KR100858632B1 - 굴삭기의 부움에 설치된 작업기의 각도 검출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 굴삭기의 부움 선단에 수평방향으로 회전할 수 있게 설치된 작업기의 상하 기울기와 수평 방향의 회동각을 제어 및 측정할 수 있게 한 장치에 관한 것으로, 굴삭기의 부움 선단에 설치되는 작업기가 회전기구와 구동기구를 통하여 설치되어 수평방향으로 회동할 수 있으면서 지하에 천공작업을 할 수 있게 설치되고, 상기 회전기구에 작업기의 상하 기울기를 검출하는 디지털 수평계와 작업기의 좌우 회전각도를 검출하여 디지털 신호를 발생하는 회전 각도 측정 수단이 각각 장착되어 있으며, 상기 디지털 수평계와 회전 각도 측정 수단에서 검출된 작업기의 상하 기울기와 좌우 회전각의 값을 나타내는 디스플레이 수단이 작업기의 일측 및 운전석에 각각 설치된 구조로 되어 있다. 이러한 본 발명의 장치는 굴삭기의 부움 선단에 설치된 작업기의 기울기 및 회전각을 실시간으로 검출하여 굴삭기를 조작하는 작업자가 현장을 감독하는 감독자가 작업 상태를 눈으로 확인하면서 정확한 작업을 수행하게 할 수가 있어, 지하에서 정확한 위치와 각도로 천공작업을 할 수 있게 한다.

디지털 수평계, 회전 각도 측정 수단, 건설용 중장비

Description

굴삭기의 부움에 설치된 작업기의 각도 검출장치{AN APPARATUS FOR DETECTING ANGLE OF THE ACTUATOR ATTACHTED ON THE BOOM OF EXCAVATOR}

본 발명은 굴삭기의 부움 선단에 설치된 작업기의 각도 제어장치에 관한 것으로, 특히 굴삭기의 부움 선단에 설치된 작업기의 수평 기울기와 좌우 회전 각도를 실시간으로 검사하면서 작업할 수 있게 한 장치에 관한 것이다.

일반적으로 굴삭기는 부움의 선단에 버켓을 설치하여 굴삭 작업을 하는 기기이지만, 유압을 사용하여 큰 힘을 발휘할 수 있는 기기의 특성을 이용하여 부움의 선단에 여러 가지 형태의 작업기를 설치하여 다양한 작업을 하고 있다.

예컨대, 부움의 선단에 유압모터에 의해 가동하는 구동장치를 설치하고, 상기 구동장치의 선단에 스크류를 장착하여, 지하에 수평방향으로 구멍을 뚫어 상하수 배관을 설치하는 작업을 하고 있다.

이러한 장치를 사용하면 지표면에서 지하로 파고 내려가는 굴삭 작업을 하지 않으면서도 지하에 소정 길이의 배관용 구멍을 뚫을 수 있기 때문에 여러 가지 편 리함을 얻을 수 있다.

그런데, 이러한 작업을 할 때 굴삭기의 부움을 적절한 각도로 조절하면서 스크류가 항상 일정한 각도를 유지하게 하여야 하는데, 부움의 선단에 매달린 스크류가 지하를 뚫고 들어간 상태이기 때문에, 굴삭기를 조작하는 작업자가 스크류의 현재 상태 및 그 각도가 어떻게 되어 있는지를 육안으로 확인할 수가 없다는 문제점이 있다.

따라서, 이러한 배관 매설용 지하 천공 작업을 하는 경우에는 굴삭기의 작업자가 경험과 감각에 의하여 작업을 하게 된다.

한편, 하수관로를 매설한 후에 배수가 원활하게 이루어지게 하기 위해서는 하수관로의 구배가 최소한 5도 이상이 되어야 하는데, 작업자가 조금만 실수하여도 하수관로 설치용 구멍의 각도를 잘못 뚫게 된다는 문제점이 있다.

특히, 하수관로의 길이가 긴 경우에 스크류를 이용한 한 번의 천공 작업만으로 구멍을 다 뚫을 수 없어, 양쪽에서 구멍을 맞뚫어야 하는 경우에는 그 각도를 정확하게 맞추기가 몹시 어렵다는 문제점이 있었다.

또한, 이렇게 천공 작업이 잘못되면 하수관로를 설치한 후에 배수 작동이 제대로 되지 않기 때문에, 보수 작업을 해야 하는데 그 작업 과정이 번거롭고 아주 힘들다는 애로 사항이 있다.

이러한 문제점을 모두 상기한 바와 같이 굴삭기의 부움 선단에 부착된 작업기가 지하를 파고들어가는 작업을 하는 경우에 현재 작업기의 자세와 각도 등을 정확하게 파악할 수가 없기 때문에 발생하는 것이다.

한편, 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하는 방안으로서 굴삭기의 부움 선단에 설치된 스크류의 각도를 휴대용 수평계 등으로 측정한 후에 작업을 시작하지만, 작업을 하는 도중에 작업 저항 등과 같은 여러가지 요인에 의하여 작업 각도가 변하게 될 수가 있어 정확한 방향으로 작업을 지속할 수 없게 되고, 작업을 하는 도중에 다시 각도를 측정할 수는 있지만, 측정 이후의 각도 변화는 제어할 수가 없기 때문에 근본적인 문제를 해결할 수가 없었다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 굴삭기의 부움 선단에 스큐류를 장착하여 지하 천공 작업을 하는 경우에, 스크류가 지하에 파묻힌 상태에서 작업을 하면서 실시간으로 그 자세와 각도를 정확하게 파악할 수 있게 하여, 원하는 바의 위치로 정확하게 작업할 수 있게 하는 굴삭기의 부움에 설치된 작업기의 각도 검출장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는 굴삭기의 부움 선단에 설치되는 작업기가 회전기구와 구동기구를 통하여 설치되어, 수평방향으로 회동할 수 있으면서 지하에 천공작업을 할 수 있게 설치되고, 상기 회전기구에 작업기의 상하 기울기를 검출하는 디지털 수평계와 작업기의 좌우 회전각도를 검출하여 디지 털 신호를 발생하는 회전 각도 측정 수단이 각각 장착되어 있고, 상기 디지털 수평계와 회전 각도 측정 수단에서 검출된 작업기의 상하 기울기와 좌우 회전각의 값을 나타내는 디스플레이 수단이 작업기의 일측 및 운전석에 각각 설치된 구조로 되어 있다.

한편, 상기 회전 각도 측정 수단은 회전기구의 상단 가장자리에 원주 방향을 따라 배치되어 각도를 나타내는 각도 표기 및, 상기 각도 표기를 판독하여 회전각을 검출하게 하는 회전각 검출수단으로 이루어진다.

그리고, 상기 디스플레이는 디지털 수평계와 회전 각도 측정 수단에서 전달되는 신호가 제어기에서 처리되어 한눈에 판독할 수 있게 하는 숫자로 나타내어지게 한다.

한편, 본 발명에 따른 장치는 간단하게 굴삭기의 부움과 스크류 작업기를 연결하는 회전기구에 삽입하여 장착할 수 있기 때문에, 필요한 경우에 기존의 작업기에도 간단하게 설치하여 사용할 수가 있다.

따라서, 본 발명에 따른 굴삭기 부착형 수평 및 회전 각도 제어 장치는 중장비를 운용하는 운전자가 별도의 측정 수단을 이용하여 작업기의 기울기와 회전 각도를 측정하는 등의 동작을 취하지 않고서도 작업을 하는 도중에 실시간으로 첵크하면서 간단하게 작업기의 기울기와 회전 각도를 판단하게 정확하게 작업을 할 수있게 한다.

이러한 본 발명의 장치는 굴삭기의 부움 선단에 설치된 작업기의 기울기 및 회전각을 실시간으로 검출하여 굴삭기를 조작하는 작업자가 현장을 감독하는 감독자가 작업 상태를 눈으로 확인하면서 정확한 작업을 수행하게 할 수가 있다.

그리고, 본 발명에 따른 굴삭기 부착형 수평 및 회전 각도 제어 장치는 중장비를 운용하는 운전자가 별도의 측정 수단을 이용하여 작업기의 기울기와 회전 각도를 측정하는 등의 동작을 취하지 않고서도 간단하게 작업기의 기울기와 회전각도를 인지할 수 있다.

이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 첨부하여 자세히 설명한다.

도면 1은 본 발명에 따른 굴삭기의 부움에 설치된 작업기의 각도 검출 장치의 개략도이고, 도면 2는 본 발명에 따른 굴삭기의 부움에 설치된 작업기의 각도 검출 장치의 단면도, 도면 3은 본 발명에 따른 굴삭기의 부움에 설치된 작업기의 각도 검출 장치의 기계식 가속도 센서의 작동 원리를 도시한 개념도이다.

이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 장치는 굴삭기의 부움(1) 선단에 작업기(2)가 회전기구(3)와 구동기구(4)에 의해 연결되어, 상기 작업기(2)를 좌우로 회동할 수 있게 하면서, 작업기(2)를 가동시킬 수 있게 되어 있다.

본 발명에서 상기 작업기(2)를 스크류로 도시하여 나타내었지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니고 여러 가지 다른 형태의 작업을 수행할 수 있는 것에도 적용시킬 수 있다.

상기 구동기구(4)는 굴삭기의 유압을 전달받아 구동하는 유압모터(5)와 감속기(6) 등으로 이루어지며, 상기 감속기(6)의 선단에 스큐류와 같은 작업기(2)가 장착된다.

한편, 상기 회전기구(3)는 굴삭기 부움(1)의 선단에 구동기구(4)가 수평 방향으로 회동할 수 있게 장착하는 기구로서, 여러 가지 타입으로 이루어질 수 있는바, 예컨대 도면 1과 도면 2에 도시한 바와 같이 부움(1)과 구동기구(4)를 연결하는 고정판(7)과, 상기 고정판(7)에 연결되면서 회전축(8)을 기준으로 좌,우로 회전할 수 있는 지지판(9), 상기 지지판(9)의 회전축(8)에 삽입되면서 중장비의 부움(1)과 연결되는 연결판(10)으로 이루어진 구조로 할 수 있다.

그리고, 상기 연결판(10)에 관통 삽입된 지지판(9)의 회전축(8)이 너트(11)로 체결되어 부움(1)에 대하여 작업기(2)를 자유롭게 회전시킬 수 있는 구조로 이루어져 있고, 상기 지지판(9)의 상단 가장자리에는 상기 지지판(9)의 원주 방향으로 돌출 형성되어 지지판(9)의 안쪽으로 링기어(12)를 구비한 돌출턱(13)이 형성되고, 상기 연결판(10)의 하단 가장자리의 원주 방향으로는 상기 지지판(9)에 형성된 돌출턱(13)의 반경 바깥쪽을 덮을 수 있는 연장턱(14)이 형성되며, 상기 연결판(10)의 상단 가장자리에는 상기 연결판(10)을 관통하여 지지판(9)의 링기어(12)와 맞물릴 수 있는 구동 모터(15)가 장착되어 상기 구동모터(15)의 작동에 따라 지지판(9)이 회전하면서 작업기(2)를 회동하게 할 수가 있다.

한편, 본 발명에 따라 상기 작업기(2)의 상하 기울기를 검출하는 디지털 수평계(16)와 작업기(2)의 좌우 회전각도를 검출하여 디지털 신호를 발생하는 회전 각도 측정 수단(17)은 상기 회전기구(3)에 각각 장착되고, 상기 디지털 수평계(16)와 회전 각도 측정 수단(17)에서 검출된 작업기(2)의 상하 기울기와 좌우 회전각의 값은 작업기(2)의 일측 및 운전석에 설치된 디스플레이 수단(18)을 통하여 나타내어진다.

상기 디지털 수평계(16)는 기존에 알려진 여러가지의 기기를 선택하여 사용할 수가 있는 바, 예컨대 도면 3에 도시한 바와 같이 중력의 방향과 크기에 따라 질량추가 좌,우로 이동하고 변위량이 발생할 수 있는 기계적 가속도 센서(19)로 이루어지는바, 상기 기계적 가속도 센서(19)는 질량의 변위량을 전기적 신호로 변환하여 가속도를 감지하게 할 수가 있다.

상기와 같은 기계적 가속도 센서(19)는 기준(절대) 수평면 또는 기준(절대) 수직면과 지면, 건물의 바닥 또는 여러 가지 전자 기계 장치면과의 경사각 차이를 질량(추)의 변위량으로 감지한 다음 전기적인 신호로 변환한다.

또, 상기 디지털 수평계(16)에 갖추어진 기계적 가속도 센서(19)에는 도면 4에 도시한 바와 같이 상기 기계적 가속도 센서(19)로부터 출력되는 전기적인 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있는 A/D 변환부(20)가 설치되고, 상기 A/D 변환부(20)를 거쳐 출력되는 디지털 신호는 상기 디지털 신호를 입력받아 연산한 다음 디스플레이 수단(18)에 정보를 전달하는 제어부(21)로 입력된다.

그리고, 상기 회전 각도 측정 수단(17)은 도면 2에 도시한 일실시예와 같이 상기 지지판(9)에 장착된 회전축(8)과 상기 지지판(9)에 갖추어진 회전축(8)과 링기어(12) 사이에 부착된 가변 저항(22)을 회전축에 직접 연결하거나 벨트(22a)를 이용하여 연결하여 상기 지지판(9)이 구동 모터(15)에 의하여 회전할 때마다 가변 저항(22)의 저항값을 바뀌게 한다.

상기 가변 저항(22)에는 도면 4에 도시한 바와 같이 A/D 변환부(20)를 부착하여 상기 가변 저항(22)에 의해서 변화되는 전압을 디지털값으로 변환하고, 상기 A/D 변환부(20)로부터 출력되는 디지털 신호를 제어부(21)로 전달하여 상기 작업기(2)에 의해서 변화되는 가변 저항(22)의 저항값을 작업기(2)의 회전각도로 환산할 수 있도록 한다.

다음 상기 제어부(21)는 상기 환산된 작업기(2)의 회전 각도를 회전기구(3)과 운전석의 일측에 부착된 디스플레이 수단(18)으로 전송하여 작업자와 운전자가 현재 작업기의 회전 각도를 알 수 있게 한다.

도면 5과 도면 6은 본 발명에 따른 회전 각도 측정 수단(17)의 제 2 실시예를 나타낸 것인바, 상기 지지판(9)의 상단 가장자리에 원주방향으로 회전각도를 나타내는 바코드(23)를 인쇄 또는 각인하고, 상기 연결판(10)의 상단 가장자리에는 바코드를 읽을 수 있는 광학 렌즈 방식의 센서(24)를 끼워 넣어 상기 작업기(2)가 장착된 지지판(9)이 일정 방향으로 회전할 때마다 상기 센서(24)와 지지판(9)에 인쇄 또는 각인된 바코드(23)가 서로 대응되게 함으로써 작업기(2)의 회전 각도를 측정할 수 있다.

또, 상기 센서(24)에는 도면 4에 도시한 바와 같이 상기 센서(24)로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있는 A/D 변환부(20), 및 상기 A/D 변환부(20)로부터 출력되는 디지털 신호를 입력받아 디스플레이 수단(18)으로 전송해주는 제어부(21)를 장착한다.

이러한 구조로 이루어진 본 발명의 굴삭기의 부움에 설치된 작업기(2)의 각도 검출 장치는 작업기(2)에 고정된 지지판(9)이 구동 모터(15)에 의하여 회전함에 따라 가변 저항(22)의 값이 바뀌어 작업기(2)의 회전 각도를 실시간으로 작업자와 운전자에게 표시할 수 있고, 디지털 수평계(16)를 이용하여 작업기(2)의 기울어진 정도를 실시간으로 측정하고 표시할 수 있으므로 도면 7에 도시한 바와 같이 운전자가 운전석에 앉아 실시간으로 표시되는 작업기(2)의 기울기와 수평 회전 각도를 확인하여 일정 각도의 구배가 있어야 하는 하수도 관로를 정확한 각도의 구배로 작업할 수 있고 회전 각도 측정 수단을 이용하여 관로의 방향을 정확히 설정하고 설정된 방향으로 작업할 수 있게 된다.

도면 1은 본 발명에 따른 굴삭기의 부움에 설치된 작업기의 각도 검출 장치의 개략도이고,

도면 2는 본 발명에 따른 굴삭기의 부움에 설치된 작업기의 각도 검출 장치의 단면도,

도면 3은 본 발명에 따른 굴삭기의 부움에 설치된 작업기의 각도 검출 장치의 기계식 가속도 센서의 작동 원리를 도시한 개념도,

도면 4는 본 발명에 따른 굴삭기의 부움에 설치된 작업기의 각도 검출 장치에 장착된 디지털 수평계 및 회전 각도 측정 수단의 제어 블록도

도면 5는 본 발명에 따른 굴삭기의 부움에 설치된 작업기의 각도 검출 장치에 장착된 회전 각도 측정 수단의 제 2 실시예

도면 6은 본 발명에 따른 굴삭기의 부움에 설치된 작업기의 각도 검출 장치에 장착된 회전 각도 측정 수단의 제 2 실시예의 구동 원리를 도시한 개념도,

도면 7은 본 발명에 따른 굴삭기의 부움에 설치된 작업기의 각도 검출 장치에 갖추어진 디스플레이 수단이 건설용 중장비의 운전석에 장착된 상태를 나타낸 부분 사시도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명

1. 부움 2. 작업기

3. 회전기구 4. 구동기구

5. 유압모터 6. 감속기

7. 고정판 8. 회전축

9. 지지판 10. 연결판

11. 너트 12. 링기어

13. 돌출턱 14. 연장턱

15. 구동모터 16. 디지털 수평계

17. 회전 각도 측정 수단 18. 디스플레이 수단

19. 가속도 센서 20. A/D 변환부

21. 제어부 22. 가변 저항

23. 바코드 24. 센서

Claims (3)

1. 삭제
2. 굴삭기의 부움 선단에 설치되는 작업기가 회전기구와 구동기구를 통하여 설치되어, 수평 방향으로 회동할 수 있으면서 지하에 천공작업을 할 수 있게 설치되고, 상기 회전기구에 작업기의 상하 기울기를 검출하는 디지털 수평계와 작업기의 좌우 회전각도를 검출하여 디지털 신호를 발생하는 회전 각도 측정 수단이 각각 장착되어 있으며, 상기 디지털 수평계와 회전 각도 측정 수단에서 검출된 작업기의 상하 기울기와 좌,우 회전각의 값을 나타내는 디스플레이 수단이 작업기의 일측 및 운전석에 각각 설치되어 이루어진 굴삭기의 부움에 설치된 작업기의 각도 검출 장치에 있어서,

   상기 디지털 수평계는 중력의 방향과 크기에 따라 질량추가 좌,우로 이동하고 변위량이 발생할 수 있는 기계적 가속도 센서와, 상기 기계적 가속도 센서로부터 출력되는 전기적인 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있는 A/D 변환부가 설치되고, 상기 A/D 변환부를 거쳐 출력되는 디지털 신호는 상기 디지털 신호를 입력받아 연산한 다음 디스플레이 수단에 정보를 전달하는 제어부로 이루어지며;

   상기 회전 각도 측정 수단은 좌,우로 회전할 수 있는 지지판에 갖추어진 회전축과 링기어 사이에 부착되어 회전축에 직접 연결되거나 벨트를 이용하여 연결된 가변저항과, 상기 가변 저항에 의해서 변화되는 전압을 디지털값으로 변환하는 A/D 변환부, 상기 A/D 변환부로부터 출력되는 디지털 신호를 입력받아 회전 각도로 환산한 다음 디스플레이 수단으로 전송해주는 제어부로 이루어진 것을 특징으로 하는 굴삭기의 부움에 설치된 작업기의 각도 검출 장치
3. 제 2 항에 있어서, 상기 회전 각도 측정 수단은 상기 지지판의 상단 가장자리에 원주 방향으로 회전각도를 나타내는 바코드를 인쇄 또는 각인하고 부움과 연결되는 연결판의 상단 가장자리에는 바코드를 읽을 수 있는 광학 렌즈 방식의 센서를 끼워 넣어 상기 작업기가 장착된 지지판이 일정 방향으로 회전할 때마다 상기 센서와 지지판에 인쇄 또는 각인된 바코드가 서로 대응되게 됨으로써 작업기의 회전각도를 측정하는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 부움에 설치된 작업기의 각도 검출 장치

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