KR20110111582A

KR20110111582A - 출력 조절형 카고 크레인 및 그의 출력 조절 방법

Info

Publication number: KR20110111582A
Application number: KR1020100030727A
Authority: KR
Inventors: 라이노 헤이키 란타
Original assignee: 히아브 하나 주식회사
Priority date: 2010-04-05
Filing date: 2010-04-05
Publication date: 2011-10-12
Also published as: KR101190054B1

Abstract

본 발명은 몸체에 일 단부가 기복 가능하게 연결되고, 타 단부에는 화물을 인양하기 위한 후크가 설치되는 붐; 상기 붐에 연결되어, 상기 붐의 기복을 위한 동력을 제공하는 구동 실린더; 및 상기 붐이 기준 각도 이상으로 기복된 경우에, 상기 구동 실린더의 출력을 상기 기준 각도 미만에서의 출력보다 증가시키도록 구성되는 제어 유닛을 포함하는, 출력 조절형 카고 크레인 및 상기 크레인의 출력 조절 방법을 제공한다.

Description

출력 조절형 카고 크레인 및 그의 출력 조절 방법{CARGO CRANE ENABLE TO ADJUST OUTPUT AND METHOD FOR ADJUSTING OUTPUT THEREOF}

본 발명은 붐을 기복(起伏)시키 위한 힘을 출력하는 실린더를 구비한 카고 크레인 및 그의 출력 조절 방법에 관한 것이다.

일반적으로 카고 크레인은 트럭 등의 차량 후방 또는 운전석과 적재함 사이에 설치되어, 차량과 함께 이동되어 작업현장에서 별도의 장비 없이 트럭에 물건을 싣고 내릴 수 있도록 한 것이다. 크레인에는 별도로 조종석이 마련됨으로써, 작업자가 상기 조종석에 착석하여 작업현장을 보면서 상기 크레인을 조종한다.

카고 크레인이 대형화될수록, 붐뿐만 아니라 실린더도 대형화된다. 그러나, 카고 크레인의 높이는 법적으로 제한을 받는다. 따라서, 실린더의 붐에 대한 연결 부분은 붐의 하부가 아닌 중앙 부분에 위치하게 된다.

이는 붐의 회전 부분에서 상기 연결 부분까지의 모멘트 암이, 붐의 통상의 작업 각도인 30°(붐이 수평선과 이루는 각도) 이상이 아닌 각도, 심지어는 0° 이하에서 최대가 되게 한다.

그 결과, 카고 크레인은 위 통상의 작업 각도에서 최대의 출력을 발휘하지 못하게 되는 구조적 한계를 가질 수 있다.

본 발명의 목적은, 카고 크레인의 구조물에 작용하는 응력의 허용한도 내에서, 붐의 통상적인 작업 각도 이상에서의 출력이 최대 출력에 보다 근접하도록 조절하는 출력 조절형 카고 크레인 및 그의 출력 조절 방법을 제공하는 것이다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예와 관련된 출력 조절형 카고 크레인은, 몸체에 일 단부가 기복 가능하게 연결되고 타 단부에는 화물을 인양하기 위한 후크가 설치되는 붐과, 상기 붐에 연결되어 상기 붐의 기복을 위한 동력을 제공하는 구동 실린더와, 상기 붐이 기준 각도 이상으로 기복된 경우에 상기 구동 실린더의 출력을 상기 기준 각도 미만에서의 출력보다 증가시키도록 구성되는 제어 유닛을 포함한다.

상기 몸체를 회전 가능하게 지지하는 턴테이블 베어링을 구비하는, 베이스를 더 포함할 수 있다.

상기 제어 유닛은, 적어도 2개의 서로 상이한 설정 압력을 가지는 압력제어밸브와, 상기 압력제어밸브 중 적어도 하나에 연결되어 신호 입력 시 상기 적어도 하나의 압력제어밸브에 대한 오일의 흐름을 차단하도록 형성되는 스위치 유닛을 포함할 수 있다.

상기 스위치 유닛은 솔레노이드밸브를 포함할 수 있다.

상기 스위치 유닛에 연결되는 각도 센서를 더 포함할 수 있다.

상기 각도 센서는 상기 붐의 기복 각도를 측정하여 상기 스위치 유닛에 전송하도록 구성될 수 있다.

상기 제1 및 제2 각도를 측정하기 위하여, 상기 붐의 기복 이동에 대응하게 배치되는, 각도 센서를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 출력 조절형 카고 크레인은, 베이스와, 연장축을 가지며 상기 베이스에 상기 연장축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 몸체와, 상기 몸체에 기복 가능하게 연결되고 타 단부에는 화물을 인양하기 위한 후크가 설치되는 붐과, 일 단부는 상기 몸체에 지지되고 타 단부는 상기 붐에 연결되어 상기 붐의 기복을 위한 동력을 제공하는 구동 실린더와, 상기 구동 실린더로 유입되는 오일을 제어하도록 형성되어 상기 붐의 기복 각도에 대응하여 상기 구동 실린더의 출력을 조절시키도록 구성되는 제어 유닛을 포함한다.

상기 구동 실린더의 타 단부는, 상기 몸체와 상기 붐이 이루는 평면에 대한 투영 시에, 상기 붐이 차지하는 영역 내에 배치될 수 있다.

상기 스위치 유닛에 연결되는 각도 센서를 더 포함하며, 상기 각도 센서는 상기 붐의 기복 각도를 측정하여 상기 스위치 유닛에 신호를 전송하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르는 카고 크레인의 출력 조절 방법은, 붐의 각도를 감지하는 단계와, 상기 붐이 기준 각도 미만에 위치한 것으로 감지되면 제2 압력제어밸브를 통해 제2 출력압의 오일을 구동 실린더로 보내는 단계와, 상기 붐이 상기 기준 각도 이상에 위치한 것으로 감지되면 제1 압력제어밸브를 통해 상기 제2 출력압 보다 큰 제1 출력압의 오일을 상기 구동 실린더로 보내는 단계와, 상기 구동 실린더가 상기 오일의 출력압에 대응하는 동력을 상기 붐에 제공하도록 하는 단계를 포함한다.

상기 붐의 각도를 감지하는 단계는, 상기 붐의 기복 이동 경로에 대응하여 배치되는 각도 센서를 통해 상기 각도를 감지하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제1 출력압의 오일을 상기 구동 실린더로 보내는 단계는, 상기 제2 압력제어밸브에 대한 오일의 유입을 차단하는 단계를 포함할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 출력 조절형 카고 크레인 및 그의 출력 조절 방법에 의하면, 카고 크레인의 구조물에 작용하는 응력의 허용한도 내에서, 붐의 통상적인 작업 각도에서의 실린더의 작동 압력을 높일 수 있게 한다.

이는, 카고 크레인의 구조적 한계에도 불구하고, 실린더의 출력이 작업 각도에서 최대 출력에 보다 근접할 수 있게 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 조절형 카고 크레인의 전체 구성을 보인 개념도이고,
도 2는 도 1의 크레인의 화물 인양 원리를 설명하기 위한 요부의 측면도이며,
도 3은 도 2에 설계응력 계산을 위한 하중을 표시한 측면도이고,
도 4는 도 1의 제어 유닛(500)에 대한 구체적인 설명을 위한 유압 회로도이며,
도 5는 도 4의 바이패스 회로가 차단된 상태를 보인 유압 회로도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 카고 크레인의 출력 조절 방법을 보인 순서도이며,
도 7은 도 4 유압 회로도에 대한 변형된 형태의 유압 회로도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 출력 조절형 카고 크레인 및 그의 출력 조절 방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 조절형 카고 크레인의 전체 구성을 보인 개념도이다.

본 도면을 참조하면, 상기 카고 크레인은, 베이스(100)와, 몸체(200)와, 붐(300)과, 구동 실린더(400)와, 제어 유닛(500)을 포함할 수 있다.

베이스(100)는 상기 카고 그레인의 하부를 이룬다. 이러한 베이스(100)는 별도의 부재로서 구비될 수 있고, 그와 달리 카고 크레인이 설치되는 차량 등의 일 부분일 수도 있다. 베이스(100)는 다른 부재를 회전 가능하게 지지하기 위한 턴테이블 베어링을 구비할 수 있다.

또한, 베이스(100)는 아우트리거(110)와, 동력인출장치 및 펌프(120)와, 오일 탱크(130)를 포함한 개념으로 사용될 수 있다. 아우트리거(Outrigger, 110)는 지면에 지지되어 크레인이 작업 중에 전복되지 않게 한다. 동력인출장치 및 펌프(120)는 크레인이 장착되는 차량의 엔진으로부터 동력을 인출하여 유압 펌프를 구동하고, 그로 인하여 고압의 작동유가 토출되어 크레인의 유압 장치에 공급되게 한다. 본 명세서의 이하 부분에서, 참조번호 120은 간단히 유압펌프만을 지칭하도록 사용되기도 한다. 오일 탱크(130)는 작동유를 저장하게 된다.

몸체(200)는 베이스(100)에 회전 가능하게 설치된다. 이를 위하여, 몸체(200)는 연장축(L)을 중심으로 회전하도록 베이스(100)의 상기 턴테이블 베어링에 장착될 수 있다. 몸체(200)에는 후크(310)에 연결되는 케이블이 감기는 윈치(Winch, 210)가 설치될 수 있다. 몸체(200)에는 작동자가 앉아서 크레인을 조종하기 위한 조종석 및 유압 장치에 대한 제어기(220)가 설치될 수 있다. 본 명세서의 이하 부분에서, 참조번호 220은 간단히 조종석 만을 지칭하도록 사용되기도 한다.

붐(Boom, 300)은 텔레스코픽한 움직임(Telescopic motion)을 통해 신장되도록 다단으로 구성될 수 있다. 붐(300)의 일 단부는 몸체(200)에 기복 가능하게 연결되고, 타 단부에는 화물을 인양하기 위한 후크(310)가 설치된다. 후크(310)에 연결되는 케이블은 붐(300)을 따라 연장되도록 설치되며, 또한, 앞서 설명한 바와 같이, 윈치(210)에 감긴다.

구동 실린더(400)는 붐(300)이 기복 방향(S)을 따라 구동되도록 하는 동력을 제공한다. 이를 위하여, 구동 실린더(400)의 일 단부(410)는 몸체(200)에 지지되고, 타 단부(420)는 붐(300)에 연결된다. 구동 실린더(400)의 타 단부(420)는 몸체(200)와 붐(300)이 이루는 평면에 대한 투영 시에 붐(300)이 차지하는 영역 내에 위치할 수 있다. 이는, 구동 실린더(400)가 커지더라도 카고 크레인의 전체 높이가 제한됨에 기인할 수 있다.

제어 유닛(500)은, 유압 펌프(120)와 오일 탱크(130), 그리고 유압 장치들[구동 실린더(400)를 포함]에 의해 구성되는 유압 회로 내에 설치되어, 작동유의 압력을 제어한다. 구체적으로, 제어 유닛(500)은 붐(300)의 기복 방향(S)을 따른 기복 각도에 따라 구동 실린더(400)의 출력(출력 작동유의 압력)이 달라지도록 설계될 수 있다. 보다 구체적으로는, 제어 유닛(500)은, 붐(300)이 지면에 대해 이루는 일정 각도 이상으로 커짐에 따라, 구동 실린더(400)의 출력이 증대되도록 설계될 수 있다.

도 2는 도 1의 크레인의 화물 인양 원리를 설명하기 위한 요부의 측면도이다.

본 도면을 참조하면, 구동 실린더(400)의 하부로 펌프(120, 도 1)에 의해 작동유가 공급되면, 구동 실린더(400)의 실린더 로드가 상승하게 된다. 이에 의해, 점 “C”[구동 실린더(400)의 타 단부(420)가 붐(300)에 기복 가능하게 연결된 지점]가 점“A”[붐(300)의 일 단부가 몸체(200)에 기복 가능하게 연결된 지점]를 기준을 하여 기복 방향(S)으로 기복하게 되고, 붐(300)의 끝단의 점“D”도 동일한 방향으로 기복하게 된다.

이때, 점 “A”를 기준으로 한 기구학적인 힘의 평형관계는 다음과 같다.

S x p x n = PL x L + W x m --------------------------- 식(1)

S : 구동 실린더(400)의 피스톤 단면적

p : 구동 실린더(400)의 피스톤에 가해지는 압력

n : 점 “A”로부터 직선 BC까지의 수선 길이[“모멘트 암”이라고 함]

PL : 후크(310)에 걸려지는 화물의 중량

L : 점 “A”로부터 점 “D”까지의 거리[“붐 길이”라고 함]

W : 붐(300)의 자체 중량

m : 점 “A”로부터 붐(300)의 자체중량(W) 중심까지의 거리

위 식(1)의 좌변은 '인양모멘트', 우변은 '자중 및 하중모멘트'라고 칭해질 수 있다.

위 식(1)의 좌변을 보면, 구동 실린더(400)의 피스톤 단면적(S)은 정해진 값이고, 압력(p)은 우변의 크기에 따라 변할 수 있으나 그 최대값은 제어 유닛(500)에서의 설정에 의해 제한된다. 따라서, 압력(p)을 설정된 최대값으로 하면 좌변의 크기는 모멘트 암(n)의 크기에 의해 결정된다.

위 식(1)의 우변에서는 자체중량(W)은 정해진 값이고, 붐 길이(L)가 결정되면 중심 거리(m)도 결정되고 인양가능한 화물중량(PL)도 결정된다. 식(1)의 좌변이 크면 클수록, 다시 말해서 모멘트 암(n)이 커질수록 인양가능한 화물중량(PL)도 커지게 된다.

도 3은 도 2에 설계응력 계산을 위한 하중을 표시한 측면도이이다.

앞선 식(1)의 좌변의 값, 다시 말해서 인양모멘트(S×p×n)와 붐 길이(L)가 결정되어 있다고 가정하면, 인양화물 중량(PL)을 크게 하기 위해선 자중(W)을 줄여야 한다. 붐(300)의 자중(W)은 붐(300)의 단면적에 비례하기 때문에 단면적을 줄여야 하는데, 이때는 붐(300)의 단면에 작용하는 설계응력이 허용응력을 초과하지 않도록 해야 한다. 설계응력은 주로 굽힘모멘트(Bending moment)에 의한 굽힘응력(Bending stress)에 의해 결정된다.

도 3에서 붐(300)의 단면(E-E)에 작용하는 굽힘모멘트(M)는 다음과 같다.

M = W x m'+ PL x L' ------------------------------------ 식(2)

붐(300)의 단면(E-E)의 단면계수(Sectional modulus)를 Z 이라 하면 설계굽힘응력(σ_d)은 다음과 같이 된다.

σ_d = M / Z ----------------------------------------- 식(3)

식(2) 및 식(3)을 참조하면, 설계굽힘응력(σ_d)은 굽힘모멘트(M)와 정 비례의 관계에 있음을 알 수 있다.

이러한 사실을 바탕으로, 식(1),(2),(3)을 함께 살펴 보면, 인양모멘트 또한 굽힘모멘트(M)와 유사하게 계산되므로, 인양모멘트가 커지면 설계굽힘응력(σ_d)도 커진다는 것을 알 수 있다. 여기서, 이 설계굽힘응력(σ_d)은 허용응력(σ_all)보다 커서는 안 된다. 이는 인양모멘트를 크게 하는 것은 허용응력(σ_all)과의 관계에서 일정 수준으로 제한될 수 있음을 의미한다.

다시 도 2를 참조하면, 구동 실린더(400)의 로드 상부 “C”는 기구학적으로 점“A”를 중심으로 하고 선분 AC를 반지름으로 하는 원의 원주 궤적(E)을 따라 회전하게 된다. 이 경우, 식(1)을 통해 알 수 있는 바와 같이 모멘트 암(n)이 최대가 되는 지점에서 최대 인양모멘트가 발생하게 된다.

카고 크레인은 일반적으로 대형은 0°~10°에서 최대 모멘트 암(n)이 발생하는 구조를 가진다. 이는, 앞서 언급한 바와 같이, 구동 실린더(400)의 붐(300)에 설치되는 단부(420)의 설치 위치의 차이에 기인한다. 이 각도를 초과하게 되면 점진적으로 모멘트 암(n)이 감소하게 되어 인양모멘트도 감소하게 된다.

카고 크레인의 사용목적은 지상에서 높은 건물로 또는 높은 건물에서 지상으로 화물을 옮기는 것이다. 이런 작업을 위해 붐(300)을 신장하고 원하는 각도만큼 상승시킨 다음 윈치(210)를 이용하여 후크(310)를 화물에 근접시켜 고정시킨 다음 윈치(210)를 감거나 풀어 화물을 들어올린 다음 원하는 위치로 이동시키게 된다. 그래서 붐(300)의 각도는 보통 30°이상인 채로 작업이 이루어지는 경우가 많다.

위에서 살펴본 바와 같이 대형 크레인의 경우 최대 인양모멘트가 붐(300)의 각도가 10°미만에서 발생하는데 반해, 실제 많이 사용하는 붐(300)의 작업각도는 30°이상이다. 이럴 경우 실제 빈번하게 사용되는 붐(300)의 각도에서는 인양모멘트가 최대값 보다 작게 되므로 비효율적이 된다.

이를 개선하기 위해, 본 실시예에서는 사용 빈도가 높은 붐(300) 각도에서의 인양모멘트를 최대 모멘트와 비슷하게 하기 위해 다음과 같이 작동하는 제어 유닛(500)이 채용된다.

앞서의 식(1)의 좌변에서 압력(p)은 압력설정에 의해 최대값이 정해진다. 이 압력(p)은, 붐(300)이 일정 각도(기준 각도, 예를 들어, 30°) 미만이면 원래 설정압력으로 유지되고, 붐(300)의 각도가 위 기준 각도를 넘어서면 더 높은 압력으로 설정될 수 있다. 이러한 압력(p)의 증가는 모멘트 암(n)의 감소에 따른 인양모멘트의 감소를 상쇄하여, 기준 각도 이상에서도 기준 각도 미만에서의 최대 인양모멘트에 근접한 인양모멘트를 발휘하게 할 수 있게 한다.

압력(p)이 높아지더라도 최대 인양모멘트를 초과하지는 않는 수준에서 이루어지므로[또한 붐(300)의 기복 각도 증가 시 제어 유닛(500)의 제어에 의해 압력(p)이 높아지는 지점에서는 모멘트 암(n)은 줄어 인양모멘트의 증감이 함께 일어나므로], 식(3)에서 계산한 설계굽힘응력은 허용응력을 초과하지 않게 된다. 그에 의해, 압력(p) 증가가 다른 부품에 미치는 영향도 안전에 문제가 발생하지 않는 수준에 그친다.

본 실시에에 따른 구동 실린더(400)의 출력을 조절하는 제어 유닛(500) 등을 구비하지 않고 하나의 압력(p) 설정만 유지할 경우, 동일한 붐(300)의 각도[예를 들어, 앞서 언급한 작업각도]에서 본 실시예에 따른 카고 크레인과 동일한 성능을 발휘하기 위해서는, 설정 압력(p)을 동일한 값만큼 올려야 하므로 원래의 최대 모멘트 발생 붐(300) 각도(예를 들어, 10° 이하)에서의 인양모멘트도 같이 증가하게 되어 설계굽힘응력이 허용응력을 초과하게 될 수 있다.

이 경우는 설계응력을 낮추기 위해 붐(300)의 단면을 증가시켜야 되고, 또한 다른 부품들의 용량도 증가시켜야 되므로 크레인 중량이 증가하게 된다. 이는 원자재를 더 많이 사용하므로 자원의 낭비이고 더 많은 출력을 사용해야 하므로 에너지의 낭비를 초래할 수 있다.

다음으로, 도 4 및 도 5를 참조하여, 제어 유닛(500) 및 그를 구비하는 유압 회로의 구성에 대하여 설명한다. 도 4는 도 1 등을 참조하여 앞서 설명한 제어 유닛(500)에 대한 구체적인 설명을 위한 유압 회로도이고, 도 5는 도 4의 바이패스 회로가 차단된 상태를 보인 유압 회로도이다.

본 도면들을 참조하면, 크레인의 유압 회로는, 유압 펌프(120)와, 오일 탱크(130)와, 제어 유닛(500)을 포함한다.

유압 펌프(120)는 차량의 동력에 의해 오일 탱크(130)에 저장된 오일을 펌핑하게 된다. 오일 탱크(130)에서 펌핑된 오일(작동유)는 제어 유닛(500)에 의해 제어되면서 유압 회로를 순환하게 된다. 순환하는 작동유는, 예를 들어, 스풀(505)에 의해 제1 토출부(506) 또는 제2 토출부(507)로 선택적으로 토출 된다. 제1 토출부(506)와 제2 토출부(507)는 구동 실린더(400)의 피스톤 로드를 기준으로 반대되는 부분들에 각각 연결될 수 있다. 스풀(505)에 의해 작동유의 토출 방향이 달라짐에 따라, 피스톤 로드는 왕복 운동을 하게 된다.

유압회로 내에 배치되는 제어 유닛(500)은, 복수의 압력제어밸브(510 및 520)와, 스위치 유닛(530)을 포함할 수 있다. 스위치 유닛(530)의 작동을 위한 정보 획득을 위하여, 제어 유닛(500)은 붐(300)의 기복 각도를 측정하기 위한 각도 센서(540)를 더 포함할 수 있다.

압력제어밸브(510 및 520)는 각각 상이한 설정 압력을 가진다. 예를 들어, 제1 압력제어밸브(510)가 제1 설정 압력을 가진다면, 제2 압력제어밸브(520)는 제1 설정 압력보다 낮은 제2 설정압력을 가질 수 있다.

스위치 유닛(530)은 제2 압력제어밸브(520)에 대해 유로 상 상류에 배치되어, 제2 압력제어밸브(520)에 대한 오일의 흐름을 선택적으로 차단한다. 스위치 유닛(530)은 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다. 나아가, 스위치 유닛(530)은 그에 연결된 각도 센서(540)로부터 입력되는 붐(300)의 기복 각도에 대응하여 작동될 수 있다.

이제, 도 4 내지 도 6 (및 도 2)을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 카고 크레인의 출력 조절 방법에 대해 설명한다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 카고 크레인의 출력 조절 방법을 보인 순서도이다.

도 6을 참조하면, 카고 크레인이 작동하게 되면, 붐(300)의 기복 각도가 일차적으로 감지된다(S1). 붐(300)의 기복 각도는 붐(300)의 기복 경로 상에 배치되는 각도 센서(540)에 의해 감지될 수 있다.

위 감지 결과로부터, 붐(300)이 기준 각도, 예를 들어, 30°미만에 위치하는지 여부가 판단된다(S2). 붐(300)이 기준 각도 미만에 위치한다면, 도 4에 예시된 바와 같이, 제2 압력제어밸브(520)는 스위치 유닛(530)에 의해 차단되지 않고 정상적으로 작동하게 된다(S3).

그에 의해, 유압펌프(120)에서 출력되는 오일은, 제2 압력제어밸브(520)의 제2 설정 압력 이하인 제2 출력압으로 제1 압력제어밸브(510) 및 스풀(505)을 통해 구동 실린더(400)에 공급된다(S4). 제2 설정 압력 이상의 압력을 가진 오일이 유압펌프(120)에 의해 토출되면, 제2 압력제어밸브(520)가 작동하여 토출된 오일은 오일 탱크(130)로 바이패스된다. 그에 의해, 제2 압력제어밸브(520) 보다 높은 설정압력을 갖는 제1 압력제어밸브(510)는 오일을 제어하지 않는다.

붐(300)의 각도가 기준 각도 이상이라면, 도 5에 예시된 바와 같이, 각도 센서(540)에 의해 각도 정보를 입력받은 스위치 유닛(530)은 제2 압력제어밸브(520)로 유입되는 오일을 차단한다. 이에 의해, 제2 압력제어밸브(520)의 작동이 차단된다(S5).

이에 의해, 유압회로에 대한 제어는 제2 압력제어밸브(520)보다 높은 제1 설정압력을 가지는 제1 압력제어밸브(510)에 의해 이루어지게 된다. 제1 압력제어밸브(510)는 제2 출력압 보다 높은 제1 출력압(제1 설정압력 이하의 압력)을 가지는 오일이 유압펌프(120)로부터 구동 실린더(400)로 공급되게 한다(S6).

이에 의해, 구동 실린더(400)에서 출력되는 작동유의 압력을 증대시킬 수 있게 된다(S7). 이는, 본 실시예에 따른 카고 크레인의 붐(300)이 주로 작업에 이용되는 상태에서, 구동 실린더(400)의 배치 등의 구조적 제약에도 불구하고, 최대 인양모멘트에 근접하는 출력을 발휘할 수 있게 한다. 다만, 오일의 압력이 제1 설정압력에 도달하게 되면, 제1 압력제어밸브(510)가 작동하여 오일 탱크(130)로 연결되는 회로가 개방된다. 따라서, 유압 회로에서 발생시키는 작동유의 제1 출력압은 제1 설정압력을 넘어서지 않는다.

마지막으로, 본 발명의 일 변형예에 따른 유압 회로도에 대해 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7은 도 4 유압 회로도에 대한 변형된 형태의 유압 회로도이다.

도 7을 참조하면, 본 유압회로에서 제어 유닛(500')은, 앞서 도 4의 유압 회로에서의 제어 유닛(500)에 비하여, 제3 압력제어밸브(550)와, 제2 스위치 유닛(560)과, 제2 각도 센서(570)를 더 포함한다. 여기서, 제3 압력제어밸브(550)의 제3 설정압력은 제2 압력제어밸브(520)의 제2 설정압력보다 낮은 것일 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 제어 유닛(500')은, 제1 및 제2 각도 센서(540 및 570)를 이용하여 붐(300)의 기복 각도를 3 구간으로 나누고, 그에 따라 구동 실린더(400)의 출력을 3 단계로 제어할 수 있게 된다.

본 변형예에서는 붐(300)의 기복 각도에 따른 구동 실린더(400)의 출력을 3 단계로 제어하기 위한 구성을 설명하였으나, 도 4, 5 및 7의 구성을 응용하면 구동 실린더(400)의 출력을 4 단계 이상으로 제어하는 것도 가능함은 당업자라면 충분히 추론할 수 있을 것이다.

상기와 같은 출력 조절형 카고 크레인 및 그의 출력 조절 방법은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

100: 베이스 110: 아우트리거
120: (동력인출장치 및) 유압펌프 130: 오일 탱크
200: 몸체 210: 윈치
220: 조종부 300: 붐
310: 후크 400: 구동 실린더
500: 제어 유닛 510: 제1 압력제어밸브
520: 제2 압력제어밸브 530: 제1 스위치 유닛
540: 제1 각도 센서 550: 제3 압력제어밸브
560: 제2 스위치 유닛 570: 제2 각도 센서

Claims

몸체에 일 단부가 기복 가능하게 연결되고, 타 단부에는 화물을 인양하기 위한 후크가 설치되는 붐;
상기 붐에 연결되어, 상기 붐의 기복을 위한 동력을 제공하는 구동 실린더; 및
상기 붐이 기준 각도 이상으로 기복된 경우에, 상기 구동 실린더의 출력을 상기 기준 각도 미만에서의 출력보다 증가시키도록 구성되는 제어 유닛을 포함하는, 출력 조절형 카고 크레인.
제1항에 있어서,
상기 몸체를 회전 가능하게 지지하는 턴테이블 베어링을 구비하는, 베이스를 더 포함하는, 출력 조절형 카고 크레인.
제1항에 있어서,
상기 제어 유닛은,
적어도 2개의 서로 상이한 설정 압력을 가지는 압력제어밸브; 및
상기 압력제어밸브 중 적어도 하나에 연결되어, 신호 입력 시 상기 적어도 하나의 압력제어밸브에 대한 오일의 흐름을 차단하도록 형성되는 스위치 유닛을 포함하는, 출력 조절형 카고 크레인.
제3항에 있어서,
상기 스위치 유닛은 솔레노이드밸브를 포함하는, 출력 조절형 카고 크레인.
제4항에 있어서,
상기 스위치 유닛에 연결되는 각도 센서를 더 포함하며,
상기 각도 센서는 상기 붐의 기복 각도를 측정하여 상기 스위치 유닛에 전송하도록 구성되는, 출력 조절형 카고 크레인.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 각도를 측정하기 위하여, 상기 붐의 기복 이동에 대응하게 배치되는, 각도 센서를 더 포함하는, 출력 조절형 카고 크레인.
베이스;
연장축을 가지며, 상기 베이스에 상기 연장축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 몸체;
상기 몸체에 기복 가능하게 연결되고, 타 단부에는 화물을 인양하기 위한 후크가 설치되는 붐;
일 단부는 상기 몸체에 지지되고 타 단부는 상기 붐에 연결되어, 상기 붐의 기복을 위한 동력을 제공하는 구동 실린더; 및
상기 구동 실린더로 유입되는 오일을 제어하도록 형성되어, 상기 붐의 기복 각도에 대응하여 상기 구동 실린더의 출력을 조절시키도록 구성되는, 제어 유닛을 포함하는, 출력 조절형 카고 크레인.
제7항에 있어서,
상기 구동 실린더의 타 단부는,
상기 몸체와 상기 붐이 이루는 평면에 대한 투영 시에, 상기 붐이 차지하는 영역 내에 배치되는, 출력 조절형 카고 크레인.
제7항에 있어서,
상기 제어 유닛은,
적어도 2개의 서로 상이한 설정 압력을 가지는 압력제어밸브; 및
상기 압력제어밸브 중 적어도 하나에 연결되어, 신호 입력 시 상기 적어도 하나의 압력제어밸브에 대한 오일의 흐름을 차단하도록 형성되는 스위치 유닛을 포함하는, 출력 조절형 카고 크레인.
제9항에 있어서,
상기 스위치 유닛에 연결되는 각도 센서를 더 포함하며,
상기 각도 센서는 상기 붐의 기복 각도를 측정하여 상기 스위치 유닛에 신호를 전송하도록 구성되는, 출력 조절형 카고 크레인.
붐의 각도를 감지하는 단계;
상기 붐이 기준 각도 미만에 위치한 것으로 감지되면, 제2 압력제어밸브를 통해 제2 출력압의 오일을 구동 실린더로 보내는 단계;
상기 붐이 상기 기준 각도 이상에 위치한 것으로 감지되면, 제1 압력제어밸브를 통해 상기 제2 출력압 보다 큰 제1 출력압의 오일을 상기 구동 실린더로 보내는 단계; 및
상기 구동 실린더가 상기 오일의 출력압에 대응하는 동력을 상기 붐에 제공하도록 하는 단계를 포함하는, 카고 크레인의 출력 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 붐의 각도를 감지하는 단계는,
상기 붐의 기복 이동 경로에 대응하여 배치되는 각도 센서를 통해 상기 각도를 감지하는 단계를 포함하는, 출력 조절형 카고 크레인.
제11항에 있어서,
상기 제1 출력압의 오일을 상기 구동 실린더로 보내는 단계는,
상기 제2 압력제어밸브에 대한 오일의 유입을 차단하는 단계를 포함하는, 카고 크레인의 출력 제어 방법.