KR20140061000A - 백호 로더의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 백호 로더의 제어 방법에 관한 것으로서, 백호 작업장치와 로더 작업장치를 구비하는 백호 로더의 제어 방법에 있어서, 상기 백호 작업장치 또는 상기 로더 작업장치의 위치를 센싱하는 단계; 상기 백호 작업장치 또는 상기 로더 작업장치의 움직임이 없는 경우 지속시간을 계산하는 단계; 상기 지속시간이 설정시간 이상인지 여부를 판단하는 단계; 및 엔진의 회전수를 낮추는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 백호 로더의 제어 방법은, 로더 작업장치 또는 백호 작업장치의 위치를 감지하고, 작업장치의 위치가 설정시간 이상 고정될 경우 엔진의 회전수를 낮춰서 엔진 구동에 의한 연료 소모량을 절감할 수 있다.

Description

백호 로더의 제어 방법{A control method for backhoe loader}

본 발명은 백호 로더의 제어 방법에 관한 것이다.

건설 장비란 일반적으로 건설 토목용 기계를 의미하며, 도로, 하천, 항만, 철도, 플랜트 등과 같은 공사별로 각각 그 특성에 적합한 기계구조 및 성능을 보유하게 된다. 즉 건설 장비는 산업 현장에서 이루어지는 작업의 다양성으로 인해, 굴삭장비, 적재장비, 운반장비, 하역장비, 다짐장비, 기초공사장비 등으로 구분될 수 있으며, 구체적으로는 불도저, 굴삭기, 로더, 덤프트럭, 롤러 등과 같이 상당히 많은 종류의 장비를 포함하는 개념이다.

산업 현장에서 가장 기본적으로 수행되는 작업은 굴삭이다. 산업 공사 시에는 지면을 일정 깊이로 굴착하여 각종 구조물을 설치하거나, 또는 지면에 파이프 등을 매설하는 작업이 주로 수행되는데, 이때 굴삭기가 가장 많이 활용된다.

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 주행체와 주행체에 탑재되어 360도 회전하는 상부 선회체 및 작업장치로 구성되어 있다.

반면 적재장비인 로더는 토사나 암석 등을 버켓으로 담아 트럭 등에 상차하는 장비로서, 정확하게는 굴삭기 역시 로더의 일종에 해당할 수 있다. 로더는 굴삭기와 마찬가지로 이동부의 형태에 따라 스키드 스티어 로더, 트랙 로더, 휠 로더로 나뉠 수 있다.

최근에는 굴삭기의 굴삭 작업과 로더의 상차 작업을 모두 수행할 수 있는 건설 장비가 개발되었다. 이러한 건설 장비를 백호 로더라 하며, 백호 로더는 전방에는 휠 로더의 형상을 가지며 후방에는 굴삭기가 결합된 형태의 복합 건설 장비이다.

백호 로더는 주행 시 휠 로더의 버켓이 전방에 놓이는 상태로 움직이게 되며, 필요할 시에는 작업자의 의자가 180도 회전됨에 따라, 작업자의 전방에 백호가 놓인 상태가 된다. 따라서 백호 로더는 휠 로더에 의한 적재 작업 및 백호에 의한 굴삭 작업이 가능하다. 이와 같이 두 가지의 작업을 모두 수행할 수 있는 백호 로더는 작업 효율을 향상시킬 수 있으므로 최근 각광받고 있는 건설 장비이며, 백호 로더의 각 구성이나 제어 시스템에 관해서 꾸준한 기술 개발이 진행되고 있다.

그러나 이와 같은 백호 로더의 경우, 전방에 구비되는 로더 작업장치나 후방에 구비되는 백호 작업장치가 구동되지 않을 경우에도 엔진이 일정한 회전수로 회전되기 때문에, 불필요하게 연료를 소모함에 따라 에너지를 낭비할 수 있다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 로더 작업장치 또는 백호 작업장치의 위치를 감지하여 설정시간 움직임이 없을 경우 엔진의 회전수를 낮춰 연료 소비 절감을 위한 백호 로더의 엔진 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 백호 로더의 제어 방법은, 백호 작업장치와 로더 작업장치를 구비하는 백호 로더의 제어 방법에 있어서, 상기 백호 작업장치 또는 상기 로더 작업장치의 위치를 센싱하는 단계; 상기 백호 작업장치 또는 상기 로더 작업장치의 움직임이 없는 경우 지속시간을 계산하는 단계; 상기 지속시간이 설정시간 이상인지 여부를 판단하는 단계; 및 엔진의 회전수를 낮추는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 백호 로더의 제어 방법은, 위치센서를 통해 로더 작업장치 또는 백호 작업장치의 위치를 감지하고, 작업장치의 위치가 설정시간 이상 고정될 경우 엔진의 회전수를 낮춰서 엔진 구동에 의한 연료 소모량을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백호 로더의 제어 방법에 의해 조작되는 백호 로더의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 백호 로더의 제어 방법의 순서도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백호 로더의 제어 방법에 의해 조작되는 백호 로더의 측면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 백호 로더의 제어 방법의 순서도이다.

이하에서는 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 백호 로더의 제어 방법에 의하여 조작되는 백호 로더(1)를 우선 설명하도록 한다.

백호 로더(1)는, 백호 작업장치(10), 로더 작업장치(20), 백호 작업장치 조작부(도시하지 않음), 로더 작업장치 조작부(도시하지 않음), 주행부(30), 주행 조작부(40), 엔진(50)을 포함한다.

백호 작업장치(10)는, 백호 로더(1)의 일측에 구비되고 백호 버켓(11), 디퍼(12), 백호 붐(13)으로 구성되어 있으며, 백호 붐(13)과 디퍼(12)가 유압 실린더(121,131)에 의해 회전됨으로써 백호 버켓(11)의 위치가 조절될 수 있다. 일례로, 디퍼(12)에 구비된 유압 실린더(121)의 압축 시 백호 버켓(11)은 굴삭을 위해 끝단이 전방으로 움직인 상태가 되고, 디퍼(12)의 유압 실린더(121)가 인장될 경우 백호 버켓(11)은 내측으로 회전되어 토사 등을 내부 공간에 담을 수 있는 상태가 된다.

구체적으로, 백호 붐(13)이 상승 회전되고 백호 붐(13)의 유압 실린더(131)가 압축되면 디퍼(12)의 하단이 들려진 상태가 되며, 디퍼(12)의 유압 실린더(121)가 압축되면 굴삭의 준비 상태가 된다. 이후 백호 붐(13)이 하강하면 굴삭 작업이 필요한 부분에 백호 버켓(11)이 접하게 된다. 이때 디퍼(12)의 유압 실린더(121)가 인장되면 백호 버켓(11)은 굴삭을 수행할 수 있고, 백호 붐(13)이 상승되고 백호 붐(13)의 유압 실린더(131)가 인장되면 굴삭된 토사는 백호 버켓(11)의 내부에 안정적으로 담겨져 있을 수 있다.

이와 같은 디퍼(12)와 백호 붐(13)의 세부적인 구조나 구동은, 일반적인 백호 로더에서 사용되는 디퍼와 붐의 구성을 채용할 수 있으므로, 상기 각 구성에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.

다만 백호 작업장치(10)는, 스태빌라이저(14)를 더 포함할 수 있다. 스태빌라이저(14)는 유압에 의해 상하로 움직여서 선택적으로 지면에 접촉하여 백호 작업장치(10)의 위치를 고정할 수 있다.

스태빌라이저(14)는 백호 작업장치(10)의 후방에 위치되며 좌우 양측에 각각 구비될 수 있다. 또한 스태빌라이저(14)의 하면은 지면과의 면접촉을 위해 평판 형태를 가질 수 있고, 단면이 사각형으로 형성될 수 있다.

로더 작업장치(20)는, 백호 로더(1)의 타측에 구비되고 로더 버켓(21), 로더 붐(22)으로 구성된다. 백호 작업장치(10)와 로더 작업장치(20)는 서로 정반대의 위치에 설치될 수 있다. 즉 도면을 기준으로 백호 작업장치(10)는 우측에 연결되고, 로더 작업장치(20)는 좌측에 연결된다.

이때 로더 붐(22)은 백호 작업장치(10)의 백호 붐(13)과 형상은 상이하나, 버켓(21)을 움직이는 작동 원리는 유사하다. 또한 로더 작업장치(20)의 로더 버켓(21)은 백호 버켓(11)과 마찬가지로 토사를 내부 공간에 담을 수 있도록 하는 형태를 가질 수 있으며, 다만 로더 버켓(21)의 폭은 백호 버켓(11)의 폭보다 상대적으로 클 수 있다.

로더 버켓(21)은 로더 붐(22)의 상승 또는 하강에 따라 승강하며, 구체적으로는 로더 붐(22)에 구비된 복수 개의 프레임(221)이 연계 회전됨에 따라 로더 버켓(21)이 회전되어, 토사 등의 적재물을 담거나 또는 배출할 수 있다.

백호 작업장치 조작부(도시하지 않음)는, 백호 작업장치(10)를 조작한다. 백호 작업장치(10)가 백호 버켓(11), 디퍼(12), 백호 붐(13), 스태빌라이저(14)를 포함함에 따라, 백호 작업장치 조작부는 백호 작업장치(10)의 세부 구성을 각각 조작할 수 있는 레버(도시하지 않음)를 복수 개 구비할 수 있다.

또한 백호 작업장치 조작부는, 백호 작업장치(10)의 현 상태를 알려주는 디스플레이부(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있고, 디스플레이부는 LCD 패널을 이용하거나 LED 조명을 통해 작업자에게 백호 작업장치(10)의 상태를 상세히 표시해 줄 수 있다.

로더 작업장치 조작부(도시하지 않음)는, 로더 작업장치(20)를 조작한다. 로더 작업장치(20)가 로더 버켓(21), 로더 붐(22)을 포함하므로, 로더 작업장치 조작부는 로더 버켓(21)을 조작하기 위한 레버(도시하지 않음)와 로더 붐(22)을 조작하기 위한 레버(도시하지 않음) 등을 구비할 수 있다.

또한 로더 작업장치 조작부도 백호 작업장치 조작부와 유사하게 로더 작업장치(20)의 현재 상태를 표시하여 주는 디스플레이부(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 이때 디스플레이부는 로더 작업장치(20)의 구동 여부, 로더 버켓(21)의 각도나 위치 등을 보여줄 수 있다.

주행부(30)는, 복수의 바퀴(31)를 포함한다. 본 실시예의 백호 로더(1)는 두 개의 축과 4개의 바퀴(31)를 갖는 주행부(30)를 통해 이동할 수 있고, 다만 축에 의해 연결되는 두 쌍의 바퀴(31) 중에서, 백호 작업장치(10)에 근접 배치되는 한 쌍의 바퀴(31)는 로더 작업장치(20)에 근접 배치되는 다른 한 쌍의 바퀴(31)보다 상대적으로 클 수 있다.

이와 같이 주행부(30)가 서로 다른 크기를 갖는 바퀴(31)를 구비하는 것은, 백호 작업장치(10)가 설치된 부분에 가해지는 토크와 로더 작업장치(20)가 설치된 부분에 가해지는 토크가 상이함에 따라, 적절한 크기의 바퀴(31)를 이용하여 안정성을 확보하기 위해서이다.

주행 조작부(40)는, 작업장치 조작부의 일측에 구비되며 주행부(30)를 조작한다. 주행 조작부(40)는 주행부(30)의 조작을 위해 가속 페달(도시하지 않음)과 제동 페달(도시하지 않음) 및 바퀴(31)의 각도를 조절하는 핸들(41)을 구비할 수 있다.

주행 조작부(40)는 로더 작업장치 조작부의 좌측 또는 우측에 설치되어, 작업자가 로더 작업장치(20)를 조작하는 동시에 주행 조작부(40)를 조작하더라도 불편함을 느끼지 않도록 할 수 있다. 즉 주행 조작부(40)는 로더 작업장치 조작부와 서로 간섭되지 않도록, 로더 작업장치 조작부로부터 일정 거리 이격된 위치에 설치될 수 있다.

엔진(50)은, 백호 작업장치(10)와 로더 작업장치(20) 및 주행부(30)에 구동력을 전달한다. 엔진(50)은 로더 작업장치(20)와 인접하게 설치될 수 있고, 엔진(50)에 연결되는 펌프(도시하지 않음)가 엔진(50)에 의해 작동되어 유압을 각 유압 실린더(121,131)에 공급함으로써 백호 작업장치(10)가 구동되도록 하거나 또는 로더 작업장치(20)가 움직이도록 할 수 있다.

이때 엔진(50)은 작업장치(10,20)의 부하에 따라 회전수가 증가될 수 있고, 또는 주행조작부(40)의 페달이 작업자에 의해 눌림에 따라 회전수가 증가될 수 있다. 다만 종래에는 엔진(50)이 On된 후 작업장치(10,20)의 움직임이 없는 경우에도 일정한 회전수로 엔진(50)을 구동하였기 때문에 에너지를 낭비하였으나, 본 실시예는 작업장치(10,20)가 설정시간 이상 움직임이 없을 경우, 엔진(50)의 회전수가 낮춰질 수 있으므로 불필요한 연료 소모를 방지할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 백호 로더의 제어 방법에 대하여 도 2를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 백호 로더의 제어 방법은, 백호 작업장치(10)와 로더 작업장치(20)를 구비하는 백호 로더(1)의 제어 방법에 있어서, 백호 작업장치(10) 또는 로더 작업장치(20)의 위치를 센싱하는 단계(S10), 백호 작업장치(10) 또는 로더 작업장치(20)의 움직임이 없는 경우 지속시간을 계산하는 단계(S20), 지속시간이 설정시간 이상인지 여부를 판단하는 단계(S30), 엔진의 회전수를 낮추는 단계(S40)를 포함한다.

단계 S10에서는, 백호 작업장치(10) 또는 로더 작업장치(20)의 위치를 센싱한다. 앞서 설명한 바와 같이 백호 작업장치(10)는 백호 버켓(11), 디퍼(12), 백호 붐(13)으로 구성되며, 로더 작업장치(20)는 로더 버켓(21), 로더 붐(22)으로 구성되는데, 이때 단계 S10에서는, 백호 버켓(11), 디퍼(12), 백호 붐(13)의 일측 또는 로더 버켓(21), 로더 붐(22)의 일측에 각각 위치센서(60)를 부착하고, 위치센서(60)를 통해 작업장치(10,20)의 위치를 센싱할 수 있다. 위치센서(60)는 일반적으로 이용되는 움직임 감지 센서일 수 있으므로, 위치센서(60)의 구조나 작동 원리에 대한 설명은 생략하도록 한다.

이때 위치센서(60)는 작업 시 충격을 받지 않는 위치에 구비될 수 있다. 즉 백호 버켓(11)이나 로더 버켓(21)의 경우 굴삭 또는 적재에 사용되지 않는 상단 부분에 위치센서(60)가 부착될 수 있고, 디퍼(12)와 백호 붐(13) 또는 로더 붐(22)은 타 구성과 맞물리는 부분으로부터 일정 거리 떨어진 지점에 위치센서(60)가 부착될 수 있다.

단계 S20에서는, 백호 작업장치(10) 또는 로더 작업장치(20)의 움직임이 없는 경우 지속시간을 계산한다. 본 실시예는 단계 S10에서 설명한 바와 같이 백호 작업장치(10)와 로더 작업장치(20)의 세부 구성에 각각 구비되는 위치센서(60)를 이용하여, 각 작업장치(10,20)가 움직이는지 여부를 파악할 수 있다. 그러나 백호 로더(1)가 주행 중이거나, 백호 버켓(11)이나 로더 버켓(21)의 자중에 의해 백호 붐(13) 또는 로더 붐(22)이 미세하게 흔들리는 경우에는 작업장치(10,20)가 구동되지 않더라도 위치센서(60)가 작업장치(10,20)의 움직임을 감지하게 되므로, 단계 S20에서는 작업장치(10,20)의 위치를 센싱하되 일정 범위의 오차를 산정함으로써, 위치센서(60)가 일정 범위 내에서의 움직임을 감지할 때에는 작업장치(10,20)가 구동되지 않는 것으로 추정할 수 있다.

다만 작업자가 작업장치(10,20)를 미세하게 조작하여야 하는 작업을 수행할 경우가 있으므로, 위치센서(60)에 대한 일정 범위의 오차 허용 여부는, 작업자에 의해 선택될 수 있다.

단계 S20에서는 백호 작업장치(10) 및 로더 작업장치(20)의 움직임이 모두 없는 경우 지속시간을 계산할 수 있다. 백호 작업장치(10)가 멈춰있더라도 로더 작업장치(20)가 구동된다면 엔진(50)의 회전수를 낮출 수 없는 작업 중임을 의미하므로, 단계 S20에서는 두 작업장치(10,20)가 모두 움직이지 않는 상태임을 확인하고 지속시간을 카운트할 수 있다.

단계 S30에서는, 지속시간이 설정시간 이상인지 여부를 판단한다. 이때 설정시간은 10초 내지 5분일 수 있고, 설정시간은 제1 기준시간 또는 제2 기준시간 등과 같이 복수의 값일 수 있다. 이와 같이 설정시간을 분할하는 것은 단계 S40에서 엔진(50)의 회전수를 단계적으로 낮추기 위함이다.

단계 S40에서는, 엔진(50)의 회전수를 낮춘다. 이때 본 실시예는 엔진(50)의 아이들 회전수보다 상대적으로 낮은 회전수로 엔진(50)을 구동할 수 있다. 즉 본 실시예는 작업장치(10,20)의 구동이 없을 경우 일반적으로 사용되는 엔진(50)의 회전수를 아이들 회전수보다 더 낮춤으로써 에너지 사용량을 최소화할 수 있다.

또한 단계 S40에서는 지속시간이 제1 기준시간 이상이 될 경우 엔진(50)의 회전수를 1차로 낮추고, 지속시간이 제1 기준시간보다 상대적으로 긴 제2 기준시간 이상이 될 경우 엔진(50)의 회전수를 2차로 낮출 수 있다. 즉 엔진(50)의 회전수를 단계적으로 낮출 수 있으며, 다만 회전수를 낮추는 양은 일정하거나 점점 감소 또는 증가할 수 있다.

단계 S40에서 엔진(50)의 회전수를 단계적으로 저감시키는 것은, 엔진(50)의 회전수를 급격하게 감소시키거나, 또는 작업장치(10,20)의 재구동 시 엔진(50)의 회전수를 급격하게 증가시키는 상황을 방지함으로써, 엔진(50)을 충분히 보호하기 위함이다.

이와 같이 본 실시예는, 백호 작업장치(10)와 로더 작업장치(20)의 움직임을 위치센서(60)로 파악하고, 작업장치(10,20)의 움직임이 없을 경우 엔진(50)의 회전수를 낮춰줌으로써, 불필요한 엔진(50) 구동을 차단하여 연료 소모를 줄이고 에너지를 절약할 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1: 백호 로더 10: 백호 작업장치
11: 백호 버켓 12: 디퍼
121: 유압 실린더 13: 백호 붐
131: 유압 실린더 14: 스태빌라이저
20: 로더 작업장치 21: 로더 버켓
22: 로더 붐 221: 프레임
30: 주행부 31: 바퀴
40: 주행 조작부 50: 엔진
60: 위치센서

Claims (6)

1. 백호 작업장치와 로더 작업장치를 구비하는 백호 로더의 제어 방법에 있어서,
   상기 백호 작업장치 또는 상기 로더 작업장치의 위치를 센싱하는 단계;
   상기 백호 작업장치 또는 상기 로더 작업장치의 움직임이 없는 경우 지속시간을 계산하는 단계;
   상기 지속시간이 설정시간 이상인지 여부를 판단하는 단계; 및
   엔진의 회전수를 낮추는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 백호 로더의 제어 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 백호 작업장치는, 굴삭을 수행하는 백호 버켓과, 상기 백호 버켓에 연결되어 상기 백호 버켓의 위치를 조절하는 디퍼와 백호 붐을 포함하며,
   상기 로더 작업장치는, 적재물을 담는 로더 버켓과, 상기 로더 버켓에 연결되어 상기 로더 버켓의 위치를 조절하는 로더 붐을 포함하고,
   상기 작업장치의 위치를 센싱하는 단계는,
   상기 백호 작업장치의 상기 백호 버켓, 디퍼, 백호 붐의 일측에 각각 구비되거나, 또는 상기 로더 작업장치의 상기 로더 버켓, 로더 붐의 일측에 각각 구비되는 복수 개의 위치센서를 이용하여 상기 작업장치의 위치를 센싱하는 것을 특징으로 하는 백호 로더의 제어 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 지속시간을 계산하는 단계는,
   상기 백호 작업장치 및 상기 로더 작업장치의 움직임이 모두 없는 경우 지속시간을 계산하는 것을 특징으로 하는 백호 로더의 제어 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 엔진의 회전수를 낮추는 단계는,
   상기 엔진의 아이들 회전수보다 상대적으로 낮은 회전수로 상기 엔진을 구동하는 것을 특징으로 하는 백호 로더의 제어 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 엔진의 회전수를 낮추는 단계는,
   상기 지속시간이 제1 기준시간 이상이 될 경우 상기 엔진의 회전수를 1차로 낮추고, 상기 지속시간이 상기 제1 기준시간보다 상대적으로 긴 제2 기준시간 이상이 될 경우 상기 엔진의 회전수를 2차로 낮추는 것을 특징으로 하는 백호 로더의 제어 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 엔진의 회전수를 낮추는 단계는,
   상기 엔진의 회전수를 단계적으로 낮추되, 낮추는 양을 점점 감소 또는 증가시키는 것을 특징으로 하는 백호 로더의 제어 방법.

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