KR20100056891A - 건설기계의 붐 위치 제어시스템 - Google Patents

건설기계의 붐 위치 제어시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 건설기계의 붐 위치 제어시스템은 프레임(10)과, 상기 프레임(10)에 상하 방향으로 회전 가능하게 설치되며 붐 조작레버(12)의 조작신호에 따라 상기 프레임(10)에 대해 상하 방향으로 회전 운동하는 붐(11)을 포함하는 건설기계에 적용되는 것으로서, 상기 붐 조작레버(12)를 상승위치로 조작한 상태를 유지시키는 제 1 전자석(21); 상기 붐 조작레버(12)를 하강위치로 조작한 상태를 유지시키는 제 2 전자석(22); 상기 프레임(10) 및 상기 붐(11) 중 어느 하나에 마련되며, 상기 붐(11)의 상승 구동을 정지시키기 위한 제 1 위치와 상기 붐(11)의 하강 구동을 정지시키기 위한 제 2 위치를 각각 표시하기 위한 제 1 및 제 2 인식부(31)(32); 상기 프레임(10)과 상기 붐(11) 중 다른 어느 하나에 마련되며, 상기 제 1 및 제 2 인식부(31)(32)를 감지하는 하나의 위치감지센서(40); 및 상기 위치감지센서(40)가 상기 제 1 및 제 2 인식부(31)(32) 중 어느 하나를 감지하면, 상기 붐 조작레버(12)가 상승위치 또는 하강위치로부터 중립위치로 복귀되도록 상기 제 1 및 제 2 전자석(21)(22)에 제어신호를 출력하여 상기 붐(11)의 승강 구동을 정지시키는 제어부(50)를 포함한다.
붐, 자동 승강, 위치감지센서, 하나, 제 1 및 제 2 인식부, 부품수 감소

Description

건설기계의 붐 위치 제어시스템{BOOM POSITION CONTROL SYSTEM FOR CONSTRUCTION MACHINERY}
본 발명은 휠로더나 굴삭기와 같은 건설기계에 관한 것으로서, 특히 붐의 승강 구동을 자동으로 제어하기 위한 건설기계의 붐 위치 제어시스템에 관한 것이다.
휠로더와 같은 건설기계는 토사를 운반하거나 상차하는 작업에 많이 이용되고 있다. 보다 구체적으로, 휠로더는 토사를 트럭과 같은 운반수단에 근접한 위치까지 운반한 후, 버켓을 상승시켜 운반수단에 토사를 덤프시키고, 다시 버켓을 하강시킨 후, 토사가 쌓인 장소로 이동하여 토사를 버켓에 채운다. 이와 같은 작업은 토사가 운반수단에 채워질 때까지 다수회 반복된다. 따라서, 휠로더 운전자는 버켓을 운반수단에 상승 및 하강시키는 조작을 반복적으로 수행해야 한다.
최근에는 이와 같이 반복적으로 수행되는 작업을 보다 용이하게 할 수 있도록 버켓을 자동으로 상승 및 하강시키기 위한 붐 위치 제어시스템이 개발되고 있다. 이러한 붐 위치 제어시스템은 붐이 일정 위치까지 상승되면 붐의 상승 구동을 정지시키게 되고, 이와 반대로 붐이 일정 위치까지 하강되면 붐의 하강 구동을 정지시키게 된다. 이와 같은 붐 위치 제어시스템의 일 예가 도 1에 도시된다.
도 1을 참조하면, 프레임(1)에 한 쌍의 붐(2)의 일단이 회전 운동 가능하게 설치된다. 상기 한 쌍의 붐(2) 중 어느 하나에는 붐(2)의 상승 제한 위치를 감지하기 위한 제 1 인식 플레이트(3)가 설치되고, 상기 한 쌍의 붐(2) 중 다른 어느 하나에는 붐(2)의 하강 제한 위치를 감지하기 위한 제 2 인식 플레이트(4)가 설치된다. 또한, 상기 프레임(1)에는 상기 제 1 및 제 2 인식 플레이트(3)(4)를 감지하기 위한 제 1 및 제 2 근접센서(5)(6)가 설치된다.
이와 같은 붐 위치 제어시스템은 붐 조작레버를 상승위치으로 조작하면 붐 조작레버는 일측 전자석에 의해 상승 위치를 유지하게 된다. 따라서 작업자가 붐 조작레버를 당기고 있지 않더라도 붐(2)은 계속 상승하게 된다. 이때, 상기 제 1 근접센서(5)가 제 1 인식 플레이트(3)를 감지하게 되면, 상기 일측 전자석에 공급되는 전류가 차단되면서 상기 붐 조작레버는 중립위치로 복귀하게 되고, 이에 의해 붐(2)은 상승 구동을 멈추게 된다. 이와 반대로 작업자가 붐 조작레버를 하강위치으로 조작하면 타측 전자석에 의해 조작된 상태가 유지되고, 붐(2)은 계속 하강하게 된다. 상기 제 2 근접센서(6)에 의해 상기 제 2 인식 플레이트(4)를 감지하는 위치에 상기 붐(1)이 위치하면, 상기 제 2 전자석에 공급되는 전류는 차단되고, 상기 붐 조작레버는 중립위치로 복귀되어 상기 붐(2)의 하강 구동이 정지된다.
그러나 전술한 바와 같은 편리한 붐 위치 제어시스템은 한 쌍의 근접센서(5)(6)를 필수적으로 이용하여야 하기 때문에 부품수를 감소하는데 한계가 있을 뿐만 아니라 한 쌍의 근접센서(5)(6)로부터 출력되는 신호를 한 쌍의 전자석에 전달하기 위한 회로가 복잡해져 시스템을 간소화하는데도 한계가 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 시스템을 간소화할 수 있을 뿐만 아니라 부품수를 줄여 원가를 절감할 수 있는 건설기계의 붐 위치 제어시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 건설기계의 붐 위치 제어시스템은 프레임(10)과, 상기 프레임(10)에 상하 방향으로 회전 가능하게 설치되며 붐 조작레버(12)를 중립위치로부터 상승위치 또는 하강위치로 조작하여 발생하는 조작신호에 따라 상기 프레임(10)에 대해 상하 방향으로 회전 운동하는 붐(11)을 포함하는 건설기계에 적용되는 것으로서, 상기 붐 조작레버(12)가 상승위치 또는 하강위치로 조작된 상태를 선택적으로 유지시키는 위치유지유닛(21)(22); 상기 프레임(10) 및 상기 붐(11) 중 어느 하나에 마련되며, 상기 붐(11)의 상승 구동을 정지시키기 위한 상기 붐(11)의 제 1 위치와 상기 붐(11)의 하강 구동을 정지시키기 위한 상기 붐(11)의 제 2 위치를 각각 표시하기 위한 제 1 및 제 2 인식부(31)(32); 상기 프레임(10)과 상기 붐(11) 중 다른 어느 하나에 마련되며, 상기 제 1 및 제 2 인식부(31)(32)를 감지하는 하나의 위치감지센서(40); 및 상기 위치감지센서(40)가 상기 제 1 및 제 2 인식부(31)(32) 중 어느 하나를 감지하면, 상기 붐 조작레버(12)가 상승위치 또는 하강위치로부터 중립위치로 복귀되도록 상기 위치유지유닛(21)(22)에 제어신호를 출력하여 상기 붐(11)의 승강 구동을 정지시키는 제어부(50)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 위치유지유닛(21)(22)은 상기 붐 조작레버(12)가 상승위치로 조작한 상태를 선택적으로 유지시키는 제 1 전자석(21); 및 상기 붐 조작레버(12)가 하강위치로 조작된 상태를 선택적으로 유지시키는 제 2 전자석(22)을 포함한다.
상기 제어부(50)는 상기 위치감지센서(40)가 상기 제 1 인식부(31)를 감지하지 못하면 상기 제 1 전자석(21)에 전류를 공급하도록 변환되고, 상기 위치감지센서(40)가 상기 제 1 인식부(31)를 감지하면, 상기 제 1 전자석(21)에 공급되는 전류를 차단하도록 변환되는 제 1 스위치(51); 및 상기 위치감지센서(40)가 상기 제 2 인식부(32)를 감지하지 못하면 상기 제 2 전자석(22)에 전류를 공급하도록 변환되고, 상기 위치감지센서(40)가 상기 제 2 인식부(32)를 감지하면, 상기 제 2 전자석(22)에 공급되는 전류를 차단하도록 변환되는 제 2 스위치(52)를 포함한다.
또한, 상기 위치감지센서(40)는 상기 프레임(10)에 설치되고, 상기 제 1 및 제 2 인식부(31)(32)는 상기 붐(11)에 위치 조정 가능하게 설치된다.
전술한 바와 같은 과제 해결 수단에 의하면, 상기 제 1 및 제 2 인식부를 하나의 위치감지센서에 의해 감지하도록 구성하고, 상기 하나의 위치감지센서에 의해 출력된 제어신호에 의해 붐의 상승 및 하강 구동이 정지되도록 제어됨으로써, 부품수를 줄일 수 있고 이에 의해 건설기계의 원가를 절감할 수 있게 되다.
또한, 상기 하나의 위치감지센서로부터 출력되는 신호에 의해 상기 제 1 및 제 2 전자석을 제어하는 회로가 간소화될 수 있어, 시스템을 간소화할 수 있고 이에 의해 건설기계의 원가를 더욱 절감할 수 있게 된다.
특히, 제어부를 제 1 및 제 2 스위치를 이용함으로써, 더욱 간소화된 시스템을 구현할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 붐 위치 제어시스템에 대하여 상세히 설명한다.
도 2 내지 도 3b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 붐 위치 제어시스템은 프레임(10)과, 상기 프레임(10)에 상하 방향으로 회전 가능하게 설치되며 붐 조작레버(12)를 중립위치로부터 상승위치 또는 하강위치으로 조작하여 발생하는 조작신호에 따라 상기 프레임(10)에 대해 상하 방향으로 회전 운동하는 붐(11)을 포함하는 건설기계에 적용된다. 이러한 붐 위치 제어시스템은 위치유지유닛(21)(22)과, 제 1 및 제 2 인식부(31)(32)와, 위치감지센서(40) 및 제어부(50)를 포함한다.
상기 붐(11)은 미 도시된 붐 실린더에 의해 승강 구동된다. 상기 붐 실린더는 붐 제어밸브를 통과한 작동유가 공급되며, 상기 붐 제어밸브는 인가되는 신호에 따라 변환되어 메인 펌프로부터 토출되는 작동유를 상기 붐 실린더에 공급하게 된다. 이에 의해 상기 붐 실린더는 신장 및 수축하게 된다. 한편, 상기 붐 제어밸브를 변환시키기 위한 신호는 붐 조작레버(12)에 의해 발생한다. 상기 붐 조작레버(12)가 중립 위치에 있는 경우, 상기 붐 조작레버(12)는 상기 붐 제어밸브에 아 무런 신호를 출력하지 않는다. 따라서, 상기 붐 실린더에는 작동유가 공급되지 않게 되고 이에 의해 붐(11)은 구동되지 않는 정지상태가 된다. 한편, 상기 붐 조작레버(12)를 상승위치으로 조작하면 상기 붐 제어밸브는 상기 붐 실린더가 신장되도록 변환되고 이에 의해 붐(11)이 상승 구동되게 된다. 이와 반대로 상기 붐 조작레버(12)를 하강위치으로 조작하면, 상기 붐 제어밸브는 상기 붐 실린더가 수축되도록 변환되고 이에 의해 붐(11)이 하강 구동된다.
상기 위치유지유닛(21)(22)은 상기 붐 조작레버(12)를 상승위치 또는 하강위치으로 조작한 상태로 유지시키기 위한 것으로서, 제 1 및 제 2 전자석(21)(22)을 포함한다. 보다 구체적으로, 상기 붐 조작레버(12)에는 자성체가 마련되어 있어서, 상기 제 1 및 제 2 전자석(21)(22)에 전류가 공급된 상태에서 상기 붐 조작레버(12)가 상승 위치 또는 하강 위치로 조작되면, 상기 붐 조작레버(12)는 조작된 위치에서 상기 제 1 전자석(21) 또는 제 2 전자석(22)에 부착되어 조작된 위치에 고정되게 된다.
보다 구체적으로, 상기 제 1 전자석(21)은 상기 붐 조작레버(12)가 상승위치로 조작된 상태를 유지시키기 위한 것으로서, 상기 붐 조작레버(12)가 중립 위치에 있는 경우, 상기 붐 조작레버(12)의 자성체는 상기 제 1 전자석(21)의 자기력에 의해 부착되지 않는다. 그러나 상기 붐 조작레버(12)는 상승위치으로 조작하면 상기 붐 조작레버(12)의 자성체는 상기 제 1 전자석(21)의 자기력에 의해 제 1 전자석(21)에 부착된다. 따라서, 제 1 전자석(21)에 전류가 공급되고 상기 붐 조작레버(12)를 상승위치으로 조작하면, 상기 붐 조작레버(12)는 상승위치에 조작된 상태 로 유지되게 된다. 이와 같은 상태에서 상기 제 1 전자석(21)에 공급되는 전류를 차단하면, 상기 붐 조작레버(12)는 상기 제 1 전자석(21)으로부터 떨어져서 중립위치로 복귀하게 된다.
상기 제 2 전자석(22)은 상기 붐 조작레버(12)를 하강위치으로 조작된 상태로 유지시키기 위한 것으로서, 상기 제 1 전자석(21)과 동일한 원리에 의해 상기 붐 조작레버(12)를 하강위치로 조작한 상태를 유지시킨다. 따라서, 상기 제 2 전자석(22)의 작용에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
상기 제 1 및 제 2 인식부(31)(32)는 붐(11)의 특정 위치에 설치되어 상기 붐(11)이 승강함에 따라 상기 위치감지센서(40)가 선택적으로 감지할 수 있도록 하기 위한 것이다. 보다 구체적으로, 상기 제 1 인식부(31)는 상기 붐(11)의 상승 위치를 제한하기 위한 제 1 위치를 표시하기 위한 것이고 상기 제 2 인식부(32)는 붐(11)의 하강 위치를 제한하기 위한 제 2 위치를 표시하기 위한 것이다. 이러한 제 1 및 제 2 인식부(31)(32)는 붐(11)에 설치된다. 이하에서는 제 1 및 제 2 인식부(31)(32)가 붐(11)에 설치되는 구조에 대하여 설명한다.
상기 제 1 및 제 2 인식부(31)(32)는 붐(11)에 설치된 브래킷(33)에 설치된다. 상기 브래킷(33)에는 붐(11)의 회전축(AB)을 중심으로한 원호 모양의 장공(34)이 형성되어 있다. 상기 제 1 인식부(31)는 상기 장공(34)의 하측에 볼트(35)에 의해 설치되고, 상기 제 2 인식부(32)는 상기 장공(34)의 상측에 볼트(35)에 의해 설치된다. 그리고 상기 제 1 및 제 2 인식부(31)(32)는 볼트(35)를 해제하면 그 위치를 변경할 수 있다. 따라서, 작업자는 운반수단의 높이에 따라 상기 제 1 및 제 2 인식부(31)(32)의 위치를 조정하여 사용할 수 있게 된다. 여기서, 상기 제 1 및 제 2 인식부(31)(32)의 위치는 붐(11)의 구동이 정지되는 위치임은 전술한 바와 같다.
상기 위치감지센서(40)는 상기 제 1 및 제 2 인식부(31)(32)를 감지하여 상기 제어부(50)에 출력하는 것으로서, 본 실시예에서는 상기 위치감지센서(40)로 근접센서를 이용하였으나, 광센서 등 상기 제 1 및 제 2 인식부(31)(32)를 감지할 수 있는 한 다양한 센서가 이용될 수 있을 것이다. 상기 위치감지센서(40)는 상기 제 1 및 제 2 인식부(31)(32)와 마주하도록 프레임(10)에 설치된다. 본 실시예와 달리 상기 위치감지센서(40)는 상기 붐(11)에 설치되고, 상기 제 1 및 제 2 인식부(31)(32)가 상기 붐(11)에 설치될 수도 있다.
상기 제어부(50)는 상기 위치감지센서(40)로부터 전송된 붐(11)의 위치에 대한 정보를 근거로 상기 제 1 및 제 2 전자석(21)(22)에 제어신호를 출력한다. 보다 구체적으로, 상기 제어부(50)는 상기 위치감지센서(40)가 상기 제 1 및 제 2 인식부(31)(32)를 감지하지 못하면 상기 제 1 및 제 2 전자석(21)(22)에 전류를 공급하여 붐 조작레버(12)가 상승위치 또는 하강위치으로 조작된 상태를 유지하게 하고, 상기 위치감지센서(40)가 상기 제 1 및 제 2 인식부(31)(32) 중 어느 하나를 감지하면 상기 제 1 및 제 2 전자석(21)(22)에 공급되는 전류를 차단하여 상기 붐 조작레버(12)가 상승위치 또는 하강위치로부터 중립위치로 복귀하도록 한다. 이에 의해 붐(11)의 상승 구동 또는 하강 구동이 멈추게 된다.
이러한 제어부(50)는 상기 위치감지센서(40)의 신호에 따라 상기 제 1 전자석(21)에 공급되는 전류를 선택적으로 차단하는 제 1 스위치(51)와, 상기 위치감지 센서(40)의 신호에 따라 상기 제 2 전자석(22)에 공급되는 전류를 선택적으로 차단하는 제 2 스위치(52)를 포함한다. 본 실시예에서는 상기 제 1 및 제 2 스위치(51)(52)가 릴레이 스위치로 구성되는 것을 예시하였으나, 그 외에 다양한 스위치가 이용될 수 있을 뿐만 아니라 상기 제어부(50)로는 마이크로프로세서 등이 이용될 수도 있다.
이하, 전술한 바와 같은 구성을 가지는 붐 위치 제어시스템의 동작에 대하여 설명한다.
도 3a는 제 1 및 제 2 전자석(21)(22)에 전류가 공급되는 상태를 나타낸 것으로서, 도 3a와 같은 상태에서 상기 붐 조작레버(12)를 상승 위치나 하강 위치로 조작하면, 붐 조작레버(12)는 상기 제 1 및 제 2 전자석(21)(22) 중 어느 하나에 부착되어 조작된 상태를 유지하게 된다. 따라서, 붐(11)은 계속 상승하거나 계속 하강하게 된다. 이와 같은 상태에서, 상기 위치감지센서(40)가 상기 제 1 및 제 2 인식부(31)(32) 중 어느 하나를 감지하면, 도 3b와 같은 상태가 된다.
도 3b를 참조하면, 위치감지센서(40)의 '0'단자는 도 3a와 같은 상태에서는 접지되지 않은 상태에 있다가 위치감지센서(40)가 상기 제 1 및 제 2 인식부(31)(32) 중 어느 하나를 감지하면 접지된다. 위치감지센서(40)의 '0'단자가 접지되면, 제 1 스위치(51)의 릴레이(51a)에 전류가 흐르게 되고, 이에 의해 제 1 스위치(51)는 '+'단자와 제 1 전자석(21) 사이를 전기적으로 차단하게 변환된다. 따라서, 제 1 전자석(21)에 공급되는 전류는 차단되게 된다. 또한, 위치감지센서(40)의 '0'단자가 접지되면, 제 2 스위치(52)의 릴레이(51b)에도 전류가 흐르게 되고, 이에 의해 제 2 스위치(52)는 '+'단자와 제 2 전자석(22) 사이를 전기적으로 차단하게 변환된다. 이에 의해 제 2 전자석(22)에 공급되는 전류는 차단되게 된다.
이와 같이 제 1 및 제 2 전자석(21)(22)에 흐르는 전류가 차단되게 됨으로써, 붐 조작레버(12)는 제 1 및 제 2 전자석(21)(22)으로부터 떨어져서 중립위치로 복귀되고, 이에 의해 붐(11)의 승강 구동은 멈추게 된다.
이처럼, 하나의 위치감지센서(40)로 제 1 및 제 2 인식부(31)(32)를 모두 감지하여 붐(11)의 상승 구동과 하강 구동을 정지시킬 수 있게 되어 부품수를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 시스템을 간소화시킬 수 있게 된다.
도 1은 일반적인 붐 위치 제어시스템을 위한 센서의 장착 구조를 개략적으로 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 붐 위치 제어시스템의 위치감지센서 장착구조를 개략적으로 나타낸 사시도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 붐 위치 제어시스템을 개략적으로 나타낸 회로도로서, 붐 위치 제어시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
<도면의 주요 참조 부호에 대한 설명>
10; 프레임 11; 붐
12; 붐 조작레버 21, 22; 제 1 및 제 2 전자석
31, 32; 제 1 및 제 2 인식부 40; 위치감지센서
50; 제어부 51; 제 1 스위치
52; 제 2 스위치

Claims (4)

  1. 프레임(10)과, 상기 프레임(10)에 핀 결합되어 상하 방향으로 회전 가능하게 설치되며 붐 조작레버(12)를 중립위치로부터 상승위치 또는 하강위치로 조작하여 발생하는 조작신호에 따라 상기 프레임(10)에 대해 상하 방향으로 회전 운동하는 붐(11)을 포함하는 건설기계의 붐 위치 제어시스템에 있어서,
    상기 붐 조작레버(12)가 상승위치 또는 하강위치로 조작된 상태를 선택적으로 유지시키는 위치유지유닛(21)(22);
    상기 프레임(10) 및 상기 붐(11) 중 어느 하나에 마련되며, 상기 붐(11)의 상승 구동을 정지시키기 위한 상기 붐(11)의 제 1 위치와 상기 붐(11)의 하강 구동을 정지시키기 위한 상기 붐(11)의 제 2 위치를 각각 인식시키기 위한 제 1 및 제 2 인식부(31)(32);
    상기 프레임(10)과 상기 붐(11) 중 다른 어느 하나에 마련되며, 상기 제 1 및 제 2 인식부(31)(32)를 감지하는 하나의 위치감지센서(40); 및
    상기 위치감지센서(40)가 상기 제 1 및 제 2 인식부(31)(32) 중 어느 하나를 감지하면, 상기 붐 조작레버(12)가 상승위치 또는 하강위치로부터 중립위치로 복귀되도록 상기 위치유지유닛(21)(22)에 제어신호를 출력하여 상기 붐(11)의 승강 구동을 정지시키는 제어부(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 붐 위치 제어시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 위치유지유닛(21)(22)은,
    상기 붐 조작레버(12)가 상승위치로 조작된 상태를 선택적으로 유지시키는 제 1 전자석(21); 및
    상기 붐 조작레버(12)가 하강위치로 조작한 상태를 선택적으로 유지시키는 제 2 전자석(22)을 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기게의 붐 위치 제어시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제어부(50)는,
    상기 위치감지센서(40)가 상기 제 1 인식부(31)를 감지하지 못하면 상기 제 1 전자석(21)에 전류를 공급하도록 변환되고, 상기 위치감지센서(40)가 상기 제 1 인식부(31)를 감지하면, 상기 제 1 전자석(21)에 공급되는 전류를 차단하도록 변환되는 제 1 스위치(51); 및
    상기 위치감지센서(40)가 상기 제 2 인식부(32)를 감지하지 못하면 상기 제 2 전자석(22)에 전류를 공급하도록 변환되고, 상기 위치감지센서(40)가 상기 제 2 인식부(32)를 감지하면, 상기 제 2 전자석(22)에 공급되는 전류를 차단하도록 변환되는 제 2 스위치(52)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 붐 위치 제어시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치감지센서(40)는 상기 프레임(10)에 설치되고,
    상기 제 1 및 제 2 인식부(31)(32)는 상기 붐(11)에 위치 조정 가능하게 설 치되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 붐 위치 제어시스템.
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