드는 작업이 이루어 진다. 이와 같이 지면의 상태를 원하는 형태로 만드는 작업에는 불도저, 휠 로더 등과 같은 레벨링 장치가 사용된다.
레벨링 장치는 지면을 주행하면서, 레벨링 장치의 전방에 위치되는 블레이드의 상태가 조절되어, 블레이드가 지면을 설정 상태로 만드는 형태로 작업을 수행한다. 레벨링 장치의 이와 같은 작업은 블레이드의 조작 상태에 따라 작업 결과가 달라지므로, 원하는 결과를 얻기 위해서는 블레이드가 효과적으로 조작되어야 한다. 이에 따라, 통상 숙련된 작업자 레벨링 장치를 운행한다.
본 발명은 블레이드의 자세가 효과적으로 제어될 수 있는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 부하량에 따라 블레이드의 높이가 조절될 수 있는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 위치 센서 및 구동 속도 센서가 제공하는 정보를 통해 블레이드의 높이가 효과적으로 조절될 수 있는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 블레이드의 양측에 제공되는 위치 센서를 통해 블레이드의 양측의 높이가 각각 조절될 수 있는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 블레이드에 위치되는 블레이드 자세 센서를 통해 블레이드의 양측의 높이 및 블레이드가 롤 되는 정도가 조절될 수 있는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 본체에 제공되는 본체 자세 센서를 통해 본체가 기울어진 정도를 고려하여 블레이드의 자세가 조절될 수 있는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 설정 체적을 갖는 본체; 상기 본체의 양측 하부에 제공되고, 지면에 대해 주행 가능하게 제공되는 주행 부재; 설정 폭 및 설정 높이를 가지고, 상기 본체의 전단부에 연결되는 블레이드; 상기 블레이드의 위치가 조절되는 동력을 제공하는 구동 유닛; 상기 블레이드에 위치되어, 상기 블레이드 상에 설치된 지점의 위치 정보를 제공하는 위치 센서; 상기 본체 또는 상기 주행 부재에 위치되어, 상기 주행 부재의 회전 속도를 감지하는 구동 속도 센서; 및 상기 위치 센서 및 상기 구동 속도 센서가 제공하는 정보를 통해, 상기 블레이드의 높이가 조절되게 상기 구동 유닛을 제어하는 제어기를 포함하는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 주행 부재는 외측 둘레에 복수의 슈 플레이트를 갖는 캐터필러로 제공될 수 있다.
또한, 상기 구동 속도 센서는 하우징; 상기 슈 플레이트를 향해 돌출되도록 상기 하우징에 연결되는 제1 감지부; 및 상기 슈 플레이트를 향해 돌출되도록 상기 하우징에 연결되는 제2 감지부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 감지부와 상기 제2 감지부는 상기 슈 플레이트가 이동되는 방향으로 따라 설정 거리 이격되게 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 감지부 및 상기 제2 감지부는 설정 거리 이내에 상기 슈 플레이트가 위치되면 이를 감지하는 근접 센서로 제공될 수 있다.
또한, 상기 제어기는 상기 위치 센서가 제공하는 위치 정보를 통해 산출된 이동 속도와 상기 구동 속도 센서가 제공하는 상기 주행 부재의 회전 속도를 통해 상기 블레이드에 작용하는 부하량을 산출하고, 부하량의 크기에 따라 상기 블레이드의 높이가 조절되게 할 수 있다.
또한, 상기 제어기는 상기 부하량이 기 설정된 기준 부하량을 초과하면 상기 블레이드의 높이가 상승되도록 상기 구동 유닛을 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어기는 상기 부하량이 기 설정된 기준 부하량보다 작으면 상기 블레이드의 높이가 하강되도록 상기 구동 유닛을 제어할 수 있다.
또한, 상기 위치 센서는, 상기 블레이드의 좌측 영역에 위치되는 제1 위치 센서; 및 상기 블레이드의 우측 영역에 위치되는 제2 위치 센서를 포함하고, 상기 구동 속도 센서는, 좌측 영역에 위치되는 제1 구동 속도 센서; 및 우측 영역에 위치되는 제2 구동 센서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어기는 상기 제1 위치 센서 및 상기 제1 구동 속도 센서가 제공하는 정보를 통해 상기 블레이드의 좌측 영역의 높이를 조절하고, 상기 제2 위치 센서 및 상기 제2 구동 센서가 제공하는 정보를 통해 상기 블레이드의 우측 영역의 높이를 조절할 수 있다.
또한, 상기 제어기는 작업이 수행되는 동안 상기 부하량을 산출하고, 상기 블레이드이 높이를 조절하는 단계를 폐루프 구조로 반복 수행할 수 있다.
또한, 상기 구동 속도 센서는 탈착 가능하게 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 블레이드의 자세가 효과적으로 제어될 수 있는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 에에 의하면, 부하량에 따라 블레이드의 높이가 조절될 수 있는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 위치 센서 및 구동 속도 센서가 제공하는 정보를 통해 블레이드의 높이가 효과적으로 조절될 수 있는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 블레이드의 양측에 제공되는 위치 센서를 통해 블레이드의 양측의 높이가 각각 조절될 수 있는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 블레이드에 위치되는 블레이드 자세 센서를 통해 블레이드의 양측의 높이 및 블레이드가 롤 되는 정도가 조절될 수 있는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 본체에 제공되는 본체 자세 센서를 통해 본체가 기울어진 정도를 고려하여 블레이드의 자세가 조절될 수 있는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드 능동 제어 레벨링 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 블레이드 능동 제어 레벨링 장치의 전방 영역을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 블레이드 능동 제어 레벨링 장치의 제어 관계를 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 1의 블레이드 능동 제어 레벨링 장치에서 구동 속도 센서가 위치된 부분을 나타내는 도면이다.
도 5는 구동 속도 센서가 주행 부재의 회전 속도를 감지하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 6a는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치가 지면을 깎는 작업을 수행하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 6b는 도 6a의 a-a'지점에서 블레이드가 피치되어, 블레이드의 높이가 제어되는 상태의 블레이드 능동 제어 레벨링 장치를 나타내는 측면도이다.
도 6c는 도 6a의 a-a'지점에서 블레이드가 롤되어, 블레이드 좌우의 높이가 조절되게 제어되는 상태의 블레이드 능동 제어 레벨링 장치를 나타내는 도면이다.
도 7은 블레이드 능동 제어 레벨링 장치가 지면을 설정 깊이로 깎고, 그 과정에서 발생된 흙을 쌓아 두는 작업을 수행하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 8a는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치가 작업 대상 영역의 모양을 조절하는 작업을 수행하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 8b는 도 8a의 b-b'지점에서 블레이드가 피치되어, 블레이드의 높이가 제어되는 상태의 블레이드 능동 제어 레벨링 장치를 나타내는 측면도이다.
도 8c는 도 8a의 b-b'지점에서 블레이드가 롤되어, 블레이드 좌우의 높이가 조절되게 제어되는 상태의 블레이드 능동 제어 레벨링 장치를 나타내는 도면이다.
도 9는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치가 작업 대상 영역의 일측에 위치된 흙을 지면에 펴는 작업을 수행하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 10은 구동 속도 센서가 제공하는 정보에 이해 블레이드의 자세가 제어되는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 11은 블레이드의 하단이 설정 높이에 위치된 상태로 작업을 수행하는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치를 나타내는 도면이다.
도 12는 감지된 부하량이 기준 부하량을 초과한 상태일 때 블레이드의 높이가 조절되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 13은 감지된 부하량이 기준 부하량 미만인 상태일 때 블레이드의 높이가 조절되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 14는 블레이드 양단의 높이가 개별적으로 조절되는 상태를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드 능동 제어 레벨링 장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)는 본체(100), 주행 부재(110), 블레이드(200) 및 구동 유닛(400)을 포함한다.
이하, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)가 수평면 상에 위치되었을 때를 기준으로 본체(100)와 블레이드(200)가 배열되는 전후 방향을 제1 방향(1)이라 하고, 수평면에 위치되고 제1 방향(1)에 수직한 좌우 방향(또는 폭 방향)을 제2 방향(2)이라 하고, 수평면에 수직한 상하 방향을 제3 방향(3)이라 한다. 또한, 도 1 내지 도 3에서 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)의 구성을 설명함에 있어, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)가 수평면 상에 위치되었을 때를 기준으로 설명한다.
블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)는 지면 상의 흙에 대해 설정 작업을 수행한다. 예를 들어, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)는 주행하면서, 지면의 상부의 흙을 깎는 작업을 수행하거나, 일측에 위치된 흙을 지면에 펴는 작업 등을 수행할 수 있다.
본체(100)는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)의 골격을 제공할 수 있다. 본체(100)는 설정 체적을 갖도록 제공될 수 있다. 본체(100)는 사용자가 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)를 조작하기 위한 탑승 공간을 가질 수 있다. 또한, 탑승 공간에는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)의 동작 상태를 조작할 수 있는 입력부(도 3의 120)가 제공될 수 있다.
주행 부재(110)는 본체(100)에 연결되고 지면에 대해 주행 가능하게 제공된다. 주행 부재(110)의 주행에 의해 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)는 위치 이동 할 수 있다. 주행 부재(110)는 본체(100)의 제2 방향(2) 양측 하부에 각각 제공될 수 있다. 일 예로, 주행 부재(110)는 캐터필러, 바퀴 등으로 제공되어, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)는 불도저, 휠 로더 등일 수 있다. 주행 부재(110)가 캐터필러로 제공될 때, 주행 부재(110)는 외측 둘레에 복수의 슈 플레이트(111)가 제공되어, 슈 플레이트(111)가 회전됨에 따라 주행되는 구조로 제공될 수 있다.
블레이드(200)는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)의 전방 영역에 위치되도록 본체(100)의 전단부에 연결되어, 흙에 대해 설정 작업을 수행한다. 블레이드(200)는 제2 방향(2)으로 설정 폭을 가지고, 제3 방향(3)으로 설정 높이를 가질 수 있다.
도 2는 도 1의 블레이드 능동 제어 레벨링 장치의 전방 영역을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 블레이드(200)는 연결 프레임(300)에 의해 본체(100)에 연결될 수 있다. 연결 프레임(300)의 전방 단부는 블레이드(200)의 후면에 연결되고, 연결 프레임(300)의 후방 단부는 본체(100)에 연결될 수 있다.
연결 프레임(300)의 전방 단부는 블레이드(200)의 후면에 제3 방향(3)으로 제공되는 축을 기준으로 회전 가능하게 연결될 수 있다. 또한, 연결 프레임(300)의 전방 단부는 제1 방향(1) 및 제2 방향(2)으로 제공되는 축을 기준으로 설정 범위 내에서 회전 가능하게 제공될 수 있다. 일 예로, 연결 프레임(300)의 전방 단부와 블레이드(200)의 후면을 연결하는 샤프트는 길이 방향이 제3 방향(3)으로 제공되고, 샤프트는 연결 부위가 볼 형상으로 제공되거나, 설정 유격을 갖도록 제공될 수 있다. 연결 프레임(300)의 전방 단부는 블레이드(200)의 제2 방향(2) 중심 영역에 연결될 수 있다.
연결 프레임(300)의 후방 단부는 제2 방향(2)으로 제공되는 축을 기준으로 회전 가능하게 본체(100)에 연결될 수 있다. 일 예로, 연결 프레임(300)의 후방 단부는 길이 방향이 제2 방향(2)으로 제공되는 샤프트에 의해 본체(100)에 연결되어, 연결 프레임(300)은 본체(100)에 대해 상하 방향으로 회전 될 수 있다.
연결 프레임(300)의 후방 단부는 제2 방향(2)으로 설정 거리 이격되어, 분지된 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 연결 프레임(300)은 U 형상으로 제공될 수 있다. 그리고, 연결 프레임(300)의 각각의 후방 단부는 본체(100)에 대해 회전 가능 하게 연결될 수 있다.
구동 유닛(400)은 블레이드(200)의 위치가 조절되는 동력을 제공한다. 구동 유닛(400)은 피치 구동 부재(410), 요 구동 부재(420) 및 롤 구동 부재(430)를 포함한다.
피치 구동 부재(410)는 블레이드(200)가 제2 방향(2)으로 제공되는 축을 기준으로 회전(P, 피치, pitch)되는 형태로 구동되어, 블레이드(200)의 제3 방향(3) 높이가 조절되게 한다. 피치 구동 부재(410)는 연결 프레임(300)이 본체(100)에 대해 상하 방향으로 회전 되는 동력을 제공하는 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 피치 구동 부재(410)는 길이가 가변 되는 실린더 구조로 제공되고, 일 측 단부는 본체(100)에 회전 가능하게 연결되고, 타측 단부는 연결 프레임(300)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 연결 프레임(300)의 후방 단부에는 위쪽 방향으로 설정 길이 돌출된 피치 연결부(310)가 제공될 수 있다. 그리고, 피치 구동 부재(410)의 타측 단부는 피치 연결부(310)에 연결될 수 있다.
피치 구동 부재(410)의 일측 단부는 본체(100)에 제2 방향(2)으로 제공되는 축을 기준으로 회전되게 연결될 수 있다. 피치 구동 부재(410)의 타측 단부는 연결 프레임(300)에 제2 방향(2)으로 제공되는 축을 기준으로 회전되게 연결될 수 있다. 피치 구동 부재(410)는 2개가 제공되고, 제2 방향(2)으로 서로 이격 되어 연결 프레임(300)의 분지된 후방 단부 각각과 본체(100)에 연결되게 제공될 수 있다. 피치 구동 부재(410)의 길이가 길어지게 구동되면, 연결 프레임(300)은 본체(100)에 대해 아래쪽으로 피치(P)되고, 이에 따라 연결 프레임(300)의 전방 단부에 연결된 블레이드(200)는 하방으로 피치(P)될 수 있다. 또한, 피치 구동 부재(410)의 길이가 짧아지게 구동되면, 연결 프레임(300)은 본체(100)에 대해 위쪽으로 피치(P)되고, 이에 따라 연결 프레임(300)의 전방 단부에 연결된 블레이드(200)는 상방으로 피치(P)될 수 있다.
요 구동 부재(420)는 블레이드(200)가 제3 방향(3)으로 제공되는 축을 기준으로 회전(Y, 요, Yaw)되는 형태로 구동되어, 블레이드(200)가 향하는 방향이 조절되게 한다.
요 구동 부재(420)는 길이가 가변 되는 실린더 구조로 제공되고, 일 측 단부는 연결 프레임(300)에 회전 가능하게 연결되고, 타측 단부는 블레이드(200)의 후면에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 요 구동 부재(420)는 2개가 제공되어, 제2 방향(2)으로 설정거리 이격 되게 위치될 수 있다.
요 구동 부재(420)의 일측 단부는 연결 프레임(300)에 제2 방향(2)으로 제공되는 축을 기준으로 회전 가능하게 연결될 수 있다. 요 구동 부재(420)의 일 측 단부는 피치 연결부(310)에 연결될 수 있다. 요 구동 부재(420)의 일측 단부가 연결된 지점은 피치 구동 부재(410)의 타측 단부가 연결된 지점의 아래쪽에 위치될 수 있다.
요 구동 부재(420)의 타측 단부는 블레이드(200)에 제3 방향(3)으로 제공되는 축을 기준으로 회전 가능하게 연결될 수 있다. 또한, 요 구동 부재(420)의 타측 단부는 제1 방향(1) 및 제2 방향(2)으로 제공되는 축을 기준으로 설정 범위 내에서 회전 가능하게 제공될 수 있다. 일 예로, 요 구동 부재(420)의 타측 단부와 블레이드(200)의 후면을 연결하는 샤프트는 길이 방향이 제3 방향(3)으로 제공되고, 샤프트는 연결 부위가 볼 형상으로 제공되거나, 설정 유격을 갖도록 제공될 수 있다.
요 구동 부재(420)의 타측 단부는 연결 프레임(300)이 블레이드(200)에 연결된 지점과 제2 방향(2)으로 설정 거리 이격된 지점에 연결될 수 있다. 2개의 요 구동 부재(420)의 타측 단부는 연결 프레임(300)이 블레이드(200)에 연결된 지점을 기준으로 제2 방향(2)으로 서로 반대되는 지점에서 블레이드(200)에 연결될 수 있다.
요 구동 부재(420)의 길이가 길어 지거나 짧아지면, 블레이드(200)는 연결 프레임(300)에 대해 요(Y, Yaw) 될 수 있다. 또한, 요 구동 부재(420)가 2개 제공될 때, 2개의 요 구동 부재(420)는 하나는 길이가 짧아지고, 하나는 길이가 길어 지는 형태로 길이가 조절될 수 있다.
롤 구동 부재(430)는 블레이드(200)가 제1 방향(1)으로 제공되는 축을 기준으로 회전(R, 롤, Roll)되는 형태로 구동되게 한다. 롤 구동 부재(430)는 길이가 가변 되는 실린더 구조로 제공되고, 일 측 단부는 연결 프레임(300)에 회전 가능하게 연결되고, 타측 단부는 블레이드(200)의 후면에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 롤 구동 부재(430)의 일측 단부는 연결 프레임(300)과 블레이드(200)가 연결된 지점과 제3 방향(3)으로 동일한 축 상에 위치되도록 연결 프레임(300)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 연결 프레임(300)의 전방 단부에는 위쪽 방향으로 설정 길이 돌출된 롤 연결부(320)가 제공될 수 있다. 롤 연결부(320)는 연결 프레임(300)과 블레이드(200)가 연결된 지점과 제1 방향(1)으로 동일한 직선상에 위치될 수 있다. 그리고, 롤 구동 부재(430)의 일측 단부는 롤 연결부(320)에 연결되어, 연결 프레임(300)과 블레이드(200)가 연결된 지점에 대해 제3 방향(3)으로 동일한 축 상에 위치될 수 있다.
롤 구동 부재(430)의 일측 단부는 연결 프레임(300)에 제3 방향(3)으로 제공되는 축을 기준으로 회전 가능하게 연결될 수 있다. 또한, 롤 구동 부재(430)의 일측 단부는 제1 방향(1) 및 제2 방향(2)으로 제공되는 축을 기준으로 설정 범위 내에서 회전 가능하게 제공될 수 있다. 일 예로, 롤 구동 부재(430)의 일측 단부와 연결 프레임(300)을 연결하는 샤프트는 길이 방향이 제3 방향(3)으로 제공되고, 샤프트는 연결 부위가 볼 형상으로 제공되거나, 설정 유격을 갖도록 제공될 수 있다.
롤 구동 부재(430)이 타측 단부는 롤 구동 부재(430)의 일측 단부에 대해 제2 방향(2)으로 설정 거리 이격된 지점에서 블레이드(200)에 연결될 수 있다. 롤 구동 부재(430)의 타측 단부는 블레이드(200)에 제3 방향(3)으로 제공되는 축을 기준으로 회전 가능하게 연결될 수 있다. 또한, 롤 구동 부재(430)의 타측 단부는 제1 방향(1) 및 제2 방향(2)으로 제공되는 축을 기준으로 설정 범위 내에서 회전 가능하게 제공될 수 있다. 일 예로, 롤 구동 부재(430)의 타측 단부와 블레이드(200)를 연결하는 샤프트는 길이 방향이 제3 방향(3)으로 제공되고, 샤프트는 연결 부위가 볼 형상으로 제공되거나, 설정 유격을 갖도록 제공될 수 있다. 롤 구동 부재(430)의 길이가 길어지거나 짧아지게 구동되면, 블레이드(200)는 연결 프레임(300)에 대해 롤(R) 될 수 있다.
도 3은 도 1의 블레이드 능동 제어 레벨링 장치의 제어 관계를 나타내는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)에는 제어기(130)가 제공될 수 있다. 제어기(130)는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)의 구성 요소들을 제어할 수 있다. 제어기(130)는 센서(500)가 제공하는 정보를 이용하여 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)의 구동 상태를 제어할 수 있다.
센서(500)는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)의 상태에 관한 정보를 감지한 후, 제어기(130)에 제공할 수 있다. 센서(500)는 위치 센서(510), 블레이드 자세 센서(520) 및 본체 자세 센서(530)를 포함할 수 있다.
위치 센서(510)는 블레이드(200)에 위치되어 위치 센서(510)가 설치된 지점의 위치에 관한 정보를 제공한다. 일 예로, 블레이드(200)의 상부에는 설정 길이를 갖는 지지 로드(511)가 제공되고, 위치 센서(510)는 지지 로드(511)의 상부에 위치될 수 있다. 위치 센서(510)는 GPS 수신기로 제공되어, 블레이드(200)에 설치된 지점의 위치에 관한 좌표 정보를 제공할 수 있다. 위치 센서(510)는 제2 방향(2)으로 설정 거리 이격되어, 블레이드(200)의 좌측 영역에 제1 위치 센서(510a)가 제공되고, 블레이드(200)의 우측 영역에 제2 위치 센서(510b)가 제공될 수 있다. 제어기(130)는 위치 센서(510)가 제공하는 위치값의 변화를 통해 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)의 이동 속도를 산출할 수 있다.
블레이드 자세 센서(520)는 블레이드(200)에 위치되어, 블레이드(200)의 자세를 감지한다. 일 예로, 블레이드 자세 센서(520)는 관성 측정 장치(Inertial Measurement Unit, IMU)로 제공되어, 블레이드(200)의 속도, 방향, 중력 및 가속도를 감지하고, 이를 통해 블레이드(200)의 요(Y), 롤(R), 피치(P)를 감지 가능하게 제공될 수 있다.
본체 자세 센서(530)는 본체(100)에 위치되어, 본체(100)의 자세를 감지한다. 일 예로, 본체 자세 센서(530)는 관성 측정 장치(Inertial Measurement Unit, IMU)로 제공되어, 본체(100)의 속도, 방향, 중력 및 가속도를 감지하고, 이를 통해 본체(100)의 요(Y), 롤(R), 피치(P)를 감지 가능하게 제공될 수 있다.
구동 속도 센서(540)는 슈 플레이트(111)와 인접하게 위치되어, 주행 부재(110)가 회전되는 속도를 감지한다.
도 4는 도 1의 블레이드 능동 제어 레벨링 장치에서 구동 속도 센서가 위치된 부분을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 구동 속도 센서(540)는 하우징(541), 제1 감지부(542a) 및 제2 감지부(542b)를 포함한다. 구동 속도 센서(540)는 주행 부재(110)와 인접하게 본체(100)에 부착될 수 있다. 또한, 구동 속도 센서(540)는 슈 플레이트(111)의 내측에 위치되도록 주행 부재(110)에 부착될 수도 있다. 구동 속도 센서(540)는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)의 좌측 및 우측에 각각 위치될 수 있다. 이때, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)의 좌측 영역에 위치되는 구동 속도 센서(540)를 제1 구동 속도 센서(540)라 하고, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)의 우측 영역에 위치되는 구동 속도 센서(540)를 제2 구동 속도 센서(540)라 할 수 있다.
하우징(541)은 설정 체적을 갖는 블록 구조로 제공될 수 있다. 하우징(541)은 본체(100) 및 주행 부재(110)와는 구분되는 구조를 가지고 본체(100) 또는 주행 부재(110)에 탈착 가능하게 제공될 수 있다.
제1 감지부(542a) 및 제2 감지부(542b)는 슈 플레이트(111)를 향해 돌출되도록 하우징(541)에 연결된다. 제1 감지부(542a) 및 제2 감지부(542b)는 슈 플레이트(111)가 이동되는 방향을 따라 설정 거리(d) 이격되게 제공된다. 제1 감지부(542a) 및 제2 감지부(542b)는 근접 센서로 제공되어, 설정 거리 이내에 슈 플레이트(111)가 위치되면, 슈 플레이트(111)를 감지하도록 제공된다. 일 예로, 슈 플레이트(111)는 금속으로 제공되고, 제1 감지부(542a) 및 제2 감지부(542b)는 설정 거리 이내에 금속이 위치되면 이를 감지하도록 제공될 수 있다. 제1 감지부(542a) 및 제2 감지부(542b)는 슈 플레이트(111)에서 동일한 지점을 감지하도록 제공될 수 있다. 일 예로, 제1 감지부(542a) 및 제2 감지부(542b)는 슈 플레이트(111)에서 구동 속도 센서(540) 방향으로 가장 돌출된 영역을 감지하도록 제공될 수 있다. 또한, 도면에는 도시 되지 않았으나, 구동 속도 센서(540)가 주행 부재(110)의 내측에 부착될 때, 슈 플레이트(111)의 내측면은 이동 방향을 따른 적어도 일 지점이 구동 속도 센서(540) 방향으로 돌출되고, 제1 감지부(542a) 및 제2 감지부(542b)는 슈 플레이트(111)에서 돌출된 영역과 마주보게 위치되면 이를 감지할 수 있다.
도 5는 구동 속도 센서가 주행 부재의 회전 속도를 감지하는 과정을 나타내는 도면이다.
이하, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)가 전진할 때를 예로 들어, 주행 부재(110)의 회전 속도가 감지되는 경우를 예로 들어 설명한다.
도 5를 참조하면, 주행 부재(110)가 회전됨에 따라, 슈 플레이트(111) 가운데 하나가 제1 감지부(542a)에 의해 감지되는 시점이 발생된다. 이 후, 시간이 경과되면 슈 플레이트(111) 가운데 하나가 제2 감지부(542b)에 의해 감지되는 시점이 발생된다. 제어기(130)에는 제1 감지부(542a)와 제2 감지부(542b)가 주행 부재(110)의 회전 방향으로 이격된 거리 값(d)을 가지고 있다. 이에 따라, 제어기(130)는 제1 감지부(542a)에서 슈 플레이트(111)가 감지된 시점과 제2 감지부(542b)에서 슈 플레이트(111)가 감지된 시점의 시간차, 그리고 제1 감지부(542a)와 제2 감지부(542b)가 이격된 거리 값(d)을 통해, 슈 프레이트가 이동되는 속도를 산출할 수 있다.
주행 부재(110)가 후진할 경우, 제2 감지부(542b)에서 슈 플레이트(111)가 먼저 감지된 시점과, 이 후, 제1 감지부(542a)에서 슈 플레이트(111)가 감지된 시점의 시간차를 이용하는 점을 제외하고, 주행 부재(110)의 회전 속도가 감지되는 과정은 상술한 바와 동일하므로 반복된 설명은 생략한다.
제어기(130)는 센서(500)가 제공하는 정보를 기초로 블레이드(200)의 높이를 제어할 수 있다. 위치 센서(510)는 위치 센서(510)가 제공되는 지점의 위치에 관한 정보를 제어기(130)에 제공할 수 있다. 위치 센서(510)가 제공하는 위치에 관한 정보에는 지면에 대한 높이 값을 포함할 수 있다. 제어기(130)는 위치 센서(510)가 제공하는 높이 값을 기초로 하여, 피치 구동 부재(410)를 제어하여, 블레이드(200)의 높이(또는, 블레이드(200)의 하단이 지면과 이격된 거리, 또는 블레이드(200)의 하단부가 지면을 향해 들어간 깊이)가 조절되게 할 수 있다.
제어기(130)는 블레이드 자세 센서(520)가 제공하는 정보를 블레이드(200)의 높이 제어에 반영할 수 있다. 블레이드(200)의 높이는 제2 방향(2)으로 제공되는 축을 기준으로 피치(P)되는 형태로 조절되어, 블레이드(200)가 높이 조절을 위해 이동하는 경로는 호(arc)를 이루게 제공된다. 이에 따라, 블레이드(200)가 피치(P)되는 정도 및 블레이드(200)가 수평면에 기울어진 정도에 따라, 위치 센서(510)와 블레이드(200) 하단 사이의 지면에 수직한 제3 방향(3)의 거리가 달라지게 된다. 이에 따라, 블레이드 자세 센서(520)는 블레이드(200)가 제3 방향(3)으로 제공되는 축을 기준으로 피치(P)된 정도에 관한 정보를 제어기(130)에 제공하고, 제어기(130)를 이를 반영하여 블레이드(200)의 높이를 제어할 수 있다. 일 예로, 제어기(130)는 위치 센서(510)와 블레이드(200) 하단 사이의 제3 방향(3) 거리가 블레이드(200)가 피치(P)됨에 따라 변경되는 정도를 고려하여, 블레이드(200) 하단의 지면에 대한 제3 방향(3) 높이가 조절되게 할 수 있다.
제어기(130)는 센서(500)가 제공하는 정보를 기초로 블레이드(200)의 좌측의 높이와 우측의 높이가 각각 조절되게 제어할 수 있다. 제어기(130)는 블레이드(200)의 좌측에 위치되는 위치 센서(510)가 제공하는 정보를 기초로 블레이드(200)의 좌측이 설정 높이가 되고, 블레이드(200)의 우측에 위치되는 위치 센서(510)가 제공하는 정보를 기초로 블레이드(200)의 우측이 설정 높이가 되게 할 수 있다. 이를 위해, 제어기(130)는 롤 구동 부재(430)를 제어하여, 블레이드(200)가 롤 되게 할 수 있다. 또한, 블레이드 자세 센서(520)는 블레이드(200)가 제1 방향(1)으로 제공되는 축을 기준으로 롤(R) 된 정도에 관한 정보를 제어기(130)에 제공하고, 제어기(130)는 이를 이용해 롤 구동 부재(430)를 제어하여, 블레이드(200)가 롤(R) 되는 정도를 제어할 수 있다. 또한, 제어기(130)는 블레이드 자세 센서(520)가 제공하는 정보 및 블레이드(200)의 양측에 위치된 위치 센서(510)가 제공하는 정보를 통해, 블레이드(200)가 롤(R) 되는 정도 및 블레이드(200)이 양측의 높이를 제어할 수 있다.
제어기(130)는 요 구동 부재(420)를 제어하여, 블레이드(200)가 제3 방향(3)으로 제공되는 축을 기준으로 요(Y) 되는 정도를 제어할 수 있다. 제어기(130)는 요 구동 부재(420)를 제어하는데, 블레이드 자세 센서(520)가 제공하는 정보를 반영할 수 있다. 구체적으로, 요 구동 부재(420)는 블레이드(200)가 요(Y) 된 정도에 관한 정보를 제어기(130)에 제공하고, 제어기(130)는 이를 기초로 블레이드(200)의 요(Y) 되는 정도를 제어할 수 있다.
제어기(130)는 본체 자세 센서(530)가 제공하는 정보를 블레이드(200)의 자세 제어에 반영할 수 있다. 본체(100)가 위치된 지면에 의해 본체(100) 수명면에 대해 기울어 지면, 본체(100)와 블레이드(200)가 연결되는 방향은 수평면에 대해 기울어 지게 된다. 이에 따라, 블레이드(200)가 수평면에 대해 피치(P)되는 정도, 위치 센서(510)와 블레이드(200) 하단 사이의 제3 방향(3)으로의 거리, 블레이드(200)의 하단과 지면이 이격된 거리가 달라지게 된다. 이에 따라, 제어기(130)는 본체(100)가 기울어진 정도를 반영하여, 블레이드(200)의 피치 상태, 블레이드(200)의 롤 상태 또는 블레이드(200)의 요 상태가 조절되게 구동 유닛(400)을 제어할 수 있다.
제어기(130)는 구동 속도 센서(540)가 제공하는 정보를 블레이드이(200)의 자세 제어에 반영할 수 있다.
제어기(130)는 메인 제어부(131) 및 구동 제어부(132)를 포함할 수 있다.
메인 제어부(131)는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)의 구성 요소를 제어하기 위한 전기적 신호를 발생시킬 수 있다. 또한, 메인 제어부(131)는 입력부(120)로부터 신호를 수신하거나, 센서(500)가 제공하는 신호를 수신하고, 이를 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)의 구성 요소를 제어하기 위한 신호에 반영할 수 있다. 일 예로, 메인 제어부(131)는 CPU, 메모리 등을 포함하여 구성될 수 있다.
구동 제어부(132)는 구동 유닛(400)을 제어할 수 있다. 일 예로, 구동 제어부(132)는 전자 유압 밸브 등으로 제공되어, 메인 제어부(131)가 제공하는 전기적 신호를 이용에 따라 구동 유닛(400)의 동작 상태를 조절하도록 제공될 수 있다.
또한, 제어기(130)는 표시부(140)를 통해, 센서(500), 입력부(120) 등에서 입력되는 신호, 제어기(130)에 의한 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)의 제어 상태, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)의 동작 상태 등과 같은 정보가 표시되게 할 수 있다. 일 예로, 표시부(140)는 탑승 공간에 위치되는 모니터 등일 수 있다.
도 6 내지 도 9는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치가 작업을 수행하는 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6a는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치가 지면을 깎는 작업을 수행하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 6a를 참조하면, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)는 현재 지형(PL)을 디자인 면(DS)까지 깎는 작업(즉, 절토)을 수행할 수 있다. 이 때, 현재 지형(PL)과 디자인 면(DS) 사이의 높이차는 도 5의 경우보다 낮게 형성된다. 이에 따라, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)는 블레이드(200)가 지면을 향해 하방으로 피치(P)되어 높이가 낮아진 상태로 이동하도록 제어되어, 디자인 면(DS)에 대응되게 흙을 절토하도록 제어될 수 있다.
이때, 제어기(130)는 위치 센서(510)가 제공하는 정보를 기초로 블레이드(200)가 피치(P)되는 정도를 제어할 수 있다. 또한, 제어기(130)는 블레이드 자세 센서(520)가 제공하는 블레이드(200)가 피치(P)된 정도에 관한 정보를 고려하여, 블레이드(200)가 피치(P)되는 정도를 제어할 수 있다. 이에 따라, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)가 이동하는 과정에서 블레이드(200)의 하단이 디자인 면(DS)에 대응되는 위치를 유지할 수 있다. 이후, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)는 블레이드(200)를 상방으로 피치(P)시키도록 제어되어, 블레이드(200)의 전면에 모인 흙을 작업 대상 영역의 외측에 위치된 영역에 쌓아 두는 동작이 이루어 질 수 있다. 또한, 제어기(130)는 블레이드(200)의 양측의 높이가 조절되게, 블레이드(200)의 롤(R)상태를 제어하여, 경사진 형태로 절토 작업이 이루어 지게 할 수 있다. 또한, 제어기(130)는 블레이드(200)의 요(Y)상태를 제어하여, 곡선 구간을 이동하면서 절토 작업이 이루어 지게 할 수 있다.
도 6b는 도 6a의 a-a'지점에서 블레이드가 피치되어, 블레이드의 높이가 제어되는 상태의 블레이드 능동 제어 레벨링 장치를 나타내는 측면도이다.
도 6b를 참조하면, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)는 작업 대상 영역을 주행하면서 위치 센서(510)가 제공하는 정보에 따라 작업면(WS)이 현재 지형(PL)보다 아래쪽에 위치되는 것으로 판단되면, 블레이드(200)가 하방으로 피치되어 블레이드(200)의 하단이 작업면(WS)에 대응되게 위치되도록 제어된다. 이 때, 블레이드(200)가 수평면에 수직한 방향에 대해 설정 각도(θ1)만큼 기울어짐에 따라 블레이드(200)의 하단에서 위치 센서(510)까지의 제3 방향(3)으로의 거리가 달라진다. 이에 따라, 제어기(130)는 블레이드(200)가 기울어 지는 각도를 고려하여 센서(510)와 블레이드(200)하단 사이의 제3 방향(3)으로의 거리를 산출할 수 있다. 그리고, 제어기(130)는 위치 센서(510)가 제공하는 높이 값에서 센서(510)와 블레이드(200)하단 사이의 제3 방향(3)으로의 거리를 뺀 값이 작업면(WS)의 높이 값이 되도록 제어를 수행할 수 있다. 이하, 제어기(130)가 위치 센서(510)가 제공하는 높이 값을 통해 블레이드(200)의 하단의 높이를 측정 및 제어하는 방법은 이와 동일하므로 반복된 설명은 생략한다.
도 6c는 도 6a의 a-a'지점에서 블레이드가 롤되어, 블레이드 좌우의 높이가 조절되게 제어되는 상태의 블레이드 능동 제어 레벨링 장치를 나타내는 도면이다.
도 6c를 참조하면, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)는 블레이드(200)의 좌측 하단의 작업 높이(A)와 우측 하단의 작업 높이(B)가 상이하게 된 상태로 작업을 수행할 수 있다. 예를 들어, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)는 도로의 인터체인지(IC), 도로의 곡선 구간 등과 같이 수평면에 대해 경사진 형태의 디자인 면(DS)을 만드는 작업을 수행할 수 있다.
이를 위해, 제어기(130)는 제1 위치 센서(510a)가 제공하는 제어 전 높이 값(a') 및 제2 위치 센서(510b)가 제공하는 제어 전 높이 값(b')을 통해, 블레이드(200)의 좌측 하단의 높이와 우측 하단의 높이를 산출한다. 그리고, 제어기(130)는 블레이드(200)를 롤 시켜, 블레이드(200)의 좌측 하단 및 우측 하단이 각각 좌측 작업 높이(A) 및 우측 작업 높이(B)가 되게 한다. 이 때, 제어기(130)는 제1 위치 센서(510a)가 제공하는 정보가 좌측 작업 높이 값(a)이 되고, 제2 위치 센서(510b)가 제공하는 정보가 우측 작업 높이 값(b)이 되는 형태로 블레이드(200)를 설정 각도(θ2)만큼 롤 시켜, 좌우 높이를 조절할 수 있다. 또한, 블레이드(200)가 피치되는 각도((θ1) 및 롤 되는 각도(θ2)에 의해 블레이드(200)의 하단에서 위치 센서(510)까지의 제3 방향(3)으로의 거리가 달라짐에 따라, 제어기(130)는 블레이드(200)의 피치 구동 및 롤 구동이 서로 연동되어 반영되게 블레이드(200)를 제어할 수 있다.
위치 센서(510)가 제공하는 높이 값의 기준이 되는 높이를 편의를 위해 기준높이(RF)로 도시하였다. 편의를 위해 기준높이(RF)는 작업 높이(A, B)의 아래쪽에 위치되는 것으로 도시하였으나, 이는 편의를 위한 것이며 제3 방향(3)의 위치 관계는 달라질 수 있다.
도 7는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치가 지면을 설정 깊이로 깎고, 그 과정에서 발생된 흙을 쌓아 두는 작업을 수행하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)는 현재 지형(PL)을 디자인 면(DS)까지 깎고, 그 과정에서 발생되는 흙을 쌓아 두는 작업(즉, 절토 및 이송 작업)을 수행할 수 있다. 이 때, 현재 지형(PL)과 디자인 면(DS) 사이의 높이차이로 인해, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)는 작업 대상 영역을 한번 주행하면서, 작업 대상 영역을 현재 지형(PL)에서 디자인 면(DS)으로 깎을 수 없다. 이에 따라, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)는 블레이드(200)가 지면을 향해 하방으로 피치(P)되어 높이가 낮아진 상태로 이동하도록 제어되어, 흙을 절토하여 작업면(WS)이 만들어 지도록 제어될 수 있다. 이때, 제어기(130)는 위치 센서(510)가 제공하는 정보를 기초로 블레이드(200)가 피치(P)되는 정도를 제어할 수 있다. 또한, 제어기(130)는 블레이드 자세 센서(520)가 제공하는 블레이드(200)가 피치(P)된 정도에 관한 정보를 고려하여, 블레이드(200)가 피치(P)되는 정도를 제어할 수 있다. 또한, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)가 이동됨에 따라, 본체(100)에 대한 블레이드(200)하단의 위치가 작업면(WS)에 대응하여 위치되도록, 제어기(130)는 센서(500)가 제공하는 정보를 기초로 블레이드(200)의 높이를 조절할 수 있다. 또한, 제어기(130)는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)의 이동 속력이 설정 속력보다 낮아지면, 블레이드(200)가 상방으로 설정값 만큼 피치(P)되게 하여, 블레이드(200)가 지면을 절토하는 깊이를 줄일 수 있다. 또한, 제어기(130)는 디자인 면(DS)의 높이에 대응하여 작업이 이루어 지도록 블레이드(200)의 양측의 높이가 조절되게, 블레이드(200)의 롤(R)상태를 제어하여, 경사진 형태로 절토 작업이 이루어 지게 할 수 있다. 또한, 제어기(130)는 블레이드(200)의 요(Y)상태를 제어하여, 곡선 구간을 이동하면서 절토 작업이 이루어 지게 할 수 있다. 이후, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)는 블레이드(200)를 상방으로 피치(P)시켜, 블레이드(200)의 전면에 모인 흙을 작업 대상 영역의 외측에 위치된 영역에 쌓아 두는 동작이 이루어 지게 제어될 수 있다. 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)는 이와 같이 흙을 절토한 후 블레이드(200)에 모인 흙을 쌓는 동작을 수회 반복하여 현재 지형(PL)을 디자인 면(DS)으로 만들 수 있다.
블레이드(200)가 설정 각도 피치 또는 롤되게 제어되는 구체적 방법은 도 6b, 도 6c와 동일 또는 유사하므로 반복된 설명은 생략한다.
도 8a는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치가 작업 대상 영역의 모양을 조절하는 작업을 수행하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 8a를 참조하면, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)는 현재 지형(PL)을 디자인 면(DS)에 대응되게 모양을 조절하는 작업(즉, 형상 조절 작업)을 수행할 수 있다. 이와 같은 작업은 현재 지형(PL)과 디자인 면(DS) 사이에 높이 차이는 크지 않은 상태에서, 지면의 형상을 부분적으로 조절하는 작업이다. 이에 따라, 블레이드(200)에 의해 조작되는 흙은 양이 전술한 작업에 비해 적다. 이에 따라, 제어기(130)는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)가 이동하는 과정에서 블레이드(200) 하단이 디자인 면(DS)에 대응되게 위치되도록 제어를 할 수 있다. 이에 따라, 블레이드(20) 하단의 위치에 대응하여 목표로 하는 디자인 면(DS)에 대응되게 절토 또는 흙이 펴지는 작업이 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같이, 블레이드(200)의 제어는 작업 대상이 되는 지면에 대한 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)의 위치에 따라 제어기(130)에 의해 자동적으로 이루어 질 수 있다. 또한, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)를 운행하는 사용자의 입력부에 의한 블레이드(200) 조작과 함께 또는 이를 보조하는 형태로, 제어기(130)에 의한 블레이드(200)의 제어가 이루어 질 수 있다. 일 예로, 제어기(130)에는 작업이 이루어질 영역에 대한 좌표 값, 각각의 좌표 값에 해당되는 영역에서 수행되어야 할 작업 등에 관한 정보가 입력될 수 있다. 이와 같은 정보는 작업 현장에 대한 시방서에 대응될 수 있다. 예를 들어, (1,1)좌표에 해당되는 작업 대상 영역에는 2m의 깊이로 절토가 이루어 지고, (2,2)좌표에 해당되는 작업 대상 영역에는 0.5m의 깊이로 절토가 이루어 지는 등의 정보가 제어기(130)에 입력될 수 있다.
이에 대응하여, 제어기(130)는 위치 센서(510)가 제공하는 정보를 통해 수행할 작업이 있는 것으로 확인되는 좌표 상에 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)가 위치된 것으로 판단되면, 해당 좌표에서 이루어 질 작업에 대응하여 블레이드(200)의 자세가 조절되게 할 수 있다. 예를 들어, 위치 센서(510)가 제공하는 정보를 통해 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)가 (1,1)좌표에 해당되는 영역에 위치된 것으로 판단되면, 제어기는 블레이드(200)를 아래쪽으로 설정 값만큼 피치(P) 시켜 절토를 수행하고, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)가 작업 대상 영역 밖으로 이동된 것으로 판단되면 블레이드(200)를 위쪽으로 설정 값만큼 피치 시켜 블레이드(200)에 모인 흙을 작업 대상 영역 밖에 쌓는 동작이 이루어 지게 할 수 있다. 이와 같은 절토 및 이송 작업은 현재 지형(PL)이 디자인 면(DS)에 대응하여 2m로 절토 될 때까지 이루어 질 수 있다. 또한, 위치 센서(510)가 제공하는 정보를 통해 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)가 (2,2)좌표에 해당되는 영역에 위치된 것으로 판단되면, 제어기는 블레이드(200)를 아래쪽으로 설정값 만큼 피치(P) 시켜 절토를 수행하고, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)가 작업 대상 영역 밖으로 이동된 것으로 판단되면 블레이드(200)를 위쪽으로 설정값 만큼 피치 시켜 블레이드(200)에 모인 흙을 작업 대상 영역 밖에 쌓는 동작이 이루어 지게 할 수 있다.
도 8b는 도 8a의 b-b'지점에서 블레이드가 피치되어, 블레이드의 높이가 제어되는 상태의 블레이드 능동 제어 레벨링 장치를 나타내는 측면도이다.
도 8b 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)는 작업 대상 영역을 주행하면서 위치 센서(510)가 제공하는 정보에 따라 디자인 면(DS)이 현재 지형(PL)보다 위쪽에 위치되는 것으로 판단되면, 블레이드(200)가 상방으로 설정 각도(θ3) 피치시켜 블레이드(200)의 하단이 디자인 면(DS)에 대응되게 위치되도록 제어된다. 블레이드(200)의 피치 방향이 상방인 외에, 블레이드(200)의 제어 방법은 도 6b에서 상술한 바와 동일 또는 유사하므로 반복된 설명은 생략한다.
도 8c는 도 8a의 b-b'지점에서 블레이드가 롤되어, 블레이드 좌우의 높이가 조절되게 제어되는 상태의 블레이드 능동 제어 레벨링 장치를 나타내는 도면이다.
도 8c를 참조하면, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)는 블레이드(200)를 상방으로 피치 시키면서, 블레이드(200)의 좌측 하단의 작업 높이(C)와 우측 하단의 작업 높이(B)가 상이하게 된 상태로 작업을 수행할 수 있다. 제어기(130)가 제1 위치 센서(510a)가 제공하는 제어 전 높이 값(c') 및 제2 위치 센서(510b)가 제공하는 제어 전 높이 값(c')을 통해, 블레이드(200)의 좌측 하단의 높이와 우측 하단의 높이를 산출하고, 1 위치 센서(510a)가 제공하는 정보가 좌측 작업 높이 값(c)이 되고, 제2 위치 센서(510b)가 제공하는 정보가 우측 작업 높이 값(c)이 되게 하여 블레이드(200)를 설정 각도(θ4)만큼 롤되게 하는 방법은 도 6c에서 상술한 방법과 동일 또는 유사하므로 반복된 설명은 생략한다.
도 9는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치가 작업 대상 영역의 일측에 위치된 흙을 지면에 펴는 작업을 수행하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)는 쌓여 있는 흙을 지면에 펴는 작업(즉, 펼침 작업)을 수행할 수 있다. 펼침 작업은 현재 지형(PL)이 디자인 면(DS)보다 낮은 경우 발생한다. 이 경우, 별개의 트럭 등이 운반하여 온 후 작업 대상 영역 부근에 흙을 적재하여 두면, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)는 흙을 지면에 펴는 작업을 수행한다. 이를 위해, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)가 흙이 쌓여 있는 곳에 위치되면, 제어기(130)는 블레이드(200)를 하방으로 피치(P) 시켜, 블레이드(200)의 높이가 쌓여 있는 흙보다 낮아지게 한다. 이에 따라, 블레이드(200)의 전면에는 흙이 위치된다. 이 상태에서, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)는 주행을 개시하여, 블레이드(200)의 전면에 위치된 흙이 작업 대상 영역에 펴지게 할 수 있다. 흙을 펴기 위해 이동하는 과정에서 제어기(130)는 블레이드(200) 하단이 현재 지형(PL)보다 높게 위치되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 블레이드(200)의 앞쪽에 위치된 흙은 블레이드(200)의 아래쪽으로 통해 블레이드(200) 밖으로 이동되어, 현재 지형(PL)상에 펴질 수 있다. 현재 지형(PL)과 디자인 면(DS) 사이의 높이 차이가 설정 값 이하인 경우, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)는 블레이드(200)하단이 디자인 면(DS)에 대응되는 높이에 위치되도록 제어되는 상태로 이동되게 제어될 수 있다. 또한, 현재 지형(PL)과 디자인 면(DS) 사이의 높이 차이가 설정 값을 초과하는 경우, 처음 작업이 수행될 때에는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)는 블레이드(200)하단이 현재 지형(PL)과 디자인 면(DS) 사이에 위치되도록 제어되는 상태로 이동되게 제어될 수 있다. 이와 같은 작업이 적어도 1회 수행된 이후, 현재 지형(PL)과 디자인 면(DS) 사이의 높이 차이가 설정 값 이하가 되면, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)는 블레이드(200)하단이 디자인 면(DS)에 대응되는 높이에 위치되도록 제어되는 상태로 이동되게 제어될 수 있다.
블레이드(200)가 설정 각도 피치 또는 롤되게 제어되는 구체적 방법은 도 8a, 도 8b와 동일 또는 유사하므로 반복된 설명은 생략한다.
도 10은 구동 속도 센서가 제공하는 정보에 이해 블레이드의 자세가 제어되는 과정을 나타내는 흐름도이고, 도 11은 블레이드의 하단이 설정 높이에 위치된 상태로 작업을 수행하는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치를 나타내는 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 블레이드(200)의 하단이 설정 높이에 위치된 상태로 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(100가 주행하여 작업을 수행하면, 제어기(130)는 구동 속도 센서(540)가 제공하는 정보와 위치 센서(510)가 제공하는 정보를 통해, 블레이드(200)에 작용하는 부하량을 감지할 수 있다(S100). 이 때, 블레이드(200)의 하단의 높이는 도 6 내지 도 9에서 상술한 작업면(WS) 또는 디자인 면(DS)에 대응되는 위치일 수 있다. 또한, 블레이드(200)의 하단의 높이는 후술하는 바와 같이 부하량이 조절되어 작업면(WS) 또는 디자인 면(DS)에서 위쪽으로 설정거리 이동된 지점일 수 있다.
블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)는 블레이드(200)로 지면을 깎으면서 이동하거나, 블레이드(200)의 전면에 흙이 위치된 상태로 이동함에 따라, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)에는 이동 방향의 반대 방향으로 저항력이 작용한다. 이에 따라, 주행 부재(110)와 지면 사이에는 슬립이 발생하여, 주행 부재(110)의 속도와 위치 센서(510)가 제공하는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)의 주행 속도 사이에는 차이가 발생하게 된다. 이에 따라, 제어기(130)는 주행 속도와 주행 부재(110)의 속도 차이를 부하량으로 할 수 있다. 또한, 제어기(130)는 수식 1과 같이 정의되는 주행 부재(110)와 지면 사이의 슬립율(λ)을 부하량으로 할 수 있다.
Figure 112018096197207-pat00001
Vω: 주행 부재의 속도, Vx: 주행 속도
또한, 제어기(130)는 수식 2와 같이 정의되는 블레이드에 작용하는 저항력(Fr)을 부하량으로 할 수 있다.
Figure 112018096197207-pat00002
M: 블레이드 능동 제어 레벨링 장치의 질량, r: 주행 부재의 전방 단부 또는 후방 단부의 반지름, ω: 주행 부재의 전방 단부 또는 후방 단부에서의 각 속도, λ: 주행 부재와 지면 사이의 슬립율, λd: 제어기에 설정된 슬립율, Vω: 주행 부재의 속도
제어기(130)는 감지된 부하량이 기준 부하량을 벗어 낫는지 여부를 판단한다(S200). 기준 부하량은 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)가 적정 효율을 가지고 작업을 수행할 때, 블레이드(200)에 작용하는 것으로 설정된 부하량이다. 기준 부하량은 설정 범위의 대역(Band)으로 설정될 수 있다.
제어기(130)는 감지된 부하량이 기준 부하량을 벗어난 것으로 판단되면, 블레이드(200)의 높이 조절을 수행한다(S300).
도 12는 감지된 부하량이 기준 부하량을 초과한 상태일 때 블레이드의 높이가 조절되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 12를 참조하면, 제어기(130)는 감지된 부하량이 기준 부하량을 초과한 것으로 판단되면, 블레이드(200)의 높이를 상승시킨다. 이에 따라, 블레이드(200)가 지면을 향해 들어간 정도가 감소하거나, 블레이드와 지면이 이격된 거리가 증가되어 블레이드의 전면에 위치된 흙이 블레이드의 하단과 지면 사이로 빠져나가는 정도가 증가될 수 있다. 이에 따라, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)에 작용하는 부하량이 감소될 수 있다. 블레이드(200)가 상승되는 높이는 감지된 부하량이 기준 부하량을 초과하는 값의 크기에 대응될 수 있다.
도 13은 감지된 부하량이 기준 부하량 미만인 상태일 때 블레이드의 높이가 조절되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 13을 참조하면, 제어기(130)는 감지된 부하량이 기준 부하량 미만인 것으로 판단되면, 블레이드(200)의 높이를 하강시킨다. 이에 따라, 블레이드(200)가 지면을 향해 들어간 정도가 증가되거나, 블레이드(200)와 지면이 이격된 거리가 감소되어 블레이드의 전면에 위치된 흙이 블레이드(200)의 하단과 지면 사이로 빠져나가는 정도가 감소될 수 있다. 이에 따라, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)에 작용하는 부하량이 증가될 수 있다. 블레이드(200)가 하강되는 정도는 감지된 부하량이 기준 부하량 미만인 값의 크기에 대응될 수 있다. 블레이드(200)가 하강될 때, 블레이드(200)의 하단의 높이는 상술한 작업면(WS) 또는 디자인 면(DS)에 대응되는 높이로 제한될 수 있다.
도 14는 블레이드 양단의 높이가 개별적으로 조절되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 14를 참조하면, 제어기(130)는 제1 위치 센서(510a) 및 제1 구동 속도 센서(540)가 제공하는 정보를 통해 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)의 좌측 영역에 작용하는 부하량를 산출하고, 제2 위치 센서(510b) 및 제2 구동 속도 센서(540)가 제공하는 정보를 통해 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)의 우측 영역에 작용하는 부하량를 산출할 수 있다. 이에 따라, 제어기(130)는 좌측 영역의 부하량을 기준 부하량과 비교하여 기준 부하량을 벗어난 것으로 판단되면 블레이드(200)의 좌측 영역의 높이를 조절하고, 우측 영역의 부하량을 기준 부하량과 비교하여 기준 부하량을 벗어난 것으로 판단되면 블레이드(200)의 우측 영역의 높이를 조절할 수 있다. 이에 따라 블레이드(200) 양측, 또는 일측의 높이가 조절되어, 블레이드(200)의 양단의 높이는 상이하게 될 수 있다. 이를 위해, 제어기(130)는 블레이드가 롤 구동 되거나, 롤 구동 및 피치 구동되게 제어를 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제어기(130)가 부하량을 감지하고, 감지된 부하량을 기준 부하량과 대비하여, 블레이드(200)의 높이를 제어하는 과정은 폐루프 형태로 제공되어, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)가 주행하면서 작업을 수행하는 동안 적어도 1회 이상 반복 수행될 수 있다. 이에 따라, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)는 주행 부재(110)의 속도에 대비하여 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)가 실제 이동되는 속도 및 블레이드(200)의 높이가 적절 범위로 조절되는 상태로 주행하면서 효과적으로 작업을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)는 센서(500)가 제공하는 정보를 통해 자동으로 또는 사용자의 조작을 보조하여 블레이드(200)의 자세가 조절되어, 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)를 통해 작업이 효율적으로 이루어 질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)는 위치 센서(510)가 제공하는 정보를 통해 블레이드(200)의 높이가 효과적으로 조절될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)는 블레이드(200)의 양측에 제공되는 위치 센서(510)를 통해 블레이드(200)의 양측의 높이가 각각 조절될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)는 블레이드(200)에 위치되는 블레이드 자세 센서(520)를 통해 블레이드(200)의 양측의 높이 및 블레이드(200)가 롤 되는 정도가 조절될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드 능동 제어 레벨링 장치(10)는 본체(100)에 제공되는 본체 자세 센서(530)를 통해 본체(100)가 기울어진 정도를 고려하여 블레이드(200)의 자세가 조절될 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
100: 본체 110: 주행 부재
200: 블레이드 300: 연결 프레임
400: 구동 유닛 410: 피치 구동 부재
420: 요 구동 부재 430: 롤 구동 부재

Claims (12)

  1. 설정 체적을 갖는 본체;
    상기 본체의 양측 하부에 제공되고, 지면에 대해 주행 가능하게 제공되는 주행 부재;
    설정 폭 및 설정 높이를 가지고, 상기 본체의 전단부에 연결되는 블레이드;
    상기 블레이드의 위치가 조절되는 동력을 제공하는 구동 유닛;
    상기 블레이드에 위치되어, 상기 블레이드 상에 설치된 지점의 위치 정보를 제공하는 위치 센서;
    상기 본체 또는 상기 주행 부재에 위치되어, 상기 주행 부재의 회전 속도를 감지하는 구동 속도 센서; 및
    상기 위치 센서 및 상기 구동 속도 센서가 제공하는 정보를 통해, 상기 블레이드의 높이가 조절되게 상기 구동 유닛을 제어 하는 제어기를 포함하되,
    상기 주행 부재는 외측 둘레에 복수의 슈 플레이트를 갖는 캐터필러로 제공되며,
    상기 구동 속도 센서는
    하우징;
    상기 슈 플레이트를 향해 돌출되도록 상기 하우징에 연결되는 제1 감지부; 및
    상기 슈 플레이트를 향해 돌출되도록 상기 하우징에 연결되는 제2 감지부를 포함하는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 감지부와 상기 제2 감지부는 상기 슈 플레이트가 이동되는 방향으로 따라 설정 거리 이격되게 제공되는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 감지부 및 상기 제2 감지부는 설정 거리 이내에 상기 슈 플레이트가 위치되면 이를 감지하는 근접 센서로 제공되는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 위치 센서가 제공하는 위치 정보를 통해 산출된 이동 속도와 상기 구동 속도 센서가 제공하는 상기 주행 부재의 회전 속도를 통해 상기 블레이드에 작용하는 부하량을 산출하고, 부하량의 크기에 따라 상기 블레이드의 높이가 조절되게 하는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 부하량이 기 설정된 기준 부하량을 초과하면 상기 블레이드의 높이가 상승되도록 상기 구동 유닛을 제어하는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 부하량이 기 설정된 기준 부하량보다 작으면 상기 블레이드의 높이가 하강되도록 상기 구동 유닛을 제어하는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 위치 센서는,
    상기 블레이드의 좌측 영역에 위치되는 제1 위치 센서; 및
    상기 블레이드의 우측 영역에 위치되는 제2 위치 센서를 포함하고,
    상기 구동 속도 센서는,
    좌측 영역에 위치되는 제1 구동 속도 센서; 및
    우측 영역에 위치되는 제2 구동 센서를 포함하는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제1 위치 센서 및 상기 제1 구동 속도 센서가 제공하는 정보를 통해 상기 블레이드의 좌측 영역의 높이를 조절하고, 상기 제2 위치 센서 및 상기 제2 구동 센서가 제공하는 정보를 통해 상기 블레이드의 우측 영역의 높이를 조절하는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 제어기는 작업이 수행되는 동안 상기 부하량을 산출하고, 상기 블레이드의 높이를 조절하는 단계를 폐루프 구조로 반복 수행하는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 구동 속도 센서는 탈착 가능하게 제공되는 블레이드 능동 제어 레벨링 장치.
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