KR20000024991A - 굴삭기의 버켓 변위 측정장치 및 그 측정방법 - Google Patents

Abstract

목적 : 일정 깊이 및 폭의 굴삭 작업과 일정 높이의 적재 작업을 효율적이고 정밀하게 하며, 장애물이 있는 위험한 작업을 안전하게 수행할 수 있도록 하는데 적합한 굴삭기의 버켓 변위 측정장치 및 그 측정방법을 제공하고자 한다.

구성 : 이에 따라 주행부와 선회부, 및 상기 선회부에 붐과 암을 개재하여 버켓이 연결된 작업장치를 포함하는 굴삭기에 있어서, 상기 선회부(5)의 선회 축에 선회 각센서(15)를 설치하고, 그 선회부와 붐(9)의 연결 축, 그 붐과 암(11)의 연결 축, 및 상기 암과 버켓(13)의 연결 축에 각각 경사각센서(17)(19)(21)를 설치하여 센서부(23)를 구성하며; 상기 센서부에서 측정된 변화값을 각 부품들간의 정해진 거리와 비교하여 상대 위치를 연산하는 제어부(35)와, 상기 제어부의 연산값을 디지털값으로 변환하여 표시하는 출력부(37)를 설치한 구성으로 이루어진다.

효과 : 상기한 센서부에서 측정된 값을 운전자가 인지할 수 있도록 기준점에 대한 상대 변위로 표시함으로써, 효율적이고 정밀한 버켓 작업을 수행할 수 있으며, 장애물이 있는 위험한 작업을 안전하게 행할 수 있다.

Description

굴삭기의 버켓 변위 측정장치 및 그 측정방법

본 발명은 버켓(bucket)의 변위를 측정하고 그 값을 운전자가 인지토록 함으로써, 일정 깊이 및 폭의 굴삭 작업을 할 수 있고 작업대상물을 보호할 수 있도록 하는데 적합하게 이용될 수 있는 굴삭기의 버켓 변위 측정장치 및 그 측정방법에 관한 것이다.

굴삭기는 일명 포크레인이라고도 하며, 버켓을 사용하여 흙을 굴삭 및 적재하는 작업을 하는데 널리 이용되는 중장비의 일종이다.

이러한 굴삭기는 휠 또는 캐터필러(caterpillar)가 설치된 주행부와, 그 상부에 설치되는 선회부, 및 그 선회부의 앞쪽에 부착되는 작업장치로 구분되고 있으며, 선회부에는 운전자가 탑승하는 캐빈을 갖추고 있다. 그 중에서 작업장치는 붐과 암을 연결하여 그 선단에 버켓을 설치한 것으로, 버켓용 실린더의 단부에 커넥팅 로드와 링크를 개재하여 연결되어서, 상기 실린더에 의해 작동되어 버켓 작업을 수행할 수 있다.

그러나 종래의 굴삭기는 일정 깊이 및 폭의 도랑을 파거나 일정 높이의 흙을 쌓으려고 할 때 작업물의 거리를 측정하기 위해 작업을 중단하고 확인 후 다시 작업을 재개하거나, 측정자의 지시에 따라 대상물을 피하면서 작업을 해야만 하는 번거로움이 있었다.

이러한 점을 고려한 것으로 종래에는 작업장치에 호스를 연결하고 여기에 유체를 넣어 그 유체의 압력 변화를 이용하므로 버켓의 높이를 측정하거나, 터널 작업시 앞, 뒤의 굴삭기를 감지하거나, 혹은 버켓에 장착된 마그네틱 필드를 이용하여 지하 매설물의 유무를 확인하는 특수 장비가 공지되어 있지만, 이들은 모두 버켓과 캐빈 사이의 상대적 변위나 수평 거리를 측정하지 못하므로 효율적인 작업을 수행하지 못하는 문제점이 있었다.

앞서 설명된 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 목적에서 안출된 것으로, 본 발명은 작업장치인 버켓의 상대 위치를 측정하여 그 변위를 디지털 값으로 표시하고 운전자가 인지할 수 있도록 함으로써, 일정 깊이 및 폭의 굴삭 작업과 일정 높이의 적재 작업을 효율적이고 정밀하게 수행할 수 있도록 하고, 장애물이 있는 위험한 작업을 안전하게 수행할 수 있도록 한 굴삭기의 버켓 변위 측정장치 및 그 측정방법을 제안한다.

이에 따라 본 발명은 주행부와 선회부, 및 상기 선회부에 붐과 암을 개재하여 버켓이 연결된 작업장치를 포함하는 굴삭기에 있어서, 상기 선회부의 선회 축에 선회 각센서를 설치하고, 그 선회부와 붐의 연결 축, 그 붐과 암의 연결 축, 및 상기 암과 버켓의 연결 축에 경사각센서를 설치하여 센서부를 구성하며; 상기 센서부에서 측정된 변화값을 각 부품들간의 정해진 거리와 비교하여 상대 위치를 연산하는 제어부와, 상기 제어부의 연산값을 디지털값으로 변환하여 표시하는 출력부를 설치한 굴삭기의 버켓 변위 측정장치를 제공한다.

또 본 발명은 상기한 센서부를 통하여 선회부의 선회 각을 측정하고, 그 선회부에 연결된 붐의 경사각을 측정하며, 그 붐에 연결된 암의 경사각을 측정하고, 그 암에 연결된 버켓의 경사각을 측정한 다음; 제어부를 통해 측정된 각도와 각 부품들간의 정해진 거리를 비교하여 상대 위치를 연산하고; 그 연산값을 디지털값으로 변환하여 운전자가 인지할 수 있도록 출력부를 통해 표시하는 굴삭기의 버켓 변위 측정방법을 제공하고 있다.

도 1은 본 발명에 의한 버켓 변위 측정장치의 설치 위치를 보인 구성도.

도 2는 본 발명에 의한 버켓 변위 측정장치의 요부를 도시한 확대도.

도 3은 본 발명에 의한 버켓 변위 측정장치의 구성을 보인 블록도.

도 4는 본 발명에 의한 버켓 변위 측정방법을 설명하는 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

5-선회부 9-붐

11-암 13-버켓

15-선회 각센서 17-붐 경사각센서

19-암 경사각센서 21-버켓 경사각센서

23-센서부 25-연결 축

27-암 거리센서 29-암 실린더

31-버켓 거리센서 33-버켓 실린더

35-제어부 37-출력부

이하, 본 발명을 실현하기 위한 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 굴삭기를 도시한 것으로서 버켓 변위 측정장치의 설치 위치를 나타내고 있으며, 도 2는 본 발명의 요부를 확대 도시한 것이고, 도 3은 본 발명을 구성하는 버켓 변위 측정장치의 블록도를 나타내고 있다.

도면에서와 같이 본 발명의 굴삭기는 외관상으로 일반적인 구성과 같이, 휠 또는 캐터필러(1)가 설치된 주행부(3)와, 그 상부에 설치되는 선회부(5), 및 그 선회부(5)의 앞쪽에 부착되는 작업장치(7)로 구분되고 있으며, 그 중에서 작업장치(7)로는 붐(9)과 암(11)을 개재하여 그 선단에 버켓(13)이 설치된 구성으로 되어 있다.

여기서 본 발명의 버켓 변위 측정장치는 기준점에 대한 상대적인 변위를 측정하기 위해, 선회부(5)의 선회 축(도시생략)을 기준점으로 정하여 그곳에 선회 각센서(15)를 설치하고, 선회부(5)와 붐(9)의 연결 축에 붐 경사각센서(17)를 설치한 것이며, 붐(9)과 암(11)의 연결 축에 암 경사각센서(19)를 설치하고, 암(11)과 버켓(13)의 연결 축에 버켓 경사각센서(21)를 설치하므로 센서부(23)를 구성하고 있다.

붐 경사각센서(17)와 암 경사각센서(19) 및 버켓 경사각센서(21)는 동일한 구조로 되어 있으며, 도 2에 확대 도시한 바와 같이 연결 축(25)에 설치되고 있다.

또한 본 발명의 센서부(23)는 암 경사각센서(19)를 대신하여 암 거리센서(27)를 설치하므로 거리의 변화를 측정하고, 그 측정 거리를 각도로 환산할 수도 있는데, 이것은 도 2와 같이 암 실린더(29)에 설치된다. 마찬가지로 버켓 경사각센서(21)를 대신하는 버켓 거리센서(31)는 버켓 실린더(33)에 설치될 수 있다.

이와 같이 구성된 센서부(23)는 선회부(5)의 선회 축을 기준점으로 하여 선회 각도와, 붐(9)의 경사각, 암(11)의 경사각 및 버켓(13)의 경사각을 측정하므로, 종합적으로 버켓(13)의 끝단 위치 변위를 측정하게 되는데, 여기서 측정된 값은 도 3에서와 같이 제어부(35)로 전송되어 미리 설정된 각 부품 사이의 거리와 비교, 연산되고, 최종적으로 출력부(37)의 디스플레이를 통하여 디지털 값으로 표시되므로, 운전자가 작업중에 버켓(13)의 끝단 위치를 정확하게 파악하면서 작업할 수 있도록 한다.

보다 구체적으로 본 발명에 의한 버켓 변위 측정방법을 도 4에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명은 선회 각센서(15)를 통하여 기준점에 대한 선회부(5)의 회전 각도를 측정할 수 있으며, 상기 기준점으로부터 붐 경사각센서(17)가 설치된 연결 축까지의 거리(L)는 정하여 진 것이므로 미리 설정하여 알 수 있다.

그 상태에서 본 발명은 붐 경사각센서(17)를 통하여 경사각도 θ1을 측정할 수 있으며, 미리 설정된 붐(9)의 직선 거리(A1)와의 관계에서 H1=sinθ1×A 및 L1=cosθ1×A 가 성립되므로 암 경사각센서(19)가 설치된 연결 축까지의 상대 위치를 측정할 수 있다.

마찬가지 방법으로 본 발명은 암 경사각센서(19)로부터 측정된 경사각도 θ2와 직선 거리(A2)로부터 버켓 경사각센서(21)가 설치된 연결 축까지의 상대 위치 H2 및 L2 를 측정하고, 다시 버켓 경사각센서(21)로부터 측정된 경사각도 θ3와 직선 거리(A3)로부터 버켓(13)의 끝단 위치 H3 및 L3 를 측정할 수 있는 것이다.

이와 같은 위치의 연산은 각 부품들의 직선 거리(A)(A1)(A2)(A3) 값이 미리 저장되어 있는 제어부(35)를 통하여 기준점에 대한 상대 변위로 연산되는 것이며, 다시 출력부(37)를 통하여 운전자가 인지할 수 있는 디지털 값으로 변환되어 표시될 수 있다.

따라서 본 발명의 굴삭기에 탑승한 운전자는 기준점에 대한 버켓(13) 끝단의 위치를 정확하게 알 수 있으므로, 일정 깊이 및 폭을 갖는 도랑 및 구멍 파기 작업과 일정 높이의 흙 쌓기 및 평단 작업을 정확하게 행할 수 있고, 지하에 매설된 장애물을 피하여 안전한 작업을 수행할 수 있다.

한편, 본 발명은 출력부(37)에 리셋트(reset)수단을 설치하여 원하는 위치에서 기준점을 새로 설정할 수 있도록 함으로써, 운전자의 작업을 보다 편리하고 정확하게 달성할 수 있도록 한다.

이상에서 설명된 구성 및 작용을 통하여 알 수 있듯이, 본 발명에 의한 굴삭기의 버켓 변위 측정장치 및 그 측정방법은 종래 기술의 문제점을 실질적으로 해소하고 있다.

즉, 본 발명은 센서부를 통하여 각 부품들의 경사각도를 측정하고 그 값을 상대 변위로 변환하여 운전자가 인지할 수 있는 디지털 값으로 출력하는 것이다.

따라서 본 발명에 의하면 기준점에 대한 버켓의 상대 변위를 정확하게 측정하고 이를 운전자가 인지할 수 있도록 함으로써, 그를 통하여 일정 깊이 및 폭을 갖는 도랑 및 구멍을 팔 수 있고, 일정 높이의 흙 쌓기와 평단 작업을 정확하게 행할 수 있는 것이며, 지하에 매설된 장애물을 피하여 안전한 작업을 수행할 수 있다.

또 본 발명은 앞서 설명된 측정장치 및 방법을 트랜스퍼 그레인에 적용할 경우, 정밀한 이송 작업을 실현하고 작업 효율을 높일 수 있다.

Claims (11)

1. 주행부와 선회부, 및 상기 선회부에 붐과 암을 개재하여 버켓이 연결된 작업장치를 포함하는 굴삭기에 있어서,

   상기 선회부의 선회 축에 설치되는 선회 각센서, 그 선회부와 붐의 연결 축에 설치되는 붐 경사각센서, 그 붐과 암의 연결 축에 설치되는 암 경사각센서, 그 암과 버켓의 연결 축에 설치되는 버켓 경사각센서를 포함하는 센서부와; 상기한 센서부에서 측정된 변화값과 각 부품들간의 정해진 거리를 비교하여 상대 위치를 연산하는 제어부와; 상기 제어부의 연산값을 디지털값으로 변환하여 표시하는 출력부를 포함하여 구성된 것임을 특징으로 하는 굴삭기의 버켓 변위 측정장치.
2. 제 1 항에 있어서, 센서부는 선회부의 선회 축에 설치되는 선회 각센서, 상기 선회부와 붐의 연결 축에 설치되는 붐 경사각센서, 상기 붐의 암 실린더에 설치되는 암 거리센서, 상기 암의 버켓 실린더에 설치되는 버켓 거리센서로 구성된 것임을 특징으로 하는 굴삭기의 버켓 변위 측정장치.
3. 제 1 항에 있어서, 출력부는 리셋트수단을 구비하여 버켓의 기준점을 재설정하게 구성된 것임을 특징으로 하는 굴삭기의 버켓 변위 측정장치.
4. 주행부와 선회부, 및 상기 선회부에 붐과 암을 개재하여 버켓이 연결된 작업장치를 포함하는 굴삭기에 있어서,

   상기 선회부의 선회 각을 측정하고, 그 선회부에 연결된 붐의 경사각을 측정하며, 그 붐에 연결된 암의 경사각을 측정하고, 그 암에 연결된 버켓의 경사각을 측정한 다음; 제어부를 통해 측정된 각도와 각 부품들간의 정해진 거리를 비교하여 상대 위치를 연산하고; 그 연산값을 디지털값으로 변환하여 운전자가 인지할 수 있도록 출력부를 통해 표시하는 굴삭기의 버켓 변위 측정방법.
5. 제 4 항에 있어서, 선회부의 선회 각은 선회축에 설치된 각센서에 의해 측정되는 것임을 특징으로 하는 굴삭기의 버켓 변위 측정방법.
6. 제 4 항에 있어서, 붐의 경사각은 연결축에 설치된 경사각센서에 의해 측정되는 것임을 특징으로 하는 굴삭기의 버켓 변위 측정방법.
7. 제 4 항에 있어서, 암의 경사각은 연결축에 설치된 경사각센서에 의해 측정되는 것임을 특징으로 하는 굴삭기의 버켓 변위 측정방법.
8. 제 4 항에 있어서, 암의 경사각은 암 실린더에 설치된 거리센서에 의해 측정된 값을 각도로 환산하여 측정되는 것임을 특징으로 하는 굴삭기의 버켓 변위 측정방법.
9. 제 4 항에 있어서, 버켓의 경사각은 연결축에 설치된 경사각센서에 의해 측정되는 것임을 특징으로 하는 굴삭기의 버켓 변위 측정방법.
10. 제 4 항에 있어서, 버켓의 경사각은 버켓 실린더에 설치된 거리센서에 의해 측정된 값을 각도로 환산하여 측정되는 것임을 특징으로 하는 굴삭기의 버켓 변위 측정방법.
11. 제 4 항에 있어서, 출력부는 리셋트수단을 구비하여 버켓의 기준점을 재설정하는 것임을 특징으로 하는 굴삭기의 버켓 변위 측정방법.