KR102174517B1 - 고소작업차량의 상태 진단 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고소작업차량의 상태 진단 장치에 관한 것으로서, 고소작업차량의 각 부품별 작동 상태정보를 모니터링 하는 적어도 하나 이상의 제1 검출부(111, 112, 113, 114); 고소작업차량이 작동한 위치의 환경정보를 획득하는 제2 검출부(120); 고소작업차량의 운행정보를 검출하는 제3 검출부(130); 및 제1 내지 제3 검출부를 통하여 획득된 센싱정보를 바탕으로 각 부품별 부하율을 산출하는 차량상태 판단부(160);를 포함하며, 차량상태 판단부(160)는 제2 검출부를 통해 획득된 환경정보가 기 설정된 기준치를 초과하고, 제3 검출부를 통해 고소작업차량에 운행정보 중 충격에 의한 소정 크기 이상의 반복하중이 검출되는 경우에 대해서 가중치를 산정하고, 산정된 가중치를 제1 검출부를 통해 검출된 각 부품별 상태정보에 가중하여 계산할 수 있다.

Description

고소작업차량의 상태 진단 장치{Apparatus for detecting aerial work vehicles}
본 발명은 고소작업차량의 상태 진단 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 복수의 센서를 이용하여 차량의 운행정보와 충격량을 검출하고, 각 운행정보 및 충격량에 가중치를 적용하며, 차량이 작동한 위치의 환경정보를 종합적으로 고려하여 고소작업차량의 상태를 진단할 수 있는 고소작업차량의 상태 진단 장치에 관한 것이다.
일반적으로 고소작업차량은 트럭 등 화물차량에 베이스프레임을 설치하고, 베이스프레임에 회전테이블을 탑재하고, 회전테이블에는 신축되는 붐(boom)을 설치하고, 붐의 선단부에는 작업대가 결합되는 구조를 형성하고 있다.
이러한 고소작업차량은 회전테이블의 회전과 붐의 신축 및 굴절이 가능하기 때문에 높은 장소에서 원활한 작업이 이루어지도록 할 수 있어 건물 내.외부 비계공사, 전기통신설비 가설 및 유지보수공사, 교량의 점검 및 보수공사, 대형선박의 외부도장공사 등 고소작업시 매우 유용하게 사용되고 있다.
한편, 고소작업차량은 상기와 같은 많은 중량의 부품들이 장착되어 있기 때문에 주행중에 충격으로 인해서 각 부품들의 성능 저하를 유발시킬 수 있다. 이와 같이 성능이 저하된 상태는 직접 눈으로 관찰되지 않기 때문에 손상 또는 파손이 많이 진행된 상태에서 고소작업차량의 사용중에 문제가 발생할 수 있다. 이때, 작업자가 고소작업차량에서 작업중에 문제가 발생하게 되면 고소작업차량에 있는 작업자 뿐만 아니라, 그 주변에 있는 보행자 또는 시설물에도 큰 인명피해 및 재산피해를 입을 수 있다. 또한, 동일한 작업이더라도 해안가에서 작업을 하는 경우에는 도시 또는 농촌에서 작업하는 것에 비해서 잠재적인 내구성에 추가적인 악영향을 미칠 수 있기 때문에 이에 대한 지속적인 모니터링을 통한 고소작업차량의 내구성에 대한 검토가 필요한 실정이다.
(한국등록특허 제10-1058904호)
본 발명의 목적은 복수의 센서를 이용하여 차량의 운행정보와 충격량을 검출하고, 각 운행정보 및 충격량에 가중치를 적용하며, 고소차량이 작동한 위치의 환경정보를 종합적으로 고려하여 고소작업차량의 상태를 진단할 수 있는 고소작업차량의 상태를 진단할 수 있는 고소작업차량의 상태 진단 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 고소작업차량의 상태 진단 장치는 고소작업차량의 각 부품별 작동 상태정보를 모니터링 하는 적어도 하나 이상의 제1 검출부(111, 112, 113, 114); 고소작업차량이 작동한 위치의 환경정보를 획득하는 제2 검출부(120); 고소작업차량의 운행정보를 검출하는 제3 검출부(130); 및 제1 내지 제3 검출부 중 적어도 하나 이상으로부터 획득된 센싱정보를 바탕으로 각 부품별 부하율을 산출하는 차량상태 판단부(160);를 포함하며, 차량상태 판단부(160)는 제2 검출부를 통해 획득된 환경정보가 기 설정된 기준치를 초과하고, 제3 검출부를 통해 고소작업차량에 운행정보 중 충격에 의한 소정 크기 이상의 반복하중이 검출되는 경우에 대해서 가중치를 산정하고, 산정된 가중치를 제1 검출부를 통해 검출된 각 부품별 상태정보에 가중하여 계산할 수 있다.
여기서, 제1 검출부는 변형률 게이지로 형성되며, 차량상태 판단부는 측정된 값을 바탕으로 각 부품별 응력값을 산출할 수 있다.
여기서, 제2 검출부는 온습도 센서로 형성될 수 있다.
여기서, 제3 검출부는 GPS센서 및 충격센서 중 적어도 하나 이상으로 형성될 수 있다.
본 발명에 의한 고소작업차량의 상태 진단 장치는 복수의 센서를 이용하여 차량의 운행정보와 충격량을 검출하고, 각 운행정보 및 충격량에 가중치를 적용하며, 차량이 작동한 위치의 환경정보를 종합적으로 고려하여 고소작업차량의 상태를 진단할 수 있어 고소작업차량의 부품이 파손되기 이전에 미리 교체되도록 할 수 있어 작업 중 부품파손으로 인한 안전사고를 방지할 수 있으며, 큰 손상전에 미리 교체함으로써 유지관리비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고소작업차량의 상태 진단 장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고소작업차량의 상태 진단 장치의 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고소작업차량의 상태 진단 장치의 시스템도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, “~상에”라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 실험자 및 측정자와 같은 사용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
일반적으로 고소작업차량은 트럭 등 화물차량에 베이스프레임을 설치하고, 베이스프레임에 회전테이블 및 아웃트리거를 설치하고, 회전테이블에는 신축되는 붐(boom)을 설치하고, 붐의 선단에는 작업대가 결합되는 구조로서, 이하에서는 고소작업차량의 붐, 회전테이블, 아웃트리거 및 작업대 등과 같은 구조에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고소작업차량의 상태 진단 장치의 개념도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고소작업차량의 상태 진단 장치의 블럭도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고소작업차량의 상태 진단 장치의 시스템도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고소작업차량의 상태 진단 장치는 제1 검출부(110), 제2 검출부(120), 제3 검출부(130), 제4 검출부(140), 경고부(140), 통신모듈(150) 및 차량상태 판단부(160)를 포함하여 구성된다.
제1 검출부(110)는 고소작업차량의 주요 부품에 부착되어 각 부품에 작용하는 응력상태를 확인하는 것으로서 변형률 게이지로 형성될 수 있다. 이때, 제1 검출부(110)는 각 부품이 서로 연결되는 용접부위에 인접한 위치이거나 하중이 크게 작용하는 위치에 설치되는 것이 바람직하다. 제1 검출부(110)가 용접부위에 인접하여 설치될 경우, 용접부위에서 불균칙적인 하중이 지속적으로 검출되는 경우, 해당위치의 용접부위에서 균열 등과 같은 현상이 발생하고 있는 상태라고 판단할 수 있기 때문이다.
본 발명에서 제1 검출부(110)는 작업대에 설치되는 제1 센서(111), 붐대에 설치되는 제2 센서(112), 회전테이블에 설치되는 제3 센서(113) 및 아웃트리거에 설치되는 제4 센서(114)로 예시하였으나, 고소작업차량의 특성을 고려하여 다양한 위치에 더욱 설치될 수 있는 것으로서, 상기 제시한 위치에 제한되는 것은 아니다.
그리고, 각 제1 검출부(110)에서 센싱되는 응력변화량은 실시간으로 무선통신모듈을 통해 차량상태 판단부(160)로 전송되며, 전송된 각 차량상태 판단부(160)의 값은 전송된 응력변화량을 누적하여 저장되며, 기설정된 응력상한치와 비교하여 이상이 있는지 실시간으로 판단한다.
제2 검출부(120)는 고소작업차량이 작동한 위치의 환경정보를 획득한다. 제2 검출부(120)는 환경정보를 센싱할 수 있는 온습도 센서로 형성될 수 있다.
고소작업차량은 주요재질이 강재로 이루어지기 때문에 온습도가 높은 지역에서 작동을 많이 하게 되면, 건조한 지역에 비해서 상대적으로 부식 위험도가 높아질 수 있다. 본 발명에서는 기설정된 습도를 70%로 설정할 수 있으며, 기설정된 습도 70%를 기준으로 습도가 5%씩 초과할 때마다 제1 검출부(110)에서 측정된 응력변화량에 가중치를 2 ~ 5%가 추가적으로 반영되도록 하여 응력값을 산출할 수 있다.
제2 검출부(120)는 운전석에 설치되거나, 작업대의 하부 바닥면에 설치될 수 있다. 제2 검출부(120)가 작업대의 하부 바닥면에 설치되는 경우, 하부 바닥면은 소정 깊이의 홈이 형성될 수 있다. 제2 검출부(120)가 홈에 매립되면, 센서의 손상을 방지할 수 있으며, 외부환경을 보다 정밀하게 센싱할 수 있게 된다. 이때, 제2 검출부(120)는 근거리 무선통신모듈을 구비하여 측정되는 온습도 값을 차량상태 판단부(160)로 실시간으로 전송하며, 차량상태 판단부(160)는 온습도 값을 제1 검출부(110)에서 센싱한 응력값에 적용한다.
제3 검출부(120)는 충격센서 및 GPS센서로 형성되어 고소작업차량의 운행정보를 검출할 수 있다. 충격센서는 차량의 주행중 발생하는 충격을 감지하고, 발생한 충격량이 발생할 때의 위치정보를 GPS센서를 통해 획득한다. 이때, 발생하는 충격에 대한 이벤트 정보는 무선통신을 통해 실시간으로 차량상태 판단부(160)로 실시간으로 전송되고, 차량상태 판단부(160)는 이를 제1 검출부(110)에서 센싱한 응력값에 가중하여 적용한다. 이때, 충격센서는 제1 검출부(120)와 동일한 변형률 게이지로 형성될 수 있으며, 제1 검출부(120)에 인접하여 배치될 수 있다.
본 발명에서 충격센서는 소정크기의 반복진동 하중을 의미한다. 예를 들어, 자갈이 많거나 비포장 도로의 경우 차량에 전달되는 반복진동하중이 전달될 수 있다. 반면, 고속도로와 같이 노면이 매끄러운 경우에는 차량에 전달되는 반복하중이 적어지게 된다. 여기서, 반복진동하중은 최대응력과 최소응력의 차이가 20MPa 이상이 벗어나는 경우를 의미한다. 이와 같이, 차량상태 판단부(160)는 충격발생에 대한 이벤트가 지속적인지 또는 순간적인 노이즈인지 여부를 판단하게 된다.
이에 더하여, 제4 검출부를 더 구비할 수 있다. 제4 검출부는 공기중 염분농도를 측정한다. 제4 검출부는 공기중에 염분 농도를 측정할 수 있는 일반적인 센서가 사용될 수 있다. 이때, 측정된 염분량을 바탕으로 강재의 부식량을 산출하고, 부식량에 따른 강도 감소를 고려하여 제1 검출부에서 측정되는 응력변화에 대해서 가중치를 적용할 수 있다. 이때, 공기중 염분은 별도의 농도의 측정없이 GPS 센서(130b) 를 통해 해안가에 인접하게 배치되는 경우, 가중치가 적용되도록 할 수도 있다.
차량상태 판단부(160)는 제1 검출부(110), 제2 검출부(120), 제3 검출부(130) 및 제4 검출부(140)를 통하여 획득된 센싱정보를 바탕으로 각 부품별 부하율을 산출한다. 이때, 차량상태 판단부(160)는 제2 검출부(120)를 통해 획득된 환경정보가 기 설정된 기준치를 초과하고, 제3 검출부(130)를 통해 고소작업차량에 운행정보 중 충격에 의한 소정 크기 이상의 반복하중이 검출되는 경우에 대해서 가중치를 산정하고, 산정된 가중치를 제1 검출부(110)를 통해 검출된 각 부품별 상태정보에 가중하여 계산할 수 있다. 여기서 반복하중은 10분 이상 검출되는 경우를 의미할 수 있다. 예를 들어, 자갈이 포설되어 있는 비포장도로는 운행할 때에 지속적인 충격이 차량에 전달되게 된다. 이러한 충격은 각 부품의 연결부 또는 이음부에 영향이 미치게 된다. 이때, 가중치는 시간에 따라 다르게 적용할 수 있으며, 10분 ~ 20분, 20분 ~ 30분 및 30분 이상으로 설정할 수 있다. 각각에 대해서 1 ~ 2%, 2 ~ 3% 및 4 ~ 5%의 추가적인 가중치가 적용되도록 할 수 있다.
따라서 차량상태 판단부(160)는 제1 검출부(110)의 변형률을 바탕으로 각 부품별 응력상태를 확인하기 때문에, 응력상태를 확인할 수 있게 된다.
차량상태 판단부(160)는 각 부품의 위치를 표시할 수 있는 디스플레이부(150)를 구비할 수 있다. 그리고, 디스플레이부(150)는 각 부품의 위치별 현재 응력상태를 도시할 수 있다.
경고부(170)는 차량상태 판단부(160)를 통해 부품의 교체나 위험요소가 발견되면, 디스플레이부에 해당 위치의 부품에 이상 여부를 표시하고, 이에 대한 점검을 알리는 알람을 형성할 수 있다. 경고부(170)는 차량상태 판단부(160)와 일체로 형성될 수 있다.
본 발명에 의한 고소작업차량의 상태 진단 장치는 복수의 센서를 이용하여 차량의 운행정보와 충격량을 검출하고, 각 운행정보 및 충격량에 가중치를 적용하며, 차량이 작동한 위치의 환경정보를 종합적으로 고려하여 고소작업차량의 상태를 진단할 수 있어 고소작업차량의 부품이 파손되기 이전에 미리 교체되도록 할 수 있어 작업 중 부품파손으로 인한 안전사고를 방지할 수 있으며, 큰 손상전에 미리 교체함으로써 유지관리비용을 절감할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명이 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
110 : 제1 검출부
120 : 제2 검출부
130 : 제3 검출부
140 : 제4 검출부
150 : 디스플레이부
160 : 차량상태 판단부
170 : 경고부

Claims (4)

  1. 고소작업차량의 상태 진단 장치에 있어서,
    상기 고소작업차량의 작업대에 설치되는 제1 센서(111), 붐대에 설치되는 제2 센서(112), 회전테이블에 설치되는 제3 센서(113) 및 아웃트리거에 설치되는 제4 센서(114)를 통해 획득되는 작동 상태정보를 모니터링하는 제1 검출부(110);
    상기 고소작업차량이 작동한 위치의 온습도 정보를 획득하는 온습도 센서로 형성되는 제2 검출부(120);
    상기 고소작업차량의 위치정보와 주행중 발생하는 충격을 검출하는 GPS 센서 및 충격센서로 형성되는 제3 검출부(130); 및
    상기 제1 내지 제3 검출부 중 적어도 하나 이상으로부터 획득된 센싱정보를 바탕으로 상기 작업대, 붐대, 회전테이블 및 아웃트리거의 부하율을 산출하는 차량상태 판단부(160);를 포함하며,
    상기 차량상태 판단부(160)는,
    상기 제2 검출부를 통해 획득된 온습도 정보가 기 설정된 기준치를 초과하고, 상기 제3 검출부를 통해 상기 고소작업차량에 운행정보 중 충격에 의한 소정 크기 이상의 반복하중이 검출되는 경우에 대해서 가중치를 산정하고, 상기 산정된 가중치를 상기 제1 검출부를 통해 검출된 상기 작업대, 붐대, 회전테이블 및 아웃트리거의 상태정보에 가중하여 계산하는 것을 특징으로 하는 고소작업차량의 상태 진단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 검출부는,
    변형률 게이지로 형성되며,
    상기 차량상태 판단부는,
    측정된 값을 바탕으로 각 부품별 응력값을 산출하는 것을 특징으로 하는 고소작업차량의 상태 진단 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
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