KR20240004044A - 건설 기계 및 이를 이용한 유압 펌프 고장 진단 방법 - Google Patents

Abstract

본 개시의 실시 예들은 건설 기계는 화석 에너지 또는 전기 에너지를 이용하여 회전 에너지를 발생시키는 동력 발생 장치, 상기 회전 에너지를 이용하여 구동되는 유압 펌프, 상기 유압 펌프에서 토출되는 작동유를 제공받아 동작하는 유압 장치 및 상기 유압 펌프의 체적 유량을 제어하여 상기 유압 펌프에서 토출되는 작동유의 압력을 목표 압력에 도달시키는 레귤레이터를 구비한 유압 시스템 및 상기 동력 발생 장치 및 상기 유압 시스템 중 적어도 하나를 제어하며, 상기 레귤레이터에 상기 목표 압력을 제공하고, 상기 유압 펌프의 효율을 산출하여 상기 유압 펌프의 고장을 진단하는 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

건설 기계 및 이를 이용한 유압 펌프 고장 진단 방법{CONSTRUCTION MACHINARY AND HYDRAULIC PUMP FAIL DIAGNOSIS METHOD USING THE SAME}

본 개시의 다양한 실시 예들은 유압 펌프 고장을 진단할 수 있는 건설 기계 및 이를 이용한 유압 펌프 고장 진단 방법에 관한 것이다.

건설 현장에서 토공 작업을 위한 장비들은 지속적으로 개선 및 발전해 왔다. 건설 현장에서 사용되는 건설 기계는 숙련자가 조종자로서 건설 기계에 탑승하여 직접 조종하여 작업을 수행하도록 되어 있다.

일반적으로, 건설 기계는 주행 동력을 얻기 위한 엔진 또는 모터를 구비하고, 엔진 또는 모터의 힘을 이용하여 유압 펌프를 구동시킴으로써, 건설 기계의 작업 부위가 동작하도록 설계된다.

예를 들어, 주행 동력을 얻기 위해 엔진을 구비한 굴삭기는 엔진의 힘을 이용하여 유압 펌프를 구동시키고, 유압 펌프에서 토출되는 작동유를 유압 모터 또는 유압 실린더 등의 유압 액추에이터로 공급함으로써, 주행용 크롤러 또는 타이어의 회전이나 붐(boom), 암(arm), 버켓(bucket) 등의 각 작업 부위를 동작시키고 있다.

그러므로, 유압 펌프에 고장이 발생하면 굴삭기는 땅을 파거나 메우는 굴삭 작업, 경토, 암반 파쇄등의 브레이커 작업, 흙다짐과 같은 컴팩터 작업, 절단 등의 크라샤 작업과 같은 다양한 작업 기능을 수행할 수 없다.

따라서, 유압 펌프에 고장이 발생하면 건설 기계는 작업 기능을 수행할 수 없어, 건축 또는 토목 공사의 막대한 지장을 줄 수 있으므로, 유압 펌프의 고장을 진단할 수 있는 기술의 개발이 시급하다.

토목 또는 건설 현장에서 다양한 작업을 하는 건설 기계는 유압 시스템의 유압 펌프에 고장이 발생하면 작업을 할 수 없으므로, 고장 진단이 가능한 건설 기계 및 이를 이용한 유압 펌프 고장 진단 방법이 필요하다.

본 개시에서는 고장 진단을 할 수 있는 건설 기계 및 이를 이용한 유압 펌프 고장 진단 방법을 제공하고자 한다.

본 개시에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 개시의 다양한 실시 예에 따르면, 건설 기계는 화석 에너지 또는 전기 에너지를 이용하여 회전 에너지를 발생시키는 동력 발생 장치, 상기 회전 에너지를 이용하여 구동되는 유압 펌프, 상기 유압 펌프에서 토출되는 작동유를 제공받아 동작하는 유압 장치 및 상기 유압 펌프의 체적 유량을 제어하여 상기 유압 펌프에서 토출되는 작동유의 압력을 목표 압력에 도달시키는 레귤레이터를 구비한 유압 시스템 및 상기 동력 발생 장치 및 상기 유압 시스템 중 적어도 하나를 제어하며, 상기 레귤레이터에 상기 목표 압력을 제공하고, 상기 유압 펌프의 효율을 산출하여 상기 유압 펌프의 고장을 진단하는 프로세서를 포함할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시 예에 따르면, 상기 레귤레이터는, 상기 유압 펌프에서 토출되는 작동유의 압력과 상기 목표 압력을 비교하여 상기 유압 펌프의 체적 유량을 변화시킬 수 있다.

본 개시의 다양한 실시 예에 따르면, 상기 레귤레이터는, 상기 유압 펌프에서 토출되는 작동유의 압력이 상기 목표 압력 미만일 경우 상기 유압 펌프의 체적 유량을 증가시킬 수 있다.

본 개시의 다양한 실시 예에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 동력 발생 장치가 상기 유압 펌프에 제공한 일의 양(Ws) 대비 상기 유압 펌프가 상기 목표 압력으로 상기 작동유를 토출시키기 위해 한 일의 양(Wp)에 기초하여 상기 유압 펌프의 효율(E)을 산출할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시 예에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 동력 발생 장치가 상기 유압 펌프에 제공한 일의 양(Ws)을 상기 동력 발생 장치의 회전 속도와 토크의 곱으로 산출하고, 상기 유압 펌프가 상기 목표 압력으로 상기 작동유를 토출시키기 위해 한 일의 양(Wp)을 상기 유압 펌프의 상기 체적 유량과 상기 유압 펌프가 상기 체적 유량에 가한 압력의 곱으로 산출하고, 상기 유압 펌프의 효율(E)은 E = Wp/Ws로 산출하고, 산출한 상기 유압 펌프의 효율(E)이 설정된 값을 초과하는 경우 상기 유압 펌프에 고장이 발생하였다고 진단할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시 예에 따르면, 상기 프로세서는, 산출한 상기 유압 펌프의 효율(E)을 누적하여 저장하고, 저장된 유압 펌프의 효율의 개수가 설정된 개수를 초과할 경우 저장된 유압 펌프의 효율 값들에 대한 평균을 산출하고, 산출된 상기 평균이 기준 값을 초과하는 경우 상기 유압 펌프에 고장이 발생하였다고 진단할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시 예에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 저장된 유압 펌프의 효율 값들에 대한 평균을 산출한 이후 상기 저장된 유압 펌프의 효율 값들을 초기화시킬 수 있다.

본 개시의 다양한 실시 예에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 동력 발생 장치의 회전 속도 및 토크와 상기 유압 펌프의 토출 유량 및 토출 압력 각각이 설정된 범위 이내일 경우에만 상기 유압 펌프의 효율을 산출할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시 예에 따르면, 유압 펌프의 고장을 진단하는 방법은 유압 펌프에 제공되는 회전 에너지를 생성하는 동력 발생 장치의 회전 속도 및 토크 각각이 설정된 범위 이내인지를 확인하는 동작, 상기 유압 펌프로부터 토출되는 작동유의 유량 및 압력 각각이 설정된 범위 이내인지를 확인하는 동작, 상기 회전 속도, 상기 토크, 상기 토출되는 작동유의 유량 및 상기 토출되는 작동유의 압력 각각이 설정된 범위 이내인 것이 확인될 경우 상기 유압 펌프의 효율을 산출하는 동작 및 산출한 상기 유압 펌프의 효율에 기초하여 상기 유압 펌프의 고장을 진단하는 동작을 포함할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시 예에 따르면, 상기 유압 펌프의 고장을 진단하는 동작은상기 산출된 유압 펌프의 효율 값을 저장하고, 저장된 유압 펌프의 효율 값 개수를 카운팅하는 동작, 카운팅된 유압 펌프의 효율 값의 개수가 설정된 개수를 초과할 경우 저장된 유압 펌프의 효율 값들에 대한 평균을 산출하는 동작, 및 산출된 평균 값이 기준 값을 초과하는 경우 사용자 또는 관리자에게 상기 유압 펌프에 고장이 발생하였음을 알리는 동작을 포함할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시 예에 따르면, 상기 유압 펌프의 효율을 산출하는 동작은,

상기 동력 발생 장치가 상기 유압 펌프에 제공한 일의 양(Ws)을 상기 동력 발생 장치의 회전 속도와 토크의 곱으로 산출하는 동작, 상기 유압 펌프가 목표 압력으로 상기 작동유를 토출시키기 위해 한일의 양(Wp)을 상기 유압 펌프의 체적 유량과 상기 유압 펌프가 상기 체적 유량에 가한 압력의 곱으로 출하는 동작, 및 상기 유압 펌프의 효율(E)을 E = Wp/Ws의 산술식으로 산출하는 동작을 포함할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시 예에 따르면, 상기 저장된 유압 펌프의 효율 값들에 대한 평균을 산출하는 동작이 수행된 이후 저장된 상기 유압 펌프의 효율 값들을 초기화시키는 동작을 더 포함할 수 있다.

본 개시의 실시 예들은 건설 기계 자체적으로 고장 진단을 할 수 있어, 건설 기계가 토목 또는 건설 현장에 투입되기 전에 고장 수리를 할 수 있으므로, 사용자의 안전을 도모하고, 건설 기계가 투입되는 현장의 계획에 차질이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 건설 기계를 도시한 도면이다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 굴삭기를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 건설 기계를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 건설 기계의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 건설 기계의 유압 펌프 효율을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 건설 기계를 이용한 유압 펌프 고장 진단 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

본 개시물의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 장치 및 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시물은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 개시물의 개시가 완전하도록 하며, 본 개시물이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 개시물의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시물은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 구성 요소와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "직접 연결된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소를 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 개시물을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

비록 제 1, 제 2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다.

따라서, 이하에서 언급되는 제 1 구성 요소는 본 개시물의 기술적 사상 내에서 제2 구성 요소 일 수도 있음은 물론이다. 다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 개시물이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

본 실시 예에서 사용되는 '부' 또는 '모듈'이라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '부' 또는 '모듈'은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '부' 또는 '모듈'은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '부' 또는 '모듈'은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '부' 또는 '모듈'은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성 요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함할 수 있다. 구성요소들과 '부' 또는 '모듈'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '부' 또는 '모듈'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '부' 또는 '모듈'들로 더 분리될 수 있다.

본 개시물의 몇몇 실시 예들과 관련하여 설명되는 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 당업계에 알려진 임의의 다른 형태의 기록 매체에 상주할 수도 있다. 예시적인 기록 매체는 프로세서에 커플링되며, 그 프로세서는 기록 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 기록 매체는 프로세서와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 기록 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다.

도 1은 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 건설 기계를 도시한 도면이다.

다양한 실시 예에 따르면, 건설 기계(100)는 토목공사나 건축공사 현장에서 작업을 수행하는 기계를 지칭하는 것으로, 도 1을 통해 도시된 바와 같이, 믹서트럭(mixer truck) (110), 덤프 트럭(dump truck)(120), 도저(dozer)(130), 굴삭기(excavator)(140)를 포함할 수 있다. 그러나, 이는 예시적일 뿐, 건설 기계는 굴착기(drilling machine), 크레인(crane), 휠로더(wheel loader), 스크레이퍼(scraper) 등과 같은 다양한 기계를 포함할 수 있다. 이러한 건설 기계는 사용자의 조작에 기반하여 작업을 수행하거나, 사용자없이 자율 작업을 수행할 수 있다. 자율 작업은 사용자의 조작없이 건설 기계(100)가 자율적으로 이동하는 동작, 건설 기계(100)에 의해 수행될 수 있는 작업을 자율적으로 수행하는 동작 등을 모두 포함하는 의미일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 건설 기계(100)는 화석 연료 또는 전기 에너지를 동력원으로 토목공사나 건축공사 현장에서 작업을 수행하는 기계를 포함할 수 있다.

예를 들어, 화석 연료를 사용하는 굴삭기(140)는 석유를 이용하여 엔진을 회전시켜, 엔진의 힘으로 유압 펌프를 구동하고, 유압 펌프에서 토출되는 작동유를 유압 모터나 유압 실린더 등의 유압 액추에이터로 공급함으로써, 주행용 크롤러 또는 타이어의 회전이나 봄, 암, 버킷 등의 각 작업 부위를 작동시키고 있다.

또한, 전기 에너지를 동력원으로 사용하는 굴삭기(140)는 전기 에너지를 동력으로 회전하는 전동기를 탑재하고 있으며, 전동기의 힘을 이용하여 유압 펌프를 구동하고, 유압 펌프에서 토출되는 작동유를 유압 모터나 유압 실린더 등의 유압 액추에이터로 공급함으로써, 주행용 크롤러 또는 타이어의 회전이나 봄, 암, 버켓 등의 각 작업 부위를 작동시키고 있다.

도 2는 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 굴삭기를 설명하기 위한 도면이다. 이하 설명에서는, 도 1에 도시된 건설 기계 중 굴삭기를 예를 들어 설명하나 건설 기계를 굴삭기로 한정하는 것은 아니다.

도 2를 참조하면, 굴삭기(200)는 이동 역할을 하는 하부체(210), 하부체(210)에 탑재되어 360도 회전하는 상부체(220) 및 상부체(220)의 전방에 결합된 프론트 작업 장치(230)로 구성될 수 있다. 그러나, 이는 예시적일 뿐, 본 개시의 실시 예가 이에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 전술한 굴삭기(200)의 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성 요소(예: 하부체(210)의 후방에 결합된 플레이드 등)가 추가될 수도 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 상부체(220)는 운전자가 탑승하여 조작할 수 있는 운전실(222)이 내장되고 동력발생 장치(예: 전동기)가 장착될 수 있는 내부공간(미도시)이 구비될 수 있다. 운전실(222)은 작업 영역과 가까운 부분에 구비될 수 있다. 작업 영역은 굴삭기(200)가 작업을 하는 공간으로서, 굴삭기(200) 전방에 위치할 수 있다. 예를 들어, 탑승한 운전자가 확보된 시야 아래에서 작업을 진행하고, 프론트 작업 장치(230)가 장착되는 위치를 고려하여 운전실(222)은, 도 2에서와 같이 작업 영역과 근접하면서 상부체(220)에서 일측으로 편향된 곳에 위치할 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 프론트 작업 장치(230)는 상부체(220)의 상면에 장착되고, 토지 굴삭이나 하중이 큰 물체의 운반 등의 작업을 진행하기 위한 장치일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프론트 작업 장치(230)는 상부체(220)에 회전 가능하게 결합되는 붐(231), 붐(231)을 회전시키는 붐 실린더(232), 붐(231)의 선단부에 회전 가능하게 결합되는 암(233), 암(233)을 회전시키는 암 실린더(234), 암(233)의 선단부에 회전 가능하게 결합되는 버켓(235), 버켓(235)을 회전시키는 버켓 실린더(236)를 포함할 수 있다. 굴삭기(200)의 작업시에는 붐(231)의 일단과 암(233)의 일단 그리고 버켓(235)의 일단에서 각각 개별적으로 회전 운동하여 버켓(235)이 도달할 수 있는 영역을 최대화할 수 있다. 전술한 프론트 작업 장치(230)는 많은 문서에서 공지되어 있는 바, 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.

다양한 실시 예에 따르면, 하부체(210)는 상부체(220)의 하면에 결합될 수 있다. 하부체(210)는 바퀴를 사용하는 휠 타입 또는 무한궤도를 사용하는 크롤러 타입으로 형성된 주행체를 포함할 수 있다. 주행체는 동력발생 장치에 의해 발생되는 동력을 구동력으로 하여 굴삭기의 전후좌우 움직임을 구현할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 하부체(210)와 상부체(220)는 센터 조인트(center joint)에 의해 회전 가능하게 결합될 수 있다.

도 3은 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 굴삭기를 개념적으로 나타낸 도면이다.

이하 설명에서는, 건설 기계(300)의 일 예로 굴삭기에 기초하여 도 3을 설명할 수 있으나, 본 개시가 굴삭기에 한정되는 것은 아니다.

도 3을 참조하면, 건설 기계 예를 들어, 굴삭기(300)는 프로세서(310), 통신 장치(320), 저장 장치(330), 조작 장치(340), 동력 발생 장치(350) 및 유압 시스템(360)를 포함할 수 있다. 그러나, 이는 예시적일 뿐, 본 개시의 실시 예가 이에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 전술한 건설 기계(300)의 구성요소 중 적어도 하나가 생략되거나 또는 하나 이상의 다른 구성 요소(예: 입력 장치, 출력 장치, 배터리 등)가 건설 기계(300)의 구성으로 추가될 수도 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 통신 장치(320)는 유무선 통신 기술을 이용하여 외부 장치와 데이터를 송수신할 수 있다. 외부 장치는 관제 센터(미도시) 및 다른 건설 기계(110 내지 130)를 포함할 수 있다. 예컨대, 통신 장치(320)는 외부 장치로부터 작업 지시를 수신하고, 외부 장치로 작업과 관련된 정보(예: 작업 결과)를 전송할 수 있다. 이때, 통신 장치(320)가 이용하는 통신 기술에는 GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), LTE(Long Term Evolution), 5G, WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), ZigBee, NFC(Near Field Communication), 이더넷 통신(Ethernet), USB 통신(Universal Serial Bus), CAN 통신(Controller Area Network) 등이 있다. 또한, 통신 장치(320)는 도 3를 통해 전술한 바와 같이, 적어도 하나의 측위 장치를 포함할 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 저장 장치(330)는 건설 기계(300)의 적어도 하나의 구성요소(예를 들어, 프로세서(310), 통신 장치(320), 조작 장치(340), 동력 발생 장치(350) 또는 유압 시스템(360))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 저장 장치(330)는 건설 기계(300)의 제원(예: 모델명, 고유번호, 기본 사양), 맵 데이터 등을 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장 장치(330)는 비휘발성 메모리 장치 및 휘발성 메모리 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 저장 장치(330)는 메인 메모리와 보조 메모리를 포함할 수 있으며, 저장되는 데이터의 중요도 또는 기능에 따라 구분된 데이터를 메인 메모리 또는 보조 메모리에 저장시킬 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 센서 장치(미도시)는 다양한 센서들을 이용하여 건설 기계(300)의 상태, 건설 기계(300)의 작업 영역 또는 건설 기계(300) 주변의 장애물 중 적어도 하나와 관련된 정보를 수집할 수 있다. 센서 장치는 도 3를 통해 전술한 바와 같이, 제 1 센서, 제 2 센서 및 제 3 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 건설 기계(300)의 상태와 관련된 정보를 수집하기 위한 각도 센서, 관성 센서 또는 회전 센서 중 적어도 하나가 센서 장치의 구성으로 사용될 수 있으며, 건설 기계(300)의 작업 영역 및 주변 장애물과 관련된 정보를 수집하기 위한 전자기파 센서, 카메라 센서, 레이다, 라이다 또는 초음파 센서 중 적어도 하나가 센서 장치의 구성으로 사용될 수 있다. 그러나, 이는 예시적일 뿐, 본 개시의 실시 예가 이에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 건설 기계(300)의 상태, 건설 기계(300)의 작업 영역 또는 건설 기계(300) 주변의 장애물과 관련된 정보를 수집할 수 있는 다양한 종류의 센서들이 센서 장치의 구성으로 사용될 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 조작 장치(340)는 건설 기계, 예를 들어 굴삭기(300)의 작업을 제어할 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 조작 장치(340)는 굴삭기(300)의 동작 제어에 사용될 명령 또는 데이터를 수신할 수 있다. 조작 장치(340)는 프론트 작업 장치(230)의 적어도 일부(예: 붐(231), 암(233) 및 버킷(235))를 조작하기 위한 조작 레버, 하부체(210)의 조향을 조작하기 위한 핸들, 굴삭기(300)의 이동 속도 또는 전후방 주행을 조작하기 위한 변속 레버 등을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 조작 장치(340)는, 도 2를 통해 전술한 운전실(222)에 마련될 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 출력 장치(미도시)는 굴삭기(300)의 동작과 관련된 출력을 발생시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 출력 장치는 시각 정보를 출력하는 디스플레이, 청각 정보를 출력하는 오디오 데이터 출력 장치, 촉각 정보를 출력하는 햅틱 모듈 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이는 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이, 또는 마이크로 전자기계 시스템(MEMS) 디스플레이, 또는 전자종이(electronic paper) 등을 포함할 수 있다. 또한, 오디오 데이터 출력 장치는, 굴삭기(300)에 포함되거나, 굴삭기(300)에 유/무선을 통해 연결된 스피커, 이어폰, 이어셋 또는 헤드셋 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 동력 발생 장치(350)는 굴삭기(300)의 동작과 관련된 동력을 발생시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 동력 발생 장치(350)는 화석 연료 또는 전기 에너지를 기계적인 에너지로 변환시키는 장치를 포함할 수 있다. 이때, 동력 발생 장치(350)는 화석 연료(예를 들어, 석유)를 이용하여 기계적인 에너지(예를 들어, 회전 에너지)를 발생시키는 엔진을 포함할 수도 있다. 또한, 동력 발생 장치(350)는 전기 에너지를 이용하여 기계적인 에너지(예를 들어, 회전 에너지)를 발생시는 모터를 포함할 수도 있다.

예를 들어, 굴삭기(300)는 동력 발생 장치(350)에서 발생되는 기계적인 에너지(예를 들어, 회전 에너지)를 이용하여 주행할 수 있으며, 기계적인 에너지를 유압 시스템(360)에 제공하여 굴삭 작업, 브레이커 작업, 컴팩터 작업, 크라샤 작업과 같은 다양한 작업 기능을 수행할 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 프로세서(310)는 건설 기계(300)의 전반적인 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(310)는, 저장 장치(330)에 저장된 소프트웨어(예를 들어, 프로그램)를 실행하여, 프로세서(310)에 연결된 구성 요소(예를 들어, 통신 장치(320), 저장 장치(330), 조작 장치(340), 동력 발생 장치(350) 또는 유압 시스템(360)) 중 적어도 하나의 구성 요소를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 예를 들어, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(310)는 다른 구성 요소로부터 수신된 명령 또는 데이터를 저장 장치(330)에 저장하고, 저장 장치(330)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 저장 장치(330)에 저장할 수 있다. 프로세서(310)는 메인 프로세서 및 메인 프로세서와 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서로 구성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(310)는 전술한 구성 요소(예를 들어, 통신 장치(320), 저장 장치(330), 조작 장치(340), 동력 발생 장치(350) 또는 유압 시스템(360))과 CAN(Controller Area Network) 통신을 수행할 수 있으나, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.

다양한 실시 예에 따르면, 유압 시스템(360)는 동력 발생 장치(350)로부터 제공되는 회전 에너지를 이용하여 유압 펌프를 구동시키고, 유압 펌프에서 토출되는 작동유를 유압 장치에 제공하여, 주행용 크롤러 또는 타이어의 회전이나 붐, 암, 버켓 등의 각 작업 부위를 동작시킬 수 있다.

일 실시예에 따르면, 유압 시스템(360)은 동력 발생 장치(350)로부터 제공되는 회전 에너지를 이용하여 유압 펌프를 구동시킬 수 있다. 유압 펌프가 구동되면 유압 펌프로부터 토출되는 작동유가 유압 장치(예를 들어, 유압 모터 또는 유압 실린더 등의 유압 액추에이터)에 공급됨으로써, 유압 시스템(360)은 주행용 크롤러 또는 타이어의 회전이나 붐, 암, 버켓 등의 각 작업 부위를 동작시킬 수 있다.

도 4는 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 건설 기계의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 동력 발생 장치(350)는 화석 연로 또는 전기 에너지를 이용하여 회전 에너지를 발생시킬 수 있다. 유압 시스템(360)은 동력 발생 장치(350)로부터 회전 에너지를 제공받고, 프로세서(310)로부터 목표 압력을 제공받을 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 유압 시스템(360)은 유압 펌프(361), 유압 장치(362) 및 레귤레이터(363)를 포함할 수 있다.

유압 펌프(361)는 회전 에너지를 이용하여 목표 압력에 대응하는 압력의 작동유를 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 유압 펌프(361)는 사판식 펌프와 사축식 펌프를 포함할 수 있다. 이때, 사판식 펌프와 사축식 펌프는 사판 또는 사축의 각도에 따라 펌프 내부에 작동유를 담을 수 있는 체적을 변경시킬 수 있다.

유압 장치(362)는 유압 모터, 유압 실린더 등과 같은 유압 엑츄에이터를 포함하며, 유압 펌프(361)로부터 목표 압력에 대응하는 압력의 작동유를 제공받아 유압 모터 또는 유압 실린더를 동작시켜 건설 기계(300)의 작업 부위(크롤러, 타이어, 붐, 암, 버켓 등)를 동작시킬 수 있다.

레귤레이터(363)는 프로세서(310)로부터 목표 압력에 대한 정보를 제공받을 수 있고, 유압 펌프(361)로부터 토출되는 작동유의 압력을 모니터링하며, 목표 압력의 작동유가 유압 펌프로부터 토출되도록 유압 펌프(361)의 체적을 제어할 수 있다. 이때, 유압 펌프(361)의 체적 유량은 유압 펌프(361)가 작동유를 제공받을 수 있는 양 즉, 유압 펌프(361) 내부에 작동유를 담을 수 있는 공간의 크기를 의미할 수 있다.

따라서, 유압 펌프(361)가 사판식 펌프 또는 사축식 펌프일 경우 레귤레이터(363)는 프로세서(310)가 제공한 목표 압력에 따라 사판 또는 사축의 각도를 제어하여 유압 펌프(361)의 체적 유량 크기를 변경시킬 수 있다.

이와 같이 구성된, 유압 시스템(360)의 동작을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

동력 발생 장치(350)에서 유압 시스템(360)으로 제공되는 회전 에너지가 일정할 경우, 레귤레이터(363)는 유압 펌프(361)에서 토출되는 작동유의 압력이 목표 압력에 도달하도록 유압 펌프(361)의 체적 유량을 결정할 수 있다.

즉, 레귤레이터(363)는 목표 압력과 토출되는 작동유의 압력을 비교하여 유압 펌프(361)의 체적 유량을 결정할 수 있다.

만약, 정상적인 유압 펌프(361)일 경우, 레귤레이터(363)에 의해 결정된 체적 유량만큼 작동유는 유압 펌프(361)의 내부에 채워질 수 있고, 유압 펌프(361)는 회전 에너지를 이용하여 내부에 채워진 작동유에 압력을 가하여 토출시킬 수 있다. 이때, 유압 펌프(361)로부터 토출되는 작동유의 압력은 목표 압력일 수 있다.

하지만, 유압 펌프(361)에 고장이 발생하여 유압 펌프(361)의 내부에 채워진 작동유에 압력을 가할 때 토출되지 못하고 유실되는 작동유가 발생할 경우, 유압 펌프(361)로부터 토출되는 작동유의 압력은 목표 압력 미만일 수 있다. 이러한 경우 레귤레이터(363)는 목표 압력과 유압 펌프(361)로부터 토출되는 작동유의 압력을 비교하여, 목표 압력과 토출되는 작동유의 압력의 차에 대응하는 만큼 유압 펌프(361)의 체적 유량을 증가시킬 수 있다.

따라서, 유압 펌프(361)는 체적 유량이 증가된 만큼의 작동유를 내부에 더 채울 수 있고, 이로 인해 유압 펌프(361)가 내부에 채워진 작동유에 압력을 가할 때 유실되는 작동유를 보상할 수 있어, 유압 펌프(361)는 목표 압력의 작동유를 토출시켜 유압 장치(362)에 제공할 수 있다.

이와 같이, 유압 펌프(361)에 고장이 발생하였지만 레귤레이터(363)의 체적 제어에 의해 유압 펌프(361)는 정상적으로 목표 압력의 작동유를 토출시킬 수 있고, 건설 기계(300)가 정상적으로 동작하기 때문에, 유압 펌프(361)의 고장 발생은 사용자 또는 관리자가 알 수가 없다.

본 개시의 다양한 실시 예는 유압 펌프(361)의 효율을 산출하고, 산출된 유압 펌프 효율을 기초로 유압 펌프(361)의 고장을 진단할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 건설 기계의 유압 펌프 효율을 설명하기 위한 도면이다.

일반적으로 효율은 출력/입력으로 산출될 수 있다. 유압 펌프(361)는 동력 발생 장치(350)로부터 회전 에너지를 제공받아 동작하므로, 유압 펌프(361)의 입력은 동력 발생 장치가 생성한 회전 에너지가 유압 펌프(361)에 작용한 일의 양으로 계산할 수 있다. 유압 펌프(361)의 출력은 유압 펌프(361)가 한 일(목표 압력으로 작동유를 토출시키기 위해 한 일)의 양으로 유압 펌프(361) 내부에 채워진 작동유에 압력을 가한 일의 양으로 계산되어 질 수 있다.

도 5를 참조하면, Ws로 표기된 유압 펌프(361)를 동작시키기 위해 동력 발생 장치(350)에서 제공된 회전 에너지의 일 량은 동력 발생 장치(350)의 회전 속도와 토크의 곱으로 산출될 수 있다. 또한, Wp로 표기된 유압 펌프(361)가 한 일의 양은 목표 압력의 작동유를 유압 장치(362)에 제공하기 위해, 압력을 가한 작동유의 양과 작동유에 가한 압력의 곱으로 산출될 수 있다.

그러므로, 유압 펌프(361)의 효율(E)은 E = Wp/Ws로 산출될 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 고장이 발생한 유압 펌프(361)는 정상적인 유압 펌프(361)보다 큰 체적으로 작동유를 채우고, 채워진 작동유에 압력을 가하므로, 고장이 발생한 유압 펌프(361)의 Wp는 정상인 유압 펌프(361)의 Wp보다 큰 값으로 산출된다.

따라서, Wp/Ws로 유압 펌프(361)의 효율을 산출할 경우, 고장이 발생한 유압 펌프(361)의 Wp가 정상인 유압 펌프(361)의 Wp보다 큰 값이므로, 고장이 발생한 유압 펌프(361)의 효율은 정상인 유압 펌프(361)보다 높게 산출될 수 있다.

결국, 프로세서(310)가 유압 펌프(361)의 효율을 산출하고, 모니터링하다가 정상 효율 범위를 벗어나는 경우, 즉 유압 펌프(361)의 효율이 기설정된 값을 초과하는 경우 유압 펌프(361)에 고장이 발생하였다고 판단하고, 사용자에게 시각 정보 또는 청각 정보로 유압 펌프(361)의 고장을 알릴 수 있다.

도 6은 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 건설 기계를 이용한 유압 펌프 고장 진단 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이하, 도 5의 설명에서 개념적으로 설명한 유압 펌프(361)의 효율을 산출하고, 산출된 값으로 고장을 진단하는 동작을 더욱 상세히 예를 들어 설명하고자 한다.

도 6을 참조하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 건설 기계를 이용한 유압 펌프 고장 진단 방법은, 데이터 수신 동작(S1), 회전 속도 확인 동작(S2), 토크 확인 동작(S3), 토출 압력 확인 동작(S4), 토출 유량 확인 동작(S5), 펌프 효율 산출 동작(S6), 산출 결과 누적 저장 동작(S7), 누적 결과 개수 확인 동작(S8), 평균값 산출 동작(S9), 평균값 확인 동작(S10) 및 고장 알림 동작(S11)을 포함할 수 있다.

데이터 수신 동작(S1)은 유압 펌프(361)의 효율을 산출하기 위한 데이터를 수신하는 동작을 포함할 수 있다. 예를 들어, 데이터 수신 동작(S1)은 프로세서(310)가 동력 발생 장치(350)로부터 유압 시스템(360)에 회전 에너지를 제공하는 동력 발생 장치(예: 엔진 또는 모터)의 회전 속도 및 토크에 대한 데이터를 수신하는 동작 및 유압 시스템(360)으로부터 토출되는 작동유의 양과 압력에 대한 데이터를 수신하는 동작을 포함할 수 있다. 또는, 데이터 수신 동작(S1)은 프로세서(310)가 동력 발생 장치(350) 및 유압 시스템(360)에 배치된 센서들로부터 회전 속도, 토크, 토출 유량 및 압력에 대한 데이터를 수신하는 동작을 포함할 수도 있다. 데이터 수신 동작(S1)은 주기적으로 데이터를 수신할 수 있고, 이하의 고장 진단 동작들이 주기적으로 수신된 각 데이터에 대하여 수행될 수 있다.

회전 속도 확인 동작(S2)은 수신된 회전 속도에 대한 데이터에 기초하여, 현재 회전 속도가 설정된 범위 이내의 속도인지를 확인하는 동작을 포함할 수 있다. 예를 들어, 회전 속도 확인 동작(S2)은 현재 회전 속도가 기준 속도보다 높은지를 확인하는 동작을 포함할 수 있다. 이때, 기준 속도는 설정된 범위의 최소 속도를 포함할 수 있다.

만약, 회전 속도 확인 동작(S2)에서 현재 회전 속도가 설정된 범위 이내(예를 들어, 기준 속도보다 높은 경우)일 경우(Yes) 토크 확인 동작(S3)이 수행될 수 있다.

한편, 회전 속도 확인 동작(S2)에서 현재 회전 속도가 설정된 범위 이내가 아닐 경우(예를 들어, 기준 속도보다 낮은 경우, No) 본 개시의 실시 예에 따른 유압 펌프 고장 진단 방법은 해당 데이터 기반으로 추가적인 고장 검토를 진행하지 않고 종료할 수 있다.

모터 또는 엔진의 회전 속도는 작업 부하에 의해 순간적인 변화가 발생할 수 있으므로, 부하의 변화에 의해 변동되는 구간을 제외하고 일정한 부하가 유지되는 회전 속도 구간에서 펌프 효율을 산출하기 위해 회전 속도가 설정된 범위(일정한 부하가 유지되는 회전 속도 구간) 이내일 경우를 확인하는 회전 속도 확인 동작(S2)이 수행될 수 있다.

토크 확인 동작(S3)은 수신된 토크에 대한 데이터에 기초하여, 현재 토크가 설정된 범위 이내의 토크인지를 확인하는 동작을 포함할 수 있다. 예를 들어, 토크 확인 동작(S3)은 현재 토크가 기준 토크보다 큰지를 확인하는 동작을 포함할 수 있다. 이때, 기준 토크는 설정된 범위의 최소 토크를 포함할 수 있다.

만약, 토크 확인 동작(S3)에서 현재 토크가 설정된 범위 이내(예를 들어, 기준 토크보다 큰 경우)일 경우(Yes) 토출 압력 확인 동작(S4)이 수행될 수 있다.

한편, 토크 확인 동작(S3)에서 현재 토크가 설정된 범위 이내가 아닐 경우(예를 들어, 기준 토크보다 작은 경우, No) 본 개시의 실시 예에 따른 유압 펌프 고장 진단 방법은 해당 데이터 기반으로 추가적인 고장 검토를 진행하지 않고 종료할 수 있다.

엔진 또는 모터의 부하가 최대 토크대비 40% 이상인 구간에서만 펌프 효율을 산출하기 위해, 토크 확인 동작(S3)이 수행될 수 있다. 엔진 또는 모터의 부하가 낮은 상황에서는 관성력에 의해 순간 효율이 1 이상으로 높게 나오는 경우가 빈번히 발생하기 때문에 이를 제거하기 위해, 설정된 범위 이내의 토크에서만 펌프 효율을 산출하기 위해, 토크 확인 동작(S3)이 수행될 수 있다.

토출 압력 확인 동작(S4)은 수신된 토출 압력에 대한 데이터에 기초하여, 현재 토출 압력이 설정된 범위 이내의 압력인지를 확인하는 동작을 포함할 수 있다. 예를 들어, 토출 압력 확인 동작(S4)은 현재 토출 압력이 기준 압력보다 큰지를 확인하는 동작을 포함할 수 있다. 이때, 기준 압력은 설정된 범위의 최소 압력을 포함할 수 있다.

만약, 토출 압력 확인 동작(S4)에서 현재 토출 압력이 설정된 범위 이내(예를 들어, 기준 압력보다 높을 경우)일 경우(Yes) 토출 유량 확인 동작(S5)이 수행될 수 있다.

한편, 토출 압력 확인 동작(S4)에서 현재 토출 압력이 설정된 범위 이내가 아닐 경우(예를 들어, 기준 압력보다 낮을 경우, No) 본 개시의 실시 예에 따른 유압 펌프 고장 진단 방법은 해당 데이터 기반으로 추가적인 고장 검토를 진행하지 않고 종료할 수 있다.

외부 충격에 의해 순간적으로 압력이 상승하는 구간(200bar 이상)을 제외하고, 토출 압력이 비교적 높은 150bar에서 200bar인 구간에서 펌프 효율을 산출하기 위해. 토출 압력 확인 동작(S4)이 수행될 수 있다.

토출 유량 확인 동작(S5)은 수신된 토출 유량에 대한 데이터에 기초하여, 현재 토출 유량이 설정된 범위 이내의 유량인지를 확인하는 동작을 포함할 수 있다. 예를 들어, 토출 유량 확인 동작(S5)은 현재 토출 유량이 기준 유량보다 큰지를 확인하는 동작을 포함할 수 있다. 이때, 기준 유량은 설정된 범위의 최소 유량을 포함할 수 있다.

만약, 토출 유량 확인 동작(S5)은 현재 토출 유량이 설정된 범위 이내(예를 들어, 기준 유량보다 클 경우)일 경우(Yes) 펌프 효율 산출 동작(S6)이 수행될 수 있다.

한편, 토출 유량 확인 동작(S5)에서 현재 토출 유량이 설정된 범위 이내가 아닐 경우(예를 들어, 기준 유량보다 작을 경우, No) 본 개시의 실시 예에 따른 유압 펌프 고장 진단 방법은 해당 데이터 기반으로 추가적인 고장 검토를 진행하지 않고 종료할 수 있다.

유압 펌프에서 토출되는 유량이 많을수록 고장이 발생한 유압 펌프에서 발생하는 리키지(leakage)에 의한 손실도 크기 때문에 최대 유량의 50% 이상의 유량이 발생되는 상황에서만 펌프 효율을 산출하기 위해, 토출 유량 확인 동작(S5)이 수행될 수 있다.

펌프 효율 산출 동작(S6)은 회전 속도, 토크, 토출 압력 및 토출 유량 각각이 설정된 범위 이내일 경우 펌프 효율을 산출하는 동작을 포함할 수 있다. 이때, 펌프 효율 산출 동작(S6)을 회전 속도, 토크, 토출 압력 및 토출 유량 각각이 설정된 범위 이내일 경우에만 수행하는 이유는 산출된 펌프 효율에 기초하여 유압 펌프(361)의 고장 판단을 판단하기 때문에, 유압 펌프(361)의 고장을 판단하기 위한 신뢰성 있는 구간에서의 펌프 효율을 산출하기 위함일 수 있다.

펌프 효율 산출 동작(S6)은 유압 펌프(361)가 동력 발생 장치(350)로부터 제공받은 회전 에너지의 양(Ws = 회전 속도 x 토크)으로 유압 펌프(361)가 한 일(Wp = 유압 펌프가 제공받은 작동유의 누적 유량 x 유압 펌프 내부의 작동유에 가한 압력)을 나누는 동작을 포함할 수 있다.

산출 결과 누적 저장 동작(S7)은 펌프 효율 산출 동작(S6)에서 산출된 결과(예를 들어, 펌프 효율)를 저장하는 동작을 포함할 수 있다. 예를 들어, 산출 결과 누적 저장 동작(S7)은 펌프 효율 산출 동작(S6)에서 펌프 효율이 산출될 때마다 산출된 펌프 효율을 각각 저장하는 동작을 포함할 수 있다.

누적 결과 개수 확인 동작(S8)는 산출 결과 누적 저장 동작(S7)에서 저장된 산출 결과(예컨데, 펌프 효율)의 개수를 카운팅하는 동작을 포함할 수 있다.

예를 들어, 누적 결과 개수 확인 동작(S8)은 산출 결과 누적 저장 동작(S7)에서 저장된 펌프 효율 값의 개수를 카운팅하고, 카운팅된 개수가 기준 개수(예를 들어, 500개)를 초과하는지를 확인하는 동작을 포함할 수 있다.

만약, 누적 결과 개수 확인 동작(S8)에서 저장된 펌프 효율 값의 개수가 기준 개수를 초과할 경우(Yes) 평균값 산출 동작(S9)이 수행될 수 있다. 이때, 누적 결과 개수 확인 동작(S8)에서 저장된 펌프 효율 값의 개수가 기준 개수를 초과하는 경우, 평균 값 산출 동작(S9)이 수행되는 동시에 산출 결과 누적 저장 동작(S7)에서 저장된 펌프 효율 값들이 초기화될 수 있다.

한편, 누적 결과 개수 확인 동작(S8)에서 저장된 펌프 효율 값의 개수가 기준 개수를 초과하지 못하는 경우(No) 본 개시의 실시 예에 따른 유압 펌프 고장 진단 방법은 해당 데이터 기반으로 추가적인 고장 검토를 진행하지 않고 종료할 수 있다.

평균값 산출 동작(S9)은 산출 결과 누적 저장 동작(S7)에서 저장된 펌프 효율의 개수가 기준 개수를 초과하는 경우, 기준 개수를 초과하는 펌프 효율의 평균값을 산출하는 동작을 포함할 수 있다.

평균값 확인 동작(S10)은 평균값 산출 동작(S9)에서 산출된 평균값을 확인하는 동작을 포함할 수 있다. 예를 들어, 평균값 확인 동작(S10)은 평균값 산출 동작(S9)에서 산출된 펌프 효율의 평균값이 기준값을 초과하는지를 확인하는 동작을 포함할 수 있다.

만약, 평균값 확인 동작(S10)에서 펌프 효율의 평균값이 기준값을 초과하는 경우(Yes) 고장 알림 동작(S11)이 수행될 수 있다.

한편, 평균값 확인 동작(S10)에서 펌프 효율의 평균값이 기준값을 초과하지 않는 경우(No) 본 개시의 실시 예에 따른 유압 펌프 고장 진단 방법은 해당 데이터 기반으로 추가적인 고장 검토를 진행하지 않고 종료할 수 있다.

고장 알림 동작(S11)은 건설 기계(300)의 사용자 또는 관리자에게 시각 정보 또는 청각 정보로, 유압 펌프(361)에 고장이 발생하였음을 알리는 동작을 포함할 수 있다.

도 6에 도시된 본 개시의 일 실시 예에 따른 건설 기계를 이용한 유압 펌프 고장 진단 방법은 회전 속도, 토크, 토출 압력 및 토출 유량에 대한 데이터를 1회 수신한 상황에 따른 순서도를 도시한 것일 수 있다. 이때, 데이터는 이벤트 상황에 의해 반복적으로 수신되거나 주기적으로 수신될 수 있으며, 본 개시에 따른 유압 펌프 고장 진단 방법은 설정된 범위 이내의 회전 속도, 토크, 토출 압력 및 토출 유량에 대한 데이터가 수신될 때마다 펌프 효율을 산출하고, 펌프 효율이 산출될 때마다 저장하며, 저장된 펌프 효율 값이 기준 개수를 초과할 경우 저장된 펌프 효율 값들의 평균을 산출하고, 평균 값과 기준 값을 비교하여 고장 알림 동작을 수행할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 건설 기계를 이용한 유압 펌프 고장 진단 방법은, 실시간으로 전달되는 모터 또는 엔진의 회전 속도 및 토크와 유압 펌프의 토출 유량 및 토출 압력 각각이 설정된 범위 이내일 경우에만 유압 펌프의 효율을 산출하며, 유압 펌프의 효율값이 산출될 때마다 저장할 수 있다. 저장된 유압 펌프 효율 값의 개수가 설정된 개수를 초과할 경우 저장된 효율값들의 평균을 산출하고, 산출된 평균값과 기준값을 비교하여 유압 펌프의 고장 여부를 판단할 수 있다.

본 개시는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

200: 굴삭기 210: 하부체
220: 상부체 222: 운전실
230: 프론트 작업 장치 231: 붐
232: 붐 실린더 233: 암
234: 암 실린더 235: 버켓
236: 버켓 실린더 280: 스윙 센서
282: GNSS 284: 관성 센서
300: 건설 기계 310: 프로세서
320: 통신 장치 330: 저장 장치
340: 조작 장치 350: 동력 발생 장치
360: 유압 시스템

Claims (12)

1. 화석 에너지 또는 전기 에너지를 이용하여 회전 에너지를 발생시키는 동력 발생 장치;
   상기 회전 에너지를 이용하여 구동되는 유압 펌프, 상기 유압 펌프에서 토출되는 작동유를 제공받아 동작하는 유압 장치 및 상기 유압 펌프의 체적 유량을 제어하여 상기 유압 펌프에서 토출되는 작동유의 압력을 목표 압력에 도달시키는 레귤레이터를 구비한 유압 시스템; 및
   상기 동력 발생 장치 및 상기 유압 시스템 중 적어도 하나를 제어하며, 상기 레귤레이터에 상기 목표 압력을 제공하고, 상기 유압 펌프의 효율을 산출하여 상기 유압 펌프의 고장을 진단하는 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 레귤레이터는,
   상기 유압 펌프에서 토출되는 작동유의 압력과 상기 목표 압력을 비교하여 상기 유압 펌프의 체적 유량을 변화시키는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 레귤레이터는,
   상기 유압 펌프에서 토출되는 작동유의 압력이 상기 목표 압력 미만일 경우 상기 유압 펌프의 체적 유량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 프로세서는,
   상기 동력 발생 장치가 상기 유압 펌프에 제공한 일의 양(Ws) 대비 상기 유압 펌프가 상기 목표 압력으로 상기 작동유를 토출시키기 위해 한 일의 양(Wp)에 기초하여 상기 유압 펌프의 효율(E)을 산출하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 프로세서는,
   상기 동력 발생 장치가 상기 유압 펌프에 제공한 일의 양(Ws)을 상기 동력 발생 장치의 회전 속도와 토크의 곱으로 산출하고,
   상기 유압 펌프가 상기 목표 압력으로 상기 작동유를 토출시키기 위해 한 일의 양(Wp)을 상기 유압 펌프의 상기 체적 유량과 상기 유압 펌프가 상기 체적 유량에 가한 압력의 곱으로 산출하고,
   상기 유압 펌프의 효율(E)은 E = Wp/Ws로 산출하고,
   산출한 상기 유압 펌프의 효율(E)이 설정된 값을 초과하는 경우 상기 유압 펌프에 고장이 발생하였다고 진단하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 프로세서는,
   산출한 상기 유압 펌프의 효율(E)을 누적하여 저장하고,
   저장된 유압 펌프의 효율의 개수가 설정된 개수를 초과할 경우 저장된 유압 펌프의 효율 값들에 대한 평균을 산출하고,
   산출된 상기 평균이 기준 값을 초과하는 경우 상기 유압 펌프에 고장이 발생하였다고 진단하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 프로세서는,
   상기 저장된 유압 펌프의 효율 값들에 대한 평균을 산출한 이후 상기 저장된 유압 펌프의 효율 값들을 초기화시키는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 프로세서는,
   상기 동력 발생 장치의 회전 속도 및 토크와 상기 유압 펌프의 토출 유량 및 토출 압력 각각이 설정된 범위 이내일 경우에만 상기 유압 펌프의 효율을 산출하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
   
9. 유압 펌프에 제공되는 회전 에너지를 생성하는 동력 발생 장치의 회전 속도 및 토크 각각이 설정된 범위 이내인지를 확인하는 동작;
   상기 유압 펌프로부터 토출되는 작동유의 유량 및 압력 각각이 설정된 범위 이내인지를 확인하는 동작;
   상기 회전 속도, 상기 토크, 상기 토출되는 작동유의 유량 및 상기 토출되는 작동유의 압력 각각이 설정된 범위 이내인 것이 확인될 경우 상기 유압 펌프의 효율을 산출하는 동작; 및
   산출한 상기 유압 펌프의 효율에 기초하여 상기 유압 펌프의 고장을 진단하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 펌프 고장 진단 방법.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 유압 펌프의 고장을 진단하는 동작은,
    상기 산출된 유압 펌프의 효율 값을 저장하고, 저장된 유압 펌프의 효율 값 개수를 카운팅하는 동작,
    카운팅된 유압 펌프의 효율 값의 개수가 설정된 개수를 초과할 경우 저장된 유압 펌프의 효율 값들에 대한 평균을 산출하는 동작, 및
    산출된 평균 값이 기준 값을 초과하는 경우 사용자 또는 관리자에게 상기 유압 펌프에 고장이 발생하였음을 알리는 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 펌프 고장 진단 방법.
    
11. 제9항에 있어서,
    상기 유압 펌프의 효율을 산출하는 동작은,
    상기 동력 발생 장치가 상기 유압 펌프에 제공한 일의 양(Ws)을 상기 동력 발생 장치의 회전 속도와 토크의 곱으로 산출하는 동작,
    상기 유압 펌프가 목표 압력으로 상기 작동유를 토출시키기 위해 한일의 양(Wp)을 상기 유압 펌프의 체적 유량과 상기 유압 펌프가 상기 체적 유량에 가한 압력의 곱으로 출하는 동작, 및
    상기 유압 펌프의 효율(E)을 E = Wp/Ws의 산술식으로 산출하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 펌프 고장 진단 방법.
    
12. 제10항에 있어서,
    상기 저장된 유압 펌프의 효율 값들에 대한 평균을 산출하는 동작이 수행된 이후 저장된 상기 유압 펌프의 효율 값들을 초기화시키는 동작을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 펌프 고장 진단 방법.
    

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