KR19990037563A - 평형추 설치 및 제거용 자동 수평 및 동기 시스템 - Google Patents

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시몬스 키스 알.
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Abstract

평형추를 들어올리고 내리는 자동 수평 및 동기 시스템은 직렬 유압 연결 상태의 적어도 1차 및 2차 실린더를 구비하고, 상기 1차 실린더는 제 1 피스톤에 연결된 제 1 로드를 포함하고, 상기 제 1 로드는 평행추의 일단에 부착되며, 상기 2차 실린더는 제 2 피스톤에 연결된 제 2 로드를 포함하고, 상기 제 2 로드는 평형추의 타단에 부착된다. 상기 제 2 피스톤 하단의 표면 영역은 제 1 피스톤 상단의 표면 영역과 동일하게 세팅된다.

Description

평형추 설치 및 제거용 자동 수평 및 동기 시스템
본 발명은 평형추를 균일하게 들어올리거나 내리기 위해 (평형추는 수평으로 유지) 크레인에 사용되는 평형추 설치 및 제거용 자동 수평 및 동기 시스템에 관한 것이다.
공급유(유압유)의 단일 근원지는 두 개의 공급원 (평행)으로 분리될 때, 대다수 (또는 모든) 총 공급은 가장 적은 저항을 갖는 평행 다리 (parallel leg)로 향하게 된다. 남아있는 공급유 (있다면)는 다른 하나의 평행 다리로 향하게 된다. 평행으로 연결된 균일한 면적을 갖는 유압 실린더들은 각 실린더의 불균일한 저항 (그에 따라 각 실린더로 흐르는)으로 인해 반드시 균일하게 연장되거나 후퇴되지는 않는다.
종래의 크레인 평형추 설치 및 제거 시스템은 평행 유압 연결 상태의 두 개 이상의 동일한 크기의 실린더들을 사용하고 평형추의 대향 끝단에 연결된다. 종래의 이들 시스템은 균일한 또는 동등한 실린더 (따라서, 평행추)의 이동을 유지하기 위한 일반적인 두 가지 방법 중 하나를 사용한다. 첫 번째 방법은 오퍼레이터에 의한 각 실린더의 개별적인 제어를 필요로 한다. 이 방법에서, 오퍼레이터는 각 실린더로의 오일의 흐름을 개별적으로 제어함으로써 평형추가 수평 (균일한 실린더 이동)으로 유지되도록 한다. 두 번째 방법은 평형추가 수평으로 유지되도록 각 실린더로의 정확한 흐름을 유지하기 위한 유압 부품의 사용을 필요로 한다. 이러한 타입의 시스템에 다음 부품 중 하나만을 사용하거나 그 조합이 사용될 수 있다: 릴리프 밸브 (relief valves), 유량 디바이더 (flow dividers), 유량 디바이더/콤바이너 (flow dividers/combiners), 오리피스(orifices) (저항), 및/또는 압력 보상된 유량 제어 밸브 또는 기타 유압 부품.
종래의 제 1 방법: 오퍼레이터에 의한 동일한 크기의 실린더들의 개별적인 제어
이 방법의 사용은 오퍼레이터 측면에서 바람직한 조정 및 판단을 필요로 한다. 각 실린더의 있음직한 불균일한 로딩 및 각 실린더용 제어 장치들 사이에 있음직한 가능한 변형으로 인해, 오퍼레이터는 각 제어 장치의 세팅을 변경해야 하며 평형추가 실제로 얼마나 수평으로 이동하는지를 판단해야 한다. 그리하여, 평형추가 얼마나 수평으로 들어올려지고 내려지는지는 한 오퍼레이터로부터 다른 오퍼레이터로 변경하게 된다.
대부분의 크레인의 주요 기능의 제어 (그리고 제어 레이아웃)는 매우 유사할 수도 있지만, 평형추 제거 시스템의 동작 및 제어는 크레인에서 서로 다를 수 있다. 경험 있는 오퍼레이터는 한 크레인에서 다른 크레인으로 이동할 수 있고 주요 기능을 쉽게 동작시킬 수 있다. 그러나, 그런 동일한 오퍼레이터는 빈번하게 사용되지 않는 각 크레인의 평형추 제거 시스템에 익숙하지 않을 수도 있다. 이러한 상황은 시간 손실을 초래할 수 있고, 적절하게 들어올려지거나 내려지지 않는 평형추를 초래할 수 있다.
두 번째 방법: 유압 부품에 의해 결정된 동일한 크기의 실린더로의 흐름
이러한 제어 방법을 사용하는 오퍼레이터는 평형추가 들어올려져야 하는지 내려져야 하는 지를 선택하기만 하면 된다. 유압 부품들은 각 실린더로의 오일 공급을 제어하여 평형추를 들어올리거나 내릴 때 수평의 평형추 이동을 유지하도록 한다. 이러한 부품들은 일정한 온도 및 부하에서 각 실린더로 적절한 양의 오일이 전달될 수 있도록 초기에 세팅될 수 있다. 그러나, 평형에서 약간 벗어난 평형추, 다른 크기 (즉, 무게)의 평형추, 온도 변화, 세트를 취하는(즉, 영구적으로 변형된) 유압 밸브 스프링, 부품 마모(wear-in), 오일 공급의 변화 (펌프 속도 및/또는 마모로 인한) 및 심지어 오일 변화는 초기의 세팅을 실제로 변경할 수 있다. 초기의 세팅이 실제로 변경되면, 평형추는 들어올리거나 내려지는 동안 평형 위치를 유지하지 못하게 된다.
본 발명의 목적, 특징; 구조의 관련 부재의 방법, 동작, 기능; 부분의 조합; 및 제조는 바람직한 실시예의 상세한 설명 및 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부된 도면으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 평형추 설치 및 제거용 자동 수평 및 동기 시스템을 보여준다.
도 2A는 1차 실린더의 피스톤 상단의 표면 영역을 보여준다.
도 2B는 2차 실린더의 피스톤 하단의 표면 영역을 보여준다.
본 발명에 따른 평형추를 들어올리고 내리기 위한 시스템은 직렬 유압 연결 상태의 적어도 1차 및 2차 실린더를 구비하고, 상기 1차 실린더는 제 1 피스톤에 연결된 제 1 로드를 포함하고, 상기 제 1 로드는 평행추의 일단에 부착되며, 상기 2차 실린더는 제 2 피스톤에 연결된 제 2 로드를 포함하고, 상기 제 2 로드는 평형추의 타단에 부착된다.
일실시예에서, 제 2 피스톤 하단의 표면 영역은 제 1 피스톤 상단의 표면 영역과 동일하게 세팅된다.
도 1은 본 발명에 따른 평형추 설치 및 제거용 자동 수평 및 동기 시스템을 보여준다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 시스템은 적어도 두 개의 유압 실린더, 즉 1차 실린더 (26)와 2차 실린더 (28)를 포함한다. 1차 실린더 (26)의 제 1 로드 (20)와 2차 실린더 (28)의 제 2 로드 (22)는 평형추 (80)의 대향 끝단에 핀으로 고정된다. 1차 실린더 (26)와 2차 실린더 (28)는 크레인 (도시되지 않음)의 상부 구조 (24)에 설치된다. 제 1 로드 (20)의 제 1 피스톤 헤드 (30)는 1차 실린더 (26)를 로드 측면 (1)과 피스톤 측면 (2)으로 분리한다. 유사하게, 제 2 로드 (22)의 제 2 피스톤 헤드 (32)는 제 2 실린더 (28)를 로드 측면 (3)과 피스톤 측면 (4)으로 분리한다. 도 2A에 도시된 제 1 피스톤 (30) 상단의 표면 영역은 도 2B에 도시된 제 2 피스톤 (32) 하단의 표면 영역과 동일하다.
펌프 (60)는 저장소 (70)에 저장된 유압유(즉, 오일)를 방향 제어 밸브 (50)에 공급한다. 방향 제어 밸브 (50)는 (1) 제 1 상태에서 유압유를 제 1 경로(pathway) (34)로 공급하고 제 2 경로 (36)로부터 유압유를 배출하거나, (2) 제 2 상태에서 유압유를 제 2 경로(pathway) (36)로 공급하고 제 1 경로 (34)로부터 유압유를 배출하거나, (3) 제 3 상태에서 유압유가 제 1 경로 (34) 또는 제 2 경로 (36)로 공급되거나 배출되는 것을 방지한다. 방향 제어 밸브 (50)는 오퍼레이터의 제어 하에 동작된다. 오퍼레이터는 평형추 (80)를 들어올리기 위해 제 1 상태를 선택하고 평형추 (80)를 내리기 위해 제 2 상태를 선택한다.
하기에 상세히 설명되는 바와 같이, 1차 실린더 (26) 및 2차 실린더 (28)는 제 1 경로 (26) 및 제 2 경로 (28) 사이에 직렬로 연결된다. 제 1 홀딩 밸브 (5)는 제 1 경로 (34)를 1차 실린더 (26)의 로드 측면 (1)에 연결시킨다. 제 1 홀딩 밸브 (5)는 유압유가 제 1 경로 (34)로부터 1차 실린더 (26)의 로드 측면 (1)으로 자유롭게 통과되도록 하며, 제 3 경로 (38)의 압력 및 제 1 로드 (20) 상의 부하(또는 힘)에 따라 유압유가 1차 실린더 (26)의 로드 측면 (1)으로부터 제 1 경로 (34)로 배출되도록 한다.
1차 실린더 (26)의 피스톤 측면 (2)은 제 3 경로 (38) 및 제 2 홀딩 밸브 (6)를 통해 2차 실린더 (28)의 로드 측면 (3)에 연결된다. 제 2 홀딩 밸브 (6)는 유압유가 제 3 경로 (38)로부터 2차 실린더 (28)의 로드 측면 (3)으로 자유롭게 통과되도록 한다. 제 2 경로 (36)의 압력 및 제 2 로드 (22) 상의 부하에 따라, 제 2 홀딩 밸브 (6)는 유압유가 2차 실린더 (28)의 로드 측면 (3)으로부터 제 3 경로 (38)로 배출되도록 한다. 2차 실린더 (28)의 피스톤 측면 (4)은 제 2 경로 (36)에 연결된다.
제 1 및 제 2 릴리프 밸브 (8, 9)는 제 1 경로 (34), 제 3 경로 (38) 및 1차 실린더 (26)의 피스톤 측면 (2)과 유체 연결되도록 배치된다. 유사하게, 제 3 및 제 4 릴리프 밸브 (10, 11)는 제 3 경로 (38), 제 2 경로 (36) 및 2차 실린더 (28)의 피스톤 측면 (4)과 유체 연결되도록 배치된다.
제 1 릴리프 밸브 (8)는 유압유가 제 1 경로 (34)로부터 제 3 경로 (38)로 선택적으로 흐르도록 한다. 제 2 릴리프 밸브 (9)는 유압유가 제 3 경로 (38)로부터 제 1 경로 (34)로 선택적으로 흐르도록 한다. 제 3 릴리프 밸브 (10)는 유압유가 제 3 경로 (38)로부터 제 2 경로 (36)로 선택적으로 흐르도록 한다. 제 4 릴리프 밸브 (11)는 유압유가 제 2 경로 (36)로부터 제 3 경로 (38)로 선택적으로 흐르도록 한다.
본 발명에 따른 평형추를 들어올리고 내리는 장치의 동작이 다음에 설명된다. 평형추 (80)를 들어올리기 위해, 제 1 상태에서 방향 제어 밸브 (50)를 세팅하여 1차 실린더 (26)의 로드 측면 (1)에 가압 오일이 공급되어 가압 오일이 제 1 경로 (34) 및 제 1 홀딩 밸브 (5)를 통해 1차 실린더 (26)의 로드 측면 (1)에 흐르도록 한다. 이는 제 1 로드 (20)가 평형추 (80)의 일단의 들어올림을 후퇴시킨다. 동시에, 1차 실린더 (26)의 피스톤 측면 (2)으로부터 오일이 가해진다. 가해진 오일은 제 3 경로 (38)와 제 2 홀딩 밸브 (6)를 통해 2차 실린더 (28)의 로드 측면 (3)으로 흐른다. 결과적으로, 제 2 로드 (22)는 평형추 (80)의 타단의 들어올림을 후퇴시킨다. 후퇴하는 제 2 로드 (22)는 2차 실린더 (28)의 피스톤 측면 (4)으로부터 오일을 가하고, 가해진 오일은 제 2 경로 (36) 및 방향 제어 밸브 (50)를 통해 배출된다.
제 1 피스톤 (30) 상단의 표면 영역은 제 2 피스톤 (32) 하단의 표면 영역과 동일하므로, 제 1, 제 2 로드 (20, 22)는 동일한 속도에서 동일한 거리를 이동하고 평형추 (80)를 수평 방식으로 들어올린다. 또한, 제 1 로드 (20)는 2 차 실린더 (28)가 오일을 수용하지 않으면 이동할 수 없고 제 2 로드 (22)는 1 차 실린더 (26)에 의해 힘이 주어지지 않으면 이동할 수 없으므로, 제 1, 제 2 로드 (20, 22)는 실질적으로 동시에 시동하고 멈춘다.
평형추 (80)를 내리기 위해, 방향 제어 밸브 (50)는 제 2 상태에 위치된다. 그 결과, 제 2 경로 (36)에서 오일의 압력이 강화되어 제 2 홀딩 밸브 (6)를 개방시켜 유압유가 2차 실린더 (28)의 로드 측면 (3)으로부터 제 3 경로 (38)로 흐르게 된다. 이는 가압 유압유가 제 2 경로 (36)를 통해 2차 실린더 (28)의 피스톤 측면 (4)으로 흐르도록 하며, 제 2 로드 (22)가 평형추 (80)의 일단을 연장하거나 낮추도록 한다.
2차 실린더 (28)의 로드 측면 (3)으로부터 제 3 경로 (38)로 흐르는 오일의 압력이 강화되고 제 1 홀딩 밸브 (5)가 개방되도록 한다. 그 결과, 유압유가 1차 실린더 (26)의 로드 측면 (1)으로부터 제 1 경로 (34)로 흐르게 되고, 방향 제어 밸브 (50)를 통해 배출된다. 이는 제 3 경로 (38)의 유압유가 1차 실린더 (26)의 피스톤 측면 (2)으로 흐르도록 하며, 제 1 로드 (20)가 평형추 (80)의 타단을 연장하거나 낮추도록 한다.
다시 말하여, 제 1 피스톤 (30)의 상단과 제 2 피스톤 (32)의 하단 사이의 동일한 표면 영역으로 인해 제 1 및 제 2 로드 (20, 22)는 동일한 속도에서 동일한 거리를 이동하게 되고 평형추 (80)는 수평 방식으로 내려가게 된다. 또한, 제 2 로드 (22)는 1 차 실린더 (26)가 유압유를 수용하지 않으면 이동할 수 없고 제 1 로드 (20)는 2 차 실린더 (28)에 의해 힘이 주어지지 않으면 이동할 수 없으므로, 제 1, 제 2 로드 (20, 22)는 실질적으로 동시에 시동하고 멈춘다.
불완전한 설치 또는 초기의 세팅으로 인해 제 1 로드 (20) 또는 제 2 로드 (22)가 제 2 로드 (22) 또는 제 1 로드 (20) 보다 앞서 충분히 연장되거나 후퇴된 위치에 닿을 경우, 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 릴리프 밸브 (8-11)는 평형추 (80)의 자동 수평 및 1차 및 2차 실린더 (26, 28)의 동기화를 제공한다. 평형추 (80)를 들어올릴 때, 제 2 로드 (22)가 제 1 로드 (20)보다 앞서 충분히 후퇴된 위치에 닿으면, 1차 실린더 (26)의 피스톤 측면 (2)으로부터의 오일 흐름은 제 3 경로(38)를 통해 흐르고, 제 3 릴리프 밸브 (10)를 개방시켜 제 3 릴리프 밸브 (10)을 통해 흐르고, 제 2 경로 (36) 및 방향 제어 밸브 (50)를 통해 배출된다. 그리하여, 제 1 로드 (20)는 충분히 후퇴하게 된다. 제 1 로드 (20)가 제 2 로드 (22)보다 앞서 충분히 후퇴된 위치에 닿으면, 제 1 경로 (34)의 유압유는 제 1 릴리프 밸브 (8)를 개방시켜 제 1 릴리프 밸브를 통해 흐르고, 제 2 홀딩 밸브 (6)를 통해 2차 실린더 (28)의 로드 측면 (3)으로 흐른다. 그리하여, 제 2 로드 (22)는 충분히 후퇴하게 된다.
제 2 로드 (22)가 제 1 로드 (20)보다 앞서 충분히 연장된 위치에 닿으면, 제 2 경로 (36)의 유압유는 제 4 릴리프 밸브 (11)를 개방시켜 제 4 릴리프 밸브 (11)를 통해 흐르고, 제 3 경로 (38)를 통과하고, 1차 실린더 (26)의 피스톤 측면 (2)으로 흐른다. 그리하여, 제 1 로드 (20)는 충분히 연장된다. 제 1 로드 (20)가 제 2 로드 (22)보다 앞서 충분히 연장된 위치에 닿으면, 2차 실린더 (28)의 로드 측면 (3)으로부터 제 3 경로 (38)로 흐르는 유압유는 제 2 릴리프 밸브 (9)를 개방시켜 제 2 릴리프 밸브 (9)를 통해 흐르고, 제 1 경로 (34) 및 방향 제어 밸브 (50)를 통해 배출된다.
본 발명은 평형추를 들어올리고 내리기 위해 직렬로 연결된 두 개의 실린더를 사용하는 것으로서 설명되었지만 직렬로 연결된 두 개 이상의 실린더가 평형추를 들어올리고 내리는데 사용 될 수 있다. 직렬로 연결된 각 추가 실린더는 기존 실린더에서 피스톤의 상단 표면 영역과 동일한 하단 표면 영역으로 이루어진 피스톤을 가져야 한다. 따라서, 이러한 구조의 실린더들을 직렬로 연결하는 것은 평형추의 수평 및 동기 이동을 가능하게 한다.
평형추를 들어올리고 내리는 종래의 방법 및 장치와는 달리 본 발명에 따른 시스템은 평형추가 자동으로 수평을 유지하도록 하고, 평형추를 들어올리고 내리는 데 사용되는 유압 실린더들을 자동으로 동기화시킨다.
본 발명에 따른 평형추 설치 및 제거 시스템은 크레인의 상부 구조, 크레인의 하부 구조 (즉, 캐리어), 평형추 자체 또는 상기 구조들의 조합에 설치될 수 있다.
설명된 발명은 여러 가지 방식으로 변형될 수 있다는 것이 명백하다. 그러한 변형은 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어나는 것으로서 간주되지 않으며 당해 기술 분야에서 숙련된 기술을 가진 사람에게 명확한 그러한 모든 변형은 다음의 청구항의 범위 내에 포함되어져야 한다.

Claims (12)

  1. 평형추를 들어올리고 내리는 시스템에 있어서,
    직렬 유압 연결 상태의 적어도 1차 및 2차 실린더를 구비하고, 상기 1차 실린더는 제 1 피스톤에 연결된 제 1 로드를 포함하고, 상기 제 1 로드는 평행추의 일단에 부착되며, 상기 2차 실린더는 제 2 피스톤에 연결된 제 2 로드를 포함하고, 상기 제 2 로드는 평형추의 타단에 부착되는 것을 특징으로 하는 평형추를 들어올리고 내리는 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 피스톤 하단의 표면 영역은 상기 제 1 피스톤 상단의 표면 영역과 동일한 것을 특징으로 하는 평형추를 들어올리고 내리는 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 1차 실린더의 로드 측면에 연결된 제 1 라인과,
    상기 1차 실린더의 실린더 측면과 상기 2차 실린더의 로드 측면 사이에 연결된 제 2 라인과,
    상기 2차 실린더의 실린더 측면에 연결된 제 3 라인과,
    상기 제 1 라인에 배치된 제 1 밸브와,
    상기 제 2 라인에 배치된 제 1 밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 평형추를 들어올리고 내리는 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 밸브는 상기 제 1 라인이 1차 실린더 측면과 비1차(non-primary) 실린더 측면을 갖도록 상기 제 1 라인에 배치되고, 유압유가 상기 1차 실린더를 향하여 자유롭게 흐르도록 하며, 상기 제 1 라인의 상기 1차 실린더 측면이 소정의 제 1 압력보다 클 때 상기 유압유가 상기 1차 실린더로부터 떨어져서 흐르도록 하고,
    상기 제 2 밸브는 상기 제 2 라인이 2차 실린더 측면과 비2차(non-secondary) 실린더 측면을 갖도록 상기 제 2 라인에 배치되고, 상기 유압유가 상기 2차 실린더를 향하여 자유롭게 흐르도록 하며, 상기 제 2 라인의 상기 2차 실린더 측면이 소정의 제 2 압력보다 클 때 상기 유압유가 상기 2차 실린더로부터 떨어져서 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 평형추를 들어올리고 내리는 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    제 1 상태에서 상기 유압유를 상기 제 1 라인에 공급하고 상기 제 3 라인으로부터 상기 유압유를 배출하고, 제 2 상태에서 상기 유압유를 상기 제 3 라인에 공급하고 상기 제 1 라인으로부터 상기 유압유를 배출하는 방향 제어 밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 평형추를 들어올리고 내리는 시스템.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 1차 및 2차 실린더로부터 유압유를 공급하고 배출하며 상기 1차 및 2차 실린더 사이에 유체 연결을 제공하는 유체 운반 라인을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 평형추를 들어올리고 내리는 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 유체 운반 라인에 배치되어 상기 유압유의 흐름을 조정하는 제 1 밸브들을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 평형추를 들어올리고 내리는 시스템.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 제 1 밸브들은 상기 2차 실린더가 이동하지 않으면 상기 1차 실린더가 이동하지 않고 상기 1차 실린더가 이동하지 않으면 상기 2차 실린더가 이동하지 않도록 상기 유체 운반 라인에서 상기 유압유의 흐름을 조정하는 것을 특징으로 하는 평형추를 들어올리고 내리는 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 유체 운반 라인에 배치되어 상기 평형추가 수평이 아닐 때 상기 1차 및 2차 실린더 중 어느 하나만 이동시킬 수 있도록 하는 수평 밸브들을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 평형추를 들어올리고 내리는 시스템.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 제 1 밸브들은 상기 1차 및 2차 실린더가 실질적으로 동시에 이동하도록 상기 유체 운반 라인의 상기 유압유의 흐름을 조정하는 것을 특징으로 하는 평형추를 들어올리고 내리는 시스템.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 유체 운반 라인에 배치되어 상기 평형추가 수평이 아닐 때 상기 1차 및 2차 실린더 중 어느 하나만 이동시킬 수 있도록 하는 수평 밸브들을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 평형추를 들어올리고 내리는 시스템.
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 유체 운반 라인에서 상기 유압유가 흐르는 방향을 제어하는 방향 제어 밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 평형추를 들어올리고 내리는 시스템.
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