KR20200099230A - Energy recovery device for crane and control method for the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 크레인용 에너지 회생장치 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 크레인에 구비된 윈치를 클러치 형식으로 접촉 및 이격되는 에너지 회생부와 연결시켜 윈치의 회전에 따라 발생하는 에너지를 충전하고, 충전한 에너지를 윈치를 구동시키는데 사용함으로써 회생 에너지의 활용이 가능하도록 하되, 물체의 무게와 일정 압력 조건에 따라 최적의 에너지 회수가 가능하도록 발명된 것이다.The present invention relates to an energy regeneration device for a crane and a control method thereof, and more particularly, a winch provided in the crane is connected to an energy regeneration unit that is contacted and spaced apart in a clutch type to charge energy generated by the rotation of the winch. However, it is invented to allow the use of regenerative energy by using the charged energy to drive the winch, but to enable optimal energy recovery according to the weight of the object and a certain pressure condition.
일반적으로 크레인 장치는 부하물을 들어올리기 위하여 윈치에 동력을 공급하여 부하물을 들어 올린 후 부하물을 특정 목적지까지 이동시키고 해당 목적지에 내려놓는 반복적인 작업을 수행하는 장치이다.In general, a crane device is a device that supplies power to a winch to lift a load, lifts a load, moves the load to a specific destination, and performs repetitive work of dropping it at the destination.
여기서, 윈치가 부하물을 들어 올릴 때에는 외부에서 동력을 공급받음으로써 윈치를 회전시켜 윈치에 연결된 부하물을 들어 올리지만, 반대로 부하물을 내릴 때는 부하물이 중력에 의하여 하강하면서 윈치를 회전시킴으로써 윈치로부터 에너지가 발생하게 된다.Here, when the winch lifts the load, the winch rotates by receiving power from the outside to lift the load connected to the winch, but when lowering the load, the winch rotates while the load descends by gravity. Energy is generated from
종래의 크레인 장치에서는 윈치에서 발생하는 에너지를 별도의 저항기를 통하여 열로 발산시켜 소비시키거나, 또는 단순 방출하는 방식으로 에너지를 사용하지 않아 에너지가 소실되는 문제점이 있다.In a conventional crane device, energy generated from a winch is dissipated as heat through a separate resistor and consumed, or energy is lost because energy is not used in a simple discharging method.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 크레인에 구비된 윈치를 클러치 형식으로 접촉 및 이격되는 에너지 회생부와 연결시켜 윈치의 회전에 따라 발생하는 에너지를 충전하고, 충전한 에너지를 윈치를 구동시키는데 사용함으로써 회생 에너지의 활용이 가능한 크레인용 에너지 회생장치 및 이의 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above-described conventional problem, by connecting a winch provided in a crane with an energy regeneration unit contacted and spaced apart in a clutch type to charge the energy generated by the rotation of the winch, and the charged energy to the winch It is an object of the present invention to provide an energy regeneration device for a crane capable of utilizing regenerative energy by using it to drive and a control method thereof.
또한, 본 발명의 다른 목적은 물체의 무게를 감지하는 로드센싱 값과 레귤레이터의 사판 경사에 관한 데이터를 기반으로 제어기에서 비례적 변환을 통해 최적의 에너지 회수가 가능하도록 한 크레인용 에너지 회생장치 및 이의 제어방법을 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention is an energy regeneration device for a crane that enables optimal energy recovery through proportional conversion in a controller based on a load sensing value for sensing the weight of an object and data on the swash plate slope of the regulator, and its It is to provide a control method.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 와이어가 권취되어 있는 윈치; The apparatus of the present invention for achieving the above object includes a winch on which a wire is wound;
상기 윈치와 클러치 방식으로 연결되어 상기 와이어에 연결된 물체를 하강시키면서 회전하는 상기 윈치로부터 발생되는 유압에너지를 회수하여 저장하거나, 저장한 유압에너지를 이용하여 상기 물체를 상승시키도록 상기 윈치를 구동시키도록 유압펌프모터를 포함하는 에너지 회생부; The winch is connected in a clutch manner to recover and store hydraulic energy generated from the winch rotating while descending the object connected to the wire, or to drive the winch to raise the object using the stored hydraulic energy. Energy regeneration unit including a hydraulic pump motor;
상기 윈치와 클러치 방식으로 연결되어 유압에 의해 발생되는 구동력을 상기 윈치에 전달하여 상기 와이어에 연결된 물체를 들어 올리도록 상기 윈치를 구동시키는 구동부; A driving unit connected to the winch in a clutch manner to transmit a driving force generated by hydraulic pressure to the winch to drive the winch to lift an object connected to the wire;
상기 구동부 및 상기 에너지 회생부와 연결되어, 상기 구동부로 유체를 공급하고, 상기 에너지 회생부로부터 유체를 회수하는 유체탱크; A fluid tank connected to the driving unit and the energy recovery unit to supply fluid to the driving unit and recover fluid from the energy recovery unit;
상기 윈치에 설치되어 와이어에 연결된 물체의 부하 무게를 측정하는 로드센서; 및 A load sensor installed on the winch to measure the load weight of an object connected to the wire; And
상기 에너지 회생부의 유압펌프모터에 공급되는 유량을 조절하도록 사판이 구비되어 있는 레귤레이터;A regulator provided with a swash plate to adjust the flow rate supplied to the hydraulic pump motor of the energy regeneration unit;
상기 물체를 하강 또는 상승시키도록 상기 윈치에 상기 에너지 회생부 또는 상기 구동부를 선택적으로 연결시키거나, 또는 상기 로드센서에 감지되는 물체의 부하에 따라 레귤레이터의 사판 경사각 조절로 공급 유량을 제어하는 제어부;를 포함하는 크레인용 에너지 회생장치를 제공한다.A control unit for selectively connecting the energy regeneration unit or the driving unit to the winch to lower or raise the object, or controlling the supply flow rate by adjusting the swash plate inclination angle of the regulator according to the load of the object detected by the load sensor; It provides an energy regeneration device for a crane comprising a.
상기 에너지 회생부는, 상기 제어부에 의해 상기 윈치와 접촉 또는 이격되어 회전하는 제 1 클러치와, 상기 제1 클러치와 연결되어 상기 윈치의 구동 방향에 의해 펌프 또는 모터로 구동되는 유압펌프모터와, 상기 윈치의 회전에 의하여 발생되는 유압에너지를 상기 유압펌프모터를 통해 회수하여 저장하거나, 상기 유압펌프모터로 유압에너지를 방출하여 상기 윈치를 구동시키는 어큐뮬레이터와, 상기 유압펌프모터에서 전달되는 유압에너지를 상기 어큐뮬레이터로 저장시키는 전자밸브를 포함하게 된다.The energy regeneration unit includes a first clutch that rotates while contacting or spaced apart from the winch by the control unit, a hydraulic pump motor connected to the first clutch and driven by a pump or a motor according to a driving direction of the winch, and the winch The accumulator for recovering and storing hydraulic energy generated by rotation of the hydraulic pump motor through the hydraulic pump motor, or releasing hydraulic energy to the hydraulic pump motor to drive the winch, and the hydraulic energy transmitted from the hydraulic pump motor It includes a solenoid valve that stores it.
상기 구동부는, 상기 제어부에 의해 상기 윈치와 접촉 또는 이격되어 회전하는 제 2 클러치와, 상기 유체탱크로부터 유체를 전달받아 유압에너지를 발생시키는 유압모터와, 상기 유압모터를 구동시키는 엔진부와, 상기 제 2클러치와 연결되어 있으며, 상기 유압모터로부터 발생되는 유압에너지의 감속 레벨을 제어하는 감속기를 포함된다.The driving unit includes a second clutch that rotates by contacting or spaced apart from the winch by the control unit, a hydraulic motor receiving fluid from the fluid tank to generate hydraulic energy, an engine unit driving the hydraulic motor, and the It is connected to the second clutch and includes a reducer for controlling a deceleration level of hydraulic energy generated from the hydraulic motor.
상기 어큐뮬레이터에는 저장되어있는 유압에너지의 크기를 측정하는 유압에너지 센서를 더 포함할 수 있다.The accumulator may further include a hydraulic energy sensor that measures the amount of stored hydraulic energy.
상기 어큐뮬레이터가 상기 윈치를 구동시키는 경우, 상기 유압에너지 센서에서 상기 어큐뮬레이터의 유압에너지 잔류량이 미리 설정된 하한 기준량 이하로 측정되면 상기 제어부는 상기 제 1 클러치를 상기 윈치와 이격시키고, 상기 제 2 클러치를 상기 윈치와 접촉시킴으로써 상기 구동부가 상기 윈치를 구동시키도록 제어할 수 있다.When the accumulator drives the winch, when the hydraulic energy residual amount of the accumulator is measured by the hydraulic energy sensor to be less than a preset lower limit reference amount, the control unit separates the first clutch from the winch and moves the second clutch By contacting the winch, the driving unit can be controlled to drive the winch.
상기 유체탱크와 상기 전자밸브를 연결하는 릴리프밸브를 더 포함하며, 상기 윈치의 회전에 의하여 상기 유압펌프모터로부터 전달되는 유압에너지를 상기 어큐뮬레이터가 회수하여 저장하는 경우, 상기 유압에너지 센서에서 상기 어큐뮬레이터의 유압에너지 잔류량이 미리 설정된 상한 기준량 이상으로 측정되면 상기 유압펌프모터로 전달되는 승압된 유체를 상기 릴리프밸브를 통해 상기 유체탱크로 이송시킬 수 있다.Further comprising a relief valve connecting the fluid tank and the solenoid valve, and when the accumulator recovers and stores hydraulic energy transmitted from the hydraulic pump motor by rotation of the winch, the hydraulic energy sensor of the accumulator When the hydraulic energy residual amount is measured to be more than a preset upper limit reference amount, the boosted fluid delivered to the hydraulic pump motor may be transferred to the fluid tank through the relief valve.
크레인용 에너지 회생장치를 이용하며, 상기 물체가 하강하여 상기 윈치가 회전함으로써 발생되는 유체에너지를 상기 에너지 회생부에 저장하는 에너지 저장단계; An energy storage step of storing fluid energy generated when the object descends and the winch rotates in the energy regeneration unit using an energy regeneration device for a crane;
상기 에너지 저장단계에서 저장된 에너지를 이용하여 상기 윈치를 구동시켜 상기 물체를 상승시키는 회생에너지 사용단계; A regenerative energy use step of raising the object by driving the winch using the energy stored in the energy storage step;
상기 회생에너지 사용단계에서 윈치에 의해 승강되는 물체의 무게 변화를 감지하는 부하센싱 단계;A load sensing step of sensing a change in weight of an object raised and lowered by a winch in the regenerative energy use step;
상기 부하센싱 단계에서 감지되는 부하정도에 따라 레귤레이터의 사판 각도를 조절하여 유압모터펌프의 유량과 압력을 최적상태로 제어하는 최적화 제어단계;An optimization control step of controlling the flow rate and pressure of the hydraulic motor pump to an optimum state by adjusting the swash plate angle of the regulator according to the load level detected in the load sensing step;
상기 회생에너지 사용단계에서 사용된 에너지에 의하여 상기 에너지 회생부에 저장된 에너지가 일정 기준 이하인 경우 상기 구동부를 통해 상기 물체를 상승시키는 구동부 작동단계;를 포함하는 크레인용 에너지 회생장치의 제어방법을 제공한다.It provides a method for controlling an energy regeneration device for a crane, comprising: a drive unit operating step of raising the object through the drive unit when the energy stored in the energy regeneration unit is less than a predetermined standard by the energy used in the regenerative energy use step. .
상기 에너지 저장단계에서는 상기 윈치와 상기 제 1 클러치가 접촉되어 있으며, 상기 윈치의 회전으로 상기 제1 클러치가 회전하면서 상기 유압펌프모터가 펌프로 동작하여 상기 전자밸브에 의해 상기 어큐뮬레이터에 유압에너지를 저장시킬 수 있다.In the energy storage step, the winch and the first clutch are in contact, and the hydraulic pump motor operates as a pump while the first clutch rotates due to rotation of the winch, and hydraulic energy is stored in the accumulator by the electromagnetic valve. I can make it.
상기 회생에너지 사용단계에서는 상기 윈치와 상기 제 1 클러치가 접촉되어 있으며, 상기 어큐뮬레이터에 저장된 유압에너지를 통해 상기 유압펌프모터가 모터로 동작하여 상기 윈치를 회전시킬 수 있다.In the regenerative energy use step, the winch and the first clutch are in contact, and the hydraulic pump motor operates as a motor through hydraulic energy stored in the accumulator to rotate the winch.
상기 구동부 작동 단계에서는 상기 윈치와 상기 제 2 클러치가 접촉되어 있으며, 상기 엔진이 상기 유압모터를 구동시켜 상기 유체탱크로부터 유체를 전달받아 유압모터가 발생시키는 유압에너지로 상기 윈치를 회전시킬 수 있다.In the operating step of the driving unit, the winch and the second clutch are in contact, and the engine drives the hydraulic motor to receive fluid from the fluid tank and rotate the winch with hydraulic energy generated by the hydraulic motor.
상기와 같은 본 발명은 윈치에 에너지 회생부를 연결시킴으로써 물체가 중력에 의하여 하강하면서 윈치 회전으로 발생되는 에너지를 회수하여 충전할 수 있는 이점이 있다.The present invention as described above has the advantage of recovering and charging energy generated by rotation of the winch while the object descends by gravity by connecting the energy regeneration unit to the winch.
또, 에너지 회생부에 충전된 에너지를 이용하여 윈치를 구동시킴으로써 에너지 소비를 절약하여 경제적인 이익을 얻을 수 있는 이점이 있다.In addition, by using the energy charged in the energy regeneration unit to drive the winch, there is an advantage of saving energy consumption and obtaining an economic benefit.
또, 어큐뮬레이터에 유압에너지 센서를 구비함으로써 어큐뮬레이터에 충전된 유압에너지를 측정할 수 있고, 측정된 유압에너지에 따라 에너지 회생부와 구동부가 선택적으로 윈치를 구동할 수 있다.In addition, by providing a hydraulic energy sensor in the accumulator, the hydraulic energy charged in the accumulator can be measured, and the energy regeneration unit and the driving unit can selectively drive the winch according to the measured hydraulic energy.
또한, 어큐뮬레이터에 유압에너지 센서를 구비하여 어큐뮬레이터에 충전되는 유압에너지의 양을 제한함으로써 과도한 유압에너지의 충전에 의한 어큐뮬레이터의 고장 등과 같은 문제를 방지할 수 있는 이점이 있다.In addition, by providing a hydraulic energy sensor in the accumulator to limit the amount of hydraulic energy to be charged in the accumulator, there is an advantage of preventing problems such as failure of the accumulator due to excessive charging of hydraulic energy.
그리고, 물체의 무게를 감지하는 로드센싱 값과 레귤레이터의 사각판에 관한 데이터를 기반으로 제어기에서 비례적 변환을 통해 최적의 에너지 회수가 가능하여 전체 운전 효율이 대폭 향상되는 효과가 있다.In addition, an optimal energy recovery is possible through proportional conversion in the controller based on the load sensing value for sensing the weight of the object and the data on the square plate of the regulator, thereby greatly improving the overall operation efficiency.
도 1은 크레인용 에너지 회생장치의 구성을 예시한 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 크레인용 에너지 회생장치의 제어방법의 일 실시예를 나타낸 블록도.1 is a block diagram illustrating the configuration of an energy regeneration device for a crane.
Figure 2 is a block diagram showing an embodiment of the control method of the energy regeneration device for a crane according to the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, terms used in the specification and claims should not be construed as being limited to a conventional or dictionary meaning, and the inventor should appropriately define the concept of terms in order to describe his own invention in the best way. Based on the principle that it is possible, it should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 아울러 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Accordingly, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention, and do not represent all the technical spirit of the present invention, and thus various alternatives that can be substituted for them at the time of application It should be understood that there may be equivalents and variations. In addition, the same reference numerals refer to the same elements throughout the specification.
도 1을 참조하여 본 발명에 따른 크레인용 에너지 회생장치의 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.An embodiment of an energy regeneration device for a crane according to the present invention will be described with reference to FIG. 1 as follows.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 크레인용 에너지 회생장치는 윈치(10), 에너지 회생부(20), 구동부(30), 유체탱크(40), 제어부(50), 유압에너지 센서60) 및 로드센서(70), 레귤레이터(80)를 포함한다.As shown in Fig. 1, the energy regeneration device for a crane according to the present invention includes a
윈치(10)는 와이어(11)가 권취되어 있어, 회전하여 와이어(11)를 감아올리거나 내림으로 물체(12)를 이동시킨다.The
에너지 회생부(20)는 윈치(10)와 클러치 방식으로 연결되어 와이어(11)에 연결된 물체(12)가 중력에 의해 하강함으로써 회전하게 되는 윈치(10)로부터 발생되는 유압에너지를 회수하여 저장하거나, 저장한 유압에너지를 이용하여 물체(12)를 상승시키도록 윈치(10)를 구동시킨다.The
구체적으로 에너지 회생부(20)는 제 1 클러치(21), 유압펌프모터(22), 전자밸브(23), 어큐뮬레이터(24)를 포함한다.Specifically, the
제 1 클러치(21)는 물체(12)가 하강하거나, 에너지 회생부(20)에 의해 물체(12)를 상승시키는 경우 윈치(10)와 접촉되어 있으며, 이에 따라 물체(12)가 하강하면서 발생하는 위치에너지가 운동에너지로 변환되어 회전되는 윈치(10)의 회전력을 전달받아 윈치(10)와 동시에 회전하거나, 어큐뮬레이터(24)에 저장된 유압에너지를 이용하여 윈치(10)를 회전시킨다.The
제 1 클러치(21)는 윈치(10)가 구동부(30)에 의해 구동되는 경우에는 이격되어 있으며, 제 1 클러치(21)와 윈치(10)의 접촉 또는 이격은 제어회로가 포함되어 있는 제어부(50)에 의해 제어된다.The
상기 유압펌프모터(22)는 제 1 클러치(21)와 연결되어 있으며, 윈치(10)의 구동 방향에 따라 펌프 또는 모터로 각각 구동된다.The
즉, 도 1에서 물체(12)가 중력에 의해 아래로 하강하는 경우(a), 윈치(10)가 회전함에 따라 발생하는 운동에너지를 통해 유압펌프모터(22)는 펌프로 작용하여 어큐뮬레이터(24)에 유압에너지를 저장시키게 된다.That is, when the
그리고, 이와 반대로 물체(12)를 들어올리는 경우(b), 유압펌프모터(22)는 모터로 작용하여 어큐뮬레이터(24)에 저장되어 있는 유압에너지를 이용하여 윈치(10)를 구동시킨다.In contrast, when the
어큐뮬레이터(24)는 윈치(10)의 회전에 의하여 발생되는 유압에너지를 유압펌프모터(22)를 통해 회수하여 저장하거나, 유압펌프모터(22)로 유압에너지를 방출하여 윈치(10)를 구동시키도록 전자밸브(23)를 통하여 시스템을 조절하며, 이 전자밸브(23)는 제어부(50)에 의해 제어된다.The
유압에너지 센서60)는 어큐뮬레이터(24)에 저장되어있는 유압에너지의 크기를 측정한다.The
구체적으로, 어큐뮬레이터(24)가 윈치(10)를 구동시키는 경우, 유압에너지 센서(60)에서 측정한 어큐뮬레이터(24)의 유압에너지 잔류량이 미리 설정된 하한 기준량 이하이면, 제어부(50)는 제 1 클러치(21)를 윈치(10)와 이격시키고, 구동부(30)와 윈치(10)를 접촉시킴으로써 구동부(30)가 윈치(10)를 구동시키도록 제어할 수 있다.Specifically, when the
예를 들어 하한 기준량이 20%로 설정되고, 어큐뮬레이터(24)의 유압에너지 잔류량이 20% 이하로 측정되는 경우에 제어부(50)는 제 1 클러치(21)를 윈치(10)와 이격시키고, 구동부(30)와 윈치(10)를 접촉시킴으로써 구동부(30)가 윈치(10)를 구동시키도록 제어한다.For example, when the lower limit reference amount is set to 20% and the hydraulic energy residual amount of the
반대로, 윈치(10)의 회전에 의하여 유압펌프모터(22)로부터 전달되는 유압에너지를 어큐뮬레이터(24)가 회수하여 저장하는 경우, 유압에너지 센서60)에서 어큐뮬레이터(24)의 유압에너지 잔류량이 미리 설정된 상한 기준량 이상으로 측정되면 유압펌프모터(22)로 전달되는 승압된 유체를 릴리프밸브(52a)를 통해 유체탱크(40)로 이송시킨다.Conversely, when the
또, 예를 들어 상한 기준량이 80%로 설정되고, 어큐뮬레이터(24)의 유압에너지 잔류량이 80% 이상으로 측정되는 경우에 유압펌프모터(22)로 전달되는 승압된 유체를 릴리프밸브(52a)를 통해 유체탱크(40)로 이송시킨다.In addition, for example, when the upper limit reference amount is set to 80% and the hydraulic energy residual amount of the
여기서 릴리프밸브(52a)는 유체탱크(40)와 전자밸브(23)를 연결하는 제 2 파이프(52) 상에 배치되며, 상술한 바와 같이 어큐뮬레이터(24)의 유압에너지 잔류량이 80% 이상일 경우 유체탱크(40)와 유압펌프모터(22)를 연결하는 제 1 파이프(51)로부터 이송되어 승압된 유체는 제 2 파이프(52)를 통해 유체탱크(40)로 이송된다.Here, the
상기 구동부(30)는 윈치(10)와 클러치 방식으로 연결되어 유압에 의해 발생되는 구동력을 윈치(10)에 전달하여 회전시킴으로써 와이어(11)에 연결된 물체(12)를 들어올린다.The
구체적으로 구동부(30)는 제 2 클러치(31), 유압모터(33), 엔진부(34) 및 감속기(32)를 포함한다.Specifically, the
제 2 클러치(31)는 제어부에 의해 윈치(10)와 접촉 또는 이격된다.The second clutch 31 is contacted or separated from the
즉, 물체(12)가 하강하여 윈치(10)가 회전하는 경우에는 윈치(10)와 이격되어 있고, 반대로 와이어(11)를 감아 올려 물체(12)를 상승시키는 경우에는 윈치(10)와 접촉되어 유압모터(33)로부터 전달되는 에너지를 윈치(10)로 전달하여 윈치(10)를 회전시킴으로써 물체(12)를 상승시킨다.That is, when the
유압모터(33)는 엔진부(34)에 의해 구동되어, 유체탱크(40)와 유압모터(33)를 연결하는 제 3 파이프(53)를 통해 유체를 전달받아 유압에너지를 발생시키며, 유압모터(33)로부터 발생되는 유압에너지는 제 2 클러치(31)를 거쳐 윈치(10)로 전달되어 윈치(10)를 회전시킨다.The
감속기(32)는 제 2 클러치(31)와 연결되어 있으며, 유압모터(33)로부터 발생되는 유압에너지의 감속 레벨을 제어한다.The reducer 32 is connected to the second clutch 31 and controls the deceleration level of hydraulic energy generated from the
한편, 상기 윈치(10)에는 로드센서(70)가 설치되어 와이어(11)에 연결된 물체(12)의 부하를 측정하고, 이 측정된 부하에 따라 레귤레이터(80)를 통해 상기 에너지 회생부(20)의 유압펌프모터(22)에 공급되는 유량을 조절하게 된다.Meanwhile, a
통상적으로 레귤레이터(80)에는 유량을 조절하는 사판과, 이 사판의 변위를 측정하기 위한 센서가 포함되어 있는데, 사판각이 '0' 이면, 유량 공급도 차단된다.Typically, the
또, 사판각이 증가되면 유량 공급도 비례하여 증대된다.In addition, as the swash angle increases, the flow rate supply increases proportionally.
이 레귤레이터(80)의 사판각을 제어하는 것에 의해 어큐뮬레이터(24)에 일정한 압력을 제공할 수 있게 된다.By controlling the swash angle of the
따라서, 회수된 에너지의 재사용시에 물체(12)에 따른 부하를 로드센서(70)로 감지하여 그 부하를 제어부(50)에서 확인하고 그 값에 따라 비례적으로 사판의 각도를 제어하여 유압모터펌프(22)의 압력을 증대시킬 수 있다.Therefore, when the recovered energy is reused, the load according to the
즉, 데이터를 기반으로 로드센서(70)의 측정값과 레귤레이터(80)의 사판각을 제어하여 공급 유량과 압력을 제어부(50)에서 비례적 변환을 통해 최적의 에너지 회수가 이루어질 수 있도록 하는 것이다.That is, by controlling the measured value of the
구체적으로, 윈치(10)에 와이어(11)로 연결되어 있는 물체(12)가 하강하는 경우(a)는 고부하 상태로 제어부(50)가 인식하게 되며, 이때 저부하 상태에서 고부하 상태로 갈수록 비례적으로 레귤레이터(80)의 사판각을 비례적으로 기울이도록 제어하게 된다.Specifically, when the
또, 물체(12)가 상승하는 경우(b)는 어큐뮬레이터(24)의 압력에 따라 사각판을 변화시킨다.Further, when the
예로서, 압력이 높아지면 사판의 경사를 세워 일정 압력을 유지하도록 제어하게 된다.For example, when the pressure increases, the swash plate is inclined to maintain a constant pressure.
도 2를 참조하여 본 발명에 따른 크레인용 에너지 회생장치의 제어방법의 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.An embodiment of a method for controlling an energy regeneration device for a crane according to the present invention will be described with reference to FIG. 2.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 크레인용 에너지 회생장치의 제어방법은 에너지 저장단계(S10), 회생에너지 사용단계(S20) 및 부하센싱 단계(S30)과 최적화 제어단계(S40)과 구동부 작동단계(S50)를 포함한다.As shown in Figure 2, the control method of the energy regeneration device for a crane according to the present invention includes an energy storage step (S10), a regenerative energy use step (S20), a load sensing step (S30) and an optimization control step (S40) and a driving unit. It includes an operation step (S50).
에너지 저장단계(S10)에서는 물체(12)가 하강하여 윈치(10)가 회전함으로써 발생되는 유체에너지를 에너지 회생부(20)에 저장한다.In the energy storage step (S10), fluid energy generated when the
구체적으로, 에너지 저장단계(S10)에서는 제어부에 의하여 윈치(10)와 제 1 클러치(21)가 접촉되어 있으며, 와이어(11)에 연결된 물체(12)가 하강함에 따라 발생하는 윈치(10)의 회전에 의해, 윈치(10)와 연결되어 있는 제1 클러치(21)가 회전하면서 유압펌프모터(22)가 펌프로 동작하여 전자밸브(23)에 의해 어큐뮬레이터(24)에 유압에너지를 저장하게 된다.Specifically, in the energy storage step (S10), the
이때, 어큐뮬레이터(24)에 저장된 유압에너지의 잔류량이 80% 이상인 경우에는 유압펌프모터(22)로 전달되는 승압된 유체를 릴리프밸브(52a)를 통해 유체탱크(40)로 이송시킴으로써 어큐뮬레이터(24)에 유압에너지 저장을 중단시킨다.At this time, when the residual amount of hydraulic energy stored in the
회생에너지 사용단계(S20)에서는 에너지 저장단계(S10)에서 저장된 에너지를 이용하여 윈치(10)를 구동시켜 물체(12)를 상승시킨다.In the regenerative energy use step (S20), the
구체적으로, 회생에너지 사용단계(S20)에서는 제어부(50)에 의하여 윈치(10)와 제 1 클러치(21)가 접촉되어 있으며, 유압펌프모터(22)가 모터로 구동되고, 어큐뮬레이터(24)에 저장된 유압에너지를 이용하여 유압펌프모터(22)를 구동시켜 윈치(10)를 회전시킴으로써 와이어(11)에 연결되어 있는 물체(12)를 상승시킨다.Specifically, in the regenerative energy use step (S20), the
이때, 어큐뮬레이터(24)에 저장된 유압에너지의 잔류량이 20% 이하인 경우에는 회생에너지 사용단계(S20)를 중단시키고, 구동부(30)를 윈치(10)와 연결시켜 윈치(10)를 구동시킨다.At this time, when the residual amount of hydraulic energy stored in the
한편, 부하센싱 단계(S30)는 상기 회생에너지 사용단계(S20)에서 윈치(10)에 의해 승강되는 물체(12)의 무게 변화를 로드센서(70)에 의해 감지하여 제어부(50)로 송출한다.On the other hand, in the load sensing step (S30), the change in the weight of the
그리고, 최적화 제어단계(S40)에서는 상기 부하센싱 단계(S30)에서 감지되는 부하정도에 따라 레귤레이터(80)의 사판 각도를 조절하여 유압모터펌프(22)의 유량과 압력을 최적상태로 제어부(50)에서 제어하게 된다.In addition, in the optimization control step (S40), the flow rate and pressure of the
즉, 상기 윈치(10)에 설치된 로드센서(70)가 와이어(11)에 연결된 물체(12)의 부하를 측정하고, 이 측정된 부하에 따라 레귤레이터(80)를 통해 상기 에너지 회생부(20)의 유압펌프모터(22)에 공급되는 유량을 조절하게 된다.That is, the
레귤레이터(80)의 사판각을 제어하는 것에 의해 어큐뮬레이터(24)에 일정한 압력을 제공할 수 있게 된다.By controlling the swash angle of the
따라서, 회수된 에너지의 재사용시에 물체 부하를 로드센서(70)로 감지하여 그 무게를 제어부(50)에서 확인하고 그 값에 따라 비례적으로 사판의 각도를 제어하여 유압모터펌프(22)의 압력을 증대시킬 수 있다.Therefore, when the recovered energy is reused, the
따라서, 데이터를 기반으로 로드센서(70)의 측정값과 레귤레이터(80)의 사판각을 제어하여 공급 유량과 압력을 제어부(50)에서 비례적 변환을 통해 최적의 에너지 회수가 이루어질 수 있도록 하는 것이다.Therefore, by controlling the measured value of the
구체적으로, 윈치(10)에 와이어(11)로 연결되어 있는 물체(12)가 하강하는 경우(a)는 고부하 상태로 제어부(50)가 인식하게 되며, 이때 저부하 상태에서 고부하 상태로 갈수록 비례적으로 레귤레이터(80)의 사판각을 비례적으로 기울이도록 제어하게 된다.Specifically, when the
또, 물체(12)가 상승하는 경우(b)는 어큐뮬레이터(24)의 압력에 따라 사각판을 변화시킨다.Further, when the
예로서, 압력이 높아지면 사판의 경사를 세워 일정 압력을 유지하도록 제어하게 된다.For example, when the pressure increases, the swash plate is inclined to maintain a constant pressure.
구동부 작동단계(S50)에서는 상기 회생에너지 사용단계(S20)에서 사용된 에너지에 의하여 에너지 회생부(20)에 저장된 에너지가 일정 기준 이하로 측정되는 경우 구동부(30)를 통해 물체(12)를 상승시킨다. In the driving unit operation step (S50), when the energy stored in the
즉, 구동부 작동단계(S50)는 유압에너지 센서60)가 어큐뮬레이터(24)에 저장된 유압에너지를 측정하였을 때 유압에너지가 20% 이하로 측정되는 경우 수행된다.That is, the drive unit operation step (S50) is performed when the
구체적으로 구동부 작동단계(S50)는 제어부에 의하여 윈치(10)와 제 2 클러치(31)가 접촉되어 있으며, 엔진이 유압모터(33)를 구동시켜 유체탱크(40)로부터 유체를 전달받아 유압모터(33)가 발생시키는 유압에너지로 윈치(10)를 회전시킴으로써 물체(12)를 상승시킨다.Specifically, in the driving unit operation step (S50), the
상술한 바와 같이, 구동부 작동단계(S50)를 수행함으로써 회생에너지 사용단계(S20)에서 발생할 수 있는 안전사고를 방지할 수 있다.As described above, it is possible to prevent a safety accident that may occur in the regenerative energy use step (S20) by performing the driving unit operation step (S50).
또한, 윈치(10)의 구동에 의해 발생하는 에너지를 저장하여 사용함으로써 보다 효율적으로 에너지를 사용할 수 있게 되므로 에너지 소비 저감과 이에 따른 연료 소모를 줄일 수 있게 된다. In addition, since energy generated by the driving of the
그리고, 물체의 무게를 감지하는 로드센싱 값과 레귤레이터의 사각판에 관한 데이터를 기반으로 제어기에서 비례적 변환을 통해 최적의 에너지 회수가 가능하여 전체 운전 효율이 대폭 향상되는 효과가 있다.In addition, an optimal energy recovery is possible through proportional conversion in the controller based on the load sensing value for sensing the weight of the object and the data on the square plate of the regulator, thereby greatly improving the overall operation efficiency.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정한 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형의 실시가 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.As described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and various modifications are implemented by those of ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. It is possible and such modifications are within the scope of the present invention.
10 - 윈치
11 - 와이어
12 - 물체
20 - 에너지 회생부
21 - 제 1 클러치
22 - 유압펌프모터
23 - 전자밸브
24 - 어큐뮬레이터
30 - 구동부
31 - 제 2 클러치
32 - 감속기
33 - 유압모터
34 - 엔진부
40 - 유체탱크
50 - 제어부
51 - 제 1 파이프
52 - 제 2 파이프
52a - 릴리프밸브
53 - 제 3 파이프
60 - 유압에너지 센서
70 - 로드센서
80 - 레귤레이터10-winch 11-wire
12-Object 20-Energy regeneration unit
21-1st clutch 22-Hydraulic pump motor
23-solenoid valve 24-accumulator
30-drive part 31-second clutch
32-reducer 33-hydraulic motor
34-Engine part 40-Fluid tank
50-control 51-first pipe
52-
53-3rd pipe 60-Hydraulic energy sensor
70-load sensor 80-regulator
Claims (10)
상기 윈치와 클러치 방식으로 연결되어 상기 와이어에 연결된 물체를 하강시키면서 회전하는 상기 윈치로부터 발생되는 유압에너지를 회수하여 저장하거나, 저장한 유압에너지를 이용하여 상기 물체를 상승시키도록 상기 윈치를 구동시키도록 유압펌프모터를 포함하는 에너지 회생부;
상기 윈치와 클러치 방식으로 연결되어 유압에 의해 발생되는 구동력을 상기 윈치에 전달하여 상기 와이어에 연결된 물체를 들어 올리도록 상기 윈치를 구동시키는 구동부;
상기 구동부 및 상기 에너지 회생부와 연결되어, 상기 구동부로 유체를 공급하고, 상기 에너지 회생부로부터 유체를 회수하는 유체탱크;
상기 윈치에 설치되어 와이어에 연결된 물체의 부하 무게를 측정하는 로드센서; 및
상기 에너지 회생부의 유압펌프모터에 공급되는 유량을 조절하도록 사판이 구비되어 있는 레귤레이터;
상기 물체를 하강 또는 상승시키도록 상기 윈치에 상기 에너지 회생부 또는 상기 구동부를 선택적으로 연결시키거나, 또는 상기 로드센서에 감지되는 물체의 부하에 따라 레귤레이터의 사판 경사각 조절로 공급 유량을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인용 에너지 회생장치.
A winch on which a wire is wound;
The winch is connected in a clutch manner to recover and store hydraulic energy generated from the winch rotating while descending the object connected to the wire, or to drive the winch to raise the object using the stored hydraulic energy. Energy regeneration unit including a hydraulic pump motor;
A driving unit connected to the winch in a clutch manner to transmit a driving force generated by hydraulic pressure to the winch to drive the winch to lift an object connected to the wire;
A fluid tank connected to the driving unit and the energy recovery unit to supply fluid to the driving unit and recover fluid from the energy recovery unit;
A load sensor installed on the winch to measure the load weight of an object connected to the wire; And
A regulator provided with a swash plate to adjust the flow rate supplied to the hydraulic pump motor of the energy regeneration unit;
A control unit for selectively connecting the energy regeneration unit or the driving unit to the winch to lower or raise the object, or controlling the supply flow rate by adjusting the swash plate inclination angle of the regulator according to the load of the object detected by the load sensor; Energy regeneration device for a crane comprising a.
상기 에너지 회생부는, 상기 제어부에 의해 상기 윈치와 접촉 또는 이격되어 회전하는 제 1 클러치와, 상기 제 1 클러치와 연결되어 상기 윈치의 구동 방향에 의해 펌프 또는 모터로 구동되는 유압펌프모터와, 상기 윈치의 회전에 의하여 발생되는 유압에너지를 상기 유압펌프모터를 통해 회수하여 저장하거나, 상기 유압펌프모터로 유압에너지를 방출하여 상기 윈치를 구동시키는 어큐뮬레이터와, 상기 유압펌프모터에서 전달되는 유압에너지를 상기 어큐뮬레이터로 저장시키는 전자밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인용 에너지 회생장치.
The method according to claim 1,
The energy regeneration unit includes a first clutch that rotates by contacting or spaced apart from the winch by the control unit, a hydraulic pump motor that is connected to the first clutch and driven by a pump or a motor by a driving direction of the winch, and the winch The accumulator for recovering and storing hydraulic energy generated by rotation of the hydraulic pump motor through the hydraulic pump motor, or releasing hydraulic energy to the hydraulic pump motor to drive the winch, and the hydraulic energy transmitted from the hydraulic pump motor Energy regeneration device for a crane comprising a solenoid valve to be stored as.
상기 구동부는, 상기 제어부에 의해 상기 윈치와 접촉 또는 이격되어 회전하는 제 2 클러치와, 상기 유체탱크로부터 유체를 전달받아 유압에너지를 발생시키는 유압모터와, 상기 유압모터를 구동시키는 엔진부와, 상기 제 2 클러치와 연결되어 있으며, 상기 유압모터로부터 발생되는 유압에너지의 감속 레벨을 제어하는 감속기를 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인용 에너지 회생장치.
The method according to claim 1,
The driving unit includes a second clutch that rotates by contacting or spaced apart from the winch by the control unit, a hydraulic motor receiving fluid from the fluid tank to generate hydraulic energy, an engine unit driving the hydraulic motor, and the An energy regeneration device for a crane comprising a speed reducer connected to the second clutch and controlling a deceleration level of hydraulic energy generated from the hydraulic motor.
The energy regeneration device for a crane according to claim 2, further comprising a hydraulic energy sensor for measuring the magnitude of hydraulic energy stored in the accumulator.
상기 어큐뮬레이터가 상기 윈치를 구동시키는 경우, 상기 유압에너지 센서에서 상기 어큐뮬레이터의 유압에너지 잔류량이 미리 설정된 하한 기준량 이하로 측정되면 상기 제어부는 상기 제 1 클러치를 상기 윈치와 이격시키고, 상기 제 2 클러치를 상기 윈치와 접촉시킴으로써 상기 구동부가 상기 윈치를 구동시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 크레인용 에너지 회생장치.
The method of claim 4,
When the accumulator drives the winch, when the hydraulic energy residual amount of the accumulator is measured by the hydraulic energy sensor to be less than a preset lower limit reference amount, the control unit separates the first clutch from the winch and moves the second clutch Energy regeneration device for a crane, characterized in that by controlling the drive unit to drive the winch by contacting the winch.
상기 유체탱크와 상기 전자밸브를 연결하는 릴리프밸브를 더 포함하며,
상기 윈치의 회전에 의하여 상기 유압펌프모터로부터 전달되는 유압에너지를 상기 어큐뮬레이터가 회수하여 저장하는 경우, 상기 유압에너지 센서에서 상기 어큐뮬레이터의 유압에너지 잔류량이 미리 설정된 하한 기중향 이상으로 측정되면 상기 유압펌프모터로 전달되는 승압된 유체를 상기 릴리프밸브를 통해 상기 유체탱크로 이송시키는 것을 특징으로 하는 크레인용 에너지 회생장치.
The method according to any one of claims 1 to 4,
Further comprising a relief valve connecting the fluid tank and the solenoid valve,
When the accumulator recovers and stores hydraulic energy transmitted from the hydraulic pump motor by rotation of the winch, when the hydraulic energy residual amount of the accumulator is measured by the hydraulic energy sensor to be more than a preset lower limit air direction, the hydraulic pump motor Energy regeneration device for a crane, characterized in that transferring the boosted fluid delivered to the fluid tank through the relief valve.
상기 물체가 하강하여 상기 윈치가 회전함으로써 발생되는 유체에너지를 상기 에너지 회생부에 저장하는 에너지저장단계;
상기 에너지 저장단계에서 저장된 에너지를 이용하여 상기 윈치를 구동시켜 상기 물체를 상승시키는 회생에너지사용단계;
상기 회생에너지 사용단계에서 윈치에 의해 승강되는 물체의 무게 변화를 감지하는 부하센싱 단계;
상기 부하센싱 단계에서 감지되는 부하정도에 따라 레귤레이터의 사판 각도를 조절하여 유압모터펌프의 유량과 압력을 최적상태로 제어하는 최적화 제어단계;
상기 회생에너지 사용단계에서 사용된 에너지에 의하여 상기 에너지 회생부에 저장된 에너지가 일정 기준 이하인 경우 상기 구동부를 통해 상기 물체를 상승시키는 구동부 작동단계;를 포함하는 크레인용 에너지 회생장치의 제어방법.
Using the energy regeneration device for a crane according to claims 1 to 6,
An energy storage step of storing fluid energy generated when the object descends and the winch rotates in the energy regeneration unit;
A regenerative energy use step of raising the object by driving the winch using the energy stored in the energy storage step;
A load sensing step of sensing a change in weight of an object raised and lowered by a winch in the regenerative energy use step;
An optimization control step of controlling the flow rate and pressure of the hydraulic motor pump to an optimum state by adjusting the swash plate angle of the regulator according to the load level sensed in the load sensing step;
And a driving unit operating step of raising the object through the driving unit when the energy stored in the energy recovery unit by the energy used in the regenerative energy use step is less than a predetermined standard.
상기 에너지 저장단계에서는 상기 윈치와 상기 제 1 클러치가 접촉되어 있으며, 상기 윈치의 회전으로 상기 제1 클러치가 회전하면서 상기 유압펌프모터가 펌프로 동작하여 상기 전자밸브에 의해 상기 어큐뮬레이터에 유압에너지를 저장시키는 것을 특징으로 하는 크레인용 에너지 회생장치의 제어방법.
The method of claim 7,
In the energy storage step, the winch and the first clutch are in contact, and the hydraulic pump motor operates as a pump while the first clutch rotates due to rotation of the winch, and hydraulic energy is stored in the accumulator by the electromagnetic valve. Control method of an energy regeneration device for a crane, characterized in that to let.
상기 회생에너지 사용단계에서는 상기 윈치와 상기 제 1 클러치가 접촉되어 있으며, 상기 어큐뮬레이터에 저장된 유압에너지를 통해 상기 유압펌프모터가 모터로 동작하여 상기 윈치를 회전시키는 것을 특징으로 하는 크레인용 에너지 회생장치의 제어방법.
The method of claim 7,
In the regenerative energy use step, the winch and the first clutch are in contact, and the hydraulic pump motor operates as a motor through hydraulic energy stored in the accumulator to rotate the winch. Control method.
상기 구동부 작동 단계에서는 상기 윈치와 상기 제 2 클러치가 접촉되어 있으며, 상기 엔진이 상기 유압모터를 구동시켜 상기 유체탱크로부터 유체를 전달받아 유압모터가 발생시키는 유압에너지로 상기 윈치를 회전시키는 것을 특징으로 하는 크레인용 에너지 회생장치의 제어방법.
The method according to any one of claims 7 to 9,
In the operating step of the driving unit, the winch and the second clutch are in contact, and the engine drives the hydraulic motor to receive fluid from the fluid tank and rotates the winch with hydraulic energy generated by the hydraulic motor. Control method of energy regeneration device for crane.
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KR1020190016594A KR20200099230A (en) | 2019-02-13 | 2019-02-13 | Energy recovery device for crane and control method for the same |
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KR20100106215A (en) | 2009-03-23 | 2010-10-01 | 리브에르 프랑스 에스에이에스 | Drive for a hydraulic excavator |
KR20180062478A (en) | 2016-11-30 | 2018-06-11 | 재단법인 건설기계부품연구원 | Energy recovery device for crane and control method for the same |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E601 | Decision to refuse application |