KR20000033811A - 일정한 절대각으로 부재 상에 설치할 수 있는회전각 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 회전각 측정장치는 와이어 어셈블리가 연결되어 있고 상대각을 측정하기 위한 일 부재에 고정되는 고정자와, 상기 고정자에 대하여 상대회전 운동을 하며 상대각을 측정하기 위한 타 부재에 고정되는 회전자를 구비하며, 상기 고정자와 회전자를 상기 부재들에 대하여 일정한 절대각으로 조립시키기 위한 수단을 구비한다. 이와 같이 일정한 절대각으로 회전각 측정장치를 조립시키기 위한 소정 각도로 배치된 볼트 구멍이며, 이 볼트 구멍은 회전각 측정장치가 일정한 각도로 부재에 고정되므로, 조립 후에 절대각 보정을 위한 과정을 밟지 않아도 된다.

Description

일정한 절대각으로 부재 상에 설치할 수 있는 회전각 측정장치.

본 발명은 중장비, 특히 다관절을 갖는 굴삭기와 같은 중장비에 있어서, 관절에 설치되는 회전각 측정장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 항상 일정한 절대각을 갖는 상태에서 관절에 설치될 수 있어서, 설치 후에 회전각을 재설정할 필요가 없는 회전각 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 굴삭기와 같은 중장비에서 관절 사이의 상대각을 측정하기 위하여 회전각 센서를 구비하는 회전각 측정장치를 사용한다. 이와 같은 회전각 센서로는 통상 리졸버나 포텐시오미터 등이 사용되며, 외부의 환경에 대하여 보호하기 위하여 보호판을 구비하는 고정자와 회전자의 하우징 내부에 내장되어 있다.

종래에는 고정자와 회전자 자체의 절대각을 설정하지 않은 상태에서 중장비에 설치되었으므로, 작업자가 관절의 피벗에 회전각 측정장치를 설치하고, 추후에 정확한 관절의 상대각을 측정하기 위하여 관절을 회동시키고, 이때 회동각에 따라서 센서에서 출력되는 신호를 읽어서, 다시 상대각에 대한 보정 작업을 실시하여야 했다. 따라서, 이와 같은 절대각 설정을 위하여 일일이 관절을 그 한계까지 이동시킨 뒤 센서값에 대한 보정을 행한다는 문제점이 있었다.

또한, 굴삭기에서는 버켓부의 회동각을 측정하는 경우, 버켓이 교체되는 경우가 많으므로 버켓 관절에 회전각 측정장치를 설치하지 않고, 구동 링크에 설치되었다. 그러나, 이와 같이 구동 링크에 설치하기 위해서는 암과 붐의 피벗과는 다른 방식으로 장착되어야 하므로, 하나의 굴삭기에 다른 사양의 회전각 측정장치가 필요하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명의 일 목적은 조립시 일정한 절대각으로 회전자와 고정자를 부재에 조립할 수 있는 회전각 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 중장비의 여러 위치에 적합하게 사용될 수 있는 회전각 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 회전각 검출 장치의 실시예에 대한 단면도;

도 2는 본 발명에 따른 회전각 검출 장치의 실시예에 대한 좌측면도;

도 3은 본 발명에 따른 회전각 검출 장치의 실시예에 대한 우측면도;

도 4 는 본 발명에 따른 회전각 검출 장치가 굴삭기의 붐과 암의 피벗 사이에 설치된 상태를 나타내는 개략도;

도 5 는 버켓의 구동 링크에 장착되기 위하여 본 발명에 따른 회전각 검출 장치가 브라켓에 설치된 상태를 나타내는 정면도;

도 6 은 도 5 의 브라켓이 버켓의 구동 링크에 장착된 상태를 나타내는 개략도; 및

도 7 은 도 6 의 A에서 살펴본 브라켓과 암의 단면도이다.

＜ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ＞

1: 회전각 검출장치 3: 센서

5: 보텀 플레이트 6: 어퍼 플레이트

7: 와이어 어셈블리 11: 플렉시블 커플링

13, 14: 오링 29: 암 실린더

31: 버켓 실린더 43: 버켓 고정용 브라켓

45: 볼트 구멍 50: 버켓

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 두 부재의 사이의 상대각을 측정하기 위하여 장착되는 회전각 측정장치는, 와이어 어셈블리가 연결되어 있고 상대각을 측정하기 위한 일 부재에 고정되는 고정자와, 상기 고정자에 대하여 상대회전 운동을 하며 상대각을 측정하기 위한 타 부재에 고정되는 회전자를 구비하며, 상기 고정자와 회전자를 상기 부재들에 대하여 일정한 절대각으로 조립시키기 위한 수단을 구비한다.

두 부재 사이를 연결하는 피벗은 시간의 경과나 하중의 정도에 따라서 피벗 회동축에 대하여 수직방향으로 움직이는 경우가 있고, 이럴 경우 회전각 측정장치에 힘을 가하는 경우가 있으므로, 그러한 힘이 회전자를 통하여 회전각 측정장치에 가해지지 않도록, 상기 회전자는 유연한 레버를 통하여 상기 타 부재에 연결되는 것이 바람직하다.

또한, 이와 같은 민감한 센서가 손상되는 것을 방지하고, 진동의 전달로 인한 노이즈 등을 방지하기 위하여 상기 회전각 센서에서 회전각을 측정하기 위하여 연장되는 축은 플렉시블 커플링에 의하여 회전자와 연결될 수 있다.

상기 회전각 센서는 상대각 측정을 하기 위한 어떠한 센서도 사용될 수 있지만, 바람직하게는 저렴하고 비교적 정확한 포텐시오미터 또는 리졸버이다.

또한, 키의 수단에 의하여 관절에 설치될 수 있도록, 상기 회전자와 고정자는 각각 키를 수용하기 위한 부분을 구비하는 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이 유연한 레버에 의하여 고정되기에 적합한 위치에서는 유연한 레버의 수단에 의하여 부재에 고정되고, 키의 수단에 의하여 고정되기 적절한 위치에서는 키에 의하여 고정될 수 있어, 회전각 측정장치가 중장비의 여러 위치에서 사용될 수 있는 것이 바람직하다.

상기 일정한 절대각으로 조립하기 위한 수단은 일정한 각도로 설치된 고정자의 볼트 구멍들인 것이 바람직하다. 상기 볼트 구멍들은 일정한 위치에 설치되어 있으므로 항상 일정한 절대각으로 부재에 연결될 수 있어, 조립 후에 다시 절대각을 재설정할 필요가 없다.

상기 고정자는 여러 가지 형상을 가질 수 있지만, 바람직하게는 원통형이며, 상기 볼트 구멍들은 고정자의 원통 일단 표면에 원형으로 설치되어 있다. 이와 같이 원형으로 볼트 구멍을 설치하면, 각 볼트에 비교적 균일하게 힘이 가해진다는 장점이 있다.

상기 볼트 구멍들은 원통 일단 표면의 내측으로 설치된 4개의 볼트 구멍들로 구성될 수 있다. 이와 같은 배치는 고정자가 항상 일정한 절대각으로 부재 상에 설치될 수 있게 한다.

중장비는 통상 열악한 환경에서 사용되므로, 외부로부터 빗물이나 먼지 등이 침투할 수 있다. 이와 같이, 오염물이 센서와 접촉하면 센서의 정확도가 떨어지거나 경우에 따라서는 손상되는 경우가 있다. 따라서, 이를 방지하기 위하여 상기 고정자와 회전자 사이에 U 링크가 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 U 링크는 고정자 또는 회전자의 틈새 내부를 밀봉하도록 설치되어 외부의 오염물이 침입이 방지되도록 설치된다. 센서에 오염물이 침입하는 것을 방지하기 위하여, 상기 회전각 센서와 고정자 사이에는 방수용 밀봉재가 설치되고 회전각 센서의 주위에는 실리콘이 충진될 수 있다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 적합한 실시예에 따른 회전각 측정장치 및 회전각 측정장치가 굴삭기에 설치된 실시예에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 회전각 측정장치의 일 실시예에 대하여 도시하였다. 포텐시오미터(3)는 원통형의 고정자(1)에 내장되어 있고, 포텐시오미터(3)로부터 연장되는 축은 플렉시블 커플링(11)의 수단에 의하여 원통형의 회전자(4)와 연결되어 있다. 포텐시오미터(3)는 볼트의 수단에 의하여 고정자(1)에 고정되어 있으며, 포텐시오미터와 고정자 사이의 공간에는 실리콘(19)이 충진되어 있다. 회전자와 고정자 사이에는 칼럼(2)이 설치되어 있으며, 칼럼(2)과 고정자(1) 사이에는 V링(12)이 설치되어 있어, 외부로부터 오염물이 침입하는 것을 방지한다. 고정자(1)에는 와이어 어셈블리(7)가 연결되어 있어, 포텐시오미터(3)의 신호를 중장비의 제어기로 전달한다. 고정자(1)와 회전자(4) 사이에는 부시 베어링(10)이 설치되어 있다. 상기 칼럼(2)과 회전자(4)는 트러스트 와셔(9)를 사이에 두고 볼트의 수단에 의하여 연결되며, 그 사이에 어퍼 플레이트(6)가 제공되어 있다. 어퍼 플레이트(6)에는 플렉시블 커플링(11)이 통과할 수 있는 구멍과 볼트 구멍이 형성되어 있다. 칼럼과 회전자에는 오링(14)도 제공되어 있어, 둘 사이의 윤활유가 새는 것과 외부의 오염울이 침입하는 것을 방지한다. 고정자(1)의 바깥쪽에는 보텀 플레이트(5)가 오링(13)을 사이에 두고 제공되어 있다. 회전자(4)는 레버가 조립되기 위한 홈(17)과 볼트 구멍을 가지고 있어, 이 홈(17)으로 레버가 삽입 고정될 수 있다.

도 2 에서는 부재와 고정자(1)를 연결시키는 볼트가 삽입되기 위한 구멍들이 도시되어 있다. 볼트 구멍은 총 4개로, 상하의 볼트 구멍은 180도의 각도를 이루지만, 좌우 볼트 구멍은 170도의 각도를 이루고 있다. 즉, 도면에서 도시된 각도는 5°로, 위쪽 볼트 구멍과 왼쪽 볼트 구멍은 85도의 각도를 이루고 있다. 한편, 고정자가 부착될 부재도 역시 이와 동일한 구멍을 가지고 있으므로, 고정자(1)는 대응되는 위치에 항상 일정한 상태로 조립될 수밖에 없다. 따라서, 고정자(1)는 항상 일정한 절대각으로 고정된다.

도 3은 회전자(4)의 일단이 도시되어 있다. 회전자(4)는 원통형을 하고 있으며, 중앙을 가로지르는 홈(17)이 형성되어 있어, 이곳으로 레버가 고정된다. 레버를 견고하게 고정시키기 위한 볼트 구멍도 홈(17) 내에 제공되어 있다.

도 4 는 본 발명에 따른 회전각 측정장치의 실시예가 설치된 굴삭기의 붐과 암의 개략도이다. 도면에서 알 수 있듯이, 붐(25)과 암(27)의 피벗에 본 발명에 따른 회전각 측정장치가 설치되어 있다. 전술한 바와 같이, 유연한 레버(21)가 홈(17) 내에 설치된다. 이에 따라서, 암 실린더(29)가 작동하여 암(27)과 붐(25)의 상대각이 변화하면, 유연한 레버(21)를 통하여 회전자(4)가 회전하면서 센서값을 와이어 어셈블리(7)를 통하여 제어기에 송신한다. 유연한 레버(21)는 피벗의 축방향으로도 어느 정도 이동할 수 있게 설치되어 있으므로, 암(27)과 붐(25)이 어느 정도 피벗축 방향으로 이동하더라도, 회전각 측정장치는 손상을 받지 않으면서, 상대각을 측정할 수 있다. 암(27)의 상부에는 붐을 작동시키기 위한 붐 실린더(31)가 설치되어 있다.

도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 회전각 측정장치를 굴삭기의 버켓 구동 링크에 설치하기 위한 구성을 나타낸다. 도 5에서는 본 발명의 실시예에 따른 회전각 측정장치가 금속 브라켓(43)에 고정된다. 이 브라켓은 6각형의 형상을 한 금속판에 볼트 구멍(45)을 갖는 플렌지부가 대칭적으로 연장되는 형상을 가지고 있다. 회전각 측정장치로부터의 와이어 어셈블리(7)가 유동하는 것을 방지하기 위하여, 고정장치(41)가 제공되어 있으며, 와이어 어셈블리(7)의 일단에는 커넥터(47)가 제공되어 있다.

도 5의 브라켓(43)은 도 6에 도시된 바와 같이, 버켓을 구동하는 구동 링크(52, 54)와 암 사이의 피벗점 사이에 설치된다. 버켓 실린더(31)가 작동하면, 버켓의 구동 링크가 이동하면서, 본 발명의 실시예에 따른 회전각 측정장치가 설치되어 있는 피벗점을 기준으로 링크(54)가 회전하면, 이 회전각을 회전각 측정장치가 측정하여 굴삭기의 제어기에 신호를 제공한다.

도 7은 도 6의 설치 상태를 더욱 상세히 도시하고 있다. 회전자(4)는 커플링(56)의 수단에 의하여 피벗축에 연결되어 있고, 고정자(1)를 고정시키는 브라켓(43)은 암에 고정되어 있다. 상기 피벗축은 링크(54)와 키에 의하여 결합되어 있어, 링크(54)가 회동하면 그 회전이 그대로 피벗축을 통하여 회전자에 전달된다. 이 경우에는 붐과 암의 사이에 설치되는 회전각 측정장치의 설치예에서 사용하는 유연한 레버 없이, 볼트의 수단에 의하여 직접 결합되었다.

본 발명에 따른 회전각 측정장치는 부재에 고정자를 장착할 때, 항상 일정한 절대각으로 고정시킬 수 있으므로, 추후 조립 후에 절대각을 보정하기 위한 별도의 과정을 밟지 않아도 된다. 아울러, 본 발명에 따른 회전각 측정장치는 중장비의 여러 위치에 다양하게 사용될 수 있는 장점이 있다.

Claims (11)

1. 두 부재의 사이의 상대각을 측정하기 위하여 장착되는 회전각 측정장치에 있어서,

   와이어 어셈블리가 연결되어 있고, 상대각을 측정하기 위한 일 부재에 고정되는 고정자와,

   상기 고정자에 대하여 상대회전 운동을 하며, 상대각을 측정하기 위한 타 부재에 고정되는 회전자를 구비하며,

   상기 고정자와 회전자를 상기 부재들에 대하여 일정한 절대각으로 조립시키기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 회전각 측정장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 회전자는 유연한 레버를 통하여 상기 타 부재에 연결되는 것을 특징으로 하는 회전각 측정장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 고정자는 회전각 센서를 포함하며, 상기 회전각 센서에서 회전각을 측정하기 위하여 연장되는 축이 플렉시블 커플링에 의하여 회전자와 연결되는 것을 특징으로 하는 회전각 측정장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 회전각 센서는 포텐시오미터인 것을 특징으로 하는 회전각 측정장치.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 회전각 센서는 리졸버인 것을 특징으로 하는 회전각 측정장치.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 회전자와 고정자는 각각 키를 수용하기 위한 부분을 구비하는 것을 특징으로 하는 회전각 측정장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 일정한 절대각으로 조립하기 위한 수단은 일정한 각도로 설치된 고정자의 볼트 구멍들인 것을 특징으로 하는 회전각 측정장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 고정자는 원통형이며, 상기 볼트 구멍들은 고정자의 원통 일단 표면에 원형으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 회전각 측정장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 볼트 구멍들은 원통 일단 표면에 원형으로 설치된 4개의 볼트 구멍들로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전각 측정장치.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 고정자와 회전자 사이에 U 링크가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 회전각 측정장치.
11. 제 3 항에 있어서, 상기 회전각 센서와 고정자 사이에는 방수용 밀봉재가 설치되고 회전각 센서의 주위에는 실리콘이 충진된 것을 특징으로 하는 회전각 측정장치.