KR101184151B1 - 전자식 유압 누출 보상 장치 및 방법 - Google Patents

전자식 유압 누출 보상 장치 및 방법 Download PDF

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매니토웍 크레인 그룹 프랑스 에스에이에스
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Abstract

본 발명은 리프팅 유니트(6, 7), 하강 브레이크밸브(4) 및 기계식 브레이크(9)와 연결되는 유압 모터(5)와, 기계식 브레이크(9)가 폐쇄되기 전, 특히 폐쇄되기 바로 직전에 유압 모터(5)의 부하측과 상승유로(3) 측의 압력을 측정하는 압력 센서(13)를 포함하는 개방형 유압 회로의 이동식 크레인 하강 브레이크 시스템용 전자식 유압 누출 보상 장치에 관련된다. 또한 본 발명은 리프팅 유니트(6, 7)와 연결되는 유압 모터(5), 하강 브레이크밸브(4) 및 기계식 브레이크(9)를 포함하며, 기계식 브레이크(9)가 폐쇄되기 전, 특히 폐쇄되기 바로 직전에 유압 모터(5)의 부하측의 실제 우세 압력을 측정하는 단계, 부하 상태에 따라 이전에 측정된 값과 비교하여 실제압력을 기준압력으로 결정하는 단계 및 기계식 브레이크(9)가 개방되기 전에 오일공간(12) 내에 기준압력을 형성시키는 단계로 구성되는 개방형 유압 회로의 이동식 크레인 하강 브레이크 시스템용 전자식 유압 누출 보상 방법과 관련된다.
유압 누출, 보상, 유압 회로, 크레인, 리프팅 유니트

Description

전자식 유압 누출 보상 장치 및 방법{Device and method for electro-hydraulic leak compensation}
본 발명은 개방형 유압 회로의 이동식 크레인 하강 브레이크 시스템용 전자식 유압 누출 보상 장치에 관한 것이며, 또한 개방형 유압 회로의 이동식 크레인 하강 브레이크 시스템의 전자식 유압 누출 보상 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 장치와 방법은 모두 개방형 유압 회로에 연결되는 하나 이상의 호이스트(hoist)와 함께 이동식 크레인에 사용될 수 있으며, 크레인에 매달리는 부하는 하강 브레이크밸브와 기계식 브레이크에 의해 추락되는 것이 방지된다.
개방형 유압 회로 상에서 작동되는 하나 이상의 리프팅 유니트를 구비한 이동식 크레인은 종래의 기술로부터 알려져 있다. 견인되는 부하는 유압 모터의 하강 브레이크밸브와 이에 연결되는 기계식 브레이크에 의해 매달림이 유지된다.
현대의 이동식 크레인은 더욱더 무거운 중량을 들어 올리도록 사용되고 있 고, 동시에 섬세한 조작에 대한 요구가 증가되고 있다. 한편, 부하를 밀리미터 단위로 상승 또는 하강시켜야 하는 경우 시스템에 있어서 본질적인 유압 모터 내의 내부 누출은 해로운 영향을 미친다.
오일공간은 하강 브레이크밸브와 리프팅 유니트 모터 사이에 배치되고, 기계식 브레이크가 개방(opened)되는 경우 압력을 받게 되며, 부하를 리프팅 유니트에 매달려 있도록 유지시킨다. 기계식 브레이크가 폐쇄(closed)되는 경우, 유압 모터의 내부 유출로 인해 부하 압력이 감소하게 된다. 다시 기계식 브레이크가 개방되면, 그 사이 흘러나온 일정량의 오일이 사라지게 된다. 이 경우, 호이스트 및 유압 모터가 최소한의 양만큼 역회전 되지 않으면 부하 압력이 회복되지 않는다. 따라서 유압 모터의 내부 유출은 부하를 올리거나 내릴 때 리프팅 유니트에 초기 흔들림의 발생을 야기한다. 이 흔들림은 지각할 수 있는 해로운 영향을 초래하며, 특히 큰 유압 모터를 가지는 호이스트에 대해서 특히 그러하다.
모든 유압 모터는 노후화에 따라 마모되는 현상이 나타나는데, 이러한 현상은 내부 누출의 증가 때문에 구동연한의 기간 동안 뚜렷해진다. 이는 초기 구동 상태에 부가적인 해로운 영향을 초래한다.
특허 명세서 DE 196 04 428 C2에는, 리프팅 기어 드럼의 토크로 유압 회로 내의 오일 압력을 보상함으로써 흔들림 없이 부하를 매단 채 유지하고, 상승시키거 나 하강시키는 것을 가능하게 하는 크레인의 리프팅 기어 제어 장치가 개시되어 있다. 이와 같은 목적을 위해, 압력 센서가 폐쇄형 유압 회로의 유압 펌프와 유압 모터 사이에 배치되고, 토크 센서가 리프팅 기어 드럼에 구비된다. 크레인의 작동 동안, 파킹 브레이크는 압력 센서가 현재 부하 상태에 따른 리프팅 기어 드럼의 유지 토크에 해당하는 압력을 감지할 때 까지 해제되지 않는다.
본 발명의 목적은 한 개 또는 그 이상의 리프팅 유니트를 가지는 개방형 유압 회로의 이동식 크레인 하강 브레이크 시스템용 누출 보상 장치를 제공하는 것이며, 그로 인해 종래의 시스템보다 향상된 리프팅 유니트의 초기구동 상태를 보이는 것이다.
상기 목적은 청구항 제1항에 정의된 전자식 유압 누출 보상 장치 및 청구항 제8항에 정의된 전자식 유압 누출 보상 방법에 의해 달성된다. 종속항들은 본 발명의 바람직한 실시예들을 정의하고 있다.
본 발명에 의하면 종래의 시스템보다 향상된 리프팅 유니트의 초기구동 상태를 보인다. 즉, 기계식 브레이크를 해제하기 바로 직전에 압력이 형성되었을 때의 상태를 확인할 수 있어 리프팅 유니트는 흔들림 없이 시동될 수 있다.
본 발명에 의하면, 전자식 유압 누출 보상 장치는 압력 센서(13)를 포함하며, 압력 센서(13)는 기계식 브레이크(9)가 폐쇄되기 전에 유압 모터(5)의 부하측 의 유압을 측정한다. 이 경우, 기계식 브레이크(9)가 폐쇄되기 바로 직전의 유압이나 부하 압력을 알 수 있고, 이것에 의해 기계식 브레이크(9)가 개방되기 전에 이 측정된 압력으로 되돌리는 것이 가능해져 리프팅 유니트(6, 7)는 흔들림없이 구동될 수 있다. 유압 모터(5)의 부하측은 유압 회로 상에서 유압 모터(5)로 이어지는 상승유로(3)가 배치되는 쪽이다.
바람직한 실시예에서는, 컨트롤 유니트에 실제압력으로서 측정된 압력이 저장된다. 부하 상태에 해당되는 이 측정된 실제압력은 흔들림없이 리프팅 유니트(6, 7)를 초기 구동시키기 위해 기계식 브레이크(9)가 개방되기 전의 바로 직전에 다시 회복되어야 할 기준 압력으로 이용된다. 이를 위해, 기계식 브레이크(9)가 폐쇄되는 동안 누출된 유체량을 보상하기 위해 유압 모터(5)와 하강 브레이크밸브(4) 사이의 오일공간(12)으로 유체가 유입된다.
기계식 브레이크(9)가 개방되기 전에 이동식 크레인의 펌프는, 요구되는 양의 유체가 이동되어 오일공간(12) 내의 압력이 요구되는 압력 레벨에 도달할 때까지 유체를 상승유로(3)로부터 유압 모터(5)와 하강 브레이크밸브(4) 사이의 오일공간(12)으로 이동시키는 것이 바람직하다.
생성된 압력 레벨은 기계식 브레이크(9)가 폐쇄되기 전의 우세한 압력 값과 동일할 수 있지만 다를 수도 있다. 다시 말해, 생성된 압력 레벨은 기계식 브레이 크(9)의 폐쇄 전에 측정된 압력보다 높거나 낮을 수도 있다.
또한, 리프팅 유니트(6, 7)는 기어(6)를 구비할 수 있으며, 이 경우 유압 모터(5)는 기어(6)와 기계식 브레이크(9)를 거쳐서 최종적으로 리프팅 유니트 드럼(7)과 연결된다.
다른 바람직한 실시예에서는, 하강 브레이크밸브(4)가 유압 회로에서 유압 모터(5)의 부하측에 배치된다. 즉, 하강 브레이크밸브(4)는 그곳을 흐르는 우세 압력에 의해 구동되는 유압 모터(5)로 이어지는 상승유로(3) 측에 설치된다.
또한, 압력 센서(13)가 유압 회로에서 하강 브레이크밸브(4)의 부하측 즉, 하강 브레이크밸브(4)로 이어지는 상승유로(3) 측에 배치될 수 있다. 다시 말해, 본 실시예에서는 하강 브레이크밸브(4)가 유압 회로에서 압력 센서(13)와 유압 모터(5) 사이에 배치된다. 또한 압력 센서(13)가 하강 브레이크밸브(4)와 유압 모터(5) 사이에 배치될 수도 있다.
나아가, 본 발명은 개방형 유압 회로의 이동식 크레인 하강 브레이크 시스템의 전자식 유압 누출 보상 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 상승유로(3) 내의 압력, 즉 유압 모터(5)의 부하측의 압력은 기계식 브레이크(9)가 폐쇄되기 전에 압력 센서(13)에 의해 측정되며, 바람직하게는 기계식 브레이크(9)가 폐쇄되기 직전에 측정된다. 이와 같이 측정된 압력은 크레인의 리프팅 유니트(6, 7)의 현재 부하 상태를 반영하는 것이기 때문에, 측정된 압력은 실제 우세 압력으로 볼 수 있다.
이전에 결정된 부하 상태에 따른 값과 비교하여 측정된 실제압력이 컨트롤 유니트에 의해 기준압력으로 설정되는 것이 바람직하다. 이와 같이 계산된 기준압력은, 하강 브레이크밸브(4)와 유압 모터(5) 사이의 오일공간(12) 내에서 기계식 브레이크(9)가 개방되기 바로 직전에 생성됨으로써 리프팅 유니트(6, 7)가 흔들림없이 구동될 수 있다. 즉, 호이스트의 부하 압력은 압력 센서(13)에 의해 감지되고, 선택적으로 컨트롤 시스템을 이용하는 요소가 부하 압력에 적용되고, 기계식 브레이크(9)의 매회 개방 동작 전에 하강 브레이크밸브(4)와 유압 모터(5) 사이의 오일공간(12)에 유압 오일이 유입됨으로써 부하 압력이 보충된다. 상기와 같은 동작은 기계식 브레이크(9)가 폐쇄된 채 상승 경로의 호이스트를 활성화시킴으로써 수행된다. 유체는 상승유로(3)로부터 제거되는 것이 바람직하며, 기계식 브레이크(9)가 개방되기 전에 기준압력을 형성하기 위해 하강 브레이크밸브(4)와 유압 모터(5) 사이의 오일공간(12)으로 펌핑된다.
본 발명에 의한 방법의 모든 단계는 부하를 내리거나 들어 올리기 전에 항상 완전히 자동화되어 수행되는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명에 의한 방법을 수행하 는 동안 사용자가 조작할 필요가 없다.
다른 선택사항은, 기계식 브레이크(9)가 폐쇄되기 전에, 특히 기계식 브레이크(9)가 폐쇄되기 바로 직전에 우세한 작동 상태를 감지함으로써, 부하를 들어 올리는 것과 내리는 것 사이의 차이를 구별하는 것이다. 이러한 차이를 만드는 것은 종국적으로 컨트롤 시스템이 측정된 실제압력과 비교하여 부하 상태의 함수로서 결정되는 값을 설정할 수 있게 한다. 부하를 가속시키기 위해서는 부가적인 압력이 형성되어야 하기 때문에 부하를 들어올리기 바로 직전의 유압 모터(5)의 상승유로(3)에는 부하를 매단 채 유지할 때보다 더 높은 압력이 형성되어야 하는 것은 자명하다. 이러한 부하 상태를 감지함으로써, 본 발명에 의하면 기계식 브레이크(9)를 해제하기 바로 직전에 압력이 형성되었을 때의 상태를 확인할 수 있어, 리프팅 유니트(6, 7)는 흔들림 없이 시동될 수 있다.
만약 다른 부하가 견인된다면, 부하 압력은 항상 기계식 브레이크(9)가 폐쇄되기 바로 직전에 설정될 수 있다. 이 점에서, 컨트롤 시스템은 이전에 부하가 들어 올려졌는지 내려졌는지를 구별할 수 있게 된다.
나아가, 비록 본 발명에 의한 방법은 특정한 상황, 특히 부하 압력이나 측정된 실제압력이 미리 설정된 값 이하로 떨어지는 경우에 수행될 수 있음에도 불구하고, 본 발명에 의한 방법은 부하를 들어 올리는 동안뿐만 아니라 내리는 동안에도 적용될 수 있으며, 부하를 들어 올림에 앞서서 또는 부하를 내림에 앞서서도 예외 없이 적용될 수 있다.
바람직한 실시예에 의하면, 부하를 들어 올릴 때는 오직 기계식 브레이크(9)만이 개방되나, 부하를 내릴 때는 부하를 더욱 안전하게 보호하기 위해 기계식 브레이크(9)와 하강 브레이크밸브(4)가 모두 개방된다.
본 발명은 바람직한 실시예에 의하여 아래에서 보다 자세하게 설명될 것이다. 여기에서 설명되는 특징들 모두는, 개별적으로 사용될 수 있으며 또한 어떠한 실용적인 조합으로도 구체화될 수 있다. 첨부된 도 1은 본 발명에 의한 개방형 유압 회로를 가지는 이동식 크레인 하강 브레이크 시스템용 전자식 유압 누출 보상 장치의 회로도이다.
상승 서보밸브(1)와 하강 서보밸브(10)는 슬라이드밸브(2)를 작동시키고, 작동오일을 상승유로(3) 또는 하강유로(11)로 흐르게 한다. 상승 동작 동안 브레이크 에어밸브(8)는 기계식 브레이크(9)를 개방시킨다. 하강 동작 동안 기계식 브레이크(9)와 하강 브레이크밸브(4)는 개방된다. 리프팅 유니트는 기어(6)와 기계식 브레이크(9)를 통해 하강 브레이크밸브(4)가 배치되는 부하측(12)으로 유압 모터(5)와 연결된다. 부하 압력은 하강 브레이크밸브(4)의 부하측에 배치되는 압력 센서(13)에 의해 측정되고, 자동 차단밸브(14)가 제공되는 보어는 커넥터로 작용한 다.
본 발명에 의하면, 상승 동작은 아래와 같은 순서에 의해 자동으로 이루어진다.
상승동작에 사용되는 서보밸브(1)는 상승 경로에 있는 슬라이드밸브(2)를 개방시킨다. 작동오일은 상승유로(3)와 하강 브레이크밸브(4)를 통해 유압 모터(5)로 이동된다. 하강 브레이크밸브(4)와 유압 모터(5) 사이의 유압 모터(5)의 누출은 이전의 상승 또는 하강 동작 시의 부하 압력에 도달할 때까지 챔버(12)에서 보상된다. 브레이크 에어밸브(8)에 의해 유압 모터(5)와 기계식 기어(6) 사이에 배치된 기계식 브레이크(9)가 개방된다. 유압 모터(5)는 기계식 기어(6)를 통해 리프팅 기어(7)를 구동시킨다.
본 발명에 의하면, 하강 동작은 아래와 같은 순서에 의해 자동으로 이루어진다.
상승동작에 이용되는 서보밸브(1)는 상승 경로에 있는 슬라이드밸브(2)를 개방시킨다. 작동오일은 상승유로(3)와 하강 브레이크밸브(4)를 통해 유압 모터(5)로 이동된다. 하강 브레이크밸브(4)와 유압 모터(5) 사이의 유압 모터(5)의 누출은 이전의 상승 또는 하강 동작 시의 부하 압력에 도달할 때까지 챔버(12)에서 보상된 다. 하강동작에 사용되는 서보밸브(10)는 하강 경로의 슬라이드밸브(2)를 개방시킨다. 작동오일은 하강유로(11)를 통해 유압 모터(5)로 이동된다. 브레이크 에어밸브(8)에 의해 유압 모터(5)와 기계식 기어(6) 사이에 배치되는 기계식 브레이크(9)는 개방된다. 동시에, 하강 브레이크밸브(4)는 요구되는 하강 속도에 따라 개방된다. 유압 모터(5)는 기계식 기어(6)를 통해 리프팅 기어(7)를 구동시킨다.
도 1은 본 발명에 의한 개방형 유압 회로를 가지는 이동식 크레인 하강 브레이크 시스템용 전자식 유압 누출 보상 장치의 회로도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 상승 서보밸브
2 : 슬라이드밸브
3 : 상승유로
4 : 하강 브레이크밸브
5 : 유압 모터
6 : 기어
7 : 리프팅 유니트 드럼
8 : 브레이크 에어밸브
9 : 기계식 브레이크
10 : 하강 서보밸브
11 : 하강유로
12 : 오일공간
13 : 압력 센서
14 : 자동 차단밸브

Claims (16)

  1. 리프팅 유니트(6, 7), 하강 브레이크밸브(4) 및 기계식 브레이크(9)와 연결되는 유압 모터(5); 및
    상기 기계식 브레이크(9)가 폐쇄되기 전에 유압 회로 내 상기 유압 모터(5)의 부하측 및 상승유로(3) 측의 우세 압력(prevailing pressure)을 측정하는 압력 센서(13); 및
    상기 기계식 브레이크(9)의 작동시 발생되는 압력손실을 보상하기 위한 펌프를 구비한 컨트롤 유니트;를 포함하고,
    상기 기계식 브레이크(9)가 개방되기 전에 압력을 형성하기 위하여,
    상기 펌프는 상기 상승유로(3)로부터 상기 유압 모터(5)와 상기 하강 브레이크밸브(4) 사이의 오일공간(12)으로 유체를 유입시키는 것을 특징으로 하는 개방형 유압 회로의 이동식 크레인 하강 브레이크 시스템용 전자식 유압 누출 보상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤 유니트는 측정된 압력을 실제압력으로서 저장하고, 상기 기계식 브레이크(9)가 폐쇄되는 동안 발생된 오일공간(12) 내의 압력 손실을 보상하기 위해, 상기 펌프는 상기 기계식 브레이크(9)가 개방되기 전에 상기 유압 모터(5)와 하강 브레이크밸브(4) 사이의 오일공간(12)으로 유체를 유입시키며, 자동으로 수행되는 것을 특징으로 하는 개방형 유압 회로의 이동식 크레인 하강 브레이크 시스템용 전자식 유압 누출 보상 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 형성된 압력은 부하 상태에 따라 측정된 압력과 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 개방형 유압 회로의 이동식 크레인 하강 브레이크 시스템용 전자식 유압 누출 보상 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유압 모터(5)가 기어(6)와 상기 기계식 브레이크(9)를 통해 리프팅 유니트 드럼(7)과 연결되는 것을 특징으로 하는 개방형 유압 회로의 이동식 크레인 하강 브레이크 시스템용 전자식 유압 누출 보상 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하강 브레이크밸브(4)는 유압 회로에서 상기 유압 모터(5)의 부하측과 상기 상승유로(3) 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 개방형 유압 회로의 이동식 크레인 하강 브레이크 시스템용 전자식 유압 누출 보상 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 압력 센서(13)는 유압 회로에서 상기 하강 브레이크밸브(4)의 부하측과 상기 상승유로(3) 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 개방형 유압 회로의 이동식 크레인 하강 브레이크 시스템용 전자식 유압 누출 보상 장치.
  8. 리프팅 유니트(6, 7), 하강 브레이크밸브(4) 및 기계식 브레이크(9)와 연결되는 유압 모터(5)를 포함하며,
    상기 기계식 브레이크(9)가 폐쇄되기 전에 상기 유압 모터(5)의 부하측의 실제 우세 압력(prevailing pressure)을 측정하는 우세압력측정단계;
    부하 상태에 따라 이전에 측정된 값과 비교하여 측정된 상기 실제 우세 압력을 기준압력으로 결정하는 기준압력결정단계; 및
    상기 기계식 브레이크(9)가 개방되기 전에 오일공간(12) 내에 기준압력을 형성시키는 기준압력형성단계;로 구성되고,
    상기 기계식 브레이크(9)가 개방되기 전에 압력을 형성시키기 위하여, 유체가 상승유로(3)로부터 상기 오일공간(12)으로 유입되는 것을 특징으로 하는 개방형 유압 회로의 이동식 크레인 하강 브레이크 시스템용 전자식 유압 누출 보상 방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 우세압력측정단계, 기준압력결정단계 및 기준압력형성단계 중 어느 일 단계는 부하가 들어 올려지거나 내려지기 전에 완전히 자동으로 수행되는 것을 특징으로 하는 개방형 유압 회로의 이동식 크레인 하강 브레이크 시스템용 전자식 유압 누출 보상 방법.
  11. 제8항 또는 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    우세한 작동 상태가 감지되고, 상기 기계식 브레이크(9)가 폐쇄되기 전에 부하를 들어올리는 것과 내리는 것의 차이가 구별되는 것을 특징으로 하는 개방형 유압 회로의 이동식 크레인 하강 브레이크 시스템용 전자식 유압 누출 보상 방법.
  12. 제8항 또는 제10항에 있어서,
    상기 방법은, 부하를 들어 올리거나 내리는 동안 및 부하를 들어올리기 전과 내리기 전에 적용되는 것을 특징으로 하는 개방형 유압 회로의 이동식 크레인 하강 브레이크 시스템용 전자식 유압 누출 보상 방법.
  13. 제8항 또는 제10항에 있어서,
    상기 방법은, 상기 실제 우세 압력이 미리 설정된 값 이하로 떨어지는 경우 적용되지 않는 것을 특징으로 하는 개방형 유압 회로의 이동식 크레인 하강 브레이크 시스템용 전자식 유압 누출 보상 방법.
  14. 제8항 또는 제10항에 있어서,
    부하를 들어 올릴 때 상기 기계식 브레이크(9)는 개방되고, 부하를 내릴 때 상기 기계식 브레이크(9)와 상기 하강 브레이크밸브(4)는 개방되는 것을 특징으로 하는 개방형 유압 회로의 이동식 크레인 하강 브레이크 시스템용 전자식 유압 누출 보상 방법.
  15. 제8항 또는 제10항에 있어서,
    상기 실제 우세 압력은 상기 유압 모터(5)의 부하측 및 상기 상승유로(3) 측에서 측정되는 것을 특징으로 하는 개방형 유압 회로의 이동식 크레인 하강 브레이크 시스템용 전자식 유압 누출 보상 방법.
  16. 제8항 또는 제10항에 있어서,
    상기 실제 우세 압력은 상기 하강 브레이크밸브(4)의 부하측과 상기 상승유로(3) 측에서 측정되는 것을 특징으로 하는 개방형 유압 회로의 이동식 크레인 하강 브레이크 시스템용 전자식 유압 누출 보상 방법.
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