KR101667409B1 - 정밀 제어가 가능한 교량 동조 인상 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 설치가 간편하고 확장이 편리하며 정밀 제어가 가능한 교량 동조 인상 시스템에 관한 것이다.
본 발명은, 인상시키고자 하는 구조물의 하부에 설치되는 복수 개의 유압실린더(20); 상기 복수 개의 유압실린더(20)와 연결되어 각 유압실린더(20)에 유압을 제공하는 하나 이상의 유압유닛(50); 및 상기 하나 이상의 유압유닛(50)과 연결되어 상기 유압유닛(50)을 제어하는 제어장치(70)를 포함하는 교량 동조 인상 시스템으로서, 상기 복수 개의 유압실린더(20)에는 각각 변위센서(40)가 설치되고, 상기 복수 개의 변위센서(40)에는 각각 무선송수신장치(41)가 설치되며, 상기 제어장치(70)에는 상기 복수개의 무선송수신장치(41)와 무선으로 송수신하는 무선송수신장치(71)가 설치된 것을 특징으로 하는 교량 동조 인상 시스템을 제공한다.

Description

정밀 제어가 가능한 교량 동조 인상 시스템{Synchronized Bridge Lifting System Enabled to Fine Control}

본 발명은 교량 동조 인상 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 설치가 간편하고 확장이 편리하며 정밀 제어가 가능한 교량 동조 인상 시스템에 관한 것이다.

교량의 상판은 교각 상에 설치된다. 교량과 교각 사이에는 상호 간의 변위와 진동을 허용하는 교좌가 설치된다. 교좌는 교량과 교각 사이의 상대적인 변위와 진동에 의해 마모되는데, 일정 주기가 지나면 교좌의 유지보수나 교체가 요구된다.

이에 종래에는 교각에 대해 교량을 들어올린 상태에서 교좌를 교체하기 위해, 교량을 들어올리는 교량 인상 시스템을 사용하였다.

교량은 매우 거대하고 고중량물이기 때문에, 약간의 무게 중심의 오차만으로도 하중이 어느 일측에 쏠려 큰 사고로 이어질 수 있다. 따라서 상술한 교량 인상 시스템은 교량과 교각 사이의 공간에 설치되어 교량을 들어올림에 있어서 교량을 떠받치는 모든 인상 장치가 동일한 변위로 이동하도록 제어되어야 한다.

이러한 점을 감안하여 종래에는, 교량을 떠받치는 인상 장치를 유압 실린더고 구성하고, 교량이 들어올려지는 변위를 각 인상 장치 설치 위치에서 측정하고, 상기 변위가 모두 동일하도록 유압 실린더를 작동시키었다.

상술한 종래의 교량 인상 시스템의 유압 회로는, 복수 개의 유압 실린더가 하나의 밸브 하부에서 병렬로 연결되는 것이 일반적이었다. 그리고 유압 실린더와 병렬로 연결된 유압라인에 솔레노이드 밸브를 별도로 설치하고, 솔레노이드 밸브의 작동 여부에 의해 각 유압 실린더에 유압을 가할지 여부를 결정하였다.

그러나 이러한 구조는 어느 하나의 솔레노이드 밸브가 개폐할 때 생기는 유압 충격이 나머지 유압실린더에 균일하게 분산된다는 보장이 없기 때문에, 결과적으로 각 유압실린더의 동작을 즉각적이고 정밀하게 제어하기가 어렵다.

또한 종래의 교량 인상 시스템은, 어느 하나의 인상 장치에 과하중이 걸려 작동이 중지되거나 사고가 발생할 것에 대비하여 각 인상 장치에 로드셀을 설치하여 하중을 모니터링하였다. 그러나 모든 인상 장치에 동일하게 로드셀이 설치되지 못하면 하중이 제대로 측정되지 않아 사고 예방에 한계가 있었다.

또한 종래의 교량 인상 시스템은, 각 인상 장치와 제어장치를 연결함에 있어서 유압 라인과 배선이 매우 복잡하여 설치가 어렵고 확장이 힘들다는 문제가 있었다.

등록특허공보 제812283호 등록특허공보 제1327824호 공개특허공보 제2007-77559호 공개특허공보 제2007-117964호

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 정밀한 제어가 가능한 동조 인상 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 로드셀 없이도 정확하게 각 인상 장치의 하중을 모니터링할 수 있는 동조 인상 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 설치가 간편하고 확장이 용이한 동조 인상 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 인상시키고자 하는 구조물의 하부에 설치되는 복수 개의 유압실린더(20); 상기 복수 개의 유압실린더(20)와 연결되어 각 유압실린더(20)에 유압을 제공하는 하나 이상의 유압유닛(50); 및 상기 하나 이상의 유압유닛(50)과 연결되어 상기 유압유닛(50)을 제어하는 제어장치(70)를 포함하는 교량 동조 인상 시스템으로서, 상기 복수 개의 유압실린더(20)에는 각각 변위센서(40)가 설치되고, 상기 복수 개의 변위센서(40)에는 각각 무선송수신장치(41)가 설치되며, 상기 제어장치(70)에는 상기 복수개의 무선송수신장치(41)와 무선으로 송수신하는 무선송수신장치(71)가 설치된 것을 특징으로 하는 교량 동조 인상 시스템을 제공한다.

상기 유압유닛(50)은: 함체 내에 설치된 오일 탱크(53); 상기 오일 탱크(53)의 오일을 복수 개의 제1라인(61)에 가압 공급하는 유압펌프(52); 제1단 내지 제4단의 네 연결 단을 구비하고, 유압실린더의 피스톤을 정지시킨 상태로 유지할 때 제1단과 제2단과 제4단을 연결하고 제3단의 역류를 방지하는 단 연결구조, 유압실린더의 피스톤을 상승시킬 때 제1단과 제3단을 연결하고 제2단과 제4단을 연결하는 단 연결구조(a), 및 유압실린더의 피스톤을 하강시킬 때 제1단과 제4단을 연결하고 제2단과 제3단을 연결하는 단 연결구조(b)의 세 가지 단 연결구조를 구비하며, 상기 단 연결구조(a)를 선택하기 위해 작동하는 제1솔레노이드(551)와 상기 단 연결구조(b)를 선택하기 위해 작동하는 제2솔레노이드(552)를 구비하는 복수 개의 4/3 밸브(55); 일측 단부가 상기 유압펌프(52)에 연결되고, 타측 단부가 상기 복수 개의 4/3 밸브(55)의 제1단에 각각 연결되는 복수 개의 제1라인(61); 일측 단부가 상기 복수 개의 4/3 밸브(55)의 제2단에 각각 연결되고, 타측 단부가 상기 오일 탱크(53)에 연결되는 제2라인(62); 상기 복수 개의 제1라인(61) 상에 각각 설치되어 오일이 상기 오일 탱크로 역류하는 것을 방지하는 체크밸브(54); 상기 체크밸브(54)의 후단에서 상기 제1라인(61)과 상기 제2라인(62) 사이에 설치되며, 상기 제1라인(61)의 압력이 소정의 압력을 초과하였을 때 상기 제1라인(61)의 오일을 상기 제2라인(62)으로 릴리프 하는 릴리프밸브(56); 상기 체크밸브(54)의 후단에서 상기 제1라인(61)에 마련되어 상기 제1라인(61)의 압력을 측정하여 표시하는 압력게이지(57); 및 상기 4/3 밸브의 제3단에 연결 설치되어 제3단에 연결되는 제3라인(63)의 유압을 측정하는 압력센서(58);를 포함하고, 상기 복수 개의 4/3 밸브(55)의 제3단과 상기 복수 개의 유압실린더(20)의 상승실(31)은 복수 개의 제3라인(63)에 의해 각각 연결되고, 상기 복수 개의 4/3 밸브(55)의 제4단과 상기 복수 개의 유압실린더(20)의 하강실(32)은 복수 개의 제4라인(64)에 의해 각각 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 제어장치(70)는 상기 복수 개의 유압실린더의 단면적을 계산하기 위해 필요한 수치를 입력 받고, 상기 압력센서(58)에서 측정된 압력을 제공받아서, 상기 유압실린더의 단면적과 상기 압력센서(58)로부터 제공받은 압력을 곱하여 상기 각 유압실린더에 걸리는 하중을 산출하는 것을 특징으로 한다.

상기 변위센서(40)는 상기 유압실린더(20)에 설치되고, 상기 피스톤(10)의 상단부와 연결되어 유압실린더(20)에 대한 피스톤(10)의 변위를 측정하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어장치(70)는 상기 무선송수신장치(41)로부터 수신한 변위의 편차를 모니터링하되, 모니터링하고 있는 변위 편차가 설정된 안전 편차를 벗어나는 경우 가장 변위가 큰 피스톤의 유압실린더와 연결된 4/3 밸브의 솔레노이드 작동을 중지시켜 상기 피스톤의 이동을 중지시키고 나머지 피스톤의 이동을 계속하며, 모든 실린더의 피스톤 변위가 다시 안전 편차 내에 들어오면, 멈추었던 피스톤의 이동을 개시하기 위해 중지시켰던 4/3밸브의 솔레노이드를 다시 작동시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 각 인상 장치를 정밀하게 동조 제어할 수 있고, 정확하게 각 인상 장치의 하중을 모니터링할 수 있으며, 설치가 간편하고 확장이 용이하다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명에 따른 교량 인상 시스템의 기본 개념을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 교량 인상 시스템의 유압 회로도,
도 3과 도 4는 본 발명에 따른 교량 인상 시스템의 유압유닛의 정면 사시도와 배면도,
도 5는 본 발명에 따른 교량 인상 시스템의 시스템 구성을 나타낸 도면, 그리고
도 6과 도 7은 각각 제어장치의 디스플레이패널에 표시되는 제어화면을 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

교량구조물은 교대와 교각 위에 교좌가 설치되고, 교량 상판이 상기 교좌 상에 설치되는 방식으로 시공된다. 교량 상판에는 가령 차도가 마련될 수 있다. 차량이 교량 상판을 지속적으로 통행함에 따라 큰 하중이 반복 지속적으로 교좌에 가해진다. 따라서 교좌는 시간이 지남에 따라 마모와 손상이 진행되고, 적절한 시기에 교좌의 유지보수가 필요하다. 교좌의 유지 보수를 위해서는 교좌 상에 얹어져 있는 교량 상판을 인상시켜야 한다. 또한 교좌의 유지 보수 또는 교체가 마무리된 후에는 다시 교량 상판을 교좌 위에 정확히 거치해야 한다.

[교량 인상 시스템의 개요]

도 1은 본 발명에 따른 교량 인상 시스템의 기본 개념을 설명하기 위한 도면이다. 복수 개의 유압실린더(21,22,23,24)는 교량 상판(90) 하부에 설치된다. 각 유압실린더는 수직 방향으로 설치되며, 각 유압실린더의 피스톤(11,12,13,14)의 선단부가 교량 상판의 저면을 받쳐 들게 된다. 교량의 상판은 상기 복수 개의 유압실린더에 의해 인상 또는 인하되는데, 복수 개의 유압실린더의 피스톤이 동일한 속도와 동일한 변위로 이동하여야 한다.

이를 위해 본 발명에서는 실린더 동조 인상을 실시하게 되는데, 피스톤(11,12,13,14)이 동일한 속도와 동일한 변위로 이동하는 것을 보장하기 위해, 각 실린더의 피스톤 변위 값을 지속적으로 측정하여 모니터링한다.

만약 각 실린더의 피스톤 행정 거리 간의 편차가 기 설정된 안전 편차 내에서 유지되면, 각 실린더의 피스톤은 지속적으로 상방 또는 하방으로 이송된다.

반면, 지속적으로 모니터링하고 있는 각 피스톤들의 거리 변위가 기 설정된 안전 편차를 벗어나게 되면 이를 안전 편차의 범위 내로 유지하기 위해 별도의 제어가 이루어진다. 가령 모니터링되고 있는 실린더들 중 피스톤이 최대 이동한 실린더는 잠시 이동을 멈추도록 하고, 피스톤이 최소 이동한 실린더는 안전 편차 내에 들어오도록 작동시킴으로써, 모든 실린더의 피스톤 변위가 안전 편차 내에 들어오도록 한다. 모든 실린더의 피스톤 변위가 안전 편차 내에 들어오면, 다시 모든 실린더를 작동시켜 모든 실린더의 피스톤이 목표 변위 값에 도달하도록 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 각 실린더의 피스톤 변위만 측정하고 모니터링하는 것이 아니라, 각 실린더에 가해지는 하중을 검출하고 모니터링하여 교량 상판과 같은 중량물이 안정적으로 동조 인상 또는 동조 인하되도록 한다. 실린더 동조 인상 또는 인하 작업시 각 실린더에 가해지는 하중값이 안전 편차를 벗어나는 경우에는 실린더를 비상정지 시킨다. 또한 각 실린더에 가해지는 하중값 중 어느 하나라도 최대 안전하중을 넘는 경우에도 이들을 비상정지 시킨다. 그리고 즉시 알람을 발생시키고 알람 이력을 남겨 사용자가 응급 대처할 수 있는 편의를 제공한다.

[교량 인상 시스템의 유압 회로 구조]

도 2는 본 발명에 따른 교량 인상 시스템의 유압 회로도, 그리고 도 3과 도 4는 본 발명에 따른 교량 인상 시스템의 유압유닛의 정면 사시도와 배면도이다.

본 발명에 따른 유압 유닛(50)은 유압 회로를 따라 공급되는 오일 탱크(53), 상기 오일 탱크(53)의 오일을 가압하여 제1라인(61)에 공급하는 유압모터(51)와 유압펌프(52), 제1라인(61)에서 공급된 오일을 제2라인(62), 제3라인(63) 또는 제4라인(64)으로 연결하는 4/3 밸브(55), 제1라인(61)의 유압을 측정하여 나타내는 압력게이지(57), 제1라인(61)의 오일을 제2라인(62)으로 릴리프하는 릴리프밸브(56), 제3라인(63)을 측정하는 압력센서(58)를 포함한다.

유압 유닛(50)은 전체적으로 직육면체의 함체에 상기 구성들이 설치된 형태로 마련된다. 유압 유닛(50)의 내부에는 오일탱크(53)가 마련된다. 상기 오일탱크(53)의 오일은 제1 내지 제4라인(61~64)을 따라 유압을 형성하는 오일을 공급한다. 유압 유닛(50)의 상판에는 유압모터(51)가 설치되고, 상기 유압모터(51)의 회전축은 유압펌프(52)와 커플링된다. 따라서 유압모터(51)가 회전하면 유압펌프(52)가 가동하여 오일탱크(53)의 오일을 제1라인(61)에 가압한다.

본 발명에서는 4개의 제1라인(61)이 구비된 것이 예시된다. 하나의 유압유닛(50)에 제1라인(61)이 얼마나 구비될 것인지는 유압모터(51)의 출력 등을 감안하여 결정할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 3hp 정도의 출력을 가지는 유압모터(51)가 사용되고, 거기에 4개의 유압실린더(21~24)가 사용될 수 있는 유압 유닛(50)이 예시된다.

제1라인(61)의 일측 단부는 상기 유압펌프(52)에 연결되고, 제1라인(61)의 타측 단부는 후술할 4/3 밸브(55)에 연결된다. 제1라인(61)의 경로 상에는 체크밸브(54)가 각각 마련되어, 제1라인(61)에 공급된 오일이 역류하는 것을 방지한다. 그리고 제1라인(61)의 타측 단부 근처에는 압력게이지(57)가 설치되어 있어서, 사용자가 압력게이지를 통해 제1라인에 걸린 오일의 압력을 육안으로 직접 확인할 수 있다.

제1라인(61)의 타측에 마련된 4/3 밸브(55)에는 4개의 유압 라인(61~64)이 연결된다. 4/3 밸브(55)는 4개의 연결 단과 3가지의 단 연결 구조를 가지는 밸브(seated valve)로서, 이에 대한 자세한 사항은 후술한다. 상기 유압 라인들 중 제1라인(61)은 유압펌프(52)에 의해 압력이 가해지는 라인으로서 4/3밸브(55)의 제1단에 연결되고, 제2라인(62)은 제1라인(61)과 나란히 위치하는 제2단에 연결된다. 제2라인(62)의 일측 단부는 이처럼 4/3밸브(55)의 제2단에 연결되고, 제2라인(62)의 타측 단부는 상술한 오일 탱크(53)에 연결되어 제2라인(62)을 통해 흐르는 오일을 상기 오일 탱크(53)에 회귀시킨다.

또한 제1라인(61)과 제2라인(62) 사이에는 릴리프 밸브(56)가 설치되어 있어서, 제1라인(61)에 과압력이 걸린 경우, 상기 릴리프 밸브(56)를 통해 오일의 일부를 릴리프시켜 제1라인(61)의 과압력을 해소한다. 릴리프 밸브(56)는 제1라인의 유압이 소정 치 이상 올라갔을 때 자동으로 작동할 수 있고, 사용자에 의해 수동으로 작동될 수도 있다.

4/3 밸브의 제3단에는 제3라인(63)이 연결되는데, 이처럼 제3라인(63)의 일측 단부는 4/3밸브에 연결되고 제3라인의 타측 단부는 유압실린더(20)의 상승실(31)에 연결된다. 상기 4/3 밸브의 제3단 근처에는 상기 제3라인의 오일 압력을 측정하는 압력 센서(58)가 구비된다. 압력 센서(58)에서 측정되는 압력은 전기적 신호로 변환되어 후술할 제어장치(70), 즉 PC에 전달된다.

4/3 밸브의 제4단에는 제4라인(64)이 연결되는데, 이처럼 제4라인(64)의 일측 단부는 4/3밸브에 연결되고 제4라인의 타측 단부는 유압실린더(20)의 하강실(32)에 연결된다.

실린더(20; 21~24)에는 피스톤(10; 11~14)이 설치되어 있어서, 실린더의 행정에 해당하는 만큼 피스톤이 상하로 이송된다. 그리고 이러한 피스톤의 상단에는 인상되어야 할 구조물, 가령 교량 상판(90)이 받쳐진다. 각 실린더 근처에는 대응하는 실린더의 피스톤에 의해 들어올려지는 교량 상판(90)의 거리를 측정하는 변위 센서(40)가 마련된다. 변위 센서(40)는 무선 송수신장치(41)와 전기적으로 연결되어 있어서, 변위 센서(40)에서 측정된 교량 상판의 거리가 전기적 신호로 변환되어 무선 송수신장치(41)를 통해 후술할 제어장치(70)의 무선 송수신장치(71)에 전달된다.

4/3밸브(55)는 3가지의 단 연결구조를 가지는데, 평상시에는 제1단과 제2단과 제4단을 연결하여 제1라인(61)과 제3라인(63)과 제4라인(64)을 서로 연결시키며, 제3단은 폐색한다. 따라서 평상시에는 상승실(31)의 유압이 제3라인(63)과 함께 차폐되어 피스톤(21)이 제 위치에 고정된다. 4/3밸브의 양단에는 스프링(553)이 마련되고, 양 스프링(553)의 탄성의 균형으로 4/3 밸브는 평상시의 단 연결구조를 유지한다.

4/3밸브(55)의 제1솔레노이드(551)가 작동하게 되면, 4개의 연결 단은 4/3 밸브의 단 연결구조 a 로 연결된다. 이 때에는 제1라인(61)과 제3라인(63)이 직결되고, 제2라인(62)과 제4라인(64)이 직결된다.

또한 4/3밸브(55)의 제2솔레노이드(552)가 작동하게 되면, 4개의 연결 단은 4/3 밸브의 단 연결구조 b 로 연결된다. 이 때에는 제1라인(61)과 제4라인(64)이 직결되고, 제2라인(62)과 제3라인(63)이 직결된다.

상술한 4개의 4/3밸브(55)의 제1솔레노이드(551)와 제2솔레노이드(552)는 각각 독립적으로 제어된다.

앞서 유압유닛(50)은 유압모터(51), 유압펌프(52), 오일탱크(53), 체크밸브(54), 4/3 밸브(55), 릴리브밸브(56), 압력게이지(57), 압력센서(58), 제1라인(61) 및 제2라인(62)이 일체로 설치된 형태로 제공되며, 각 유압실린더(21~24)에 연결되는 제3라인(63)과 제4라인(64)은 현장에서 연결 설치된다. 즉 4/3 밸브의 제3단과 제4단은 상기 제3라인과 제4라인이 착탈 가능하게 연결된다.

[교량 인상 시스템의 연결 구조]

도 5는 본 발명에 따른 교량 인상 시스템의 시스템 구성을 나타낸 도면이다. 교량 상판을 인상시키거나 인하시키기 위해 필요한 유압실린더의 개수는 현장의 여건에 따라 다를 수 있다. 가령 하중이 큰 교량 상판에 대해서는 그만큼 많은 유압실린더가 필요할 것이다. 도 5에는 12개의 유압실린더(20)가 필요한 현장에 구현된 교량 인상 시스템의 시스템 구성이 예시되어 있다.

하나의 유압유닛(50)에는 각각 4개의 유압실린더(20)가 연결되고, 각 유압유닛(50)은 제어장치(70)에 직접 유선통신(LAN)으로 연결되거나, 다른 유압유닛(50)을 거쳐 제어장치(70)에 유선통신(LAN)으로 연결된다. 도 5에는 3개의 유압유닛(50)이 설치된 상태가 도시되어 있다.

상기 제어장치(70)는 터치디스플레이패널(72)을 구비한 PC일 수 있다. 또한 상기 제어장치(70)에는 무선 송수신장치(71)가 연결되어 있으며, 상기 무선 송수신장치(71)는 각 유압실린더(20)와 함께 설치된 변위센서(40)의 무선 송수신장치(41)와 페어링되어 무선으로 데이터를 송수신한다. 상기 무선 통신의 프로토콜은 지그비, 블루투스, 또는 와이파이일 수 있다.

제어장치(70)는 유선통신을 통해 상기 유압유닛(50)으로부터 각 유압실린더(20), 보다 구체적으로는 각 유압실린더(20)의 상승실(31)과 제3라인(63)에 걸리는 유체의 압력을 상기 압력센서(58)를 통해 제공받는다. 또한 제어장치(70)는 무선통신을 통해 상기 유압실린더(20)에 걸리는 압력을 제공받는다.

각 압력센서(58)와 변위센서(40)에는 식별부호, 즉 ID가 부여되기 때문에, 제어장치는 각 유압실린더에 걸리는 압력과 각 유압실린더의 피스톤의 변위를 파악하고 모니터링할 수 있다. 본 발명에서는 피스톤의 단부에 로드셀(load cell)을 설치하여 실제 유압실린더에 걸리는 하중을 측정하는 것이 아니라, 유압 라인 중 상승실과 연결된 제3라인의 압력을 측정한다. 로드셀은 설치가 까다로울 뿐만 아니라, 잘못 설치할 경우 교량 인상 시스템의 동조 인상을 제대로 할 수 없다. 반면 유압라인의 압력은 압력센서에 의해 매우 정확하게 측정될 수 있는데, 이러한 압력과 실린더의 단면적을 곱하면 바로 해당 유압실린더에 걸리는 하중을 매우 신뢰성 있게 도출할 수 있게 된다.

상기 변위센서는 피스톤의 상단부와 연결되어 피스톤의 변위를 정확히 측정한다. 본 발명에 의하면 변위센서가 교량의 하부면이 아닌 피스톤의 상단에 연결되어 있기 때문에, 변위센서를 교량의 하부면에 별도로 설치할 필요가 없어 설치 작업이 매우 간편하다.

그리고 제어장치(70)는 각 유압실린더(20)와 연결된 4/3 밸브(55)의 솔레노이드(551,552)를 독립적으로 제어할 수 있다.

[교량 인상 시스템의 설치]

이하 본 발명의 교량 인상 시스템의 설치에 대해서 설명한다.

먼저 무선송수신장치(71)와 터치패널(72)을 포함하는 제어장치(70)와 현장에 필요한 개수만큼의 유압실린더(20)와 유압유닛(50)을 준비한다. 그리고 현장에서, 인상하고자 하는 교량의 하부에서 교량과 교각 사이의 공간의 필요한 개소에 상기 유압실린더(20)를 설치한다. 설치되는 유압실린더(20)는 교각의 상면에, 그리고 피스톤(10)은 교량 상판(90)의 하면에 의해 각각 지지된다. 무선송수신장치(41)를 포함하는 변위센서(40)가 유압실린더(20)에 각각 설치되어 있음은 앞서 설명한 바와 같다.

그리고 가까이 배치된 유압실린더(20)를 그룹 지어 이를 유압유닛(50)에 유압호스로 연결한다. 연결되는 유압호스는 유압실린더(20)의 상승실(31)과 유압유닛(50)의 4/3 밸브의 제3단을 연결하는 제3라인(63), 그리고 유압실린더의 하강실(32)과 4/3 밸브의 제4단을 연결하는 제4라인(64)이다.

또한 상기 복수 개의 유압유닛(50)을 유선랜으로 제어장치(70)에 연결한다. 그리고 제어장치(70)를 실행하여, 각 유압실린더(20)의 무선송수신장치(41)를 제어장치의 무선송수신장치(71)와 페어링한다. 또한 각 유압실린더(20)의 반경을 입력한다. 이는 각 유압실린더의 단면적을 계산하여 여기에 압력을 곱함으로써, 각 유압실린더에 걸리는 하중을 산출하기 위한 것이다.

모든 유압실린더의 ID{이는 무선송수신장치(41)의 ID로 확인 가능함}와, 여기 연결된 4/3밸브의 ID{이는 4/3밸브와 인접하여 설치된 압력센서(58)의 ID로 확인 가능함}가 정확히 인식되었음을 확인한 후에는, 교량의 동조 인상이 가능하다.

[교량 인상 시스템의 작동]

이하 교량 인상 시스템의 작동에 대해 살핀다. 도 6과 도 7은 각각 제어장치의 디스플레이패널에 표시되는 제어화면을 나타낸 도면이다. 본 발명의 실시예에서는 2개의 유압유닛에 각각 4개씩의 유압실린더가 연결된 것을 예시한다.

먼저 교량을 인상하고자 할 경우, 도 6의 제어화면에서 "그룹1전체선택"과 "그룹2전체선택"을 누르고, "동조선택"에서 "상승동조"를 선택한 후, "설정변위"에서 "전체선택"을 눌러 모든 유압실린더가 선택되도록 한 후 인상하고자 하는 수치를 입력한다. 그러면 입력한 수치가 각 실린더의 "설정변위" 항목에 표시된다. 또한 "편차설정"에서 각 유압실린더 간의 피스톤의 인상 변위의 편차를 수치로 입력한다. 그리고 "START" 버튼을 누르면 인상이 시작된다.

인상이 시작되기 전에는, 제1솔레노이드(551)와 제2솔레노이드(552)가 작동하지 않은 상태로서, 제1라인(61)이 4/3밸브(55)에서 제2라인(62) 및 제4라인(64)과 연결된다(도 2 참조). 따라서 유압펌프(52)가 오작동하더라도 유압은 제2라인(62)을 통해 다시 오일 탱크(53)로 회귀하므로, 유압펌프(52)에 의해 발생한 유압은 즉시 해소된다.

그리고 인상이 시작될 때에는, 모든 유압실린더(20)와 연결된 4/3밸브(55)의 제1솔레노이드(551)가 작동하여 단 연결구조 a로 위치하게 된다{상기 제1솔레노이드(551)의 작동은 제어장치(70)에 의해 제어되고, 그 신호는 유선으로 유압유닛(50)에 전달된다}. 그러면 제1라인(61)과 제3라인(63)이 연결되고, 제2라인(62)과 제4라인(64)이 연결된다. 이 상태에서 유압펌프가 작동하면, 유압펌프에서는 4개의 제1라인(61)에 균일하게 유압을 제공하고, 이러한 유압에 의해 상승실(31)에 오일이 차며 피스톤(10)이 상승하게 된다.

피스톤(10)이 상승하면, 하강실(32)에 있던 오일은 배유되어 제4라인과 제2라인을 거쳐 오일 탱크(53)로 회귀한다.

한편 인상이 진행되는 동안 각 유압실린더의 변위센서와 압력센서에서 수신된 변위값과 압력값이 "현재변위"와 "현재압력"에 표시되며, 입력된 반지름으로 계산된 실린더의 면적과 압력값이 곱해져서 "현재 하중"에 표시된다. 또한 모든 실린더에서 측정된 변위의 최대값과 최소값의 차이는 우측 하단의 "편차" 항목에 표시된다.

도 6의 제어화면의 상단에 있는 "1번 리프트"를 선택하면, 현장에 설치된 제1 유압유닛과 거기 연결된 유압실린더가 그림으로서 한눈에 파악하기 쉽게 표시된다.

만약 모든 실린더에서 측정된 변위의 최대값과 최소값의 차이가 입력된 편차의 값보다 커지게 되면, 모니터링되고 있는 실린더들 중 피스톤이 최대 이동한 실린더는 잠시 이동을 멈추도록 하고, 피스톤이 최소 이동한 실린더는 안전 편차 내에 들어오도록 작동시킴으로써, 모든 실린더의 피스톤 변위가 안전 편차 내에 들어오도록 한다. 이 역시 제어장치(70)에 의해 제어된다. 즉 제어장치는 최대 이동한 유압실린더의 제1솔레노이드(551)를 원위치시켜 해당 4/3 밸브가 평상시 상태로 복귀되도록 한 상태에서 유압펌프(52)가 지속적으로 작동하도록 제어한다.

그리고 모든 실린더의 피스톤 변위가 안전 편차 내에 들어오면, 제어장치는 상기 원위치시켰던 유압실린더의 제1솔레노이드(551)를 다시 작동시켜 해당 4/3 밸브가 단 연결구조 a로 이동하도록 한 상태에서 유압펌프(52)가 지속적으로 작동하도록 제어한다.

이처럼 제어장치는 다시 모든 실린더를 작동시켜 모든 실린더의 피스톤이 목표 변위 값에 도달하도록 한다. 제어장치는 모든 실린더의 변위 편차를 기준 범위 내로 유지시키면서, 각 피스톤이 목표 변위 값에 도달할 때마다 해당 유압실린더의 4/3밸브의 제1솔레노이드(551)를 원위치시켜 해당 유압실린더의 인상을 중지시킨다. 이와 같이 모든 피스톤이 목표 변위 값에 도달하여 멈추면, 제어장치는 패널(72)을 통해 인상이 완료되었음을 표시하고 알람을 울린다.

이와 같이 교량 상판(90)을 인상시킨 후 교좌 등의 유지보수 내지 교체 작업이 완료되면, 다시 교량 상판(90)을 하강시킨다. 교량 상판의 하강은 앞서 인상의 절차와 유사하다.

즉 도 6의 제어화면에서 "그룹1전체선택"과 "그룹2전체선택"을 누르고, "동조선택"에서 "하강동조"를 선택한 후, "설정변위"에서 "전체선택"을 눌러 모든 유압실린더가 선택되도록 한 후 하강하고자 하는 수치를 입력한다. 이때 상승시킨 수치와 동일한 수치만큼 하강시키고자 할 때에는 별도로 수치를 입력할 필요가 없다. 또한 "편차설정"에서 각 유압실린더 간의 피스톤의 인하 변위의 편차를 수치로 입력한다. 이때 마찬가지로 인상시킬 때 입력하였던 변위 편차 수치와 변함이 없는 경우에는 다시 입력할 필요가 없다. 그리고 "START" 버튼을 누르면 하강이 시작된다.

하강이 시작되기 전에는, 제1솔레노이드(551)와 제2솔레노이드(552)가 작동하지 않은 상태로서, 제1라인(61)이 4/3밸브(55)에서 제2라인(62) 및 제4라인(64)과 연결된다(도 2 참조). 따라서 유압펌프(52)가 오작동하더라도 유압은 제2라인(62)을 통해 다시 오일 탱크(53)로 회귀하므로, 유압펌프(52)에 의해 발생한 유압은 즉시 해소된다.

그리고 하강이 시작될 때에는, 모든 유압실린더(20)와 연결된 4/3밸브(55)의 제2솔레노이드(552)가 작동하여 단 연결구조 b로 위치하게 된다{상기 제2솔레노이드(552)의 작동은 제어장치(70)에 의해 제어되고, 그 신호는 유선으로 유압유닛(50)에 전달된다}. 그러면 제1라인(61)과 제4라인(64)이 연결되고, 제2라인(62)과 제3라인(63)이 연결된다. 이 상태에서 유압펌프가 작동하면, 유압펌프에서는 4개의 제1라인(61)에 균일하게 유압을 제공하고, 이러한 유압에 의해 하강실(32)에 오일이 차며 피스톤(10)이 하강하게 된다.

피스톤(10)이 하강하면, 상승실(31)에 있던 오일은 배유되어 제3라인과 제2라인을 거쳐 오일 탱크(53)로 회귀한다.

한편 하강이 진행되는 동안 각 유압실린더의 변위센서와 압력센서에서 수신된 변위값과 압력값이 "현재변위"와 "현재압력"에 표시되며, 입력된 반지름으로 계산된 실린더의 면적과 압력값이 곱해져서 "현재 하중"에 표시된다. 또한 모든 실린더에서 측정된 변위의 최대값과 최소값의 차이는 우측 하단의 "편차" 항목에 표시된다.

만약 모든 실린더에서 측정된 변위의 최대값과 최소값의 차이가 입력된 편차의 값보다 커지게 되면, 모니터링되고 있는 실린더들 중 피스톤이 최대 이동한 실린더는 잠시 이동을 멈추도록 하고, 피스톤이 최소 이동한 실린더는 안전 편차 내에 들어오도록 작동시킴으로써, 모든 실린더의 피스톤 변위가 안전 편차 내에 들어오도록 한다. 이 역시 제어장치(70)에 의해 제어된다. 즉 제어장치는 최대 이동한 유압실린더의 제2솔레노이드(552)를 원위치시켜 해당 4/3 밸브가 평상시 상태로 복귀되도록 한 상태에서 유압펌프(52)가 지속적으로 작동하도록 제어한다.

그리고 모든 실린더의 피스톤 변위가 안전 편차 내에 들어오면, 제어장치는 상기 원위치시켰던 유압실린더의 제2솔레노이드(552)를 다시 작동시켜 해당 4/3 밸브가 단 연결구조 b 로 이동하도록 한 상태에서 유압펌프(52)가 지속적으로 작동하도록 제어한다.

이처럼 제어장치는 다시 모든 실린더를 작동시켜 모든 실린더의 피스톤이 목표 변위 값에 도달하도록 한다. 제어장치는 모든 실린더의 변위 편차를 기준 범위 내로 유지시키면서, 각 피스톤이 목표 변위 값에 도달하여 압력센서(58)에서 측정되는 압력이 급격히 떨어질 때(이는 피스톤이 더 이상 교량 상판의 하중을 지지하지 않는 때임)마다 해당 유압실린더의 4/3밸브의 제2솔레노이드(552)를 원위치시켜 해당 유압실린더의 하강을 중지시킨다. 이와 같이 모든 피스톤이 목표 변위 값에 도달하여 멈추면, 제어장치는 패널(72)을 통해 하강이 완료되었음을 표시하고 알람을 울린다.

본 발명에 따르면, 각 유압실린더마다 4/3밸브를 설치하고 해당 밸브의 제1 및 제2솔레노이드를 제어하여 각 유압실린더의 동작을 제어하기 때문에, 하나의 4/3밸브에 복수 개의 유압실린더를 병렬로 배치한 유압 회로 구조와 대비하였을 때, 각 유압실린더의 동작을 즉각적이고 정밀하게 제어할 수 있다.

반면 4/3밸브에 복수 개의 유압실린더를 병렬로 배치한 구조에서는 각 유압실린더를 개별적으로 제어할 수 없으며, 만약 유압실린더를 개별적으로 제어하기 위해 4/3밸브에서 유압실린더에 이르는 각 라인마다 솔레노이드 밸브를 별도로 설치하더라도, 어느 하나의 솔레노이드 밸브가 개폐할 때 생기는 유압 충격이 나머지 유압실린더에 균일하게 분산된다는 보장이 없기 때문에, 결과적으로 각 유압실린더의 동작을 즉각적이고 정밀하게 제어하기가 어렵다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

10,11,12,13,14: 피스톤
20,21,22,23,24: 유압실린더
31: 상승실
32: 하강실
40: 변위센서
41: 무선송수신장치
50: 유압유닛
51: 유압모터
52: 유압펌프
53: 오일 탱크
54: 체크밸브
55: 4/3 밸브
551: 제1솔레노이드
552: 제2솔레노이드
553: 스프링
56: 릴리브밸브
57: 압력게이지
58: 압력센서
61: 제1라인
62: 제2라인
63: 제3라인
64: 제4라인
70: 제어장치(PC)
71: 무선송수신장치
72: 터치패널
90: 교량 상판

Claims (5)

1. 삭제
2. 인상시키고자 하는 구조물의 하부에 설치되는 복수 개의 유압실린더(20);
   상기 복수 개의 유압실린더(20)와 연결되어 각 유압실린더(20)에 유압을 제공하는 하나 이상의 유압유닛(50); 및
   상기 하나 이상의 유압유닛(50)과 연결되어 상기 유압유닛(50)을 제어하는 제어장치(70)를 포함하는 교량 동조 인상 시스템으로서,
   상기 복수 개의 유압실린더(20)에는 각각 변위센서(40)가 설치되고,
   상기 복수 개의 변위센서(40)에는 각각 무선송수신장치(41)가 설치되며,
   상기 제어장치(70)에는 상기 복수개의 무선송수신장치(41)와 무선으로 송수신하는 무선송수신장치(71)가 설치되고,
   상기 유압유닛(50)은:
   함체 내에 설치된 오일 탱크(53);
   상기 오일 탱크(53)의 오일을 복수 개의 제1라인(61)에 가압 공급하는 유압펌프(52);
   제1단 내지 제4단의 네 연결 단을 구비하고,
   유압실린더의 피스톤(10)을 정지시킨 상태로 유지할 때 제1단과 제2단과 제4단을 연결하고 제3단의 역류를 방지하는 단 연결구조, 유압실린더의 피스톤을 상승시킬 때 제1단과 제3단을 연결하고 제2단과 제4단을 연결하는 단 연결구조(a), 및 유압실린더의 피스톤을 하강시킬 때 제1단과 제4단을 연결하고 제2단과 제3단을 연결하는 단 연결구조(b)의 세 가지 단 연결구조를 구비하며,
   상기 단 연결구조(a)를 선택하기 위해 작동하는 제1솔레노이드(551)와 상기 단 연결구조(b)를 선택하기 위해 작동하는 제2솔레노이드(552)를 구비하는, 복수 개의 4/3 밸브(55);
   일측 단부가 상기 유압펌프(52)에 연결되고, 타측 단부가 상기 복수 개의 4/3 밸브(55)의 제1단에 각각 연결되는 복수 개의 제1라인(61);
   일측 단부가 상기 복수 개의 4/3 밸브(55)의 제2단에 각각 연결되고, 타측 단부가 상기 오일 탱크(53)에 연결되는 제2라인(62);
   상기 복수 개의 제1라인(61) 상에 각각 설치되어 오일이 상기 오일 탱크로 역류하는 것을 방지하는 체크밸브(54);
   상기 체크밸브(54)의 후단에서 상기 제1라인(61)과 상기 제2라인(62) 사이에 설치되며, 상기 제1라인(61)의 압력이 소정의 압력을 초과하였을 때 상기 제1라인(61)의 오일을 상기 제2라인(62)으로 릴리프 하는 릴리프밸브(56);
   상기 체크밸브(54)의 후단에서 상기 제1라인(61)에 마련되어 상기 제1라인(61)의 압력을 측정하여 표시하는 압력게이지(57); 및
   상기 4/3 밸브의 제3단에 연결 설치되어 제3단에 연결되는 제3라인(63)의 유압을 측정하는 압력센서(58);를 포함하고,
   상기 복수 개의 4/3 밸브(55)의 제3단과 상기 복수 개의 유압실린더(20)의 상승실(31)은 복수 개의 제3라인(63)에 의해 각각 연결되고,
   상기 복수 개의 4/3 밸브(55)의 제4단과 상기 복수 개의 유압실린더(20)의 하강실(32)은 복수 개의 제4라인(64)에 의해 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 교량 동조 인상 시스템.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제어장치(70)는 상기 복수 개의 유압실린더의 단면적을 계산하기 위해 필요한 수치를 입력 받고, 상기 압력센서(58)에서 측정된 압력을 제공받아서,
   상기 유압실린더의 단면적과 상기 압력센서(58)로부터 제공받은 압력을 곱하여 상기 각 유압실린더에 걸리는 하중을 산출하는 것을 특징으로 하는 교량 동조 인상 시스템.
   
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 변위센서(40)는 상기 유압실린더(20)에 설치되고, 상기 피스톤(10)의 상단부와 연결되어 유압실린더(20)에 대한 피스톤(10)의 변위를 측정하는 것을 특징으로 하는 교량 동조 인상 시스템.
   
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 제어장치(70)는 상기 무선송수신장치(41)로부터 수신한 변위의 편차를 모니터링하되,
   모니터링하고 있는 변위 편차가 설정된 안전 편차를 벗어나는 경우 가장 변위가 큰 피스톤의 유압실린더와 연결된 4/3 밸브의 솔레노이드 작동을 중지시켜 상기 피스톤의 이동을 중지시키고 나머지 피스톤의 이동을 계속하며,
   모든 실린더의 피스톤 변위가 다시 안전 편차 내에 들어오면, 멈추었던 피스톤의 이동을 개시하기 위해 중지시켰던 4/3밸브의 솔레노이드를 다시 작동시키는 것을 특징으로 하는 교량 동조 인상 시스템.
   

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