KR20220022923A - 크레인 차량 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아웃트리거에 의해 지반으로부터 지지되며, 붐 시스템을 통해 인양물을 인양하는 크레인 차량에 관한 것으로서, 특히, 로드셀을 통해 아웃트리거에 가해지는 하중을 측정함으로써, 아웃트리거의 지지부가 지면으로부터 들리는 것을 정확하고 쉽게 측정할 수 있는 크레인 차량에 관한 것이다.

Description

크레인 차량{CRANE VEHICLE}

본 발명은 아웃트리거에 의해 지반으로부터 지지되며, 붐 시스템을 통해 인양물을 인양하는 크레인 차량에 관한 것이다.

크레인 차량은 인양물을 들어올리는 붐 시스템이 설치된 차량으로서, 건설현장 등에서 무거운 인양물을 운반하기 위해 이용된다.

크레인 차량에 설치되는 붐 시스템은 수평 방향 회전과, 수직 방향 회전, 즉, 기복이 가능하다. 따라서, 붐 시스템의 후크 등과 같은 인양장치에 인양물을 걸은 후, 붐 시스템을 수평 방향으로 회전시키거나, 기복 시킴으로써, 원하는 위치에 인양물을 운반할 수 있다.

이처럼 붐 시스템에 무거운 인양물을 인양하고, 붐 시스템을 동작시킴에 따라 크레인 차량에 모멘트가 발생하게 되며, 이로 인해, 크레인 차량이 전복될 수 있다.

따라서, 위와 같은 크레인 차량의 전복을 방지하게 크레인 차량에는 아웃트리거가 구비되게 되며, 특히, 전복의 위험성이 높은 크레인 차량의 측면에 아웃트리거가 배치된다.

상세하게 설명하면, 붐 시스템의 기복 정도, 즉, 수직 방향 각도와, 인양장치에 인양된 인양물의 무게와, 붐 시스템의 위치, 즉, 수평 방향 각도 및 붐 시스템의 길이, 즉, 다단의 텔레스코픽 붐의 인출정도 등에 따라 무게가 한쪽으로 쏠리게 될 수 있으며, 이로 인해, 크레인 차량이 전복될 수 있다. 특히, 크레인 차량의 양측면에 무게가 쏠리게 되면, 위와 같은 전복의 위험성은 커지게 된다. 따라서, 위와 같은 전복의 위험성을 방지하기 위해, 크레인 차량에 아웃트리거가 설치된다.

이러한 아웃트리거는 크레인 및 크레인이 설치된 차량의 좌, 우측에 설치되고, 아웃트리거의 지지부가 지반을 지지함으로써, 크레인 차량이 전복되는 것을 방지하게 된다.

위와 같이, 아웃트리거가 구비된 크레인에 관한 특허로는 한국등록특허 제10-1976693호(이하, '특허문헌 1' 이라 한다)에 기재된 것이 공지되어 있다.

특허문헌 1은, 아웃트리거의 발판이 지면으로부터 크레인을 지지하고, 발판이 지면으로부터 들리면, 조절핀이 중력에 의해 하강되어, 머리부가 전복감지 스위치를 누르게 되고, 전복 감지 스위치는 거리센서가 구비되어, 머리부와 전복 감지 스위치 사이의 거리가 소정의 거리에 도달하면, 크레인의 작동을 제어하게 된다.

위와 같이, 특허문헌 1은, 아웃트리거를 통해 크레인을 지지하고, 아웃트리거에 구비된 전복 감지 스위치의 작동 또는 거리센서에서 소정의 거리가 측정됨에 따라, 크레인의 전복 위험을 감지함으로써, 크레인 차량이 전복되는 것을 방지한다.

그러나, 특허문헌 1의 경우, 발판이 지면으로부터 들릴 때, 조절핀이 자중에 의해 하강하게 되는데, 조절핀이 녹슬거나 파손되어 조절핀의 하강이 제대로 이루어지지 않게 되면, 전복 감지 스위치가 제대로 작동되지 않는 문제점이 발생한다.

또한, 전복 감지 스위치가 머리부에 의해 눌려 작동될 경우, 이미 발판이 들려버린 상태이므로 크레인의 전복을 미연에 방지하는 것이 불가능하다. 이와 달리, 거리 센서에 의해 머리부와 전복 감지 스위치와의 거리가 소정의 거리가 될 때, 전복 감지 스위치가 작동될 경우, 거리 센서의 오작동에 의해, 정밀한 측정이 어렵다는 문제점이 발생한다.

한국등록특허 제10-1976693호

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 로드셀을 통해 아웃트리거에 가해지는 하중을 측정함으로써, 아웃트리거의 지지부가 지면으로부터 들리는 것을 정확하고 쉽게 측정할 수 있는 크레인 차량을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 특징에 따른 크레인 차량은, 인양물을 인양하는 붐 시스템을 갖는 크레인 차량에 있어서, 상기 붐 시스템의 베이스에 연결되며 수평 방향으로 신축 가능하게 구비되는 제1신축부와, 그 측면이 상기 제1신축부에 연결되며 수직 방향으로 신축 가능하게 구비되는 제2신축부와, 상기 제2신축부의 하부 단부에 구비되며, 상기 제2신축부가 신장될 때, 그 하면이 지반에 접하는 지지부 및 상기 제1신축부의 제1이너 박스가 그 측면에 연결되는 상기 제2신축부의 제2아우터 박스와 상기 제2아우터 박스와 연결되는 상기 제2신축부의 제2실린더를 체결시키며 하중이 가해짐에 따라 저항 값이 변화하는 로드셀을 포함하는 아웃트리거; 상기 로드셀에 연결되며, 상기 로드셀의 저항 변화 값을 측정하는 측정부; 및 상기 측정부에 연결되며, 상기 측정부에서 측정된 상기 로드셀의 저항 변화 값을 통해 상기 제2신축부에 가해지는 하중을 연산하는 제어부;를 포함한다.

또한, 상기 지지부가 지반에 접하여 상기 제어부에서 연산된 상기 제2신축부에 가해지는 하중이 최대 하중 값(Lmax)에 도달한 후, 상기 제어부에서 연산된 상기 제2신축부에 가해지는 하중이 기설정된 전복 위험 하중 값(Lw)에 도달하게 되면, 상기 제어부가 상기 전복 모멘트를 증가시키는 방향의 상기 붐 시스템의 동작을 차단시키되, '최대 하중 값(Lmax) > 전복 위험 하중 값(Lw)' 조건을 만족하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전복 위험 하중 값(Lw)은, 상기 제2신축부가 신장되지 않은 초기 상태에서 상기 제어부에 의해 연산되는 상기 제2신축부에 가해지는 하중인 초기 하중 값(L0)의 110% 이상 5,000% 이하의 범위 내의 값인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2신축부는, 그 상부가 상기 제2아우터 박스 내부에 인입되어 상기 제2아우터 박스에 연결되는 제2이너 박스; 및 그 하부 단부가 상기 제2이너 박스 및 상기 지지부와 연결되며, 상기 제2실린더로부터 수직 방향으로 신축 가능하도록 그 상부 단부가 상기 제2실린더에 연결되는 제2피스톤;을 포함한다.

또한, 상기 제2아우터 박스의 일측 내부에는 제1관통공이 형성된 제1연결부가 구비되고, 상기 제2아우터 박스의 타측 내부에는 제2관통공이 형성된 제2연결부가 구비되며, 상기 제2실린더의 상부에는 상기 제1관통공 및 상기 제2관통공과 대응되는 제3관통공이 형성되고, 상기 로드셀은 상기 제1 내지 제3관통공에 삽입되어 상기 제2아우터 박스와 상기 제2실린더를 체결시키는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 크레인 차량에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

로드셀, 측정부 및 제어부를 통해, 지지부가 지반을 지지할 때, 아웃트리거에 가해지는 하중을 정확하게 측정할 수 있다.

제1 내지 제3관통공에 로드셀의 체결함에 따라, 별도의 장치 없이 로드셀을 설치할 수 있으며, 제2실린더 또는 제2피스톤을 잘라 그 내부에 로드셀을 설치하지 않아도 되므로, 제2신축부의 파손이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

로드셀(350), 측정부(400) 및 제어부를 통해 연산된 제2신축부(320)에 가해지는 하중 값(또는 로드셀(350)의 입력 하중)을 통해 제어부가 전복 모멘트를 증가시키는 방향의 붐 시스템(200)의 동작을 차단시킴에 따라, 크레인 차량이 전복되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

전복 위험 하중 값(Lw)이 초기 하중 값(L0)을 기준으로 설정됨에 따라, 적재부가 구비된 카고 크레인 차량의 경우에도, 적재부에 적재된 적재물의 무게와 상관없이, 크레인 차량이 전복되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 크레인 차량을 도시한 도면.
도 2는 도 1의 붐 시스템의 베이스와 아웃트리거를 도시한 도면.
도 3은 도 2의 아웃트리거의 제1신축부 및 제2신축부가 모두 신장된 것을 도시한 도면.
도 4는 도 2의 제2신축부의 내부를 도시한 도면.
도 5는 도 4의 제2실린더와 로드셀의 결합을 도시한 도면.
도 6은 도 4의 로드셀에 가해지는 하중을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 크레인 차량의 제어부, 측정부 및 로드셀의 연결을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 크레인 차량의 시간에 따른 로드셀의 입력 하중을 도시한 도면.

이하의 내용은 단지 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 발명의 원리를 구현하고 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.

본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시 도인 단면도 및/또는 사시도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다.

이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 크레인 차량(10)에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 크레인 차량을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 붐 시스템의 베이스와 아웃트리거를 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 아웃트리거의 제1신축부 및 제2신축부가 모두 신장된 것을 도시한 도면이고, 도 4는 도 2의 제2신축부의 내부를 도시한 도면이고, 도 5는 도 4의 제2실린더와 로드셀의 결합을 도시한 도면이고, 도 6은 도 4의 로드셀에 가해지는 하중을 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 크레인 차량의 제어부, 측정부 및 로드셀의 연결을 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 크레인 차량의 시간에 따른 로드셀의 입력 하중을 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 크레인 차량(10)은, 크레인 차량(10)의 차체(100)에 설치되는 설치되어 인양물을 인양하는 붐 시스템(200);과, 붐 시스템(200)의 베이스(210)에 설치되어 지반으로부터 크레인 차량(10)을 지지하는 아웃트리거(300);와, 아웃트리거(300)의 로드셀(350)에 연결되며, 로드셀(350)의 저항 변화 값을 측정하는 측정부(400);와, 측정부(400)에 연결되며, 측정부(400)에서 측정된 로드셀(350)의 저항 변화 값을 통해 아웃트리거(300)의 제2신축부(320)에 가해지는 하중을 연산하는 제어부(500);를 포함하여 구성될 수 있다.

붐 시스템(200)

이하, 붐 시스템(200)에 대해 설명한다.

붐 시스템(200)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 크레인 차량(10)의 차체(100)에 설치되는 베이스(210)와, 베이스(210)에 수평 방향으로 회전 가능하게 설치되는 포스트(220)와, 포스트(220)에 수직 방향으로 회전가능하게 설치되는 붐(230)과, 붐(230)의 길이를 조절 가능하도록 붐(230)에 구비되는 텔레스코픽부(240)와, 텔레스코픽부(240)의 단부에 지지되는 와이어(280)에 의해 승하강 가능하게 구비됨으로써, 인양물을 인양하는 인양장치(290)를 포함하여 구성된다.

베이스(210)는 크레인 차량(10)의 차체(100)와 붐 시스템(200)을 연결시키는 기능을 한다. 따라서, 베이스(210)가 크레인 차량(10)의 차체(100)에 고정 설치됨으로써, 붐 시스템(200)이 크레인 차량(10)에 용이하게 설치될 수 있다.

크레인 차량(10)의 차체(100)의 후방에는 적재부(150)가 구비된다. 적재부(150)에는 적재물이 실릴 수 있다.

포스트(220)는 베이스(210)에 수평 방향으로 회전 가능하게 설치되며, 베이스(210)와 붐(230)을 연결하는 일종의 기둥 역할을 한다.

따라서, 포스트(220)가 수평 방향으로 회전함에 따라 붐(230)의 수평 방향 회전이 이루어질 수 있으며, 이를 통해, 붐 시스템(200)의 다양한 움직임 및 인양물의 용이한 인양이 달성될 수 있다. 이 경우, 포스트(220)의 수평 방향 회전은 유압 모터 등에 의해 달성될 수 있다.

붐(230)은 힌지축(250)에 의해 포스트(220)와 힌지 결합하며, 데릭 실린더(260)의 데릭 피스톤(270)이 인출 및 인입됨에 따라, 수직 방향으로 회전될 수 있다.

다시 말해, 데릭 실린더(260)의 데릭 피스톤(270)이 인출되면, 붐(230)은 힌지축(250)을 중심으로 회전하여 상향 회전하고, 데릭 실린더(260)의 데릭 피스톤(270)이 인입되면, 붐(230)은 힌지축(250)을 중심으로 회전하여 하향 회전함으로써, 붐(230)의 수직 방향 각도가 조절될 수 있는 것이다.

또한, 붐(230)에는 텔레스코픽부(240)가 구비될 수 있으며, 텔레스코픽부(240)의 보조붐들이 인출 및 인입됨에 따라, 붐(230)의 길이가 조절될 수 있다.

와이어(280)는 그 일단이 윈치 드럼(미도시)에 연결되고, 그 타단이 인양장치(290)에 연결된다. 따라서, 윈치 드럼의 회전에 따라 와이어(280)가 감기거나 풀릴 수 있으며, 이를 통해, 인양장치(290)의 승하강이 달성될 수 있다.

인양장치(290)는 전술한 바와 같이, 윈치 드럼의 감김 또는 풀림 동작에 의해 와이어(280)를 통해 승하강하게 되며, 을 용이하게 인양할 수 있도록 후크 등으로 구성될 수 있다.

위와 같은 구성을 갖는 붐 시스템(200)은 인양장치(290)에 인양물을 걸어 인양함으로써, 원하는 위치에 인양물을 옮길 수 있다. 또한, 크레인 차량(10)에 설치됨으로써, 이동가능하며, 이로 인해 건설현장에서 용이하게 이용될 수 있다.

아웃트리거(300)

이하, 아웃트리거(300)에 대해 설명한다.

아웃트리거(300)는 붐 시스템(200)의 베이스(210)에 설치되어 지반으로부터 크레인 차량(10)을 지지하는 기능을 한다.

아웃트리거(300)는 복수개가 구비될 수 있으며, 복수개의 아웃트리거(300)는 크레인 차량(10)의 양측, 즉, 크레인 차량(10)의 좌측 및 우측에 위치하도록 베이스(210)에 설치될 수 있다. 또한, 복수개의 아웃트리거(300)는 베이스(210)가 아닌 차체(100)의 후방 좌, 우측에 설치될 수도 있다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 아웃트리거(300)는, 베이스(210)에 연결되며, 수평 방향으로 신축 가능하게 구비되는 제1신축부(310);와, 그 측면이 상기 제1신축부(310)에 연결되며, 수직 방향으로 신축 가능하게 구비되는 제2신축부(320);와, 제2신축부(320)의 하부 단부에 구비되며, 제2신축부(320)가 신장될 때, 그 하면이 지반에 접하는 지지부(330);와, 제1신축부(310)의 제1이너 박스(313)가 그 측면에 연결되는 제2신축부(320)의 제2아우터 박스(321)와 제2아우터 박스(321)와 연결되는 제2신축부(320)의 제2실린더(325)를 체결시키며 하중이 가해짐에 따라 저항 값이 변화하는 로드셀(350);을 포함하여 구성될 수 있다.

제1신축부(310)는 베이스(210)에 연결되어 수평 방향으로 신장 및 축소가 가능하다.

제1신축부(310)는 베이스(210)에 설치되는 제1아우터 박스(311);와, 그 일측이 제1아우터 박스(311) 내부에 삽입되어 제1아우터 박스(311)에 연결되며, 그 타측 단부가 제2신축부(320)의 제2아우터 박스(321)와 연결되는 제1이너 박스(313);와, 제1아우터 박스(311)와 연결되는 제1실린더(미도시);와, 그 타측 단부가 제1이너 박스(313)와 연결되며, 제1실린더로부터 수평 방향으로 신축 가능하도록 그 일측 단부가 제1실린더에 연결되는 제1피스톤(미도시);를 포함하여 구성될 수 있다.

제1이너 박스(313)의 일측은 제1아우터 박스(311)의 내부에 삽입됨으로써, 제1이너 박스(313)와 제1아우터 박스(311)가 서로 연결된다.

제1피스톤의 일측은 제1실린더의 타측에 연결되며, 제1피스톤은 제1실린더로부터 수평 방향으로 신축 가능하다.

제1실린더가 제1아우터 박스(311)와 연결되고, 제1피스톤이 제1이너 박스(313)와 연결되어 있으므로, 제1피스톤이 제1실린더로부터 수평 방향으로 축소되면, 제1피스톤과 연결된 제1이너 박스(313) 또한, 수평 방향으로 축소되어 제1이너 박스(313)의 일측이 제1아우터 박스(311)의 내부로 삽입되게 된다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1이너 박스(313)가 제1아우터 박스(311) 내로 완전히 삽입됨으로써, 제1신축부(310)가 축소되게 된다.

제1실린더가 제1아우터 박스(311)와 연결되고, 제1피스톤이 제1이너 박스(313)와 연결되어 있으므로, 제1피스톤이 제1실린더로부터 수평 방향으로 신장되면, 제1피스톤과 연결된 제1이너 박스(313) 또한, 수평 방향으로 신장되어 제1아우터 박스(311)의 내부로 인입된 제1이너 박스(313)가 외부로 인출된다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1이너 박스(313)가 제1아우터 박스(311)의 외부로 돌출됨으로써, 제1신축부(310)가 신장되게 된다.

전술한 제1신축부(310)에서는 제1이너 박스(313)가 1개로 구비되어 제1아우터 박스(311) 및 제1이너 박스(313)가 2단의 텔레스코픽 구조를 갖는 것으로 설명하였으나, 전술한 바와 달리, 2개 이상의 제1이너 박스가 구비되어 3단이상의 텔레스코픽 구조를 가짐으로써, 더욱 길게 신장될 수도 있다.

제2신축부(320)는 그 측면이 제1신축부(310)의 제1이너 박스(313)의 타측 단부와 연결되며, 수직 방향으로 신장됨으로써, 제2신축부(320)의 하부 단부에 연결된 지지부(330)의 하면이 지반에 접해 크레인 차량(10)을 지반으로부터 지지하는 기능을 한다.

제2신축부(320)는, 그 측면이 수평 방향으로 신축되는 제1신축부(310)의 제1이너 박스(313)의 타측 단부와 연결되는 제2아우터 박스(321);와, 그 상부가 제2아우터 박스(321) 내부에 삽입되어 제2아우터 박스(321)에 연결되는 제2이너 박스(323);와, 제2아우터 박스(321)와 연결되는 제2실린더(325);와, 그 하부 단부가 제2이너 박스(323) 및 지지부(330)와 연결되며, 제2실린더(325)로부터 수직 방향으로 신축 가능하도록 그 상부 단부가 제2실린더(325)에 연결되는 제2피스톤(327);을 포함하여 구성될 수 있다.

제2이너 박스(323)의 상부는 제2아우터 박스(321)의 내부에 삽입됨으로써, 제1이너 박스(313)와 제1아우터 박스(311)가 서로 연결된다.

제2피스톤(327)의 상부 단부는 제2실린더(325)의 하부에 연결되며, 제2피스톤(327)은 제2실린더(325)로부터 수직 방향으로 신축 가능하다.

제2실린더(325)가 제2아우터 박스(321)와 연결되고, 제2피스톤(327)이 제2이너 박스(323)와 연결되어 있으므로, 제2피스톤(327)이 제2실린더(325)로부터 수직 방향으로 축소되면, 제2피스톤(327)과 연결된 제2이너 박스(323) 또한, 수직 방향으로 축소되어 제2이너 박스(323)의 상부가 제2아우터 박스(321)의 내부로 삽입되게 된다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2이너 박스(323)가 제2아우터 박스(321)의 내부로 완전히 삽입됨으로써, 제2신축부(320)가 축소되게 된다.

제2실린더(325)가 제2아우터 박스(321)와 연결되고, 제2피스톤(327)이 제2이너 박스(323)와 연결되어 있으므로, 제2피스톤(327)이 제2실린더(325)로부터 수직 방향으로 신장되면, 제2피스톤(327)과 연결된 제2이너 박스(323) 또한, 수직 방향으로 신장되어 제2아우터 박스(321)의 내부로 인입된 제2이너 박스(323)가 외부로 인출된다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2이너 박스(323)가 제2아우터 박스(321)의 외부로 인출되고, 이를 통해, 지지부(330)가 지면에 접하여 지면으로부터 크레인 차량(10)을 지지할 수 있다.

로드셀(350)은 제2신축부(320)의 제2아우터 박스(321)와 제2실린더(325)를 체결시킨다.

로드셀(350)은 하중이 가해짐에 따라 저항 값이 변화한다. 이는, 로드셀(350)에 하중이 가해지면, 변형률이 발생하게 되고, 이러한 변형률로 인해 저항 값이 변하기 때문이다. 이러한 로드셀(350)의 저항 변화 값은 측정부(400)에 의해 측정된다.

제2아우터 박스(321)는 제1신축부(310)의 제1이너 박스(313)와 연결되므로, 로드셀(350)이 제2아우터 박스(321)와 제2실린더(325)를 체결시킴으로써, 로드셀(350)은 제1신축부(310)와 제2신축부(320)를 간접적으로 체결시키게 된다.

위와 같은 구성에 의해, 제2신축부(320)가 신장되어 지지부(330)의 하면이 지반에 접할 때, 로드셀(350)에는 제1신축부(310)에 의한 크레인 차량(10)의 하중이 가해짐과 동시에, 지지부(330)가 지반을 지지하는 반력에 대한 하중이 가해지게 되며, 이러한 하중들에 대한 변형률로 인해, 로드셀(350)의 저항 값이 변하게 된다. 따라서, 측정부(400)가 로드셀(350)의 저항 변화 값을 측정하고, 제어부(500)가 저항 변화 값을 통해 제2신축부(320)에 가해지는 하중을 연산함으로써, 아웃트리거(300)가 지반을 지지할 때, 아웃트리거(300)에 가해지는 하중을 연산할 수 있게 된다.

이하, 로드셀(350)의 체결 구조에 대해 상세하게 설명한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제2아우터 박스(321)의 상부의 일측 내부에는 제1연결부(321a)가 구비된다. 제1연결부(321a)에는 제1관통공(미도시)이 형성된다.

제2아우터 박스(321)의 상부의 타측 내부에는 제2연결부(321b)가 구비된다. 제2연결부(321b)에는 제2관통공(미도시)이 형성된다.

제2실린더(325)의 상부에는 제3관통공(325a)이 형성된다.

제2실린더(325)와 제2아우터 박스(321)가 결합시, 제3관통공(325a)은 제1관통공 및 제2관통공과 대응되는 위치에 위치하게 된다.

다시 말해, 제2실린더(325)와 제2아우터 박스(321)가 결합시, 제1 내지 제3관통공(325a)은 동일 수평선상에 위치한다.

로드셀(350)은 제1 내지 제3관통공(325a)에 삽입되어 제2아우터 박스(321)와 제2실린더(325)를 체결시킨다.

제2실린더(325)와 제2아우터 박스(321)가 체결되어 서로 결합(또는 연결)될 때, 제3관통공(325a)은 제1연결부(321a) 및 제2연결부(321b) 사이에 위치하게 된다. 다시 말해, 제3관통공(325a)은 제1, 2연결부(321a, 321b) 사이에 게재된다.

로드셀(350)은 제1 내지 제3관통공(325a)에 삽입되며, 이러한 로드셀(350)에 의해 제2아우터 박스(321)와 제2실린더(325)가 상호 체결(또는 연결)된다. 또는, 로드셀(350)은 제1, 2연결부(321a, 321b) 및 제3관통공(325a)에 삽입된다.

전술한 바와 같이, 제2아우터 박스(321)의 측면에는 제1신축부(310)의 제1이너 박스(313)의 타측 단부가 연결되게 된다. 따라서, 로드셀(350)은 제1신축부(310)와 제2신축부(320)를 간접적으로 체결시키게 된다.

이처럼 로드셀(350)이 제1신축부(310)와 제2신축부(320)를 간접적으로 체결시킴에 따라, 로드셀(350), 측정부(400) 및 제어부(500)를 통해, 제2신축부(320)가 신장되어 지지부(330)가 지반을 지지할 때, 제2신축부(320), 즉, 아웃트리거(300)에 가해지는 지지 하중을 측정할 수 있다.

측정부(400) 및 제어부(500)

이하, 측정부(400) 및 제어부(500)에 대해 설명한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 측정부(400)는 로드셀(350)에 연결되며, 로드셀(350)에 하중이 가해짐에 따라, 로드셀(350)의 저항 변화 값을 측정하는 기능을 한다.

이러한 측정부(400)는 휘트스톤 브리지로 이루어져, 전기적 신호의 송수신을 통해 로드셀(350)의 저항 변화 값을 측정할 수 있다

제어부(500)는 측정부(400)에 연결되며, 측정부(400)에서 측정된 로드셀(350)의 저항 변화 값을 통해 제2신축부(320)에 가해지는 하중, 즉, 아웃트리거(300)에 가해지는 하중을 연산하는 기능을 한다.

이하, 로드셀(350)의 저항 변화 값을 통해, 제2신축부(320)에 가해지는 하중, 즉, 아웃트리거(300)에 가해지는 하중을 연산하는 과정에 대해 설명한다.

제2신축부(320)가 신장되어 지지부(330)가 지반으로부터 크레인 차량(10)을 지지할 때, 도 6에 도시된 바와 같이, 크레인 차량(10)의 하중에 의해 발생되는 힘(F1)은 제1신축부(310)를 통해 제2아우터 박스(321)의 제1, 2관통부로 전달된다. 따라서, 크레인 차량(10)의 하중에 의해 발생되는 힘(F1)은 상부에서 하부 방향으로 로드셀(350)의 양측 상부에 가해지게 된다.

또한, 제2신축부(320)가 신장되어 지지부(330)가 지반으로부터 크레인 차량(10)을 지지할 때, 도 6에 도시된 바와 같이, 지반으로부터 제2신축부(320)에 전달되는 힘(F2)은 제2신축부(320)의 제2피스톤(327) 및 제2실린더(325)를 통해 전달된다. 따라서, 지반으로부터 제2신축부(320)에 전달되는 힘(F2)은 하부에서 상부 방향으로 로드셀(350)의 중앙 하부에 가해지게 된다.

크레인 차량(10)의 하중에 의해 발생되는 힘(F1)과 지반으로부터 제2신축부(320)에 전달되는 힘(F2)이 로드셀(350)에 가해짐에 따라, 로드셀(350)은 압축 및 인장에 의해변형률이 발생하게 되며, 이러한 변형률로 인해, 로드셀(350)의 저항 값이 변하게 된다.

로드셀(350)의 체결 구조를 통해, 다음과 같은 효과를 갖는다.

제1신축부(310)의 제1이너 박스(313)와 제2신축부(320)의 제2아우터 박스(321)가 서로 연결되고, 로드셀(350)이 제2신축부(320)의 제2아우터 박스(321)와 제2신축부(320)의 제2실린더(325)를 체결시킴으로써, 로드셀(350)에 크레인 차량(10)의 하중과 지지부(330)가 지반을 지지하는 하중이 동시에 가해질 수 있다.

이처럼, 로드셀(350)이 체결 부재의 기능과 하중이 가해짐에 따라 변형률을 발생시키는 기능을 동시에 함에 따라, 제어부(500)가 아웃트리거(300)의 제2신축부(320)에 가해지는 하중을 정확하게 측정할 수 있으며, 이를 통해, 지지부(330)를 통한 지반 지지 여부를 정확하게 알 수 있다.

또한, 로드셀(350)의 체결 구조를 통해, 별도의 장치 없이 로드셀(350)을 설치할 수 있는 장점이 있다.

예컨데, 지지부(330)가 지반을 지지할 때의 하중을 정확히 측정하기 위해서는 제2실린더(325) 또는 제2피스톤(327) 상에 로드셀이 설치되는 것이 바람직한데, 이렇게 로드셀을 설치하기 위해서는 제2실린더(325) 또는 제2피스톤(327)을 잘라, 그 내부에 로드셀을 설치해야 한다. 그러나, 위와 같은 설치 방법으로는, 제2실린더(325) 및 제2피스톤(327)의 강도가 저하되어, 제2신축부(320)의 파손이 발생할 위험성이 있다. 또한, 로드셀에 가해지는 하중에 노이즈가 발생하게 되어, 정확한 하중 연산이 힘들다는 문제점이 있다.

그러나, 본 발명의 경우, 제1 내지 제3관통공(325a)에 로드셀(350)을 삽입하는 방식으로 로드셀(350)의 체결 구조가 형성됨으로써, 제2신축부(320)의 파손이 발생되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 정확한 하중 연산이 이루어질 수 있는 장점이 있다.

측정부(400)는, 로드셀(350)의 전기적 신호를 수신받아 로드셀(350)의 저항 변화 값을 측정하게 된다.

제어부(500)는 측정부(400)에서 측정된 로드셀(350)의 저항 변화 값을 연산함으로써, 실질적으로 아웃트리거(300)의 제2신축부(320)에 가해지는 하중을 연산할 수 있다.

제어부(500)는 도 7에 도시된 바와 같이, 붐 시스템 제어밸브(610)와 연결되고, 붐 시스템 제어밸브(610)는 붐 시스템(200)과 연결된다.

제어부(500)는 전기적 신호의 송수신을 통해 붐 시스템 제어밸브(610)를 제어함으로써, 붐 시스템(200)의 동작을 제어할 수 있다.

붐 시스템(200)의 동작은, 데릭 실린더(260) 및 데릭 피스톤(270)의 인출을 통한 붐(230)의 수직 방향 회전, 붐(230)의 수평 방향 회전, 텔레스코픽부(240)의 신장을 통한 다단 붐(230)의 인출, 와이어(280)를 감거나 풀어 인양장치(290)의 승하강 동작이 있다.

또한, 제어부(500)는 아웃트리거 제어밸브(620)와 연결되고, 아웃트리거 제어밸브(620)는 아웃트리거(300)와 연결된다.

제어부(500)는 전기적 신호의 송수신을 통해 아웃트리거 제어밸브(620)를 제어함으로써, 아웃트리거(300)의 동작을 제어할 수 있다.

아웃트리거(300)의 동작은 제1신축부(310) 및 제2신축부(320)의 신장 및 축소를 통한 지지부(330)의 지반 지지 동작이 있다.

크레인 차량(10)의 시간(t)에 따른 로드셀의 입력 하중(L)

이하, 도 8을 참고하여, 본 발명의 크레인 차량(10)의 시간(t)에 따른 로드셀의 입력 하중(L)에 대해 설명한다.

로드셀(350)의 입력 하중(L)은 로드셀(350), 측정부(400) 및 제어부(500)를 통해 로드셀(350)에 가해지는 하중을 연산한 값을 의미한다.

크레인 차량(10)의 아웃트리거(300)가 동작하기 전 구간인 't0' ~ 't1' 구간에서는 로드셀(350)의 입력 하중(L)은 초기 하중 값(L0)이다.

초기 하중 값(L0)은 제2신축부(320)의 자중에 의해 로드셀(350)에 가해지는 하중을 의미한다.

't0'는 제2신축부(320)의 동작이 수행되지 않는 초기 시점이다.

't1'은 제2신축부(320)의 제2실린더(325)가 작동되어 제2피스톤(327)이 신장됨으로써, 제2신축부(320)가 신장되기 사작하는 시점이다.

't2'는 지지부(330)가 지반에 완전히 접촉되어 지반을 지지함으로써, 아웃트리거(300)가 지반으로부터 크레인 차량(10)을 지지하는 시점이다.

't3'는 전복 모멘트의 증가, 지반 침하 등의 요인으로 인해, 지지부(330)가 지반으로부터 들리는 시점이다.

't4'는 지지부(330)가 지반으로부터 완전히 떨어진 시점이다.

't1' 에서 제2신축부(320)가 신장되기 시작하고, 't2'에서 지지부(330)가 지반에 완전히 지지된다.

't1' ~ 't2' 구간에서는 제2신축부(320)가 신장됨에 따라 로드셀(350)의 입력 하중(L)은 점점 증가하게 된다. 이 후, 't2'에서 지지부(330)가 지반에 완전히 지지될 때, 로드셀(350)의 입력 하중(L)은 최대 하중 값(Lmax)인 'A' 에 도달하게 된다.

't2' ~ 't3' 구간은 크레인 차량(10)의 붐 시스템(200)을 통해 인양물을 인양하는 등, 크레인 차량(10)을 통해 작업을 수행하는 구간이다.

't2' ~ 't3' 구간에서는 붐 시스템(200)의 동작에 따라, 전복 모멘트가 증가하거나 감소됨으로써, 로드셀(350)의 입력 하중(L)이 증가 및 감소하게 된다.

't3' ~ 't4' 구간에서는 아웃트리거(300)의 축소 동작이 없는데도 불구하고, 전복 모멘트의 증가, 지반 침하 등의 요인으로 인해, 지지부(330)가 지반으로부터 들리게 되는 구간이다. 따라서, 로드셀(350)의 입력 하중(L)이 감소하며, 't4'에서는 로드셀(350)의 입력 하중(L)이 초기 하중 값(L0)이 된다.

전술한 전복 위험 하중 값(Lw)은 제어부에 기설정되어 있다.

제어부(500)는, 지지부(330)가 지반에 접하여 제어부(500)에서 연산된 제2신축부(320)에 가해지는 하중이 최대 하중 값(Lmax)에 도달한 후, 제어부(500)에서 연산된 제2신축부(320)에 가해지는 하중이 기설정된 전복 위험 하중 값(Lw)에 도달하게 되면, 제어부(500)가 전복 모멘트를 증가시키는 방향의 붐 시스템(200)의 동작을 차단시킨다.

상세하게 설명하면, 제2신축부(320)에 가해지는 하중(로드셀(350)의 입력 하중(L))이 최대 하중 값(Lmax)에 도달한 후, 제2신축부(320)에 가해지는 하중이 하강하여, 도 8의 'B'와 같이, 제2신축부(320)에 가해지는 하중로드셀(350)의 입력 하중(L)이 기설정된 전복 위험 하중 값(Lw)에 도달하게 되면, 제어부(500)는 붐 시스템(200)에 연결된 붐 시스템 제어밸브(610)를 제어하여, 전복 모멘트를 증가시키는 방향의 붐 시스템(200)의 동작을 차단시키게 된다.

이 경우, 전복 모멘트를 증가시키는 방향의 붐 시스템(200)의 동작은, ⅰ) 지반으로부터 지지부(330)가 들린 아웃트리거(300)의 반대 방향으로의 포스트(220)의 수평 방향 회전 동작, ⅱ) 텔레스코픽부(240)의 신장을 통한 다단 붐(230)의 인출 동작, ⅲ) 인양장치(290)의 승강를 통한 인양물의 인양 동작, ⅳ) 데릭 실린더(260)의 신장을 통한 붐(230)의 상부 방향 회전 동작(기복 동작)을 포함하는 동작이다.

위와 같이, 로드셀(350), 측정부(400) 및 제어부(500)를 통해 연산된 제2신축부(320)에 가해지는 하중 값(또는 로드셀(350)의 입력 하중(L))을 통해 제어부(500)가 전복 모멘트를 증가시키는 방향의 붐 시스템(200)의 동작을 차단시킴에 따라, 크레인 차량(10)이 전복되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

상세하게 설명하면, 아웃트리거(300)의 지지부(330)가 지반으로부터 들리게 되어 지반을 통한 지지가 제대로 이루어지지 않게 되면, 't3' ~ 't4' 구간과 같이, 제2신축부(320)에 가해지는 하중 값(또는 로드셀(350)의 입력 하중(L))이 감소하게 된다. 따라서, 제2신축부(320)에 가해지는 하중 값(또는 로드셀(350)의 입력 하중(L))이 초기 하중 값(L0)이 되기 전에 'B' 에서, 즉, 전복 위험 하중 값(Lw)에서 제어부(500)가 전복 모멘트 증가 동작을 차단시켜줌으로써, 크레인 차량(10)이 전복되는 것을 미연에 방지할 수 있는 것이다.

제어부(500)가 붐 시스템 제어밸브(610)를 차단하여, 붐 시스템(200)의 동작을 차단할 경우에도, 전복 모멘트를 감소시키는 방향의 붐 시스템(200)의 동작은 차단되지 않는다.

전복 모멘트를 감소시키는 방향의 붐 시스템(200)의 동작은, ⅰ) 지반으로부터 지지부(330)가 들린 아웃트리거(300)의 방향으로의 포스트(220)의 수평 방향 회전 동작, ⅱ) 텔레스코픽부(240)의 축소를 통한 다단 붐(230)의 인입 동작, ⅲ) 인양장치(290)의 하강을 통한 인양물의 언로딩 동작, ⅳ) 데릭 실린더(260)의 축소를 통한 붐(230)의 하부 방향 회전 동작을 포함하는 동작이다.

또한, 제어부(500)가 붐 시스템 제어밸브(610)를 차단하여, 붐 시스템(200)의 동작을 차단할 경우에도, 아웃트리거(300)의 동작은 차단되지 않는다. 따라서, 아웃트리거 제어밸브(620)와 붐 시스템 제어밸브(610)는 독립적으로 동작이 가능하다.

다시 말해, 아웃트리거 제어밸브(620)는 붐 시스템 제어밸브(610)의 작동과 상관없이 아웃트리거(300)의 동작을 제어할 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, '최대 하중 값(Lmax) > 전복 위험 하중 값(Lw) > 초기 하중값(L0)' 관계를 만족한다.

전복 위험 하중 값(Lw)은 초기 하중 값(L0)을 기준으로 설정되는 것이 바람직하다. 상세하게는, 전복 위험 하중 값(Lw)은, 제2신축부(320)가 신장되지 않은 초기 상태에서 제어부(500)에 의해 연산되는 제2신축부(320)에 가해지는 하중인 초기 하중 값(L0)의 110% 이상 5,000% 이하의 범위 내의 값인 것이 바람직하다.

전복 위험 하중 값(Lw)이 커짐에 따라, 크레인 차량(10)의 안전율은 높아질 수 있다. 그러나, 전복 위험 하중 값(Lw)이 너무 커지면, 붐 시스템(200)을 통한 작업 수행이 제대로 이루어질 수 없다. 따라서, 전복 위험 하중 값(Lw)은 적재부(150)에 적재될 수 있는 적재물의 최대 하중, 크레인 차량(10) 자체의 하중 등을 고려하여, 초기 하중 값(L0)을 기준으로 설정될 수 있다.

예컨데, 적재부(150)에 적재될 수 있는 적재물의 최대 하중과 크레인 차량(10) 자체의 하중의 합이 작을 경우, 전복 위험성이 크지 않으므로, 안전률은 낮아도 무방하다. 따라서, 전복 위험 하중 값(Lw)은 상대적으로 낮게 설정될 수 있다. 적재부(150)에 적재될 수 있는 적재물의 최대 하중과 크레인 차량(10) 자체의 하중의 합이 클 경우, 전복 위험성이 크므로, 안전률은 높아야 한다. 따라서, 전복 위험 하중 값(Lw)은 상대적으로 높게 설정되야 한다.

따라서, '적재물의 최대 하중과 크레인 차량(10) 자체의 하중의 합'과 '크레인 차량(10)의 안전률'(또는 '전복 위험 하중 값(Lw)')은 서로 비례 관계를 만족한다.

위와 같이, 전복 위험 하중 값(Lw)이 초기 하중 값(L0)을 기준으로 설정됨에 따라, 적재부(150)가 구비된 크레인 차량(10), 즉, 카고 크레인 차량의 경우에도, 적재부(150)에 적재된 적재물의 무게와 상관없이, 크레인 차량(10)이 전복되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

10: 크레인 차량
100: 차체 150: 적재부
200: 붐 시스템 210: 베이스
220: 포스트 230: 붐
240: 텔레스코픽부 250: 힌지축
260: 데릭 실린더 270: 데릭 피스톤
280: 와이어 290: 인양장치
300: 아웃트리거 310: 제1신축부
311: 제1아우터 박스 313: 제1이너 박스
320: 제2신축부 321: 제2아우터 박스
321a: 제1연결부 321b: 제2연결부
323: 제2이너 박스 325: 제2실린더
325a: 제3관통공 327: 제2피스톤
330: 지지부 350: 로드셀
400: 측정부
500: 제어부
610: 붐 시스템 제어밸브 620: 아웃트리거 제어밸브

Claims (5)

1. 인양물을 인양하는 붐 시스템을 갖는 크레인 차량에 있어서,
   상기 붐 시스템의 베이스에 연결되며 수평 방향으로 신축 가능하게 구비되는 제1신축부와, 그 측면이 상기 제1신축부에 연결되며 수직 방향으로 신축 가능하게 구비되는 제2신축부와, 상기 제2신축부의 하부 단부에 구비되며, 상기 제2신축부가 신장될 때, 그 하면이 지반에 접하는 지지부 및 상기 제1신축부의 제1이너 박스가 그 측면에 연결되는 상기 제2신축부의 제2아우터 박스와 상기 제2아우터 박스와 연결되는 상기 제2신축부의 제2실린더를 체결시키며 하중이 가해짐에 따라 저항 값이 변화하는 로드셀을 포함하는 아웃트리거;
   상기 로드셀에 연결되며, 상기 로드셀의 저항 변화 값을 측정하는 측정부; 및
   상기 측정부에 연결되며, 상기 측정부에서 측정된 상기 로드셀의 저항 변화 값을 통해 상기 제2신축부에 가해지는 하중을 연산하는 제어부;를 포함하는 크레인 차량.
2. 제1항에 있어서,
   상기 지지부가 지반에 접하여 상기 제어부에서 연산된 상기 제2신축부에 가해지는 하중이 최대 하중 값(Lmax)에 도달한 후, 상기 제어부에서 연산된 상기 제2신축부에 가해지는 하중이 기설정된 전복 위험 하중 값(Lw)에 도달하게 되면, 상기 제어부가 상기 전복 모멘트를 증가시키는 방향의 상기 붐 시스템의 동작을 차단시키되, '최대 하중 값(Lmax) > 전복 위험 하중 값(Lw)' 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 크레인 차량.
3. 제2항에 있어서,
   상기 전복 위험 하중 값(Lw)은, 상기 제2신축부가 신장되지 않은 초기 상태에서 상기 제어부에 의해 연산되는 상기 제2신축부에 가해지는 하중인 초기 하중 값(L0)의 110% 이상 5,000% 이하의 범위 내의 값인 것을 특징으로 하는 크레인 차량.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제2신축부는,
   그 상부가 상기 제2아우터 박스 내부에 인입되어 상기 제2아우터 박스에 연결되는 제2이너 박스; 및
   그 하부 단부가 상기 제2이너 박스 및 상기 지지부와 연결되며, 상기 제2실린더로부터 수직 방향으로 신축 가능하도록 그 상부 단부가 상기 제2실린더에 연결되는 제2피스톤;을 포함하는 크레인 차량.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2아우터 박스의 일측 내부에는 제1관통공이 형성된 제1연결부가 구비되고, 상기 제2아우터 박스의 타측 내부에는 제2관통공이 형성된 제2연결부가 구비되며, 상기 제2실린더의 상부에는 상기 제1관통공 및 상기 제2관통공과 대응되는 제3관통공이 형성되고,
   상기 로드셀은 상기 제1 내지 제3관통공에 삽입되어 상기 제2아우터 박스와 상기 제2실린더를 체결시키는 것을 특징으로 하는 크레인 차량.

Images