KR20230167709A - 에너지 재생 기능이 포함된 건설기계용 붐 실린더의 낙하방지 유압밸브 시스템 - Google Patents

에너지 재생 기능이 포함된 건설기계용 붐 실린더의 낙하방지 유압밸브 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에너지 재생 기능이 포함된 건설기계용 붐 실린더의 낙하방지 유압밸브 시스템에 관한 것으로, 붐 실린더의 파손으로 인한 붐의 낙하를 방지하는 낙하방지 유압밸브에 붐 에너지 재생 기능을 포함하는 에너지 재생 기능이 포함된 건설기계용 붐 실린더의 낙하방지 유압밸브 시스템에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 따르면, 붐다운에 의해 발생되는 붐 에너지를 회수한 후 회수된 붐 에너지를 붐다운에 재사용함과 함께, 붐 실린더의 파손 및 손상 등에 따른 유사 시 붐의 낙하를 방지하여 안전사고를 예방할 수 있고, 기존 건설기계에 쉽게 설치되거나, 해제될 수 있는 장점이 있다.

Description

에너지 재생 기능이 포함된 건설기계용 붐 실린더의 낙하방지 유압밸브 시스템{ANTI-DROP HYDRAULIC VALVE SYSTEM FOR BOOM CYLINDER FOR CONSTRUCTION MACHINERY WITH ENERGY REGENERATION FUNCTION}
본 발명은 에너지 재생 기능이 포함된 건설기계용 붐 실린더의 낙하방지 유압밸브 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 붐 실린더의 파손으로 인한 붐의 낙하를 방지하는 낙하방지 유압밸브에 붐 에너지 재생 기능을 포함하여 에너지를 회수할 수 있는 건설기계용 붐 실린더의 낙하방지 유압밸브 시스템에 관한 것이다.
포크레인 내지 굴착기는 일반적으로 땅을 파거나 깎을 때 사용되는 건설기계로서, 건설 현장 및 다양한 산업 현장에서 널리 쓰이고 있다. 이러한 포크레인은 끝단이 곡선의 궤적을 따라서 이동될 수 있는 붐을 포함하고, 붐의 끝단에는 버킷을 포함하는 다양한 툴이 장착될 수 있다.
붐에는 유압실린더가 연결되고, 유압실린더는 승강 작동하면서 붐을 구동시킨다. 유압실린더는 유압계통의 오일 유동을 통해서 승강 작동된다. 포크레인은 엔진 등의 동력 수단을 포함한다. 엔진은 유압계통에서 오일 유동의 유동력을 제공하고, 동시에 포크레인의 이동을 위한 동력을 제공할 수 있다.
일반적으로, 포크레인은 그 중량이 매우 크기 때문에 이동에 따른 연료 소모가 매우 크다. 또한, 붐의 자중 또한 무겁기 때문에 붐을 구동시키기 위해서도 많은 연료가 소모된다.
최근 친환경 이슈가 대두되면서, 포크레인 등의 건설기계 분야에도 연비를 향상시키기 위한 다양한 기술 개발 및 연구가 이루어지고 있다. 예를 들어, 포크레인의 붐이 붐다운하는 경우, 붐의 포텐셜 에너지(Potential Energy)를 회수한 뒤, 이를 일시적으로 저장하여, 포크레인의 이동이나 붐의 구동을 보조하는 기술 등이 제안된 바 있다.
그러나, 이러한 종래의 기술에는 붐의 작업 동작이나, 작업 속도 등에 큰 제약을 가하여 작업능률을 저하시키는 문제가 있었고, 또한, 기존의 다양한 포크레인에 설치되기가 매우 어렵다는 문제가 있었다.
한편, 건설기계의 붐 실린더는 유압 제품으로서, 오일의 유동에 의해 승강 작동하고, 붐 실린더의 승강 작동에 의해 붐이 구동한다.
작업 현장의 환경 특성 상 작업물 또는 주변 환경에 따라 붐 실린더의 호스가 파손되는 경우, 붐은 낙하하게 되고, 붐의 낙하로 인해 작업 현장 주변의 인명 피해가 발생될 수 있다.
따라서, 붐 실린더에는 호스의 파손에 따른 붐의 낙하를 방지하기 위한 낙하방지 유압밸브가 설치된다.
이러한 낙하방지 유압밸브는 붐 실린더의 파손 및 손상 여부를 감지하고, 이에 따라 낙하방지 유압밸브가 폐쇄되어 붐의 구동을 정지시켜 낙하를 방지하도록 이루어진다.
그러나, 낙하방지 유압밸브는 단순히 붐 실린더의 파손에 따른 붐의 구동을 정지하는 구성으로서, 붐 실린더가 파손되지 않는 상황에서의 역할은 극히 제한적이고, 낙하방지 유압밸브가 유압식으로 개폐가 조절되는 구성으로 붐 실린더의 에너지 손실을 유발하는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허 제10-2010-0084849호
상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로, 본 발명은 건설기계에 있어서, 붐 실린더의 파손으로 인한 붐의 낙하를 방지하는 낙하방지 유압밸브에 붐 에너지 재생 기능을 포함하여, 붐다운에 의해 발생되는 붐 에너지를 회수한 후 회수된 붐 에너지를 붐다운에 재사용함과 함께, 붐 실린더의 파손 및 손상 등에 따른 유사 시 붐의 낙하를 방지하여 안전사고를 예방할 수 있으며, 컴팩트한 구조로 형성할 수 있어 기존의 건설기계에 쉽게 설치되거나, 해제될 수 있는 에너지 재생 기능이 포함된 건설기계용 붐 실린더의 낙하방지 유압밸브 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 재생 기능이 포함된 건설기계용 붐 실린더의 낙하방지 유압밸브 시스템은, 오일의 유동에 의해 승강 작동하는 로드와, 로드가 수용되는 라지챔버 및 라지챔버의 상부에 형성되는 스몰챔버를 포함하는 붐 실린더; 붐 실린더의 승강 작동에 의해 회전 운동하는 붐; 붐 실린더에 연결되어 오일의 유동에 의한 스풀의 동작에 의해 오일을 라지챔버 또는 스몰챔버로 향하도록 동작시켜 붐을 붐업/붐다운시키는 메인컨트롤밸브; 및 붐 실린더에 연결되어 오일의 유동을 제공하는 엔진; 을 포함하는 건설기계에 있어서, 메인컨트롤밸브와 붐 실린더를 연결하는 재생라인 어셈블리; 재생라인 어셈블리에 배치되어 붐의 낙하를 방지하는 낙하방지 유압밸브 어셈블리; 붐 실린더의 압력을 측정하는 압력센서 어셈블리; 및 조작신호에 기초하여 오일의 유동을 제어하는 제어부; 를 포함하고, 건설기계의 동작 시 붐 실린더의 붐 에너지를 재생하여 사용하고, 붐 실린더의 파손 시 붐의 낙하를 방지하는 것을 특징으로 한다.
하나의 실시형태로서, 재생라인 어셈블리는, 메인컨트롤밸브에 연결되는 라지챔버라인과, 메인컨트롤밸브와 붐 실린더의 스몰챔버를 연결하는 스몰챔버라인과, 라지챔버라인과 붐 실린더의 라지챔버를 연결하는 제1 재생라인과, 제1 재생라인에서 분기되는 제2 재생라인, 및 제2 재생라인과 붐 실린더의 스몰챔버를 연결하는 제3 재생라인을 포함할 수 있다.
다른 하나의 실시형태로서, 낙하방지 유압밸브 어셈블리는, 제2 재생라인에 배치되어, 오일의 유량을 제어하는 제1 낙하방지 유압재생밸브, 및 제3 재생라인에 배치되어, 오일의 유량을 제어하는 제2 낙하방지 유압재생밸브를 포함할 수 있다.
구체적인 실시형태로서, 제2 재생라인은, 붐 실린더의 라지챔버에서 토출되는 오일의 일부가 유입되는 오일탱크를 더 포함할 수 있다.
하나의 실시형태로서, 압력센서 어셈블리는, 붐 실린더의 라지챔버에 설치되어 라지챔버 내의 압력을 측정하는 제1 압력센서와, 라지챔버라인에 설치되어 라지챔버라인의 압력을 측정하는 제2 압력센서, 및 스몰챔버라인에 설치되어 스몰챔버라인의 압력을 측정하는 제3 압력센서를 포함할 수 있다.
구체적인 실시형태로서, 제어부는, 건설기계의 동작 시 압력센서 어셈블리에서 측정된 붐 실린더의 압력 측정값이 기 설정된 압력 측정값의 범위 내의 정상인 경우, 제1 낙하방지 유압재생밸브 및 제2 낙하방지 유압재생밸브를 개방하여, 붐의 붐다운 시 붐 실린더의 라지챔버에서 제1 재생라인으로 오일을 토출하되, 제1 재생라인으로 토출되는 오일의 일부를 제2 재생라인 및 제3 재생라인을 통해 붐 실린더의 스몰챔버로 유입하여, 붐 실린더의 붐다운 동작에 재사용할 수 있다.
다른 구체적인 실시형태로서, 제어부는, 건설기계의 동작 시 압력센서 어셈블리에서 측정된 붐 실린더의 압력 측정값이 기 설정된 압력 측정값의 범위를 벗어나 붐 실린더가 파손된 경우, 제1 낙하방지 유압재생밸브 및 제2 낙하방지 유압재생밸브를 폐쇄하여, 붐의 붐다운 시 붐 실린더의 라지챔버에서 제1 재생라인으로 토출되는 오일의 유입을 정지시켜 붐의 붐다운을 방지할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 에너지 재생 기능이 포함된 건설기계용 붐 실린더의 낙하방지 유압밸브 시스템은, 붐 실린더의 파손으로 인한 붐의 낙하를 방지하는 낙하방지 유압밸브에 붐 에너지 재생 기능을 포함하여, 건설기계의 사용 시 붐의 붐다운에 의해 발생되는 붐 에너지를 회수한 후 회수된 붐 에너지를 붐다운에 재사용함으로써 붐다운 속도를 향상시키고, 붐 실린더의 파손 및 손상 등에 따른 유사 시 붐의 낙하를 방지하여 안전사고를 예방할 수 있으며, 붐 에너지를 재생할 수 있어 연료 절감, 성능 향상 및 작업 효율 향상을 도모할 수 있으며, 컴팩트한 구조로 형성할 수 있어 기존의 건설기계에 쉽게 설치되거나, 해제될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 전체적인 모습을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 재생 기능이 포함된 건설기계용 붐 실린더의 낙하방지 유압밸브 시스템을 나타내는 계통도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 재생 기능이 포함된 건설기계용 붐 실린더의 낙하방지 유압밸브 시스템에서 붐 실린더의 붐 다운 시 라지챔버의 오일을 회수한 후 회수된 오일을 스몰챔버로 공급하여 재생하는 경우의 오일 유동을 나타내는 계통도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 재생 기능이 포함된 건설기계용 붐 실린더의 낙하방지 유압밸브 시스템에서 붐 실린더의 파손 및 손상 시 붐의 낙하를 방지하는 경우의 오일 유동을 나타내는 계통도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다.
또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명에 따른 에너지 재생 기능이 포함된 건설기계용 붐 실린더의 낙하방지 유압밸브 시스템 및 이를 포함하는 건설기계에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 전체적인 모습을 나타내는 개념도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 재생 기능이 포함된 건설기계용 붐 실린더의 낙하방지 유압밸브 시스템을 나타내는 계통도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 재생 기능이 포함된 건설기계용 붐 실린더의 낙하방지 유압밸브 시스템에서 붐 실린더의 붐 다운 시 라지챔버의 오일을 회수한 후 회수된 오일을 스몰챔버로 공급하여 재생하는 경우의 오일 유동을 나타내는 계통도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 재생 기능이 포함된 건설기계용 붐 실린더의 낙하방지 유압밸브 시스템에서 붐 실린더의 파손 및 손상 시 붐의 낙하를 방지하는 경우의 오일 유동을 나타내는 계통도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 재생 기능이 포함된 건설기계용 붐 실린더의 낙하방지 유압밸브 시스템은, 건설기계(100)에 설치 및 해제가 가능한 구조로서, 재생라인 어셈블리(500)와 낙하방지 유압밸브 어셈블리(600)와 압력센서 어셈블리(PS) 및 제어부(170)를 포함하여 구성될 수 있으며, 건설기계(100)의 붐 실린더(140)와 붐(130)과 메인컨트롤밸브(160) 및 엔진(120)에 연결하여 설치될 수 있다.
구체적으로, 붐(130) 및 붐 실린더(140)는 본체(110)에 연결될 수 있다. 붐 실린더(140)는 오일의 유동에 의해 승강 작동할 수 있으며, 붐 실린더(140)의 승강 작동에 의해 붐(130)이 회전 운동을 할 수 있다.
본체(110)의 내부에는 엔진(120)이 배치될 수 있다. 엔진(120)은 붐 실린더(140)에 오일의 유동을 제공할 수 있다. 엔진(120)은 본체(110)의 하측에 배치된 구동부(미도시)에 구동력을 제공할 수 있다. 엔진(120)은 버킷(미도시)과 암(미도시) 및 구동부(미도시) 상에 선회 가능하게 설치되는 본체(110)의 선회 구동력을 제공할 수 있다.
붐 실린더(140)의 동작에 대하여, 더욱 상세히 살펴보면 다음과 같다.
붐 실린더(140)는 붐(130)의 좌측 및 우측에 각각 구비되는 좌측 및 우측 붐 실린더(140a, 140b)를 포함할 수 있다. 건설기계(100)는 본체(110)에 작업자가 탑승할 수 있는 캐비넷(150)이 배치될 수 있다. 캐비넷(150)에는 붐(130)의 붐업 또는 붐다운 동작을 제어할 수 있는 조이스틱(151)이 배치될 수 있다.
조이스틱(151)에는 제1 센서(S1) 및 제2 센서(S2)가 구비될 수 있다. 제1 센서(S1)는 조이스틱(151)의 붐업 동작 시의 압력 변화를 감지하여 조작 신호를 생성하고, 제2 센서(S2)는 조이스틱(151)의 붐다운 동작 시의 압력 변화를 감지하여 조작 신호를 생성할 수 있다. 제1 센서(S1) 및 제2 센서(S2)에 의해 생성된 조작 신호는 제어부(170)로 전달되고, 제어부(170)는 이러한 조작 신호에 기초하여, 붐업밸브(163) 또는 붐다운밸브(164)의 개폐 여부를 제어할 수 있다.
한편, 붐다운밸브(164)는 라지챔버라인(144)에도 배치될 수 있다. 즉, 붐다운밸브(164)는 붐다운밸브라인(166)의 유동뿐만 아니라, 라지챔버라인(144)의 유동도 제어할 수 있다. 이 경우, 상황에 따라서, 조이스틱(151)의 붐다운 동작 시에, 제어부(170)가 붐다운밸브(164)를 폐쇄되도록 제어하여, 라지챔버(142)로부터 메인컨트롤밸브(160)로 오일이 유동하는 것을 차단할 수도 있다.
붐 실린더(140)는 오일의 유동에 의해 승강 작동하고, 붐(130)과 연결되는 로드(141)를 포함할 수 있다. 붐 실린더(140)는 라지챔버(142)와 라지챔버(142)의 상부에 형성되는 스몰챔버(143)를 포함할 수 있다. 라지챔버(142)와 스몰챔버(143)은 2 : 1의 크기로 형성될 수 있다.
로드(141)는 붐 실린더(140)의 스몰챔버(143)와 라지챔버(142) 사이에 배치되고, 라지챔버(142)에 오일이 유입되면 상승하고, 스몰챔버(143)에 오일이 유입되면 하강할 수 있다. 로드(141)가 상승하면 붐(130)이 붐업될 수 있고, 로드(141)가 하강하면 붐(130)이 붐다운할 수 있다.
메인컨트롤밸브(160)는 붐 실린더(140)에 연결되어 붐 실린더(140)로 제공되는 오일의 유동을 선택적으로 제어할 수 있다. 메인컨트롤밸브(160)는 건설기계(100)에 배치될 수 있다.
메인컨트롤밸브(160)는 라지챔버(142)에 라지챔버라인(144)으로 연결될 수 있고, 메인컨트롤밸브(160)는 스몰챔버(143)에 스몰챔버라인(145)으로 연결될 수 있다.
그리고, 메인컨트롤밸브(160)에는 스풀(161)이 배치될 수 있다.
스풀(161)의 동작에 의해 오일의 유동이 스몰챔버(143) 측으로 향하거나, 라지챔버(142) 측으로 향할 수 있다. 즉, 메인컨트롤밸브(160)에 배치되는 스풀(161)의 동작에 의해서, 붐 실린더(140)의 로드(141)가 상승 또는 하강할 수 있다.
스풀(161)은 붐업밸브(163) 및 붐다운밸브(164)에 의해서 제어될 수 있다. 엔진(120)의 샤프트(121)에는 보조펌프(123)가 연결될 수 있다. 보조펌프(123)와 스풀(161)은 붐업밸브라인(165)으로 연결되고, 붐업밸브라인(165)에는 붐업밸브(163)가 배치될 수 있다. 보조펌프(123)와 스풀(161)은 붐다운밸브라인(166)으로 연결되고, 붐다운밸브라인(166)에는 붐다운밸브(164)가 배치될 수 있다. 붐업밸브(163)가 열리면 스풀(161)이 이동하여, 오일이 라지챔버(142)로 유동할 수 있고, 붐다운밸브(164)가 열리면 스풀(161)이 이동하여, 오일이 스몰챔버(143)로 유동할 수 있다.
엔진(120)에는 샤프트(121)가 구비되고, 샤프트(121)에는 메인펌프(122)가 연결될 수 있다. 메인펌프(122)와 스풀(161)은 메인밸브라인(162)으로 연결되고, 메인밸브라인(162)을 통해 스풀(161) 및 메인컨트롤밸브(160)에 오일이 유동될 수 있다.
재생라인 어셈블리(500)는 메인컨트롤밸브(160)와 적어도 하나 이상의 붐 실린더(140)를 연결하는 적어도 하나 이상의 재생라인을 포함할 수 있다.
재생라인 어셈블리(500)는 건설기계(100)의 우측과 좌측에 각각 설치되는 좌, 우측 붐 실린더(140a, 140b)에 각각 연결될 수 있다.
구체적으로, 재생라인 어셈블리(500)는 메인컨트롤밸브(160)에 일측이 연결되는 라지챔버라인(144) 및 메인컨트롤밸브(160)와 붐 실린더(140)의 스몰챔버(143)를 연결하는 스몰챔버라인(145)을 포함할 수 있다.
재생라인 어셈블리(500)는 라지챔버라인(144)의 타측과 좌측 및 우측 붐 실린더(140a, 140b)의 라지챔버라인(144)을 연결하는 제1 재생라인(501, 501'), 제1 재생라인(501, 501')에서 분기되는 제2 재생라인(502, 502'), 제2 재생라인(502, 502')과 붐 실린더(140)의 스몰챔버(143)를 연결하는 제3 재생라인(503, 503')을 포함할 수 있다.
제2 재생라인(502, 502')은 붐 실린더(140)의 라지챔버(142)에서 토출되는 오일의 일부가 유입되는 오일탱크(T, T')를 더 포함할 수 있다. 오일탱크(T, T')는 제2 재생라인(501, 501')을 통하여 유입되는 오일을 저장하거나, 저장된 오일을 외부로 유출할 수 있다. 오일탱크(T, T')는 좌, 우측 붐 실린더(140a, 140b)의 각 제2 재생라인(502, 502')에 각각 연결될 수 있다.
낙하방지 유압밸브 어셈블리(600)는 재생라인 어셈블리(500)에 배치되어 붐(130)의 낙하를 방지하는 적어도 하나 이상의 낙하방지 유압재생밸브를 포함할 수 있다.
낙하방지 유압밸브 어셈블리(600)는 제2 재생라인(502, 502')에 배치되어, 오일의 유량을 제어하는 제1 낙하방지 유압재생밸브(601, 601') 및 제3 재생라인(503, 503')에 배치되어, 오일의 유량을 제어하는 제2 낙하방지 유압재생밸브(602, 602')를 포함할 수 있다.
압력센서 어셈블리(PS)는 붐 실린더(140)의 압력을 측정하는 적어도 하나 이상의 압력센서를 포함할 수 있다.
구체적으로, 압력센서 어셈블리(PS)는 붐 실린더(140)의 라지챔버(142)에 설치되어 라지챔버(142) 내의 압력을 측정하는 제1 압력센서(PS1, PS1')를 포함할 수 있다.
압력센서 어셈블리(PS)는 라지챔버라인(144)에 설치되어 라지챔버라인(144)의 압력을 측정하는 제2 압력센서(PS2) 및 스몰챔버라인(145)에 설치되어 스몰챔버라인(145)의 압력을 측정하는 제3 압력센서(PS3)를 포함할 수 있다.
제1 압력센서(PS1, PS1')는 붐 실린더(140)의 라지챔버(142)의 압력을 상시 측정한 후 측정된 압력 측정값을 제어부(170)로 송신할 수 있다. 제1 압력센서(PS1, PS1')에서 측정된 라지챔버(142)의 압력 측정값을 통해 제어부(170)는 라지챔버(142)의 파손 및 손상 유무를 판단할 수 있다.
제2 및 제3 압력센서(PS2, PS3)는 라지챔버라인(144) 및 스몰챔버라인(145)의 유압을 상시 측정한 후 측정된 각 압력 측정값을 제어부(170)로 송신할 수 있다. 제2 및 제3 압력센서(PS2, PS3)에서 측정된 라지챔버라인(144) 및 스몰챔버라인(145)의 압력 측정값을 통해 제어부(170)는 라지챔버라인(144) 및 스몰챔버라인(145)의 이상 유무를 판단할 수 있다.
제어부(170)는 조작신호에 기초하여 오일의 유동을 제어할 수 있다.
제어부(170)는 붐 실린더(140), 메인컨트롤밸브(160), 엔진(120), 낙하방지 유압밸브 어셈블리(600) 및 압력센서 어셈블리(PS)를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 재생 기능이 포함된 건설기계용 붐 실린더의 낙하 방지 유압 밸브 시스템은 모바일(400)에 의해 제어될 수 있다.
건설기계(100) 외부에 제어부(170)과 통신이 가능한 모바일(400)이 구비되고, 건설기계는 모바일(400)의 조작 신호에 기초하여, 제어부(170)를 통해서 제어될 수 있다. 모바일(400)은 제어명령을 입력할 수 있는 입력수단과, 각부의 동작 상태는 표시하는 디스플레이 등의 출력수단을 구비할 수 있다. 예를 들어, 모바일(400)은 사용자가 갖는 단말기일 수 있고, 또는 스마트폰, PDA, 노트북, 태블릿 중 어느 하나일 수 있다.
모바일(400)은 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 비콘(Beacon), RFID 등의 통신 방식을 이용하여, 제어부(170)와 무선으로 통신할 수 있고, 모바일(400)의 통신 방식은 이에 제한되는 것은 아니다. 제어부(170)는 조작 신호에 기초하여 건설기계(100)의 동작을 제어할 수 있다. 이를 위하여, 제어부(170)는 전자제어유닛(ECU)일 수 있다.
구체적으로, 제어부(170)는 모바일(400)의 제어동작에 따른 조작 신호에 기초하여, 각 부의 동작을 제어함으로써 에너지 재생 기능이 포함된 건설기계용 붐 실린더의 낙하 방지 유압 밸브 시스템을 동작시킬 수 있다.
제어부(170)는 모바일(400)의 제어동작에 따른 조작 신호에 기초하여, 붐업밸브(163) 또는 붐다운밸브(164)의 개폐 여부를 제어할 수 있다.
또한, 제어부(170)는 조이스틱(151)의 조작 신호에 기초하여, 건설기계(100)의 동작을 제어하고, 붐업밸브(163) 또는 붐다운밸브(164)의 개폐 여부를 제어할 수 있다.
제어부(170)의 조작에 의해 건설기계(100)의 붐의 붐다운 동작 시 붐 에너지를 회수하여 재사용할 수 있다.
한편, 제어부(170)는 건설기계(100)의 동작 시 붐 실린더(140)의 붐 다운 시 라지챔버(142)의 오일을 다시 스몰챔버(143)로 유입시켜 붐 에너지를 재생하여 사용할 수 있다. 또한, 제어부(170)는 붐 실린더(140)의 파손 시 붐의 낙하를 방지하여 인명사고 등의 안전사고를 예방할 수 있다.
도 3을 참조하여 설명하면, 제어부(170)는 건설기계(100)의 동작 시 압력센서 어셈블리(PS)에서 측정된 붐 실린더(140)의 압력 측정값이 기 설정된 압력 측정값의 범위 내의 정상인 경우, 제1 낙하방지 유압재생밸브(601, 601') 및 제2 낙하방지 유압재생밸브(602, 602')를 개방하여, 붐(130)의 붐다운 시 붐 실린더(140)의 라지챔버(142)에서 제1 재생라인(501, 501')으로 오일을 토출시킬 수 있다.
제어부(170)는 제1 재생라인(501, 501')으로 토출되는 오일의 일부를 제2 재생라인(502, 502') 및 제3 재생라인(503, 503')을 통해 붐 실린더(140)의 스몰챔버(143)로 유입시켜, 붐 실린더(140)의 붐다운 동작에 재사용할 수 있다.
구체적으로, 제어부(170)는 제2 및 제3 압력센서(PS2, PS3)를 통해 라지챔버라인(144) 및 스몰챔버라인(145)의 유압을 상시 측정하고, 제1 압력센서(PS1, PS1')를 통해 붐 실린더(140)의 라지챔버(142)의 압력을 측정한 후 각 압력센서(PS1, PS1', PS2, PS3)의 측정값이 정상인 경우, 제1 낙하방지 유압재생밸브(601, 601') 및 제2 낙하방지 유압재생밸브(602, 602')를 개방하여, 붐(130)의 붐다운 시 붐 실린더(140)의 라지챔버(142)에서 제1 재생라인(501, 501')으로 오일을 토출할 수 있다.
붐 실린더(140)가 파손되거나, 손상되지 않는 일반적인 경우에는, 건설기계(100)의 동작 시 제1 낙하방지 유압재생밸브(601, 601') 및 제2 낙하방지 유압재생밸브(602, 602')를 개방하여, 붐(130)의 붐다운 시 붐 실린더(140)의 라지챔버(142)에서 제1 재생라인(501, 501')으로 오일을 토출한 후 제1 재생라인(501, 501')으로 토출되는 오일의 일부를 제2 재생라인(502, 502') 및 제3 재생라인(503, 503')을 통해 붐 실린더(140)의 스몰챔버(143)로 유입하여, 붐 에너지를 붐 실린더(140)의 붐다운 동작에 재사용할 수 있다.
붐 실린더(140)의 라지챔버(142)와 스몰챔버(143)는 2 : 1의 크기로 형성됨으로써 라지챔버(142)에서 토출되는 오일의 일부는 제1 재생라인(501, 501')과 제2 재생라인(502, 502') 및 제3 재생라인(503, 503')을 통하여 스몰챔버(143)로 유입시켜 재사용하고, 오일의 나머지 일부는 제1 재생라인(501, 501') 및 제2 재생라인(502, 502')를 통하여 오일탱크(T, T')로 유입될 수 있다.
라지챔버(142)에서 토출되는 오일을 스몰챔버(143)로 유입시켜 재사용할 경우, 제3 재생라인(503, 503')에 배치되는 제1 낙하방지 유압재생밸브(601, 601')는 개방하고, 제2 재생라인(502, 502')에 배치되는 제2 낙하방지 유압재생밸브(602, 602')를 폐쇄한 후 라지챔버(142)에서 토출되는 오일을 스몰챔버(143)로 유입시킬 수 있다.
라지챔버(142)에서 토출되는 오일을 오일탱크(T, T')로 유입시킬 경우, 제2 재생라인(502, 502')에 배치되는 제2 낙하방지 유압재생밸브(602, 602')는 개방하고, 제3 재생라인(503, 503')에 배치되는 제1 낙하방지 유압재생밸브(601, 601')는 폐쇄한 후 라지챔버(142)에서 토출되는 오일을 오일탱크(T, T1)로 유입시킬 수 있다.
한편, 제어부(170)는 붐 실린더(140)가 파손된 것으로 판단될 경우, 붐다운 시 붐 실린더(140)의 라지챔버(142)에서 제1 재생라인(501, 501')으로 토출되는 오일의 유입을 정지시킬 수 있다.
도 4를 참조하여 설명하면, 제어부(170)는 건설기계(100)의 동작 시 압력센서 어셈블리(PS)에서 측정된 붐 실린더(140)의 압력 측정값이 기 설정된 압력 측정값의 범위를 벗어나 붐 실린더(140)가 파손된 것으로 판단할 경우, 제1 낙하방지 유압재생밸브(601, 601') 및 제2 낙하방지 유압재생밸브(602, 602')를 폐쇄하여, 붐(130)의 붐다운 시 붐 실린더(140)의 라지챔버(142)에서 제1 재생라인(501, 501')으로 토출되는 오일의 유입을 정지시킬 수 있다.
구체적으로, 제어부(170)는 제1 압력센서(PS1, PS1')를 통해 라지챔버(142)에서 측정된 압력 측정값이 기 설정된 압력 측정값의 범위를 벗어날 경우, 붐 실린더(140)의 라지챔버(142)가 파손 및 손상된 것으로 판단하고, 이에 따른 붐(130)의 낙하에 의해 작업 현장 주변의 인명 피해 및 인명사고를 예방하도록, 제1 낙하방지 유압재생밸브(601, 601') 및 제2 낙하방지 유압재생밸브(602, 602')를 폐쇄(OFF)하여, 붐 실린더(140)의 라지챔버(142)에서 제1 재생라인(501, 501')으로 토출되는 오일의 유입을 정지시킬 수 있다.
이때, 제어부(170)는 라지챔버라인(144)을 통해 붐 실린더(140)의 라지챔버(142)로 유입되는 오일의 유동을 제어할 수 있다.
이에 따라, 붐(130)의 붐다운을 방지하여 작업 현장의 안전사고를 예방할 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이러한 수정, 변경 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100 : 건설기계
110 : 본체
120 : 엔진
121 : 샤프트
122 : 메인펌프
123 : 보조펌프
130 : 붐
140 : 붐 실린더
140a : 좌측 붐 실린더
140b : 우측 붐 실린더
141 : 로드
142 : 라지챔버
143 : 스몰챔버
144 : 라지챔버라인
145 : 스몰챔버라인
150 : 캐비넷
151 : 조이스틱
160 : 메인컨트롤밸브
161 : 스풀
162 : 메인밸브라인
163 : 붐업밸브
164 : 붐다운밸브
165 : 붐업밸브라인
166 : 붐다운밸브라인
170 : 제어부
400 : 모바일
500 : 재생라인 어셈블리
501, 501' : 제1 재생라인
502, 502' : 제2 재생라인
503, 503' : 제3 재생라인
600 : 낙하방지 유압밸브 어셈블리
601, 601' : 제1 낙하방지 유압재생밸브
602, 602' : 제2 낙하방지 유압재생밸브
PS : 압력센서 어셈블리
PS1 : 제1 압력센서
PS2 : 제2 압력센서
PS3, PS3' : 제3 압력센서
S1 : 제1 센서
S2 : 제2 센서
T, T' : 오일탱크

Claims (7)

  1. 오일의 유동에 의해 승강 작동하는 로드와, 상기 로드가 수용되는 라지챔버 및 상기 라지챔버의 상부에 형성되는 스몰챔버를 포함하고, 적어도 하나 이상으로 구비되는 붐 실린더; 상기 붐 실린더의 승강 작동에 의해 회전 운동하는 붐; 상기 붐 실린더에 연결되어 오일의 유동에 의한 스풀의 동작에 의해 오일을 라지챔버 또는 스몰챔버로 향하도록 동작시켜 붐을 붐업/붐다운시키는 메인컨트롤밸브; 및 상기 붐 실린더에 연결되어 오일의 유동을 제공하는 엔진; 을 포함하는 건설기계에 있어서,
    상기 메인컨트롤밸브와 붐 실린더를 연결하는 재생라인 어셈블리;
    상기 재생라인 어셈블리에 배치되어 붐의 낙하를 방지하는 낙하방지 유압밸브 어셈블리;
    상기 붐 실린더의 압력을 측정하는 압력센서 어셈블리; 및
    조작신호에 기초하여 오일의 유동을 제어하는 제어부;
    를 포함하고,
    건설기계의 동작 시 붐 실린더의 붐 에너지를 재생하여 사용하고, 붐 실린더의 파손 시 붐의 낙하를 방지하는 것을 특징으로 하는 에너지 재생 기능이 포함된 건설기계용 붐 실린더의 낙하방지 유압밸브 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 재생라인 어셈블리는,
    상기 메인컨트롤밸브에 연결되는 라지챔버라인과, 상기 메인컨트롤밸브와 붐 실린더의 스몰챔버를 연결하는 스몰챔버라인과, 상기 라지챔버라인과 붐 실린더의 라지챔버를 연결하는 제1 재생라인과, 상기 제1 재생라인에서 분기되는 제2 재생라인, 및 상기 제2 재생라인과 붐 실린더의 스몰챔버를 연결하는 제3 재생라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 재생 기능이 포함된 건설기계용 붐 실린더의 낙하방지 유압밸브 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 낙하방지 유압밸브 어셈블리는,
    상기 제2 재생라인에 배치되어, 오일의 유량을 제어하는 제1 낙하방지 유압재생밸브, 및 상기 제3 재생라인에 배치되어, 오일의 유량을 제어하는 제2 낙하방지 유압재생밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 재생 기능이 포함된 건설기계용 붐 실린더의 낙하방지 유압밸브 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 재생라인은,
    상기 붐 실린더의 라지챔버에서 토출되는 오일의 일부가 유입되는 오일탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 재생 기능이 포함된 건설기계용 붐 실린더의 낙하방지 유압밸브 시스템.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 압력센서 어셈블리는,
    상기 붐 실린더의 라지챔버에 설치되어 상기 라지챔버 내의 압력을 측정하는 제1 압력센서와, 상기 라지챔버라인에 설치되어 라지챔버라인의 압력을 측정하는 제2 압력센서, 및 상기 스몰챔버라인에 설치되어 스몰챔버라인의 압력을 측정하는 제3 압력센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 재생 기능이 포함된 건설기계용 붐 실린더의 낙하방지 유압밸브 시스템.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어부는,
    건설기계의 동작 시 압력센서 어셈블리에서 측정된 붐 실린더의 압력 측정값이 기 설정된 압력 측정값의 범위 내의 정상인 경우,
    상기 제1 낙하방지 유압재생밸브 및 제2 낙하방지 유압재생밸브를 개방하여, 붐의 붐다운 시 붐 실린더의 라지챔버에서 제1 재생라인으로 오일을 토출하되,
    상기 제1 재생라인으로 토출되는 오일의 일부를 제2 재생라인 및 제3 재생라인을 통해 붐 실린더의 스몰챔버로 유입하여, 붐 실린더의 붐다운 동작에 재사용하는 것을 특징으로 하는 에너지 재생 기능이 포함된 건설기계용 붐 실린더의 낙하방지 유압밸브 시스템.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어부는,
    건설기계의 동작 시 압력센서 어셈블리에서 측정된 붐 실린더의 압력 측정값이 기 설정된 압력 측정값의 범위를 벗어나 붐 실린더가 파손된 경우,
    상기 제1 낙하방지 유압재생밸브 및 제2 낙하방지 유압재생밸브를 폐쇄하여, 붐의 붐다운 시 붐 실린더의 라지챔버에서 제1 재생라인으로 토출되는 오일의 유입을 정지시켜 붐의 붐다운을 방지하는 것을 특징으로 하는 에너지 재생 기능이 포함된 건설기계용 붐 실린더의 낙하방지 유압밸브 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20100084849A (ko) 2009-01-19 2010-07-28 볼보 컨스트럭션 이키프먼트 홀딩 스웨덴 에이비 건설기계용 카운터웨이트 낙하방지구조

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