KR20140032580A - 굴삭기 주행장치 실차 부하 계측장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 엔진으로부터 공급되는 동력을 유체 에너지로 변환시키는 유압모터와, 유압모터와 연결된 주행 감속기를 포함하는 주행모터부, 주행모터부와 연결되어 주행 스프로켓 및 주행장치로 상기 동력을 전달하는 주축, 주축에 구비되어 상기 주축의 회전부하에 따라 주축의 변형률을 감지하는 하나 또는 복수개의 스트레인게이지(Strain gauge), 스트레인게이지와 연결되어 주축의 변형률 정보를 송신하는 송신부, 주행모터부에 구비되어 주축의 각속도를 계측하는 각속도 측정부 및 송신부로부터 수신된 주축의 변형률 정보를 통하여 토크로 환산하고, 각속도 측정부로부터 수신된 주축의 각속도를 통하여 회전수로 측정하여, 토크와 회전수를 기초로 하여 주행모터부의 작용 부하를 실시간으로 측정하는 환산부를 포함하는 굴삭기 주행장치 실차 부하 계측장치를 제공한다.
따라서 실차 상태에서 주행모터에 작용하는 부하를 실시간 측정할 수 있기 때문에, 계측 데이터의 효용성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

굴삭기 주행장치 실차 부하 계측장치 {In-situ measurement system for excavator travel device}

본 발명은 굴삭기 주행장치 실차 부하 계측장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실차 상태에서 주행모터에 작용하는 부하를 실시간 측정하는 굴삭기 주행장치 실차 부하 계측장치에 관한 것이다.

일반적으로 크롤라형 굴삭기의 주행 체계는 엔진에서 발생하는 동력을 유압펌프에 전달하고, 상기 유압펌프는 가압된 작동유를 통해 주행모터에 이송하여 스프라켓, 주행트랙 등을 구동하여 소기의 작업을 달성하도록 하는 구조이다.

한편, 종래에는 주행모터의 내구시험을 위하여 주행모터의 부하를 계측하고 있으며, 이러한 굴삭기 주행모터의 부하계측 방법은 유압모터 작동유의 입,출력 포트의 압력을 이용하여 부하를 측정해오고 있다.

그런데, 상기한 종래의 굴삭기 주행모터 부하계측장치는, 유압모터의 작동 유압의 변화를 계측하여 부하를 측정하는 방식이기 때문에, 유체의 압축성, 릴레이, 유압모터와 감속기 효율의 부정확 등으로 인하여 정확한 부하계측이 어려웠으며, 또한 굴삭기 주행장치 설계 시에 설계 하중 조건을 정하기 위하여 실차 상태에서의 부하 조건이 필요하지만, 종래에는 내부기어구조가 복잡하고 유선으로 측정신호를 송수신하기 때문에 회전체의 특성상 실차 상태에서 계측하기가 어려웠다.

본 발명은, 굴삭기 주행모터의 부하를 보다 정확하게 계측할 수 있으며, 실차 상태에서 주행 모터에 작용하는 부하를 실시간으로 측정함으로써 데이터의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 굴삭기 주행장치 실차 부하 계측장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 엔진으로부터 공급되는 동력을 유체 에너지로 변환시키는 유압모터와, 상기 유압모터와 연결된 주행 감속기를 포함하는 주행모터부; 주행모터부와 연결되어 주행 스프로켓 및 주행장치로 상기 동력을 전달하는 주축; 상기 주축에 구비되어 상기 주축의 회전부하에 따라 상기 주축의 변형률을 감지하는 하나 또는 복수개의 스트레인게이지(Strain gauge); 상기 스트레인게이지와 연결되어 상기 주축의 변형률 정보를 송신하는 송신부; 상기 주행모터부에 구비되어 상기 주축의 각속도를 계측하는 각속도 측정부; 및 상기 송신부로부터 수신된 상기 주축의 변형률 정보를 통하여 토크로 환산하고, 상기 각속도 측정부로부터 수신된 주축의 각속도를 통하여 회전수로 측정하여, 상기 토크와 상기 회전수를 기초로 하여 상기 주행모터부의 작용 부하를 실시간으로 측정하는 환산부를 포함하는 굴삭기 주행장치 실차 부하 계측장치를 제공한다.

여기서, 상기 각속도 측정부는, 회전하는 상기 주행모터부에 등간격으로 이격 배치되는 복수개의 자성체와, 상기 자성체와 대면하여 회전에 따른 상기 자성체의 위치를 감지하는 근접센서를 포함한다.

또한, 상기 송신부는, 상기 변형률 정보를 상기 환산부로 무선 송신 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 굴삭기 주행장치 실차 부하 계측장치는 실차 상태에서 주행모터에 작용하는 부하를 실시간 측정할 수 있기 때문에, 계측 데이터의 효용성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기 주행장치 부하 실차 계측장치가설치된 주행모터와 감속기 주축에 구비되는 스트레인게이지를 나타내는 정면도이다.
도 2는 도 1의 감속기 주축의 변형률 및 스트레인게이지의 설치위치를 나타내는 정면도이다.
도 3은 도 1의 굴삭기 주행장치 실차 부하 계측장치 구성의 데이터 흐름을 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 3의 데이터 송신부와 회전속도 계측장치를 나타내는 사시도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기 주행장치 부하 실차 계측장치가설치된 주행모터와 감속기 주축에 구비되는 스트레인게이지를 나타내는 정면도이고, 도 2는 도 1의 감속기 주축의 변형률 및 스트레인게이지의 설치위치를 나타내는 정면도이다. 또한, 도 3은 도 1의 굴삭기 주행장치 실차 부하 계측장치 구성의 데이터 흐름을 나타내는 블록도이며, 도 4는 도 3의 데이터 송신부와 회전속도 계측장치를 나타내는 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기 주행장치 실차 부하 계측장치는, 주행모터부(100), 주축(200), 스트레인게이지(300), 송신부(400), 각속도 측정부(500) 및 환산부(600)를 포함한다.

상기 주행모터부(100)는, 엔진으로부터 공급되는 동력을 유체 에너지로 변환시키는 유압모터(110)와, 상기 유압모터(110)와 연결된 주행 감속기(120)를 포함하여, 메인펌프(미도시)로부터 공급되는 유체 에너지를 주행장치로 전달하는 동력으로 변환하는 역할을 한다. 여기서, 도면에서 상기 유압모터(110)와 주행 감속기(120)는 일체형으로 조립되어 있다. 하지만, 이는 일 실시예로 다양한 구조가 적용 가능함은 물론이다.

상기 주축(200)은, 상기 주행모터부(100)와 연결되어 주행 스크로켓(210) 및 상기 주행장치로 상기 동력을 전달하는 역할을 한다. 즉, 상기 주축은, 유성기어로 구성되어 있는 주행 감속기(120)의 선기어 축으로 주행모터부(100)에 연결되어 축회전을 통해 주행 스프로켓(210)을 비롯한 주행장치로 상기 동력을 전달하는 역할을 한다.

여기서, 상기 주행모터부(100)와, 상기 주축(200)은 공지의 굴삭기 주행모터부와 주축의 구성과 대응되므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 스트레인게이지(Strain gauge; 300)는, 상기 주축(200)에 부착되어 상기 주축(200)의 회전부하에 따라 상기 주축(200)의 변형률을 감지하는 역할을 한다. 상기 스트레인게이지(300)는, 상기 주축(200)의 외주면에 하나 또는 복수개로 상기 주축(200)의 변형률을 효과적으로 감지할 수 있다면 그 설치위치와 개수는 다양하게 적용 가능하다.

상기 송신부(400)는, 상기 스트레인게이지(300)와 연결되어 상기 주축(200)의 변형률 정보를 상기 환산부(600)로 송신하는 역할을 하며, 상기 주축(200)의 내부 축선상으로 설치되되, 일단은 상기 스트레인게이지(300)와 연결되고 타단은 외부로 노출되어 상기 변형률정보를 무선 송신한다.

도 4를 참조하면, 상기 각속도 측정부(500)는, 상기 주행모터부(100)에 구비되어 상기 주축(200)의 각속도를 계측하는 역할을 하며, 자성체(510)와, 근접센서(520)를 포함한다.

상기 자성체(510)는, 복수개로 회전하는 상기 주행모터부(100)에 등간격으로 이격 배치되어 있다.

상기 근접센서(520)는, 상기 자성체(510)와 대면하여 회전에 따른 상기 자성체(510)의 자성을 측정하여 위치를 감지하며, 시간에 따른 상기 근접센서(520)의 출력 신호 변화를 통하여 각속도를 계측한 후 상기 환산부(600)로 신호를 보낸다. 여기서, 상기 근접센서(520)에 대한 상세한 설명은 공지의 근접센서와 그 구성이 대응되므로 생략하기로 한다.

상기 환산부(600)는, 상기 송신부(400)로부터 수신된 상기 주축(200)의 변형률 정보를 기초로 환산된 토크와, 상기 각속도 측정부(500)로부터 수신된 상기 주축(200)의 회전수를 기초로 하여 상기 주행모터부(100)의 작용 부하를 실시간으로 측정하는 역할을 한다.

상기한 바에 의하면, 크롤라형 굴삭기의 주행 원리는 엔진에서 발생된 동력을 메인 펌프에 의해 유체 에너지로 변환시켜 유압식 주행모터를 이용하여 주행장치를 구동한다. 이에, 상기 굴삭기 주행장치 실차 부하 계측장치는 주행모터 내부의 감속기(120) 주축에 장착한 하나 또는 복수개의 스트레인게이지를 이용하여 축의 변형량을 계측한다. 계측된 데이터는 감속기(120) 주축과 함께 회전하는 송신장치를 통해 전송하고 수신부에서는 획득된 축의 변형량을 통해 작용 토크를 환산한다. 또한 상기 주행모터에는 회전속도를 계측하기 위한 각속도 측정부가 설치된다. 상기 송신부로부터 수신된 상기 주축의 변형률 정보를 통하여 토크로 환산하고, 상기 각속도 측정부로부터 수신된 주축의 각속도를 통하여 회전수로 측정하여, 상기 토크와 상기 회전수를 기초로 하여 상기 주행모터부의 부하를 실시간으로 측정하는 환산부를 포함하는 굴삭기 주행모터 부하 실시간 계측장치를 제공한다.

상기한 바와 같이, 상기 굴삭기 주행장치 실차 부하 계측장치는, 주축(200)에 스트레인게이지(300)를 설치하여 회전부하에 따라 주행모터의 주축(200)에 발생하는 변형률을 측정하여 토크로 환산하고, 근접센서(520)와 자성체(510)를 통하여 주행모터의 각속도를 측정하여 회전수를 측정하여, 상기한 토크와 회전수에 대한 데이터를 토대로 주행모터부(100)의 최종 부하를 측정하기 때문에, 실차 상태에서 실시간으로 주행모터의 부하를 측정할 수 있을 뿐만 아니라 구조적인 간섭이나 오차를 유발할 수 있는 요소를 줄여 데이터의 신뢰성도 향상시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100... 주행모터부 200... 주축
300... 스트레인게이지 400... 송신부
500... 각속도 측정부 510... 자성체
520... 근접센서 600... 환산부

Claims (3)

1. 엔진으로부터 공급되는 동력을 유체 에너지로 변환시키는 유압모터와, 상기 유압모터와 연결된 주행 감속기를 포함하는 주행모터부;
   주행모터부와 연결되어 주행 스프로켓 및 주행장치로 상기 동력을 전달하는 주축;
   상기 주축에 구비되어 상기 주축의 회전부하에 따라 상기 주축의 변형률을 감지하는 하나 또는 복수개의 스트레인게이지(Strain gauge);
   상기 스트레인게이지와 연결되어 상기 주축의 변형률 정보를 송신하는 송신부;
   상기 주행모터부에 구비되어 상기 주축의 각속도를 계측하는 각속도 측정부; 및
   상기 송신부로부터 수신된 상기 주축의 변형률 정보를 통하여 토크로 환산하고, 상기 각속도 측정부로부터 수신된 주축의 각속도를 통하여 회전수로 측정하여, 상기 토크와 상기 회전수를 기초로 하여 상기 주행모터부의 작용 부하를 실시간으로 측정하는 환산부를 포함하는 굴삭기 주행장치 실차 부하 계측장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 각속도 측정부는,
   회전하는 상기 주행모터부에 등간격으로 이격 배치되는 복수개의 자성체와,
   상기 자성체와 대면하여 회전에 따른 상기 자성체의 위치를 감지하는 근접센서를 포함하는 굴삭기 주행장치 실차 부하 계측장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 송신부는,
   상기 변형률 정보를 상기 환산부로 무선 송신 하는 굴삭기 주행장치 실차 부하 계측장치.

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