KR20150076046A - 건설기계의 과적재 경고 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예는 건설기계의 과적재 경고 장치에 관한 것으로, 건설기계의 과적재 경고 장치는 건설기계의 버킷의 덤프 여부를 감지하는 덤프 감지부와, 상기 버킷에 적재된 적재물의 중량을 감지하고 그 중량을 저장하는 중량 감지부와, 상기 건설기계의 주행 속도를 감지하는 속도 감지부와, 상기 속도 감지부에 의하여 상기 건설기계가 주행이라고 판단되면, 상기 중량 감지부에 의해 감지된 중량값과 상기 건설기계에 기설정된 기준 중량값을 비교 판단하는 제어부 및 상기 버킷에 적재된 중량물의 중량값이 상기 건설기계의 기준 중량값보다 클 경우 경고를 표시하는 표시부를 포함한다.

Description

건설기계의 과적재 경고 장치 및 그 제어 방법{OVERLOAD WARNING APARATUS OF CONSTRUCTION MACHINE AND CONTROL METHOD FOR THE SAME}

본 발명의 실시예는 건설 기계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건설기계의 버킷에 적재된 중량물의 무게를 판단하여 주행 중인 과적재로 인한 차량의 전복을 사전에 방지할 수 있는 건설기계의 과적재 경고 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

휠로더와 같은 건설기계 들은 흙, 모래 등을 굴착하는 굴착작업, 굴착된 토사를 운반하는 운반작업, 운반된 토사를 화물차량에 싣거나 내리는 하역작업, 도로 정지작업, 제설작업, 견인작업 등을 수행하는데 사용된다.

이러한 로더는 크롤러형 로더와 휠타입형 로더가 있다. 크롤러형 로더는 주행속도가 느리기는 하지만 큰 견인력을 가지고 있기 때문에 흙, 모래, 자갈 등을 퍼 올리는 작업을 효과적으로 수행할 수 있으며, 습지, 활지, 사지 작업이 효과적이고 협소한 장소에서의 작업이 용이하다.

또한, 휠타입형 로더는 비교적 건조한 지형에서의 작업이 효과적이며 작업을 신속하게 할 수 있고 주행 성능이 우수하며, 작업속도가 빠른 이점이 있다.

이러한 로더는 차량의 전측에 설치되어 붐실린더에 의해 작동하는 붐과, 이 붐의 선단에 회전 가능하게 고정되어 버킷실린더에 의해 작동하는 버킷을 구비한 구조로 이루어져 있다.

또한, 버킷은 붐의 하강시 차량의 전방에 위치하게 되며, 붐에 의해 지면으로부터 비교적 높은 위치까지 상승하여 흙, 모래 등과 같은 분말형태의 작업물을 화물차량 등에 편리하게 적재할 수 있게 한다.

이때, 휠로더와 같은 건설기계는 버킷에 중량물을 적재하고 주행하는 경우가 많다.

그러나, 버킷에 적재된 중량물의 중량값이 건설기계에 기설정된 중량값을 초과하더라도 별도의 경고 장치가 없기 때문에 운전자가 과적재 여부를 인식하기 어려운 문제점이 있다.

또한, 운전자가 과적 여부를 인시하지 못하고 고속으로 주행할 경우 건설기계의 전복 사고가 발생될 수 있는 문제점이 있다.

본 발명의 실시예는 건설기계의 건설기계의 전복을 사용자가 사전에 감지할 수 있는 건설기계의 과적재 경고 장치 및 그 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 건설기계의 과적재 경고 장치는 건설기계의 버킷의 덤프 여부를 감지하는 덤프 감지부와, 상기 버킷에 적재된 적재물의 중량을 감지하고 그 중량을 저장하는 중량 감지부와, 상기 건설기계의 주행 속도를 감지하는 속도 감지부와, 상기 속도 감지부에 의하여 상기 건설기계가 주행이라고 판단되면, 상기 중량 감지부에 의해 감지된 중량값과 상기 건설기계에 기설정된 기준 중량값을 비교 판단하는 제어부 및 상기 버킷에 적재된 중량물의 중량값이 상기 건설기계의 기준 중량값보다 클 경우 경고를 표시하는 표시부를 포함한다.

상기 속도 감지부에서 감지된 상기 건설기계의 주행 속도가 기설정된 기준 속도값을 초과할 경우, 상기 제어부는 상기 기설정된 기준 중량값을 변경하고 상기 변경된 기준 중량값과 상기 감지된 중량값을 비교 판단할 수 있다.

상기 중량 감지부는 상기 건설기계의 붐의 각도를 판단하는 붐 각도 센서 및 상기 붐을 작동시키는 붐 실린더의 압력 변화를 감지하는 붐 압력 센서를 포함하고, 상기 덤프 감지부에 의해 덤프가 감지되었다고 판단되는 경우 상기 중량감지부를 초기화할 수 있다.

상기 덤프 감지부는 상기 버킷의 덤프 여부를 판단하기 위하여 버킷 각도 센서 또는 버킷 근접 스위치 중 하나로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 과적재 경고 장치의 제어 방법은 건설기계의 버킷의 덤프 여부를 판단하는 단계와, 상기 버킷에 적재된 중량물의 중량을 감지하고 감지된 중량값을 저장하는 단계와, 상기 건설기계의 주행 속도를 판단하는 단계와, 상기 버킷의 중량값과 상기 건설기계에 기설정된 기준 중량값을 비교 판단하는 단계 및 상기 버킷의 과적재로 인한 상기 건설기계의 전복 위험을 경고하는 단계를 포함한다.

상기 주행 속도를 판단하는 단계에서, 상기 건설기계의 주행 속도가 기설정된 기준 속도값을 초과한 경우, 제어부에 의해 기설정된 기준 중량값을 변경하고 변경된 기준 중량값과 감지된 중량값을 비교 판단할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 건설기계의 과적재 경고 장치 및 그 제어 방법은 사용자가 건설기계에 적재된 중량물의 무게를 감지하여 운전자에게 과적여부에 대하여 알려줌으로써 과적재로 인한 건설기계의 전복 사고를 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 과적재 경고 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 과적재 경고 장치 제어 방법의 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.

이하, 도 1를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 과적재 경고 장치를 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 과적재 경고 장치는 덤프 감지부(10), 중량 감지부(20), 덤프 감지부(20), 속도 감지부(30), 제어부(40) 및 표시부(50)를 포함한다.

휠로더를 포함한 건설기계는 흙, 모래 등의 중량물을 버킷에 적재한다. 버킷에 중량물을 적재한 건설기계는 버킷의 중량물을 적재하고 이동하여 붐의 각도를 조절함으로써 적재 차량에 적재물을 싣는다.

이때, 건설기계에는 차량이 안정적으로 싣을 수 있는 기준 중량값이 설정된다.

기준 중량값은 차량의 무게 등을 고려하여 건설기계의 VCU(미도시)와 연결된 컨트롤러(미도시)에 저장한다. 또한, 기준 중량값은 건설기계에 이전에 적재된 중량값을 기억하여 저장될 수도 있다.

덤프 감지부(10)는 버킷 내부에 적재물이 적재되어있는지를 판단한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 덤프 감지부(10)는 버킷의 덤프(dump) 여부를 확인하기 위하여 버킷의 틸팅 각도를 감지하는 버킷 각도 센서 또는 버킷의 근접 스위치(proximity switch)중 하나로 형성될 수 있다.

구체적으로, 건설기계는 버킷 내부에 적재된 중량물을 실시간으로 측정할 수 없기 때문에 마지막으로 건설기계에 적재된 중량물의 중량값을 저장하고, 버킷이 덤프(dump)되지 않은 조건에서 버킷 중량이 계속 유지되는 것으로 가정한다.

이에 따라, 덤프 감지부(10)의 붐 각도 센서 또는 붐 근접 스위치를 통해 버킷 내의 중량물 적재 유무를 감지하여 버킷이 덤프(dump) 동작을 하였는지 판단한다.

중량 감지부(20)는 상기와 같이 적재물을 적재한 건설기계의 중량을 감지한다.

구체적으로, 중량 감지부(20)는 휠로더가 최대 틸팅(tilting) 상태에서 안정적으로 적재할 수 있는 기준 중량값은 버킷에 중량물을 적재하여 버킷을 일정 높이까지 이동할 때의 붐의 위치를 감지한다.

이에 따라, 중량 감지부(20)는 건설기계의 붐의 각도를 감지하는 붐 각도 센서(21)와, 붐을 작동시키는 붐 실린더의 압력 변화를 감지하는 붐 압력 센서(22)를 포함할 수 있다.

붐 각도 센서(21)는 버킷에 적재물을 싣고 붐이 틸팅되었을 때의 붐의 틸팅 각도를 감지한다.

붐 압력 센서(22)는 붐 실린더의 압력 변화를 감지한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 붐 압력 센서(22)는 붐 헤드 실린더의 압력과 붐 로드 실린더의 압력을 모두 감지하기 위하여 2개의 압력센서(22)가 배치되는 것이 바람직하다.

즉, 건설기계가 정지 상태에서 암(미도시)이 지면과 가까운 낮은 위치에서 높은 위치로 들어올려 질 때, 변화되는 붐 실린더 압력과 변위를 계산하여 적재된 중량물의 중량을 측정한다.

한편, 덤프 감지부(10)에서 덤프 여부가 감지되는 경우에는 중량 감지부(20)의 중량값을 초기화 한다.

속도 감지부(30)는 중량물을 적재한 건설기계의 주행 여부를 판단한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 속도 감지부(30)는 일반적인 속도 센서로 형성될 수 있다.

속도 감지부(30)는 건설기계의 주행 속도가 기설정된 기준 속도값을 초과할 경우 주행중이라고 판단한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 건설기계의 주행 속도가 4km 이상일 경우를 주행중이라고 판단한다.

여기서, 주행여부를 판단하는 속도를 최저 4km로 설정하는 것은 건설기계는 중량물을 적재하고, 적재한 중량물을 작업장으로 다른 곳으로 옮기는 작업을 수행한다. 이때, 중량물을 옮기기 위하여 소정의 속도가 발생하고, 일반적으로 그 속도가 4km 를 넘지 않기 때문에, 주행 여부를 판단하는 최저 속도를 4km 로 설정하는 것이 바람직하다.

하지만, 주행 여부를 판단하는 속도를 본 발명을 실시하는 통상의 기술자에 따라 달라질 수 있다.

따라서, 속도 감지부(30)에 의해 감지된 건설기계의 속도가 4km 이하일 경우에는 건설기계가 작업중 이라고 판단하고, 감지된 속도가 4km 이상일 경우 건설기계가 주행중인 것으로 판단한다.

제어부(40)는 속도 감지부(30)에 의하여 건설기계가 주행이라고 판단되면 건설기계에 기설정된 기준 중량값을 변경하고, 변경된 기준 중량값과 감지된 중량값을 비교 판단한다.

제어부(40)에서 버킷 중량값이 변경된 기준 중량값보다 클 경우 건설기계가 과적재 중인 것으로 판단한다.

이때, 표시부(50)는 건설기계가 과적재를 하고 주행중인 것으로 판단되면 운전자에게 경고를 표시한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 표시부(50)에서 운전자에게 경고를 표시하는 방법은 경고 부저(buzzer) 또는 건설기계의 운전석 내부에 마련된 디스플레이(미도시)에 경고 알람을 띄워준다. 이에 따라, 운전자는 현재 중량물을 적재하고 주행중인 건설기계에 전복 위험성이 있는 지 알 수 있게 된다.

도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 과적재 경고 장치 제어 방법에 대하여 설명한다.

건설기계에 안정적으로 적재할 수 있는 기준 중량값이 설정된다. 이때, 기준 중량값은 차량의 무게 등을 고려하여 설정한다.

기준 중량값이 설정된 건설기계의 버킷 내부에 중량물이 계속 적재되어 있는지 판단하기 위하여 버킷의 덤프 여부를 판단한다(S100).

버킷의 덤프 여부는 버킷 각도 센서와 버킷 근접 스위치를 통하여 판단한다.

버킷 내의 중량값을 판단하지 않고 버킷의 덤프 여부를 판단하는 이유는 붐 각도 센서와 붐 압력 센서는 버킷 내의 중량물의 중량값을 실시간으로 측정할 수 없기 때문이다.

이에 따라, 버킷의 덤프 여부를 판단하여 버킷의 덤프하지 않았을 경우에는 버킷에 적재된 중량물의 중량값을 이전에 측정되어 저장된 중량값으로 가정하고 판단한다.

버킷이 적재물을 덤프하지 않았을 경우, 버킷에 적재된 중량물의 중량값을 감지하고, 감지된 중량값을 저장한다(S200).

건설기계의 주행 여부 및 속도를 판단한다(S300).

즉, 건설기계의 주행 속도값이 기설저정된 속도값 미만인 경우 작업중으로 판단하고, 초과한 경우 주행중인 것으로 판단한다.

한편, 차량이 전복 속도, 즉 운전자가 건설기계의 설정한 최대 속도보다 빠르거나 비슷하게 주행하고 있다면 도시하지 않은 차량제어장치(VCU)에 의해 건설기계의 주행 속도를 제한 할 수 있다.

이때, 건설기계가 30km 와 비슷한 속도로 주행하는 경우, 건설기계의 페달각에 따른 주행 속도의 변화량을 제어하여 운전자로 하여금 건설기계의 속도를 줄이게 하고, 급격한 속도 변화에 따른 전복의 위험성을 감소시킨다.

건설기계가 주행 중이라고 판단되면, 제어부에 의해 기설정된 기준 중량값을 변경하고, 변경된 기준 중량값과 감지된 버킷의 중량값을 비교 판단한다 (S400).

건설기계의 기준 중량값은 건설기계가 안정적으로 적재할 수 있는 기준 중량값이며, 이는 운전자 및 작업자에 따라 달라질 수 있다.

즉, 건설기계가 4km 이상의 속도를 가지고 주행중이고, 기준 중량값보다 버킷에 적재된 중량값이 더 클 경우에는 과적재로 인하여 건설기계가 전복될 수 있다고 판단하여 운전자에게 경고를 표시한다(S500).

이때, 운전자가 경고 표시를 빨리 인식할 수 있도록 경고 부저를 발생하거나, 별도의 경고 창을 띄움으로써 운전자에게 과적으로 인한 전복의 위험성을 알려줄 수 있다.

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 과적재 경고 장치 및 그 제어 방법은 적재물을 적재하고 주행중인 건설기계가 과적재일 경우에 과적재에 의한 전복의 위험성을 사전에 경고하여 사용자가 미리 인식하도록 할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 중량 감지부 11: 붐 각도 센서
12: 붐 압력 센서 20: 덤프 감지부
30: 속도 감지부 40: 제어부
50: 표시부

Claims (6)

1. 건설기계의 버킷의 덤프 여부를 감지하는 덤프 감지부;
   상기 버킷에 적재된 적재물의 중량을 감지하고 그 중량을 저장하는 중량 감지부;
   상기 건설기계의 주행 속도를 감지하는 속도 감지부;
   상기 속도 감지부에 의하여 상기 건설기계가 주행이라고 판단되면, 상기 중량 감지부에 의해 감지된 중량값과 상기 건설기계에 기설정된 기준 중량값을 비교 판단하는 제어부; 및
   상기 버킷에 적재된 중량물의 중량값이 상기 건설기계의 기준 중량값보다 클 경우 경고를 표시하는 표시부
   를 포함하는 건설기계의 과적재 경고 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 속도 감지부에서 감지된 상기 건설기계의 주행 속도가 기설정된 기준 속도값을 초과할 경우, 상기 제어부는 상기 기설정된 기준 중량값을 변경하고 상기 변경된 기준 중량값과 상기 감지된 중량값을 비교 판단하는 건설기계의 과적재 경고 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 중량 감지부는,
   상기 건설기계의 붐의 각도를 판단하는 붐 각도 센서; 및
   상기 붐을 작동시키는 붐 실린더의 압력 변화를 감지하는 붐 압력 센서
   를 포함하고,
   상기 덤프 감지부에 의해 덤프가 감지되었다고 판단되는 경우 상기 중량감지부를 초기화하는 건설기계의 과적재 경고 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 덤프 감지부는,
   상기 버킷의 덤프 여부를 판단하기 위하여 버킷 각도 센서 또는 버킷 근접 스위치 중 하나로 형성되는 건설기계의 과적재 경고 장치.
5. 건설기계의 버킷의 덤프 여부를 판단하는 단계;
   상기 버킷에 적재된 중량물의 중량을 감지하고 감지된 중량값을 저장하는 단계;
   상기 건설기계의 주행 속도를 판단하는 단계;
   상기 버킷의 중량값과 상기 건설기계에 기설정된 기준 중량값을 비교 판단하는 단계; 및
   상기 버킷의 과적재로 인한 상기 건설기계의 전복 위험을 경고하는 단계
   를 포함하는 과적재 경고 장치의 제어 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 주행 속도를 판단하는 단계에서,
   상기 건설기계의 주행 속도가 기설정된 기준 속도값을 초과한 경우, 제어부에 의해 기설정된 기준 중량값을 변경하고 변경된 기준 중량값과 감지된 중량값을 비교 판단하는 과적재 경고 장치의 제어 방법.

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