KR20150064453A

KR20150064453A - 지게차 및 지게차의 제어방법

Info

Publication number: KR20150064453A
Application number: KR1020130149204A
Authority: KR
Inventors: 김대현
Original assignee: 주식회사 두산
Priority date: 2013-12-03
Filing date: 2013-12-03
Publication date: 2015-06-11
Also published as: EP3078623B1; WO2015083935A1; US20160376135A1; EP3078623A1; EP3078623A4; US9981835B2; CN105793188B; CN105793188A

Abstract

본 발명은 지게차 및 지게차의 제어방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 지게차 및 지게차의 제어방법은, 마찰계수를 참조하여 포크/마스트 기울기가 조절되도록 하고, 또한, 지리정보를 참조함으로써 지게차가 경사로에 진출하기 직전 또는 진입하기 직전에 선행하여 포크/마스트 기울기가 적절하게 조절될 수 있다. 또한, 포크/마스트 기울기를 최대한 후경 하였음에도 위험정도가 낮아지지 않을 때에는 지게차의 출력을 감속시키거나 브레이크를 작동시켜 차량의 주행속도를 감속시키고 이로써 부하물의 낙하 위험을 현저하게 줄일 수 있다.

Description

지게차 및 지게차의 제어방법 {Forklift and forklift control method}

본 발명은 지게차 및 지게차의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주행 중에 부하물이 낙하되는 것을 방지할 수 있도록 하는 지게차 및 지게차의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 지게차는 부하물을 옮기는 데에 이용된다. 좀 더 상세하게는, 지게차는 주행 경로를 따라 이동하여 부하물을 옮긴다.

한편, 지게차는 동력원으로부터 동력을 제공받아 유압시스템을 작동시키고, 유압시스템은 유압을 발생시킨다. 지게차는 유압에 의해 주행하거나, 포크를 승강시킨다. 또한, 포크는 마스트에 구비될 수 있고, 마스트는 지게차에서 앞뒤로 기울어질 수 있다. 앞서 설명된 동력원은 내연기관이거나 전동모터일 수 있다.

다른 한편으로, 팔레트에 부하물이 탑재되고, 지게차의 포크가 팔레트에 끼워진다. 지게차의 작동에 의해 포크가 승강되면 부하물이 승강되고, 지게차가 주행하면 부하물이 옮겨지는 것이다.

지게차가 주행하게 될 주행경로는 평탄한 길이거나, 경사로가 있을 수 있다. 경사로는 지게차의 주행방향에 따라 오르막길 또는 내리막길로 이해될 수 있다.

지게차가 주행할 때에는 부하물이 낙하되지 않도록 마스트를 후경한 상태로 주행된다. 상술한 후경의 의미는 마스트가 지게차의 본체 쪽으로 기울어짐을 뜻한다. 마찬가지로 전경은 마스트가 전방으로 기울어짐을 의미한다.

종래에는 작업자가 주행경로를 파악하여 마스트의 전경 정도 또는 후경 정도를 제어한다. 따라서 작업자는 경사로에 진입하거나 진출하는 적절한 시점에 마스트의 경사 각도를 적절하게 제어하여야만 한다.

다른 한편으로, 지게차의 전방에 부하물이 배치된 것이므로 전방으로 주행하는 경우에 부하물에 의해 주행경로가 시야에서 가려질 수 있다. 이로써 주행 경로에 대한 정보 즉, 시야확보가 어려운 문제점이 있다.

따라서 종래에는 지게차의 마스트 경사 각도를 적절한 시점에 조절하도록 하는 것이 어려웠고, 또한, 마스트 경사각도는 어느 정도로 조절할 것인지는 모를 때가 있다. 특히 마스트 경사 각도를 적절하게 제어하는 것은 작업자의 숙련도에 따라 편차가 심하고, 미숙한 작업자인 경우에는 마스트 경사 각도를 잘못 설정하는 경우가 있을 수 있다. 나아가 작업자의 잘못된 판단으로 전혀 엉뚱하게 잘못된 방향으로 마스트의 기울기를 제어하는 경우가 있을 수 있으며, 이러한 경우에는 자칫 부하물을 낙하시킬 우려가 있다.

대한민국 공개 특허공보 제10-2012-0096816호(2012.06.29.)

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 부하물을 탑재한 상태에서 경사진 주행경로를 진입 또는 진출할 때에, 부하물이 낙하되지 않도록 마스트의 경사각도가 실시간으로 조절될 수 있도록 하는 지게차 및 지게차의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

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

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 지게차는, 유압시스템이 탑재되고 상기 유압시스템에서 출력된 유압에 의해 구동되는 지게차(10); 부하물 또는 팔레트가 탑재되는 포크(30); 상기 지게차(10)의 전방에 배치되고, 상기 포크(30)를 승강시키는 마스트(20); 상기 지게차(10)와 상기 마스트(20)의 사이에 배치되고 상기 유압시스템에서 출력된 유압에 의해 작동되어 상기 마스트(20)를 작동시키는 틸팅 액추에이터(22); 상기 부하물의 무게, 상기 지게차(10)의 기울기, 상기 지게차(10)에 대한 상기 마스트(20)의 기울기, 상기 지게차(10)의 가속도, 주행 경로에 대한 지리정보 및 상기 포크(30)와 상기 팔레트(40)간의 정지마찰계수가 입력되는 입력부(100); 및 상기 입력부(100)에 입력된 상기 각각의 정보에 근거하여 부하의 정지마찰력과 부하가 받는 알짜 힘(Net Force)이 연산되어 부하물 낙하 위험정도를 도출하는 제어부(200);를 포함하고,

상기 지게차(10)가 주행경로에서 경사로에 진출입 되기 직전에 상기 제어부(200)에서 연산된 부하물 낙하 위험 정도에 따라 상기 틸팅 액추에이터(22)가 선행 작동되어 상기 마스트(20)의 경사각도가 제어된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 지게차는, 상기 지게차(10)의 주행계에 설치되어 상기 지게차(10)의 제동을 작용하는 브레이크 또는 브레이크 컨트롤 유닛;을 더 포함하고, 상기 제어부(200)에서 연산된 부하물 낙하 위험 정도에 따라 상기 브레이크 또는 브레이크 컨트롤 유닛이 작동되어 상기 지게차(10)의 속도가 제어되는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 지게차는, 상기 지게차(10)의 동력전달계에 설치되어 동력이 상기 주행계에 전달되도록 하는 파워트레인 또는 파워트레인 컨트롤 유닛;을 더 포함하고, 상기 제어부(200)에서 연산된 부하물 낙하 위험 정도에 따라 상기 파워 트레인 유닛이 작동되어 상기 동력의 출력 크기가 제어되는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 지게차는, 상기 지게차(10)의 주행계에 설치되어 상기 지게차(10)의 제동을 작용하는 브레이크 또는 브레이크 컨트롤 유닛; 및 상기 지게차(10)의 동력전달계에 설치되어 동력이 상기 주행계에 전달되도록 하는 파워트레인 또는 파워트레인 컨트롤 유닛;을 더 포함하고, 상기 제어부(200)에서 연산된 부하물 낙하 위험 정도에 따라 상기 브레이크 또는 브레이크 컨트롤 유닛이 작동되고, 상기 파워트레인 또는 상기 파워트레인 컨트롤 유닛이 작동되어 상기 지게차(10)의 속도와 상기 동력의 출력 크기가 제어되는 것일 수 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 지게차의 제어방법은, 기초 데이터(부하물 무게 , 지게차 기울기, 포크/마스트 기울기, 지게차 가속도, 지리 정보, 정지 마찰계수)가 수집되는 제1단계(s10); 상기 부하물에 의한 정지마찰력이 계산되는 제3단계(s30); 상기 정지마찰력과 상기 부하가 받는 알짜 힘(Net Force)의 크기를 비교 판단하는 제4단계(s40); 상기 정지마찰력에 대한 상기 알짜 힘(Net Force)의 비율이 55%에 도달되면 정지마찰력이 증가되도록 틸팅 액추에이터(22)이 제어되는 제5단계(s50); 갱신 데이터(포크/마스트 기울기, 지게차 기울기, 지게차 가속도)가 수집되는 제6단계(s60); 및 상기 갱신 데이터에 의해 갱신된 갱신 정지마찰력과 상기 부하가 받는 알짜 힘(Net Force)의 크기를 비교 판단하고, 상기 갱신 정지마찰력이 상기 알짜 힘(Net Force)보다 작으면 상기 제5단계(s50)로 되돌아가는 제7단계(s70);를 포함하여 지게차가 주행경로에서 경사로에 진출입 되기 직전에 포크/마스트의 기울기가 선행되어 제어된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 지게차의 제어방법은, 상기 제5단계(s50)에서, 상기 정지마찰력에 대한 상기 알짜 힘(Net Force)의 비율이 35% 내지 55%에 도달되면 계기판에 예비 경고가 출력되는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 지게차의 제어방법은, 상기 제5단계(s50)에서, 상기 정지마찰력에 대한 상기 알짜 힘(Net Force)의 비율이 45% 내지 65%에 도달되면 시각 또는 청각으로 알 수 있는 경고 메시지가 출력되는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 지게차의 제어방법은, 상기 제5단계(s50)에서, 상기 정지마찰력에 대한 상기 알짜 힘(Net Force)의 비율이 65% 내지 85%에 도달되면 파워트레인 또는 파워트레인 컨트롤 유닛이 제어되어 엔진 출력이 감소되는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 지게차의 제어방법은, 상기 제5단계(s50)에서, 상기 정지마찰력에 대한 상기 알짜 힘(Net Force)의 비율이 70% 내지 90%에 도달되면 브레이크 또는 브레이크 컨트롤 유닛이 제어되어 지게차의 주행속도가 감속되는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 지게차의 제어방법은, 상기 제7단계(s50)에서, 상기 갱신 정지마찰력이 상기 알짜 힘(Net Force)보다 크면 상기 제1단계(s10)로 되돌아가는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 지게차의 제어방법은, 상기 제1단계(s10)와 상기 제3단계(s30)의 사이에서 부하 유무를 판단하여 부하가 있으면 상기 제3단계(s30)로 진행되고, 부하가 없으면 상기 제1단계(s10)로 복귀되는 제2단계(s20);를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 지게차의 제어방법은, 상기 기초 데이터에는 위험정도의 높낮이에 따른 위험단계 정의가 더 포함되고, 위험단계에서 위험정도가 높을수록 상기 정지마찰력에 대한 상기 알짜 힘(Net Force)의 비율이 낮게 설정되어 상기 틸팅 액추에이터(22)의 작동시점이 앞당겨지도록 제어되고, 위험단계에서 위험정도가 낮을수록 상기 정지마찰력에 대한 상기 알짜 힘(Net Force)의 비율이 높아지도록 설정되어 상기 틸팅 액추에이터(22)의 작동시점이 늦어지도록 제어되는 것일 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 지게차 및 지게차의 제어방법은, 포크에 부하물을 탑재한 상태에서 경사로에 진입하기 직전 또는 진출하기 직전에 선행하여 마스트 기울기가 조절되도록 함으로써 부하물의 낙하를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 지게차 및 지게차의 제어방법은, 포크/마스트 기울기를 적절한 값으로 자동으로 조절되도록 함으로써 작업자의 숙련도가 미숙할지라도 지게차를 안전하게 운전할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 지게차 및 지게차의 제어방법은, 포크/마스트 기울기를 최대한 후경 하였음에도 위험정도가 낮아지지 않을 경우에는 지게차의 주행속도를 강제로 감속시킴으로써 부하물의 낙하를 방지하여 안전하게 부하물을 옮길 수 있게 된다.

도 1은 지게차의 일반적인 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지게차 및 지게차의 제어방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 지게차의 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지게차의 제어방법에서 팔레트와 마스트 사양에 따른 마찰계수를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지게차의 제어방법에서 부하물의 낙하 위험성을 고려하여 단계별로 대응하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 지게차의 제어방법에서 최적의 마스트의 경사 각도가 도출되는 예를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 크기가 과장되게 도시될 수 있다.

한편, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

먼저 도 1을 참조하여 지게차의 일반적인 구성을 설명한다. 첨부도면 도 1은 지게차의 일반적인 구성을 설명하기 위한 도면이다.

지게차(10)는 유압시스템이 탑재된다. 유압시스템은 동력원으로부터 동력을 제공받는다. 동력원은 엔진 또는 전동모터일 수 있다.

또한, 지게차(10)의 전방에는 마스트(20)가 설치되고, 마스트(20)에는 포크(30)가 구비된다.

포크(30)는 부하물(50) 또는 팔레트(40)가 탑재될 수 있다. 보편적으로 팔레트(40)에 포크(30)가 진출입된다. 즉, 팔레트(40)에 부하물(50)이 탑재된 상태이라면 포크(30)에 부하물(50)의 무게가 작용된다.

한편, 포크(30)는 마스트(20)의 작동에 의해 승강된다. 마스트(20)는 지게차(10)의 사양에 따라 다단으로 제공될 수 있고, 단의 높이가 높을수록 부하물(50)을 더욱 높은 위치로 들어 올릴 수 있다.

지게차(10)와 마스트(20)의 사이에는 틸팅 액추에이터(22)가 배치된다. 틸팅 액추에이터(22)는 유압에 의해 작동될 수 있고, 유압은 상술한 유압시스템으로부터 제공된다. 즉, 틸팅 액추에어터(22)는 유압시스템에 구비된 마스트 솔레노이드 밸브의 제어에 따라 마스트(20)를 전경시키거나 후경시켜 마스트(20)의 기울기를 조절하게 된다.

마스트 솔레노이드 밸브는 유량과 유량의 흐름방향을 제어하는 것이므로 마스트 솔레노이드 밸브를 제어함으로써 마스트(20)가 기울어지는 속도와 기울어지는 각도정도를 정밀하게 제어할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 지게차(10)에는 파워트레인 또는 파워트레인 컨트롤 유닛이 구비된다. 파워트레인 또는 파워트레인 컨트롤 유닛은 엔진 또는 구동모터로부터 출력되는 동력을 주행계로 또는 유압시스템에 전달하는 것이다. 즉, 제어부(200)에서 출력되는 제어지령에 의해 파워트레인 또는 파워트레인 컨트롤 유닛이 제어되면 동력의 크기가 제어될 수 있고, 예를 들면, 동력의 크기를 감소되게 제어하면 동력의 크기가 줄어들어 주행속도가 느려질 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 지게차(10)는 브레이크 또는 브레이크 컨트롤 유닛(14)이 구비된다. 브레이크 또는 브레이크 컨트롤 유닛은 지게차(10)의 주행에 제동을 작용하는 것이다.

브레이크 또는 브레이크 컨트롤 유닛은 전자식이 적용될 수 있고, 이로써 소망하는 제동력을 좀 더 세밀하게 제어할 수 있다. 즉, 제어부(200)에서 출력되는 제어지령에 의해 브레이크 또는 브레이크 컨트롤 유닛이 작동되면 운전자의 의지와 상관없이 지게차(10)의 주행속도가 느려질 수 있는 것이다.

다른 한편으로, 본 발명의 실시예에 따른 지게차(10)는 파워트레인 또는 파워트레인 컨트롤 유닛과 브레이크 또는 브레이크 컨트롤 유닛을 순차적으로 제어할 수 있고, 동시에 제어할 수도 있다. 이로써 지게차(10)의 주행감속을 좀 더 안정적으로 부드럽게 감속시킬 수 있게 된다.

즉, 어떤 형태로든 지게차(10)의 주행속도가 감속되면 감속되는 만큼 부하물(50)의 낙하 위험은 그 만큼 감소되는 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 지게차(10)는 기초 데이터가 수집되는 입력부(100)를 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 지게차(10)는 상술한 기초 데이터에 근거하여 부하물 낙하 위험정도를 도출하는 제어부(200)를 포함한다. 또한, 부하물 낙하 위험정도의 정도에 따라 지게차(10)를 제어하는 출력부(300)를 포함한다.

상술한 기초 데이터는 부하물의 무게, 지게차(10)의 기울기, 지게차(10)에 대한 마스트(20)의 기울기, 지게차(10)의 가속도, 주행 경로에 대한 지리정보 및 상기 포크(30)와 상기 팔레트(40)간의 정지마찰계수를 포함한다.

한편, 마스트의 기울기와 포크의 기울기는 동일한 데이터로 취급될 수 있다. 그 이유는 마스트(20)가 기울어지면 포크(30)가 함께 기울어지기 때문이다. 또한, 마스트(20)에 대한 포크(30)의 각도는 일정하다. 따라서 마스트 기울기를 알면 포크 기울기는 당연히 쉽게 알 수 있다. 이하에서는 마스트 기울기와 포크 기울기를 포크/마스트 기울기라고 표현한다.

부하물 무게는 포크에 무게 센서를 장착하여 얻을 수 있고, 또는 마스트(20)의 리프트 실린더에 작용되는 압력에 의해 추정될 수도 있다. 즉, 부하물 무게에 대한 정보는 알려진 기술을 이용하는 것으로 더욱 상세한 설명은 생략한다.

지게차(10)의 기울기와 지게차(10)의 가속도는 가속도 센서를 이용하여 얻을 수 있다. 가속도 센서는 상용제품을 이용하는 것으로 더욱 상세한 설명은 생략한다. 또한, 지게차(10)의 가속도는 트랜스미션을 통하여 현재의 차속도와 이전의 차속도의 차이로부터 가속도를 구할 수 있다.

지게차(10)에 대한 마스트(20)의 기울기는 마스트 기울기 센서를 이용할 수 있다. 마스트 기울기 센서는 지게차(10)의 본체에서 마스트(20)의 기울기를 측정할 수 있고, 이는 알려진 기술을 이용하는 것으로 더욱 상세한 설명은 생략한다.

주행 경로에 대한 지리정보는 지게차(10)가 주행될 주변의 지리 정보를 미리 수집하여 저장될 수 있고, 실시간으로 지리정보를 수신할 수도 있다. 실시간으로 지리정보를 수신하는 경우에는 지리정보를 보유하고 있는 서버로부터 무선 네트워크를 이용하여 전달받을 수 있다. 즉, GPS(위성 위치 확인 시스템)로부터 수신된 위치정보와 지게차가 위치된 지리 정보에 의해 지게차가 주행하게 될 주행경로의 지리 정보를 확인할 수 있는 것이다.

따라서 지게차가 어느 방향으로 주행하는지를 파악할 수 있고, 주행하고자 하는 방향에 경사로가 있는지를 알 수 있는 것이다.

상기 포크(30)와 상기 팔레트(40)간의 정지 마찰계수는 마찰계수 지도의 정보를 참조하여 구할 수 있다. 마찰계수 지도는 첨부도면 도 4를 참조하여 설명한다.

지게차(10)에는 다양한 형태의 마스트(20)가 탑재될 수 있고, 다양한 형태의 팔레트(40)가 이용될 수 있다. 마스트(20)에는 포크(30)가 구비된 것이므로 포크(30)는 다양하게 제공되는 것으로 이해할 수 있다. 즉, 마스트(20)의 사양이 변경될 때에 당연히 포크(30)의 사양이 항상 변경되므로 동일하게 취급하여 설명한다.

도 4에 따르면 다양한 마스트(10)의 예(M1 ~ M10)과 다양한 팔레트의 예(P1 ~ P10)가 제시되어 있다. 어느 마스트(10)에 어느 팔레트(40)가 조합되느냐에 따라 마찰계수는 달라진다.

따라서 어떤 마스트(10)가 장착되어 있고, 어떤 팔레트(40)가 이용되는지를 알면 마찰계수를 알 수 있다. 한편, 지게차(10)의 제조사에서는 가장 보편적으로 이용되는 마찰계수를 미리 탑재해 놓을 수 있고, 작업자 또는 A/S기사에 의해 마찰계수의 정보를 갱신할 수도 있다.

제어부(200)는 입력부(100)에 입력된 각각의 기초 데이터의 정보에 근거하여 부하의 정지마찰력과 부하가 받는 알짜 힘(Net Force)이 연산되고, 정지마찰력에 대한 알짜 힘의 비율에 따라 부하물 낙하 위험정도를 도출할 수 있다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 지게차(10)는 주행하는 동안에 제어부(200)에서 연산된 부하물 낙하 위험 정도에 따라 틸팅 액추에이터(22)가 작동되어 마스트(20)의 경사각도가 제어되는 것이다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 지게차(10)는 지리정보를 반영함으로써 지게차(10)가 주행경로에서 경사로에 진출입 되기 직전에 틸팅 액추에이터(22)가 선행 작동될 수 있고 이로써 좀 더 안정적으로 지게차(10)를 운전할 수 있게 된다.

이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 지게차의 제어방법에 대해서 설명한다.

첨부도면 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지게차 및 지게차의 제어방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 지게차의 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 지게차의 제어방법은 입력부(100)에서 기초데이터를 수집하고, 제어부(200)에서 위험정도를 연산하여 제어지령을 출력하며, 출력부(300)에서 제어지령을 수행하는 것이다.

입력부(100)에 입력되는 데이터는 앞서 설명한 바와 같이, 부하물 무게, 지게차 기울기, 포크/마스트 기울기, 지게차 가속도, 지리 정보, 정지 마찰계수 등이 입력될 수 있다.

또한, 상술한 입력부(100)에는 위험단계의 정의가 더 포함될 수 있다.

이로써 위험단계에서 위험정도가 높을수록 정지마찰력에 대한 알짜 힘(Net Force)의 비율이 낮게 설정되어 틸팅 액추에이터(22)의 작동시점이 앞당겨지도록 제어된다.

또한, 위험단계에서 위험정도가 낮을수록 정지마찰력에 대한 알짜 힘(Net Force)의 비율이 높아지도록 설정되어 틸팅 액추에이터(22)의 작동시점이 늦어지도록 제어된다.

위험단계에 대하여 부연 설명하면 다음과 같다.

마스트(20) 또는 포크(30)의 경사각도가 조절됨에 있어서, 조절되는 작동시점이 빠를수록 포크/마스트 기울기가 시기가 빨라지는 것으로 부하물의 낙하 위험에 대하여 신속하게 대응하려는 것이다. 예를 들면, 부하물(50)이 파손에 취약하거나 고가이거나 정밀한 기계인 경우에는 매우 조심스럽게 운반되어야 할 것이다. 따라서 부하물의 낙하 위험을 줄이기 위하여 좀 더 빠른 시기에 포크/마스트 기울기를 조절하는 것이다.

다른 한편으로, 부하물(50)이 내구재인 경우에는 부하물 낙하에 대한 부담이 경감될 수 있다. 이러한 경우에는 포크/마스트 기울기 조절이 개시되는 작동시점을 늦출 수 있고, 경우에 따라서는 굳이 포크/마스트 기울기 조절을 수행하지 않을 수도 있는 것이다. 또한, 지게차(10)의 주행 감속 작용개시 시점을 늦출 수 있다. 즉, 제동을 수행할 때에도 에너지가 소모되는 것인데, 과다한 제동을 자제할 수 있어 에너지 손실을 줄일 수 있게 된다.

출력부(300)는 위험 단계별로 경고음 출력, 경고 메시지 출력, 마스트 기울기 제어, 파워 트레인 제어, 브레이크 제어를 수행한다.

위험 단계는 정지마찰력에 대한 알짜 힘(Net Force)의 비율이 어느 정도에 도달하느냐로 구별될 수 있다.

위험 단계의 구분은 첨부도면 도 5를 참조하여 설명한다.

첨부도면 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지게차의 제어방법에서 부하물의 낙하 위험성을 고려하여 단계별로 대응하는 예를 설명하기 위한 도면이다.

위험단계는 부하물(50)의 종류에 따라 설정될 수 있다. 예를 들면 위험단계 실시예는 기본 값으로 제공될 수 있고, 부하물(50)의 중요성이 증가될 때에는 정지마찰력에 대한 알짜 힘(Net Force)의 비율을 좀 더 보수적으로 설정될 수 있다.

위험단계 실시예1은 위험단계 실시예보다 보수적인 예를 보인 것이고, 위험단계 실시예2는 위험단계 실시예1보다 더 보수적인 예를 보인 것이다.

따라서 작업자는 부하물(50)이 고가이거나 파손이 우려되는 내구성이 물품인지를 고려하여 위험단계를 선정하게 된다.

정지마찰력과 부하에 대한 알짜 힘(Net Force)이 동일한 경우를 100%라고 할 때에, 도달되는 정도에 따라 순차적으로 대응할 수 있다.

1차 대응: 정지마찰력에 대한 알짜 힘(Net Force)의 비율이 35% 내지 55%에 도달하면 1차 대응을 할 수 있다. 1차 대응은 작업자에게 주의시키기 위한 것으로 계기판에 예비경고를 표시할 수 있다. 즉, 부하물의 낙하가 우려되므로 주의 해달라는 정도의 메시지를 표시하는 것이다.

2차 대응: 정지마찰력에 대한 알짜 힘(Net Force)의 비율이 45% 내지 65%에 도달하면 2차 대응을 할 수 있다. 2차 대응은 작업자에게 좀 더 강한 주의시키기 위한 것으로 계기판에 경고 메시지를 표시하거나 청각적으로 인지할 수 있는 알람을 울리거나 경고등을 점등하는 등의 시청각 인지 메시지를 출력하도록 한다. 이로써 작업자는 포크/마스트 기울기를 직접 조절할 수 있는 기회를 부여할 수 있게 된다.

3차 대응: 정지마찰력에 대한 알짜 힘(Net Force)의 비율이 55% 내지 75%에 도달하면 3차 대응을 할 수 있다. 3차 대응은 작업자의 의지와 상관없이 제어부(200)에서 지령을 내려 포크/마스트 기울기를 직접 제어하는 것이다.

4차 대응: 정지마찰력에 대한 알짜 힘(Net Force)의 비율이 65% 내지 85%에 도달하면 4차 대응을 할 수 있다. 4차 대응은 좀 더 적극적으로 부하물의 낙하를 방지할 수 있도록 조치를 취하는 것이다. 즉, 제어부(200)에서 지령을 내려 파워트레인 또는 파워트레인 컨트롤 유닛을 제어하고 이로써 엔진 출력을 제한하여 지게차(10)의 주행력을 낮추는 것이다.

5차 대응: 정지마찰력에 대한 알짜 힘(Net Force)의 비율이 70% 내지 90%에 도달하면 5차 대응을 할 수 있다. 5차 대응은 좀 더 적극적으로 부하물의 낙하를 방지할 수 있도록 조치를 취하는 것이다. 즉, 제어부(200)에서 지령을 내려 브레이크 또는 브레이크 컨트롤 유닛을 제어하고 이로써 제동을 실시하여 지게차(10)의 주행속도를 더욱 낮추는 것이다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 지게차(10)는 작업자의 숙련도가 미숙하더라도 자동으로 포크/마스트의 기울기를 제어하고 지게차(10)의 주행속도를 감속시킴으로써 부하물(50)의 낙하 위험을 줄일 수 있게 된다.

이하, 도 6 내지 도 9를 참조하여 포크/마스트 기울기를 설정하기 위한 정지마찰계수 및 알짜 힘에 대하여 설명한다.

첨부도면 도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 지게차의 제어방법에서 최적의 마스트의 경사 각도가 도출되는 예를 설명하기 위한 도면이다.

경사로에서 부하물이 미끄러지지 않기 위해서는 포크/마스트 기울기가 수평선에 대하여 수평을 이루거나 내리막인 경우에는 마스트가 후경한 자세를 유지하는 것이 요구된다.

경사로에서 화물이 미끄러지지 않는 기울기 각도 범위를 계산하기 위해서는 부하에 작용하는 힘을 벡터(vector) 합으로 구해야 한다. 즉, 부하가 포크에서 갖는 최고 정지마찰력보다 앞으로 나가려는 힘에 대한 벡터 합의 크기가 작아야 한다. 지면과 포크가 이루는 각도에 따라 3가지 경우로 나누어 볼 수 있다. 지면과 포크가 이루는 각도를 θ₁이라 할 때, 나타낸 바와 같이, 포크의 각도가 수평인 제1 경우, 포크가 숙여져 있는 제2 경우, 포크가 들려진 제3 경우가 있다.

[제1 경우]

제1 경우는 도 7에 나타낸 바와 같이 포크가 지면과 평행한 경우이다. 수학식1에 의해 벡터 합인 알짜 힘(Net Force)을 구할 수 있다.

정지마찰력보다 알짜 힘(Net Force)이 더 큰 경우에는 부하물이 움직일 수 있다는 의미이다. 반대로 알짜 힘이 정지마찰력보다 더 큰 경우에는 부하물이 안정된 것을 의미한다.

수학식 1에서, 만약 정지마찰력보다 알짜 힘(Net Force)이 더 큰 경우에는 제3 경우로 이동되어 포크/마스트 기울기가 조절되고, 이때 마스트(20)는 후경되는 방향으로 조절되는 것이다.

한편, 정지마찰력에 대한 알짜 힘(Net Force)의 비율이 어느 정도인지에 따라 도 5에 제시된 바와 같이 위험 정도에 따라 단계별로 대응하게 된다.

[제2 경우]

제2 경우는 도 8에 나타낸 바와 같이, 포크가 경사로에 대하여 숙여져 전경인 경우이다. 수학식 2에 의해 벡터 합인 알짜 힘(Net Force)을 구할 수 있다.

수학식 2에서, 만약 정지마찰력보다 알짜 힘(Net Force)이 더 큰 경우에는 제3 경우로 이동되어 포크/마스트 기울기가 조절되고, 이때 마스트(20)는 포크 각도가 지면(수평선)보다 큰 각도를 이루도록 후경되는 방향으로 조절되는 것이다.

[제3 경우]

제3 경우는 도 9에 나타낸 바와 같이, 포크가 경사로에 대하여 들려진 경우이다. 수학식 3에 의해 벡터 합인 알짜 힘(Net Force)을 구할 수 있다.

수학식 3에서, 만약 정지마찰력보다 알짜 힘(Net Force)이 더 클 때 포크/마스트 기울기가 조절되고, 이때 부하물(50)이 포크(30)에서 미끄러지지 않은 조건을 만족할 때에 포크/마스트 기울기의 조절이 정지될 수 있다. 포크/마스트 기울기의 조절이 정지되는 것은 마스트(20)를 작동시키도록 하는 틸팅 액추에이터(22)의 작동을 정지시키는 것이다. 틸팅 액추에이터(22)는 틸팅 액추에이터(22)에 작동유를 제공하도록 제어하는 마스트 솔레노이드 밸브를 제어함으로써 구현될 수 있다.

다른 한편으로, 상술한 제1, 2, 3경우는 지게차(10)가 내리막으로 주행하는 예를 설명하였지만, 오르막인 경우에도 적용이 가능하다. 즉, 오르막인 경우에는 지나치게 후경하는 것이 부하 낙하 등으로 오히려 위험할 수 있지만, 본 발명의 실시예에 따른 지게차(10)는 마찰계수와 지게차의 가속도를 고려하여 포크/마스크 기울기를 조절하는 것이므로 지나치게 후경 되어있어 위험하다고 판단될 때에는 전경 방향으로 포크/마스크 기울기를 조절할 수 있게 된다.

또 다른 한편으로, 지게차(10)가 2단 주행(고속주행)후에 감속하고자 할 때에 부하물의 무게 때문에 관성의 영향을 받을 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 지게차(10)는 가속도를 고려하므로, 지게차(10)가 급격하게 감속되는 것을 방지하여 부하물(50)이 낙하되는 것을 방지할 수 있다.

또 다른 한편으로, 본 발명의 실시예에 따른 지게차(10)는 지리정보를 참조하여 포크/마스트 기울기가 조절되도록 함으로써, 실시간으로 포크/마스크 기울기가 조절될 수 있지만, 경사로에 진입하거나 진출할 시점을 미리 알 수 있기 때문에 선행하여 포크/마스트 기울기의 조절을 시도할 수 있다.

포크/마스트 기울기의 선행 제어에 대하여 부연 설명한다.

유압시스템의 특성상 지령을 내리면, 그 지령이 실행에 옮겨지기 까지 일정한 시간이 소요된다. 예를 들면 포크/마스트 기울기를 조절하도록 지령을 내리면, 그 지령에 의해 마스트 솔레노이드 밸브가 개방되고, 유압시스템으로부터 작동유가 틸팅 액추에이터(22)에 제공되고, 비로소 마스트(20)는 기울기 작동이 되는 것이다. 이와 같은 과정을 거치는 동안에 소요되는 시간은 대략 100ms 내지 3s 정도 소요될 수 있다. 따라서 경사로에 진입하거나 진출하는 경우에는 실제로 지게차(10)가 경사로에 진입이 진행될 때에 포크/마스트 기울기를 조절하면 늦을 수도 있다.

반면에, 본 발명의 실시예에 따른 지게차(10)는 앞서 설명한 바와 같이 지리정보를 참조함으로써 경사로에 진입하기 직전 또는 진출하기 직전에 선행하여 포크/마스트 기울기를 조절할 수 있다. 이로써 실제로 경사로에 진입할 시점에는 포크가 지면(수평선)과 이루는 각도는 후경 자세를 유지할 수 있게 된다.

또 다른 한편으로, 포크/마스트 기울기를 최대한 후경 하였음에도 위험정도가 낮아지지 않을 경우에는 지게차(10)의 주행속도를 강제로 감속시킴으로써 부하물(50)의 낙하를 방지하여 안전하게 부하물(50)을 옮길 수 있게 된다.

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

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

본 발명에 따른 지게차 및 지게차의 제어방법은 주행 중에 주행경로의 지리정보를 반영하여 마스트의 경사각도가 조절되도록 하여 부하물이 낙하되는 것을 방지하도록 하는 데에 이용될 수 있다.

10: 지게차
20: 마스트
22: 틸팅 액추에이터
30: 포크
40: 팔레트
50: 부하물

Claims

유압시스템이 탑재되고 상기 유압시스템에서 출력된 유압에 의해 구동되는 지게차(10);
부하물 또는 팔레트가 탑재되는 포크(30);
상기 지게차(10)의 전방에 배치되고, 상기 포크(30)를 승강시키는 마스트(20);
상기 지게차(10)와 상기 마스트(20)의 사이에 배치되고 상기 유압시스템에서 출력된 유압에 의해 작동되어 상기 마스트(20)의 경사정도를 조절하도록 하는 틸팅 액추에이터(22);
상기 부하물의 무게, 상기 지게차(10)의 기울기, 상기 지게차(10)에 대한 상기 마스트(20)의 기울기, 상기 지게차(10)의 가속도, 주행 경로에 대한 지리정보 및 상기 포크(30)와 상기 팔레트(40)간의 정지마찰계수가 입력되는 입력부(100); 및
상기 입력부(100)에 입력된 상기 각각의 정보에 근거하여 부하의 정지마찰력과 부하가 받는 알짜 힘(Net Force)이 연산되어 부하물 낙하 위험정도를 도출하는 제어부(200);를 포함하고,
상기 지게차(10)가 주행경로에서 경사로에 진출입 되기 직전에 상기 제어부(200)에서 연산된 부하물 낙하 위험 정도에 따라 상기 틸팅 액추에이터(22)가 선행 작동되어 상기 마스트(20)의 경사각도가 제어되는 것을 특징으로 하는 지게차.
제 1항에 있어서,
상기 지게차(10)의 주행계에 설치되어 상기 지게차(10)의 제동을 작용하는 브레이크 또는 브레이크 컨트롤 유닛;을 더 포함하고,
상기 제어부(200)에서 연산된 부하물 낙하 위험 정도에 따라 상기 브레이크 또는 브레이크 컨트롤 유닛이 작동되어 상기 지게차(10)의 속도가 제어되는 것을 특징으로 하는 지게차.
제 1항에 있어서,
상기 지게차(10)의 동력전달계에 설치되어 동력이 상기 주행계에 전달되도록 하는 파워트레인 또는 파워트레인 컨트롤 유닛;을 더 포함하고,
상기 제어부(200)에서 연산된 부하물 낙하 위험 정도에 따라 상기 파워트레인 또는 상기 파워트레인 컨트롤 유닛이 작동되어 상기 동력의 출력 크기가 제어되는 것을 특징으로 하는 지게차.
제 1항에 있어서,
상기 지게차(10)의 주행계에 설치되어 상기 지게차(10)의 제동을 작용하는 브레이크 또는 브레이크 컨트롤 유닛; 및
상기 지게차(10)의 동력전달계에 설치되어 동력이 상기 주행계에 전달되도록 하는 파워트레인 또는 파워트레인 컨트롤 유닛;을 더 포함하고,
상기 제어부(200)에서 연산된 부하물 낙하 위험 정도에 따라 상기 브레이크 또는 브레이크 컨트롤 유닛이 작동되고, 상기 파워트레인 또는 상기 파워트레인 컨트롤 유닛이 작동되어 상기 지게차(10)의 속도와 상기 동력의 출력 크기가 제어되는 것을 특징으로 하는 지게차.
기초 데이터(부하물 무게, 지게차 기울기, 포크/마스트 기울기, 지게차 가속도, 지리 정보, 정지 마찰계수)가 수집되는 제1단계(s10);
상기 부하물에 의한 정지마찰력이 계산되는 제3단계(s30);
상기 정지마찰력과 상기 부하가 받는 알짜 힘(Net Force)의 크기를 비교 판단하는 제4단계(s40);
상기 정지마찰력에 대한 상기 알짜 힘(Net Force)의 비율이 55%에 도달되면 정지마찰력이 증가되도록 틸팅 액추에이터(22)이 제어되는 제5단계(s50);
갱신 데이터(포크/마스트 기울기, 지게차 기울기, 지게차 가속도)가 수집되는 제6단계(s60); 및
상기 갱신 데이터에 의해 갱신된 갱신 정지마찰력과 상기 부하가 받는 알짜 힘(Net Force)의 크기를 비교 판단하고, 상기 갱신 정지마찰력이 상기 알짜 힘(Net Force)보다 작으면 상기 제5단계(s50)로 되돌아가는 제7단계(s70);를 포함하여
지게차가 주행경로에서 경사로에 진출입 되기 직전에 포크/마스트의 기울기가 선행되어 제어되는 것을 특징으로 하는 지게차의 제어방법.
제 5항에 있어서,
상기 제5단계(s50)에서, 상기 정지마찰력에 대한 상기 알짜 힘(Net Force)의 비율이 35% 내지 55%에 도달되면 계기판에 예비 경고가 출력되는 것을 특징으로 하는 지게차의 제어방법.
제 5항에 있어서,
상기 제5단계(s50)에서, 상기 정지마찰력에 대한 상기 알짜 힘(Net Force)의 비율이 45% 내지 65%에 도달되면 시각 또는 청각으로 알 수 있는 경고 메시지가 출력되는 것을 특징으로 하는 지게차의 제어방법.
제 5항에 있어서,
상기 제5단계(s50)에서, 상기 정지마찰력에 대한 상기 알짜 힘(Net Force)의 비율이 65% 내지 85%에 도달되면 파워트레인 또는 파워트레인 컨트롤 유닛이 제어되어 엔진 출력이 감소되는 것을 특징으로 하는 지게차의 제어방법.
제 5항에 있어서,
상기 제5단계(s50)에서, 상기 정지마찰력에 대한 상기 알짜 힘(Net Force)의 비율이 70% 내지 90%에 도달되면 브레이크 또는 브레이크 컨트롤 유닛이 제어되어 지게차의 주행속도가 감속되는 것을 특징으로 하는 지게차의 제어방법.
제 5항에 있어서,
상기 제7단계(s50)에서, 상기 갱신 정지마찰력이 상기 알짜 힘(Net Force)보다 크면 상기 제1단계(s10)로 되돌아가는 것을 특징으로 하는 지게차의 제어방법.
제 5항에 있어서,
상기 제1단계(s10)와 상기 제3단계(s30)의 사이에서 부하 유무를 판단하여 부하가 있으면 상기 제3단계(s30)로 진행되고, 부하가 없으면 상기 제1단계(s10)로 복귀되는 제2단계(s20);
를 더 포함하는 지게차의 제어방법.
제 5항에 있어서,
상기 기초 데이터에는 위험정도의 높낮이에 따른 위험단계 정의가 더 포함되고,
위험단계에서 위험정도가 높을수록 상기 정지마찰력에 대한 상기 알짜 힘(Net Force)의 비율이 낮게 설정되어 상기 틸팅 액추에이터(22)의 작동시점이 앞당겨지도록 제어되고,
위험단계에서 위험정도가 낮을수록 상기 정지마찰력에 대한 상기 알짜 힘(Net Force)의 비율이 높아지도록 설정되어 상기 틸팅 액추에이터(22)의 작동시점이 늦어지도록 제어되는 것을 특징으로 하는 지게차의 제어방법.