WO2018139836A2 - 트랙 장력 모니터링 방법 및 시스템 - Google Patents

트랙 장력 모니터링 방법 및 시스템 Download PDF

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WO2018139836A2
WO2018139836A2 PCT/KR2018/001021 KR2018001021W WO2018139836A2 WO 2018139836 A2 WO2018139836 A2 WO 2018139836A2 KR 2018001021 W KR2018001021 W KR 2018001021W WO 2018139836 A2 WO2018139836 A2 WO 2018139836A2
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track
tension
sip
track tension
unit time
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조철현
조의재
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동일고무벨트 주식회사
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    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
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    • B62D55/00—Endless track vehicles
    • B62D55/08—Endless track units; Parts thereof
    • B62D55/10—Bogies; Frames

Definitions

  • the present invention relates to a track tension monitoring method and system, and more particularly, a track tension monitoring method for monitoring a tension of a track installed in a crawler equipment in real time to notify a user when an abnormal state such as an exaggeration force or a storage force, and It's about the system.
  • caterpillar equipment such as bulldozers, skid loaders, excavators, etc.
  • an undercarriage module which is a lower traveling body for moving the worker to a desired place while supporting the upper body performing the work at the upper portion.
  • the undercarriage module typically includes an endless track that is wound to smoothly move heavy equipment on uneven or unstable ground.
  • Track-mounted tracked equipment is often put in places that are difficult to drive with wheels such as unpaved roads, mountain roads, and rock roads.
  • the main cause of such track breakage may be caused by the track being dislodged from the wheels, as the track may be excessively tensioned to facilitate track breakage or the track's tension is weakened depending on impact and work habits.
  • the present invention provides a track tension monitoring method and system for monitoring a tension of a track installed in a crawler equipment in real time and informing a user of an abnormal state such as an exaggerated force or a storage force.
  • the abnormality determination mode may include determining the abnormality of the track tension by measuring the track tension at the time of rotation of the track, the impact, and the work. .
  • the method may further include transmitting it to an output unit and outputting the output unit to the outside.
  • the rotation abnormality is determined to be SIP ⁇ (LIP-1000) and SIP> (RIP-1000) or SIP ⁇ (RIP-1000) and SIP> (LIP-1000). can do.
  • SIP is an integral value per unit time of track tension in the static state
  • LIP is an integral value per unit time of the left track tension in the dynamic state
  • RIP is an integral value per unit time of the right track tension in the dynamic state.
  • the impact abnormality may be determined when 1 ⁇ impact count of the left track ⁇ 5 or 1 ⁇ impact count of the right track ⁇ 5.
  • the impact count is the number of peak values exceeding the (SIP + 300) value within the unit time
  • SIP represents the integral value per unit time of the track tension in the static state.
  • the work abnormality may be determined to be the case of SIP ⁇ (LIP-500) and SIP ⁇ (RIP-500).
  • SIP is an integral value per unit time of track tension in the static state
  • LIP is an integral value per unit time of the left track tension in the dynamic state
  • RIP is an integral value per unit time of the right track tension in the dynamic state.
  • the abnormal determination mode may include determining whether the track tension is within the appropriate tension range.
  • the method may further include transmitting it to an output unit and outputting the output unit to the outside.
  • the appropriate tension range may be 1000 to 1400 psi if the track is not grounded, and 600 to 1400 psi if the track is grounded.
  • determining whether the track is dynamic or static may be determined by the following equation.
  • N is the number of data determined and X i Is the measure of the i th individual and u represents the mean of the population.
  • the undercarriage module is installed in the lower portion of the tracked equipment, the track for traveling, the undercarriage module for sensing the tension of the track; And receiving the track tension signal sensed by the undercarriage module, and when the track is in a dynamic state, enters an abnormal determination mode that determines whether the track is exaggerated or storage, and in the abnormal determination mode, when the track is rotated, It may include a control unit for determining whether the track tension is abnormal by measuring the track tension at the time of impact, respectively.
  • the undercarriage module includes: an idler frame on which an idler is rotatably mounted; A main frame installed at a rear side of the idler and having one or more rollers rotatably mounted thereon; A tensioner installed between the main frame and the idler frame; And a sensor unit installed in the tensioner to sense a pressure transmitted to the tensioner to measure a tension generated in the track.
  • the output unit may further include an output unit.
  • the undercarriage module is installed in the lower portion of the tracked equipment, the track for traveling, the undercarriage module for sensing the tension of the track; And receiving a track tension signal sensed by the undercarriage module to enter an abnormal determination mode for determining whether the track is exaggerated or storage when the track is in a static state.
  • the track tension is an appropriate tension. It may include a control unit for determining whether it is within the range.
  • the tension of the track installed in the crawler equipment may be monitored in real time to inform the user of an abnormal state such as an exaggerated force or a storage force.
  • an abnormal state such as an exaggerated force or a storage force.
  • FIG. 1 is a view showing a track tension monitoring system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flow chart of a track tension monitoring method according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a graph showing a rotation abnormal state of track tension.
  • 5 is a graph showing an operation abnormal state of track tension.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • FIG. 1 is a view showing a track tension monitoring system according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a flow chart of a track tension monitoring method according to an embodiment of the present invention.
  • the undercarriage module 10 includes an idler 20, an idler frame 30, a main frame 40, a tensioner 50, and a sensor unit 60. can do.
  • the undercarriage module 10 serves as a traveling body mounted to the lower portion of the tracked equipment while supporting the upper body performing the work to move to a desired place.
  • An idler 20 is rotatably mounted to the idler frame 30 at the tip of the undercarriage module 10.
  • one or more rollers are rotatably mounted on the rear side of the idler 20, and a tensioner for cushioning and adjusting tension between the roller-mounted main frame 40 and the idler frame 30. 50 is installed. The tensioner 50 is received through the idler frame 30 when an external force is generated due to the impact on the idler 20.
  • the tensioner 50 may be provided with a sensor unit 60 for measuring the tension generated in the track by sensing the pressure transmitted to the tensioner 50.
  • the sensor unit 60 may be configured to sense the pressure of the fluid applied to the tensioner 50 using, for example, a pressure sensor.
  • the sensor unit 60 may be any configuration other than the above-described configuration as long as it can measure the track tension.
  • the sensor unit 60 transmits the information about the measured track tension to the controller 70 in the form of a signal.
  • the controller 70 determines whether the track is in a static state or a dynamic state, and enters an abnormal determination mode that determines whether the track is exaggerated or stored in the static state or the dynamic state to determine whether the track tension is abnormal.
  • the control unit 70 transmits a signal to the output unit 80 that outputs it to the outside. If it is determined that the track tension is excessive based on the received information, the output unit 80 may be displayed on the screen or output to the outside through a voice such as an alarm signal. In this case, the output unit 80 may be mounted on an electronic device possessed by various users such as a manufacturer, a seller, as well as an operator operating the crawler equipment.
  • a track tension monitoring method comprises the steps of determining whether the track is dynamic or static; When the track is in a dynamic state, an abnormal determination mode for determining whether the track is exaggerated or storage is entered. In the abnormal determination mode, the track tension is measured when the track is rotated, impacted, and operated. It may include determining whether the tension is abnormal.
  • the track tension monitoring method it is first determined whether the track is dynamic or static.
  • the state of the track is determined because the abnormal state determination value of the track tension varies depending on the state of the track.
  • the track tension is within the appropriate tension range.
  • the track can be divided into a state in which the track is not grounded to the ground and a state grounded to the ground.
  • the state that the track is not grounded to the ground refers to a state in which the track is lifted by a predetermined height from the ground for assembling and mounting the track to the crawler equipment.
  • the track tension is considered to be adequate if the track tension is within the range of 1000 to 1400 psi.
  • the state in which the track is grounded to the ground means a state in which the track is stopped in contact with the ground. In this state, if the track tension is within the 600 to 1400 psi range, the track tension is considered to be adequate.
  • the track tension is less than 1000 psi in the assembled state or less than 600 psi in the grounded state, the track is released from the roller due to the storage capacity of the track, and workability may be deteriorated due to the deterioration of the power transmission efficiency.
  • the track tension is greater than 1400 psi in the assembled state or grounded state, the compressive stress may occur inside the track due to the exaggerated force of the track, thereby deteriorating durability. Therefore, in the present embodiment, the track unit is measured through the sensor unit 60 as to whether it is within the above-mentioned appropriate tension range in the assembled state and grounded state.
  • the output unit 80 receiving a signal from the controller 70 may send a warning sound to the user through an alarm signal or output a warning message on the screen.
  • determining whether the track described above is dynamic or static may be determined by the following equation.
  • N is the number of data determined and X i Is the measure of the i th individual and u represents the mean of the population.
  • the above equation for distinguishing the dynamic state and the static state of the track is used, and the boundary value for distinguishing both of them is set to 20.
  • the track enters an abnormality determination mode and determines whether the track tension is abnormal.
  • the abnormal state of the track means that the track is exaggerated or stored.
  • the abnormal state of the track tension can be determined in each of three states. That is, when the track is rotated, when the impact is performed, it is determined whether the abnormality for each of the abnormal state for each is to inform the user through the output unit 80 received a signal from the control unit 70.
  • SIP is an integral value per unit time of track tension in the static state
  • LIP is an integral value per unit time of the left track tension in the dynamic state
  • RIP is an integral value per unit time of the right track tension in the dynamic state.
  • 3 is a graph showing a rotation abnormal state of track tension.
  • the graph shows that an exaggerated force is generated in the left track when the left turn of the crawler equipment is performed.
  • the number of revolutions on the left track is lower than the number of revolutions on the right track.
  • the track tension increases, causing exaggeration on the left track.
  • the crawler turns left and suddenly exaggerates over 2000 psi on the left track.
  • the sensor unit 60 transmits an abnormal signal to the control unit 70, and in the output unit 60 receiving the signal from the control unit 70, Voice or screen can inform the user of the abnormal rotation situation.
  • an abnormality in track tension may occur due to external impact while the crawler equipment is traveling. For example, an exaggeration may occur in a track when driving to work with a tracked equipment such as a bulldozer and colliding with soil. As described above, when high tension is generated in the left track or the right track, the durability of the track may be degraded. In this embodiment, it is determined whether the track tension is abnormal by the following equation.
  • the impact count is the number of peak values exceeding the (SIP + 300) value within the unit time
  • SIP represents the integral value per unit time of the track tension in the static state.
  • the unit time is, for example, when collecting 10 sample values per second is determined that the shock abnormality occurred when the sample value is 2 to 4 within 1 second after being shocked.
  • the unit time may be set in various ways according to track specifications, user settings, and the like.
  • five or more peak values occur in the above equation, it is not determined that the shock is abnormal. This is to prevent the distinguishing from the rotation abnormal state or the work abnormal state unless the number of peak values is limited.
  • limiting the number of peak values to 2 to 4 can increase the detection rate.
  • SIP integrated value per unit time of track tension in static state
  • the sensor unit 60 transmits an abnormal signal to the control unit 70, and the output unit 80 receives the signal from the control unit 70.
  • Voice or screen can notify the user of the shock abnormality.
  • an abnormality in track tension may occur due to the operation of the crawler equipment while driving. For example, exaggeration occurs in the left or right track tension due to the load applied to the work part while working with a crawler equipment such as a bulldozer. As described above, when high tension is generated in the left track or the right track, the durability of the track may be degraded. In this embodiment, it is determined whether the track tension is abnormal by the following equation.
  • SIP is an integral value per unit time of track tension in the static state
  • LIP is an integral value per unit time of the left track tension in the dynamic state
  • RIP is an integral value per unit time of the right track tension in the dynamic state.
  • 5 is a graph showing an abnormal operation state of the track tension.
  • a tension exceeding 1650 psi which is 500 plus SIP in the interval of 0 to 4.5 seconds, continuously occurs after 10 seconds on the left track.
  • a tension exceeding 1750 psi plus 500 to SIP (about 1250 psi) in the interval of 0 to 4.5 seconds occurs between 20 to 28 seconds.
  • the sensor unit 60 transmits an abnormal signal to the control unit 70, and in the output unit 80 that receives the signal from the control unit 70. Voice or screen can inform the user of abnormal work situation.
  • the user when the user is notified of the abnormal state of the track tension, the user can recognize this and respond immediately to prevent the abnormality in the track tension. For example, when a rotational abnormality occurs in the track tension, the user may rotate smoothly without rapid rotation to prevent the track from deteriorating durability due to exaggeration.
  • the two or more states may be determined to be abnormal at the same time to inform the user of the abnormal state.

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Abstract

본 발명은 트랙 장력 모니터링 방법에 관한 것이다. 본 발명은 무한궤도 장비의 하부 주행체인 언더캐리지 모듈을 구성하는 트랙의 장력 비정상 여부를 판단하는 트랙 장력 모니터링 방법에 있어서, 상기 트랙이 동적 상태인 경우 상기 트랙의 과장력 또는 저장력 여부를 판단하는 비정상 판단 모드로 진입하는데, 상기 비정상 판단 모드에서는 상기 트랙의 회전 시, 충격 시, 작업 시의 트랙 장력을 각각 측정하여 상기 트랙 장력의 비정상 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

트랙 장력 모니터링 방법 및 시스템
본 발명은 트랙 장력 모니터링 방법 및 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무한궤도 장비에 설치된 트랙의 장력을 실시간으로 모니터링하여 과장력이거나 저장력과 같은 비정상 상태일 경우 이를 사용자에게 알려주는 트랙 장력 모니터링 방법 및 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 불도저, 스키드 로더, 굴삭기 등의 무한궤도 장비에는 상부에서 작업을 수행하는 상부 몸체를 지지하면서 작업자가 원하는 장소로 이동시켜 주기 위한 하부 주행체인 언더캐리지 모듈을 포함하고 있다.
언더캐리지 모듈은 통상적으로 울퉁불퉁하거나 불안정한 지면에서 중장비를 원활하게 이동시키기 위해 감아지는 무한궤도 방식의 트랙(track)을 포함한다.
트랙이 장착된 무한궤도 장비는 비포장길, 산길, 암반길 등 바퀴로는 주행이 어려운 장소에 투입되기 때문에 주행 과정에서 트랙의 파손이 자주 발생된다. 이러한 트랙 파손의 주 원인은, 트랙이 충격 및 작업 습관에 따라 과한 장력이 트랙 파손을 촉진하거나 트랙의 장력이 약해져서 트랙이 바퀴에서 이탈되면서 발생될 수 있다.
이와 같이 트랙의 장력이 적정하게 유지되지 못하면 트랙의 내구성 및 기능이 저하되어 수명이 짧아지는 문제가 있다. 또한, 무한궤도 장비 사용자의 트랙 유지보수 비용이 증가되고 작업 효율도 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 무한궤도 장비에 설치된 트랙의 장력을 실시간으로 모니터링하여 과장력이거나 저장력과 같은 비정상 상태일 경우 이를 사용자에게 알려주는 트랙 장력 모니터링 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 무한궤도 장비의 하부 주행체인 언더캐리지 모듈을 구성하는 트랙의 장력 비정상 여부를 판단하는 트랙 장력 모니터링 방법에 있어서, 상기 트랙이 동적 상태인 경우 상기 트랙의 과장력 또는 저장력 여부를 판단하는 비정상 판단 모드로 진입하는데, 상기 비정상 판단 모드에서는 상기 트랙의 회전 시, 충격 시, 작업 시의 트랙 장력을 각각 측정하여 상기 트랙 장력의 비정상 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 트랙 장력이 비정상 상태라고 판단될 경우, 이를 출력부로 전달하고 상기 출력부에서 외부로 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 트랙 장력의 비정상 판단 모드 중, 회전 비정상은, SIP < (LIP-1000) 및 SIP > (RIP-1000) 이거나, SIP < (RIP-1000) 및 SIP > (LIP-1000) 일 경우인 것으로 판단할 수 있다.
여기에서, SIP는 정적 상태 시 트랙 장력의 단위시간 당 적분값이고, LIP은 동적 상태 시 좌측 트랙 장력의 단위시간 당 적분값이며, RIP는 동적 상태 시 우측 트랙 장력의 단위시간 당 적분값을 나타낸다.
상기 트랙 장력의 비정상 판단 모드 중, 충격 비정상은, 1 < 좌측 트랙의 임팩트 카운트 < 5 이거나, 1 < 우측 트랙의 임팩트 카운트 < 5 일 경우인 것으로 판단할 수 있다.
여기에서, 임팩트 카운트(Impact count)는 단위 시간 내에 (SIP + 300) 값을 초과하는 피크값의 수이고, SIP는 정적 상태 시 트랙 장력의 단위시간 당 적분값을 나타낸다.
상기 트랙 장력의 비정상 판단 모드 중, 작업 비정상은, SIP < (LIP-500) 및 SIP < (RIP-500) 일 경우인 것으로 판단할 수 있다.
여기에서, SIP는 정적 상태 시 트랙 장력의 단위시간 당 적분값이고, LIP은 동적 상태 시 좌측 트랙 장력의 단위시간 당 적분값이며, RIP는 동적 상태 시 우측 트랙 장력의 단위시간 당 적분값을 나타낸다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 무한궤도 장비의 하부 주행체인 언더캐리지 모듈을 구성하는 트랙의 장력 비정상 여부를 판단하는 트랙 장력 모니터링 방법에 있어서, 상기 트랙이 정적 상태인 경우 상기 트랙의 과장력 또는 저장력 여부를 판단하는 비정상 판단 모드로 진입하는데, 상기 비정상 판단 모드에서는 상기 트랙 장력이 적정 장력 범위 이내인지를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 트랙 장력이 비정상 상태라고 판단될 경우, 이를 출력부로 전달하고 상기 출력부에서 외부로 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 적정 장력 범위는, 상기 트랙이 지면에 접지되지 않은 상태이면 1000~1400 psi 이고, 상기 트랙이 지면에 접지된 상태이면 600~1400 psi 일 수 있다.
상기 트랙이 동적 상태인지 정적 상태인지를 판단하는 단계를 더 포함하는데, 상기 트랙이 동적 상태인지 정적 상태인지를 판단하는 것은 하기 수학식에 의해 결정될 수 있다.
Figure PCTKR2018001021-appb-I000001
여기에서, N은 판단한 데이터 개수이고, Xi 는 i번째 개체의 측정값이며, u는 집단의 평균을 나타낸다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 무한궤도 장비의 하부에 설치되고, 주행을 위한 트랙이 감아지며, 상기 트랙의 장력을 감지하는 언더캐리지 모듈; 및 상기 언더캐리지 모듈로부터 감지된 트랙 장력 신호를 전달받아 상기 트랙이 동적 상태인 경우 상기 트랙의 과장력 또는 저장력 여부를 판단하는 비정상 판단 모드로 진입하고, 상기 비정상 판단 모드에서는 상기 트랙의 회전 시, 충격 시, 작업 시의 트랙 장력을 각각 측정하여 상기 트랙 장력의 비정상 여부를 판단하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 언더캐리지 모듈은, 아이들러가 회전가능하게 장착되는 아이들러 프레임; 상기 아이들러의 후방 쪽에 설치되고, 하나 이상의 롤러가 회전가능하게 장착되는 메인 프레임; 상기 메인 프레임과 아이들러 프레임 사이에 설치되는 텐셔너; 및 상기 텐셔너에 설치되어 상기 텐셔너에 전달된 압력을 감지하여 상기 트랙에 발생하는 장력을 측정하는 센서유닛을 포함할 수 있다.
상기 트랙 장력이 비정상 상태라고 판단될 경우, 이를 외부로 출력하는 출력부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 무한궤도 장비의 하부에 설치되고, 주행을 위한 트랙이 감아지며, 상기 트랙의 장력을 감지하는 언더캐리지 모듈; 및 상기 언더캐리지 모듈로부터 감지된 트랙 장력 신호를 전달받아 상기 트랙이 정적 상태인 경우 상기 트랙의 과장력 또는 저장력 여부를 판단하는 비정상 판단 모드로 진입하는데, 상기 비정상 판단 모드에서는 상기 트랙 장력이 적정 장력 범위 이내인지를 판단하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 무한궤도 장비에 설치된 트랙의 장력을 실시간으로 모니터링하여 과장력이거나 저장력과 같은 비정상 상태일 경우 이를 사용자에게 알려줄 수 있다. 이와 같이 사용자에게 트랙 장력의 비정상 상태가 전달되면, 사용자가 과정력 또는 저장력이 걸리지 않도록 대응하여 트랙의 내구성이 저하되는 것을 방지하고 트랙의 유지보수 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙 장력 모니터링 시스템을 보인 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙 장력 모니터링 방법의 순서도.
도 3은 트랙 장력의 회전 비정상 상태를 나타낸 그래프.
도 4는 트랙 장력의 충격 비정상 상태를 나타낸 그래프.
도 5는 트랙 장력의 작업 비정상 상태를 나타낸 그래프.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만,상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 의한 트랙 장력 모니터링 방법 및 시스템의 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙 장력 모니터링 시스템을 보인 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙 장력 모니터링 방법의 순서도이다.
이에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 언더캐리지 모듈(10)은 아이들러(20), 아이들러 프레임(30), 메인 프레임(40), 텐셔너(50) 및 센서유닛(60)을 포함할 수 있다.
언더캐리지 모듈(10)은 무한궤도 장비의 하부에 장착되는 주행체로서 작업을 수행하는 상부 몸체를 지지하면서 작업자가 원하는 장소로 이동시켜 주는 역할을 한다.
언더캐리지 모듈(10)의 선단부에는 아이들러(20)가 아이들러 프레임(30)에 회전가능하게 장착된다. 그리고, 아이들러(20)의 후방 쪽에는 하나 이상의 롤러(미도시)가 회전가능하게 장착되는데, 상기 롤러가 장착된 메인 프레임(40)과 아이들러 프레임(30)의 사이에 완충 및 장력조절을 위한 텐셔너(50)가 설치된다. 텐셔너(50)는 아이들러(20)에 충격 등에 의해 외력이 발생하게 되면 아이들러 프레임(30)을 통해 전달받게 된다.
텐셔너(50)에는 텐셔너(50)에 전달된 압력을 감지하여 트랙에 발생하는 장력을 측정하기 위한 센서유닛(60)이 설치될 수 있다. 센서유닛(60)은 예를 들어, 압력센서를 이용하여 텐셔너(50)에 가해지는 유체의 압력을 감지하도록 구성될 수 있다. 물론, 센서유닛(60)은 트랙 장력을 측정할 수 있는 구성이라면 상술한 구성 외에 어떠한 구성이라도 채용될 수 있다.
센서유닛(60)은 측정한 트랙 장력에 대한 정보를 신호 형태로 제어부(70)로 전송한다. 제어부(70)에서는 트랙이 정적 상태인지 동적 상태인지를 판단하고, 정적 상태 또는 동적 상태에서 트랙의 과장력 또는 저장력 여부를 판단하는 비정상 판단 모드로 진입하여 트랙 장력의 비정상 여부를 판단하게 된다.
한편, 제어부(70)에서는 트랙 장력이 비정상 상태라고 판단될 경우, 이를 외부로 출력하는 출력부(80)로 신호를 전송한다. 출력부(80)에서는 수신된 정보를 바탕으로 트랙 장력이 과도하다고 판단되는 경우 화면에 표시하거나 알람 신호 등 음성을 통해 외부로 출력할 수 있다. 이때, 출력부(80)는 무한궤도 장비를 운용하는 작업자뿐만 아니라 제조자, 판매자 등 다양한 사용자들이 보유한 전자기기에 탑재될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙 장력 모니터링 방법은 상기 트랙이 동적 상태인지 정적 상태인지를 판단하는 단계; 상기 트랙이 동적 상태인 경우 상기 트랙의 과장력 또는 저장력 여부를 판단하는 비정상 판단 모드로 진입하는데, 상기 비정상 판단 모드에서는 상기 트랙의 회전 시, 충격 시, 작업 시의 트랙 장력을 각각 측정하여 상기 트랙 장력의 비정상 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 트랙 장력 모니터링 방법에 의하면, 먼저 트랙이 동적 상태인지 정적 상태인지를 판단하게 된다. 본 실시예에서 트랙의 상태를 판단하는 것은 트랙이 어떤 상태에 있는지에 따라 트랙 장력의 비정상 상태 판단치가 달라지기 때문이다.
만약에 트랙이 정적 상태라고 판단될 경우, 트랙 장력이 적정 장력 범위 이내인지를 판단하는 것이 필요하다. 트랙이 정적 상태인 경우는 크게 트랙이 지면에 접지되지 않은 상태와 지면에 접지된 상태로 구분할 수 있다.
먼저, 트랙이 지면에 접지되지 않은 상태라는 것은 무한궤도 장비에 트랙을 조립 및 장착하기 위해 지면에서 소정 높이만큼 들어올린 상태를 말한다. 이 상태에서 트랙 장력이 1000~1400 psi 범위 이내일 경우 트랙 장력은 적정한 것으로 본다.
또한, 트랙이 지면에 접지된 상태라는 것은 트랙이 지면에 접촉한 상태로 정지해 있는 상태를 말한다. 이 상태에서 트랙 장력이 600~1400 psi 범위 이내일 경우 트랙 장력은 적정한 것으로 본다.
트랙 장력이 조립된 상태에서 1000 psi 미만이거나 지면에 접지된 상태에서 600 psi 미만일 경우 트랙의 저장력으로 인하여 롤러에서 이탈하는 현상이 발생하고, 동력 전달의 효율성 저하로 인하여 작업성이 저하될 수 있다. 반면에, 트랙 장력이 조립된 상태 또는 지면에 접지된 상태에서 1400 psi 초과일 경우 트랙의 과장력으로 인하여 트랙 내부에 압축 응력이 발생하여 내구성이 저하될 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 트랙이 조립된 상태, 지면에 접지된 상태에서 상술한 적정 장력 범위 이내인지에 대하여 센서유닛(60)을 통하여 측정하는 것이다.
이때, 트랙 장력이 상술한 적정 장력 범위를 벗어날 경우, 제어부(70)로부터 신호를 전달받은 출력부(80)는 알람 신호를 통해 사용자에게 경고음을 발송하거나 화면에 경고 메시지를 출력할 수 있다.
한편, 위에서 설명한 트랙이 동적 상태인지 정적 상태인지를 판단하는 것은 하기 수학식에 의해 결정될 수 있다.
Figure PCTKR2018001021-appb-I000002
여기에서, N은 판단한 데이터 개수이고, Xi 는 i번째 개체의 측정값이며, u는 집단의 평균을 나타낸다.
시뮬레이션에 의하면 무한궤도 장비가 정지해 있는 상태에서는 데이터 수집 시 데이터 간의 편차가 크지 않으나, 무한궤도 장비가 주행 중인 상태에서는 데이터 간의 편차가 크게 된다. 따라서, 본 실시예에서는 트랙의 동적 상태와 정적 상태를 구분할 수 있는 상기 수학식을 사용하였고, 양자를 구분할 수 있는 경계값을 20으로 설정한 것이다.
다음으로, 트랙이 동적 상태라고 판단될 경우 비정상 판단 모드로 진입하여 트랙 장력의 비정상 여부를 판단하게 된다. 여기에서, 트랙이 비정상 상태라는 것은 트랙에 과장력 또는 저장력이 걸리는 것을 말한다. 본 실시예에서 트랙 장력의 비정상 상태는 3가지 상태에서 각각 판단할 수 있다. 즉, 트랙의 회전 시, 충격 시, 작업 시 각각에 대하여 비정상 여부를 판단하고 각각에 대한 비정상 상태는 제어부(70)로부터 신호를 전달받은 출력부(80)를 통해 사용자에게 알려주는 것이다.
먼저, 무한궤도 장비가 주행 중 좌회전 또는 우회전을 하는 경우, 트랙에는 회전력에 의해 평소보다 높은 장력이 발생하게 된다. 이 경우에 좌측 트랙 또는 우측 트랙에 높은 장력이 발생하면 트랙의 내구성 저하가 발생할 수 있기 때문에 본 실시예에서는 하기 수학식에 의해 트랙 장력의 비정상 여부를 판단하도록 하였다.
SIP < (LIP-1000) 및 SIP > (RIP-1000) 이거나,
SIP < (RIP-1000) 및 SIP > (LIP-1000) 일 경우
여기에서, SIP는 정적 상태 시 트랙 장력의 단위시간 당 적분값이고, LIP은 동적 상태 시 좌측 트랙 장력의 단위시간 당 적분값이며, RIP는 동적 상태 시 우측 트랙 장력의 단위시간 당 적분값을 나타낸다.
도 3은 트랙 장력의 회전 비정상 상태를 나타낸 그래프이다.
이를 참조하면, 본 그래프는 무한궤도 장비의 주행 중 좌회전을 하는 경우에 좌측 트랙에 과장력이 발생하는 것을 보인 것이다. 무한궤도 장비가 좌회전을 하는 경우 좌측 트랙의 회전수가 우측 트랙의 회전수보다 줄어들게 되고, 이에 따라 지면과 트랙의 마찰이 증가하면서 트랙의 장력이 높아지기 때문에 좌측 트랙에 과장력이 발생하는 것이다.
그래프 상에서 약 3초경에 무한궤도 장비가 좌회전을 하면서 급격하게 좌측 트랙에 2000 psi 이상의 과장력이 발생하는 것을 볼 수 있다. 이와 같이 좌측 트랙 또는 우측 트랙에 회전으로 인하여 장력이 과도하게 발생되면 센서유닛(60)은 제어부(70)로 비정상 신호를 전달하게 되고, 제어부(70)로부터 신호를 전달받은 출력부(60)에서는 음성 또는 화면을 통해 사용자에게 회전 비정상 상황을 알릴 수 있다.
다음으로, 무한궤도 장비가 주행 중 외부 충격에 의해 트랙 장력에 비정상이 발생할 수 있다. 예를 들어, 불도저와 같은 무한궤도 장비로 작업을 하기 위해 주행하다가 토사물과 충돌을 하는 경우 등에 트랙에 과장력이 발생할 수 있다. 이와 같이, 좌측 트랙 또는 우측 트랙에 높은 장력이 발생하면 트랙의 내구성 저하가 발생할 수 있기 때문에 본 실시예에서는 하기 수학식에 의해 트랙 장력의 비정상 여부를 판단하도록 하였다.
1 < 좌측 트랙의 임팩트 카운트 < 5 이거나,
1 < 우측 트랙의 임팩트 카운트 < 5 일 경우
여기에서, 임팩트 카운트(Impact count)는 단위 시간 내에 (SIP + 300) 값을 초과하는 피크값의 수이고, SIP는 정적 상태 시 트랙 장력의 단위시간 당 적분값을 나타낸다.
상기 단위 시간은 예를 들어, 1초당 10개의 샘플값을 수집할 경우 충격을 받은 후 1초 이내에 샘플값이 2~4개 일 경우 충격 비정상이 발생했다고 판단하는 것이다. 단위 시간은 트랙의 스펙, 사용자의 설정 등에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 또한, 상기 수학식에서 5번 이상의 피크값이 발생하는 경우는 충격 비정상 상태라고 판단하지 않았는데, 이는 피크값의 개수를 한정하지 않으면 회전 비정상 상태 또는 작업 비정상 상태와 구분이 되지 않는 것을 방지하기 위함이고, 충격 비정상의 경우 회전 및 작업 비정상과 달리 충격 후에 데이터가 피크값 이하로 안정화되기 때문에 피크값의 개수를 2~4개로 한정하는 것이 검출률을 높일 수 있다.
도 4는 트랙 장력의 충격 비정상 상태를 나타낸 그래프이다.
이를 참조하면, 본 그래프에서 SIP(정적 상태 시 트랙 장력의 단위시간 당 적분값)는 900 psi 이고, 충격 구간에서 900에 300을 더한 값인 1200 psi 를 초과하는 피크값은 2개가 측정되었다. 따라서, 이 경우에 트랙 장력은 충격 비정상인 것으로 판단하게 된다.
이와 같이 좌측 트랙 또는 우측 트랙에 충격으로 인하여 장력이 과도하게 발생되면 센서유닛(60)은 제어부(70)로 비정상 신호를 전달하게 되고, 제어부(70)로부터 신호를 전달받은 출력부(80)에서는 음성 또는 화면을 통해 사용자에게 충격 비정상 상황을 알릴 수 있다.
다음으로, 무한궤도 장비가 주행 중 작업에 의해 트랙 장력에 비정상이 발생할 수 있다. 예를 들어, 불도저와 같은 무한궤도 장비로 작업을 하는 도중 작업부에 가해지는 하중 등으로 인하여 좌측 또는 우측 트랙 장력에 과장력이 발생하는 것이다. 이와 같이, 좌측 트랙 또는 우측 트랙에 높은 장력이 발생하면 트랙의 내구성 저하가 발생할 수 있기 때문에 본 실시예에서는 하기 수학식에 의해 트랙 장력의 비정상 여부를 판단하도록 하였다.
SIP < (LIP-500) 및 SIP < (RIP-500) 일 경우
여기에서, SIP는 정적 상태 시 트랙 장력의 단위시간 당 적분값이고, LIP은 동적 상태 시 좌측 트랙 장력의 단위시간 당 적분값이며, RIP는 동적 상태 시 우측 트랙 장력의 단위시간 당 적분값을 나타낸다.
도 5는 트랙 장력의 작업 비정상 상태를 나타낸 그래프이다.
좌측 그래프를 참조하면, 0~4.5초 구간에서의 SIP(약 1150 psi)에 500을 더한 1650 psi를 초과한 장력이 좌측 트랙에 10초 이후부터 지속적으로 발생하는 것을 알 수 있다. 또한, 우측 그래프를 참조하면, 0~4.5초 구간에서의 SIP(약 1250 psi)에 500을 더한 1750 psi를 초과한 장력이 20~28초 사이에 발생하는 것을 알 수 있다.
이와 같이 좌측 트랙 또는 우측 트랙에 작업으로 인하여 장력이 과도하게 발생되면 센서유닛(60)은 제어부(70)로 비정상 신호를 전달하게 되고, 제어부(70)로부터 신호를 전달받은 출력부(80)에서는 음성 또는 화면을 통해 사용자에게 작업 비정상 상황을 알릴 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 트랙 장력의 비정상 상태를 사용자에게 알려주면, 사용자는 이를 인지하고 트랙 장력에 비정상이 발생하지 않도록 즉각 대응을 할 수 있다. 예를 들어, 트랙 장력에 회전 비정상이 발생한 경우 사용자는 급속한 회전을 하지 않고 부드럽게 회전을 하도록 하여 트랙이 과장력으로 내구성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 것이다.
또한, 이상에서 설명한 3개의 상태에 대한 비정상 상태는 각각 독립적으로 판단되는 것이므로, 2개 이상의 상태를 동시에 비정상 상태라고 판단하여 사용자에게 비정상 상황을 알릴 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 특정의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (17)

  1. 무한궤도 장비의 하부 주행체인 언더캐리지 모듈을 구성하는 트랙의 장력 비정상 여부를 판단하는 트랙 장력 모니터링 방법에 있어서,
    상기 트랙이 동적 상태인 경우 상기 트랙의 과장력 또는 저장력 여부를 판단하는 비정상 판단 모드로 진입하는데, 상기 비정상 판단 모드에서는 상기 트랙의 회전 시, 충격 시, 작업 시의 트랙 장력을 각각 측정하여 상기 트랙 장력의 비정상 여부를 판단하는 단계를 포함하는 트랙 장력 모니터링 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랙 장력이 비정상 상태라고 판단될 경우, 이를 출력부로 전달하고 상기 출력부에서 외부로 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트랙 장력 모니터링 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랙 장력의 비정상 판단 모드 중,
    회전 비정상은,
    SIP < (LIP-1000) 및 SIP > (RIP-1000) 이거나,
    SIP < (RIP-1000) 및 SIP > (LIP-1000) 일 경우인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 트랙 장력 모니터링 방법.
    여기에서, SIP는 정적 상태 시 트랙 장력의 단위시간 당 적분값이고, LIP은 동적 상태 시 좌측 트랙 장력의 단위시간 당 적분값이며, RIP는 동적 상태 시 우측 트랙 장력의 단위시간 당 적분값을 나타냄.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랙 장력의 비정상 판단 모드 중,
    충격 비정상은,
    1 < 좌측 트랙의 임팩트 카운트 < 5 이거나,
    1 < 우측 트랙의 임팩트 카운트 < 5 일 경우인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 트랙 장력 모니터링 방법.
    여기에서, 임팩트 카운트(Impact count)는 단위 시간 내에 (SIP + 300) 값을 초과하는 피크값의 수이고, SIP는 정적 상태 시 트랙 장력의 단위시간 당 적분값을 나타냄.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랙 장력의 비정상 판단 모드 중,
    작업 비정상은,
    SIP < (LIP-500) 및 SIP < (RIP-500) 일 경우인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 트랙 장력 모니터링 방법.
    여기에서, SIP는 정적 상태 시 트랙 장력의 단위시간 당 적분값이고, LIP은 동적 상태 시 좌측 트랙 장력의 단위시간 당 적분값이며, RIP는 동적 상태 시 우측 트랙 장력의 단위시간 당 적분값을 나타냄.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랙이 정적 상태인 경우 상기 트랙의 과장력 또는 저장력 여부를 판단하는 비정상 판단 모드로 진입하는데, 상기 비정상 판단 모드에서는 상기 트랙 장력이 적정 장력 범위 이내인지를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트랙 장력 모니터링 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 적정 장력 범위는,
    상기 트랙이 지면에 접지되지 않은 상태이면 1000~1400 psi 이고,
    상기 트랙이 지면에 접지된 상태이면 600~1400 psi 인 것을 특징으로 하는 트랙 장력 모니터링 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트랙이 동적 상태인지 정적 상태인지를 판단하는 단계를 더 포함하는데,
    상기 트랙이 동적 상태인지 정적 상태인지를 판단하는 것은 하기 수학식에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 트랙 장력 모니터링 방법.
    Figure PCTKR2018001021-appb-I000003
    여기에서, N은 판단한 데이터 개수이고, Xi 는 i번째 개체의 측정값이며, u는 집단의 평균을 나타냄.
  9. 무한궤도 장비의 하부에 설치되고, 주행을 위한 트랙이 감아지며, 상기 트랙의 장력을 감지하는 언더캐리지 모듈; 및
    상기 언더캐리지 모듈로부터 감지된 트랙 장력 신호를 전달받아 상기 트랙이 동적 상태인 경우 상기 트랙의 과장력 또는 저장력 여부를 판단하는 비정상 판단 모드로 진입하고, 상기 비정상 판단 모드에서는 상기 트랙의 회전 시, 충격 시, 작업 시의 트랙 장력을 각각 측정하여 상기 트랙 장력의 비정상 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 트랙 장력 모니터링 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 언더캐리지 모듈은,
    아이들러가 회전가능하게 장착되는 아이들러 프레임;
    상기 아이들러의 후방 쪽에 설치되고, 하나 이상의 롤러가 회전가능하게 장착되는 메인 프레임;
    상기 메인 프레임과 아이들러 프레임 사이에 설치되는 텐셔너; 및
    상기 텐셔너에 설치되어 상기 텐셔너에 전달된 압력을 감지하여 상기 트랙에 발생하는 장력을 측정하는 센서유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 트랙 장력 모니터링 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 트랙 장력이 비정상 상태라고 판단될 경우, 이를 외부로 출력하는 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트랙 장력 모니터링 시스템.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 트랙 장력의 비정상 판단 모드 중,
    회전 비정상은,
    SIP < (LIP-1000) 및 SIP > (RIP-1000) 이거나,
    SIP < (RIP-1000) 및 SIP > (LIP-1000) 일 경우인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 트랙 장력 모니터링 시스템.
    여기에서, SIP는 정적 상태 시 트랙 장력의 단위시간 당 적분값이고, LIP은 동적 상태 시 좌측 트랙 장력의 단위시간 당 적분값이며, RIP는 동적 상태 시 우측 트랙 장력의 단위시간 당 적분값을 나타냄.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 트랙 장력의 비정상 판단 모드 중,
    충격 비정상은,
    1 < 좌측 트랙의 임팩트 카운트 < 5 이거나,
    1 < 우측 트랙의 임팩트 카운트 < 5 일 경우인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 트랙 장력 모니터링 시스템.
    여기에서, 임팩트 카운트(Impact count)는 단위 시간 내에 (SIP + 300) 값을 초과하는 피크값의 수이고, SIP는 정적 상태 시 트랙 장력의 단위시간 당 적분값을 나타냄.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 트랙 장력의 비정상 판단 모드 중,
    작업 비정상은,
    SIP < (LIP-500) 및 SIP < (RIP-500) 일 경우인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 트랙 장력 모니터링 시스템.
    여기에서, SIP는 정적 상태 시 트랙 장력의 단위시간 당 적분값이고, LIP은 동적 상태 시 좌측 트랙 장력의 단위시간 당 적분값이며, RIP는 동적 상태 시 우측 트랙 장력의 단위시간 당 적분값을 나타냄.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 트랙이 정적 상태인 경우 상기 트랙의 과장력 또는 저장력 여부를 판단하는 비정상 판단 모드로 진입하고, 상기 비정상 판단 모드에서는 상기 트랙 장력이 적정 장력 범위 이내인지를 판단하는 것을 특징으로 하는 트랙 장력 모니터링 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 적정 장력 범위는,
    상기 트랙이 지면에 접지되지 않은 상태이면 1000~1400 psi 이고,
    상기 트랙이 지면에 접지된 상태이면 600~1400 psi 인 것을 특징으로 하는 트랙 장력 모니터링 시스템.
  17. 제 9 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트랙이 동적 상태인지 정적 상태인지를 판단하는 단계를 더 포함하는데,
    상기 트랙이 동적 상태인지 정적 상태인지를 판단하는 것은 하기 수학식에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 트랙 장력 모니터링 시스템.
    Figure PCTKR2018001021-appb-I000004
    여기에서, N은 판단한 데이터 개수이고, Xi 는 i번째 개체의 측정값이며, u는 집단의 평균을 나타냄.
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