KR20150075714A - 휠로더의 속도 제어 시스템 및 이를 이용한 속도 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휠로더의 속도 제어 시스템 및 이를 이용한 속도 제어 방법에 관한 것으로서, 상기 휠로더의 속도 제어 시스템은 휠로더에 마련되는 타이어의 공기압을 감지하는 모니터링부 및 상기 모니터링부에서 감지된 타이어의 공기압을 입력받아 이에 대응되도록 휠로더의 주행 속도를 제어하는 제어부를 포함한다.
따라서, 휠로더에 마련되는 타이어의 공기압으로부터 현재 버켓에 작용하는 부하 상태를 판단하여 이에 대응하는 작업 모드를 결정하고, 결정된 작업 모드로부터 휠로더의 주행 속도를 자동으로 제어할 수 있으므로 연비를 향상시키고 배기가스의 배출을 저감시킬 수 있다.

Description

휠로더의 속도 제어 시스템 및 이를 이용한 속도 제어 방법{SPEED CONTROL SYSTEM FOR WHEEL LOADER AND SPEED CONTROL METHOD USING THE SAME}

본 발명은 휠로더의 속도 제어 시스템 및 이를 이용한 속도 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 휠로더의 작업기에 작용하는 부하에 따라 주행 속도를 제어하는 휠로더의 속도 제어 시스템 및 이를 이용한 속도 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 건설 장비 중 적재 기계는 바퀴의 형태에 따라 무한 궤도식과 타이어식, 반무한 궤도식 및 궤조식 등으로 구분된다. 이러한 적재 기계 중 무한 궤도식은 일반적으로 트랙터 셔블, 도저 셔블 및 크롤러 로더 등으로 불리고 있으며, 불도저를 모체(母體)로 하여 도저 대신에 버킷(bucket)을 장치한 적재 기계이다.

타이어식은 일반적으로 셔블 로더, 트랙터 셔블, 휠로더, 페이 로더 등으로 불리고 있으며, 앞 부분에 버킷을 장치한 기계이다. 그리고, 반무한 궤도식의 경우는 앞바퀴는 무한 궤도식이고, 뒷바퀴는 타이어식으로 하여 견인력을 보강한 적재 기계이며, 궤조식(軌條式)은 광산 또는 탄광의 갱내에서 광석이나 석탄을 적재하는 데 사용하는 기계로서 궤도 위를 달리면서 작업을 한다.

한편, 상기에서 언급된 적재 기계 중 타이어식에 속하는 휠로더는 장비 앞쪽에 설치된 붐과 링키지에 버켓이 장착되어 버켓에 흙, 모래, 자갈, 암석, 광석 등 작업 물질을 담아 상차, 수송, 적재, 하역할 수 있는 장비로 덤프 트럭에 적재하는 상차 작업이 주임무이다.

이러한 작업은 붐의 위치를 지면에 닿도록 한 다음 장비 버켓에 작업 물질을 담는 굴삭 작업과, 적재된 작업 물질을 이동함과 동시에 붐을 상승시켜 버켓이 적재함 높이까지 오도록 조작하는 상차 작업 등으로 구분될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 휠로더는 중앙에 각종 유압 및 주행, 스티어링, 붐(14)의 승강 및 하강을 제어하도록 마련되는 중앙 제어부(11), 상기 중앙 제어부(11)에 의해 제어되면서 구동되어 주행하도록 형성된 휠(12), 상기 중앙 제어부(11)의 전방 측으로 좌우에 회전되도록 형성한 스티어링부(13), 상기 스티어링부(13)의 전면측으로 상하 좌우로 작동하여 작업을 수행하도록 형성한 붐(14), 상기 붐(14)의 중앙 하부에 붐(14)을 상하로 이송하도록 형성한 상하 이송부(15) 및 상기 붐(14)의 선단에 토사나 골재, 석재 등을 운반하도록 적재하여 붐(14)의 작동으로 상하 전후로 이송되어 운반하는 버켓(16)을 포함하여 구성된다.

상기 휠로더(10)는 유압이 공급되어 작동되는 스티어링부(13)와 상하이송부(15)에 의해 상하 좌우로 움직이는 붐(14)에 설치된 버켓(16)으로 골재, 석재 등의 중량물을 적재하여 운반하도록 한다.

이러한 휠로더는 작업기인 버켓에 작용하는 적재물의 중량 부하에 따라 주행 속도를 제어할 필요가 있으며, 구체적으로 버켓에 작용하는 부하를 감지하여 이에 따라 작업 모드를 결정함으로써 휠로더의 주행 속도를 제어하기 위한 구체적인 방법 도출의 필요성이 제기된다.

대한민국 공개특허공보 제2012-0081839호(2012. 7. 20.)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 휠로더의 버켓에 작용하는 부하에 따른 작업 모드를 결정하고, 작업 모드에 따라 휠로더의 주행 속도를 자동으로 제어할 수 있는 휠로더의 속도 제어 시스템 및 이를 이용한 속도 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 휠로더의 속도 제어 시스템은, 휠로더에 마련되는 타이어의 공기압을 감지하는 모니터링부; 및 상기 모니터링부에서 감지된 타이어의 공기압을 입력받아 이에 대응되도록 휠로더의 주행 속도를 제어하는 제어부; 를 포함한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 모니터링부에서 감지된 타이어의 공기압을 기 설정된 압력값과 비교하여 작업 모드를 판단하고, 상기 작업 모드에 대응되도록 상기 휠로더의 주행 속도를 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는, 휠로더의 버켓에 작용되는 작업 부하를 상기 타이어의 공기압의 변화량에 비례하여 판단하고, 휠로더의 주행 속도를 판단된 작업 부하에 반비례하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모니터링부는, 상기 타이어의 공기압을 측정하는 센서를 포함하고, 상기 센서로부터 출력되는 신호에 상응하는 상기 타이어의 공기압 데이터를 상기 제어부로 무선 전송하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 휠로더의 속도 제어 방법은, 휠로더에 마련되는 타이어의 공기압을 감지하는 모니터링 단계; 상기 모니터링 단계에서 감지된 타이어의 공기압을 기 설정된 압력값과 비교하여 그 차이를 판단하는 공기압의 변화량 판단 단계; 상기 공기압의 변화량 판단 단계에서 판단된 차이에 비례하도록 휠로더의 버켓에 작용하는 작업 부하를 판단하여 휠로더의 작업 모드를 결정하는 작업 모드 결정 단계; 및 상기 작업 모드 결정 단계에서 판단된 상기 버켓에 작용하는 작업 부하에 대응되도록 휠로더의 주행 속도를 제어하는 주행 속도 제어 단계; 를 포함한다.

또한, 상기 주행 속도 제어 단계는, 상기 작업 모드 결정 단계에서 판단된 상기 버켓에 작용하는 작업 부하에 반비례하도록 휠로더의 주행 속도를 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 휠로더에 마련되는 타이어의 공기압으로부터 현재 버켓에 작용하는 부하 상태를 판단하여 이에 대응하는 작업 모드를 결정함으로써 작업 모드에 따른 주행 속도를 자동으로 제어할 수 있으므로 연비 향상 및 배기가스의 배출 저감 등의 장점이 있다.

도 1은 일반적인 휠로더를 나타낸 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휠로더의 속도 제어 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠로더의 속도 제어 방법을 나타낸 순서도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다. 그리고 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 실시할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 범위 내에 속함은 물론이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휠로더의 속도 제어 시스템을 나타낸 구성도이다. 도 2를 참조하여 상기 휠로더의 속도 제어 시스템의 구성 및 기능에 대하여 상세히 설명한다.

상기 휠로더의 속도 제어 시스템은 타이어의 공기압으로부터 현재 버켓에 작용하는 부하 상태를 판단하여 이에 대응하는 작업 모드를 결정하고, 결정된 작업 모드로부터 휠로더의 주행 속도를 자동으로 제어하기 위한 것으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 모니터링부(100) 및 제어부(200) 등을 포함하여 구성된다.

상기 모니터링부(100)는 휠로더의 휠에 마련되는 타이어(300)의 공기압을 감지하기 위한 것으로서, 센서(110) 및 안테나(120) 등을 포함하여 구성되며, 상기 센서(110)는 상기 타이어(300)의 공기압을 각각 측정하며, 상기 안테나(120)는 상기 센서(110)로부터 출력되는 신호에 상응하는 상기 타이어(300)의 공기압 데이터를 상기 제어부(200)로 무선 전송한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 휠로더에 타이어 공기압 모니터링 시스템(Tire Pressure Monitoring System, TPMS)을 적용한 것으로서, 일반적으로 상기 타이어 공기압 모니터링 시스템이란 타이어의 공기압을 측정하여 운전자에게 타이어 정보를 알려주고, 타이어의 공기압이 규정 압력 이하로 낮아졌을 때 경고 신호를 줌으로써 사고의 위험을 미연에 방지하는 시스템을 의미한다.

즉, 상기 휠로더의 속도 제어 시스템은 타이어 공기압 모니터링 시스템에 의하여 상기 타이어(300)의 공기압을 감지하고, 감지된 타이어(300)의 공기압으로부터 현재 버켓에 작용하는 부하를 판단하여 작업 모드를 결정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 휠로더의 속도 제어 시스템은 모든 타이어(300)의 공기압을 감지하여 버켓에 작용하는 부하를 판단할 수도 있고, 바람직하게는 전방 타이어의 공기압만 감지하여 작업 모드를 결정하는 것도 가능하다.

상기 제어부(200)는 상기 모니터링부(100)에서 감지된 타이어(300)의 공기압을 입력받아 이에 대응되도록 휠로더의 주행 속도를 제어한다. 즉, 제어부(200)는 상기 모니터링부(100)에서 감지된 타이어(300)의 공기압을 메모리(210)에 기 설정된 압력값과 비교하여 휠로더의 작업 모드를 판단하고, 상기 작업 모드에 대응되도록 상기 휠로더의 주행 속도를 제어한다.

구체적으로, 상기 메모리(210)에는 휠로더의 버켓에 적재물이 되지 않은 상태에서 상기 모니터링부(100)로부터 감지된 타이어(300)의 공기압이 기 설정된 압력값으로 저장되고, 상기 제어부(200)는 휠로더의 버켓이 적재물을 적재하여 부하를 받고 있는 상태에서 상기 모니터링부(100)로부터 감지된 타이어(300)의 공기압을 상기 메모리(210)에 저장된 기 설정된 압력값과 비교한다.

이때, 상기 제어부(200)는 휠로더의 버켓에 작용되는 작업 부하를 상기 타이어(300)의 공기압의 변화량, 즉 상기 메모리(210)에 기 설정된 압력값과 상기 모니터링부(100)로부터 감지된 타이어(300)의 공기압의 차이에 비례하여 판단한다.

그리고, 상기 제어부(200)는 휠로더의 주행 속도를 판단된 작업 부하에 반비례하도록 제어한다.

예를 들어, 휠로더의 버켓에 적재물이 되지 않은 상태에서 타이어(300)의 공기압이 50인 경우, 이를 기 설정된 압력값으로 상기 메모리(210)에 저장한다.

그리고, 휠로더의 버켓이 적재물을 적재하여 부하를 받고 있는 상태에서 상기 모니터링부(100)가 감지한 타이어(300)의 공기압이 75인 경우, 상기 제어부(200)는 상기 메모리(210)에 기 설정된 압력값과 상기 모니터링부(100)로부터 감지된 타이어(300)의 공기압의 차이값을 타이어 공기압의 변화량인 25로 산출하고, 산출된 공기압의 변화량 25에 대응되는 작업 부하를 판단한다.

여기서, 상기 제어부(200)에서 공기압의 변화량이 20 미만인 경우 저부하로, 20 이상에서 40 미만인 경우 중부하로, 40 이상에서 60 미만인 경우 고부하로 설정되어 있다면, 공기압의 변화량이 25이므로 상기 제어부(200)는 상기 버켓에 작용되는 작업 부하가 중부하인 것으로 판단하여 중부하 작업 모드로 결정하며, 휠로더의 주행 속도를 결정된 중부하 작업 모드에 대응되는 중속으로 제어하게 된다.

반면, 공기압의 변화량이 10이라면 상기 제어부(200)는 상기 버켓에 작용되는 작업 부하가 저부하인 것으로 판단하여 저부하 작업 모드로 결정하며, 휠로더의 주행 속도를 결정된 저부하 작업 모드에 대응되는 고속으로 제어하게 된다.

한편, 상기 메모리(210)에 기 설정된 압력값과 상기 모니터링부(100)로부터 감지된 타이어(300)의 공기압의 차이에 따른 작업 부하의 범위설정, 판단된 작업 부하에 따른 주행 속도의 범위설정 등은 휠로더의 종류 및 작업 용량 등에 의하여 변경 가능하며, 이에 의하여 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부(200)는 결정된 작업 모드에 따라 엔진에 의하여 구동되는 유압 펌프(500)를 제어하고, 상기 유압 펌프(500)로부터 토출되는 작동유로 구동되는 주행 모터(400)에 의하여 휠로더의 주행 속도가 제어한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠로더의 속도 제어 방법을 나타낸 순서도이다. 도 3를 참조하여 상기 휠로더의 속도 제어 방법에 대하여 상세히 설명한다.

상기 휠로더의 속도 제어 시스템은 타이어의 공기압으로부터 현재 버켓에 작용하는 부하 상태를 판단하여 이에 대응하는 작업 모드를 결정하고, 결정된 작업 모드로부터 휠로더의 주행 속도를 자동으로 제어하기 위한 것으로서, 도 3에 도시된 바와 같이 모니터링 단계(S100), 공기압의 변화량 판단 단계(S200), 작업 모드 결정 단계(S300) 및 주행 속도 제어 단계(S400) 등을 포함하여 구성된다.

상기 모니터링 단계(S100)는 휠로더에 마련되는 타이어의 공기압을 감지한다. 상술한 바와 같이 본 발명은 휠로더에 타이어 공기압 모니터링 시스템을 적용한 것으로서, 센서 및 안테나 등을 포함하여 구성되는 모니터링부에 의하여 타이어의 공기압을 감지한다.

상기 공기압의 변화량 판단 단계(S200)는 상기 모니터링 단계(S100)에서 감지된 타이어의 공기압을 기 설정된 압력값과 비교하여 그 차이를 판단한다. 즉, 휠로더의 버켓에 적재물이 되지 않은 상태에서 타이어의 공기압이 기 설정된 압력값으로 저장하고, 휠로더의 버켓이 적재물을 적재하여 부하를 받고 있는 상태에서 감지된 타이어의 공기압을 기 설정된 압력값과 비교한다.

상기 작업 모드 결정 단계(S300)는 상기 공기압의 변화량 판단 단계(S200)에서 판단된 차이에 비례하도록 휠로더의 버켓에 작용하는 작업 부하를 판단하여 휠로더의 작업 모드를 결정한다.

즉, 버켓에 적재되는 적재물의 부하에 의하여 타이어의 공기압 변화량이 상대적으로 크게 판단되면 고부하라고 판단하여 고부하 작업 모드로 결정하고(S310), 타이어의 공기압 변화량이 중간으로 판단되면 중부하라고 판단하여 중부하 작업 모드로 결정하고(S320), 타이어의 공기압 변화량이 상대적으로 작게 판단되면 저부하라고 판단하여 저부하 작업 모드로 결정한다(S330).

여기서, 상기 타이어의 공기압의 변화량 따른 작업 부하의 범위설정은 휠로더의 종류 및 작업 용량 등에 의하여 변경 가능하며 이에 의하여 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.

상기 주행 속도 제어 단계(S400)는 상기 작업 모드 결정 단계(S300)에서 판단된 상기 버켓에 작용하는 작업 부하에 대응되도록 휠로더의 주행 속도를 제어하며, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 작업 모드 결정 단계(S400)에서 판단된 상기 버켓에 작용하는 작업 부하에 반비례하도록 휠로더의 주행 속도를 제어한다.

즉, 휠로더가 고부하 작업 모드인 경우(S310)에는 주행 속도를 저속으로 제어하고(S410), 중부하 작업 모드인 경우(S320)에는 주행 속도를 중속으로 제어하ㅁ며(S420), 저부하 작업 모드인 경우(S330)에는 주행 속도를 고속으로 제어한다(S430).

한편, 휠로더의 작업 모드에 따른 주행 속도의 범위설정 등은 휠로더의 종류 및 작업 용량 등에 의하여 변경 가능하며, 이에 의하여 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.

결론적으로 본 발명에 의하면 휠로더에 마련되는 타이어의 공기압으로부터 현재 버켓에 작용하는 부하 상태를 판단하여 이에 대응하는 작업 모드를 결정함으로써 작업 모드에 따른 주행 속도를 자동으로 제어할 수 있으므로 연비를 향상시키고 배기가스의 배출을 저감할 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

100: 모니터링부 110: 센서
120: 안테나 200: 제어부
210: 메모리 300: 타이어
400: 주행 모터 500: 유압 펌프

Claims (6)

1. 휠로더에 마련되는 타이어의 공기압을 감지하는 모니터링부; 및
   상기 모니터링부에서 감지된 타이어의 공기압을 입력받아 이에 대응되도록 휠로더의 주행 속도를 제어하는 제어부; 를 포함하는 휠로더의 속도 제어 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 모니터링부에서 감지된 타이어의 공기압을 기 설정된 압력값과 비교하여 작업 모드를 판단하고, 상기 작업 모드에 대응되도록 상기 휠로더의 주행 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 휠로더의 속도 제어 시스템.
3. 제2항에 있어서
   상기 제어부는,
   휠로더의 버켓에 작용되는 작업 부하를 상기 타이어의 공기압의 변화량에 비례하여 판단하고, 휠로더의 주행 속도를 판단된 작업 부하에 반비례하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 휠로더의 속도 제어 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 모니터링부는,
   상기 타이어의 공기압을 측정하는 센서를 포함하고,
   상기 센서로부터 출력되는 신호에 상응하는 상기 타이어의 공기압 데이터를 상기 제어부로 무선 전송하는 것을 특징으로 하는 휠로더의 속도 제어 시스템.
5. 휠로더에 마련되는 타이어의 공기압을 감지하는 모니터링 단계;
   상기 모니터링 단계에서 감지된 타이어의 공기압을 기 설정된 압력값과 비교하여 그 차이를 판단하는 공기압의 변화량 판단 단계;
   상기 공기압의 변화량 판단 단계에서 판단된 차이에 비례하도록 휠로더의 버켓에 작용하는 작업 부하를 판단하여 휠로더의 작업 모드를 결정하는 작업 모드 결정 단계; 및
   상기 작업 모드 결정 단계에서 판단된 상기 버켓에 작용하는 작업 부하에 대응되도록 휠로더의 주행 속도를 제어하는 주행 속도 제어 단계; 를 포함하는 휠로더의 속도 제어 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 주행 속도 제어 단계는,
   상기 작업 모드 결정 단계에서 판단된 상기 버켓에 작용하는 작업 부하에 반비례하도록 휠로더의 주행 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 휠로더의 속도 제어 방법.

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