KR102053250B1 - 페달 밸브 내구성 시험 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 페달 밸브 내구성 시험 시스템은, 페달 밸브; 상기 페달 밸브를 가압하는 실린더; 상기 실린더가 상기 페달 밸브를 전진 가압 또는 후진 가압함에 따라 상기 페달 밸브에 밸브 작동유를 공급하는 페달 밸브 유압부; 상기 페달 밸브에서 배출되는 상기 밸브 작동유의 압력, 속도 또는 유량 중 적어도 하나를 센싱하는 밸브 센서부; 및 상기 밸브 센서부의 센싱값을 이용하여 상기 페달 밸브의 정상 작동 상태 여부를 판별하거나 분석하는 제어부;를 포함하여, 건설기계의 실제 운전 조건 또는 상황을 재현할 수 있기 때문에 페달 밸브의 신뢰성 내지 내구성을 정확하게 시험할 수 있다.

Description

페달 밸브 내구성 시험 시스템{PEDAL VALVE DURABILITY TEST SYSTEM}
본 발명은 페달 밸브 내구성 시험 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 굴삭기 등 건설기계의 전진 및 후진을 제어할 수 있는 페달 밸브의 신뢰성 내지 내구성을 시험하고 가속시험조건을 도출할 수 있는 페달 밸브 내구성 시험 시스템에 관한 것이다.
페달 밸브는, 굴삭기 등 건설기계의 전진 및 후진을 제어할 수 있는 페달의 하부에 마련되어 있으며, 페달의 전방 및 후방에 압력을 가하여 제어할 수 있다. 일반적으로 건설기계의 페달 밸브는 상부에 마련되는 페달의 전방을 압박하면(밟으면) 건설기계가 전방으로 주행하고, 페달의 후방을 압박하면(밟으면) 건설기계가 후방으로 주행할 수 있게 구성되어 있다.
도 1에는 종래기술에 따른 페달 및 페달 밸브가 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 페달 밸브는, 전진 및 후방 주행을 제어하는 유로가 수직방향으로 내부의 전방 및 후방에 형성되는 바디부(1), 상기 바디부(1)의 상단부에 마련되어 페달(A)의 구동에 의해 중심부 축을 기준으로 전후 회동할 수 있게 마련되는 캠부(20), 상기 캠부(20)의 전방하부 및 후방하부에 각각 마련되어 상기 바디부(1)의 유로를 따라 수직방향으로 힘을 가하는 로드부(30), 상기 로드부(30)의 하부에 마련되어 상기 로드부(30)를 상방으로 복귀 시키는 리턴탄성부(40)를 포함하여 구성된다.
건설기계를 오랜 기간 사용하게 되면, 페달 밸브의 리턴탄성부(40)에 피로가 누적되면서 탄성력이 약해질 수 있다. 이렇게 되면 운전자가 페달(A)을 밟는 량에 비례해서 로드부(30)에 힘이 가해지지 않기 때문에 건설기계가 운전자가 원하는 대로 전진 또는 후진하지 못하게 된다. 그런데, 건설기계를 작동하는 중에 페달 밸브의 고장을 발견하게 되면 작업을 중단해야 하고 페달 밸브를 수리하거나 대체 건설기계를 투입해야 하는데, 이렇게 되면 건설 현장의 공사기간이 늘어나는 등 문제가 발생할 수 있다.
만약, 페달 밸브의 생산 단계에서 페달 밸브의 내구성 또는 신뢰성을 시험하여 페달 밸브의 수명 정보 등을 제공할 수 있다면 상기와 같은 문제의 발생을 미연에 방지할 수 있다.
본 출원인은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명을 제안하게 되었다.
한국공개특허공보 제10-2018-0024816호(2018.03.08.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 페달 밸브의 내구성 또는 신뢰성을 시험하고 가속시험조건을 도출할 수 있는 페달 밸브 내구성 시험 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 다양한 스펙의 페달 밸브에 호환 가능하게 적용할 수 있는 페달 밸브 내구성 시험 시스템을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 밸브 내구성 시험 시스템은, 페달 밸브; 상기 페달 밸브를 가압하는 실린더; 상기 실린더가 상기 페달 밸브를 전진 가압 또는 후진 가압함에 따라 상기 페달 밸브에 밸브 작동유를 공급하는 페달 밸브 유압부; 상기 페달 밸브에서 배출되는 상기 밸브 작동유의 압력, 속도 또는 유량 중 적어도 하나를 센싱하는 밸브 센서부; 및 상기 밸브 센서부의 센싱값을 이용하여 상기 페달 밸브의 정상 작동 상태 여부를 판별하거나 분석하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 실린더에 실린더 작동유를 공급하는 실린더 유압부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 실린더 유압부에서 상기 실린더에 공급되는 상기 실린더 작동유의 압력, 속도 또는 유량을 제어할 수 있다.
상기 페달 밸브가 전진 가압 또는 후진 가압되도록 상기 실린더의 행정 방향을 전환시키는 실린더 센서부를 포함할 수 있다.
상기 실린더 센서부는 상기 실린더의 전진 가압 위치를 센싱하는 제1 센서 및 상기 실린더의 후진 가압 위치를 센싱하는 제2 센서를 포함할 수 있다.
상기 제1 센서 또는 상기 제2 센서 중 적어도 하나의 설치 위치는 변경할 수 있다.
상기 제1 센서와 상기 제2 센서의 거리는 상기 페달 밸브의 전진 가압 위치와 후진 가압 위치 사이의 각도에 대응하도록 형성될 수 있다.
상기 밸브 센서부는 상기 페달 밸브에 공급되는 상기 밸브 작동유의 압력과 상기 페달 밸브에서 배출되는 상기 밸브 작동유의 압력의 변화 여부를 센싱할 수 있다.
상기 제어부는 상기 페달 밸브에서 배출되는 상기 밸브 작동유의 압력이 상기 페달 밸브에 공급되는 상기 밸브 작동유의 압력 보다 작은 경우에 상기 페달 밸브에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
상기 제어부는 상기 페달 밸브에서 배출되는 상기 밸브 작동유의 압력이 상기 페달 밸브에 공급되는 상기 밸브 작동유의 압력 보다 작아질 때 또는 상기 페달 밸브에 고장이 발생할 때까지 상기 실린더 센서부에서 감지된 상기 실린더의 행정 사이클 횟수를 카운팅 할 수 있다.
상기 제어부는 상기 페달 밸브에 고장이 발생한 것으로 판단되면 상기 실린더 유압부에서 상기 실린더로 공급되는 상기 실린더 작동유의 공급을 중단시킬 수 있다.
본 발명에 따른 페달 밸브 내구성 시험 시스템은 건설기계의 실제 운전 조건 또는 상황을 재현할 수 있기 때문에 페달 밸브의 신뢰성 내지 내구성을 정확하게 시험할 수 있다.
본 발명에 따른 페달 밸브 내구성 시험 시스템은 페달을 가압하는 속도 또는 힘을 동일하게 한 상태에서 반복적으로 페달 밸브를 작동할 수 있기 때문에 페달 밸브에 대한 가속시험조건을 도출해 낼 수 있다.
본 발명에 따른 페달 밸브 내구성 시험 시스템은 하나의 시스템으로 다양한 사양을 가지는 페달 밸브에 대한 시험을 할 수 있기 때문에 유지 비용을 절감할 수 있다.
본 발명에 따른 페달 밸브 내구성 시험 시스템은 페달 밸브의 고장 원인 진단에 필요한 다양한 형태의 시험을 할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 페달 및 페달 밸브를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 밸브 내구성 시험 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 밸브 내구성 시험 시스템의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시한 페달 밸브 내구성 시험 시스템의 정면도이다.
도 5는 도 3에 도시한 페달 밸브 내구성 시험 시스템의 측면도이다.
도 6은 도 3에 도시한 페달 밸브 내구성 시험 시스템에서 시험되는 페달 밸브를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 7은 도 3에 도시한 페달 밸브 내구성 시험 시스템의 평면도이다.
도 8은 도 3에 도시한 페달 밸브 내구성 시험 시스템에서 페달 밸브가 전진 가압된 상태를 도시한 사시도.
도 9는 도 3에 도시한 페달 밸브 내구성 시험 시스템에서 페달 밸브가 후진 가압된 상태를 도시한 사시도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 밸브 내구성 시험 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 밸브 내구성 시험 시스템의 사시도, 도 4는 도 3에 도시한 페달 밸브 내구성 시험 시스템의 정면도, 도 5는 도 3에 도시한 페달 밸브 내구성 시험 시스템의 측면도, 도 6은 도 3에 도시한 페달 밸브 내구성 시험 시스템에서 시험되는 페달 밸브를 예시적으로 도시한 도면, 도 7은 도 3에 도시한 페달 밸브 내구성 시험 시스템의 평면도, 도 8은 도 3에 도시한 페달 밸브 내구성 시험 시스템에서 페달 밸브가 전진 가압된 상태를 도시한 사시도, 도 9는 도 3에 도시한 페달 밸브 내구성 시험 시스템에서 페달 밸브가 후진 가압된 상태를 도시한 사시도이다.
본 발명에 따른 페달 밸브 내구성 시험 시스템은 굴삭기 등 건설기계에 사용되는 페달 밸브 뿐만 아니라 전자 유압식 비례감압밸브의 시험에도 사용할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 굴삭기의 페달 밸브의 시험에 사용되는 경우에 대해서 설명하지만, 굴삭기의 페달 밸브의 시험에만 본 발명에 따른 시험 시스템에 사용되어야 하는 것은 아니다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 밸브 내구성 시험 시스템(100)은, 페달 밸브(10); 페달 밸브(10)를 가압하는 실린더(151); 실린더(151)가 페달 밸브(10)를 전진 가압 또는 후진 가압함에 따라 페달 밸브(10)에 밸브 작동유를 공급하는 페달 밸브 유압부(125); 페달 밸브(10)에서 배출되는 밸브 작동유의 압력, 속도 또는 유량 중 적어도 하나를 센싱하는 밸브 센서부(127); 및 밸브 센서부(127)의 센싱값을 이용하여 페달 밸브(10)의 정상 작동 상태 여부를 판별하거나 분석하는 제어부(121);를 포함할 수 있다.
상기 실린더(151)는 굴삭기의 운전자에 대응하는 부분이다. 즉, 굴삭기 운전자가 페달 밸브(10)의 페달을 밟는 방향(즉, 전진 또는 후진), 밟는 힘, 밟는 속도 등을 실린더(151)에서 모사할 수 있다.
실린더(151)의 내부에는 피스톤(미도시)이 마련되며, 실린더 하우징(미도시)의 내부에서 상기 실린더 하우징을 따라 상기 피스톤이 왕복 운동할 수 있도록 실린더(151)에는 실린더 작동유가 공급되거나 배출될 수 있다. 상기 피스톤이 상기 실린더 하우징의 길이 방향을 따라 어느 일방향으로 움직이면 페달 밸브(10)를 전진 가압하고 반대 방향으로 움직이면 페달 밸브(10)를 후진 가압하도록 형성할 수 있다. 이를 위해, 상기 실린더 하우징의 내부에 마련되는 상기 피스톤을 기준으로 상기 피스톤의 어느 일측 및 타측에 각각 실린더 작동유가 공급되도록 형성되는 것이 바람직하다. 상기 피스톤의 어느 일측에 실린더 작동유가 공급되면 상기 피스톤의 타측에 있는 실린더 작동유는 배출되고, 반대로 상기 피스톤의 타측에 실린더 작동유가 공급되면 상기 피스톤의 어느 일측에 있는 실린더 작동유는 배출되면서 상기 피스톤이 왕복 운동을 하게 된다.
한편, 실린더(151)에 실린더 작동유를 공급하는 실린더 유압부(123)를 포함할 수 있다. 실린더 유압부(123)는 실린더 작동유 탱크(미도시)에서 실린더 작동유를 공급받아 실린더(151)의 내부로 실린더 작동유를 공급할 수 있다. 상기에서 설명한 바와 같이, 상기 실린더 하우징 내에서 상기 피스톤이 왕복 운동하는 속도, 주기 등에 따라서 페달 밸브(10)의 전진 및 후진 가압력, 전진과 후진이 전환되는 속도 등이 결정될 수 있다. 따라서, 실린더 유압부(123)에서 실린더(151)에 공급되거나 실린더(151)에서 배출되는 실린더 작동유의 공급 유량, 유속, 공급 주기 등을 제어할 수 있어야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 페달 밸브 내구성 시험 시스템(100)은, 실린더 유압부(123)에서 실린더(151)에 공급되는 실린더 작동유의 압력, 속도 또는 유량을 제어할 수 있는 제어부(121)를 구비할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 밸브 내구성 시험 시스템(100)은, 페달 밸브(10)가 전진 가압 또는 후진 가압되도록 실린더(151)의 행정 방향을 전환시키는 실린더 센서부(160)를 포함할 수 있다.
실린더 센서부(160)는 상기 실린더 하우징의 내부에서 왕복 운동을 하는 상기 피스톤이 왕복 운동의 방향을 전환하는 지점을 센싱할 수 있다. 또한, 실린더 센서부(160)는 상기 피스톤이 왕복 운동 하는 거리를 센싱할 수 있다. 실린더 센서부(160)에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.
제어부(121) 및 실린더 유압부(123)에 의해서 실린더(151)에 공급되는 실린더 작동유는 페달 밸브(10)를 가압하는데 필요한 힘을 생성하게 된다. 실린더(151)에 의해서 전진 가압 또는 후진 가압을 받게 되면, 페달 밸브(10)에 밸브 작동유가 유입 또는 배출될 수 있다. 페달 밸브(10)에 유입되는 밸브 작동유는 밸브 작동유 탱크(미도시)에서 공급되고, 페달 밸브(10)에서 배출되는 밸브 작동유는 건설기계의 메인 컨트롤 밸브(MCV, 미도시)를 제어하는데 사용될 수 있다.
만약, 페달 밸브(10)를 사용함에 따라 고장이 발생하여 로드부 또는 리턴탄성부가 정확하게 작동하지 못하면, 페달 밸브(10)에서 배출되어 메인 컨트롤 밸브로 가는 밸브 작동유의 유량, 유속 등이 감소하기 때문에 건설기계가 정확하게 작동하지 않을 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 밸브 내구성 시험 시스템(100)은 페달 밸브(10)에 상기한 현상이 일어나는지 테스트하는데 사용될 수도 있다.
페달 밸브 유압부(125)는 밸브 작동유를 페달 밸브(10)에 공급하게 되는데, 제어부(121)에 의해서 페달 밸브(10)에 밸브 작동유를 공급하는 시점 또는 횟수 등이 결정될 수 있다.
한편, 페달 밸브(10)의 손상 또는 열화 여부는 페달 밸브(10)에서 배출되는 밸브 작동유의 유압 또는 유속으로부터 판단할 수 있다. 상기 밸브 센서부(127)는 페달 밸브(10)에 공급되는 밸브 작동유의 압력과 페달 밸브(10)에서 배출되는 밸브 작동유의 압력의 변화 여부를 센싱할 수 있다.
밸브 센서부(127)에서 감지된 밸브 작동유의 배출 압력 등은 제어부(121)로 전달될 수 있다. 제어부(121)는 페달 밸브(10)에서 배출되는 밸브 작동유의 압력이 페달 밸브(10)에 공급되는 밸브 작동유의 압력 보다 작은 경우에 페달 밸브(10)에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
또한, 제어부(121)는 페달 밸브(10)에서 배출되는 밸브 작동유의 압력이 페달 밸브(10)에 공급되는 밸브 작동유의 압력 보다 작아질 때 또는 페달 밸브(10)에 고장이 발생할 때까지 실린더 센서부(160)에서 감지된 실린더(151)의 행정 사이클 횟수를 카운팅 할 수 있다. 제어부(121)는 페달 밸브(10)에 고장이 발생할 때까지 카운팅한 행정 사이클 횟수로부터 페달 밸브(10)의 신뢰 수명을 예측할 수 있고, 또한 가속 시험 조건을 찾을 수도 있다. 즉, 제어부(121)는 페달 밸브(10)의 내구성 판단에 필요한 가속 시험 조건을 도출할 수 있다.
만약, 제어부(121)에 의해 페달 밸브(10)에 고장이 발생한 것으로 판단되면, 제어부(121)는 실린더 유압부(123)에서 실린더(151)로 공급되는 실린더 작동유의 공급을 중단시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 밸브 내구성 시험 시스템(100)은, 도 2에 도시된 바와 같이 분석부(128) 및 디스플레이부(129)를 더 포함할 수 있다. 분석부(128)는 제어부(121)에서부터 각종 데이터를 전달 받아 페달 밸브(10)의 고장 발생 여부를 분석하고, 디스플레이부(129)는 제어부(121) 또는 분석부(128)에서 각종 데이터를 전달 받아 페달 밸브(10)에서 배출되는 밸브 작동유의 압력 변화 여부, 페달 밸브(10)의 고장 발생 여부 등을 실시간 변화 그래프로 표시하여 보여줄 수 있다.
여기서, 상기 각종 데이터에는 실린더(151)의 행정 속도, 주기, 실린더(151)에 공급되거나 배출되는 실린더 작동유의 유량, 유압, 속도 및 주기, 페달 밸브(10)에 공급되는 밸브 작동유의 유량, 유압, 속도 및 주기, 페달 밸브(10)에서 배출되는 밸브 작동유의 유량, 유압, 속도 및 주기 등이 포함될 수 있다.
이하에서는 도 3 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 밸브 내구성 시험 시스템(100)의 기구적인 구성에 대해서 설명한다.
도 3 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 밸브 내구성 시험 시스템(100, 이하 "내구성 시험 시스템"이라 한다.)은 여러 개의 페달 밸브(10)에 대한 내구성 시험을 동시에 할 수 있으며, 하부에 바퀴(103)가 부착되어 있어서 이동시키는 것이 가능하다. 도 3 내지 도 7에 도시된 내구성 시험 시스템(100)에는 3개의 페달 밸브(10)를 시험하는 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 내구성 시험 시스템(100)은 거치대 형태의 프레임(101)에 페달 밸브(10) 및 실린더(151) 등이 마련된다. 프레임(101)에는 수평하게 마련되는 제1 플레이트(102) 및 제1 플레이트(102)의 위쪽에 마련되는 제2 플레이트(104)를 포함할 수 있다.
제1 플레이트(102)에는 밸브 센서부(127) 등이 마련되고, 제2 플레이트(104)에 내구성 시험 시스템(100)의 주요 기구물과 시험 대상인 페달 밸브(10)가 놓이게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 내구성 시험 시스템(100)은 실린더부(150) 및 페달 밸브 가압부(140)를 포함할 수 있다. 페달 밸브 가압부(140)는 실제 건설기계에서 운전자의 발을 대신하는 부분으로서, 페달 밸브(10)에 전진 가압 또는 후진 가압을 하는 구성요소이다.
내구성 시험 시스템(100)에 페달 밸브(10)를 적용하기 위해서는, 페달(A, 도 1 참조)을 제거한 페달 밸브(10)를 제2 플레이트(104)에 장착해야 한다. 제2 플레이트(104)에 페달 밸브(10)를 장착할 때, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 페달 밸브(10)의 상부는 제2 플레이트(104)의 위쪽으로 노출되고 페달 밸브(10)의 하부는 제2 플레이트(104)의 아래쪽으로 노출되도록 설치되는 것이 바람직하다.
제2 플레이트(104)의 위쪽에는 페달 밸브 가압부(140) 등 페달 밸브(10)를 직접 밟는 동작을 모사하기 위한 구성요소가 마련되고, 제2 플레이트(104)의 아래쪽에는 페달 밸브(10)에 유입되거나 배출되는 밸브 작동유를 센싱하기 위한 구성요소들이 마련되는 것이 바람직하다.
페달 밸브 가압부(140)는 실린더부(150)에 연결되어 있으며, 실린더부(150)에 공급되거나 배출되는 실린더 작동유에 의해서 움직이는 상기 피스톤과 연동하여 움직이게 된다.
실린더부(150)는 실린더(151), 실린더(151)의 양단에 마련된 전진포트(153) 및 후진포트(156)를 포함할 수 있다. 전진포트(153)와 후진포트(156)는 각각 실린더(151)의 양단에 위치한 상태에서 연결부재(152)에 의해서 서로 연결됨으로써 실린더(151)의 양단에 고정될 수 있다. 연결부재(152)는 봉 형상의 부재로서 실린더(151)의 둘레를 따라 4개의 연결부재(152)가 마련되는 것이 바람직하다.
실린더 작동유가 전진포트(153)를 통해서 실린더(151)에 공급되면, 상기 피스톤은 후진포트(156) 쪽으로 움직이게 되고 후진포트(156)를 통해서는 실린더 작동유가 배출되면서 페달 밸브(10)를 전진 가압하게 된다. 반면에, 실린더 작동유가 후진포트(156)를 통해서 실린더(151)에 공급되면, 상기 피스톤은 전진포트(153) 쪽으로 움직이게 되고 전진포트(153)를 통해서는 실린더 작동유가 배출되면서 페달 밸브(10)를 후진 가압하게 된다.
제2 플레이트(104)에는 실린더부(150)를 지지하기 위한 실린더 지지대(131)가 마련될 수 있다. 실린더 지지대(131)는 실린더부(150)의 폭방향으로 한 쌍이 마련되며, 실린더 지지대(131)의 하단은 제2 플레이트(104)에 고정되며 상단에는 실린더부(150)가 장착될 수 있다. 실린더부(150)는 실린더 지지대(131)의 상단에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 실린더 지지대(131)의 상단에는 실린더부(150)를 회전 가능하게 연결하는 힌지핀(154)이 마련될 수 있다.
도 3을 참조하면 실린더 지지대(131)의 상단이 실린더부(150)의 전진포트(153)에 연결된 것으로 도시되어 있으나, 실린더 하우징(미도시)이 실린더 지지대(131)의 상단에 회전 가능하게 연결될 수도 있다.
실린더부(150)는 실린더(151)의 길이 방향으로 배치되고 상기 피스톤과 일체로 왕복 행정 운동을 하는 실린더 로드(149)를 포함할 수 있다. 실린더 로드(149)의 후단 즉, 후진포트(156) 쪽에 위치하는 일단에는 센서 접촉부(157)가 마련될 수 있다.
센서 접촉부(157)는 후술하는 실린더 센서(160)와 접촉함으로써 실린더 센서(160)가 실린더부(150) 내지 실린더(151)의 행정 전환 위치를 감지할 수 있다.
후진포트(156)에는 실린더 센서 장착부(160a)가 마련될 수 있다. 센서 장착부(160a)는 후진포트(156)에 부착되는 얇은 판 형태로 마련될 수 있다. 센서 장착부(160a)에는 제1 센서(163) 및 제2 센서(164)가 장착되는 제1 센서장착공(161) 및 제2 센서장착공(162)이 각각 형성될 수 있다. 여기서, 실린더 센서부(160)는 실린더(151)의 전진 가압 위치를 센싱하는 제1 센서(163) 및 실린더(151)의 후진 가압 위치를 센싱하는 제2 센서(164)를 포함할 수 있다.
제1 센서(163)는 또는 제2 센서(164) 중 적어도 하나의 설치 위치는 변경할 수 있다. 제1 및 제2 센서장착공(161,162)은 센서 장착부(160a)의 길이방향을 따라 길게 된 장공의 형태를 가진다. 따라서, 장공 형태의 제1 및 제2 센서장착공(161,162) 내에서 제1 센서(163) 또는 제2 센서(164)의 설치 위치를 변경할 수 있다.
여기서, 제1 센서(163)와 제2 센서(164)의 거리는 페달 밸브(10)의 전진 가압 위치와 후진 가압 위치 사이의 각도에 대응하도록 형성될 수 있다. 보다 자세히 말하면, 제1 센서(163)와 제2 센서(164) 사이의 거리는 페달 밸브(10)의 최대 전진 가압 위치(도 6의 B)와 최대 후진 가압 위치(도 6의 F) 사이의 거리 또는 각도(도 6의 θ)에 대응한다. 그런데, 페달 밸브(10)의 최대 전진 가압 위치와 최대 후진 가압 위치 사이의 거리 또는 각도는 제품 마다 차이가 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 내구성 시험 시스템(100)은 제1 및 제2 센서장착공(161,162)이 장공의 형태로 마련되어 있어 제1 센서(163)와 제2 센서(164)의 설치 위치를 바꿀 수 있기 때문에 다양한 스펙의 페달 밸브(10)에 대해 호환 가능하고 범용성을 가질 수 있다.
전진포트(153)에 실린더 작동유가 공급되어 실린더 로드(149)가 전진 위치로 움직이게 되면 센서접촉부(157)가 제1 센서(163)와 접촉할 수 있다. 제1 센서(163)가 센서접촉부(157)와의 접촉을 감지하면, 실린더 로드(149)의 운동 방향을 전환시켜 한다는 신호를 제어부(121)로 전달하며, 제어부(121)는 전진포트(153)로 실린더 작동유가 공급되는 것은 중단시키고 후진포트(156)로 실린더 작동유를 공급하는 신호를 실린더 유압부(123)에 전달하게 된다(도 8 참조).
후진포트(156)에 실린더 작동유가 공급되어 실린더 로드(149)가 후진 위치로 움직이게 되면 센서접촉부(157)가 제2 센서(164)와 접촉할 수 있다. 제2 센서(164)가 센서접촉부(157)와의 접촉을 감지하면, 실린더 로드(149)의 운동 방향을 전환시켜 한다는 신호를 제어부(121)로 전달하며, 제어부(121)는 후진포트(156)로 실린더 작동유가 공급되는 것은 중단시키고 전진포트(153)로 실린더 작동유를 공급하는 신호를 실린더 유압부(123)에 전달하게 된다(도 9 참조).
페달 밸브(10)의 전진 가압 및 후진 가압 동작을 구현하기 위해서, 제1 센서 및 제2 센서(163,164)에는 각각 제1 및 제2 센서케이블(163a,164a)이 각각 연결될 수 있다. 제1 및 제2 센서케이블(163a,164a)은 제어부(121)에 연결되어 센싱값을 제어부(121)에 전달할 수 있다.
제어부(121), 실린더 유압부(123) 및 실린더 센서부(160)는 실린더부(150) 및 페달 밸브 가압부(140)를 제어하여, 페달 밸브(10)의 전진 가압과 후진 가압 사이의 각도를 조절할 수도 있고, 전진 가압 또는 후진 가압되는 속도도 조절할 수 있다. 즉, 제어부(121), 실린더 유압부(123) 및 실린더 센서부(160)는 페달 밸브(10)의 다양한 사용 상황을 모사할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 실린더부(150)의 전진포트(153) 및 후진포트(156)에는 각각 실린더 작동유 라인(158,159)이 연결될 수 있다. 실린더 작동유 라인(158,159)는 전진포트(153) 및 후진포트(156)에 실린더 작동유를 공급하거나 배출하기 위한 작동유 튜브이다.
실린더 작동유 라인(158,159)은 작동유 밸브유닛(110)에 연결될 수 있다. 작동유 밸브유닛(110)은 제1 플레이트(102)에 마련될 수 있다.
작동유 밸브유닛(110)의 유닛 본체(111)에는 실린더 작동유 라인(158,159)과 연결되는 실린더 라인(114,115)과, 실린더 작동유 탱크(미도시) 또는 실린더 유압부(123)와 연결되는 탱크 라인(112,113)이 연결될 수 있다.
작동유 밸브유닛(110)은 방향전환 밸브(미도시)와 쓰로틀 밸브(미도시)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 방향전환밸브는 솔레노이드 밸브(Solenoid valve)로 마련되며, 실린더 작동유를 전진포트(153)에 공급할지 후진포트(156)에 공급할지 전환하는 밸브이다. 상기 방향전환밸브는 제1 및 제2 센서(163,164)와 연동하여 작동할 수 있다.
또한, 상기 쓰로틀 밸브(Throttle valve)는 전진포트(153) 및 후진포트(156)에 실린더 작동유를 공급하는 속도 또는 실린더(151)의 왕복 운동 속도를 조절하기 위한 밸브이다. 상기 쓰로틀 밸브는 제1 및 제2 센서(163,164) 그리고 제어부(121)와 연동하여 작동할 수 있다. 여기서, 상기 쓰로틀 밸브는 체크 밸브(Check valve)의 형태로 마련되거나 체크 밸브의 역할도 할 수 있다.
작동유 밸브유닛(110) 중 상기 방향전환 밸브는 건설기계의 운전자가 전진 주행 또는 후진 주행을 위해 페달을 밟는 동작을 모사할 수 있다. 반면에 상기 쓰로틀 밸브는 건설기계의 운전자가 전진 또는 후진 주행을 하기 위해서 페달을 밟는 속도 즉, 얼마나 빨리 페달을 밟는지를 모사할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 내구성 시험 시스템(100)은 작동유 밸브유닛(110)을 거쳐서 실린더부(150)에 실린더 작동유를 공급하거나 배출시킴으로써, 건설기계에서의 페달 밸브 작동 상태를 정확하게 모사하여 내구성을 시험할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 내구성 시험 시스템(100)의 제어부(121)는 제1 및 제2 센서(163,164)가 센서접촉부(157)와 접촉하는 신호를 이용하여 실린더 로드(149)를 반복적으로 왕복 운동시키고 결과적으로 페달 밸브(10)를 전진 및 후진 가압시켜서 내구성 시험을 하게 된다.
한편, 실린더 로드(149)의 일단 즉, 센서접촉부(157)와 마주 보는 일단에는 페달 밸브 가압부(140)가 형성될 수 있다.
페달 밸브 가압부(140)는 실린더 로드(149)의 일단에 연결된 커넥터(148), 커넥터(148)에 상하방향으로 연결되는 커넥팅 로드(142), 커넥팅 로드(142)의 하단에 연결된 밸브 연결부(141)를 포함할 수 있다. 밸브 연결부(141)는 페달 밸브(10)의 페달(A)을 대체하는 구성요소로서, 페달(A)이 부착되는 부분에 연결되어 페달 밸브(10)를 전진 및 후진 가압할 수 있다.
커넥터(148)는 실린더부(150)의 수평방향 움직임을 상하방향 움직임으로 전환하여 커넥팅 로드(142)에 전달해야 하는데, 이를 위해 커넥터(148)와 커넥팅 로드(142)는 유니버셜 조인트(144)로 서로 연결될 수 있다. 유니버셜 조인트(144)는 회전축(143)에 의해서 커넥터(148)에 연결될 수 있다. 여기서, 유니버셜 조인트(142)는 볼 조인트(Ball joint)의 형태를 가질 수 있다.
커넥터(148)는 실린더 로드(149)에 대해서 회전 가능하게 연결되며, 커넥터(148)와 커넥팅 로드(142) 사이에 유니버셜 조인트(144)가 마련되기 때문에 실린더 로드(149)가 왕복 운동하는 동안 커넥터(148)가 실린더 로드(148)에 대해서 회전할 수 있고, 실린더 로드(149)에 대해서 커넥터(148)가 회전하더라도 커넥팅 로드(142)에 실린더부(150)의 구동력이 전달될 수 있다.
실린더부(150)는 직선 왕복 운동을 하는 반면에 페달 밸브(10)는 최대 전진 및 최대 후진 위치 사이에서 회전 내지 피벗(pivot) 운동을 한다. 실린더 로드(148), 커넥터(148) 및 커넥팅 로드(142)는 직선 운동을 회전(피벗) 운동으로 전환하여 페달 밸브(10)에 전달하게 되는데, 만약 실린더 로드(149)에 대해서 커넥터(148)가 회전할 수 없거나 커넥터(148)에 대해서 커넥팅 로드(142)가 회전할 수 없다면, 직선 운동이 완전히 회전(피벗) 운동으로 전환되지 못하고 커넥터(148)와 커넥팅 로드(142) 사이에서 마찰이 발생할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 내구성 시험 시스템(100)은 실린더 로드(149)에 대해서 커넥터(148)의 회전이 가능하고, 커넥터(148)와 커넥팅 로드(142) 사이에 유니버셜 조인트(144)가 마련되기 때문에 직선 운동이 완전히 회전(피벗) 운동을 전환될 수 있고 커넥터(148)와 커넥팅 로드(142) 사이에 마찰이 발생하지 않는다.
실린더부(150) 및 페달 밸브 가압부(140)에 의해서 페달 밸브(10)가 전진 가압 또는 후진 가압되면, 페달 밸브(10)에 밸브 작동유가 유입되거나 토출될 수 있다. 도 6을 참조하면, 페달 밸브(10)의 플랜지(19)를 제2 플레이트(104)에 고정하여 장착하게 된다. 참고로, 도 6에서 도면부호 "18"는 고무로 만들어진 자바라 타입의 주름 커버이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 유입포트라인(11) 및 리턴포트라인(12)이 페달 밸브(10)의 측면에 연결되고, 전진배출포트라인(13) 및 후진배출포트라인(14)이 페달 밸브(10)의 하면에 연결될 수 있다.
실린더부(150) 및 페달 밸브 가압부(140)에 의해서 페달 밸브(10)가 전진 가압 또는 후진 가압되면, 제어부(121) 및 페달 밸브 유압부(125)에 의해서 유입포트라인(11)을 통해서 밸브 작동유가 유입되고 전진배출포트라인(13) 또는 후진배출포트라인(14)을 통해서 밸브 작동유가 배출될 수 있다.
예를 들어, 페달 밸브(10)가 전진 가압(즉, 건설기계가 전진 주행을 하도록 페달 밸브 가압)되면, 밸브 작동유는 유입포트라인(11)으로 들어 와서 전진배출포트라인(13)으로 배출된다. 이 과정에서 유입된 밸브 작동유 중에서 전진 가압에 사용되지 않은 밸브 작동유는 전진배출포트라인(13)으로 배출되지 않고 리턴포트라인(12)으로 배출된다.
반대로, 페달 밸브(10)가 후진 가압(즉, 건설기계가 후진 주행을 하도록 페달 밸브 가압)되면, 밸브 작동유는 유입포트라인(11)으로 들어 와서 후진배출포트라인(14)으로 배출된다. 이 과정에서 유입된 밸브 작동유 중에서 후진 가압에 사용되지 않은 밸브 작동유는 후진배출포트라인(14)으로 배출되지 않고 리턴포트라인(12)으로 배출된다.
여기서, 리턴포트라인(12)을 통해 배출되는 밸브 작동유는 밸브 작동유 탱크로 유입되어 저장될 수 있다. 만약, 유입포트라인(11)으로 유입되는 밸브 작동유가 전진 또는 후진 가압에 모두 사용된다면, 리턴포트라인(12)으로 배출되는 밸브 작동유가 없을 수도 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 페달 밸브(10)의 손상 또는 열화 여부는 페달 밸브(10)에서 배출되는 밸브 작동유의 유압 또는 유속으로부터 판단할 수 있다.
밸브 센서부(127)가 유입포트라인(11), 전진배출포트라인(13) 및 후진배출포트라인(14)에 연결될 수 있다. 밸브 센서부(127)는 유입포트라인(11)을 통해 페달 밸브(10)에 공급되는 밸브 작동유의 압력과, 전진배출포트라인(13) 또는 후진배출포트라인(14)을 통해 페달 밸브(10)에서 배출되는 밸브 작동유의 압력 변화 여부를 센싱할 수 있다.
밸브 센서부(127)에서 감지된 밸브 작동유의 배출 압력 등은 제어부(121)로 전달되고, 제어부(121)는 페달 밸브(10)에서 배출되는 밸브 작동유의 압력이 페달 밸브(10)에 공급되는 밸브 작동유의 압력 보다 작은 경우에 페달 밸브(10)에 고장, 피로 또는 열화가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
상기한 과정 또는 동작을 반복함으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 내구성 시험 시스템(100)은 페달 밸브(10)의 내구성 또는 신뢰성 판단에 필요한 가속 시험 조건을 도출할 수 있다.
건설기계에 적용되어 있는 페달 밸브(10)에 고장 등이 발생하기 위해서는 아주 오랜 시간 동안 페달 밸브(10)를 반복적으로 사용해야 한다. 예를 들어, 페달 밸브(10)를 10,000 시간 사용해야 고장이 발생하는 경우, 이 페달 밸브(10)의 신뢰성 또는 내구성을 시험하기 위해서는 내구성 시험 시스템(100)을 사용하여 페달 밸브(10)를 10,000 시간 동안 작동시켜야 한다. 그런데, 현실적으로 이렇게 오랜 시간 동안 페달 밸브(10)를 시험하는 것이 쉽지 않다. 이러한 문제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 내구성 시험 시스템(100)을 사용해서 페달 밸브(10)의 가속 시험 조건을 도출할 수도 있다. 즉, 10,000 시간이나 걸리는 내구성 시험시간을 단축하기 위해서, 10,000 시간 동안 페달 밸브(10)를 작동시킨 조건 보다 달리 어떠한 조건(즉, 가속시험조건)에서 작동시키면 시험시간을 단축시키고 10,000 시간 동안 작동시킬 때와 동일한 내구성 시험 결과를 얻을 수 있는지를 알 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 페달 밸브 내구성 시험 시스템은 건설기계의 실제 운전 조건 또는 상황을 재현할 수 있기 때문에 페달 밸브의 신뢰성 내지 내구성을 정확하게 시험할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 일 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 페달 밸브 11: 유입포트라인
12: 리턴포트라인 13: 전진배출포트라인
14: 후진배출포트라인 100: 페달 밸브 내구성 시험 시스템
101: 프레임 102: 제1 플레이트
104: 제2 플레이트 110: 작동유 밸브유닛
121: 제어부 123: 실린더 유압부
125: 페달 밸브 유압부 127: 밸브 센서부
140: 페달 밸브 가압부 142: 커넥팅 로드
148: 커넥터 149: 실린더 로드
150: 실린더부 151: 실린더
153: 전진포트 156: 후진포트
160: 실린더 센서부 161: 제1 센서장착공
162: 제2 센서장착공 163: 제1 센서
164: 제2 센서

Claims (10)

  1. 페달 밸브;
    상기 페달 밸브를 가압하는 페달 밸브 가압부;
    상기 페달 밸브 가압부에 연결되어 상기 페달 밸브 가압부를 작동시키는 실린더부;
    상기 실린더부의 실린더에 실린더 작동유를 공급하거나 배출시키는 작동유 밸브유닛;
    상기 실린더가 상기 페달 밸브를 전진 가압 또는 후진 가압함에 따라 상기 페달 밸브에 밸브 작동유를 공급하는 페달 밸브 유압부;
    상기 페달 밸브에서 배출되는 상기 밸브 작동유의 압력, 속도 또는 유량 중 적어도 하나를 센싱하는 밸브 센서부; 및
    상기 밸브 센서부의 센싱값을 이용하여 상기 페달 밸브의 정상 작동 상태 여부를 판별하거나 분석하는 제어부;를 포함하며,
    상기 페달 밸브 가압부는 상기 실린더부의 실린더 로드에 회전 가능하게 연결되는 커넥터, 상기 커넥터에 상하방향으로 연결되는 커넥팅 로드 및 상기 커넥팅 로드의 하단에 연결되어 상기 페달 밸브를 전진 및 후진 가압하는 밸브 연결부를 포함하고,
    상기 실린더 로드의 수평방향 움직임을 상하방향 움직임으로 전환하여 상기 커넥팅 로드에 전달하도록 유니버셜 조인트에 의해서 상기 커넥터와 상기 커넥팅 로드가 연결됨으로써, 상기 실린더 로드, 상기 커넥터 및 상기 커넥팅 로드는 직선 운동을 회전 운동으로 전환하여 상기 페달 밸브에 전달하는, 페달 밸브 내구성 시험 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실린더에 실린더 작동유를 공급하는 실린더 유압부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 실린더 유압부에서 상기 실린더에 공급되는 상기 실린더 작동유의 압력, 속도 또는 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 페달 밸브 내구성 시험 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 페달 밸브가 전진 가압 또는 후진 가압되도록 상기 실린더의 행정 방향을 전환시키는 실린더 센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 페달 밸브 내구성 시험 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 실린더 센서부는 상기 실린더의 전진 가압 위치를 센싱하는 제1 센서 및 상기 실린더의 후진 가압 위치를 센싱하는 제2 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 페달 밸브 내구성 시험 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 센서 또는 상기 제2 센서 중 적어도 하나의 설치 위치는 변경 가능한 것을 특징으로 하는 페달 밸브 내구성 시험 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 센서와 상기 제2 센서의 거리는 상기 페달 밸브의 전진 가압 위치와 후진 가압 위치 사이의 각도에 대응하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 페달 밸브 내구성 시험 시스템.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 밸브 센서부는 상기 페달 밸브에 공급되는 상기 밸브 작동유의 압력과 상기 페달 밸브에서 배출되는 상기 밸브 작동유의 압력의 변화 여부를 센싱하는 것을 특징으로 하는 페달 밸브 내구성 시험 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 페달 밸브에서 배출되는 상기 밸브 작동유의 압력이 상기 페달 밸브에 공급되는 상기 밸브 작동유의 압력 보다 작은 경우에 상기 페달 밸브에 고장이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 페달 밸브 내구성 시험 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 페달 밸브에서 배출되는 상기 밸브 작동유의 압력이 상기 페달 밸브에 공급되는 상기 밸브 작동유의 압력 보다 작아질 때 또는 상기 페달 밸브에 고장이 발생할 때까지 상기 실린더 센서부에서 감지된 상기 실린더의 행정 사이클 횟수를 카운팅 하는 것을 특징으로 하는 페달 밸브 내구성 시험 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 페달 밸브에 고장이 발생한 것으로 판단되면 상기 실린더 유압부에서 상기 실린더로 공급되는 상기 실린더 작동유의 공급을 중단시키는 것을 특징으로 하는 페달 밸브 내구성 시험 시스템.
KR1020180047095A 2018-04-24 2018-04-24 페달 밸브 내구성 시험 시스템 KR102053250B1 (ko)

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