KR101793961B1 - 로테이팅 암 제어시스템을 가지는 굴삭기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 암의 회전된 각도와 틸팅된 각도를 캐빈 내부에 탑승한 작업자에게 시각적으로 알려줄 수 있게 하는 로테이팅 암 제어시스템을 가지는 굴삭기에 관한 것으로, 본 발명은 붐과 연결되는 제 1 바디와, 버킷과 연결되는 제 2 바디, 제 1 바디와 제 2 바디 사이에 배치되며 제 2 바디를 360도 회전 가능하게 지지하는 회전모듈, 및 제 2 바디의 회전에 관계없이 제 2 바디에 장착된 버킷 실린더 측으로 유압을 유입 및 유출시킬 수 있게 하는 로터리 조인트로 이루어진 회전 가능한 암을 가지는 굴삭기에 있어서, 굴삭기는 로테이팅 암 제어시스템을 포함하며, 로테이팅 암 제어시스템은, 제 2 바디의 회전 및 회전된 위치값을 감지하고 감지된 제 2 바디의 위치값을 연산수단 측으로 출력하는 제 1 위치센서와, 암의 틸팅 및 틸팅된 위치값을 감지하고 감지된 암의 위치값을 연산수단 측으로 출력하는 제 2 위치센서를 가지는 센싱수단; 제 1 위치센서 및 제 2 위치센서에서 출력된 위치값들을 기설정된 회전 기준 위치값 및 틸팅 기준 위치값과 비교하여 변위값을 출력하는 연산수단; 및 연산수단에서 출력되는 변위값을 캐빈 내부에 탑승한 작업자에게 영상으로 제공하는 표시수단;을 포함한다.
Description
본 발명은 버킷(bucket)이 연결된 암(arm)이 회전되는 굴삭기에 관한 것이다.
일반적으로 건설장비용 굴삭기는 하부 주행체 위에 탑재되는 상부 선회체와, 상부 선회체에 연결되며 붐 실린더에 의해 작동되는 붐과, 붐에 연결되며 암 실린더에 의해 작동되는 암과, 암의 단부에 연결되며 버킷 실린더에 의해 작동되는 버킷을 포함하여 구성된다.
굴삭기에서 붐은 붐 실린더에 의해 상하 운동인 업-다운 운동을 하게 되고, 암은 암 실린더에 의해 앞으로 당겨졌다가 뒤로 밀렸다 하는 크라우드 및 덤프 운동을 하게 된다.
그러나 종래의 굴삭기에서의 암은 회전이 불가능하기 때문에 버킷의 굴착방향을 전환시키기 위해서는 굴착작업을 중지시킨 상태 하에서 버킷을 분리시킨 후 재장착하는 번거로움이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 "대한민국 등록특허 제 10-1658311 호", 및 "대한민국 공개특허 제 10-2017-0030276 호" 등에는 암을 원하는 각도로 회전시켜 다양한 작업을 수행할 수 있게 하는 굴삭기가 개시되어 있다.
그런데, 전술한 "대한민국 등록특허 제 10-1658311 호", 및 "대한민국 공개특허 제 10-2017-0030276 호"에 개시된 굴삭기는 암 상태, 즉 암의 회전 여부 및 틸팅(tilting) 여부를 캐빈 내부의 작업자가 알지 못하는 문제점이 있었다.
예를 들어, 버킷을 장착한 상태에서 평지를 다지는 평탄화 작업 시 암이 미세하게 회전되어 있는 경우 버킷도 미세하게 회전되기 때문에 버킷의 일측 모서리가 먼저 지면에 착지되어 지면을 고르게 되는 상황이 발생하게 되며, 또한 상하수도 준설 및 객토 후에 덮어주는 자갈을 평탄화되어 있는 도로 상부에서 측면 상하수도 절개지에 쏟아 넣을 경우 도로파손 등의 상황이 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 암의 회전된 각도와 틸팅된 각도를 캐빈 내부에 탑승한 작업자에게 시각적으로 알려줄 수 있게 함으로써, 버킷 또는 브레이커(breaker) 등의 작업을 정확하게 할 수 있게 하는 로테이팅 암 제어시스템을 가지는 굴삭기를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 붐과 연결되는 제 1 바디와, 버킷과 연결되는 제 2 바디, 제 1 바디와 제 2 바디 사이에 배치되며 제 2 바디를 360도 회전 가능하게 지지하는 회전모듈, 및 제 2 바디의 회전에 관계없이 제 2 바디에 장착된 버킷 실린더 측으로 유압을 안정적으로 유입 및 유출시킬 수 있게 하는 로터리 조인트로 이루어진 회전 가능한 암을 가지는 굴삭기에 있어서, 굴삭기는 로테이팅 암 제어시스템을 포함하며, 로테이팅 암 제어시스템은, 제 2 바디의 회전 및 회전된 위치값을 감지하고 감지된 제 2 바디의 위치값을 연산수단 측으로 출력하는 제 1 위치센서와, 암의 틸팅 및 틸팅된 위치값을 감지하고 감지된 암의 위치값을 연산수단 측으로 출력하는 제 2 위치센서를 가지는 센싱수단; 제 1 위치센서 및 제 2 위치센서에서 출력된 위치값들을 기설정된 회전 기준 위치값 및 틸팅 기준 위치값과 비교하여 변위값을 출력하는 연산수단; 및 연산수단에서 출력되는 변위값을 캐빈 내부에 탑승한 작업자에게 영상으로 제공하는 표시수단;을 포함할 수 있다.
구체적으로, 제 1 위치센서는 제 2 바디와 함께 회전하는 로터리 조인트의 회전부에 고정 장착되며, 제 2 위치센서는 제 1 바디 또는 제 2 바디에 고정 장착될 수 있다.
구체적으로, 제 1 위치센서 및 제 2 위치센서는 각각 센서 하우징의 내부에 내장될 수 있다.
구체적으로 연산수단은, 기설정된 제 2 바디의 기준 위치값을 기준으로 제 2 바디의 회전된 위치값까지의 회전각도를 변위값으로 계산함과 동시에 기설정된 암의 기준 위치값을 기준으로 암의 틸팅된 위치값까지의 틸팅각도를 변위값으로 계산할 수 있다.
더 구체적으로, 제 2 바디의 기준 위치값은 제 1 바디의 상,하면과 제 2 바디의 상,하면, 및 제 1 바디의 양측면과 제 2 바디의 양측면이 수평을 이룰 때의 위치값을 의미하며, 암의 기준 위치값은 제 1 바디 및 제 2 바디가 붐과 수평을 이룰 때의 위치값을 의미할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 로테이팅 암 제어시스템을 가지는 굴삭기는 암을 자유자재로 회전시킬 수 있어 입체적 작업환경을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 암의 회전된 각도와 틸팅된 각도를 캐빈 내부에 탑승한 작업자에게 시각적으로 알 수 있기 때문에 작업 조건에 따라 신속하게 암을 회전 및 틸팅시킬 수 있게 하는 이점이 있다.
도 1은 본 발명과 관련된 회전 가능한 암을 가지는 굴삭기를 개략적으로 나타낸 도면이며, 그리고
도 2는 본 발명에 따른 로테이팅 암 제어시스템을 가지는 굴삭기를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 로테이팅 암 제어시스템을 가지는 굴삭기를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명과 관련된 회전 가능한 암을 가지는 굴삭기를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 회전 가능한 암을 가지는 굴삭기(10)는 "대한민국 등록특허 제 10-1658311 호"에 개시된 굴삭기(10; 이하 "종래 굴삭기" 라 한다.)로, 암(30)이 360도 회전 가능하게 형성된다.
이를 더 구체적으로 설명하면, "대한민국 등록특허 제 10-1658311 호"에 개시된 종래 굴삭기(10)의 암(30)은 붐(20)과 연결되는 제 1 바디(31)와, 버킷(40)과 연결되는 제 2 바디(32), 및 제 1 바디(31)와 제 2 바디(32) 사이에 배치되며 제 2 바디(32)를 360도 회전 가능하게 지지하는 회전모듈(33)을 포함한다.
여기서 회전모듈(33)을 간략하게 설명하면, 회전모듈(33)은 제 1 바디(31)의 단부 측에 구비되는 유압모터(34), 유압모터(34)의 구동력을 전달하는 웜기어 및 피니언기어(도시되지 않음), 그리고 내륜을 통해 피니언기어로부터 구동력을 전달 받고 외륜을 통해 제 2 바디(32)에 회전력을 전달하는 선회베어링(35)으로 이루어진다.
또한, 종래 굴삭기(10)의 암(30)은 제 2 바디(32)의 회전에 관계없이 제 2 바디(32)에 장착된 버킷 실린더(41) 측으로 유압을 안정적으로 유입 및 유출시킬 수 있게 하는 로터리 조인트(36)를 더 포함한다.
여기서 로터리조인트(36)를 간략하게 설명하면, 로터리 조인트(36)는 일측은 제 1 바디(31)에 삽입되고 타측은 제 2 바디(32)에 삽입되는 고정부(37)와, 고정부(37)의 타측을 둘러싸며 제 2 바디(32)와 일체로 회전하는 회전부(38)를 포함한다. 이때 고정부(37)에는 도시되지 않았지만 유압펌프로부터 공급되는 유압을 전달하는 유로(도시되지 않음)들이 형성되고, 회전부(38)에는 고정부(37)의 유로들을 통해 전달된 유압을 버킷 실린더(41) 측으로 전달하는 포트(39)들이 형성된다.
이와 같이 형성된 종래 굴삭기(10)는 암(30)을 자유자재로 회전시킬 수 있어 입체적 작업환경을 구현할 수 있게 하는 효과를 가지고 있으나, 전술한 "발명의 배경이 되는 기술"에서 설명한 바와 같이 캐빈(50) 내부에 탑승한 작업자가 암(30)의 회전된 각도 및 틸팅된 각도를 알지 못하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 캐빈(50) 내부에 탑승한 작업자가 시각적으로 암(30)의 회전된 각도 및 틸팅된 각도를 확인 할 수 있게 하려는 것으로, 이하에서는 본 발명에 따른 굴삭기를 도 2를 참조하여 상세하게 설명한다.
한편, 도 1의 도면 부호 "60"은 하부 주행체이고, 도면 부호 "70"은 상부 선회체이며, 도면 부호 "21" 붐 실린더를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 로테이팅 암 제어시스템을 가지는 굴삭기를 개략적으로 나타낸 도면으로, 본 발명에 따른 굴삭기(100)는 종래 굴삭기(10), 다시 말해 "대한민국 등록특허 제 10-1658311 호"에 개시된 굴삭기(10)와 동일한 구성을 가지되, 암(30)의 회전된 위치값(각도) 및 틸팅된 위치값(각도)을 감지하여 출력하는 센싱수단(110)과, 센싱수단(110)에서 출력된 위치값들을 기설정된 회전 기준 위치값 및 틸팅 기준 위치값과 비교하여 변위값을 출력하는 연산수단(120)과, 연산수단(120)에서 출력되는 변위값을 캐빈(50) 내부에 탑승한 작업자에게 영상으로 제공하는 표시수단(130)을 가지는 로테이팅 암 제어시스템을 더 포함한다.
로테이팅 암 제어시스템의 센싱수단(110)은 제 2 바디(32)의 회전 및 회전된 위치값을 감지하여 감지된 제 2 바디(32)의 위치값을 연산수단(120) 측으로 출력하는 제 1 위치센서(111)와, 암(30)의 틸팅 및 틸팅된 위치값을 감지하고 감지된 암(30)의 위치값을 연산수단(120) 측으로 출력하는 제 2 위치센서(112)를 포함한다.
제 1 위치센서(111)는 도시된 바와 같이 제 2 바디(32)와 함께 회전하는 로터리 조인트(36)의 회전부(38)의 연장단 측에 고정 장착되어 회전모듈(33)에 의해 회전되는 제 2 바디(32)의 회전 및 회전된 위치값을 감지한다. 그리고 제 2 위치센서(112)는 제 1 바디(31) 또는 제 2 바디(32) 중 어느 하나의 측면 상에 고정 장착되어 암 실린더(29)에 의해 선회하는 암(30)의 틸팅 및 틸팅된 위치값을 감지한다.
한편, 센싱수단(110)은 공사현장의 가혹한 환경으로부터 제 1 위치센서(111) 및 제 2 위치센서(112)를 보호할 수 있도록 센서 하우징(113, 114)을 더 포함한다.
센서 하우징(113, 114)은 도시된 바와 같이 내부에 제 1 위치센서(111) 및 제 2 위치센서(112)를 내부에 한정할 수 있도록 함체 형상을 가지며, 제 1 위치센서(111) 및 제 2 위치센서(112)가 내장된 각각의 센서 하우징(113, 114)의 통상의 체결수단, 예를 들어 볼트(bolt) 등에 의해 각각 로터리 조인트(36)의 회전부(38) 및 제 1 바디(31) 또는 제 2 바디(32)에 고정 장착된다.
도 2에서는 제 2 바디(32)에 고정된 제 2 위치센서(112) 및 제 2 위치센서(112)가 내장된 센서 하우징(114)이 도시되어 있다.
바람직하게는 제 1 위치센서(111) 및 제 2 위치센서(112)는 각각 통상의 각도센서(angle sensor) 일 수 있다.
한편, 연산수단(120)은 센싱수단(110), 즉 제 1 및 제 2 위치센서(111, 112)에서 출력된 제 2 바디(32)의 회전된 위치값 및 암(30)의 틸팅된 위치값을 전송받아 가공 한 후, 가공된 각각의 변위값을 표시수단(130) 측으로 출력하며, 표시수단(130)은 전술한 바와 같이 연산수단(120)에 의해 가공 처리된 제 2 바디(32)의 회전된 변위값 및 암(30)의 틸팅된 변위값을 영상으로 출력한다.
연산수단(120)은 기설정된 제 2 바디(32)의 기준 위치값을 기준으로 제 2 바디(32)의 회전된 위치값까지의 회전각도를 변위값으로 계산한다. 또한 연산수단(120)은 기설정된 암(30)의 기준 위치값을 기준으로 암(30)의 틸팅된 위치값까지의 틸팅각도를 변위값으로 계산한다.
여기서, 제 2 바디(32)의 기준 위치값은 제 1 바디(31)의 상,하면과 제 2 바디(32)의 상,하면, 그리고 제 1 바디(31)의 양측면과 제 2 바디(32)의 양측면이 수평을 이룰 때의 위치값을 의미하며, 암(30)의 기준 위치값은 제 1 바디(31) 및 제 2 바디(32)가 이루어진 암(30)의 붐(20)과 수평을 이룰 때의 위치값을 의미한다.
한편, 연산수단(120)과 표시수단(130)은 캐빈(50) 내부에 배치되는 것이 바람직하며, 특히 표시수단(130)은 캐빈(50)에 내부에 탑승한 작업자가 용이하게 확인할 수 있도록 계기판(도시되지 않음) 상에 배치되는 것이 바람직하다.
그리고 표시수단(130)으로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electroruminescent Display) 등의 다양한 디스플레이 패널이 사용될 수 있음을 누구나 알 수 있을 것이다.
또한, 본 발명에서는 버킷(40)을 일례로 설명하였지만, 제 2 바디(32)의 단부에는 버킷(40) 이외에 브레이커(breaker), 굴삭기용 집게 등이 장착될 수 있음을 누구나 알 수 있을 것이다.
이와 같이 형성된 본 발명에 따른 굴삭기(100)는 암(30)을 자유자재로 회전시킬 수 있어 입체적 작업환경을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 암(30)의 회전된 각도와 틸팅된 각도를 캐빈(50) 내부에 탑승한 작업자에게 시각적으로 알 수 있기 때문에 작업 조건에 따라 신속하게 암(30)을 회전 및 틸팅시킬 수 있게 한다.
또한, 설명되지 않았지만 본 발명은 별도의 제어수단을 더 구비하여 자동적으로 제 1 및 제 2 위치센서(111, 112)에서 출력되는 신호를 활용하여 버킷(40)을 정위치 및 역위치로 변환시키거나, 또는 작업자가 입력한 지정 각도까지 회전 후 멈추게 할 수 있음을 누구나 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 로테이팅 암 제어시스템을 가지는 굴삭기(100)는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
100 : 로테이팅 암 제어시스템을 가지는 굴삭기 110 : 센싱수단
111 : 제 1 위치센서 112 : 제 2 위치센서
113, 114 : 센서 하우징 120 : 연산수단
130 : 표시수단
111 : 제 1 위치센서 112 : 제 2 위치센서
113, 114 : 센서 하우징 120 : 연산수단
130 : 표시수단
Claims (5)
- 붐과 연결되는 제 1 바디와, 버킷과 연결되는 제 2 바디, 상기 제 1 바디와 상기 제 2 바디 사이에 배치되며 상기 제 2 바디를 360도 회전 가능하게 지지하는 회전모듈, 및 상기 제 2 바디의 회전에 관계없이 상기 제 2 바디에 장착된 버킷 실린더 측으로 유압을 안정적으로 유입 및 유출시킬 수 있게 하는 로터리 조인트로 이루어진 회전 가능한 암을 가지는 굴삭기에 있어서,
상기 굴삭기는 로테이팅 암 제어시스템을 포함하며,
상기 로테이팅 암 제어시스템은,
상기 제 2 바디와 함께 회전하는 상기 로터리 조인트의 회전부에 고정 장착되어 상기 제 2 바디의 회전 및 회전된 위치값을 감지하고 감지된 상기 제 2 바디의 위치값을 출력하는 제 1 위치센서와, 상기 제 1 바디 또는 상기 제 2 바디에 고정 장착되어 상기 암의 틸팅 및 틸팅된 위치값을 감지하고 감지된 상기 암의 위치값을 출력하는 제 2 위치센서를 가지는 센싱수단;
상기 제 1 위치센서 및 상기 제 2 위치센서에서 출력된 위치값들을 기설정된 회전 기준 위치값 및 틸팅 기준 위치값과 비교하여 상기 제 2 바디의 회전각도 및 상기 암의 틸팅각도를 변위값으로 계산하여 출력하는 연산수단; 및
상기 연산수단에서 출력되는 변위값을 캐빈 내부에 탑승한 작업자에게 영상으로 제공하는 표시수단;을 포함하되,
상기 제 2 바디의 기준 위치값은 상기 제 1 바디의 상,하면과 상기 제 2 바디의 상,하면, 및 상기 제 1 바디의 양측면과 상기 제 2 바디의 양측면이 수평을 이룰 때의 위치값이고, 상기 암의 기준 위치값은 상기 제 1 바디 및 상기 제 2 바디가 상기 붐과 수평을 이룰 때의 위치값이며,
상기 제 1 위치센서 및 상기 제 2 위치센서는 각각 함체 형상을 가지는 센서 하우징에 내장되되, 각각 상기 센서 하우징은 볼트에 의해 상기 로터리 조인트 및 상기 제 1 바디 또는 상기 제 2 바디에 고정 장착되는 로테이팅 암 제어시스템을 가지는 굴삭기.
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