KR102524873B1

KR102524873B1 - 작업 기계

Info

Publication number: KR102524873B1
Application number: KR1020217000824A
Authority: KR
Inventors: 유네백 요아킴; 우드맨 앤드류
Original assignee: 볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비
Priority date: 2018-06-12
Filing date: 2018-06-12
Publication date: 2023-04-21
Also published as: WO2019238221A1; EP3807468A1; US20210270010A1; JP7170753B2; CN112272721A; CN112272721B; JP2021533287A; US11946222B2; KR20210021359A

Abstract

본 발명은, 프론트 회전 축(103)을 갖는 한 쌍의 프론트 휠(102), 리어 회전 축(105)을 갖는 한 쌍의 리어 휠(104), 상기 프론트 회전 축(103)에 연결되는 프론트 프레임 부분(108), 상기 리어 회전 축(105)에 연결되는 리어 프레임 부분 및 횡방향으로 연장된 피봇 축을 중심으로 상기 프론트 프레임 부분(108)과 상기 리어 프레임 부분(110)을 서로에 대하여 피봇 가능하게 연결하는 피봇 조인트(112)를 포함하는 프레임 구조(106), 상기 프레임 구조(106)에 연결되고, 상기 프론트 프레임 부분 및 상기 리어 프레임 부분 사이의 상호 모션을 제어하도록 배치되는, 액츄에이터 어레인지먼트(114), 및 상기 프론트 휠 및 상기 리어 휠 사이의 위치에서 상기 프론트 프레임 부분(108)에 피봇 가능하게 연결되는 내측 엔드 부분(118)과 상기 작업 기계의 종방향으로 상기 한 쌍의 프론트 휠의 전방 위치에서 도구에 연결될 수 있는 외측 엔드 부분(120)을 포함하는 리프트 암(116)을 포함하는, 작업 기계에 관한 것이다.

Description

작업 기계

본 발명은 작업 기계에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기와 같은 작업 기계를 작동시키기 위한 방법에 관한 것이다.

작업 기계의 분야에서, 시장의 다양한 요구에 부응하기 위하여 개발이 계속적으로 커지고 있다. 예컨대, 작업 사이트에서의 오퍼레이션을 향상시키기 위하여 스마트 제어 기능들을 갖는 작업 기계가 작동되고 있다. 특히, 작업 기계는 작업 사이트에서의 오퍼레이션을 최적화하기 위하여 서로 통신할 수 있다.

직접적으로 (V2V 통신) 또는 제어 스테이션을 통하여 간접적으로 작업 기계가 서로 통신하기 때문에, 작업 기계의 캐빈을 차지하는 오퍼레이터의 사용 없이, 자율적으로 작업 기계를 작동시킬 수 있다. 종래의 작업 기계와 비교할 때, 작업 기계를 제어하기 위하여 물리적으로 위치되는 오퍼레이터가 기계에 없기 때문에, 따라서 자율 제어 작업 기계는 캐빈 컴파트먼트를 필요로 하지 않는다. 따라서 캐빈 컴파트먼트는 다소 불필요하다.

캐빈 컴파트먼트의 제거는 사이즈면에서 작고 및/또는 일반적으로 배치되는 캐빈 컴파트먼트의 공간을 다른 목적으로 활용할 수 있는 작업 기계를 가능하게 한다. 따라서, 작업 기계를 자율적으로 제어할 수 있는 것에 더하여, 작업 기계의 오퍼레이션을 향상시키기 위하여 작업 기계의 다양한 작동 제어 기능들을 향상시키는 것에 대한 요구가 존재한다.

따라서, 본 발명의 목적은 작업 오퍼레이션의 적어도 일부를 향상시킬 수 있는 작업 기계를 제공하는데 있다. 이는 청구항 1에 따른 작업 기계에 의하여 달성된다.

제1 측면에 따르면, 프론트 회전 축을 갖는 한 쌍의 프론트 휠, 리어 회전 축을 갖는 한 쌍의 리어 휠, 상기 프론트 회전 축에 연결되는 프론트 프레임 부분, 상기 리어 회전 축에 연결되는 리어 프레임 부분 및 횡방향으로 연장된 피봇 축을 중심으로 상기 프론트 프레임 부분과 상기 리어 프레임 부분을 서로에 대하여 피봇 가능하게 연결하는 피봇 조인트를 포함하는 프레임 구조, 상기 프레임 구조에 연결되고, 상기 프론트 프레임 부분 및 상기 리어 프레임 부분 사이의 상호 모션을 제어하도록 배치되는, 액츄에이터 어레인지먼트(actuator arrangement), 상기 프론트 휠 및 상기 리어 휠 사이의 위치에서 상기 프론트 프레임 부분에 피봇 가능하게 연결되는 내측 엔드 부분과 상기 작업 기계의 종방향으로 상기 한 쌍의 프론트 휠의 전방 위치에서 도구에 연결될 수 있는 외측 엔드 부분을 포함하는 리프트 암을 포함하는, 작업 기계가 제공된다.

용어 "프론트 및 리어 회전 축"은 휠 액슬 또는 한 쌍의 회전 축과 관련하여 이해되어야 한다. 후자의 경우, 작업 기계는 예컨대, 좌측 및 우측 프론트 휠 각각에 휠 허브 모터들이 제공될 수 있다. 이러한 경우에, 좌측 및 우측 프론트 휠은 종래의 휠 액슬에 의하여 서로에 연결되지 않는다. 따라서, 프론트 휠들은 이러한 경우에 휠의 회전 중심인 기하학적 축을 갖는다. 이는 리어 휠에도 동일하게 적용된다. 따라서, 용어 "프론트" 및 "리어"는 작업 기계의 전진 방향을 기준으로 상대적으로 판단되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 휠 액슬의 하나 이상과 연결된 전기 모터 등과 같은 다른 대체물들을 생각할 수 있다. 더 나아가, 용어 "프론트 프레임 부분" 및 "리어 프레임 부분"은 프론트 프레임 부분의 적어도 일 부분이, 작업 기계의 전진 방향을 기준으로, 리어 프레임 부분의 앞에 배치되도록 이해되어야 한다. 따라서, 그리고 이하에서 더 설명되는 바와 같이, 프론트 프레임 부분은 리어 프레임 부분의 후방에 위치하는 부분을 가질 수 있다.

더 나아가, 액츄에이터 어레인지먼트는 프론트 및 리어 프레임 부분들 사이의 상호 모션을 제어하기에 적절한 어떠한 액츄에이터도 포함할 수 있다. 액츄에이터 어레인지먼트는, 예컨대, 유압, 공기압 또는 전기 타입의 것일 수 있다. 예컨대, 그리고 이하에서 설명하는 바와 같이, 액츄에이터 어레인지먼트는 프론트 및 리어 프레임 부분의 부분들 사이에 배치되는 유압 실린더일 수 있다.

액츄에이터 어레인지먼트 및 리프트 암은 바람직하게는, 제어 유닛으로부터 각각의 신호들을 수신하는 것에 의하여 제어될 수 있다. 제어 유닛은 따라서, 상호 모션(mutual motion)을 달성하기 위하여, 액츄에이터 어레인지먼트의 제어 기능들에 제어 신호를 전송할 수 있다. 또한, 제어 유닛은 리프트 암의 피봇 모션을 제어하기 위하여 배치되는 액츄에이터에 제어 신호를 전송할 수 있다. 별도의 제어 유닛들이 다양한 기능들, 즉 프론트 및 리어 프레임 부분들의 상호 모션 및 리프트 암의 피봇 모션을 제어하기 위하여, 제공될 수 있다.

제어 유닛은 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 프로그래머블 디지털 시그널 프로세서 또는 기타 프로그래머블 장치를 포함할 수 있다. 이에 더하여 또는 이를 대신하여, 제어 유닛은 주문형 반도체(application specific integrated circuit), 프로그래머블 게이트 어레이 또는 프로그래머블 어레이 로직, 프로그래머블 로직 디바이스 또는 디지털 시그널 프로세서를 포함할 수 있다. 제어 유닛이 전술한 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 프로그래머블 디지털 시그널 프로세서와 같은 프로그래머블 디바이스를 포함할 때, 상기 프로세서는 프로그래머블 디바이스의 오퍼레이션을 제어하는 컴퓨터 실행 코드를 추가적으로 포함할 수 있다.

본 개시물의 발명자들은 프론트 프레임 부분이 리어 프레임 부분에 대하여 이동 가능한 작업 기계를 제공함으로써, 리프트 암의 움직임 패턴을 크게 향상시킬 수 있음을 깨달았다. 특히, 내측 엔드 부분에서 리프트 암의 회전 위치에 의존하여, 프론트 프레임 부분이 리어 프레임 부분으로부터 멀리 이동되거나 리어 프레임 부분에 가깝게 배치될 수 있다. 따라서, 프론트 프레임 부분을 리어 프레임 부분으로부터 멀리 이동시키는 것은 리프트 암의 내측 엔드 부분이 상승하는 결과를 가져온다. 이하에서 설명할 예에 따르면, 디깅(digging) 이벤트 중에, 프론트 프레임 부분은, 리프트 암의 내측 엔드 부분이 제2 상승 위치에 배치되도록 리어 프레임 부분으로부터 이동될 수 있다. 이에 의하여, 리프트 암의 외측 엔드 부분은 흙더미에 더 깊게 디깅할 수 있도록 더욱 하강될 수 있다. 그리고 나서, 외측 엔드 부분을 상승시킬 때, 프론트 프레임 부분은, 리프트 암의 내측 엔드 부분을 제1 낮은 위치로 하강시키도록 리어 프레임 부분 쪽 방향으로 이동된다. 이에 의하여, 리프트 암의 외측 엔드 부분의 움직임은, 내측 엔드 부분이 제2 위치에 배치될 때 외측 엔드 부분을 상승시키는 것과 비교하여 프론트 휠에 대하여 종방향으로 더 가까운 위치에 배치될 수 있다. 이로 인하여, 이러한 리프팅 모션 중에 안정성이 향상될 수 있다.

이하에서 또한 기술하는 바와 같이, 작업 기계는 바람직하게는 자율적이다. 이에 의하여, 작업 기계는 바람직하게는 캐빈 컴파트먼트를 포함하지 않는다. 리프트 암의 내측 엔드 부분은 바람직하게는, 일반적으로 이와 같은 캐빈 컴파트먼트가 차지하는 영역에 위치된다. 이점은, 리프트 암의 외측 엔드 부분이 프론트 휠과 종방향으로 더 가깝게 배치된다는 점이다. 따라서, 전체 리프트 암은, 캐빈 컴파트먼트를 포함하는 작업 기계와 비교할 때, 후방에 배치될 수 있다. 캐빈 컴파트먼트가 제공된 종래의 작업 기계와 비교할 때, 리프트 암의 내측 엔드 부분이 리어 휠과 더 가깝게 배치되기 때문에, 리프트 암 및 외측 엔드 부분에서의 물질의 중량으로부터의 하중 분배는 이에 의하여 향상된다. 따라서, 프론트 및 리어 휠에 대한 좀더 균일한 하중 분배가 달성될 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 액츄에이터 어레인지먼트는, 프론트 및 리어 프레임 부분들을 서로에 대하여 이동시킬 때, 제1 위치 및 제2 수직 높은 위치 사이에서 리프트 암의 내측 엔드 부분을 제어하도록 배치될 수 있다.

전술한 바와 같이, 내측 엔드 부분은 제1 위치에 대하여 상승한 제2 위치에 위치한다. 프론트 프레임 부분이 프론트 회전 축과 연결되기 때문에, 리프트 암은 프론트 회전 축을 중심으로 이동될 것이다. 이에 의하여, 리어 엔드 부분을 리프팅할 때, 리프트 암은 리프트 암의 프론트 엔드 부분을 하강시키는 프론트 회전 축을 중심으로 회전할 것이다.

따라서, 예시적인 실시예에 따르면, 리프트 암의 외측 엔드 부분은, 리프트 암의 내측 엔드 부분의 피봇 모션에 의하여 수직 상단 위치와 수직 하단 위치의 사이에서 제어될 수 있고, 내측 엔드 부분이 제1 위치를 가질 때와 비교하여 내측 엔드 부분이 제2 위치를 가질 때 수직 하단 위치는 그라운드 레벨로부터 낮은 수직 거리에 제공된다.

전술한 바와 같이, 리프트 암의 외측 엔드 부분에 연결된 도구가 그라운드 레벨에 더 가까운 흙더미에 접근할 수 있고, 따라서 디깅 기능을 향상시킬 수 있다는 것에 이점이 있다.

제2 위치는 제1 위치의 직상방에 위치할 필요는 없다는 것을 이해하여야 한다. 예컨대, 제 2 위치는 또한, 작업 기계의 종방향을 기준으로 제1 위치보다 앞쪽에 배치될 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 프론트 회전 축 및 리어 회전 축은, 리프트 암의 내측 엔드 부분을 제1 및 제2 위치 사이에서 이동시킬 때, 피봇 조인트의 회전에 의하여 서로를 향하여 이동될 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 프론트 프레임 부분은 프론트 회전 축에 피봇 가능하게 연결될 수 있고, 리어 프레임 부분은 리어 회전 축에 피봇 가능하게 연결될 수 있다. 상기 피봇 연결은 프론트 및 리어 프레임 부분들 사이의 향상된 움직임을 가능하게 한다. 따라서, 리프트 암의 내측 엔드 부분은 제1 위치로부터 제2 위치로 상승되고, 프론트 및 리어 휠들은 서로를 향하여 이동되고, 이에 의하여 프론트 프레임 부분의 프론트 엔드는 프론트 회전 축을 중심으로 회전되고, 리어 회전 축의 리어 엔드는 리어 회전 축을 중심으로 회전한다.

예시적인 실시예에 따르면, 액츄에이터 어레인지먼트는, 리프트 암의 내측 엔드 부분을 제1 위치로부터 제2 위치로 이동시킬 때, 프론트 및 리어 프레임 부분들의 적어도 일 부분들을 서로에 대하여 멀어지게 이동시키도록 배치되는 액츄에이터 실린더일 수 있다. 액츄에이터 실린더는, 공기압도 마찬가지로 작동할 수 있지만, 바람직하게는 유압 제어될 수 있다. 용어 "서로에 대하여 멀어지게"는 작업 기계의 적어도 수직 방향인 것으로 이해되어야 한다.

예시적인 실시예에 따르면, 프론트 프레임 부분의 적어도 일 부분은 리어 프레임 부분의 적어도 일 부분의 수직 상방에 배치될 수 있다. 이에 의하여, 프론트 프레임 부분은 프론트 회전 축으로부터 프론트 및 리어 프레임 부분들 사이의 피봇 연결의 후방 위치로 연장된다.

예시적인 실시예에 따르면, 액츄에이터 어레인지먼트는 프론트 프레임 부분의 상기 일 부분과 리어 프레임 부분의 상기 일 부분 사이에서 연결될 수 있다. 따라서, 액츄에이터 어레인지먼트는 적어도 리어 프레임 부분의 수직 상방으로 프론트 프레임 부분을 민다.

예시적인 실시예에 따르면, 작업 기계는 프론트 프레임에 연결된 카운터웨이트 어레인지먼트를 추가적으로 포함할 수 있다. 다양한 오퍼레이션 동안 작업 기계의 안정성을 향상시키기 때문에, 카운터웨이트는 이점을 준다.

예시적인 실시예에 따르면, 프론트 프레임 부분은 프론트 회전 축으로부터 프론트 회전축의 후방으로 연장될 수 있고, 카운터웨이트는 프론트 프레임 부분의 상기 연장의 적어도 일 부분을 따라 이동될 수 있다.

이에 의하여, 카운터웨이트는, 제1 측면에 대한 설명과 관련하여 후술할 작업 기계의 오퍼레이션 모드 또는 예컨대 리프트 암의 현재 위치에 의존하여 제어되도록 작동될 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 작업 기계는 자율 작동 작업 기계일 수 있다. 작업 기계는 바람직하게는 자율 작동 로더 차량(autonomously operated loader vehicle)이다.

자율 제어 작업 기계는 전술한 제어 유닛에 의하여 제어될 수 있다. 이는 또한, 오퍼레이터에 의하여 원격으로 제어될 수 있다.

제2 측면에 따르면, 작업 기계를 제어하기 위한 방법으로서, 상기 작업 기계는 상기 작업 기계의 프론트 회전 축과 연결되는 프론트 프레임 구조와 상기 작업 기계의 리어 회전 축과 연결되는 리어 프레임 구조를 포함하는 프레임 구조를 포함하고, 상기 프론트 프레임 구조 및 상기 리어 프레임 구조는, 횡방향으로 연장된 피봇 축을 중심으로 상호 회전을 허용하는 피봇 조인트에서 서로 연결되고, 상기 작업 기계는, 상기 프론트 회전 축과 상기 리어 회전 축의 사이의 위치에서 상기 프론트 프레임 부분에 피봇 가능하게 연결되는 내측 엔드 부분과 상기 작업 기계의 종방향으로 상기 프론트 회전 축의 앞쪽의 위치에서 도구에 연결되는 외측 엔드 부분을 포함하는 리프트 암을 추가적으로 포함하고, 상기 방법은, 상기 작업 기계가 상기 도구의 로딩을 위하여 물질의 더미에 들어가고 있는지를 알아내는 단계와; 상기 도구가 수직 하단 위치에 배치되도록 제어하는 단계와; 상기 횡방향으로 연장된 피봇 축을 중심으로 하는 회전을 제어함으로써 상기 리프트 암의 상기 내측 엔드 부분을 상기 제1 위치로부터 상기 제2 수직 높은 위치로 이동시키는 단계와; 상기 도구가 물질의 상기 더미에 들어갔는지 알아내는 단계와; 상기 리프트 암의 상기 내측 엔드 부분을 상기 제2 위치로부터 상기 제1 위치 쪽으로 이동시키는 단계와; 상기 도구를 상기 수직 하단 위치로부터 수직 상단 위치 쪽으로 이동시키는 단계를 포함하는,방법을 제공한다.

제1 측면과 관련하여 전술한 바와 같이, 리프트 암의 내측 엔드 부분을 제2 위치에 위치시킬 때, 도구는 더욱 하강될 것이다. 도구가 그라운드에 더 가까운 위치에서 물질 더미에 들어갈 수 있고, 이에 의하여 도구에 물질을 채우는 것이 향상될 것이라는 이점으로 가질 수 있다.

작업 기계가 물질 더미에 들어가는지를 알아내는 단계는 예컨대 제어 기능 또는 제어 수단에 의하여 알아낼 수 있다. 이러한 제어 수단은 예컨대 카메라, GPS, LIDAR 등일 수 있다. 도구가 비어있고, 그라운드에 가까운 상대적으로 낮은 위치에 배치되는 것을 알아내는 제어 기능과 같은 다른 대체물을 또한, 생각해볼 수 있다. 로드 센서가 도구가 비어있는지를 알아내는데 사용될 수 있다. 스피드 센서 또한 사용될 수 있고, 이에 의하여 감지된 스피드 또는 작업 기계의 감속 레벨에 기초하여 작업 기계가 물질 더미에 들어가는지를 알아낼 수 있다.

더 나아가, 작업 기계는 도구가 증가된 로드에 노출되는지 또는 증가된 추진력이 작업 기계를 앞으로 작동시키기 위하여 필요한지를 알아내는 예컨대 로드 센서에 의하여 물질 더미에 들어갔는지를 알아낼 수 있다. 예컨대, 도구와 물질 더미의 사이의 거리를 기록하는 거리 센서 또는 카메라와 같은 다른 대체물들을 또한 생각할 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 방법은 작업 기계가 물질 더미를 떠나고 있는지를 알아내는 단계와, 작업 기계가 물질 더미를 떠나고 있으면 리프트 암의 내측 엔드 부분을 제1 위치로 이동시키는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.

이에 의하여, 리프트 암의 내측 엔드 부분이 제 2 위치에 있을 때 도구를 리프팅하는 것과 비교하여 수직 상단 위치를 향한 도구의 이동은 프론트 휠과 종방향으로 더 가깝게 이루어질 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 방법은 작업 기계가 언로딩 스테이션에 다가가고 있는지를 알아내는 단계와, 리프트 암의 내측 엔드 부분을 제2 위치로 이동시키는 단계와, 작업 기계가 언로딩 스테이션에 도착하면 언로딩 스테이션에 물질을 릴리이즈하는 단계를 추가적으로 포함한다.

외측 엔드 부분이 그라운드의 위에 떨어져 배치될 때 리프트 암의 내측 엔드 부분을 상승시키는 것은 종방향으로 프론트 휠로부터 증가된 거리에 외측 엔드 부분을 배치할 것이다. 이에 의하여, 리프트 암의 외측 엔드 부분은 언로딩 스테이션에 적절히 도달할 수 있도록 커버리지를 증가시킬 것이다. 언로딩 스테이션은 예컨대 트럭의 로딩 플랫폼일 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 작업 기계는 프론트 프레임 부분에 연결된 카운터웨이트 어레인지먼트를 포함할 수 있고, 카운터웨이트 어레인지먼트는 프론트 프레임 부분의 내측 및 외측 부분 사이에서 이동될 수 있고, 내측 부분은 작업 기계의 종방향을 기준으로 외측 부분의 앞쪽에 위치된다.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 방법은 리프트 암의 내측 엔드 부분을 제1 위치로 이동시키고 빈 도구와 함께 작업 기계를 작동시킬 때, 상기 내측 부분에 카운터웨이트 어레인지먼트를 위치시키는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.

프론트 휠들이, 프론트 휠들과 그라운드 사이의 그립을 향상시킬 증가된 압력에 노출될 것이라는 이점을 가질 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 상기 방법은 언로딩 스테이션에 물질을 릴리이즈하기에 앞서 상기 외측 부분에 카운터웨이트 어레인지먼트를 위치시키는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다. 이에 의하여, 도구가 그라운드 위에서 상대적으로 높은 수직 위치에서 언로딩될 때, 증가된 안정성을 얻을 수 있다.

제2 측면의 추가적인 효과 및 특징들은 제1 측면의 설명과 관련하여 전술한 것들과 크게 유사하다.

본 발명의 추가적인 특징들 및 이점들은, 첨부 특허청구범위 및 후술하는 설명을 참조할 때 명백해질 것이다. 통상의 지식을 가지는 자는 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 이하에서 설명되는 것들 외의 실시예들을 만들어내도록 본 발명의 다양한 특징들이 조합될 수 있음을 알 것이다.

본 발명의 추가적인 목적들, 특징들, 이점들뿐 아니라, 전술한 목적들, 특징들 및 이점들은 본 발명의 예시적인 실시예들의 후술하는 예시적이면서도 한정하지 않는 상세한 설명을 통하여 더욱 이해될 것이다. 도 1은 예시적인 실시예에 따른 작업 기계를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 예시적인 실시예에 따라, 프론트 및 리어 부분들이 서로 근접 배치될 때의, 도 1의 작업 기계의 측면도이다.
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 프론트 및 리어 부분들이 서로로부터 이동될 때의, 도 1의 작업 기계의 측면도이다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따라, 작업 기계를 제어하기 위한 방법을 도시하는 플로우 차트이다.

본 발명은, 이하에서, 본 발명의 예시적인 실시예들이 도시된 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명될 것이다.

그러나, 본 발명은 많은 다양한 형태들로 구현될 수 있고, 여기에서 기술된 실시예들에 한정되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 그보다는 이러한 실시예들은 완전함 및 완성도를 기하기 위하여(for thoroughness and completeness) 제공되는 것이다. 유사한 도면 부호는 상세한 설명 전체에 걸쳐 유사한 구성부들을 지칭한다.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 작업 기계(100)를 개략적으로 도시하는 사시도이다. 작업 기계(100)는 한 쌍의 프론트 휠(102) 및 한 쌍의 리어 휠(104)을 포함한다. 프론트 휠(102)은 프론트 회전 축(103)에 연결되고, 리어 휠(104)은 리어 회전 축(105)에 연결된다. 도 1에서 프론트 및 리어 회전 축들은 각각의 프론트 및 리어 휠 액슬(wheel axle)로 도시되어 있다. 그러나, 작업 기계는 휠 허브 모터들에 의하여 작동될 수 있고, 그러한 경우 물리적 휠 액슬들은 제공되지 않을 수 있다. 작업 기계는 따라서 휠 허브 모터들 또는 ICE, 전기 기계 등과 같은 다른 타입의 프라임 무버들(prime movers)에 의하여 작동될 수 있다. 예컨대 소위 애커먼 스티어링(Ackermann steering)에 의하여 프론트 휠(102) 및 리어 휠(104) 모두에 대해서 또는 리어 휠(104)에 대해서만 작업 기계의 스티어링을 제어할 수 있다.

작업 기계(100)는 또한 다양한 구성부들 등을 지지하는 프레임 구조(106)를 포함한다. 구체적으로, 프레임 구조(106)는 프론트 프레임 부분(108) 및 리어 프레임 부분(110)을 포함한다. 프론트 프레임 부분(108) 및 리어 프레임 부분(110)은 피봇 조인트(112)에서 서로에 대하여 피봇 가능하게 연결된다. 따라서, 피봇 조인트(112)는 프론트 프레임 부분(108) 및 리어 프레임 부분(110) 간의 상호 회전을 가능하게 한다. 더 나아가, 프론트 프레임 부분(108)은 프론트 회전 축(103)에 피봇 가능하게 연결되고, 리어 프레임 부분(110)은 리어 회전 축(105)에 피봇 가능하게 연결된다. 도 1에 도시한 바와 같이, 프론트 프레임 부분(108)은 프론트 회전 축(103)으로부터 작업 기계(100)의 후방으로 연장된다. 도 1에 도시한 실시예에서, 프론트 프레임 부분(108)은 프론트 회전 축(103)으로부터 피봇 조인트(112)의 후방에 위치한 리어 엔드(109)로 연장된다. 도 1의 실시예에서, 리어 엔드(109)는 종방향으로 리어 회전 축(105)의 후방 위치에 위치한다.

더 나아가, 작업 기계(100)는 리프트 암(116)의 외측 엔드 부분(120)에서 도구(117)에 연결되는 리프트 암(116)을 포함한다. 리프트 암(116)은 리프트 암(116)의 내측 엔드 부분(118)에서 프레임 구조의 프론트 프레임 부분(108)에 피봇 가능하게 연결된다. 구체적으로, 리프트 암(116)은 리프트 암 피봇 조인트(119)에서 프론트 프레임 부분(108)에 연결된다. 리프트 암 피봇 조인트(119)는 바람직하게는 종방향으로 프론트 회전 축(103)과 리어 회전 축(105) 사이의 위치에 배치된다. 리프트 암(116)은 따라서, 리프트 암 피봇 조인트(119)에서의 피봇 모션에 의하여 상승 및 하강된다. 이러한 모션은 바람직하게는 리프트 실린더(미도시)를 사용하여 달성된다. 리프트 암의 리프트 모션은 도 2 및 도 3에 더 상세히 도시되고, 또한 이하에서 설명된다. 도 1에서 버킷 형태로 예시된 도구(117)는, 또한, 바람직하게는 틸트 실린더(202)에 의하여 리프트 암에 대하여 틸팅될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 작업 기계(100)는 액츄에이터 어레인지먼트(actuator arrangement)(114)를 포함한다. 도 1에서 유압 실린더로 예시된 액츄에이터 어레인지먼트(114)는 프론트 프레임 부분(108) 및 리어 프레임 부분(110) 사이의 상호 모션을 제공하도록 마련된다. 액츄에이터 어레인지먼트(114)는 도 1에 도시한 바와 같이, 바람직하게는, 리어 프레임 부분(110)의 부분(122)와 프론트 프레임(108)의 부분(124)의 사이에 연결된다. 프론트 프레임(108)의 부분(124)는 따라서 리어 프레임 부분(110)의 위에 배치된다. 이에 의하여, 액츄에이터 어레인지먼트(114)가 연장될 때, 프론트 프레임(108)의 부분(124)은 리어 프레임 구조(110)에 대하여 상승한다. 즉, 프론트 프레임 부분(108)과 리어 프레임 부분(110)은 서로에 대하여 멀어지도록 움직인다. 한편, 액츄에이터 어레인지먼트(114)가 수축할 때, 프론트 프레임(108)의 부분(124)은 리어 프레임 구조(110)에 대하여 하강한다. 즉, 프론트 프레임 부분(108) 및 리어 프레임 부분(110)은 서로에 대하여 근접되게 움직인다. 리프트 암 피봇 조인트(119)가 종방향으로 피봇 조인트(112)의 후방 위치에서 프론트 프레임 부분(108)에 배치됨에 따라, 리프트 암(116)의 내측 엔드 부분(118)은 액츄에이터 어레인지먼트(114)를 연장할 때 상승할 것이다.

더 나아가, 작업 기계(100)는 또한, 작업 기계(100)의 다양한 파트들에 연결된 제어 유닛(126)을 포함한다. 제어 유닛(126)은 특히 액츄에이터 어레인지먼트(114)의 모션을 제어하도록 배치된다. 제어 유닛(126)은 또한 작업 기계(100)의 구동 오퍼레이션 뿐 아니라, 리프트 암의 리프팅 및 하강과 도구의 틸팅을 제어하도록 배치될 수 있다. 작업 기계(100)는 따라서 바람직하게는 자율 작동 작업 기계(100)이다. 자율 작동 작업 기계는, 제어 유닛의 오퍼레이션에 의하여 제어되거나 원격 제어될 수 있고, 이에 의하여 제어 유닛은 다양한 방향으로 작업 기계를 구동시키기 위한 제어 신호를 수신한다.

더 나아가, 작업 기계(100)는 피봇 조인트(112)의 후방 위치에서 프론트 프레임 부분(108)에 연결된 카운터웨이트(130)를 포함한다. 카운터웨이트(130)는, 다양한 하중 조건들을 보상하기 위하여, 프론트 프레임 부분(108)의 부분을 따라 이동될 수 있다. 카운터웨이트의 오퍼레이션의 다양한 예시가 이하에서 제공될 것이다.

도 1의 작업 기계의 기능을 설명하기 위하여, 도 2 내지 도 4를 참조한다. 프론트 프레임 부분(108) 및 리어 프레임 부분(110)이 서로에 대하여 근접 배치될 때, 도 1의 작업 기계의 측면도인 도 2를 먼저 참조한다. 구체적으로, 액츄에이터 어레인지먼트(114)는 완전히 움추린 상태로 배치된다. 이에 의하여, 리프트 암(116)의 내측 엔드 부분(118)은 그라운드 레벨 위의 제1 낮은 위치(204)에 배치된다. 도 2에 또한 도시한 바와 같이, 리프트 암(116)의 외측 엔드 부분(120)은, 내측 엔드 부분(118)에서의 피봇 모션에 의하여 수직 하단 위치(206) 및 수직 상단 위치(208) 사이에서 제어된다. 외측 엔드 부분(120)이 수직 하단 위치(206)에 배치될 때, 외측 엔드 부분(120)은 그라운드 레벨로부터 수직 거리(210)에 배치되고, 외측 엔드 부분(120)이 수직 상단 위치(208)에 배치될 때, 외측 엔드 부분(120)은 그라운드 레벨(212)로부터 높은 수직 거리(215)에 배치된다. 더 나아가, 외측 엔드 부분(120)이 수직 상단 위치(208)에 배치될 때, 외측 엔드 부분(120)은 프론트 회전 축(103)으로부터 제1 종방향 거리(214)에 배치된다.

프론트 프레임 부분 및 리어 프레임 부분이 서로로부터 이동될 때, 도 1의 작업 기계의 측면도인 도 3을 참조한다. 도시한 바와 같이, 프론트 프레임 부분(108) 및 리어 프레임 부분(110)은 도 1에 도시된 상대 위치와 비교하여 서로에 대하여 이동된다. 구체적으로, 액츄에이터 어레인지먼트(114)는 도 2의 도면에 대하여 연장된다. 이에 의하여, 프론트 프레임 부분(108) 및 리어 프레임 부분(110)은 피봇 조인트(112)를 중심으로 서로에 대하여 회전한다. 따라서, 프론트 회전 축(103) 및 리어 회전 축(105)은 서로를 향하여 움직인다. 리프트 암(116)의 내측 엔드 부분(118)은 이에 의하여 그라운드 레벨 위의 제2 수직 높은 위치(304)로 상승한다. 따라서, 제2 위치(304)는 제1 위치(204)와 비교하여 그라운드 레벨 위에서 더 높다. 더 나아가, 리프트 암(116)의 외측 엔드 부분(120)은 하단 위치(206)에 유지된다.

프론트 프레임 부분(108) 및 리어 프레임 부분(110)을 서로에 대하여 회전시키면, 프론트 프레임 부분(108)은 또한 프론트 회전 축(103)을 중심으로 회전한다. 리프트 암(116)의 내측 엔드 부분(118)이 프론트 회전 축(103)의 뒤쪽으로 떨어져 프론트 프레임 부분(108)에 연결되기 때문에, 내측 엔드 부분을 제2 위치(304)로 상승시킬 때, 리프트 암(116)은 프론트 회전 축(103)을 중심으로 회전할 것이다. 이에 의하여, 리프트 암의 외측 엔드 부분(120)은, 도 2에 도시된 위치와 비교하여 그라운드 레벨과 더 가깝게 위치하는, 수직 하단 위치(206')에 배치된다. 구체적으로, 리프트 암의 외측 엔드 부분(120)은 도 2에 도시된 그라운드 레벨로부터 수직 거리(210)와 비교하여 그라운드 레벨로부터 더 낮은 수직 거리(310)에 위치한다. 예컨대, 흙더미에 들어갈 때, 도구(117)는 흙더미에 더 파고들 수 있다.

리프트 암(116)의 내측 엔드 부분(118)을 제2 수직 높은 위치에 유지하면서 리프트 암(116)을 상승시킬 때, 리프트 암(116)의 외측 엔드 부분(120)은 프론트 회전 축(103)으로부터 제2 종방향 거리(314)에 위치한 수직 상단 위치(208')에 배치될 것이다. 제2 종방향 거리(314)는 제1 종방향 거리(214)보다 크다.

전술한 바를 바탕으로 할 때, 따라서, 그라운드로부터 파지도록 물질에 들어갈 때, 리프트 암(116)의 내측 엔드 부분(118)을 제2 수직 높은 위치(304)에 배치하는 것이 이로울 수 있다. 그 뒤에, 도구(117)의 리프팅 중에 도구(117)를 프론트 회전 축(103)과 보다 가깝게 제공하기 위하여, 도 2에 도시된 제1 위치(204)로 내측 엔드 부분(118)을 하강시키는 것이 이로울 수 있다. 또한, 내측 엔드 부분(118)을 제2 위치로부터 제1 위치로 이동시킬 때, 도구는 상승할 것이고, 이는 예컨대 유압을 사용하여 도구를 상승시킬 필요가 없기 때문에 이롭다.

예시적인 실시예에 따라 작업 기계를 제어하기 위한 방법을 도시한 플로우 차트인 도 4를 참조한다. 먼저, 오퍼레이션을 개시한 후에, 작업 기계(100)가 도구를 로딩(loading)하기 위하여 흙더미에 들어가고 있는지 알아낸다(S1). 이는 센서 또는 카메라와 같은 다수의 다양한 방법으로 알아낼 수 있다. 또한, 이는, 작업 기계가 빈 도구(117)와 함께 이동하는지를 단지 감지함으로써, 알아낼 수 있다. 이에 의하여 작업 기계가 로딩을 위하여 흙더미에 가는 중인지를 추정할 수 있다. 도구는 수직 하단 위치(206)에 배치되도록 제어된다(S2). 이는 리프트 암 피봇 조인트(119)를 중심으로 리프트 암(116)의 내측 엔드 부분(118)의 회전에 의하여 달성된다. 그리고 나서, 디깅(digging) 전에, 리프트 암의 내측 엔드 부분(118)은 도 2에 도시된 제1 위치(204)로부터 도 3에 도시된 제2 위치(304)로 이동된다. 이에 의하여, 전술한 바와 같이, 도구는 그라운드 레벨로부터 낮은 수직 거리(310)에 배치될 것이다. 디깅 오퍼레이션은 이제 개시될 수 있고, 제어 유닛(126)은 도구(117)가 흙더미에 들어갔는지를 알아낼 수 있다 (S4)이는, 작업 기계를 앞으로 구동하기 위한 증가된 토크가 필요한지를 나타내는 신호를 수신함으로써 이루어질 수 있다. 리프트 암(116)의 내측 엔드 부분(118)은 그리고 나서 도 2에 도시한 바와 같은 제1 위치(204)로 이동되고 (S5), 이에 의하여 도구(117)는 수직 상단 위치(208)로 이동된다 (S6). 작업 기계가 흙더미를 떠나고 있는 것으로, 즉 디깅 오퍼레이션이 완료된 것으로 판단될 때, 내측 엔드 위치(118)는 바람직하게는 제1 위치(204)로 이동된다.

작업 기계(100)는 그리고 나서 전형적으로 도구 내의 물질을 언로딩하기 위하여 언로딩 스테이션 쪽으로 이동된다. 언로딩 스테이션에 도착할 때, 내측 엔드 부분(118)은 바람직하게는 도 3에 도시된 제2 위치에 배치될 수 있다. 이에 의하여, 도구는, 상단 위치(208')에 배치될 때, 프론트 회전 축(103)으로부터 제2 종방향 거리(208')에 배치된다. 도구(117)는 프론트 휠(102)로부터 더 이격되게 도달할 수 있다.

바람직하게는, 빈 도구와 함께 작업 기계(100)를 작동시킬 때, 카운터웨이트는 프론트 프레임 부분(108)의 내측 엔드 부분에 위치된다. 한편, 언로딩 스테이션에서 물질을 릴리이즈할 때, 카운터웨이트는 바람직하게는 프론트 프레임 부분(108)의 외측 엔드 위치에 위치되어야 한다.

본 발명은 전술되고 도면에 도시된 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 그보다는 당업자라면, 첨부 특허청구범위의 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 이루어질 수 있음을 알 것이다.

Claims

작업 기계로서,
프론트 회전 축(103)을 갖는 한 쌍의 프론트 휠(102),
리어 회전 축(105)을 갖는 한 쌍의 리어 휠(104),
상기 프론트 회전 축(103)에 연결되는 프론트 프레임 부분(108), 상기 리어 회전 축(105)에 연결되는 리어 프레임 부분 및 횡방향으로 연장된 피봇 축을 중심으로 상기 프론트 프레임 부분(108)과 상기 리어 프레임 부분(110)을 서로에 대하여 피봇 가능하게 연결하는 피봇 조인트(112)를 포함하는 프레임 구조(106),
상기 프론트 프레임 부분(108)과 상기 리어 프레임 부분(110) 사이에서 상기 프레임 구조(106)에 연결되고, 상기 프론트 프레임 부분 및 상기 리어 프레임 부분 사이의 상호 모션을 제어하도록 배치되는, 액츄에이터 어레인지먼트(actuator arrangement)(114), 및
상기 프론트 휠 및 상기 리어 휠 사이의 위치에서 상기 프론트 프레임 부분(108)에 피봇 가능하게 연결되는 내측 엔드 부분(inner end portion)(118)과 상기 작업 기계의 종방향으로 상기 한 쌍의 프론트 휠의 전방 위치에서 도구에 연결될 수 있는 외측 엔드 부분(outer end portion)(120)을 포함하는 리프트 암(116)을 포함하고,
상기 액츄에이터 어레인지먼트는, 상기 프론트 프레임 부분 및 상기 리어 프레임 부분을 서로에 대하여 이동할 때, 상기 리프트 암의 상기 내측 엔드 부분(118)을 제1 위치(204)와 제2 수직 높은 위치(second, vertically higher postion)(304) 사이에서 제어하도록 배치되고,
상기 프론트 회전 축(103) 및 상기 리어 회전 축(105)은, 상기 리프트 암의 상기 내측 엔드 부분을 상기 제1 위치 및 상기 제2 수직 높은 위치 사이에서 이동시킬 때, 상기 피봇 조인트(112)의 회전에 의하여 서로를 향하여 이동되는,
작업 기계.
삭제
제1항에 있어서,
상기 리프트 암의 상기 외측 엔드 부분(120)은 상기 리프트 암의 상기 내측 엔드 부분의 피봇 모션에 의하여 수직 상단 위치(vertical upper end postion)(208)와 수직 하단 위치(vertical lower end postion)(206) 사이에서 제어될 수 있고, 상기 내측 엔드 부분(118)이 상기 제1 위치(204)를 가질 때와 비교하여 상기 내측 엔드 부분(118)이 상기 제2 수직 높은 위치(304)를 가질 때, 상기 수직 하단 위치(206)는 그라운드 레벨(212)로부터 낮은 수직 거리(310)에 제공되는,
작업 기계.
삭제
제1항에 있어서,
상기 프론트 프레임 부분은 상기 프론트 회전 축에 피봇 가능하게 연결되고, 상기 리어 프레임 부분은 상기 리어 회전 축에 피봇 가능하게 연결되는,
작업 기계.
제1항에 있어서,
상기 액츄에이터 어레인지먼트는, 상기 리프트 암의 상기 내측 엔드 부분을 상기 제1 위치로부터 상기 제2 수직 높은 위치로 이동시킬 때, 상기 프론트 프레임 부분 및 상기 리어 프레임 부분의 적어도 일 부분들을 서로에 대하여 멀어지게 이동시키도록 배치되는 액츄에이터 실린더인,
작업 기계.
제1항에 있어서,
프론트 프레임 부분의 적어도 일 부분은 상기 리어 프레임 부분의 적어도 일 부분의 수직 방향 상부에 배치되는,
작업 기계.
제7항에 있어서,
상기 액츄에이터 어레인지먼트는 상기 프론트 프레임 부분의 상기 일 부분과 상기 리어 프레임 부분의 상기 일 부분의 사이에서 연결되는,
작업 기계.
제1항에 있어서,
상기 프론트 프레임 부분에 연결되는 카운터웨이트 어레인지먼트(130)를 추가적으로 포함하는,
작업 기계.
제9항에 있어서,
상기 프론트 프레임 부분은 상기 프론트 회전 축으로부터 상기 프론트 회전 축의 후방으로 연장되고, 상기 카운터웨이트는 상기 프론트 프레임 부분의 상기 연장의 적어도 일 부분을 따라 이동될 수 있는,
작업 기계.
제1항에 있어서,
상기 작업 기계는 자율 작동 작업 기계인,
작업 기계.
작업 기계를 제어하기 위한 방법으로서, 상기 작업 기계는 상기 작업 기계의 프론트 회전 축과 연결되는 프론트 프레임 구조와 상기 작업 기계의 리어 회전 축과 연결되는 리어 프레임 구조를 포함하는 프레임 구조를 포함하고, 상기 프론트 프레임 구조 및 상기 리어 프레임 구조는, 횡방향으로 연장된 피봇 축을 중심으로 상호 회전을 허용하는 피봇 조인트에서 서로 연결되고, 상기 작업 기계는, 상기 프론트 회전 축과 상기 리어 회전 축의 사이의 위치에서 상기 프론트 프레임 부분에 피봇 가능하게 연결되는 내측 엔드 부분과 상기 작업 기계의 종방향으로 상기 프론트 회전 축의 앞쪽의 위치에서 도구에 연결되는 외측 엔드 부분을 포함하는 리프트 암을 추가적으로 포함하고, 상기 방법은,
상기 작업 기계가 상기 도구의 로딩을 위하여 물질의 더미에 들어가고 있는지를 알아내는 단계(S1)와;
상기 도구가 수직 하단 위치에 배치되도록 제어하는 단계(S2)와;
상기 횡방향으로 연장된 피봇 축을 중심으로 하는 회전을 제어함으로써 상기 리프트 암의 상기 내측 엔드 부분을 제1 위치로부터 제2 수직 높은 위치로 이동시키는 단계(S3)와;
상기 도구가 물질의 상기 더미에 들어갔는지 알아내는 단계(S4)와;
상기 리프트 암의 상기 내측 엔드 부분을 상기 제2 수직 높은 위치로부터 상기 제1 위치 쪽으로 이동시키는 단계(S5)와;
상기 도구를 상기 수직 하단 위치로부터 수직 상단 위치 쪽으로 이동시키는 단계(S6)를 포함하는,
방법.
제12항에 있어서,
상기 작업 기계가 물질의 상기 더미를 떠나고 있는지를 알아내는 단계와;상기 작업 기계가 물질의 상기 더미를 떠나고 있으면, 상기 리프트 암의 상기 내측 엔드 부분을 상기 제1 위치로 이동시키는 단계를 추가적으로 포함하는,
방법.
제12항에 있어서,
상기 작업 기계가 언로딩 스테이션에 다가가고 있는지를 알아내는 단계와;
상기 리프트 암의 상기 내측 엔드 부분을 상기 제2 수직 높은 위치로 이동시키는 단계와;
상기 작업 기계가 상기 언로딩 스테이션에 도착하면, 상기 언로딩 스테이션에 상기 물질을 릴리이즈하는 단계를 추가적으로 포함하는,
방법.
제12항에 있어서,
상기 작업 기계는 상기 프론트 프레임 부분(108)에 연결되는 카운터웨이트 어레인지먼트(130)를 포함하고, 상기 카운터웨이트 어레인지먼트는 상기 프론트 프레임 부분의 내측 부분과 외측 부분의 사이에서 이동가능하고, 상기 내측 부분은 상기 작업 기계의 종방향으로 상기 외측 부분의 앞쪽에 위치하는,
방법.
제15항에 있어서,
상기 리프트 암의 상기 내측 엔드 부분을 상기 제1 위치로 이동시키고 빈 도구와 함께 상기 작업 기계를 작동시킬 때, 상기 내측 부분에 상기 카운터웨이트 어레인지먼트(130)를 위치시키는 단계를 추가적으로 포함하는,
방법.
제15항에 있어서,
상기 작업 기계가 언로딩 스테이션에 다가가고 있는지를 알아내는 단계와;
상기 리프트 암의 상기 내측 엔드 부분을 상기 제2 수직 높은 위치로 이동시키는 단계와;
상기 작업 기계가 상기 언로딩 스테이션에 도착하면, 상기 언로딩 스테이션에 상기 물질을 릴리이즈하는 단계를 추가적으로 포함하고,
상기 언로딩 스테이션에서 상기 물질을 릴리이즈하기 전에 상기 외측 부분에 상기 카운터웨이트 어레인지먼트를 위치시키는 단계를 추가적으로 포함하는,
방법.