KR101229085B1

KR101229085B1 - 차동 압력식 하중 감지장치 및 이를 이용한 고소작업 차량의 붐 규제장치

Info

Publication number: KR101229085B1
Application number: KR1020120083686A
Authority: KR
Inventors: 양창학; 오득영
Original assignee: 주식회사 동해기계항공
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2013-02-01

Abstract

본 발명은 고소작업 차량의 차동 압력식 하중 감지장치 및 이를 이용한 고소작업 차량의 붐 규제장치에 관한 것으로, 본 발명의 하중 감지장치는, 길이 방향으로 신축이 가능하고 상하 회동이 가능한 붐유니트(110)와, 붐유니트(110) 상측 선단에 구비되어 작업자가 탑승 가능한 버켓(120)과, 유압에 의해 구동되어 붐유니트(110)를 상하 회전 구동하기 위한 기복실린더(130)와, 붐유니트(110)의 상하 회동에 의해 신축 구동되어 유압신호를 출력하는 피동실린더(140)와, 상기 붐유니트(110)와 버켓(120) 사이에 마련되어 피동실린더(140)와 연동되어 유압에 의해 신축 구동되어 버켓(120))의 기울기를 조정하게 되는 복동형의 레벨링실린더(140)와, 유압 구동요소들의 유압 제어를 위한 유압회로부(210)를 포함하는 고소작업 차량에서의 하중 감지장치에 있어서, 상기 레벨링실린더(140)의 작동유가 공급되는 두 유압포트에 각각 마련되어 유압을 검출하여 전기적 신호를 출력하는 제1,2압력센서(P1)(P2)와; 제1,2압력센서로부터 신호를 전달받아 두 검출 유압의 차압으로부터 버켓의 적재 하중을 산출하는 제어부(200)를 포함하여, 버켓 하중을 감지하기 위한 별도의 기구적인 검출수단을 설치할 필요 없이 유압 구동요소에 작용하는 유압차만을 이용하여 하중 검출이 가능하며, 또한 이러한 하중 감지장치를 이용하여 고소작업 차량의 허용 안전범위 내에서 안전하게 작업이 이루어질 수 있는 효과가 있다.

Description

차동 압력식 하중 감지장치 및 이를 이용한 고소작업 차량의 붐 규제장치{Differential pressure-type load detecting device and a boom controlling apparatus of a high-place working vehicle utilizing the same}

본 발명은 고소작업 차량의 차동 압력식 하중 감지장치 및 이를 이용한 고소작업 차량의 붐 규제장치에 관한 것으로, 특히 고소작업 차량에 있어서, 버켓 또는 붐유니트를 구동하게 되는 유압 구동요소에서 발생되는 유압신호만을 이용하여 부하(하중)를 검출할 수 있으며, 또한 이를 이용하여 고소작업 시에 작업 안전성을 확보할 수 있도록 붐의 구동을 규제하게 되는 장치에 관한 것이다.

고가도로 또는 빌딩건축과 같은 높은 장소에서의 작업을 위하여 승강대 또는 버켓을 상하로 승강시키거나 선회가 가능한 고소작업 차량이 이용되고 있다.

이러한 고소작업 차량은 버켓을 구동하는 방식에 따라서 붐(Boom) 방식, 시저어스(Scissors) 방식, X방식과 같이 분류될 수 있으나, 공통적으로 제어장치가 고소작업 차량의 버켓 내부에 마련되며, 작업자가 버켓 내에 탑승하여 제어장치를 조작함으로써 버켓의 승강 또는 선회가 이루어진다.

한편, 고소작업 시에는 작업자는 버켓에 탑승하여 고소작업을 진행하게 되며, 이때 작업자의 안전과 장비의 파손을 방지할 수 있도록 버켓의 하중을 검출할 수 있는 수단이 마련된다.

일례로써, 공개실용신안 제20-2011-0004180호(공개일자: 2011.04.27)(이하, "선행기술1" 이라 함)에는 버켓에 탑승자의 탑승 유무를 확인할 수 있도록 버켓 하중 감지장치를 보여주고 있으며, 붐대 상측 선단과 버켓을 고정하게 되는 연결프레임에는 로드셀이 마련되어 로드셀의 검출신호로부터 버켓의 하중을 감지한다.

그러나 하중 감지를 위하여 붐대 상측 선단과 버켓 사이에 별도의 로드셀이 설치되어야 하므로 많은 제약이 수반된다.

선행기술1의 종래기술에서도 언급하고 있는 것과 같이, 버켓 내부에 탑승자의 위치나 적재물의 위치에 따라서 회전모멘트가 달라짐으로써 로드셀에서 검출되는 신호가 달라지며, 따라서 버켓의 하중 측정이 정확히 이루어지 못하는 문제점이 있으며, 따라서 이를 고려하여 로드셀의 설치 위치가 결정되어야 한다.

다른 한편으로, 고소작업 차량은 작업조건에 따라서 버켓 위치를 이동하게 되며, 이를 위하여 붐유니트는 신축 또는 회전이 가능한 구조를 갖는다.

그러나 버켓 위치 변경을 위하여 붐유니트를 신장시키거나 붐유니트를 하향으로 회전하는 경우에 버켓에 작용하는 하중에 의한 모멘트가 커져서 전복 사고가 발생할 수 있으며, 따라서 고소작업 차량은 붐유니트의 최대 가동 범위가 아닌 전복사고가 발생되지 않도록 안전 작업범위 내에서 구동이 이루어져야만 한다.

그러나 이러한 안전 작업 범위는 버켓의 적재 하중에 따라서 달라지며, 작업 현장에서는 이를 고려하여 정확한 허용 안전 작업범위를 파악하기 곤란한 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 특허공보 특1993-0010230(공고일자: 1993.10.15)(이하, "선행기술2"라 함)에는 고소작업차의 안전제어장치를 개시하고 있으며, 선행기술2는 작업범위에 따라서 다수의 검지회로를 마련하고 윈치의 작업위치에 따라서 검지회로에서 출력된 신호를 근거로 안전 작업범위 내만 붐 선단의 작업대가 가동이 이루어지도록 하고 있다.

그러나 선행기술2는 작업대의 안전 작업범위를 결정하기 위하여 윈치에 작용하는 하중을 검출하기 위한 수단과, 작업대의 작업범위를 검출하기 위한 다수의 작업범위검지회로 등과 같이 다수의 검출수단을 필요로 하며, 작업범위에 대한 구분이 설치되는 작업범위검지회로의 숫자에 비례하게 되므로 허용 가능한 안전 작업범위를 극대화하기 위해서는 작업범위검지회로를 늘려야 되는 문제점이 있다.

이와 같이, 작업현장에서 버켓의 위치 이동 시에 최대 가동범위가 아닌 버켓의 적재 하중을 고려한 허용된 안전 작업범위 내에서만 버켓 구동이 이루어질 수 있도록 규제하는 것은 작업 안전성을 위하여 반드시 필요한 것이다.

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 고소작업 차량에 있어서, 부하(하중)를 검출하기 위한 별도의 기구적인 검출수단을 배제하며 버켓 또는 붐유니트를 구동하게 되는 유압 구동요소(실린더)에서 발생되는 유압신호를 이용하여 부하(하중)를 검출할 수 있는 차동 압력식 하중 감지장치를 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 이러한 하중 감지장치를 이용하여 버켓과 붐의 실제 총하중에 따라서 고소차량이 전복되지 않도록 안전 작업범위 내에서만 작업이 이루어질 수 있는 고소작업 차량의 붐 규제장치를 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고소작업 차량의 차동 압력식 하중 감지장치는, 차체에 기립되어 설치되며, 길이 방향으로 신축이 가능하고 상하 회동이 가능한 붐유니트와, 상기 붐유니트 상측 선단에 구비되어 작업자가 탑승 가능한 버켓과, 유압에 의해 구동되어 상기 붐유니트를 상하 회전 구동하기 위한 기복실린더와, 상기 붐유니트의 상하 회동에 의해 신축 구동되어 유압신호를 출력하는 피동실린더와, 상기 붐유니트와 버켓 사이에 마련되어 상기 피동실린더와 연동되어 유압에 의해 신축 구동되어 상기 버켓의 기울기를 조정하게 되는 복동형의 레벨링실린더와, 유압 구동요소들의 유압 제어를 위한 유압회로부를 포함하는 고소작업 차량에서의 하중 감지장치에 있어서, 상기 레벨링실린더의 작동유가 공급되는 두 유압포트에 각각 마련되어 유압을 검출하여 전기적 신호를 출력하는 제1,2압력센서와; 상기 제1,2압력센서로부터 신호를 전달받아 두 검출 유압의 차압으로부터 상기 버켓의 적재 하중을 산출하는 제어부에 의해 달성된다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 제어부는 다음의 수학식에 의해 버켓의 적재 하중을 산출하는 것을 특징으로 한다.

[수학식]

W = (Pb - Ps)× M,

; W는 버켓의 적재 하중, Pb는 제1,2압력센서가 설치된 두 유압포트의 보정 차압, Ps는 버켓의 자중 유압, M은 변환비례상수

또한, 본 발명에 따른 고소작업 차량의 차동 압력식 붐 규제장치, 차체에 기립되어 설치되며, 상측 선단에 버켓이 구비되어 길이 방향으로 신축이 가능하고 상하 회동이 가능한 붐유니트와, 유압에 의해 구동되어 상기 붐유니트를 상하 회전 구동하기 위한 복동형의 기복실린더와, 유압 구동요소들의 유압 제어를 위한 유압회로부를 포함하는 고소작업 차량의 붐 제어장치에 있어서, 상기 붐유니트의 각도를 검출하기 위한 붐각도센서와; 상기 기복실린더의 작동유가 공급되는 두 유압포트에 각각 마련되는 제1,2압력센서와; 상기 붐각도센서와 상기 제1,2압력센서로부터 신호를 전달받아 상기 유압회로부를 제어하여 상기 붐유니트의 신축 또는 회동을 제한하게 되는 제어부에 의해 달성될 수 있다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1,2압력센서로부터 검출된 차압으로부터 총부하를 산출하고 상기 붐각도센서로부터 검출된 붐유니트의 회전각도에 따라서 상기 유압회로부를 제어하며, 보다 바람직하게는, 상기 버켓의 총부하가 기준부하 이하에서 구동이 이루어지도록 상기 붐유니트의 구동을 제한하며, 더욱 바람직하게는, 검출된 붐유니트의 회전각도와 총부하로부터 붐유니트의 구동을 제한하기 위하여, 붐유니트의 회전각도 별로 기준부하에 대해 기록된 기준데이터를 포함한다.

본 발명에 따른 차동 압력식 하중 감지장치는, 고소작업 차량에서 버켓 또는 붐유니트를 구동하게 되는 유압 구동요소(실린더)에 유압신호를 검출하기 위해 마련된 유압센서와, 유압센서의 신호를 검출하여 유압차에 의해 하중을 산출하기 위한 제어부로 구성됨으로써, 고소작업 차량에 있어 부하(하중)를 검출하기 위한 별도의 기구적인 검출수단을 설치할 필요가 없는 효과가 있다.

또한 본 발명의 고소작업 차량의 붐 규제장치는, 붐유니트의 회전 각도를 검출하기 위한 붐각도센서와, 붐유니트를 구동하게 되는 유압 구동요소(실린더)의 유압신호를 검출하기 위한 유압센서와, 붐각도센서 및 유압센서의 검출신호를 수신하여 버켓과 붐의 실제 총하중에 따라서 붐유니트의 작동범위를 제한하게 되므로, 고소작업 시에 붐유니트가 허용된 안전 작업범위 내에서만 구동이 이루어져 불측의 전복사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고소작업 차량의 붐유니트와 버켓을 예시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 차동 압력식 하중 감지장치와 붐 규제장치의 구성을 보여주는 블록도.

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.

어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 또는 "직접 접촉되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에"또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는"등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함한다" 또는 "가지다"등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참고하면, 고소작업 차량은 차체(미도시)에 설치되어 길이 방향으로 신축이 가능하고 상하 회동이 가능한 붐유니트(110)와, 이 붐유니트(110)의 상측 선단에 구비되어 작업자가 탑승 가능한 버켓(120)과, 유압에 의해 구동되어 붐유니트(110)를 상하 회전 구동하기 위한 기복실린더(130)와, 붐유니트(110)의 상하 회동에 의해 신축 구동되어 유압신호를 출력하는 피동실린더(140)와, 붐유니트(110)아 버켓(120) 사이에 마련되어 피동실린더(140)와 연동되어 유압에 의해 신축 구동되어 버켓(120)의 기울기를 수평하게 조절하게 되는 레벨링실린더(150)를 포함한다.

도 1에서 예시하고 있는 것과 같이, 붐유니트(110)는 차체에 기립 설치되는 스윙포스트(111)와, 이 스윙포스트(111)의 선단에 경사를 가지며 고정 설치되는 붐지지대(112)와, 이 붐지지대(112)의 선단에 회동 가능하게 힌지 연결되어 신축이 가능한 신축붐(113)으로 구성될 수 있다.

붐지지대(112)와 신축붐(113) 사이에는 유압에 의해 신축 구동이 이루어지는 기복실린더(130)가 설치되며, 기복실린더(130)의 신축 운동에 의해 신축붐(130)은 붐지지대(112)에 대해 상하 회전이 이루어져 임의 각도로 기울기 조절이 가능하다.

기복실린더(130)는 편로드형의 복동 실린더로써, 작동유가 공급되는 두 개의 유압포트가 피스톤 양측에 마련되어 유압포트에 인가되는 유압에 따라서 기복실린더(130)의 신축이 이루어진다.

특히, 본 발명에 있어서 기복실린더(130)는 두 개의 유압포트에 각각 유압을 검출하여 전기적 신호를 출력하는 제1,2압력센서(P1)(P2)가 마련되며, 제1,2압력센서(P1)(P2)의 검출신호를 이용하여 붐유니트 및 버켓의 총하중을 검출할 수 있다. 이에 대한 구체적인 사항은 다시 설명하도록 한다.

스윙포스트(111)는 차체에 고정 설치되어 전체 구조물을 견고히 지지하게 되며, 또는 별도의 회전테이블이 마련되어 수직축방향으로 차체에 대해 360° 회전 가능하게 설치되어 버켓의 위치 선회가 이루어질 수 있다.

본 실시예에서 스윙포스트(111)의 360° 회전 조작 또는 기복실린더(130)의 조작은 주지의 유압장치와, 이 유압장치를 구동 조작하기 위한 조작부에 의해 이루어질 수 있으며, 한편 조작부가 버켓 내에 마련되어 버켓 탑승자에 의해 직접 조작이 이루어질 수 있다.

신축붐(113)은 두 개 이상의 붐부재가 다단계로 인출 가능하게 결합되며, 신축붐(113) 내에는 별도의 구동실린더(미도시)가 구비되어 구동실린더의 구동에 의해 단계적으로 인출되어 전체 신축붐의 길이 조절이 가능하다.

신축붐(113)의 상측 선단에는 회동 가능하게 브라켓(121)이 마련되며, 이 브라켓(121)에 의해 버켓(120)이 고정된다.

신축붐(113)에는 각도를 검출하기 위한 붐각도센서(S)가 마련되어 신축붐(113)의 경사에 따라서 붐각도센서(S)는 해당되는 기울기만큼의 전기적인 신호를 출력하며, 이와 같이 검출된 붐각도는 붐의 실체 총하중에 대한 검출 데이터와 함께 붐이 허용된 안정 작업범위 내에서만 구동이 이루어질 수 있도록 붐 구동 규제에 이용되며, 이에 대한 사항은 다시 구체적으로 설명될 것이다.

한편, 붐각도센서(S)는 붐유니트의 각도 변화를 검출할 수 있는 범위 내에서 특별하게 설치 위치가 제한될 필요는 없다.

피동실린더(140)는 붐유니트(110)의 상하 회동에 의해 신축 구동되어 유압신호를 출력하는 기능을 수행한다.

도 1에서 예시하고 있는 것과 같이, 피동실린더(140)는 붐지지대(112)와 신축붐(113) 사이에 설치됨을 보여주고 있으며, 기복실린더(130)에 의해 신축붐(113)이 상하 회전이 이루어지면 이와 연동되어 피동실린더(140)의 신축 운동이 이루어지면서 신축 길이의 변화량에 비례하여 유압신호를 출력한다.

피동실린더(140)에서 출력되는 유압신호는 레벨링실린더(150)를 구동하기 위한 기본 제어유압으로 작용한다. 즉, 피동실린더(140)에서 발생된 유압변화에 따라서 레벨링실린더(150)에 유압이 공급되어 신축붐(113)의 각도 변화에 연동되어 버켓(120)은 항상 자동으로 수평하게 제어가 이루어진다.

레벨링실린더(150)는 붐유니트(110)와 버켓(120) 사이에 마련되어 유압에 의해 신축 구동이 이루어진다.

도 1에 예시하고 있는 것과 같이, 레벨링실린더(150)는 신축붐(113)의 상측 선단과 브라켓(121) 사이에 연결됨을 보여주고 있으며, 레벨링실린더(150)의 신축 운동은 기본적으로 피동실린더(130)의 신축 운동과는 반대로 이루어짐으로써 버켓(120)의 승강 운동과는 무관하게 버켓(120)은 항시 수평상태를 유지할 수 있다.

예를 들어, 기복실린더(130)가 신장 구동되는 경우에 신축붐(113)은 상방향으로 회전이 이루어지며(버켓이 상승), 이에 따라서 피동실린더(140) 역시도 신장되면서 신장 길이에 비례하는 유압을 발생시키며, 피동실린더(140)에서 출력된 유압 크기만큼 레벨링실린더(150)가 수축되어 버켓(120)은 상승하더라도 레벨링실린더(150)가 수축되면서 버켓(120)은 항시 수평상태를 유지할 수 있다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 레벨링실린더(150)는 편로드형의 복동 실린더로써, 작동유가 공급되는 두 개의 유압포트가 피스톤 양측에 마련되어 유압포트에 인가되는 유압에 따라서 레벨링실린더(150)의 신축이 이루어진다.

특히, 본 발명에 있어서 레벨링실린더(150)는 두 개의 유압포트에 각각 유압을 검출하여 전기적 신호를 출력하는 제3,4압력센서(P3)(P4)가 마련되며, 제3,4압력센서(P3)(P4)의 검출신호를 이용하여 버켓에 적재하중을 감지할 수가 있다.

도 2는 본 발명에 따른 차동 압력식 하중 감지장치와 붐 규제장치의 구성을 보여주는 블록도이다.

도 2를 참고하면, 붐유니트(110)에 마련되는 붐각도센서(S)와, 기복실린더(130)의 두 유압포트에 각각 마련되는 제1,2압력센서(P1)(P2)와, 레벨링실린더(150)의 두 유압포트에 각각 마련되는 제3,4압력센서(P3)(P4)는 제어부(200)와 연결되어 각 센서에서 검출된 신호는 제어부(200)로 전달된다.

먼저, 레벨링실린더(150)에 마련되는 제3,4압력센서(P3)(P4)를 이용한 버켓의 적재 하중의 산출과정을 살펴보도록 한다.

제3,4압력센서(P3)(P4)는 레벨링실린더(150)의 피스톤 양단에 마련된 유압포트에 설치되어, 각 유압포트에서 발생된 유압을 검출하여 제어부(200)로 전달하게 되며, 제어부(200)는 다음의 [수학식 1]에 의해 버켓의 총하중을 산출할 수 있다.

[수학식 1]

Pb = P3 - (P4×K)

위 식에서 Pb는 제1,2압력센서가 설치된 두 유압포트의 보정된 차압으로써, P3과 P4는 각각 두 유압포트에서 검출된 유압이며, K는 두 유압포트 실린더의 단면적 비율을 나타낸다.

즉, 레벨링실린더(150)는 수평상태를 유지하게 되며, 이때 레벨링실린더(150)의 두 유압포트에는 버켓(120)을 수평 지지하기 위하여 두 유압포트에서 버켓의 하중만큼의 유압차가 발생한다.

따라서 본 발명에서는 레벨링실린더에 작용하는 두 유압포트의 유압차를 이용하여 버켓의 하중을 산출하는 것을 특징으로 하는 것이다.

[수학식 1]에서 산출된 Pb는 다음의 [수학식 2]를 통하여 버켓에 적재된 하중을 산출할 수 있다.

[수학식 2]

W = (Pb - Ps)×M,

위 식에서 W는 버켓의 적재 하중, Pb는 제1,2압력센서가 설치된 두 유압포트의 보정 차압, Ps는 버켓의 자중 유압, M은 변환비례상수

Ps는 버켓에 별도의 적재물이 적재되지 않은 상태의 유압차가 되며, 따라서 적재물이 적재된 버켓의 하중은 검출된 두 유압포트의 유압차에서 버켓의 자중에 의한 유압을 차감하여 얻을 수 있으며, 이와 같이 산출된 유압값에 변환비례상수(M)를 곱하여 버켓 적재물의 하중을 얻을 수 있다.

변환비례상수는 무게가 확인된 표준 적재물을 적재하고 검출된 유압값을 통해 결정될 수 있다.

이와 같이, 본 발명에서는 버켓에 적재된 적재물의 하중을 검출하기 위하여 종래와 같이 로드셀을 설치할 필요 없이 레벨링실린더에서 발생되는 유압을 검출하기 위한 유압센서만을 설치하여 이루어질 수 있다.

이와 같이 감지된 버켓의 적재물 하중은 고소작업 차량의 안전과 관련된 제어에 있어서 다양하게 활용될 수 있다. 예를 들어, 버켓 적재물이 적정 하중 이상으로 감지된 경우에는 경고장치를 통해 경고신호가 출력되도록 하거나 버켓 구동이 제한되도록 할 수가 있다.

다음으로, 본 발명의 다른 실시예로써, 붐유니트(110)에 마련되는 붐각도센서(S)와, 기복실린더(130)에 마련되는 제1,2압력센서(P1)(P2)를 이용하여 버켓과 붐유니트의 실제 총하중을 실시간으로 반영하여 붐유니트(110)가 허용된 안전작업범위 내에서 구동이 이루어질 수 있도록 붐유니트의 구동을 규제하기 위한 실시예를 설명하도록 한다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 제어부(200)는 붐각도센서(S)와, 제1,2압력센서(P1)(P2)로부터 붐유니트(110)의 신축 또는 상하 회동에 따라서 붐유니트(110)의 회전각도와 기복실린더(130)의 두 유압포트에서 발생되는 유압신호를 수신한다.

본 실시예에서 유압회로부(210)는 유압 구동요소(실린더)들의 유압 제어를 위한 유압회로로써 주지의 유압밸브와 전자제어밸브들로 구성될 수 있다.

앞서서 레벨링실린더를 이용한 버켓의 하중 감지에서도 살펴본 바와 같이, 기복실린더(130)는 붐유니트(110)와 버켓(120)을 상하 회전 구동시키기 위한 구동력을 제공하게 되며, 따라서 기복실린더(130)의 신축 구동 시에 두 유압포트에서 발생되는 유압차는 실질적으로 붐유니트에 작용하는 모멘트에 의해 비례하여 발생된다.

또한 붐유니트의 구동 시에 발생될 수 있는 고소작업 차량의 전복사고는 붐유니트에 작용하는 모멘트에 의해 발생되며, 따라서 본 발명에서는 붐유니트의 구동에 대한 규제를 붐유니트(110)의 각도와 기복실린더(130)의 두 유압포트에서의 유압차를 이용하여 안전작업 범위를 결정할 수 있다.

구체적으로, 제어부(200)는 붐유니트(110)의 신축 또는 상하 회동에 따라서 회전각도와 함께 기복실린더(130)의 두 유압포트에서 발생된 유압신호를 실시간을 수신한다.

한편, 제어부(200)는 두 유압포트에서 검출된 유압신호로부터 다음의 [수학식 3]에 따라서 붐유니트 및 버켓 전체에 의한 부하(유압)를 산출할 수 있다.

[수학식 3]

Pt = P1 - (P2×K)

위 식에서 P1과 P2는 두 유압포트에서 검출된 유압이며, K는 두 유압포트의 실린더 단면적 비율이며, Pt는 기복실린더에 작용하는 보정된 유압값으로써 기복실린더에 작용하는 총부하를 나타낸다.

이와 같이 산출된 총부하는 회전각도와 함께 반영되어 고소작업 차량의 전복사고가 발생될 수 있는 안전작업 범위 바깥에서는 붐유니트의 구동이 제한되도록 제어부(200)는 유압회로부(210)를 제어하게 된다.

한편, 제어부(200)는 붐유니트가 안전작업 범위에 해당하는 회전각도별 기준부하를 기준데이터로 저장하며, 이러한 기준데이터는 고소작업 차량과 붐유니트의 제원을 고려하여 사전에 결정된 데이터로써 제어부는 붐유니트가 작동 시에 각 회전각도별 기준부하와 검출된 총부하를 비교하여 기준부하 이상으로 붐유니트가 구동되는 경우에는 그 구동을 제한하도록 유압회로부(210)를 제어한다.

예를 들어, 붐유니트의 각도가 고정된 상태에서 붐유니트의 신장 구동이 이루어지는 경우에, 총하중 모멘트는 증가하게 되며, 이때 검출된 총부하가 설정된 기준부하를 초과하는 경우에는 붐유니트의 신장 구동이 제한되도록 한다.

다른 한편으로, 붐유니트의 길이가 고정된 상태에서 붐유니트가 고각 상태에서 저각 상태로 하강 구동이 이루어지는 경우에도 총하중 모멘트가 증가하게 되며, 이때 제어부는 붐유니트의 각도 변화에 따라서 검출된 총부하를 기준부하와 비교 판단하여, 기준부하 이상으로 붐유니트의 구동 조작이 이루어지는 경우에 그 구동이 정지되도록 유압회로부(210)를 제어하게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

P1 : 제1압력센서 P2 : 제2압력센서
P3 : 제3압력센서 P4 : 제4압력센서
S : 붐각도센서 110 : 붐유니트
120 : 버켓 130 : 기복실린더
140 : 피동실린더 150 : 레벨링실린더
160 : 유압회로부 200 : 제어부
210 : 유압회로부

Claims

차체에 기립되어 설치되며, 길이 방향으로 신축이 가능하고 상하 회동이 가능한 붐유니트와, 상기 붐유니트 상측 선단에 구비되어 작업자가 탑승 가능한 버켓과, 유압에 의해 구동되어 상기 붐유니트를 상하 회전 구동하기 위한 기복실린더와, 상기 붐유니트의 상하 회동에 의해 신축 구동되어 유압신호를 출력하는 피동실린더와, 상기 붐유니트와 버켓 사이에 마련되어 상기 피동실린더와 연동되어 유압에 의해 신축 구동되어 상기 버켓의 기울기를 조정하게 되는 복동형의 레벨링실린더와, 유압 구동요소들의 유압 제어를 위한 유압회로부를 포함하는 고소작업 차량에서의 하중 감지장치에 있어서,
상기 레벨링실린더의 작동유가 공급되는 두 유압포트에 각각 마련되어 유압을 검출하여 전기적 신호를 출력하는 제1,2압력센서와;
상기 제1,2압력센서로부터 신호를 전달받아 상기 제1,2압력센서의 검출 유압의 차압으로부터 상기 버켓의 적재 하중을 산출하는 제어부를 포함하는 고소작업 차량의 차동 압력식 하중 감지장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는 다음의 수학식에 의해 버켓의 적재 하중을 산출하는 것을 특징으로 하는 고소작업 차량의 차동 압력식 하중 감지장치.
[수학식]
W = (Pb - Ps)×M,
; W는 버켓의 적재 하중, Pb는 제1,2압력센서가 설치된 두 유압포트의 보정 차압, Ps는 버켓의 자중 유압, M은 변환비례상수
차체에 기립되어 설치되며, 상측 선단에 버켓이 구비되어 길이 방향으로 신축이 가능하고 상하 회동이 가능한 붐유니트와, 유압에 의해 구동되어 상기 붐유니트를 상하 회전 구동하기 위한 복동형의 기복실린더와, 유압 구동요소들의 유압 제어를 위한 유압회로부를 포함하는 고소작업 차량의 붐 제어장치에 있어서,
상기 붐유니트의 각도를 검출하기 위한 붐각도센서와;
상기 기복실린더의 작동유가 공급되는 두 유압포트에 각각 마련되는 제1,2압력센서와;
상기 제1,2압력센서로부터 전달된 두 검출 유압의 차압으로부터 상기 버켓의 총부하를 산출하고 상기 붐각도센서로부터 검출된 붐유니트의 회전각도에 따라서 상기 유압회로부를 제어하여 상기 붐유니트의 신축 또는 회동을 제한하는 제어부를 포함하는 고소작업 차량의 차동 압력식 붐 규제장치.
삭제
제3항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 버켓의 총부하가 기준부하 이하에서 구동이 이루어지도록 상기 붐유니트의 구동을 제한하는 것을 특징으로 하는 고소작업 차량의 차동 압력식 붐 규제장치.
제3항 또는 제5항에 있어서, 상기 제어부는 검출된 붐유니트의 회전각도와 총부하로부터 붐유니트의 구동을 제한하기 위하여, 붐유니트의 회전각도 별로 기준부하에 대해 기록된 기준데이터를 포함하는 고소작업 차량의 차동 압력식 붐 규제장치.