KR20120127913A - 하이브리드 굴삭기 선회 속도 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이브리드 굴삭기에 관한 것으로, 그 구성은 선회부를 제어하는 인버터; 상기 인버터에 설정된 선회 속도별로 버튼이 구비되어 선회부를 설정 속도로 선회되게 하는 조작부; 및 상기 선회부의 선회 동작을 조작하는 조작 레버;를 포함하여 이루어진다.

Description

하이브리드 굴삭기 선회 속도 제어 시스템{Swing Speed Control System for Hybrid Excavator}

본 발명은 하이브리드 굴삭기 선회 속도 제어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선회부 선회 속도를 가변적으로 조절할 수 있게 함으로써 조작성을 극대화하고, 특히 특정한 반복 작업에서 작업 특성에 맞게 선회 속도를 조작 신호와 연동하여 가변할 수 있게 함으로써 버켓, 붐, 암 등의 동작과 연계하여 작업성을 향상시킬 수 있게 하는 하이브리드 굴삭기 선회 속도 제어 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 굴삭기는 건축 및 토목 공사시 땅을 파거나 메우는 굴삭작업, 경토암반 파쇄 등의 브레이커 작업, 흙다짐과 같은 컴팩터 작업, 절단 등의 크라샤 작업과 같은 다양한 작업 기능을 가진 건설기계를 말한다.

이러한 굴삭기는 보통 주행 동력을 얻기 위해 디젤 엔진 등의 엔진을 탑재하고 있고, 이 엔진의 힘을 이용하여 유압 펌프를 구동하며, 유압 펌프에서 토출되는 작동유를 유압 모터나 유압 실린더 등의 유압 액추에이터로 공급함으로써 주행용 크롤러 또는 타이어의 회전이나 붐, 아암, 버켓 등의 각 작업 부위를 동작시키고 있다.

이와 같이 주지된 굴삭기는 디젤 엔진과 같은 엔진을 탑재하고 있기 때문에 작업장소에 제한을 받지 않고 자유롭게 작업할 수 있는 장점을 가진다.

하지만, 화석연료인 경유는 갈수록 고갈되어 가고 있어 대체 에너지의 필요성이 심각하게 대두되고 있을 뿐만 아니라, 연료값이 비싸고, 중장비라는 특수성 때문에 특히 연료 소모량이 많아 운전비용이 증대되는 단점이 있어 왔다.

이러한 단점을 보완하기 위해 근래에 개발되는 것이 하이브리드 굴삭기이며, 도 1은 일반적인 하이브리드 굴삭기에 대한 블록도이다. 이를 보면, 엔진(1)에서 출력된 에너지를 전동기 발전기(2)를 통해 유압 펌프(3)를 동작시키기고 동작된 유압 펌프는 메인 콘트롤 밸브(4)를 거쳐 붐(8), 암, 버켓(7) 실린더를 동작시키는 구조이며, 전동기 발전기(2)에서 발생된 전기 에너지를 인버터(9)를 통해 제어하며 전동 모터(11)를 동작시켜 선회부(12)를 구동하는 구조로, 이러한 구조를 통해 특정 위치에 있는 대상물을 버켓에 담아 붐, 암의 동작을 통해 들어올려 선회부의 선회 동작에 의해 특정 위치로 이동한 후 다시 붐, 암의 동작을 통해 버켓의 대상물을 하역하는 반복적인 동작을 수행하게 된다.

이러한 반복적인 동작은 버켓, 암, 붐 뿐만 아니라 선회부 또한 특정 회전 속도를 갖게 되는데 종래의 굴삭기는 선회부가 360도 회전 범위에서 작업자가 굴삭기 내의 조작 레버를 이용해 선회 속도를 조정하여 사용하였다.

그러나 이렇게 반복 작업에서는 작업자가 쉽게 피로를 느끼며, 반복 작업으로 인한 작업 긴장감의 감소로 선회부의 속도를 원하는 만큼 정확히 조작하기 어려워 작업 오류가 발생하는 문제점이 있었다.

특히 정확한 선회 속도를 필요로 하는 작업 환경에서는 작업자의 작업 숙련도에 의존하기 때문에 필요로 하는 작업 속도를 얻기가 쉽지 않고, 이로 인해 연계 동작을 하는 버켓, 암, 붐 등의 동작성이 저하되 작업 시간이 길어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 선회부 선회 속도를 정확히 조절할 수 있게 함으로써 조작성을 극대화하고 특히 특정 구간에서의 반복적인 작업에서 정확한 선회 속도로 조정할 수 있게 함으로써 버켓, 붐, 암 등의 동작과 연계하여 작업 시간을 단축할 수 있게 하는 하이브리드 굴삭기 선회 속도 제어 시스템을 제공함에 있다.

본 발명은 상기와 본 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진다.

본 발명의 하이브리드 굴삭기 선회 속도 제어 시스템에 있어서, 선회부를 제어하는 인버터; 상기 인버터에 설정된 선회 속도별로 버튼이 구비되어 선회부를 설정 속도로 선회되게 하는 조작부; 및 상기 선회부의 선회 동작을 조작하는 조작 레버;를 포함하여 이루어진다.

또한 상기 선회부 측에는 선회부의 선회 속도를 감지하는 감지센서;를 더 구비하는 것이 바람직하다.

또한 상기 조작부에는 선회부의 이상 동작을 알리는 알람;이 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한 상기 조작부에는 선회부의 이상 동작시 선회부를 비상정지 하게 하는 정지 버튼;이 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한 상기 조작부에는 선회부의 선회 속도를 조절하는 속도 조절부;를 더 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 선회부 선회 속도를 정확히 조절할 수 있게 함으로써 조작성을 극대화하고 특히 특정 구간에서의 반복적인 작업에서 정확한 선회 속도로 조정할 수 있게 함으로써 버켓, 붐, 암 등의 동작과 연계하여 작업 시간을 단축할 수 있게 하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 일반적인 하이브리드 굴삭기를 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명의 하이브리드 굴삭기 선회 속도 제어 시스템을 나타내는 블록도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예들은 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.

본 발명의 하이브리드 굴삭기 선회 속도 제어 시스템은 버켓, 암, 붐, 주행 등의 구성들의 동작은 종래의 그것과 동일하며, 본 발명에서는 도 2에 도시된 바와 같이 하이브리드 굴삭기의 선회 동작을 제한적인 범위에서 동작을 정확하게 하기 위한 구성으로 조작부(30)와, 조작부를 제어하는 인버터(20)와 선회부의 선회 동작을 위한 조작 레버(40)를 포함한다.

상기 인버터(20)는 내부에 통상 하이브리드 굴삭기의 선회부 동작을 제어하기 위한 회로가 구성되어 있다. 이러한 구성에 선회부의 선회 속도를 여러개로 사전에 설정하여 저장하여 구성한 것이다. 여러개의 선회 속도에 대해서는 작업 환경에 따라 변경될 수 있음은 주지사실이다.

예컨대 하이브리드 굴삭기의 작업 조건에서 반복되는 작업 구간이 최하 0 °에서 최고 180 °의 경우 이동 각도와 버켓, 암 및 붐의 동작 속도를 감안하여 여러개의 각도로 설정하여 선회 속도 갖게 함으로써 선회 속도에 맞추어 버켓, 암 및 붐을 자연스럽게 연계 동작으로 동작시킬 수 있어 반복적인 작업 환경에서의 작업 시간을 단축할 수 있게 된다.

이를 위해 본 발명에는 조작부(30)가 구비된다. 상기 조작부(30)는 다수개의 버튼(31)이 구비된다. 상기 버튼(31)은 앞서 설명한 바와 같이 인버터(20)에 미리 설정된 선회부 선회 속도에 따라 한번의 버튼 조작에 의해 선회가 이루어지도록 하는 것이다. 즉, 작업자는 반복적인 선회 동작 중 원하는 선회 속도의 버튼을 누르면 선회 속도를 조절하기 위해서 특별하게 조작 레버를 제어하지 않아도 미리 설정된 레버 조작 속도에 의해 선회 동작이 이루어지기 때문에 버켓, 암, 붐 동작에만 집중하여 작업을 수행할 수 있다.

한편 본 발명에서는 도시하고 있지는 않지만 선회부 측에 별도의 감지센서를 구비시켜 감지센서로 하여금 선회부 동작 각도를 감지하게 하여 작업 범위 이상 동작시 작업자가 알 수 있게 하는 것도 가능하다.

특히 본 발명에서는 조작부(30)에 알람(32)과 정지 버튼(33)을 더 구비하며, 선회부(22)와 선회 전동기 발전기(21)를 연결하는 선회축(21a)에 선회축의 회전 속도를 측정할 수 있는 감지센서(50)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 이는 인버터를 통해 미리 설정된 선회 속도 범위에 동작하더라도 인버터의 오작동(엔진 부하, 인버터 전기적 오류, 전동기 발전기 오작동 등에 의한 속도 변화)에 의해 선회부가 설정 속도 이상으로 동작할 경우 이를 감지센서를 통해 감지하고 감지된 이상 상태를 작업자에게 알람을 통해 알려 정지 버튼을 통해 비상정지하거나 조작 레버를 통해 속도를 줄려 안전사고를 방지하기 위함이다.

한편 본 발명에서는 조작부(30)에 속도 조절부(34)와 속도 조절부에 의해 조절되는 속도를 표시하는 속도 표시부(35)를 더 구비하는 것이 바람직하다.

이는 앞서와 같이 각각 설정된 다수개의 버튼을 이용해 미리 설정된 속도로 선회부가 동작할 수 있으나 속도 조절부를 이용해 작업자가 원하는 임의의 속도로 선회부 속도를 조절하고 이를 표시하여 선회부의 동작 속도를 작업자가 확인할 수 있게 하기 위함이다. 이는 버튼에 의한 속도는 특정 작업 환경, 예를들어 하이브리드 굴삭기가 이동하지 않고 한 위치에서 동일한 동작만을 반복 수행할 경우 선회부의 속도를 조작할 필요가 없기 때문에 이를 이용하는 것이나 하이브리드 굴삭기가 이동하며 선회부의 동작 속도를 반복적으로 변화시켜야 하는 경우 속도 조절부를 이용해 작업자가 선회부 속도를 임의로 설정하게 되는 것이다.

여기서 상기 속도 조절부는 속도를 조절할 수 있는 스위치라면 어떠한 것도 가능하며, 이에 의해 조작된 속도는 속도 표시부에 디지털 방식으로 표시되어 작업자의 식별력을 극대화시키는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.

20 : 인버터 30 : 조작부
31 : 조작 버튼 32 : 알람
33 : 정지 버튼 34 : 속도 조절부
35 : 속도 표시부 40 : 조작 레버
50 : 감지센서 51 : 속도 제어부(제어기)

Claims (6)

1. 하이브리드 굴삭기 선회 속도 제어 시스템에 있어서,
   선회부를 제어하는 인버터;
   상기 인버터에 설정된 선회 속도별로 버튼이 구비되어 선회부를 설정 속도로 선회되게 하는 조작부; 및
   상기 선회부의 선회 동작을 조작하는 조작 레버;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 굴삭기 선회 속도 제어 시스템.
   
2. 하이브리드 굴삭기 선회 속도 제어 시스템에 있어서,
   선회부를 제어하는 인버터;
   상기 선회부의 선회 동작을 조작하는 조작 레버;
   상기 인버터에 설정된 선회 속도별로 버튼이 구비되어 설정된 선회부의 속도를 조작 레버와 연동하여 구동할 수 있는 제어부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 굴삭기 선회 속도 제어 시스템.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 선회부 측에는 선회부의 선회 속도를 감지하는 감지센서;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 굴삭기 선회 속도 제어 시스템.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 조작부에는 선회부의 이상 동작을 알리는 알람;이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 굴삭기 선회 속도 제어 시스템.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 조작부에는 선회부의 이상 동작시 선회부를 비상정지 하게 하는 정지 버튼;이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 굴삭기 선회 속도 제어 시스템.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 조작부에는 선회부의 선회 속도를 조절하는 속도 조절부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 굴삭기 선회 속도 제어 시스템.

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