KR20110073637A

KR20110073637A - 건설기계의 선회 감지 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20110073637A
Application number: KR1020090130332A
Authority: KR
Inventors: 윤홍철
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2011-06-30

Abstract

본 발명은 건설기계의 선회 감지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 굴삭기의 선회 동작 시 선회 경로에 위치한 물체를 감지하여 작업자에게 경고하는 동시에 굴삭기의 선회 동작을 제어할 수 있는 건설기계의 선회 감지 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 건설기계와 주변 물체 간의 거리를 감지하고, 감지된 거리가 소정의 감지 거리 내에 있는 경우 부저음을 발생시키는 동시에 전자 비례 감압(EPPR) 밸브의 출력제어 선도를 변경하여, 변경된 전자 비례 감압 밸브의 출력제어 선도에 따라 선회 부하를 동작시킨다. 이에 따라 작업자는 굴삭기의 주변에 물체가 있다는 것을 부저음을 통해 인지하는 동시에 굴삭기의 선회 동작이 자동으로 느려지기 때문에, 굴삭기의 선회 동작 시 굴삭기와 주변 물체 간의 충돌 가능성이 현저히 낮아진다.

굴삭기, 선회, 감지, EPPR, 출력제어 선도

Description

건설기계의 선회 감지 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING SWING OF CONSTRUCTION MACHINE}

본 발명은 건설기계의 선회 감지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 굴삭기의 선회 동작 시 선회 경로에 위치한 물체를 감지하여 작업자에게 경고하는 동시에 굴삭기의 선회 동작을 제어할 수 있는 건설기계의 선회 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.

굴삭기는 토목, 건축, 건설 현장에서 땅을 파는 굴삭작업, 토사를 운반하는 적재작업, 건물을 해체하는 파쇄작업, 지면을 정리하는 정지작업 등의 작업을 행하는 건설기계로서 장비의 이동 역할을 하는 주행체, 주행체에 탑재되어 360도 회전하는 상부 선회체, 붐·암·버킷으로 이루어진 전부 장치로 구성되어 있다.

굴삭기는 주행체의 주행방식에 따라 무한궤도식 크롤러 굴삭기와 타이어식 휠 굴삭기로 구분된다. 크롤러 굴삭기는 휠 굴삭기에 비해 작업이 안정적이며 작업 생산성이 높기 때문에 장비 중량 1톤 부터 100톤 이상의 초대형에 이르기까지 각 작업 현장에 폭 넓게 사용되며, 휠 굴삭기는 크롤러 굴삭기에 비해 타이어 지지 방식으로 인해 작업시 안정성은 떨어지나, 도로 주행이 가능하여 운반 트레일러 없이 작업장 이동이 가능하고 작업과 이동을 빈번하게 요구하는 작업 현장에 주로 사용된다.

작업자가 굴삭기의 선회 동작을 하면서 작업을 하다 보면, 작업자가 감지하지 못하는 사각 지대가 발생할 수 있다. 만약 사각 지대에 물체나 사람이 있을 때, 작업자가 이를 감지하지 못한 상태로 선회 동작을 하게 되면, 전부장치가 물체나 사람과 충돌하여 기물이 파손되거나 인명 피해가 발생할 수 있는 위험성이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 굴삭기의 선회 동작 시 선회 경로에 위치한 물체를 감지하여 작업자에게 경고하는 동시에 굴삭기의 선회 동작을 제어함으로써 기물 파손이나 인명 피해를 예방할 수 있는 건설기계의 선회 감지 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

이를 위하여, 본 발명의 제1 측면에 따르면, 본 발명에 의한 건설기계의 선회 감지 장치는, 전기신호를 입력 받아 입력된 전기신호에 대응하는 파일롯 압력을 생성하는 전자 비례 감압(EPPR) 밸브와, 상기 파일롯 압력에 따라 사판 각을 조절하는 레귤레이터와, 상기 사판 각에 따른 유량을 선회 부하로 토출시키는 유압 펌프와, 상기 건설기계의 선회 동작을 지령하는 조이스틱과, 상기 건설기계와 주변 물체 간의 거리를 감지하는 거리 감지 센서와, 상기 감지된 거리가 소정의 감지 거리 내에 있는 경우 상기 전자 비례 감압(EPPR) 밸브의 출력제어 선도를 변경하는 제어부와, 상기 감지된 거리에 따른 부저음을 출력하는 부저를 포함한다.

본 발명의 제2 측면에 따르면, 본 발명에 의한 건설기계의 선회 감지 방법은, 상기 건설기계와 주변 물체 간의 거리를 감지하는 단계와, 상기 감지된 거리가 소정의 감지 거리 내에 있는 경우 전자 비례 감압(EPPR) 밸브의 출력제어 선도를 변경하는 단계와, 상기 변경된 전자 비례 감압 밸브의 출력제어 선도에 근거하여 선회 부하가 동작하는 단계와, 상기 건설기계가 주변 물체에서 멀어지는지 감지하는 단계와, 상기 건설기계가 주변 물체에서 멀어지는 경우 상기 전자 비례 감압 밸브의 출력제어 선도를 원상 복귀시키는 단계를 포함한다.

상기와 같이, 본 발명은 굴삭기의 선회 동작 시 주변의 물체가 감지되면 작업자에게 경고하는 동시에 선회 동작을 자동으로 제어하기 때문에, 작업자가 사각지대의 물체나 사람을 인지하지 못하더라도 물체나 사람과의 충돌을 방지하여 기물 파손이나 인명 피해를 예방할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 첨부하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 구성 및 그에 따른 작용 효과는 이하의 상세한 설명을 통해 명확하게 이해될 것이다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 공지된 구성요소에 대해서는 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 구체적인 설명은 생략하기로 함에 유의한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 선회 감지 장치의 구성을 개략으 로 나타낸 것이다.

도 1을 참조하면, 굴삭기의 선회 감지 장치는, 제어부(30)로부터 전기신호를 입력 받아 입력된 전기신호에 대응하는 파일롯 압력을 생성하는 전자 비례 감압(Electronic Proportional Pressure Reduce: EPPR) 밸브(10), 전자 비례 감압 밸브(10)에서 생성된 파일롯 압력에 따라 사판(14)의 위치를 이동시켜 사판 각을 조절하는 레귤레이터(12), 엔진(24)으로부터 구동력을 받아 사판 각에 따른 유량을 메인 컨트롤 밸브(MCV)(26)로 토출시키는 유압 펌프(16), 굴삭기의 선회 동작을 지령하는 조이스틱(18), 굴삭기와 주변 물체 간의 거리를 감지하는 거리 감지 센서(20), 감지된 거리에 따른 부저음을 출력하는 부저(21), 선회 동작 및 정지를 선택하기 위한 기능 선택 스위치(22), 메인 컨트롤 밸브(26)의 개폐도에 따른 유량이 유입되어 선회 동작을 수행하는 선회 부하(28), 거리 감지 센서(20)에서 감지된 거리에 근거하여 굴삭기의 선회 동작을 제어하는 제어부(30) 등을 포함한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 선회 감지 방법의 순서도를 나타낸 것이다.

도 2를 참조하면, 우선 거리 감지 센서(20)를 이용하여 주변의 물체를 검출한다(S10). 거리 감지 센서(20)의 성능에 따라 물체의 검출이 가능한 거리가 다르나, 예를 들어 굴삭기로부터 3m 이내의 물체가 검출될 수 있다. 거리 감지 센서(20)는 초음파 센서 등을 사용할 수 있다.

거리 감지 센서(20)에서 측정된 값은 제어부(30)로 입력된다. 제어부(30)는 거리 감지 센서(20)에서 측정된 값으로부터 굴삭기와 주변 물체 간의 거리를 계산 한다(S12).

계산된 감지거리가 1차 감지거리 범위(예를 들어, 1.5m~2m)에 있는 경우, 제어부(30)는 부저(21)를 구동시키고 부저(21)는 1차 부저음을 출력하여 작업자에게 경고한다(S14). 여기서, 1차 부저음은 제1 주기마다 출력되는 기계음이 될 수 있다(예를 들면, '뚜~~뚜~~뚜').

계산된 감지거리가 2차 감지거리 범위(예를 들어, 1m~1.5m)에 있는 경우, 제어부(30)는 부저(21)를 구동시키고 부저(21)는 2차 부저음을 출력하여 작업자에게 경고한다(S16). 여기서, 2차 부저음은 제1 주기보다 작은 제2 주기마다 출력되는 기계음이 될 수 있다(예를 들면, '뚜~뚜~뚜').

계산된 감지거리가 3차 감지거리 범위(예를 들어, 1m 이내)에 있는 경우, 제어부(30)는 부저(21)를 구동시키고 부저(21)는 3차 부저음을 출력하여 작업자에게 경고한다(S18). 여기서, 3차 부저음은 제2 주기보다 작은 제3 주기마다 출력되는 기계음이 될 수 있다(예를 들면, '뚜뚜뚜').

굴삭기로부터 3차 감지거리 범위 내에 물체가 위치하면, 3차 부저음을 출력하는 동시에, 제어부(30)는 기존에 설정되어 있는 전자 비례 감압 밸브(10)의 출력제어 선도를 변경한다(S20).

도 3은 전자 비례 감압 밸브의 출력제어 선도를 나타낸 것이다.

도 3을 참조하면, (a)는 기존에 설정되어 있는 전자 비례 감압 밸브(10)의 출력제어 선도이다. 출력제어 선도를 보면, 조이스틱(18)의 조작에 의한 압력 센서 값이 증가함에 따라 유량 펌프(16)의 토출 유량이 증가함을 알 수 있다.

(b)는 본 발명의 실시예에 따라 변경된 전자 비례 감압 밸브(10)의 출력제어 선도이다. 변경된 출력제어 선도를 보면, 압력 센서값에 비례하여 토출 유량이 증가한다는 점에서 (a)의 출력제어 선도와 유사하나, (a)의 출력제어 선도와 비교할 때, 압력 센서값에 대응하는 토출 유량이 감소되어 있음을 알 수 있다.

도 4는 감지거리에 따른 최대 토출 유량을 나타낸 그래프이다.

도 4의 그래프는 도 3의 (b)와 유사하나, X축은 굴삭기와 물체 간의 거리를 나타내고, Y축은 유압 펌프(16)의 최대 토출 유량을 나타낸다. 도 4의 그래프는 본 발명의 실시예에 따라 3차 감지거리 범위에서의 감지거리에 따른 유압 펌프(16)의 최대 토출 유량을 나타낸 것이다. 도 4의 그래프를 보면, 3차 감지거리 범위 내에서 굴삭기와 물체 간의 거리가 감소함에 따라서 최대 토출 유량도 감소함을 알 수 있다.

상기 단계(S20)에서 전자 비례 감압 밸브(10)의 출력제어 선도가 변경되면, 굴삭기는 변경된 출력제어 선도에 근거하여 선회 동작을 수행한다(S22). 즉, 굴삭기로부터 3차 감지거리 내에 물체가 있으면, 도 4의 그래프에 따라 해당 감지거리에 대응하는 최대 토출 유량이 상한으로 결정되고, 도 3의 (b)의 출력제어 선도에 따라 압력 센서값에 대응하는 유량이 유압 펌프(16)에서 토출되어 굴삭기의 선회 부하(28)로 유입된다. 이와 같이 변경된 출력제어 선도에 의하면 토출 유량이 감소하여 굴삭기의 선회 동작이 느려지게 된다.

작업자는 굴삭기의 주변에 물체가 있다는 것을 부저음을 통해 인지하는 동시에 굴삭기의 선회 동작이 자동으로 느려지기 때문에 굴삭기와 주변 물체 간의 충돌 가능성이 현저히 낮아진다.

3차 감지거리 내에서 조이스틱(18)을 조작하지 않아 조이스틱(18)에 의한 압력 센서값이 검출되지 않는 동안에도 유압 펌프(16)는 최소 출력 상태를 유지한다. 이 경우 선회부하(28)가 필요로 하는 최소 유량이 충족되지 않기 때문에 굴삭기의 선회동작이 정지된다. 즉, 유압 펌프(16)의 최소 출력은 상기 선회부하(28)의 구동을 위한 최소 유량보다 작은 크기로 설정되어야 하는 것이다. 한편, 유압 펌프(16)의 최소 유량이 계속 토출되는 이유는 대기상태에서 굴삭기를 동작시킬 때 초기 지연을 방지하고 응답속도를 증대시키기 위함이다.

변경된 출력제어 선도에 근거하여 굴삭기의 선회 동작이 수행된 후, 제어부(30)는 굴삭기가 물체로부터 멀어지는지를 판단한다(S24). 작업자는 굴삭기의 선회 동작에 의해 주변 물체와의 충돌 우려가 있음을 감지하게 되면, 현재 선회 동작을 역방향으로 변경하게 된다.

굴삭기가 물체로부터 멀어지는 것이 아니면 이전 변경된 출력제어 선도에 근거한 선회 동작을 계속 수행하고, 만약 굴삭기가 물체로부터 멀어지는 것으로 확인되면 출력제어 선도를 기존 상태로 원상 복귀시킨다(S26).

본 발명은 굴삭기의 선회 동작을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 선회 동작을 수행하는 모든 건설기계에 적용 가능한 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.

도 1은 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 선회 감지 장치의 개략적인 구성도.

도 2는 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 선회 감지 방법의 순서도.

도 3은 전자 비례 감압(EPPR) 밸브의 출력제어 선도.

도 4는 감지거리에 따른 최대 토출 유량을 나타낸 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

10: EPPR 밸브 12: 레귤레이터

14: 사판 16: 유압 펌프

18: 조이스틱 20: 거리 감지 센서

21: 부저 22: 기능 선택 스위치

24: 엔진 26: 메인 컨트롤 밸브(MCV)

28: 선회 부하 30: 제어부

Claims

건설기계의 선회 감지 장치에 있어서,

전기신호를 입력 받아 입력된 전기신호에 대응하는 파일롯 압력을 생성하는 전자 비례 감압(EPPR) 밸브와,

상기 파일롯 압력에 따라 사판 각을 조절하는 레귤레이터와,

상기 사판 각에 따른 유량을 선회 부하로 토출시키는 유압 펌프와,

상기 건설기계의 선회 동작을 지령하는 조이스틱과,

상기 건설기계와 주변 물체 간의 거리를 감지하는 거리 감지 센서와,

상기 감지된 거리가 소정의 감지 거리 내에 있는 경우 상기 전자 비례 감압(EPPR) 밸브의 출력제어 선도를 변경하는 제어부와,

상기 감지된 거리에 따른 부저음을 출력하는 부저를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 선회 감지 장치.
제1항에 있어서,

상기 제어부는 상기 변경된 전자 비례 감압 밸브의 출력제어 선도에 근거하여, 상기 조이스틱의 조작에 의한 압력 센서값을 전기신호로 변환하고 변환된 전기신호를 상기 전자 비례 감압 밸브로 출력하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 선회 감지 장치.
건설기계의 선회 감지 방법에 있어서,

상기 건설기계와 주변 물체 간의 거리를 감지하는 단계와,

상기 감지된 거리가 소정의 감지 거리 내에 있는 경우 전자 비례 감압(EPPR) 밸브의 출력제어 선도를 변경하는 단계와,

상기 변경된 전자 비례 감압 밸브의 출력제어 선도에 근거하여 선회 부하가 동작하는 단계와,

상기 건설기계가 주변 물체에서 멀어지는지 감지하는 단계와,

상기 건설기계가 주변 물체에서 멀어지는 경우 상기 전자 비례 감압 밸브의 출력제어 선도를 원상 복귀시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 선회 감지 방법.
제3항에 있어서,

상기 감지된 거리에 따른 부저음을 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 선회 감지 방법.
제3항에 있어서,

상기 선회 부하가 동작하는 단계에서, 조이스틱의 조작에 의한 압력 센서값이 검출되지 않는 동안 유량 펌프의 토출 유량을 최소값으로 유지하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 선회 감지 방법.