KR100531961B1 - 공압구동식 스마트 재킹 시스템 - Google Patents

공압구동식 스마트 재킹 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공압구동식 스마트 재킹 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 트럭이나 대형버스와 같이 10톤 이상의 차량을 안정되고 용이하게 리프팅하여 바퀴의 교체와 같은 작업을 언제 어디서나 가능할 수 있도록 휴대가 간편한 경량화 구조를 가지면서 외부의 공압을 이용하여 고압의 유압을 안전하게 증폭전달할 수 있는 기구학적 구성을 가진 공압구동식 스마트 재킹 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 적은 공기압으로 큰 유압을 발생시키는 공기압 구동식 유압 파워 패키지와, 상기 공기압 구동식 유압 파워 패키지로부터 공급되는 유압 작동유를 액추에이터 조립체로 공급하는 선택모듈과, 공급된 유압으로 잭킹을 행하는 액추에이터 조립체로 구성된 공압구동식 스마트 재킹 시스템에 있어서, 상기 공기압 구동식 유압 파워 패키지는 작동유를 저장하는 저유기와, 공기압축기에 연결되어 압축공기를 공급받는 구동밸브와, 상기 구동밸브로부터 공급받은 공압을 피스톤의 수압면적비로서 증압시켜 고압의 유압을 발생시켜 액추에이터 조립체로 송출하는 압력변환증폭기로 구성된 공압구동식 스마트 재킹 시스템이 제공된다.

Description

공압구동식 스마트 재킹 시스템{Smart jacking system}
본 발명은 공압구동식 스마트 재킹 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 트럭이나 대형버스와 같이 10톤 이상의 차량을 안정되고 용이하게 리프팅하여 바퀴의 교체와 같은 작업을 언제 어디서나 가능할 수 있도록 휴대가 간편한 경량화 구조를 가지면서 외부의 공압을 이용하여 고압의 유압을 안전하게 증폭전달할 수 있는 기구학적 구성을 가진 공압구동식 스마트 재킹 시스템에 관한 것이다.
운행 중인 차량의 일시적인 정비를 위하여 사용되는 휴대용 잭은 타이어 교체와 같은 운전자가 자가 정비할 수 있는 범위의 작업에 횔용되는 장비로서 운전자의 인력을 원동력으로 하는 수동조작 장비이다.
그러나 트럭 및 대형 버스와 같은 10톤 이상의 차량에서 작업할 경우 과도한 조작력이 요구되고, 작업의 안정성과 장비의 경량화를 요구하는 현대사회의 요구에 역행하는 결과가 되고 있다.
이와 같이 본 발명은 10톤 이상의 부하를 리프트 할 수 있는 소형의 이동식 리프트 장치를 제공함에 목적이 있는 것으로, 인력에 의한 수동조작이 곤란한 작업이나 작업자의 조작이 어려운 장소에 용이하게 사용할 수 있고, 기존 차량에 구비된 공압을 구동력으로 하여 큰 유압의 작동력을 얻을 수 있도록 하여 작업자의 작업효율을 증대시키고 편의성을 향상시킴으로써 안정성이 보장되는 리프팅 시스템을 제공함에 있다.
이하 본 발명의 구성 및 작용을 첨부 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의한 전체 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 공기압 구동식 유압 파워 패키지(100), 선택모듈(200), 액추에이터 조립체(300)로 구성된다. 물론 상기의 공기압 구동식 유압 파워 패키지(100)와 선택모듈(200)을 하나로 일체화 하여 구성할 수도 있음은 당연하다.
상기의 각 구성을 상술하면, 공기압 구동식 유압 파워 패키지(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 구성을 위하여 별도의 장치를 필요로 하지 않도록 하기 위하여, 차량에 기설치된 공기압축기를 이용하고, 이의 장치에 의하여 압축공기가 유압 동력을 발생시키게 된다. 즉, 공기압 구동식 유압 파워 패키지(100)는 저유기(1), 구동밸브(2), 압력변환증폭기(3)로 구성되는데, 구동밸브(2)를 개방하여 압축공기를 압력변환증폭기(3)에 공급함으로써 선택모듈(200)로 고압의 유압유를 공급하게 된다. 상기 중 압력변환증폭기(3)는 저압력 다유량의 압축공기를 공급받는 공압피스톤(4a)(4b)의 1차 수압면적과 고압력을 발휘하는 유압피스톤(5)의 2차 수압면적의 비로써 압력을 증폭하는 장치로서, 1차 수압측 압력실인 공압압력실(6a)(6b)과 2차 수압측 압력실인 유압압력실(7)로 분리된 구조를 가지며, 도 5에 구조가 상세히 도시되어 있다.
그리고, 선택모듈(200)은 도 3에 도시된 바와 같이 공기압 구동식 유압 파워 패키지(100)의 구성요소인 압력변환증폭기(3)로부터 공급되는 유압 작동유를 액추에이터 조립체(300)로 공급하는 장치로서, 압력변환증폭기(3)로의 역류를 방지하는 역류방지밸브(8), 리프트의 상승 및 하강을 조작하는 업다운선택밸브(9), 업다운선택밸브(9)에 의해 조작되는 압력제어밸브(10)로 구성된다.
업다운선택밸브(9)는 수동 조작 밸브이고, 위치를 고정할 수 있으며, 업다운선택밸브(9)에 의하여 유로가 저유기(1)로 연결되면 시스템 유로의 압력이 급격히 강하된다. 시스템 내의 압력이 강하되면 압력제어밸브(10)의 2차 파일럿 유로의 압력이 감소되어 압력제어밸브(10)가 개방됨으로써 공기압 구동식 유압파워 패키지(100)를 무부하로 운전되도록 하여 에너지 절약을 도모하게 된다.
다음으로, 액추에이터 조립체(300)는 도 4에 도시된 바와 같이 본 시스템의 출력장치로서, 램형 유압실린더(11)와 안전을 위한 잠금장치(12)로 구성된다. 상기 유압실린더(11)는 선택모듈(200)의 역류방지밸브(8)의 후단에 연결되어 공급되는 유압유에 의하여 팽창하고, 작업자가 리프트 작업시에 설치한 부하의 자유낙하 즉 자중에 의하여 수축되도록 하는 단동식 실린더로 상부 압력실은 대기로 개방된다. 잠금장치(12)는 작업자가 리프트를 고정시킬 목적으로 사용하는 밸브로서 내부에 공급되어 있는 유압유가 외부로 누출되지 않도록 밀폐되어 있다. 따라서 일반적으로 미량의 누설이 존재하는 스풀형 밸브 또는 스프링 복귀형 역류방지 밸브는 사용할 수 없고, 밸브시트에 누설방지용 시일(seal)이 설치된 니들형 교축밸브를 사용하며 잠금 후 오작동을 방지하기 위하여 작업자가 수동으로 고정하는 구조를 가진다.
상기와 같이 본 발명의 공기압 구동식 유압 파워 패키지(100)는 2단 직렬형(tandem) 구조로서, 양단에 공기압이 작용하는 공압피스톤(4a)(4b)이 하나의 피스톤연결축(13)에 연결되어 증압기의 원리를 이용함으로써 크기를 최소화 할 수 있고, 저압(6~7Kg/cm2)의 공기압을 이용하여 초고압(600~700Kg/cm2)의 유동압으로 변환된다. 즉, 공압피스톤(4a)(4b)의 면적과 유압피스톤(5)의 면적비는 약 100:1로 할 경우 각각의 공압피스톤(4a)(4b)은 50씩으로 구성된다.
공기압은 차량에 기 설치된 공기압축기로부터 획득하여 사용하고, 상기 공기압은 공기통로(14a)(14b)를 거쳐 공압압력실(6a)(6b)로 이동된다. 공압압력실(6a)(6b)은 두개로 구성되고, 각각의 공압압력실(6a) 또는 공압압력실(6b)에는 공압피스톤(4a) 또는 공압피스톤(4b)이 각각 설치되어 양분되는 구조로 되어 있으며, 각각의 공압압력실(6a)(6b)에는 공압피스톤(4a)(4b)에 의해 양분된 각각의 공간에 상기 공기통로(14a)(14b)가 하나씩 선택적으로 설치된다. 따라서, 공기압이 공기통로(14a)를 통하여 좌측 공압피스톤(4a)의 우측 공압압력실(6a)과, 우측 공압피스톤(4b)의 우측 공압압력실(6b)로 전달될 경우는 상기 각각의 공압피스톤(4a)(4b)이 좌측으로 이송되고, 상기 공압피스톤(4a)(4b)을 연결하는 하나의 피스톤연결축(13)이 좌측으로 이송되며, 상기 피스톤연결축(13)에 설치된 유압피스톤(5) 또한 좌측으로 이동되면서 유압피스톤(5)의 좌측에 있는 유압압력실(7)을 가압하게 되어 유압작동유가 송출되게 된다.
상기 과정 중에서 좌측 공압피스톤(4a)의 좌측 공압압력실(6a)의 공기와, 우측 공압피스톤(4b)의 좌측 공압압력실(6b)의 공기는 그 각각에 설치된 공기통로(14b)를 통하여 대기중으로 방출된다.
상기와 같이 하여 공압피스톤(4a)(4b)이나 유압피스톤(5)의 이동 한계에 도달하게 되면 공압절환밸브(15a)(15b)의 버튼(16a)(16b)을 누르게 되어, 공압절환밸브(15a)(15b)에 의해 밸브구동실린더(17)가 작동되어 공압방향절환밸브(18)가 작동됨으로써 공압유로는 반대방향으로 변환되어 공기압 작용 방향을 바꾼다.
즉, 유압작동유를 흡입 및 송출하는 유압피스톤(5)과 피스톤연결축(13)으로 연결된 공압피스톤(4a)(4b)을 왕복작동시키는 구조는 도 6과 도 7에 도시된 바와 같이 공기압을 가하는 공기통로(14a)(14b)와 반복적으로 절환 기능을 발휘하는 공압절환밸브(15a)(15b)와 밸브구동실린더(17) 및 공압방향절환밸브(18) 등에 의해 가능하다.
공압절환밸브(15a)는 폐쇄와 개방의 두 위치를 가지는 밸브로서, 내장된 스프링 또는 파일럿 관로(19)의 압력으로 복귀되며, 공압피스톤(4a)이 오른쪽으로 밀착될 때 눌러지는 버튼(16a)에 의해 절환동작이 이루어지는 기계식 2포트 2스위치 스프링 및 파일럿 복귀형 공압밸브이다. 공압절환밸브(15b)는 공압절환밸브(15a)와 기본 구성 및 작동은 같으나 폐쇄와 개방의 위치가 서로 다르게 구성된다. 물론 공압절환밸브(15a)(15b) 각각은 배기관로에 소음기가 부착되어 공기압의 배기시 소음을 최소화할 수 있다.
밸브구동실린더(17)는 가압력의 균형에 의하여 작동하는 공압 실린더로서, 그 내부에 있는 피스톤의 오른쪽 압력실에는 항상 공압이 가해지고 있어, 피스톤은 왼쪽으로 이동해 있다. 따라서 공압피스톤(4a)이 버튼(16a)을 눌러 공압절환밸브(15a)가 이동되어, 밸브구동실린더(17) 내의 피스톤의 왼쪽 압력실에 압력이 가해지면 동일한 공급압력에 대한 피스톤의 왼쪽 압력실의 유효 수압 면적과 오른쪽 압력실의 유효 수압 면적의 차에 의하여 피스톤은 오른쪽으로 움직이게 되고 공압방향절환밸브(18)의 위치를 절환한다.
도 7에서와 같이 공압방향절환밸브(18)의 전후에 배치되어 있는 공기공급관로(20)와 공기통로(14a)가 연결되어 공압압력실(6a)(6b)의 우측에 공기압이 작용되면, 공압피스톤(4a)(4b)은 왼쪽으로 이동된다.
공압피스톤(4a)(4b)이 왼쪽으로 계속 작동하면 공압피스톤(4b)이 도 6에서의 버튼(16b)를 누르게 되고, 공압절환밸브(15b)내의 유로를 폐쇄에서 개방 위치로 절환시키며, 공급된 공압은 공기공급관로(16)(21)를 거쳐 공기공급관로(22)로 진행하며, 공기공급관로(24)(25)와 파일럿 관로(19)로 공압이 공급된다.
파일럿 관로(19)로 공급된 공압은 밸브구동실린더(17) 내의 피스톤 왼쪽 압력실로 공급되므로서 구동 피스톤이 오른쪽으로 작동한다.
오른쪽으로 이동하는 밸브구동피스톤에 의해 공압방향절환밸브(18)는 전후에 배치되어 있는 공기공급관로(20)와 공기통로(14b)가 연결되어 공압압력실(6a)(6b)의 좌측에 공기압이 작용되면, 공압피스톤(4a)(4b)은 오른쪽으로 이동된다.
공압피스톤(4a)이 오른쪽으로 계속 작동하면 공압피스톤(4a)이 버튼(16a)을 누르게 되고, 이에 따라 공압절환밸브(15a) 내의 유로를 폐쇄에서 개방 위치로 절환시키며 공압관로(22)(23)(24)(25)와 파일럿 관로(19)에 공급되었던 공기는 대기로 방출되고, 밸브구동실린더(17) 내의 왼쪽 압력실의 압력은 제거되며, 오른쪽 압력실에 가해진 공압에 의하여 구동피스톤은 왼쪽으로 작동하게 되어 공압방향절환밸브(18)는 원위치로 이동된다.
원위치된 공압방향절환밸브(18)는 공기통로(14a)를 공기공급관로(17)와 연결하고, 공기통로(14b)는 대기로 방출되어, 공압피스톤(4a)(4b)은 왼쪽으로 이동된다.
상기와 같은 과정의 반복으로 도 5에 도시된 바와 같이, 유압피스톤(5)이 좌측 또는 우측으로 이동시에 유압압력실(7)의 작동유는 액추에이터 조립체(300)로 송출되어 재킹과 같은 일을 하게 된다.
물론 도 5에서와 같이 유압실린더(11)는 유압피스톤(5)에 의해 양분되고, 양분된 각각의 공간에는 유압이 유입되는 포트와 송출되는 포트가 각각 형성되어 있고, 그 각각이 포트들은 모두가 일방향 밸브로 되어 있다.
이와 같이 본 발명은 10톤 이상의 부하를 리프트 할 수 있는 소형의 이동식 리프트 장치가 제공되어, 별도의 동력원 없이 기 차량에 설치된 공기 압축기를 이용하여 큰 힘의 유압을 발생시킬 수 있어, 수동조작이 곤란한 작업이나 작업자의 조작이 어려운 장소에 용이하게 사용할 수 있고, 작업자의 작업효율이 증대되며, 편의성의 향상과 안정성이 보장된다.
도 1은 본 발명의 전체 구성도
도 2는 본 발명의 공기압 구동식 유압 파워 패키지의 구성도
도 3은 본 발명의 선택모듈의 구성도
도 4는 본 발명의 액추에이터 조립체의 구성도
도 5는 본 발명의 압력변환증폭기의 구성도
도 6과 도 7은 본 발명의 압력변환증폭기의 작동 설명도
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 저유기 2 : 구동밸브
3 : 압력변환증폭기 4a, 4b : 공압피스톤
5 : 유압피스톤 6 : 공압압력실
7 : 유압압력실 8 : 역류방지밸브
9 : 업다운선택밸브 10 : 압력제어밸브
11 : 유압실린더 12 : 잠금장치
13 : 피스톤연결축 14a, 14b : 공기통로
15a, 15b : 공압절환밸브 16a, 16b : 버튼
17 : 밸브구동실린더 18 : 공압방향절환밸브
19 : 파일럿 관로 20, 21, 22, 23, 24, 25 : 공기공급관로
100 : 공기압 구동식 유압 파워 패키지
200 : 선택모듈
300 : 액추에이터 조립체

Claims (2)

  1. 적은 공기압으로 큰 유압을 발생시키는 공기압 구동식 유압 파워 패키지(100)와, 상기 공기압 구동식 유압 파워 패키지(100)로부터 공급되는 유압 작동유를 액추에이터 조립체(300)로 공급하는 선택모듈(200)과, 공급된 유압으로 잭킹을 행하는 액추에이터 조립체(300)로 구성된 공압구동식 스마트 재킹 시스템에 있어서, 상기 공기압 구동식 유압 파워 패키지(100)는 작동유를 저장하는 저유기(1)와, 공기압축기에 연결되어 압축공기를 공급받는 구동밸브(2)와, 상기 구동밸브(2)로부터 공급받은 공압을 피스톤의 수압면적비로서 증압시켜 고압의 유압을 발생시켜 액추에이터 조립체(300)로 송출하는 압력변환증폭기(3)로 구성됨을 특징으로 하는 공압구동식 스마트 재킹 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 압력변환증폭기(3)는 1차 수압측 압력실인 공압압력실(6a)(6b)과 2차 수압측 압력실인 유압압력실(7)로 분리된 구조를 가지고, 상기 각각의 공압압력실(6a)(6b)에서 왕복운동하는 공압피스톤(4a)(4b)은 하나의 피스톤연결축(13)으로 연결되며, 상기 피스톤연결축(13)에는 유압실린더(11)에서 왕복하는 유압피스톤(5)이 설치되고, 공압피스톤(4a)(4b)과 유압피스톤(5)의 수압면적의 비는 50:1~100:1인 공압구동식 스마트 재킹 시스템.
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