KR101651969B1

KR101651969B1 - 굴삭기용 진동저감장치

Info

Publication number: KR101651969B1
Application number: KR1020150061437A
Authority: KR
Inventors: 한창수; 이용석; 김동형; 김상호; 이승훈; 길명수; 강민성
Original assignee: 한양대학교 에리카산학협력단
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2015-04-30
Publication date: 2016-08-31

Abstract

본 발명은, 굴삭기 작업 시 발생되는 진동 및 충격을 실시간으로 측정하고 저감하는 진동저감장치에 관한 것으로, 굴삭기의 암과 다양한 굴삭기용 어태치먼트 사이에 탈부착 가능하도록 구성된 굴삭기용 진동저감장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 굴삭기용 진동저감장치는, 굴삭기 암 결속부가 마련되는 제1프레임, 굴삭기용 어태치먼트 결속부가 마련되는 제2프레임, 굴삭기 작업 시 발생하는 진동량을 측정하기 위한 진동 센서부, 상기 제1프레임과 상기 제2프레임을 상호 연결하는 가변형 댐퍼 및 상기 진동 센서부에 의해 측정되는 진동량에 기초하여 상기 가변형 댐퍼의 댐핑 값을 조절하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.

Description

굴삭기용 진동저감장치{Vibration suppression device for excavator}

본 발명은, 굴삭기 작업 시 발생되는 진동 및 충격을 실시간으로 측정하고 저감하는 진동저감장치에 관한 것으로, 구체적으로는, 굴삭기의 암과 굴삭기용 어태치먼트 사이에 탈부착 가능하도록 구성된 굴삭기용 진동저감장치에 관한 것이다.

굴삭기(excavator)는 토목, 건축, 건설 현장에서 땅을 파는 굴삭 작업, 토사를 운반하는 적재작업, 건물을 해체하는 파쇄작업, 지면을 정리하는 정지작업 등의 작업을 행하는 건설기계로서 장비의 이동 역할을 하는 주행체와 주행체에 탑재되어 360도 회전하는 상부 선회체 및 작업용 어태치먼트(attachment)로 구성되어 있다.

굴삭기의 구성 중, 어태치먼트는 토사와 암석의 상태, 작업의 종류 및 용도에 따라 적절하게 굴삭기에 장착되어 사용되는데, 이러한 어태치먼트의 종류에는 버켓(Bucket), 브레이커(breaker), 크라샤(crusher), 드릴(drill), 집게, 바가지 등으로 다양하다.

어태치먼트는 건설현장의 상황에 맞게 다양하게 교환되어 사용될 수 있는데, 대표적으로, 버켓은 일반 굴삭 및 토사 운반을 담당하고 브레이커는 단단한 지면, 암석 등을 파쇄하며 크라샤는 건물의 해체 및 파쇄에 사용되고 있다. 이와 같이, 거의 모든 건설작업에 다양한 굴삭기용 어태치먼트가 적용되어 배수로 묻기, 파이프 묻기, 건물기초 바닥파기, 토사적재 등과 같은 건설작업에 적재적소에 효과적으로 사용되고 있다.

그런데, 굴삭기용 어태치먼트를 사용하여 작업하는 경우, 땅을 파거나 깎아내고 뚫기 때문에 진동 및 충격이 발생하므로 이로 인해 작업자에게 피로감을 주고 근골격계 질환 등을 야기할 뿐만 아니라 굴삭기 자체의 수명을 감소시키는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하고자 종래에 개발된 진동저감장치는 작동 시 발생하는 진동량을 저감시키기 위해 그 내부에 탄성 부재나 완충 부재를 설치하는 구조를 채용하였다.

그러나, 위와 같은 종래의 진동저감장치는 굴삭기 자체에 미리 설계된 수동식 또는 능동식 진동흡수장치를 장착하여 굴삭기나 작업자에 전달되는 진동 및 충격을 저감하는 방식으로 개발되었으나, 이런 방식은 설계된 한 종류의 굴삭기에만 적용 가능하고 다양한 종류의 굴삭기에 적용하기 어려워 재 제작되어야 하는 문제점이 있다.

따라서, 본 출원인은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명을 개발하게 되었으며, 이와 관련된 선행기술문헌으로는 등록특허공보 제10-0974286호 (발명의 명칭: 굴삭기의 붐 충격 완화장치, 등록일자: 2010년 07월 30일) 가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 굴삭기 암과 굴삭기용 어태치먼트 사이에 탈부착 될 수 있도록 구성되어 굴삭 작업 시 발생하는 진동 및 충격을 완화시키는 굴삭기용 진동저감장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 굴삭기용 진동저감장치는, 굴삭기 암과 굴삭기용 어태치먼트 사이에 탈착 가능하게 결합되는 굴삭기용 진동저감장치로, 굴삭기 암 결속부가 마련되는 제1프레임, 굴삭기용 어태치먼트 결속부가 마련되는 제2프레임, 굴삭기 작업 시 발생하는 진동량을 측정하기 위한 진동 센서부, 상기 제1프레임과 상기 제2프레임을 상호 연결하는 가변형 댐퍼 및 상기 진동 센서부에 의해 측정되는 진동량에 기초하여 상기 가변형 댐퍼의 댐핑 값을 조절하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.

상기 굴삭기 암 결속부는 상기 굴삭기 암의 클램핑 수단에 의해 결속되는 결속로드를 포함할 수 있다.

상기 굴삭기용 어태치먼트 결속부는 상기 굴삭기용 어태치먼트를 결속시키는 적어도 하나 이상의 클램프를 포함할 수 있다.

상기 굴삭기용 어태치먼트 결속부는 상기 제2프레임에 마련되고 상기 클램프가 회동 가능하게 지지하는 회동축을 더 포함할 수 있다.

상기 굴삭기용 어태치먼트 결속부는 상기 클램프가 상기 굴삭기용 어태치먼트를 클램핑하도록 상기 클램프를 작동시키는 유압실린더를 더 포함할 수 있다.

상기 굴삭기용 어태치먼터 결속부는 상기 유압실린더에 제공되는 유압을 조절하기 위한 유압조절밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 제1프레임은 서로 이격 배치되는 한 쌍의 제1플레이트 및 상기 한 쌍의 제1플레이트 사이에 배치되고 상기 가변형 댐퍼의 일단부가 체결되는 제1연결로드를 포함할 수 있다.

상기 제2프레임은 서로 이격 배치되는 한 쌍의 제2플레이트 및 상기 한 쌍의 제2플레이트 사이에 배치되고 상기 가변형 댐퍼의 타단부가 체결되는 제2연결로드를 포함할 수 있다.

상기 진동 센서부는 상기 굴삭기 암 결속부가 마련된 상기 제1프레임의 진동량을 검출하기 위한 제1센서 및 상기 굴삭기용 어태치먼트 결속부가 마련된 상기 제2프레임의 진동량을 검출하기 위한 제2센서를 포함할 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 제1센서에 의해 검출되는 상기 제1프레임의 진동량과 상기 제2센서에 의해 검출되는 상기 제2프레임의 진동량을 상호 비교하여 상기 제1프레임과 상기 제2프레임이 서로 멀어지는 방향으로 움직이는지 아니면 서로 가까워지는 방향으로 움직이는지 판정하고 그 판정 결과에 기초하여 상기 가변형 댐퍼에 인가되는 전류를 제어하여 상기 가변형 댐퍼의 댐핑 값을 조절할 수 있다.

상기 제1센서는 상기 제1프레임에 설치되어 상기 제1프레임에 대해 제1진동가속도(a1)를 측정하고 상기 제2센서는 상기 제2프레임에 설치되어 상기 제2프레임에 대해 제2진동가속도(a2)를 측정할 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 제1센서 및 상기 제2센서로부터 획득한 상기 제1진동가속도(a1) 및 상기 제2진동가속도(a2)를 임의의 짧은 시간(△t)에 대해 적분하여 상기 제1프레임에 대한 제1진동속도(v1) 및 상기 제2프레임에 대한 제2진동속도(v2)를 산출한 다음 v1(v1-v2)=0 이면 상기 가변형 댐퍼에 전류를 인가하여 상기 가변형 댐퍼의 댐핑 값을 증가시키고 v1(v1-v2)＜0 이면 상기 가변형 댐퍼에 전류를 인가하지 않아 상기 가변형 댐핑 값을 최소화할 수 있다.

본 발명은 유압에 의해 작동되는 클램프를 통해 굴삭기의 암과 굴삭기용 어태치먼트 사이에 탈부착이 가능하도록 구성됨에 따라, 다양한 굴삭기용 어태치먼트에 대응되어 굴삭 작업 시 발생되는 진동 및 충격을 실시간으로 측정하고 저감할 수 있다.

또한, 본 발명은 진동 센서부를 통해 굴삭 작업 시 굴삭기에 의해 발생하는 진동량을 검출하고 이에 기초하여 작업자 또는 굴삭기 자체에 전달되는 진동 및 충격을 최소화하도록 가변형 댐퍼의 댐핑값을 조절함에 따라, 굴삭 작업에 따라 가변하는 진동에 대해 대처할 수 있으므로 다양한 종류의 굴삭기용 어태치먼트에 적용할 수 있다.

도1 및 도2는 본 발명에 따른 굴삭기용 진동저감장치를 나타낸 사시도이다.
도3은 도1에 따른 굴삭기용 진동저감장치의 정면도이다.
도4는 도1에 따른 굴삭기용 진동저감장치의 측면도이다.
도5의 본 발명에 따른 제1프레임의 구성을 나타낸 부분 사시도이다.
도6는 본 발명에 따른 제2프레임의 구성을 나타낸 부분 사시도이다.
도7는 도1에 따른 진동 센서부의 구성을 구체적으로 나타내기 위해 다른 각도에서 바라본 사시도이다.
도8는 본 발명에 따른 굴삭기용 진동저감장치의 제어 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도9는 본 발명에 따른 굴삭기용 진동저감장치의 클램프가 작동되는 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도10의 본 발명에 따른 굴삭기용 진동저감장치의 제어 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

도1 및 도2는 본 발명에 따른 굴삭기용 진동저감장치(100)를 나타낸 사시도이고, 도3은 도1에 따른 굴삭기용 진동저감장치(100)의 정면도이며, 도4는 도1에 따른 굴삭기용 진동저감장치(100)의 측면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 굴삭기용 진동저감장치(100)는 굴삭기 암과 굴삭기용 어태치먼트 사이에 탈착 가능하게 결합되는 굴삭기용 진동저감장치(100)이다. 여기서, 굴삭기용 어태치먼트는 굴삭기의 암과 결합하여 토사와 암석의 상태, 작업의 종류 및 용도에 따라 적절하게 장착되어 사용되는 작업장치를 말한다.

이때, 본 발명에 따른 굴삭기용 진동저감장치(100)는 굴삭기 암과 굴삭기용 어태치먼트 사이에 마련되되, 건설작업 중 단단한 지면, 암석 등을 파쇄하여 진동 및 충격량이 가장 크게 발생하는 브레이커 작업 시에 적용되는 것이 바람직하나, 버켓(Bucket), 크라샤(crusher), 드릴(drill), 집게, 바가지 등의 다양한 어태치먼트에 적용되어 건설작업 시 발생하는 진동 및 충격을 완화할 수 있다.

즉, 본 발명은 굴삭기용 어태치먼트와 굴삭기 암 사이에 본 발명의 굴삭기용 진동저감장치(100)를 장착하여 굴삭 작업 시 작업자 또는 굴삭기 자체에 전달되는 진동량을 감소시킬 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 굴삭기용 진동저감장치(100)에 의해 다양한 굴삭기용 어태치먼트가 적용되는 굴삭기 자체의 피로강도를 저감할 뿐만 아니라 굴삭 작업을 하는 작업자의 피로감을 줄여, 근골격계 질환 등을 예방할 수 있다.

본 발명에 따른 굴삭기용 진동저감장치(100)는 제1프레임(110), 제2프레임(120), 진동 센서부(130), 가변형 댐퍼(140) 및 컨트롤러(150)를 포함할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 굴삭기용 진동저감장치(100)는 굴삭기 암 결속부(111)가 마련되어 굴삭기 암과 결합되는 제1프레임(110), 굴삭기용 어태치먼트 결속부(121)가 마련되어 굴삭기용 어태치먼트와 결합하는 제2프레임(120), 굴삭 작업 시 발생하는 진동량을 측정하기 위한 진동 센서부(130), 제1프레임(110)과 제2프레임(120)을 상호 연결하는 가변형 댐퍼(140) 및 진동 센서부(130)에 의해 측정되는 진동량에 기초하여 가변형 댐퍼(140)의 댐핑 값을 조절하는 컨트롤러(150)를 포함할 수 있다.

이처럼 본 발명은 굴삭기 암과 굴삭기용 어태치먼트의 사이에 장착되며, 굴삭기에 발생하는 진동량을 최소화하도록 구성이 되는데, 자세한 내용은 나머지 도면을 통해 후술하기로 한다.

도5의 본 발명에 따른 제1프레임(110)의 구성을 나타낸 부분 사시도이다.

도5에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 제1프레임(110)은 본 발명에 따른 굴삭기용 진동저감장치(100)를 전체적으로 지지하는 역할을 하며, 굴삭기 암과 결합할 수 있도록 굴삭기 암 결속부(111)가 마련될 수 있다.

이때, 굴삭기 암 결속부(111)는 굴삭기 암의 클래핑 수단에 의해 결속되는 결속로드(113)를 포함할 수 있다. 이러한 결속로드(113)는 금속 재질로 이루어지고 도면에 도시된 바와 같은 일정 거리 이격되어 나란히 배치되어 있는 봉의 형태로 제작되는 것이 바람직하나, 그 형상, 크기 및 개수를 도면에 한정하는 것은 아니다. 또한, 굴삭기 암 결속부(111)와 굴삭기 암이 체결 시에, 굴삭기 암 결속부(111)가 굴삭기 암으로부터 분리되는 것을 방지하기 위해 별도의 고정부재가 더 마련될 수 있다.

한편, 제1프레임(110)은 서로 이격 배치되는 한 쌍의 제1플레이트(117) 및 한 쌍의 제1플레이트(117) 사이에 배치되고 가변형 댐퍼(140)의 일단부가 체결되는 제1연결로드(119)를 포함할 수 있다.

이때, 제1플레이트(117)는 결속로드(113)에 의해 연결되어 나란하게 배치되며, 금속재질로 이루어지고 첨부된 도면들에 도시된 바와 같은 플레이트 형상으로 제공되는 것이 바람직하나, 제1프레임(110)의 재질 및 형상은 이에 한정되지 아니한다.

또한, 제1연결로드(119)는 제1플레이트(117)의 판면방향의 중앙영역을 관통하도록 적어도 하나 이상 봉의 형태로 마련되어, 제1프레임(110)과 가변형 댐퍼(140)를 연결하며 지지하도록 형성될 수 있으나, 제1연결로드(119)의 형상, 크기 및 개수는 이에 한정되지 아니한다.

따라서, 본 발명의 제1프레임(110)의 구성은 도면에 국한되지 않으며 다양한 형태로 실시될 수 있다.

도6는 본 발명에 따른 제2프레임(120)의 구성을 나타낸 부분 사시도이다.

도6에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 제2프레임(120)은 굴삭기용 어태치먼트와 결합할 수 있도록 굴삭기용 어태치먼트 결속부(121)가 마련될 수 있다. 이때, 굴삭기용 어태치먼트 결속부(121)는 굴삭기용 어태치먼트를 결속시키는 적어도 하나 이상의 클램프(123)를 포함할 수 있다.

또한, 굴삭기용 어태치먼트 결속부(111)는 클램프(123)가 회동 가능하게 지지하는 회동축(125)을 더 포함할 수 있다. 즉, 클램프(123)의 일단은 회동축(125)에 회동 가능하도록 장착되되, 클램프(123)이 타단은 굴삭기용 어태치먼트를 클램핑하여 고정할 수 있다. 이때, 클램프(123)은 기구 또는 부재를 입체적으로 지지하기 위해 사용하는 금속제 집게를 말하며, 통상적으로 쓰이는 클램프는 보통 원통상의 기구 또는 부재를 지지하는 경우가 많으며 그 형상은 매우 다양하다. 따라서, 본 발명에 따른 굴삭기용 진동저감장치(100)는 통상적으로 쓰이는 클램프가 적용되어 구현될 수 있다.

또한, 굴삭기용 어태치먼트 결속부(121)는 클램프(123)가 굴삭기용 어태치먼트를 클램핑하도록 클램프(123)를 작동시키는 유압실린더(124)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 유압실린더(124)는 유압에 의해 피스톤 또는 플런저를 왕복 직선 운동시켜 기계적인 일을 행하게 하는 장치로, 본 발명에 따른 굴삭기용 진동저감장치(100)는 통상적으로 쓰이는 유압실린더가 적용되어 구현될 수 있다.

또한, 굴삭기용 어태치먼트 결속부(111)는 유압실린더(124)에 제공되는 유압(동력)을 조절하기 위한 유압조절밸브(126)를 더 포함할 수 있다. 이때, 유압조절밸브(126)는 유압실린더(124)의 기동, 정지 등 유압의 크기를 조절하도록 컨트롤러(150) 또는 작업자에 의해 조작될 수 있다.

또한, 클램프(123)는 장착하고자 하는 굴삭기용 어태치먼트와 맞물리도록 굴삭기용 어태치먼트와 대응하는 형상 및 크기로 형성될 수 있다. 즉, 클램프(123)는 도면에 도시된 바와 같이 굴삭기용 어태치먼트와 체결되도록 한 쌍으로 마련되며, 고리 형태로 제작되는 것이 바람직하나 그 형상, 크기 및 개수를 도면에 한정하지 아니한다.

이와 같은 구성을 갖는 굴삭기용 어태치먼트 결속부(121)는 유압에 의해 작동하는 클램프(123)의 구성에 의해 탈부착이 용이하여, 다양한 형상 및 크기를 갖는 굴삭기용 어태치먼트에 호환 가능하도록 적용될 수 있다.

한편, 제2프레임(120)은 서로 이격 배치되는 한 쌍의 제2플레이트(127) 및 상기 한 쌍의 제2플레이트(127) 사이에 배치되고 상기 가변형 댐퍼(140)의 타단부가 체결되는 제2연결로드(129)를 포함할 수 있다.

이때, 한 쌍의 제2플레이트(127)는 제2연결로드(129)에 의해 연결되어 나란하게 배치되며, 금속재질로 이루어지고 첨부된 도면들에 도시된 바와 같은 플레이트 형상으로 제공되는 것이 바람직하나, 제2프레임(120)의 재질 및 형상은 이에 한정되지 아니한다.

또한, 제2연결로드(129)는 제2플레이트(127) 사이에 하나 이상 봉의 형태로 마련되며, 제2프레임(120)사이에 배치되어 제2프레임(120)과 가변형 댐퍼(140)의 타단부가 상호 연결되며 지지하도록 형성될 수 있으나, 제2연결로드(129)의 형상, 크기 및 개수는 이에 한정되지 아니한다.

따라서, 본 발명의 제2프레임(120)의 구성은 도면에 국한되지 않으며 다양한 형태로 실시될 수 있다.

도7는 도1에 따른 진동 센서부(130)의 구성을 구체적으로 나타내기 위해 다른 각도에서 바라본 사시도이다.

진동 센서부(130)는 굴삭기용 어태치먼트에 의해 발생하는 진동량 즉, 굴삭기용 어태치먼트 측의 진동의 크기 및 굴삭기 암 측의 진동의 크기를 각각 검출할 수 있다. 도7에 도시된 바에 따라, 진동 센서부(130)는 굴삭기 암 결속부(111)가 마련된 제1프레임(110)의 진동량을 검출하기 위한 제1센서(131), 굴삭기용 어태치먼트 결속부(121)가 마련된 제2프레임(120)의 진동량을 검출하기 위한 제2센서(132)를 포함할 수 있다.

이때, 본 발명에 따른 진동 센서부(130)는 진동량을 나타내는 지표 중 하나인 진동 가속도를 측정함으로써 진동량을 검출하는 방식을 취하고 있다. 즉, 진동 센서부(130)를 구성하는 제1센서(131) 및 제2센서(132)는 통상의 가속도 센서로 구현될 수 있다. 다만, 본 발명에서 진동량을 검출하는 방식은 진동 가속도를 측정하는 것에 한정되지 아니한다.

구체적으로, 제1센서(131)는 제1프레임(110)에 설치되어 제1프레임(110)에 대해 제1진동가속도를 측정하고, 제2센서(132)는 제2프레임(120)에 설치되어 제2프레임(120)에 대해 제2진동가속도를 측정할 수 있다. 즉, 굴삭 작업을 하는 동안에, 제1센서(131)는 제1프레임(110)의 제1플레이트(117)의 어느 한 쪽에 설치되어 굴삭기 암 측의 진동량을 검출할 수 있으며, 제2센서(132)는 제2프레임(120)의 제2플레이트(127)의 어느 한 쪽에 설치되어 굴삭기용 어태치먼트 측의 진동량을 검출할 수 있다. 이처럼, 제1센서(131)에 의해 검출되는 진동량과 제2센서(132)에 의해 검출되는 진동량은, 굴삭기용 어태치먼트의 작동 시 컨트롤러(150)가 굴삭기 몸체 또는 작업자에게 전달되는 진동량을 최소화하는 방향으로 가변형 댐퍼(140)의 댐핑 값을 제어하기 위한 기초 데이터로 사용되는데, 이에 대한 자세한 사항은 후술하기로 한다.

가변형 댐퍼(140)는 제1프레임(110)과 제2프레임(120) 사이에 배치되어, 제1프레임(110)와 제2프레임(120)을 상호 연결할 수 있다. 구체적으로, 가변형 댐퍼(140)의 일단부는 제1프레임(110)의 제1연결로드(119)에 결합되고, 가변형 댐퍼(140)의 타단부는 제2프레임(120)의 제2연결로드(129)에 결합될 수 있다.

이러한 가변형 댐퍼(140)는 굴삭기용 어태치먼트가 장착된 제2프레임(120)의 진동량을 저감 혹은 감쇠시켜 굴삭기 암과 연결되는 제1프레임(110)에 전달할 수 있다. 즉, 가변형 댐퍼(140)는 땅을 파거나 깎는 등의 굴삭 작업을 수행하는 굴삭기용 어태치먼트가 장착된 제2프레임(120)의 진동량에 대응하여 제1프레임(110)의 진동량을 최소화할 수 있다.

여기서, '가변형 댐퍼(140)'는 '능동형 댐퍼'라고도 하며 고정된 탄성 계수 또는 댐핑 값을 갖는 통상의 댐퍼와 다르게 댐핑 값의 조절이 가능한 댐퍼를 말한다. 이러한 가변형 댐퍼(140)로는 MR 댐퍼(Magneto-Rheological Damper), ER 댐퍼(Electro-Rheological Damper) 등이 잘 알려져 있다. 본 실시예에서는 MR 댐퍼가 가변형 댐퍼(140)로 사용되고 있으나, 댐퍼의 종류를 이에 한정하지 아니한다.

한편, 본 발명에 따른 굴삭기용 진동저감장치(100)는 가변형 댐퍼(140) 주위에 배치되어 제1프레임(110)과 제2프레임(120)을 상호 연결하는 적어도 하나의 스프링 부재(141)를 더 포함할 수 있다. 즉, 도1에 도시된 바와 같이, 스프링 부재(141)의 일단부는 제1프레임(110)의 제1연결로드(119)에 결합되고, 스프링 부재(141)의 타단부는 제2프레임(120)의 제2연결로드(129)에 결합될 수 있다.

이러한 스프링 부재(141)는 제1프레임(110)와 제2프레임(120) 사이에서 작동하는 가변형 댐퍼(140)에 대해 복원력을 제공하는 동시에, 구조적으로 제1프레임(110)와 제2프레임(120)의 안정적인 결합을 유지하도록 한다. 한편, 본 실시예에서는 가변형 댐퍼(140)를 중심으로 제1프레임(110)과 제2프레임(120)의 코너 영역에 4개의 스프링 부재(141)가 제공되나, 본 발명에서 스프링 부재(141)의 개수 및 배치 형태는 적절히 변경될 수 있다.

도8는 본 발명에 따른 굴삭기용 진동저감장치(100)의 제어 구성을 설명하기 위한 블록도이며, 도9는 본 발명에 따른 굴삭기용 진동저감장치(100)의 클램프(123)가 작동되는 구성을 설명하기 위한 블록도이고, 도10의 본 발명에 따른 굴삭기용 진동저감장치(100)의 제어 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

도8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 컨트롤러(150)는 진동 센서부(130)에 의해 검출되는 진동량에 기초하여 가변형 댐퍼(140)의 댐핑 값을 제어할 수 있다. 이러한 컨트롤러(150)는 디지털 신호 프로세서(DSP: Digital Signal Processor), 마이크로 프로세서(Micro Processor) 등으로 구현될 수 있으며, 제1프레임(110) 또는 제2프레임(120)에 설치될 수 있다.

컨트롤러(150)는 제1센서(131)에 의해 검출되는 제1프레임(110)의 진동량과 제2센서(132)에 의해 검출되는 제2프레임(120)의 진동량을 상호 비교하여 제1프레임(110)과 제2프레임(120)이 서로 멀어지는 방향으로 움직이는지 아니면 서로 가까워지는 방향으로 움직이는지 판정하고, 그 판정 결과에 기초하여 가변형 댐퍼(140)에 인가되는 전류를 제어하여 가변형 댐퍼(140)의 댐핑 값을 조절할 수 있다.

컨트롤러(150)는 제1프레임(110)과 제2프레임(120)이 서로 멀어지는 방향으로 움직이는 것으로 판정되면 가변형 댐퍼(140)에 전류를 인가하여 가변형 댐퍼(140)의 댐핑 값을 증가시키고, 제1프레임(110)과 제2프레임(120)이 서로 가까워지는 방향으로 움직이는 것으로 판정되면 가변형 댐퍼(140)에 전류를 인가하지 않아 가변형 댐퍼(140)의 댐핑 값을 최소화할 수 있다.

도9에 도시된 바에 따라, 본 발명에 따른 굴삭기용 진동저감장치(100)은 작업자에 의해 유압조절밸브(126)를 조절하여 유압의 크기를 정한 후, 유압조절밸브(126)가 열린 정도에 따라 유압실린더(124)는 유압(동력)을 제공받을 수 있다. 이어서, 유압실린더(124)는 유압에 의해 피스톤을 왕복 직선 운동시켜 유압실린더(124)와 연결된 클램프(123)를 작동시킬 수 있다. 이때, 클램프(123)는 회동축에 의해 회동 가능함으로써 유압실린더(124)로부터 동력을 공급받아 굴삭기용 어태치먼트를 클램핑하여 고정할 수 있다.

도10에 도시된 바에 따라, 진동저감제어의 온(ON) 상태가 유지되는 동안, 컨트롤러(150)는 제1센서(131) 및 제2센서(132)로부터 획득한 제1진동가속도(a1) 및 제2진동가속도(a2)를 임의의 짧은 시간(△t)에 대해 적분하여 제1프레임(110)에 대한 제1진동속도(v1) 및 제2프레임(120)에 대한 제2진동속도(v2)를 산출한다.

다음으로, 컨트롤러(150)는 제1 진동속도(v1) 및 제2 진동속도(v2)의 크기 및 방향에 따라 가변형 댐퍼(140)(140)에 대한 전류인가 여부를 결정한다. 구체적으로, v1(v1-v2)=0 이면 가변형 댐퍼(140)에 전류를 인가하여 가변형 댐퍼(140)의 댐핑 값을 증가시키고, v1(v1-v2)＜0 이면 가변형 댐퍼(140)에 전류를 인가하지 않아 가변형 댐핑 값을 최소화할 수 있다.

여기서, 「v1(v1-v2)=0 」인 경우는 예컨대 「v1＞0 and (v1-v2)＞0」인 경우로 제1프레임(110)의 제1진동속도(v1)가 양의 방향이고 제2프레임(120)의 제2진동속도(v2)보다 큰 값을 가지므로, 제1프레임(110)과 제2프레임(120)은 서로 멀어지는 방향으로 움직이고 있음을 의미한다. 이에, 컨트롤러(150)는 가변형 댐퍼(140)에 소정의 전류를 인가하여 가변형 댐퍼(140)의 댐핑 값을 증가시키는 것, 즉 가변형 댐퍼(140)의 감쇠력을 증가시키는 것이 필요하다. 이때, 제1진동속도(v1)와 제2진동속도(v2)의 차이(v1-v2)가 클수록 제1프레임(110)과 제2프레임(120)이 서로 멀어지는 방향으로의 움직임이 크다는 것을 의미하므로, 가변형 댐퍼(140)에 인가되는 전류의 크기는, 제1진동속도(v1)와 제2진동속도(v2)의 차이(v1-v2)에 비례하여 설정될 수 있다.

반면, 「v1(v1-v2)＜0」인 경우는 예컨대 「v1＞0 and (v1-v2)＜0」인 경우로 제1프레임(110)의 제1진동속도(v1)가 양의 방향이고 제2프레임(120)의 제2진동속도(v2)보다 작은 값을 가지므로, 제1프레임(110)과 제2프레임(120)은 서로 가까워지는 방향으로 움직이고 있음을 의미한다. 이에, 컨트롤러(150)는 가변형 댐퍼(140)에 전류를 인가하지 않음으로써 가변형 댐퍼(140)의 댐핑 값을 최소화시키는 것, 즉 가변형 댐퍼(140)의 감쇠력을 최소화시키는 것이 필요하다.

결론적으로, 컨트롤러(150)는 제1센서(131)에 의해 검출되는 제1프레임(110)의 진동량과 제2센서(132)에 의해 검출되는 제2프레임(120)의 진동량을 상호 비교하여 제1프레임(110)과 제2프레임(120)이 서로 멀어지는 방향으로 움직이는지 아니면 서로 가까워지는 방향으로 움직이는지 판정하고 그 판정 결과에 기초하여 가변형 댐퍼(140)에 인가되는 전류를 제어할 수 있다. 구체적으로, 컨트롤러(150)는 제1프레임(110)과 제2프레임(120)이 서로 멀어지는 방향으로 움직이는 것으로 판정되면 가변형 댐퍼(140)에 소정의 전류를 인가하는데, 이때 가변형 댐퍼(140)에 인가되는 전류의 크기는 제1프레임(110)과 제2프레임(120)이 서로 멀어지는 방향으로의 움직임이 클수록 증가한다. 반대로, 컨트롤러(150)는 제1프레임(110)과 제2프레임(120)이 서로 가까워지는 방향으로 움직이는 것으로 판정되면 가변형 댐퍼(140)에 전류를 인가하지 않는다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예들에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100: 굴삭기용 진동저감장치 110: 제1프레임
111: 굴삭기 암 결속부 113: 결속로드
117: 제1플레이트 119: 제1연결로드
120: 제2프레임 121: 굴삭기용 어태치먼트 결속부
123: 클램프 124: 유압실린더
125: 회동축 126: 유압조절밸브
127: 제2플레이트 129: 제2연결로드
130: 진동 센서부 131: 제1센서
132: 제2센서 140: 가변형 댐퍼
141: 스프링 부재 150: 컨트롤러

Claims

굴삭기 암과 굴삭기용 어태치먼트 사이에 탈착 가능하게 결합되는 굴삭기용 진동저감장치로,
굴삭기 암 결속부가 마련되는 제1프레임;
굴삭기용 어태치먼트 결속부가 마련되는 제2프레임;
굴삭기 작업 시 발생하는 진동량을 측정하기 위한 진동 센서부;
상기 제1프레임과 상기 제2프레임을 상호 연결하는 가변형 댐퍼; 및
상기 진동 센서부에 의해 측정되는 진동량에 기초하여 상기 가변형 댐퍼의 댐핑 값을 조절하는 컨트롤러를 포함하고,
상기 제1프레임은,
서로 이격 배치되는 한 쌍의 제1플레이트; 및
상기 한 쌍의 제1플레이트 사이에 배치되고 상기 가변형 댐퍼의 일단부가 체결되는 제1연결로드를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기용 진동저감장치.
제1항에 있어서,
상기 굴삭기 암 결속부는,
상기 굴삭기 암의 클램핑 수단에 의해 결속되는 결속로드를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기용 진동저감장치.
제1항에 있어서,
상기 굴삭기용 어태치먼트 결속부는,
상기 굴삭기용 어태치먼트를 결속시키는 적어도 하나 이상의 클램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기용 진동저감장치.
제3항에 있어서,
상기 굴삭기용 어태치먼트 결속부는,
상기 제2프레임에 마련되고, 상기 클램프가 회동 가능하게 지지하는 회동축을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기용 진동저감장치.
제4항에 있어서,
상기 굴삭기용 어태치먼트 결속부는,
상기 클램프가 상기 굴삭기용 어태치먼트를 클램핑하도록 상기 클램프를 작동시키는 유압실린더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기용 진동저감장치.
제5항에 있어서,
상기 굴삭기용 어태치먼터 결속부는,
상기 유압실린더에 제공되는 유압을 조절하기 위한 유압조절밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기용 진동저감장치.
삭제
굴삭기 암과 굴삭기용 어태치먼트 사이에 탈착 가능하게 결합되는 굴삭기용 진동저감장치로,
굴삭기 암 결속부가 마련되는 제1프레임;
굴삭기용 어태치먼트 결속부가 마련되는 제2프레임;
굴삭기 작업 시 발생하는 진동량을 측정하기 위한 진동 센서부;
상기 제1프레임과 상기 제2프레임을 상호 연결하는 가변형 댐퍼 및
상기 진동 센서부에 의해 측정되는 진동량에 기초하여 상기 가변형 댐퍼의 댐핑 값을 조절하는 컨트롤러를 포함하고,
상기 제2프레임은,
서로 이격 배치되는 한 쌍의 제2플레이트 및
상기 한 쌍의 제2플레이트 사이에 배치되고 상기 가변형 댐퍼의 타단부가 체결되는 제2연결로드를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기용 진동저감장치.
제1항에 있어서,
상기 진동 센서부는,
상기 굴삭기 암 결속부가 마련된 상기 제1프레임의 진동량을 검출하기 위한 제1센서 및
상기 굴삭기용 어태치먼트 결속부가 마련된 상기 제2프레임의 진동량을 검출하기 위한 제2센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기용 진동저감장치.
제9항에 있어서,
상기 컨트롤러는,
상기 제1센서에 의해 검출되는 상기 제1프레임의 진동량과 상기 제2센서에 의해 검출되는 상기 제2프레임의 진동량을 상호 비교하여 상기 제1프레임과 상기 제2프레임이 서로 멀어지는 방향으로 움직이는지 아니면 서로 가까워지는 방향으로 움직이는지 판정하고, 그 판정 결과에 기초하여 상기 가변형 댐퍼에 인가되는 전류를 제어하여 상기 가변형 댐퍼의 댐핑 값을 조절하는 것을 특징으로 하는 굴삭기용 진동저감장치.
제9항에 있어서,
상기 제1센서는, 상기 제1프레임에 설치되어 상기 제1프레임에 대해 제1진동가속도(a1)를 측정하고,
상기 제2센서는, 상기 제2프레임에 설치되어 상기 제2프레임에 대해 제2진동가속도(a2)를 측정하는 것을 특징으로 하는 굴삭기용 진동저감장치.
제11항에 있어서,
상기 컨트롤러는,
상기 제1센서 및 상기 제2센서로부터 획득한 상기 제1진동가속도(a1) 및 상기 제2진동가속도(a2)를 임의의 짧은 시간(△t)에 대해 적분하여 상기 제1프레임에 대한 제1진동속도(v1) 및 상기 제2프레임에 대한 제2진동속도(v2)를 산출한 다음, v1(v1-v2)=0 이면 상기 가변형 댐퍼에 전류를 인가하여 상기 가변형 댐퍼의 댐핑 값을 증가시키고, v1(v1-v2)＜0 이면 상기 가변형 댐퍼에 전류를 인가하지 않아 상기 가변형 댐핑 값을 최소화하는 것을 특징으로 하는 굴삭기용 진동저감장치.