KR102502635B1

KR102502635B1 - 트랙터 부착형 복합작업기의 pto 기어박스 기어 손상 방지 장치

Info

Publication number: KR102502635B1
Application number: KR1020220099116A
Authority: KR
Inventors: 김용주; 이준호; 백승윤; 백승민; 전현호; 손모아; 오현준
Original assignee: 충남대학교산학협력단
Priority date: 2022-08-09
Filing date: 2022-08-09
Publication date: 2023-02-24

Abstract

본 발명은, 복합작업기 상단 부분의 기어박스와 연결된 PTO에 PTO 토크미터를 장착하고, PTO 토크미터를 통해 작업 부하(토크, 회전속도)를 측정하며, 기어박스 내부의 기어에 스트레인 게이지를 장착하여 기어에의 부하(응력)를 측정하여, 기어에의 부하(응력)가 일정 이상의 값으로 판단되면, 제어부가 엔진을 제어하여 작업속도를 줄여 파손을 방지하며, 적정 부하 및 응력 이하의 값으로 판단되면, 작업을 유지하도록 제어하고자 하는, 트랙터 부착형 복합작업기 PTO 기어박스 기어 손상 방지 장치에 관한 것으로, 복합작업기(1)와 PTO 연결부 사이에 설치되어 회전속도 및 변속 작업을 하는 PTO 기어 박스(100)와, 상기 PTO에 장착되는 PTO 토크미터와, 상기 PTO 기어박스(100)에 설치되는 스트레인 게이지와, 상기 PTO 토크미터에서 측정된 작업 토크와, 상기 스트레인 게이지에서 측정된 응력값을 비교하여, 복합작업기의 작업 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는, 트랙터 부착형 복합작업기 PTO 기어박스 기어 손상 방지 장치에 관한 것이다.

Description

트랙터 부착형 복합작업기의 PTO 기어박스 기어 손상 방지 장치{GEAR DAMAGE PREVENTION DEVICE FOR PTO GEAR BOX OF TRACTOR-TYPE COMPOSITE MACHINE}

본 발명은, 복합작업기 상단 부분의 기어박스와 연결된 PTO에 PTO 토크미터를 장착하고, PTO 토크미터를 통해 작업 부하(토크, 회전속도)를 측정하며, 기어박스 내부의 기어에 스트레인 게이지를 장착하여 기어에의 부하(응력)를 측정하여, 기어에의 부하(응력)가 일정 이상의 값으로 판단되면, 제어부가 엔진을 제어하여 작업속도를 줄여 파손을 방지하며, 적정 부하 및 응력 이하의 값으로 판단되면, 작업을 유지하도록 제어하고자 하는, 트랙터 부착형 복합작업기의 PTO 기어박스 기어 손상 방지 장치에 관한 것이다.

PTO 기어박스의 수명 관리를 위한 선행기술로, 등록특허공보 제10-1576007(2015. 12. 02, 등록)에는, 작업기가 마련된 트랙터에서 PTO 기어박스 내의 기어들의 잔여 수명을 실시간으로 예측할 수 있도록 한 트랙터 PTO축 어댑터를 이용한 PTO기어 잔여수명 예측장치에 관한 기술이 개시되어 있다.

또한 토션미터 교정장치에 관한 선행기술로, 공개특허공보 제10-2017-0058160(2017. 05. 26, 공개)에는, 축이 수평 상태로 장착되는 축 장착부, 분동을 이용해서 상기 축 에 작용하는 부하를 조절하는 부하 조절부, 상기 축 상에 설치되고 상기 축에 작용하는 비틀림 응력을 측정하는 스트레인 게이지 및 상기 스트레인 게이지에서 출력되는 감지신호를 이용해서 토크와 마력을 측정하고 측정된 토 크값과 마력값을 표시하는 토션미터를 포함하는 구성을 마련하여, 수평 상태로 설치된 축에 표준 분동을 이용해 서 부하를 작용시키고, 축에 작용하는 실제 비틀림 응력을 감지해서 측정된 토크값과 표준 토크값을 비교해서 토 션미터를 정밀하게 교정하는, 토션미터 교정장치에 관한 기술이 개시되어 있다.

또한, 공개특허공보 제10-2011-0005893호(2011. 01. 19. 공개)에는, 기어박스, 구동렬 및/또는 발전기를 운전하기 위한 방법으로서, a) 기어박스, 구동렬 및/또는 발전기에 작용하는 힘과 모멘트를 시간 경과에 따라 모니터링하는 단계; b) 기어박스, 구동렬 및/또는 발전기에 작용하는 힘과 모멘트에 기초하여, 기어박스, 구동렬 및/또는 발전기의 하나 이상의 구성요소의 각각에 초래되는 손상을 계산하는 단계; c) 하나 이상의 구성요소에 대한 계산된 손상과 기어박스, 구동렬 및/또는 발전기의 소정의 또는 예측된 장래 운전 상태에 기초하여, 기어박스의 모델 기반 진단을 하는 방법에 관한 기술이 개시되어 있다.

또한, 등록특허공보 제10-1962246(2019. 03. 20, 등록)에는, 기어박스에서 측정된 기계 진동 스펙트럼에 관한 정보를 포함하는 데이터를 수신하도록 구성되는 처리장치를 포함하며, 상기 처리장치는 상기 기계 진동 스펙트럼에서, 예를 들어 베어링 결함 등의 현상에 대응하는 주파수에 대한 적어도 두 개 이상의 스파이크를 탐색하고, 상기 탐색된 스파이크의 진폭 및 상기 진폭의 기본값을 기초로 하여 상기 현상의 발생 가능성의 지표를 형성하는 것으로 이루어지는, 기어박스의 상태 모니터링 방법이 개시되어 있다.

특허문헌 1 : 등록특허공보 제10-1576007(2015. 12. 02, 등록) 특허문헌 2 : 공개특허공보제10-2017-0058160(2017. 05. 26, 공개) 특허문헌 3 : 공개특허공보 제10-2011-0005893호(2011. 01. 19. 공개) 특허문헌 4 : 등록특허공보 제10-1962246(2019. 03. 20, 등록)

트랙터 부착형 복합작업기는 경운·복토·파종 등 다양한 농작업을 수행할 수 있으며, 작업기 탈부착 과정 없이 동시에 사용할 수 있는 장점이 있다. 또한, 작업기 중 견인력을 필요로 하는 플라우 및 견인 작업 외에 로타리 작업은 PTO(Power take-off) 동력을 추가적으로 사용하여 농작업을 진행하게 된다. 이때, 복합작업기 및 PTO 연결부 사이에 회전속도 및 변속에 필요한 기어박스가 설치되어, 감속 기능을 수행하게 된다.

상기와 같은 복합작업기는, 다양한 농작업을 진행하며 이에 따라 발생하는 부하의 종류가 달라, 기어의 허용 응력 초과시 파손 및 손상의 위험이 있다.

본 발명은, 상기과 같은 트랙터 부착형 복합작업기의 내구성을 확보하기 위한 것으로, 복합작업기와 연결된 후방 PTO에 토크미터를 설치하여, 작업 토크 및 회전속도를 계측하고, 기어박스 내의 기어가 적정 기준 부하를 초과하는 경우에, 이를 사용자에게 알려 파손 및 손상을 방지하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하고자 하는 것으로, [1] 복합작업기(1)와 PTO 연결부 사이에 설치되어 회전속도 및 변속 작업을 하는 PTO 기어 박스(100)와, 상기 PTO에 장착되는 PTO 토크미터와, 상기 PTO 기어박스(100)에 설치되는 스트레인 게이지와, 상기 PTO 토크미터에서 측정된 작업 토크와, 상기 스트레인 게이지에서 측정된 응력값을 비교하여, 복합작업기의 작업 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는, 트랙터 부착형 복합작업기의 PTO 기어박스 기어 손상 방지 장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 [2] 상기 [1]에 있어서, 상기 스트레인 게이지(300)는, PTO 기어 박스(100) 내에 설치되는 기어들 중에서 최종 기어에 설치되는 것을 특징으로 하는, 트랙터 부착형 복합작업기의 PTO 기어박스 기어 손상 방지 장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 [3] 상기 [1]에 있어서, 상기 PTO 토크미터(200)에서 측정된 작업 토크와, 상기 스트레인 게이지(300)에서 측정된 응력값을 비교하여, 작업 토크가 응력값을 초과하게 되면, 작업 속도를 80% 이하로 제어하며, 작업 토크가 응력값을 이하로 판단되면, 작업 속도를 그대로 유지하는 것을 특징으로 하는, 트랙터 부착형 복합작업기의 PTO 기어박스 기어 손상 방지 장치에 관한 것이다.

본 발명은, 상기과 같은 구성으로 이루어지는 것으로, 복합작업기와 연결된 후방 PTO에 토크미터를 설치하여, 작업 토크 및 회전속도를 계측하고, 기어박스 내의 기어가 적정 기준 부하를 초과하는 경우에, 이를 사용자에게 알려 파손 및 손상을 방지하게 된다.

도 1은 작업기가 설치된 트랙터의 후방 사시도
도 2는 본 발명의 작업기 개념도
도 3은 본 발명의 복합작업기 작업 부하 및 기어 응력에 따른 엔진 제어 개념도
도 4는 본 발명의 복합작업기 제어 흐름도

본 발명은, 복합작업기(1)와 PTO 연결부 사이에 설치되어 회전속도 및 변속 작업을 하는 PTO 기어 박스(100)와, 상기 PTO에 장착되는 PTO 토크미터(미도시)와, 상기 PTO 기어박스(100)에 설치되는 스트레인 게이지(미도시)와, 상기 PTO 토크미터에서 측정된 작업 토크와, 상기 스트레인 게이지에서 측정된 응력값을 비교하여, 복합작업기의 작업 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 것으로 아래에서는 상기 각각의 구성들에 대해서 도면을 살펴보면서 구체적으로 설명한다.

본 발명의 복합작업기(1)는, 도 1에 나타나 있는 것과 같이, 트랙터의 후방에 설치되는 것이 일반적이다.

상기 복합작업기(1)에는, 도 2에 나타나 있는 것과 같이, PTO 기어박스(100)가 PTO 연결부와의 사이에 설치되어 복합작업기(1)의 회전속도 및 변속 작업을 제어하게 된다.

본 발명에서는 상기 PTO에 PTO 토크미터를 장착하여, PTO에 작용하는 작업 토크를 측정하게 된다.

또한, 상기 기어박스(100)에는, 기어박스(100) 내에 설치되는 기어(미도시)에 스트레인 게이지를 장착하여, 기어 박스 내의 기어에 작용하는 응력값을 측정정한다. 이때 바람직하게는 기어박스(100) 내의 최종 기어에 스트레인 게이지를 장착한다.

또한, 상기 PTO 토크미터에서 측정된 작업 토크와, 상기 스트레인 게이지에서 측정된 응력값을 비교하여, 복합작업기(1)의 작업 속도 등을 제어하게 된다.

이때 상기 복합작업기(1)의 작업 속도 등의 제어는, 도 3에 나타나 있는 것과 같이, 제어부를 통해서 트랙터의 엔진을 제어하는 것에 의하여 제어 가능하게 된다. 또한 제어부에 의하여, 운전자가 작업 토크 및 응력값을 모니터링 할 수 있도록 모니터링 시스템을 운전석에 더 설치할 수 있다.

본 발명에 따른 복합작업기(1)의 작업은, 도 4에 나타나 잇는 것과 같이, 아래 방법으로 이루어진다.

먼저, 복합작업기(1)에 따른 작업을 시작한 후에는, PTO 토크미터에 의하여, PTO 회전속도 및 토크에 관한 작업 데이터를 측정하게 된다.

또한, PTO 기어박스(100)에 설치되는 스트레인 게이지(미도시)에 의하여 기어에 작용하는 응력에 관한 작업 데이터를 측정하게 된다.

상기 PTO 토크미터 및 PTO 기어박스(100)에서 측정된 작업 데이터는, 제어부로 송신하게 된다.

상기 제어부에서는 상기 송신된 작업 데이터에 의하여, 작업 토크가 기어의 허용 응력의 20%를 초과하지 않으면, 작업을 계속하도록 제어한다.

또한, 작업 토크가 기어의 허용 응력의 20%를 초과하게 되면, 작업 속도를 를 감소시켜 작업을 하면서, 지속적으로 상기 PTO 토크미터 및 PTO 기어박스(100)에서 작업 데이커를 측정하게 된다.

또한, 상기 상기 PTO 토크미터 및 PTO 기어박스(100)에서 측정된 작업 데이터는 모니터링시스템에 의하여 지속적으로 모니터랑되도록 한다.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것이고, 명세서에 게시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

예를들어, 작업 토크와 허용 응력의 기준을 20% 이하로 할 수도 있으며, 그 이상으로 제어할 수도 있다.

그러므로 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되고, 그와 균등한 범위 내에 있는 기술적 사항도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1 : 복합작업기
2 : PTO 기어박스

Claims

복합작업기(1)와 PTO 연결부 사이에 설치되어 회전속도 및 변속 작업을 하는 PTO 기어 박스(100)와,
상기 PTO에 장착되는 PTO 토크미터(200)와,
상기 PTO 기어박스(100)에 설치되는 스트레인 게이지(300)와,
상기 PTO 토크미터(200)에서 측정된 작업 토크와, 상기 스트레인 게이지(300)에서 측정된 응력값을 비교하여, 복합작업기의 작업 속도를 제어하며,
상기 스트레인 게이지(300)는,
PTO 기어 박스(100) 내에 설치되는 기어들 중에서 최종 기어에 설치되며,
상기 PTO 토크미터(200)에서 측정된 작업 토크와, 상기 스트레인 게이지(300)에서 측정된 응력값을 비교하여,
작업 토크가 응력값을 초과하면, 작업 속도를 80% 이하로 제어하며,
작업 토크가 응력값 이하이면, 작업 속도를 그대로 유지하는 것을 특징으로 하는,
트랙터 부착형 복합작업기의 PTO 기어박스 기어 손상 방지 장치.
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