KR20190104208A

KR20190104208A - 건설기계의 안전 장치 및 제어 방법

Info

Publication number: KR20190104208A
Application number: KR1020197023652A
Authority: KR
Inventors: 임영섭; 박덕우; 박준홍
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2017-02-10
Filing date: 2018-02-12
Publication date: 2019-09-06
Also published as: CN110291253A; US20190368163A1; US11377821B2; KR20180092718A; CN110291253B; KR102221165B1; EP3578721A1; EP3578721A4; WO2018147704A1

Abstract

본 명세서의 일 실시예에 따른 건설기계의 안전 장치 제어 방법은 작업자의 키 스위치 조작이 입력되면 건설기계에 전원을 인가하는 단계와, 파킹 스위치와, FNR 스위치 및 파일럿 컷 오프 스위치의 조작 신호를 수신 하는 단계와, 파킹 스위치와, FNR 스위치 및 파일럿 컷 오프 스위치의 조작 상태가 기 설정된 조건의 만족 여부를 판단하는 단계 및 기 설정된 조건이 만족되면 건설기계가 시동 가능하도록 제어하는 단계;를 포함하며, 기 설정된 조건은 파킹 브레이크가 작동되도록 파킹 스위치가 온 조작되고, 건설기계의 주행 방향이 중립 상태가 되도록 FNR 스위치가 중립으로 선택 조작 되고, 건설기계가 파일럿 컷 오프 상태가 되도록 파일럿 컷 오프 스위치가 온 조작된 상태일 수 있다.

Description

건설기계의 안전 장치 및 제어 방법

본 명세서는 건설기계에 관련된 것으로서, 휠 타입 건설기계의 시동 시 작업자의 의도 없이 작업 장치가 급 동작하여 발생되는 안전 사고를 방지하기 위한 안전 장치 및 그 제어 방법에 관련된 것이다.

굴삭기와 같은 건설기계는 작업 장치를 구비하여, 해당 작업 장치의 작동을 통해 굴삭 작업 등의 작업이 가능한 장비다. 건설기계는 주행을 위한 주행장치의 종류에 따라 구분될 수 있으며, 휠을 주행장치로서 구비하는 휠 타입 건설기계와 크롤러를 주행장치로서 구비하는 크롤러 타입의 건설기계로 구분될 수 있다.

종래 기술에 의한 휠 타입 건설기계의 경우 건설기계의 파킹(Parking)을 선택하기 위한 파킹 스위치와, 건설기계의 주행 방향을 전진(F), 후진(R) 및 중립(N)으로 선택하기 위한 FNR 스위치와, 건설기계의 운전실에 설치된 조작장치들이 조작되더라도 작업 장치들이 구동되지 않도록 선택하기 위한 파일럿 컷 오프 스위치를 구비하여 작업자가 원하는 다양한 건설기계의 상태를 선택이 가능하게 구성되어 있다.

한편, 건설기계는 시동 시 안전 사고가 발생되는 것을 방지하기 위해 건설기계가 비 구동 상태에서 시동이 가능하게 구성되는 것이 바람직하다. 하지만 종래의 건설기계는 이러한 안전 사고 방지 기능이 미흡하였다. 특히, 휠 타입 건설기계의 경우 시동시 건설기계의 주행 및 작업이 시동 시 동시에 고려되어야 하기 때문에 안전 사고 방지가 더욱 어려운 문제가 있었다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 창출된 본 발명의 목적은 시동 시 안전 사고 발생을 효과적으로 방지할 수 있는 건설기계의 안전 장치 및 제어 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 명세서의 일 실시 예에 따른 건설기계의 안전장치는, 건설기계 구동용 전원 인가를 위한 운전자의 조작 신호를 출력하는 키 스위치; 상기 건설기계의 파킹 브레이크의 작동 여부에 대한 운전자의 조작 신호를 출력하는 파킹 브레이크 스위치; 상기 건설기계의 주행 방향을 전진방향, 후진방향 및 중립 중 어느 하나로 선택하는 운전자의 조작 신호를 출력하는 FNR 스위치; 상기 건설기계에 설치된 작업 장치의 구동 가능 여부를 선택하는 운전자의 조작 신호를 출력하는 파일럿 컷 오프 스위치; 및 상기 파킹 스위치, 상기 FNR 스위치 및 상기 파일럿 컷 오프 스위치로부터 출력된 조작 신호들이 입력되며, 상기 입력된 조작신호들에 대응하여 엔진 시동을 제어하는 차량제어장치;를 포함하며, 상기 차량 제어 장치는, 상기 키 스위치가 조작되어 상기 건설기계에 전원이 인가되고, 상기 파킹 브레이크가 파킹 상태가 되도록 상기 파킹 스위치가 온(On) 조작 되고, 상기 중립이 선택되도록 상기 FNR 스위치가 조작되고, 상기 작업 장치의 구동 정지를 위한 상기 파일럿 컷 오프 스위치의 오프 조작이 확인되면 상기 엔진의 시동을 허용한다.

실시예에 따르면, 상기 파킹 브레이크 스위치와 상기 FNR 스위치 및 상기 파일럿 컷 오프 스위치는 상기 차량 제어 장치에 상호 병렬적으로 연결되어 상기 파킹 브레이크 스위치와 상기 FNR 스위치 및 상기 파일럿 컷 오프 스위치 각각의 조작 신호가 상기 차량 제어 장치에 입력될 수 있다.

또한, 건설기계의 안전장치는, 상기 건설기계의 파일럿 라인을 선택적으로 개폐시키도록 절환 가능한 파일럿 컷 오프 밸브; 상기 파일럿 컷 오프 밸브로 전원 인가를 위해 상기 파일럿 컷 오프 스위치와 연결된 전원 인가 라인에 설치되는 파일럿 컷 오프 릴레이; 및 주행 모드 및 작업 모드 중 어느 하나로 상기 건설기계의 구동 모드 선택을 위한 운전자의 조작신호를 출력하는 작업/주행 선택 스위치;를 더 포함하며, 상기 파일럿 컷 오프 릴레이는, 상기 파일럿 컷 오프 스위치와 연결되는 접점 단자와 상기 작업/주행 선택 스위치(30)와 연결되는 신호 단자를 포함하며, 상기 접점 단자는 상기 신호 단자에 입력되는 신호에 대응하여 절환 되는 접점 스위치에 의해 절환 되며, 상기 신호 단자에 상기 작업/주행 선택 스위치로부터 작업 모드 선택 신호가 입력되면, 상기 파일럿 컷 오프 밸브는 상기 접점 스위치가 절환 되어 인가되는 전원에 의해 상기 파일럿 라인을 개방시키도록 절환 된다.

여기서, 상기 파일럿 컷 오프 스위치는 상기 건설기계의 운전석에 회동 가능하게 설치된 안전 레버와 콘트롤 스탠드와 연결되며, 상기 안전 레버와 콘트롤 스탠드는 상호 전기적으로 직렬로 연결되어 상기 안전 레버와 상기 콘트롤 스탠드 중 어느 하나가 온(on) 상태로 조작되면 상기 파일럿 컷 오프 릴레이의 접점 단자에 전원이 인가되지 않을 수 있다.

또한, 상기 파킹 스위치와 상기 작업/주행 선택 스위치는 상기 신호 단자와 직렬로 연결되며, 상기 파킹 스위치가 온 조작 되면 상기 신호 단자로의 전원 인가가 차단되어 상기 파일럿 컷 오프 밸브가 절환되어 상기 파일럿 라인이 차단될 수 있다.

한편, 건설기계의 안전장치는, 상기 파일럿 컷 오프 스위치의 신호 출력 단자와 연결된 파일럿 컷 오프 릴레이; 및 주행 모드 및 작업 모드 중 어느 하나로 상기 건설기계의 구동 모드 선택을 위한 운전자의 조작신호를 출력하는 작업/주행 선택 스위치;를 더 포함하며, 상기 파일럿 컷 오프 릴레이는, 상기 파일럿 컷 오프 스위치와 연결되는 접점 단자와 상기 작업/주행 선택 스위치(30)와 연결되는 신호 단자를 포함하며, 상기 접점 단자는 상기 신호 단자에 입력되는 신호에 대응하여 절환되는 접점 스위치에 의해 절환 되며, 상기 신호 단자에 상기 작업/주행 선택 스위치로부터 작업 모드 선택 신호가 입력되면, 상기 접점 스위치가 절환 되어 파일럿 컷 오프 상태 해제 신호가 출력될 수 있다.

여기서, 상기 파킹 스위치와 상기 작업/주행 선택 스위치는 상기 신호 단자와 직렬로 연결되며, 상기 파킹 스위치가 온 조작 되면 상기 신호 단자로의 전원 인가가 차단되어 상기 접점 단자로부터 신호 인가가 차단될 수 있다.

본 명세서의 실시예에 따른 건설기계의 안전장치의 제어 방법은, 키 스위치, 파킹 스위치, FNR 스위치, 파일럿 컷 오프 솔레노이드 밸브, 파일럿 컷 오프 스위치 및 차량제어장치를 포함하고, 작업자의 키 스위치 조작이 입력되면 상기 건설기계에 전원을 인가하는 단계; 상기 파킹 스위치와, 상기 FNR 스위치 및 상기 파일럿 컷 오프 스위치의 조작 신호를 수신 하는 단계; 상기 파킹 스위치와, 상기 FNR 스위치 및 상기 파일럿 컷 오프 스위치의 조작 상태가 기 설정된 조건의 만족 여부를 판단하는 단계; 및 상기 기 설정된 조건이 만족되면 상기 건설기계가 시동 가능하도록 제어하는 단계;를 포함하며, 상기 기 설정된 조건은 파킹 브레이크가 작동되도록 상기 파킹 스위치가 온 조작되고, 상기 건설기계의 주행 방향이 중립 상태가 되도록 상기 FNR 스위치가 중립으로 선택 조작 되고, 상기 건설기계가 파일럿 컷 오프 상태가 되도록 상기 파일럿 컷 오프 스위치가 온 조작된 상태일 수 있다.

여기서, 상기 건설기계의 안전장치는, 상기 건설기계의 파일럿 라인을 선택적으로 개폐 가능한 파일럿 컷 오프 밸브; 및 주행 모드 및 작업 모드 중 어느 하나로 상기 건설기계의 작동 모드를 선택 조작 신호가 출력되는 작업/주행 선택 스위치;를 더 포함하며, 상기 파일럿 컷 오프 밸브는 상기 파일럿 컷 오프 스위치가 오프 조작되고 상기 작업/주행 선택 스위치가 상기 작업 모드가 선택되도록 조작되면 상기 파일럿 라인을 개방하도록 절환 될 수 있다.

아울러, 상기 파킹 스위치가 온 조작되면 상기 작업/주행 선택 스위치로 인가되는 전원이 차단되어 상기 파일럿 컷 오프 밸브는 상기 파일럿 라인을 차단시키도록 절환 될 수 있다.

상술한 바와 같은 바람직한 실시예들에 따르면, 키 스위치가 온(On) 되어 건설기계에 전원이 인가된 상태에서, 파일럿 컷 오프 스위치와 파킹 스위치 및 FNR 스위치가 안전하게 조작된 상태를 확인할 수 있어 건설기계의 시동시 작업자의 의도와 무관하게 작업 장치 또는 주행 장치 등이 급작스럽게 구동되어 발생될 수 있는 안전 사고를 방지할 수 있게 된다.

또한, 건설기계의 작업/주행 모드를 선택하기 위한 작업/주행 선택 스위치 또는 파킹 스위치가 조작될 경우, 이에 대응하여 작업 장치의 구동이 정지(파일럿 컷 오프 상태)가 될 수 있도록 하여 안전 사고의 방지와 작업자의 편의가 용이하게 구현될 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 건설기계의 시동 조건을 나타내는 회로도이다.
도 2는다른 실시예에 따른 건설기계의 안전 장치를 나타내는 회로도이다.
도 3은 도 2의 안전 장치의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.

이하, 본 명세서의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

실시 예를 설명함에 있어서 본 명세서가 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 명세서와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 명세서의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.

이하, 본 명세서의 실시 예들에 의하여 도면을 참고하여 휠 기종 건설기계의 시동 안전 장치 및 제어 방법에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 바람직한 실시예에 따른 건설기계의 안전 장치를 나타낸 회도도이다.

도 1을 참조하면, 건설기계의 안전 장치는 키 스위치(5)와, 파킹 스위치(20), FNR 스위치(90), 파일럿 컷 오프 스위치(40,50) 및 차량 제어 장치(10)를 포함한다.

키 스위치(5)는 건설기계에 전원을 인가하도록 작업자가 조작하는 스위치로, 키 스위치(5)가 온(On) 조작되면 차량 제어 장치(10) 및 기타 전장품 들에 전원이 인가되어 건설기계의 시동이 준비 된다. 시동의 준비는 엔진이 동력원으로 탑재된 건설기계의 경우 운전자의 시동 조작시 시동 모터(미도시)가 구동되어 엔진이 크랭킹(Cranking) 될 수 있도록 준비하는 것을 의미할 수 있다. 또한, 전기식 건설기계의 경우 작업자가 조작 장치를 조작하면 작업 장치의 구동이 가능한 상태로 건설기계를 준비시키는 것을 의미할 수 있다. 키 스위치(5)는 상술한 전원의 인가와 더불어 시동 모터를 구동시키는 크랭킹 조작까지 작업자가 진행할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 키 스위치는 스텝 회전 조작이 가능하여 1 단계 회전시 건설기계의 전원 인가가 진행되고, 이 상태에서 2 단계까지 더 회전 조작되면 시동 모터가 기동하는 구조로 구성될 수 있다.

파킹 스위치(20)는 건설기계의 파킹(parking)을 위한 스위치로, 파킹 스위치가 온(On) 조작되면 파킹 브레이크가 작동하여 건설기계가 정지된 상태를 유지할 수 있게 된다. 이러한 파킹 스위치(20)의 조작은 건설기계가 작업 또는 주행을 하지 않을 것으로 결정될 경우 진행되는 경우가 일반적이다.

FNR 스위치(90)는 건설기계의 주행 방향을 전진(F), 중립(N) 및 후진(R)으로 선택하기 위한 스위치이다. 작업자가 건설기계의 주행을 원치 않는 경우에는 FNR 스위치(90)를 중립(N)으로 선택 조작할 수 있다. 후술될 차량제어장치(10)는 FNR 스위치(90)의 3개의 출력 단자와 모두 연결되어 작업자가 전진(F), 중립(N), 후진(R) 중 어느 것을 선택하더라도 차량제어장치(10)에 신호가 인가되도록 구성될 수 있다. 또한, 차량 제어 장치(10)는 FNR 스위치(90)의 3개의 출력 단자 중 어느 하나와는 연결되지 않도록 구성되어, 나머지 두 개의 출력 단자 모두에서 선택 신호가 입력되지 않는 경우 나머지 하나가 선택된 것으로 판단할 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 차량 제어 장치(10)는 FNR 스위치(90)의 중립(N) 조작 신호 출력 단자와 연결되어 중립(N)이 작업자에 의해 선택되면 이를 인지할 수 있도록 구성될 수 있다.

작업/주행 선택 스위치(30)는 건설기계의 모드를 작업 모드 또는 주행 모드로 선택할 때 조작된다. 작업 모드는 건설기계가 작업 장치를 구동시켜 작업을 진행할 경우에 선택될 수 있으며, 주행 모드는 건설기계가 도로 주행과 같이 작업 장치의 구동 없이 주행 작업만 필요할 경우에 선택될 수 있다. 통상 주행 모드로의 선택은 건설기계가 주행 중에 작업자가 조작 장치를 오 조작 하더라도 작업 장치가 구동되지 않도록 하기 위한 것이다. 주행 모드 선택시 후술될 파일럿 컷 오프 상태가 자동으로 선택되어 건설기계가 제어될 수 있다. 이러한 작업/주행 선택 스위치(30)는 도로 주행이 가능한 휠 타입 건설기계에 설치되는 것이 일반적이다.

파일럿 컷 오프 스위치(40,50)는 작업자가 작업 장치의 구동을 원치 않을 때 선택 조작하는 스위치이다. 작업 대기와 같이 일정 시간 동안 작업이 진행되지 않거나, 작업자가 운전석에서 일정 시간 이탈할 경우 작업자가 작업 장치의 구동을 원하지 않을 경우에 조작하는 스위치이다. 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)가 온(on) 조작되면 건설기계는 운전자가 작업 장치의 구동을 원치 않는 것으로 인지하고, 이후에는 조작 장치가 조작되더라도 작업 장치가 구동되지 않게 된다. 일례로 유압식 건설기계의 경우 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)는 파일럿 컷 오프 밸브(70)와 연결될 수 있다. 파일럿 컷 오프 밸브는 유압식 건설기계에서 작업 장치 구동용 파일럿 라인 상에 설치되며, 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)가 온 조작되면 파일럿 라인을 차단시킬 수 있다. 이렇게 파일럿 라인이 차단되면 작업 장치를 구동시키기 위한 각종 실린더 및 유압 모터에 작동유가 인가되지 않게 될 수 있다. 반면에 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)가 오프 조작은 작업자가 작업 장치의 구동을 위한 조작 장치의 조작이 준비되었다는 것을 의미할 수 있으며, 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)의 오프 조작시 파일럿 컷 오프 밸브(70)가 절환되어 상기 파일럿 라인이 개방될 수 있다. 전기식 건설기계의 경우 차량 제어 장치(10)가 각 작업 장치를 구동시키기 위한 전기 모터 등에 전원 또는 신호를 인가하지 않도록 제어할 수 있다. 이상과 같은 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)는 본 실시예와 같이 운전석에 복수로 설치될 수 있으며, 일례로 운전석에 회동 가능하게 설치되는 안전 레버와 콘트롤 스탠드와 연동되도록 설치되어 안전 레버 또는 콘트롤 스탠드가 회동 조작되면 파일럿 컷 오프 스위치가 절환 되는 형태로 설치될 수 있다. 여기서 안전 레버(40)는 운전석 측면에 회동 조작이 가능하게 설치되어 회동 조작시 어느 하나의 파일럿 컷 오프 스위치(40)의 기능을 수행할 수 있다. 콘트롤 스탠드는 운전석 좌우측면에 설치된 두 개의 콘트롤 스탠드 중 운전석 출입구 측에 회동 가능하게 설치된 콘트롤 스탠드의 회동 조작시 다른 하나의 파일럿 컷 오프 스위치(50) 기능을 수행할 수 있게 형성될 수 있다. 통상 콘트롤 스탠드에는 작업 장치의 구동 조작을 위한 조작 레버 및 각종 기능 선택 버튼 등이 설치된다. 콘트롤 스탠드와 연동되는 파일럿 컷 오프 스위치(50)는 작업자가 운전석을 이탈 할 때 콘트롤 스탠드를 상승 회동 시킬 때 오프 조작되도록 구성되어, 작업자가 운전석에 탑승 또는 이탈 할 때 반드시 조작되도록 구성될 수 있다. 또한 안전 레버는 콘트롤 스탠드의 일측에 추가 되는 형태로 더 설치될 수 있다. 이 외에도 파일럿 컷 오프 스위치는 작업자의 운전석 이탈을 확인할 수 있는 다양한 형태로 구성이 가능하다. 예를 들어 운전석 바닥에 설치된 압력 스위치 형태로도 구성이 가능하고, 운전석을 감시하는 카메라의 영상 분석을 통해 파일럿 컷 오프 여부를 결정하는 형태로도 구성이 가능하다.

이러한 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)는 다른 스위치들과 다르게 차량 제어 장치(10)와 연결될 수 있다. 앞서 설명한 본 실시예와 같이 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)는 복수로 마련될 수 있으며, 두 개의 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)가 차량 제어 장치(10)와 직렬로 연결되어 두 개의 파일럿 컷 오프 스위치(40,50) 중 어느 하나가 오프 조작되더라도 차량 제어 장치(10) 파일럿 컷 오프 스위치의 조작을 인지할 수 있게 할 수 있다. 도 1의 본 실시예에서는 파일럿 컷 오프 밸브(70)를 구비하기 때문에 파일럿 컷 오프 스위치(40,50) 중 어느 하나가 오프 조작 되면 전기적으로 개폐 가능한 파일럿 컷 오프 밸브에 작동 전원이 인가되지 않고, 차량 제어 장치(10)에는 파일럿 컷 오프 상태로 선택한 신호가 입력될 수 있게 되어 있다. 도 1 에는 차량 제어 장치에 파일럿 컷 오프 스위치와 연결된 입력 단자에 신호가 입력되지 않을 경우 파일럿 컷 오프 상태가 선택된 것으로 판단하도록 차량 제어 장치 및 회로가 구성되어 있는 일례를 보여 주고 있다.

또한 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)는, 파킹 스위치(20) 또는 작업/주행 선택 스위치(30)의 조작시 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)가 조작되지 않더라도 건설기계가 파일럿 컷 오프 상태로 진입할 수 있도록 작업/주행 선택 스위치(30)와, 파킹 스위치(20) 및 차량 제어 장치(10)와 연결될 수 있다. 이를 위해 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)의 입력 단자는 작업/주행 선택 스위치(30)의 출력 단자 중 작업 모드 선택 신호 출력 단자와 연결될 수 있다. 또한, 작업/주행 선택 스위치(40,50)의 입력 단자는 파킹 스위치(20)의 오프 선택 출력(파킹 브레이크 작동 해제 신호가 출력되는) 단자와 연결될 수 있다. 이에 따라, 차량 제어 장치(10)는 파킹 브레이크가 작동 중이거나, 건설기계가 주행 모드 상태인 경우 파일럿 컷 오프 스위치의 조작 상태와 관계 없이 건설기계의 파일럿 컷 오프 상태가 선택된 것으로 인지할 수 있다. 또한 본 실시예와 같이 파일럿 컷 오프 상태가 파일럿 컷 오프 밸브(70)로 수행되는 유압식 건설기계의 경우, 파킹 브레이크가 작동 중이거나 건설기계가 주행 모드 상태인 경우 파일럿 라인을 차단하는 위치로 절환될 수 있다. 도 1의 파일럿 컷 오프 밸브(70)는 파일럿 컷 오프 밸브(70)로 인가되는 전원이 차단되어 파일럿 라인이 차단되는 일례를 보여 주고 있다.

차량 제어 장치(10)는 상술한 스위치들(5,20,30,40,50,90)의 선택 조작에 대응하는 선택 조작 신호를 수신하여 건설기계의 시동 가능 여부를 결정한다. 도 1을 참조하면, 차량 제어 장치(10)는 키 스위치(5), 파킹 스위치(20), FNR 스위치(90), 작업/주행 선택 스위치(30) 및 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)와 전기적으로 연결되어 각 스위치로부터 출력되는 선택 조작 신호의 입력이 가능할 수 있다. 여기서, 차량 제어 장치(10)는 키 스위치(5)와 별도로 연결되지 않더라도 차량 제어 장치(10)에 전원이 인가되면 키 스위치(5)가 온(On) 조작 된 것으로 인지하도록 구성될 수 있다.

이상과 같은 본 실시예에 따른 안전장치의 제어 방법을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 키 스위치(5)가 온 조작되어 전원이 인가되면, 차량 제어 장치(10)는 파킹 스위치(20)와, FNR 스위치(90)와, 작업/주행 선택 스위치(30)와, 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)의 조작에 따른 선택 신호의 입력을 기다린다. 작업자에 의해 파킹 스위치(20)가 온 조작되고, FNR 스위치(90)가 중립(N)으로 조작되고, 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)가 온 조작되면, 차량 제어 장치(10)는 입력 단자를 통해 입력된 신호를 기반으로 건설기계의 시동이 가능한 상태로 판단하고 대기한다. 이때 작업자의 시동 조작이 진행되면 차량 제어 장치(10)는 건설기계가 시동되도록 엔진을 제어한다. 한편, 파킹 스위치(20)가 파킹 브레이크 해제 되도록 조작되었거나 FNR 스위치(90)가 중립(N) 위치로 선택되지 않은 경우에는 건설기계의 시동이 불가한 것으로 판단하고, 이 후에 작업자가 시동 조작을 하더라도 건설기계가 시동되지 않도록 제어한다. 건설기계의 시동 허용 제어는 다양한 방법으로 가능하다. 본 실시예에서는 스타터 릴레이(Starter relay)를 제어함으로써 엔진의 시동이 불가능하도록 제어한다. 여기서, 상기 스타터 릴레이(Starter relay)는 단자 중 디지털 동작 출력(Digital High Output,DHO) 또는 디지털 제한 출력(Digital Low Output,DLO) 등 상황에 따라 어느 구조로 선택이 가능하다.

도 2에 도시된 실시예에 따른 건설기계의 안전장치는 키 스위치(5)와, 파킹 스위치(20), FNR 스위치(90), 파일럿 컷 오프 스위치(40,50), 파일럿 컷 오프 릴레이(60) 및 차량 제어 장치(10)를 포함한다. 본 실시예에서는 파일럿 컷 오프 릴레이(60)가 추가되고, 이에 따라 차량 제어 장치와의 전기적인 연결구조가 도 1의 실시예와 다르게 구성된다.

파일럿 컷 오프 스위치(40,50)는 도 1의 실시예와는 다르게 파킹 스위치(20) 및 작업/주행 선택 스위치(30)와는 독립적으로 차량 제어 장치(10)의 입력 단자에 연결된다. 즉, 파킹 스위치(20)와, 작업/주행 선택 스위치(30)와, 파일럿 컷 오프 스위치(40,50) 각각이 병렬적으로 차량 제어 장치(10)와 연결되는 것이다. 이에 따르면, 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)의 조작에 따른 신호는 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)가 조작되기만 하면 차량 제어 장치(10)에 입력될 수 있게 된다. 본 실시예와 같이 두 개의 파일럿 컷 오프 스위치가 구비되는 경우에는 두 개의 파일럿 컷 오프 스위치 중 어느 하나가 조작될 경우 차량 제어 장치(10)는 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)의 조작 상태를 인지할 수 있게 된다. 앞 선 실시예에서는 파킹 스위치(20)가 온 조작되거나 작업/주행 선택 스위치(30)가 주행 모드(T)로 선택 조작된 경우 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)로 인가되는 신호 전원이 차단됨으로써 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)가 현재 어떤 상태인지 차량 제어 장치(10)가 인지하기 힘들었었다. 하지만, 본 실시예에 따르면 차량 제어 장치(10)는 파킹 스위치(20) 및 작업/주행 선택 스위치(30)가 어떤 조작이 되더라도 이와는 독립적으로 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)의 조작 상태를 확인할 수 있다. 이에 의하면, 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)가 오프 된 상태에서 건설기계가 작업 모드로 전환되거나 파킹 브레이크가 해제될 때 급작스럽게 작업장치가 작동하는 경우를 방지할 수 있게 된다.

파일럿 컷 오프 릴레이(60)는 접점 단자(62)와, 신호 단자(65) 및 접점 스위치(61)를 포함한다. 접점 단자(62)는 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)의 출력단자와 연결된다. 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)가 오프 조작되면 배터리로부터 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)를 경유한 전원이 접점 단자(62)에 인가될 수 있다. 신호 단자(65)는 작업/주행 선택 스위치(30)의 출력 단자 중 작업 모드(W) 선택 출력 단자와 연결된다. 이러한 작업/주행 선택 스위치(30)는 파킹 스위치(20)의 출력 단자와도 직렬로 연결되는데, 파킹 브레이크의 작동이 해제되도록 파킹 스위치(20)가 오프 조작되고, 작업/주행 선택 스위치(30)가 작업 모드(W)로 선택 조작되면 작업 모드 선택 신호가 신호 단자(65)에 인가되어 신호 전원으로 작동할 수 있다. 접점 스위치(61)는 신호 단자에 전원이 인가되면 절환되어 접점 단자(62)에 인가된 전원을 파일럿 컷 오프 밸브(70)에 구동 전원으로 인가한다. 이러한 접점 스위치(61)는 상기 신호 전원에 의해 구동되는 전자석(67)이 온 상태일 경우 전자기에 의해 절환될 수 있다. 유압을 사용하지 않는 전기식 건설기계는 접점 스위치(61)의 절환시 차량 제어 장치(10)로 신호를 인가 하여 건설기계를 파일럿 컷 오프 상태로 전환될 수 있다. 이러한 파일럿 컷 오프 릴레이(60)에 의하면, 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)가 파킹 스위치(20) 및 작업/주행 선택 스위치(30)와는 독립적으로 차량 제어 장치(10)로 작업자의 조작 신호를 출력할 수 있다. 동시에 파킹 스위치(20)와 작업/주행 선택 스위치(30)에 연동하여 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)가 온 조작되지 않은 상태라도 건설기계의 파일럿 컷 오프 상태 진입이 가능하게 할 수 있다.

이하, 본 발명에 따르는 건설기계의 안전 장치의 제어 방법에 대해 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

작업자의 키 스위치 조작에 의해 장비에 전원을 인가한다(S210).

차량 제어 장치(10)는 건설기계의 작업 가능 여부를 제어하는 파일럿 컷 오프 스위치(40, 50), 파킹 스위치(20) 및 FNR 스위치로부터 조작 신호를 수신한다(S220).

차량 제어 장치(10)는 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)가 온 조작되고, 파킹 스위치(20)가 온 조작되고, FNR 스위치(90)가 중립(N)으로 선택되었는지를 확인한다(S230). 즉, 안전을 위해 기 설정된 시동 조건이 만족되었는지를 확인하는 것인데, 각 스위치들이 상술한 바와 같이 조작된 경우, 차량 제어 장치(10)는 파킹 브레이크가 작동 중이고, 주행 작업이 이루어지지 않은 상태이고, 작업 장치도 정지된 상태인 것으로 판단한다. 이상과 같은 조건이 만족된 경우 건설기계의 시동이 안전한 상태에서 이루어질 수 있다는 것을 의미하므로 차량 제어 장치(10)는 단계 S240으로 진행하여 시동 가능 상태로 건설기계를 제어한다. 이 상태에서 작업자가 시동 조작을 할 경우 시동이 허용되어 건설기계의 시동이 완료될 수 있다. 반면에 파킹 브레이크의 비작동 상태, FNR 스위치가 전진(F) 또는 후진(R)으로 선택된 경우, 파일럿 컷 오프 스위치가 온 상태 중 어느 하나의 조건만 충족하더라도 차량 제어 장치(10)는 건설기계의 시동을 허용하지 않게 된다.

한편, 건설기계의 시동이 완료되어 건설기계가 구동 중이더라도 작업자가 작업 장치의 조작 의사가 일정 시간 없는 경우 파일럿 컷 오프 상태 진입을 요구할 수 있다. 이는 운전석 이탈 또는 작업 대기가 일정 시간 동인 진행될 것으로 예상될 경우 조작 장치의 오 조작으로 인해 작업 장치가 구동되는 것을 방지하기 위한 것이다. 본 실시예에 따르면 파일럿 컷 오프 상태 진입은, 파킹 스위치(20)를 온 조작하거나, 작업/주행 선택 스위치(30)를 주행 모드로 선택 조작하거나, 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)를 온 조작함으로써 가능하게 된다. 이 경우에도 차량 제어 장치(10)는 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)의 작동 상태를 지속적으로 감시할 수 있다. 이에 따르면, 파일럿 컷 오프 스위치(40,50) 이외의 스위치들의 조작에 의해 건설기계가 파일럿 컷 오프 상태로 진입 또는 해제될 때 작업 장치가 급작스럽게 움직이는 것을 방지할 수 있다. 작업 장치의 급작스런 구동은, 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)가 오프 조작된 상태에서 파킹 스위치(20) 또는 작업/주행 선택 스위치(30)가 조작되어 파일럿 컷 오프 상태로 진입하였다가 정상 상태로 복귀할 때 발생될 수 있다. 또한 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)가 오프 조작된 상태이나 조작 장치들이 조작되고 있는 중에 건설기계가 시동되는 경우에도 발생될 수 있다. 하지만 본 실시예와 같이 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)의 상태가 상시적으로 차량 제어 장치(10)에 의해 감시가 가능한 상태라면, 파킹 스위치(20)의 오프 조작 또는 주행/작업 선택 스위치(30)의 주행 모드(T) 선택 시 작업자에게 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)가 오프 상태인지 여부를 알려줄 수 있다. 이런 알람은 계기판의 화상 정보 또는 경고음을 통해 출력될 수 있다. 또한, 차량 제어 장치(10)는 파일럿 컷 오프 스위치(40,50)가 오프된 상태에서 파킹 스위치(20)의 오프 조작 또는 주행/작업 선택 스위치(30)의 주행 모드(T) 선택 조작이 진행되더라도 파일럿 컷 오프 상태가 해제되지 않도록 건설기계를 제어하도록 구성될 수 있다. 이러한 안전 기능은 파일럿 컷 오프 상태 해제시 조작 장치가 작업자의 의도와 상관 없이 조작되고 있는 상태일 경우 유용하게 안전사고를 방지할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 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.

키 스위치, FNR 스위치 및 파일럿 컷 오프 스위치로부터 출력된 조작 신호에 기초하여, 안전상태를 확인하여 시동을 허여함으로써, 시동 시 안전 사고 발생을 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있으므로 관련 기술을 적용한 건설장비의 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라, 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용 가능성이 있는 발명이다.

10 : 차량제어장치
20 : 파킹 스위치
30 : 작업/주행 선택 스위치
40 : 레버
50 : 스탠드
60 : 파일럿 컷 오프 릴레이
70 : 파일럿 컷 오프 솔레노이드 밸브

Claims

건설기계 구동용 전원 인가를 위한 운전자의 조작 신호를 출력하는 키 스위치;
상기 건설기계의 파킹 브레이크의 작동 여부에 대한 운전자의 조작 신호를 출력하는 파킹 브레이크 스위치;
상기 건설기계의 주행 방향을 전진방향, 후진방향 및 중립 중 어느 하나로 선택하는 운전자의 조작 신호를 출력하는 FNR 스위치;
상기 건설기계에 설치된 작업 장치의 구동 가능 여부를 선택하는 운전자의 조작 신호를 출력하는 파일럿 컷 오프 스위치; 및
상기 파킹 스위치, 상기 FNR 스위치 및 상기 파일럿 컷 오프 스위치로부터 출력된 조작 신호들이 입력되며, 상기 입력된 조작신호들에 대응하여 엔진 시동을 제어하는 차량제어장치;를 포함하며,
상기 차량 제어 장치는, 상기 키 스위치가 조작되어 상기 건설기계에 전원이 인가되고, 상기 파킹 브레이크가 파킹 상태가 되도록 상기 파킹 스위치가 온(On) 조작 되고, 상기 중립이 선택되도록 상기 FNR 스위치가 조작되고, 상기 작업 장치의 구동 정지를 위한 상기 파일럿 컷 오프 스위치의 오프 조작이 확인되면 상기 엔진의 시동을 허용하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 안전 장치.
제1항에 있어서,
상기 파킹 브레이크 스위치와 상기 FNR 스위치 및 상기 파일럿 컷 오프 스위치는 상기 차량 제어 장치에 상호 병렬적으로 연결되어 상기 파킹 브레이크 스위치와 상기 FNR 스위치 및 상기 파일럿 컷 오프 스위치 각각의 조작 신호가 상기 차량 제어 장치에 입력되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 안전 장치.
제2항에 있어서,
상기 건설기계의 파일럿 라인을 선택적으로 개폐시키도록 절환 가능한 파일럿 컷 오프 밸브;
상기 파일럿 컷 오프 밸브로 전원 인가를 위해 상기 파일럿 컷 오프 스위치와 연결된 전원 인가 라인에 설치되는 파일럿 컷 오프 릴레이; 및
주행 모드 및 작업 모드 중 어느 하나로 상기 건설기계의 구동 모드 선택을 위한 운전자의 조작신호를 출력하는 작업/주행 선택 스위치;를 더 포함하며,
상기 파일럿 컷 오프 릴레이는, 상기 파일럿 컷 오프 스위치와 연결되는 접점 단자와 상기 작업/주행 선택 스위치(30)와 연결되는 신호 단자를 포함하며,
상기 접점 단자는 상기 신호 단자에 입력되는 신호에 대응하여 절환되는 접점 스위치에 의해 절환되며,
상기 신호 단자에 상기 작업/주행 선택 스위치로부터 작업 모드 선택 신호가 입력되면, 상기 파일럿 컷 오프 밸브는 상기 접점 스위치가 절환 되어 인가되는 전원에 의해 상기 파일럿 라인을 개방시키도록 절환 되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 안전 장치.
제3항에 있어서,
상기 파일럿 컷 오프 스위치는 상기 건설기계의 운전석에 회동 가능하게 설치된 안전 레버와 콘트롤 스탠드와 연결되며, 상기 안전 레버와 콘트롤 스탠드는 상호 전기적으로 직렬로 연결되어 상기 안전 레버와 상기 콘트롤 스탠드 중 어느 하나가 온(on) 상태로 조작되면 상기 파일럿 컷 오프 릴레이의 접점 단자에 전원이 인가되지 않는 것을 특징으로 하는 건설기계의 안전장치.
제3항에 있어서,
상기 파킹 스위치와 상기 작업/주행 선택 스위치는 상기 신호 단자와 직렬로 연결되며,
상기 파킹 스위치가 온 조작 되면 상기 신호 단자로의 전원 인가가 차단되어 상기 파일럿 컷 오프 밸브가 절환되어 상기 파일럿 라인이 차단되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 안전 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 파일럿 컷 오프 스위치의 신호 출력 단자와 연결된 파일럿 컷 오프 릴레이; 및
주행 모드 및 작업 모드 중 어느 하나로 상기 건설기계의 구동 모드 선택을 위한 운전자의 조작신호를 출력하는 작업/주행 선택 스위치;를 더 포함하며,
상기 파일럿 컷 오프 릴레이는, 상기 파일럿 컷 오프 스위치와 연결되는 접점 단자와 상기 작업/주행 선택 스위치(30)와 연결되는 신호 단자를 포함하며,
상기 접점 단자는 상기 신호 단자에 입력되는 신호에 대응하여 절환되는 접점 스위치에 의해 절환 되며,
상기 신호 단자에 상기 작업/주행 선택 스위치로부터 작업 모드 선택 신호가 입력되면, 상기 접점 스위치가 절환 되어 파일럿 컷 오프 상태 해제 신호가 출력되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 안전 장치.
제6항에 있어서,
상기 파킹 스위치와 상기 작업/주행 선택 스위치는 상기 신호 단자와 직렬로 연결되며,
상기 파킹 스위치가 온 조작 되면 상기 신호 단자로의 전원 인가가 차단되어 상기 접점 단자로부터 신호 인가가 차단되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 안전 장치.
키 스위치, 파킹 스위치, FNR 스위치, 파일럿 컷 오프 솔레노이드 밸브, 파일럿 컷 오프 스위치 및 차량제어장치를 포함하는 건설기계의 안전 장치의 시동 제어 방법에 있어서,
작업자의 키 스위치 조작이 입력되면 상기 건설기계에 전원을 인가하는 단계;
상기 파킹 스위치와, 상기 FNR 스위치 및 상기 파일럿 컷 오프 스위치의 조작 신호를 수신 하는 단계;
상기 파킹 스위치와, 상기 FNR 스위치 및 상기 파일럿 컷 오프 스위치의 조작 상태가 기 설정된 조건의 만족 여부를 판단하는 단계; 및
상기 기 설정된 조건이 만족되면 상기 건설기계가 시동 가능하도록 제어하는 단계;를 포함하며,
상기 기 설정된 조건은 파킹 브레이크가 작동되도록 상기 파킹 스위치가 온 조작되고, 상기 건설기계의 주행 방향이 중립 상태가 되도록 상기 FNR 스위치가 중립으로 선택 조작 되고, 상기 건설기계가 파일럿 컷 오프 상태가 되도록 상기 파일럿 컷 오프 스위치가 온 조작된 상태인 것을 특징으로 하는 건설기계의 안전 장치 제어 방법.
제8항에 있어서,
상기 건설기계의 안전장치는,
상기 건설기계의 파일럿 라인을 선택적으로 개폐 가능한 파일럿 컷 오프 밸브; 및 주행 모드 및 작업 모드 중 어느 하나로 상기 건설기계의 작동 모드를 선택 조작 신호가 출력되는 작업/주행 선택 스위치;를 더 포함하며,
상기 파일럿 컷 오프 밸브는 상기 파일럿 컷 오프 스위치가 오프 조작되고 상기 작업/주행 선택 스위치가 상기 작업 모드가 선택되도록 조작되면 상기 파일럿 라인을 개방하도록 절환되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 안전 장치 제어 방법.
제9항에 있어서,
상기 파킹 스위치가 온 조작되면 상기 작업/주행 선택 스위치로 인가되는 전원이 차단되어 상기 파일럿 컷 오프 밸브는 상기 파일럿 라인을 차단시키도록 절환되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 안전 장치 제어 방법.