KR20170116141A

KR20170116141A - 토공 장비용 지면 결합 제품의 모니터링

Info

Publication number: KR20170116141A
Application number: KR1020177025599A
Authority: KR
Inventors: 크리스토퍼 엠. 카펜터; 카스텐 디. 주엔델; 스티븐 디. 하이드; 자비에르 란더; 제이슨 더블유. 베투나이
Original assignee: 에스코 코포레이션
Priority date: 2015-02-13
Filing date: 2016-02-12
Publication date: 2017-10-18
Also published as: EP3530820A1; AU2018201633A1; CN110067280A; US20180298589A1; PE20220695A1; JP2019112932A; WO2016131015A3; JP2019112931A; JP6748651B2; AU2018201631B2; EP3530821A1; AU2018201630A1; US20230374754A1; WO2016131015A2; AU2018201628A1; PE20210227A1; ES2955958T3; CL2019002016A1; AU2016219005A1; AU2018201633C1

Abstract

다양한 종류의 토공 장비에 사용되는 지면 결합 제품의 부품 ID, 존재, 상태, 용도 및/또는 성능을 포함한 특성을 식별하고 모니터링하기 위한 제품 및 시스템이 제공된다.

Description

토공 장비용 지면 결합 제품의 모니터링

관련 출원

본 출원은 2015년 2월 13일자로 출원된 발명의 명칭이 "Wear Part Monitoring"인 미국 가특허 출원 제62/116,216호, 2015년 4월 22일자로 출원된 발명의 명칭이 "Wear Part Monitoring"인 미국 가특허 출원 제62/151,124호, 2015년 6월 12일자로 출원된 발명의 명칭이 "Wear Part Monitoring"인 미국 가특허 출원 제62/175,109호, 2015년 7월 29일자로 출원된 발명의 명칭이 "Wear Part Monitoring"인 미국 가특허 출원 제62/198,552호, 및 2015년 9월 29일자로 출원된 발명의 명칭이 "Monitoring for Earth Working Equipment"인 미국 가특허 출원 제62/234,463호에 대한 우선권의 이득을 주장하고, 이들 출원의 각각은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.

기술분야

본 발명은 다양한 종류의 토공 장비(earth working equipment)에 사용되는 지면 결합(ground-engaging) 공구, 마모 플레이트, 버킷(bucket), 트럭 트레이 등과 같은 지면 결합 제품의 부품 ID(identification), 존재, 상태, 용도 및/또는 성능과 같은 특성을 식별 및 모니터링하기 위한 장치 및 시스템에 관한 것이다.

토공 활동(예컨대, 광업, 건설 및 준설)에 있어서, 지면 결합 제품은 일반적으로 모든 종류의 토공 장비(예컨대, 드래그라인(dragline), 케이블 셔블(cable shovel), 페이스 셔블(face shovel), 유압 굴착기, 버킷, 블레이드, 리퍼, 준설 절단기 헤드 등) 상에 제공되어 과도한 마모로부터 기본 장비를 보호하고, 경우에 따라, 채굴 에지(digging edge)에 앞서 지면을 파쇄하는 것과 같은 다른 기능도 또한 수행한다. 지면 결합 제품에는 예를 들어 굴착 기계 상에 장착되는 버킷, 버킷에 부착되는 립(lip), 및 립에 고정되는 치형부와 슈라우드(shroud)가 포함된다.

사용 중에, 토공 장비용 지면 결합 제품은 무거운 적재와 높은 마모 상태에 직면할 수 있으며, 이는 제품에 대한 마모 또는 손상으로 이어지고, 제품의 남아있는 마모 수명을 줄이고, 토공 장비의 효율성을 감소시킨다. 또한, 지면 결합 제품은 때로는 채굴되는 주변 대상물보다 더 단단한 대상물(예컨대, 암석)에 닿아, 제품에 충격을 가하고/가하거나 더 많은 적재를 받게 될 것이고, 이는 변형, 균열 및/또는 그렇지 않으면 예상되었을 것보다 더 높은 제품의 마모 속도를 초래할 수 있다. 지면 결합 제품에 야기되는 손상 및/또는 마모 속도의 증가는 제품의 총 유효 마모 수명을 떨어뜨릴 수 있다. 적절한 시간에 제품을 교체하지 않으면, 제품은 예상 수명을 지나 마모되고/되거나 파손될 수 있거나 또는 예기치 않게 분리될 수 있는데, 이는 장비 채굴 효율의 저하를 초래할 수 있고, 굴착 장비의 다른 구성요소들을 노출시켜 다른 구성요소들이 불필요한 마모를 겪게 할 수 있다.

무거운 적재 및 마모 상태는 지면 결합 제품이 토공 장비로부터 결합해제 및 분리되게 할 수 있다. 토공 장비의 조작자는 지면 결합 제품이 언제 분리되고 있었는지를 항상 볼 수 있는 것은 아니다. 분리된 지면 결합 제품은 후속하는 프로세싱 장비에 손상을 야기할 수 있다. 예를 들어, 분리된 지면 결합 제품이 분쇄기에 공급되는 경우, 제품은 방출되어 작업자에게 위험을 야기할 수 있거나, 또는 그것이 막히게 되어 비용이 많이 드는 분쇄기 정지 시간을 야기할 수 있다. 막힌 분쇄기는 기계를 셧다운(shut down)시키고 조작자가 부품을 제거할 것을 필요로 하는데, 이는 때때로 어렵고/어렵거나, 시간이 많이 걸리고/걸리거나, 위험한 프로세스일 수 있다. 더욱이, 결손 지면 결합 제품을 갖는 굴착 장비를 계속 작동하면 전반적인 생산성이 감소될 수 있으며, 제품이 고정된 베이스가 불필요한 마모를 겪게 할 수 있다.

마모 부품의 교체가 필요한 시기를 결정하기 위한 노력으로 마모 부품을 모니터링하는 데 사용되어 왔고/왔거나 다양한 성공 정도로 사라진 기존의 시스템들이 있다. 예를 들어, 모션 메트릭스(Motion Metrics)에서 판매되는 치형부-마모 모니터링 시스템 및 결손 치형부 검출 시스템(Tooth-Wear Monitoring system and Missing Tooth Detection system)은 굴착 장비의 붐(boom) 상에 장착된 광학 카메라를 사용하여 마모 부품의 마모량 및 마모 부품이 손실되는 시기를 결정하고 있다. 마찬가지로, 미국 특허 제8,411,930호는 손상되거나 결손되는 마모 부재를 검출하기 위해 굴착 기계의 붐에 장착된 비디오 카메라에 의존하는 시스템을 개시하고 있다.

미국 특허 제6,870,485호에서는, 마모 부품 구성요소들 사이에 스프링-장착된 스위치가 제공되어, 구성요소들이 분리될 때 전기 스위치가 무선 송신기를 활성화시켜 마모 부품이 분리되었다는 경고를 조작자에게 보내게 하고 있다. 미국 특허 제5,743,031호에서는, 액추에이터가 치형부와 노우즈(nose) 사이에 부착되어 있으며, 이 액추에이터는, 일례에서, 연막통(smoke canister)을 작동시켜 치형부가 떨어져 나갔다는 시각적 신호를 제공하고 있다.

미국 특허 출원 제2014/0311762호는 부품의 마모 레벨을 측정하기 위한 마모 부품의 장착 캐비티 내의 센서를 개시하고 있다. 센서는 감지된 데이터를 마모 레벨을 결정하기 위한 프로세서에 무선으로 전달한다. 센서를 캐비티의 내부 단부에 끼우면 센서가 마모 및 손상되는 것으로부터 보호되고, 센서가 부품의 마모가능한 단부를 측정할 수 있게 한다. 유사하게, PCT 출원 WO 2012/0122587호는 부품의 두께를 통하여 센서를 설치하고 센서의 원격 단부를 마모 레벨을 결정하기 위한 프로세서에 연결함으로써 라이너 또는 다른 지면 결합 제품의 마모를 모니터링하기 위한 시스템을 개시하고 있다. 원격 단부는 케이블 또는 무선 연결을 통해 프로세서에 연결할 수 있다.

본 발명은 토공 장비용 지면 결합 제품을 모니터링하기 위한 장치 및 시스템에 관한 것이다. 본 시스템은 광업, 건설 및 기타 토공 환경에서 토공 장비에 사용되는 지면 결합 제품의 부품 ID, 존재, 상태, 용도 및/또는 성능과 같은 특성을 모니터링하는 데 사용될 수 있다.

본 발명의 일 태양에서, 시스템은 지면 결합 제품과 결합된 적어도 하나의 모니터링 장치, 모니터링 장치와 협력하기 위한 적어도 하나의 원격 장치, 및 장치들 사이에서 통신되는 정보를 프로세싱하기 위한 프로그램가능 로직을 포함할 수 있다. 프로그램가능 로직은 그 정보를 사용하여, 예를 들어, 토공 장비에 부착된 지면 결합 제품의 부품 ID, 존재, 상태, 용도 및/또는 성능을 포함하는 특성을 결정하도록 한다.

본 발명의 다른 태양에서, 토공 장비용 지면 결합 제품에는 신호 방해를 제한하고 시스템의 신뢰성을 증가시키기 위해 지면 결합 제품의 외부 부분에 근접하여 하나 이상의 모니터링 장치가 제공된다. 일 실시예에서, 모니터링 장치는 지면 결합 제품의 외부로 개방된 리세스 내에 또는 지면 결합 제품의 내부 장착 캐비티 또는 다른 내부 면의 외측에 포함된 센서, 무선 통신 장치 및 배터리를 포함한다. 통상적인 지식과는 달리, 지면 결합 제품의 캐비티 또는 다른 내부 표면의 외측에 위치된 모니터링 장치는 채굴과 같은 토공 환경에서 견딜 수 있으며, 시스템의 증가된 신호 강도 및 신뢰성을 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 태양에서, 모니터링 장치는 지면 결합 조립체들을 결합, 보호, 또는 달리 향상시키고/시키거나 가능하게 하는 데 사용되는 하나 이상의 요소에 고정된다. 예를 들어, 모니터링 장치는 지면 결합 제품을 토공 장비용 베이스에 보유하는 로크(lock)에 고정될 수 있다. 그러한 배치는 바람직하게는 시스템의 증가된 신호 강도 및 신뢰성을 위해 유사하게 제품의 캐비티 또는 다른 내부 표면의 외측에 있다. 또한, 로크 내에 또는 로크 상에 모니터링 시스템을 배치하는 것은 조기 손상으로부터 일정 수준의 보호를 제공하는 경향이 있고 제품 손실의 검출을 가능하게 한다. 로크와 결합된 모니터링 장치의 사용은 또한, 예를 들어 적절한 로크 설치의 검증과 같이, 지면 결합 제품 상의 또는 내의 모니터링 장치와는 상이한 방식으로 제품과 베이스 사이의 이벤트 및/또는 상대 이동을 검출할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 토공 장비용 베이스에 지면 결합 제품을 고정하기 위한 로크는 모니터링 장치를 수용하기 위한 적어도 하나의 리세스를 갖는다. 일례에서, 하나 이상의 리세스가 또한 포인트(point)의 비트부(bit portion) 및/또는 장착부에 형성될 수 있다. 다른 예에서, 리세스는 베이스로부터의 제품의 설치 및 제거를 위해 로크를 조정하기 위한 공구에 의해 결합가능한 로크 내에 있을 수 있다.

본 발명의 다른 태양에서, 모니터링 장치는 지면 결합 제품의 주요 마모 표면 외측의 구조물 내에 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 모니터링 장치는 지면 결합 제품을 위한 리프팅 아이(lifting eye) 내에 위치될 수 있다.

본 발명의 다른 태양에서, 하나 이상의 모니터링 장치는 마모되는 지면 결합 제품의 하나 이상의 표면들에 대해 배치되어서, 모니터링 장치(들)가 채굴 중에 경험하는 제품 상의 다수의 위치들 및/또는 다수 종류의 데이터(예컨대, 마모, 충격 등)를 측정할 수 있도록 할 수 있다.

본 발명의 다른 태양에서, 지면 결합 제품에는 제거가능한 모니터링 장치가 제공된다. 일시 장착 배열의 사용은, 예를 들어, 동일한 모니터링 장치가 상이한 지면 결합 제품과 함께 사용될 수 있게 하고/하거나, 상이한 센서를 갖는 상이한 모니터링 장치가 동일한 지면 결합 제품에서 집합적으로 또는 독립적으로 사용될 수 있게 하고/하거나, 손상된 또는 파손된 모니터링 장치의 교체를 가능하게 하고/하거나, 저전압 또는 고갈된 배터리를 갖는 모니터링 장치의 교체를 가능하게 한다. 일 실시예에서, 센서는 쉽고 신속한 설치 및 제거를 위해 제품에 기계적으로 부착되는 몸체 내에 고정될 수 있다. 일례로서, 센서는 지면 결합 제품에 대해 기계적으로 부착된 리프팅 아이 내에 보유될 수 있다. 다른 예로서, 센서는 리세스 내로 끼워지는 탄성 플러그에 고정될 수 있다.

본 발명의 다른 태양에서, 채굴 에지 상의 각각의 지면 결합 제품은 적어도 하나의 모니터링 장치를 포함한다. 모니터링 장치는 서로 및/또는 원격 장치에 의해 검출되어, 그들이 고정되는 장비에 대해 그들이 확립된 상대적 위치에 있는지를 결정한다. 하나의 모니터링 장치가 그의 확립된 위치 또는 배향으로부터 소정 범위를 지나 벗어날 때 제품 부재의 손실이 검출된다.

본 발명의 다른 태양에서, 제품에는 다양한 무선 주파수 프로토콜 중 임의의 것을 사용하여 무선으로 통신하는 모니터링 장치가 제공된다. 특정 프로토콜은 특정 애플리케이션 및/또는 환경에 의존할 수 있다. 본 발명에 따른 무선 주파수 장치는 지면 결합 제품의 부품 ID, 존재, 상태, 용도 및/또는 성능과 같은 특성을 송신할 수 있다.

본 발명의 다른 태양에서, 모니터링 장치는 지면 결합 제품에 고정되어, 지면 결합 제품의 부품 ID, 존재, 상태, 용도 및/또는 성능과 같은 특성을 모니터링한다. 예로서, 적어도 하나의 모니터링 장치는 무선 주파수 인에이블형 모듈, 배향 센서, 온도 센서, 가속도계, 근접 센서, 힘 센서, 및 위치 센서로 이루어진 군으로부터의 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 태양에서, 지면 결합 제품에 고정된 모니터링 장치는 다량의 대상물에서 (예컨대, 운반 트럭(haul truck)의 적재물, 덤프 파일 등에서) 그의 존재를 검출하는 데 사용된다. 이러한 특징부는 손실된 지면 결합 제품의 위치를 찾고 후속 프로세싱 장비(예를 들어, 분쇄기)의 손상 또는 막힘 위험성을 감소시키는 능력을 개선시킬 수 있다.

본 발명의 다른 태양에서, 원격 장치는 모니터링되는 토공 장비와 관련된 다른 장비 상에 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 원격 장치는, 버킷 상의 지면 결합 제품의 존재와 같은 특성을 검출하고, 트럭 트레이를 충전하기 위한 적재물들의 개수를 추적하고, 채굴 사이클의 속도를 모니터링하는 등을 하기 위해, 분쇄기 호퍼의 상부, 측부 에지, 운반 트럭 트레이의 측부 에지 등에 제공될 수 있다. 다른 실시예에서, 원격 장치는 트럭, 핸드헬드 디바이스, 다른 독립형 장비 등에 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 태양에서, 원격 장치는, 모니터링된 특성들, 예를 들어 버킷으로부터의 지면 결합 제품의 손실, 운반 트럭 적재물에서의 지면 결합 제품의 존재, 지면 결합 제품이 완전히 마모된 상태에 접근하는 것, 지면 결합 제품이 사용 중에 목표 충격 적재물들을 초과하는 것 등 중 적어도 하나를 나타내기 위해, (예를 들어, 채굴 기계 또는 운반 트럭의) 조작자, 원격 감독자 등에게 경고를 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 태양에서, 모니터링 장치는 작업의 특성의 실시간 평가를 제공할 수 있다. 예를 들어, 모니터링 장치는, 충전되고 있는 트럭 트레이에 그리고 버킷에 모인 적재물을 모니터링하여, 트럭 트레이를 더 효율적으로 충전시키는 것에 대한 정보를 조작자에게 제공하도록 할 수 있다.

본 발명의 다른 태양에서, 모니터링 장치는 광산 현장 또는 다른 토공 현장을 맵핑하여 현장에서 사용되는 토공 장비 상의 지면 결합 제품의 특성을 추정하는 데 유용한 데이터를 캡처하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 수집된 데이터는 지면 결합 제품에 대한 마모 속도의 등고선-스타일 맵핑을 생성하여 제품 교체 일정, 비용 등과 같은 것들을 더 잘 결정하는 데 사용될 수 있다. 데이터는 다른 특성을 맵핑하거나, 또는 유사한 정보를 생성하기 위해 맵핑 이외의 다른 방식으로 현장 데이터를 프로세싱하는 데 사용될 수 있다.

본 발명의 다양한 전술된 태양들 및 실시예들은, 서로 독립적으로 또는 집합적으로, 본 발명의 상이한 태양들 모두 또는 일부와 함께 사용될 수 있다. 언급된 태양들은 본 발명의 다양한 개념들의 소정 발상에 대한 예시적인 요약 관측이며, 포괄적이거나 필수적인 것으로 의도되지 않는다. 본 발명의 이점 및 특징의 개선된 이해를 얻기 위해, 본 발명과 관련된 다양한 구성 및 개념을 설명하고 예시하는 다음의 설명 및 첨부 도면을 참조할 수 있다.

도 1은 채광 굴착기의 측면도이다.
도 2는 호우(hoe) 버킷의 사시도이다.
도 3은 치형부 및 슈라우드를 갖는 버킷의 립의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 치형부 조립체 중 하나의 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 치형부 조립체의 분해 사시도이다.
도 5a는 도 5의 선 5A-5A를 따라 취한 팁(tip)의 단면도이다.
도 6은 다른 예시적인 치형부 조립체의 분해 사시도이다.
도 7a는 립 상에 장착된 치형부 조립체의 측면도이다.
도 7b는 도 7a에 도시된 치형부에 설치된 모니터링 장치를 예시하는 확대된 부분 단면도이다.
도 8은 원격 장치를 갖는 제1 버킷의 측면도이다.
도 9는 원격 장치를 갖는 제2 버킷의 측면도이다.
도 10은 원격 장치를 갖는 차량의 측면도이다.
도 11은 버킷 및 핸드헬드 원격 디바이스의 사시도이다.
도 12는 다수의 신호 경로를 예시하는 채광 굴착기의 측면도이다.
도 13a는 센서로부터의 신호를 픽업하기 위한 독립형 장치 및 프론트 로더(front loader)의 버킷의 측면도이다.
도 13b는 프론트 로더의 버킷 및 대상물 리셉터클(material receptacle)의 일부분의 측면도이다.
도 14a는 예시적인 모니터링 장치를 도시하는 개략도이다.
도 14b는 예시적인 모니터링 장치를 도시하는 절개도이다.
도 15는 다른 예시적인 모니터링 장치를 도시하는 개략도이다.
도 16은 모니터링 장치를 갖는 로크의 핀(pin) 구성요소의 사시도이다.
도 17은 핀 구성요소의 분해 사시도이다.
도 18은 도 16의 선 18-18을 따라 취한 단면도이다.
도 19는 대안적인 로크의 사시도이다.
도 20은 모니터링 장치를 갖는 대안적인 로크의 측면도이다.
도 21은 모니터링 장치를 갖는 미립자 플러그의 평면도이다.
도 22는 도 21에 도시된 미립자 플러그의 상부 사시도이다.
도 23은 도 21에 도시된 미립자 플러그의 하부 사시도이다.
도 24는 도 21에 도시된 미립자 플러그의 측면도이다.
도 25는 도 21의 선 25-25를 따라 취한 미립자 플러그의 단면도이다.
도 26은 핸들링 플러그의 단면도이다.
도 27은 도 26의 핸들링 플러그를 갖는 슈라우드의 단면도이다.
도 28은 마모 모니터링 장치를 갖는 리프팅 아이의 단면도이다.
도 29는 모니터링 장치를 갖는 다른 리프팅 아이의 단면도이다.
도 30은 도 28의 리프팅 아이를 갖는 팁의 평면도이다.
도 31은 도 28의 리프팅 아이가 부착된 상태의 팁 및 어댑터의 평면도이다.

본 발명은 토공 장비에 사용하기 위한 지면 결합 제품의 부품 ID, 존재, 상태, 용도 및/또는 성능과 같은 특성을 모니터링하기 위한 제품 및 모니터링 시스템에 관한 것이다. 예로서, 시스템은 도저(dozer), 로더, 드래그라인 기계, 케이블 셔블, 페이스 셔블, 유압식 굴착기, 준설 절단기, 버킷, 립, 블레이드, 리퍼(ripper), 전단 드럼, 연속 채굴기 등에 고정된 지면 결합 제품을 모니터링하는 데 사용할 수 있다. 그러한 지면 결합 제품의 예로는 버킷, 립, 블레이드, 포인트, 어댑터, 중간 어댑터, 슈라우드, 러너, 픽(pick), 마모 플레이트, 트럭 트레이 등이 포함된다. 시스템은, 예를 들어 토공 장비 상의 지면 결합 제품 중 하나 이상의 제품의 부품 ID, 존재, 상태, 용도 및/또는 성능을 비롯한 특성들을 식별 및/또는 모니터링할 수 있다.

논의의 편의를 위해, 전방, 후방, 상부, 하부 등과 같은 상대적인 용어가 사용된다. 전방 또는 앞쪽이라는 용어는 대체로 사용 중에(예컨대, 채굴하는 동안) 토양 대상물에 대한 지면 결합 제품의 통상적인 이동 방향을 나타내기 위해 사용되며, 상부 또는 위쪽이라는 용어는 대체로 예를 들어 대상물이 버킷 내에 모일 때 일반적으로 대상물이 통과하게 되는 표면에 대한 기준으로서 사용된다. 그럼에도 불구하고, 다양한 토공 장비의 작업 시에, 지면 결합 제품은 다양한 방식으로 배향될 수 있으며, 사용 중에 모든 종류의 방향으로 움직일 수 있다는 것이 인지된다.

논의의 편의를 위해, 본 출원은 일반적으로 굴착용 버킷에 고정된 베이스 상에서의 지면 결합 제품의 모니터링, 특히 한 종류의 굴착용 치형부의 모니터링에 대해 논의한다. 그러나, 본 발명은 다른 종류의 치형부, 다른 종류의 지면 결합 제품, 및 다양한 유형의 토공 장비 상의 제품을 식별하거나 모니터링하는 데 사용될 수 있다. 단지 예로서, 모니터링 시스템은 어댑터 상의 포인트, 중간 어댑터 상의 포인트, 어댑터 또는 일체형 캐스트 노우즈 상의 중간 어댑터, 립 또는 베이스 상의 슈라우드, 버킷 상의 립, 버킷 상의 마모 러너, 모듈형 마모 패드들, 몰드 보드 상의 블레이드, 붐 상의 버킷, 준설 절단기 헤드 상의 치형부, 전단 드럼 상의 픽들, 버킷 상의 마모 플레이트, 슈트 또는 트럭 트레이 상의 라이너들, 운반 트럭 상의 트럭 트레이 등을 모니터링할 수 있다. 지면 결합 제품은 다양한 다른 지면 결합 제품에 부착될 수 있으며, 로크 등을 포함한 기계적 부착장치를 사용하여 부착되거나, 제 위치에 용접, 접착 또는 다른 방법으로 고정될 수 있다.

일례로서, 채광 굴착기(1)에는 채굴하는 동안 토양 대상물을 모으기 위한 버킷(3)이 장착된다(도 1). 버킷(3)은 채굴 작업 동안 대상물을 모으기 위한 캐비티(16)를 한정하는 프레임 또는 쉘(4)을 포함한다(도 2). 쉘(4)은 굴착기(1)에 버킷(3)을 부착하기 위한 부착 지지체(8)를 갖는 상부 벽(6), 상부 벽(6)에 반대편의 하부 벽(10), 후방 벽(12) 및 한 쌍의 대향 측벽(14)을 포함한다. 다수의 버킷 구성이 알려져 있으며, 굴착용 버킷은 물론 다른 굴착 기계에 대해서도 버킷 기하구조의 변형이 존재한다. 예를 들어, 버킷이 드래그라인 버킷에서와 같이 상부 벽을 갖지 않을 수 있거나, 하부 벽이 디퍼 버킷에서와 같이 힌지될 수 있거나, 또는 측벽의 일부분이 유압식 페이스 셔블에서와 같이 힌지될 수 있다. 버킷의 특정 기하구조는 본 시스템이 다양한 유형의 버킷 및 버킷 또는 다른 토공 장비에 사용되는 다양한 유형의 지면 결합 제품과 함께 사용될 수 있기 때문에 제한하려는 것으로 의도되지 않는다.

이러한 실시예에서, 버킷(3)은 채굴 에지(5)를 갖는다(도 2, 도 3, 도 5, 도 7). 채굴 에지는 지면과의 접촉을 유도하는 장비의 부분이며, 굴착기 버킷에서는 일반적으로 립으로 형성된다. 또한, 버킷(3)의 측벽(14)은 보통 채굴 에지의 일부분을 형성하고 때때로 마모 부품을 포함한다. 치형부 및/또는 슈라우드는 종종 채굴 에지에 고정되어 에지를 보호하고 버킷(3)에 앞서 지면을 파쇄한다. 전체적으로 참고로 포함된 미국 특허 제9,222,243호에 개시된 바와 같은 다수의 치형부 조립체(7) 및 슈라우드(9)가 버킷(3)의 립(5)에 부착될 수 있다. 단지 일례로서 제공된 예시된 치형부(7)는 립(5)에 용접된 어댑터(11), 어댑터(11) 상에 장착된 중간 어댑터(13), 및 중간 어댑터(13) 상에 장착된 포인트(팁이라고도 지칭됨)(15)를 포함한다(도 1 내지 도 5, 도 7). 포인트(15)는 노우즈(17)를 수용하기 위한 장착부 내의 후방 개방 캐비티(18), 및 지면을 침투하는 전방 단부 또는 비트부(19)를 포함한다(도 5). 로크(리테이너라고도 지칭됨)(21)는 포인트(15)를 중간 어댑터(13)에, 그리고 중간 어댑터(13)를 어댑터(11)의 노우즈(23)에 고정하는 데 사용된다. 이러한 실시예에서, 로크(21)들은 모두 동일하지만 이들이 반드시 그럴 필요는 없을 것이다. 다른 치형부 배열이 가능하다(예를 들어, 도 6 참조).

지면 결합 제품이 예기치 않게 베이스에서 분리되거나 또는 지면 결합 제품이 최소 권장 마모 상태에 도달하게 되는 경우(예컨대, 지면 결합 제품이 완전히 마모된 것으로 간주되는 경우), 지면 결합 제품은 교체되어 생산량이 감소하지 않고, 지면 결합 제품이 부착되는 베이스는 불필요한 마모를 겪지 않는다.

일 실시예에서, 버킷 상에 장착된 지면 결합 제품(이 경우에는, 중간 어댑터(13) 상의 팁(15))을 모니터링하기 위해 모니터링 장치(25)가 제공된다(도 2 내지 도 5). 상이한 표면들 또는 동일한 표면의 상이한 부분들에서의 마모(또는 다른 특성)를 모니터링하거나, 또는 상이한 사용 특성(예를 들어, 마모, 충격, 변형 등)을 모니터링하기 위해 복수의 모니터링 장치(25)가 단일 제품(15) 내에 제공될 수 있다. 더욱이, 버킷에 연결된 다수의 지면 결합 제품(포인트, 중간 어댑터 등)을 모니터링하기 위해 복수의 모니터링 장치(25)가 제공될 수 있다.

모니터링 장치(25)는 일반적으로 지면 결합 제품의 부품 ID, 존재, 상태, 용도 및/또는 성능과 같은 특성을 식별하기 위한 하나 이상의 전자 장치 또는 센서(35); 모니터링 장치로부터 원격 장치(38)(아래에서 논의됨)로 또는 원격 장치(38)로부터 모니터링 장치로 정보를 통신하기 위한 통신 장치(36)(예를 들어, 송신기 및/또는 수신기); 및 배터리(37)를 포함할 수 있다. 이들은 함께 동작하는 상이한 구성요소들일 수 있거나 또는 그들은 조합(예를 들어, 센서(35) 및 송신 장치(36)가 동일한 구성요소임)될 수 있다. 모니터링 장치(25)는 또한 다른 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 모니터링 장치는 리던던시(redundancy)를 위한 또는 다른 특성(예컨대, 높은 충격 이벤트, 채굴 사이클 등)을 감지하기 위한 다수의 센서, 원격 장치로부터 정보를 수신하기 위한 수신기, 데이터를 보관하기 위한 저장 매체(예컨대, 부품 ID), GPS 장치, 및/또는 데이터 또는 다른 정보를 프로세싱하기 위한 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 모니터링 장치(25)는 또한 송신기 또는 배터리가 없는 수동형(passive) 시스템일 수 있다.

모니터링 장치(25)는 원격 장치(38)와 통신할 수 있는데, 원격 장치(38)는 단순히 모니터링 장치(25)로부터 멀리 떨어져 있는 장치를 의미한다. 원격 장치(38)는 모니터링되고 있는 지면 결합 제품의 상이한 부분에 고정될 수 있다. 예를 들어, 지면 결합 제품이 버킷(3)인 경우, 모니터링 장치(25)는 측벽(14)의 지면 결합 부분 내에 있을 수 있고, 원격 장치(38)는 버킷(3)의 상부 벽(6) 상에 있을 수 있다. 원격 장치(38)는 모니터링된 지면 결합 제품에 간접적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 모니터링 장치(25)는 팁(15) 내에 보유될 수 있고, 원격 장치(38)는 굴착기(1)의 버킷(3)(도 8, 도 9) 상에, 붐(2) 상에, 스틱(20) 상에, 또는 운전실(cab)(24) 내에 있을 수 있다. 또한, 원격 장치(38)는 예컨대 서비스 트럭(도 19), 드론, 핸드헬드 디바이스(39)(도 11), 스테이션 등(도 10, 도 11) 상에 별도로 지지될 수 있다. 단일 원격 장치(38)가 사용될 수 있거나, 함께 또는 별도로 동작하는 원격 장치(38)들의 집합체가 사용될 수 있다. 예로서, 원격 장치는 프로세서(PC, 마이크로프로세서 등), 데이터베이스, 송신기, 수신기 등을 포함할 수 있다. 원격 장치(38)는 지면 결합 제품, 다른 지면 결합 제품, 다수의 지면 결합 제품, 토공 장비(1) 상의 추가 센서, 및/또는 데이터베이스 또는 컴퓨터와 통신할 수 있다. 원격 장치(38)는 예를 들어 무선 장치 또는 유선 장치일 수 있다.

모니터링 장치(25) 및 원격 장치(38)는 상이한 방식들로 서로 통신하도록 설계될 수 있으며, 하나의 특별한 방식이 필요한 것은 아니다. 예를 들어, 모니터링 장치(25)는 단지 정보를 송신하도록 설계될 수 있고, 원격 장치(38)는 단지 모니터링 장치(25)로부터 정보를 수신하도록 설계될 수 있다. 다른 예에서, 모니터링 장치(25) 및 원격 장치(38)는 서로를 오가며 통신하도록 설계될 수 있다. 통신은 다양한 통신 프로토콜들, 예를 들어, 연속, 이벤트 구동, 온 디맨드(on demand), 배치(batch)식 통신을 제한없이 사용할 수 있다. 통신의 방식이나 시기에 관계없이, 정보는 이력적으로 또는 실시간 평가로서 수신 및 프로세싱될 수 있다. 예를 들어, 신호가 채굴 사이클의 일부분 동안에만 이용가능한 경우, 원격 장치는 여전히 신호에 액세스할 수 없을 때 검출된 모든 특성의 배치식 정보를 수신할 수 있다.

원격 장치(38) 및 모니터링 장치(25)는, 그 자체로, 집합적으로, 그리고/또는 다른 장치 및/또는 소프트웨어 애플리케이션 등(예를 들어, 예컨대 클라우드 데이터베이스 내의 데이터베이스(194), 다른 프로세서 등으로부터의 데이터)과 함께, 토공 장비 상의 지면 결합 제품의 부품 ID, 용도, 상태, 성능 및/또는 존재와 같은 특성에 관련된 정보를 저장, 프로세싱 및/또는 통신할 수 있다(도 12). 지면 결합 제품의 부품 ID와 관련된 정보는 지면 결합 제품 유형, 제품 번호, 고객 번호, 브랜드 이름, 상표, 제조업자, 재료표(bill of material) 등과 같은 것들을 포함할 수 있다. 지면 결합 제품의 용도와 관련된 정보는 지면 결합 제품을 사용하는 기계의 종류, 지면 결합 제품이 사용된 시간, 지면 결합 제품이 겪은 채굴 사이클의 횟수, 채굴 사이클의 평균 시간, 기계 상에서의 지면 결합 제품의 위치, 충격 이벤트 등과 같은 것들을 포함할 수 있다. 부품 ID는 특정 지면 결합 제품에 관한 부가적인 정보를 검색하기 위한 검색 기준으로서 사용될 수 있다. 검색 기준은 하나 이상의 관계형 데이터베이스 및/또는 더 넓은 데이터 구조를 쿼리(query)하는 데 사용될 수 있다. 지면 결합 제품의 상태와 관련된 정보는 지면 결합 제품의 마모, 변형 등과 같은 것들을 포함할 수 있다. 성능과 관련된 정보는 채굴 속도, 지면 침투에 필요한 힘, 각각의 마모 증분당 이동된 톤(ton) 등과 같은 것들을 포함할 수 있다. 이들 특성은 또한 광산 지질학에 관한 정보, 대상물 단편화(fragmentation) 및/또는 예를 들어 대상물을 굴착하기 위한 시간표, 지면 결합 제품에 대한 교체 일정 등을 결정하기 위한 기타 정보와 관련하여 사용될 수 있다. 장치(25)는 또한 지면 결합 제품 손실(즉, 지면 결합 제품의 존재)을 검출하는 데 사용될 수 있다. 이들 모니터링된 특성은 단지 예로서 제시된 것이며 제한하려는 것이 아니다. 정보는 프로그램가능 로직, 다른 네트워크를 비롯한 다양한 다른 기계와 공유, 즉 그들과 송수신될 수 있으며, 다양한 소프트웨어 어플리케이션 및 루틴과 함께 사용될 수 있다.

일 실시예에서, 지면 결합 제품(15)은 상부 표면(42), 하부 표면(44) 및 측부 표면(46)을 갖는 외부 표면(40)을 포함한다(도 5 내지 도 7). 캐비티(18)는 제품(15)의 후방 단부에서 개방되어, 제품을 장비 상에 장착하기 위한 베이스(13)를 수용하도록 형성된다. 로크 개구부(48)는 제품을 베이스(13)에 유지하는 로크(21)를 수용하도록 제품 내에 형성된다(도 5). 일 실시예에서, 리세스(50)는 모니터링 장치(25)를 수용하기 위해 제품의 외부 표면(40) 내에 한정된다(도 5a). 도시된 실시예에서, 모니터링 장치는 팁(15)의 장착부에 있는 리세스(50C), 및 팁(15)의 작업부 또는 비트부에 있는 리세스(50D) 내에 제공된다. 제품(15)은 단지 하나 또는 2개 초과의 리세스 및 모니터링 장치를 포함할 수 있다. 아래에서 추가로 논의되는 바와 같이, 다른 실시예들에서, 리세스(50)는, 또한 또는 대신, 외부 표면(40)에 근접하게 위치될 수 있는 조립체의 구성 요소 내에 한정될 수 있다. 모니터링 장치(25)를 갖는 구성요소는 로크(21), 리프팅 아이(22), 및/또는 플러그(75)를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않을 수도 있다. 구성요소(들)는 이어서 조립체의 적절한 리세스 또는 소켓 내에 위치될 수 있다. 실시예들 중 임의의 실시예에서, 모니터링 장치(25)는 바람직하게는 외부 표면(40)에 근접하게 그리고 장착 캐비티(18)의 외측에 위치되어 지면 결합 제품의 무거운 강철 벽의 신호 차단 효과를 줄인다(그렇지만, 모니터링 장치는 지면 결합 제품에 대해 상이하게 위치될 수 있다). 도시된 실시예에서, 리세스들(50C, 50D) 내의 모니터링 장치(25)들은 둘 모두 장착 캐비티(18)의 외측에 있다. 이러한 배열은 모니터링 장치(25)로 또는 모니터링 장치(25)에 의해 송신된 신호가 원격 장치(38) 또는 모니터링 장치(25)에 의해 더 용이하고 신뢰성 있게 수신되어, 모니터링 장치(25)를 부품의 내부에, 예를 들어, 종래의 시스템에서 행해진 바와 같이 제품의 장착 캐비티(18) 내에 설치하는 것과 비교하여 시스템에 대해 더 신뢰성 있게 수신된 신호를 제공할 수 있게 한다. 원격 장치 또는 다른 모니터링 장치로부터 신호를 수신하는 모니터링 장치에 대해 이러한 동일한 이점이 존재할 것이다. 모니터링 장치(25)는 일반적으로 더 얕은 리세스에서의 토공 작업과 연관된 엄격함을 견딜 수 있고, 지면 결합 제품의 최내측 부분에 배치될 필요가 없다. 과거의 시스템은 일반적으로 지면 결합 제품의 손실 및 마모를 검출할 때 신뢰성이 떨어져서 잘못된 경고 및 미검출된 손실 또는 마모를 야기하였다. 신뢰성은, 모니터링 장치(25) 또는 적어도 모니터링 장치(25)의 통신 장치(예를 들어, 송신기 및/또는 수신기)를 지면 결합 제품의 외부 표면에 더 가깝게(즉, 내부 표면의 외측으로) 이동시킴으로써 개선될 수 있다. 리세스(50)는 막힌 구멍일 수 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 일반적으로, 적어도 모니터링 장치의 통신 장치(36)(예를 들어, 송신기)는 지면 결합 제품의 예상 유효 수명 동안 마모되는 것을 피하도록 지면 결합 제품 내로 충분히 멀리 위치된다. 센서(35)에 따라, 모니터링 장치의 센서부는 최대 마모 지점 아래에 놓일 수 있거나 또는 마모가능한 부분 내로 연장되어 사용 중에 마모될 수 있다. 대안적으로, 모니터링 장치(25)는 지면 결합 제품의 유효 수명의 일부분에 대한 모니터링만을 제공하려는 경우에 전체적으로 마모가능한 부분 내에 위치될 수 있다.

미국 특허 출원 제2014/0311762호는 부품의 마모 레벨을 측정하기 위한 마모 부품의 장착 캐비티 내의 센서를 개시하고 있다. 센서를 캐비티의 내부 단부에 끼우면 센서가 마모 및 손상되는 것으로부터 보호된다. 그러나, 신호는 손실될 위험이 있으며, 지면 결합 제품의 무거운 강철, 지면 결합 제품이 결합하는 지면, 및/또는 토공 장비의 큰 부피, 전자 장치, 유압 장치 등에 의한 방해로 인해 프로세서에 성공적으로 전송되지 않는다. 유사하게, PCT 출원 WO 2012/0122587호는 부품의 두께를 통하여 센서를 설치하고 센서의 원격 단부를 마모 레벨을 결정하기 위한 프로세서에 연결함으로써 라이너 또는 다른 지면 결합 제품의 마모를 모니터링하기 위한 시스템을 개시하고 있다. 원격 단부는 케이블 또는 무선 연결을 통해 프로세서에 연결할 수 있다. 그러나, 센서를 프로세서에 하드 와이어링(hard wiring)하기 위한 케이블의 사용은 많은 토공 작업에서 실현가능하지 않으며, 마모 부품 내부에 송신기를 위치시킴으로써 유사한 무선 통신 장애가 있게 된다.

일 실시예에서, 센서(35)는 팁(15)의 하부 표면(44) 내에 한정된 리세스(50) 내에 위치되는 마모가능한 저항기 래더(resistor ladder)(52)이다(도 5a 및 도 14a). 표면(40A)이 마모됨에 따라, 저항기(52A)는 연결해제된다. 마모되지 않은 표면(40B) 아래의 저항기(52B)는 회로(53)에 남아 있다. 저항기 래더(52)가 마모됨에 따라, 저항이 변화하여 지면 결합 제품이 겪은 마모량 또는 마모 정도의 표시를 제공한다. 송신기(36) 및 배터리(37)는 리세스(50)의 베이스(54)에 또는 그 근처에 제공되어 원격 장치(38)에 신호를 전송한다. 프로세싱 및/또는 메모리 장치가 포함될 수 있다. 이러한 예시적인 실시예에는 마이크로-제어 유닛(micro-control unit, MCU)(199)이 도시되어 있다. MCU는 선택적으로, 본 발명에 따른 시스템 내의 센서 및/또는 다른 데이터 장치로부터 데이터를 프로세싱하고 저장하기 위한 프로세서 및 저장 장치를 포함할 수 있다. MCU는 선택적으로 온보드 안테나를 포함할 수 있다. 모니터링 장치(25)는 다양한 메커니즘을 사용하여 수집된 데이터를 제공할 수 있으며, 예를 들어 능동형 응답기 또는 수동형 응답기일 수 있다. 모니터링 장치(25)는 근거리 통신 장치(NFC)일 수 있다. 다른 변형도 가능하다. 예를 들어, 일련의 유선 루프를 갖는 회로 기판이 사용될 수 있다. 다른 예로서, 한 쌍의 세장형 커패시터 플레이트(56)가 리세스의 측면을 따라 연장되고, 지면 결합 제품이 마모됨에 따라 마모될 수 있다(도 15). 계량 장치(55)가 커패시턴스, 저항 또는 다른 값을 측정할 수 있다. 동심 플레이트를 갖는 원통형 커패시터가 또한 또는 대신 사용될 수 있다. 복수의 개별 커패시터 또는 다른 장치가 또한 또는 대신 사용될 수 있다. 다른 종류의 센서(예를 들어, 초음파)가 지면 결합 제품 또는 그의 사용의 마모 정도 또는 다른 원하는 특성을 측정하는 데 사용될 수 있다. 모니터링 장치(25)는 또한 원격 장치에 의해 송신된 신호에 의해 검출되는 수동형 시스템일 수 있다.

일단 모니터링 장치(25)가 리세스 내에 설치되면, 리세스(50)는 수지, 중합체 또는 다른 적합한 재료의 형태의 충전재 또는 몸체(31)로 충전될 수 있다. 충전재(31)는 유전체 재료일 수 있다. 모니터링 장치(25)는 몸체 이외의 다른 수단(예를 들어, 접착제, 기계적 수단 등)에 의해 고정되거나, 또는 몸체(31)에 의해 리세스 내에 고정될 수 있다. 일 실시예에서, 몸체(31)는 탄성중합체, 열가소성 물질, 및 열경화성 물질로 이루어진 군으로부터 선택된 중합체이다. 대안적인 실시예에서, 리세스(50)는 중합체 이외의 다른 재료로 충전되거나 충전되지 않을 수도 있다. 중합체 내에 장치(25)를 고정하고/하거나 중합체로 리세스(50)를 충전하면 지면 결합 제품이 굴착될 대상물과 결합할 때 미립자, 진동 및 충격으로부터 장치(25)를 추가로 보호할 수 있고/있거나 모니터링 장치를 리세스 내에 고정시킬 수 있다.

예를 들어, 모니터링 장치(25)는, 예컨대, 지면 결합 제품(15)의 특성에 관한 연속적이거나, 간헐적이거나, 배치식이거나 또는 이벤트 구동식인 신호를 전송한다. 도시된 예에서, 신호는 수신기(60)에 의해 수신되는데, 수신기(60)는 본 예에서는 굴착기(1)의 붐(2) 상에 장착된 원격 장치(38)의 안테나를 포함한다(도 12). 안테나(60)는 다른 위치에 제공될 수 있으며, 붐 상의 안테나 대신에 또는 그에 추가하여 상이한 지지체 상에 (예를 들어, 버킷(3) 상, 운전실(24) 내, 등에) 장착될 수 있다. 붐(2) 상의 안테나(60)는, 본 실시예에서는, 모니터링 장치(38)로부터 신호를 수신하는 신뢰성을 개선시키기 위해 제공된다. 본 실시예에서는 운전실(24) 상의 안테나(60)가 운전실(24) 내의 프로세서(198)에 배선(197)되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 상이한 연결을 가질 수 있다. 예를 들어, 안테나 또는 다른 수신기는 운전실 내, 트럭 상, 핸드헬드 디바이스(39) 상 등에 장착될 수 있다. 안테나(60)는 무선 송신기에 결합되어, 모니터링 장치(25)로부터 수신되어 운전실 내의 원격 장치(38)로 전송되는 정보가 핸드헬드 디바이스(39), 클라우드 데이터베이스(194), 다른 데이터 소스 등으로부터의 데이터에 제공되고/되거나 그와 조합되어 도움이 되는 정보 및 분석을 제공하게 할 수 있다. 다수의 안테나들 및/또는 원격 장치들(38)은 특정 작업에 대해 필요하거나 요구되는 경우 신호를 픽업하는 신뢰성을 증가시키는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 원격 장치는 또한 스틱(20) 상에 위치될 수 있다. 프로세서(198) 또는 시스템의 다른 요소가 엔진 제어 유닛(Engine Control Unit, ECU)(200)과 작동가능하게 결합될 수 있다. ECU(200)는 프로세서(198)로부터 그리고/또는 직접적으로 센서(들)(35)로부터 정보를 제공받거나 수신할 수 있다. ECU(200)는 엔진 토크, 연료 소비, 대기 온도, 엔진 온도 등과 관련된 데이터를 제공받을 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. ECU 데이터는 센서 데이터 및/또는 다른 소스로부터의 데이터와 결합될 수 있고, 프로세서에 의해 프로세싱되어 다양한 출력을 제공할 수 있다.

본 실시예는 모니터링 장치(25)가 원격 장치(38)에, 즉, 원격 장치(38)의 안테나(60)를 통해, 정보를 제공하기 위한 상대적으로 방해받지 않는 신호 경로(62)를 제공한다. 그럼에도 불구하고, 더 많은 방해물, 신호가 수신될 수 있는 제한된 기간, 등을 갖는 다른 변형이 가능하다. 신호가 소정 시간에만 수신될 수 있는 경우에, 모니터링 장치(25) 및/또는 원격 장치(38)는 소정 시간 동안(예컨대, 버킷이 특정 방식으로 배향될 때, 트리거 신호가 수신될 때, 등)에만 송신될 수 있거나, 계속적으로 송신을 계속할 수 있다. 또한, 소정 간격 동안 붐(2) 상의 안테나에 의해서만 신호가 액세스될 수 있는 경우에도, 모니터링 장치로부터 정보를 연속적으로 또는 장기간 동안 수신하기 위해 다수의 원격 장치 및/또는 안테나가 사용될 수 있다. 원격 장치는 모니터링 장치로부터 신호를 수신하고 그 신호를 제2 또는 제3 원격 장치에 중계할 수 있다. 임의의 개수의 원격 장치를 사용하여 필요에 따라 신호를 중계할 수 있다. 개별적인 관절식 구성요소를 포함하는 채굴 기계(1) 및/또는 다른 차량들의 작업장에서의 이동은 센서 및 통신 장치의 상호관계를 확립 및 재확립하도록 하는 경향이 있을 수 있다. 이러한 방식으로, 작업장에서의 잠재적인 차폐용 표면의 수가 매우 많음에도 불구하고 다양하고 수많은 통신 경로가 확립될 수 있다.

하나의 다른 실시예에서, 모니터링 장치(25)는 휠 로더와 같은 토공 장비 상의 버킷(3)에 대해 팁(15)의 하부 표면(44)의 리세스 내에 위치된다. 원격 장치(38)는 모니터링 장치로부터 신호를 픽업하기 위해, 예를 들어, 독립형 지지대(stanchion)(64A)(도 13a) 또는 분쇄기 호퍼(64B)(도 13b)(또는 다른 리셉터클)의 에지 상에 위치될 수 있다. 도 13b는 호퍼(64B) 내로 많은 대상물을 방금 덤핑한 버킷(3)을 도시한다. 그렇게 함에 있어서, 모니터링 장치(25)를 갖는 제품(15)은 원격 장치와 무선 통신하는 호퍼(64B)의 원격 장치(38) 위를 지나간다. 지지대(64A) 또는 호퍼(64B) 상의 원격 장치(38) 등은 토공 장비, 서비스 트럭 등에 위치된 하나 이상의 원격 장치에 추가하여 또는 그 대신에 있을 수 있다. 원격 장치(38)는 또한 다른 위치들에 있을 수 있다. 예를 들어, 원격 장치(들)는 지지대 또는 문턱 장치(threshold device) 상에 있을 수 있는데, 분리된 지면 결합 제품이 트럭 트레이에 들어 있는 대상물의 층(bed) 내에 있을 때를 검출하도록 운반 트럭이 이들을 통과한다. 다른 예로서, (호퍼(64B)에 대해 개시된 것처럼) 버킷이 트럭 트레이 내로 적재물을 덤핑할 때를 모니터링하기 위해 트럭 트레이 상에 원격 장치가 제공될 수 있다. 장치(25)는 또한, 예를 들어 트럭 트레이의 효율적인 적재를 돕기 위해 실시간 프로세싱을 받는 데이터를 제공할 수 있다. 예를 들어, 시스템은 대기 중인 운반 트럭을 완전히 충전하기 위해 모으는 적재물(예를 들어, 버킷의 절반)에 대한 정보를 조작자에게 제공할 수 있다. 장치(25)는 본 발명에 따라 구성된 추가 장치, 및/또는 경사계, 유압 센서 등을 포함하지만 이로 한정되지 않는 다른 기계 기반 센서와 조화를 이루어 작업할 수 있다.

이러한 방식으로, 다양한 특성들(예를 들어, 마모)이 신뢰성을 향상시키기 위해 복수의 방식으로 모니터링될 수 있지만, 다수의 원격 장치가 필요한 것은 아니다. 트럭 트레이(64)에 원격 장치(38)를 제공하는 것은 또한, 덤핑 사이클 사이의 시간, 트럭 적재량당 덤프의 수, 트럭 트레이 에지 위의 버킷의 높이 등과 같은 다른 특성들이 모니터링될 수 있게 한다. 예컨대 상부 표면(42)(또는 다른 구성요소 또는 립) 상에 위치된 다른 센서들은 적재물을 덤핑하는 시간, 대상물이 버킷으로부터 덤핑되는 속도 등과 같은 다른 특성을 측정할 수 있다. 이들 센서로부터의 신호는 기계, 트럭 트레이 또는 어딘가 다른 곳에 있는 원격 장치에 의해 픽업될 수 있다.

다양한 실시예는 채굴 기계(1) 및/또는 다른 차량 및 장비의 부품 상의 미리결정된 지점에 하나 이상의 원격 장치(38)를 위치시킬 수 있다. 다양한 실시예는 모바일 및 핸드헬드 디바이스에 원격 장치를 제공할 수 있다. 실시예는 센서 및/또는 통신 장치의 전자 캔버싱(canvassing)을 제공하여 수집된 데이터를 목록화(inventory)할 수 있다. 데이터는 이전에 알려진 데이터 및/또는 다른 위치에서 수집된 데이터와 조합될 수 있다. 하나 이상의 프로그램가능 로직 디바이스가 데이터를 다양한 기계 사용가능 및 인간 사용가능 포맷으로 조작하기 위해 이용될 수 있다.

리세스(50) 및 모니터링 장치(25)가 립(5)(도 7a)과 같은 다른 종류의 지면 결합 제품에 유사하게 제공될 수 있다. 립 내의 모니터링 장치는 예를 들어 마모(예컨대, 초음파 센서를 이용), 충격 이벤트, 채굴 사이클 등을 식별할 수 있다. 블레이드, 버킷 측벽 등과 같은 다른 유사한 지면 결합 도구에도 또한 유사한 리세스 및 모니터링 장치가 제공될 수 있다.

도 5b 및 도 6은 치형부(15a)의 상부 후방 모서리에 위치된 리세스 또는 캐비티(220) 내에 센서(35)를 포함하는 모니터링 장치(25)를 도시한다. 모니터링 장치(25)는 치형부의 후방 벽(222)을 따라 한정된 보어(bore)(220) 내에 위치될 수 있다(도 14b). 본 예에서, 구멍(220)은 후방 벽(224)에 개방 채널(228)을 가지며 장착 캐비티의 상부 표면(224)에서 개방된다. 일 측면에서 개방되는 채널(228)은 모니터링 장치 및/또는 안테나(36)로 또는 그에 의해 전송되는 신호에 대해 상대적으로 방해받지 않는 신호 경로를 제공한다. 본 실시예에서, 구멍은 그의 상부 단부를 따라 폐쇄되지만 개방될 수 있다. 구멍은 바람직하게는 몸체(31)로서 수지 또는 다른 재료로 충전된다. 모니터링 장치(25)는 저항기 래더(52) 또는 다중 루프 회로와 같은 센서를 포함할 수 있다. 모니터링 장치(25)는 주조 작업에서와 같이 치형부(15a) 내에 형성된 구멍(220) 내에 위치될 수 있다. 구멍 또는 중공부는 또한 다른 방식으로, 예컨대 기계 가공에 의해 형성될 수 있다. 중공부는 상부 표면으로부터 캐비티(18)까지 연장될 수 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 다른 경우에 있어서, 모니터링 장치는 치형부 또는 다른 지면 결합 제품의 일부분 위에 끼워 맞춰질 수 있다.

다른 실시예에서, 도 7b는 치형부(15)가 마모됨에 따라 마모되도록 구성된 구멍(246) 내에 위치된 연장 부분(244)을 포함하는 모니터링 장치를 도시한다. 모니터링 장치(25)는 예를 들어 기계적 부착, 용접, 수지 등을 포함하는 다양한 방식으로 리세스(242) 내에 고정될 수 있다. 예로서, 모니터링 장치는 특성에 관한 데이터를 검출하기 위한 센서, 송신기 및/또는 수신기, 배터리, 마이크로프로세서, 저장 장치 및/또는 GPS 장치를 포함할 수 있다. 구멍은 선택적으로, 포인트의 마모를 모니터링하기 위해 센서(예를 들어, 저항기 래더)를 수용하도록 리세스(242)의 전방에 드릴링되거나 그렇지 않으면 형성될 수 있다. 본 예에서, 구멍은 완전히 마모된 상태의 적어도 전방으로 연장되지만, 다른 길이가 사용될 수 있다. 구멍은 포인트의 전방 단부를 향해 연장되거나 외부 마모 표면을 향한 상향 각을 가질 수 있다.

하나의 다른 실시예에서, 모니터링 장치(25)는 미국 특허 제9,222,243호에 개시된 로크와 같은 로크(21)에 제공된다. 모니터링 장치(25)는 로크에만, 또는 제품(15)의 마모가능한 표면(40) 내의 하나 이상의 리세스 및 로크에 제공될 수 있다. 다른 예에서, 모니터링 장치(25)는 중간 어댑터(13)와 같은 제품을 제 위치에 고정시키는 한 쌍의 로크 각각에 고정될 수 있다(도 16 내지 도 18).

잠시 도 5로 돌아가면, 로크(21)는 부분적으로 조립된 구성으로 도시되어 있는데, 여기서 각각의 로크(21)에 대해, 핀(150)이 칼라(collar)(122) 내로 나사결합되어 있다. 칼라(122)는 팁(15)의 관통 구멍(48) 내로 삽입되고 핀(150)은 노우즈(17)의 정합 구멍(49) 내로 연장되도록 칼라에 나사결합되어 팁(15)을 노우즈(17) 상에 고정시킬 수 있다. 핀(150)은 칼라없이 고정될 수 있다. 이제 도 16 내지 도 18을 참조하면, 핀(150)은 헤드(152) 및 나사식 섕크(154)를 포함한다. 리세스(50)가 헤드(152)의 외부 표면(158)에서 개방된다. 리세스(50)는 주 부분(160) 및 측부 부분(162)을 포함하지만, 다른 배열이 가능하다. 주 부분(160)은 제품의 설치 및 제거를 위해 핀(150)을 터닝하기 위한 공구(도시되지 않음)를 수용하도록 형상화되고 구성된다.

모니터링 장치(25)는 측부 부분(162) 내에 위치된다. 일례에서, 장치(25)는 인쇄 회로 기판과 같은 기판(34) 상에 장착된 센서(35)를 포함한다. 송신기(36) 및 배터리(37)가 또한 기판(34) 상에 장착된다. 로직 디바이스와 같은 다른 구성요소들이 기판에 장착되거나 그와 결합될 수 있다. 기판(34), 센서(35), 송신기(36) 및 배터리(37)는 바람직하게는, 본 실시예에서 수지인 몸체(31)에 매설되지만, 다른 배열이 가능하다. 도시되지 않은 다른 실시예는, 예를 들어 전자 장치(35) 및 송신기(36)에 필요한 깊이를 지나서 리세스(50)의 내부 단부 또는 하부에 또는 그 근처에 제공된 배터리(37)를 포함할 수 있다. 일례에서, 배터리는 1/2 AA 배터리이지만, 다른 종류의 배터리 또는 에너지원이 사용될 수 있다. 전자 장치(35)는 리세스의 측부 부분(162)에 제공된다. 본 실시예에서, 칩은 센서 및 송신기이고, 송신기는 예를 들어 무선 통신 디바이스이다. 이 경우에도, 배터리 및 칩은 바람직하게는 수지일 수 있는 몸체(31) 내에 매설된다. 수지는 배터리 및 칩을 리세스에 고정시키고, 모니터링 장치의 구성요소를 토양 대상물 및 진동으로부터 보호하고, 배터리를 덮어(overlie) 배터리가 홀드 위치와 릴리스 위치 사이에서 로크를 조정하기 위한 공구의 삽입으로부터 차폐되도록 한다. 배터리와 칩은 별개의 리세스 내에 제공될 수 있다. 리세스 또는 다수의 리세스들은 모니터링 장치에 대해 고유할 수 있으며, 공구를 수용하는 것과 같은 이중 목적을 갖지 않을 수 있다. 하나 이상의 칩 또는 다른 전자 장치가 리세스 내에 제공될 수 있다. 와이어 또는 다른 배열체가 칩을 배터리에 전기적으로 연결하기 위해 몸체를 통해 연장된다. 다른 배열이 가능하다. 하나 이상의 전자 장치(35)가 그것이 부착되는 지면 결합 제품의 부품 ID, 존재, 상태, 용도 및/또는 성능과 같은 특성을 모니터링하도록 제공된다.

로크(21)는 일반적으로 그의 홀드 위치와 릴리스 위치 사이에서 이동하기 위해 조작자가 액세스가능하도록 제품의 외부를 따라 위치되는데, 이들 위치는 제품에 고정되어 있는 동안 상이한 위치들일 수 있거나, 삽입된 위치 및 제거된 위치일 수 있다. 제품의 장착 캐비티 내에보다는 오히려 로크(21) 내에 (또는 상에) 모니터링 장치(25)를 제공함으로써, 지면 결합 제품의 강철(또는 다른 재료)에 의해 야기되는 신호 방해가 감소된다. 모니터링 장치(들)로부터의 더 강하고 더 신뢰할 수 있는 신호(들)는 신호(들)를 손실할 또는 잘못된 판독값을 받을 위험성을 감소시키고 원격 장치의 위치설정 시에 더 유연성을 제공한다. 그럼에도 불구하고, 로크에 고정된 모니터링 장치(25)는 예컨대 캐비티 마모 또는 제품과 베이스 사이의 상대 운동과 같은 상태를 모니터링할 때 장착 캐비티(18) 내에 위치될 수 있다.

다른 실시예에서, 모니터링 장치(25)는 플러그(75)와 함께 또는 그의 형태로 로크(21)에 고정된다(도 5, 도 21 내지 도 25). 본 예에서, 플러그(75)는 리세스(50) 내로 수용되어, 토공 장비의 사용 중에 로크(21)의 리세스(50) 내로 토양 미립자가 들어가는 것을 저지한다. 다른 예에서, 플러그는 개구부 내의 미립자의 진입에 대한 보호를 제공하기 위해 로크를 수용하는 전체 개구부를 덮을 수 있다. 모니터링 장치를 갖는 플러그는 핀 내의 리세스의 측부 부분(162)에 있는 모니터링 장치를 대신하거나 또는 그에 추가될 수 있다. 플러그(75)는 공구(예를 들어, 제품(15)의 제거를 위함)가 리세스(50) 내로 삽입될 필요가 있을 때 제거될 수 있다. 본 실시예에서, 적어도 하나의 모니터링 장치(25)가 플러그 몸체(76)에 또는 그 내에 고정된다. 도시된 실시예에서, 플러그 부재(75)는 모니터링 장치(25)에 대한 몸체이다. 다른 실시예에서, 모니터링 장치(25)는 예를 들어 몸체 내에 케이싱될 수 있고, 이어서 그 몸체는 플러그 몸체(76)에 고정된다. 이러한 종류의 플러그(75)는 또한 제품(15)의 외부 표면(40) 내에 직접적으로 한정된 리세스(50) 내에 고정될 수 있다.

모니터링 장치(들)(25) 또는 센서(들)(35)는 바람직하게는 몸체(76) 내에 매설되지만, 다른 방식으로 고정될 수 있다. 일 실시예에서, 오직 하나의 장치(35)만이 몸체(76) 내에 매설된다(도 22). 대안적인 실시예에서, 하나 초과의 장치(25)가 몸체 내에 매설된다. 각각의 장치(25)는 성능에 대한 영향 및 장치(25)가 사용되는 환경으로부터의 영향을 최소화하기 위해 몸체(76)의 하부 단부(63) 내에 매설될 수 있다.

몸체(76)는 제품(7) 내의 리세스에 삽입되고 그로부터 제거될 수 있는 제거가능한 부재이지만, 공구를 수용하지 않은 리세스 내에 수용되는 경우 고정될 수 있다. 제거가능한 몸체(76)에 장치(25)를 고정시키는 것은 장치(25)가 제품(15) 또는 로크(21) 내에 일시적으로 설치되도록 한다(예를 들어, 장치(25)는 장치(25)의 수명 동안 다수의 제품(15)과 함께 사용될 수 있다). 몸체(76)는 바람직하게는 중합체로 제조되지만, 다른 재료가 사용될 수 있다. 하나의 바람직한 실시예에서, 중합체는 탄성중합체, 열가소성 물질 및 열경화성 물질로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일 실시예에서, 몸체(76)는 탄성중합체이다. 탄성중합체 몸체는 또한 다른 재료로 구성된 부품으로 이루어질 수 있는 플러그의 일 부품일 수 있다.

도시된 실시예에서, 플러그(75)는 상부 단부(61) 및 하부 단부(63)를 갖는다(도 22 내지 도 25). 하부 단부(63)는 바람직하게는 리세스(50A)의 형상과 대체로 매칭하도록 형상화된다. 이는 제품(15)이 사용될 때 리세스 내로 도입될 수 있는 미립자의 양을 최소화한다. 리세스(50)는 다양한 형상을 가질 수 있고 하부 단부(63)는 리세스의 형상에 대체로 대응하는 다양한 형상을 가질 수 있음을 이해해야 한다. 대안적인 실시예에서, 몸체(76)는 그것이 수용되는 리세스의 형상과는 다른 형상을 가질 수 있다. 로크의 리세스 내에 플러그(75)를 삽입하면, 플러그가 모니터링 장치로서 기능하는 외에도, 로크의 더 용이한 해제를 위해 로크 개구부에서의 미립자 수집을 완화시키는 작업을 한다. 플러그(75)는 다른 특정 목적을 갖는 다른 리세스 내에 삽입될 수 있거나, 로크 또는 제품 내에 플러그(75)를 수용하는 단 하나의 목적을 위해 제공될 수 있다.

도시된 실시예에서, 하부 단부(63)는 몸체(76)를 리세스(50) 내에 보유하기 위한 하나 이상의 리테이너(69)를 갖는다. 도 22 내지 도 25에서, 리테이너(69)는 일반적으로 하부 단부(63)의 외부 에지의 측면 둘레로 연장되는 리브로서 도시되어 있다. 몸체(76)는 억지 끼워맞춤(interference fit)을 통해 리세스(50) 내에 고정되어, 리테이너(69)의 리브가 몸체(76)를 리세스(50) 내에 고정하기 위해 리세스의 측면과 접촉하도록 한다. 다른 리테이너도 가능하며, 리브는 단지 리세스 내에 몸체를 고정하는 데 사용될 수 있는 리테이너의 일례일 뿐이다. 리세스(50) 내에 몸체를 고정시키는 다른 방식이 가능하다. 예를 들어, 리테이너(69)는 리세스 내의 홈에 대응하는 일련의 나선형 리지(ridge)일 수 있다. 몸체(76)는 리테이너(69)가 리세스 내의 대응하는 홈과 결합하도록 회전될 수 있다. 대안적으로, 예로서, 플러그(75)를 제 위치에 고정하기 위해 하나 이상의 래치들이 사용될 수 있다. 또한, 플러그(75) 상의 리테이너 대신에 또는 그에 추가하여 리세스 내에 리테이너가 형성될 수 있다.

하부 단부(63)는 바람직하게는 플러그(75)를 리세스(50)로부터 제거하기 위한 제거 특징부(71)를 갖는다. 도 21 및 도 22에 도시된 실시예에서, 제거 공구는 제거 특징부(71)와 결합하여 리세스로부터 몸체(76)를 들어 올린다. 제거 공구는 예를 들어, 프라이 바아(pry bar) 또는 리세스에서 몸체를 들어 올릴 수 있는 다른 공구일 수 있다. 다른 제거 특징부가 가능하며, 몸체는 회전되거나, 피봇되거나, 그렇지 않으면 그것이 수용되는 리세스로부터 제거될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 몸체는 하부 단부의 외부에 위치된 제거 특징부로 제거될 수 있다. 본 실시예에서, 제거 특징부(71)는 센서를 비롯한 모니터링 장치(25) 및 다른 구성요소를 수용 및 내장하도록 크기설정되고 위치된 하부 부분을 갖는 캐비티로서 구성된다. 장치(25) 및 다른 구성요소는, 예를 들어 수지인 몸체(31) 내에 매설될 수 있다.

도시된 실시예에서, 상부 단부(61)는 하부 단부(63)보다 넓고 캡 또는 상부 플랜지를 한정하는 것으로 도시되어 있다. 하부 단부(63)보다 넓은 상부 단부(61)는 몸체와 리세스 사이에 수집되는 미립자를 최소화할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 상부 단부는 대체로 하부 단부의 폭과 매칭되는 폭을 가질 수 있거나 또는 하부 단부보다 작은 폭을 가질 수 있다. 상부 단부(61)는 일반적으로 평면이고 대체로 원형인 형상을 갖는데; 다른 형상이 가능하다.

도 21, 도 21 및 도 25에 도시된 실시예에서, 상부 단부(61)는 리세스로부터 몸체(31A)를 당기거나 들어 올리기 위해 조작자가 사용할 수 있는 제거 특징부(65)를 갖는다. 조작자는 한 손 또는 양손으로 제거 특징부(65)를 수동으로 잡을 수 있거나 또는 제거 특징부(65)와 결합하기 위한 공구를 사용할 수 있다. 도시된 실시예에서, 제거 특징부(65)는 몸체의 상부 표면(61)과 동일한 높이인 탭으로서 도시되어 있지만, 다른 구성이 가능하다. 제거 특징부(65)는 리세스와 결합되어 그로부터 멀어지는 외측 방향으로 이동되어, 제거 특징부(65)가 몸체의 상부 표면(61) 위에 있도록 할 수 있다. 제거 특징부(65)는 리세스로부터 몸체의 이동을 초기에 수행하는 데 사용될 수 있으며, 제거 특징부(71)는 리세스로부터 몸체(76)를 완전히 제거하는 데 사용될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 제거 특징부(65)가 리세스로부터 몸체를 완전히 제거하는 데 사용될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 상부 단부(61)는 제거 특징부(65)를 갖지 않을 수 있거나 또는 몸체를 리세스(50)로부터 제거하기 위해 대안적인 제거 특징부가 사용될 수 있다. 예를 들어, 상부 단부(61)는 공구와 결합하도록 설계된 리세스 또는 돌출부 형태의 제거 특징부(도시되지 않음)를 가질 수 있다. 공구는 리세스(50)로부터 몸체를 회전시키기 위해 제거 특징부와 결합할 수 있다.

상기 언급한 바와 같이, 플러그(75)(즉, 모니터링 장치)를 수용하기 위한 리세스는 제품(15) 내의 리세스(50), 로크(21) 내의 리세스(162), 플러그(75) 내의 리세스(71)의 일부분, 또는 베이스(13) 내의 리세스(51)(도 5)일 수 있다. 리세스는 다른 이유로 인해 사전에 확립될 수 있으며 모니터링 장치를 수용하기 위해 특별히 설계되지 않을 수 있다. 예를 들어, 리세스는 제품(15)의 설치 및 제거 동안 로크를 조정하기 위한 제거 공구를 수용하도록 설계된 로크 내의 리세스일 수 있다. 제품이 제거 또는 설치되고 있지 않을 때, 리세스는 플러그(75)의 형태의 모니터링 장치를 수용하는 데 사용될 수 있다. 로크(21)가 조정될 필요가 있을 때, 플러그(75)는 리세스(50)로부터 제거될 수 있다.

대안적인 실시예에서, 리세스는 플러그(75)(도 7a)의 구성 또는 다른 구성을 갖는 플러그를 수용하기 위해 특별히 설계된 리세스(50)일 수 있다. 리세스는 다양한 형상을 가질 수 있다. 바람직하게는, 리세스는 플러그의 몸체에 대체로 대응하는 형상을 갖지만, 다른 구성이 가능하다. 리세스(50)는 바람직하게는 그것이 수용되는 지면 결합 제품의 외부 표면(40)에 또는 그에 인접하여 위치되어, 지면 결합 제품의 금속에 기인한 신호 방해가 감소되도록 한다. 일부 실시예에서, 플러그를 수용하도록 특별히 설계된 리세스는 예를 들어 로크, 포인트, 중간 어댑터, 어댑터, 캐스트 립의 노우즈, 슈라우드, 립, 블레이드, 마모 러너, 트럭 라이너, 버킷 또는 다른 종류의 토공 장비의 기타 지면 결합 제품 내에 위치될 수 있다. 더욱이, 리세스는 몸체가 최소한의 마모를 겪는 곳에 위치될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 몸체는 마모를 겪는 것으로 알려진 위치에 배치되어, 모니터링 장치가 마모를 겪게 할 수 있고 모니터링 장치가 제품(15)의 마모를 검출할 수 있게 할 수 있다.

다른 실시예에서, 제2 로크-스타일의 예로서, 모니터링 장치(25)는 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제7,536,811호에 개시된 것과 같은 로크(21A) 내에 보유된다. 로크(21A)는 함께 피봇식으로 결합된 한 쌍의 로크 몸체(102)를 포함한다(도 19, 도 20). 요약하면, 로크 몸체(102)는 그의 외부 단부(104)가 서로를 향해 이동하도록 피봇하여, 로크가 슈라우드(9)와 같은 제품 내의 개구부의 입구로 삽입될 수 있도록 한다. 로크는 개구부에 있을 때 선형 위치로 확장되어 로크가 개구부의 입구보다 더 길도록 한다. 제품의 개구부로부터 로크가 제거되는 것을 방지하기 위해 로크가 개구부에 삽입될 때 몸체(102)의 상대적인 이동을 방지하도록, 몸체들(102) 사이의 이음매(seam)에 테이퍼진 나사식 리테이너(106)가 설치된다. 로크 몸체(102) 중 적어도 하나는 리세스(50A)를 포함한다. 일 실시예에서, 모니터링 장치(25)는 센서(35)와 같은 전자 장치 및 리세스(50B) 내의 배터리(37)를 포함한다. 몸체(31)는 칩(센서 및 송신기로서 작용함) 및 배터리를 캡슐화하여 이들을 보호한다. 몸체(31)는 수지 또는 다른 재료일 수 있다. 모니터링 장치(25)는 다른 방식으로 리세스(50A) 내에서 고정 및/또는 보호될 수 있다. 일 실시예에서, 모니터링 장치(25)는 나사식 리테이너(106) 내에 배치된다.

채굴 작업 시에, 지면 결합 제품은 다양한 방향에서 그리고 넓은 범위의 심각도와 지속 시간으로 부하 및 충격을 받는다. 제품을 고정시키는 로크는 모니터링 장치에 의해 검출 및 모니터링될 수 있는 응력, 이동, 진동, 격렬한 부딪침(jostling) 등을 통한 다양한 부하들에 의해 영향을 받는다. 이러한 프로세스를 통해, 모니터링 장치 및/또는 원격 장치는, 예를 들어 지면 결합 제품(및/또는 베이스)의 예상 유효 수명을 결정하기 위해 지면 결합 제품의 유형, 토양 대상물의 종류(예컨대, 마모도, 경도 등), 토공 기계 등을 고려하여, 예를 들어 수집된 정보가 프로그램가능 로직에 의해 프로세싱될 때의 지면 결합 제품의 상태를 결정할 수 있다. 기계의 작동 및/또는 작업장에 관한 정보와 결합될 때, 예상되는 교체 날짜가 결정되어 지면 결합 제품 교체를 위한 효율적인 계획이 가능해질 수 있다. 모니터링 장치는 예를 들어 버킷이 토양 대상물을 통과하는 횟수를 검출하는 데 사용될 수 있다. 모니터링 장치는 또한, 지면 결합 제품에서의 부하, 응력, 부하 지속 시간 등을 검출하여, 예를 들어 침투도 및 채굴 속도를 결정하는 데 사용될 수 있다. 모니터링 장치는 또한 토공 장비 상의 제품의 유무를 결정하는 데 사용될 수 있다.

모니터링 장치(25)는 또한 지면 결합 제품의 주요 마모가능 외부 표면(40)의 외측에 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 모니터링 장치는 리프팅 아이(22)의 형태일 수 있다(도 5, 도 6, 도 28 내지 도 31). 크기 및 무게로 인해, 더 큰 지면 결합 제품은 지면 결합 제품을 한 장소에서 다른 장소로 조작하기 위해 지면 결합 제품을 리프팅 장치에 연결시키는 리프팅 아이(22)를 가질 수 있다. 이러한 리프팅 아이(22)는 지면 결합 제품(도 5)의 제조 중에 형성된 지면 결합 제품의 일체형 부품일 수 있거나, 또는 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 공개 제2015/0013134호에 개시된 바와 같이 지면 결합 제품으로부터 기계적으로 분리가능할 수 있다. 도 26 및 도 27은 슈라우드(9)의 구멍 내에 체결된 칼라(252)에 끼워진 핸들링 플러그(250)를 도시하는 단면도들이다. 슈라우드(9)를 들어 올리는 것이 더 이상 필요가 없게 된 후에 리프팅 아이(후술됨)가 칼라(252)로부터 제거될 수 있고, 그에 따라 핸들링 플러그(250)가 설치될 수 있다. 핸들링 플러그(250)는 본 발명에 따른 센서(35)를 포함할 수 있다.

도시된 실시예에서, 모니터링 장치(25)는 리프팅 아이(22)를 포함하며, 리프팅 아이 내에 복수의 장치 또는 센서(35)를 포함하는 모니터링 장치(25)가 고정된다(도 28, 도 29). 장치 또는 센서(35)는 리프팅 아이(22)의 장착부 내에 매설되지만, 리프팅 아이 장치의 다른 부분에 그리고 다른 방식으로 고정될 수 있다. 일 실시예에서, 오직 하나의 장치(35)만이 리프팅 아이(22) 내에 매설된다. 본 예에서, 전자 장치(35)는 장치(25)가 사용되는 환경의 영향을 최소화하기 위해 기계적으로 분리가능한 리프팅 아이(22)의 장착 단부(163) 내에 매설된다. 대안적인 실시예에서, 장치는 지면 결합 제품의 일부로서 주조되거나 달리 제조된 리프팅 아이에 고정될 수 있고/있거나 지면 결합 제품을 조작하기 위해 사용되는 리프팅 아이(22)의 작업 단부(161)에 고정될 수 있다. 리프팅 아이(22)는 모니터링 장치(25)에 대한 몸체(31)를 형성할 수 있거나, 또는 모니터링 장치(25)가 몸체 내에 캡슐화되고 이어서 몸체는 리프팅 아이(22)에 고정될 수 있다.

리프팅 아이(22)는 미국 특허 공개 제2015/0013134호에 개시된 리프팅 아이와 유사하다. 다른 형상이 가능하다. 본 실시예에서, 리프팅 아이(22)는 리프팅 아이가 제품(7) 내의 구멍으로부터 삽입 및 제거될 수 있도록 제거가능하다. 리프팅 아이(22)는 기계적으로 고정되고 지면 결합 제품으로부터 기계적으로 분리될 수 있다. 제거가능한 리프팅 아이(22)에 장치(25)를 고정하면 모니터링 장치(25)가 교체가능한 제품(15) 내에 일시적으로 설치되도록 한다. 또한, 리프팅 아이(22)는 기존의 지면 결합 제품에 대한 최소한의 변경으로 여러가지 상이한 유형들의 지면 결합 제품과 함께 사용될 수 있다(예를 들어, 지면 결합 제품은 리프팅 아이를 수용하기 위해 추가의 리세스 또는 구멍을 갖도록 제조 또는 개조될 수 있거나 리프팅 아이를 수용하기 위해 기존의 리세스 또는 구멍을 이용할 수 있다). 대안적인 실시예에서, 장치(25) 및/또는 리프팅 아이(22)는 지면 결합 제품에 영구적으로 고정될 수 있으며 제거가능하지 않을 수 있다.

일 실시예에서, 장치(25)의 리프팅 아이(22)는 (아래에서 논의되는 바와 같이) 지면 결합 제품(15)의 리세스 또는 구멍(133) 내에 고정된다. 도시된 실시예에서, 리프팅 아이(22)는 리프팅 장치를 결합하기 위한 작업 단부(161) 및 리프팅 아이를 제품에 고정하기 위한 장착 단부(163)를 갖는다(도 28 내지 도 31). 미국 특허 공개 제2015/0013134호에 개시된 바와 같이, 칼라(도시되지 않음)에는 리프팅 아이의 장착 단부(163)를 수용하기 위한 개구부가 제공될 수 있다. 칼라는 리프팅 아이(22)의 일부일 수 있거나 제품(15)의 일부일 수 있다. 대안적인 실시예에서, 칼라는 생략될 수 있고 리프팅 아이(22)는 제품(15)의 다른 특징부와 직접 결합하여 리프팅 아이(22)를 제품(15)에 고정시킬 수 있다.

장착 단부(163)는 바람직하게는 칼라 내의 개구부 또는 구멍(133)의 형상과 대체로 매칭하도록 형상화된다. 이는 제품(15)이 굴착될 지면과 결합할 때 구멍(133) 또는 개구부 내로 도입될 수 있는 미립자의 양을 최소화한다. 구멍(133) 및/또는 개구부는 다양한 형상을 가질 수 있고 장착 단부(163)는 구멍(133) 또는 개구부의 형상에 대체로 대응하는 다양한 형상을 가질 수 있음을 이해해야 한다. 대안적인 실시예에서, 리프팅 아이(22)는 그것이 수용되는 구멍 또는 개구부의 형상과는 다른 형상을 가질 수 있다.

리프팅 아이의 리세스(171) 내로 센서(35)를 삽입하면 장치(25)는 그의 모니터링 기능에 추가하여 제품을 조작하기 위한 공구로서 기능하는 것이 가능할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 센서(35)는 다른 특정 목적을 갖는 다른 리세스, 구멍, 또는 개구부 내로 삽입될 수 있거나, 지면 결합 제품 내에 모니터링 장치(25)를 수용하는 단 하나의 목적을 위해 제공될 수 있다.

장착 단부(163)는 바람직하게는 구멍(133 또는 166) 내에 리프팅 아이(22)를 보유하기 위한 하나 이상의 리테이너(169)를 갖는다. 도 28 및 도 29에 도시된 실시예에서, 리테이너(169)는 나선부 형태의 나선형 리지(175)로 도시되어 있다. 미국 특허 공개 제2015/0013134호에 기술된 바와 같이, 나선부는 일반적으로 장착 단부(163)의 외부 에지의 측면 둘레로 연장된다. 리프팅 아이(22)는 바람직하게는 나선부(175)에 의해 구멍(133) 또는 개구부 내에 고정된다. 다른 고정 메커니즘 및 리테이너가 가능하며, 나선형 리지는 구멍(133) 또는 개구부(166) 내에 리프팅 아이(22)를 고정하는 데 사용될 수 있는 리테이너의 일례일 뿐이다. 구멍(133) 또는 개구부(166) 내에 리프팅 아이(22)를 고정시키는 다른 방식이 가능하다. 예를 들어, 리프팅 아이를 제자리에 고정하기 위해 하나 이상의 래치가 사용될 수 있다.

도시된 실시예에서, 리프팅 아이에는 래칭 멈춤쇠(177) 형태의 리테이너(169)가 추가로 제공된다. 래칭 멈춤쇠(177)는 바람직하게는 리프팅 아이(22)가 칼라 또는 구멍(133)에 대해 미리결정된 배향으로 고정된 위치에서 정지하는 것을 가능하게 한다. 또한, 래칭 멈춤쇠(177)는 리프팅 아이(22)를 바람직한 배향으로 유지하여, 지면 결합 제품이 리프팅 장치에 고정된 상태에서 회전하는 경우, 리프팅 아이(22)의 래칭 멈춤쇠(177)가, 지면 결합 제품이 리프팅 아이에 대해 회전하지 않거나 그렇지 않으면 리프팅 아이(22)로부터 분리되지 않게 되는 것을 보장한다(즉, 래칭 멈춤쇠(177)는 지면 결합 제품이 리프팅 장치로 들어 올려짐에 따라 리프팅 아이(22)가 칼라 내외로 추가로 회전하는 것을 방지한다). 래칭 멈춤쇠(177)는 바람직하게는 지면 결합 제품이 제거(및 설치)될 수 있도록 충분한 간극을 갖고서 리프팅 아이(22)를 구멍(133) 또는 개구부의 외측에 유지시킨다. 제품 캐비티의 내부 벽과 결합하는 등의 다른 방식으로 래칭하는 다른 종류의 래칭 형상물이 사용될 수 있거나 또는 리프팅 아이에 래칭 형상물이 제공되지 않을 수도 있다.

장착 단부(163)는 바람직하게는 모니터링 장치(25)를 수용하기 위한 리세스(171)를 갖는다. 리세스(171)는 바람직하게는 작업 단부(161)에 인접한 장착 단부(163)의 외부 표면(179)으로부터 반대편 외부 표면(181)에 미치지 못하는 깊이까지 연장된다. 도시되지 않은 대안적인 실시예에서, 리세스는 예를 들어 작업 단부에 반대편인 장착 단부의 외부 표면으로부터 작업 단부에 인접한 외부 표면에 미치지 못하는 깊이까지 연장될 수 있거나, 또는 리세스는 리프팅 아이의 전체 장착 단부를 통해 연장될 수 있다. 리세스(171)는 그의 길이를 통해 동일한 폭을 가질 수 있거나 또는 리프팅 아이(22)의 장착 단부(163) 내로 연장됨에 따라 변하는 폭을 가질 수 있다.

하나 이상의 장치(25)가 리프팅 아이(22)의 리세스(171) 내에 고정될 수 있다. 리세스(171) 내에 디바이스(25)를 고정하는 다수의 방식이 있다. 예를 들어, 장치(25)는 리세스(171) 내에 기계적으로 고정될 수 있거나 또는 접착제가 리세스(171) 내에 장치를 고정시키는 데 사용될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 장치(25)는 리세스(171) 내에 고정된 중합체에 고정되거나 중합체 내에 매설될 수 있다.

도 29에 도시된 실시예에서, 안테나(183)는 장치(35)로부터 리프팅 아이(22)의 작업 단부(161)에 인접한 장착 단부(163)의 외부 표면(179)까지 연장된다. 대안적인 실시예에서, 안테나는 외부 표면(179)에 부족한 지점까지 연장될 수 있다. 이러한 배열로 인해, 지면 결합 제품의 금속으로부터의 신호 방해가 최소화된다. 안테나(183)는 바람직하게는 마모 모니터링 장치로서 기능하도록 마모될 수 있다. 지면 결합 제품이 지면과 결합함에 따라, 리프팅 아이(22)가 마모되고 안테나(183)는 지면 결합 제품이 겪은 마모의 표시를 제공하도록 마모된다. 도 28에 도시된 대안적인 실시예에서, 전기 장치(35)는 마모가능한 저항기 래더(52A)의 형태이다. 저항기 래더(52A)가 마모됨에 따라, 저항은 변화하여 지면 결합 제품이 겪은 마모의 정도의 표시를 제공한다. 대안적인 실시예에서, 장치는 안테나가 없을 수 있거나 또는 대체로 외부 표면의 방향으로 연장되지 않는 안테나를 가질 수 있다.

일단 모니터링 장치(들)(25)가 리세스(171) 내에 고정되면, 리세스(171)는 중합체로 충전될 수 있다. 일 실시예에서, 중합체는 탄성중합체, 열가소성 물질 및 열경화성 물질로 이루어진 군으로부터 선택된다. 대안적인 실시예에서, 리세스(171)는 중합체 이외의 다른 재료로 충전되거나 충전되지 않을 수도 있다. 중합체에 장치(25)를 고정하고/하거나 중합체로 리세스(171)를 충전하면 지면 결합 제품이 굴착될 대상물과 결합할 때 미립자로부터 장치(35)를 추가로 보호할 수 있다.

도시된 실시예에서, 작업 단부(161)는 부하 지지 링인 것으로 도시되어 있다. 다른 유형의 작업 단부가 가능하다. 예를 들어, 링은 구멍을 갖는 플레이트, 스프링 장착된 게이트를 갖는 C자형 루프, 나사식 소켓, 또는 리프팅 장치에 의해 파지되거나 달리 그에 고정될 수 있는 어댑터와 같은 다른 리깅(rigging) 결합 요소로 교체될 수 있다. 이러한 응용예에서, 이들 배열 중 임의의 배열을 갖는 리프팅 장치는 작업 단부가 전통적인 "눈 형상의 것(eye)"을 포함하지 않더라도 리프팅 아이라고 지칭된다.

리프팅 아이(22)를 수용하기 위한 구멍은 다른 이유로 인해 사전에 확립될 수 있으며 리프팅 아이(22)를 수용하기 위해 특별히 설계되지 않을 수 있다. 예를 들어, 구멍은 제품을 베이스에 고정하기 위한 로크(21)를 수용하기 위해 통상적으로 사용되는 구멍(133)일 수 있다(도 30). 다른 실시예에서, 구멍(133)은 리프팅 아이(22)를 수용하기 위해 특별히 설계될 수 있다(도 30). 일부 실시예에서, 모니터링 장치(25)를 수용하기 위해 특별히 설계된 구멍은 포인트, 중간 어댑터, 어댑터, 캐스트 립의 노우즈, 슈라우드, 립, 블레이드, 마모 러너, 트럭 라이너, 또는 다른 종류의 토공 장비의 기타 제품 내에 위치될 수 있다. 또한, 구멍(133)은 바람직하게는 마모를 겪는 것으로 알려진 위치에 배치되어, 리프팅 아이(22)가 마모를 겪게 하고 전자 장치(35)가 제품(15) 및/또는 리프팅 아이(22)의 마모를 검출할 수 있게 한다.

모니터링 장치(25)는 하나 초과의 리프팅 아이(22), 즉 다수의 리프팅 아이(22)를 포함할 수 있고, 다수의 장치(25)가 다수의 지면 결합 제품을 모니터링하기 위해 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 버킷(3)은 다수의 지면 결합 제품(7) 및 적어도 하나의 리프팅 아이(22)를 가져서(이때, 각각의 제품(7)에 적어도 하나의 장치(25)가 설치됨), 프로그램가능 로직이 다수의 장치(25)로부터 정보를 수신하고 각각의 장치(25)로부터의 데이터를 프로세싱하여 각각의 제품(7)의 컨디션 및 상태를 식별하고 결정할 수 있게 한다. 대안적으로, 다수의 장치(25)가 단일의 제품에 고정될 수 있다. 일례로서, 장치(25)는 제품에 고정될 수 있고 다른 장치(25)는 베이스에 고정될 수 있다(도 5). 다른 예로서, 복수의 장치(25)가 지면 결합 제품에 고정될 수 있다.

모든 실시예에 대해, 모니터링 장치(25) 및/또는 원격 장치(38)는 프로그램가능 로직을 사용하여, 모니터링되고 있는 지면 결합 제품의 부품 ID, 존재, 상태, 용도 및/또는 성능과 같은 특성을 식별하고/하거나 조작자에게 경고를 제공하기 위해, 예를 들어 장치(25) 및/또는 원격 장치(38)로부터 생성된 정보를 프로세싱하도록 할 수 있다. 프로그램가능 로직을 사용하는 프로세서(예를 들어, 마이크로프로세서)는 모니터링 장치(25) 및/또는 원격 장치(38)의 일부일 수 있다. 예를 들어, 원격 장치에 포함된 프로그램가능 로직은 모니터링 장치(25)로부터 수신된 정보를 사용하여 제품(15)이 베이스(13)에 여전히 고정되어 있음을 식별할 수 있다. 제품이 예기치 않게 베이스(13)로부터 분리된 경우, 모니터링 장치(25)는 제품(15)의 상태의 변화를 나타내는 상이한 신호를 전송할 수 있다. 다른 예에서, 프로세서는 모니터링 장치(25)로부터의 마모 정보와 조합하여 광산 현장의 지질에 관한 정보를 사용하여, 예를 들어 제품에 대해 남아있는 추정된 마모 수명을 결정하도록 할 수 있다. 또 다른 예에서, 프로그램가능 로직은 채굴 사이클의 횟수 또는 지면 결합 제품이 사용된 지속 시간을 사용하여, 남아있는 추정된 마모 수명을 결정하도록 할 수 있다. 프로그램가능 로직은 특정 제품이 교체가 필요함에 가깝다는 예방 경고를 생성하도록 프로그래밍될 수 있다. 경고는 예를 들어, 시각적 경고, 햅틱 피드백 및/또는 오디오 경고일 수 있다. 장치(25 및/또는 38)는 조작자 또는 유지보수 요원, 광산 현장 관리자 등과 같은 다른 사람에 의한 액세스를 위해 장비 조작자 및/또는 무선 장치에 경고를 무선으로 제공할 수 있다. 또한, 프로그램가능 로직은, 상태가 예를 들어 지면 결합 제품이 베이스로부터 예기치 않게 분리되거나, 파손되거나, 또는 완전히 마모된 상태 또는 거의 완전히 마모된 상태에 있음을 나타내는 경우 경고를 발생시키도록 프로그래밍될 수 있다.

모니터링 장치(25) 및/또는 원격 장치(38)는 예를 들어 수동형 또는 능동형일 수 있으며, 수신기, 송신기 및/또는 디지털 센서를 포함할 수 있다. 수신기 및/또는 송신기는 예를 들어 무선 통신 장치, 전자기파 수신기 및/또는 송신기, 기계파(mechanical wave) 수신기 및/또는 송신기, 레이저 수신기 및/또는 송신기, 또는 GPS(Global Positioning System)일 수 있다. 전자기파는 바람직하게는 가시 스펙트럼 이외의 파장(예를 들어, 적외선, 마이크로파 또는 무선 주파수[RF])을 갖지만, 초음파 스펙트럼에 있을 수 있다. 또한, 장치(25) 및 장치(35)는 온도 센서, 카메라, 디지털 경사계 유닛, 디지털 나침반, RFID, 가속도계, 타이머, 근접 센서, 힘 센서, 위치 센서, 및/또는 지면 결합 제품이 사용되고 있는 작업 상태에 관한 정보를 제공하는 다른 센서를 포함할 수 있다.

프로세스로부터의 결과 및 경고는 적어도 하나의 HMI(Human Machine Interface)로 전송될 수 있다. HMI는 예를 들어, 채굴 기계 또는 운반 트럭과 같은 차량의 운전실에 또는 사무실 위치에 장착된 도 11에 도시된 바와 같은 핸드헬드 디바이스(39)일 수 있다. 모니터링 장치에 의해 검출된 특징부, 이벤트, 데이터 등은 프로그램가능 로직에 의해 다른 수집된 또는 저장된 데이터와 함께 프로세싱되어, 광산 운영자에게 영향을 줄 수 있는 매우 다양한 인자들을 결정하도록 할 수 있다. 일례로서, 시스템은 장비의 과거 용도에 대한 데이터, 장비의 실시간 모니터링, 작업되고 있는 토양 대상물의 경도 또는 마모도와 같은 외부 인자, 모니터링되고 있는 지면 결합 제품의 재료 조성 등을 사용하여 예상되는 완전 마모 상태를 결정할 수 있다. 데이터는 또한, 일례로서, 모니터링되고 있는 제품을 교체하거나 유지보수할 가장 효율적인 시간을 결정하기 위해 다른 정기 유지보수와 조정될 수 있다. 이어서, HMI는 검출된 특징부 및/또는 프로세싱된 정보에 기초하여 토공 장비의 더 효율적인 사용을 위한 경고, 데이터, 예상 마모 수명 등을 제공할 수 있다.

또한, 모니터링 장치(25)는, 지면 결합 제품이 분리되었기 때문에 또는 지면 결합 제품의 유지보수가 필요할 수 있다는 표시가 있기 때문에 유지보수를 필요로 하는 특정 지면 결합 제품(들)을 무선 또는 케이블을 통해 다른 컴퓨터 시스템과 통신할 수 있다. 더욱이, 모니터링 장치는 프로세스로부터의 모든 결과를 저장할 수 있다. HMI는 원격 장치에 하드 와이어링될 수 있거나 무선 장치일 수 있고/있거나, 굴착 장비에 현재 있는 디스플레이 시스템(예컨대, OEM 디스플레이를 구비함)과 통합될 수 있고/있거나, 굴착 장비 내의 새로운 디스플레이 시스템과 통합될 수 있고/있거나, 원격 위치에 위치될 수 있다. HMI는 지면 결합 제품의 현재 상태의 그래픽 디스플레이를 제공하도록 구성될 수 있다. HMI는 예를 들어, 각각의 지면 결합 제품의 상태에 관한 시각적 경고(예컨대, 텍스트 및/또는 그림 이미지), 햅틱 피드백(예컨대, 진동), 및 오디오 경고를 제공할 수 있다. 시각적 경고는 예를 들어, 각각의 지면 결합 제품 및 각각의 지면 결합 제품의 상태(즉, 부존재/존재, 허용가능한 마모, 유지보수 필요)를 디스플레이하는 그래픽 그림일 수 있다. HMI는 지면 결합 제품의 라이브 이미지를 디스플레이하도록 설계되어, 조작자가 경고가 유효함을 시각적으로 확인할 수 있도록 할 수 있다. HMI는 경고가 발생한 시기를 조작자가 결정할 수 있도록 이력 차트를 디스플레이하도록 설계되어, 지면 결합 제품이 예기치 않게 분리된 경우 조작자가 필요한 조치를 취할 수 있도록 할 수 있다. HMI는 디스플레이(41)를 포함할 수 있다. 디스플레이(41)는, 예를 들어 데이터베이스로부터의 유사한 지면 결합 제품의 사진; 작업장에서 카메라로, 예컨대 붐(2) 상의 카메라(190)(도 12)로 촬영한 사진; 남아있는 마모 수명; 버킷 구성 등을 포함하지만 이로 한정되지 않는 다양한 시각적 표시자들을 포함할 수 있다.

사용 시, 모니터링 장치(25)는 제조 프로세스의 일부로서 또는 현장에서 리세스(50) 내에 설치될 수 있다. 모니터링 장치(25)가 제조 시에 리세스(50) 내에 설치되는 경우, 이는 또한 선적 진행, 제품(15)의 재고 수준, 및/또는 제품이 사용을 위해 재고 목록에서 제거된 시기를 추적하는 데 사용될 수 있다. 게다가, 모니터링 장치(25)는 제품(15)이 선적 중에 지면 결합 제품을 손상시킬 잠재성이 있는 상태를 겪었는지를 검출할 수 있다. 대안적으로, 모니터링 장치(25)는 제조 프로세스 후에 설치될 수 있고, 예를 들어, 재고 상태에 있는 동안 또는 토공 장비 상에 새로운 지면 결합 제품의 설치 시에 (아래에서 논의되는 바와 같이) 로크(21) 내에 설치될 수 있다.

다른 예에서, 모니터링 장치(25)는 작업의 특성의 실시간 평가를 위한 데이터를 제공할 수 있다. 예를 들어, 공구는, 충전되고 있는 트럭 트레이에 그리고 버킷에 모인 적재물을 모니터링하여, 트럭 트레이를 더 효율적으로 충전시키는 것에 대한 정보를 조작자에게 제공하도록 할 수 있다. 일례로서, 시스템은 버킷이 부분적으로만(예를 들어, 절반만) 충전되어 있는 상태에서 대기 중인 운반 트럭이 완전히 충전됨을 나타낼 수 있다. 이러한 방식으로, 시스템은 작업의 효율성 및 생산성을 증가시킬 수 있다. 실시간 평가는 채굴 경로 최적화, 일정 관리, 생산량 추정 등과 같은 다른 방식으로 사용될 수 있다.

다른 예에서, 모니터링 장치(25)는 광산 현장 또는 다른 토공 현장을 맵핑하여 현장에서 사용되는 토공 장비 상의 지면 결합 제품의 특성을 추정하는 데 유용한 데이터를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 수집된 데이터는 지면 결합 제품에 대한 마모 속도의 등고선-스타일 맵핑을 생성하여 제품 교체 일정, 비용 등과 같은 것들을 더 잘 결정하는 데 사용될 수 있다. 일례에서, 장치(25)에 의해 수집된 데이터는 광산 지질학, GPS 데이터, 단편화 등과 같은 다른 데이터와 조합될 수 있다. 데이터는 다른 특성을 맵핑하거나, 또는 유사한 정보를 생성하기 위해 맵핑 이외의 다른 방식으로 현장 데이터를 프로세싱하는 데 사용될 수 있다.

일 실시예에서, 모니터링 장치 중 임의의 것에 있어서, 립(5) 상의 각각의 지면 결합 제품(15)은 모니터링 장치(25)를 포함한다. 모니터링 장치(25)는 그들이 고정되는 장비에 대해 확립된 위치에서 서로를 검출한다. 대안적으로(또는 그에 추가하여), 모든 모니터링 장치는 원격 장치(38)(또는 복수의 원격 장치들)에 의해 검출된다. (예컨대, 파손 또는 핀 방출을 통한) 제품의 손실은 확립된 전자 프레임워크로부터의 모니터링 장치의 손실을 초래하는데; 즉, 모니터링 장치의 위치의 현저한 변화는 하나의 모니터링 장치가 다른 모니터링 장치와의 그의 확립된 위치의 소정 범위를 지나 벗어날 때 검출된다. 예를 들어 채굴에 의해 야기되는 예상 움직임의 범위는 지면 결합 제품의 유형, 마모, 기계의 작동 등과 같은 것들을 고려하여 결정된다. 대안적으로, 원격 장치(38)는 모니터링 장치(25)의 위치를 검출하여 다른 모니터링 장치(25)에 대한 그의 확립된 위치에서의 각각의 제품의 존재를 확실히 알게 한다. 어느 경우에서든, 제품의 존재를 다른 제품과의 그의 상대적 위치 및 배향을 통해 검출함으로써, 시스템은 지면 결합 제품을 갖는 토공 장비의 이동 및 작업과 관계없이 작동한다.

일 실시예에서, 카메라는, 예를 들어 버킷, 붐, 스틱, 기계, 드론, 서비스 트럭, 또는 다른 지지체에 부착되어 조작자를 위한 시각적 이중 검사를 제공하도록 할 수 있다. 예를 들어, 카메라(190)는 버킷(3)에 부착된 지면 결합 제품의 시각적 이미지를 (시간의 적어도 일부를) 캡처하기 위해 붐(2)에 고정될 수 있다. 기계 조작자(또는 다른 사람)가, 예를 들어 지면 결합 제품이 분리되었다는 경고를 수신하는 경우, 운전실 내에 시각적 이미지를 나타내는 디스플레이가 검사되어 중요한 지면 결합 제품이 실제로 버킷에서 빠져 있음을 확실히 알게 할 수 있다. 이러한 백업 시스템은 조작자가 기계의 작동을 중지하게 하는 잘못된 경고를 감소시킬 수 있다.

다른 실시예에서, 종래 기술의 시스템에서 사용되거나 또는 미국 가특허 출원 제62/116,216호 및 제62/151,124호, 및 이들 2개의 출원에 대한 우선권을 주장하며 2016년 2월 12일자로 본 출원과 동시에 출원된 미국 특허 출원 제15/043,433호(대리인 문서 번호 507-US) - 이 출원은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함됨 - 에 개시된 바와 같은 카메라를 포함하는 시스템이, 본 출원에 기술된 모니터링 시스템과 조합하여 사용될 수 있다. 카메라 기반 시스템에서 수신된 정보는 잘못된 경보의 횟수를 감소시키기 위한 백업 이중 검사로서 사용될 수 있다. 대안적으로, 본 명세서에 개시된 모니터링 장치는 카메라 기반 모니터링 시스템에 대한 백업 이중 검사일 수 있다. 또한, (본 명세서에 개시된 바와 같은) 카메라 기반 모니터링 시스템 및 비-카메라 기반 모니터링 시스템 둘 모두에 의해 수집된 데이터는, 예를 들어 지면 결합 제품의 부품 ID, 존재, 용도, 상태 및/또는 성능을 결정하기 위해 집합적으로 프로세싱될 수 있다. 양쪽 시스템에서 받은 전체 데이터는 더 신뢰할 수 있는 결론과 평가로 이어질 수 있다.

상기 개시 내용은 토공 장비에 사용되는 지면 결합 제품의 부품 ID, 상태, 용도, 존재 및/또는 성능과 같은 특성을 식별하기 위한 특정의 예시적인 제품 및 시스템을 기술한다. 일 실시예 내의 특징부는 다른 실시예의 특징부와 함께 사용될 수 있다. 제시된 예들 및 개시된 특징부들의 조합은 그들이 함께 사용되어야 한다는 점에서 제한하는 것으로 의도되지 않는다.

Claims

토공 장비(earth working equipment)에 고정된 지면 결합(ground-engaging) 제품을 모니터링하기 위한 모니터링 시스템으로서,
상기 토공 장비에 부착된 베이스;
사용 중에 마모되는 외부 표면 및 사용 중에 상기 제품이 고정되는 상기 토공 장비의 베이스의 반대편인 내부 표면을 갖는 지면 결합 제품;
상기 제품을 상기 베이스에 고정하기 위한 로크(lock);
상기 제품 및 상기 로크 중 하나에 고정된 모니터링 장치 - 상기 모니터링 장치는 상기 제품의 특성을 식별하기 위한 전자 장치 및 상기 특성에 관한 정보를 무선으로 통신하기 위한 통신 장치를 포함하고, 상기 통신 장치는 상기 내부 표면의 외측에 있음 -; 및
상기 모니터링 장치로부터 멀리 떨어져 있어서 상기 통신 장치와 무선으로 통신하여 사용자에 의한 사용을 위해 상기 특성에 관한 정보를 획득하는 원격 장치를 포함하는, 모니터링 시스템.
제1항에 있어서, 상기 내부 표면은 상기 베이스를 수용하기 위한 장착 캐비티를 한정하는, 모니터링 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제품의 외부 표면 내에 리세스가 한정되고, 상기 모니터링 장치는 상기 리세스 내에 고정되는, 모니터링 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 로크 내에 리세스가 한정되고, 상기 모니터링 장치는 상기 리세스 내에 고정되는, 모니터링 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제품은 리프팅 아이(lifting eye)를 포함하고, 상기 모니터링 장치는 상기 리프팅 아이 내에 포함되는, 모니터링 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모니터링 장치는 배터리 및 몸체를 포함하고, 상기 몸체는 상기 전자 장치, 상기 통신 장치 및 상기 배터리를 함께 보유하는, 모니터링 시스템.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 장치 및 상기 통신 장치는 단일 구성요소 내에 포함되는, 모니터링 시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모니터링 장치는 상기 제품이 상기 베이스 상에 존재하는지의 여부를 식별하는, 모니터링 시스템.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모니터링 장치는 상기 제품에 존재하는 마모량을 식별하는, 모니터링 시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모니터링 장치는 상기 제품의 부품 ID, 상태, 존재, 용도 및 성능 중 어느 하나를 식별하는, 모니터링 시스템.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제품의 이미지를 획득하기 위한 카메라, 및 상기 모니터링 장치에 의해 검출된 특성을 사용자가 검증하기 위한 이미지를 나타내는 디스플레이를 포함하는, 모니터링 시스템.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제품의 이미지를 획득하기 위한 카메라, 및 사용자에 대한 상기 제품의 특성을 결정하기 위해 상기 카메라 및 상기 모니터링 장치 둘 모두로부터 수신된 정보를 프로세싱하는 프로세서를 포함하는, 모니터링 시스템.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모니터링 장치에 의해 식별된 상기 특성을 수신하고 프로세싱하는 프로세서, 및 사용자에게 정보를 제공하는 디스플레이를 포함하는, 모니터링 시스템.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원격 장치는 상기 제품에 고정되는, 모니터링 시스템.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원격 장치는 상기 베이스에 고정되는, 모니터링 시스템.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원격 장치는 상기 토공 장비에 고정되는, 모니터링 시스템.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원격 장치는 상기 토공 장비와 별개인, 모니터링 시스템.
제17항에 있어서, 상기 베이스 및 상기 제품은 제1 채광 기계에 고정되고, 상기 원격 장치는 제2 채광 기계에 고정되는, 모니터링 시스템.
제18항에 있어서, 상기 제2 기계는 트럭 트레이를 갖는 운반 트럭(haul truck)이고, 상기 원격 장치는 상기 트럭 트레이에 고정되는, 모니터링 시스템.
제17항에 있어서, 상기 원격 장치는 운반 트럭이 주행하는 도로 위에 놓인 스테이션에 고정되는, 모니터링 시스템.
토공 장비에 고정된 지면 결합 제품을 모니터링하기 위한 모니터링 시스템으로서,
토공 장비에 장착된 복수의 지면 결합 제품 - 각각의 상기 제품이 다른 제품들에 대해 상대적으로 고정된 위치에 있음 -;
각각의 제품을 상기 토공 장비에 고정시키기 위한 로크;
각각의 상기 제품 또는 각각의 상기 로크 내의 모니터링 장치; 및
상기 모니터링 장치 각각이 다른 모니터링 장치에 대해 계속해서 상대적으로 고정된 위치에 있는지를 검출하도록 상기 모니터링 장치와 상호협력하고, 상기 제품 중 임의의 제품이 다른 제품에 대하여 계속해서 상대적으로 고정된 위치에 있지 못하게 되는 임의의 이벤트 시에 사용자에게 통신하는 원격 장치를 포함하는, 모니터링 시스템.
제21항에 있어서, 각각의 상기 모니터링 장치는 상기 원격 장치에 의해 수신된 신호를 송신하는, 모니터링 시스템.
제21항에 있어서, 각각의 상기 모니터링 장치는 상기 원격 장치에 의해 수동적으로(passively) 검출되는, 모니터링 시스템.
제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 상기 제품은 사용 중에 마모되는 외부 표면, 사용 중에 상기 제품이 고정되는 상기 토공 장비의 반대편인 내부 표면, 및 상기 제품의 외부 표면 내에 한정되는 리세스를 갖고, 상기 모니터링 장치는 상기 리세스 내에 고정되는, 모니터링 시스템.
제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 상기 로크는 리세스를 포함하고, 상기 모니터링 장치는 상기 리세스 내에 고정되는, 모니터링 시스템.
모니터링 시스템으로서,
지면 결합 제품을 갖는 토공 장비;
상기 토공 장비와는 독립적인 상이한 위치들로 이동가능한 모바일 장치, 상기 제품의 특성에 관한 데이터를 원격으로 캡처하기 위한 상기 모바일 장치 상의 전자 장치, 및 GPS 장치를 포함하는 모니터링 장치; 및
상기 토공 장비가 작업장의 상이한 부분들에서 작업할 때 상기 제품의 마모 속도를 결정하기 위해 상기 캡처된 데이터를 프로세싱하는 프로세서를 포함하는, 모니터링 시스템.
제26항에 있어서, 추가 데이터를 포함하는 원격 장치를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 캡처된 데이터와 함께 상기 추가 데이터를 프로세싱하는, 모니터링 시스템.
모니터링 시스템으로서,
버킷(bucket)을 갖는 굴착 기계;
트럭 트레이를 갖는 운반 트럭;
토공 장비와는 독립적인 상이한 위치들로 이동가능한 모바일 장치, 및 상기 버킷 내의 대상물의 양 및 상기 트럭 트레이 내의 대상물의 양에 관한 데이터를 원격으로 캡처하기 위한 상기 모바일 장치 상의 전자 장치를 포함하는 모니터링 장치; 및
상기 캡처된 데이터를 프로세싱하고, 상기 트럭 트레이를 충전하거나 충전을 계속하기 위해 상기 버킷에 모은 대상물의 양에 관한 실시간 정보를 상기 굴착 기계의 조작자에게 제공하는 프로세서를 포함하는, 모니터링 시스템.
토공 장비용 지면 결합 제품으로서,
사용 중에 마모되는 외부 표면, 사용 중에 상기 제품이 고정되는 상기 토공 장비의 베이스의 반대편인 내부 표면, 및 상기 외부 표면에 개방된 리세스를 포함하는 마모가능한 몸체; 및
상기 리세스 내에 고정되고, 상기 제품의 특성을 식별하기 위한 전자 장치 및 상기 특성에 관한 정보를 원격 장치에 무선으로 통신하기 위한 통신 장치 - 상기 통신 장치는 상기 내부 표면의 외측에 있음 - 를 포함하는 모니터링 장치를 포함하는, 지면 결합 제품.
제29항에 있어서, 상기 내부 표면은 상기 베이스를 수용하기 위한 장착 캐비티를 한정하는, 지면 결합 제품.
제29항 또는 제30항에 있어서, 상기 모니터링 장치는 배터리 및 몸체를 포함하고, 상기 몸체는 상기 전자 장치, 상기 통신 장치 및 상기 배터리를 함께 보유하는, 지면 결합 제품.
제29항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 장치 및 상기 통신 장치는 단일 구성요소 내에 포함되는, 지면 결합 제품.
제29항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모니터링 장치는 상기 제품이 상기 베이스 상에 존재하는지의 여부를 식별하는, 지면 결합 제품.
제29항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모니터링 장치는 상기 제품에 존재하는 마모량을 식별하는, 지면 결합 제품.
제29항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모니터링 장치는 상기 제품의 부품 ID, 상태, 존재, 용도 및 성능 중 어느 하나를 식별하는, 지면 결합 제품.
토공 장비용 지면 결합 제품으로서, 상기 제품은 사용 중에 마모되는 외부 표면 및 리프팅 아이를 포함하는 마모가능한 몸체, 및 상기 리프팅 아이에 고정되어 상기 제품의 특성에 관한 정보를 원격 장치에 무선으로 통신하는 모니터링 장치를 포함하는, 지면 결합 제품.
제36항에 있어서, 상기 리프팅 아이는 상기 마모가능한 몸체로부터 분리가능하도록 상기 마모가능한 몸체에 기계적으로 고정되는, 지면 결합 제품.
토공 장비용 지면 결합 조립체로서, 상기 조립체는 사용 중에 지면과 접촉하도록 토공 장비에 고정가능한 제품, 상기 제품을 상기 토공 장비에 고정하기 위한 로크, 및 상기 로크에 고정되어 상기 제품의 특성을 식별하는 모니터링 장치를 포함하는, 지면 결합 조립체.
제38항에 있어서, 상기 제품은 사용 중에 마모되는 외부 표면 및 사용 중에 상기 제품이 고정되는 상기 토공 장비의 베이스의 반대편인 내부 표면을 포함하고, 상기 모니터링 장치는 상기 제품의 특성을 식별하기 위한 전자 장치 및 상기 특성에 관한 정보를 무선으로 통신하기 위한 통신 장치를 포함하고, 상기 통신 장치는 상기 내부 표면의 외측에 있는, 지면 결합 조립체.
제38항에 있어서, 상기 로크 내에 리세스가 한정되고, 상기 모니터링 장치는 상기 리세스 내에 고정되는, 지면 결합 조립체.
제38항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모니터링 장치는 배터리 및 몸체를 포함하고, 상기 몸체는 상기 전자 장치, 상기 통신 장치 및 상기 배터리를 함께 보유하는, 지면 결합 조립체.
제38항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모니터링 장치는 상기 제품이 상기 베이스 상에 존재하는지의 여부를 식별하는, 지면 결합 조립체.
제38항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모니터링 장치는 상기 제품에 존재하는 마모량을 식별하는, 지면 결합 조립체.
토공 장비용 지면 결합 제품으로서, 상기 토공 장비의 사용 중에 지면을 작업하기 위한 채굴 에지, 상기 채굴 에지 내의 리세스, 및 상기 채굴 에지의 특성을 식별하기 위한 상기 리세스 내의 모니터링 장치를 포함하는, 지면 결합 제품.
제44항에 있어서, 상기 토공 장비의 사용 중에 토양 대상물을 모으기 위한 캐비티를 한정하기 위해 하부 벽, 후방 벽 및 측벽을 포함하는 버킷인, 지면 결합 제품.
제44항에 있어서, 지면 결합 제품을 장착하도록 구성된 전방 에지 및 버킷 내로 용접되도록 구성된 후방 에지를 갖는 세장형 구조체를 포함하는 립(lip)인, 지면 결합 제품.
제44항에 있어서, 지면과 접촉하도록 구성된 전방 에지 및 상기 토공 장비에 고정되도록 구성된 후방 에지를 갖는 세장형 구조체를 포함하는, 지면 결합 제품.
토공 장비에 지면 결합 제품을 고정하기 위한 로크로서, 상기 로크는 제품을 상기 토공 장비의 베이스에 고정시킬 때 상기 베이스와 접촉하는 베이스 결합부를 갖는 강성 구성요소, 상기 강성 구성요소 내의 리세스, 및 상기 제품의 특성을 식별하기 위해 상기 리세스 내에 고정된 모니터링 장치를 포함하는, 로크.
제48항에 있어서, 상기 모니터링 장치는 상기 제품의 특성을 식별하기 위한 전자 장치 및 상기 특성에 관한 정보를 무선으로 통신하기 위한 송신기를 포함하는, 로크.
제48항 또는 제49항에 있어서, 상기 모니터링 장치는 상기 토공 장비의 작업 동안에 상기 리세스 내에 수용가능한 플러그에 고정되는, 로크.
제48항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로크는 나사식 핀(pin) 및 나사식 칼라(collar)를 포함하고, 상기 모니터링 장치는 상기 핀에 고정되는, 로크.
제48항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로크는 한 쌍의 힌지식 구성요소들을 포함하고, 상기 모니터링 장치는 상기 구성요소들 중 하나에 고정되는, 로크.