KR20200074096A - 굴착기 사람 승강-리프트 - Google Patents

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KR20200074096A
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로날드 에스 한센
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클라크 이큅먼트 컴파니
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Abstract

굴착기의 암(234,334)에 회전 가능하게 부착된 도구 캐리어(272, 372)에 장착되도록 구성된 사람 승강 리프트 도구(400)는, 사람 승강-리프트 도구를 굴착기의 도구 캐리어에 장착하도록 구성된 도구 캐리어 인터페이스(472), 작업자를 이동하도록 구성된 바스켓(474), 그리고 멀티-바 링크장치(476) 및 도구 캐리어 인터페이스와 바스켓 시이에 연결된 회전 작동기(478)를 포함한다. 상기 멀티-바 링크장치는 링크장치 작동기(477)를 갖고, 링크장치 작동기의 동력하에 바스켓을 도구 캐리어 인터페이스에 대하여 상승 및 하강하도록 이동 가능하고, 그리고 회전 작동기는 바스켓이 도구 캐리어 인터페이스에 대하여 피벗하도록 구성된다.

Description

굴착기 사람 승강-리프트
본 발명은 동력기계에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 굴착기 형태의 동력기계의 사람 승강-리프트에 관한 것이다.
본 발명의 목적을 위한 동력기계는 특정 작업 또는 다양한 작업을 달성하기 위한 목적으로 동력을 생성하는 임의 유형의 기계를 포함한다. 동력기계의 일 유형은 작업 차량(work vehicle)이다. 작업 차량은 일반적으로 작업 기능을 수행하기 위하여 조작할 수 있는 리프트 암(일부 작업 차량은 다른 작업 장치가 있을 수 있음)과 같은 작업 장치가 있는 자체-추진(self propelled) 차량이다. 작업 차량은 몇 가지 예를 들면 굴착기(excavators), 로더(loaders), 다용도 차량, 트랙터 및 트렌처(trenchers)를 포함한다.
사람 승강-리프트는 붐(boom) 또는 암(arm)에 장착된 바스켓(basket)을 갖고 작업자를 이동하여 작업자가 지면 위에서 일할 수 있게 구성된 구조이다. 통상, 사람 승강-리프트는 동력기계 또는 사람 승강-리프트를 사용하도록 전용화된 다른 차량의 일부이다. 이는 동력기계의 다른 목적에의 사용에 대한 유용성을 제한한다.
상기 설명은 본 발명의 일반적인 배경 기술 정보를 단순히 제공하고, 청구된 본 발명의 범위를 결정하는 데 도움을 주고자 의도된 것은 아니다.
본 발명은 굴착기 형태의 동력기계의 사람 승강-리프트를 제공한다.
본 발명의 사람 승강-리프트 도구는, 사람 승강-리프트 도구를 굴착기의 도구 캐리어(implement carrier)에 장착하도록 구성된 도구 캐리어 인터페이스, 작업자를 이동하도록 구성된 바스켓, 멀티-바 링크장치(multi-bar linkage) 및 도구 캐리어 인터페이스와 바스켓 시이에 연결된 회전 작동기(actuator)를 포함하고, 굴착기의 암에 회전 가능하게 부착된 도구 캐리어에 장착되도록 구성된다. 멀티-바 링크장치는 링크장치 작동기를 갖고, 링크장치 작동기의 동력하에 바스켓을 도구 캐리어 인터페이스에 대하여 상승 및 하강하도록 이동 가능하고, 그리고 회전 작동기는 바스켓이 도구 캐리어 인터페이스에 대하여 피벗(pivot)하도록 구성된다.
본 발명의 내용과 요약은 아래 상세한 설명에서 추가로 설명하는 단순화된 형태의 개념 선택을 소개하기 위하여 제공된다. 본 발명의 내용과 요약은 청구된 주제의 주요 특징 또는 필수적인 특징을 식별하기 위하여 의도된 것은 아니고, 또한 청구된 주제의 범위를 결정하는데 도움을 주고자 의도된 것은 아니다.
본 발명의 사람 승강-리프트는 붐 또는 암에 장착된 바스켓을 갖고 작업자를 이동하여 작업자가 지면 위에서 일할 수 있게 구성된 구조이다.
본 발명의 사람 승강-리프트 는 굴착기에 장착될 수 있는 다른 도구와 함께 도구 캐리어에 기계적으로 직접 연결되고, 또한 기계의 보조 유압 회로에 그리고/또는 기계의 동력 및 제어 시스템에 대한 전기 연결에 부착된다.
도 1은 본 발명의 실시예를 실시할 수 있는 대표적인 동력기계의 기능 시스템을 도시하는 블록 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 실시예를 실시할 수 있는 굴착기 형태의 동력기계의 전면 좌사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 굴착기의 후면 우사시도이다.
도 4는 예시적인 실시예에 따른 도구 캐리어에 부착된 사람 승강-리프트를 갖는 대표적인 동력기계를 포함하는 버킷 및 굴착기 암을 도시하는 측면도이다.
도 5는 회전 유압 작동기를 포함하는, 사람 승강-리프트를 피벗하도록 구성된 작동기 장치를 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7은 리프트 암 구조에 의하여 바스켓이 각각 상하에 위치하도록 이동된 사람 승강-리프트 도구를 나타내는 도면이다.
도 8은 바스켓이 리프트 암 구조와 접촉하는 것을 방지하기 위하여, 리프트 암 구조의 디퍼(dipper)를 연결하는 사람 승강 리프트 도구의 연결장치에 정지부(stop)가 접혀진 리프트 암 구조를 나타내는 도면이다.
도 9는 사람 승강 리프트 바스켓이 동력기계 아래에 위치하는, 동력기계에 장착된 사람 승강-리프트 도구를 갖는 대표적인 동력기계를 나타내는 도면이다.
본 발명에 개시된 개념은 예시적인 실시예를 참조하여 설명되고 도시된다. 그러나, 이들 개념은 도시한 실시예에서의 구성의 상세 및 구성요소의 배치에 대한 적용에 제한되지 않고 다양한 다른 방법으로 실시되거나 수행될 수 있다. 본 발명의 용어는 발명의 설명의 목적으로 사용되고 제한적인 것으로 간주해서는 안 된다. 본 발명에서 사용되는 "포함하는(including)", "포함하는(comprising)" 및 "갖는(having)"과 같은 단어 및 그 변형은 이후에 열거된 항목, 그 등가물뿐만 아니라 추가 항목을 포함한다.
본 발명에 개시된 실시예는, 굴착기와 같은 동력기계의 도구 캐리어에 장착하도록 구성된 사람 승강-리프트 도구 및 장착장치를 포함한다. 사람 승강-리프트 는 굴착기에 장착될 수 있는 다른 도구와 함께 도구 캐리어에 기계적으로 직접 연결된다. 사람 승강 리프트는 또한 기계의 보조 유압 회로(hudraulics circuit)에 그리고/또는 기계의 동력 및 제어 시스템에 대한 전기 연결에 부착된다. 종종 로더 형태의 동력기계에 사용된 도구 캐리어 전기 연결이 사용될 수 있다.
본 발명에 개시된 개념은 비록 특히 굴착기에의 사용이 적합하지만, 아래에 기술되는 바와 같이 다양한 동력기계에 실시될 수 있다. 실시예를 실시할 수 있는 대표적인 동력기계는 도 1의 다이어그램 형태로 도시되고, 이러한 동력기계의 예가 도 2 및 도 3에 도시되고 실시예를 개시하기 전에 아래에 기술된다. 본 발명의 설명을 간결하게 하기 위하여 단지 하나의 동력기계에 대하여 설명한다. 그러나, 위에 언급한 바와 같이 하기 실시예는 다수의 동력기계 중 어느 것에도 실시될 수 있고, 도 2 및 도 3에 도시된 대표적인 동력기계와 상이한 형태의 동력기계를 포함한다.
본 발명의 목적상 동력기계는 프레임, 적어도 하나의 작업요소 및 작업을 수행하기 위하여 작업요소에 동력을 제공할 수 있는 동력원을 포함한다. 동력기계의 하나의 유형은 자체-추진(self-propelled) 작업 차량이다. 자체-추진 작업 차량은 프레임, 작업요소 및 작업요소에 동력을 공급할 수 있는 동력원을 포함하는 동력기계의 한 종류이다. 적어도 하나의 작업요소는 동력기계를 동력하에 움직이기 위한 동기 시스템이다.
도 1은 아래에 기술된 실시예가 유리하게 인용될 수 있고 다수의 상이한 유형의 동력기계 중 임의의 것일 수 있는 동력기계(100)의 기본 시스템을 도시하는 블록 다이어그램을 나타낸다. 도 1의 블록 다이어그램은 동력기계(100)의 다양한 시스템 및 다양한 구성요소와 시스템 사이의 관계를 확인한다. 전술한 바와 같이 가장 기본적인 수준에서, 본 발명의 목적상 동력기계는 프레임, 동력원 및 작업요소를 포함한다. 동력기계(100)는 프레임(110), 동력원(120) 및 작업요소(130)를 갖는다. 도 1에 도시된 동력기계(100)는 자체-추진 작업 차량이기 때문에, 이는 또한 동력기계를 지지 표면 위로 움직이도록 제공되는, 그 자체가 작업요소인 견인요소(140)와 동력기계의 작업요소를 제어하기 위한 운전 위치를 제공하는 운전 스테이션(150)을 갖는다. 운전자에 의해 제공되는 제어 신호에 반응하여 다양한 작업을 적어도 부분적으로 수행하기 위하여, 제어 시스템(160)이 다른 시스템과 상호 작용하도록 제공된다.
특정 작업 차량은 전용 작업을 수행할 수 있는 작업요소를 갖는다. 예를 들어, 일부 작업 차량에는 버킷(bucket)과 같은 도구가 고정(pinning) 배열에 의하여 부착되는 리프트 암이 있다. 예시적인 실시예에서, 사람 승강 리프트 도구가 이하 설명하는 바와 같이 리프트 암에 부착될 수 있다. 작업요소, 즉 리프트 암은 작업을 수행하기 위하여 도구가 위치하도록 조작될 수 있다. 일부 경우에 있어서, 도구를 위치시키기 위하여, 리프트 암에 대해 버킷을 회전시키는 것과 같이 도구는 작업요소에 대해 상대적으로 위치할 수 있다. 이러한 작업 차량의 정상적인 작동 하에 버킷이 부착되고 사용하도록 의도된다. 이러한 작업 차량은 도구/작업요소 조합을 분해하고 원래의 버킷 대신에 또 다른 도구를 재조립하는 것에 의해서 다른 도구를 수용할 수 있다. 그러나, 다른 작업 차량은 널리 다양한 도구를 갖고 사용되도록 의도되고, 도 1에 도시한 도구 인터페이스(170)와 같은 도구 인터페이스를 갖는다. 가장 기본적으로 도구 인터페이스(170)는 프레임(110) 또는 작업요소(130)와 도구 사이의 연결장치이고, 이는 도구를 프레임(110) 또는 작업요소(130)에 직접 부착하기 위한 연결 포인트만큼 단순하거나 또는 더 복잡할 수 있고, 아래에 기술된다.
일부 동력기계에서, 도구 인터페이스(170)는 작업요소에 이동 가능하게 부착되는 물리적 구조체인 도구 캐리어를 포함할 수 있다. 도구 캐리어는 예시적인 실시예에서 사람 상승 리프트를 포함하는 다수의 도구를 작업요소에 수용하고 고정하기 위한 체결부(engagement features) 및 잠금부(locking features)를 갖는다. 이러한 도구 캐리어의 일 특성은 도구가 일단 캐리어에 부착되면 캐리어는 도구에 고정되고(즉, 도구에 대해 이동 가능하지 않음), 도구 캐리어가 작업요소에 대해 이동하는 경우, 도구는 도구 캐리어와 같이 이동한다. 용어 도구 캐리어는 단순히 피벗(pivotal) 형태의 연결 포인트가 아니라, 다양하고 상이한 도구에 수용되고 고정되도록 의도된 특별한 전용 장치이다. 도구 캐리어 자체는 리프트 암 또는 프레임(110)과 같은 작업요소(130)에 장착 가능하다. 도구 인터페이스(170)는 또한 도구 상의 하나 이상의 작업요소에 동력을 제공하기 위한 하나 이상의 동력원을 포함할 수 있다. 일부 동력기계는 도구 인터페이스를 갖는 복수의 작업요소를 가질 수 있고, 이들 각각은 반드시 필요하지 않지만 도구를 수용하기 위한 하나의 도구 캐리어를 가질 수 있다. 일부 다른 동력기계는 복수의 도구 인터페이스를 갖는 하나의 작업요소를 가질 수 있고, 단일 작업요소는 복수의 도구를 동시에 수용할 수 있다. 이들 도구 인터페이스 각각은 반드시 필요하지 않지만 하나의 도구 캐리어를 갖는다.
프레임(110)은 그에 부착되거나 그 위에 위치하는 다양한 다른 구성요소를 지지할 수 있는 물리적 구조체를 포함한다. 프레임(110)은 개별 구성요소를 임의로 여러 개 포함할 수 있다. 일부 동력기계는 단단한 프레임을 갖는다. 즉, 프레임의 어느 한 부분도 프레임의 다른 부분에 대해 이동 가능하지 않다. 다른 동력기계는 프레임의 다른 부분에 대해 움직일 수 있는 적어도 하나의 한 부분을 갖는다. 예를 들어, 굴착기는 하부 프레임부에 대해 회전하는 상부 프레임부를 가질 수 있다. 다른 작업 차량은 조향 기능을 달성하기 위하여 프레임의 한 부분이 다른 부분에 대해 피벗하는 관절식(articulated) 프레임을 갖는다.
프레임(110)은, 일부 예에서 도구 인터페이스(170)를 통해 부착된 도구 사용을 위한 동력을 제공하는 것뿐만 아니라, 하나 이상의 견인요소(140)를 포함하는 하나 이상의 작업요소(130)에 동력을 제공할 수 있는 동력원(120)을 지지한다. 동력원(120)으로부터의 동력이 작업요소(130), 견인요소(140) 및 도구 인터페이스(170)의 하나에 직접 제공될 수 있다. 대안적으로, 동력원(120)으로부터의 동력은 제어 시스템(160)에 제공될 수 있고, 이는 순차적으로 작업 기능을 수행하기 위하여 동력을 사용할 수 있는 요소에 동력을 선택적으로 제공한다. 동력기계용 동력원은 통상적으로 내연기관과 같은 엔진 및 엔진으로부터의 출력을 작업요소에 의해 사용 가능한 동력 형태로 변환할 수 있는 기계식 변속기 또는 유압 시스템과 같은 동력 변환 시스템을 포함한다. 일반적으로 전력원 또는 하이브리드 동력원으로 알려진 동력원의 조합을 포함하는 다른 유형의 동력원이 동력기계에 통합될 수 있다.
도 1은 작업요소(130)로 지정된 단일 작업요소를 나타내지만, 다양한 동력기계는 임의 개수의 작업요소를 가질 수 있다. 작업요소는 통상 동력기계의 프레임에 부착되고, 작업을 수행하는 경우에 프레임에 대해 이동 가능하다. 또한, 견인요소(140)는, 그들의 작업 기능이 일반적으로 동력기계(100)를 지지 표면 위로 이동시키는 점에서, 작업요소의 특별한 경우이다. 견인요소(140)는 작업요소(130)와 별개로 도시되어 나타나고, 그 이유는 많은 동력기계는 견인요소 이외의 추가적인 작업요소를 갖고 있기 때문이나 항상 그렇다고는 할 수 없다. 동력기계는 임의 개수의 견인요소를 가질 수 있고, 이들 일부 또는 모두가 동력원(120)으로부터의 동력을 수용해서 동력기계(100)를 추진할 수 있다. 견인요소는, 예를 들어 차축에 부착된 바퀴(wheels), 궤도(track) 조립체 등일 수 있다. 견인요소의 이동이 차축에 대한 회전으로 한정되도록 프레임에 강하게 장착될 수 있거나 또는 견인요소를 프레임에 대해 피벗함으로써 조향을 달성하도록, 견인요소는 프레임에 조정 가능하게 장착될 수 있다.
동력기계(100)는 운전자가 동력기계의 작동을 제어할 수 있는 운전 위치를 제공하는 운전 스테이션(150)을 포함한다. 일부 동력기계에서, 운전 스테이션(150)은 밀폐되거나 부분 밀폐된 캡(cab)으로 정의된다. 본 발명에 개시된 실시예가 실시될 수 있는 일부 동력기계는 위에 기술된 유형의 캡 또는 운전실(operator compartment)을 갖지 않을 수 있다. 예를 들어, 워크 비하인드 로더(walk behind loader)는 캡 또는 운전실을 갖지 않고 오히려 동력기계를 올바로 작동하는 운전 스테이션으로서 기능하는 운전 위치를 가질 수 있다. 보다 광범위하게, 작업 차량이 아닌 동력기계는 위에 언급된 운전 위치 및 운전실과 반드시 유사하지 않은 운전 스테이션을 가질 수 있다. 또한, 동력기계(100) 및 기타와 같은 일부 동력기계는, 이들이 운전실 또는 운전 위치를 갖는지에 상관없이, 동력기계 상의 또는 동력기계에 인접한 운전 스테이션 대신에 또는 이에 더하여 원격식으로(즉, 원격으로 위치한 운전자 스테이션으로부터) 작동될 수 있다. 이는, 동력기계의 운전자 제어 기능 중 적어도 일부가 동력기계에 연결된 도구와 연관된 운전 위치에서 작동할 수 있는 애플리케이션을 포함할 수 있다. 대안적으로, 일부 동력기계의 경우, 동력기계 상의 운전자 제어 기능 중 적어도 일부를 제어할 수 있는 원격 제어 장치가 제공될 수 있다(즉, 동력기계 및 동력기계에 결합되는 임의의 도구로부터 원격임).
도 2 및 도 3은 본 발명에 개시된 실시예가 실시된, 도 1에 도시된 동력기계 형태의 하나의 특정 실시예인 굴착기(200)를 나타낸다. 여기에 특별히 언급하지 않는 한, 이하 개시된 실시예는 다양한 동력기계에 실시될 수 있고, 굴착기(200)는 그러한 동력기계의 단지 하나이다. 본 발명의 설명의 목적을 위하여 이하 굴착기(200)가 개시된다. 본 발명의 예시적인 실시예가 실시될 수 있는 모든 굴착기 또는 동력기계는 굴착기(200)가 갖는 모든 특징을 가질 필요는 없고 또한 제한되지 않는다.
굴착기(200)는 동력 시스템(220)(도 2 및 도 3에서 블록으로 나타나 있고, 그 이유는 실제 동력 시스템이 프레임(210) 내에 둘러싸여 있기 때문임)을 지지하고 둘러싸는 프레임(210)을 갖는다. 동력 시스템(220)은 유압 시스템에 동력 출력을 제공하는 엔진을 포함한다. 운전자 입력장치에 의해 제공되는 신호에 반응하여 작업요소에 작동 가능하게 결합된 작동기에 가압식 유압액을 선택적으로 제공하기 위하여, 유압 시스템은 하나 이상의 유압 펌프를 포함하는 동력 변환 시스템으로서 역할을 한다. 유압 시스템은 또한 운전자 입력장치에 의해 제공되는 신호에 반응하여 작동기에 가압식 유압액을 선택적으로 제공하는 제어 밸브 시스템을 포함한다. 굴착기(200)는 제1 리프트 암 구조물(230)과 제2 리프트 암 구조물(330)(모든 굴착기가 제2 리프트 암 구조물을 갖는 것은 아님)의 형태인 복수의 작업요소를 포함한다. 또한, 작업 차량인 굴착기(200)는 프레임(210)의 대향 측면에 배치되는 좌측 및 우측 궤도 조립체(240A 및 240B)의 형태인 한 쌍의 견인요소를 포함한다.
운전실(250)은 부분적으로 프레임(210) 상에 장착된 캡(252)에 의해 정의된다. 굴착기(200)에 도시된 캡(252)은 밀폐된 구조이나 다른 운전실은 밀폐될 필요는 없다. 예를 들어, 일부 굴착기는 덮개(roof)를 제공하나 밀폐되지 않은 캐노피(canopy)를 갖는다. 블록(260)으로서 도시된 제어 시스템은 다양한 작업요소를 제어하기 위해 제공된다. 제어 시스템(260)은 운전자 입력장치를 포함하고, 이는 동력 시스템(220)과 상호 작용하여 선택적으로 동력 신호를 작동기에 제공하여 굴착기(200)에서 작업 기능을 제어한다.
프레임(210)은 회전 조인트(swivel joint)를 통해 하부 프레임부 또는 차대(under-carriage)(212)에 피벗 가능하게 장착되는 상부 프레임부 또는 하우스(211)를 포함한다. 회전 조인트는 베이링, 링 기어 및 기계를 회전시키기 위해 링 기어를 체결하는 피니언(pinion) 기어(미도시)가 있는 슬루(slew) 모터를 포함한다. 차대(212)에 대해 하우스(211)를 회전시키기 위해, 슬루 모터는 제어 시스템(260)으로부터 동력 신호를 수신한다. 하우스(211)는 운전자에 의한 입력장치의 조작에 반응하여 차대(212)에 대해 동력하에 회전축(214)을 중심으로 제한 없이 회전할 수 있다. 유압 도관(conduits)은 유압식 회전부를 경유해서 회전 조인트를 통해 공급되어, 차대(212)에 작동 가능하게 결합되는 리프트 암(330)과 같은 하나 이상의 작업요소와 견인요소에 가압식 유압액을 제공한다.
제1 리프트 암 구조물(230)은 스윙 마운트(215)를 통해 하우스(211)에 장착된다(일부 굴착기는 여기에 기술된 유형의 스윙 마운트를 갖지 않음). 제1 리프트 암 구조물(230)은 굴착기에 일반적으로 채용될 수 있는 형태의 붐-암 리프트 암이지만 이러한 암 구조물의 특정 특징부는 도 2 및 도 3에 도시된 리프트 암과는 다를 수 있다. 스윙 마운트(215)는 프레임부(215A) 및 장착 프레임 피벗(231A)에서 프레임부(215A)에 회전 가능하게 장착되는 리프트 암부(215B)를 포함한다. 스윙 작동기(233A)는 하우스(211) 및 마운트의 리프트 암부(215B)에 결합된다. 스윙 작동기(233A)의 작동은 리프트 암 구조물(230)이 장착 프레임 피벗(231A)을 세로로 관통하여 연장하는 축 중심으로 피벗 또는 스윙하도록 한다.
제1 리프트 암 구조물(230)은 붐(232)으로 일반적으로 알려진 제1 부분 및 암 또는 디퍼(dipper)(234)로 알려진 제2 부분을 포함한다. 붐(232)은 붐 피벗 마운트(231B)에서 마운트(215)에 피벗 가능하게 제1 단부(232A) 상에 부착된다. 붐 작동기(233B)는 마운트(215)와 붐(232)에 부착된다. 붐 작동기(233B)의 작동은 붐(232)이 붐 피벗 마운트(231B)에 대해 피벗하도록 하고, 이는 효과적으로 붐의 제2 단부(232B)가 하우스(211)에 대해 상승 또는 하강하도록 한다. 암(234)의 제1 단부(234A)는 암 마운트 피벗(231C)에서 붐의 제2 단부(232B)에 피벗 가능하게 부착된다. 암 작동기(233C)는 붐(232)과 암(234)에 부착된다. 암 작동기(233C)의 작동은 암이 암 마운트 피벗(231C)에 대해 피벗하도록 한다. 스윙 작동기(233A), 붐 작동기(233B) 및 암 작동기(233C) 각각은 운전자 입력장치로부터의 제어 신호에 반응하여 독립적으로 제어될 수 있다.
예시적인 도구 인터페이스(270)는 암(234)의 제2 단부(234B)에 제공된다. 도구 인터페이스(270)는 리프트 암(230)에 다양하고 상이한 도구를 수용하고 고정할 수 있는 도구 캐리어(272)를 포함하고, 사람 승강 리프트 도구를 포함한다. 이러한 도구는 도구 캐리어(272)에 체결하도록 구성된 기계 인터페이스를 갖는다. 도구 캐리어(272)는 암(234)의 제2 단부(234B)에 피벗 가능하게 장착된다. 도구 캐리어 작동기(233D)는 암(234)과 링크장치 조립체(276)에 작동 가능하게 결합된다. 링크장치 조립체는 제1 링크(276A)와 제2 링크(276B)를 포함한다. 제1 링크(276A)는 암(234)과 도구 캐리어 작동기(233D)에 피벗 가능하게 장착된다. 제2 링크(276B)는 도구 캐리어(272)와 제1 링크(276A)에 피벗 가능하게 장착된다. 링크장치 조립체(276)는 도구 캐리어 작동기(233D)가 활성화되는 경우에 도구 캐리어(272)가 도구(234)에 대해 피벗하도록 제공된다.
도구 인터페이스(270)는 또한 리프트 암 구조물(230) 상의 도구의 연결에 이용 가능한 도구 동력원(도 2 및 도 3에는 미도시됨)을 포함한다. 도구 동력원은 도구가 결합될 수 있는 가압식 유압액 포트를 포함한다. 가압식 유압액 포트는 하나 이상의 도구 상의 작동기 또는 기능에 동력을 공급하기 위한 가압식 유압액을 선택적으로 제공한다. 도구 동력원은 도구 상의 전자 제어기 및/또는 전자 작동기에 전력을 공급하기 위한 전력원을 또한 포함할 수 있다. 전력원은 또한 도구 상의 제어기와 굴착기(200)의 전자장치 사이의 통신을 허용하기 위해 굴착기(200) 상의 데이터 버스와 통신하는 전기 도관을 포함할 수 있다. 굴착기(200) 상의 특정 도구 동력원은 전력원을 포함하지 않음을 알아야 한다.
하부 프레임(212)은 좌측 궤도 구동 조립체(240A) 및 우측 궤도 구동 조립체(240B)로서 도 2 및 도 3에서 표시된 한 쌍의 견인요소(240)를 지지하고 여기에 부착되어 있다. 각각의 견인요소(240)는 하부 프레임(212)에 결합된 궤도 프레임(242)을 갖는다. 궤도 프레임(242)은 무한 궤도(244)를 지지하고 이에 의해 둘러싸이고, 지지 표면 위로 굴착기(200)를 추진하기 위해 동력하에 회전한다. 다양한 구성요소가 궤도(244)를 결합하고 지지하기 위해 궤도 프레임(242)에 결합되거나 다른 방법으로 지지되고 궤도 프레임에 대해 이를 회전시킨다. 예를 들어, 스프로킷(sprocket)(246)은 궤도 프레임(242)에 의해 지지되고, 무한 궤도(244)를 체결하여 무한 궤도가 궤도 프레임에 대해 회전하도록 한다. 아이들러(idler)(245)는 궤도상에서 적절한 인장력을 유지하기 위해 인장기(tensioner)(미도시)에 의하여 궤도(244)에 대해 고정된다. 궤도 프레임(242)은 또한 복수의 롤러(248)를 지지하고, 이는 궤도를 체결하고 궤도를 통해 지지 표면을 지지하고 굴착기(200)의 하중을 분산시킨다. 상부 궤도 가이드(249)는 궤도(244) 상에 인장력을 제공하기 위해 제공되고, 궤도가 궤도 프레임(242)과 마찰하는 것을 방지한다.
제2 또는 하부 리프트 암(330)은 하부 프레임(212)에 피벗 가능하게 부착된다. 하부 리프트 암 작동기(332)는 제1 단부(332A)에서 하부 프레임(212)에 피벗 가능하게 결합되고, 제2 단부(332B)에서 하부 리프트 암(330)에 피벗 가능하게 결합된다. 하부 리프트 암(330)은 하부 도구(334)를 운반하도록 구성된다. 하부 도구(334)는 리프트 암에 일체식이 되도록 하부 리프트 암(330)에 견고하게 고정될 수 있다. 대안적으로, 일부 실시예에서 위에 기술된 형태의 도구 캐리어를 포함할 수 있는 도구 인터페이스를 통해 하부 도구를 하부 리프트 암에 피벗 가능하게 부착시킬 수 있다. 도구 인터페이스를 갖는 하부 리프트 암은 다양하고 상이한 형태의 도구를 수용하고 고정할 수 있다. 하부 리프트 암 작동기(332)의 작동은, 운전자 입력에 반응하여, 하부 리프트 암(330)을 하부 프레임(212)에 대해 피벗함으로써 하부 도구(334)를 상승하거나 하강하도록 한다.
상부 프레임부(211)는 적어도 부분적으로 운전실 또는 운전 스테이션(250)을 정의하는 캡(252)을 지지한다. 운전자가 굴착기를 운전하는 동안에 앉을 수 있는 좌석(254)이 캡(252) 내에 제공된다. 좌석(254)에 앉아 있는 동안, 운전자는 리프트 암(230), 하부 리프트 암(330), 견인 시스템(240)을 조작하고, 하우스(211), 견인요소(240) 등을 피벗하는 것과 같은 다양한 작업 기능을 제어하도록 조작할 수 있는 복수의 운전자 입력장치(256)에 대하여 접근할 수 있다.
굴착기(200)는 다양한 기능을 제어하기 위해 다양하고 상이한 운전자 입력장치(256)를 제공한다. 예를 들어, 리프트 암(230)을 제어하고 굴착기의 하우스(211)를 회전하기 위해 유압식 조이스틱을 제공한다. 이동과 리프트 암의 회전을 제어하기 위해 레버(levers)가 부착된 발(foot) 페달을 제공한다. 도구 캐리어(272)에 부착된 도구에의 동력 제공을 제어하기 위한 전기 스위치가 조이스틱 상에 위치한다. 굴착기(200), 다른 굴착기 및 동력기계에 사용될 수 있는 다른 유형의 운전자 입력부는 스위치, 버튼, 놉(knobs), 레버, 다양한 슬라이더(sliders) 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 위에 제공된 특정의 제어 실시예는 본래 예시적이고, 모든 굴착기용 입력장치 및 이들이 제어하는 것을 기술하고자 의도된 것은 아니다.
예를 들어 오디오 및/또는 비디오 표시와 같이, 운전자에 의해 감지될 수 있는 형태로 동력기계의 작동과 관련될 수 있는 정보의 표시를 주기 위해 캡 내에 디스플레이 장치를 제공한다. 오디오 표시는 버저(buzzers), 벨 등 또는 언어(verbal) 통신의 형태로 나타날 수 있다. 비디오 표시는 그래프, 라이트, 아이콘, 게이지(gauges), 알파벳 문자 등의 형태로 나타날 수 있다. 디스플레이는 경고등이나 게이지와 같은 전용 표시를 제공하거나, 다양한 크기와 기능의 모니터와 같이 프로그램 가능한 디스플레이 장치를 포함하여 프로그램 가능한 정보를 제공하기 위해 동적일 수 있다. 디스플레이 장치는 진단 정보, 문제 해결 정보, 지시 정보, 및 운영자가 동력기계 또는 동력기계와 연결된 도구를 보조하기 위한 다양한 유형의 정보를 제공할 수 있다. 운전자에게 사용될 수 있는 기타 정보 역시 제공할 수 있다.
위에서 설명한 동력기계(100)와 굴착기(200)에 대한 설명은 아래에 설명한 실시예를 실시할 수 있는 예시적인 환경을 제공하기 위해 도시적인 목적으로 제공된다. 개시된 실시예는 일반적으로 도 1의 블록 다이어그램에 표시된 동력기계(100), 특히 굴착기(200)와 같은 굴착기에서 설명되는 것과 같은 동력기계에 실시될 수 있고 달리 언급되지 않는 한, 아래에서 논의된 개념은 위에서 구체적으로 설명한 환경에 대한 이들의 적용에 제한되지 않는다.
도 4는 붐(332) 및 디퍼(334)가 구비된 리프트 암 구조물을 갖는 굴착기 동력기계(300)를 나타낸다. 디퍼(334) 말단부의 도구 인터페이스(370)는 도구 캐리어(372)를 포함한다. 사람 승강 리프트 도구(400)는 기계의 도구 인터페이스(370)에 이동 가능하게 장착된 도구 캐리어 인터페이스(472)를 갖는 도구 캐리어(372)에 부착된다.
사람 승강 리프트 구조는 예시적인 실시예에서 유압 작동기인 작동기(477)의 동력하에 이동 가능한 4 바 링크장치(bar linkage)(476)를 통하여 도구 캐리어 인터페이스(472)에 연결된 바스켓(474)을 갖는다. 이 실시예에서 4 바 링크장치로 나타내었지만, 다른 실시예에서 다른 멀티-바 또는 신축 자재의(telescopic) 링크장치가 대신 사용될 수 있다. 바스켓(474)은 회전 유압 작동기(478)를 사용하여 링크장치(476)에 피벗 가능하게 장착되어 링크장치(476)에 대한 바스켓(474)의 제어된 피버팅을 가능하게 한다.
작동기(478)의 실시예를 도 5에 나타내었다. 작동기(478)는 명령을 받고 동력기계(300)로부터 유압 피팅(fittings)(505, 510)을 통하여 유압 동력을 받고 바스켓(474)을 회전하는 유압 모터와 같은 기능을 한다. 일부 예시적인 실시예에서, 회전 유압 작동기(478)를 사용하여 바스켓(474)은 그 디폴트(default) 또는 비활성 위치로부터 양 방향으로 거의 90
Figure pct00001
회전할 수 있다. 다른 실시예에서, 작동기(478)는 링크장치와 바스켓 사이 대신에 링크장치(476) 및 도구 캐리어 인터페이스(472) 사이에 위치될 수 있다. 대안 실시예에서, +/- 90
Figure pct00002
회전 대신에 360
Figure pct00003
회전을 허용하는 스위블(swivel) 및 링크장치 기하구조를 취할 수 있다.
바스켓의 사용자 인터페이스(480)는 리프트 암 구조(330)를 상승하고 멀티-바 링크장치를 제어하는 작동기(477) 및 바스켓의 피버팅 또는 회전 작업을 제어하는 작동기(478)를 조작함으로써 작업자가 바스켓의 위치를 제어하는 것을 허용한다. 사용자 인터페이스는 이들 작동기에 대한 보조 유압의 흐름을 제어함으로써 링크 및 회전 작동기를 제어할 수 있다. 하나 또는 다른 작동기에 단일 흐름을 제공하여, 이들이 동시에 활성화되지 않도록 변환밸브(diverter valve)가 제공될 수 있다. 대안적으로 작동기가 동시에 작용하도록 2개의 보조 흐름(많은 통상의 굴착기에서 이용 가능)이 제공될 수 있고, 또는 사람 승강 리프트 상의 멀티-스풀(spool) 제어 밸브가 보조 유압액의 단일 흐름을 실현하도록 사용될 수 있다.
사용자 인터페이스(480)는 또한 리프트 암 실린더를 제어하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 제어된 리프트 암 실린더는 스윙(swing) 실린더(도 4에 미도시), 붐 실린더(333B), 디퍼 실린더(333C) 및 틸트 실린더(333D)를 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스(480)를 사용하여, 스윙, 붐 및 디퍼 실린더는 각각 수동으로 제어된다. 레벨 센서(485)가 버킷의 각도를 모니터하기 위하여 제공되고, 틸트 실린더는 바스켓의 레벨 각도를 유지하기 위하여 자동적으로 제어될 수 있다. 링크 실린더(477)는 독립적으로 제어될 수 있다.
일부 실시예에서, 동력기계(400)의 제어 시스템은 바스켓을 상승 및 하강하기 위하여 단일 입력(input)이 사용되는 자동화 경로가 실현되고, 제어기는 예정된 경로를 따라 바스켓이 상승 및 하강하게 모든 실린더를 제어하도록 구성된다. 이는 각각의 실린더의 스트로크(stroke) 위치 또는 각각의 조인트의 피벗 각도의 정보를 필요로 한다.
도 6 및 도 7에 바스켓(474)의 범위를 나타내었다. 바스켓(474)의 범위는 기계의 구배(grade) 아래의 위치(도 7)로부터 기계의 위의 위치(도 8)로 변할 수 있다. 바스켓이 360
Figure pct00004
회전하도록 구성된 실시예에서, 바스켓은 직접 기계의 아래에 위치할 수 있다(교량 공사 등을 위하여).
도 8은 디퍼(334)가 부분적으로 붐(332) 아래에 접혀진 위치에서의 사람 승강 리프트 도구(400)를 나타낸다. 예시적인 실시예에서, 바스켓(474)가 리프트 암과 접촉하는 것을 방지하기 위하여 리프트 암의 디퍼부(334)를 체결하는 위치에서 정지부(550)가 링크(장치(476) 상에 포함된다. 대안적으로, 프로그램된 경로에 의하여 바스켓의 위치는 리프트 암과의 접촉을 피하기 위하여 자동적으로 제어된다.
도 9는 사람 승강 리프트 도구(400)가 부착된 동력기계(300)를 나타낸다. 도 9에서, 사람 승강 리프트 도구(400)는 동력기계(300)의 아래에 위치하고 동력기계가 위치한 구배 아래의 사람 승강 리프트 도구를 사용하여 작업이 수행될 수 있다. 또한 일부 실시예에서, 사람 승강 리프트 도구는 동력기계의 아래로 회전할 수 있다(미도시). 이것은 예를 들어 사용자가 교량 갑판 아래에서 일하고 싶을 때 유용하다. 교량 상의 동력기계에서 사람 승강 리프트 도구는 교량 갑판 아래로 이동할 수 있다.
이상 본 발명은 바람직한 실시예를 참조로 설명되었지만, 당업자는 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 형태에서 또는 세부적으로 변경될 수 있음을 인지할 것이다.

Claims (19)

  1. 사람 승강-리프트 도구를 굴착기의 도구 캐리어에 장착하도록 구성된 도구 캐리어 인터페이스;
    작업자를 이동하도록 구성된 바스켓;그리고
    멀티-바 링크장치 및 도구 캐리어 인터페이스와 바스켓 시이에 결합된 회전 작동기를 포함하고;
    상기 멀티-바 링크장치는 링크장치 작동기를 갖고, 링크장치 작동기의 동력하에 바스켓을 도구 캐리어 인터페이스에 대하여 상승 및 하강하도록 이동 가능하고, 그리고 회전 작동기는 바스켓이 도구 캐리어 인터페이스에 대하여 피벗하도록 구성된 것을 특징으로 하는,
    굴착기의 암에 회전 가능하게 부착된 도구 캐리어에 장착되도록 구성된 사람 승강 리프트 도구.
  2. 제1항에 있어서, 상기 멀티-바 링크장치는 4-바 링크장치인 사람 승강 리프트 도구.
  3. 제1항에 있어서, 상기 바스켓이 굴착기의 암과 접촉하는 것을 방지하기 위하여, 멀티-바 링크장치의 이동을 제한하도록 구성된 장치를 더 포함하는 사람 승강 리프트 도구.
  4. 제3항에 있어서, 상기 멀티-바 링크장치의 이동을 제한하도록 구성된 장치는 굴착기의 암과 접촉하도록 구성된 정지부재를 포함하는 사람 승강 리프트 도구.
  5. 제3항에 있어서, 상기 멀티-바 링크장치의 이동을 제한하도록 구성된 장치는 굴착기의 암을 감지하도록 구성된 센서를 포함하는 사람 승강 리프트 도구.
  6. 제3항에 있어서, 상기 멀티-바 링크장치의 이동을 제한하도록 구성된 장치는 멀티-바 링크장치의 적어도 하나의 바의 회전 각도를 감지하도록 구성된 센서를 포함하는 사람 승강 리프트 도구.
  7. 제1항에 있어서, 상기 멀티-바 링크장치는 도구 캐리어 인터페이스에 연결되고, 회전 작동기는 바스켓을 멀티-바 링크장치에 피벗 가능하게 장착하여, 멀티-바 링크장치는 링크장치 작동기의 동력하에 회전 작동기와 바스켓을 도구 캐리어 인터페이스에 대하여 상승 및 하강하게 이동하도록 구성되고, 회전 작동기는 바스켓을 멀티-바 링크장치에 대하여 피벗하도록 구성된 사람 승강 리프트 도구.
  8. 제1항에 있어서, 상기 회전 작동기는 도구 캐리어 인터페이스에 연결되고, 멀티-바 링크장치는 바스켓을 회전 작동기에 피벗 가능하게 장착하여, 멀티-바 링크장치는 링크장치 작동기의 동력하에 바스켓을 회전 작동기에 대하여 상승 및 하강하게 이동하도록 구성되고, 회전 작동기는 멀티-바 링크장치와 바스켓을 도구캐리어 인터페이스에 대하여 피벗하도록 구성된 사람 승강 리프트 도구.
  9. 제1항에 있어서, 바스켓과 도구캐리어 인터페이스 사이에 결합되고, 바스켓의 도구 케리어 인터페이스에 대한 360
    Figure pct00005
    회전을 제공하도록 구성된 스위블(swivel)을 더 포함하는 사람 승강 리프트 도구.
  10. 제1항에 있어서, 굴착기로부터 링크장치 작동기 및 회전 작동기로 동력을 수신하도록 구성된 적어도 하나의 동력 연결을 더 포함하는 사람 승강 리프트 도구.
  11. 제10항에 있어서, 상기 적어도 하나의 동력 연결은 적어도 하나의 유압 연결을 포함하는 사람 승강 리프트 도구.
  12. 제10항에 있어서, 상기 적어도 하나의 동력 연결은 적어도 하나의 전기 연결을 포함하는 사람 승강 리프트 도구.
  13. 제1항에 있어서, 바스켓 내에 위치하고, 작업자가 적어도 하나의 사용자 입력장치를 사용하여 링크장치 작동기 및 회전 작동기를 활성화함으로써 바스켓의 위치를 제어하도록 구성된 적어도 하나의 사용자 입력장치를 더 포함하는 사람 승강 리프트 도구.
  14. 제13항에 있어서, 상기 적어도 하나의 사용자 입력장치는 작업자가 굴착기 상의 적어도 하나의 작동기를 활성화함으로써 바스켓의 위치를 제어하도록 더 구성된 사람 승강 리프트 도구.
  15. 제14항에 있어서, 상기 굴착기 상의 적어도 하나의 작동기는 스윙 실린더, 붐 실린더, 디퍼 실린더 및 틸트 실린더의 적어도 하나를 포함하는 사람 승강 리프트 도구.
  16. 제14항에 있어서, 지지 표면에 대한 바스켓 각도의 출력 표시를 제공하도록 구성된 레벨 센서(485) 및 출력을 수신하기 위하여 레벨 센서에 결합되고, 적어도 하나의 링크장치 작동기 및 굴착기 상의 작동기를 자동적으로 제어하여 지지 표면에 대한 바스켓의 원하는 레벨 각도를 유지하도록 구성된 제어기를 더 포함하는 사람 승강 리프트 도구.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제어기는 링크장치 작동기 및 굴착기 상의 적어도 하나의 작동기를 제어하여 수직 경로를 따라 이동하라는 의도를 나타내는 단일 사용자 입력에 반응하여 바스켓을 실제적으로 수직 경로를 따라 상승 및 하강하도록 더 구성되는 사람 승강 리프트 도구.
  18. 제16항에 있어서, 상기 제어기는 링크장치 작동기 및 굴착기 상의 적어도 하나의 작동기를 제어하여 수평 경로를 따라 이동하라는 의도를 나타내는 단일 사용자 입력에 반응하여 바스켓을 실제적으로 수평 경로를 따라 상승 및 하강하도록 더 구성되는 사람 승강 리프트 도구.
  19. 제1항에 있어서, 상기 도구 캐리어 인터페이스에 통합되고, 굴착기에 대한 도구 캐리어 인터페이스의 회전을 제한하도록 구성된 정지부를 더 포함하는 사람 승강 리프트 도구.
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