KR20120071259A - 전자석을 이용한 카운터웨이트 착탈 시스템 - Google Patents

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KR20120071259A
KR20120071259A KR1020100132931A KR20100132931A KR20120071259A KR 20120071259 A KR20120071259 A KR 20120071259A KR 1020100132931 A KR1020100132931 A KR 1020100132931A KR 20100132931 A KR20100132931 A KR 20100132931A KR 20120071259 A KR20120071259 A KR 20120071259A
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이명륜
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Abstract

본 발명은 건설기계의 카운터웨이트 착탈 시스템에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 건설기계 본체의 프레임에 카운터웨이트를 장착할 때 장착 정확도를 높일 수 있는 구조의 카운터웨이트 착탈 시스템에 관한 것으로, 이를 위하여 통상의 카운터웨이트 착탈 시스템에 더하여 카운터웨이트가 장착된 상태에서 서로 대향하는 건설기계 본체의 프레임과 카운터웨이트의 대응 표면에 각각 전자석과 그에 대응하는 자성 부재의 쌍으로 구성되는 전자석 수단을 더 포함하고 장착 위치에 근접한 상태에서 전자석에 전원을 공급하여 전자석과 자성 부재 사이에 자력이 작용하도록 함을 특징으로 하는 카운터웨이트 착탈 시스템을 개시하고, 이를 통하여 카운터웨이트를 장착할 때 카운터웨이트를 건설기계의 본체 프레임 상의 장착 위치에 더욱 정확하게 장착하고, 카운터웨이트를 분리할 때 장착 위치로부터 카운터웨이트를 더 용이하게 분리하도록 보조할 수 있다.

Description

전자석을 이용한 카운터웨이트 착탈 시스템{Counterweight mounting/separating system using electromagnet}
본 발명은 건설기계의 카운터웨이트 착탈 시스템에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 건설기계 본체에 카운터웨이트를 장착할 때 장착 정확도를 높일 수 있는 구조의 카운터웨이트 착탈 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 굴삭기는 굴삭, 지면 고르기, 지면 다지기, 무거운 물체의 승강 등의 다양한 작업을 수행한다. 굴삭기는 작업기가 붐, 암 및 버켓으로 이루어지며, 굴삭기의 작업은 붐, 암 및 버켓 등과 같은 작업기를 유압 실린더와 같은 구동 수단을 통해 제어함으로써 이루어진다.
전술한 바와 같은 굴삭기와 같은 건설기계는, 차체의 자중 또는 차체에 작용하는 외력과 균형을 이루도록 하기 위하여 작용하는 균형추, 즉 하중으로 인한 모멘트에 대항시키기 위해 균형 하중체인 카운터웨이트(counterweight)를 구비한다.
이러한 카운터웨이트는 건설기계의 차체 자중을 늘리는 결과를 가져오며, 이에 건설기계가 도로에서 이동할 때와 같이 작업 중이 아닌 경우라면 카운터웨이트의 무게로 인해 불필요한 제약을 야기할 수 있다. 따라서, 카운터웨이트는 건설기계와 별개로 작업 현장으로 이동되어 작업 현장에서 건설기계에 장착되고, 작업 후에 다시 분리될 수 있다. 이를 위해 통상 링크 구조와 유압 실린더의 조합으로 구성되는 카운터웨이트 착탈 장치가 사용되고 있다.
도 1a는 종래의 일 예에 따른 카운터웨이트 착탈 장치를 도시하고 있다. 도 1a에 따른 장치(10)는 본체 프레임(40)에 형성되는 카운터웨이트 착탈 수단(30)과, 이 착탈 수단(30)에 의해 이송되어 장착/분리되는 카운터웨이트(20)를 포함한다. 예컨대, 카운터웨이트(20)는 분리 위치(지면)에서 체결단(36)에 체결되어, 본체 프레임(40)에 형성된 링크(32)와 유압 실린더(34)의 구동에 따라 궤적(T)을 그리며 본체 프레임(40) 상의 장착 위치로 이송된다. 이송된 상태의 링크(32'), 유압 실린더(34') 및 체결단(36')의 착탈 수단(30')과 카운터웨이트(20')가 또한 도시되어 있다.
이처럼, 카운터웨이트는 링크 구조와 유압 실린더의 조합을 통해 장착 위치와 분리 위치 사이에서 이송되기 때문에, 장착 과정에서 유압 실린더보다 상대적으로 무거운 카운터웨이트 자중(예컨대, 당사 장비 48톤급 이상을 기준으로 약 10톤)과, 각 링크 부재들(예컨대, 링크 및 요크 등) 사이의 유격 문제 등으로 인해 분리 위치(지면)에서 이송되어 온 카운터웨이트가 장착의 마지막 과정에서 제 위치에 바르게 장착되지 못하고 좌우, 또는 상하로 기울어지는 문제점이 발생할 수 있었다.
도 1b는 카운터웨이트가 잘못 장착된 상태를 도시한 개략도이며, 도 1b는 특히 본체 프레임(40)에 비해 카운터웨이트(20)가 상하 방향으로 G1의 갭을, 그리고 좌우 방향으로 G2의 갭을 두고 장착된 모습을 도시한다.
이처럼, 정확히 제 위치에 장착되지 못한 카운터웨이트는 굴삭기의 상부 선회체가 선회할 때 카운터웨이트가 하부 주행체와 간섭을 일으킬 소지가 있어 작업시 큰 문제를 야기할 수 있었다.
본 발명의 목적은 카운터웨이트의 장착시 카운터웨이트의 자중과 링크 부재의 유격 등으로 인해 발생하는 종래의 문제점을 해소하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 카운터웨이트의 오장착에 따라 상부 선회체가 선회할 때 카운터웨이트와 하부 주행체 사이에서 간섭이 발생하는 것을 방지하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 카운터웨이트의 장착 과정의 정확도를 용이하게 높일 수 있는 카운터웨이트 장착 시스템을 제공하기 위한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 카운터웨이트와; 카운터웨이트가 장착되는 장착 위치를 구비한 프레임을 갖는 건설기계 본체와; 카운터웨이트를 장착 위치로 이송하여 장착하거나 장착 위치로부터 분리하여 제거할 수 있는 카운터웨이트 착탈 수단; 및 전원 공급시에 자화되는 전자석 및 자화된 전자석이 생성하는 자력을 받는 자성 부재의 쌍으로 이루어진 전자석 수단;을 포함하고, 이때 전자석 수단의 전자석과 자성 부재의 쌍은 카운터웨이트가 장착될 때 상호 대응되는 건설기계 본체와 카운터웨이트 각각의 소정의 위치에 각각 배치되며, 여기서 소정의 위치는 건설기계 본체에 대한 카운터웨이트의 정렬 기준이 되는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 카운터웨이트 착탈 시스템을 제공한다.
본 발명에 있어서, 전자석은 카운터웨이트의 이송 경로 중 장착 위치와 장착 위치에 근접한 소정의 위치 사이에서 전원을 공급받는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 자성 부재가 받는 자력은 카운터웨이트가 장착될 때 전자석으로 당기는 인력이 되고, 카운터웨이트를 분리할 때 전자석으로부터 밀어내는 척력이 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 카운터웨이트의 장착시 카운터웨이트의 자중과 링크 부재의 유격 등으로 인해 발생하는 종래의 문제점을 해소할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 카운터웨이트가 잘못된 위치로 장착됨에 따라 상부 선회체가 선회할 때 카운터웨이트와 하부 주행체 사이에서 간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 카운터웨이트의 장착 과정의 정확도를 용이하게 높일 수 있는 카운터웨이트 장착 시스템을 제공할 수 있다.
도 1a는 기존의 카운터웨이트 착탈 장치의 일 예를 도시한 개략도;
도 1b는 도 1a의 장치를 통해 카운터웨이트가 장착된 상태를 도시한 개략도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카운터웨이트 착탈 시스템을 도시한 개략도;
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따라 카운터웨이트의 이송 궤적을 각각 도시한 개략도;
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 배치되는 전자석 수단의 예시를 도시한 개략도; 및
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자석 수단의 예시를 도시한 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 카운터웨이트 착탈 시스템을 도시한 개략도이다. 도 2에 따르면, 본 발명의 카운터웨이트 착탈 시스템(100)은 카운터웨이트(120)와, 카운터웨이트(120)를 장착 위치(P1)와 분리 위치(P2) 사이에서 이송하는 카운터웨이트 착탈 수단(130), 및 카운터웨이트 착탈 수단(130)이 부착되고 카운터웨이트(120)가 장착되는 장착 위치(P1)를 제공하는 건설기계의 본체 프레임(140)을 포함한다. 또한, 카운터웨이트 착탈 수단(130)은 카운터웨이트(120)를 직접 체결하는 체결단(136)과, 체결단(136)이 말단에 형성되는 링크(132), 그리고 링크(132)를 회동시키는 유압 실린더(134)를 포함한다. 유압 실린더(134)의 구동에 의해 링크(132)의 말단의 체결단(136), 즉 체결단(136)에 체결된 카운터웨이트(120)가 궤적(T)을 그리며 이송되어 장착 또는 분리된다.
이에 덧붙여, 본 발명의 카운터웨이트 착탈 시스템(100)은 전자석(152)과 전자석에 대응하는 자성 부재(154)의 쌍으로 구성되는 전자석 수단(150)을 더 포함한다. 전자석(152)과 이에 대응하는 자성 부재(154)는, 예컨대 카운터웨이트(120)가 장착 위치(P1)에 도달할 때 서로 대향할 수 있도록 소정의 위치에 각각 형성된다. 이처럼, 서로 대응하는 위치에 형성되는 한 쌍의 전자석(152)과 자성 부재(154)를 이용하여 카운터웨이트의 장착 정확도가 크게 향상될 수 있다.
예컨대, 카운터웨이트(120)가 그 장착 이송 경로 중에 장착 위치(P1)에 근접한 상태에서 전자석(152)으로 전원이 공급되면, 전자석(152)이 자화되어 대응하는 자성 부재(154)에 자력, 즉 인력(引力)을 인가하여 건설기계의 본체 프레임(140)에 고정되어 있는 전자석(152)을 향해 이송 중인 카운터웨이트(120)의 자성 부재(154)가 끌어 당겨지고, 이에 카운터웨이트(120)가 전자석(152)과 자성 부재(154)의 쌍을 기준으로 정렬될 수 있다.
즉, 본 발명의 시스템(100)에서, 카운터웨이트(120)는 통상의 카운터웨이트 착탈 장치를 이용하여 분리 위치(P2)에서 장착 위치(P1)로 이송되며, 장착 위치(P1)에 인접한 시점에서 전자석에 전원이 공급되어 전자석이 자화됨으로써, 전자석과 자성 부재 쌍의 결합에 의해 카운터웨이트(120)가 정확한 장착 위치(P1)로 이송되어 장착될 수 있다.
본 발명의 전자석 수단(150)은 직접 카운터웨이트(120)를 들어올려 이송하기 위한 수단이 아니라, 장착 위치 부근에 도달한 카운터웨이트를 더욱 정확한 장착 위치(P1)로 안내하기 위한 보조적 수단이므로, 그 크기가 작더라도 무관하다.
이처럼, 통상의 링크 구조와 유압 실린더의 조합을 이용하는 것에 더하여, 본 발명에 따라 전자석과 그에 대응되는 자성 부재의 쌍으로 구성되는 전자석 수단을 활용함으로써, 카운터웨이트가 건설기계 본체 프레임(140)의 장착 위치(P1)로 더욱 정확하게 이송되어 장착될 수 있다.
또한, 본 발명의 전자석 수단으로 전원을 공급하는 수단은, 예컨대 건설기계 본체의 전력원(구체적으로, 상시 전원인 배터리 등)이 될 수 있다.
이때, 도 2에 도시된 카운터웨이트 착탈 수단(130)은 일 예로써 표현된 것이며, 본 발명이 이로 한정되지 않는다는 점에 유의한다. 즉, 카운터웨이트를 본체 프레임 상의 장착 위치로 이송할 수 있는 임의 유형의 착탈 수단이 사용될 수 있다는 점은 자명하다. 또한, 링크의 형태와 크기 및 종류, 그리고 그에 따른 유압 실린더의 종류와 개수 등이 자유롭게 구성될 수 있음은 자명하다. 덧붙여, 와이어와 같은 유연체를 포함하는 유형의 카운터웨이트 착탈 수단이 사용될 수 있다는 점이 자명하다.
덧붙여, 도 2에 도시된 본체 프레임(140)에 형성되는 장착 위치(P1), 카운터웨이트(120)의 형태 역시 예시로써 표현된 것이며, 본 발명이 이로 한정되지 않는다는 점에 유의한다.
다음으로, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 카운터웨이트의 이송 궤적을 도시한 도면이다. 도 3a는 카운터웨이트(120)의 장착 이송 궤적(T)을 도시하며, 화살표 A 방향으로 카운터웨이트(120)가 이송되어 본체 프레임(140)의 장착 위치에 도달한 모습을 보여준다. 이때, 전자석(152)과 자성 부재(154)의 쌍으로 이루어진 전자석 수단(150)은 예컨대, 궤적의 상사점(PT)에서 전원을 공급받아 카운터웨이트(120)가 장착 위치(PC)에서 제자리에 장착될 때까지 작동한다.
유사하게, 도 3b는 카운터웨이트(120)의 분리 이송 궤적(T)을 도시하며, 화살표 B 방향으로 카운터웨이트(120)가 이송되어 본체 프레임(140)의 장착 위치에서 분리되기 시작하는 모습을 보여준다. 이때, 전자석(152)과 자성 부재(154)의 쌍으로 이루어진 전자석 수단(150)은 예컨대, 장착 위치(PC)에서 궤적의 상사점(PT)에 이르는 경로 중에 전원을 공급받아 작동한다.
이처럼, 본 발명의 전자석 수단(150)은 카운터웨이트(120)가 이송되는 경로 중 장착 위치에 근접한 영역 내에서만 작동하며, 이에 전자석 수단(150)을 작동시키기 위한 전원의 공급은 일시적으로 요구됨을 알 수 있다. 또한, 도 3a에 도시된 것처럼, 장착 이송 과정에서는 전자석(152)과 자성 부재(154)에 대해 인력(FA)이 작용하여 서로 끌어당기는 힘을 받고, 이와 달리 도 3b에 도시된 분리 이송 과정에서는 전자석(152)과 자성 부재(154)에 대해 척력(FB)이 작용하여 서로 밀어내는 힘을 받게 된다.
따라서, 본 발명의 전자석 수단(150)은 장착 이송 과정에서는 전자석(152)에 대해 자성 부재(154)가 인력(FA)에 의해 소정의 위치로 결합되어 장착되도록 함으로써 카운터웨이트(120)의 장착을 보조하고, 분리 이송 과정에서는 전자석(152)으로부터 자성 부재(154)가 척력(FB)에 의해 밀려나도록 함으로써 분리 과정의 초기에 무거운 자중을 갖는 카운터웨이트(120)가 보다 용이하게 본체 프레임(140)으로부터 분리될 수 있도록 돕는다.
또한, 전자석(152)과 자성 부재(154) 사이에 인가되는 자력의 방향(인력 또는 척력)은 전자석으로 공급되는 전원, 예컨대 전류의 방향을 조정함으로써 제어될 수 있다. 따라서, 카운터웨이트(120)의 장착 및 분리 과정에 맞추어 소정의 전원을 공급함으로써 전자석과 자성 부재 사이에 적절한 방향의 자력을 부여할 수 있다.
다음으로, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자석 수단의 배치 형태를 도시한 도이다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 것처럼, 본 발명의 전자석 수단(150a, 150b)[즉, 전자석(152a, 152b)과 자성 부재(154a, 154b)의 쌍]은 임의의 형태와 배열로 구성될 수 있음은 자명하다. 예컨대, 도 4a에 도시된 것처럼, 본체 프레임(140)의 대응 표면을 기준으로 네 모서리 쪽에 각각 하나씩 네 개의 전자석(152a)이 형성되고 이에 대응하는 카운터웨이트(120)의 네 모서리 쪽에 네 개의 자성 부재(154a)가 형성될 수 있으며, 또는 도 4b에 도시된 것처럼, 본체 프레임(140)의 대응 표면을 기준으로 좌우 양측에 하나씩 2개의 전자석(152b)이 형성되고 이에 대응하는 카운터웨이트(120)의 좌우 양측에 2개의 자성 부재(152b)가 형성될 수도 있다.
예컨대, 도 4a의 전자석 수단(150a)의 배치는 보다 정확한 위치로 카운터웨이트(120)의 장착을 안내할 수 있고, 도 4b의 전자석 수단(150b)의 배치는 보다 큰 힘으로 카운터웨이트(120)의 장착을 안내할 수 있는 이점을 갖는다.
또한, 이들 도면에 도시된 전자석 수단의 배치 형태는 예시적인 것으로, 본 발명이 이로 한정되지 않는다는 점에 유의한다.
다음으로, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자석 수단의 예시를 도시한다. 도 5에 따르면, 본체 프레임(240)과 카운터웨이트(220) 각각에 구성되는 전자석 수단(250) 예컨대, 본체 프레임(240) 측에 구성되는 전자석(252)과 자성 부재(256), 및 카운터웨이트(220) 측에 구성되는 자성 부재(254)의 쌍으로 구성된다.
즉, 앞서 설명한 실시예와 달리, 이 실시예에서 전자석(252)에 자성 부재(256)가 함께 형성되어 있으며, 본체 프레임(240) 측의 전자석(252)과 자성 부재(256)는 카운터웨이트(220) 측의 자성 부재(254)와 함께 폐쇄 루프의 자기장을 구성할 수 있다. 역시, 전자석에 공급되는 전원, 예컨대 전류의 방향을 조절함으로써, 전자석과 자성 부재 사이에 작용하는 자력의 방향을 조절할 수 있다.
한편, 이상에서 기술된 실시예에서, 본체 프레임 측에 전자석이 구성되고 카운터웨이트 측에 대응하는 자성 부재가 구성되는 예시가 설명되고 있으나, 본 발명이 이로 한정되지 않는다는 점에 유의한다. 예컨대, 본체 프레임 측에 자성 부재가 형성되고 카운터웨이트 측에 전자석이 형성될 수도 있다. 이때, 전자석으로 공급되어야 하는 전원은 앞서 실시예와는 달리 반드시 건설기계 본체 내의 전력원으로 한정되지 않으며, 별도의 독립된 외부 전원이 될 수 있다. 또는 건설기계 본체 내의 전력원과 카운터웨이트 내의 전자석이 소정의 케이블에 의해 분리 가능하게 연결되는 방식을 취할 수도 있다.
이상에서 기술한 바와 같이, 본 발명은 통상의 카운터웨이트 착탈 시스템에 덧붙여, 장착 위치에서 서로 대응하는 소정의 위치를 기준으로 전자석과 이 전자석에 대응하는 자성 부재의 쌍으로 이루어진 전자석 수단을 더 포함하는 구조를 특징으로 하고, 이를 통해 전자석 수단의 구동에 의해 카운터웨이트를 장착할 때 카운터웨이트를 더욱 정확하게 장착 위치로 장착할 수 있도록 보조하고, 또는 카운터웨이트를 분리할 때 본체 프레임의 장착 위치에서 카운터웨이트의 분리를 더욱 용이하게 하도록 보조할 수 있다.
100: 카운터웨이트 착탈 시스템
120: 카운터웨이트
130: 카운터웨이트 착탈 수단
132: 링크
134: 유압 실린더
136: 체결단
140: 본체 프레임
150: 전자석 수단
152: 전자석
154, 156: 자성 부재
P1: 장착 위치
P2: 분리 위치
T: 궤적

Claims (3)

  1. 카운터웨이트(120);
    상기 카운터웨이트(120)가 장착되는 장착 위치(P1)를 구비한 프레임(140)을 갖는 건설기계 본체;
    상기 카운터웨이트(120)를 상기 장착 위치(P1)로 이송하여 장착하거나 상기 장착 위치(P1)로부터 분리하여 제거할 수 있는 카운터웨이트 착탈 수단(130); 및
    전원 공급시에 자화되는 전자석(152) 및 상기 자화된 전자석이 생성하는 자력을 받는 자성 부재(154)의 쌍으로 이루어진 전자석 수단(150);
    을 포함하고,
    상기 전자석 수단(150)의 전자석(152)과 자성 부재(154)의 쌍은 상기 카운터웨이트(120)가 장착될 때 상호 대응되는 상기 건설기계 본체 프레임(140)과 카운터웨이트(120) 각각의 소정의 위치에 각각 배치되며, 상기 소정의 위치는 상기 건설기계 본체에 대한 상기 카운터웨이트의 정렬 기준이 되는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 카운터웨이트 착탈 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전자석(152)은 상기 카운터웨이트(120)의 이송 경로 중 상기 장착 위치(P1)와 상기 장착 위치에 근접한 소정의 위치 사이에서 전원을 공급받는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 카운터웨이트 착탈 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 자성 부재(154)가 받는 자력은 상기 카운터웨이트(120)가 장착될 때 상기 전자석(152)으로 당기는 인력이 되고, 상기 카운터웨이트(120)를 분리할 때 상기 전자석(152)으로부터 밀어내는 척력이 되는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 카운터웨이트 착탈 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2014092367A1 (ko) * 2012-12-12 2014-06-19 볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비 건설기계용 카운터웨이트 탈착장치 구조
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CN105752871A (zh) * 2016-04-29 2016-07-13 莫健生 一种可移动的吊运装置
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