KR101188838B1 - 유압회로 및 유압잭 시스템의 작동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 관련된 유압회로는 펌프 또는 탱크가 구비되는 유압공급유닛과, 상기 유압공급유닛과 연결되며, 상기 유압공급유닛으로부터 상기 유압잭으로 작동유가 토출 또는 흡입되도록 작동유의 유동방향을 제어하는 방향제어밸브와, 일단은 상기 방향제어밸브에 연결되고, 타단은 상기 유압잭에 연결되는 제1공급라인과, 상기 제1공급라인상에 배치되고, 상기 피스톤에 가해지는 하중의 유무에 따라 작동유가 상기 유압잭으로 공급차단 또는 공급되도록 개폐하는 압력제어밸브 및 상기 압력제어밸브와 병렬로 배치되고, 상기 압력제어밸브가 개폐되는 경우, 작동유의 유량을 제어하는 유량제어밸브를 포함함으로써, 별도의 센서 및 전자제어장치를 이용하지 않고도, 유압잭에 작용하는 하중을 인식하여 유압잭의 작동속도를 조절할 수 있다.

Description

유압회로 및 유압잭 시스템의 작동방법{OIL PRESSURE CIRCUIT AND PROCESSING METHOD OF HYDRAULIC JACK}

본 발명의 실시예들은 유압잭의 작동속도를 조절할 수 있는 유압회로 및 이를 적용한 유압잭 시스템의 작동방법과 관련된다.

유압잭은 파스칼의 원리를 이용하여, 일반적으로 특수 장비와 같이 비교적 무게가 큰 물체를 들어올리고, 이를 지지하는 기능을 수행한다.

유압잭의 작동은 유압잭의 지지부가 물체와 접촉하여 하중이 가해지는 구간과 물체와 접촉하기 이전의 하중이 작용하지 않는 구간의 두가지 단계로 구분된다. 유압잭의 운용성을 향상하기 위해서는 하중이 작용하지 않는 경우는 유압잭의 피스톤의 이동속도를 빠르게 하고 하중이 작용할 경우에는 속도를 줄여서 안정적으로 운용할 필요가 있다.

일반적으로, 유압잭의 실린더 내부나 피스톤에 작용하는 하중을 인식할 수 있는 센서를 장착하고 이 신호에 의하여 전자제어장치가 유압잭에 가해지는 유량제어밸브를 조절하여 잭의 속도를 조절하는 방식이 사용된다. 기존의 시스템에 의하면, 센서가 정확도를 상실하거나, 전자제어장치의 오작동이 발생하는 경우에 유압잭 시스템에 치명적일 수가 있으므로, 이를 대체할 수 있는 수단이 고려될 수 있다.

본 발명의 일실시예들은 유압잭에 일정 이상의 하중이 작용하면 유압잭의 실린더 내에 공급되는 유량을 조절하여 유압잭의 작동속도를 조절하는 장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 전자제어장치나 센서를 사용하지 않고도, 유압잭의 작동속도를 조절할 수 있는 단순하고 신뢰성 있는 유압잭 시스템을 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 유압회로는, 펌프 또는 탱크가 구비되는 유압공급유닛과, 상기 유압공급유닛과 연결되며, 상기 유압공급유닛으로부터 상기 유압잭으로 작동유가 토출 또는 흡입되도록 작동유의 유동방향을 제어하는 방향제어밸브와, 일단은 상기 방향제어밸브에 연결되고, 타단은 상기 유압잭에 연결되는 제1공급라인과, 상기 제1공급라인상에 배치되고, 상기 피스톤에 가해지는 하중의 유무에 따라 작동유가 상기 유압잭으로 공급차단 또는 공급되도록 개폐하는 압력제어밸브 및 상기 압력제어밸브와 병렬로 배치되고, 상기 압력제어밸브가 개폐되는 경우, 작동유의 유량을 제어하는 유량제어밸브를 포함한다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 방향제어밸브에 의하여 상기 유압공급유닛으로부터 상기 유압잭으로의 작동유의 토출 또는 흡입여부가 제어되는 제2공급라인을 포함한다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제1공급라인은 상기 유압잭의 헤드부에 연결되고, 상기 제2공급라인은 상기 유압잭의 로드부에 연결된다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제2공급라인에 압력제어밸브가 더 구비된다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제2공급라인에 상기 압력제어밸브와 병렬로 유량제어밸브가 배치된다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 유량제어밸브는 니들밸브로 형성될 수 있다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제1공급라인에 배치되는 상기 압력제어밸브는 감압밸브로 구비될 수 있다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제2공급라인에 배치되는 상기 압력제어밸브는 시퀀스밸브로 구비될 수 있다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 헤드부와 상기 유량제어밸브 및 압력제어밸브 사이의 제1공급라인에 압력제어밸브가 배치될 수 있다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 헤드부와 상기 유량제어밸브 및 압력제어밸브 사이의 제1공급라인에 압력제어밸브는 카운터밸런스밸브로 구비될 수 있다.

또한 상기한 과제를 실현하기 위하여, 본 발명은 피스톤과, 상기 피스톤의 일단에 형성되고, 유압공급유닛으로부터 작동유를 공급받는 헤드부와, 상기 피스톤의 타단에 형성되는 로드부를 구비하는 유압잭;및 상기 유압잭의 상기 헤드부 또는 상기 로드부에 연결되어, 이에 공급되는 유압을 조절하는 상기 유압회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압잭 시스템을 개시한다.

또한 상기한 과제를 실현하기 위하여, 유압공급유닛내의 작동유가 제1공급라인을 지나 압력제어밸브를 통하여 유압잭의 헤드부에 공급되는 제1단계와 상기 작동유의 공급으로 상기 헤드부가 가압되면서 피스톤이 로드부를 향하여 이동하는 제2단계와 유압잭의 지지부가 물체와 접촉하여 하중이 작용하는 경우, 상기 압력제어밸브에 통한 상기 작동유의 공급이 차단되는 제3단계 및 상기 압력제어밸브와 병렬로 배치된 유량제어밸브를 통하여 상기 헤드부로의 상기 작동유의 공급유량이 제어되면서, 상기 피스톤의 이동속도가 조절되는 제4단계를 포함하여 이루어지는 유압잭 시스템의 작동방법을 개시한다.

또한 상기한 과제를 실현하기 위하여, 유압공급유닛내의 작동유가 제2공급라인을 지나 압력제어밸브 또는 유량제어밸브를 통하여 유압잭의 로드부에 공급되는 제1단계와 상기 작동유의 공급으로 상기 로드부가 가압되면서 피스톤이 헤드부를 향하여 이동하는 제2단계와 유압잭의 지지부가 물체와의 접촉이 해제되어 하중이 작용하지 않는 경우, 상기 압력제어밸브에 통한 상기 작동유의 공급이 차단이 해제되는 제3단계 및 상기 압력제어밸브 및 상기 압력제어밸브와 병렬로 배치된 유량제어밸브를 통하여 상기 로드부로의 상기 작동유의 공급유량이 제어되면서, 상기 피스톤의 이동속도가 조절되는 제4단계를 포함하여 이루어지는 유압잭 시스템의 작동방법을 개시한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 유압회로는 유압잭에 가해지는 유압의 변화에 따라 각각 개폐되는 유량제어밸브 및 압력제어밸브를 포함함으로써, 별도의 센서 및 전자제어장치를 이용하지 않고도, 유압잭에 작용하는 하중을 인식하여 유압잭의 작동속도를 조절할 수 있다.

또한, 작동원리 및 관련 기구 장치가 단순화되어 있어, 적은 비용으로도 유압잭 시스템을 구축할 수 있고, 신뢰성 있는 유압잭의 작동 및 운영이 가능하다.

도 1은 종래의 유압잭 시스템의 개념도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따르는 유압잭 시스템의 유압회로.
도 3은 도 2에서 제1공급라인에 고압의 유압이 가해지는 경우의 유압회로.
도 4는 도 2에서 제2공급라인에 저압의 유압이 가해지는 경우의 유압회로.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 유압잭 시스템의 작동방법을 순차적으로 도시한 흐름도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 유압잭 시스템의 작동방법을 순차적으로 도시한 흐름도.

이하, 본 발명의 일실시예에 따르는 유압회로 및 유압잭 시스템의 작동방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일?유사한 구성에 대해서는 동일?유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

도 1은 종래의 유압잭 시스템의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따르는 유압잭 시스템의 유압회로를 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 종래의 유압잭 시스템은 유압잭(200), 유압공급유닛(210), 유압공급유닛(210)으로부터 방향제어밸브(220)를 통하여, 유압잭(200)의 내부에 연결되는 유압공급라인, 유압잭(200)의 피스톤 또는 실린더에 작용하는 하중을 측정하는 센서(211), 센서(211)의 출력값을 비교하여 유압잭(211)으로의 작동유의 토출 또는 흡입 속도를 제어하는 전자제어장치(213) 및 유량제어밸브(212)를 포함한다.

종래의 시스템에서는 센서(211)와 전자제어장치(213)를 이용하기에 별도의 장치가 요구되며, 센서(211)의 잦은 고장 등으로 인하여 유량제어의 신뢰성을 확보하기가 어려운 점이 있었다.

본 발명의 일실시예들은 상기와 같은 문제점에서 착안하여, 유압잭의 작동속도를 조절하기 위한 센서, 센서와 전자제어장치를 연결하는 케이블, 전자제어장치 등을 사용하지 않고, 단순한 유량제어밸브와 유압제어밸브만을 사용함으로써, 유압잭으로의 작동유의 토출 또는 흡입 속도를 제어하는 유압회로를 제공하고자 한다.

도 2에서 도시한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따르는 유압잭(100)은 지지부(104), 피스톤(103), 실린더 내의 빈공간인 헤드부(101) 및 로드부(102)를 포함한다.

헤드부(101)로의 유압의 유입에 의하여 실린더 내의 공간이 압축되고, 압축되는 유압에 의하여 피스톤(103)이 로드부(102)로 밀어내면서 유압잭(100)은 지지부(104)의 하중을 지지할 수 있게 된다. 즉, 지지부(104)에 무거운 물체가 올려진 경우, 또는 지지부(104)를 통하여 무거운 물체를 밀어내는 경우에 파스칼의 원리에 의하여, 작은 힘으로도 큰 하중을 지지할 수 있게 되는 것이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따르는 유압회로(150)는 제1공급라인(130) 또는 제2공급라인(140), 유압공급유닛(110), 방향제어밸브(120), 유량제어밸브(131, 141) 및 압력제어밸브(132, 133, 142)를 포함한다.

유압공급유닛(110)은 오일이 저장되는 오일탱크 및 모터에 의하여 작동유를 흡입 또는 토출하는 펌프로 이루어질 수 있다.

방향제어밸브(120)는 유로방향을 제어하여 액츄에이터의 작동방향을 제어하는 밸브로서 절환밸브(Direction Control Valve), 체크밸브(Check Valve), 감압밸브(Decompression Valve), 감속도밸브(Deceleration Valve) 또는 셔틀밸브(Shuttle Valve)가 이용될 수 있다. 작동상태에 따라 유압공급유닛(110)과 공급라인 사이의 작동유의 토출 및 흡입 방향을 제어한다.

제1공급라인(130)은 유압공급유닛(110)으로부터 방향제어밸브(120)를 통하여, 유압잭(100)의 헤드부(101)에 연결되는 라인이고, 제2공급라인(140)은 유압공급유닛(110)으로부터 방향제어밸브(120)를 통하여, 상기 유압잭(100)의 로드부(102)에 연결되는 라인이다. 각각의 공급라인들은 각종의 밸브들 및 유로관들을 포함하여 구성된다.

제1공급라인(130)에는 압력제어밸브(132)와 유량제어밸브(131)가 병렬로 배치되어 유압공급유닛(110)과 유압잭(100)의 로드부(102)를 연결한다. 여기서 압력제어밸브(132)는 피스톤(103)에 작용하는 하중을 인식하는 역할을 하는데, 유압잭(100)의 작동에 있어서 하중이 생기면, 압력제어밸브(132)가 하중에 의하여 발생하는 급격한 압력변화에 의하여 밸브가 닫히면서, 압력제어밸브(132)를 통한 작동유의 유압잭 헤드부(101)로의 흐름을 차단하게 된다. 이후에 압력제어밸브(132)에 병렬로 배치된 유량제어밸브(131)를 따라서 유압잭 헤드부(101)로 작동유가 흘러들어가게 되므로, 유량제어밸브(131)에 의해 조절되는 유량에 따라 유압잭(100)의 작동속도 또는 피스톤(103)의 이동속도를 조절할 수 있게 된다.

유량제어밸브(131, 141)는 회로내의 유량을 제어하여 액츄에이터의 속도를 조절하는 밸브로서, 유량제어밸브(Flow Control Valve), 분기밸브, 드로틀밸브(Throttle Valve), 슬로우리턴밸브(Slow Return Valve) 또는 유량조정밸브(Pressure Compensated Flow Control Valve) 등이 이용될 수 있다. 본 발명에서는 특히, 니들밸브를 사용하여, 미세한 유량의 조절을 가능하게 하였다.

압력제어밸브(132, 133, 142)는 회로를 포함하는 전체의 압력이나 공급라인 중의 일부의 압력을 제어하는 밸브로서, 안전밸브(Safety Valve), 릴리프밸브(Relief Valve), 시퀀스밸브(Sequence Valve), 언로더밸브(Unloader Valve), 카운터밸런스밸브(Counter Balance Valve) 또는 감압밸브(Reducing Valve) 등이 이용될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 있어서는, 특히 감압밸브를 사용하여 급격한 유압의 변화에 따라 유량의 흐름을 차단할 수 있게 하였다.

제1공급라인(130)에는 헤드부(101)로부터 작동유의 역흐름을 방지하도록 압력제어밸브(133)가 더 구비될 수 있다. 특히 카운터밸런스밸브를 사용하여 일정유압이상에서만, 헤드부(101)에서 유압공급유닛(110)으로 흐르는 유량을 통과하게 함으로써, 유압잭(100)의 작동 안정성을 보장받을 수 있다.

제2공급라인(140)은 제1공급라인(130)에 비하여 상대적으로 작은 유압 및 유량의 흐름이 존재한다. 주로 유압잭(100)의 피스톤(103)이 원위치로 돌아오도록, 로드부(102)에 작동유를 유입시키는 경우에 사용한다. 제2공급라인(140)에도 압력제어밸브(142)와 유량조절밸브(141)를 병렬로 배치한다. 로드부(102)로부터의 유압이 압력제어밸브(142)의 설정압력보다 작은 경우에는 압력제어밸브(142)의 유량의 흐름이 차단되다가, 설정압력보다 큰 경우에는 압력제어밸브(142)의 차단이 해제되면서, 압력제어밸브(142)의 유로가 개방되어 유량이 증가한다. 이에 의하여 유압잭(100)의 작동속도, 즉, 로드부(102)에서 헤드부(101)로 향하는 피스톤(103)의 이동속도가 증가하게 된다.

이하, 본 발명에 따른 유압잭(100)의 작동방법을 도 3 내지 도 6를 참조하여 상세히 설명한다. 도 3은 도 2에서 제1공급라인(130)에 고압의 유압이 가해지는 경우의 유압회로이고, 도 4는 도 2에서 제2공급라인(140)에 저압의 유압이 가해지는 경우의 유압회로이고, 도 5은 본 발명의 일실시예에 따른 유압잭 시스템의 작동방법을 순차적으로 도시한 흐름도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 유압잭 시스템의 작동방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.

도 2에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르는 유압잭 시스템은 유압잭(100) 및 상기한 유압회로(150)를 포함하여 구성된다. 도 2는 유압잭 시스템이 작동하지 아니한 경우를 도시한 것으로서, 제1공급라인(130) 및 제2공급라인(140)이 방향제어밸브(120)를 통하여 유압공급유닛(110)의 오일탱크에만 연결되어 있다.

헤드부(101)에서 로드부(102)로 피스톤(103)을 이동시키는 경우, 즉 지지부(104)로 물건을 들어올리거나 밀어내는 경우에, 도 3에서 도시한 바와 같이, 방향제어밸브(120)에 의해 제1공급라인(130)은 펌프와 제2공급라인(140)은 오일탱크와 연결된다. 펌프의 작동에 의해 제1공급라인(130)을 따라 작동유가 토출되면서, 압력제어밸브(132)와 유량제어밸브(131)를 통과하게 된다(S1). 이때 대부분의 유량흐름은 압력제어밸브(132)를 통하여 이루어지며, 헤드부(101)가 압축되면서 피스톤(103)이 이동하게 되고, 지지부(104)가 물체에 접촉하면 피스톤(103) 또는 실린더에 하중이 작용하게 된다(S2). 압력제어밸브(132)는 갑작스러운 압력의 변화에 따라 하중을 인식하여 유량의 흐름을 차단하게 되고, 유량의 흐름은 병렬로 배치된 유량제어밸브(131)를 통해서 이루어진다(S3). 결국 유량제어밸브를 통과한 작동유의 유량의 흐름에 따라 피스톤의 이동속도가 조절된다(S4).

유량이 계속적으로 유입되게 되면 로드부(102)의 유압이 상승하여 제1공급라인(130)의 유량의 흐름의 역방향으로 흐름이 일어날 수도 있는데, 헤드부(101)와 제1공급라인(130) 사이에 카운터밸런스밸브를 두어 이런 유량의 역흐름을 방지한다. 또한 유량은 피스톤(103)과 실린더 내벽 사이의 틈새로 헤드부(101)에서 로드부(102)로 흘러들어가는 데, 이러한 흐름으로 스프링 및 댐핑작용이 된다. 또한 작동유는 로드부(102)를 지나 제2공급라인(140)을 통해 오일탱크로 흘러간다.

로드부(102)에서 헤드부(101)로 피스톤(103)을 이동시키는 경우, 즉 피스톤(103)이 원위치로 돌아가는 경우에, 도 4에서 도시한 바와 같이, 제1공급라인(130)은 오일탱크에 연결되고, 제2공급라인(140)은 펌프에 연결되어 작동유가 로드부에 공급된다(S11).

유압잭(100)의 지지부(104)가 물체와 접촉하여 하중이 작용하는 경우에는 작은 압력만으로 피스톤(103)이 로드부(102)에서 헤드부(101)로 이동할 수 있다(S12). 그러므로, 압력제어밸브(142), 특히 시퀀스밸브를 사용하여 하중이 작용하여 로드부(102)로부터 설정압력이상의 압력이 인식되는 경우에는 유량의 흐름을 차단하다가, 설정압력 이하로 압력이 떨어지는 경우에는 차단을 해제하여 로드부(102)로 향하는 유량을 증가시킨다(S13). 이로 인하여 로드부(102)에서 헤드부(101)로의 피스톤(103)의 이동속도를 증가시킬 수 있다(S14).

*상기와 같은 유압회로 및 유압잭 시스템의 작동방법은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (14)

1. 피스톤을 구비한 유압잭의 유압회로에 있어서,
   펌프 또는 탱크가 구비되는 유압공급유닛;
   상기 유압공급유닛과 연결되며, 상기 유압공급유닛으로부터 상기 유압잭으로 작동유가 토출 또는 흡입되도록 작동유의 유동방향을 제어하는 방향제어밸브;
   일단은 상기 방향제어밸브에 연결되고, 타단은 상기 유압잭에 연결되는 제1공급라인;
   상기 제1공급라인상에 배치되고, 상기 피스톤에 가해지는 하중의 유무에 따라 작동유가 상기 유압잭으로 공급차단 또는 공급되도록 개폐하는 제1 압력제어밸브;
   상기 제1 압력제어밸브와 병렬로 배치되고, 상기 제1 압력제어밸브가 개폐되는 경우, 작동유의 유량을 제어하는 제1 유량제어밸브; 및
   제2 압력 제어밸브를 구비하고, 상기 방향제어밸브에 의하여 상기 유압공급유닛으로부터 상기 유압잭으로의 작동유의 토출 또는 흡입여부가 제어되는 제2공급라인을 포함하고,
   상기 제2공급라인에 상기 제2 압력제어밸브와 병렬로 제2 유량제어밸브가 배치되는 것을 특징으로 하는 유압회로.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1공급라인은 상기 유압잭의 헤드부에 연결되고, 상기 제2공급라인은 상기 유압잭의 로드부에 연결되는 것을 특징으로 하는 유압회로.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 제 3항에 있어서,
   병렬로 배치되는 상기 제1 유량제어밸브 및 제1 압력제어밸브와 상기 헤드부 사이의 제1공급라인에 제3 압력제어밸브가 배치되는 것을 특징으로 하는 유압회로.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 제3 압력제어밸브는 카운터밸런스밸브인 것을 특징으로 하는 유압회로.
11. 피스톤과, 상기 피스톤의 일단에 형성되고, 유압공급유닛으로부터 작동유를 공급받는 헤드부와, 상기 피스톤의 타단에 형성되는 로드부를 구비하는 유압잭; 및
    상기 유압잭의 상기 헤드부 또는 상기 로드부에 연결되어, 이에 공급되는 유압을 조절하는 상기 제1항을 따르는 유압회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압잭 시스템.
    
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제

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