KR20100073203A - 건설 기계의 조작 안전성 향상 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 건설 기계의 조작 안전성 향상 장치는 상부 선회체(1)와 이 상부 선회체(1)를 선회 조작하는 조이스틱(LL)과, 주행이 가능한 하부 주행체(5)와, 이 하부 주행체(5)의 전/후진 주행을 조작하는 주행 레버(TL)와, 굴착 및 기타 작업을 할 수 있는 작업기(2, 3, 4)와, 이 작업기(2, 3, 4)를 조작하는 조이스틱(RL)을 구비한 건설 기계에 적용되는 것으로서, 상기 상부 선회체(1) 내에 위치한 작업자의 작업 주시 영역을 판단하여 주시 방향 판별 신호를 발생시키는 영상 처리 장치(100)와; 상기 주시 방향 판별 신호로부터 상기 작업자의 작업 주시 영역 이외로 상기 상부 선회체(1)가 선회하거나 상기 하부 주행체(5)가 전/후진하는 것을 방지하도록 제어 신호를 출력하는 제어 장치(200);를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 굴삭기에서 작업자의 시야가 확보되지 않은 방향으로의 작업기의 조작이 안되도록 함으로써 예기치 못한 오작동으로 일어날 수 있는 사고를 미연에 방지할 수 있게 된다.

건설 기계, 굴삭기, 작업 방향, 조작, 안정성, 작업 주시 영역

Description

건설 기계의 조작 안전성 향상 장치{Apparatus for Enhancing Operative Safety of Construction Equipment}

본 발명은 건설기계의 조작 안전에 관한 것이고, 보다 상세하게는 본 발명은 굴삭기의 작업자가 주시하는 방향으로 조작을 할 경우에는 정상적인 조작이 이루어지나, 작업자가 주시하는 방향과 반대 방향으로 회전을 하거나 졸음 등으로 고개를 숙이고 있을 경우에는 조작이 안되도록 하여 예기치 못한 오작동으로 일어날 수 있는 사고를 미연에 방지하는 조작 안정성 향상 장치에 관한 것이다.

종래의 굴삭기는 도 1 및 도 3에 도시된 것과 같이, 상부 선회체(또는 캐빈, 1)와 이 상부 선회체(1)를 선회 조작하는 조이스틱(LL)과, 주행이 가능한 하부 주행체(5)와, 이 하부 주행체(5)의 전/후진 주행을 조작하는 주행 레버(TL)와, 굴착 및 기타 작업을 할 수 있는 작업기, 즉 버켓(2), 암(3), 및 붐(4)과, 이 작업기(2, 3, 4)를 조작하는 조이스틱(RL)으로 구성되어 있는 것이 일반적이다.

이와 같은 종래의 굴삭기는 휠타입/크롤러 타입에 관계 없이 작업기(2, 3, 4)의 동작은 운전석의 좌우측에 마련되어 있는 조이스틱(LL, RL)을 조작하여 움직이게 되어 있다.

휠타입의 굴삭기는 자동차와 같이 전/후진 방향레버와 조향 핸들을 이용하여 전/후진을 하고 좌우 조이스틱(LL, RL)을 이용하여 회전 및 작업기 조작을 하게 되어 있으며, 크롤러 굴삭기(도 3 참조)는 작업자 앞쪽에 있는 좌우 전/후진 레버(TL)를 조작하여 전/후진을 하고 좌우 조이스틱을 이용하여 회전 및 작업기 조작을 하도록 되어있다.

그런데, 종래의 굴삭기에서의 이러한 조작은 작업자가 작업영역을 주시하지 않아도 조이스틱 및 레버의 입력에 따라서 자동적으로 움직이도록 유압회로가 구성되어 있다.

따라서 예를 들면 작업자가 오른쪽을 보면서 좌 선회가 되도록 조이스틱을 움직이더라도 굴삭기는 좌 선회를 하게 되는 것이다. 이에 따라 작업자가 좌측의 상황을 살피지 않은 상태에서 좌 선회를 하게 됨으로 예기치 않은 장애물과 충돌할 소지가 있으며, 장애물이 위험물질 이거나 사람인 경우에는 커다란 사고로 이어질 수 있다.

이에 대한 자세한 동작은 도 2 및 도 5를 참조하여 설명한다.

도 2는 종래의 굴삭기의 버켓(2), 암(3), 및 붐(4)의 동작 및 상부 선회체(1)의 선회 동작 및 하부 주행체(5)의 전/후진 동작을 유압식으로 제어하기 위한 콘트롤 밸브(CV)가 도시되어 있고, 도 5는 종래의 굴삭기의 동작을 제어하기 위한 유압 회로의 개요도를 도시하고 있다.

도시된 것과 같이 작업자가 좌우 조이스틱(LL, RL)이나 주행 레버(TL)를 전방 또는 후방으로 밀거나 혹은 좌측 또는 우측으로 밀게 되면 그에 상응하는 각 유 로(PA1,PB1; PA3,PB3; PA5,PB5; PA6,PB6; PA7,PB7; PA8,PB8)를 통해 파이럿 유량이 발생하여 각 작업기(붐, 암, 버켓, 선회, 좌륜, 우륜)의 스풀을 밀어서 상승/하강, 좌선회/우선회, 또는 전/후진을 하게 된다.

그러나, 도 5에 도시된 것과 같이, 기존에는 작업기의 조작을 금지할 수 있는 수단으로서 오직 작업자가 수동으로 조작하는 파일럿 컷 오프 레버(PL)만이 존재하였다.

즉, 작업자가 도 1과 같이 파일럿 컷 오프 레버(PL)를 내려놓아 온(On)이 된 상태에서는 작업자의 주시 영역 또는 시야가 어느 향향 이던지 상관 없이 어떤 조작기(조이스틱, 주행 레버)를 움직이더라도 굴삭기는 움직이게 되어있는 것이다.

예를 들면 좌측 외부에 있는 다른 작업자와 이야기를 하기 위해 얼굴을 돌리고 있어서 우측에 대한 시야가 확보되지 않은 경우라도 작업자가 우측 조이스틱(RL)을 앞쪽으로 밀면 우측 조이스틱 밸브(RV) 및 PB8을 통해서 파일럿 유량이 컨트롤 밸브(CV)의 붐(BOOM) 스풀에 입력되고, 이 파일럿 유량의 압력에 의해서 붐(BOOM) 스풀이 좌측으로 밀리게 되어 메인 펌프에서 토출되는 유량이 컨트롤밸브(CV)의 붐 스풀을 통해서 붐 실린더에 입력됨으로써 붐(4) 다운 동작을 하게 되어 있다.

만일 이 경우에 굴삭기 작업범위 내에 사람이나 기타 화물이 적재되어 있을 경우에 출동사고가 발생할 수 있다. 따라서 굴삭기에서는 항상 작업을 하지 않을 때는 파일럿 컷 오프 레버(PL)를 오프(Off)시키도록 하도록 되어 있으나 작업자가 잠시 작업을 멈추고 다를 일을 할 경우 이러는 안전수칙을 잘 지키지 않거나 순간 적으로 착각으로 하기도 한다. 따라서 작업자의 원치 않는 조작에 의한 사고발생 개연성이 많이 존재한다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결코자 하는 것으로서, 본 발명은 굴삭기에서 작업자가 주시하는 방향과 반대 방향으로 회전을 하거나 졸음 등으로 고개를 숙이고 있을 경우에는 작업자의 시야가 확보되지 않은 방향으로의 작업기의 조작이 안되도록 함으로써 예기치 못한 오작동으로 일어날 수 있는 사고를 미연에 방지하고자 하는데 그 목적이 있는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상부 선회체(1)와 이 상부 선회체(1)를 선회 조작하는 조이스틱(LL)과, 주행이 가능한 하부 주행체(5)와, 이 하부 주행체(5)의 전/후진 주행을 조작하는 주행 레버(TL)와, 굴착 및 기타 작업을 할 수 있는 작업기(2, 3, 4)와, 이 작업기(2, 3, 4)를 조작하는 조이스틱(RL)을 구비한 건설 기계에 적용되는 것으로서, 상기 상부 선회체(1) 내에 위치한 작업자의 작업 주시 영역을 판단하여 주시 방향 판별 신호를 발생시키는 영상 처리 장치(100)와; 상기 주시 방향 판별 신호로부터 상기 작업자의 작업 주시 영역 이외로 상기 상부 선회체(1)가 선회하거나 상기 하부 주행체(5)가 전/후진하는 것을 방지하도록 제어 신호를 출력하는 제어 장치(200);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 영상 처리 장치(100)는 상기 상부 선회체(1) 내의 복수개의 지점에설치되어 각 설치 지점에 대한 상기 작업자의 작업 주시 여부를 판단하기 위한 복수개의 작업 주시 영역 검출 장치(C1, C2, C3, C4, C5)를 포함하는 것이 바람직 하다.

여기서, 상기 작업 주시 영역 검출 장치(C1, C2, C3, C4, C5)는 카메라, 적외선 센서 또는 초음파 센서 등 다양한 수단으로 채용할 수 있다.

그리고, 상기 제어 장치(200)는 상기 각 작업 주시 영역 검출 장치(C1, C2, C3, C4, C5)에 의해 판단된 각 설치 지점에서의 상기 작업자의 작업 주시 여부 결과를 조합하여 제어 신호를 발생시키는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 각 작업기의 제어 방식은 유압식과 전자식 모두 적용가능하다.

우선, 제1 실시예에 따르면, 상기 상부 선회체(1), 하부 주행체(5), 및 작업기(2, 3, 4)의 동작은 상기 주행 레버(TL) 및 상기 조이스틱(LL, RL)에서 출력되는 파일럿 유량에 의해 작동하는 유압식 콘트롤 밸브(CV)에 의해 수행된다.

이 때, 상기 주행 레버(TL) 및 상기 조이스틱(LL, RL)에 공급되는 파일럿 유량과 출력되는 파일럿 유량을 차단할 수 있는 솔레노이드 밸브(310, 320, 330, 340, 350, 360);를 더 포함하여, 상기 제어 장치(200)는 상기 각 솔레노이드 밸브(310, 320, 330, 340, 350, 360)에 대한 파일럿 유량을 차단하기 위한 제어신호를 선택적으로 출력함으로써 제어 동작을 수행하는 것을 특징으로 한다.

그리고 제2 실시예에 따르면, 상기 상부 선회체(1), 하부 주행체(5), 및 작업기(2, 3, 4)의 동작은 상기 주행 레버(TL) 및 상기 조이스틱(LL, RL)에서 출력되는 전기 신호를 상기 제어 장치(200)에서 받아들여 전자 비례 밸브(EPV)를 제어함으로써 전자 콘트롤 밸브(ECV)에 의해 수행된다.

이 때, 상기 제어 장치(200)는 상기 주행 레버(TL) 및 상기 조이스틱(LL, RL)로부터 출력되는 전기 신호를 선택적으로 무시하여 처리 하지 않도록 함으로써 제어 동작을 수행하는 것을 특징으로 한다.

한편, 작업자의 작업 주시 영역은 작업자의 정방향을 중심으로 양의 방향 및 음의방향으로 90° 이내, 바람직하게는 60° 이내일 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 건설 기계의 조작 안전성 향상방법은, 작업자의 주시 영역을 판단하여 주시방향 판별 신호를 발생시키는 단계와; 상부 선회체(1)의 선회신호 방향정보 및 하부 주행체(5)의 주행신호 방향정보를 감지하는 단계와; 상기 작업자 주시방향과 상기 상부 선회체(1)의 선회신호 방향정보 또는 상기 하부 주행체(5)의 주행신호 방향정보 또는 작업기(2, 3, 4)의 방향을 비교하는 단계와; 상기 비교결과에 따라 상부 선회체(1)의 선회방향과 상기 하부 주행체(5)의 주행방향과 상기 작업기의 조작을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 작업자 주시방향과 다른 방향에서의 상부 선회체(1)의 선회 또는 상기 하부 주행체(5)의 주행 또는 상기 작업기(2, 3, 4)의 조작 동작을 제한하는 것이 바람직하다.

본 발명의 장치 및 방법을 적용하면 굴삭기의 작업자가 작업영역을 주시하고 있는 경우에만 정상적인 운전이 가능하다. 이에 따라 작업자가 작업하고자 하는 영역 외에 사각지대방향으로 굴삭기를 조작하게 되더라고 동작을 금지하기 때문에 굴삭기의 작업 범위 내 사각지대에 외부 작업자나 물체가 존재하는 경우 작업자가 굴삭기를 사각지대 방향으로 오동작하여 일어날 수 있는 사고를 미연에 방지하는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

기본적으로 본 발명에 따른 건설 기계의 조작 안전성 향상 장치는 상부 선회체(1)와 이 상부 선회체(1)를 선회 조작하는 조이스틱(LL)과, 주행이 가능한 하부 주행체(5)와, 이 하부 주행체(5)의 전/후진 주행을 조작하는 주행 레버(TL)와, 굴착 및 기타 작업을 할 수 있는 작업기(2, 3, 4)와, 이 작업기(2, 3, 4)를 조작하는 조이스틱(RL)을 구비한 건설 기계에 적용되는 것이다.

여기서 본 발명에 따른 장치는 도 7 및 도 8에 도시된 것과 같이 상기 상부 선회체(1) 내에 위치한 작업자의 작업 주시 영역을 판단하여 주시 방향 판별 신호를 발생시키는 영상 처리 장치(100)와; 상기 주시 방향 판별 신호로부터 상기 작업자의 작업 주시 영역 이외로 상기 상부 선회체(1)가 선회하거나 상기 하부 주행체(5)가 전/후진하는 것을 방지하도록 제어 신호를 출력하는 제어 장치(200);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서 작업자의 작업 주시 영역은 작업자의 정방향을 중심으로 양음 방향으로 소정 각도 이내의 영역을 의미한다. 예컨대, 작업자의 작업 주시 영역은 작업자의 정방향을 중심으로 양의 방향 및 음의방향으로 90° 이내일 수 있고, 바람직하게는 작업자의 정방향을 중심으로 양의 방향 및 음의방향으로 60° 이내일 수 있다.

제1 실시예 - 유압 제어

우선 본 발명의 제1 실시예를 도 2, 도 3, 도 4, 도 6, 도 7 및 도 10을 참조로 설명하기로 한다. 제1 실시예는 도 2와 같이 유압 콘트롤 밸브(CV)가 적용되는 경우이다.

도 3은 일반적인 굴삭기의 외형도이고, 도 4는 본 발명에 따라 굴삭기 캐빈내에 작업 주시 영역 검출 장치가 장착된 모습을 도시한 도면이며, 도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 순서도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면 굴삭기의 상부 선회체(캐빈, 1) 내에는 복수개의 작업 주시 영역 검출 장치(C1, C2, C3, C4, C5) 즉, 카메라가 장착되어 있다.

작업 주시 영역 검출 장치(C1, C2, C3, C4, C5)는 카메라, 적외선 센서 또는 초음파 센서 등 다양한 수단을 채용할 수 있다.

도시된 것과 같이, 작업 주시 영역 검출 장치(C1, C2, C3, C4, C5)는 각각 설치된 위치에서 작업자의 얼굴영상을 입력 받아 현재 작업자가 어느 방향을 보고 있는지 판단하기 위한 수단이다.

예를 들면 C1, C2, C3에만 작업자가 주시하고 있는 것으로 인식이 되면 작업자가 정면으로 바라보고 있는 것으로 판단을 하고, C1, C2에만 인식이 되면 작업자는 좌측, C1, C3에만 인식이 되면 작업자는 우측, C2, C4에만 인식이 되면 작업자는 얼굴을 90도 돌려서 좌측, C3, C5에만 인식이 되면 작업자는 얼굴을 90도 돌려서 우측, C4에만 인식이 되면 좌측 후미, C5에만 인식이 되면 우측 후미, C4, C5에 인식이 되면 작업자는 작업을 하지 않고 뒤로 돌아서는 있는 것으로 판단을 한다.

또한 C1 내지 C5 어느 곳에서도 작업자 얼굴 인식이 안되는 경우에는 작업자가 운전석을 이탈 했거나 작업자가 얼굴을 숙이고 다른 일을 한다고 판단한다.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 굴삭기의 조작 밸브 구성도이고, 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 영상처리장치 및 제어장치의 입출력 신호를 도시한 블록도이다.

우선, 도 6의 유압 회로도를 도 5의 종래 유압 회로도와 비교할 때 명확한 차이점은 본 발명의 제1 실시예에서는 솔레노이드 밸브(310, 320, 330, 340, 350, 360);를 추가로 설치함으로써 주행 레버(TL) 및 조이스틱(LL, RL)에 공급되는 파일럿 유량과 출력되는 파일럿 유량을 차단할 수 있도록 한 것이다.

즉, 도 7에 도시된 것과 같이 영상 처리 장치(100)는 복수개의 카메라(C1, C2, C3, C4, C5)로부터 각 설치 지점별 작업자의 주시 여부를 체크한 후 이를 기초로 주시 방향 판별 신호를 제어 장치(200)에 전달한다. 이때, 제어장치(200)는 상부 회전체(1)의 회전각도 입력 받는 것이 바람직하다.

그리고 제어장치(200)는 영상처리장치(100)로부터 전달받은 주시방향 판별 신호를 기초로 하여 작업자의 작업 주시 영역 이외로 상부 선회체(1)가 선회하거나 하부 주행체(5)가 전/후진하는 것을 방지하도록 제어 신호(S1, S2, S3, S4, S5, S6)을 출력한다.

또한, 도 7에 도시된 것과 같이, 본 실시예에서의 제어신호의 종류는 파일럿 컷 오프 신호(S1), 작업 조작 금지 신호(S2), 좌선회 금지 신호(S3), 우선회 금지 신호(S4), 전진 금지 신호(S5), 후진 금지 신호(S6)로 구성되며 제어 신호의 종류는 이에 한정되는 것이 아니다.

이상의 구성에 따라 본 발명의 제1 실시예에 따른 조작 안전성 향상 장치가 작동하는 과정을 도 10의 흐름도를 참조로 설명한다.

굴삭기의 제어장치에 전원이 투입되면 타이머 1이 작동되고(S 10), 카메라(C1~C5)는 각 위치에서 찍은 영상을 처리한다(S 20).

그리고, 제어장치(200)는 카메라(C1~C5)의 영상을 검출하여 작업자가 주시하는 영역을 도출하는 동시에(S 30), 상부 회전체(1)와 하부체(5) 사이의 선회각을 검출한다(S 40).

만약, 모든 카메라(C1~C5)에 작업자의 얼굴이 검출이 되지 않거나(S 60), C4와 C5에 모두 인식이 되는 경우(S 70)에는 작업자가 운전석을 이탈 했거나 굴삭기 조작에 대한 의지가 없는 것으로 판단을 한다.

즉, 타이머 1을 가동시켜 타이머 1이 2초를 초과하면(S 70), 파일럿 컷 오프 플래그(Pilot Cut Off Flag)가 1인지 여부를 판단한다(S 90).

판단결과 파일럿 컷 오프 플래그가 1이 아니면, 파일럿 컷오프(Pilot Cut Off) 신호를 하이(High)로 출력하고(S 100), 파일럿 컷 오프 플래그(Pilot Cut Off Flag)를 1로 설정한 후(S 110), 계기판에 파일럿 컷오프 상태임을 표시한다(S 120).

판단결과, 파일럿 컷 오프 플래그가 1이 아니면 S 100 및 S 110 단계를 생략하고 곧바로 계기판에 파일럿 컷오프 상태임을 표시한다(S 120).

한편, 도 6을 참조하면, 파일럿 컷 오프 신호가 하이(High)로 출력이 되는 경우, 파일럿 전기적 스위치(PSW)가 open 되어 파일럿 컷 오프 솔레노이드 밸브(310)를 움직여 파일럿 펌프(PP)에서 토출되는 유량이 탱크로 리턴 되도록 함으로써 좌우조이스틱(LL, RL) 또는 주행 레버(TL)를 움직여도 굴삭기가 동작되지 않게 된다.

다시, 도 10의 S 50, S 60 및 S 130 단계를 참조하면, 카메라 C1~C5에 작업자의 얼굴이 인식되었지만, C4와 C5 동시에 인식이 되지는 않은 상태이면, 작업자가 조작을 하려는 의지가 있는 것으로 판단하고, 계기판에 Pilot Cut Off 상태를 해제할 것인지를 문의하는 화면이 표시되게 된다(S 140).

이때 작업자가 확인버튼을 누르지 않으면 작업할 의지가 없는 판단하여 Pilot Cut Off 상태를 유지하는 시퀀스(S 120 단계 이후)로 돌아간다.

그러나, 만일 S 140 단계에서 작업자가 파일럿 컷 오프 상태 해제 확인 버튼을 누르면 작업할 의지가 있는 것으로 판정하여 타이머 1을 클리어하고, 파일럿 컷오프 플래그를 0으로 리셋하며, 파일럿 컷 오프 신호를 Low로 출력하여 파일럿 압 력이 조이스틱(LL, RL)에 정상적으로 공급되도록 한다(S 150).

파일럿 압력이 조이스틱(LL, RL)에 정상적으로 공급되면, 그 다음으로는 각 카메라(C1~C5) 별로 작업자가 인식된 카메라가 무엇인지 케이스별로 분류하고(S 160), 각 케이스에 상응하는 제어 신호를 출력한다(S 170~ S 220).

먼저, 카메라 C1, C2, C3에 작업자의 얼굴이 인식되면 제어장치(200)는 작업자자 정상적인 작업위치에 있는 것으로 판단하고 모든 작업기기 동작되도록 한다(S 170).

한편, C1과 C2에만 인식이 되면 작업자가 좌측 전방을 보는 것으로 판단하여 우회전 금지 신호(S4, 도 7 참조)를 출력하여 작업자가 좌측 조이스틱(LL)을 우측으로 당겨도 스윙 조이스틱을 통해 출력되는 파일럿 유량이 탱크로 리턴 되도록 함으로써 우회전이 되지 않도록 한다(S 180).

반대로 C1과 C3에만 인식이 되면 작업자가 우측 전방을 보는 것으로 판단하여 좌회전 금지 신호(S3, 도 7 참조)를 출력하여 작업자가 좌측 조이스틱(LL)을 좌측으로 밀어도 스윙 조이스틱을 통해 출력되는 Pilot 유량이 탱크로 리턴 되도록 함으로써 좌회전이 되지 않도록 한다(S 190).

C2 와 C4에만 인식이 되면 작업자가 좌측으로 얼굴을 완전히 돌렸다고 판단을 하여 우회전 금지 신호(S4, 도 7 참조)와 작업조작 금지신호(S2, 도 7 참조)를 출력하여 우회전과 붐(4), 암(3) 및 버켓(2)의 동작을 제한한다(S 200).

그리고, 이때 상부 회전체(1)가 3의 위치에 있으면(S 230), 전진 금지 신호(S5, 도 7 참조)를 출력하고(S 250), 상부 회전체(1)가 4의 위치에 있으면 후진 금지 신호(S6, 도 7 참조)를 출력하며(S 260), 그 외의 경우에는 전/후진을 모두 금지하도록 신호(S5, S6 도 7 참조)를 출력한다(S 270).

반대로 C3과 C5에만 인식이 되면 작업자가 우측으로 얼굴을 완전히 돌렸다고 판단을 하여 좌회전 금지 신호(S3)와 작업조작 금지신호(S2)를 출력하여 좌회전과 붐(4), 암(3) 및 버켓(2)의 동작을 제한한다(S 210).

그리고, 이때 상부 회전체(1)가 3의 위치에 있으면 후진 금지 신호(S6,)를 출력하고(S 300), 상부 회전체(1)가 4의 위치에 있으면 전진 금지 신호(S5)를 출력하며(S 310), 그 외의 경우에는 전/후진을 모두 금지하도록 신호(S5, S6)를 출력한다(S 320).

마지막으로 C4 또는 C5에만 인식이 될 경우에는 작업자가 후면을 보고 있다고 판단하여 좌/우 선회금지 신호(S3, S4)와 작업 조작 금지 신호(S2)를 출력하는 상태에서(S 220), 상부 회전체(1)의 위치가 1인 경우에는 전진금지 신호(S5)를 출력하며(S 350), 반대로 상부 회전체(1)의 위치가 2인 경우에는 후진 금지신호(S6)를 출력하고(S 360), 상부 회전체(1)의 위치가 1또는 2의 위치가 아닌 경우에는 전/후진 금지 신호(S5, S6)를 모두 출력한다.

제2 실시예 - 전자식 제어

다음으로 본 발명의 제2 실시예를 도 8, 도 9 및 도 11을 참조로 설명한다. 제2 실시예는, 도 2 및 도 5에 도시된 기존의 수동식 유압 조이스틱과 컨트롤 밸브 를 사용하였던 제1 실시예와 달리, 도 8 및 도 9와 같이 전자식 콘트롤 밸브(ECV) 및 전자 비례 밸브(EPV)가 적용되는 점이 상이하다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 조이스틱과 제어장치의 연결 및 입출력 신호도이고, 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자 컨트롤 밸브의 간략화 된 구성도이며, 도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 순서도이다.

우선, 도 8 및 도 9에 도시된 것과 같이 제2 실시예에 따르면, 영상 처리 장치(100)는 복수개의 카메라(C1, C2, C3, C4, C5)로부터 각 설치 지점별 작업자의 주시 여부를 체크한 후 이를 기초로 주시 방향 판별 신호를 제어 장치(200)에 전달하고, 제어장치(200)는 영상처리장치(100)로부터 전달받은 주시방향 판별 신호를 기초로 하여 작업자의 작업 주시 영역 이외로 상부 선회체(1)가 선회하거나 하부 주행체(5)가 전/후진하는 것을 방지하도록 제어 신호(E_PA1,E_PB1; E_PA3,E_PB3; E_PA5,E_PB5; E_PA6,E_PB6; E_PA7,E_PB7; E_PA8,E_PB8)을 출력하며, 이러한 기본적 구성은 제1 실시예와 동일하다.

제2 실시예가 제1 실시예와 상이한 점은 전자 조이스틱(LL, RL)과 전자 주행 레버(TL)를 사용하고, 제어장치(200)에서 출력되는 신호(E_PA1,E_PB1; E_PA3,E_PB3; E_PA5,E_PB5; E_PA6,E_PB6; E_PA7,E_PB7; E_PA8,E_PB8)가 전기 신호라는 점이다.

즉, 작업자가 전자 조이스틱(LL, RL)을 조작할 때에는 조이스틱(LL, RL)의 조작신호를 전기전인 신호로 제어장치(200)에서 받아들이고, 프로그래밍된 제어시퀀스에 따라 제어장치(200)에서 전자 컨트롤 밸브(ECV)의 스풀이 움직이도록 제어 신호(E_PA1,E_PB1; E_PA3,E_PB3; E_PA5,E_PB5; E_PA6,E_PB6; E_PA7,E_PB7; E_PA8,E_PB8)를 발생시킴으로써 각각의 전자비례밸브(EPV)를 구동하도록 되어있다.

이상의 구성에 따라 본 발명의 제2 실시예가 작동하는 과정을 도 11의 흐름도를 참조로 설명한다.

이하의 설명에서는 전자비례 밸브의 동작 방법이나, 도 10에 도시된 제1 실시예와 실질적으로 동일한 내용에 대해서는 구체적인 설명을 생략하고, 제 1 실시예와 상이한 부분을 중심으로 설명하기로 한다.

도 11을 참조하면 명확히 확인되듯이, 도 11의 제2 실시예에서 S 10 내지 S 160 단계까지의 과정은, S 41의 전자 조이스틱(LL, RL) 및 주행 레버(TL)의 신호 검출단계를 제외하고는 도 10의 제1 실시예와 실질적으로 동일하다.

대신, S 170 내지 S 220 단계 이하에서의 각 케이스별 제어 신호의 출력 방식만이 상이하다.

즉, 제1 실시예에서는 솔레노이드밸브(310, 320, 330, 340, 350, 360 ,도 6 참조)에 의해 컨트롤 밸브(CV)에 유입되는 각각의 동작에 대한 파일럿 유량을 차단하는 방식이었지만, 제 2 실시예에서는 제어장치(200)가 전자 컨트롤 밸브(ECV)를 전자비례밸브(EPV)로 직접 제어할 수 있기 때문에 파일럿 유량을 차단하는 동작은 수행하지 않는다. 그 대신, 제2 실시예에서는 제어장치(200)로 입력되는 조작기의 신호(버켓 신호, 붐 신호, 좌/우측 주행신호, 암 신호, 스윙 신호, 도 8 참조)를 선택적으로 무시함으로써 굴삭기의 동작을 제한하는 것이다.

예컨대, 즉 C2 와 C4에만 인식이 된 S 200 단계의 경우에 대해 설명을 하기 로 한다.

C2 와 C4에만 인식이 되면 작업자가 좌측으로 얼굴을 완전히 돌렸다고 판단을 하여 우회전 입력 신호와 붐, 암 및 버켓 입력 신호는 처리하지 않게 되어 굴삭기의 동작이 좌선회만 가능하도록 제한한다(S 200).

이때 상부 회전체(1)가 3의 위치에 있으면 주행레버(TL)의 전진 방향 신호를 무시하여 후진만 가능하도록 하고(S 300), 상부 회전체(1)가 4의 위치에 있으면(S 290) 후진 방향 신호를 무시하여 전진만 가능하도록 한다(S 310). 그리고 그 외의 경우에는 전/후진 입력신호를 모두 무시하여 주행이 되지 않도록 하는 것이다(S 320).

즉, 제 2 실시예는 제 1 실시예와 동일한 처리를 하는 데 단지 동작 금지 신호를 출력하여 파일럿 유압의 공급을 차단하는 대신에 입력되는 조작기의 신호를 무시하여 굴삭기의 동작을 제한하는 것이다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였지만, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

도 1은 굴삭기의 캐빈 내부를 도시한 도면.

도 2는 종래 굴삭기의 간략화 된 유압식 컨트롤 밸브 구성도.

도 3은 일반적인 굴삭기의 외형도.

도 4는 본 발명에 따라 굴삭기 캐빈내에 작업 주시 영역 검출 장치가 장착된 모습을 도시한 도면.

도 5는 종래 굴삭기의 조작 밸브의 구성도.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 굴삭기의 조작 밸브 구성도.

도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 영상처리장치 및 제어장치의 입출력 신호를 도시한 블록도.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 조이스틱과 제어장치의 연결 및 입출력 신호도.

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자 컨트롤 밸브의 간략화 된 구성도.

도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 순서도

도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 순서도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

LL, RL: 좌우측조작레버(조이스틱) TL: 주행레버

P: 계기판 CV: 콘트롤밸브

LV, RV: 좌우측조이스틱밸브 TV: 페달밸브

PL: 파일럿 컷 오프 레버 PP: 파일럿 펌프

1: 상부 선회체(캐빈) 2: 버켓

3: 암 4: 붐

5: 하부 주행체 100: 영상처리장치

200: 제어장치

310, 320, 330, 340, 350, 360: 솔레노이드밸브

S1: 파일럿 컷 오프 신호 S2: 작업 조작 금지 신호

S3: 좌선회 금지 신호 S4: 우선회 금지 신호

S5: 전진 금지 신호 S6: 후진 금지 신호

EPV: 전자 비례 밸브 ECV: 전자 콘트롤 밸브

C1, C2, C3, C4, C5, C6: 작업 주시 영역 검출 장치

Claims (9)

1. 상부 선회체(1)와 이 상부 선회체(1)를 선회 조작하는 조이스틱(LL)과, 주행이 가능한 하부 주행체(5)와, 이 하부 주행체(5)의 전/후진 주행을 조작하는 주행 레버(TL)와, 굴착 및 기타 작업을 할 수 있는 작업기(2, 3, 4)와, 이 작업기(2, 3, 4)를 조작하는 조이스틱(RL)을 구비한 건설 기계에 있어서,

   상기 상부 선회체(1) 내에 위치한 작업자의 작업 주시 영역을 판단하여 주시 방향 판별 신호를 발생시키는 영상 처리 장치(100)와;

   상기 주시 방향 판별 신호로부터 상기 작업자의 작업 주시 영역 이외로 상기 상부 선회체(1)가 선회하거나 상기 하부 주행체(5)가 전/후진하거나 또는 상기 작업기(2, 3, 4)를 조작하는 것을 방지하도록 제어 신호를 출력하는 제어 장치(200);

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 조작 안전성 향상 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 영상 처리 장치(100)는 상기 상부 선회체(1) 내의 복수개의 지점에설치되어 각 설치 지점에 대한 상기 작업자의 작업 주시 여부를 판단하기 위한 복수개의 작업 주시 영역 검출 장치(C1, C2, C3, C4, C5)를 포함하고,

   상기 제어 장치(200)는 상기 각 작업 주시 영역 검출 장치(C1, C2, C3, C4, C5)에 의해 판단된 각 설치 지점에서의 상기 작업자의 작업 주시 여부 결과를 조합하여 제어 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 조작 안전성 향상 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 상부 선회체(1), 하부 주행체(5), 및 작업기(2, 3, 4)의 동작은 상기 주행 레버(TL) 및 상기 조이스틱(LL, RL)에서 출력되는 파일럿 유량에 의해 작동하는 유압식 콘트롤 밸브(CV)에 의해 수행되고,

   상기 주행 레버(TL) 및 상기 조이스틱(LL, RL)에 공급되는 파일럿 유량과 출력되는 파일럿 유량을 차단할 수 있는 솔레노이드 밸브(310, 320, 330, 340, 350, 360);를 더 포함하여,

   상기 제어 장치(200)는 상기 각 솔레노이드 밸브(310, 320, 330, 340, 350, 360)에 대한 파일럿 유량을 차단하기 위한 제어신호를 선택적으로 출력함으로써 제어 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 조작 안전성 향상 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 상부 선회체(1), 하부 주행체(5), 및 작업기(2, 3, 4)의 동작은 상기 주행 레버(TL) 및 상기 조이스틱(LL, RL)에서 출력되는 전기 신호를 상기 제어 장치(200)에서 받아들여 전자 비례 밸브(EPV)를 제어함으로써 전자 콘트롤 밸브(ECV)에 의해 수행되고,

   상기 제어 장치(200)는 상기 주행 레버(TL) 및 상기 조이스틱(LL, RL)로부터 출력되는 전기 신호를 선택적으로 무시하여 처리 하지 않도록 함으로써 제어 동작 을 수행하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 조작 안전성 향상 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 작업 주시 영역 검출 장치(C1, C2, C3, C4, C5)는 카메라, 적외선 센서 또는 초음파 센서 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 건설 기계의 조작 안전성 향상 장치.
6. 제1항에 있어서,

   작업자의 작업 주시 영역은 작업자의 정방향을 중심으로 양의 방향 및 음의방향으로 90° 이내인 것을 특징으로 하는 건설 기계의 조작 안전성 향상 장치.
7. 제1항에 있어서,

   작업자의 작업 주시 영역은 작업자의 정방향을 중심으로 양의 방향 및 음의방향으로 60° 이내인 것을 특징으로 하는 건설 기계의 조작 안전성 향상 장치.
8. 작업자의 주시 영역을 판단하여 주시방향 판별 신호를 발생시키는 단계;

   상부 선회체(1)의 선회신호 방향정보 및 하부 주행체(5)의 주행신호 방향정보를 감지하는 단계;

   상기 작업자 주시방향과 상기 상부 선회체(1)의 선회신호 방향정보 또는 상기 하부 주행체(5)의 주행신호 방향정보 또는 작업기(2, 3, 4)의 방향을 비교하는 단계;

   상기 비교결과에 따라 상부 선회체(1)의 선회방향과 상기 하부 주행체(5)의 주행방향과 상기 작업기의 조작을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 조작 안전성 향상방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 작업자 주시방향과 다른 방향에서의 상부 선회체(1)의 선회 또는 상기 하부 주행체(5)의 주행 또는 상기 작업기(2, 3, 4)의 조작 동작을 제한하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 조작 안전성 향상방법.

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