KR100239588B1 - 산업용 장비의 자동 레벨링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 본체(1)가 받침대(4)에 대해 회동가능하게 연결된 구조의 산업장비에서 상기 본체(1)와 받침대(4)사이의 가장자리에 유압에 의해 작동하는 다수개의 레벨링실린더(6a, 6b)가 설치되고, 이 레벨링실린더(6a,6b)에 공급되는 압유의 흐름을 솔레노이드밸브에 의해 제어되게 하는 한편, 상기 본체(1)에 경사각감지수단(9)이 구비되고, 이 경사각감지수단(9)이 장비의 경사각을 감지하여 그에 부합하는 전기적인 신호를 출력하게 하면, 이 신호에 따라 제어기에서 상기 솔레노이드밸브에 전원을 인가하여 해당하는 레벨링실린더에 압유가 공급되게 하므로써 본체의 기울어진 쪽을 들어올려주게 하여 본체의 레벨링을 맞추어주도록 하므로써, 산업장비가 경사진 곳에 위치하여 작업을 하는 경우에 장비의 무게중심이 기울어지게 되어 전도되는 위험을 방지할 수 있게 한 것이다.

Description

산업용 장비의 자동레벨링 장치(AN AUTOMATIC LEVELING DEVICE FOR AN INDUSTRIAL EQUIPMENT)

본 발명은 산업용 장비의 안전을 위해 수평을 맞추어주는 레벨링장치에 관한 것으로, 특히 장비의 경사도를 자동적으로 측정하여 장비의 본체가 안전한 수평상태를 유지하도록한 산업용 장비의 자동레벨링장치에 관한 것이다.

일반적으로 대형 유압굴삭기와 콘크리트 펌프카와 부움지게차 등과 같은 산업용 장비에는 작업의 안전성을 위해 도면 1 에 도시한 바와 같이, 장비의 프레임(1) 양쪽에 아웃트리거(2)를 장착하여, 작업을 하는 경우에 이 아웃트리거(2)를 도면에서와 같이 옆으로 펼쳐서 접지면적을 크게 하므로써, 전도등과 같은 위험으로부터 장비를 보호하도록 되어 있다.

그런데, 이 아웃트리거(2)를 펼쳤다 하더라도 건설장비가 경사지게 파킹된 경우에는 굴삭기의 부움이나 콘크리트 펌프카의 부움을 뻗어 스윙동작을 하거나, 무거운 하중을 지탱한 상태에서 작업을 하는 경우에는, 경사면을 따라 생기는 힘에 의해 건설장비가 전도되는 위험이 있게 된다.

이러한 문제 때문에 산업용 차량을 경사지게 파킹시켜 작업해야 하는 경우에는, 아웃트리거(2)를 펼친 다음에 상부프레임(1)의 수평을 맞추어주는 레벨링작업이 필요하다.

대개, 이러한 레벨링작업은 작업자가 수준계를 보고 도면 1 에 도시한 바와 같이 아웃트리거(2)에 구비된 잭실린더(3)의 신장스트로크를 조절함으로써 장비의 좌우 밸런스를 조절해 주도록 되어 있고, 이와 같이 잭실린더(3)의 신장스트로크를조절하는 작업은 통상 레버를 수동으로 조작하여 조절하게 되어 있다.

그러나, 이와 같이 잭실린더(3)의 신장스트로크를 조절하여 레벨 작업을 하여도 장비의 전도에 대한 문제가 완전히 해결되는 것은 아니다.

즉, 도면 5 에 도시된 바와 같이 잭실린더(3)를 적게 신장시키거나 신장시키지 않은 상태에서는, 그 무게중심이 아웃트리거(2)의 발판(4) 가까이에 위치하기 때문에 mg·sinθ로 표시되는 전도력(moment)이 미미하여 장비를 전도시키지 않게 되지만, 지면과 아웃트리거(2)의 간격이 많이 벌어지거나 경사구배가 큰 경우에는 잭실린더(3)를 길게 신장시켜야 할 필요가 있는 바, 이와 같이 잭실린더(3)의 스트로크 길이가 길게 되면 장비의 무게중심이 상승하게 되고, 이 무게중심에서 중력방향으로 작용하는 힘 mg·sinθ 는 도면 6 에 도시된 바와 같이 커지게 된다.

이러한 전도력을 최대한 적게하거나 없애는 방법은 도면 7 에 도시된 바와 같이 잭실린더(3)와 지면에 대해 수직방향으로 작용하는 무게중심의 각도 θ를 작게하여 sinθ = 0 가 되게 하여 전도력이 제로가 되게 하는 것이다.

한편, 이와 같이 잭실린더(3)의 경사각도를 적게하기 위한 다른 방안으로서, 잭실린더(3)에 가해지는 압력을 측정하여 가장 큰 압력이 나타나는 곳이 가장 요철이 심한 곳이라 판단하고, 이 잭실린더(3)의 압력을 다른 잭실린더의 압력수준까지 내려줌으로써 레벨을 유지하게 하는 장치가 있기는 하나, 이 장치 역시 아무런 외부의 변수에 대한 고려가 없이 단순히 잭실린더(3)에 가해지는 압력만을 조절하게 되어 있으므로 제어성의 결함이 나타나는 등, 시스템 자체에 매우 큰 기능상 부조화를 일으키는 문제가 있었다.

또한, 대형 유압굴삭기와 콘크리트 펌프카 등은 아웃트리거(2)를 받치지 않은 상태에서 작업을 하는 경우도 많은 바, 따라서 아웃트리거(2)만으로 장비의 레벨링제어에 한계가 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 장비가 경사진 지면에 위치하게 되면 그 경사도를 감지하여 장비의 본체가 지면에대해 자동적으로 수평을 유지하도록 하여 장비가 전복되는 현상을 방지할 수 있도록 한 산업장비의 자동레벨링장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 장비의 본체가 받침대에 대해 틸팅이 가능하도록 본체의 중앙부와 받침대가 회동핀을 통해 연결되고, 상기 받침대와 본체 사이의 양쪽 가장자리에 다수개의 레벨링 실린더가 각각 설치되며, 이 레벨링 실린더가 솔레노이드밸브를 통해 유압발생장치와 연결되어 있는 한편, 상기 솔레노이드밸브의 솔레노이드에 장비의 본체의 경사각을 감지하는 회동각감지기구가 이 경사각 감지기구에서 인가되는 전기신호를 처리하여 그에 부합하는 신호를 출력하는 제어기를 통해 전기적으로 연결된 구조로 되어 있다.

그리고, 상기 회동각감지기구는 장비의 본체에 고정돈 회전축에 자유롭게 회전할 수 있게 설치된 원통형의 하우징과, 이 하우징의 내부에 고정설치되어 무게중심의 이동에 따라 항상 중력방향을 향하도록 된 원통형의 중심추, 상기 하우징의 외부에 설치되어 하우징의 회전각을 감지하는 회동각도 감지기로 구성되어 있다.

여기서, 상기 회동각도 감지기는 하우징과 기계적으로 접촉되어 하우징의 회전각도를 감지할 수 있게 하는 엔코드나 포텐시오미터 등으로 할 수 가 있고, 또는 하우징의 회전각을 광신호로 감지하는 광센서 등으로 구성시킬 수가 있다.

이러한 구조로 이루어진 본 발명의 장치는 장비가 경사진 지면에 위치하여 본체가 경사지게 되면, 본체에 설치된 회전각 감지기구가 그 회전각을 감지하여 그에 부합하는 전기적인 신호를 제어기에 인가하고, 이 제어기에서는 회전각 감지기구에서 인가된 전기적인 신호를 처리하여, 본체가 경사진 방향에 설치된 레벨링 실린더의 솔레노이드밸브에 전원을 인가하게 된다.

따라서, 상기 제어기에서부터 해당 솔레노이드밸브의 솔레노이드에 전원이 인가되면 압유가 통과하는 오일통로가 개방되면서 유압발생장치에서 공급되는 압유가 상기 솔레노이드밸브와 연결된 레벨링실린더로 유입되게 되고, 이 레벨링실린더는 압유의 유입에 따라 신장작동하면서 상기 받침대에 대해 연결축을 중심으로하여 본체를 들어올려 회동시키므로써 본체를 수평으로 유지시켜 주게 되는 것이다.

그러므로, 비록 장비의 하부구조를 이루는 받침대는 지면과 같이 경사지게 배치되지만, 이 받침대에 연결축을 통해 회동할 수 있게 된 레벨링 실린더의 신축작동에 따라 상부프레임이 기울어지면서 수평상태를 유지할 수 있게 해 주는 것이다.

한편, 상기 레벨링 실린더에 유입되는 압유의 량은 회전각 감지기구에서 감지되는 경사각의 크기가 소정치 이하로 될 때 까지 지속되어지게 되고, 본체의 경사각이 소정치 이하로 되면 제어기에서 솔레노이드밸브에 인가되는 전기적인 신호가 인가되지 않게 되어 솔레노이드밸브가 오프되게 하며, 이에 따라 레벨링실린더로 공급되는 압유의 흐름도 차단되어지게 되어 레벨링작업이 완료되게 되는 것이다.

그리고, 상기 제어기에 운전자가 레벨링작업을 작동시키기 위한 작동버튼을 설치하여 장비가 경사지게 배치된 경우에, 상기한 바와 같은 작업이 자동적으로 이루어지게 할 수가 있다.

따라서, 본 발명에 따른 장치는 장비의 경사도에 따라 항상 최적의 상태로 레벨링할 수가 있으므로 장비의 불안전한 문제를 해결할 수가 있고, 또한 이 레벨링작업을 운전자의 선택에 따라 자동적으로 이루어지게 할 수가 있는 효과를 얻을 수가 있는 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 장치를 구성하는 레벨실린더를 건설중장비의 바퀴축과 본체프레임사이에 설치한 구성을 나태낸 개략적 정면도,

도 2 는 본 발명에 따른 장치의 구조를 설명하기 위한 개략적 구성도,

도 3 은 본 발명에 따른 장치를 구성하는 회동각 감지기구의 일예를 도시한 사시도,

도 4 은 본 발명에 따른 장치의 작동순서를 나타낸 순차도,

도 5 은 건설중장비의 안전을 위해 구비되어 있는 아웃트리거의 발판이 경사진 지면에 착지한 상태에서 아웃트리거의 잭실린더를 신장시키지 않는 상태에서의 경사각도와 잭실린더에 가해지는 무게중심의 관계를 나타낸 개념도,

도 6 는 도 5 의 상태에서 아웃트리거의 잭실린더를 신장시킨 상태에서의 경사각도와 잭실린더에 가해지는 무게중심의 관계를 나타낸 개념도,

도 7 은 도 6 의 상태에서 아웃트리거의 잭실린더를 발판에 대해 수직상태로 유지시켜 줌으로써 잭실린더의 무게중심이 발판에 미치는 역학관계를 나타낸 개념도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 - 본체 2 - 아웃트리거

3 - 잭실린더 4 - 받침대

5 - 연결축 6 - 레벨링실린더

7 - 솔레노이드밸브 8 - 솔레노이드

9 - 회동감지기구 10 - 제어기

11 - 회전축 12 - 하우징

13 - 중심추 14 - 회동각도감지기

이하 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 자세히 설명한다.

도면 1 은 중장비에 본 발명의 장치가 설치된 구성을 일예로 도시한 것으로서, 중장비의 작업기구(A)와 캐빈(B)이 구비된 본체(1)의 양쪽 측면에 아웃트리거(2)가 각각 설치되어 있고, 이 아웃트리거(3)의 선단에는 장비의 접지면적을 증대시켜 주기 위한 잭실린더(3)가 구비되어 있다.

그리고, 상기 본체(1)는 받침대(4)에 대해 좌우 회동이 가능하도록 본체(1)의 중앙부와 받침대(4)가 회동핀(5)을 통해 연결되고, 상기 받침대(4)와 본체(1) 사이의 양쪽 가장자리에 다수개의 레벨링 실린더(6a, 6b)가 각각 설치된 구조로 되어 있다.

여기서, 상기 레벨링실린더(6a, 6b)는 본체(1)의 충격흡수수단 및 현가장치의 역할을 수행하는 한편, 받침대(4)에 대한 본체(1)의 지지수단 역할을 함께 수행하도록 되어 있다.

그리고, 상기 레벨링 실린더(6a, 6b)는 도면 2 에 도시된 바와 같이, 본체(1)의 좌우측 앞뒤에 각각 배치되어 받침대(4)에 대해 본체(1)를 사방에서 받치도록 되어 있고, 상기 레벨링 실린더(6a, 6b)는 솔레노이드밸브(7)를 통해 장비에 구비된 유압발생장치(도시안됨)와 연결되어 있는 한편, 상기 솔레노이드밸브(7)의 솔레노이드(8)에 상기 본체(1)의 기울기를 감지하는 회동각감지기구(9)가 전기신호 제어기(10)를 통해 전기적으로 연결된 구조로 되어 있다.

그리고, 상기 회동각감지기구(10)는 본체(1)에 고정된 회전축(11)에 대해 자유롭게 회전할 수 있게 설치되어 있는 하우징(12)과, 이 하우징(12) 내부에 고정설치되어 중력의 영향을 항상 하우징(12)의 하단 중심부에 위치하도록 배치된 중심추(13) 및, 상기 하우징(12)의 외부에 설치되어 하우징(12)의 회동각을 감지하는 회동각도 감지기(14)로 구성되어 있다.

여기서, 상기 회동각도 감지기(14)는 하우징(12)과 기계적으로 접촉되어 하우징(12)의 회전각도를 감지할 수 있게 하는 엔코드나 포텐시오미터 등으로 할 수 가 있고, 또는 하우징(12)의 회전각을 광신호로 감지하는 광센서 등으로 구성시킬 수가 있다.

이러한 구조로 이루어진 본 발명의 장치가 구비된 중장비가 경사진 곳에 위치하여 중장비의 본체(1)가 기울어지게 되면, 상기 하우징(12)의 내부에 고정설치된 중심추(13)가 중력방향을 향한 무게중심의 이동으로 인해 회전축(11)을 중심으로하여 회동하게 된다.

이때, 상기 하우징(12)의 회동각을 이 하우징(12)의 외부에 설치된 회동각 감지기(9)가 기계적 또는 전기적으로 감지하여, 그 감지된 회동각에 부합하는 전기적인신호를 제어기(10)로 인가하고, 이 제어기(10)에서는 상기 감지기(9)에서 신호가 인가되면 솔레노이드밸브(7)에 전원을 인가하여 이 솔레노이드밸브(7)를 온작동시키므로서 레벨링실린더(6a,6b)에 압유가 유입되게 하고, 이 레벨링실린더(6a, 6b)는 유입되는 압유에 의해 신장되면서 받침대(4)에 대해 본체(1)의 기울어진 쪽을 들어 올려 수평을 잡아 주게 된다.

이러한 작동과정을 도면 4 의 순서도를 참조하여 자세히 살펴보면, 먼저 본 발명에 따른 장치는 중장비와 같은 산업용 장비가 이동하는 도중에 작동하게 되면 장비의 안전상 문제가 있을 수 있으므로, 제어기(10)에 시작버튼 등을 설치하여 이 시작버튼의 온작동에 따라 작동하게 하는 것이 바람직하다.

따라서, 오토레벨링 시작버튼을 온시키면 먼저 회동감지기구(9)의 회동각도 감지기(14)가 하우징(12)의 회동각을 감지하고, 이 회동각도값 즉 장비의 경사도값이 절대값 3。 이내 일때에는 다시 처음부터 회동각도값을 첵크하게 하고, 이 절대값이 절대값 3。 보다 큰 상태에서 예컨대 회동각도값이 0。 보다 큰 상태에서는 우측 레벨링실린더(6a)와 연결된 솔레노이드밸브(7a)를 온작동시키고, 이와 반대로 회동각도값이 0。 보다 작은 경우에는 좌측 레벨링실린더(6b)와 연결된 솔레노이드밸브(7b)를 온작동시키므로써, 해당 레벨링실린더(6a 또는 6b)에 압유가 공급되게하여 신장작동되게 한다.

따라서, 장비가 좌측으로 기울어진 경우에는 좌측 레벨링실린더(6b)에 압유가 공급되어 본체(1)의 좌측부분을 들어 올리고, 장비가 우측으로 기울어진 경우에는 우측 레벨링실린더(6a)에 압유가 공급되어 본체(1)의 우측부분을 들어 올리므로써 본체(1)가 수평상태를 유지하게 하는 것이다.

그리고, 좌우측 레벨링실린더(6a, 6b)에 압유를 공급하면서 이 좌우측의 전후방에 레벨링실린더를 각각 설치하여 전후좌우를 동시에 레벨링 할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 회동감지기구(9)를 하나만 설치하여서는 전후좌우의 경사각을 동시에 감지할 수가 없으므로, 전후경사각 감지용과 좌우경사각 감지용을 각각 별도로 설치하고, 이들 감지기구(9)를 하나의 제어기(10)로서 제어하므로써 효과적으로 경사각을 통제할 수가 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 장치는, 본체가 받침대에 대해 회동가능하게 연결된 구조의 산업장비에서 상기 본체와 받침대사이의 가장자리에 유압에 의해 작동하는 다수개의 레벨링실린더를 설치하고, 이 레벨링실린더에 공급되는 압유의 흐름을 솔레노이드밸브에 의해 제어되게 하는 한편, 상기 본체에 경사각감지수단을 설치하고, 이 경사각감지수단이 장비의 경사각을 감지하여 그에 부합하는 전기적인 신호를 출력하게 하면, 이 신호에 따라 제어기에서 상기 솔레노이드밸브에 전원을 인가하여 해당하는 레벨링실린더에 압유가 공급되게 하므로써 본체의 기울어진 쪽을 들어올려주게 하여 본체의 레벨링을 맞추어주도록 하므로써, 산업장비가 경사진 곳에 위치하여 작업을 하는 경우에 장비의 무게중심이 기울어지게 되어 전도되는 위험을 방지할 수 있게 한 잇점을 얻을 수 있는 것이다.

또한, 본 발명은 운전자가 간단히 시작버튼을 눌러 주기만 하면 본체의 기울어진 경사각을 자동적으로 바로 잡아 줄 수 있기 때문에 운전자가 별도의 신경을 쓰지 않아도 경사진 곳에서 본체를 정확하게 수평상태로 유지시켜 줄 수가 있는 것이다.

한편, 상기한 바의 설명에서 산업장비로 중장비의 예를 들어 설명을 하였지만, 장비의 경사로 인한 문제가 발생될 수 있는 기기에는 모두 적용시킬 수가 있고, 특히 장비의 기본적인 구성이 본체와 받침대로 구성되어 있지 않다고 하더라도, 본체를 받침대에 대해 비록 회동가능하게 연결시키지 않아도 본체와 받침판사이에 레벨링실린더만을 설치하여 사용할 수도 있을 것이다.

Claims (3)

1. 산업장비의 본체(1)가 받침대(4)에 대해 좌우 회동이 가능하도록 회동핀(5)을 통해 연결되고, 상기 받침대(4)와 본체(1) 사이의 양쪽 가장자리에 다수개의 레벨링 실린더(6a,6b)가 설치되어 있으며, 상기 레벨링 실린더(6a,6b)가 본체(1)의 좌우측 앞뒤에 각각 배치되어 받침대(4)에 대해 본체(1)를 사방에서 받치도록 되어 있는 한편, 상기 레벨링 실린더(6a,6b)는 솔레노이드밸브(7)를 통해 장비에 구비된 유압발생장치와 연결되어 있는 한편, 상기 솔레노이드밸브(7)의 솔레노이드(8)에 상기 본체(1)의 기울기를 감지하는 회동각감지기구(9)가 전기신호 제어기(10)를 통해 전기적으로 연결되어 이루어진 산업장비용 자동레벨링장치
2. 제 1 항에 있어서, 상기 회동각감지기구(10)가 본체(1)에 고정된 회전축(11)에 대해 자유롭게 회전할 수 있게 설치되어 있는 하우징(12)과, 이 하우징(12) 내부에 고정설치되어 중력의 영향을 항상 하우징(12)의 하단 중심부에 위치하도록 배치된 중심추(13) 및, 상기 하우징(12)의 외부에 설치되어 하우징(12)의 회동각을 감지하는 회동각도 감지기(14)로 이루어진 것을 특징으로 하는 산업장비용 자동레벨링장치
3. 제 2 항에 있어서, 상기 회동각도 감지기(14)가 하우징(12)과 기계적으로 접촉되어 하우징(12)의 회전각도를 감지할 수 있게 하는 엔코드나 포텐시오미터 또는 하우징(12)의 회전각을 광신호로 감지하는 광센서로 이루어진 것을 특징으로 하는 산업장비용 자동레벨링장치

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