KR0179648B1 - 직진식 붐크레인의 순차작동 유압실린더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직진식 붐크레인의 순차작동 유압실린더에 관한 것으로, 유로의 방향을 절환하기 위한 방향 절환밸브(1)와, 이 절환밸브(1)로부터 압유를 공급받아 작동하는 실린더부(2), 및 각 실린더부(2)의 작동을 순차적으로 제어하기 위한 순차제어부(3)로 구성되되, 상기 실린더부(2)는 일측이 고정되어 있는 피스톤로드(4a,4b)에 실린더하우징(5a,5b)이 끼워져 왕복이동할 수 있게 되어 있고, 상기 피스톤로드(4a,4b)는 외측피스톤로드(6a,6b)와 내측피스톤로드(7a,7b)를 갖춘 2중구조로 되어 있으며, 상기 피스톤로드(4a,4b)가 내,외측피스톤로드(6a,6b,7a,7b)만으로 이루어져 압유의 유로단면적이 커지도록 되어 있고, 상기 순차작동부(3)의 밸브블럭(14)이 1단실린더하우징(5a)의 선단측면에 설치되고, 상기 밸브블럭(14)에 2단실린더의 피스톤로드(4b)를 고정하여, 상기 밸브블럭(14) 내부에 구비된 각 밸브(16,17)의 유로단면적을 크게할 수 있는 구조로 되어, 구조적으로 커진 순차전,후진밸브와 구조를 단순화하여 내경을 늘린 피스톤로드를 통해 압유를 유통시킴으로써 유로단면적을 크게하여 유압손실을 줄일 수 있게 된다.

Description

직진식 붐크레인의 순차작동 유압실린더(A sequence operated hydraulic cylinder of a boom crane)

본 발명은 유압크레인의 직진식 붐 구동에 사용되는 유압실린더에 관한 것으로, 특히 붐의 순차작동을 위한 순차작동 유압실린더의 내부 구조를 단순화 시킴과 더불어, 압력손실을 줄일 수 있도록 된 직진식 붐크레인의 순차작동 유압실린더에 관한 것이다.

일반적으로 크레인은 부움이 고정되어 있는 고정식과 부움이 여러개의 단으로 이루어져 이 각 단의 부움을 신축시켜서 작업반경과 하중의 크기에 따라 부움의 길이를 가변시킬 수 있도록 된 직진식으로 구분된다.

상기한 직진식 유압크레인은 대부분 텔리스코픽 부움을 갖추고 있는 데, 이러한 텔리스코픽 부움은 도 1에서 개략적으로 도시된 바와 같이 부움 내부에 또 다른 부움이 내장되어 있고, 압유가 유입되면 차례로 부움이 나오게 되어 있어서 큰 스트로크(stroke)를 얻을 수 있도록 되어 있다.

이러한 텔리스코픽 부움에 있어서 중요하게 요구되는 것은 바로 부움이 순차적으로 작동되어야 한다는 것인 바, 즉 작업자가 작업반경을 넓히고자 상기 부움에 압유를 공급하게 되면 부움에 가해지는 굽힘모우멘트를 최소화 해주기 위해 부움의 강도가 가장 높은 2단 부움이 먼저 전진하여 최대 변위에 도달한 후 순차적으로 3단, 4단 부움이 전진을 해야 하며, 부움의 후진조작에서는 반대로 4단, 3단이 먼저 순차적으로 후진하고 최종적으로 2단 부움이 후진하여야 하는 것이다.

도 6는 상기한 순차적 작동을 자동적으로 수행되도록 하기 위하여 종래에 사용되던 순차작동 유압실린더를 도시한 것으로서, 유로의 방향을 절환하기위한 4포트 방향 절환밸브(1)와 이 절환밸브(1)로부터 압유를 공급받아 작동하는 실린더부(2) 및, 각 실린더부(2)의 순차작동을 위한 순차제어부(3)로 구성되어 있다.

여기서 상기 실린더부(2)는 일측이 고정되어 있는 피스톤로드(4a,4b)에 실린더하우징(5a,5b)이 끼워져 왕복운동할 수 있게 되어 있되, 상기 피스톤로드(4a,4b)는 외측로드(6a,6b)와 내측로드(7a,7b)를 갖춘 2중구조로 되어 있고, 외측로드(6a,6b)의 피스톤헤드(8a,8b)측 선단부에 압유의 유통을 위한 관통공(9)이 형성되어 있으며, 내측로드(7a,7b) 내부에는 압유를 다음 단 실린더로 유입시키기 위한 밸브개폐튜브(10)가 구비된 한편, 상기 튜브(10) 또한 선단부에 압유 유통을 위한 튜브공(12)이 형성된 구조로 되어 있다.

또한 상기 순차제어부(3)는 실린더하우징(5a)의 선단에 설치된 밸브블럭(13) 내부에, 밸브개폐튜브(10)와 연동되게 설치되어 압유를 다음 단 실린더로 보내기 위한 순차전진밸브(14)와, 각 실린더하우징(5a,5b)을 전후진 시키기 위한 순차후진밸브(15)가 구비되고, 상기 밸브블럭(13) 일측에 다음 단 실린더의 피스톤로드(4)가 고정된 구조로 되어 있다.

한편, 상기 순차후진밸브(15)는 다음 단 실린더하우징(5b)의 선단에 설치된 캠(16)에 의해 눌려져 개방되어 있는 상태에서 상기 실린더하우징(5b)이 압유에 의해 작동되어 올라감에 따라 개재되어 있는 스프링(17)의 탄성력에 의해 닫히는 구조로 되어 있다.

상기와 같은 구조로 된 종래의 순차작동 유압실린더의 작동을 설명하면, 먼저 도 7a에서 도시한 바와 같이, 운전자가 상기 절환밸브(1)를 전진으로 놓게 되면 P포트(19)를 통해 압유가 1단피스톤로드(4a)의 내부에 공급되어 밸브개폐튜브(10)의 튜브공(12)을 통해 순차제어부(3)로 유입된다.

이와 같이 순차제어부(3)로 유입된 압유는 순차전진밸브(14)를 거치게 되는데, 이 순차전진밸브(14)는 압유가 공급되는 순간 공급방향의 단면적에 작용하는 고압에 의해 닫힘으로써 압유는 순차전진밸브(14)를 지나 외부 유압라인(18)을 통하여 2단실린더(5b)로 유입되지 못하고 그대로 순차후진밸브(15)로 공급되게 된다.

한편, 상기 순차후진밸브(15)는 2단실린더하우징(5b)의 선단에 설치된 캠(16)에 의해 눌려져 개방되어 있는 상태로 순차전진밸브(14)를 거쳐 유입된 압유가 상기 순차후진밸브(15)를 통과하여 1단실린더하우징(5a)의 우측챔버(11a)로 공급되게 되고, 따라서 공급된 압유에 의해 1단실린더하우징(5a)만이 전진하게 되는 것이다.

여기서 상기 1단실린더하우징(5a)의 좌측챔버(11c)에 잔유하고 있던 압유는 우측챔버(11a)에 공급되는 압유에 의해 실린더하우징(5a)가 전진함에 따라 피스톤로드(4a)의 외측로드(6a) 선단에 형성된 관통공(9)을 통해 외측로드(6a)와 내측로드(7a) 사이의 공간에 유입되어 상기 공간과 연결된 T포트(20)를 통해 밖으로 배출되도록 되어 있다.

도 7b는 1단 실린더가 전진 완료한 후 순차적으로 2단 실린더가 전진하는 상태를 도시한 상태도로써, 1단실린더하우징(5a)이 압유의 공급에 따라 최대로 전진하게 되면 1단피스톤로드(4a) 내측에 구비되어 있는 밸브개폐튜브(10)가 1단피스톤헤드(8a)에 걸려서 당겨지게 되고, 이에 따라 상기 튜브(10)에 연결되어 있는 순차전진밸브(14)가 당겨져 개방되게 된다.

이와 같이 순차전진밸브(14)가 개방되게 되면 압유는 상기 순차전진밸브(14)를 통해 2단실린더하우징(5b)의 피스톤로드(4b) 내부로 공급되어 2단피스톤헤드(8b)을 통과하여 2단실린더하우징(5b)의 우측챔버(11a)로 공급되게 되고, 따라서 공급된 압유에 의해 2단실린더하우징(5b)이 전진하게 되는 것이다.

여기서 상기 2단실린더하우징(5b)의 좌측챔버(11c)에 잔유하고 있던 압유는 우측챔버(11a)에 공급되는 압유에 의해 2단실린더하우징(5b)이 전진함에 따라 2단피스톤로드(4b)의 외측로드(6b) 선단에 형성된 관통공(9)을 통해 외측로드(6b)와 내측로드(7b) 사이의 공간에 유입되어 상기 공간과 연결된 1단실린더하우징(5a)의 내,외측피스톤로드(6a,7a) 사이에 유입된 후 배출라인인 T포트(20)를 통해 밖으로 배출되도록 되어 있다.

한편, 1단실린더하우징(5a)의 순차후진밸브(15)는 2단실린더하우징(5b)에 설치된 캠(16)에 의해 눌려 개방되어 있는 상태에서 2단실린더하우징(5b)이 전진함에 따라 눌림이 해제됨으로써, 내재되어 있던 스프링(17)의 탄성력에 의해 자체적으로 닫혀지게 된다.

각 실린더의 순차작동은 작업을 마친 후 실린더를 후진하는 경우도 마찬가지로써, 도 8a는 순차작동 유압실린더를 후진시킬 때의 작동을 보여주는 바, 작업자가 상기 절환밸브(1)를 후진으로 놓으면 압유가 P포트(19)를 통해 1단피스톤로드(4a)의 내,외측로드(6a,7a) 사이로 유입되어 외측로드(6a) 선단에 형성된 관통공(9)을 통해 1단실린더하우징(5a)의 좌측챔버(11c)에 공급되어 1단피스톤헤드(8a)을 밀어 후진시키게 되나, 1단실린더하우징(5a)의 후진순차밸브(15)가 스프링(17)의 탄성력에 의해 막혀 있음으로 해서 1단실린더하우징(5a) 우측챔버(11a)내에 잔유하고 있는 압유가 상기 후진순차밸브(15)를 통해 배출되지 못하게 됨에따라 1단실린더하우징(5a)은 후진되지 못하게 된다.

따라서 1단실린더하우징(5a)의 좌측챔버(11c)내에 유입된 압유는 1단실린더하우징(5a)을 후진시키지 못한채 2단실린더하우징(5b)의 피스톤로드(8b)의 내,외측로드(6b,7b)사이로 유입되게 되고, 이렇게 유입된 압유는 2단피스톤로드(4b)의 관통공(9)을 통해 2단실린더하우징(5b)의 좌측챔버(11c)에 공급되어, 2단피스톤헤드(8b)을 밀게 됨으로써 2단실린더하우징(5b)만이 후진하게 되는 것이다.

여기서 상기 2단실린더하우징(5b)의 좌측챔버(11c)에 압유가 공급되어 실린더하우징(5b)이 밀려 후진됨에 따라 상기 2단실린더하우징(5b)의 우측챔버(11a)에 잔유하고 있던 압유는 2단피스톤헤드(8b)을 통해 2단피스톤로드(4b) 내부로 유입된 후 순차제어부(3)의 순차전진밸브(14)와 밸브개폐튜브(10)를 거쳐 1단피스톤로드(4a)를 통해 배출라인인 T포트(20)로 나오게 된다.

상기와 같이 2단실린더가 후진 완료한후 순차적으로 1단실린더가 후진하는 상태를 살펴보면 도 8b에서 보는 바와 같이 2단실린더하우징(5b)이 완전히 후진한 상태에서는 2단실린더하우징(5b)에 설치되어 있는 캠(16)이 순차제어부(3)의 순차후진밸브(15)를 누르게 됨으로써, 상기 밸브(15)가 개방되게 된다.

따라서 상기와 같이 개방되어 있는 순차후진밸브(15)를 통해 1단실린더하우징(5a)의 우측챔버(11a) 내에 잔유하고 있던 압유가 유통될 수 있음으로써, 압유가 1단피스톤로드(4a)의 내,외측로드(6a,7a) 사이로 유입되어 외측로드(6a) 선단에 형성된 관통공(9)을 통해 1단실린더하우징(5a)의 좌측챔버(11c)에 공급되어 1단실린더하우징(5a)을 밀어 후진시키게 되면 1단실린더하우징(5a)의 우측챔버(11a) 내의 압유가 배출되면서 1단실린더하우징(5a)이 후진하게 되는 것이다.

이상 살펴본 바와 같이 각 실린더에 압유가 공급되었을 때 순차제어부의 순차전진밸브와 순차후진밸브에 의해 각 실린더가 순차적으로 전진과 후진을 하게 되는 것이다.

그런데 위에서 살펴본 종래의 순차작동 유압실린더 구조에서는, 통상 유압실린더의 길이가 3m정도에 외경이 80mm정도인 점을 고려한다면 상기한 외경을 갖는 실린더 내부에 내측, 외측의 이중구조로 된 실린더로드가 끼워지고 더욱이 상기 실린더로드 내에 밸브개폐튜브를 내장시켜야 하므로 상기 튜브의 직경을 크게할 수 없게 된다.

또한 순차제어부내의 각 밸브가 반경방향으로 배열되어 있음으로써, 유한한 외경 내에서 상기 밸브의 유로 단면적을 충분히 크게 하는 데에는 구조적인 제약을 받게 된다.

따라서 압유가 상기와 같이 단면적이 작고 길이가 긴 밸브개폐튜브와 유로 단면적이 작은 전진, 후진순차밸브를 거쳐 흐르게 됨으로써, 압력손실이 발생한다는 문제점이 생기게 되는 것이다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 순차작동 유압실린더의 내부 구조를 단순화 시킴과 더불어, 전진과 후진을 위한 압력손실을 줄일 수 있도록 된 붐크레인의 유압실린더를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 유로의 방향을 절환하기 위한 방향 절환밸브와, 이 절환밸브로부터 압유를 공급받아 작동하는 실린더부, 및 각 실린더부의 작동을 순차적으로 제어하기 위한 순차전진밸브)와 순차후진밸브가 갖춰진 순차제어부로 구성된 붐크레인의 순차작동 유압실린더에 있어서, 상기 실린더부가 일측이 고정되어 있는 피스톤로드에 실린더하우징이 끼워져 왕복이동할 수 있게 되어 있고, 상기 피스톤로드는 외측피스톤로드와 내측피스톤로드를 갖춘 2중구조로 되어 있으며, 외측로드의 피스톤헤드측 선단부에 압유의 유통을 위해 반경방향으로 뚫린 관통공이 형성되어 있고, 상기 1단실린더하우징은 내측면에 패킹설치부가 설치되어 있는 한편, 상기 피스톤헤드 내부에는 내,외측피스톤로드 사이의 공간과, 상기 패킹설치부와 1단피스톤헤드사이의 중앙챔버를 연결하는 체크밸브가 설치되어 있고, 상기 순차제어부는 1단실린더하우징의 선단측면에 설치되는 밸브블럭 내부에, 1단실린더하우징의 우측챔버로부터 외부 유압라인을 통해 유통되는 압유를 제어하여 각 실린더하우징을 왕복이동시키도록 된 순차전진밸브와 순차후진밸브가 유압회로로 연결된 구조로 되어 있으며, 상기 순차후진밸브는 2단실린더하우징의 선단에 설치된 캠에 의해 스프링을 압축하면서 눌려져 개방되어 있는 상태에서 상기 2단실린더하우징이 압유에 의해 작동되어 전진됨에 따라 구비되어 있는 스프링의 탄성력에 의해 닫히는 구조로 되어 있다.

여기서 상기 밸브블럭은 1단실린더하우징의 선단측면에 설치되고, 상기 밸브블럭에 2단실린더의 피스톤로드가 고정되어 상기 밸브블럭 내부에 구비된 각 밸브의 유로단면적을 크게할 수 있도록 되어 있다.

한편, 상기 밸브블럭 내부의 유압회로는 1단실린더하우징의 우측챔버와 연결된 외부 유압라인을 2단실린더의 피스톤로드 내부와 연결하는 제1라인과, 이 제1라인에서 분기되어 순차전진밸브를 통해 2단실린더의 내,외측피스톤로드 사이의 공간과 연결되는 제2라인과, 이 제2라인에서 분기되어 상기 2단실린더의 내,외측피스톤로드 사이의 공간과 1단실린더하우징의 좌측챔버를 연결하는 제3라인, 및 상기 순차전진밸브로부터 순차후진밸브를 거쳐 1단실린더하우징의 중앙챔버와 연결된 제4라인으로 구성되어 있다.

이에 따라 압유를 피스톤로드와, 실린더의 측면에 설치하여 구조적으로 커진 순차밸브를 통해 유통시킴으로써 유로단면적을 크게하여 유압손실을 줄일 수 있는 것이다.

도 1은 일반적인 텔리스코픽 붐을 갖춘 크레인을 도시한 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 순차작동 유압실린더의 내부를 도시한 단면도,

도 3a와 도 3b는 본 발명에 따른 순차작동 유압실린더의 전진상태도,

도 4a와 도 4b는본 발명에 따른 순차작동 유압실린더의 후진상태도,

도 5는 체크밸브 작동상태를 도시한 상태도,

도 6은 종래 기술에 따른 순차작동 유압실린더를 도시한 단면도,

도 7a와 도 7b는 종래 순차작동 유압실린더의 전진 상태도,

도 8a와 도 8b는 종래 순차작동 유압실린더의 후진 상태도,

도 9는 다수개의 유압실린더의 순차작동을 나타낸 상태도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 절환밸브 2 : 실린더부

3 : 순차제어부 4a: 1단피스톤로드

4b: 2단피스톤로드 5a: 1단실린더하우징

5b: 2단실린더하우징 6a: 1단외측로드

6b: 2단외측로드 7a: 1단내측로드

7b: 2단내측로드 8a: 1단피스톤헤드

8b: 2단피스톤헤드 9 : 관통공

10 : 패킹설치부 11a: 우측챔버

11b: 중앙챔버 11c: 좌측챔버

12 : 공간 13 : 체크밸브

14 : 밸브블럭 15 : 유압라인

16 : 순차전진밸브 17 : 순차후진밸브

18 : 제1라인 19 : 제2라인

20 : 제3라인 21 : 제4라인

22 : 캠 23 : 스프링

24 : P포트 25 : T포트

이하 본 발명은 첨부한 예시도면을 참조로 자세히 설명한다.

도 2은 본 발명에 따른 순차작동 유압실린더의 내부를 도시한 단면도인바, 즉 유로의 방향을 절환하기 위한 4포트 방향 절환밸브(1)와, 이 절환밸브(1)로부터 압유를 공급받아 작동하는 실린더부(2), 및 각 실린더부(2)의 작동을 순차적으로 제어하기 위한 순차제어부(3)로 구성되어 있다.

여기서 상기 실린더부(2)는 일측이 고정되어 있는 피스톤로드(4a,4b)에 실린더하우징(5a,5b)이 끼워져 왕복이동할 수 있게 되어 있되, 상기 피스톤로드(4a,4b)는 외측피스톤로드(6a,6b)와 내측피스톤로드(7a,7b)를 갖춘 2중구조로 되어 있고, 외측로드(6a,6b)의 피스톤헤드(8a,8b)측 선단부에 압유의 유통을 위해 반경방향으로 뚫린 관통공(9)이 형성되어 있으며, 상기 1단실린더하우징(5a)은 내측면에 설치된 패킹설치부(10)와 피스톤헤드(8a,8b)에 의해 3개의 챔버(11a,11b,11c)로 나눠지는 한편, 상기 피스톤헤드(8a) 내부에는 내,외측피스톤로드(6a,6b,7a,7b) 사이의 공간(12)과 실린더하우징(5a,5b)의 중앙챔버(11b)를 연결하는 체크밸브(13)가 설치된 구조로 되어 있다.

그리고, 상기 순차제어부(3)는 1단실린더하우징(5a)의 선단측면에 설치되면서 2단실린더의 피스톤로드(4b)가 고정되는 밸브블럭(14) 내부에, 1단실린더하우징(5b)의 우측챔버(11a)로부터 외부 유압라인(15)을 통해 유통되는 압유를 제어하여 각 실린더하우징(5a,5b)을 왕복이동시키도록 된 순차전진밸브(16)와 순차후진밸브(17)가 유압회로로 연결된 구조로 되어 있다.

여기서 상기 밸브블럭(14) 내부의 유압회로는 1단실린더하우징(5a)의 우측챔버(11a)와 연결된 외부 유압라인을 2단실린더의 피스톤로드(4b) 내부와 연결하는 제1라인(18)과, 이 제1라인(18)에서 분기되어 순차전진밸브(16)를 통해 2단실린더의 내,외측피스톤로드(6b,7b) 사이의 공간(12)과 연결되는 제2라인(19)과, 이 제2라인(19)에서 분기되어 상기 2단실린더의 내,외측피스톤로드(6b,7b) 사이의 공간(12)과 1단실린더하우징(5a)의 좌측챔버(11c)를 연결하는 제3라인(20), 및 상기 순차전진밸브(16)로부터 순차후진밸브(17)를 거쳐 1단실린더하우징(5a)의 중앙챔버(11b)와 연결된 제4라인(21)으로 구성되어 있다.

한편, 상기 순차후진밸브(16)는 2단실린더하우징(5b)의 선단에 설치된 캠(22)에 의해 눌려져 개방되어 있는 상태로 실린더하우징(5b)이 압유에 의해 작동되어 전진됨에 따라 개재되어 있는 스프링(23)의 탄성력에 의해 닫히는 구조로 되어 있다.

이하 본 발명에 따른 직진식 붐크레인의 순차작동 유압실린더의 작용 에 대해 설명면 다음과 같다.

도 3a는 본 발명에 따른 순차작동 유압실린더가 전진할 때의 순차작동 상태를 도시한 단면도로서, 1,2단실린더가 모두 완전히 수축되어 있는 상태에서 작업자에 의해 상기 방향 절환밸브(1)가 전진상태로 놓여지게 되면 유압펌프에서 공급되는 압유가 P포트(19)를 통해 1단실린더의 1단피스톤로드(4a) 내부와 피스톤헤드(8a)를 거쳐 1단실린더하우징(5a)의 우측챔버(11a)로 공급됨과 동시에 유압라인(18)을 따라 순차제어부(3)로 유입된다.

먼저 1단실린더(5a)의 우측챔버(11a)로 유입된 압유를 살펴보면, 압유는 1단피스톤헤드(8a)와 1단실린더하우징(5a) 사이에 공급되면서 1단실린더하우징(5a)을 밀게 되고, 이 1단실린더하우징(5a)이 밀려서 전진함에 따라 상기 실린더하우징(5a)의 패킹설치부(10)와 피스톤헤드(8a) 사이, 즉 1단실린더하우징(5a)의 중간챔버(11b)는 수축하게 되는 데, 이 곳에 잔유하고 있던 압유는 외측로드(6a)의 관통공(9)과 피스톤헤드(8a)에 구비된 체크밸브(12 : 이 체크밸브의 기능은 나중에 도 5를 통해 자세히 설명된다)를 통해 내,외측로드(6a,7a) 사이의 공간(12)에 유입된 후 상기 공간(12)과 연결된 배출라인인 T포트(25)를 통해 외부로 배출되도록 되어 있다.

한편, 외부 유압라인(15)을 통해 순차제어부(3)로 유입된 압유는 밸브블럭(14)내에 형성된 유압회로를 따라 유통되게 되어 있는 바, 상기 유압라인(15)으로부터 유입된 압유는 밸브블럭(14) 내에서 제1라인(18)과 제2라인(19)으로 분기되어, 제1라인(18)을 통해서는 밸브블럭(14)에 고정설치되어 있는 2단실린더의 피스톤로드(4b) 내부로 유입되어 피스톤헤드(8b)를 통해 2단실린더하우징(5b)의 우측챔버(11a)로 공급되고, 제 2라인(19)을 통해서는 순차전진밸브(16)로 공급되는 데, 이 순차전진밸브(16)는 압유가 공급되는 순간 공급방향의 단면적에 작용하는 압유의 압력에 의해 닫히게 된다.

상기와 같이 제1라인(18)을 통해 2단실린더하우징(5b)의 우측챔버(11a)로 공급된 압유는 2단피스톤헤드(8b)와 2단실린더하우징(5b) 사이에 공급되면서 2단실린더하우징(5b)을 밀어서 전진시키려고 하나, 이 때 2단실린더하우징(5b)의 좌측챔버(11c)에 잔유하는 압유는 2단내,외측로드(6b,7b) 사이의 공간을 거쳐 밸브블럭(14)내의 유압회로를 통해 배출되지 못하므로써, 2단실린더하우징(5b)은 전진하지 못하게 되는 것이다.

즉, 2단실린더의 내,외측로드(6b,7b)사이의 공간(12)은 제2라인(19)을 통해 순차전진밸브(16)와 연결되고, 제3라인(20)을 통해 1단실린더의 좌측챔버(11c)와 연결되며, 상기 순차전진밸브(16)는 제4라인(21)을 통해 순차후진밸브(17)와 1단실린더의 중앙챔버(11b)에 연결되어 있으나, 상기 순차전진밸브(16)는 위에서 언급한 바와 같이 외부 유압라인을 통해 공급되는 압유의 압력에 의해 닫혀있음으로써, 상기 순차전진밸브(16)를 통해서는 압유가 배출될 수 없게 된다. 또한 제3라인(20)을 거쳐 1단실린더하우징(5a)의 좌측챔버(11c)에 유입된 압유도 1단실린더하우징(5a) 내측에 설치된 패킹설치부(10)에 의해 좌측챔버(11c)가 막혀 배출되지 못함으로써, 상기 2단실린더의 좌측챔버(11c)에 잔유하고 있는 압유는 어디로도 배출되지 못하게 되는 것이다.

이와같이 운전자가 절환밸브(1)를 전진상태로 놓게 되면 압유가 1단실린더하우징(5a) 및 2단실린더하우징(5b)의 우측챔버(11a)에 각각 공급되어 피스톤헤드(8a,8b)에 대해 실린더하우징(5a,5b)을 밀어 전진시키고자 하나, 2단실린더(5b)의 좌측챔버(11c)내에 있던 압유는 밸브블럭(14)의 유압회로를 통해 배출되지 못함으로써, 공급되는 압유에 의해 2단실린더(5b)는 전진하지 못하고 1단실린더(5a)만이 전진하게 되는 것이다.

도 3b는 1단실린더가 전진 완료한 후 순차적으로 2단실린더가 전진하는 상태를 도시한 상태도로써, 1단실린더하우징(5a)이 압유의 공급에 따라 최대로 전진하게 되면 1단실린더하우징(5a)의 외측피스톤로드(6a)에 형성된 관통공(9)이 패킹설치부(10)을 지나 1단실린더하우징(5a)의 좌측챔버(11c)에 도달하게 됨으로써, 상기 좌측챔버(11c)와 1단내,외측로드(6a,7a) 사이의 공간(12)이 관통공(9)을 통해 연통되게 된다.

이 상태에서는 2단실린더하우징(5b)의 좌측챔버(11c)내부에 충전되어 있던 압유가 밸브블럭(14)내의 제3라인(20)을 통해 1단실린더하우징(5a)의 좌측챔버(11c)를 거쳐 상기 관통공(9)을 통해 1단내,외측로드(6a,7a) 사이의 공간(12)에 유입된 후 절환밸브(1)의 T포트(25)로 배출될 수 있게 된다.

따라서 2단실린더하우징(5b)의 좌측챔버(11c)내에 있던 압유가 상기와 같이 배출라인과 연결되어 있는 관통공(9)을 거쳐 T포트(25)로 배출될 수 있게 됨으로써, 외부 유압라인(15)을 통해 2단실린더하우징(5b)의 우측챔버(11a)로 공급된 압유는 2단피스톤헤드(8b)와 2단실린더하우징(5b) 사이에 채워지게 되어 2단실린더하우징(5b)이 전진할 수 있게 되는 것이다.

한편, 밸브블럭(14) 내의 순차후진밸브(16)는 2단실린더(5b)의 선단에 설치된 캠(22)에 의해 눌려 개방되어 있는 상태에서 2단실린더(5b)가 전진함에 따라 스프링(23)의 탄성력에 의해 자체적으로 닫혀지게 된다.

각 실린더의 순차작동은 작업을 마친 후 실린더를 후진하는 경우도 마찬가지로써, 도 4a는 본 발명에 따른 순차작동 유압실린더를 후진시킬 때의 작동을 보여주는 바, 작업자가 상기 방향 절환밸브(1)를 후진위치로 절환시켜 놓으면 압유는 P포트(24)를 통해 1단실린더하우징(5a)의 내,외측피스톤로드(6a,7a) 사이의 공간(12)으로 유입되어 외측로드(6a) 선단에 형성된 관통공(9)을 통해 1단실린더하우징(5a)의 좌측챔버(11c)로 유입된 후 순차제어부(3)로 유입되게 된다.

상기와 같이, 순차제어부(3)로 유입된 압유는 밸브블럭(14)내에서 상기 1단실린더하우징(5a)의 좌측챔버(11c)와 연결되어 있는 제3라인(20)을 따라 2단피스톤로드(4b)의 내,외측로드(6b,7b)사이 공간(12)을 통해 2단실린더하우징(5b)의 좌측챔버(11c)로 공급되게 된다.

한편, 상기 제3라인(20)은 제2라인(19)과도 연결되어 있어서, 상기 제3라인(20)을 통해 유입되는 압유의 일부는 상기 제2라인(19)을 통해 순차전진밸브(16)로 유입되게 된다.

우선, 제 3라인(20)을 통해 2단실린더하우징(5b)의 좌측챔버(11c)에 유입되는 압유를 살펴보면 압유가 상기 좌측챔버(11c)에 공급되어 팽창함에따라 2단실린더하우징(5b)의 우측챔버(11a)는 수축되게 되고, 이 우측챔버(11a)에 충진되어 있던 압유는 2단피스톤헤드(8b)와 피스톤로드(4b) 내부를 통해 밸브블럭(14)내의 제1라인(18)을 거쳐 외부 유압라인(15)을 타고 1단실린더하우징(5a)의 우측챔버(11a)로 유입된 후 1단피스톤헤드(8a)와 피스톤로드(4a)의 내부를 통해 외부로 배출되도록 되어 있다.

여기서 상기와 같이 밸브블럭(14)의 제1라인(18)이 배출라인으로 사용됨으로써, 상기 제1라인(18)과 제2라인(19)으로 연결되어 있는 순차전진밸브(16)가 배출되는 압유의 파일롯트압력에 의해 밀려서 개방되게 된다.

따라서 제3라인(20)과 연결되어 있는 제2라인(19)으로 유입된 압유는 상기와 같이 개방되어 있는 순차전진밸브(16)를 거쳐 순차후진밸브(17)에 공급되는 데, 이미 언급한 바와 같이 상기 순차후진밸브(17)는 자체 스프링(23)에 의해 닫혀있는 상태이기 때문에 압유는 상기 순차후진밸브(17)와 연결된 1단실린더하우징(5a)의 중앙챔버(11b)로 유입되어 중앙챔버(11b)를 팽창시키지 못함으로써, 1단실린더하우징(5a)은 후진하지 못하게 되는 것이다.

상기와 같이 1단실린더하우징(5a)의 중앙챔버(11b)와 2단실린더하우징(5b)의 좌측챔버(11c)가 압유가 공급되는 P포트(24)와 연결되어 있고, 1단실린더하우징(5a)과 2단실린더하우징(5b)의 우측챔버(11a)가 모두 외부의 배출라인인 T포트(25)와 연결되어 있으나, 1단실린더하우징(5a)은 중앙챔버(11b)로 압유가 유입되지 못함으로써, 후진하지 못하고 2단실린더(5b)만이 후진하게 되는 것이다.

상기와 같이 2단실린더하우징(5b)이 후진 완료하게 되면 2단실린더하우징(5b)에 설치되어 있는 캠(22)이 밸브블럭(14)의 순차후진밸브(17)를 누르게 됨으로써, 상기 밸브(17)가 개방되게 된다.

이와 같이 순차후진밸브(17)가 개방되게 되면 밸브블럭(14) 내의 제4라인(21)을 통해 순차전진밸브(16)와 1단실린더하우징(5a)의 중앙챔버(11b)가 연통되게 되는 바, 1단실린더하우징(5a)의 좌측챔버(11c)를 통해 순차제어부(3)의 제3라인(20)으로 유입된 압유는 더 이상 2단내,외측로드(6b,7b) 사이로 유입되지 못하고 모두 제2라인(19)을 통해 순차전진밸브(16)로 유입된 후 제4라인(21)을 통해 순차후진밸브(17)로 공급되는 데, 이 순차후진밸브(17)는 이미 2단실린더하우징(5b)의 캡(22)에 의해 개방되어 있는 상태이므로 압유는 상기 순차후진밸브(17)를 거쳐 1단실린더하우징(5a)의 중앙챔버(11b)로 유입되게 된다.

이와같이 1단실린더하우징(5a)의 중앙챔버(11b)로 유입된 압유는 피스톤헤드(8a)와 패킹설치부(10) 사이에 충진되면서 1단실린더하우징(5a)을 밀게 되어 1단실린더하우징(5a)이 후진할 수 있게 된다.

그리고, 상기 1단실린더하우징(5a)의 우측챔버(11a)에 있던 압유는 1단피스톤헤드(8a)에 대해 1단실린더하우징(5a)이 밀려서 후진함에 따라 그대로 1단피스톤헤드(8a)와 1단피스톤로드(4a) 내부를 거쳐 T포트(25)를 통해 배출되게 된다.

이와 같이 운전자가 절환밸브(1)를 후진으로 절환시켰을 때 2단실린더(5b)가 완전히 후진한 후에야 비로소 캠(16)에 의해 밸브불럭(13) 내의 순차후진밸브(15)가 열리게 되어 압유가 1단실린더(5a)로 유입될 수 있게 되므로, 각 실린더의 후진 또한 전진과 마찬가지로 순차적으로 이루어지게 되는 것이다.

한편, 도 5는 1단실린더의 피스톤헤드에 설치된 체크밸브의 작동상태를 설명하기위한 도면으로써, 도면에서 보는 바와 같이 P포트(24)를 통해 압유가 유입되면 이 압유는 피스톤로드(4)의 내부를 지나 실린더하우징(5)의 우측챔버(11a)로 공급됨으로써 실린더하우징(5)이 전진하게 되고, 이에따라 실린더하우징(5)의 패킹설치부(10)와 피스톤헤드(8) 사이에 형성된 중앙챔버(11b)의 체적이 줄어들면서, 이 중앙챔버(11b)내에 충전되어 있던 압유가 피스톤로드(4)의 관통공(9)을 통해 내,외측로드(6,7) 사이의 공간으로 유입된 후 배출라인인 T포트(20)를 통해 밖으로 나오게 된다.

그런데 실린더하우징(5)이 계속 전진함에 따라 실린더하우징(5) 내측의 패킹설치부(10)가 관통공(9)을 지나치게 되면 상기 관통공(9)을 통해 중앙챔버(11b)의 압유를 배출시킬 수없게 되는 바, 이때부터는 상기 피스톤헤드(8)에 구비된 체크밸브(12)를 통해 압유가 빠져나감으로써, 실린더하우징(5)이 계속해서 전진할 수 있게 되는 것이다.

한편, 도 5에 도시한 바와같이 상기 패킹설치부(10)의 길이(L1)보다 관통공(9)의 길이(L2)를 크게 형성함으로써, 실린더하우징(5)이 전진이나 후진하는 과정에서 외측피스톤로드(6)의 관통공(9)이 패킹설치부(10)에 의해 막혀짐으로써, 압유의 유통이 일시적으로 차단되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 작동 구조는 물론 2개의 유압실린더로 구성된 순차작동실린더 뿐아니라 3개,4개 혹은 그 이상의 실린더를 갖춘 순차작동 유압실린더에도 적용시킬 수 있는 바, 그 작동원리는 위에서 설명한 바와 동일하다.

즉, 도 9에서 도시된 바와 같이 1단실린더하우징(5a)와 동일하게 2단실린더하우징(5b) 측면에 순차제어부(3)를 설치하고 2단실린더하우징(5b)의 우측챔버(11a)와 상기 순차제어부(3)를 연결하여, 압유가 순차제어부(3)에 고정된 3단피스톤로드(4c)의 내부를 통해 3단실린더하우징(5c)의 우측챔버(11a)에 공급될 수 있도록 함으로써, 상기한 바와 동일하게 각 실린더가 순차적으로 작동하는 효과를 얻을 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 직진식 붐크레인의 순차작동 유압실린더에 의하면, 실린더의 측면에 설치하여 구조적으로 커진 순차전,후진밸브와, 구조를 단순화하여 내경을 늘린 피스톤로드를 통해 압유를 유통시킴으로써 유로단면적을 크게하여 유압손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 유로의 방향을 절환하기 위한 방향 절환밸브(1)와, 이 절환밸브(1)로부터 압유를 공급받아 작동하는 실린더부(2), 및 각 실린더부(2)의 작동을 순차적으로 제어하기 위한 순차전진밸브(16)와 순차후진밸브(17)가 갖춰진 순차제어부(3)로 구성된 붐크레인의 순차작동 유압실린더에 있어서,

   상기 실린더부(2)가 일측이 고정되어 있는 피스톤로드(4a,4b)에 실린더하우징(5a,5b)이 끼워져 왕복이동할 수 있게 되어 있고, 상기 피스톤로드(4a,4b)는 외측피스톤로드(6a,6b)와 내측피스톤로드(7a,7b)를 갖춘 2중구조로 되어 있으며, 외측로드(6a,6b)의 피스톤헤드(8a,8b)측 선단부에 압유의 유통을 위해 반경방향으로 뚫린 관통공(9)이 형성되어 있고, 상기 1단실린더하우징(5a)은 내측면에 패킹설치부(10)가 설치되어 있는 한편, 상기 피스톤헤드(8a) 내부에는 내,외측피스톤로드(6a,6b,7a,7b) 사이의 공간(12)과, 상기 패킹설치부(10)와 1단피스톤헤드(8a)사이의 중앙챔버(11b)를 연결하는 체크밸브(13)가 설치되어 있고, 상기 순차제어부(3)는 1단실린더하우징(5a)의 선단측면에 설치되는 밸브블럭(14) 내부에, 1단실린더하우징(5a)의 우측챔버(11a)로부터 외부 유압라인(15)을 통해 유통되는 압유를 제어하여 각 실린더하우징(5a,5b)을 왕복이동시키도록 된 순차전진밸브(16)와 순차후진밸브(17)가 유압회로로 연결된 구조로 되어 있으며, 상기 순차후진밸브(16)는 2단실린더하우징(5b)의 선단에 설치된 캠(22)에 의해 스프링(23)을 압축하면서 눌려져 개방되어 있는 상태에서 상기 2단실린더하우징(5b)이 압유에 의해 작동되어 전진됨에 따라 구비되어 있는 스프링(23)의 탄성력에 의해 닫히는 구조로 된 것을 특징으로 하는 붐크레인의 순차작동 유압실린더.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브블럭(14)이 1단실린더하우징(5a)의 선단측면에 설치되고, 상기 밸브블럭(14)에 2단실린더의 피스톤로드(4b)가 고정되어 상기 밸브블럭(14) 내부에 구비된 각 밸브(16,17)의 유로단면적을 크게할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 붐크레인의 순차작동 유압실린더.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브블럭(14) 내부의 유압회로가 1단실린더하우징(5a)의 우측챔버(11a)와 연결된 외부 유압라인을 2단실린더의 피스톤로드(4b) 내부와 연결하는 제1라인(18)과, 이 제1라인(18)에서 분기되어 순차전진밸브(16)를 통해 2단실린더의 내,외측피스톤로드(6b,7b) 사이의 공간(12)과 연결되는 제2라인(19)과, 이 제2라인(19)에서 분기되어 상기 2단실린더의 내,외측피스톤로드(6b,7b) 사이의 공간(12)과 1단실린더하우징(5a)의 좌측챔버(11c)를 연결하는 제3라인(20), 및 상기 순차전진밸브(16)로부터 순차후진밸브(17)를 거쳐 1단실린더하우징(5a)의 중앙챔버(11b)와 연결된 제4라인(21)으로 구성된 것을 특징으로 하는 붐크레인의 순차작동 유압실린더.