KR20130067375A - 굴삭기 선회장치 실차 부하 계측 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실차 구동 중에 굴삭기 선회부에 작용하는 부하를 실시간으로 계측하는 장치에 관한 것으로서, 토크 측정을 위해 중공축으로 제작된 피니언 축의 축공 내주면에 설치되는 측정센서와, 상기 피니언 축에 결합되는 기어의 일측면에 설치되며 상기 측정센서로부터 측정데이터를 수집하여 무선통신을 통해 외부로 전송하는 무선계측부와, 상기 측정센서와 무선계측부를 연결하는 데이터 전송라인, 및 상기 무선계측부에 무선으로 전력을 공급하는 무선전력공급부로 구성됨으로써, 굴삭기 선회장치에 작용하는 토크를 간편하게 측정할 수 있을 뿐 아니라, 회전체와 함께 회전하면서 실시간으로 데이터 수집이 가능하여 계측 정밀도를 현저히 향상시킬 수 있는 굴삭기 선회장치 실차 부하 계측 장치에 관한 것이다.

Description

굴삭기 선회장치 실차 부하 계측 장치 {In-situ torque measuring system for excavator swing gear}

본 발명은 실차 운전 중의 굴삭기 선회부 부하계측 장치에 관한 것으로서, 피니언 축을 중공축으로 재가공하고, 피니언 축의 중심에 형성된 축공에 측정센서를 설치하여 피니언기어에 결합된 무선계측부가 상기 측정센서로부터 측정 데이터를 실시간으로 전송받아 무선통신을 통해 별도의 외부 데이터 취득장치에 전송할 수 있게 함으로써, 실제 작업을 수행하면서 선회 장치에 작용하는 토크나 기어의 변형 등을 간편하고 정밀하게 측정할 수 있는 굴삭기 선회장치 실차 부하 계측 장치에 관한 것이다.

일반적으로 굴삭기 감속장치와 같은 경우에는 다수의 유성기어들이 서로 맞물리도록 밀집 설치되기 때문에 측정센서를 장착할 공간이 여의치 않아 측정센서의 설치 및 분리가 용이하지 않았으며, 특히 감속장치가 실차에 장착된 상태에서는 감속장치에 구비된 구동축, 구동기어, 피니언기어, 유성기어 등이 고속으로 회전되는 특성상 이러한 회전체에 토크나 스트레인을 측정하기 위한 측정센서를 설치하는 것이 곤란하였다.

따라서 종래에는 선회장치의 구동 토크 등을 측정하기 위하여 별도의 단품 테스트 리그(RIG)를 이용하여 선회장치에 부하를 작용하고, 직결식 토크 센서와 유압 모터의 작동 유체의 입출력을 측정하여 작용 토크와 유압 마력과의 관계를 추정하는 방법을 사용하였다.

그러나 상기와 같은 측정 방법의 경우에는 실차에 장착되지 않은 상태에서 단품을 측정하거나 또는 유압 모터의 출력을 통해 추정하기 때문에 측정값의 신뢰성과 정밀도가 현저히 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 선회 피니언 기어와 함께 회전되도록 측정센서와 무선계측부 및 무선전력공급부를 설치하여 무선으로 측정 데이터를 실시간으로 수집할 수 있게 함으로써, 대상 부품이 실차에 장착된 상태에서 선회장치에 작용하는 부하를 정밀하게 측정할 수 있게 하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 굴삭기 선회장치 토크 측정을 위해 피니언 축을 중공축으로 재가공하여 축공을 형성한 후, 상기 축공 내주면에 설치하는 측정센서와, 상기 피니언 축에 결합되는 기어의 일측면에 설치되며 상기 측정센서로부터 측정데이터를 실시간으로 수집하여 무선통신을 통해 외부로 전송하는 무선계측부와, 상기 측정센서와 무선계측부를 연결하여 측정 데이터를 전송하는 데이터 전송라인, 및 상기 무선계측부에 무선으로 전력을 공급하는 무선전력공급부를 포함하여 구성된다.

여기서 상기 측정센서는 상기 축공 내주면에 다수개가 이격 설치될 수 있다.

또한 상기 데이터 전송라인은 상기 축공 내주면과 상기 기어의 치저부를 경유하여 상기 무선계측부에 연결되도록 하는 것이 바람직하다.

또 상기 무선계측부는 상기 기어에 대응되도록 형성되어 기어의 일측면에 결합되는 베이스부재와 상기 베이스부재의 일측에 설치되는 계측회로기판 및 커버로 구성될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 실차에 장착된 상태에서 작업을 수행하면서 굴삭기 선회장치에 작용하는 부하를 실시간으로 수집 가능하여 측정 데이터의 신뢰성과 정밀도를 현저히 향상시킬 수 있는 효과가 있을 뿐 아니라, 테스트의 시간과 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실차 부하 계측 장치가 설치된 굴삭기 선회장치의 단면도,
도 2는 피니언 축의 축공에 측정센서가 설치된 상태의 사시도,
도 3은 기어의 일측면에 본 발명의 무선계측부가 설치된 상태의 사진,
도 4는 본 발명의 무선계측부의 사진이다.

이하 본 발명에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 굴삭기 선회장치 실차 부하 계측 장치가 설치된 굴삭기 선회장치의 단면도를 나타낸 것이고, 도 2는 피니언 축의 축공에 측정센서가 설치된 상태의 사시도를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 굴삭기 선회장치 실차 부하 계측 장치는 측정센서(10), 무선계측부(50), 데이터 전송라인(20), 및 무선전력공급부(60)로 구성된다.

측정센서(10)는 피니언 축(110)의 회전에 따른 토크나 굽힘 응력 등을 감지하는 센서로서, 회전체에 가해지는 응력을 측정하는 스트레인 센서 등이 설치될 수 있을 것이다.

일반적인 감속장치(100)의 경우에는 피니언 축(110)에 다수의 유성기어, 구동기어, 피니언기어 등이 서로 맞물리도록 밀집 설치될 뿐 아니라, 이러한 기어들이 고속으로 회전되는 특성상 측정센서(10)의 설치가 어려운 것이 현실이다.

따라서 본 발명의 측정센서(10)는 먼저 피니언 축(110)의 단부에 일정 직경과 깊이를 가지는 축공(120)을 가공하여 피니언 축(110)을 중공축 형태로 제작한 후, 이 축공(120) 내주면에 설치하는 것이다.

여기서 축공(120)은 피니언 축(110)의 강성 등을 고려하여 적정 직경과 깊이로 설치될 수 있으며, 측정센서(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 이러한 축공(120)의 내주면을 따라 다수개가 설치될 수 있을 것이다.

측정센서(10)의 설치 위치는 도 1에 도시된 바와 같은 형태로 한정되는 것은 아니며, 피니언 축(110)의 특성과 측정된 데이터의 신뢰성 등을 고려하여 축공(120) 내주면에 적절하게 배치할 수 있을 것이다.

한편 무선계측부(50)는 피니언 축(110)에 결합되는 피니언기어(130)의 일측면에 설치한다.

무선계측부(50)는 측정센서(10)로부터 측정 데이터를 실시간으로 전송받아 별도의 외부 데이터 취득장치(도시하지 않음)에 무선통신으로 전송하는 역할을 하는 것으로서, 측정센서(10)와 데이터 전송라인(20)으로 연결된다.

여기서 데이터 전송라인(20)은 피니언 축(110)의 축공(120) 내주면에 설치된 다수의 측정센서(10)에 연결된 후, 일단이 무선계측부(50)에 연결되는 것이다.

따라서 데이터 전송라인(20)은 도 1,2에 도시된 바와 같이, 측정센서(10)를 따라 축공(120) 내주면에 밀착되도록 설치되고, 이 후 피니언기어(130)의 치주부(135)를 따라 밀착되도록 연장 설치된 후 무선계측부(50)에 연결되는 것이다.

한편 감속장치(100)의 피니언기어(130)에 인접한 다른 기어에는 무선전력공급부(60)가 설치된다.

무선전력공급부(60)는 무선계측부(50)의 대응되는 위치에 마주보도록 설치되는 것이 바람직하다.

여기서 무선전력공급부(60)는 무선계측부(50)에 무선으로 전원을 공급하는 것으로서, 현재 통상적인 전자기 유도 방식을 이용한 무선전력 전송기술을 통해 무선계측부(50)에 전력을 전송할 수 있을 것이다.

이하 본 발명의 무선계측부(50)를 도 3,4를 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 피니언기어(130)의 일측면에 무선계측부(50)가 설치된 상태의 사진을 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명의 무선계측부(50)의 사진을 나타낸 것이다.

본 발명의 무선계측부(50)는 베이스플레이트(52)와 계측회로기판(55) 및 커버(57)로 구성된다.

베이스플레이트(52)는 피니언기어(130)의 일측면에 결합되는 것으로서, 피니언기어(130)의 일측면에 대응되도록 원형 플레이트 형상으로 구비된다.

이때 중앙부에는 피니언 축(110)이 관통할 수 있도록 관통공이 형성되고, 관통공의 둘레를 따라 피니언기어(130)에 나사 결합시킬 수 있도록 다수개의 나사 결합공이 형성된다.

한편 베이스플레이트(52)의 일측면에는 계측회로기판(55)이 설치된다.

계측회로기판(55)은 데이터 전송라인(20)을 통해 측정센서(10)와 통전 가능하도록 연결됨으로써, 측정센서로(10)부터 데이터를 실시간으로 전송받아 외부 데이터 취득장치로 전송하게 되는 것이다.

이때 계측회로기판(55)에는 A/D 변환기를 설치하여 측정센서(10)의 아날로그(analog) 신호를 디지탈(digital)로 신호로 변환하여 전송하게 된다.

또한 계측회로기판(55)은 무선 송신장치를 장착하여 디지탈 신호를 외부 데이터 취득장치로 전송하는 것이다.

한편 커버(57)는 계측회로기판(55)을 보호할 수 있도록 베이스플레이트(52) 상부에 결합된다.

무선계측부(50)는 상기와 같은 구조로 한정되는 것은 아니며, 기어의 형상과 특성에 대응되도록 다양한 구조와 형태로 적용될 수 있을 것이다.

상기와 같이 본 발명의 측정센서(10), 데이터 전송라인(20), 무선계측부(50)는 감속장치(100)의 피니언 축(110)과 피니언기어(130) 등에 결합되어 이들과 함께 회전됨과 동시에 피니언 축(110)의 토크 또는 스트레인을 실시간으로 측정하게 되는 것이다.

따라서 본 발명은 측정센서(10)와 무선계측부(50)가 회전체와 함께 회전하면서 토크 또는 스트레인을 실시간으로 수집하여 전송할 수 있게 됨으로써, 대상 부품이 실차에 장착되어 회전되는 조건하에서도 각 부품의 토크나 스트레인 등을 효과적이고 정밀하게 측정할 수 있게 되는 것이다.

이상, 상기의 실시 예는 단지 설명의 편의를 위해 예시로서 설명한 것에 불과하므로 특허청구범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술 범주 내에서 다양한 변형이 가능할 것이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 측정센서 20 : 데이터 전송라인
50 : 무선계측부 52 : 베이스플레이트
55 : 계측회로기판 57 : 커버
60 : 무선전력공급부 100 : 감속장치
110 : 피니언 축 120 : 축공
130 : 피니언기어 135 : 치저부

Claims (4)

1. 굴삭기 선회장치 토크 측정을 위해 피니언 축을 중공축으로 재가공하여 축공을 형성한 후, 상기 축공 내주면에 설치하는 측정센서;
   상기 피니언 축에 결합되는 기어의 일측면에 설치되며, 상기 측정센서로부터 측정데이터를 실시간으로 수집하여 무선통신을 통해 외부로 전송하는 무선계측부;
   상기 측정센서와 무선계측부를 연결하여 측정 데이터를 전송하는 데이터 전송라인; 및
   상기 무선계측부에 무선으로 전력을 공급하는 무선전력공급부;
   를 포함하여 구성되는 굴삭기 선회장치 실차 부하 계측 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 측정센서는 상기 축공 내주면에 다수개가 이격 설치되는 것을 특징으로 하는 굴삭기 선회장치 실차 부하 계측 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 데이터 전송라인은 상기 축공 내주면과 상기 기어의 치저부를 경유하여 상기 무선계측부에 연결되도록 한 것을 특징으로 하는 굴삭기 선회장치 실차 부하 계측 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 무선계측부는 상기 기어에 대응되도록 형성되어 기어의 일측면에 결합되는 베이스부재와 상기 베이스부재의 일측에 설치되는 계측회로기판 및 커버로 구성되는 것을 특징으로 하는 굴삭기 선회장치 실차 부하 계측 장치.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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