KR102360342B1 - 기울기 센서와 온 오프 밸브를 이용한 유압구동 플랫폼 수평제어 장치 - Google Patents

기울기 센서와 온 오프 밸브를 이용한 유압구동 플랫폼 수평제어 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플랫폼 수평제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 플랫폼 수평제어장치는 베이스; 상기 베이스에 위치하고 승강할 수 있는 플랫폼; 상기 베이스와 상기 플랫폼 사이에 위치하여 간격을 두고 배치되어 있으며 상기 플랫폼을 승강 시켜 수평을 조절하는 제1 내지 제4 유압 승강부; 상기 플랫폼에 배치되어 있으며 상기 플랫폼의 기울기를 감지할 수 있는 기울기 센서; 상기 제1 내지 제4 유압 승강부로 작동유체를 공급하는 유압펌프; 상기 유압펌프와 상기 제1 내지 제4 유압 승강부의 사이에 배치되어 상기 제1 내지 제4 유압 승강부로 유입되는 작동유체의 유동을 선택적으로 제어하는 제1 내지 제4 밸브; 및 상기 유압펌프, 상기 기울기 센서 및 상기 제1 내지 제4 밸브와 연결된 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 유압펌프를 작동시켜 상기 플랫폼을 상승시키면서 상기 기울기 센서를 통해 상기 플랫폼의 X, Y축의 기울기를 측정하여 상기 플랫폼이 기울어진 X축 또는 Y축에 대해 수평제어 목표 한계치에서 벗어나면 상기 제1 내지 제4 밸브로 상기 작동유체의 유동을 제어하여 상기 플랫폼의 수평을 맞출 수 있다.

Description

기울기 센서와 온 오프 밸브를 이용한 유압구동 플랫폼 수평제어 장치{A control system for hydraulic operated platform using a inclined sensor with on off valve}
본 발명은 기울기 센서와 온 오프 밸브를 이용한 유압구동 플랫폼 수평제어 장치에 관한 것이다.
선박, 항공 등 하중이 큰 물체들을 제작하여 수송을 할 때, 플랫폼(Platform)의 수평을 맞추어 수송을 해야만 안전한 수송이 가능하다. 기존의 경우 수평제어장치는 콤바인 트랙터에 가장 많이 사용이 되고 있으며, 앞 차축 센서 신호를 이용하는 방식을 주로 사용하고 있다. 그 외에도 진자를 연직위 상태로 유지하여 수평을 제어하는 장치도 있으며, 기울기 센서를 사용하거나 레이저 센서를 사용하여 수평을 제어하는 장치들이 있다.
수평을 제어하는 것은 다양한 분야에서 실속적으로 사용되어야 하며 수송목적에서는 더욱 더 중요한 사항으로 간주된다. 특히 하중이 증가할수록 수평을 제어하는 것이 더욱 중요하다.
대한민국 공개특허 제10-2019-0019359호 (2019.02.27.) 대한민국 등록특허 제10-1296668호 (2013.08.08.)
본 발명은 기울기 센서로부터 얻은 플랫폼의 기울기 각도가 목표 값을 벗어나면 제어부의 신호에 따라 밸브가 작동유체의 흐름을 제어하여 플랫폼의 수평을 맞추는 기술을 제공한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 플랫폼 수평제어장치는 베이스, 상기 베이스에 위치하고 승강할 수 있는 플랫폼, 상기 베이스와 상기 플랫폼 사이에 위치하여 간격을 두고 배치되어 있으며 상기 플랫폼을 승강 시켜 수평을 조절하는 제1 내지 제4 유압 승강부, 상기 플랫폼에 배치되어 있으며 상기 플랫폼의 기울기를 감지할 수 있는 기울기 센서, 상기 제1 내지 제4 유압 승강부로 작동유체를 공급하는 유압펌프, 상기 유압펌프와 상기 제1 내지 제4 유압 승강부의 사이에 배치되어 상기 제1 내지 제4 유압 승강부로 유입되는 작동유체의 유동을 선택적으로 제어하는 제1 내지 제4 밸브 및 상기 유압펌프, 상기 기울기 센서 및 상기 제1 내지 제4 밸브와 연결된 제어부를 포함한다.
상기 유압펌프를 작동시켜 상기 플랫폼을 상승시키면서 상기 기울기 센서를 통해 상기 플랫폼의 x, y축의 기울기를 측정하여 상기 플랫폼이 기울어진 x축 또는 y축에 대해 수평제어 목표 한계치에서 벗어나면 상기 제1 내지 제4 밸브로 상기 작동유체의 유동을 제어하여 상기 플랫폼의 수평을 맞출 수 있다.
상기 플랫폼 수평제어장치는, 상기 유압펌프와 연결된 펌프유동라인, 그리고
상기 펌프유동라인에서 분기되어 상기 제1 내지 제4 유압 승강부와 연결되어 있으며 상기 제1 내지 제4 밸브가 각각 배치된 제1 내지 제4 승강유동라인을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제4 밸브는 제1 내지 제4 유압 승강부로 유동하는 작동유체를 선택적으로 제어할 수 있다.
상기 제1 내지 제4 유압 승강부는 각각, 상기 베이스에 분리할 수 있게 결합된 승강 베이스 플레이트, 상기 승강 베이스 플레이트와 직각을 이루고 있는 서포트, 상기 서포트에 결합되어 있고 상기 작동유체가 유동할 수 있는 실린더, 상기 실린더에서 상기 작동유체의 유동으로 인출가능한 로드 및 상기 로드와 상기 플랫폼을 연결하고 있는 링크를 포함할 수 있다.
상기 링크는 상기 로드와 결합되어 있는 제1 링크블록, 그리고 상기 플랫폼과 결합되어 있고 상기 제1 링크블록과 중첩되어 있는 제2 링크블록 및 상기 제1 링크블록과 상기 제2 링크블록의 중첩된 부분을 관통하고 있는 힌지핀을 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 플랫폼 수평제어장치는 제어부에 플랫폼의 상승 기울기 목표 값을 설정하는 단계, 유압펌프의 작동으로 복수의 유압 승강부로 작동유체를 공급하여 하강되어 있는 상기 플랫폼을 상승시키는 단계, 기울기 센서로 상승하는 상기 플랫폼의 기울기를 감지하는 단계 및 상기 플랫폼의 기울기가 상기 목표 값을 벗어나면 복수의 유압 승강부와 연결된 각각의 밸브를 선택적으로 제어하여 상기 복수의 유압 승강부로 유동하는 작동유체를 제어하여 상기 플랫폼의 기울기가 상기 목표 값을 초과하지 않도록 하는 수평조절단계를 포함한다.
상기 수평조절단계에서, 상기 플랫폼의 x축 기울기가 목표 각도보다 작을 때, 상기 밸브가 작동하여 목표 기울기에 도달할 때까지 유압 승강부의 로드가 상승하고 y축 기울기가 목표 각도보다 클 때 상기 밸브가 작동하여 목표 기울기에 도달할 때까지 유압 승강부의 로드가 하강할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기울기 센서가 플랫폼의 기울기 각도를 측정하고, 측정된 각도를 제어부에 송신하면, 제어부는 복수의 밸브를 이용하여 유압 승강실린더를 각각 제어하여 플랫폼의 수평을 맞춘다. 이에 기울기 센서와 제어부를 이용하여 원하는 플랫폼의 기울기 목표 값 내에서의 정밀함을 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 기울기 센서와 온 오프 밸브를 이용한 유압구동 플랫폼 수평제어 장치를 나타낸 사시도.
도 2는 도 1의 플랫폼이 제1 내지 제4 유압 승강부에 의해 상승한 상태를 나타낸 사시도.
도 3은 도 1의 제1 유압 승강부를 나타낸 사시도.
도 4는 도 1의 제1 내지 제4 유압 승강부, 제1 내지 제3 기울기 센서 및 제1 내지 제3 밸브를 나타낸 평면도.
도 5는 및 도 6은 플랫폼의 상승 상태를 나타낸 작동도.
도 7은 도 1의 플랫폼 수평제어방법을 나타낸 블록도.
도 8은 플랫폼 수평제어에 따른 제어 알고리즘을 나타낸 흐름도.
도 9는 도 1의 플랫폼에 추가하중을 가하지 않은 채로 균형시험을 진행한 실험의 결과표.
도 10은 도 1의 플랫폼에 1000 [kg]의 하중을 추가로 가한 뒤 진행한 실험의 결과표.
도 11은 도 1의 플랫폼 기울기 목표 값을 0.1˚로 설정한 실험의 결과표.
도 12는 도 1의 플랫폼 기울기 목표 값을 0.2˚로 설정한 실험의 결과표.
도 13은 도 1의 플랫폼 기울기 목표 값을 0.5˚로 설정한 실험의 결과표.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 기울기 센서와 온 오프 밸브를 이용한 유압구동 플랫폼 수평제어 장치에 대하여 도 1 내지 도 7을 참고하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 기울기 센서와 온 오프 밸브를 이용한 유압구동 플랫폼 수평제어 장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 플랫폼이 제1 내지 제4 유압 승강부에 의해 상승한 상태를 나타낸 사시도이며, 도 3은 도 1의 제1 유압 승강부를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 1의 제1 내지 제4 유압 승강부, 제1 내지 제3 기울기 센서 및 제1 내지 제3 밸브를 나타낸 평면도이며, 도 5는 및 도 6은 플랫폼의 상승 상태를 나타낸 작동도이고, 도 7은 도 1의 플랫폼 수평제어방법을 나타낸 블록도이다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참고하면 본 실시예에 따른 기울기 센서와 온 오프 밸브를 이용한 유압구동 플랫폼 수평제어 장치(이하, 플랫폼 수평제어장치라함)(1)는 베이스(10), 플랫폼(20), 제1 내지 제4 유압 승강부(30a, 30b, 30c, 30d), 기울기 센서(40), 유압펌프(50), 제1 내지 제4 밸브(60a, 60b, 60c, 60d) 및 제어부(70)를 포함하며 기울기 센서로부터 얻은 플랫폼(20)의 기울기 각도가 목표 값을 벗어나면 제어부(70)의 신호에 따라 밸브가 작동유체의 흐름을 제어하여 플랫폼의 수평을 맞춘다. 아울러, 플랫폼 수평제어장치(1)는 작동유체가 유동할 수 있는 펌프유동라인(80), 그리고 제1 내지 제4 승강유동라인(90d)을 더 포함할 수 있다.
베이스(10)와 플랫폼(20)은 상하 방향에서 간격을 두고 마주하며 그 사이에 제1 내지 제4 유압 승강부(30a, 30b, 30c, 30d)가 배치되어 있다. 플랫폼(20)은 제1 내지 제4 유압 승강부(30a, 30b, 30c, 30d)의 작동에 따라 승강할 수 있다.
베이스(10)는 지면 또는 수송수단(도시하지 않음)에 고정할 수 있다. 그러나 베이스(10)의 하면에 직접 바퀴가 결합되고, 베이스(10)가 동력수단과 연결되어 이동할 수 있다.
플랫폼(20)의 상면은 평면으로 형성되어 있으며 상면에 선박, 항공기, 엔진 등의 대형 부품이 놓일 수 있다. 플랫폼(20)의 상면에 지지대(도시하지 않음)를 배치할 수 있다. 지지대는 부품을 지지할 수 있으며 부품의 크기에 따라 그 위치를 조절할 수 있다. 그리고 플랫폼(20)의 크기는 편중되지 않도록 큰 사이즈로 제작할 수 있다. 예컨대 플랫폼(20)을 900 [ mm] ＊ 1200 [ mm]로 제작할 수 있다.
제1 내지 제4 유압 승강부(30a, 30b, 30c, 30d)는 서로 직각 상태에서 서로 마주하고 있다. 여기서 제1 내지 제4 유압 승강부(30a, 30b, 30c, 30d)의 사이 거리는 각각 600 [ mm] 및 1000[ mm]일 수 있다.
제1 내지 제4 유압 승강부(30a, 30b, 30c, 30d)는 같은 구성으로 이루어져 있다. 이에 중복된 설명은 생략하고 제1 유압 승강부(30a)를 기준으로 설명한다.
도면 도 3을 더 참고하면, 제1 유압 승강부(30a)는 승강 베이스 플레이트(31), 서포트(32), 실린더(33), 로드(34) 및 링크(35)를 포함한다.
승강 베이스 플레이트(31)는 베이스(10)의 상면에 체결수단으로 분리할 수 있게 결합되어 있다. 그러나 승강 베이스 플레이트(31)는 베이스(10)의 상면과 용접 방식으로 결합될 수 있다.
서포트(32)는 승강 베이스 플레이트(31)의 상면에서 상부로 수직하게 돌출되어 있다. 서포트(32)는 승강 베이스 플레이트(31)의 중심에서 일측으로 편심 되어 위치하고 있다. 서포트(32)는 승강 베이스 플레이트(31)와 용접으로 결합되어 있다. 서포트(32)는 서포트(32)의 측면과 승강 베이스 플레이트(31)에 고정된 리브(321)가 지지하고 있다.
실린더(33)는 서포트(32)를 따라 배치되어 서포트(32)에 유볼트(322)로 고정되어 있다. 그리고 실린더(33)의 하단은 승강 베이스 플레이트(31)와 힌지 연결되어 있다. 실린더(33)의 내부에는 작동유체를 수용할 수 있다.
로드(34)는 일단이 실린더(33)의 내부에 위치하여 작동유로부터 압력을 받을 수 있으며, 타단은 실린더(33)의 외부로 노출되어 있다. 로드(34)는 작동유체의 유동에 따라 승강하여 실린더(33)에서 인출되거나 인입될 수 있다.
링크(35)는 제1 링크블록(351), 제2 링크블록(352) 및 힌지핀(354)을 포함하며 로드(34)의 상단과 플랫폼(20)을 연결하고 있다. 제1 내지 제4 유압 승강부(30a, 30b, 30c, 30d)의 로드(34)들이 동시에 승강할 승강 늦은 로드(34)와 연결된 링크(35)가 구부러지도록 하여 로드(34)의 중심과 실린더(33)의 중심이 일치한 상태를 유지할 수 있도록 한다.
제1 링크블록(351)은 로드(34)의 상단에 로드핀(352)으로 연결되어 있다. 제1 링크블록(351)의 하단은 로드(34)의 상단과 결합되어 있다. 로드핀(352)은 제1 링크블록(351)의 하단과 로드(34)의 상단을 관통하여 로드(34)와 제1 링크블록(351)을 연결하고 있다. 제1 링크블록(351)은 로드핀(352)을 기준으로 제1 방향(X)회전할 수 있다.
제2 링크블록(352)은 플랫폼(20)의 하면과 결합되어 있으며 하면 일부분이 제1 링크블록(351)으로 돌출되어 힌지핀(354)으로 결합되어 있다. 힌지핀(354)은 로드핀(352)의 위에 위치하고 있으며 로드핀(352)과 직각 상태를 이루고 있다. 제2 링크블록(352)은 힌지핀(354)을 기준으로 제2 방향(Y)으로 회전할 수 있다. 제1 링크블록(351)의 회전 방향과 제2 링크블록(352)의 회전 방향은 제1 내지 제4 유압 승강부(30a, 30b, 30c, 30d)의 배치 형태에 따라 달라질 수 있다.
플랫폼(20)이 기울어질 때 로드(34)와 플랫폼(20)의 사이에서 링크(35)가 구부러지면서 로드(34)는 플랫폼(20)을 따라 기울어지지 않고 그 중심이 하우징의 중심과 일치하는 상태를 계속 유지할 수 있다. 이에 로드(34)는 플랫폼(20)의 기울기에 영향을 받지 않고 반듯하게 승강할 수 있다.
한편, 제1 내지 제4 유압 승강부(30a, 30b, 30c, 30d)는 플랫폼(20)의 상면에 놓인 부품으로부터 하중을 받는다. 이때 부품의 위치, 중량에 따라 제1 내지 제4 유압 승강부(30a, 30b, 30c, 30d)들의 로드(34)는 동시에 같은 속도로 인출되지 못하고 하중이 집중된 유압 승강부의 로드는 다른 유압 승강부들의 로드에 비해 인출속도가 늦을 수 있다. 이때 플랫폼(20)은 하중이 집중된 유압 승강부의 방향으로 기울어질 수 있다.
도면 도 4를 더 참고하면, 유압펌프(50)는 베이스(10)에 배치되어 있다. 유압펌프(50)는 작동유체를 제1 내지 제4 유압 승강부(30a, 30b, 30c, 30d)로 공급하여 로드(34)가 승강할 수 있도록 한다. 유압펌프(50)는 작동유체가 저장된 탱크(도시하지 않음)와 연결될 수 있다. 유압펌프(50)는 정량펌프일 수 있다.
펌프유동라인(80)은 일단이 유압펌프(50)와 결합되어 있다. 펌프유동라인(80)은 고압호스, 플렉시블 호스 등을 포함할 수 있다.
제1 내지 제4 승강유동라인(90d)은 펌프유동라인(80)의 타단에서 분기되어 있다. 제1 승강유동라인(90a)은 펌프유동라인(80)과 제1 유압 승강부(30a)를 연결하고 있으며, 제2 승강유동라인(90b)은 펌프유동라인(80)과 제2 유압 승강부(30b)를 연결하고 있고, 제3 승강유동라인(90c)은 펌프유동라인(80)과 제3 유압 승강부(30c)를 연결하고 있으며 제4 승강유동라인(90d)은 펌프유동라인(80)과 제4 유압 승강부(30d)를 연결하고 있다. 이에 유압펌프(50)의 구동으로 작동유체는 탱크에서 펌프유동라인(80) 및 제1 내지 제4 승강유동라인(90d)을 유동하여 제1 내지 제4 유압 승강부(30a, 30b, 30c, 30d)의 실린더(33)로 각각 유입될 수 있다.
그리고 펌프유동라인(80), 제2 내지 제3 승강유동라인(90c)의 단부에는 분리 결합이 용이한 플랜지(도시하지 않음)가 결합되어 있다.
실린더(33)에 인입되어 있는 로드(34)는 실린더(33)로 유입되는 작동유체에 의해 실린더(33)에서 인출되어 플랫폼(20)을 상승시킬 수 있다. 이와 반대로 실린더(33)로 유입된 작동유체는 유압펌프(50)의 방향으로 유동할 수 있다. 이때 실린더(33)의 외부로 인출된 로드(34)가 실린더(33)로 인입되며 플랫폼(20)은 하강할 수 있다.
기울기 센서(40)는 플랫폼(20)의 하면 중앙에 배치되어 있다. 플랫폼(20)에는 기울기 센서(40)를 설치하기 위한 센서 브래킷(41)이 결합되어 있다. 기울기 센서(40)는 플랫폼(20)이 승강할 때 x축 방향 또는 y축 방향으로 기울어지는 각도를 측정한다.
한편, 본 실시예에 따른 플랫폼 수평제어장치는 베이스(10) 또는 플랫폼(20)에 배치되어 베이스(10)와 플랫폼(20)의 거리를 측정하는 거리측정 센서(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.
제어부(70)는 기울기 센서(40), 유압펌프(50) 및 제1 내지 제4 밸브(60a, 60b, 60c, 60d)와 전기적으로 연결되어 있으며 이들을 제어한다. 제어부(70)는 거리측정 센서와 연결될 수 있다. 제어부(70)는 기울기 센서(40)로부터 신호를 받고, 수신한 기울기 각도가 설정 목표 값을 벗어나면 기울기 방향에 따라 제1 내지 제4 밸브(60a, 60b, 60c, 60d)를 선택적으로 제어하여 제1 내지 제4 유압 승강부(30a, 30b, 30c, 30d)의 작동을 제어한다. 예컨대, 제어부(70)는 제1 내지 제4 밸브(60a, 60b, 60c, 60d) 중 선택된 것을 닫아 작동유체가 승강유동라인을 유동하지 않도록 할 수 있다.
제어부(70)는 플랫폼(20)의 승강 높이, 기울기 목표 값 등을 입력하기 위한 입력부, 전원스위치, 각종 수치를 확인할 수 있는 디스플레이 등을 포함할 수 있다.
제어부(70)에는 플랫폼(20)의 상승값, 기울기 값 등이 설정되어 있다. 플랫폼(20)이 제1 내지 제4 유압 승강부(30a, 30b, 30c, 30d)에 의해 상승하면 동시에 기울기 센서(40)는 플랫폼(20)의 기울기를 측정한다. 기울기 센서(40)는 기울기 측정값을 실시간으로 제어부(70)로 송신한다. 제어부(70)는 수신된 기울기 값이 설정 목표 값을 벗어나면 플랫폼(20)이 기울어진 방향에 따라 제1 내지 제4 밸브(60a, 60b, 60c, 60d)를 제어하여 제1 내지 제4 유압 승강부(30a, 30b, 30c, 30d)의 작동을 제어하여 플랫폼(20)이 수평상태를 유지하면서 상승할 수 있도록 한다.
다음은 도 5 내지 도 8을 참고하여 위에서 설명한 플랫폼 수평유지방법에 대하여 설명한다.
도 5는 로드가 실린더에서 인출되는 것으로 나타낸 것으로, (a)는 로드가 실린더에 인입되어 있는 상태를 나타낸 것이고, (b)는 플랫폼에 놓인 부품의 무게에 의해 제1, 2 유압 승강부의 로드가 제3, 4 유압 승강부의 로드보다 인출되지 않아 플랫폼이 제1, 2 유압 승강부의 방향으로 기울어진 상태를 나타낸 것이다. 도 6는 도 5의 (b) 상태에서 제3, 4 밸브를 제어하여 작동유체가 제1, 2 유압 승강부로만 유동하도록 하여 제1, 2 유압 승강부의 로드가 인출되어 플랫폼이 수평상태를 유지하고 있는 것을 나타낸 것이고, (b)는 플랫폼이 수평상태로 상승한 상태를 나타낸 것이다. 도 7은 도 1의 플랫폼 수평제어방법을 나타낸 흐름도이다. 도 8은 플랫폼 수평제어에 따른 제어 알고리즘을 나타낸 흐름도이다.
플랫폼 수평제어방법은 목표 값을 설정하는 단계(S10), 플랫폼을 상승시키는 단계(S20), 플랫폼의 기울기를 감지하는 단계(S30) 및 플랫폼의 기울기가 목표 값을 초과하지 않도록 하는 수평조절단계(S40)를 포함한다.
사용자는 제어부(70)를 통해 플랫폼(20)의 상승 높이, 기울기 목표 값 등을 설정한다(S10). 플랫폼(20)의 상승 높이는 수송품의 종류, 수송거리, 수송지역의 환경 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
사용자는 제1 내지 제4 밸브(60a, 60b, 60c, 60d)를 개방하고 유압펌프(50)를 작동시킨다(S20). 유압펌프(50)의 작동으로 작동유체는 탱크에서 펌프유동라인(80)을 유동하여 제1 내지 제4 승강유동라인(90d)으로 분기된다. 각 승강유동라인의 작동유체는 각 밸브를 경유하여 각 유압 승강부로 유입되어 기울기가 0을 유지하고 있는 플랫폼(20)을 상승시킨다(도 5의 (a) 참조).
플랫폼(20)이 상승할 때 기울기 센서(40)는 실시간으로 플랫폼(20)의 기울기 각도를 측정한다. 기울기 센서(40)는 측정된 기울기 각도 값을 제어부(70)로 송신한다. 제어부(70)는 수신한 기울기 각도 값이 목표 값을 벗어나 있지 않으면 제1 내지 제4 밸브(60a, 60b, 60c, 60d)의 개방된 상태를 유지하여 플랫폼(20)을 계속 상승시킨다. 하지만, 수신한 기울기 각도 값이 목표 값 미만이거나 초과하여 벗어나는 경우 플랫폼(20)의 기울어진 방향에 따라 제1 내지 제4 밸브(60a, 60b, 60c, 60d)를 선택적으로 제어하여 작동유체의 유동을 제어하여 플랫폼(20)의 수평을 설정한다(S40).
다시 말해, 유압펌프를 작동시켜 플랫폼(20)을 상승시키면서 기울기 센서(40)를 통해 플랫폼의 x, y 각도(기울기)를 측정한다. 각도가 기울어진 x, y 방향에 대해 수평제어 목표 한계치에서 벗어날 경우, 해당 유압 승강부의 밸브를 On/Off 하여 수평을 맞춘다.
이에, 처음 제어부에 목표 값을 설정하고 유압펌프를 작동시키면 기울기 센서가 기울기를 감지하고 수평을 맞추기 위해 밸브를 작동한다. 이후, 유압 승강부의 로드 길이를 조절하여 수평을 맞춘다. 만약, 하중에 의해 수평이 맞지 않는다면 x-축의 경우, 기울기가 목표 값 보다 작을 때, 밸브가 작동하여 목표 기울기에 도달할 때까지 유압 승강부의 실린더가 올라가고 y-축의 경우는 기울기가 목표 값보다 클 때, 밸브가 작동하여 목표 기울기에 도달할 때까지 유압 승강부의 로드가 내려간다. 이 과정은 x, y 각도가 목표 값에 도달할 때까지 진행되어 플랫폼은 목표 값에 맞게 수평제어 된다.
예컨대, 플랫폼(20)의 기울기 목표 값을 0.2˚로 설정하고 로드가 하우징에 인입된 상태에서 플랫폼(20)의 x축과 y축 기울기 값은 0인 상태로 설정한다.
제1 내지 제4 유압 승강부(30a, 30b, 30c, 30d)가 작동한 상태에서 부품에 의해 플랫폼(20)의 기설정된 위치에 하중이 가해지면서 편중에 의해 플랫폼(20)이 기울어진다. 이때 기울기 x에 대한 목표 값이 절대값보다 작은 값에 들어가는지 판단하고 목표 값에 들어가지 못 할 경우, x축 유압 승강부의 짝 제1, 2 유압 승강부(30a, 30b), 제3, 4 유압 승강부(30c, 30d)가 각각 짝을 이루어 로드의 상승 길이를 조절하여 목표 값에 도달할 수 있게 한다. 마찬가지로 기울기 y가 목표 값의 절대값보다 작은 값에 들어가는지 판단하고 목표 값에 들어가지 못 할 경우, y축 유압 승강부의 짝 제1, 3 유압 승강부(30a, 30c), 제2, 4 유압 승강부(30b, 30d)가 각각 짝을 이루어 로드의 상승 길이를 조절하여 목표 값에 도달할 수 있게 한다.
이 때의 목표 값을 목표길이로 치환하면 x, y축 각각 아래 [식 1]과 같으며 △x, △y는 각각 x축, y축의 유압 승강부의 사이의 거리이다.
[식 1]
△x [ mm] ＊ tan (0.2˚) = 0.003△x [ mm]
△y [ mm] ＊ tan (0.2˚) = 0.003△y [ mm]
한편, 목표 값을 입력하지 않으면 목표 값에 도달하도록 유압 승강부의 로드 인출 길이를 조정할 수 있다.
플랫폼 수평제어 시험 및 분석
플랫폼을 900 [ mm] ＊ 1200 [ mm] 사이즈로 제작하였으며, 4개의 유압 승강부가 지지할 수 있도록 하였다. 이웃한 유압 승강부의 사이 거리는 각각 600 [ mm], 1000[ mm]으로 하였으며, 기울기 센서는 플랫폼의 하면 중심 부근에 배치하였으며 밸브는 각 유압 승강부와 연결된 승강유동라인에 배치하였다.
그리고 각 유압 승강부는 150 [kg/cm2]의 유압을 가하도록 설정하여 4개의 유압 승강부가 더해져 9540 [kg]가량의 하중을 버틸 수 있게 설계하였다. 하중은 아래 [식 2]를 통해 계산되었다.
[식 2]
4 ＊ 150 [kg/cm2] ＊ 15.9[cm2] = 9540 [kg]
도면 도 9는 플랫폼 위에 추가하중을 가하지 않은 채로 균형시험(balancing)을 진행한 실험의 결과이고 도면 도 10은 약 1000 [kg]의 하중을 추가로 가한 뒤 진행한 실험의 결과이다. 두 실험 모두 약 170포인트로 포인트 당 0.2초의 시간이기 때문에 28초가량이 걸린 것을 알 수 있다. 즉, 하중에 따른 실험시간 차이는 없는 것으로 간주할 수 있다.
목표 값의 차이에 따른 균형시간(balancing time) 비교시험
수평제어장치의 목표 값이 달라짐에 따라 균형시간의 변화는 다음과 같다. 도면 도 11은 목표 값을 0.1˚로 설정한 실험의 그래프이다. 목표 값을 0.1로 설정했다는 것은 x-축은 1 mm, y-축은 1.75 mm의 목표 값을 가지는 것을 의미하며 이는 유압 승강부 간의 매우 작은 차이를 가질 수밖에 없게 한다. 따라서 실험에 걸리는 시간이 길게 걸리며, 실험으로 나온 결과는 약 170포인트로 1포인트 당 0.2초로 34초가량이다.
또한, 도면 도 12는 목표 값을 0.2˚로 설정했으며 x-축은 2 mm, y-축은 3.5 mm의 목표 값을 갖는다. 이는 목표 값을 0.1˚로 설정한 실험에 비해 2배의 차이를 갖고 있지만 실험에 걸리는 시간은 큰 차이가 없는 160포인트로 32초가량이다.
마찬가지로 도면 도 13은 목표 값을 0.5˚로 설정한 실험의 그래프이고 목표 값을 0.5˚로 설정했다는 것은 x-축은 5 mm, y-축은 8.75 mm의 목표 값을 가지는 것을 의미하며 이는 목표 값을 0.1˚로 설정한 실험에 비해 큰 차이를 가지는 것을 뜻하며, 실험에 걸리는 시간 또한 더욱 짧게 나타나는 것을 뜻한다. 실험으로 나온 결과는 약 90포인트로 14초가량이다.
따라서 기울기 센서와 제1 내지 제4 밸브 이용한 수평제어장치 실험결과 임계하중에 달하지 않는 하중의 경우, 균형시간의 차이가 거의 없음을 보이며, 목표 값에 차이를 둔 경우, 목표 값이 정밀할수록 균형시간이 더 걸리는 것을 알 수 있다. 이처럼 상황에 따른 균형시간의 차이를 확인할 수 있었으며, 실제 상황에서 임계하중을 넘지 않는 선에서 수평을 제어해야 하는 상황에 효과적으로 사용될 수 있음을 알 수 있다. 또한, 비교적 정밀한 목표 값이라도 짧은 시간 내에 균형을 유지할 수 있고 목표 값이 정밀할 필요가 없는 경우, 원하는 목표 값에 안전계수를 더하여 그리 정밀하지 않은 목표 값 까지만 제어를 해도 되는 상황이라면 비교적 빠른 시간 안에 원하는 정밀도의 균형을 할 수 있다.
제1 내지 제4 밸브를 이용하여 제1 내지 제4 유압 승강부의 각각의 제어가 가능함을 보이며, 기울기 센서와 제어부를 이용하여 원하는 목표 값 내에서의 정밀함이 가능하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1: 플랫폼 수평제어장치 10: 베이스
20: 플랫폼 30a: 제1 유압 승강부
30b: 제2 유압 승강부 30c: 제3 유압 승강부
30d: 제4 유압 승강부 31: 승강 베이스 플레이트
32: 서포트 321: 리브
322: 유볼트 33: 실린더
34: 로드 35: 링크
351: 제1 링크블록 352: 로드핀
353: 제2 링크블록 354: 힌지핀
40: 기울기 센서 41: 센서 브래킷
50: 유압펌프 60a: 제1 밸브
60b: 제2 밸브 60c: 제3 밸브
60d: 제4 밸브 70: 제어부
80: 펌프유동라인 90a: 제1 승강유동라인
90b: 제2 승강유동라인 90c: 제3 승강유동라인
90d: 제3 승강유동라인

Claims (6)

  1. 베이스,
    상기 베이스에 위치하고 승강할 수 있는 플랫폼,
    상기 베이스와 상기 플랫폼 사이에 위치하여 간격을 두고 배치되어 있으며 상기 플랫폼을 승강 시켜 수평을 조절하는 제1 내지 제4 유압 승강부,
    상기 플랫폼의 하면 중앙에 센서 브래킷으로 결합되어 있으며 상기 플랫폼이 상승할 때 실시간으로 X축 방향 또는 Y축 방향으로 기울어지는 각도를 측정할 수 있는 기울기 센서,
    상기 제1 내지 제4 유압 승강부로 작동유체를 공급하는 유압펌프,
    상기 유압펌프와 상기 제1 내지 제4 유압 승강부의 사이에 배치되어 상기 제1 내지 제4 유압 승강부로 유입되는 작동유체의 유동을 선택적으로 제어하는 제1 내지 제4 밸브 및
    상기 유압펌프, 상기 기울기 센서 및 상기 제1 내지 제4 밸브와 연결된 제어부
    를 포함하며,
    상기 유압펌프를 작동시켜 상기 플랫폼을 상승시키면서 상기 기울기 센서를 통해 상기 플랫폼의 X, Y축의 기울기를 측정하여 상기 플랫폼의 기울기 각도가 X축 또는 Y축에 대해 목표 값을 벗어나면 상기 제1 내지 제4 유압 승강부의 작동 제어를 위해 상기 제1 내지 제4 밸브로 상기 작동유체의 유동을 제어하여 상기 플랫폼의 수평을 맞추는
    플랫폼 수평제어장치.
  2. 제1항에서,
    상기 유압펌프와 연결된 펌프유동라인; 그리고
    상기 펌프유동라인에서 분기되어 상기 제1 내지 제4 유압 승강부와 연결되어 있으며 상기 제1 내지 제4 밸브가 각각 배치된 제1 내지 제4 승강유동라인;
    을 더 포함하며,
    상기 제1 내지 제4 밸브는 제1 내지 제4 유압 승강부로 유동하는 작동유체를 선택적으로 제어하는
    플랫폼 수평제어장치.
  3. 제1항에서,
    상기 제1 내지 제4 유압 승강부는 각각,
    상기 베이스에 분리할 수 있게 결합된 승강 베이스 플레이트;
    상기 승강 베이스 플레이트와 직각을 이루고 있는 서포트;
    상기 서포트에 결합되어 있고 상기 작동유체가 유동할 수 있는 실린더;
    상기 실린더에서 상기 작동유체의 유동으로 인출가능한 로드; 및
    상기 로드와 상기 플랫폼을 연결하고 있는 링크;
    를 포함하는
    플랫폼 수평제어장치.
  4. 제3항에서,
    상기 링크는;
    상기 로드와 결합되어 있는 제1 링크블록; 그리고
    상기 플랫폼과 결합되어 있고 상기 제1 링크블록과 중첩되어 있는 제2 링크블록; 및
    상기 제1 링크블록과 상기 제2 링크블록의 중첩된 부분을 관통하고 있는 힌지핀;
    을 포함하는
    플랫폼 수평제어장치.
  5. 베이스,
    상기 베이스에 위치하고 승강할 수 있는 플랫폼,
    상기 베이스와 상기 플랫폼 사이에 위치하여 간격을 두고 배치되어 있으며 상기 플랫폼을 승강 시켜 수평을 조절하는 제1 내지 제4 유압 승강부,
    상기 플랫폼의 하면 중앙에 센서 브래킷으로 결합되어 있으며 상기 플랫폼이 상승할 때 실시간으로 X축 방향 또는 Y축 방향으로 기울어지는 각도를 측정할 수 있는 기울기 센서,
    상기 제1 내지 제4 유압 승강부로 작동유체를 공급하는 유압펌프,
    상기 유압펌프와 상기 제1 내지 제4 유압 승강부의 사이에 배치되어 상기 제1 내지 제4 유압 승강부로 유입되는 작동유체의 유동을 선택적으로 제어하는 제1 내지 제4 밸브 및
    상기 유압펌프, 상기 기울기 센서 및 상기 제1 내지 제4 밸브와 연결된 제어부
    를 포함하며,
    상기 유압펌프를 작동시켜 상기 플랫폼을 상승시키면서 상기 기울기 센서를 통해 상기 플랫폼의 X, Y축의 기울기를 측정하여 상기 플랫폼의 기울기 각도가 X축 또는 Y축에 대해 목표 값을 벗어나면 상기 제1 내지 제4 유압 승강부의 작동 제어를 위해 상기 제1 내지 제4 밸브로 상기 작동유체의 유동을 제어하여 상기 플랫폼의 수평을 맞추는 것으로,
    제어부에 플랫폼의 상승 기울기 목표 값을 설정하는 단계;
    유압펌프의 작동으로 복수의 유압 승강부로 작동유체를 공급하여 하강되어 있는 상기 플랫폼을 상승시키는 단계;
    기울기 센서로 상승하는 상기 플랫폼을 실시간으로 X축 방향 또는 Y축 방향으로 기울어지는 각도를 측정하는 단계; 및
    상기 플랫폼의 기울기가 상기 목표 값을 벗어나면 복수의 유압 승강부와 연결된 각각의 밸브를 선택적으로 제어하여 상기 복수의 유압 승강부로 유동하는 작동유체를 제어하여 상기 플랫폼의 기울기가 상기 목표 값을 초과하지 않도록 하는 수평조절단계;
    를 포함하는 플랫폼 수평제어방법.
  6. 제5항에서,
    상기 수평조절단계에서,
    상기 플랫폼의 X축 기울기가 목표 값보다 작을 때, 상기 밸브가 작동하여 목표 값에 도달할 때까지 유압 승강부의 로드를 상승시키고, Y축 기울기가 목표 값보다 클 때 상기 밸브가 작동하여 목표 값에 도달할 때까지 유압 승강부의 로드를 하강시키는
    플랫폼 수평제어방법.
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