KR20160146836A

KR20160146836A - 유압 작업 기계용 제어 시스템

Info

Publication number: KR20160146836A
Application number: KR1020167031931A
Authority: KR
Inventors: 얀-마르틴 바이트; 볼프-미햐엘 페촐트
Original assignee: 푸츠마이스터 엔지니어링 게엠베하
Priority date: 2014-04-23
Filing date: 2015-04-23
Publication date: 2016-12-21
Also published as: US10267343B2; WO2015162229A1; CN106470935B; DE102014207669A1; CN106470935A; US20170037882A1; JP2017514079A; EP3134583A1

Abstract

본 발명은 이동 가능한 기계 부품의 구동 유닛 및/또는 액추에이션 부재에 유압을 공급하기 위한 복수의 유압 작동 회로(12)를 구비하고, 기계 부품으로부터 발생되는 위험을 방지하기 위한 작동 회로(12)용 비상 정지 회로(24)를 구비하는, 유압 작업 기계(10)용 제어 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 비상 정지 회로(24)는, 적어도 하나의 브랜치 라인(52)에 의해 각각 그 유입부에서 작동 회로(12)에 평행하게 연결되고 유출부 측에서 압력 경감 포인트(54)에 연결되는 단일의 안전 밸브(26)를 포함한다.

Description

유압 작업 기계용 제어 시스템 {CONTROL SYSTEM FOR A HYDRAULIC WORK MACHINE}

본 발명은 이동 가능한 기계 부품의 구동 유닛 및/또는 액추에이션 부재에 유압을 공급하기 위해 구성되고 양호하게는 중앙 제어 유닛에 의해 제어될 수 있는 복수의 유압 작동 회로를 구비하고, 기계 부품으로부터 발생되는 위험을 방지하기 위해 기계 움직임을 정지하도록 활성화될 수 있는 작동 회로용 비상 정지 회로를 구비하는, 유압 작업 기계용, 특히 이동 가능한 또는 고정된 농후 물질(thick matter) 펌프, 트럭 믹서, 굴착기, 또는 이동식 기중기용 제어 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 제어 시스템을 구비하는 유압 작업 기계에 관한 것이다.

트럭 장착 콘크리트 펌프는 많은 유압식 이동 가능한 기계 부품, 특히 건축 부지에서 요구되는 콘크리트를 준비하여 이를 공정 위치에 운반하도록 관절 연결식 축에 의해 서로 연결된 콘크리트 분배 마스트(mast)의 마스트 아암을 포함한다. 이러한 유형의 복잡한 시스템에서의 제어되지 않는 중단(disruptions)은 작동 환경 또는 기계에의 심각한 손상으로 이어질 수 있다. 따라서, 적용 가능한 경우, 기능 시퀀스에 안전하게 개입할 수 있고 고장 및 손상의 바람직하지 않은 결과가 회피될 수 있게 하는 안전 또는 비상 정지 회로가 요구된다.

이에 기초하여, 본 발명의 목적은 종래 기술에서 알려진 제어 시스템을 더 개선하고, 가능한 한 가장 간단한 수단을 이용하여 동시에 작동되는 복수의 유압 작동 회로에서의 기계 움직임을 정지하는 신뢰 가능한 비상 정지 기능을 달성하는 것이다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 청구범위 제1항 및 제15항에 개시된 특징 조합이 각각 제안된다. 본 발명의 유리한 실시예 및 개선예가 종속항에 개시된다.

본 발명은 모든 유압 작동 회로를 공통 안전 밸브를 통해 무압 상태에서 연결하고 그 결과 유압 구동 에너지를 스위칭 오프함으로써 기계 부품의 움직임을 정지하는 사상에 기초한다. 따라서, 본 발명에 따르면, 비상 정지 회로는, 적어도 하나의 브랜치 라인에 의해 각각 그 유입부에서 작동 회로 또는 유압 브랜치에 평행하게 연결되고 유출부 측에서 압력 경감(relief) 포인트에 연결되는 단일의 안전 밸브를 구비하는 것이 제안된다. 그 결과, 각 개별 액추에이션 부재/소비 장치가 별도로 고려될 필요 없이 적은 스위칭 복잡성에 의해 소비 장치의 액추에이션 부재 또는 구동 유닛을 셧다운하는 것이 가능하다. 그 결과, 마스트 아암과 같은 큰 기계 부품의 위험한 움직임이 또한 짧은 반응 시간에 의해 정지될 수 있다. 이러한 움직임이 적용 가능한 경우에 감소된 구동 에너지 또는 보조 에너지에 의해 여전히 가능한 이러한 경우에 관련되지 않는 비상 작동과 다르게, 이러한 비상 정지는 또한 비상 시에 기계 움직임을 차단한다.

유리하게는, 안전 밸브는 방향성 밸브로서 정상 동작 동안 취해지는 차단 위치와, 비상 정지 기능을 전달하고 양호하게는 휴지 위치로서 탄성적으로 중심으로 설정되는 관류(throughflow) 위치 사이에서 스위칭될 수 있다. 그 결과, (전기) 제어의 고장의 경우에도 독립적으로 안전 위치를 취하는 것이 보장된다.

작동자에게 개입의 가능성을 제공하기 위해, 안전 밸브가 수동으로 비상 정지 버튼에 의해 작동될 수 있는 것이 유리하다. 동시에, 중앙 제어 유닛에서 자동 안전 셧다운을 실행하거나, 또는 적합한 안전 모듈에 의해 밸브를 활성화하는 것도 가능하다.

유리하게는, 안전 밸브는 전자 유압 방향성 밸브로서 전기 제어 라인에 의해 작동될 수 있다. 이는 양호하게는 비상 정지가 전력 고장의 경우에도 보장되는 그러한 방식으로 실행된다.

개방 또는 폐쇄 작동 회로에서의 구동에 따라, 압력 경감 포인트가 유압 소스의 탱크 또는 흡입 복귀 필터에 의해 형성되는 것이 유리하다.

상이한 소비 장치 간의 단락을 방지하기 위해, 안전 밸브의 방향으로 투과성인 비-복귀 밸브가 각 브랜치 라인에 배치되는 것이 유리하다.

다른 구조적 단순화는 비-복귀 밸브가 공통 밸브 블록에 배치되는 것에 의해 달성될 수 있다.

특히 농후 물질 펌프에 대해 유리한 개입 방법은 적어도 하나의 액추에이션 부재가, 가변 변위 펌프 상에 작용하는 액추에이션 실린더에 의해 형성되는 것에 의해 이루어진다. 양쪽 조절 챔버를 동시에 동일한 압력으로 스위칭하기 위해, 액추에이션 실린더가 안전 밸브의 유입부에 브랜치 라인에 의해 그 양측 각각에서 (특히 차등(differential) 실린더에서 베이스 측 및 로드 측에서) 연결되는 것이 유리하다.

적어도 하나의 구동 유닛이 유압으로 개방 구동 회로에서 펌프에 의해 작용이 가해지는 한, 브랜치 라인이 펌프와 구동 유닛 사이에서 펌프의 메인 오일 유동에서 또는 대안적으로 펌프 제어기에서 분기되는 것이 또한 유리할 수 있다.

안전 요건에 더욱 충족하기 위해, 안전 밸브에 위치 모니터링 시스템이 제공되는 것이 유리하다.

특히 유리한 사용을 위해, 작동 유닛이 농후 물질 펌프, 분배기 마스트, 교반기, 유압 어큐뮬레이터, 지지 레그의 군으로부터의 적어도 하나의 요소를 작동하도록 구성되는 것이 제안된다.

제어 또는 구동 기능을 실행하기 위해, 유압 작동 회로는 각각 이동 가능한 기계 부품의 구동 유닛 및/또는 액추에이션 부재에 유압을 공급하기 위해 유압 압력 소스를 포함한다. 이러한 경우, 브랜치 라인이 각각 유압 압력 소스의 압력 측 또는 작동 회로의 유압 브랜치로부터 안전 밸브의 유입부로 안내되는 것이 제안된다.

본 발명의 주제는 또한 본 발명에 따른 제어 시스템을 구비하는 유압 작업 기계이다.

본 발명은 도면에 개략적으로 도시된 실시예를 참조하여 이하에서 더욱 상세하게 설명된다.

도 1은 비상 정지 회로를 구비하는 트럭 장착 콘크리트 펌프용 제어 시스템의 유압 회로도를 도시한다.

회로도에서 오직 개략적으로만 도시되는 트럭 장착 콘크리트 펌프(10)는 유압 작업 기계로서, 유압 작동 회로(12), 특히 유압식으로 작동 가능한 관절 연결식 조인트(16)를 구비하는 콘크리트 분배기 마스트(14), 유압식으로 구동되는 컨베이어 피스톤 및 파이프 다이버터를 구비하는 2개의 실린더 콘크리트 펌프(18), 펌프(18)의 상류에 배치되고 유압식 교반기 및 측방향으로 배치될 수 있고 유압식으로 연장될 수 있는 지지 레그를 구비하는 지지 아암(22)을 구비하는 콘크리트 피드 컨테이너(20)에 의해 구동되는 복수의 이동 가능한 기계 부품을 포함한다. 비상 상황의 경우, 가능한 한 가장 간단한 제어 구조에 의해 - 특히 위험을 가져오는 - 모든 유압식으로 발생되는 움직임의 정지 또는 셧다운을 가능하게 하기 위해, 단일의 전자 유압 안전 밸브(26)를 포함하는 비상 정지 회로(24)가 제공된다.

모든 유압 작동 회로(12)는 중앙 제어 유닛(28)에 의해 제어될 수 있다. 이러한 경우, 전기 라인(30)은 전기 밸브 전환(reversal)을 가능하게 한다.

콘크리트 펌프(18)의 유압 드라이브에 유압을 공급하기 위해, 스워시판(swash plate) 축 피스톤 펌프로 구성되고 스워시판 각도가 액추에이션 실린더(34)에 의해 조절될 수 있는 2개의 유압 전환 펌프(32)가 제공된다. 액추에이션 실린더(34)는 원하는 이송량에 따라 관련 제어 밸브(36)에 의해 각각 구동될 수 있다. 스위칭 위치(I)에서는, 베이스측 압력 작용이, 스위칭 위치(II)에서는, 로드측 압력 작용이 액추에이션 실린더(34) 상에서 각각의 작동 회로(24)에 의해 활성화된다. 이는 이러한 경우 유압 압력 소스(37)(유압 펌프)로부터 탱크(38)로 안내되고, 제어 밸브(36) 및 액추에이션 실린더(34)를 포함한다. 이러한 펌프 제어 시스템의 추가의 상세는 또한 본 명세서에서 참조되는 WO 97/18395호로부터 얻어질 수 있다.

분배기 마스트(14)에 유압을 공급하는 것은 추가적인 개방 작동 회로(12, 40)에서 실행되는데, 여기에서는 가변 변위 펌프(42)가 압력 소스로서 유압 전환 펌프(32)에 비해 상당히 더 적은 양의 오일을 제공한다. 추가적 펌프(44)가 콘크리트 피드 컨테이너(20)의 교반기의 모터(46)에 유압 구동 에너지를 작동 회로(12, 48)를 통해 공급한다. 또한, 유압 어큐뮬레이터(47)가 가변 변위 펌프(57)에 의해 로딩될 수 있는 압력 소스로서 제공되어, 2개 실린더 콘크리트 펌프(18)의 파이프 다이버터의 스위칭을 지지한다.

안전 밸브(26)는 2/2 방향성 밸브로서 비상 정지 기능을 전달하는 통과 위치(I)와 차단 위치(II) 사이에서 스위칭될 수 있다. 차단 위치(II)는 정상 동작 동안 액추에이션 요소(50)에 의해 (제어 유닛(28) 및/또는 별도의 비상 정지 모니터링 유닛에 의해) 전기적으로 제어되고, 통과 위치(I)는 무전원 상태에서 휴지 위치로서 탄성적으로 중심으로 설정된다. 액추에이션 요소(50)의 수동 활성화가 비상 오프 스위치(51)를 통해 가능하다. 이러한 경우, DIN EN ISO 13849의 요건을 준수하도록 안전 밸브(26)의 위치 모니터링이 또한 구성되어야 한다.

모든 유압 작동 회로(12)의 압력 경감을 통해 비상 정지를 발생시키도록, 이들은 안전 밸브(26)의 유입부에 서로 평행하게 적어도 하나의 브랜치 라인(52)에 의해 각각 연결된다. 그 유출부는 도시된 실시예에서 탱크(38)에 의해 형성되는 압력 경감 포인트(54)로 안내된다. 폐쇄 회로에서 구동되는 동안, 흡입 복귀 필터에서의 압력 경감이 또한 고려될 수 있다(도시되지 않음).

안전 밸브(26)는 최대량의 오일 및 가장 낮은 허용 가능한 작동 온도에서도, 동적 압력이 압력 경감을 유지할 수 있을 정도로 충분히 낮도록 충분한 크기로 설정된다.

개별 소비 장치 간의 단락을 방지하기 위해, 비-복귀 밸브(56)가 브랜치 라인(52)에 배치된다. 이들은 공통 밸브 블록에 배치되거나 또는 분산 방식으로 배치될 수 있다.

유압 전환 펌프들(32)의 많은 이송량의 결과로서, 이들은 안전 밸브(26)를 통해 직접 압력이 경감되게 되도록 의도되지 않는다. 대신에, 액추에이션 실린더(34)는 로드 측 및 베이스 측에서 브랜치 경로에 의해 동일한 압력으로 스위칭되어, 전환 펌프의 스워시판 각도는 “제로 이송량”으로 조절된다. 필요한 최소 압력에서, 스로틀이 제공될 수 있다.

개방 회로에서 구동될 때, 가변 변위 펌프(42)에 대해 도시된 바와 같이, 비상 정지 상황에서 메인 오일 유동이 직접 전자 유압 안전 밸브(26)를 통해 전환될 수 있다. 대안적으로, 그 펌프 제어기가 또한 브랜치 라인(52’)에 의해 압력이 경감되게 할 수 있다.

10: 트럭 장착 콘크리트 펌프
12: 유압 작동 회로
14: 콘크리트 분배기 마스트
16: 관절 연결식 조인트
18: 2개의 실린더 콘크리트 펌프

Claims

이동 가능한 기계 부품의 구동 유닛 및/또는 액추에이션 부재에 유압을 공급하기 위해 양호하게는 중앙 제어 유닛(28)에 의해 제어될 수 있는 복수의 유압 작동 회로(12)를 구비하고, 기계 부품으로부터 발생되는 위험을 방지하기 위해 기계 움직임을 정지하도록 활성화될 수 있는 작동 회로(12)용 비상 정지 회로(24)를 구비하는, 유압 작업 기계(10)용, 특히 이동 가능한 또는 고정된 농후 물질(thick matter) 펌프, 트럭 믹서, 굴착기, 또는 이동식 기중기용 제어 시스템에 있어서,
비상 정지 회로(24)는, 적어도 하나의 브랜치 라인(52)에 의해 각각 그 유입부에서 작동 회로(12)에 평행하게 연결되고 유출부 측에서 압력 경감 포인트(54)에 연결되는 단일의 안전 밸브(26)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 제어 시스템.
제1항에 있어서, 안전 밸브(26)는 방향성 밸브로서 정상 동작 동안 취해지는 차단 위치와, 비상 정지 기능을 전달하고 양호하게는 휴지 위치로서 탄성적으로 중심으로 설정되는 관류(throughflow) 위치 사이에서 스위칭될 수 있는 것을 특징으로 하는, 제어 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 안전 밸브(26)는 작동자에 의해 수동으로 비상 정지 버튼(51)에 의해 작동될 수 있는 것을 특징으로 하는, 제어 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 안전 밸브(26)는 전자 유압 방향성 밸브로서 전기 제어 라인에 의해 작동될 수 있는 것을 특징으로 하는, 제어 시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 압력 경감 포인트(54)는 유압 소스의 탱크(38) 또는 흡입 복귀 필터에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 제어 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 안전 밸브(26)의 방향으로 투과성인 비-복귀 밸브(56)가 각 브랜치 라인(52)에 배치되는 것을 특징으로 하는, 제어 시스템.
제6항에 있어서, 비-복귀 밸브(56)는 공통 밸브 블록에 배치되는 것을 특징으로 하는, 제어 시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 액추에이션 부재가, 가변 변위 펌프 상에 작용하는 액추에이션 실린더(34)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 제어 시스템.
제8항에 있어서, 액추에이션 실린더(34)는 안전 밸브(26)의 유입부에 브랜치 라인(52)에 의해 베이스 측 및 로드 측에서 또는 그 양측에서 연결되는 것을 특징으로 하는, 제어 시스템.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 구동 유닛(16; 46)이 유압으로 개방 구동 회로에서 펌프(42; 44)에 의해 작용이 가해지고, 브랜치 라인(52)은 펌프와 구동 유닛 사이에서 펌프의 메인 오일 유동에서 또는 펌프 제어기에서 분기되는 것을 특징으로 하는, 제어 시스템.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 안전 밸브(26)에는 위치 모니터링 시스템이 제공되는 것을 특징으로 하는, 제어 시스템.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 작동 유닛은 농후 물질 펌프(18), 분배기 마스트(14), 교반기(20), 유압 어큐뮬레이터(47), 지지 레그(22)의 군으로부터의 일 요소를 작동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 제어 시스템.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 유압 작동 회로(12)는 각각 이동 가능한 기계 부품의 구동 유닛 및/또는 액추에이션 부재에 유압을 공급하기 위해 유압 압력 소스(37, 42, 44, 47)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제어 시스템.
제13항에 있어서, 브랜치 라인(52)은 각각 유압 압력 소스(37, 42, 44, 47)의 압력 측으로부터 안전 밸브(26)의 유입부로 안내되는 것을 특징으로 하는, 제어 시스템.
이동 가능한 기계 부품의 구동 유닛 및/또는 액추에이션 부재에 유압을 공급하기 위해 양호하게는 중앙 제어 유닛(28)에 의해 제어될 수 있는 복수의 유압 작동 회로(12)를 구비하는, 유압 작업 기계(10), 특히 트럭 장착 콘크리트 펌프, 트럭 믹서, 굴착기 또는 이동식 기중기에 있어서,
상기 항들 중 어느 한 항에 따른 제어 시스템을 특징으로 하는, 유압 작업 기계.