KR102428384B1 - 빠르게 접히고 펼쳐질 수 있는 관절형 마스트를 갖는 대형 조작기 - Google Patents

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KR102428384B1
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Abstract

본 발명은, 회전 드라이브를 이용해 수직 축 둘레로 회전될 수 있으며 섀시(2) 상에 배열되는 턴테이블(3), 2개 이상의 마스트 세그먼트들(5a, 5b, 5c, 5d)을 포함하는 관절형 마스트로서, 마스트 세그먼트들(5a, 5b, 5c, 5d)은 각기 관절형 조인트들을 통해 각각의 경우에 하나의 드라이브(6, 6a, 6b, 6c, 6d)를 이용하여 각각의 인접한 턴테이블(3) 또는 마스트 세그먼트(5a, 5b, 5c, 5d)에 피봇가능하게-이동가능하게 연결되는, 관절형 마스트(4), 마스트 움직임을 위하여 정상 동작 시에 드라이브들(6, 6a, 6b, 6c, 6d)을 작동시키는 제어 디바이스(7), 및 적어도 하나의 관절형 조인트의 피봇 각도(φ1, φ2, φ3, φ4) 또는 관절형 마스트(4)의 적어도 하나의 포인트의 위치를 검출하기 위한 마스트 센서 시스템을 포함하는, 대형 조작기(1), 특히 트럭-장착형 콘크리트 펌프에 관한 것이다. 본 발명의 목적은, 관절형 마스트를 그것의 완전히 접힌 상태로부터 그것의 희망되는 작업 위치로 가져가는 것을 가능하게 하는 것이다. 추가로, 마스트 센서 시스템의 고장의 경우에, 드라이브들의 이동 속도가 법적 표준을 준수한다는 것이 또한 보장될 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 마스트 속도가 마스트 센서 시스템의 순간적인 출력 신호들에 의존하여 최대 값으로 제한되며, 여기에서 드라이브들(6, 6a, 6b, 6c, 6d)은 비상 동작 시에 수동으로 제어될 수 있고, 여기에서 비상 동작 시에 드라이브들(6, 6a, 6b, 6c, 6d) 중 적어도 하나의 이동 속도를 고정적으로 미리 지정된 최대 값으로 제한하는 적어도 하나의 제한 수단(11, 12, 13, 14)이 제공된다는 점에 있어서 제어 디바이스(7)가 마스트 움직임의 속도를 제한하도록 구성된다는 것을 제안한다. 본 발명은 또한 대형 조작기의 관절형 마스트의 움직임을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

빠르게 접히고 펼쳐질 수 있는 관절형 마스트를 갖는 대형 조작기
본 발명은, 회전식 드라이브를 이용해 수직 축 둘레로 회전할 수 있는 턴테이블로서, 이러한 테이블은 섀시 상에 배열되는, 턴테이블, 2개 이상의 마스트(mast) 세그먼트들을 포함하는 관절형(articulated) 마스트로서, 마스트 세그먼트들은 각기 관절형 조인트(joint)들을 통해 각각의 경우에 하나의 드라이브를 이용하여 인접한 턴테이블 또는 마스트 세그먼트에 피봇가능하게-이동가능하게(pivotably-movably) 연결되는, 관절형 마스트, 마스트 움직임을 위하여 정상 동작 시에 드라이브들을 작동시키는 제어 디바이스, 및 적어도 하나의 관절형 조인트의 피봇 각도 또는 관절형 마스트의 적어도 하나의 포인트의 위치를 검출하기 위한 마스트 센서 시스템을 갖는, 특히 트럭-장착형 콘크리트 펌프인 대형 조작기(manipulator)에 관한 것이다.
이에 더하여, 본 발명은 대형 조작기, 특히 트럭-장착형 콘크리트 펌프의 관절형 마스트의 움직임을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
대형 조작기들은 종래 기술로부터 복수의 구성들로 알려져 있다. 예를 들어, WO 2014/166637 A1은 관절형 마스트를 갖는 대형 조작기를 개시한다.
유압 실린더들이 전형적으로 드라이브들로서 사용되며, 이들은 각기 인접한 마스트 세그먼트 또는 턴테이블에 대하여 마스트 세그먼트들을 관절형 조인트 둘레로 피봇시키기 위하여 사용된다. 이들은, 개별적인 유압 실린더들의 이동 속도(traversing speed)를 가변적으로 지정하는 것을 가능하게 하기 위하여, 비례적으로 기능하는 제어 밸브들을 통해 전자 제어 디바이스에 의해 작동된다. 관절형 마스트의 너무 빠른 움직임이 부근에 위치된 사람들에게 위험할 수 있기 때문에, 개별적인 유압 실린더들의 이동 속도는 일반적으로 알려진 대형 조작기들에서 제한된다. 안전한 동작을 보장하기 위하여, 관절형 마스트의 팁(tip)의 허용가능한 최대 속도를 정의하는 법적 규범이 존재한다.
종래 기술에 있어서, 유압 실린더들의 제어 밸브들은, 제어 디바이스와 유선으로 연결되거나 또는 무선으로 연결된 원격 제어부를 통해 작동된다. 대안적으로, 제어 밸브들은, 비상 동작 시에, 예를 들어, 핸드 레버들을 통해 수동으로 제어될 수 있다. 여기에서, 제어 밸브들은, 원격 제어부 상의 동작 레버의 특정 위치가 유압 유체의 정의된 체적 흐름, 즉, 개별적인 유압 실린더의 정의된 이동 속도에 대응하도록 구성된다. 여기에서, 제어 밸브들은, 완전히 펴진 관절형 마스트 및 최대 이동 속도로 모든 조인트들을 동시에 피봇할 때, 마스트 팁의 허용된 상단 속도가 도달되지 않도록 구성된다. 제어 밸브들의 이러한 구성은, 마스트 팁의 움직임 속도에 대하여 법적으로 허용된 프레임워크(framework) 대부분의 실시 경우들에서 매우 열악하게 사용된다는 단점을 갖는다. 관절형 마스트가 완전히 펴진 상태로 모든 조인트들이 최대 속도로 이동되는 이상에서 다루어진 "최악의 경우"는 사실상 결코 일어나지 않는다. 따라서 움직임 속도의 제한은, 대부분의 경우들에 있어서, 매우 느린 마스트 움직임으로 연결된다. 그럼으로써 관절형 마스트를 접고 펴는데 있어서 상당한 시간적 지연들이 발생한다. 이는 동작을 비효율적으로 만든다.
이상에서 언급된 WO 2014/166637 A1은, 관절형 마스트를 증가된 속도로 희망되는 작업 위치로 회전시키기 위하여 제어 디바이스가 턴테이블의 회전식 드라이브에 대한 빠른 이동을 제공하는 대형 조작기를 제안하며, 여기에서 빠른 이동은 오로지 마스트 또는 붐(boom)이 완전히 찌부러진(collapsed) 경우에만 선택될 수 있다. 제어 디바이스와 함께 동작하는 단일 센서가 공지된 대형 조작기에 제공되며, 여기에서 관절형 마스트가 완전히 찌부러졌는지 여부가 센서를 통해 결정될 수 있다. 센서는, 관절형 마스트가 찌부러졌으며 그에 따라서 최소 반경을 갖는다는 것이 보장되는 한 제어 디바이스로 릴리즈(release) 신호를 생성한다. 이러한 상태에서, 관절형 마스트는 증가된 속도로 회전될 수 있다.
전술한 문서로부터 이미 알려진 대형 조작기에 있어서, 마스트 팁의 속도에 대한 허용된 프레임워크가 여전히 불충분하게 사용된다. 증가된 속도를 갖는 마스트의 회전 운동은 오로지 관절형 마스트가 완전히 찌부러진 경우에만 가능하다. 모든 부분적으로 펼쳐진 위치들에서, 지금까지와 같이, 관절형 마스트는 "최악의 경우"에 대응하는 감소된 운동 속도로, 즉, 마스트 위치와는 무관하게, 마스트 팁의 법적으로 허용된 최대 속력이 결코 초과될 수 있는 방식으로 변위될 뿐이다. 따라서, 대부분의 경우들에 있어서, 달성되는 마스트 속도는 여전히 법적 허용기준 보다 상당히 아래에 존재한다. 관절형 마스트를 접고 펴는 것이 여전히 너무 오래 걸린다.
이러한 배경기술에 대하여, 개선된 대형 조작기를 이용 가능하게 만드는 것이 본 발명의 목적이다. 특히, 관절형 마스트는, 최소한의 시간으로 완전히 접힌 상태로부터 그것의 희망되는 작업 위치로 보내지는 것이 가능하여야 한다. 마찬가지로, 관절형 마스트는 최소한의 시간으로 작업 위치로부터 완전히 접힌 위치로 전달될 수 있어야 한다. 이에 더하여, 관절형 마스트는 하나의 작업 위치로부터 다른 작업 위치로 빠르게 변위가능할 수 있어야 한다. 추가로, 관절형 마스트의 전자 제어부의 고장(malfunction) 시에, 즉, 관절형 마스트가 수동으로 제어되어야만 하는 경우에, 마스트 움직임의 허용된 최대 속도에 관한 법적 규범들이 지켜진다는 것이 또한 보장되어야 한다.
이러한 목적은, 제어 디바이스가 마스트 센서 시스템의 순간적인 출력 신호들에 의존하여 마스트 움직임의 속도를 제한하도록 구성되며, 여기에서 드라이브들이 비상 동작 시에 수동으로 제어가능하고, 여기에서 비상 동작 시에 드라이브들 중 적어도 하나의 이동 속도를 고정적으로 미리 지정된 최대 값으로 제한하는 적어도 하나의 제한 수단이 제공된다는 점에 있어서, 이상의 유형의 대형 조작기에 기초하여 본 발명에 의해 달성된다. 따라서 본 발명은, 제어 디바이스가 마스트 움직임의 속도를 제한하도록 구성된다는 점에 있어서, 드라이브들 중 적어도 하나의 이동 속도가 마스트 센서 시스템의 순간적인 출력 신호들에 의존하여 가변적인 최대 값으로 제한되며, 여기에서 드라이브들은 비상 동작 시에 수동으로 제어가능하고, 여기에서 비상 동작 시에 드라이브들 중 적어도 하나의 이동 속도를 고정적으로 미리 지정된 최대 값으로 제한하는 적어도 하나의 제한 수단이 제공된다는 점에 있어서, 상기 목적을 달성한다.
본 발명의 통해 달성되는 이점들은, 정상 동작 시에 마스트 움직임의 최대 허용 속도가 선택적으로 사용될 수 있으며, 비상 동작 시에 마스트 움직임의 최대 허용 속도가 마찬가지로 초과되지 않는다는 것을 통해 일어난다.
비상 동작 시에 효과적인 제한 수단은, 또한 드라이브의 수동 제어 시에 비상 동작 시의 마스트 움직임의 속도가 법적 요건들을 초과하지 않게 하는 방식으로 드라이브들 중 적어도 하나의 이동 속도를 고정적으로 미리 저장된 최대 값으로 제한한다.
이는, 드라이브들이 본 발명에 따라 정상 동작 시에 마스트 움직임의 최대 허용 속도를 사용하도록 설계되기 때문에 결정적으로 중요하다. 이는, 마스트 세그먼트들의 드라이브들의 수동 제어 시에, 즉, 제어 디바이스를 통한 이동 속도의 전자 제어 없이, 마스트 속도는, 원칙적으로, 법적으로 허용된 속도들보다 훨씬 높다는 것을 의미한다. 비상 동작 시에 이러한 초과를 방지하기 위하여, 본 발명에 따른 제어 수단은, 적어도 하나의 드라이브의 이동 속도를 고정적으로 미리 지정된 최대 값으로 제한한다. 이러한 방식으로, 전자 제어 디바이스 또는 마스터 센서 시스템의 고장 시에 있어서, 마스트의 수동 제어 시에, 간단한 조치를 가지고 마스트 움직임의 속도가 법으로 허용된 규정을 초과하는 것이 방지될 수 있다.
본 발명의 유익한 구성들 및 추가적인 개발들이 종속항들로부터 초래된다.
본 발명의 유익한 구성에 따르면, 드라이브를 제어하기 위하여 드라이브의 유압 작동 라인들과 연결되는 제어 밸브가 제공되며, 여기에서, 제어 밸브는, 정상 동작 시에, 미리-지정된, 특히 최대 허용 이동 속도가 초과되지 않는 방식으로 마스트 세그먼트의 조정을 제한하는 제어 디바이스를 통해 작동된다. 이러한 방식으로 구성된 제어 밸브는, 간단한 방식으로, 정상 동작 시에 마스트 세그먼트의 조정에 대하여 제어 디바이스에 의해 미리 지정된 이동 속도가 초과되지 않는다는 것을 보장한다. 이러한 목적을 달성하기 위하여, 제어 밸브는 드라이브와 연관된 유압 작동 라인을 통해 제어되는 드라이브 내로의 유압 유체의 인플로우(inflow) 및 아웃플로우(outflow)를 조절한다.
선호되는 실시예는, 비례 밸브로서 구성되며 이동 경로를 갖는 제어 밸브, 및 이동 경로의 제한을 제공하는 제한 수단을 제공한다. 제어 밸브로서 비례 밸브를 이용하는 것은, 드라이브의 이동 속도가 정밀하게 지정될 수 있다는 이점을 갖는다.
제어 밸브에서의 이동 경로를 기계적으로 제한하는 것은 이동 속도를 제한하기 위한 간단하지만 효율적인 가능성을 나타낸다. 이로써 제어 밸브를 통한 통과-흐름(through-flow)이 간단하지만 효율적으로 제한될 수 있으며, 따라서, 비상 동작 시에 이동 속도가 고정적으로 미리 지정된 최대 값으로 제한될 수 있다.
비상 동작 시에 조정가능 핸드 레버를 통해 기계적인 제한이 보장되는 추가적인 개발이 특히 유익하며, 여기에서 핸드 레버는 조정을 기계적으로 제한하는 2개의 정지부들 사이에서 조정가능하다. 비상 동작 시에 작동가능 핸드 레버들을 이용하면, 비상 동작 시에 제어 밸브를 조정하기 위한 간단한 방법이 제공된다. 그 사이에서 핸드 레버가 조정될 수 있는 정지부들은, 비상 동작 시에 제어 밸브 상의 가능한 조정 경로의 단순하지만 효율적인 기계적인 제한을 추가로 제공한다.
비상 동작을 위하여 핸드 레버가 정지부들 사이에 배열되는 구성이 더 유익하며, 여기에서 핸드 레버는 정상 동작 시에 정지부들과 접촉하지 않는다. 비상 동작을 위하여 핸드 레버들이 정지부들 사이에 배열된다는 것이 특히 유익하다. 정상 동작 시에, 핸드 레버는 바람직하게는 분리(demount)되어야만 하며, 따라서 제어 밸브는 완전한 조정 경로를 통해 작동될 수 있다. 핸드 레버는 오로지 비상 동작을 위하여 제어 밸브 상에 장착된다.
본 발명의 유익한 실시예는, 이동 경로를 갖는 제어 밸브 및 이동 경로의 전자적 제한을 제공하는 제한 수단을 제공한다. 비례 밸브의 전자적 작동을 통해, 밸브에서의 이동 경로의 제한이 매우 용이하게 제공될 수 있다. 이동 경로의 이러한 제한은, 비상 동작 시에, 이동 속도를 고정적으로 미리 지정된 최대 값으로의 제한하는 것을 야기한다. 이동 경로를 전자적으로 제한하는 것에 의해, 고정된 속도들이 개별적인 드라이브들에 대하여 시스템적으로 지정될 수 있다.
본 발명의 유익한 실시예에 따르면, 전자적 제한은 비상 동작 시에 사용되는 비상 제어부에 의해 보장되며, 여기에서 제어 밸브를 작동시키기 위하여, 비상 제어부는 제어 디바이스에 의해 제공되는 전압보다 더 낮은 전압을 제공한다. 비상 동작 시에 감소되는 전압은 비례 밸브 상의 이동 경로의 간단한 제한을 야기한다. 선호되는 실시예는, 비상 제어부의 감소된 전압이 제어 밸브의 이동 경로를 단축한다는 것을 대응적으로 제공한다. 본 발명의 유익한 구성에 따르면, 정상 동작 시의 제어 밸브의 작동을 위한 전압은 -9 볼트 내지 +9 볼트 사이이며, 비상 동작 시의 제어 밸브의 작동을 위한 감소된 전압은 -4 볼트 내지 +4 볼트 사이이다.
본 발명의 유익한 실시예는 비상 동작 시에 사용되는 전위차계(potentiometer)를 통해 전자적 제한을 보장하는 것이며, 여기에서 전위차계는 제한된 최대 출력 신호를 갖는다. 비상 동작 시에, 비례 밸브의 작동 시의 전위차계의 사용은, 전위차계의 출력 신호가 제한되는 경우 제어 밸브 상의 이동 경로의 효율적인 제한을 초래할 수 있다. 분압기를 이용하면, 드라이브들에 대한 가변 이동 속도들을 미리 지정할 수 있는 간단한 가능성이 주어진다.
제어 밸브의 디지털 작동의 경우에 있어서, 비상 동작 시의 이동 경로의 대응하는 제한이 또한 전자적 제한을 통해 일어날 수 있다.
선호되는 실시예는, 제어 밸브와 병렬로 연결된 비상 밸브로서 구성된 제한 수단을 제공한다. 병렬로 연결된 이러한 비상 밸브는, 제어 밸브가 더 이상 신뢰할 수 있게 제어될 수 없는 경우, 비상 동작 시에 드라이브를 수동으로 제어하기 위하여 사용될 수 있다.
본 발명의 유익한 실시예는, 작동가능 핸드 레버들을 포함하는 비상 동작 시에 시프팅(shifting)하기 위한 비상 밸브를 제공한다. 이러한 핸드 레버들을 이용하여 비상 밸브의 간단한 수동 제어가 가능하다.
비상 밸브는 적절하게는, 그럼으로써 대응하여 이동 속도를 제한하기 위하여, 정상 동작에 비하여 유압 유체의 최대 가능 흐름 레이트를 제한하는 것을 제공한다. 관절형 마스트의 모든 드라이브들에 대하여 대응하여 제공되는 비상 밸브들은 전자적으로 작동될 수 있으며, 이에 대하여, 정상 동작을 위해 제공되는 마스트 제어기와는 별개의 전자 비상 제어기가 제공될 수 있다. 비상 밸브들의 간단한 전기적으로 제어되는 온 및 오프 스위칭을 통해, 비상 동작 시에, 마스트가 여전히 느리게 이동될 수 있다.
선호되는 실시예는, 제어 밸브 및/또는 비상 밸브에 병렬로 연결되어 제공되며, 대응하는 마스트 세그먼트의 특히 빠른 조정을 위해 이용이 가능한 추가적인 빠른-이동(quick-traverse) 밸브를 제공한다. 이러한 빠른-이동-밸브는, 정상 동작 시에, 충분히 높은 흐름 레이트를 보장하며, 그 결과 드라이브의 이동 속도는 마스트 움직임에 대한 최대 허용 속도를 사용한다.
본 발명의 유익한 실시예는, 제한 수단이 유압 작동 라인들에서 유압 펌프에 의해 이용가능한 유압 압력의 집중화된 제한을 제공한다는 것이다. 유압 압력의 집중화된 제한은 비상 동작 시에 드라이브의 속도를 제한하기 위한 효과적인 가능성을 추가로 제공한다. 특히 유압 압력의 집중화된 지정(specification)을 통해 드라이브의 속도를 특히 정확하게 제한하는 것을 가능하게 하기 위하여, 비상 동작 시에 관절형 마스트 상의 상이한 드라이브들에 대하여 다수의 제어 밸브들의 동시적인 작동이 방지되거나 또는 차단되는 경우 유익할 것이다.
본 발명의 유익한 구성은, 제한 수단이 유압 작동 라인들에서 유압 펌프에 의해 이용가능한 유압 유체 체적의 집중화된 제한을 제공한다는 것이다. 유압 유체 체적의 집중화된 제한은 비상 동작 시에 드라이브의 이동 속도를 제한하기 위한 효과적인 가능성을 추가로 제공한다. 특히 유압 유체 체적의 집중화된 지정을 통해 드라이브의 이동 속도를 특히 정확하게 제한하는 것을 가능하게 하기 위하여, 비상 동작 시에 관절형 마스트 상의 상이한 드라이브들에 대하여 다수의 제어 밸브들의 동시적인 작동이 방지되거나 또는 차단되는 경우 유익할 것이다.
제한 수단이 압력 균형(pressure balance), 예를 들어, 섹션 압력 균형 또는 입력 압력 구성으로서 구성되는 구성이 추가로 유익하며, 이는 비상 동작 시에, 정상 동작 시의 설정 유압 압력에 대하여 유압 작동 라인들에서 유압 펌프에 의해 이용가능한 유압 압력을 더 낮은 값으로 제한하도록 설정된다. 유압 압력 라인들에서 이용가능한 유압 압력의 조절은 비상 동작 시에 드라이브의 이동 속도를 제한하기 위한 추가적인 유효한 가능성을 구성한다.
제한 수단이 유압 작동 라인들에서 유압 펌프에 의해 이용가능한 유압 유체 체적의 중앙 제한을 제공한다는 구성이 추가로 유익하다. 이는, 예를 들어, 사판(swash-plate) 설계에서, 비상 동작에 대하여, 축상 피스톤 유압 펌프에서 제어 피스톤의 피봇 각도를 제한하는 것을 통해 이루어질 수 있다. 이에 더하여, 예를 들어, 디젤 모터의 유압 펌프의 드라이브의 회전 속도는, 비상 동작 시에, 유압 펌프에 의해 전달되는 유압 유체 체적이 감소되도록 감소될 수 있다.
파일럿(pilot) 압력의 감소는 비상 동작 시에 드라이브의 이동 속도를 효과적으로 제한하기 위한 파일럿 밸브에 대한 다른 가능성을 구성한다. 이러한 가능성은, 제어 밸브들의 제어 슬라이드(slide)들이 핸드 레버들을 통해 직접적으로 작동되는 것이 아니라 결과적으로 핸드 레버들을 통해서 작동이 가능한 파일럿 밸브들을 통해서 작동되는 경우에 특히 적절하다.
선호되는 실시예는, 정상 동작 시에, 제어 디바이스가 이동 명령에 따라 개별적인 드라이브들을 비례적으로 작동시키도록 셋 업(set up)되며, 여기에서 이동 명령은 드라이브들의 목표 속도를 지정한다는 것을 제공한다. 여기에서 이동 명령은, 예를 들어, 마스트 움직임을 제어하기 위하여 대형 조작기의 운영자에 의해 사용되는 원격 제어부의 신호들로부터 기인한다. 제어 디바이스는, 개별적인 이동 속도가 이동 명령에 따른 목표 속도에 대응하도록 개별적인 드라이브들을 작동시킨다.
본 발명의 유익한 구성에 따르면, 제어 디바이스는, 정상 동작 시에, 마스트 센서 시스템의 출력 신호, 마스트 세그먼트 길이, 및 이동 명령에 기인하여 관절형 마스트의 팁의 속도를 결정하도록 추가로 셋 업된다는 것이 제공된다.
본 발명의 유익한 실시예는, 제어 디바이스가, 정상 동작 시에, 이동 명령이 미리 지정된 임계 값을 넘어 관절형 마스트의 팁의 속도의 초과를 야기하자마자, 이동 명령에 대한 개별적인 드라이브들의 속도 기본값들을 감소시키도록 추가로 셋 업된다는 것을 제공한다.
본 발명의 유익한 구성에 따르면, 제어 디바이스는, 정상 동작 시에, 드라이브들의 작동을 통해 관절형 마스트의 팁의 속도를 미리 지정된 임계 값과 동일하거나 또는 이보다 더 작은 값으로 조절하도록 셋 업된다는 것이 제공된다.
하나의 가능한 구성에 있어서, 제어 디바이스는, 관절형 팁의 속도가 항상, 즉, 관절형 조인트들의 센서로 검출된 피봇 각도들로부터 기인하는 순간적인 마스트 위치와 무관하게, 미리 지정된 임계 값 이하가 되도록, 동일한 인자(factor)만큼 이동 명령에 대하여 모든 드라이브들의 속도들을 감소시킨다.
추가적인 선호되는 구성에 있어서, 제어 디바이스는, 관절형 마스트의 팁의 목표 움직임을 지정하는 동작 신호로부터 이동 명령, 즉, 개별적인 드라이브들의 목표 속도들을 도출하도록 설계된다. 이는, 운영자가 원격 제어부를 이용하여 개별적인 드라이브들의 이동 속도들을 지정하는 것이 아니라 마스트 팁의 움직임을 직접적으로 제어하는, 관절형 마스트의 소위 직교(Cartesian) 또는 원통형 제어와 관련하여 보여질 수 있다. 이러한 동작 신호로부터, 본 발명에 따른 대형 조작기의 제어 디바이스는 개별적인 드라이브들의 목표 속도들을 도출하고 조절할 수 있으며, 여기에서 자동으로 모든 마스트 위치들에서 마스트 움직임의 속도 제한들을 준수하는 것을 보장할 수 있다. 본 발명에 따르면, 정상 동작 중, 이러한 직교 또는 원통형 제어 시에, 종래 기술에 비하여 개별적인 드라이브들의 더 높은 속도들이 허용된다. 이는, 마스트가 그 자체를, 개별적인 드라이브들의 더 높은 속도들이 마스트 팁에 대한 움직임 지정들의 정밀한 구현을 위하여 요구되는 소위 고유 위치들의 부근에서 발견하는 경우 특히 유익하다. 이는, 예를 들어, 완전히 펴진 마스트에 있어서, 마스트 팁의 움직임이 사용자에 의해 미리 지정되며, 여기에서 턴테이블까지의 마스트 팁의 수평 거리가 마스트 팁의 높이의 동시적인 유지 시에 감소되어야 하는 경우이다. 따라서, 본 발명은, 직교 또는 원통형 마스트 제어를 가지고, 이러한 고유 위치의 부근에서, 시스템의 거동의 실질적인 개선을 가능하게 한다.
선호되는 실시예는, 디바이스가 관절형 마스트의 운동 에너지를 결정하고, 그것의 움직임에서 관절형 마스트의 최대 운동 에너지가 초과되지 않게 마스트 속도를 제한하도록 셋 업된다는 것을 제공한다. 이러한 조치를 이용하면, 마스트 움직임의 급격한 가속 또는 지연 시에, 관절형 마스트의 기계적인 과부하(overloading)의 발생이 방지된다.
제어 디바이스는 관절형 마스트의 기계적인 과부하를 회피할 수 있으며, 진동 감쇠와 관련하여 필요한 경우, 속도에 대한 램프(ramp) 제어를 또한 포함할 수 있다. 이로써 관절형 마스트 움직임의 가속 또는 제동(braking)이 제한될 수 있다.
본 발명은, 관절형 마스트의 개별적인 관절형 조인트들에서의 더 높은 이동 속도를 가능하게 하며, 그 결과 종래 기술을 사용하는 것에 비하여 마스트 속도에 대하여 법적으로 미리 지정된 프레임워크가 더 양호하게 사용될 수 있게 하는 것을 가능하게 한다. 여기에서, 마스트 위치의 센서 검출 및 피봇 각도들로부터의 마스트 운동학(kinematics)의 유도(derivation)는, 법적 속도 제한들의 준수가 보장되는 드라이브들의 이동 속도들을 조절하는 기준이 된다. 동시에, 관절형 마스트는, 정상 동작 시에, 대부분의 실제적인 상황들에서, 종래 기술로의 대형 조작기들보다 상당히 더 빠르게 변위될 수 있다. 관절형 마스트를 접고 펴는데 있어서, 이미 알려진 시스템들에 비하여 큰 시간-관련 이점들이 발생한다.
본 발명에 따른 방법에 있어서, 마스트 움직임의 속도는, 정상 동작 시에, 마스트 센서 시스템의 순간적인 출력 신호들에 의존하여 제한되며, 여기에서 마스트 움직임의 속도는, 비상 동작 시에, 드라이브들 중 적어도 하나의 이동 속도가 고정적으로 미리 지정된 최대 값으로 제한된다는 점에 있어서 제한된다. 즉, 본 발명에 따른 방법에 있어서, 정상 동작 시에, 드라이브들 중 적어도 하나의 이동 속도가 마스트 센서 시스템의 순간적인 출력 신호들에 의존하여 가변적인 최대 값으로 제한된다는 점에 있어서 마스트 움직임의 속도가 제한되며, 여기에서, 비상 동작 시에, 드라이브들 중 적어도 하나의 이동 속도가 고정적으로 미리 지정된 최대 값으로 제한된다는 점에 있어서 마스트 움직임의 속도가 제한된다.
본 발명의 추가적인 특징들, 세부사항들 및 이점들은 예시들에 기초할 뿐만 아니라 다음의 설명에 기인한다. 본 발명의 예시적인 실시예들은 오로지 다음의 예시들에서 개략적으로 도시되며, 이하에서 추가로 설명된다. 상호 대응하는 주제들 또는 엘리먼트들에는 도면들 전체에 걸쳐 동일한 참조 문자들이 제공된다. 다음과 같이 도시된다.
도 1은 일 구성의 관절형 마스트를 갖는 본 발명에 따른 대형 조작기이다.
도 2a는 제어 밸브이다.
도 2b는 핸드 레버를 갖는 제어 밸브이다.
도 3은 전기 비상 제어기를 갖는 제어 밸브이다.
도 1에 따른 표현은, 유압 회전 드라이브(6)를 이용하여 대형 조작기(1)의 직립 축(16) 둘레로 회전할 수 있는 턴테이블(3)이 섀시(2) 상에 배열된 상태의 트럭-장착형 콘크리트 펌프로서 구성된 대향 조작기(1)를 개략적으로 도시한다. 전체로서 참조 문자 4로 표현된 관절형 마스트(4)는 턴테이블(3) 상에 힌지 결합되며(hinged), 이러한 마스트는, 예시된 예시적인 실시예에 있어서, 4개의 마스트 세그먼트들(5a, 5b, 5c, 및 5d)을 포함한다. 제 1 마스트 세그먼트(5)는 조인트를 통해 턴테이블(3) 상에서 수직 축 둘레로 피봇식으로(pivotally) 이동가능하게 배열된다. 피봇식 움직임은 피봇 드라이브(6a)를 통해 성취된다. 나머지 마스트 세그먼트들(5b, 5c 및 5d)은, 개별적으로 연결된 마스트 세그먼트들(5a, 5b, 5c, 5d)을 가지고, 서로 평행한 수평 축들 둘레로 관절형 조인트들을 통해 피봇식으로 이동가능하게 연결된다. 피봇식 움직임은 마찬가지로 각기 피봇 드라이브(6a, 6b, 6c, 6d)를 통해 달성된다. 피봇 드라이브들(6a, 6b, 6c, 6d) 각각은 하나(또는 다수의) 유압 실린더들을 포함하며, 이들은 비례적으로 작동하는 제어 밸브들(8)(도 2a, 도 2b, 도 3)을 통해 작동된다. 결과적으로, 이들은 마스트 움직임을 위한 전자 제어 디바이스(7)(도 3)에 의해 제어된다.
본 발명에 따른 대형 조작기(1)는 (예를 들어, 조인트들에 대한 각도 센서, 개별적인 유압 실린더들의 피스톤 위치의 검출을 위한 경로 센서들 또는 측지(geodetic) 경사 센서들의 형태의) 마스트 센서 시스템을 포함한다. 마스트 센서 시스템을 이용하면, 관절형 조인트들의 피봇 각도들(φ1, φ2, φ3 및 φ4)이 검출되며, 예를 들어, 여기에서, 제어 디바이스(7)(도 3)는 정상 동작 시에, 관절형 조인트들의 순간적인 피봇 각도들(φ1, φ2, φ3 및 φ4)에 의존하여 유압 실린더들의 제어 밸브들(8)(도 2a, 도 2b, 도 3)의 대응하는 작동을 통해 마스트 움직임의 속도를 제어한다. 정상 동작 시에 드라이브들(6, 6a, 6b, 6c, 6d)을 작동시키는 제어 디바이스(7)(도 3)는 관절형 마스트(4)의 마스트 움직임을 제어하도록 셋 업된다. 이러한 목적을 달성하기 위하여, 정상 동작 시에, 마스트 센서 시스템을 통해 적어도 하나의 관절형 조인트의 피봇 각도(φ1, φ2, φ3, φ4) 또는 관절형 마스트(4)의 적어도 하나의 포인트의 위치가 검출된다. 정상 동작 시에, 마스트 움직임의 속도는, 마스트 센서 시스템의 순간적인 출력 신호들에 의존하여, 제어 디바이스(7)(도 3)를 통해 제한된다. 이는 특히, 드라이브들(6, 6a, 6b, 6c, 6d) 중 적어도 하나의 이동 속도가 마스트 센서 시스템의 순간적인 출력 신호들에 의존하여 가변적인 최대 값으로 제한된다는 점에 있어서 발생한다. 마스트 센서 시스템 또는 다른 전자 컴포넌트들의 고장과 같은 비상 동작 시에, 드라이브들(6, 6a, 6b, 6c, 6d)은 수동으로 제어가 가능하다. 적어도 하나의 제한 수단(11, 12, 13, 14)(도 2a, 도 2b, 도3)이 비상 동작을 위하여 제공되며, 이러한 수단은 드라이브들(6, 6a, 6b, 6c, 6d) 중 적어도 하나의 이동 속도를 고정적으로 미리 지정된 최대 값으로 제한한다.
개별적인 드라이브들(6, 6a, 6b, 6c, 6d)에 대하여 고정적으로 미리 지정된 이러한 최대 값은, 심지어 모든 드라이브들(6, 6a, 6b, 6c, 6d)이 동시에 움직일 때에도, 마스트 움직임의 최대 허용 속도가 초과되지 않도록 구성된다. 비상 동작 시에, 다수의 드라이브들(6, 6a, 6b, 6c, 6d)의 동시 동작이 가능하지 않는 경우, 제한 수단은, 선택된 드라이브(6, 6a, 6b, 6c, 6d)의 이동 시에, 마스트 움직임의 허용된 속도가 초과되지 않도록 설계될 수 있다.
도 2a는, 드라이브(6, 6a, 6b, 6c, 6d)(도 1)를 작동시키기 위하여 유압 작동 라인들(9b, 10b)과 연결되는 제어 밸브(8)를 개략적으로 도시한다. 드라이브들(6, 6a, 6b, 6c, 6d)(도 1)의 각각은 별개의 제어 밸브(8)에 할당된다. 유압 작동 라인들(9a, 10a)을 통해, 제어 밸브(8)는, 관절형 마스트를 이동시키는데 필요한 필수 유압 유체 체적들 또는 유압 압력을 제공하는 유압 펌프(예시되지 않음)와 연결된다. 제어 밸브(8)에 의해 유압 작동 라인들(9b, 10b)을 통해 드라이브(6, 6a, 6b, 6c, 6d)(도 1)에 유압 압력이 공급되며, 그 결과 드라이브(6, 6a, 6b, 6c, 6d)(도 1)가 관절형 조인트를 통해 서로에 대하여 마스트 세그먼트들(5a, 5b, 5c, 5d)(도 1)를 피봇시키거나 또는 드라이브(6)가 관절형 마스트(4)의 피봇식 움직임을 초래한다. 제어 밸브(8)는, 정상 동작 시에, 밸브 피스톤 제어 디바이스(18a)를 이용한 밸브 피스톤(18)의 작동을 통해 관절형 마스트(4)의 마스트 움직임을 달성하기 위하여, 제어 디바이스(7)(도 3)를 통해 작동된다. 제어 밸브(8)의 전자적 작동은, 도 3에 도시된 바와 같이, 가변적인 전압 신호를 통해서 뿐만 아니라, 예를 들어, 전자 디지털 신호를 통해서도 발생할 수 있다. 제어 디바이스(7)(도 3)는, 마스트 움직임의 속도가 마스트 센서 시스템의 순간적인 출력 신호들에 의존하여 제한되는 방식으로 턴테이블(3) 내에서의 또는 관절형 조인트 내에서의 마스트 세그먼트(5a, 5b, 5c, 5d)(도 1)의 움직임을 제한한다. 이는 특히, 드라이브(6, 6a, 6b, 6c, 6d)(도 1)의 이동 속도가 마스트 센서 시스템의 순간적인 출력 신호들에 의존하여 가변적인 최대 값으로 제한된다는 점에 있어서 발생한다. 이러한 방식으로, 제어 디바이스(7)(도 3)는 마스트 움직임의 속도를 제한할 수 있으며, 따라서, 미리 지정된 마스트 속도가 초과되지 않는다.
도 2a에 따른 비례 밸브로서 구현되는 제어 밸브(8)의 밸브 피스톤(18)은 2개의 수직 화살표들에 의해 표현되는 이동 경로(S)를 포함한다. 비상 동작 시에, 드라이브(6, 6a, 6b, 6c, 6d)(도 1)의 이동 속도를 고정적으로 미리 결정된 최대 값으로 제한하기 위하여, 조정 경로(S)의 기계적인 제한이 제공된다. 이러한 기계적인 제한이 도 2b에 표현된다. 비상 동작 시에, 핸드 레버(11)는 소켓(17) 상으로 피팅(fit)된다. 그러면 이러한 핸드 레버(11)는 비상 동작 시에 2개의 정지부들(12, 13) 사이에서 변위가 가능하며, 여기에서 정지부들(12, 13)은 이러한 변위를 기계적으로 제한한다. 이는, 핸드 레버들(11)이 2개의 정지 위치들에서 점선으로 도시되는 것을 통해 도 2b에 표시된다. 핸드 레버(11)의 변위를 통해, 드라이브(6, 6a, 6b, 6c, 6d)(도 1)가 비상 동작 시에 제어 밸브(8)를 통해 수동으로 제어될 수 있다. 도 2a로부터 알 수 있는 바와 같이, 피팅되지 않는 핸드 레버는 정상 동작 시에 정지부들(12, 13)과 접촉하지 않으며, 따라서 여기에서 제어 밸브(8)의 이동 경로(S)는 기계적으로 제한되지 않는다. 따라서, 정상 동작 시에, 완전 피스톤 이동을 통한 제어 밸브(8)에서의 변위가 가능하다. 이로써, 정상 동작 시에, 마스트 세그먼트(5a, 5b, 5c, 5d)(도 1)를 조정하기 위하여 제어 디바이스(7)(도 3)를 통해, 전자 또는 유압 밸브 피스톤 작동 디바이스(18a)를 통한 제어 밸브(8)의 밸브 피스톤(18)의 손상되지 않은 작동이 일어난다. 정상 동작 시에, 소켓(17)은 약 80 도만큼 피봇이 가능하고, 이는 점선 아웃라인들을 통해 표시되며, 반면, 제한(limiting)은, 비상 동작 시에, 슬롯팅된(slotted) 링크 상의 정지부들(12, 13)을 통해 대략 40 도의 핸드 레버(11)의 피봇 각도를 허용한다. 비상 동작 시에, 전자 또는 유압 밸브 피스톤 작동 디바이스(18a)가 작동되지 않는다. 비상 동작 시에는, 드라이브들(6, 6a, 6b, 6c, 6d)에 대하여 오로지 하나의 밸브(8)만이, 예를 들어, 단일 핸드 레버를 가지고 작동될 수 있으며, 그 결과 다수의 드라이브들(6, 6a, 6b, 6c)의 동시 이동이 불가능하다. 이러한 경우에 있어서, 제한은, 최대 허용 마스트 움직임 속도가 드라이브(6, 6a, 6b, 6c, 6d)의 작동 시에 불가능하도록 설계된다.
도시된 제어 밸브(8)는, 이를 이용하여 유압 실린더가 직접적으로 작동되는 4/3-웨이(way) 비례 밸브일 수 있다. 제어 밸브(8)는 또한, 4/3-웨이 비례 밸브의 작동을 위한 파일럿 밸브 또는 릴레이 밸브로서 구성될 수도 있다.
도 3은 비례 밸브로서 구성된 제어 밸브(8)를 도시한다. 밸브 피스톤(18)의 이동 경로(S)는 2개의 수직 화살표들에 의해 표시된다. 이동 경로(S) 상에서의 밸브 피스톤(18)의 조정은 전자 밸브 피스톤 작동 디바이스(18a)를 통해 일어난다. 밸브 피스톤 작동 디바이스(18a)는 제어 디바이스(7)를 통해 작동되며, 이러한 디바이스는, 정상 동작 시에, 수신기(21) 및 원격 제어부(20)를 이용하여 대형 조작기(1)(도 1)의 사용자로부터 이동 명령들을 수신한다. 비상 동작 시에, 이동 경로(S)의 전자적 제한을 위한 수단이 제공된다. 이로써, 드라이브(6, 6a, 6b, 6c, 6d)(도 1)의 이동 속도가 고정적으로 미리 지정된 최대 값으로 제한될 수 있다. 도시된 예시적인 실시예에 있어서, 전자적 제한은 비상 동작 시에 사용되는 비상 제어기(14)를 통해 제공된다. 비상 제어기(14)는, 정상 동작 시에 제어 디바이스(7)을 통해 이용 가능하게 만들어진 전압에 비하여 감소된, 밸브 피스톤 작동 디바이스(18a)를 작동시키기 위해 이용 가능한 전기 전압을 만든다. 비상 제어기(14)의 감소된 전압을 통해, 비상 동작 시에 제어 밸브의 이동 경로(S)가 제한되며, 그 결과 드라이브(6, 6a, 6b, 6c, 6d)의 이동 속도가 고정적으로 미리 지정된 최대 값으로 제한된다. 정상 동작 시에, 제어 디바이스(7)는 제어 밸브(8)를 작동시키기 위하여 이용 가능한 -9 V 내지 +9 V 사이의 전압을 만들며, 그 결과 밸브 피스톤(18)은 완전 피스톤 경로에 걸쳐 밸브 피스톤 작동 디바이스(18a)를 통해 변위될 수 있다. 정상 동작과 비상 동작 사이에서 스위칭하기 위한 전환 스위치(19)가 제공된다. 이러한 전환 스위치(19)의 작동은, 비상 동작 시에, 관절형 마스트(4)(도 1)가 전기 비상 제어기를 통해 변위될 수 있는 것을 야기한다. 이러한 목적을 달성하기 위하여, 비상 제어기(14)는, 밸브 피스톤 작동 디바이스(18a)를 통해 제어 밸브(8)를 작동시키기 위한, 예를 들어, +4 V 내지 -4 V의 고정적으로 설정된 감소된 전압을 이용 가능하게 만들며, 이에 의해 제어 밸브(8)의 이동 경로가 대응하여 단축된다. 그러나, 제어 밸브(8)를 작동시키기 위한 비상 제어기의 전압이 또한 -4 V로부터 +4 V까지 조절될 수 있다. 이러한 방식으로, 비상 동작 시에, 드라이브(6, 6a, 6b, 6c, 6d)(도 1)의 이동 속도가 고정적으로 미리 결정된 최대 값으로 제한된다는 것이 보장될 수 있다. 도시된 제어 밸브(8)는, 이를 이용하여 유압 실린더가 직접적으로 작동되는 4/3-웨이 비례 밸브와 관련될 수 있다. 그러나, 제어 밸브(8)는 또한, 4/3-웨이 비례 밸브를 작동시키기 위한 파일럿 밸브 또는 릴레이 밸브로서 구성될 수도 있다.
다수의 제어 밸브들(8) 또는 드라이브들(6, 6a, 6b, 6c, 6d)이 비상 제어기(14)를 통해 동시에 제어될 수 있는 경우, 제한 수단은, 예를 들어, 다수의 드라이브들(6, 6a, 6b, 6c, 6d)의 동시 이동 움직임 시에, 마스트 움직임의 최대 허용 속도가 초과되지 않도록 설계될 수 있다.
다음은, 임의의 수의 N개의 조인트들을 가지며 턴테이블(3)을 가지고 섀시(2) 상의 고정된 포인트에 앵커링(anchor)되는 대형 조작기의 관절형 마스트에 기초하는, 정상 동작 시에 마스트 제어를 위한 알고리즘의 예시적인 실시예의 상세한 설명이다. 도 1은 N = 4개의 조인트들을 포함하는 관절형 마스트(4)를 갖는 트럭-장착형 콘크리트 펌프(1)의 경우를 대표적으로 도시한다. 개별적인 마스트 세그먼트들(5a, 5b, 5c, 5d)의 탄성 변형은 무시되며, 따라서 이들은 강체들로서 간주된다. 이하에서 마스트 팁(15)에 대응하는 관절형 마스트(4)의 말단 포인트(end point; EP)의 속도를 발견하기 위하여 시스템의 운동학의 설명이 요구된다. 강체 각도들(φi)(i = 1,..., N))뿐만 아니라 그것의 수직 회전 축 둘레의 턴테이블(3)의 회전 각도(θ)가 시스템의 자유도이다. 시스템의 절대 움직임들은 관성 좌표계 00x0y0z0, 즉, 섀시(2)에 대하여 고정된 좌표계에서 설명된다. 0dxdydzd를 사용하면, 해당 좌표계가 표시되고, 이는 회전 각도(θ)만큼 관성 좌표계에 대하여 회전된다. 또한, 국부(local) 좌표계 0ixiyizi가 각각의 마스트 세그먼트(5a, 5b, 5c, 5d)에 대하여 정의되며, 이러한 좌표계의 xi 축은 개별적인 마스트 세그먼트(5a, 5b, 5c, 5d)의 길이 방향 축을 따라 연장한다. 마스트 세그먼트들은 전형적으로 시작 시에 i ≥ 2에 대하여 굴곡부를 가지며, 그것의 길이 방향 축은 개별적인 조인트 축과 교차하지 않는다. 따라서, 각각의 국부 좌표계의 원점은, 조인트 축을 통해 연장하는 직교 직선 라인과의 길이 방향 축의 교차점에서 설정된다. 국부 좌표계들의 원점들과 조인트 축들 사이의 공간들은 Di(i = 2,..., N)로 표시된다.
국부 좌표계들과 관성 좌표계 사이의 운동학적 관계들은 회전 매트릭스들 및 병진 벡터들을 가지고 표현될 수 있다. (이하에서 인덱스에 의해 특징지어지는) 국부 좌표계 i에서 설명되는 i-번째 세그먼트
Figure 112019066572842-pct00001
의 길이 방향 축 상의 포인트의 관성 좌표들은
Figure 112019066572842-pct00002
를 통해 지정된다.
매트릭스는
Figure 112019066572842-pct00003
이며,
여기에서
Figure 112019066572842-pct00004
Figure 112019066572842-pct00005
및
Figure 112019066572842-pct00006
(j = 2,..., N)이고,
이는 관성 좌표계 00x0y0z0에 대한 국부 좌표계 0ixiyizi의 회전을 설명한다. 국부 좌표계 0ixiyizi와 관성 좌표계 00x0y0z0 사이의 병진적인 변위 di 0은
Figure 112019066572842-pct00007
(j = 2,..., N)을 통해 지정되고,
여기에서 di 0 = [0, 0, 0]T이며,
Figure 112019066572842-pct00008
이다.
여기에서, Lj는 j-번째 세그먼트의 길이를 나타낸다.
따라서, N-번째 마스트 세그먼트의 말단 포인트(EP)의 관성 좌표들은 자유도의 벡터
Figure 112019066572842-pct00009
와
Figure 112019066572842-pct00010
를 통해 턴테이블(3)의 그리고 N개의 포인트들의 위치들의 함수로서 표현될 수 있다. 개별적인 좌표 축들의 방향에서의 말단 포인트(EP)의 속도는
Figure 112019066572842-pct00011
에서 시간 이후에 미분을 통해 산출된다.
제어 디바이스와 함께 이용되는 유압 시스템들을 통해, 회전 드라이브(5)의 그리고 개별적인 유압 실린더들(6a, 6b, 6c, 6d)의 이동 속도들의 비례 제어가 본 발명에 따른 대형 조작기의 운영자에게 가능하게 된다. 결과적인 조인트 각도 속도들은, 유압 실린더들(6a, 6b, 6c, 6d)에 대한 목표 속도들에 기초하여 조인트 운동학의 병진(translation)의 지식에 의해 결정될 수 있다. 실린더(6a, 6b, 6c, 6d)의 피스톤 위치(sz,i)는 일반적으로 다음과 같이 대응하는 조인트 각도(φi)의 비-선형 함수로서 표현될 수 있다,
Figure 112019066572842-pct00012
.
그 속도 레벨에서, 상관 관계
Figure 112019066572842-pct00013
가 적용되며, 여기에서, 미리 지정된 피스톤 속도
Figure 112019066572842-pct00014
로부터, 결과적인 조인트 각속도가 수립될 수 있다. 또한, 이러한 상관 관계를 이용하면, 대응하는 피스톤 속도가 미리 지정된 조인트 각속도로부터 역으로 계산될 수 있다. 따라서, 조인트 각속도들의 균일하고 비례적인 제어가 사용자에 대하여 가능하게 된다. 이는, 이로써 조인트 운동학의 일반적으로 회피할 수 없는 비-선형성이 보상되기 때문에 사용자에게 특히 유익하다. 벡터
Figure 112019066572842-pct00015
는
따라서 사용자 입력들, 즉, 본 발명의 맥락에서 이동 명령을 나타내며, 이는 조인트들의 간접적인 또는 드라이브들의 목표 속도들을 지정한다. 자유도 q의 또는 조인트 위치들의 검출을 위하여 적절한 마스트 센서 시스템의 사용이 필요하다.
하단 팁(EP)의 절대 속도는 하기의 식에 의해 지정된다
Figure 112019066572842-pct00016
.
상기 절대 속도가 최대 허용 속도 vEP max를 초과하는 경우, 드라이브들(6, 6a, 6b, 6c, 6d)의 모든 속도들은, 이동 명령을 통해 미리 지정된 목표 속도들에 대해 제어 디바이스를 통해 균일하게, 즉, 동일한 인자만큼 감소될 것이다. 따라서 벡터
Figure 112019066572842-pct00017
이 찾아지며, 이에 대하여 하기의 식이 적용된다
Figure 112019066572842-pct00018
.
속도들의 동시 감소를 위한 요건을 통해, 이러한 문제는
Figure 112019066572842-pct00019
과 함께 인자
Figure 112019066572842-pct00020
의 결정으로 자체적으로 명확하게 해결되고 단순화되도록 허용된다. 따라서,
Figure 112019066572842-pct00021
이 적용되며, 이로부터 상관관계
Figure 112019066572842-pct00022
이 뒤따른다. 수정된 이동 명령
Figure 112019066572842-pct00023
에 대한 결과, 즉, 사용자-측 지정
Figure 112019066572842-pct00024
에 대하여 감소된 속도들을 갖는 결과는 최종적으로
Figure 112019066572842-pct00025
이다.
제어 디바이스는 이러한 수정된 이동 명령에 따라 회전 드라이브(6) 및 유압 실린더(6a, 6b, 6c, 6d)를 작동시키고, 그들의 움직임 속도를 제한하며, 그 결과 마스트 팁(EP)은 결코 법적으로 허용된 것보다 더 빠르게 움직이지 않는다. 동시에, 이동 속도는 임의의 희망되는 마스트 위치에서 법적 프레임워크 내에서 최대한으로 빠를 수 있으며, 이에 의하여, 종래 기술에 비하여, 관절형 마스트(4)를 펼치고 접는데 있어서 그리고 작업 위치들 사이에서의 마스트의 변위 시에 상당한 시간이 절감될 수 있다.
간단히 말해서, 본 발명은 대형 조작기(1)에 관한 것으로서, 더 구체적으로는, 회전 드라이브를 이용해 수직 축 둘레로 회전할 수 있는 턴테이블로서, 이러한 테이블은 섀시(2) 상에 배열되는, 턴테이블(3), 2개 이상의 마스트 세그먼트들(5a, 5b, 5c, 5d)을 포함하는 관절형 마스트로서, 마스트 세그먼트들(5a, 5b, 5c, 5d)은 각기 관절형 조인트들을 통해 각각의 경우에 하나의 드라이브(6, 6a, 6b, 6c, 6d)를 이용하여 인접한 턴테이블(3) 또는 마스트 세그먼트(5a, 5b, 5c, 5d)에 피봇가능하고 이동가능하게 연결되는, 관절형 마스트(4), 마스트 움직임을 위하여 정상 동작 시에 드라이브들(6, 6a, 6b, 6c, 6d)을 작동시키는 제어 디바이스(7), 및 적어도 하나의 관절형 조인트의 피봇 각도(φ1, φ2, φ3, φ4) 또는 관절형 마스트(4)의 적어도 하나의 포인트의 상태를 검출하기 위한 마스트 센서 시스템을 갖는 트럭-장착형 콘크리트 펌프에 관한 것이다. 본 발명의 목적은, 관절형 마스트를 최소한의 시간으로 완전히 접힌 상태로부터 그것의 희망되는 작업 위치로 가져가는 것을 가능하게 하는 것이다. 마찬가지로, 마스트 센서 시스템의 고장의 경우에, 드라이브들의 이동 속도가 법적 표준을 준수한다는 것이 또한 보장될 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 마스트 속도가 마스트 센서 시스템의 순간적인 출력 신호들에 의존하여 최대 값으로 제한되며, 여기에서 드라이브들(6, 6a, 6b, 6c, 6d)은 비상 동작 시에 수동으로 제어될 수 있고, 여기에서 비상 동작 시에 드라이브들(6, 6a, 6b, 6c, 6d) 중 적어도 하나의 이동 속도를 고정적으로 지정된 최대 값으로 제한하는 적어도 하나의 제한 수단(11, 12, 13, 14)이 제공된다는 점에 있어서 제어 디바이스(7)가 마스트 움직임의 속도를 제한하도록 구성된다는 것을 제안한다. 본 발명은 또한 대형 조작기의 관절형 마스트의 움직임을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
1: 대형 조작기
2: 섀시
3: 턴테이블
4: 관절형 마스트
5 5a, 5b, 5c, 5d: 마스트 세그먼트
6 6a, 6b, 6c, 6d: 드라이브
7: 제어 디바이스
8: 제어 밸브
9 9a, 9b: 유압 작동 라인
10 10a, 10b: 유압 작동 라인
11: 핸드 레버
12: 정지부
13: 정지부
14: 전기 비상 제어기
15: 마스트 팁
16: 직립 축
17: 핸드 레버의 소켓
18: 밸브 피스톤 18a: 밸브 피스톤 작동 디바이스
19: 전환 스위치
20: 원격 제어부
21: 수신기

Claims (16)

  1. 회전 드라이브(6)를 이용해 수직 축 둘레로 회전할 수 있으며 섀시(2) 상에 배열되는 턴테이블(turntable)(3), 2개 이상의 마스트(mast) 세그먼트들(5a, 5b, 5c, 5d)을 포함하는 관절형(articulated) 마스트로서, 상기 마스트 세그먼트들(5a, 5b, 5c, 5d)은 각기 관절형 조인트(joint)들을 통해 각각의 경우에 하나의 드라이브(drive)(6, 6a, 6b, 6c, 6d)를 이용하여 인접한 턴테이블(3) 또는 마스트 세그먼트(5a, 5b, 5c, 5d)에 피봇가능하게-이동가능하게 연결되는, 상기 관절형 마스트(4), 마스트 움직임을 위하여 정상 동작 시에 상기 드라이브들(6, 6a, 6b, 6c, 6d)을 작동시키는 제어 디바이스(7), 및 적어도 하나의 관절형 조인트의 피봇 각도(φ1, φ2, φ3, φ4) 또는 상기 관절형 마스트(4)의 적어도 하나의 포인트의 위치를 검출하기 위한 마스트 센서 시스템을 갖는, 트럭-장착형 콘크리트 펌프인 대형 조작기(manipulator)(1)에 있어서,
    상기 제어 디바이스(7)는 상기 마스트 센서 시스템의 순간적인 출력 신호들에 의존하여 상기 마스트 움직임의 속도를 제한하도록 구성되며, 상기 드라이브들(6, 6a, 6b, 6c, 6d)은 비상 동작 시에 수동으로 제어될 수 있고, 상기 비상 동작 시에 상기 드라이브들(6, 6a, 6b, 6c, 6d) 중 적어도 하나의 이동 속도를 고정적으로 미리 지정된 최대 값으로 제한하는 적어도 하나의 제한 수단(11, 12, 13, 14)이 제공되는 것을 특징으로 하는, 대형 조작기(1).
  2. 청구항 1에 있어서,
    드라이브의 작동을 위하여 드라이브(6, 6a, 6b, 6c, 6d)의 유압 작동 라인들(9b, 10b)에 제어 밸브(8)가 연결되며, 상기 제어 밸브(8)는, 정상 동작 시에, 미리 지정된 이동 속도가 초과되지 않게 하는 방식으로 상기 마스트 세그먼트(5, 5a, 5b, 5c)의 조정을 제한하는 상기 제어 디바이스(7)를 통해 작동되는 것을 특징으로 하는, 대형 조작기(1).
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어 밸브(8)는 비례 밸브이고 이동 경로(S)를 가지며, 상기 제한 수단(11, 12, 13, 14)은 상기 이동 경로(S)의 제한을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는, 대형 조작기(1).
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제한 수단(11, 12, 13)은 상기 이동 경로(S)의 기계적인 제한을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는, 대형 조작기(1).
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 기계적인 제한은 비상 동작 시에 조정가능한 핸드 레버(11)를 통해 보장되며, 상기 핸드 레버(11)는 상기 조정을 기계적으로 제한하는 2개의 정지부들(12, 13) 사이에서 조정가능한 것을 특징으로 하는, 대형 조작기(1).
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 제한 수단(14)은 상기 이동 경로(S)의 전자적 제한을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는, 대형 조작기(1).
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 전자적 제한은 비상 동작 시에 사용되는 전자 비상 제어부(14)에 의해 보장되며, 상기 비상 제어부(14)는, 정상 동작 시에 상기 제어 디바이스(7)에 의해 제공되는 전기 전압에 비하여 감소된 상기 제어 밸브(8)를 작동시키기 위한 전기 전압을 제공하는 것을 특징으로 하는, 대형 조작기(1).
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 비상 제어부(14)의 상기 감소된 전압은 상기 제어 밸브(8)의 상기 이동 경로(S)를 단축시키는 것을 특징으로 하는, 대형 조작기(1).
  9. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 제한 수단은 상기 제어 밸브(8)에 병렬로 연결되는 비상 밸브로서 구성되는 것을 특징으로 하는, 대형 조작기(1).
  10. 청구항 9에 있어서,
    비상 동작 시의 제어를 위한 상기 비상 밸브는 작동가능 핸드 레버들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 대형 조작기(1).
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 비상 밸브는 흐름 레이트의 제한을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는, 대형 조작기(1).
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어 밸브(8) 및 상기 비상 밸브 중 적어도 하나에 병렬로 연결되며, 상기 마스트 세그먼트(5a, 5b, 5c, 5d)의 빠른 조정을 위하여 이용가능한 다른 빠른-이동(quick-traverse) 밸브가 제공되는 것을 특징으로 하는, 대형 조작기(1).
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 제한 수단은 유압 작동 라인들(9a, 10a)에서 유압 펌프에 의해 이용가능한 유압 압력의 집중화된 제한을 제공하는 것을 특징으로 하는, 대형 조작기(1).
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 제한 수단은 유압 작동 라인들(9a, 10a)에서 유압 펌프에 의해 이용가능한 유압 유체 체적의 집중화된 제한을 제공하는 것을 특징으로 하는, 대형 조작기(1).
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 제한 수단은, 비상 동작 시에, 정상 동작 시의 설정 유압 압력에 대하여 유압 작동 라인들(9a, 10a) 상에서 유압 펌프에 의해 이용가능한 유압 압력을 감소시키도록 설정된 압력 균형(pressure balance)으로서 구성되는 것을 특징으로 하는, 대형 조작기(1).
  16. 트럭-장착형 콘크리트 펌프인 대형 조작기(1)의 관절형 마스트(4)의 움직임을 제어하기 위한 방법으로서, 상기 관절형 마스트(4)는 2개 이상의 마스트 세그먼트들(5a, 5b, 5c, 5d)을 포함하며, 상기 마스트 세그먼트들(5a, 5b, 5c, 5d)은 각기 관절형 조인트들을 통해 각각의 경우에 하나의 드라이브(6, 6a, 6b, 6c, 6d)를 이용하여 인접한 턴테이블(3) 또는 마스트 세그먼트(5a, 5b, 5c, 5d)에 피봇가능하게-이동가능하게 연결되며, 상기 관절형 마스트(4)의 적어도 하나의 관절형 조인트의 피봇 각도(φ1, φ2, φ3, φ4) 또는 상기 관절형 마스트(4)의 적어도 하나의 포인트의 위치는 센서로 검출되고,
    마스트 움직임의 속도는, 정상 동작 시에, 마스트 센서 시스템의 순간적인 출력 신호들에 의존하여 제한되며, 비상 동작 시에, 드라이브들(6, 6a, 6b, 6c, 6d) 중 적어도 하나의 이동 속도가 고정적으로 미리 지정된 최대 값으로 제한된다는 점에 있어서 상기 마스트 움직임의 속도가 제한되는 것을 특징으로 하는, 방법.
KR1020197018860A 2016-11-30 2017-11-30 빠르게 접히고 펼쳐질 수 있는 관절형 마스트를 갖는 대형 조작기 KR102428384B1 (ko)

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