KR100597531B1 - 다단계 신축 실린더를 갖는 신축 시스템 - Google Patents

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KR100597531B1
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바트로우헨리디.
지머맨클라우드알.
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그로우브 유.에스. 엘.엘.씨.
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/16—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type of the telescopic type

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Abstract

신축 시스템은 제 1 및 제 2 신축 실린더(2, 1)를 포함한다. 제 1 신축 실린더(2)는 제 1 실린더(16)와 제 1 실린더(16) 내부에 포개지는 제 2 실린더(8, 10)를 포함한다. 제 2 신축 실린더(1)는 제 2 실린더(8, 10)와 제 2 실린더(8, 10) 내부에 배치된 피스톤(4, 6)을 포함한다. 제 2 실린더(8, 10)는 유압유 통로를 형성하는 이중 원통형 외벽(52)을 갖는다. 신축 시스템의 유압 제어 시스템(48, 50, 44, 46, 60, 63, 64)은 단일 제어 밸브(60), 솔레노이드 밸브(44, 46) 및 유지 밸브(48, 50)를 포함하고 신축 시스템의 신장과 수축을 제어한다.

Description

다단계 신축 실린더를 갖는 신축 시스템{TELESCOPING SYSTEM WITH MULTI-STAGE TELESCOPIC CYLINDER}
도 1은 2 단계 신축 실린더(telescopic cylinder)를 포함하는 본 발명에 따른 신축 시스템(telescoping system)의 길이 방향 단면을 예시하고 있다.
*주요 도면부호에 대한 간단한 설명*
1: 제 1 신축 실린더 2: 제 2 신축 실린더
4: 제 1 로드 6: 제 1 피스톤 헤드
8: 제 2 로드 10: 제 2 피스톤 헤드
18: 제 1 포트 20: 제 2 포트
22: 공통 포트 28: 제 1 실
30: 제 2 실 36: 제 3 실
40: 제 4 실 44: 제 1 솔레노이드 밸브
46: 제 2 솔레노이드 밸브 48: 제 1 유지 밸브
50: 제 2 유지 밸브 51: 원통형 내벽
52: 원통형 외벽 54: 내부 원통
56: 외부 원통 60: 제어 밸브
62:릴리프 밸브 63: 펌프
64: 저장조
삭제
본 발명은 다단계 신축 구조물(multi-stage telescopic structure)의 신축 섹션(telescopic section)을 선택적으로 신장하고 수축하는 신축 시스템에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 다단계 신축 실린더를 갖는 신축 시스템에 관한 것이다.
신축 시스템에 관한 많은 선행 기술들은 다수의 일단계 신축 실린더 또는 멀티섹션 붐(multi-section boom)과 같은 다단계 신축 구조물을 신장하고 수축하는 하나의 다단계 신축 실린더를 포함한다. 다단계 신축 실린더는 하나가 다른 하나 내부에 신축할 수 있게 배열된 다수의 실린더와 피스톤을 포함한다. 각각의 피스톤 및 실린더와 내부 통로 사이를 밀봉함으로써 유압유(hydraulic fluid)가 실린더를 신장하거나 수축하도록 유동할 수 있게 한다. 각각의 실린더는 전형적으로 다단계 신축 구조물의 하나의 섹션(section)에 연결되어 이 섹션을 신축 운동하게 한다. 또한, 가장 안쪽 또는 가장 작은 피스톤(piston)의 일부를 형성하는 가장 안쪽 또는 가장 작은 로드(rod)는 다단계 신축 구조물의 베이스 섹션(base section)에 연결된다.
전형적으로, 이러한 다단계 신축 실린더는, 예를 들어, 적어도 가장 바깥쪽 또는 가장 큰 실린더에서 유압 연결을 필요로 한다. 결과적으로, 이러한 시스템은 유압 연결에서 다단계 신축 실린더에 부착된 유압유 운반 호스를 신장하고 수축하게 하는 호스 릴(hose reel)을 포함한다. 드 휠리피(De Filippi)에 의해 출원된 미국 특허 제4,726,281호는 이와 같은 신축 시스템을 개시하고 있다. 이 같은 시스템은 또한 유압 연결부에서 또는 그 부근에서 다단계 신축 구조물상에 장착 제어 밸브(mounting control valve)를 필요로 한다.
미국 특허 제5,111,733호; 제3,610,100호; 제3,603,207호 및 제3,128,674호는 신축 실린더 또는 실린더들을 따르는 유압 연결을 없앤 신축 시스템에 대해 개시하고 있다. 대신에, 유압 연결은 신축 실린더의 가장 안쪽 또는 가장 작은 로드에서 이루어진다. 이러한 신축 시스템은, 그러나, 복잡한 가장 안쪽 로드 구조 및/또는 하나 이상의 제어 밸브를 포함하는 유압 제어 시스템을 갖는다.
본 발명의 목적은 단순화된 가장 안쪽 로드 구조와 감소된 수의 제어 밸브를 갖는 다단계 신축 실린더를 포함하는 신축 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 신축 실린더에 대한 유압 연결이 가장 안쪽 로드에서 이루어지는 다단계 신축 실린더를 포함하는 신축 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 다단계 신축 실린더가 적어도 제 1 신축 실린더와 제 2 신축 실린더를 포함하고 제 2 신축 실린더가 이중 원통 외부 원통형 벽을 갖는 로드를 포함하는 다단계 신축 실린더를 갖는 신축 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 2 단계 신축 실린더와 단일 제어 밸브를 포함하는 단순 유압 제어 시스템을 갖는 신축 시스템을 제공하는 것이다.
이들 목적과 그 외의 목적들은 제 1 로드와 제 1 피스톤 헤드를 포함하는 제 1 신축 실린더와 제 2 로드, 제 2 피스톤 헤드, 및 제 1 실린더를 포함하는 제 2 신축 실린더를 적어도 갖는 다단계 신축 실린더를 구비하고, 상기 제 1 피스톤 헤드는 상기 제 2 로드에 배치되고 상기 제 1 로드의 제 1 단부에 연결되며; 상기 제 2 피스톤 헤드는 상기 제 1 실린더에 배치되고 상기 제 2 로드의 제 1 단부에 연결되며; 상기 제 2 로드는 상기 제 1 피스톤 헤드를 관통하여 상기 제 1 로드 내부로 신장하는 원통형 내벽과, 제 6 통로를 형성하는 내부 원통과 외부 원통을 갖는 원통형 외벽을 포함하고; 상기 내부 원통, 상기 제 1 로드 및 상기 피스톤 헤드는 제 2 실을 형성하며, 상기 내부 원통은 상기 제 2 실과 상기 제 6 통로 사이에 제 7 통로를 포함하고; 상기 외부 원통, 상기 제 2 피스톤 헤드 및 상기 제 1 실린더는 제 3 실을 형성하며, 상기 외부 원통은 상기 제 6 통로와 상기 제 3 실 사이에서 제 8 통로를 포함하고; 상기 제 1 로드와 상기 제 1 피스톤 헤드는 상기 제 2 실과 소통하는 제 5 통로를 형성하는 신축 시스템에 의해서 이루어진다.
이들 목적과 그 외의 목적들은 제 1 로드와 제 1 피스톤 헤드를 포함하는 제 1 신축 실린더와 제 2 로드, 제 2 피스톤 헤드 및 제 1 실린더를 포함하는 제 2 신축 실린더를 적어도 갖는 다단계 신축 실린더를 구비하고, 상기 제 1 로드는 제 1 및 제 2 단부를 가지고 제 1 , 제 2 및 제 3 통로를 형성하며, 상기 제 1 단부는 상기 제 1 통로와 소통하는 제 1 포트, 상기 제 2 통로와 소통하는 제 2 포트 및 상기 제 3 통로와 소통하는 제 3 포트를 가지고; 상기 제 1 피스톤 헤드는 상기 제 1 로드의 상기 제 2 단부에 연결되며, 상기 제 1 통로와 소통하는 제 4 통로, 상기 제 2 통로와 소통하는 제 9 통로 및 상기 제 3 통로와 소통하는 제 5 통로를 형성하고; 상기 제 2 로드는 상기 제 2 통로 내부로 신장하는 원통형 내벽과 제 6 통로를 형성하는 내부 및 외부 원통을 포함하는 원통형 외벽을 가지며, 상기 제 1 피스톤 헤드는 상기 내부 원통에 배치되고 활주하여 상기 제 1 로드 및 상기 내부 원통과 제 2 실을 형성하고, 상기 제 2 실은 상기 제 5 통로와 소통하고, 상기 내부 원통은 상기 제 2 실과 상기 제 6 통로와 소통하는 제 7 통로를 가지며, 상기 외부 원통은 상기 제 6 통로와 통하는 제 8 통로를 가지고; 상기 제 2 피스톤 헤드는 상기 제 2 로드의 한쪽 단부에 배치되고 상기 원통형 내벽을 거쳐 상기 제 2 통로와 소통하는 제 10 통로를 형성하며, 상기 제 1 및 제 2 피스톤 헤드, 상기 원통형 내벽 및 상기 내부 원통은 상기 제 4 통로와 소통하는 제 1 실을 형성하고, 상기 제 2 피스톤 헤드는 상기 제 1 실린더 내에 배치되어 상기 제 1 실린더 및 상기 외부 원통과 제 3 실을 형성하며 상기 제 2 피스톤 헤드 및 상기 제 1 실린더가 제 4 실을 형성하고, 상기 제 3 실은 상기 제 8 통로와 소통하며, 그리고 상기 제 4 실은 상기 제 10 통로와 소통하는 신축 시스템에 의해서 이루어진다.
이들 목적과 그 외의 목적들은 제 1 로드와 제 1 피스톤 헤드를 포함하는 제 1 신축 실린더와 제 2 로드, 제 2 피스톤 헤드 및 제 1 실린더를 포함하는 제 2 신축 실린더를 적어도 갖는 다단계 신축 실린더와; 제 1 포트에 연결되고 제 1 바이어스 입력부를 가지며, 유압유가 상기 제 1 포트로 자유로이 유입하게 하고 유압유가 상기 제 1 바이어스 입력부에 유입될 때 유압유가 상기 제 1 포트로부터 배출될 수 있게 하는 제 1 유지 밸브와; 제 2 포트에 연결되고 제 2 바이어스 입력부를 가지며, 유압유가 상기 제 2 포트로 자유로이 유입하게 하고 유압유가 상기 제 2 바이어스 입력부에 유입될 때 유압유가 상기 제 2 포트로부터 배출될 수 있게 하는 제 2 유지 밸브와; 상기 제 1 유지 밸브에 유압유를 선택적으로 공급하는 제 1 솔레노이드 밸브와; 상기 제 2 유지 밸브에 유압유를 선택적으로 공급하는 제 2 솔레노이드 밸브와; 공통 포트와 상기 제 1 및 제 2 바이어스 입력부에 연결되는 제 1 라인, 그리고 상기 제 1 라인, 상기 제 1 솔레노이드 밸브 및 상기 제 2 솔레노이드 밸브에 유압유를 선택적으로 공급하고 이들로부터 유압유를 선택적으로 방출시키는 제어 밸브를 구비하고, 상기 제 1 피스톤 헤드는 상기 제 2 로드에 배치되고 상기 제 1 로드의 제 1 단부에 연결되며; 상기 제 2 피스톤 헤드는 상기 제 1 실린더에 배치되고 상기 제 2 로드의 제 1 단부에 연결되며; 상기 제 2 로드는 원통형 내벽과 원통형 외벽을 포함하고, 상기 원통형 내벽은 상기 제 1 피스톤 헤드를 관통하여 상기 제 1 로드 내부로 신장하며; 상기 제 1 로드, 상기 제 1 피스톤 헤드 및 상기 제 2 로드는 제 2 실을 형성하고; 상기 제 1 피스톤 헤드, 상기 제 2 로드 및 상기 제 2 피스톤 헤드는 제 1 실을 형성하며; 상기 제 2 로드, 상기 제 2 피스톤 헤드 및 상기 제 1 실린더는 제 3 실을 형성하고; 상기 제 2 피스톤 헤드와 상기 제 1 실린더는 제 4 실을 형성하며; 상기 제 1 로드의 상기 제 1 단부에 대향한 상기 제 1 로드의 제 2 단부는 상기 제 1 실과 소통하는 상기 제 1 포트, 상기 제 4 실과 소통하는 상기 제 2 포트, 및 상기 제 2 실 및 제 3 실과 소통하는 상기 공통 포트를 포함하는 신축 시스템에 의해서 이루어진다.
이들 목적과 그 외의 목적들은 제 1 실린더와 상기 제 1 실린더에 포개어지는 제 2 실린더를 포함하는 제 1 유압 모터와, 상기 제 2 실린더와 상기 제 2 실린더에 배치된 피스톤을 포함하는 제 2 유압 모터를 포함하고, 상기 제 2 실린더는 상기 제 1 유압 모터의 유압유 통로를 형성하는 이중 원통 외벽을 갖는 신축 시스템에 의해 더 이루어진다.
이들 목적과 그 외의 목적들은 제 1 실린더와 상기 제 1 실린더에 포개어지는 제 2 실린더를 포함하고, 제 1 신장실과 제 1 수축실을 포함하는 제 1 유압 모터; 상기 제 2 실린더와 상기 제 2 실린더에 배치된 피스톤을 포함하고, 제 2 신장실과 제 2 수축실을 포함하는 상기 제 2 유압 모터; 상기 제 2 신장실과 소통하고 제 1 바이어스 입력부를 가지며, 유압유가 상기 제 2 신장실로 자유로이 유입하게 하고 유압유가 상기 제 1 바이어스 입력부에 유입될 때 유압유가 상기 제 2 신장실로부터 방출될 수 있게 하는 제 1 유지 밸브); 상기 제 1 신장실과 소통하고 제 2 바이어스 입력부를 가지며, 유압유가 상기 제 1 신장실로 자유로이 유입하게 하고 유압유가 상기 제 2 바이어스 입력부에 유입될 때 유압유가 상기 제 1 신장실로부터 방출될 수 있게 하는 제 2 유지 밸브; 상기 제 1 유지 밸브에 유압유를 선택적으로 공급하는 제 1 솔레노이드 밸브; 상기 제 2 유지 밸브에 유압유를 선택적으로 공급하는 제 2 솔레노이드 밸브; 상기 제 1 및 제 2 수축실과 상기 제 1 및 제 2 바이어스 입력부에 소통하는 제 1 라인; 그리고 상기 제 1 라인, 상기 제 1 솔레노이드 밸브 및 상기 제 2 솔레노이드 밸브에 유압유를 선택적으로 공급하고 이들로부터 유압유를 선택적으로 방출시키는 제어 밸브를 포함하는 신축 시스템으로서, 상기 제 1 실린더는 상기 제 1 신장실의 체적이 증가할 때 상기 제 2 실린더에 대해 신장하고, 상기 제 1 수축실의 체적이 증가할 때 상기 제 2 실린더에 대해 수축하며; 상기 제 2 실린더는 상기 제 2 신장실의 체적이 증가할 때 상기 피스톤에 대해 신장하고, 상기 제 2 수축실의 체적이 증가할 때 상기 피스톤에 대해 수축하는 신축 시스템에 의해서 이루어진다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 특성; 구조물의 관련 요소의 방법, 작동 그리고 기능; 부품의 조합; 그리고 제조상의 경제성 등은 명세서의 일부를 형성하는 바람직한 실시예와 첨부된 도면에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 명확해 질 것이며, 동일한 참조번호는 여러 도면에서 대응하는 부분들을 나타낸다.
본 발명은 아래에 주어지는 상세한 설명과 단지 예시하는 수준으로 제시되며, 따라서 본 발명을 한정하지 않는 첨부 도면으로부터 더 충분히 이해될 것이다.
도 1은 2 단계 신축 실린더를 포함하는 본 발명에 따른 신축 시스템의 길이 방향 단면을 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 2 단계 신축 실린더는 제 1 신축 실린더(first tele cylinder)(1)와 제 2 신축 실린더(second tele cylinder)(2)를 포함한다. 제 1 신축 실린더(1)는 환형 형상으로 된 제 1 피스톤 헤드(6)에 연결된 원통형 형상으로 된 제 1 로드(4)를 포함한다. 제 1 피스톤 헤드(6)는 제 2 신축 실린더(2)의 원통형 형상으로 된 제 2 로드(8)의 내부에 배치된다. 제 2 로드(8)는 제 1 신축 실린더(1)에 대해 실린더의 역할을 한다. 환형 형상으로 된 제 2 피스톤 헤드(10)는 제 2 로드(8)에 연결되고, 실린더(16) 내부에 배치된다.
바람직하게는, 제 1 로드(4)의 한쪽 단부가 다단계 신축 구조물의 베이스 섹션에 장착된다. 논의할 목적으로 다단계 신축 구조물로서 멀티섹션 신축 붐을 설명한다. 멀티섹션 신축 붐은 3, 4 또는 5개 섹션의 붐으로 이루어질 수 있다. 도 1은 본 발명의 신축 실린더와 5개 섹션으로 된 붐 사이의 연결을 도시하고 있다. 명확히 말하면, 제 1 로드(4)는 베이스 섹션에 연결되고, 제 2 로드(8)은 내부 중앙섹션(inner mid section)에 연결되며, 실린더(16)는 중심 중앙섹션(center mid section)에 연결된다.
제 1 로드(4)는 단부에 위치한 제 1 포트(first port)(18), 제 2 포트(second port)(20) 및 공통 포트(common port)(22)를 갖는다. 제 1 로드(4)는 제 1 포트(18)와 통하는 제 1 통로(first passageway)(12), 제 2 포트(20)와 통하는 제 2 통로(second passageway)(14), 및 공통 포트(22)와 통해 있는 제 3 통로(third passageway)(15)를 포함한다. 제 1 피스톤 헤드(6)는 유압유가 제 1 포트(18)를 통해 제 1 로드(4)에 들어와서 제 1 통로(12)를 통해 유동하여 제 1 실(first chamber)(28)과 소통하도록 형성된 제 4 통로(24)를 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 실(28)은 제 2 로드(8), 제 1 피스톤 헤드(6) 및 제 2 피스톤 헤드(10)에 의하여 형성된다.
제 1 피스톤 헤드(6)는 또한 제 3 통로(15)와 제 2 실(30) 사이에 유체가 흐를 수 있게 하는 제 5 통로(26)를 포함한다. 제 2 실(30)은 제 1 로드(4), 제 2 피스톤 헤드(6), 그리고 제 2 로드(8)에 의하여 형성된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제 2 로드(8)는 원통형 내벽(inner wall)(51)과 원통형 외벽(outer wall)(52)을 포함한다. 원통형 외벽(52)은 제 6 통로(58)를 형성하는 내부 원통(inner barrel)(54)과 외부 원통(outer barrel)(56)을 갖는다. 내부 원통(54)은 제 2 실(30)과 제 6 통로(58)사이에 유체가 유동하게 형성된 제 7 통로(32)를 포함한다. 외부 원통(56)은 제 6 통로(58)와 제 3 실(36) 사이에 유체가 유동하게 하는 제 8 통로(34)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 제 3 실(36)은 외부 원통(56), 제 2 피스톤 헤드(10) 및 실린더(16)에 의하여 형성된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 원통형 내벽(51)은 제 1 피스톤 헤드(6)를 지나 제 1 로드(4) 내부로 신장하여 제 9 통로(38)를 형성한다. 제 9 통로(38)는 제 2 통로(14)와 제 2 피스톤 헤드(10)에 형성된 제 10 통로(42) 사이에 유체가 유동하게 한다. 따라서, 제 2, 제 9 그리고 제 10 통로(14,38,42)는 제 2 포트(20)과 제 4 실(40)사이에 유체가 유동하게 한다. 도시된 바와 같이, 제 4 실(40)은 제 2 피스톤 헤드(10)과 실린더(16)에 의하여 형성된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 신축 시스템은 제 1 포트(18)와 제 2 포트(20)에 각각 배치된 제 1 유지 밸브(first holding valve)(48)와 제 2 유지 밸브(second holding valve)(50)를 더 포함한다. 제 1 유지 밸브(48)는 유압유가 제 1 포트(18)로 자유로이 유입될 수 있을 뿐만 아니라 유압유(hydraulic fluid)가 바이어스 입력(bias input)을 받을 때 제 1 포트(18)로부터 유출될 수 있게 한다. 유사하게, 제 2 유지 밸브(50)는 유압유가 제 2 포트(20)로 자유로이 유입될 수 있을 뿐만 아니라 유압유가 바이어스 입력을 받을 때 제 2 포트(20)로부터 유출될 수 있게 한다. 제 1 솔레노이드 밸브(44)는 제 1 유지 밸브(48)에 대한 유압유의 공급량을 조절하고, 전류가 통하지 않을 때에는 개방되어 있다. 제 2 솔레노이드 밸브(46)는 제 2 유지 밸브(50)에 대한 유압유의 공급량을 조절하고, 전류가 통하지 않을 때에는 폐쇄되어 있다. 제 1 및 제 2 솔레노이드 밸브(44,46)는 둘 다 제어 밸브(60)의 제 1 제어 포트에 연결되어 있다. 제어 밸브(60)의 제 2 제어 포트는 공통 포트(22)와 제 1 및 제 2 유지 밸브(48, 50)의 바이어스 입력부에 연결된다.
제어 밸브(60)는 삼상 제어 밸브(tri-state control valve)이다. 제 1 상태에서는, 펌프(63)에 의하여 제어 밸브(60)에 공급되는 유압유가 제 1 제어 포트(즉, 제 1 및 제 2 솔레노이드 밸브(44, 46))에서 출력되는 반면에, 제 2 제어 포트에 있는 유압유는 저장조(reservoir)(64)로 방출된다. 제 2 단계에서는, 어떠한 유압유도 제 1 또는 제 2 제어 포트 중 어느 하나로부터 공급되거나 방출되지 않는다. 제 3 단계에서는, 펌프(63)로부터 유압유가 제 2 포트(즉, 공통 포트(22)와 제 1 및 제 2 유지 밸브(48, 50)의 바이어스 입력부)에 공급되는 반면에, 제 1 제어 포트에 있는 유압유가 조장조(64)로 방출된다.
도 1에서 또한 도시된 바와 같이, 릴리프 밸브(relief valve)(62)는 제 2 솔레노이드 밸브(46)로부터 제 2 유지 밸브(50)까지 이어지는 라인과 제어 밸브(60)로부터 공통 포트(22)까지 이어지는 라인을 연결한다.
도 1에 도시된 신축 시스템의 작동을 이제 설명한다. 본 발명에 따른 신축 실린더는 2가지 작동 모드, 즉, 순차 작동 및 동기 작동을 갖는다. 먼저 순차 작동을 설명한다. 도 1에 도시된 신축 실린더가 완전히 수축되었다고 가정하면, 제 1 및 제 2 솔레노이드 밸브(44, 46)는 전류가 통하지 않게 되어, 제어 밸브(60)는 제 1 상태에 놓이게 된다. 전류가 통하지 않는 상태에서, 제 1 솔레노이드 밸브(44)는 개방되고 제 2 솔레노이드 밸브(46)는 폐쇄된다. 따라서, 유압유는 제 1 솔레노이드 밸브(44)를 거쳐 제 1 유지 밸브(48)를 통해 제 1 포트(18) 내부로 유동한다. 제 1 포트(18)에 공급된 유압유는 제 1 통로(12)와 제 4 통로(24)를 거쳐 제 1 실(28)로 유동해 들어가고, 제 2 피스톤 헤드(10)에 힘을 가한다. 그 결과, 제 2 로드(8)와 실린더(16)가 신장된다.
일단 한번 완전히 작동된 제 1 솔레노이드 밸브(44)와 제 2 솔레노이드 밸브(46)에는 전류가 통하게 된다. 완전히 작동된 위치는, 예를 들어, 근접 스위치(도시되지 않음)에 의해 감지된다. 제 1 및 제 2 솔레노이드 밸브 (44, 46)에 전류가 통하게 함으로 인해 제 1 솔레노이드 밸브(44)는 폐쇄되고 제 2 솔레노이드 밸브(46)는 개방되게 한다. 그리고 나서 유압유는 제 2 솔레노이드 밸브(46)와 제 2 유지 밸브(50)를 통해 유동하여, 제 2 포트(20)에 유입된다. 제 2 포트(20) 내부로 유동한 유압유는 제 2, 제 9 및 제 10 통로(14, 38, 42)를 통해 제 4 실(40)에 유입된다. 유압유는 실린더(16)에 압력을 가해 실린더(16)가 신장하게 한다. 일단 완전히 작동하면, 제 2 솔레노이드 밸브(46)는 전류가 통하지 않는 상태가 된다. 다시 한번, 완전히 작동된 위치는 근접 스위치(도시되지 않음)를 사용하여 감지될 수 있다.
도 1에 도시된 신축 실린더을 수축시키기 위해서, 제 2 솔레노이드 밸브(46)는 개방되고 제어 밸브(60)는 제 3 상태에 놓이게 된다, 유압은 따라서 공통 포트(22)와 제 1 및 제 2 유지 밸브(48, 50)의 바이어스 입력부에 공급된다. 유압유의 공급은 유압유가 제 1 및 제 2 포트(18, 20)로부터 유동해 나올 수 있도록 제 1 및 제 2 유지 밸브를 개방하도록 조종한다. 공통 포트(22)에 공급된 유압유는 제 3 및 제 5 통로(15, 26)을 거쳐 제 2 실(30) 내부로 유동한다. 유압유에 의해 힘이 제 2 로드(8)에 가해진 힘은 제 1 솔레노이드 밸브(44)가 폐쇄 상태를 유지하기 때문에 제 2 로드(8)가 수축하게 하지 않는다. 대신에, 유압유는 제 7, 제 6 및 제 8 통로(32, 58, 34)를 거쳐 제 3 실(36) 내부로 유동해 들어간다. 제 2 솔레노이드 밸브(46)이 개방되어 있기 때문에, 유압은 실린더(16)에 힘을 가해 실린더(16)가 수축되게 한다.
일단 제 2 실린더(16)가 완전히 수축되면, 제 2 솔레노이드 밸브(46)가 폐쇄되고 제 1 솔레노이드 밸브(44)가 개방된다. 이 상태에서, 유압유는 제 1 솔레노이드 밸브(44)를 통해 유동하게 되어, 유압에 의한 제 2 로드(8)에 가해지는 힘으로 인해 제 2 로드(8)가 수축된다.
동시 작동 모드에서, 제 1 및 제 2 솔레노이드 밸브(44, 46)는 제 2 피스톤 헤드(10)와 실린더(16)를 동시에 신장하기 위해 소정의 위치 설정에 따라 개방 상태와 폐쇄 상태 사이에서 전환이 이루어진다. 마찬가지로, 일단 유압유가 공통 포트(22)에 공급되면, 제 1 및 제 2 솔레노이드 밸브(44, 46)가 또한 제 2 로드(8)와 실린더(16)를 동시에 수축하기 위해 개방 상태와 폐쇄 상태사이에서 전환이 이루어진다.
본 발명에 따른 신축 시스템에서, 신축 실린더에 대한 유압 연결은 제 1 로드(4)의 단부에서 이루어 지는데, 여기서 제 1 로드는 멀티섹션 붐의 베이스 섹션에 장착된다. 따라서, 모든 신축 실린더에 대한 유압 연결은 붐의 베이스 섹션에서 이루어 진다.
따라서, 본 발명에 따른 신축성 시스템은 호스 릴과 이에 관련된 호스의 필요성을 없앴다.
유압유 연결이 신축성 실린더의 길이를 따라 이루어지지 않기 때문에, 본 발명에 따른 신축성 시스템은 붐 섹션(boom section)의 연결부 또는 부근에서 붐 섹션상에 장착 밸브를 필요로 하지 않는다. 대신에, 솔레노이드 밸브(44, 46)가 멀티섹션 붐을 지지하는 회전대(turntable)에 장착될 수 있다.
더욱이, 제 2 로드에 이중 원통 외벽을 사용함으로써, 가장 안쪽 로드의 구조가 크게 단순화된다. 유지 밸브와 솔레노이드 밸브를 사용하는 유압 제어 시스템을 구성함으로써, 단일 제어 밸브만이 본 발명에 따른 신축 실린더의 작동을 제어하는데 필요하게 된다.
그러므로 상술한 본 발명은 동일한 발명이 여러 방식으로 변경될 수도 있음이 명백하다. 이와 같은 변경 사항은 본 발명의 기술 사상과과 범위를 벗어나는 것으로 간주되지 않으며, 당업자가 쉽게 알 수 있는 모든 이와 같은 변경 사항은 아래의 청구의 범위에 포함되게 하고자 하였다.
상술한 본 발명으로 인해 단순화된 가장 안쪽 로드 구조가 단순화되고 제어 밸브의 수가 줄어들며 신축 실린더에 대한 유압 연결이 가장 안쪽 로드에서 이루어지는 다단계 신축 실린더를 포함하는 신축 시스템이 제공된다.
또한 본 발명으로 인해 2 단계 신축 실린더와 단일 제어 밸브를 포함하는 단순 유압 제어 시스템을 갖는 신축 시스템이 제공된다.

Claims (15)

  1. 제 1 로드(4)와 제 1 피스톤 헤드(6)를 포함하는 제 1 신축 실린더(1)와 제 2 로드(8), 제 2 피스톤 헤드(10), 및 제 1 실린더(16)를 포함하는 제 2 신축 실린더(2)를 갖는 다단계 신축 실린더를 구비하고,
    상기 제 1 피스톤 헤드(6)는 상기 제 2 로드(8)에 배치되고 상기 제 1 로드(4)의 제 1 단부에 연결되며,
    상기 제 2 피스톤 헤드(10)는 상기 제 1 실린더(16)에 배치되고 상기 제 2 로드(8)의 제 1 단부에 연결되며,
    상기 제 2 로드(8)는 상기 제 1 피스톤 헤드(6)를 관통하여 상기 제 1 로드(4) 내부로 신장하는 원통형 내벽(51)과, 제 6 통로(58)를 형성하는 내부 원통(54)과 외부 원통(56)을 갖는 원통형 외벽(52)을 포함하고,
    상기 내부 원통(54), 상기 제 1 로드(4) 및 상기 피스톤 헤드(6)는 제 2 실(30)을 형성하며, 상기 내부 원통(54)은 상기 제 2 실(30)과 상기 제 6 통로(58) 사이에 제 7 통로(32)를 포함하고,
    상기 외부 원통(56), 상기 제 2 피스톤 헤드(10) 및 상기 제 1 실린더(16)는 제 3 실(36)을 형성하며, 상기 외부 원통(56)은 상기 제 6 통로(58)와 상기 제 3 실(36)사이에서 제 8 통로(34)를 포함하고,
    상기 제 1 로드(4)와 상기 제 1 피스톤 헤드(6)는 상기 제 2 실(30)과 소통하는 제 5 통로(26)를 형성하는 신축 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 로드(4)는 제 2 단부에 공통 포트(22)를 포함하고, 상기 제 2 단부는 상기 제 1 단부의 반대편에 있으며, 상기 공통 포트(22)는 상기 제 5 통로(26)와 소통하는 신축 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 로드(8)와 상기 제 1 실린더(16) 중 적어도 하나를 선택적으로 수축시키도록 상기 공통 포트(22)에 유압유를 공급하는 수단(60, 63, 64)을 더 포함하는 신축 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 7 통로(32)가 상기 제 8 통로(34)보다 상기 제 2 피스톤 헤드(10)로부터 더욱 멀리 배치되는 것을 특징으로 하는 신축 시스템.
  5. 제 1 로드(4)와 제 1 피스톤 헤드(6)를 포함하는 제 1 신축 실린더(1)와 제 2 로드(8), 제 2 피스톤 헤드(10) 및 제 1 실린더(16)를 포함하는 제 2 신축 실린더(2)를 갖는 다단계 신축 실린더를 구비하고,
    상기 제 1 로드(4)는 제 1 및 제 2 단부를 가지고 제 1 , 제 2 및 제 3 통로(12, 14, 15)를 형성하며, 상기 제 1 단부는 상기 제 1 통로(12)와 소통하는 제 1 포트(18), 상기 제 2 통로(14)와 소통하는 제 2 포트(20) 및 상기 제 3 통로(15)와 소통하는 공통 포트(22)를 가지고,
    상기 제 1 피스톤 헤드(6)는 상기 제 1 로드(4)의 상기 제 2 단부에 연결되며, 상기 제 1 통로(12)와 소통하는 제 4 통로(24), 상기 제 2 통로(14)와 소통하는 제 9 통로(38) 및 상기 제 3 통로(15)와 소통하는 제 5 통로(26)를 형성하고,
    상기 제 2 로드(8)는 상기 제 2 통로(14) 내부로 신장하는 원통형 내벽(51)과 제 6 통로(58)를 형성하는 내부 및 외부 원통(54, 56)을 포함하는 원통형 외벽(52)을 가지며, 상기 제 1 피스톤 헤드(6)는 상기 내부 원통(54)에 배치되고 활주하여 상기 제 1 로드(4) 및 상기 내부 원통(54)과 제 2 실(30)을 형성하고, 상기 제 2 실(30)은 상기 제 5 통로(26)와 소통하고, 상기 내부 원통(54)은 상기 제 2 실(30)과 상기 제 6 통로(58)와 소통하는 제 7 통로(32)를 가지며, 상기 외부 원통(56)은 상기 제 6 통로(58)와 통하는 제 8 통로(34)를 가지며,
    상기 제 2 피스톤 헤드(10)는 상기 제 2 로드(8)의 한쪽 단부에 배치되고 상기 원통형 내벽(51)을 거쳐 상기 제 2 통로(14)와 소통하는 제 10 통로(42)를 형성하며, 상기 제 1 및 제 2 피스톤 헤드(6, 10), 상기 원통형 내벽(51) 및 상기 내부 원통(54)은 상기 제 4 통로(24)와 소통하는 제 1 실(28)을 형성하고, 상기 제 2 피스톤 헤드(10)는 상기 제 1 실린더(16)내에 배치되어 상기 제 1 실린더(16) 및 상기 외부 원통(56)과 제 3 실(36)을 형성하며 상기 제 2 피스톤 헤드(10) 및 상기 제 1 실린더(16)가 제 4 실(40)을 형성하고, 상기 제 3 실(36)은 상기 제 8 통로(34)와 소통하며, 그리고 상기 제 4 실(40)은 상기 제 10 통로(42)와 소통하는 신축 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 7 통로(32)가 상기 제 8 통로(34)보다 상기 제 2 피스톤 헤드(10)로부터 더욱 멀리 배치되는 신축 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 및 제 3 포트에 유압유를 선택적으로 공급하는 공급 장치(48, 50, 46, 44, 62, 60, 63, 64)를 더 포함하는 신축 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 공급 수단은
    상기 제 1 포트(18)에 연결되고 제 1 바이어스 입력부를 가지며, 유압유가 상기 제 1 포트(18)로 자유로이 유입하게 하고, 유압유가 상기 제 1 바이어스 입력부에 유입될 때 유압유가 상기 제 1 포트(18)로부터 배출될 수 있게 하는 제 1 유지 밸브(48);
    상기 제 2 포트(20)에 연결되고 제 2 바이어스 입력부를 가지며, 유압유가 상기 제 2 포트(20)로 자유로이 유입하게 하고, 유압유가 상기 제 2 바이어스 입력부에 유입될 때 유압유가 상기 제 2 포트(20)로부터 배출될 수 있게 하는 제 2 유지 밸브(50);
    상기 제 1 유지 밸브(48)에 유압유를 선택적으로 공급하는 제 1 솔레노이드 밸브(44);
    상기 제 2 유지 밸브(50)에 유압유를 선택적으로 공급하는 제 2 솔레노이드 밸브(46);
    상기 공통 포트(22)와 상기 제 1 및 제 2 바이어스 입력부에 연결되는 제 1 라인; 그리고
    상기 제 1 라인, 상기 제 1 솔레노이드 밸브(44) 및 상기 제 2 솔레노이드 밸브(46)에 유압유를 선택적으로 공급하고 이들로부터 유압유를 선택적으로 방출시키는 제어 밸브(60)를 포함하는 신축 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어 밸브(60)는 상기 제 1 라인에 연결되는 상기 제 2 제어 포트와 상기 제 1 및 제 2 솔레노이드 밸브(44, 46)에 연결되는 상기 제 1 제어 포트를 포함하고, 상기 제어 밸브(60)는 상기 제 1 및 제 2 제어 포트로 유압유를 선택적으로 공급하고 이들로부터 유압유를 선택적으로 방출시키는 신축 시스템.
  10. 제 1 로드(4)와 제 1 피스톤 헤드(6)를 포함하는 제 1 신축 실린더(1)와 제 2 로드(8), 제 2 피스톤 헤드(10) 및 제 1 실린더(16)를 포함하는 제 2 신축 실린더(2)를 갖는 다단계 신축 실린더와,
    제 1 포트(18)에 연결되고 제 1 바이어스 입력부를 가지며, 유압유가 상기 제 1 포트(18)로 자유로이 유입하게 하고 유압유가 상기 제 1 바이어스 입력부에 유입될 때 유압유가 상기 제 1 포트(18)로부터 배출될 수 있게 하는 제 1 유지 밸브(48)와,
    제 2 포트(20)에 연결되고 제 2 바이어스 입력부를 가지며, 유압유가 상기 제 2 포트(20)로 자유로이 유입하게 하고 유압유가 상기 제 2 바이어스 입력부에 유입될 때 유압유가 상기 제 2 포트(20)로부터 배출될 수 있게 하는 제 2 유지 밸브(50)와,
    상기 제 1 유지 밸브(48)에 유압유를 선택적으로 공급하는 제 1 솔레노이드 밸브(44)와,
    상기 제 2 유지 밸브(50)에 유압유를 선택적으로 공급하는 제 2 솔레노이드 밸브(46)와,
    공통 포트(22)와 상기 제 1 및 제 2 바이어스 입력부에 연결되는 제 1 라인, 그리고
    상기 제 1 라인, 상기 제 1 솔레노이드 밸브(44) 및 상기 제 2 솔레노이드 밸브(46)에 유압유를 선택적으로 공급하고 이들로부터 유압유를 선택적으로 방출시키는 제어 밸브(60)를 구비하고,
    상기 제 1 피스톤 헤드(6)는 상기 제 2 로드(8)에 배치되고 상기 제 1 로드(4)의 제 1 단부에 연결되며,
    상기 제 2 피스톤 헤드(10)는 상기 제 1 실린더(16)에 배치되고 상기 제 2 로드(8)의 제 1 단부에 연결되며,
    상기 제 2 로드(8)는 원통형 내벽(51)과 원통형 외벽(52)을 포함하고, 상기 원통형 내벽(51)은 상기 제 1 피스톤 헤드(6)를 관통하여 상기 제 1 로드(4) 내부로 신장하며,
    상기 제 1 로드(4), 상기 제 1 피스톤 헤드(6) 및 상기 제 2 로드(8)는 제 2 실(30)을 형성하고,
    상기 제 1 피스톤 헤드(6), 상기 제 2 로드(8) 및 상기 제 2 피스톤 헤드(10)는 제 1 실(28)을 형성하며,
    상기 제 2 로드(8), 상기 제 2 피스톤 헤드(10) 및 상기 제 1 실린더(16)는 제 3 실(36)을 형성하고,
    상기 제 2 피스톤 헤드(10)와 상기 제 1 실린더(16)는 제 4 실(40)을 형성하며,
    상기 제 1 로드(4)의 상기 제 1 단부에 대향한 상기 제 1 로드(4)의 제 2 단부는 상기 제 1 실(28)과 소통하는 상기 제 1 포트(18), 상기 제 4 실(40)과 소통하는 상기 제 2 포트(20), 및 상기 제 2 실 및 제 3 실(30, 36)과 소통하는 상기 공통 포트(22)를 포함하는 신축 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어 밸브(60)는 상기 제 1 라인에 연결된 제 2 제어 포트와 상기 제 1 및 제 2 솔레노이드 밸브(44, 46)에 연결되는 제 1 제어 포트를 포함하여, 상기 제어 밸브(60)가 상기 제 1 및 제 2 제어 포트에 유압유를 선택적으로 공급하고 이들로부터 유압유를 선택적으로 방출시키는 신축 시스템.
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