KR20070031263A - 지게차용 안전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 차대(3)와, 각 차륜(6, 7)을 갖추고 차대(3)를 지지하는 전륜 축(4) 및 후륜 축(5)과, 전륜 축(4)에서 상기 차대(3)에 부착된 승강 장치(8)를 포함하는 지게차(2)의 안전 장치(1)에 관한 것이다. 상기 안전 장치(1)는, 들어 올려진 하중체(X)에 대한 정보를 얻기 위한 취득 수단(31), 상기 취득 수단(31)에 연결된 처리 유닛(18) 및 상기 처리 유닛(18)에 의해 처리된 신호(S, S1, S2)에 따라 지게차(2)에 작용하는 안전 수단(30)을 포함한다. 상기 취득 수단(31)은 상기 승강 장치(8)에 부착된 검출기(50)를 포함한다.

지게차, 안전 장치, 승강 장치, 처리 유닛, 취득 수단, 검출기, 중량 센서, 높이 센서

Description

지게차용 안전 장치{SAFETY DEVICE FOR A FORK LIFT TRUCK}

본 발명은 지게차 등, 예들 들면 카운터밸런스형(counterbalanced) 지게차, 리트랙터블 트럭(retractable truck), 적층기(stacker), 적재기(piler), 승강 플랫폼을 구비한 트럭 등에 사용하는 안전 장치에 관한 것이다.

이하에서는 카운터밸런스형 지게차용 안전 장치를 참조하여 구체적으로 설명하며, 본 발명의 기술 사상의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

카운터밸런스형 지게차의 표준 구조는 2개의 축을 구비한 차대(chassis)를 포함하며, 2개의 축 중 하나는 전방에 위치하고 다른 하나는 후방의 조향 축(steering wheel)이다.

전륜 축(front axle)은, 일반적으로 차대의 전방 단부에 배치된 승강 장치 근방에 2개의 차륜을 구비한다.

후방에서 지게차는, 차대에 부착된 일군의 평형추와, 전륜 축과 마찬가지로 횡방향으로 이격된 2개의 차륜을 구비할 수 있는 후륜 조향 축(rear steering axle)을 구비한다. 다른 방법으로서, 후륜 축은, 서로 근접하게 설치되고 공유 수직축을 중심으로 회전하는 2개의 차륜[쌍륜(twin wheels)이라고도 알려져 있음]을 구비할 수 있거나, 지게차의 종방향 중앙선에 위치하고 수직축에 대하여 회전하는 단일 후륜을 포함할 수도 있다.

승강 장치(lifting apparatus)는, 하나 이상의 유압식 승강 피스톤에 의해 구동되고 수직 마스트(mast)의 사용에 의해 상하로 이동하는 포크(fork)를 일반적으로 포함한다.

지게차는 무거운 중량체를 취급하기 위하여 흔히 사용되는데, 중량이 클 경우에는 차륜에 의해 한정되는 접촉 표면을 따라 생성되는 중량의 특정 분포로 인하여 지게차의 안정성이 저하된다.

이러한 안정성의 저하는, 지게차의 사용 중에 겪게 되는 종방향 및 횡방향 가속으로 인한 동적 현상에 의존하고, 지게차 또는 포크에 의해 지지되는 중량체의 전복을 일으킬 수도 있다.

지게차의 안정성을 증가시키기 위한 목적으로 다수의 장치, 특히 지게차의 전복 위험을 감소시키도록 설계된 장치가 개발되어 왔다.

전술한 장치들의 대부분은, 매 순간마다 전방의 승강 장치에서의 측정과 함께 하중 상황을 평가하도록 설계되어 있다.

그러나, 이러한 해결책은 지게차 전체의 안정성, 하중 및 접촉 표면의 실제 이미지를 제공하지 않는다.

유럽 특허공보 제0 465 838호에 개시되어 있는 바와 같은 안전 장치가 연구되기도 하였는데, 상기 특허공보에서는, 하중 인자를 축 상의 하중 분포에 적용하기 위하여, 실질적으로 수직 안내부를 따라 슬라이딩하는 후륜 축을 고정하기 위한 유닛이 지게차에 갖추어져 있다.

상기 고정 유닛은 승강 피스톤에 부착된 전위차계(potentiometer)를 포함하여, 차대와 후륜 축 고정 유닛 사이의 상대 운동을 검출한다.

후륜 축과 차대가 서로 너무 멀리 이격되어 전방으로 기울어질 가능성이 있게 되면, 전위차계가 적절한 인터페이스에 의하여 유압식 승강 피스톤과 상호 작용하여, 실질적으로 하중체 위치에 다시 균형이 이루어지도록 한다.

상기 장치는 후륜 축 고정 유닛의 복잡한 구조로 인하여 몇몇 단점이 있는데, 지게차에 대한 상당한 비용을 수반하는 특별한 구조 설계 및 높은 빈도의 지속적인 조정을 필요로 한다.

본 발명이 목적은, 접촉 표면상의 중량 분포를 고려하고, 실시하기가 용이하고, 지게차의 구조를 상당히 변경시키지 않더라도 실질적으로 모든 유형의 지게차에 용이하게 부착할 수 있는 지게차용 개량형 안전 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 본 발명은 특허청구범위 제1항에 규정된 바와 같은 안전 장치를 제안한다.

종속항들은 본 발명의 바람직하고 장점이 있는 실시 형태에 관한 것이다.

첨부 도면을 참조하여, 기술 사상의 범위를 제한하려는 것은 아닌 본 발명의 실시예에 대하여 이하에서 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 안전 장치가 갖춰진 지게차의 도식적인 측면도이다.

도 1a는 도 1에 도시된 지게차 안전 장치의 또 다른 상세도이다.

도 2a는 도 1a에 도시된 안전 장치의 도식적인 확대 상세 배면도이다.

도 2b는 도 2a에 도시된 안전 장치의 다른 실시예의 도식적인 확대 배면도이다.

도 2c는 도 2b에 도시된 안전 장치의 평면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 안전 장치용 작동 계획안(strategy)에 대한 도식적 블록도이다.

도 4a 내지 도 4b는 도 3에 도시된 도면의 블록을 설명하는 흐름도이다.

도 1을 참조하면, 도면부호 1은 지게차(fork lift truck)(2)용 안전 장치 또는 전복 방지(anti-tipping) 장치 전체를 나타낸다.

공지된 유형이고 따라서 설명을 이해하는 데 필요한 부재들만이 도시되어 있는 지게차(1)는, 각 차륜(6, 7)이 장착된 전륜 축(front axle)(4)과 후륜 축(5)에 의해 지지되는 차대(chassis)(3) 및 지게차(2)의 운전 위치(2a)를 포함한다.

이하의 설명에서는, 전륜(6)이 비조향성이고 후륜(7)이 방향성인 일반적인 4륜 지게차(2)에 대하여 고려한다.

지게차(2)는 전륜(6)에 위치한 승강 장치(lifting apparatus)(8)를 갖추고, 차대(3)에 대하여 기울어지는(선회 운동하는) 마스트(9)를 실질적으로 포함한다. 예를 들어 유압식일 수 있는 피스톤(11)에 의해 구동되는 슬라이드(10)는 마스트(9)를 따라 저부에서 상부로 또는 상부에서 저부로 슬라이딩한다.

슬라이드(10)는, 도 1과 도 1a에 도시된 하중체(X)를 지지하고 처리하기 위 해 설치된 포크(10a)로 이루어지는 것이 바람직하다.

실질적으로 공지되어 있는 구조에 따르면, 지게차(2)는 지게차(2)에 대한 대부분의 지령과 정보, 즉 지게차(2)의 운전자(OP)에 의해 설정되는 주요 운전 파라미터와 명령을 지원하는 통신 채널(12)(예를 들면 캔-버스(CAN-bus) 형태의 통신 채널)을 포함한다.

이하에서 설명하는 바와 같이, 안전 장치(1)는 통신 채널(12)을 통하여 지게차(2) 동력과 상호 작용한다.

특히 도 1을 참조하면, 안전 장치(1)는 슬라이드(10)에 의해 들어 올려진 하중체(X)에 대한 정보를 얻기 위한 취득 수단(31)을 포함한다는 점을 알 수 있다.

취득 수단(31)은 승강 장치(8)에 부착된 검출기(50)를 포함한다.

상세히 설명하자면, 검출기(50)는 슬라이드(10)에 의해 들어 올려진 하중체(X)의 중량 값(P)을 측정하기 위한 중량 센서(51)를 구비한다.

중량 센서(51)는 공지된 유형의 로드 셀(load cell)로 이루어지는 것이 바람직하고, 따라서 이에 대한 보다 상세한 설명은 생략한다.

도 1에 도시된 바람직한 실시예에 따르면, 중량 센서(51)는 마스트(9)에 위치하는 피스톤(11)에 부착된다. 다른 방법으로서, 중량 센서(51)는 슬라이드(10)에 직접 부착될 수도 있다.

검출기(50)는, 차대(3)의 기부(base)로부터 하중체(X)까지의 거리(D)를 측정하기 위한 높이 센서(52)를 또한 구비한다.

보다 상세하게는, 높이 센서(52)는 초음파 신호(U)를 전송하는 송신기 요소 (53)와 신호(U)를 포착하는 수신기 요소(54)로 이루어진다.

송신기 요소(53)는 포크(10a)에 부착되는 것이 바람직하고, 수신기 요소는 지게차(2) 전체가 놓이는 기부에 상응하는 차대(3)의 기부(54a)에 위치한다.

높이 센서(52)는 초음파 신호(U)를 처리하기 위한 블록(55)을 또한 구비하며, 블록(55)은 신호(U)가 발신되는 속도(음속)와 신호(U)가 포착되는 데 걸리는 시간에 따라 거리(D)를 나타내는 값을 제공한다.

다시 말하자면, 송신기 요소(53)는 100 ms마다 1 ms 동안 소정 주파수로, 예를 들면 40 kHz로 신호(U)를 전송한다. 이와 동시에, 블록(55)은, 수신기 요소(54)가 신호(U)를 포착한 순간에 정지되는 계수기(counter)를 기동시킨다. 블록(55)은 일정한 속도에 따라 연산된 신호 전달 시간의 값을 수용하고, 슬라이드(10)와 차대(3)의 기부(54a) 사이의 거리를 나타내는 거리 값(D)을 제공한다.

장치는 센서(51, 52)에 의해 제공된 중량 값(P)과 높이 값(D)을 아날로그 값으로부터 디지털 값으로 변환하기 위한 아날로그-디지털 변환기(56)를 또한 구비한다.

전술한 취득 수단(31)은 처리 유닛(18)에 연결되는 것이 바람직하다.

처리 유닛(18)은, 변환기(56)에 연결되어 디지털 값을 수신하고, 디지털 값을 사전 설정된 중량과 높이의 파라미터와 비교하고, 지게차(2) 안전 상태를 나타내는 신호(S)를 전송한다.

다시 말하자면, 도 1의 흐름도를 참조하면, 처리 유닛(18)은 중량 값(P)과 거리가 사전 설정된 하중 및 높이 안전 값보다 큰지 작은지를 검출한다.

특히, 블록(60)에서 중량 값(P)은 공칭 하중 값과 비교된다. 만일 중량 값(P)이 공칭 하중보다 크면, 블록(61)은 거리 값(D)이 공칭 높이 값보다 큰지를 검사하기 위하여 비교를 실시한다. 거리 값(D)이 높이 값보다 크면, 들어 올려진 하중체(X)에 대한 위험 상태를 나타내는 신호(S1)가 블록(70)으로 전송된다.

중량 값(P)이 공칭 하중 값보다 작은 경우 또는 중량 값이 공칭 하중 값보다 크지만 거리 값(D)이 공칭 높이 값보다 작은 경우에, 감소 하중 및 감소 높이 값과 중량 값(P) 및 거리 값(D) 사이의 추가 비교가 실시된다.

실제로는, 감소 하중 값은 높이에 의존하는 중량 값으로 이루어지고(높이가 증가할수록 하중이 감소함), 마찬가지로 감소 높이 값은 하중에 의존하는 거리 값을 나타낸다.

따라서, 블록(62)은 중량 값(P)을 감소 하중 값과 비교한다. 중량(P)이 하중보다 작으면, 들어 올려진 하중체(X)에 대한 안전 상태를 나타내는 신호(S)가 전송된다. 반면에, 중량 값(P)이 크면, 블록(63)은 거리 값(D)이 감소 높이 값보다 작은지를 검사하기 위하여 비교를 행한다. 거리 값(D)이 작으면, 안전 상태를 나타내는 신호(S)가 전송되고, 거리 값(D)이 크면, 들어 올려진 하중체(X)에 대한 위험 상태를 나타내는 신호(S2)가 전송된다.

신호(S, S1, S2)는, 지게차(2)에 작동 가능하게 연결된 안전 수단(30)에 직접 연결된 블록(70)에 전송되고, 따라서 지게차에 작용할 수 있다.

특히, 안전 수단(30)은 지게차(2)에 부착된 표시 장치(29)를 구비한다. 안전 수단(30)이 들어 올려진 하중체(X)에 대한 안전 상태를 나타내는 신호(S)를 수신하 면, 표시 장치가 기동되지 않고 지게차는 자유로이 작동할 수 있게 된다.

안전 수단(30)이 들어 올려진 하중체(X)에 대한 위험 상태를 나타내는 신호(S1, S2)를 수신하면, 표시 장치가 기동된다.

표시 장치(29)는 시각적 경고 장치(29a) 및/또는 음향 경보기(29b)로 이루어질 수도 있으며, 이에 대하여 이하에서 보다 상세히 설명한다.

또한, 안전 수단은, 처리 유닛(18)에 의해 처리된 신호에 따라서 승강 장치(8)를 기동시키거나 작동 중단시키기 위한 제어부(57)를 구비한다.

다시 말하자면, 신호(S1, S2)가 사전 설정 안전 임계치를 초과하여 위험하게 되면, 제어부(57)는 승강 장치(8)의 작동을 중단시켜 지게차가 전복될 위험을 방지한다. 대안적 또는 부가적으로, 취득 수단(31)은 지게차(2)의 후륜 축(5)에 일체화된 하중 검출기(13)를 구비한다(도 1a).

보다 상세하게는 도 1a에 도시된 실시예에 있어서, 검출기(13)는 예들 들면 철제이거나 유사한 탄성의 재료로 제조된 바(bar)(14)를 포함하며, 바(14)는 이하에서 설명하는 바와 같이 후륜 축(5)에 실질적으로 완전 일체형이고 후륜 축(5)의 변형을 정밀하게 재현하도록 후륜 축(5)에 고정된다.

바(14)의 단부에는 한 쌍의 구멍(14a)이 존재하고, 이 구멍과 2개의 볼트(14b)의 사용에 의하여 바(14)는 후륜 축(5)에 고정된다.

검출기(13)는, 바(14)에 부착된 공지의 한 쌍의 휘트스톤 스트레인 게이지 브리지(Wheatstone strain gauge bridge)(15)를 또한 포함한다.

바람직하게는, 안전 장치(1)는 2개의 브리지(15)를 포함하여, 2개 중 하나의 고장에 대처 가능하고 특성의 열화에 대처 가능하다. 브리지(15)는 측정의 연속성의 확보를 위하여 여분의 브리지와 함께 장착된다.

공지된 바와 같이, 각 휘트스톤 스트레인 게이지 브리지(15)는, 예를 들면 반도체(또는 압저항체(piezoresistive)), 접착식 전도체(glued conductor)(또는 금속 층 또는 판), 비접착식 전도체(또는 와이어 스트레인 게이지)와 같은 실질적으로 공지된 형태의 4개의 스트레인 게이지를 포함한다는 점에 유의하여야 한다.

실질적으로 공지된 브리지(15)의 작동은, 응력을 받아 변형이 일어난 전도체의 단면적/길이 비의 변화에 의한 저항의 변동에 기초한다.

다른 실시예에서, 하나 또는 다수의 휘트스톤 브리지(15)는, 브리지(15)와 기능이 동일한 하나 이상의 간단한 스트레인 게이지(16)로 대체된다.

축(5)은, 실질적인 중앙부(5a)와, 차륜(7)이 부착되는 핀(5c)을 구비한 2개의 반쪽-부재(half-part)(5b)를 일반적으로 포함하는 점에 유의하여야 한다.

지게차(2)는 차륜(7)과 함께 지면에 놓이고 중앙부(5a)에서 차대(3)에 부착된다.

이와 같이, 축(5)은 중앙부(5a)에서 상방의 중량에 의해 만곡 변형을 받고, 차륜(7)을 통하여 지면의 반작용을 받게 된다. 이러한 이유로, 축(5)은 지면을 향한 하부 파이버(fiber)의 신장 및 차대(3)를 향한 상부 파이버의 수축을 특징으로 하는 변형을 받게 된다.

마찬가지로, 축(5)과 일체형인 바(14)는 하부 파이버를 신장시키고 상부 파이버를 수축시키며, 브리지(15)는 이러한 변형을 검출한다.

도시된 바람직한 실시예에서, 하중 검출기(13)는 축(5)의 하방에 위치하여 신장된 파이버의 길이를 측정한다.

보다 구체적으로, 바(14)는 축(15)의 하부에 일체화되고, 브리지(15)는 바(14)의 하방에 부착된다.

도시되지 않은 다른 실시예에서, 안전 장치(1)는 단지 하나의 브리지(15) 또는 단지 하나의 단일형 스트레인 게이지(16)를 구비하여, 이하에서 설명하는 바와 같이, 지게차(2)의 안정성을 관리하는 데 있어서 효율적이고 보다 경제적이기는 하나, 측정의 연속성의 측면에서 2개의 브리지를 구비한 실시예에 비하여 신뢰성이 적다.

바(14)는 축(5)의 상부에 부착될 수도 있고, 브리지(15)(또는 단일형 스트레인 게이지(16))는 소정 위치에 부착되어 상부 파이버의 수축을 검출한다.

특히 도 2b와 도 2c를 참조하면, 스트레인 게이지 브리지(15) 또는 단일형 스트레인 게이지(16)는 도 2a와는 다른 위치에 배치되고, 바(14)가 사이에 삽입되지 않은 상태에서, 직접 변형을 검출하도록 후륜 축(5)에 직접 부착될 수도 있다.

특히, 스트레인 게이지 브리지(15) 또는 단일형 스트레인 게이지(16)는 축 진동 피벗(axle oscillation pivot)(5d)에서 축(5)에 부착되거나 차륜(7)을 지지하는 핀(5c)에 부착될 수도 있다.

또한, 바람직하게는, 스트레인 게이지 브리지(15)는 축(5)의 각 반쪽-부재(5b)에 부착될 수도 있다.

안전 장치(1)의 경우에 도시된 바람직한 실시예에 있어서, 실질적으로 0(영) 의 값의 아날로그 신호를 제공하기 위하여, 지게차(2)에 하중이 완전히 제거되고 운전자(OP)가 탑승하지 않은 상태에서, 즉 축(5)에는 지게차(2)의 중량만이 가해지는 상태에서, 바(14)와 브리지(15)가 축(5)에 클램핑된다.

브리지(15)로부터의 아날로그 신호는 후륜 축(5) 상의 전체 하중의 증가 또는 감소에 따라 변화한다. 특히, 백분율 값은 축(5) 자체가 경량화되면 증가한다.

이러한 방식으로, 아날로그 신호는 후륜 축(5)에 대한 중량의 분포, 즉 이하에서 설명하는 바와 같이 지게차(2)의 균형에 대한 중량의 분포에 관한 정보를 포함한다.

브리지(15) 또는 단일형 스트레인 게이지(16)는 일반적으로 스트레인 게이지 변환기(17)를 형성한다.

스트레인 게이지 변환기는, 브리지(15) 또는 단일형 스트레인 게이지(16)에 의해 검출된 아날로그 신호를 수신하는 처리 유닛(18)의 입력부에 연결된다.

처리 유닛(18)은 브리지(15) 또는 단일형 스트레인 게이지(16)로부터의 신호를 처리하여야 한다면, 적절하게 달리 구성된다는 점은 명확하다.

이 실시예에서, 유닛(18)의 제1 스테이지는 아날로그 조절 장치(19)를 포함한다.

아날로그 조절 장치(19)는, 변환기(17)로부터 신호를 수신하고 조절하여, 하중 검출기(13)의 전기 특성의 편차로 인한 간섭과 오차를 제거하도록 설계된다.

예로서, 아날로그 조절 장치(19)는, 실질적으로 공지된 형태이기에 상세한 설명을 생략한 기구용 차동 증폭기(differential amplifier)(20)를 포함할 수도 있 다.

데이터 이송 방향(A)을 따르는 아날로그 조절 장치(19)의 하류 측에, 처리 유닛(18)은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그-디지털 변환기(21)를 포함한다. 예를 들면, 변환기(21)는 변환 속도가 1 kHz인 10 비트(bit)형이다.

바람직하게는, 도시되지 않은 실시예에서, 변환기(21)는 속도와 해상도 요건에 따라 형태가 다르거나 특성 파라미터가 다를 수도 있다.

이 실시예에서 처리 유닛(18)은, 방향(A)을 따라 변환기(21)의 하류 측에, 전산화된 검사 및 제어 유닛(22)을 포함하며, 전산화된 검사 및 제어 유닛(22)은 그 입력부에 변환기(21)에 의해 생성된 디지털 신호를 변조하도록 설계된 디지털 조절 장치(23)를 구비한다.

보다 상세하게는, 도시된 바람직한 실시예에서, 디지털 조절 장치(23)는 방향(A)을 따라 차례로, 필터를 구비한 디지털 증폭기(24), 디지털 필터(25) 및 이력을 갖는 디지털 증폭기(26)를 포함한다.

증폭기(24, 26)와 필터(25)는, 공지의 형태이고 따라서 상세한 설명은 생략하기로 하며, 방향(A)을 따라 하류 측으로 적절하게 정화되고 변조된 디지털 신호를 전송한다.

이와 같이 변조된 디지털 신호는 후륜 축(5)에 대한 중량의 분포를 나타내고, 이하의 설명에서는 후륜 축(5)에 대한 하중 지표(load indication) 또는 신호(C)라고 칭하기로 한다.

처리기(27)는 디지털 조절 장치(23)에 연결되고, 입력으로서 신호(C)를 수신하고, 안전 장치(1)의 사용과 작동 계획안을 실시하며, 그 예를 이하에서 설명한다.

방향(A)을 따라 특히 처리기(27)의 검사 및 제어 유닛(22)의 하류 측에, 안전 장치(1)는 유닛(22)과 통신 채널(12) 사이에 배치되어 작용하는 인터페이스(28)를 포함한다.

특히, 인터페이스(28)는, 검사 및 제어 유닛(22)이 지게차(2)의 작동에 관한 전술한 대부분의 지령과 정보를 얻을 수 있게 하고, 이러한 지령과 정보는 실질적으로 방향(B)을 따라 지게차로부터 검사 및 제어 유닛(22)으로 전송된다.

동일한 지령과 정보가, 실질적으로 전술한 하중 지표(C)에 따라 적절하게 재처리되어, 방향(A)을 따라 지게차(2)로 회송된다.

표시 장치(29)는 운전 위치(2a) 근방의 지게차 상에 위치하고, 검사 및 제어 유닛(22)의 처리기(27)에 의해 제어된다.

전술한 표시 장치(29)는, 시각적 경고 장치(29a) 예를 들면 색상이 다른 다수의 LED와, 공지된 형태이기에 상세히 설명하지 않은 음향 경보기(29b)를 구비한다.

예를 들어 단순화를 위하여, LED 스케일(scale)을 형성하고 시각 경고 장치(29a)를 구성하는 4개의 황색 LED, 2개의 녹색 LED 및 1개의 적색 LED와, 음향 경보기(29b)를 구성하는 버저(buzzer)가 존재한다고 가정할 수도 있다. 바람직하게는, 제공되는 시각 표시의 유형에 따라, LED의 색상과 수는 변경될 수도 있으며, 시각 경고 장치(29a)는 눈금이 매겨진 스케일 상에서 이동 가능한 포인터(pointer)를 구비한 표시기를 포함할 수도 있다.

LED와 버저를 포함하는 장치(29)는, 통신 채널(12) 및 인터페이스(28)와 함께 안전 수단(30)을 형성한다. 마찬가지로, 하중 검출기(13)는, 바(14), 하나 또는 다수의 휘트스톤 브리지(15) 및 스트레인 게이지와 함께 지게차(2)의 균형에 관한 정보를 얻기 위한 취득 수단(31)을 형성한다.

실제로, 지게차(2)가 허용 높이 이상으로 무거운 하중 또는 하중체(X)를 들어올리면, 검출기(50)는 중량 신호(P)와 거리 신호(D)를, 신호를 처리하는 처리 유닛(18)에 전송한다. 처리 유닛(18)에 의해 실시된 전술한 처리 후에, 신호(S, S1 또는 S2)는 안전 수단(30)에 전송된다. 이 시점에서, 신호가 지게차(2)의 위험 상태를 나타내면, 안전 수단(30)은 승강 장치(8)를 정지시키거나 운전자(OP)에게 청각적/시각적으로 경고한다.

추가로 또는 대안적으로, 소정 작동 조건에서의 지게차(2)의 종방향 균형을 고려하면, 본 설명에서 특히 관심사인 전방으로 경사질 경우에, 지게차(2)의 전체 중량이 전륜 축(4)을 향해 전달되고, 전륜 축은 지게차(2)가 지면과 접촉하게 되는 유일한 지점이 되는 경향이 있다.

다시 말하자면, 전방 경사 상태가 진행됨에 따라, 후륜 축(5)에 의해 지탱되는 중량은 0(영)으로 감소하는 경향이 있고, 후륜 축(5)은 완전히 하중이 걸리지 않게 되는 경향이 있다.

지게차(2)의 사용 및 하중 조건의 변화에 따라 실질적으로 축(5)의 만곡을 측정하는 스트레인 게이지 변환기(17)는, 지게차(2)의 균형의 지표인 신호(C)를 생성한다.

이미 설명한 바와 같이, 도시된 바람직한 실시예에서, 신호(C)는 후륜 축(5)에 하중이 제거됨에 따라 양의 백분율로서 서서히 증가하도록 얻어지고 변조된다.

도 3의 블록도는 도 4a 내지 도 4e의 흐름도 내에 상세히 도시되어 있다.

지게차(2)에 관한 데이터는 작동 블록(102, 112, 118)에서 얻어지고, 도시되어 있는 바와 같이, 실제 작동 중에 데이터는 방향(B)을 따라 통신 채널(12)로부터 출력되고, 도시되지 않은 메모리 셀(memory cell)로부터 비교 상수와 파라미터가 출력되어, 처리 유닛(18)에 의해 사용될 수 있다.

실질적으로 유사한 방식으로, 작동 블록(202, 203 및 204)에서 실행된 지령과 명령은, 각 작동 블록(111, 117 및 124)에 의해 통신 채널(12) 상에서 실제 작업 중에 활용할 수 있다.

도 4a를 참조하면, 개략적인 블록(200, 201)은, 흐름도 내에서 단순히 개시 작동 블록(100)과 연산 작동 블록(101)으로서 표현될 수 있고, 연산 작동 블록(101)에서 신호(C)가 정량화되어 다음 블록으로 전송된다.

도 4b를 참조하면, 도시된 흐름도에는, 운전자(OP)에 의해 설정된 LUP 및 LDOWN 명령에 따라, 슬라이드(10)의 상향 행정(upstroke)과 하향 행정(downstroke)을 위한 LUP1 및 LDOWN1 명령 램프와 슬라이드(10)의 상향 행정 및 하향 행정 속도의 한계치(LO)를 연산하기 위한 과정이 도식화되어 있다.

작동 블록(103)에서, 지게차(2)의 이동 속도(V)가 기준치(V1), 예를 들면 6 km/h와 비교된다. 속도(V)가 V1보다 크면, 슬라이드(10)는 한계치와 동일한 높이(hL), 예를 들면 100 cm에서 정지한다(작동 블록 104).

그 후, 작동 블록(105)에서, 신호(C)가 평가되고 95%보다 크면, 슬라이드(10)의 상향 행정은 정지 및 저지되고, 0(영)의 LUP 명령을 설정한다(작동 블록 106). 장점으로서, 슬라이드(10)를 낮추는 것이 아직도 가능하다.

신호(C)가 85%보다 크지만 95%보다 작은 경우에(작동 블록 107), 슬라이드(10)의 상향 행정 명령 LUP는 작동 블록(108)에서 최소치 LMIN으로 제한된다.

작동 블록(109)에서 LUP1 및 LDOWN1 램프는, LUP, LDOWN 명령 및 시간 상수 RC1과 RC2의 함수 R로서 연산된다.

상기 램프는, 상수 RC1과 RC2에 따라, 지게차(2)에 대해 운전자(OP)가 설정한 통상적으로 계단형의 LUP 및 LDOWN 명령을 완만화시키기 위하여 연산된다.

작동 블록(110)에서, 블록(109)에서 연산된 LUP1 및 LDOWN1 명령에 따라, 그리고 신호(C)가 LO 내에 가져야 하는 가중치에 대한 상수 L1 및 신호(C) 그 자체에 따라, 슬라이드(10)의 상향 및 하향 모두의 이동 속도에는 또 다른 한계치(LO)가 부여된다.

도시된 바와 같이, 작동 블록(111)은 결과들을 각 사용에 대하여 활용 가능하게 한다.

도 4c를 고려하면, 도시된 흐름도는, 지게차(2)의 운전자(OP)에 의해 설정된 마스트(9)의 지게차로의 후방 및 전방 각도 변화 각각에 대하여, TUP, TDOWN 명령에 따라 마스트(9)의 선회를 위한 TUP1, TDOWN1 명령의 실시와 관련된 것이다.

작동 블록(113)에서, 신호(C)가 평가되고 85%보다 크면, 마스트(9)의 전방 선회가 정지된다(TDOWN=0, 블록 114).

작동 블록(115)에서, 시간 상수 RC3와 RC4 각각에 따라 TUP1 및 TDOWN1 명령 신호가 연산되어, 즉 TUP 및 TDOWN 명령이 실질적으로 단계적으로 변조되어, 그 실행이 덜 돌발적이게 한다.

작동 블록(116)에서, 새로운 TUP1, TDOWN1 명령, 신호(C), 및 TO의 연산에 필요한 신호(C)의 발생을 나타내는 상수 L2에 따라, 전방 및 후방 모두의 선회 속도에 대한 한계치 TO가 연산된다.

도 4d를 참조하면, 지게차(2)의 속도(V)의 한계에 대한 흐름도가 도시되어 있다.

작동 블록(119)에서, 슬라이드(100)의 높이(hL)는 기준치 예를 들면 100 cm와 비교되고, 슬라이드 높이가 기준치를 초과하면 지게차(2)의 속도는 속도 한계치(L4)를 초과할 수 없다(작동 블록 120).

신호(C)가 95%보다 크면(작동 블록 121), 지게차(2)의 속도(V)는 작동 블록(122)에서 한계치(L4)의 1/2과 동일한 값으로 제한된다.

작동 블록(123)에서, 운전자(OP)에 의해 설정된 명령 VI에 따라 그리고 실제의 지게차(2)의 속도(V) 및 신호(C)에 따라, 명령 VO이 연산되어 속도(V)를 조정한다.

안정성을 저해할 수도 있는 모든 정적 및 동적 현상을 감소시키기 위한 지게차(2)에 대한 지령의 실시로부터 유래하는 전술한 방법과 병행하여, 처리기(27)는 지게차(2)의 균형 조건을 나타내기 위한 계획을 또한 실시한다.

도 4e를 참조하면, LED 스케일의 영점 조정(zeroing)을 위한 작동 블록(125)의 하류 측에는, 신호(C)가 더 큰 백분율 한계치와 연속적으로 비교되는 여러 작동 블록(126 ~ 134)이 도시되어 있다.

지게차(2)의 균형이 더욱 불안정해짐에 따라, 각 비교는 점점 다른 표시를 생성한다(작동 블록 135 ~ 143).

예로서 설명한 표시 장치(29)의 경우에, 처음 4개의 LED는 녹색이고, 5번째와 6번째는 황색이고, 7번째는 적색이다.

도 4b 내지 도 4e에 도시된 단일 흐름도의 분기 흐름도 모두는 도면부호 400b 내지 400e의 작동 블록의 연산의 각각의 종료와 함께 완료된다.

기술 사상의 범위를 제한하기 위한 것이 아니라 예로서 설명한 검사 계획은 지게차(2) 운전 중에 연속적이고 주기적으로 실시되고, 즉 각각의 블록 종료 후에, 실질적으로 도 3에 도시되어 있는 블록(201)부터 다시 실시가 개시된다.

전산화된 유닛(22)으로부터 유래하는 제어 및 검사 기능은 본 발명의 범위에 포함되지 않기 때문에, 그에 대하여 상세히 설명하지는 않는다.

운전자(OP)에 의해 설정된 명령 및/또는 교정 명령을 실시하기 위한 방법은 실질적으로 공지되어 있다.

예를 들면, 예시되지 않았으나 일반적인 방법을 참조하면, 승강 장치(8)는 일반적으로 유압식이기 때문에, 파이프 내의 오일 공급을 증가시키거나 감소시킴으로써, 그리고 일반적으로 전기로 구동되는 펌프의 회전 속도를 조절함으로써, 선회 속도 또는 상향 행정 속도를 교정할 수도 있다.

마찬가지로, 전기 비례 밸브 내의 오일의 유동 속도에 대해서도 조정이 가능할 수 있다.

본 발명의 중요한 장점은 다음과 같다.

우선, 지게차(2)는, 운전자가 과잉의 하중체(X)를 상승시키거나 지게차(2)의 안정성을 저해하는 높이까지 하중체를 상승시켰을 때에는 언제나 승강 장치(8)를 정지시키는 자동화된 안전 장치(1)를 구비한다. 장점으로서, 안전 장치(1)가 중량과 높이를 독립적으로 검사하므로, 작업자는 중량을 평가할 필요도 없고 하중체(X)의 높이를 평가할 필요도 없다.

또한, 후륜 축(5)의 실시간 변형에 기초하여 얻어지는 신호(C)는 전륜 축(4) 주위의 지게차(2) 전체의 균형을 나타낸다.

기하학적 형상의 측면에서 지게차(2)의 종방향 균형을 고려하면, 중량 전체가 실질적으로 2개의 축(4, 5) 상에 분배되고, 따라서 변형이 수반되는 상태에서 점점 가벼워지는 후륜 축(5)은 전방으로 기울어지는 경향을 나타낸다는 점에 유의하여야 한다.

이러한 유형의 방법은 지게차(2)의 안정성의 실제 이미지를 생성하고 지게차(2)의 운전자에게 도움이 된다는 점에 주목하여야 한다.

또한, 구조가 간단하고 사용자-친화적인 안전 장치(1)는, 후륜 축 상의 하중이 측정될 수 있는 모든 4륜 지게차뿐만 아니라 3륜 지게차 또는 후륜이 쌍륜인 지 게차에도 용이하게 채용될 수 있다.

실질적으로 지게차(2)의 균형에 따라 실시되는 명령은 운전자에 의해 제공된 명령을 변조하며, 지게차(2)를 보다 안정화하고 운전자의 위험을 감소시키고 운전자가 조치를 취할 수 있도록 도와준다.

전술한 본 발명은, 이하의 특허청구범위에 기재되어 있는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않으면서 변경되거나 변형될 수 있다.

Claims (23)

1. 지게차(2)용 안전 장치로서,

   상기 지게차(2)는, 차대(3), 각 차륜(6, 7)을 갖추고 상기 차대(3)를 지지하는 전륜 축(4) 및 후륜 축(5), 상기 전륜 축(4)에서 상기 차대(3)에 부착된 승강 장치(8), 상기 승강 장치(8)에 의해 들어 올려진 하중체(X)에 대한 정보를 얻기 위한 취득 수단(31), 상기 취득 수단(31)에 연결된 처리 유닛(18), 및 상기 처리 유닛(18)에 의해 처리된 신호(S, S1, S2)에 따라 지게차(2)에 작용하는 안전 수단(30)을 포함하며,

   상기 취득 수단(31)은 상기 승강 장치(8)에 부착된 검출기(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지게차용 안전 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 검출기는, 들어 올려진 하중체(X)에 대한 중량 값(P)을 측정하기 위한 중량 센서(51)와, 차대(3)의 기부(54a)로부터 하중체(X)까지의 거리 값(D)을 측정하기 위한 높이 센서(52)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지게차용 안전 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 중량 센서(51)는, 하중체(X)를 들어올리도록 설치된 승강 장치(8)의 슬라이드(10)에 부착된 것을 특징으로 하는 지게차용 안전 장치.
4. 제2항에 있어서,

   상기 중량 센서(51)는 승강 장치(8)의 피스톤(11)에 부착되고,

   상기 피스톤(11)은 하중체(X)를 들어올리기 위한 슬라이드(10)에 작용하는 것을 특징으로 하는 지게차용 안전 장치.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   상기 높이 센서(52)는, 초음파 신호(U)의 전송을 위하여 슬라이드(10)에 부착된 송신기 요소(53)와, 상기 초음파 신호(U)의 포착을 위하여 차대(3)의 기부(54a)에 부착된 수신기 요소(54)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지게차용 안전 장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 높이 센서(52)는 수신기 요소(54)에 의해 포착된 초음파 신호를 처리하기 위한 처리 블록(55)을 또한 포함하고,

   상기 처리 블록(55)은, 초음파 신호(U)의 속도와 초음파 신호(U)가 수신기 요소(54)에 의해 포착되는 데 걸리는 시간에 따른 거리(D)를 나타내는 값을 제공하는 것을 특징으로 하는 지게차용 안전 장치.
7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 센서(51, 52)에 의해 제공된 중량 값(P)과 거리 값(D)을 아날로그 값으로부터 디지털 값으로 변환시키기 위한 아날로그-디지털 변환기(56)를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 지게차용 안전 장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 처리 유닛(18)은 상기 변환기(56)에 연결되어 디지털 값을 수신하고, 사전 설정 중량 및 높이 파라미터와 비교하며,

   상기 처리 유닛(18)에 의해 처리된 신호(S, S1, S2)는 중량 값(P)과 거리 값(D)에 따라 지게차(2)의 안전 상태를 나타내는 것을 특징으로 하는 지게차용 안전 장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 안전 수단(30)은 지게차(2)에 부착된 표시 장치(29)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지게차용 안전 장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 표시 장치(29)는 시각 경고 장치(29a)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지게차용 안전 장치.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서,

    상기 표시 장치(29)는 음향 경보기(29b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지게차용 안전 장치.
12. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 안전 수단(30)은, 처리 유닛(18)에 의해 처리된 신호(S, S1, S2)에 따라 승강 장치(8)를 기동시키거나 중단시키기 위한 제어부(57)를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 지게차용 안전 장치.
13. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 취득 수단(31)은 후륜 축(5)에 부착된 하중 검출기(13)를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 지게차용 안전 장치.
14. 제13항에 있어서,

    상기 하중 검출기(13)는 후륜 축(5)에 일체화된 스트레인 게이지 변환기(17)를 포함하고, 상기 정보는 후륜 축(5)의 만곡 변형에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 지게차용 안전 장치.
15. 제14항에 있어서,

    상기 스트레인 게이지 변환기는 적어도 하나의 휘트스톤 스트레인 게이지 브리지(15) 또는 단일형 스트레인 게이지(16)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지게차 용 안전 장치.
16. 제15항에 있어서,

    상기 휘트스톤 스트레인 게이지 브리지(15)는 적어도 하나의 반도체 스트레인 게이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 지게차용 안전 장치.
17. 제15항에 있어서,

    상기 휘트스톤 스트레인 게이지 브리지(15)는 적어도 하나의 접착식 전도체 스트레인 게이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 지게차용 안전 장치.
18. 제15항에 있어서,

    상기 휘트스톤 스트레인 게이지 브리지(15)는 적어도 하나의 비접착식 전도체 스트레인 게이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 지게차용 안전 장치.
19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 하중 검출기(13)는 후륜 축(5)에 장착되어 고정된 바(14)를 포함하고, 상기 스트레인 게이지 변환기(17)는 상기 바(14)에 연결된 것을 특징으로 하는 지게차용 안전 장치.
20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 처리 유닛(18)은 아날로그 신호로 이루어진 정보를 변조하기 위한 아날로그 조절 장치(19)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지게차용 안전 장치.
21. 제20항에 있어서,

    상기 처리 유닛(18)은, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그-디지털 변환기(21)와, 안전 장치(30)의 사용을 위한 계획을 실시하기 위한 입력으로서 디지털 신호를 수신하는 전산화된 검사 및 제어 유닛(22)을 포함하는 것을 특징으로 하는 지게차용 안전 장치.
22. 제21항에 있어서,

    상기 검사 및 제어 유닛(22)은 디지털 신호를 변조하기 위한 디지털 조절 장치(23)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지게차용 안전 장치.
23. 제21항 또는 제22항에 있어서,

    상기 지게차(2)는 지게차(2)의 작동에 관한 다수의 지령을 지원하는 통신 채널(12)을 포함하고,

    상기 안전 수단(31)은 검사 및 제어 유닛(22)과 통신 채널(12) 사이에 배치되어 작용하는 연결 인터페이스(28)를 포함하여, 검사 및 제어 유닛(22)이 통신 채널(12)로부터 지령을 얻고 디지털 신호에 따라 적절하게 재처리된 지령을 회송할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 지게차용 안전 장치.

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