KR101936329B1 - 건설장비 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 건설장비는 붐, 붐 실린더 및 상기 붐 실린더의 신축을 제어하여 상기 붐의 상승과 하강을 제어하는 붐 헤드측 및 로드측 복귀 솔레노이드들을 포함하는 붐 작동부; 암, 암 실린더 및 상기 암 실린더의 신축을 제어하여 상기 암을 움직이는 암 작동부; 및 붐 플로트 모드에서 암 레버가 조작되면 상기 붐 헤드측 및 로드측 복귀 솔레노이드들 중 적어도 일부에 유로연동신호를 생성하여 상기 붐 실린더를 제어하는 제어부를 포함하며, 건설장비의 붐과 암을 동시에 조작해야 하는 작업을 작업자의 암 레버 조작만으로 수행할 수 있으며, 이에 숙련된 작업이 필요하지 않고, 반복 작업 시 작업의 피로가 경감할 수 있다.

Description

건설장비{CONSTRUCTION EQUIPMENT}

본 발명은 건설장비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건설장비에서 붐 실린더의 플로트 모드를 제어하도록 한 건설장비에 관한 것이다.

일반적으로, 굴삭기는 상부 선회체에 붐, 암, 버켓 등과 같은 프론트 작업장치를 구비하고, 해당 작업장치의 하나 이상을 하나 이상의 유압펌프에서 토출되는 압유로 단독 또는 동시에 작동시켜, 굴삭 작업, 지면고르기, 자재 수집 작업, 상차 작업 등과 같은 여러 가지의 복합 작업을 수행하도록 한다. 여기서, 복합 작업이라 함은 붐, 암, 선회모터 중 2개 이상의 유압장치들을 동시에 작동시켜 이루어지는 작업들을 말한다.

한편, 한국공개특허 제10-2006-0068668호는 굴삭기의 붐과 암을 동시에 작동시키는 복합동작을 제어하는 유압제어장치에 관한 것으로서, 붐 밸브가 파이롯 밸브의 조작량에 따라 붐 속도를 자동으로 증감시킴으로써, 상차 작업이나 평탄 작업과 같이 암 작동 부하의 변동보다 붐 작동 부하의 변동이 큰 복합 작업의 경우에 붐에 많은 펌프 유량을 우선 제공하는 기술이다.

이러한 선행기술은 굴삭기와 같은 건설장비의 주된 작업 중 하나인 지면 고르기 또는 자재 수집 작업을 수행하는 경우, 붐과 암을 지면에 따라 동시에 정밀하게 움직여야 하기 때문에, 작업자의 숙련된 조종이 반드시 필요하며, 이러한 작업이 반복되면 작업자의 피로도가 증가하는 단점을 가지고 있다.

따라서 작업자가 의도하는 경우에, 붐 실린더의 로드 또는 헤드 측의 유압 회로를 유압 탱크와 연결시켜 붐이 펌프 압력 대신 작업장치의 자중으로 하강하거나, 지면의 반발력에 의해 붐을 상승시키는 플로트 회로를 갖추어 작업을 용이하게 한 장비들이 개발되고 있다.

그러나 이러한 경우에도 버켓이 지면을 따라 움직이는 동작 후에 붐을 들어 버켓을 옮기는 복귀 동작이 필요하므로 여전히 붐과 암을 조작하여 수행해야 하는 단점이 있다.

한국공개특허 제10-2006-0068668호

본 발명의 일 실시예는 건설장비의 붐과 암을 동시에 조작해야 하는 작업(예를 들어, 지면 고르기 및 자재 수집 작업)을 암 조작만으로 용이하도록 한 건설장비를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예는 건설장비의 굴삭력을 붐 레버의 간단한 조작으로 조정하는 건설장비를 제공하고자 한다.

실시예들 중에서, 건설장비는 붐, 붐 실린더 및 상기 붐 실린더의 신축을 제어하여 상기 붐의 상승과 하강을 제어하는 붐 헤드측 및 로드측 복귀 솔레노이드들을 포함하는 붐 작동부; 암, 암 실린더 및 상기 암 실린더의 신축을 제어하여 상기 암을 움직이는 암 작동부; 및 붐 플로트 모드에서 암 레버가 조작되면 상기 붐 헤드측 및 로드측 복귀 솔레노이드들 중 적어도 일부에 유로연동신호를 생성하여 상기 붐 실린더를 제어하는 제어부를 포함한다.

상기 제어부는 상기 붐 플로트 모드가 암 인 모드에 해당하는 경우에는 상기 붐 헤드측 및 로드측 복귀 솔레노이드들에 상기 유로연동신호를 생성하여 상기 붐 실린더의 헤드측 및 로드측 유로들을 유압 탱크에 연동할 수 있다.

상기 붐은 상기 암 인 모드에서 버켓에 의한 지면 반발력이 발생하지 않으면 상기 붐 실린더의 수축을 통해 하강 할 수 있고, 상기 암 인 모드에서 상기 버켓에 의한 지면 반발력이 발생하면 상기 버켓이 해당 지면을 따라 이동하도록 조절될 수 있다.

상기 제어부는 상기 붐 플로트 모드가 암 아웃 모드에 해당하는 경우에는 상기 붐 로드측 복귀 솔레노이드에 상기 유로연동신호를 생성하여 상기 붐 실린더의 로드측 유로를 유압 탱크에 연동하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 붐은 상기 암 아웃 모드에서 버켓에 의한 지면 반발력이 최종적으로 발생한 시점에서 해당 위치를 유지하거나 또는 상승할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 붐 플로트 모드가 붐 다운 모드에 해당하는 경우에는 상기 붐 헤드측 복귀 솔레노이드에 상기 유로연동신호를 생성하여 상기 붐 실린더의 헤드측 유로를 유압 탱크에 연동하는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 붐 헤드측 복귀 솔레노이드는 내부 또는 연결 통로에 오리피스를 연결하여 상기 붐의 하강 속도를 감소시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에서, 건설장비는 작업자의 조작에 따라 붐 플로트 모드 선택 신호를 출력하는 작업자 입력 장치를 포함하고, 상기 제어부는 상기 붐 플로트 모드 선택 신호에 따라 상기 플로트 모드 중 하나 또는 그 이상을 적용하거나 해제하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 건설장비는, 암 레버의 작동 방향과 붐 플로트 회로의 작동 여부를 연동하여 건설장비의 지면을 따라 붐과 암을 동시에 조작해야 하는 작업(예를 들어, 지면 고르기 및 자재 수집 작업)을 작업자의 암 레버 조작만으로 수행할 수 있도록 해 줌으로써, 숙련된 작업이 필요하지 않고, 반복 작업 시 작업의 피로가 경감할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 건설장비는, 붐 레버의 작동 정도와 붐 플로트 회로의 작동 여부를 연동하여 별도의 전환 스위치 없이 작업장치의 굴삭력을 조정함으로써, 작업이 끊어짐이 없어 정교한 작업과 부하 작업을 수행할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설장비의 붐 플로트 모드 제어 시스템의 구성을 설명하는 구성 블록도이다.
도 2는 도 1에 있어 레버 조작에 따라 결정되는 붐 플로트 모드를 설명하는 구성도이다.
도 3은 도 1에 있어 제어부에서 결정되는 플로트 모드에 따른 굴삭기의 붐, 암 및 버켓의 동작을 설명하는 동작 설명도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설장비의 구성을 설명하는 구성 블록도이다.

건설 장비(100)의 일종인 굴삭기는 땅을 파거나 깎을 때 사용되는 건설기계로서, 토목, 건축, 건설 현장에서 땅을 파는 굴삭 작업, 토사를 운반하는 적재 작업, 건물을 해체하는 파쇄 작업 및 지면을 정리하는 지면 고르기 작업 등을 수행하며, 장비의 이동 역할을 하는 주행체와 주행체에 탑재되어 360도 회전하는 상부 선회체 및 작업 장치로 구성될 수 있다.

도 1을 참조하면, 건설장비(100)는 기본적으로 붐(Boom)(101), 암(Arm)(104) 및 버켓(Bucket)(107)을 통해 굴착 또는 물건 이동 등의 작업을 수행한다. 붐(101)은 굴삭기의 본체와 암(104)을 연결하는 부분을 말하며, 암(104)은 붐(101)과 버켓(107)을 연결하는 부분을 말한다. 버켓(107)은 땅을 파거나 물건을 들어올릴 수 있는 부분을 말한다.

붐(101)은 붐 실린더(102) 및 붐 작동부(103)에 의해 동작한다. 붐(101)은 붐 실린더(102)의 신축에 의해 이동할 수 있고, 붐 실린더(102)는 붐 작동부(103)에 의해 신축될 수 있다. 붐 작동부(103)는 파일럿 압력 센서(110), 붐 헤드측 복귀 솔레노이드(130)와 붐 로드측 복귀 솔레노이드(140)를 포함할 수 있다. 붐 작동부(103)의 동작은 도 2를 통해 상세하게 설명한다.

암(104)은 암 실린더(105) 및 암 작동부(106)에 의해 동작한다. 암(104)은 암 실린더(105)의 신축에 의해 이동할 수 있고, 암 실린더(105)는 암 작동부(106)에 의해 신축될 수 있다.

버켓(107)은 암(104)에 연결되어, 굴착 또는 물건 이동 등의 작업을 수행한다. 버켓(107)은 버켓 실린더(108)의 신축에 의해 이동할 수 있고, 버켓 실린더(107)는 버켓 작동부(109)에 의해 신축될 수 있다.

제어부(120)는 붐 작동부(103), 암 작동부(106) 및 버켓 작동부(109)의 동작을 제어한다. 제어부는 도 2를 통해 상세하게 설명한다.

굴삭기는 상부 선회체를 움직이는 메인 모터를 더 구비할 수 있는데, 이때 메인 모터는 강한 유압을 이용하여 상부 선회체를 선회시켜 준다. 해당 선회 중에 생성되는 유압은 굴삭기의 펌프에서 형성되는 메인 압력에 의해 생성된다. 이러한 메인 압력은, 작업 장치를 지지하는 돌출봉 형태의 붐 실린더(102) 및 유압을 이용하여 굴삭기의 암(104)을 지지하는 암 실린더(105)와 연동될 수 있다.

도 2는 레버 조작에 따라 결정되는 붐 플로트 모드를 설명하는 구성도이다.

도 2를 참조하면, 암 레버(201) 및 붐 레버(202)는 건설장비의 운전실에 구비된다. 해당 레버의 조작 방향에 따라 하나 이상의 파일럿 압력이 형성되며, 각 작업 장치 구동 밸브(암 구동 밸브 및 붐 구동 밸브)는 형성된 파일럿 압력에 따라 펌프에서 형성된 메인 압력의 작용 방향을 결정하게 된다.

파일럿 압력센서(110)는 파일럿 압력이 형성되는 유로에 설치되어 파일럿 압력 값을 감지하고, 감지한 압력 값에 대응하는 파일럿 압력 신호를 제어부(120)에 출력한다.

제어부(120)는 파일럿 압력센서(110)로부터 수신 받은 파일럿 압력 신호에 따라 붐 플로트 모드를 결정하고, 이에 따라 유로연동신호를 생성시켜 붐 헤드측 복귀 솔레노이드(130) 또는 붐 로드측 복귀 솔레노이드(140)에 출력하게 된다.

붐 헤드측 복귀 솔레노이드(130)는 붐 실린더의 헤드측 유로를 굴삭기의 유압 탱크와 연동시키는 역할을 수행한다. 붐 헤드측 복귀 솔레노이드(130)는 제어부(120)로부터 출력되는 유로연동신호를 수신 받아, 봄 실린더(102)의 헤드 측 유로를 유압 탱크와 연동시켜 유로를 개방해 줌으로써, 메인 펌프에서 유입되는 유압에 상관 없이 붐 실린더(102)가 외력에 의해 수축하는 것을 가능하게 한다.

붐 로드측 복귀 솔레노이드(140)는 붐 실린더(102)의 로드측 유로를 굴삭기의 유압 탱크와 연동시키는 역할을 수행한다. 붐 로드측 복귀 솔레노이드(140)는 제어부(120)로부터 출력되는 유로연동신호를 수신 받아, 봄 실린더(102)의 로드 측 유로를 유압 탱크와 연동시켜 유로를 개방해 줌으로써, 메인 펌프에서 유입되는 유압에 상관없이 붐 실린더가 외력에 의해 늘어나는 것을 가능하게 한다.

일 실시예에서, 붐 플로트 모드 중 하나인 암 인 모드는 파일럿 압력 값이 암 실린더(105)를 늘리는 암 인 방향일 때를 의미한다. 암 인 모드에서, 제어부(120)는 붐 헤드측 복귀 솔레노이드(130)와 붐 로드측 복귀 솔레노이드(140)에 유로연동신호를 출력하여 붐 헤드측 유로와 붐 로드측 유로가 유압 탱크와 연동되도록 한다. 암 인 모드에서, 버켓(107)은 별도의 붐 레버(202) 조작 없이 자중과 지면의 반발력이 일치하는 곳을 따라 움직이게 된다.

붐(101)은 붐 플로트 모드가 암 인 모드에 해당하는 경우, 버켓(107)에 의한 지면 반발력이 발생하지 않으면 붐 실린더(102)의 수축을 통해 하강할 수 있다.

또한, 붐(101)은 붐 플로트 모드가 암 인 모드에 해당하는 경우, 버켓(107)에 의한 지면 반발력이 발생하면 버켓(107)이 해당 지면을 따라 이동하도록 조절될 수 있다.

일 실시예에서, 붐 플로트 모드 중 하나인 암 아웃 모드는 파일럿 압력 값이 암 실린더(105)를 수축하는 암 아웃 방향일 때를 의미한다. 암 아웃 모드에서, 제어부(120)는 붐 로드측 복귀 솔레노이드(140)에 유로연동신호를 출력하여 붐 로드측 유로가 유압 탱크와 연동되도록 한다. 암 아웃 모드에서, 붐 실린더(102)는, 별도의 붐 레버(202) 조작 없이 버켓(107)이 지면의 반발력에 의해 밀려나는 힘으로 늘어날 수 있다.

붐(101)은 붐 플로트 모드가 암 아웃 모드에 해당하는 경우, 버켓(107)에 의한 지면 반발력이 최종적으로 발생한 시점에서 해당 위치를 유지하거나 또는 상승할 수 있다.

작업자는 암 인 모드 또는 암 아웃 모드를 통해 암 인 및 아웃 방향으로 암 레버(201) 만 움직임으로써 붐 레버(202)의 조작 없이 고르기 및 자재 수집 작업을 수행 할 수 있다. 이에 대한 상세 설명은 도 3에서 하도록 한다.

일 실시예에서, 붐 플로팅 모드 중 하나인 붐 다운 모드는 파일럿 압력 값이 붐 실린더(102)를 수축하는 붐 다운 방향이고, 해당 파일럿 압력 값이 설정 범위 이내일 때를 의미한다. 붐 다운 모드에서, 제어부(120)는 붐 헤드측 복귀 솔레노이드(130)에 유로연동신호를 출력하여 붐 레버(202)를 미세하게 조작할 때는 자중에 의해 붐 실린더(102)가 내려가게끔 하고, 붐 레버(202)를 끝까지 밀어 붐 구동 밸브에 파일럿 압력이 크게 형성될 때는 메인 펌프의 압력이 붐(101)의 로드 측으로 인가되도록 한다. 이것은 작업자가 정교한 작업을 하기 위해 적은 굴삭력이 필요할 때에는 레버를 미세하게 조작하고, 작업자가 작업장치의 큰 굴삭력이 필요할 때에는 레버의 위치를 끝으로 두는 조작을 하는 점을 반영한 것이다.

일 실시예에서, 건설장비(100)는 붐 구동 밸브(220)를 움직이는 파일럿 압력을 차단하는 붐 파일럿 압력 차단 솔레노이드(230)를 구비하고, 제어부(120)가 붐 레버(202)의 움직임에 따라 붐 헤드측 복귀 솔레노이드(130)에 유로연동신호를 발생시키는 경우, 붐 파일럿 압력 차단 솔레노이드(230)에 압력차단신호를 출력하여 붐 구동 밸브(220)의 구동을 방지할 수 있다. 붐 레버(202)를 조작하여 붐 구동 밸브(220)가 가동되면 붐이 자중에 의해서 하강하는 것이 아니라 메인 펌프의 유압으로 구동되어 압력이 크게 형성된다.

일 실시예에서 붐 헤드측 복귀 솔레노이드(130)는 붐(101)이 지면방향으로 하강할 경우, 붐(101)의 하강속도를 감소하기 위해서, 붐(101)의 내부 또는 연결 통로에 오리피스를 더 연결할 수 있다.

일 실시예에서, 건설장비(100)는 작업자의 조작에 따라 붐 플로트 모드 선택 신호를 출력하는 스위치 또는 터치 감응 모니터와 같은 작업자 입력 장치(150)를 추가로 구비할 수 있고, 제어부(120)는 작업자 입력 장치(150)에서 출력되는 붐 플로트 모드 선택 신호에 따라 붐 플로트 모드 중 하나 또는 그 이상을 적용하거나 해제할 수 있다.

도 3은 붐 플로트 모드 중 암 레버에 조작에 의한 지면 고르기 및 자재 수집 동작을 설명하는 동작 설명도이다.

도 3을 참조하면, (a)~(c) 는 작업자가 암 레버(201)를 암 인 방향으로 조작하는 암 인 모드를 나타낸다. 암 인 모드에서, 붐(101)의 상승 및 하강은 지면의 모양에 따라 결정된다. 또한, 버켓(107)은 따로 조작하지 않더라도 암(104)의 각도 조절에 의해 토사 또는 작업물(타원형으로 표시한 부분)을 굴삭기의 본체 방향으로 이동시킨다.

암 인 모드에서, 암(104)이 붐 방향(즉, 암 인 방향)으로 이동하는데, 암(104)과 지면이 서로 이루는 각도가 커지게 되므로, 지면의 반발력으로 붐(101)은 자연스럽게 상승하게 된다.

(d)~(e) 는 작업자가 암 레버를 암 아웃 방향으로 치우치도록 조작하는 암 아웃 모드를 나타낸다. 암 아웃 모드에서, 붐(101)은 (c) 상태에서 상승하거나, (c) 상태의 높이를 유지하는 것만 가능하다. 따라서, 버켓(107)을 따로 조작하지 않더라도 버켓(107)이 새로운 토사 또는 작업물(점선 타원형 부분)의 윗부분에 부딪히지 않고 이동할 수 있다.

작업자가 암 레버를 암 인 방향으로 조금만 치우치도록 미세하게 조작하는 경우, 다시 암 인 모드에 진입 하게 되며((e)에서(f)로 진입) 붐 헤드측 유로가 유압 탱크와 연동되면서 붐 실린더(102)가 수축하여 붐(101)은 자연스럽게 하강하지만, 암 실린더(105)의 길이는 거의 변하지 않기 때문에 암(104)은 붐(101)의 안쪽 방향으로 거의 이동하지 않아 버켓(107)은 굴삭기에서 먼 위치에 이동할 수 있다.

반면에, 작업자가 암 레버(201)를 암 인 방향으로 완전히 치우치도록 조작하는 경우, 붐 헤드측 유로가 완전히 열려 유압 탱크와 연동되면서, 붐 실린더(102)의 길이가 수축하여 붐(101)은 하강하고 동시에 암 실린더(105)의 길이가 상대적으로 빠르게 늘어나면서 암(104)은 붐(101)의 안쪽 방향으로 이동하고, 버켓(107)은 굴삭기에서 가까운 위치로 이동할 수 있다.

상술한 바와 같은 동작을 반복함으로써, 암 레버(201)의 조작만으로 토사 또는 작업물을 모으거나 고를 수 있다.

상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 건설장비
101: 붐
102: 붐 실린더
103: 붐 작동부
104: 암
105: 암 실린더
106: 암 작동부
107: 버켓
108: 버켓 실린더
109: 버켓 작동부
110: 파일럿 압력센서
120: 제어부
130: 붐 헤드측 복귀 솔레노이드
140: 붐 로드측 복귀 솔레노이드
150: 작업자 입력 장치

Claims (9)

1. 붐, 붐 실린더 및 상기 붐 실린더의 신축을 제어하여 상기 붐의 상승과 하강을 제어하는 붐 헤드측 및 로드측 복귀 솔레노이드들을 포함하는 붐 작동부;
   암, 암 실린더 및 상기 암 실린더의 신축을 제어하여 상기 암을 움직이는 암 작동부; 및
   붐 플로트 모드에서 암 레버가 조작되면 상기 붐 헤드측 및 로드측 복귀 솔레노이드들 중 적어도 일부에 유로연동신호를 출력하여 상기 붐 실린더를 제어하는 제어부를 포함하며,
   상기 제어부는,
   붐 플로트 모드에서 상기 암 레버가 암 인 방향으로 치우치면, 상기 붐 헤드측 및 로드측 복귀 솔레노이드들에 상기 유로연동신호를 출력하여 상기 붐 실린더의 헤드측 및 로드측 유로들을 유압 탱크에 연동하며,
   붐 플로트 모드에서 상기 암 레버가 암 아웃 방향으로 치우치면, 상기 붐 로드측 복귀 솔레노이드에 상기 유로연동신호를 출력하여 상기 붐 실린더의 로드측 유로를 유압 탱크에 연동하여 상기 붐이 상기 붐 레버 조작 없이 버켓이 지면의 반발력에 의해 밀려나는 힘으로 늘어나고, 상기 버켓에 의한 지면 반발력이 최종적으로 발생한 시점에서의 위치에서 상승하거나 높이를 유지하는 것만 가능하도록 하는 건설 장비.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 붐은
   상기 암 인 모드에서 상기 버켓에 의한 지면 반발력이 발생하지 않으면 상기 붐 실린더의 수축을 통해 하강하는 것을 특징으로 하는 건설 장비.
   
4. 제3항에 있어서, 상기 붐은
   상기 암 인 모드에서 상기 버켓에 의한 지면 반발력이 발생하면 상기 버켓이 해당 지면을 따라 이동하도록 조절되는 것을 특징으로 하는 건설 장비.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
   상기 붐 플로트 모드가 붐 다운 모드에 해당하는 경우에는 상기 붐 헤드측 복귀 솔레노이드에 상기 유로연동신호를 생성하여 상기 붐 실린더의 헤드측 유로를 유압 탱크에 연동하는 것을 특징으로 하는 건설 장비.
   
8. 제1항에 있어서, 상기 붐 헤드측 복귀 솔레노이드는
   내부 또는 연결 통로에 오리피스를 연결하여 상기 붐의 하강 속도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 건설 장비.
   
9. 제 1항에 있어서,
   작업자의 조작에 따라 붐 플로트 모드 선택 신호를 출력하는 작업자 입력 장치를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 붐 플로트 모드 선택 신호에 따라 상기 플로트 모드 중 하나 또는 그 이상을 적용하거나 해제하는 것을 특징으로 하는 건설장비.

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