KR100667459B1 - 다단신축식 작업기의 신축암 안전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는 과도하게 신축 암(arm)을 신장시키어 손상을 초래하는 사고를 미연에 방지하며, 작업시의 가장 깊은 위치까지 신축암이 신장하는 과정에 있어서 그 가장 깊은 위치를 오퍼레이터에게 알리어 상황를 파악할 수 있도록 한 것이다.

그러므로 그 해결수단으로 신축구동용 유압실린더에 의하여 신축하는 다단신축 암을 구비한 다단 신축식 작업기에 있어서, 신축 암(11)을 구성하는 원통체의 이동 측에 조건이 다른 적어도 2종류의 피검지체(21, 22)를, 그 위치를 달리하여 배설하여, 정지측에 설치한 센서(23, 24)로 상기 피검지체(21, 22)를 검출하여 발신하는 신호의 조합에 의하여, 신축암(11)의 동작 단계를 오퍼레이터가 식별하도록 구성되어 있다.

베이스머신, 붐, 다단신축식 작업기, 신축암, 신장측 와이어로프, 신축검지수단, 피검지체, 센서, 센서의 부착금구

Description

다단신축식 작업기의 신축암 안전장치{SAFETY EQUIPMENT FOR WORKING VEHICLE}

도 1은 본 실시 예의 다단 신축식 작업기를 부설한 건설기계의 사시도가 도시되어 있다.
도 2는 신축암에 있어서의 신축검지부를 나타내는 도면(a)과 그 도면 중 P부의 상세도(b)이다.
도 3은 통지수단을 조작하는 전기회로도이다.
도 4는 통지모니터의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 다단신축식 작업기에 의한 심굴작업의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 신축암의 신장작동에 있어서의 동작원리를 도식적으로 나타내는 블럭도이다.
도 7은 통지수단조작 전기회로의 작동상태도(1)이다.
도 8은 통지수단조작 전기회로의 작동상태도(2)이다.
도 9는 통지수단조작 전기회로의 작동상태도(3)이다.
도 10은 통지수단조작 전기회로의 작동상태도(4)이다.
도 11은 통지수단조작 전기회로의 작동상태도(5)이다.
도 12는 신축검지수단에 의하여 가장 깊은 위치 검지에 연동하는 신축구동용 유압실린더의 유압조작 회로도이다.
도 13은 신축검지수단에 의하여 가장 깊은 위치 검지에 연동하는 신축구동용 유압실린더의 유압조작 회로도이다.
도 14는 다른 실시예의 제어방식을 나타내는 도면이다.
도 15는 신축검지수단에 있어서의 피검지체의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 16은 구동유압실린더에 설정압력 조정이 가능한 안전밸브를 설치한 실시예도이다.

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도 17은 구동유압실린더에 설정압력 조정이 가능한 안전밸브를 설치한 실시예도이다.

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〔도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〕

1 : 베이스머신(base machine) 2 : 붐(boom) 6 : 운전실

10 : 다단신축식 작업기 11 : 신축암(arm) 12 : 베이스암(base arm)

13 : 톱암(top arm) 14 : 세컨드암(second arm)

16 : 유압실린더 17 : 신장측 와이어로프

20 : 신축검지수단 21, 22, 21A : 피검지체

23, 24, 23a, 24a : 센서 26 : 센서의 부착쇠붙이

28 : 버저해제 스위치 30 : 통지수단 32 : 모니터박스

40 : 유압실린더의 제어부 42 : 조작회로 43 : 발페달(foot pedal)

44 : 유압절환 조작밸브 45, 45' : 전자차단밸브

48 : 댐퍼(damper) 50 : 조작레이버

51, 52 : 릴리프밸브(안전밸브) 55 : 신축아암의 구동유압기구

RL1, RL2, RL3, RL4 : 릴레이(relay)

B1, B2, B3 : 경보버저 L1, L2, L3 : 표시램프

본 발명은, 다단신축(多段伸縮)암을 구비한 건설기계의 작업기(作業機)에 관한 것으로, 상세하게는 다단신축암의 선단부에 부설되는 버킷(bucket)이 작업시에 가장 깊은 위치에 도달한 것을 오퍼레이터(operator)에게 알리어, 작업을 안전하게 하도록 하는 다단신축식 작업기의 신축 암 안전장치에 관한 것이다.
종래, 신축가능한 다단의 작업 암을 구비한 유압셔블(hydraulic shovel)에 있어서는, 그 작업 암을 신축조작하는 데에 유압실린더와 와이어로프의 조합(組合)으로 이루어진 신축수단에 의하여, 다단으로 형성된 신축식의 작업암을 뻗어서 선단부에 부설된 크램셸버킷(clamshell bucket)으로 깊은 위치에서 굴삭토 (堀削土)를 퍼올려 배출하는 작업을 하였다. 이 작업시에, 오퍼레이터가 작업 암 선단부의 크램셸버킷이 접지한 것을 인식하지 못하고, 그 작업암을 더욱 뻗거나, 또는 다른 동작을 행하면, 효율이 나쁜 헛 작업을 행하게 되며, 작업암 또는 그 장착지지부 등에 과부하를 주어 손상을 입히게 된다.

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이러한 불합리한 작업을 방지할 방책으로서, 예를 들어 일본국 공개특허 헤이세이 11-270505호 공보에 알려진 바와 같이, 신축암에 상승검출센서와 하강검출센서, 위치검출용 철부(凸部)로 이루어진 행정(行程)(stroke) 검출기구(檢出機構)를 설치하여, 신축행정의 양단부에 설정한 감속영역(減速領域)에 들어갔을 때에 센서로부터의 검출신호가 출력되도록 하여, 신축구동용 유압실린더를 제어하는 유압제어부에 있어서, 신축암이 하강행정(下降行程)에서 행정단부(行程端部)의 감속영역에 들어가면, 하강검출 센서로부터의 검출신호로 제어부의 변환식 감압밸브를 감압위치로 변환하여, 신축구동용 유압실린더의 신장(伸張)속도를 감속시키어 행정종단부(行程終端部)에서 정지할 때 충격을 완화되도록 한 것이 기재되어 있다.

본 발명의 안전대책을 제안하는 선행기술에서는, 신장종단(伸張終端)에서 신장속도를 감속하여 충격의 완화를 꾀하는 것으로, 충격완화를 꾀하는 점에 효과가 있다. 그러나 오퍼레이터로서는 가장 깊은 위치를 정확하게 파악할 수 없는 문제점이 있다. 따라서, 신축암이 신장종단부에 도달한 것을 확인하지 못한 상태에서, 신장을 정지하게 되어, 눈으로 볼 수 없는 상태에서는 기계의 움직임에 의존하여 작업하는 불안을 떨칠 수 없게 된다.
본 발명은, 상술한 문제점을 해소하기 위하여 이루어진 것으로, 암 신장상태에서 과도한 부하가 걸리는 것으로 인한 손상사고를 미연에 방지하는 동시에, 작업시의 가장 깊은 위치까지 신축 암이 신장하는 과정에서 그 가장 깊은 위치와 신축암의 신장상황을 오퍼레이터에게 알리도록 하여 상황을 파악할 수 있게 하는, 다단신축식 작업기의 신축암 안전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

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상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 제1의 발명에 의한 다단신축식 작업기의 신축암 안전장치는,
신축구동용 유압실린더에 의하여 신축하는 다단 신축 암을 구비한 다단신축식 작업기에 있어서, 신축암을 구성하는 원통체(圓筒體)의 이동측에 조건이 다른 적어도 2종류의 피검지체(被檢知體)를, 그 위치가 다르게 배치하여 정지측에 설치한 센서로 상기 피검지체를 검출(檢出)하여 발신하는 신호의 조합에 의하여, 신축암의 동작 단계를 식별하도록 구성한 것을 특징으로 한다. (청구항1 기재의 발명)
본 발명에 의하면 신축 암을 구성하는 이동측(移動側)의 원통체에 미리 설정된 위치에서 조건이 다른 적어도 2종류의 피검지체를 나란히 배치해 두고, 이들에 대응하여 정지측(靜止側)에 센서를 설치하여, 신축 암의 작동에 의하여 그들 센서가 피검지체를 검지한 검출신호의 조합에 의하여, 그 신축 암이 수축상태에서 가장 깊은 위치의 근방에 도달한 상태, 가장 깊은 위치에 도달상태 및 와이어로프에 이완이 발생하고 있는 상태 등, 각 동작 단계를 제어부에서 식별하여 오퍼레이터가 인식할 수 있게 통지할 수 있다. 이렇게 함으로서, 오퍼레이터는 신축 암의 작동상태, 특히 가장 깊은 위치까지 버킷이 도달하는 것을 그 전 상태에서 인식할 수 있으므로, 조작의 정지준비를 하여, 과도하게 신축 암을 신장시키지 않고 작업을 할 수 있다. 또, 예정된 가장 깊은 위치를 넘어서 신축 암이 신장하는 경우에는 와이어로프에 이완이 발생하고 있는 것을 알 수 있어, 사고가 나기 전에 바로 잡을 수 있다. 따라서, 오퍼레이터에 신축 암의 작동상황을 상시 통지할 수 있게 되어, 주의를 환기시키어 무리한 작업을 하지 않고 사고와 고장을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
또, 제1발명에서는, 상기 피검지체는 신축 암의 원통체의 축방향에 대하여 나란히 배치하고 또한 전후방향으로 어긋나게 배치하여, 신축 암의 정지측에는 상기 각 피검지체에 대응시키어 센서를 부설하는 것이 좋다. (청구항2 기재의 발명) 이렇게 하면 신축 암의 이동에 대응하여 2개의 센서에 의하여 다른 신호를 발신시키어, 제어부에서 그 검지신호를 조합 함으로서, 미리 설정된 동작 단계에서 식별신호를 오퍼레이터가 보고 인식할 수 있는 위치에 통지하여 신속하게 상태판단을 할 수 있는 효과가 있다. 또한, 식별신호는 램프의 점등과 버저의 울림 등에 의하여 인식이 용이한 수단을 강구하는 것이 바람직하다.
상기 센서와 피검지체는 서로의 위치관계에 있어서 어느 한쪽의 위치조절이 가능하게 장착하는 것이 바람직하다. (청구항3 기재의 발명)
이렇게 함으로서, 신축암의 신장조건의 변경에 대처할 수 있게 된다. 따라서, 공사(工事)의 상태에 맞는 최적의 조건설정이 가능하여, 낭비적인 기기(機器)투입을 하지 않고 경제적으로 운용할 수 있는 이점이 있다.

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또, 피검지체는 센서에 의한 감도(感度)가 다른 것을 직렬로 배치해도 된다. 이 경우, 예컨대 피검지체에 단차(段差)를 설정하여, 대향설치(對向設置) 되는 센서에는 감지도(感知度)가 다른 것을 배치하여, 피 검지면과의 거리의 차이로 검지신호를 발신시키는 것으로, 상술한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 제2발명에 의한 다단신축식 작업기의 안전장치는, 신축구동용 유압실린더에 의하여 신축하는 다단신축 암을 구비한 다단신축식 작업기에 있어서,
신축 암에 부설되어 그 이동측에 설치된 피검지체의 이동을 정지측에 설치되는 센서에 의하여 검지하는 검지신호의 조합으로, 그 신축 암의 동작 단계(stage)를 식별할 수 있는 신축검지수단을 구비하고, 이 신축검지수단에 의하여 검지되는 신호를 신축 암의 구동제어부에 피드백(feedback) 시키도록 하여, 설정조건에 일치하면 신축 암의 구동유압기구에서 조작입력부에 제동력이 배력(配力)되도록 구성한 것을 특징으로 한다. (청구항4 기재의 발명)
본원 제2발명에 의하면, 신축 암에 그 신축상태를 검지할 수 있는 피검지체와 대응하는 센서로 이루어진 신축검지수단을 부설하며, 그 검지신호에 의하여 신축암의 동작 단계를 식별할 수 있게 하는 동시에, 그 검지신호를 신축 암의 구동유압기구의 구동제어부에 피드백하여, 예컨대 신축 암이 가장 깊은 위치에 도달하기 전의 단계를 검지하면 구동유압기구의 구동제어부에서, 구동용유압 실린더로의 유압회로를 죄도록 하여, 오퍼레이터에 의한 신축 암의 신장조작을 행하고 있는 조작페달 또는 조작레버에 의한 조작밸브의 움직임에 제동력을 부가시키어 조작력을 바꾸어, 움직임이 무겁게 하는 조치를 취하여, 오퍼레이터에게 신축 암의 신장이 한계 직전인 것을 감지(感知)하여, 경고할 수 있다. 그 결과 동작의 종료를 인식시킬 수 있으므로, 신축 암을 과도하게 신장시키는 것을 방지하여 안전운전이 가능한 효과가 있다.
상기 신축 암의 구동유압기구에서의 신축조작밸브의 변환조작 회로에 상기 구동제어부로부터의 지령신호로 작동하는 차단밸브를 설치하여, 설정된 동작 단계에서 신호입력으로 상기 차단밸브를 작동시키어 구동용유압실린더에 의한 신장동작을 정지되게 구성하는 것이 바람직하다. (청구항5 기재의 발명)
이렇게 하여두면, 설정된 동작 단계가 유압실린더의 행정종단부(stroke end)에 가까운 상태이면, 유압실린더가 급속히 그 행정종단부에 도달하는 것을 방지할 수 있어, 안전성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
또, 제3발명에 의한 다단신축식 작업기의 신축 암 안전장치는, 신축구동용 유압실린더에 의하여 신축하는 다단신축암을 구비한 다단신축식 작업기로서, 신축암의 동작 단계를 식별할 수 있는 신축검지수단과, 그 신축검지수단의 검지신호가 입력되는 신축암의 구동제어부를 설치한 다단신축암을 구비한 다단신축식 작업기에 있어서,
상기 구동제어부로부터의 지령신호에 의하여 설정압력(設定壓力)(set press ure)을 변경할 수 있는 릴리프밸브(relief valve)를 신축 암의 구동유압기구에 구비하며, 상기 구동제어부가 설정동작 단계에서의 상기 신축검지수단으로부터의 신호입력에 의하여 상기 설정압력을 변경시키는 지령신호를 상시 릴리프밸브에 출력하도록 구성된 것을 특징으로 한다. (청구항6 기재의 발명)
이 제3발명에 의하면, 구동용 유압실린더의 로드(rod)측 및 저면(bottom)측의 유압관로(油壓管路) 중에 설정압력이 변경될 수 있는 릴리프밸브를 설치하여, 구동제어부로부터의 지령신호로 그들 릴리프밸브의 설정압력을 변경시키어(내리는 것), 과부하를 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
또, 신축구동용 유압실린더에 의하여 신축하는 다단신축 암을 구비한 다단신축식 작업기로서, 신축 암의 동작 단계를 식별할 수 있는 신축검지수단과, 그 신축검지수단의 검지신호가 입력되는 신축 암의 구동제어부를 설치한 다단신축 암을 구비한 다단신축식 작업기에 있어서,
상기 구동제어부로부터의 출력신호에 의하여 암 동작 단계를 통지하는 통지수단을 구비하는 것을 특징으로 한다. (청구항7 기재의 발명) 이렇게 하면, 신축 암의 동작 단계를 오퍼레이터의 운전장소에 근접하여 설치된 통지수단에 의하여 인식할 수 있어 상황파악이 용이하며, 운전조작에 낭비없이 할 수 있다. 또, 위험을 사전에 알아차릴 수 있어 안전한 운전이 가능하게 된다.

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(실시예)
본 발명에 의한 다단신축식 작업기의 신축암 안전장치의 구체적인 실시 예를, 도면에 따라 설명하면 다음과 같다.
도 1에는 본 실시예인 다단신축식 작업기가 부설된 건설기계의 사시도가 도시되어 있다. 도 2에는 신축 암에 있어서의 신축검지부를 나타내는 도(a)와 그 도면중의 P부의 상세도(b)가, 도 3에는 통지수단을 조작하는 전기회로도가, 각각 도시되어 있다.
본 실시예의 다단신축식 작업기(10)는, 무한궤도 주행식의 베이스머신(base machine)(1)(이 예에서는 유압셔블)의 붐(2) 선단부에 신축하는 암(이하, 신축암 11이라한다)의 베이스 암(12)의 배후부를 핀 연결시켜 장착하고, 그 붐(2)의 상부에 설치된 암실린더(3)의 로드선단부가 상기 베이스암(12)의 상단 배후부에서 연결되어 붐(2)의 선단부에서 기복회동(起伏回動) 할 수 있도록 되어 있다. 또한, 신축암(11)의 하단에는 크램셸버킷(15)이 부설되어 심굴(深堀)작업에 사용된다. 붐(2)은, 붐실린더(4)에 의하여 기복되며, 상부 선회체(5)상에 탑재한 운전실 (6) 내에서 운전 조작한다.
다단신축식 작업기(10)에서의 신축 암(11)은, 주지하는 바와 같이 베이스머신(1)의 붐(2)으로 지지되는 베이스암(12)과, 이 베이스암(12) 내에서 다단으로 조합되어 신축하는 톱암(13), 세컨드암(14) 및 내부에 설치되어 있는 신축구동 기구로 구성되어 있다. 그리고, 신축구동 기구의 신축구동용 유압실린더 및 크램셸버킷(15)을 작동시키는 유압작동기구가 장착되며, 이들 유압기기에는 베이스머신측(1)에서 주지의 수단으로 유압배관되어 있다. 또, 신축암(11)의 각 부위는 주지의 수단으로 슬라이딩이 원활하게 지지되어 있다.
상기 신축구동기구는, 톱암(13)에 후단부가 지지되어 피스톤로드 선단부를 세컨드암(14)으로 지지되어 장착되는 소요 스트로크를 가지는 신축구동용 유압실린더(이하, 간단하게 유압실린더 16이라고 한다)와, 그 유압실린더(16)의 신축동작에 연동(連動)하여 전체를 신축시키는 신장측 와이어로프(17)와 이완측 와이어로프 (17')로 구성되어 있다.
이러한 구성의 신축 암(11)에는, 그 신축 암(11)의 동작 단계를 식별할 수 있는 신축검지수단(20)이 일측면부에 설치되어 있다. 이 신축검지수단(20)은, 신축암(11)의 세컨드 암(14)의 중간부에서 일측면에 축선(軸線)방향의 소요 간격으로 평행하게 배치되는 적절한 폭과 치수로 소요길이를 가지는 2개의 막대형상의 피검지체(21, 22)와, 베이스 암(12)에 소정의 위치에서 상기 세컨드 암(14)에 부설된 2개의 피검지체(21, 22)의 이동축선에 대향 하도록 장착되는 2개의 무접점식센서(無接點式)(이하, 간단하게 센서23, 24라고 한다)로 구성되어 있다. 그리고, 상기 신축검지수단(20)에 의하여 검지된 신축암(11)의 동작 단계를 오퍼레이터에게 통지하여 인식시키도록 운전실(6)에 설치된 통지수단(30)을 구비하고 있다.
상기 2개의 피검지체(21, 22)는, 그 한쪽의 피검지체(21)를, 그 길이를 신축암(11)이 수축위치로부터 최대 행정(stroke)으로 신장될 때에 세컨드암(14)이 이동하는 길이보다 조금 짧은 치수길이로 되어, 가장 수축된 상태에서 가장 신장된 상태까지의 구간의 내측에 위치되게 설치되어 있다. 또, 다른 쪽의 피검지체(22)는 상기 피검지체(21)보다도 그 치수길이가 짧게 되어, 도 2에 도시된 바와 같이, 일단부가 병렬하는 한쪽의 피검지체(21)와 적절한 구간을 평행이 되도록 하여 타단부를 그 한쪽의 피검지체(21)의 단부에서 후단부측(사용시의 위쪽)으로 적당량 신장 되도록 설치되어 있다.
또, 상기 피검지체(21, 22)의 움직임을 검지하는 센서(23, 24)는 상기 피검지체(21, 22)의 상면(上面)과 접촉함이 없이 근접하도록 하여, 베이스암(12)의 적소에 설치된 장착구멍(25)에 선단부를 끼워 넣어 부착금구(付着金具)(26)로 부착되어 있다. 상술한 피검지체(21, 22)와 이들에 대응하는 센서(23, 24)는, 필요에 따라서 어느 한쪽의 설치위치를, 위치조정 할 수 있도록 설치할 수가 있다. 이렇게 하면, 예컨대 신축암(11)의 작동 행정(스트로크)이 크게 변경될 경우, 그 피검지체의 위치를 조정하여 센서측에 대응시킬 수 있다. 또, 반대로 피검지체(21, 22)를 고정적으로 설치할 경우, 센서(23, 24)의 위치를 이동할 수 있도록 하여 위치를 조절할 수 있다.
상기 통지수단(30)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 베이스머신(1)의 운전실(6) 내에 설치되는 통지부에, 상기 신축암(11)측에 설치되는 신축검지수단(20)의 2개의 센서(23, 24)를 전기적(電氣的)으로 연결되어 있다. 센서(23, 24)는, 릴레이 (relay) RL1∼릴레이 RL4를 통하여 경보버저 B1, B2, B3 및 표시램프L1, L2, L3와 접속되어, 신축암(11)의 동작 단계에 따라 표시램프가 점등함과 동시에, 경보버저가 울리도록 하여 오퍼레이터에 통지되도록 구성되어있다. 또한, 도면 중 부호 27은, 와이어로프 이상(異常)센서이며, 28은 버저음을 정지시키는 버저해제 스위치, 29는 전원이다.
상기 통지수단(30)에 있어서의 표시램프 L1, L2, L3 및 경보버저 B1, B2, B3 는, 예컨대 도 4에 통지모니터의 하나의 예를 도시한 바와 같이, 표시램프 L1, L2, L3와 경보버저 B1, B2, B3를 통합하여 운전실(6)의 적소에 설치되는 모니터박스(32)에 통합되어 운전실내(6)의 프런트(front)부에서 오퍼레이터가 인식하기 쉬운 위치에 배치되어 있다. 그리고, 이들 표시램프 L1, L2, L3는, 예컨대 가장 깊은 곳의 근접위치에 도달한 것을 알리는 최심예고(最深豫告)를 나타내는 표시램프 L1에 황색을, 가장 깊은 위치에 도달한 것을 알리는 최심경고(最深警告)를 나타내는 램프 L2에 적색을, 또 와이어로프의 이상을 나타내는 램프 L3에도 적색으로 하여, 식별이 용이하게 되어 있다. 또, 경보버저 B1, B2, B3는, 각각의 상황에 따라 버저음이 다르게 되어, 판별할 수 있게 있다.
다음으로, 본 실시 예에서는, 도 5에 다단신축식 작업기에 의한 심굴작업의 한 예를 도시한 바와 같이, 다단신축식 작업기(10)에서 신축암(11)에 상술한 안전장치를 부설한 경우에 대해서, 상술한 바와 같이 구성되는 안전장치의 작용에 대하여 설명한다.
우선, 신축암(11)이 오퍼레이터의 지시조작에 의하여, 유압실린더(16)를 신장방향으로 작동시키면, 주지의 동작에 의하여 유압실린더(16)가 장치된 톱암 (13)이 세컨드암(14) 내를 전진한다. 이에 따라 베이스암(12)에 일단부가 지지된 신장측 와이어로프(17)에 작용하는 장력으로, 그 도중(途中)을 세컨드암(second arm)(14)의 후단부에 부설되는 시브(sheave)(18)를 통하여 세컨드암(14)을 추진시키어 신축암(11)이 신장된다.
이렇게 하여 신축암(11)이 신장되면, 세컨드암(14)의 일측면에 부설되는 피검지체(21, 22)가 이동하여, 상시 정지상태로 유지되고 있는 베이스암 상에 배치된 센서(23, 24)에 의하여 피검지체(21, 22)가 검지되며, 그 검지신호가 통지수단(30)을 조작하는 전기회로에 의하여 운전실(6)에 설치되는 통지수단(모니터박스 32)에 전달되고, 동작 단계마다 통지되어, 오퍼레이터에 그 동작의 상황을 통지하여 신장조작을 제어한다.
여기에 있어서, 도 6에 신축암의 신장작동에 있어서의 동작원리를 도식적 (圖式的)으로 나타내는 블럭도에 의하여 본 실시예의 동작을 보다 구체적으로 설명한다.
신축암(11)이 유압실린더(16)에 의하여 신장(伸長)동작을 개시(開始)하기 전의 상태(제1단계)에서는 그 신축암(11)이 최단(最短)의 상태로, 베이스암(12) 상에 장착되는 센서(23, 24)가 세컨드암(14) 상에 부설된 피검지체(21, 22)에서 떨어진 상태에 있으므로, 검지신호는 발신되지 않는다. 이 상태가 도 6(a)에 도시되어 있다. 또한, 이 도 6에서의 센서가 흰 동그라미인 상태는 비작동을 나타내고, 흑색 동그라미의 상태는 작동을 나타내고 있다. 또, 이 상태(제1단계)에서는, 도 7에 통지수단조작 전기회로의 작동상태도(1)로 표시된 바와 같이, 센서(23, 24)는 작동되지 않고, 릴레이 RL1∼RL4는 모두 오프(off) 상태로, 통지수단(30)은 작동하지 않는다.
이윽고, 유압실린더(16)를 구동시키어 신축암(11)이 신장동작으로 이행하면, 톱암(13)의 전진에 따라서 세컨드암(14)이 전진동작한다. 그러면, 한쪽의 피검지체(21)가 센서(23)에 의하여 검지된다. 이 상태가 도 6(b)에 도시되어 있다. 그리고, 이 상태는, 거의 신축암(11)이 가장 깊은 위치 근방에 이르기 전까지 계속된다. 이 동작 단계에서는 도 8에 통지수단조작 전기회로의 작동상태도(2)로 표시된 바와 같이, 센서(23)의 검지신호에 의하여 릴레이RL1이 작동하여, 통지수단 (30)에서 경보버저 B1이 울림과 동시에 표시램프L1이 점등된다. 따라서, 오퍼레이터는 모니터박스(32)를 보고 신축암(11)이 가장 깊은 위치근방까지 도달한 것을 알 수 있으므로, 유압실린더(16)의 신장조작을 정지하는 태세로 이행한다.
또한, 신축암(11)이 전진을 계속하면, 동작 단계가 다음 단계로 이행한다. 즉, 신축암(11)이 가장 깊은위치에 도달하면, 한쪽의 센서(23)와 함께 다른쪽의 센서(24)가 다른 피검지체(22)의 이동을 검지(도 6c로 나타내는 상태)하여, 양 센서(23, 24)가 검지신호를 발신한다. 이 동작 단계에서는, 도 9에 통지수단조작 전기회로의 작동상태도(3)로 나타낸 바와 같이, 센서(23, 24)의 검지신호로 릴레이 RL1, RL2, RL3가 작동하여 검지수단(30)에서 경보버저 B2가 울리고, 동시에 표시램프 L2를 점등한다. 이 시점에서는, 표시램프 L2가 적색으로 표시되고, 경보버저 B2를 예컨대 "삐삐삐" 소리를 내며 세차게 울리게 해 놓으면, 오퍼레이터는 주의가 환기되어 신속히 유압실린더의 신장조작을 정지시키므로서, 신축암(11)이 그 이상 신장하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 과도하게 신장하므로서, 신축암(11)을 파손하는 것은 물론 다른 부분에 변칙적인 외력이 작용하여 손상되는 등의 사고를 미연에 방지하여 안전을 확보할 수 있는 효과가 있다.
다음으로, 동작 단계가 도 6(d)에 도시된 바와 같이, 신축암(11)이 신장할 때 가장 깊은 위치를 통과해서 더 전진하는 경우, 한쪽 피검지체(21)의 이동에 의하여, 대응하는 센서(23)가 비검지(非檢知)상태가 되어, 다른쪽 센서(24)만이 피검지체(22)를 검지하는 상태가 되면, 도 10에 통지수단조작 전기회로의 작동상태도 (4)에서 도시된 바와 같이, 릴레이 RL1, RL2, 및 RL3가 작동을 정지하여, 릴레이 RL4만이 작동상태가 되어 경보버저 B3가 울리며, 동시에 표시램프 L3가 점등하여 와이어로프(17)에 이완이 발생하고 있는 것을 오퍼레이터에게 통지하여, 주의를 환기시킬 수 있다. 또한, 이 경우, 경보버저 B3의 버저음을 예컨대 "삐이" 하는 세찬 연속음을 내게 하고, 또 표시램프 L3를 적색으로 점등되게 하면, 오퍼레이터는, 긴급한 상황임을 식별할 수 있어, 신속하게 동작을 정지시키는 경고로써 효과가 있다.
이와 같이 와이어로프에 이완이 발생하고 있으면, 신축암(11)이 가장 깊은위치를 지나 과잉작동을 하여, 사고의 발생으로 이어질 우려가 있으므로, 오퍼레이터는 신속히 신축암(11)의 신장동작을 정지시키고, 굴삭토의 반출(搬出)작업을 중단하여 신장측의 와이어로프(17)를 수축방향으로 돌리는 작업을 하면, 그 와이어로프의 이완을 수정하여 정상상태로 되돌릴 수 있어, 이후의 작업을 안전하게 실시할 수 있게 된다.
도 11에, 통지수단조작 전기회로의 작동상태도(5)에 의하여, 그 전기회로에 단선(斷線)사고가 발생한 경우의 일 예가 나타나 있다. 이 도면에서는 센서(23)의 접속회로에 단선이 발생하였을 때의 상태를 표시되어 있다. 이러한 단선사고가 발생한 경우에는, 상기 각 동작 단계에 관계없이 통지수단(30)을 작동시키어, 오퍼레이터에게 사고를 통지하게 되어 있다. 상기 센서(23)와 통지수단을 연결하는 회로 가운데 단선이 발생한 경우에는, 상기 동작 단계에 관계없이 릴레이 RL1이 작동하여 경보버저 B1 및 표시램프 L1을 각각 작동시킨다. 또, 센서(24) 또는 센서(27)와 통지수단(30)을 연결하는 회로가 단선된 경우에도 각각에 대응하는 릴레이가 작동하여 경보버저의 울림 및 표시램프가 점등되어, 그들이 대응하는 동작 단계에 관계없이 통지수단(30)에서 통지되는 것으로, 회로 중의 단선사고가 발생하고 있는 것을 오퍼레이터에게 환기시키어 대응하고 복원하도록 촉구하게 되어 있다.
다음으로, 상기 실시예에 부가하여 더욱 효과적인 제어를 할 수 있는 실시예에 관하여 설명한다. 이 실시예는, 상기 신축(伸縮)검지수단(20)에 의하여 신축암 (11)의 동작 단계를 검지하여 통지수단(30)에 신축암의 작동상태를 통지하게 함과 동시에, 오퍼레이터에 의한 유압실린더의 조작을 직접적으로 제어하여, 보다 확실하게 신축암의 가장 깊은 위치로 신장동작을 인식시키는 수단이다.
도 12에 신축검지수단에 의한 가장 깊은 위치 검지에 연동(連動)하는 신축구동용 유압실린더의 유압조작 회로도가 도시되어 있다.
이 실시 예에서는, 상술한 신축암의 신축검지수단(20)에 있어서의 센서(23, 24)에 의하여 상술한 바와 같이 신축암(11)이 가장 깊은 위치에 도달한 검지신호가 발신되는 상태가 되면, 릴레이 RL1, RL2, 및 RL3의 작동에 의하여 통지수단 (30)에 상술한 바와 같이 가장 깊은 위치에 도달한 경보버저 B2의 울림과 표시램프 L2의 점등과 연동하여, 센서(23, 24)에 의한 검지신호가 유압실린더의 제어부(40)에 전달하게 되어 있다. 한편, 유압실린더(16)를 작동 조작하는 유압기구의 조작회로(42)에는, 발(foot) 조작페달(43)과 유압실린더(16)로 유압변환 조작밸브(44)를 연결하는 제어회로의 신장조작측(a)에 전자차단밸브(45)가 설치되어 그 전자차단밸브(45)를 상기 유압실린더의 제어부 (40)로부터 지령신호에 의하여, 신축암(11)이 가장 깊은 위치에 도달하면 차단동작 하도록 연관되어 있다.
따라서, 신축암의 신축검지수단(20)은, 신축암(11)이 가장 깊은 위치에 도달하면, 통지수단(30)에 그 취지를 통지함과 동시에, 유압실린더(16)의 제어회로 중의 신장조작측의 파일럿(pilot) 회로(a)에 설치된 전자차단밸브(45)에 제어신호를 보내어, 전자차단밸브(45)를 차단동작시키어 유압실린더(16)의 신장동작을 정지시킨다. 이렇게 함으로서, 오퍼레이터가 밞고 있는 조작페달(43)의 신장동작 방향으로 밞음 동작이 상기 신장조작측(a)의 차단에 의하여 파일럿 회로(a)에서 유압유(油壓油)의 유동이 정지하여 밞음 동작이 되지않아, 오퍼레이터가 체감(體感)적으로 신축암(11)의 신장조작을 정지할 수 있다. 또한, 도면중 부호(b)는 수축조작측의 파일럿 회로, 46은 유압펌프, 47a, 47b는 조작페달(43)에 의하여 조작되는 파일럿 조작밸브이다.
도 13에 신축검지수단에 의한 가장 깊은 위치 검지에 연동된 신축구동용 유압실린더의 유압조작 회로도의 다른 예가 도시되어 있다.
이 도면에 도시되어 있는 다른 실시 예는, 상기 실시 예와 기본적으로 같으나, 제어부(40)에서 발신하는 제어신호에 의하여 작동의 전자차단밸브(45')와 댐퍼 (damper)(48)를 발페달(foot pedal)(43)의 신장조작측에 직접 장착되어서 있는 페달조작의 조작력이 변경되도록 구성되어 있다. 따라서, 상기 실시예와 동일 또는 같은 것에 대하여, 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.
이 실시예에서는, 신축검지수단(20)에 의한 신축암(11)의 가장 깊은 위치 검지신호가 발하여지면, 그 취지가 통지수단(30)에 전달되어 통지되며, 동시에 유압실린더의 제어부(40)에 센서(23, 24)로부터 신호가 전달되며, 그 제어부(40)로부터 전자차단밸브(45')에 제어신호가 주어진다. 그러면, 그 전자차단밸브(45')가 작동하여 차단 동작하므로서, 발페달(43)의 신장조작측에 설치되어 있는 댐퍼(48)의 받는측(48a)으로 파일럿 회로에 압유(壓油)가 보내져, 오퍼레이터가 조작페달(43)을 신장조작측으로 밞으려 해도, 그 조작력이 그때보다 증가되어 밞음 (stamping)동작이 현저하게 무거워진다. 그 결과 오퍼레이터는 조작이 곤란해 진 것을 체감하여 그 이상 신장조작측에 대한 밞음조작을 중지한다. 바꾸어 말하면, 신축암(11)이 가장 깊은위치에 도달한 것을 체감하여 신장조작을 정지시키어, 과도한 동작을 하지 않고, 안전한 상태로 종료할 수 있다. 따라서, 유압절환 조작밸브(44)는 중립상태로 돌아가고, 유압실린더(16)의 신장측에의 급유 (給油)는 정지한다.
이와 같이, 신축 검지수단(20)에 의한 신축암(11)의 가장 깊은 위치 검지와 연동하여 유압실린더로의 유압공급 조작부(발페달43)로의 조작력부가에 제동력을 배력(配力)하는 수단을 부설함으로서, 단순히 오퍼레이터에게 동작 단계의 변화를 통지하여 조작변환의 환기를 행할 뿐만 아니라, 직접 체감하여, 보다 확실하게 신축암의 신장동작을 가장 깊은 위치에서 정지시키어 과도한 동작이 일어나지 않게 되어, 쓸데없는 동작과 그에 따른 예측할 수 없는 사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한 상기 설명에는 발 페달에 의하여 유압실린더를 조작하는 것에 관하여 기재하였으나, 발 페달 대신에 조작레버로 하여 조작하는 경우도, 같은 기구를 부가하여 같은 효과를 얻을 수 있다.
도 14에 다른 실시 예의 제어방식을 나타내는 도면이 도시되어 있다. 이 실시예는, 기본적으로 상기 실시 예의 구성과 동일하나 일부를 다르게 한 것이며, 따라서 상기 실시 예와 동일 또는 같은 부분에 대하여, 상기 실시 예와 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
이 실시예에서는, 신축암의 신축검지수단(20)은 상기 실시예와 같고, 신장측의 2개의 피검지체(21, 22)와 수축측의 피검지체에 의하여, 신축암에서의 세컨드암의 변위를 센서(23, 24)에 의하여 검출시키어 검지신호를 유압실린더의 제어회로(40A)의 제어부에 보내어, 신축암(11)의 신축끝 근방을 검지하면, 유압실린더(16)로 유압변환 조작밸브(44)를 조작하는 파일럿 회로에 있어서의 신장조작측(a) 중에 설치된 전자변환밸브(45a)를 작동시키어, 조작레버(50)의 신장측 파일럿 조작밸브(47a)에 의한 조작을 정지시킨다. 이렇게 하면, 조작레버(50)에 있어서의 레버 조작이 무거워져 오퍼레이터에게 신장동작의 정지를 체감적으로 촉구할 수 있다.
또, 신축암(11)을 수축조작하는 과정에서, 세컨드암(14)의 기는 측 종단부(終端部)에 설치된 피검지체(21A)를 센서(24 또는 23)가 검지하면, 제어회로(40A)의 제어부에 검지신호를 보내어, 신축암(11)이 수축단부에 가까워진 상태에서, 유압실린더(16)로의 유압변환 조작밸브(44)를 조작하는 파일럿 회로의 있어서의 수축조작측(b) 중에 설치된 전자변환밸브(45b)를 작동시키어, 조작레버 (50)의 수축측 파일럿 조작밸브(47b)에 의한 조작을 정지시킨다. 이렇게 하면, 조작레버(50)의 레버조작이 무거워 지게 되어, 오퍼레이터에게 수축동작의 정지를 체감적으로 촉구하게 된다.
이렇게 함으로서, 신축암(11)의 신축 양 단부에서 상태검지를 하여, 어느 경우에도 과도하게 유압실린더를 작동시키지 않고, 안전하게 목적하는 작업을 수행할 수 있게 된다.
다음으로, 도 15에 신축검지 수단에서의 피검지체의 다른 실시 예를 나타내는 도면이 도시되어 있다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 피검지체로서 하나의 막대형 부재를 사용하여, 다른 종류의 검지신호를 발신케하여 상태를 통지할 수 있다. 이 실시예의 피검지체(21A)는, 2단(段)으로 형성되어, 대향하는 정지측(베이스암12)에 설치된 센서에는, 감도가 다른 2종류의 근접센서를 세컨드암(14)의 이동축선에 대하여 직렬로 배치한 것이다. 그리고, 소요의 먼 위치까지의 범위를 검지할 수 있는 센서(23a)와 극히 가까운 위치만 검지 할수 있는 센서(24a)를 사용하여, 피검지체(21A)의 낮은 위치(21a)의 부분에서는 센서(23a)가 검지하고, 피검지체(21A)의 높은 위치 부분에서는 센서(23a, 24a)로 검지되게 하여, 상술한 동작 단계 제1에서 제3(가장 깊은 위치)까지 검지할 수 있도록 구성되어 있다. 이러한 방식으로도, 상술한 효과를 얻을 수 있다.
또, 도 16에 구동 유압실린더에 설정압력의 조정이 가능한 안전밸브를 설치한 실시예 도면이 도시되어 있다. 이 실시예에서는, 도면에 도시된 바와 같이, 신축암의 동작 단계 식별에 의한 신축검지수단(20)(도2참조)의 검지신호를 받는 제어부(40)가, 설정조건에 일치하면, 그 지령신호에 의하여 신축암의 구동 유압기구(55)에 있어서의 암구동용 유압실린더(16)의 저면측 및 로드측에 각각 접속되는 안전밸브(릴리프밸브)(51, 52)의 설정압력을 변경하는 것으로, 신축암과 그 구동기구에 대한 손상을 피할 수 있게 된다.

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이 예에서는, 예컨대 신축검지수단(20)이 신축암(11) 선단에 설치되는 크램셸버킷(15)의 가장 깊은 위치(도 5참조)로의 접근 또는 도달을 검지하면, 상기 암 구동용 유압실린더(16)의 저면측 및 로드측에 접속되는 릴리프밸브(51, 52)의 설정압력(設定壓力)을 소정의 압력으로 내린다. 이 상태에서 신축암에 인장(引張)방향과 압축방향으로 과도한 부하가 걸리면, 상기 릴프밸브(51, 52)에 의하여 압력이 릴리프되어, 신축암과 그 구동기구 대한 손상을 피할 수 있다. 상기 설정압력을 변경하는 릴리프밸브(51, 52)는, 도 17에서 도시된 바와 같이, 신축암의 구동 유압기구(55)에 있어서의 유압펌프인 릴리프밸브를 이용하여도 좋다. 또는 다단신축식 작업기가 차량의 상부 선회체 상에 설치되어 있는 경우는, 유압식선회 모우터의 브레이크밸브에 그 기능을 부가하여도 동일한 기능을 얻을 수 있는 것은 말할 것도 없다.

본 발명은 상술한 바와 같이 다단신축식 작업기의 신축암 안전장치에 있어서, 이동측과 정지측에 설치된 센서에 의하여 검출된 신호의 조합에 의하여 신축암의 수축상태와 신장상태의 안전한 한계를 벗어나지 않토록 오페레이터에게 통지하여 무리한 신축암의 조작을 억제하고 이로 인한 사고와 기계의 고장을 방지할 수 있다.
또 센서의 설치위치의 가변에 의하여 작업조건이 다른 곳에서도 다단신축식 작업기를 적합한 조건으로 조작하여 안전하게 작업할 수 있고 작업의 허실을 방지하고 능률적으로 작업할 수 있다.
또 센서에 의해 감지된 신호를 청각적으로 경보할 뿐만 아니라 경보신호 동시에 신축암의 조작페달의 부하를 무겁게 하여 작업기의 동작한계를 체험할 수 있게 하였기 때문에 암을 과도하게 신장하는 일이 없이 안전한 운전이 가능하다.
또 구동용 유압실린더의 로드측 및 저면측의 유압관로의 설정압력을 변경할 수 있는 릴리프밸브에 의하여 유압을 강하시켜어 과부하를 방지할 수 있다.

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또 암동작 단계별로 통지되는 신호에 의하여 오퍼레이터가 동작상황을 용이하게 파악할 수 있어 종래의 것에 비하여 보다 능률적이고 안전하게 운전조작을 쉽게 할수가 있고,또 위험을 사전에 알수 있어 효율적으로 안전한 운전작업을 할 수 있는 여러 가지 효과가 있다.

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Claims (7)

1. 신축구동용 유압실린더에 의하여 신축하는 다단신축 암을 구비한 다단신축식 작업기에 있어서, 신축암을 구성하는 원통체(圓筒體)의 이동측에 조건이 다른 2종류의 피검지체(被檢知體)를, 그 위치를 달리하여 배치하여 정지(靜止)측에 설치한 센서로 상기 피검지체를 검출하여 발신하는 신호의 조합에 의하여, 신축암의 동작 단계(stage)를 식별하도록 구성한 것을 특징으로 하는 다단신축식 작업기의 신축암 안전장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 피검지체는 신축암의 원통체의 축방향에 대하여 나란히 배치하되 전후방향으로 어긋나게 배치하여, 신축암의 정지측에는 상기 각 피검지체에 대응시키어 센서가 부설되는 다단신축식 작업기의 신축암 안전장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 센서와 피검지체는, 상대(相對)위치 관계에서 어느 한쪽을 위치조절이 가능하게 장착되는 다단신축식 작업기의 신축암 안전장치.
4. 신축구동용 유압실린더에 의하여 신축하는 다단신축 암을 구비한 다단신축식 작업기에 있어서,

   신축암에 부설되어 그 이동측에 설치된 피검지체의 이동을 정지측에 설치된 센서에 의하여 검지하는 검지신호의 조합으로, 그 신축암의 동작 단계를 식별할 수 있는 신축검지수단을 구비하고, 이 신축검지수단에 의하여 검지되는 신호를 신축암의 구동제어부에 피드백(feedback) 시키도록 하여, 설정조건에 일치하면 신축암의 구동유압기구에서, 조작입력부에 제동력이 배력(配力)되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 다단신축식 작업기의 신축암 안전장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 신축암의 구동유압기구에서 신축조작밸브 (valve)의 변환조작 회로에 상기 구동제어부로부터의 지령(指令)신호로 작동하는 차단밸브을 설치하여, 설정동작 단계에서의 신호입력으로 상기 차단밸브를 작동시키어 신축구동용 유압실린더에 의한 신축동작을 정지시키도록 구성한 다단신축식 작업기의 신축암 안전장치.
6. 신축구동용 유압실린더에 의해 신축하는 다단신축암을 구비한 다단신축식 작업기로서, 신축암의 동작 단계를 식별할 수 있는 신축검지수단과, 그 신축검지수단의 검지신호가 입력되는 신축암의 구동제어부를 설치한 다단신축암을 구비한 다단신축식 작업기에 있어서,

   상기 구동제어부로부터의 지령신호에 의하여 설정압력(set pressure)을 변경할 수 있는 릴리프밸브를 심축암의 구동유압기구에 구비하고, 상기 구동제어부가 설정동작 단계에서의 상기 신축검지수단으로부터의 신호입력에 의하여 상기 설정압력을 변경시키는 지령신호를 상기 릴리프밸브에 출력하도록 구성한 것을 특징으로 하는 다단신축식 작업기의 신축암 안전장치.
7. 제1항, 4항, 5항 또는 6항의 어느 한 항에 있어서,

   신축구동용 유압실린더에 의하여 신축하는 다단신축암을 구비하는 다단신축식작업기로서, 신축암의 동작 단계를 식별할 수 있는 신축검지수단과, 그 신축검지수단의 검지신호가 입력되는 신축암의 구동제어부를 설치한 다단신축암을 구비하는 다단신축식 작업기에 있어서,

   상기 구동제어부로부터의 출력신호에 의하여, 암동작 단계를 통지하는 통지수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 다단신축식 작업기의 신축암 안전장치.

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