KR20110075069A - 건설기계의 선회모터 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건설기계의 선회모터 제어장치에 관한 것으로 하부 주행체와 상기 하부 주행체에 선회가능하게 지지되는 상부 선회체를 포함하는 건설기계의 선회모터 시스템에 있어서, 상기 상부 선회체를 구동하는 선회모터(100), 상기 선회모터(100)를 제동하는 선회 브레이크(200), 상기 선회 브레이크(200)의 해제를 단속하도록 변환되는 선회 브레이크 밸브(300), 상기 선회 브레이크(200)의 해제를 감지하는 선회 브레이크 해제 센서(500) 및 상기 선회모터(100)를 구동하기 전에 상기 선회 브레이크 해제 센서(500)로부터 상기 선회 브레이크(200)의 해제 여부를 전달받아 상기 선회 브레이크(200)가 해제된 경우에 상기 선회모터(100)를 구동시키는 제어부(600)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상부 선회체, 선회 브레이크, 선회 브레이크 밸브, 선회 모터

Description

건설기계의 선회모터 제어장치{SWING MOTOR CONTROL APPARATUS FOR CONSTRUCTION MACHINERY}

본 발명은 굴삭기와 같은 건설 기계에 관한 것으로서, 특히 하이브리드 굴삭기의 선회모터의 제어를 위한 고안으로 전동 선회모터와 유압식 선회 브레이크로 구성된 경우 상기 선회모터의 구동을 선회 브레이크가 해제된 상태에서 안전하게 할 수 있도록 하는 선회모터의 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 굴삭기와 같은 건설 기계는 작업의 효율성 및 작업 범위의 확대를 위해 하부 주행체상에 상부 선회체를 선회가능하게 설치되고, 이러한 상부 선회체가 선회 브레이크 장치에 의해 제동되어 운전자가 상부 선회체의 선회를 제어할 수 있다.

종래의 유압식 굴삭기의 선회 시스템은 선회 유압모터, 선회감속기를 거쳐 메인프레임에 장착된 선회 베어링으로 동력이 전달된다. 선회 유압모터의 샤프트는 선회감속기의 선기어와 스플라인으로 연결되어 있어 선회모터의 샤프트가 회전하지 않으면 선회 감속기 및 선회 베어링도 회전하지 않으므로 선회 시스템은 정지하게 된다.

굴삭기 작업 특성상 원하지 않는 선회가 발생하면 장비의 효율 저하, 파손뿐만 아니라 인명 손실을 초래할 수 있으며, 대표적인 경우는 엔진 정지 상태, 아이들 상태 등에서 경사지에 차량이 위치하거나 작업 중에도 간혹 발생한다.

또한, 운전자가 선회 작업을 하는 도중 또는 시작하려고 할 때 선회 브레이크가 작동하면 선회 모터의 구동과 브레이크의 단속이 충돌하게 되므로 장비 파손 및 인명 손실을 초래할 수 있으므로 선회 브레이크 시스템은 최소한 운전자가 선회 동작을 수행할 때에는 해제상태가 되도록 설계되어야 한다.

선회 브레이크의 작동 원리를 설명하면, 선회모터의 샤프트는 복수의 디스크와 연결되어 있고, 상기 디스크는 움직이지 않도록 복수의 브레이크 플레이트가 고정하고 있는 구조를 가지며, 상기 브레이크 플레이트는 브레이크 리턴 스프링과 같은 탄성 부재에 의해 상기 디스크에 강한 힘으로 밀착되어 있으므로 평소에는 선회 브레이크가 항상 작용하고 있다.

상기 브레이크 플레이트는 강한 힘으로 밀착되어 있으나 브레이크 플레이트는 브레이크 피스톤과 같은 유압장치에 의해 디스크와 이격 가능한 구조를 갖는다.

선회 브레이크는 유로를 통하여 선회 브레이크 밸브에 유압이 인가되면 인가된 유압에 의해 브레이크 피스톤이 브레이크 리턴 스프링을 상방향으로 밀고, 이때 유압모터의 샤프트와 연결된 디스크와 하우징에 조립된 플레이트가 분리되어 선회 브레이크는 해제된다.

도 1을 참고하여 자세히 살펴보면, 선회 조작부(400)의 동작에 의해 선회신호 발생부(410)에서 유압 신호를 발생시켜 선회 브레이크 밸브(300)에 인가되면, 상기 선회 브레이크 밸브(300)는 위쪽으로 변환된 상태가 되고, 이에 의해 선회 브레이크 해제 라인의 작동유가 선회 브레이크(200)로 공급되면 복수의 디스크와 브레이크 디스크가 이격된 상태가 되도록 상방으로 이동시켜 이에 의해 선회모터의 샤프트가 회전 가능한 상태인 선회 브레이크 해제 상태가 된다.

또한, 선회 조작부(400) 뿐만 아니라 컨트롤 밸브부(700)에서 주행 외의 다른 작업시(굴삭, 옵션작업 등)에도 유압신호가 선회 브레이크 밸브(300)로 선회 브레이크 해제신호가 전달되면 선회 브레이크 해제 상태가 되어 작업이 원활하게 되도록 한다.

종래의 유압식 선회모터를 사용하는 경우에는, 상기 선회 브레이크 밸브(300)는 큰 부하가 작용하는 부분이 아니므로 선회모터(100)를 구동하기 위한 유압 신호보다 작은 유압에도 작동하므로, 선회모터(100)가 구동되기 전에 선회 브레이크(200)가 해제되어 선회모터 및 선회 브레이크의 파손을 방지할 수 있다.

그러나, 하이브리드 굴삭기의 경우 유압 선회모터가 전동 선회모터로 변경되면서 전동 선회모터를 사용하는 경우 유압 선회모터와 달리 조작부에서 선회 신호를 발생하면 즉각 반응하여 선회모터가 구동되므로 선회 브레이크가 해제되기 전 혹은 동시에 선회모터의 구동이 실행되어 선회 모터와 선회 브레이크의 작동이 충돌되어 파손 및 안전사고의 문제가 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 건설기계의 선회 시스템에 있어서 선회 조작부에서 상부 선회체의 선회 신호를 발생하면 선회 브레이크의 해제를 확인하고 선회모터의 구동을 하여 장비의 파손 및 안전사고를 방지하도록 제어하는 건설기계의 선회모터 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 하부 주행체와 상기 하부 주행체에 선회가능하게 지지되는 상부 선회체를 포함하는 건설기계의 선회모터 시스템에 있어서, 상기 상부 선회체를 구동하는 선회모터(100), 상기 선회모터(100)를 제동하는 선회 브레이크(200), 상기 선회 브레이크(200)의 해제를 단속하도록 변환되는 선회 브레이크 밸브(300), 상기 선회 브레이크(200)의 해제를 감지하는 선회 브레이크 해제 센서(500) 및 상기 선회모터(100)를 구동하기 전에, 상기 선회 브레이크 해제 센서(500)로부터 상기 선회 브레이크(200)의 해제 여부를 전달받아 상기 선회 브레이크(200)가 해제된 경우에 상기 선회모터(100)를 구동시키는 제어부(600)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 선회 브레이크 해제 센서(500)는 상기 선회 브레이크 밸브(300)의 해제 라인에 마련되어, 상기 선회 브레이크 밸브(300)의 작동을 인식하여 상기 선회 브레이크(200)의 해제를 감지하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 건설기계의 선회모터 제어장치는 굴삭기에 있어 선회 조작부의 조작에 의한 선회모터의 구동전에 선회 브레이크의 해제 여부를 확인하고 선회모터를 구동하므로 선회 브레이크와 선회모터의 구동이 충돌을 일으켜 장비의 파손 등 사고의 위험을 방지할 수 있다.

또한, 상기 선회 브레이크의 해제를 제어하는 선회 브레이크 밸브의 유압 라인에 해제 감지센서를 부가하여 간단한 구성으로 안정적으로 선회 브레이크의 해제여부를 감지할 수 있어 효율적인 안전한 제어장치를 제공할 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 선회모터 제어장치에 대하여 상세히 설명한다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 선회모터 제어장치는 하부 주행체와 상기 하부 주행체에 선회가능하게 지지되는 상부 선회체를 포함하는 건설기계의 선회모터 시스템에 있어서, 상기 상부 선회체를 구동하는 선회모터(100), 상기 선회모터(100)를 제동하는 선회 브레이크(200), 상기 선회 브레이크(200)의 해제를 단속하도록 변환되는 선회 브레이크 밸브(300), 상기 상부 선회체의 구동을 조작하는 선회 조작부(400), 상기 선회 조작부(400)의 조작신호를 받아 선회 브레이크 해제신호를 인가하는 선회신호 발생부(410), 상기 선회 브레이크(200)의 해제를 감지하는 선회 브레이크 해제 센서(500) 및 상기 선회 브레이크 해제 센서(500)로부터 해제 여부를 감지하여 상기 선회 브레이크(200)가 해제된 경우에 상기 선회모터(100)를 구동시키는 제어부(600)를 포함한다.

상기 선회모터(100)는 상기 상부 선회체를 구동하는 구동력을 발생시키는 동력원으로서 유압 모터 또는 전동 모터가 사용되며, 최근 하이브리드 굴삭기의 경우 전동 모터가 적용되는 것이 일반적이다.

상기 선회 브레이크(200)는 유압식 브레이크로서 구성되는 것이 일반적이며 전술한 바와 같이 작동 유압이 유입되지 않으면 상기 선회모터(100)가 회전하지 않도록 선회모터(100)의 축을 고정하는 구조를 가진다.

상기 선회 브레이크 밸브(300)는 상기 선회 브레이크(200)의 작동 및 해제를 제어하기 위한 유압 밸브로 구성되며, 상기 선회 브레이크(200)에 유입되는 작동유의 유입 또는 단절 사이에서 변환이 되는 구조를 갖는다.

일반적으로 상기 선회 브레이크 밸브(300)는 평소에는 상기 선회 브레이크(200)로 작동유가 유입되지 않도록 단절상태를 유지하여 선회 브레이크가 작동되게 하고, 굴삭기가 선회 작업을 하게 되면 선회 브레이크(200)로 작동유를 유입시켜 선회 브레이크(200)를 해제하는 구조를 갖는다.

상기 선회 브레이크 밸브(300)는 상기 선회 조작부(400)에서 선회 조작신호를 받아 선회 브레이크(200)의 해제를 인가받거나 별도의 컨트롤 밸브(700)에서 작업신호를 받으면 밸브가 작동되어 선회 브레이크(200)를 해제하게 된다.

상기 선회 조작부(400)는 상기 상부 선회체를 구동하는 조작신호를 발생하는 구성요소로서 직접 유압신호를 발생시키는 유압식 조이스틱 형식으로 구성될 수 있으나, 하이브리드 굴삭기의 경우 전자식 조이스틱으로 전기적 신호를 발생한다.

따라서, 상기 선회 조작부(400)의 조작 신호는 상기 제어부(600)로 전달되 고, 상기 선회모터(100)에 직접 작용하여 선회모터(100)를 구동하는 신호가 될 수 있다.

상기 선회신호 발생부(410)는 상기 선회 조작부(400)의 선회조작 전기신호를 받아 선회 브레이크 밸브(300)에 유압 신호를 인가하는 밸브를 작동시켜 유압 파일럿 신호로 변경하는 구조를 가지며, 전기신호를 유압신호로 전환할 수 있는 다양한 형태의 유압회로로 마련될 수 있다.

또한, 상기 선회 브레이크 밸브(300)는 솔레노이드 밸브를 포함하여 유압신호가 아닌 전기 신호를 받아 선회 브레이크 밸브(300)의 해제를 단속할 수도 있을 것이며, 상기 조작부(400) 또는 제어부(600)로 부터 인가된 전기 신호를 선회 브레이크의 해제신호로 이용할 수도 있을 것이다.

상기 선회 브레이크 해제 감지 센서(500)는 상기 선회 브레이크(200)의 해제 여부를 감지하여 상기 제어부(600)로 전달하는 역할을 하며, 상기 선회 브레이크(200) 해제의 감지는 센서는 선회 브레이크(200)의 단속을 직접 감지하거나 기타 여러 방법으로 마련될 수 있다.

상기 선회 브레이크(200)의 해제는 상기 선회 브레이크 밸브(300)의 동작으로 이루어지므로, 상기 선회 브레이크 밸브(300)에 유입되는 작동유의 흐름을 감지하는 방법으로 선회 브레이크(200)의 해제 여부를 감지할 수 있을 것이다.

따라서, 상기 선회 브레이크 해제 센서(500)는 상기 선회 브레이크 밸브(300)를 작동하는 해제 라인에 압력 센서 또는 스위치 형태로 마련되어 선회 브레이크(200)의 해제를 정확하게 감지할 수 있으며, 상기 선회 브레이크 해제 센 서(500)에서 감지된 선회 브레이크 밸브(300)의 해제 신호는 상기 제어부(600)로 전달된다.

상기 선회 브레이크 해제 센서(500)가 압력 센서 형태로 되는 경우에는 좀 더 정확하게 선회 브레이크의 해제 여부를 감지하기 위해서, 선회 브레이크 밸브(300)의 해제 라인의 압력 값이 일정한 설정값 이상인 경우에 선회 브레이크(200)가 해제된 것으로 감지하도록 할 수 있다.

상기 제어부(600)는 상기 선호 조작부(400)에서 선회 조작 신호를 받아 상기 선회모터(100)의 구동을 제어하게 되며, 상기 선회 브레이크 해제 센서(500)를 통해 상기 선회 브레이크(200)의 해제 여부에 따라 선회 모터의 구동 여부를 결정하게 된다.

즉, 선회모터(100)의 구동은 상기 선회 브레이크(200)의 해제가 상기 제어부(600)에서 확인되어야 제어부(600)는 상기 선회모터(100)의 구동신호를 전달하여 선회모터(100)가 구동하게 된다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 선회모터 제어장치의 제어 방법에 대하여 상세하게 설명한다.

도 2를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 선회모터 제어장치의 제어 단계를 살펴보면, 선회 조작부(400)인 선회 조이스틱에서 상부 선회체의 구동신호가 입력되면(S100) 선회 브레이크(200)의 해제라인 또는 기타 선회 브레이크 해제를 감지하기 위해 마련된 선회 브레이크 해제 센서(500)로부터 인식신호를 받아(S200) 선회 브레이크가 해제되었는지 판단하게 되며(S300), 선회 브레이 크(200)가 해제되었으면 선회모터(100)를 구동시켜 상기 상부 선회체는 정상적으로 선회하게 된다(S400).

상기 선회 브레이크 해제 센서(500)가 인식한 신호가 선회 브레이크 해제에 해당하는 설정값이 아닌 경우에는 상기 선회 조작부(400)에서 선회 조작신호가 제어부(600)로 입력되더라도 제어부(600)는 선회모터(100)를 구동하지 않으므로 선회모터(100)와 선회 브레이크(200)의 동작의 충돌을 방지하는 안전장치 역할을 하게 된다.

즉, 상기 선회 브레이크 해제 센서(500)는 압력센서로 상기 선회 브레이크 밸브(300)을 인가하는 유압라인에 마련되어 인식값이 일정값 이상이 되어야 선회 브레이크 밸브(300)의 작동을 인식하여 선회 브레이크(200)의 해제로 판단하므로 보다 정확하고 안전한 선회모터(100)와 선회 브레이크(200)의 충돌방지 수단이 될 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로, 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 선회모터 제어장치에서 선회 브레이크 시스템의 제어 구조를 개략적으로 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 선회모터 제어장치의 제어방법을 개략적으로 나타낸 도면.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

100; 선회모터 200; 선회 브레이크

300; 선회 브레이크 밸브 400; 선회 조작부

410; 선회신호 발생부 500; 선회 브레이크 해제 센서

600; 제어부 700; 컨트롤 밸브부

Claims (2)

1. 하부 주행체와 상기 하부 주행체에 선회가능하게 지지되는 상부 선회체를 포함하는 건설기계의 선회모터 시스템에 있어서,

   상기 상부 선회체를 구동하는 선회모터(100);

   상기 선회모터(100)를 제동하는 선회 브레이크(200);

   상기 선회 브레이크(200)의 해제를 단속하도록 변환되는 선회 브레이크 밸브(300);

   상기 선회 브레이크(200)의 해제를 감지하는 선회 브레이크 해제 센서(500) 및

   상기 선회모터(100)를 구동하기 전에, 상기 선회 브레이크 해제 센서(500)로부터 상기 선회 브레이크(200)의 해제 여부를 전달받아 상기 선회 브레이크(200)가 해제된 경우에 상기 선회모터(100)를 구동시키는 제어부(600)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 선회모터 제어장치.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 선회 브레이크 해제 센서(500)는 상기 선회 브레이크 밸브(300)의 해제 라인에 마련되어, 상기 선회 브레이크 밸브(300)의 작동을 인식하여 상기 선회 브레이크(200)의 해제를 감지하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 선회모터 제어장치.

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