KR20090034100A - 중장비의 자동 레벨링 제어시스템과 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중장비의 자동 레벨링 제어시스템과 그 제어방법에 관한 것으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 주행수단이 구비된 하부프레임과, 상부회전체가 틸팅 수단으로 결합된 중장비의 레벨링 제어시스템에 있어서, 중장비에 구비되어 기준수평면에 대한 하부프레임과 상부회전체의 비틀림각도(피칭각도와 롤링각도), 중장비의 주행속도를 측정하는 센서부와, 비틀림각도와 주행속도를 수신받아, 정지상태인 경우 작동시간의 제한이 있으되, 주행상태인 경우 작동시간의 제한 없이, 상부선회체의 비틀림각도가 보정되어야 할 보정각도를 산출하고, 보정각도에 따른 액츄에이터의 작동을 지시하는 제어신호를 생성하는 제어부 및 제어신호를 수신받아 액츄에이터에 의하여 틸팅 제어를 수행하는 구동부가 포함되는 중장비의 자동 레벨링 제어시스템과 그 제어방법이 제공된다.

하부프레임, 상부회전체, 보정각도

Description

중장비의 자동 레벨링 제어시스템과 그 제어방법{Automatic leveling control system and method for industrial equipment}

본 발명은 중장비의 레벨링 시스템과 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주행상태와 정지상태를 구분하여 자동으로 레벨링 제어를 수행하는 중장비의 자동 레벨링 제어시스템과 그 제어방법과 관계된다.

경사지에서 작업하게 되는 굴삭기, 벌목기, 크레인 등 중장비는 지면의 굴곡에 따라 상부회전체는 수평면에 대하여 경사진 상태에서 작업하게 된다.

중장비가 경사진 상태에서는 상부선회체의 스윙회전에 따라 수평면과의 경사도가 바뀌게 되어 작업상 불안정하게 되며, 중장비의 무게중심이 이동됨에 따라 전복 사고의 위험성이 증대되는 문제가 있다.

이를 해결하기 위하여 경사지에서 상부회전체를 틸팅하여, 중장비의 무게중심을 지면 가까이로 이동시키는 방법이 사용된다.

이와 관련된 최근 기술은 미국특허 제6609581호에는 2개의 유압실린더에 의 하여 지지되어 틸팅되는 상부서포트를 갖는 틸트매커니즘이 기재되어 있다.

또한, 미국특허 제6158539호에는 2개의 유압실린더, 센터틸트 축과 연결되는 상부 베어링체 지지플레이트와, 하부플레이트가 기재되어 있다.

이러한 틸팅 수단은 복잡화되면서 유압실린더의 신축 조절장치를 통한 수동조작만으로는, 운전자에게 각 유압실린더의 상호관계에 대한 인식의 상당한 경험을 요구하게 되므로 쉽게 사용되기 곤란한 문제가 있다.

또한, 상기 조작량을 선정함에 있어서, 운전자가 수동으로 조작하는 경우를 고려하면 중장비가 경사도가 변경되는 지역에서 이동할 때, 운전자는 중장비의 운행과 동시에 레벨링 조작을 하여야 한다. 따라서, 운전자는 중장비의 운행에만 집중할 수 없게 되어 안전성이 떨어지는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 중장비의 상부선회체가 불안정하게 기울어지거나 전복되지 않도록 자동으로 상부선회체의 레벨링을 제어하는 중장비의 자동 레벨링 제어시스템과 제어방법을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 중장비가 주행 중인 경우에도 무게중심의 이동을 줄여 안전성이 증대되는 중장비의 자동 레벨링 시스템과 그 제어방법을 제공한다.

또한, 자동으로 틸팅 제어되는 과정 중 긴급상태 발생시 운전자의 관여로 바로 틸팅 제어를 중지시킬 수 있는 중장비의 자동 레벨링 시스템과 그 제어방법을 제공한다.

또한, 상부회전체의 기울기에 따라 제어 속도를 조절하는 자동 레벨링 시스템과 그 제어방법을 제공한다.

전술된 과제를 해결하기 위하여, 주행수단이 구비된 하부프레임과, 상부회전체가 틸팅 수단으로 결합된 중장비의 레벨링 제어시스템에 있어서,

상기 중장비에 구비되어 기준수평면에 대한 상기 하부프레임과 상부회전체의 비틀림각도(피칭각도와 롤링각도), 상기 중장비의 주행속도를 측정하는 센서부;

상기 비틀림각도와 주행속도를 수신받아, 정지상태인 경우 작동시간의 제한 이 있으되, 주행상태인 경우 작동시간의 제한 없이, 상부선회체의 비틀림각도가 보정되어야 할 보정각도를 산출하고, 상기 보정각도에 따른 액츄에이터의 작동을 지시하는 제어신호를 생성하는 제어부; 및

상기 제어신호를 수신받아 상기 액츄에이터에 의하여 틸팅 제어를 수행하는 구동부;가 포함되는 것을 특징으로 하는 중장비의 자동 레벨링 제어시스템과 이를 이용한 제어방법을 제공한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 중장비의 자동 레벨링 제어시스템과 제어방법에 따르면, 경사지에서 중장비를 운용함에 있어 수시로 요구되는 레벨링 작업을 자동으로 수행되게 하여, 운전자의 편의성이 증대되는 효과가 있다.

또한, 사용자가 긴급정지조건을 틸팅 제어 과정 중에 입력하여, 바로 틸팅 제어를 중지시킬 수 있어 사용상 안정성이 증대되는 효과가 있다.

또한, 감쇠비율을 사용하는 경우에는 액츄에이터의 제원에 따라 한계작동지점에서 작동 속도를 조절할 수 있게 되므로, 구동장치를 보호하는 효과가 있다.

이하, 첨부 도면의 바람직한 실시예를 통하여, 본 발명에 따른 중장비의 자동 레벨링 제어시스템의 구성과 작용을 보다 구체적으로 살펴본다.

단, 도면 부호 210은 기준수평면이고, 도면 부호 220은 상부회전체의 평면을 연장한 면이며, 도면 부호 230은 하부프레임의 평면을 연장한 면이고, 도면 부호 240은 기준각도에 따른 가상의 평면이다.

한편, 동일한 기능을 갖는 명칭에 대한 도면 부호는 동일하게 사용한다.

본 명세서에서 사용되는 “비틀림각도”는, 본 명세서상에서 롤링각도와 피칭각도를 구별하여 사용하지 아니하는 한, 전, 후 방향의 피칭각도와 좌, 우 방향의 롤링각도를 포함하는 의미이다.

또한, “기준수평면”은 중력방향에 대하여 수평인 면을 의미한다.

본 발명의 바람직한 중장비의 자동 레벨링 제어시스템(1)은 입력부(10), 센서부(20), 디스플레이부(30), 제어부(40) 및 구동부(50)가 포함될 수 있다.

상기 입력부(10)에는 오토 모드 스위치(11, auto mode s/w), 컨트롤 록 레버(12, control lock lever) 및 자세제어스틱(13, stick)이 포함된다.

상기 오토 모드 스위치(11)는 온(on) 상태(활성 상태)에서 후술되는 틸팅(tilting) 제어를 수행하게 되며, 이 틸팅 제어 과정 중 오프(off) 상태(불활성 상태)가 되면 그 즉시 레벨링 제어를 종료하게 하는 긴급정지조건의 입력수단이다.

한편, 상기 컨트롤 록 레버(12)는 별도의 긴급정지조건의 입력수단으로 하여 켜진 상태(활성 상태)에서는 긴급정지조건이 만족하는 것이 되어 즉시 레벨링 제어를 종료하게 되며, 꺼진 상태(비활성 상태)에서는 정상적인 레벨링 제어를 수행케 한다.

또한, 컨트롤 록 레버가 활성 여부가 후술되는 제어선행조건으로 하여, 자동 레벨링 제어를 수행하지 아니하게 하는 총체적 안전 장치로 활용될 수 있다.

한편, 상기 자세제어스틱(13)은 사용자의 임의의 조작에 따라 상기 상부회전체의 틸팅을 수행케 하는 입력장치이다.

상기 센서부(20)에는 경사도센서(21, 22), 주행센서(23) 및 작업장치센서(24)가 구비될 수 있다. 이 경사도센서는 상기 하부프레임과 상기 상부회전체에 각각 장착되어, 하부프레임 상의 경사도센서(21)는 기준수평면(210)을 기준으로 하여 하부프레임의 비틀림각도를, 상부회전체 상의 경사도센서(22)는 기준수평면에 대한 상부선회체의 비틀림각도를 피칭각도와 롤링각도 별로 각각 측정한다.

한편, 주행센서(23)는 상기 하부프레임의 주행수단에 의한 중장비의 주행속도를 측정한다.

이 센서부(20)에서 측정되는 상부회전체와 하부프레임의 각 비틀림각도와 주행속도는 제어부(40)에 송부되어 틸팅 제어의 제어변수가 된다.

한편, 작업장치센서(24)는 벌목 헤더(header), 버킷(bucket) 등의 상부선회체의 붐(boom)에 결합되는 작업장치가 작동상태인지 여부를 작업상태정보로 검출한다.

한편, 상기 디스플레이부(30)는 각 비틀림 각도를 영상표시장치(31)에 의하여 사용자에게 제시한다. 이 디스플레이부(30)를 통하여 사용자는 틸팅 제어 과정을 관찰할 수 있고, 필요하다고 인정되는 경우에 입력부(10)를 조작함으로써 긴급정지조건을 만족하게 하여 당해 틸팅 제어를 즉시 종료시킬 수 있다. 즉, 이 디스 플레이부(30)는 사용자에게 현재 중장비의 자세를 실시간으로 제시하여, 사용자가 레벨링 제어시스템의 오작동 여부를 감시하거나, 자동 레벨링 제어에 관여할 수 있게 한다.

한편, 상기 구동부(50)에는 상부회전체의 틸팅을 위한 적어도 하나 이상의 유압을 이용하는 액츄에이터(51)와, 이 액츄에이터(51)를 작동시키는 각 유압밸브에 더하여 다수의 액츄에이터가 구비되는 경우 각 유압밸브에 대한 제어신호를 분배하는 메인 밸브 컨트롤러(52)가 포함될 수 있다. 다만, 구동부(50)의 액츄에이터는 유압 외에 공압 방식으로 전용가능하며, 액츄에이터를 대신하여 전기 모터가 사용되는 등 틸팅을 위한 다양한 수단이 전용될 수 있다.

한편, 상기 제어부(40)는 센서부(20)에서 측정된 비틀림각도와 주행속도로부터 레벨링 제어를 위한 액츄에이터(51)의 작동 구간을 연산하여 필요한 제어신호를 생성하고, 이 제어신호를 구동부에 전송한다.

제어부(40)의 보다 구체적인 구성에는 수신모듈(41), 표출신호생성모듈(42), 보정각도연산모듈(43), 제어신호생성모듈(44) 및 출력모듈(45)이 포함될 수 있다.

상기 수신모듈(41)은 상기 센서부(20)에서 측정된 비틀림각도와 주행속도 및 작업상태정보를 수신받아, 표출신호생성모듈(42)과 보정각도연산모듈(43) 및 제어신호생성모듈(44)에 전송한다.

한편, 상기 표출신호생성모듈(42)은 하부프레임과 상부회전체의 각 기준수평면에 대한 비틀림각도를 상기 디스플레이부(30)에 표출할 수 있도록 표출신호를 생성한다.

한편, 상기 보정각도연산모듈(43)은 상부회전체의 비틀림각도를 제1비틀림각도(201)로 설정하고, 이 제1비틀림각도(201)로부터 틸팅 제어를 위하여 상부회전체에 가해질 각도변위인 보정각도(204)를 연산한다.

이 제1비틀림각도(201)는 전술된 바와 같이 상부회전체의 기준수평면에 대한 피칭각도와 롤링각도로서, 이 피칭각도와 롤링각도가 사용자가 임의로 입력해 둔 기준각도와 같게 되는 것을 레벨링 제어의 원칙적 목표로 한다.

즉, 기준각도(203)는 상부선회체가 틸팅 제어되어 수렴될 각도로서, 일 예로, 기준수평면에 대한 수평화를 목표로 하는 경우 기준각도의 피칭각도와 롤링각도가 각각 0°으로 설정된다. 이 경우, 상부선회체의 평면을 연장한 면(220)이 기준수평면(210)과 같아지는 것이 레벨링 제어의 목표이다.

한편, 기준각도(203)는 피칭각도와 롤링각도 별로 사용자에 의하여 미리 특정각도로 설정하는 것이 가능하며, 이는 본 틸팅 제어 수행 전에 별도의 입력장치로 이루어질 수 있다. 이로써, 레벨링 목표는 기준수평면(210)에 기준각도(203)가 더해진 기준면(240)과 같아지는 것이 된다.

이 경우, 사용자는 자신에게 최적화된 작업각도를 기준각도로 설정하여 작업 효율을 증대시킬 수 있다. 다만, 이 경우에도 중장비의 무게중심의 이동범위를 고 려하여 기준각도를 설정하는 주의가 요구된다.

한편, 틸팅 제어 목표의 만족 여부 즉, 제1비틀림각도(201)가 기준각도(203)에 수렴되는지 여부는, 기준각도 근처의 미소 수렴구간을 설정하여 이 제1비틀림각도(201)가 이 수렴구간 이내에 머무는 때 틸팅 제어의 목표가 만족된 것으로 구성될 수 있다.

이하, 보정각도에 대하여 설명한다.

보정각도(204)는 레벨링 제어로 수정되어야 할 상부선회체의 비틀림각도로, 제1비틀림각도(201)와 기준각도(203) 또는 최대허용비틀림각도범위(206)를 파라미터로 하여 연산된다.

이러한 보정각도의 산출과 관련하여 먼저, 구동부의 특성에 따른 틸팅 제어 범위의 한계와 연관된 제2비틀림각도(205)와 최대허용비틀림각도범위(206)를 설명한다.

도 3을 참조하면, 제2비틀림각도는 제1비틀림각도와 하부프레임 비틀림각도(202)로 정해지는 하부프레임을 기준으로 하는 상부선회체의 비틀림각도로, 다음의 수학식 1로 정해진다.

제2비틀림각도 = 제1비틀림각도 - 하부프레임 비틀림각도

한편, 상기 최대허용 비틀림각도범위(206)는 틸팅 수단의 구조적 한계에 기인하는 고유한 한계 변위 각도로, 제2비틀림각도의 변위 가능한 각도범위를 의미한다. 구체적인 구동부의 구성에 따라 하부프레임의 평면상에서 최대 피칭각도 및 최소 피칭각도와, 최대 롤링각도와 최소 롤링각도가 달라지는데, 이러한 피칭각도 범위와 롤링각도 범위의 가변한계를 의미한다.

이하, 하부프레임을 기준면으로 한 최대 피칭각도와 최대 롤링각도를 포함하여 최대허용 상한비틀림각도범위(206a)라 하고, 하부프레임을 기준면으로 한 최소 피칭각도와 최소 롤링각도를 포함하여 최대허용 하한비틀림각도범위(206b)라 한다. 이러한 최대허용 상한비틀림각도범위(206a)와 최대허용 하한비틀림각도범위(206b)가 합쳐져 최대허용비틀림각도범위(206)가 되는 것으로, 이는 틸팅 제어의 물리적 한계범위가 된다.

이러한, 최대허용비틀림각도범위(206)는, 하부프레임 비틀림각도(202)를 기준으로 하여, “하부프레임 비틀림각도 + 최대허용 상한비틀림각도범위”로부터 “하부프레임 비틀림각도 - 최대허용 하한비틀림각도범위”까지 구체적인 각도 값으로 산출할 수 있다.

예를 들어, 어떤 틸팅 수단의 제어가능한 피칭각도범위는 상한피칭각도범위가 15°이고, 하한피칭각도범위가 10°이며, 현재 하부프레임의 피칭각도가 x°라면, 최대허용 피칭각도범위는 (x - 10)°부터 (x + 15)°의 범위로 구체적인 각도 값으로 구할 수 있다. 이는 상부선회체의 피칭각도가 (x - 10)°부터 (x + 15)°의 범위 이내에서만 제어될 수 있음을 의미한다.

이와 같은 고려는 중장비의 형상이 좌,우 대칭의 형상으로 롤링각도의 변위는 최대허용 상한롤링각도범위와 최대허용 하한롤링각도범위가 같은 것이 일반적이나, 중장비의 전, 후 형상은 대칭이 아닌 것이 일반적으로 최대허용 상한피칭각도범위와 최대허용 하한피칭각도범위가 같지 않게 되는 경우가 많아 제어가능한 범위를 한정하는 의미가 있다.

상기 보정각도(204)의 기준은 기준각도(203)가 전술된 바에 따라 구체적인 각도 값으로 산출된 최대허용비틀림각도범위(206)에 포함되는지 여부에 따라 달라진다.

기준각도(203)가 최대허용비틀림각도범위(206) 이내인 경우에는 제1비틀림각도가 기준각도(203)와 같아지도록 상부회전체의 틸팅이 가능하므로, 보정각도(204)는 기준각도(203)를 기준으로 하여 정해진다.

즉, 도 7에 도시된 바와 같이, “하부프레임 비틀림각도 - 최대허용 하한비틀림각도범위 ≤ 기준각도 ≤ 하부프레임 비틀림각도 + 최대허용 상한비틀림각도범위”이면, 상부선회체가 기준각도(203)에 맞춰 틸팅될 수 있으므로, 이때의 보정각도는 다음의 수학식 2에 의하여 결정된다.

보정각도 = 기준각도 - 제1비틀림각도

예컨대, 하부프레임의 피칭각도가 -10°,상부선회체의 피칭각도가 +3°, 최대허용피칭각도범위가 30°(상한피칭각도범위가 +15°이고, 하한피칭각도범위가 -15°인 경우), 기준각도가 0°인 경우(기준수평면에 대한 수평을 목표로 하는 경우)를 고려한다.

이때, 이 기준각도는 “- 25°(하부프레임 비틀림각도 - 최대허용 하한비틀림각도범위) ≤ 0°(기준각도) ≤ 5°(하부프레임 비틀림각도 + 최대허용 상한비틀림각도범위)”를 만족하므로, 상기 수학식 2에 의하여 제1비틀림각도의 반대 부호 값 즉, -3°가 곧바로 보정각도가 된다.

또 다른 예로, 하부프레임의 피칭각도가 -10°,상부선회체의 피칭각도가 +8°, 최대허용피칭각도범위가 30°(상한피칭각도범위가 +20°이고, 하한피칭각도범위가 -10°인 경우), 기준각도(203)가 +2°인 경우를 도 7을 첨부하여 설명한다.

이때, 기준각도(203)는 “- 20°(하부프레임 비틀림각도 - 최대허용 하한비틀림각도범위) ≤ +2°(기준각도) ≤ 10°(하부프레임 비틀림각도 + 최대허용비틀림각도범위)”를 만족하므로, 상기 수학식 2에 의하여 -6°가 보정각도(204)가 된다.

한편, 기준각도(203)가 상기 최대허용비틀림각도범위(206)를 벗어나 위치하는 경우에는 보정각도(204)는 최대허용 상한비틀림각도범위 또는 최대허용 하한비틀림각도범위를 기준으로 하여 정해진다. 즉, 상부선회체는 최대허용비틀림각도범위 이상 틸팅될 수 없기 때문에 최대한 기준각도(203) 가까이 레벨링되는 것이다. 그 결과, 당해 레벨링 제어는 제1비틀림각도가, 전술된 기준각도를 대신하여, 최대허용 상한비틀림각도범위 또는 최대허용 하한비틀림각도범위로 레벨링되는 것을 목표로 한다.

이때, 최대허용 상한비틀림각도범위(206a)를 기준으로 할지, 최대허용 하한비틀림각도범위(206b)를 기준으로 할지는 기준각도(203)가 “기준각도 ＜ 하부프레임 비틀림각도 - 최대허용 하한비틀림각도범위” 또는 “하부프레임 비틀림각도 + 최대허용 상한비틀림각도범위 ＜ 기준각도”인지 여부에 따라서 결정한다.

먼저, “기준각도 ＜ 하부프레임 비틀림각도 - 최대허용 하한비틀림각도범위”인 경우에는 틸팅 제어는 상부선회체를 최대허용 하한비틀림각도범위를 향하여 틸팅되어 기준각도에 근접되도록, 최대허용 하한비틀림각도범위을 기준으로 하여, 다음의 수학식 3에 의하여 보정각도가 정해진다.

보정각도 = 하부프레임의 비틀림각도 - 최대허용 하한비틀림각도범위 - 제1비틀림각도

예를 들어, 기준각도(203)가 “기준각도 ＜ 하부프레임 비틀림각도 - 최대허용 하한비틀림각도범위”인 경우를, 하부프레임의 피칭각도가 +25°, 상부선회체의 피칭각도가 +15°, 최대허용피칭각도(상한피칭각도범위 +15°이고, 하한피칭각도범위 -15°인 경우)가 30°, 기준각도(203)가 0°인 경우(기준수평면에 대한 수평을 목표로 하는 경우)에 도 8을 참조하여 설명한다.

이때, 기준각도(0°)가 “하부프레임 비틀림각도 - 최대허용 하한비틀림각도범위”(+10°)보다 작게 되므로, 제1비틀림각도(201)가 기준각도(203)가 되도록 상부선회체를 팅틸할 수 없다. 다만, 제1비틀림각도(201)를 최대허용 하한비틀림각도범위(206b)까지 상부선회체가 틸팅될 수 있으므로, 보정각도(204)는 “하부프레임 비틀림각도 - 최대허용 하한비틀림각도범위”를 기준으로 한다. 즉, 상기 수학식 2에 따라, 보정각도(204)는 -5°가 된다.

이 보정각도(-5°)에 의한 레벨링 제어를 수행한 결과, 상부선회체의 피칭각도(201)는 +10°가 되며, 이때 하부프레임에 대한 상부선회체의 피칭각도(제2비틀림각도)는 -15°로 최대허용 하한피칭각도범위(206b)로 벌어져 레벨링 목표가 만족되는 것이 된다.

한편, “하부프레임 비틀림각도 + 최대허용 상한비틀림각도범위 ＜ 기준각도”인 경우에는, 레벨링 제어는 상부선회체를 최대허용 상한비틀림각도범위(206a)를 향하여 틸팅되어 기준각도(203)에 근접되도록, 다음의 수학식 4로 보정각도가 정해진다.

보정각도 = 하부프레임의 비틀림각도 + 최대허용 상한비틀림각도범위 - 제1비틀림각도

예를 들어, “하부프레임 비틀림각도 + 최대허용 상한비틀림각도범위 ＜ 기준각도” 인 경우를, 도 9를 참조하여, 하부프레임의 피칭각도가 -25°,상부선회체의 피칭각도가 -15°, 최대허용피칭각도범위(상한피칭각도범위 +15°이고, 하한피칭각도 -15°인 경우)가 30°, 기준각도가 +1°인 경우에서 설명한다.

이때, 기준각도(+1°)가 “하부프레임 비틀림각도 + 최대허용 상한비틀림각도범위”(-10°)보다 큼을 알 수 있으며, 보정각도(204)는 “하부프레임 비틀림각도 - 최대허용 하한비틀림각도범위”를 기준으로 한다. 따라서, 상기 수학식 4에 의하여 보정각도(204)는 +5°가 된다.

이 보정각도(+5°)에 의한 레벨링 제어를 수행한 결과, 상부선회체의 피칭각도는 -10°가 되며, 이때 하부프레임에 대한 상부선회체의 피칭각도(제2비틀림각도)는 +15°로 최대허용 상한피칭각도범위로 벌어져 틸팅 목표가 만족된다.

이를 정리하여 설명하면, 보정각도(204)는 상부선회체가 기준각도(203)에 맞춰 틸팅될 수 있다면 기준각도(203)를 기준으로 하여 산출되고, 최대허용비틀림각도범위(206)의 한계에 의하여 틸팅할 수 있는 각도가 제한된다면 차선으로 최대허용비틀림각도범위의 한계를 기준으로 하여 산출된다.

더하여, 하부프레임의 비틀림각도가 피칭각도와 롤링각도로 나뉘어지므로, 각 피칭각도와 롤링각도 별로 보정각도를 상기 수학식 2 내지 4를 선택적으로 사용하여 독립적으로 산출되며, 그 결과인 피칭각도 및 롤링각도의 보정될 각도 각각이 보정각도가 된다.

한편, 제어신호생성모듈(44)은 전술된 방법에 의하여 얻어진 보정각도에 따라 구동부의 액츄에이터(51)가 작동될 구간을 결정하여, 이 작동구간에 따른 제어신호를 생성한다.

이때, 구동부에 다수의 액츄에이터가 구비된 경우에는 보정각도의 피칭각도와 롤링각도에 따라 액츄에이터 간의 보상관계를 고려하여야 한다.

예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 틸팅 수단(105)는 상부선회체가 회동가능하게 결합되는 스윙베어링장착프레임(105a)와 하부프레임에 고정되는 지지프레임(105b) 및 스윙베어링장착프레임과 지지프레임을 연결하는 틸트프레임(105c)이 구비되고, 상기 스윙베어링장착프레임과 지지프레임은 4개의 액츄에이터가 결합된 구성을 가진다. 이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 4개의 액츄에이터는 위에서 바라보았을 때 사선 방향에 설치된다.

사선 방향에 놓인 4개의 액츄에이터(105d, 105e, 105f, 105g)가 구비된 틸팅 수단(105)에서 전방 피칭각도의 증가를 위하여 앞부분의 2개의 액츄에이터(105d, 105f)의 신장과 동시에 이 신장에 비례하여 뒷부분의 2개의 액츄에이터(105e, 105g)가 신축되어야 하고, 우측 롤링각도의 증가를 위하여서는 우측의 2개의 액츄에이터(105e, 105f)의 신장에 비례하여 좌측의 2개의 액츄에이터(105d, 105g)가 신축되어야 한다.

이와 같은 방법으로 임의의 피칭각도와 롤링각도로 정해지는 보정각도에 따른 제1비틀림각도의 증감을 위하여 미리 틸팅 수단에 따라 미리 정해진 각 액츄에 이터의 상호 변위관계로부터 작동구간을 결정하게 된다.

한편, 제어신호는 제2비틀림각도로부터 유추될 수 있는 구동부(50)의 액츄에이터(51)의 현재 신장된 길이를 초기값으로 할 수 있으며, 전술된 보정각도에 의하여 정해지는 작동구간에 따라 해당 액츄에이터(51)를 작동시키는 유량밸브의 단속 시간에 해당되는 제어신호를 생성한다.

더하여, 제어신호는 전술된 제어목표에 수렴되는 정도에 따라 일반적인 속도로 액츄에이터를 작동시키는 제1제어신호와 액츄에이터의 작동속도를 늦춘 제2제어신호로 구분하여 생성할 수 있다. 즉, 상기 제어신호는 제1비틀림각도가 최대허용비틀림각도범위의 한계 또는 기준각도(203)에 근접하는 경우와, 그렇지 아니하는 경우를 구별되어 생성되며, 이에 따라 액츄에이터의 작동 속도를 제어한다.

보다 상세히 설명하면, 제1비틀림각도가 최대허용비틀림각도범위의 상한 또는 하한 근처에서 변경되는 경우에는 액츄에이터가 최대신장 또는 최대신축 부근에서 작동되는 것을 의미한다. 이때, 액츄에이터의 피스톤이 빠른 속도로 작동된다면 액츄에이터의 피스톤 관성에 의하여 최대신장지점 또는 최대신축지점에서 충돌 또는 충격이 발생될 수 있다. 이러한 충돌 또는 충격을 완화하여 액츄에이터의 끝단에서 실린더의 파손을 방지할 수 있도록 작동 속도를 늦춘 제2제어신호를 생성한다.

또한, 기준각도 근처에서 액츄에이터가 작동되는 경우, 제1비틀림각도가 제 어목표에 수렴되어 보정각도가 0°가 되는 때 액츄에이터의 급작스런 멈춤에서 오는 충격으로부터 사용자를 보호하기 위하여 각각 액츄에이터의 작동 속도를 늦춘 제2제어신호를 생성한다.

이하, 제2제어신호를 생성하는 구체적인 조건은 다음과 같다.

먼저, 최대허용비틀림각도범위 이내에 기준각도가 위치하는 경우로, 도 10에 도시된 바에 따라, 기준각도(203) 근처에서 제1비틀림각도가 변위되는 경우를 고려한다. 즉, 제1비틀림각도가 기준각도(203)의 일정범위 이내로 수렴되면 제어신호를 제1제어신호에서 제2제어신호로 변경하여 생성한다. 이를 위하여 상기 기준각도(203)의 일정범위(이하 기준수렴범위라 한다)를 다음의 수학식 5에 의하여 정한다.

기준각도 - 상수각도 ≤ 기준수렴범위 ≤ 기준각도 + 상수각도

여기서, 상수각도(207)는 사용자의 임의의 설정 등에 의하여 정해지는 감속구간의 각도이다. 즉, “기준각도 ± 상수각도”범위 내로 제1비틀림각도가 수렴되는 경우에는 액츄에이터의 속도를 늦춘 제2제어신호를 생성한다.

한편, 최대허용비틀림각도범위(206)를 초과하여 기준각도(203)가 위치하는 경우를 고려한다. 이는, 도 11에 도시된 바와 같이, 제1비틀림각도(201)가 최대허용 상한비틀림각도범위 근처에서 레벨링 제어되거나, 최대허용 하한비틀림각도범위 근처에서 제어되는 경우와 같다..

이를 위하여 전술된 최대허용비틀림각도범위의 상한 또는 하한 근처의 일정범위 이내(이하 한계수렴범위라한다)를 다음의 수학식 6에 의하여 정한다.

하부프레임 비틀림각도 - 최대허용 하한비틀림각도범위 ≤ 한계수렴범위 ≤ 하부프레임 비틀림각도 - 최대허용 하한비틀림각도범위 + 상수각도

또는

하부프레임 비틀림각도 + 최대허용 상한비틀림각도범위 - 상수각도 ≤ 한계수렴범위 ≤ 하부프레임 비틀림각도 + 최대허용 상한비틀림각도범위

여기서, 상수각도(207)는 사용자의 임의의 설정 등에 의하여 정해지는 감속구간의 각도이다.

이를 보다 자세히 설명하면, 기준각도(203)가 “하부프레임 비틀림각도 - 최대허용 하한비틀림각도범위”보다 작은 경우, 상부선회체가 “하부프레임 비틀림각도 - 최대허용 하한비틀림각도범위”를 목표로 틸팅 제어됨에 따라, 이 제1비틀림각도(201)가 “하부프레임 비틀림각도 - 최대허용 하한비틀림각도범위 + 상수각도 ”보다 작아지기 시작하면, 실린더의 충격 파손을 방지하기 위하여 액츄에이터의 작동속도를 늦춘 제2제어신호를 생성한다. 따라서, 이후 최대허용 하한비틀림각도까지 천천히 틸팅된다.

이와 반대로, “하부프레임 비틀림각도 + 최대허용 상한비틀림각도범위”를 기준으로 하는 경우, 제1비틀림각도가 “하부프레임 비틀림각도 + 최대허용 상한비틀림각도범위 - 상수각도”보다 커지기 시작하면 사용자를 보호하기 위하여 상기 제2제어신호를 생성한다. 따라서, 이후 최대허용 상한비틀림각도까지 천천히 틸팅된다.

한편, 상기 출력모듈(45)은 상기 표출신호를 디스플레이부(30)로 전송하며, 제어신호(또는 제1제어신호 또는 제2제어신호)를 상기 메인 밸브 컨트롤러(52)에 전송한다.

더하여, 상기 제어부(40)에는 틸팅 제어 수행 시간을 제한하는 타임리미트모듈(46)이 더 포함될 수 있다. 이 타임리미트모듈(46)은 정지상태의 경우(주행속도가 0인 경우)에 활성화되어, 상부회전체의 레벨링 제어를 미리 설정된 작동기준시간 내에 수행케 하고, 상기 작동기준시간 이후에는 당해 레벨링 제어를 종료시킨다. 이후, 사용자가 자세제어스틱(13)을 이용한 수동 조작으로 상부회전체의 수평화를 맞출 수 있도록 한다.

이와 같은 타임리미트 모듈을 둔 이유는 중장비가 정지상태에서도 작업에 의 한 진동 또는 중장비 자체의 진동으로 인하여 제1비틀림각도가 계속 변경되어 센싱되는바, 사용자에게 정밀작업이 가능하도록 일정시간의 경과 후에는 상부선회체의 틸팅 제어를 종료하는 것이다.

한편, 타임리미트모듈(46)은 하부프레임이 주행 상태인 경우(하부프레임의 주행속도가 0이 아닌 경우)에는 활성화되지 아니하여, 작동시간의 제한이 없는 중장비의 자동 레벨링 제어를 수행케 한다.

한편, 본 발명이 목적하는 틸팅 제어 중 센서 이상 또는 구동부의 출력 이상으로 인하여 정상적인 틸팅 제어가 이루어지지 못하는 등의 긴급상태발생시 사용자의 제어 과정의 관여는 다음의 구성에 의하여 실현된다.

상기 제어부(40)에는 긴급정지조건의 만족여부를 판단하여 틸팅 제어를 중지시키는 긴급정지모듈(47)이 더 포함될 수 있다. 이 긴급정지조건은 컨트롤 록 레버의 활성 여부 또는 자세제어스틱의 가변 여부 또는 오토 레벨 모드 스위치의 오프 여부 또는 작업장치 작동상태 여부로 판단된다.

즉, 사용자가 오토 레벨 모드 스위치의 활성에 따라 자동 레벨링 제어를 수행하는 과정 중에, 사용자는 디스플레이부(30) 등을 통하여 레벨링 제어 과정을 관찰하다가 필요하다고 인정되는 경우에는 컨트롤 록 레버의 활성 또는 자세제어스틱의 가변 또는 오토 레벨 모드 스위치의 오프를 입력수단을 통하여 입력할 수 있다.

이때, 긴급정지모듈(47)은 사용자로부터 입력된 컨트롤 록 레버(12)의 활성 또는 자세제어스틱의 가변에 따른 틸팅명령 또는 오토 레벨 모드 스위치의 오프의 입력을 인지하여 당해 틸팅 제어 수행이 바로 종료시킨다. 또한, 이 긴급정지모듈은 작업장치에서 입력되는 작업장치의 작업상태정보로부터 작업상태 중임을 인지하는 경우 즉시 당해 틸팅 제어를 종료시킨다. 이로써, 사용자의 자동 레벨링 제어 과정 중 간섭이 가능하게 되어 안전성이 증대되는 것이다.

이하, 첨부 도면의 바람직한 실시예를 통하여, 본 발명에 따른 중장비의 자동 레벨링 제어방법의 구성과 작용을 보다 구체적으로 살펴본다.

본 발명의 실시예에 따른 중장비의 자동 레벨링 방법은 센싱 단계(s1), 제어신호 생성단계(s2), 구동기 작동단계(s3)로 이루어진다.

보다 구체적으로, 주행수단이 구비된 하부프레임과, 상부회전체가 센서부, 제어부, 구동부를 포함하는 틸팅 수단으로 결합된 중장비의 레벨링 제어방법에 있어서, (A) 상기 센서부에서 상기 하부프레임과 상기 상부회전체에 장착된 경사도센서로부터 기준수평면에 대한 상기 하부프레임과 상기 상부회전체의 각 비틀림각도(피칭각도와 롤링각도), 주행센서로 상기 중장비의 주행속도를 센싱하는 단계와, (B) 상기 제어부에서 상기 중장비가 정지상태인 경우 미리 설정된 작동기준시간 이내로 한정되나, 주행상태인 경우 작동시간의 한정 없이, 상기 제어부에서 상기 비틀림각도에 근거하여 상기 상부선회체를 틸팅할 보정각도를 산출하고, 상기 보정각도에 따라 상기 상부회전체의 레벨링 제어를 수행하기 위한 상기 액츄에이터의 제어신호를 생성하여, 상기 제어신호를 상기 구동부로 전송하는 단계와, (C) 상기 구 동부에서 상기 제어신호에 근거하여, 액츄에이터가 작동하여 레벨링 제어를 수행하는 단계를 포함하여 이루어진다. 이후, 상기 작동기준시간 내에서, 다시 각 비틀림각도와 주행신호를 센싱하여 루프(loop) 제어를 수행한다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 상기 (B) 단계를 보다 구체적으로 설명한다.

먼저, 제어선행조건이 만족되는지 여부를 판단하여 이 제어선행조건이 만족되지 아니하는 경우에는 종료한다(s101).

이때, 상기 제어선행조건은 입력부의 입력상태를 기준으로 하여 정해진다. 구체적으로는 컨트롤 록 레버의 활성 상태 여부 또는 자세제어스틱의 중앙위치 여부 또는 주행상태 여부를 각기 독립적으로 판단하여, 컨트롤 록 레버의 비활성과 자세제어스틱의 중앙위치 상태와 오토 레벨 모드 스위치의 온(on) 상태와 주행상태가 모두 만족되는 경우 제어선행조건이 만족된 것이여서, 다음 단계를 수행하고, 상기 조건들 중 어느 한 조건이 만족되지 아니하면 당해 오토 레벨링 모드는 종료하고 오토 레벨 모드 스위치를 끄고, 당해 레벨링 제어는 종료한다.

이때, 주행상태인지 여부는 주행센서에 의하여 주행속도가 0이 아닌 경우 주행상태이며, 주행속도가 0인 경우 정지상태인 것으로 간주하여 판단한다.

(b1) 단계는 상기 제어선행조건이 만족되는 경우 센싱된 상부회전체의 비틀림각도를 제1비틀림각도로 설정한다(s102). 이후, 전술된 바에 따라 보정각도의 기준이 기준각도인지, 최대허용 상한비틀림각도범위 또는 최대허용 하한비틀림각도범 위인지를 판단하고, 이에 따라 보정각도를 산출한다(s103).

상기 보정각도는 하부프레임의 비틀림각도, 기준각도, 최대허용 하한비틀림각도범위, 최대허용 상한비틀림각도범위, 제1비틀림각도를 선택적 파라미터로 하여 다음의 (b11) 단계 내지 (b13) 단계를 거쳐 산출한다.

(b11) 단계는 “기준각도 ＜ 하부프레임 비틀림각도 - 최대허용 하한비틀림각도범위”를 만족하는지 판단하여, 만족되는 경우에는 보정각도는 “하부프레임 비틀림각도 - 최대허용 하한비틀림각도범위 - 제1비틀림각도”로 연산한다(s118,s122).

(b12) 단계는 이 (b11) 단계의 기준각도 조건이 만족되지 아니하는 경우에 “기준각도 ≤ 하부프레임 비틀림각도 + 최대허용 상한비틀림각도범위”의 조건이 만족되는지 판단하여, 만족되는 경우에는 보정각도는 “기준각도 - 제1비틀림각도”로 연산한다(s119, s121).

(b13) 단계는 이 (b12) 단계의 기준각도 조건이 만족되지 아니하는 경우에 보정각도를 “하부프레임 비틀림각도 + 최대허용 상한비틀림각도범위 - 제1비틀림각도”로 연산한다(s120).

(b2) 단계는 (b1) 단계에서 산출된 보정각도가 0°인 경우에는 현재 틸팅 제어의 목표가 만족되고 있으므로, 다시 (b1) 단계로 되돌아가, 주행이 멈추거나, 전술된 바에 따른 긴급정지조건이 만족되기 전까지 상부회전체의 틸팅 제어가 필요한지 계속 검사한다(s104).

만일, 보정각도가 0°가 아닌 경우에는 제2비틀림각도를 전술된 수학식 1에 의하여 산출하고, 이 제2비틀림각도와 최대허용비틀림각도범위를 비교하여, 이 제2비틀림각도가 최대허용비틀림각도범위 밖인 경우에는 틸팅 제어를 할 수 있는 범위를 벗어난 것이므로 당해 틸팅 제어를 종료한다(s105,s106).

(b3) 단계는 상기 제2비틀림각도가 최대허용비틀림각도범위 이내인 경우 전술된 바에 따라 보정각도와 제2비틀림각도에 따라 틸팅을 위한 액츄에이터의 제어신호를 생성하고, 이 제어신호를 구동부로 전송한다(s107).

이때, 상기 (b3) 단계는 전술된 바에 따라 액츄에이터의 실린더 또는 사용자의 보호를 위하여 액츄에이터의 속도를 달리하는 제1,2제어신호로 구분하여 생성되게 할 수 있다. 이를 위하여 제어신호의 생성은 다음의 (b31) 단계 내지 (b33)단계들로 세분화될 수 있다.

(b31) 단계는 제1비틀림각도와 한계수렴범위를 비교하여, 제1비틀림각도가 한계수렴범위 밖인 경우에는, 제1비틀림각도와 기준수렴범위를 비교한다(s123, s124).

(b32) 단계는 상기 (b31) 단계에서 제1비틀림각도가 기준수렴범위 밖인 경우에는, 액츄에이터의 실리더의 작동구간에 여유가 있으므로, 액츄에이터의 작동속도에 제한이 없는 제1제어신호를 생성한다(s125).

(b33) 단계는 상기 (b31) 단계에서 제1비틀림각도가 한계수렴범위 이내인 경우 또는 상기 (b31) 단계에서 제1비틀림각도가 기준수렴범위 이내인 경우 중 어느 한 경우에는 액츄에이터의 작동속도를 감소시킨 제2제어신호를 생성한다(s126). 즉, 전술된 바에 따라, 제2비틀림각도가 한계수렴범위 이내인 경우에는 작동한계구간에서 실린더를 보호하기 위하여, 상기 제1비틀림각도가 기준수렴범위 이내인 경우 급작스런 충격에서 사용자를 보호하기 위하여 제2제어신호를 생성한다.

(b4) 단계는 상기 (b3) 단계 이후 주행상태인지 판단하여, 주행상태인 경우에는 상기 (b1) 단계로 되돌아가, 주행이 멈추거나, 전술된 바에 따른 긴급정지조건이 만족되기 전까지 상부회전체의 틸팅 제어를 수행한다(s108).

(b5) 단계는 상기 (b4) 단계에서 주행 중이 아닌 경우 즉, 정지상태인 경우에 틸팅 제어시간을 한정하기 위한 작동시간을 카운터하기 시작한다(s109).

(b6) 단계는 상기 (b5) 단계 이후 상기 (b1) 단계 내지 (b3) 단계를 수행하되(s110 내지 s115), (b2) 단계에서 보정각도가 0°인 경우 틸팅 제어의 목표가 만족되므로 당해 틸팅 제어는 종료한다. 더하여, (b3) 단계를 수행한 이후에는 주행상태인지 여부를 판단하여, 주행상태인 경우에는 틸팅 제어시간의 한정이 없는 (b1) 단계로 되돌아가, 주행이 멈추거나, 전술된 바에 따른 긴급정지조건이 만족되기 전까지 상부회전체의 틸팅 제어를 수행한다(s116).

(b7) 단계는 상기 (b6) 단계에서 주행상태가 아닌 경우(정지상태인 경우)에 는 상기 작동시간이 사용자가 임의로 설정한 작동기준시간과 같거나 초과되는 경우 당해 틸팅 제어 수행을 종료하고, 미만인 경우에는 상기 (b6) 단계로 되돌아 간다(s117). 즉, 작동기준시간 내에서 보정각도가 0°가 되어 틸팅제어 목표가 달성된 경우 또는 긴급정지조건이 만족되기 전까지는 상부회전체의 틸팅 제어를 수행한다.

더하여, 레벨링 제어 수행과정은 사용자의 상기 입력부(10)의 조작 등에 따른 긴급정지조건이 만족되는 경우 바로 종료한다.

이때, 긴급정지조건은 사용자의 입력에 따른 컨트롤 록 레버의 활성 또는 자세제어스틱의 가변 또는 오토 레벨 모드 스위치의 오프 또는 작동상태정보에서 작업장치가 작동상태 중인 경우 만족된다.

이러한 긴급정지조건이 만족되는 경우 긴급정지모듈에 의하여 각 모듈로 정지 명령이 전송되고, 이 정지 명령에 의하여 당해 레벨링 제어 수행은 종료된다.

본 발명은 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고도 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 본 발명의 기술보호범위는 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중장비의 자동 레벨링 제어시스템의 블럭도.

도 2는 도 1에 도시된 중장비의 자동 레벨링 제어시스템에 채용된 제어부의 블럭도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 중장비의 자동 레벨링 제어시스템이 채용된 중장비의 측면도.

도 4는 도 3에 도시된 중장비의 틸팅 수단의 사시도.

도 5는 도 3에 도시된 중장비의 하부프레임과 틸팅 수단의 간략한 단면도.

도 6은 도 3에 도시된 중장비의 틸팅 수단에 따른 최대허용비틀림각도범위를 나타낸 도면.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 중장비의 자동 레벨링 제어시스템의 보정각도를 나타낸 도면.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 중장비의 자동 레벨링 제어시스템의 보정각도를 나타낸 도면.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 중장비의 자동 레벨링 제어시스템의 보정각도를 나타낸 도면.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 중장비의 자동 레벨링 제어시스템의 기준수렴범위를 나타낸 도면.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 중장비의 자동 레벨링 제어시스템 의 한계수렴범위를 나타낸 도면.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 중장비의 자동 레벨링 제어방법의 간략한 흐름도.

도 13은 도 12에 도시된 중장비의 자동 레벨링 제어방법 중 제어신호 생성단계의 흐름도.

도 14는 도 13에 도시된 A - B 단계의 흐름도.

도 15는 도 13에 도시된 C - D 단계의 흐름도.

도 16은 도 14과 도 15에 도시된 보정각도 산출 단계의 흐름도.

도 17은 도 14과 도 15에 도시된 제어신호생성 및 전송 단계의 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 제어시스템 10 : 센서부

20 : 입력부 30 : 디스플레이부

40 : 제어부 50 : 구동부

100 : 중장비 101 : 하부프레임

102 : 주행수단 103 : 운전실

104 : 상부선회체 105 : 틸팅 수단

105a : 스윙베어링장착프레임 105b : 지지프레임

105c : 틸트프레임 105d,105e,105f,105g : 액츄에이터

201 : 제1비틀림각도 202 : 하부프레임 비틀림각도

203 : 기준각도 204 : 보정각도

205 : 제2비틀림각도 206 : 최대허용비틀림각도범위

206a : 최대허용 상한비틀림각도범위

206b : 최대허용 하한비틀림각도범위

207 : 상수각도

Claims (15)

1. 주행수단이 구비된 하부프레임과, 상부회전체가 틸팅 수단으로 결합된 중장비의 레벨링 제어시스템에 있어서,

   상기 중장비에 구비되어 기준수평면에 대한 상기 하부프레임과 상부회전체의 비틀림각도(피칭각도와 롤링각도), 상기 중장비의 주행속도를 측정하는 센서부;

   상기 비틀림각도와 주행속도를 수신받아, 정지상태인 경우 작동시간의 제한이 있으되, 주행상태인 경우 작동시간의 제한 없이, 상부선회체의 비틀림각도가 보정되어야 할 보정각도를 산출하고, 상기 보정각도에 따른 액츄에이터의 작동을 지시하는 제어신호를 생성하는 제어부; 및

   상기 제어신호를 수신받아 상기 액츄에이터에 의하여 틸팅 제어를 수행하는 구동부;가 포함되는 것을 특징으로 하는 중장비의 자동 레벨링 제어시스템.
2. 제1항에서, 상기 제어부에는

   상기 센서부에서 기준수평면에 대하여 상기 하부프레임과 상기 상부회전체의 비틀림각도와 상기 하부프레임의 주행속도를 수신받는 수신모듈;

   상기 상부선회체의 비틀림각도를 제1비틀림각도로 설정하고, 상기 제1비틀림각도로부터 상기 보정각도를 산출하는 보정각도산출모듈;

   제2비틀림각도(하부프레임의 연장면을 기준으로 하는 상부선회체의 비틀림각 도)를 산출하여 레벨링제어 가능성을 판단하고, 상기 보정각도에 근거하여 상기 액츄에이터가 작동될 구간에 따라 상기 제어신호를 생성하는 제어신호생성모듈; 및

   상기 제어신호를 상기 구동부로 전송하는 출력모듈;이 포함되는 것을 특징으로 하는 중장비의 자동 레벨링 제어시스템.
3. 제 2항에서, 상기 제어부에는

   상기 하부프레임과 상부회전체의 비틀림각도를 영상표시장치가 구비된 디스플레이부에 표출하도록 표출신호를 생성하는 표출신호생성모듈이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 중장비의 자동 레벨링 제어시스템.
4. 제 2항에서, 상기 제어부에는

   상기 주행수단이 정지상태에서 작동시간을 카운터하고, 레벨링 제어 수행 중 미리 정해진 작동기준시간과 비교하여, 상기 작동시간이 상기 작동기준시간 이상인 경우에는 당해 레벨링 제어 수행을 종료시키는 타임리미트모듈이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 중장비의 자동 레벨링 제어시스템.
5. 제 2항에서, 상기 제어부에는

   레벨링 제어 수행 중 긴급정지조건이 만족되는 경우 레벨링 제어를 즉시 종료시키는 긴급정지모듈이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 중장비의 자동 레벨링 제어시스템.
6. 제2항 내지 제 5항 중 어느 한 항에서, 상기 보정각도의 산출은

   “기준각도 ＜ 하부프레임 비틀림각도 - 최대허용 하한비틀림각도범위”인 경우에 “하부프레임 비틀림각도 - 최대허용 하한비틀림각도범위 - 제1비틀림각도”로 산출하고,

   “하부프레임 비틀림각도 - 최대허용 하한비틀림각도범위 ≤ 기준각도 ≤ 하부프레임 비틀림각도 + 최대허용 상한비틀림각도범위”인 경우에 “기준각도 - 제1비틀림각도”로 산출하며,

   “하부프레임 비틀림각도 + 최대허용 상한비틀림각도범위 ＜ 기준각도”인 경우에 “하부프레임 비틀림각도 + 최대허용 상한비틀림각도범위 - 제1비틀림각도”로 산출되는 것을 특징으로 하는 중장비의 자동 레벨링 제어방법.
7. 제 2항 내지 제 5항 중 어느 한 항에서, 상기 제어신호생성모듈에서 상기 제어신호는

   상기 제1비틀림각도가 한계수렴범위 이내인 경우, 또는 상기 제1비틀림각도 가 기준수렴범위 이내인 경우에는 상기 액츄에이터의 작동속도를 늦춘 제2제어신호로 생성하고,

   상기 제1비틀림각도가 상기 한계수렴범위 밖이고, 상기 기준수렴범위 밖인 경우에는 상기 액츄에이터의 작동속도를 제한하지 않는 제1제어신호로 생성하되,

   상기 한계수렴범위는 “하부프레임 비틀림각도 - 최대허용 하한비틀림각도 ≤ 한계수렴범위 ≤ 하부프레임 비틀림각도 - 최대허용 하한비틀림각도범위 + 상수각도” 또는 “하부프레임 비틀림각도 + 최대허용 상한비틀림각도범위 - 상수각도 ≤ 한계수렴범위 ≤ 하부프레임 비틀림각도 + 최대허용 상한비틀림각도”로 산출되며,

   상기 기준수렴범위는 “기준각도 - 상수각도 ≤ 기준수렴범위 ≤ 기준각도 + 상수각도”로 산출되는 것을 특징으로 하는 중장비의 자동 레벨링 제어시스템.
8. 주행수단이 구비된 하부프레임과, 상부회전체가 센서부, 제어부, 구동부를 포함하는 틸팅 수단으로 결합된 중장비의 레벨링 제어방법에 있어서,

   (A) 상기 센서부에서 상기 하부프레임과 상기 상부회전체에 장착된 경사도센서로부터 기준수평면에 대한 상기 하부프레임과 상기 상부회전체의 각 비틀림각도(피칭각도와 롤링각도), 주행센서로 상기 중장비의 주행속도를 센싱하는 단계;

   (B) 상기 제어부에서 상기 중장비가 정지상태인 경우 미리 설정된 작동기준시간 이내로 한정되나, 주행상태인 경우 작동시간의 한정 없이, 상기 제어부에서 상기 비틀림각도에 근거하여 상기 상부선회체를 틸팅할 보정각도를 산출하고, 상기 보정각도에 따라 상기 상부회전체의 레벨링 제어를 수행하기 위한 상기 액츄에이터의 제어신호를 생성하여, 상기 제어신호를 상기 구동부로 전송하는 단계;

   (C) 상기 구동부에서 상기 제어신호에 근거하여, 상기 액츄에이터가 작동하여 레벨링 제어를 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 중장비의 자동 레벨링 제어방법.
9. 제 8항에서, 상기 (B) 단계는

   (b1) 상기 상부회전체의 비틀림각도를 제1비틀림각도로 설정하고, 상기 제1비틀림각도로부터 상부회전체를 틸팅하기 위한 보정각도를 산출하는 단계;

   (b2) 상기 보정각도가 0°인 경우에는 상기 (b1) 단계로 되돌아 가고, 0°이 아닌 경우에는 제2비틀림각도(하부프레임에 대한 상기 상부회전체의 비틀림각도)를 산출하며, 상기 제2비틀림각도가 최대허용비틀림각도범위(제2비틀림각도의 최소, 최대값 범위)보다 미만이거나, 초과되는 경우에는 종료하는 단계;

   (b3) 상기 제2비틀림각도가 상기 최대허용비틀림각도범위 이내인 경우에는 상기 보정각도와 상기 제2비틀림각도에 따라 액츄에어터에 틸팅을 위한 액츄에이터의 제어신호를 생성하고, 이 제어신호를 구동부로 전송하는 단계;

   (b4) 주행상태인 경우에는 상기 (b1) 단계로 되돌아 가는 단계;

   (b5) 상기 (b4) 단계에서 주행 중이 아닌 경우에는 작동시간을 카운터하기 시작하는 단계;

   (b6) 상기 (b5) 단계 이후 상기 (b1) 단계 내지 (b3) 단계를 수행하되, 상기 (b2) 단계에서 상기 보정각도가 0°인 경우에는 종료하고, 상기 (b3)단계 이후 주행상태인지 판단하여, 주행상태인 경우에는 상기 (b1)단계로 되돌아 가는 단계; 및

   (b7) 상기 (b6) 단계에서 주행상태가 아닌 경우에는 상기 작동시간이 미리 정해진 작동기준시간 이상인 경우 종료하고, 미만인 경우에는 상기 (b6) 단계로 되돌아가는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 중장비의 자동 레벨링 제어방법.
10. 제 9항에서,

    상기 (b1) 단계 전에

    제어선행조건을 판단하여 상기 제어선행조건이 만족되지 아니하는 경우에는 종료하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 중장비의 자동 레벨링 제어방법.
11. 제 10항에서, 상기 제어선행조건은

    컨트롤 록 레버가 비활성상태이고, 자세제어스틱이 중앙위치상태인 때 만족되는 것을 특징으로 하는 중장비의 자동 레벨링 제어방법.
12. 제9항에서, 상기 (b1) 단계 중 상기 보정각도의 산출은

    (b11) “기준각도 ＜ 하부프레임 비틀림각도 - 최대허용 하한비틀림각도범위”를 판단하여, 만족되는 경우에는 상기 보정각도를 “하부프레임 비틀림각도 - 최대허용 하한비틀림각도범위 - 제1비틀림각도”로 산출하는 단계;

    (b12) 상기 (b11) 단계의 조건이 만족되지 아니하는 경우에는 “기준각도 ≤ 하부프레임 비틀림각도 + 최대허용 상한비틀림각도범위”를 판단하여, 만족되는 경우에는 상기 보정각도를 “기준각도 - 제1비틀림각도”로 산출하는 단계; 및

    (b13) 상기 (b12) 단계의 조건이 만족되지 아니하는 경우에는 상기 보정각도를 “하부프레임 비틀림각도 + 최대허용 상한비틀림각도범위 - 제1비틀림각도”로 산출하는 단계;가 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 중장비의 자동 레벨링 제어방법.
13. 제 9항에서, 상기 (b3) 단계 중 제어신호의 생성은

    (b31) 상기 제1비틀림각도가 한계수렴범위 밖인 경우에는 제1비틀림각도와 기준수렴범위를 비교하는 단계;

    (b32) 상기 (b31) 단계에서 제1비틀림각도가 기준수렴범위 밖인 경우에는 상기 액츄에이터의 작동속도에 제한이 없는 제1제어신호를 생성하는 단계; 및

    (b33) 상기 (b31) 단계에서 상기 제1비틀림각도가 한계수렴범위 이내인 경우 또는 상기 (b32) 단계에서 상기 제1비틀림각도가 기준수렴범위 이내인 경우에는 액 츄에이터의 작동속도를 감소시킨 제2제어신호를 생성하는 단계;가 포함되되,

    상기 한계수렴범위는 “하부프레임 비틀림각도 - 최대허용 하한비틀림각도 ≤ 한계수렴범위 ≤ 하부프레임 비틀림각도 - 최대허용 하한비틀림각도 + 상수각도” 또는 “하부프레임 비틀림각도 + 최대허용 상한비틀림각도 - 상수각도 ≤ 한계수렴범위 ≤ 하부프레임 비틀림각도 + 최대허용 상한비틀림각도”로 산출되며,

    상기 기준수렴범위는 “기준각도 - 상수각도 ≤ 기준수렴범위 ≤ 기준각도 + 상수각도”로 산출되는 것을 특징으로 하는 중장비의 자동 레벨링 제어방법.
14. 제 8항에서,

    상기 중장비의 자동 레벨링 제어방법에 따른 레벨링 제어 수행 과정은

    긴급정지조건이 만족되는 경우 바로 종료되는 것을 특징으로 하는 중장비의 자동 레벨링 제어방법.
15. 제 14항에서, 상기 긴급정지조건은

    컨트롤 록 레버의 활성 여부 또는 자세제어스틱의 가변 여부 또는 오토 레벨링 스위치의 오프 여부 또는 작업장치의 작동상태 여부로 판단되는 것을 특징으로 하는 중장비의 자동 레벨링 제어방법.

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