KR20140132788A - 건설장비의 캠을 이용한 전기모터의 제어구조 - Google Patents

건설장비의 캠을 이용한 전기모터의 제어구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건설장비의 캠을 이용한 전기모터의 제어구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 건설장비의 캠 또는 전기모터의 오작동 또는 고장시에 상기 캠 또는 전기모터가 구동되어 더 큰 고장을 유발하는 것을 방지하기 위하여, 상기 캠으로부터 생성되는 출력을 정상상태에서 사전 획득하여 저장한 정보와 비교함으로써, 상기 캠 또는 전기모터의 오작동 또는 고장을 판단하고, 상기 캠 또는 전기모터의 오작동 또는 고장시 정지시키도록 하는 건설장비의 캠을 이용한 전기모터의 제어구조에 관한 것이다.

Description

건설장비의 캠을 이용한 전기모터의 제어구조 {Structure for Controlling A DC Motor using a CAM of Construction Equipment}
본 발명은 건설장비의 캠을 이용한 전기모터의 제어구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 건설장비의 캠 또는 전기모터의 오작동 또는 고장시에 상기 캠 또는 전기모터가 구동되어 더 큰 고장을 유발하는 것을 방지하기 위하여, 상기 캠으로부터 생성되는 출력을 정상상태에서 사전 획득하여 저장한 정보와 비교함으로써, 상기 캠 또는 전기모터의 오작동 또는 고장을 판단하고, 상기 캠 또는 전기모터의 오작동 또는 고장시 정지시키도록 하는 건설장비의 캠을 이용한 전기모터의 제어구조에 관한 것이다.
일반적으로, 굴삭기, 휠 로더, 트럭 등과 같은 건설용 장비(이하, '건설장비'라 함) 들에 있어서, 상기 건설장비에 구비된 각종 장치들, 예를 들어, 모터를 구비하여 상기 건설장비에 구비된 운전석의 유리창을 자동으로 동작시키도록 하거나, 회전운동을 왕복직선운동으로 바꾸는 장치인 CAM(이하 캠)장치를 구비하여 상기 건설장비의 구동에 필요한 동작을 자동으로 구현하도록 이루어진다.
도 1은 이러한 종래의 건설장비의 모터 구동장치를 통한 각종 장치의 제어 구조를 나타내는 블럭도이다.
도시된 바와 같이, 종래의 건설장비의 모터 구동장치는 전기모터와 상기 전기모터와 연결되어 상기 전기모터의 회전운동을 직선왕복운동으로 변환하여 출력하도록 구비되는 캠과 상기 전기모터의 작동을 제어하는 제어부, 상기 제어부를 ON/OFF시키는 스위치 및 상기 전기모터 및/또는 캠에 의하여 작동되는 각종 장치 또는 액츄에이터로 구성된다.
상기와 같이 구성되는 종래의 건설장비의 모터 구동 시스템의 제어 구조는 운전자로부터 상기 스위치의 ON/OFF조작이 이루어지면, 상기 스위치는 상기 제어부를 작동시키고, 상기 제어부는 상기 전기모터를 구동시킨다. 상기 전기모터의 구동에 의하여 발생하는 회전력은 상기 부하 또는 액츄에이터로 직접 공급되거나, 또는 상기 캠을 구동시켜, 회전운동을 직선 왕복운동으로 변환시킴으로써, 건설장비의 직선 왕복운동이 요구되는 구성요소에 제공함으로써, 제어가 이루어진다.
따라서, 운전자는 상기 스위치를 조작함으로써, 상기 제어부의 작동을 제어하고, 상기 제어부의 작동에 의하여 최종적으로 상기 부하 또는 액츄에이터를 구동하도록 이루어진다.
그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 모터 구동 시스템의 제어 구조는 상기 전기모터로부터 출력되는 회전력 또는 상기 캠을 통하여 출력되는 직선왕복운동을 이용하는 건설 장비의 각종 장치들이 사용상 마모 또는 고장에 의해 오동작이 발생하는 경우, 또는 고장에 의하여 잘못된 장치로 교체되는 경우에는 최초 설정된 구성과 다른 출력을 발생시키기 때문에 오동작 또는 파손되는 경우가 있을 수 있는 문제가 있었다.
따라서, 상기와 같은 오동작, 고장 또는 잘못된 장치로의 교체 상황에서도 건설장비의 정상적인 작동이 가능하도록 고장 여부를 판단하도록 함으로써, 건설 장비의 정상적인 동작이 가능하게 함과 동시에 문제가 발생한 구성요소에 대한 작동을 제한하도록 함으로써, 건설장비의 파손을 방지하기 위한 제어구조가 요구되고 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 창안된 것으로서, 건설장비의 캠 또는 전기모터의 오작동 또는 고장시에 상기 캠 또는 전기모터가 구동되어 더 큰 고장을 유발하는 것을 방지하기 위하여, 상기 캠으로부터 생성되는 출력을 정상상태에서 사전 획득하여 저장한 정보와 비교함으로써, 상기 캠 또는 전기모터의 오작동 또는 고장을 판단하고, 상기 캠 또는 전기모터의 오작동 또는 고장시 정지시키도록 하는 건설장비의 캠을 이용한 전기모터의 제어구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여,
조작상태에 따라 신호를 출력하는 스위치부; 상기 스위치부로부터 신호를 수신하고, 수신된 신호에 대응하여 전기모터를 제어하는 제어부; 상기 제어부의 제어에 의하여 구동되는 전기모터; 및 상기 전기모터에 연결되어 구동되는 캠을 포함하고, 상기 제어부는, 상기 캠의 정상상태의 사전출력정보를 사전에 획득하여 저장하고, 상기 캠의 구동시 출력되는 실제출력정보를 상기 사전출력정보와 비교함으로써, 상기 캠의 오작동을 판단하도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스위치부는 제1신호 또는 제2신호중 어느 하나를 출력하도록 이루어지고, 상기 제어부는, 상기 스위치부로부터 상기 제1신호를 수신하면 상기 전기모터를 연속적 구동하도록 제어하고, 상기 스위치부로부터 상기 제2신호를 수신하면 상기 전기모터를 간헐적 구동하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 캠의 구동시 출력되는 실제출력정보를 상기 사전출력정보와 비교하여, 상기 실제출력정보를 상기 사전출력정보가 서로 다르면 상기 캠이 오작동하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 상기 캠이 오작동하는 것으로 판단되면 상기 전기모터의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 상기 캠이 오작동하는 것으로 판단되면 건설장비의 표시부로 경고신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은,
건설장비에 구비된 캠에 의하여 생성된 직선왕복운동의 출력을 제어부에서 입력받고, 상기 제어부는 정상구동시의 캠의 직선왕복운동 출력을 실제 출력과 서로 비교함으로써, 건설장비의 구동시 전기모터의 오동작 및 고장시 지속적인 구동을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 건설장비의 모터 구동장치를 통한 각종 장치의 제어 구조를 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 건설장비의 캠을 이용한 전기모터의 제어구조의 바람직한 실시예를 나타내는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 건설장비의 캠을 이용한 전기모터의 제어구조를 나타낸다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 건설장비의 캠을 이용한 전기모터의 제어구조의 바람직한 실시예를 나타내는 블럭도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 건설장비의 캠을 이용한 전기모터의 제어구조는 전원 공급에 의하여 회전력을 발생시키는 전기모터(10)와 상기 전기모터(10)와 연결되어 상기 전기모터(10)의 회전운동을 직선왕복운동으로 변환하여 출력하도록 구비되는 캠(20)(CAM)과 상기 전기모터(10)의 작동을 제어하는 제어부(30), 상기 제어부(30)를 ON/OFF시키는 스위치부(40) 및 상기 전기모터(10) 및/또는 캠(20)에 의하여 작동되는 각종 장치(부하) 또는 액츄에이터(50)로 구성된다.
본 발명의 상세한 설명 및 도면에 있어서, 상기 액츄에이터(50)는 비록 액츄에이터(50)로 한정하여 기재하고 설명하고 있으나, 본 발명의 특징과 무관한 요소이므로, 상기 전기모터(10) 또는 캠(20)을 통하여 동력을 제공받아 작동하는 기타의 공지의 어떠한 구성요소로 대체될 수 있음은 자명하다.
상기 스위치부(40)는 사용자의 제어에 의하여 복수의 서로 다른 신호의 출력이 가능한 공지의 다중 스위치로 이루어진다. 상기 스위치부(40)는 전원을 공급받아 구동되며, 사용자의 조작에 따라 서로 다른 둘 이상의 신호중 어느 하나만을 출력하도록 이루어진다.
상기 스위치부(40)로부터 출력되는 신호는 각각 제1신호 및 제2신호로 이루어지되, 상기 제1신호는 상기 전기모터(10)를 연속적으로 구동되도록 제어하는 신호이며, 상기 제2신호는 상기 전기모터(10)를 간헐적으로 구동되도록 제어하는 신호가 될 수 있다. 상기 전기모터(10)의 구동에 있어서, '연속적' 구동은 그 회전 주기가 일정하게 구동된다는 의미로 사용되며, '간헐적' 구동은 상기 전기모터(10)의 구동시 동작과 비동작이 일정한 주기를 가지고 연속적으로 반복적으로 구동됨을 의미한다.
상기의 경우, 상기 제어부(30)는 상기 제1신호와 상기 제2신호에 대응하는 상기 전기모터(10)의 구동 제어를 사전 설정하여 저장하고, 상기 제1신호 또는 상기 제2신호중 어느 하나를 수신하면 이에 대응하는 방법으로 상기 전기모터(10)의 구동을 제어하도록 할 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 제어부(30)는 상기 캠(20)의 직선왕복운동의 방향전환 주기를 입력받아서 상기 캠(20)이 정상적으로 작동하고 있는지 판단하도록 이루어진다. 이를 위하여, 상기 제어부(30)는 정상상태에서 상기 캠(20)이 출력하는 직선 왕복운동의 방향전환 주기(이하 '사전출력정보'라 함)를 사전 설정하여 저장하고, 실제 상기 캠(20)의 구동에 의하여 생성되어 출력하는 정보(이하 '실제출력정보'라 함)와 서로 비교하도록 이루어진다.
따라서, 상기 제어부(30)는 상기 건설장비의 실제 구동시 상기 캠(20)으로부터 입력되는 실제출력정보에 포함되는 직선왕복운동의 방향전환 주기와 사전 설정되어 저장된 사전출력정보에 포함된 직선운동의 방향전환 주기를 서로 비교하여, 각각의 주기가 서로 대응되어 일치하지 않는다면 상기 캠(20)이 비정상적으로 동작하는 것으로 판단을 할 수 있다.
상기 제어부(30)는 상기 캠(20)이 비정상적인 동작을 하고 있는 것으로 판단하면, 이후, 상기 캠(20)의 구동에 오류가 있음을 알리는 경고신호를 생성하여 출력함으로써, 별도의 표시부(공지의 어떠한 표시수단, 예를 들어, 건설 기계 내부의 운전석에 구비된 디스플레이 수단, 등 이라도 될 수 있다)표시하거나, 및/또는, 상기 캠(20)의 구동을 상기 제어부(30) 단계에서 임의로 정지하도록 할 수 있다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 제1실시예의 건설장비의 캠을 이용한 전기모터의 제어구조는 아래의 단계를 따라 구동된다.
상술한 바와 같이, 상기 스위치부(40)는 신호를 출력하지 않는 OFF상태로부터 사용자에 의하여 상기 스위치부(40)가 조작되면, 제1신호 또는 제2신호를 출력하도록 이루어진다. 이때, 상기 제1신호는 상기 전기모터(10)를 연속적으로 구동되도록 제어하는 신호이며, 상기 제2신호는 상기 전기모터(10)를 간헐적으로 구동되도록 제어하는 신호이다.
사용자에 의하여 상기 스위치부(40)가 제1신호를 출력하도록 조작되면 상기 스위치부(40)는 제1신호를 출력하고, 상기 제1신호는 상기 제어부(30)로 입력된다. 상기 제어부(30)는 상기 제1신호의 입력에 의하여 이에 대응하여 상기 전기모터(10)를 구동(전기모터(10)가 연속적으로 구동됨)시킨다. 상기 제어부(30)가 상기 전기모터(10)의 구동을 제어하는 것은 상기 전기모터(10)로 인가되는 전원을 제어함으로써 이루어질 수 있으며, 이는 공지의 사항이므로 상세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 전기모터(10)의 구동에 의하여 상기 전기모터(10)와 연결되어 있는 캠(20) 역시 구동되고, 상기 캠(20)은 상기 전기모터(10)로부터 생성된 회전운동을 직선왕복운동으로 전환한다. 상기 캠(20)으로부터 생성되는 직선왕복운동은 상기 액츄에이터(50)에 제공되어 상기 액츄에이터(50)를 직선 왕복으로 동작 시킨다.
한편, 사용자에 의하여 상기 스위치부(40)가 제2신호를 출력하도록 조작되면 상기 스위치부(40)는 제2신호를 출력하고, 상기 제2신호는 상기 제어부(30)로 입력된다. 상기 제어부(30)는 상기 제2신호의 입력에 의하여 이에 대응하여 상기 전기모터(10)를 구동(전기모터(10)가 간헐적으로 구동)시킨다. 또한, 상기 전기모터(10)의 구동에 의하여 상기 전기모터(10)와 연결되어 있는 캠(20) 역시 구동되고, 상기 캠(20)은 상기 전기모터(10)로부터 생성된 회전운동을 직선왕복운동으로 전환한다. 상기 캠(20)으로부터 생성되는 직선왕복운동은 상기 액츄에이터(50)에 제공되어 상기 액츄에이터(50)를 직선 왕복으로 동작 시킨다.
상기 단계에서 상기 전기모터(10)에 전원이 인가되어 상기 전기모터(10)가 작동하면 상기 캠(20)에 의해 회전운동이 직선왕복운동으로 변환되어 동작하게 되는데, 상기 캠(20)은 직선왕복운동이 방향이 바뀌는 주기를 포함하는 실제출력정보를 상기 제어부(30)로 전달한다. 즉, 상기 캠(20)은 직선왕복운동의 특정 주기마다 상기 제어부(30)로 실제출력정보를 송신한다.
이후, 상기 제어부(30)는 상기 캠(20)으로부터 실제출력정보를 수신하면, 상기 실제출력정보와 사전 설정된 사전출력정보를 비교한다.
상기 제어부(30)는 상기 실제출력정보 및 사전출력정보의 비교 결과, 서로 일치하면 현재 제어상태를 유지하고, 반대로 상기 실제출력정보 및 사전출력정보의 비교 결과, 서로 일치하지 않는다면, 상기 전기모터(10)의 구동을 정지시키거나, 또는 별도의 표시부로 경고신호를 전송하여 경고메세지를 표시하도록 한다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 건설장비의 캠을 이용한 전기모터의 제어구조를 나타낸다.
본 발명의 제2실시예에서는 스위치부(41)가 제1신호와 제2신호를 동시에 출력하도록 이루어지며, 최초 상태인 스위치 OFF에서부터 스위치 조작이 이루어지면, 기본적으로 제2신호를 출력하고, 사용자로부터 더 조작이 이루어지면, 상기 제2신호와 동시에 제1신호를 출력하도록 이루어진다.
따라서, 본 발명의 제2실시예의 스위치부(41)는 상기 제2신호를 기본으로 출력하되, 상기 전기모터(10)를 연속적으로 구동시켜야 할 때에는 상기 제2신호와 함께 제1신호를 함께 출력하도록 이루어진다.
상기 제어부(30)는 상기 제2신호를 수신하는 경우 상기 제2신호의 입력에 의하여 이에 대응하여 상기 전기모터(10)를 구동(전기모터(10)가 간헐적으로 구동됨)시킨다. 반대로, 상기 제어부(30)는 상기 제1신호를 수신하는 경우, 상기 제1신호의 입력에 의하여 이에 대응하여 상기 전기모터(10)를 구동(전기모터(10)가 연속적으로 구동됨)시킨다.
이상으로 본 발명의 건설장비의 캠을 이용한 전기모터의 제어구조의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 특정한 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도, 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10: 전기모터
20: 캠
30: 제어부
40: 스위치부
41: 스위치부
50: 액츄에이터

Claims (5)

  1. 조작상태에 따라 신호를 출력하는 스위치부;
    상기 스위치부로부터 신호를 수신하고, 수신된 신호에 대응하여 전기모터를 제어하는 제어부;
    상기 제어부의 제어에 의하여 구동되는 전기모터; 및
    상기 전기모터에 연결되어 구동되는 캠을 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 캠의 정상상태의 사전출력정보를 사전에 획득하여 저장하고,
    상기 캠의 구동시 출력되는 실제출력정보를 상기 사전출력정보와 비교함으로써, 상기 캠의 오작동을 판단하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 건설장비의 캠을 이용한 전기모터의 제어구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스위치부는 제1신호 또는 제2신호중 어느 하나를 출력하도록 이루어지고,
    상기 제어부는,
    상기 스위치부로부터 상기 제1신호를 수신하면 상기 전기모터를 연속적 구동하도록 제어하고,
    상기 스위치부로부터 상기 제2신호를 수신하면 상기 전기모터를 간헐적 구동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 건설장비의 캠을 이용한 전기모터의 제어구조.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 캠의 구동시 출력되는 실제출력정보를 상기 사전출력정보와 비교하여,
    상기 실제출력정보를 상기 사전출력정보가 서로 다르면 상기 캠이 오작동하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 건설장비의 캠을 이용한 전기모터의 제어구조.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 캠이 오작동하는 것으로 판단되면 상기 전기모터의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 건설장비의 캠을 이용한 전기모터의 제어구조.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 캠이 오작동하는 것으로 판단되면 건설장비의 표시부로 경고신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 건설장비의 캠을 이용한 전기모터의 제어구조.

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