KR20040007595A - 모바일 작동 머신 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유압 회로를 갖춘 모바일 조종 장치에 관한 것이며, 저한된 로드 에너지를 회복시키고 재사용하기 위한 어큐뮬레이터 장치(6)와 함께, 가변 로드를 조종하기 위해 제조된 리프팅 장치(100) 내에 배열된 리프팅 실린더(1)가 유압 회로(L)의 일부분을 형성하고, 이 유압 회로는 또한, 2개의 포트(10, 11)를 구비하는 가변 유압 머신(3)을 포함하고, 상기 가변 유압 머신(3)은 구동 유닛(D)에 의해 상기 포트들에 2개 방향의 흐름으로 풀 시스템 압력을 전달할 수 있으며, 상기 포트들 중 하나(11)는 상기 어큐뮬레이터 장치(6)에 연결되고 다른 포트는 상기 리프팅 실린더(1)에 연결되어 있는 모바일 조종 장치에 있어서, 유압 회로(L)는 상기 어큐뮬레이터 장치(6)의 가스 상태 부분(68B)과 연결 상태인 온도 센서(95)를 포함하며, 상기 온도 센서(95)와 소통 상태인 피드백 유닛(94)을 제어하고, 상기 피드백 유닛(94)에 의해, 상기 어큐뮬레이터(6) 내의 충진 레벨이 상기 가스 상태 부분(68B)내의 온도의 함수로서 조절되는 것을 특징으로 합니다.

Description

모바일 작동 머신 {MOBILE WORKING MACHINE}

굴착기, 트럭, 컨테이너 조종기 등, 그리고 가변 로드(variable load)를 취급하게 되는 다수의 다른 모바일 작동 머신은 그 로드를 상승시키기 위해 하나 이상의 리프팅 실린더를 구비하며, 로드를 위해 그 유닛이 설계된다. 지금까지, 오늘날 사용되는 대부분의 모바일 조종 장치는 하강된 로드 에너지를 위한 그 어떠한 에너지 회복을 형성하지 못하며, 이것은, 상승 이동 및 하강 이동을 결정하는 작동 밸브를 통과하는 통로에서 상당히 빈번하게 하강된 로드 에너지가 열로 변환되어 방산되어 버린다는 것을 의미한다.

PCT/SE99/01131은 유압 회로를 갖춘 모바일 조종 장치를 개시하며, 어큐뮬레이터 시스템이 그 일부분을 형성하며, 이러한 어큐뮬레이터 시스템에 의해 낮아진 로드로부터 상당한 양의 에너지가 회복될 수 있다. 이 시스템은 특히 유리한 경우 거의 50%의 에너지 절약을 얻을 수 있음을 증명하였다.

그러나, 어떤 상황에서는, 모바일 조종 장치가 작동되어야 하는 주변 온도가 너무 광범위한 정도로 변화된다면 작동이 보다 어렵게 될 수도 있다. 이러한 문제점은 어큐뮬레이터에 가스상(gaseous phase)을 위한 하나 이상의 외부 용기가 배열된다면 보다 두드러진다. 이 문제점의 발생되는 원인은, 어큐뮬레이터 내부에 배압(back-pressure)을 발생시키는 가스가 베르누이 법칙(Bernouilli's law) 즉 pV=RT로 알려진 바에 따라 온도-의존적이라는 사실때문이다. 따라서, 어떤 상황에서 대기 온도의 변화로 인해 발생되는 압력 변화는 이러한 모바일 조종 장치의 작동에 문제점들을 발생시킬 수 있다.

본 발명은 유압 회로를 갖춘 모바일 조종 장치에 관한 것이며, 이러한 유압 회로는 하강된 로드 에너지를 회복시키고 재사용하기 위한 어큐뮬레이터 장치와 함께, 가변 로드를 조종하기 위한 리프팅 장치내에 배열된 리프팅 실린더를 포함하며, 또한, 이 유압 회로는 2개의 포트를 구비한 가변 유압 머신을 포함하고, 상기 유압 머신은 구동 회로에 의해 상기 포트들에 2개 방향의 흐름으로 풀(full) 시스템 압력을 전달할 수 있으며, 상기 포트들 중 하나는 상기 어큐뮬레이터 장치에 연결되고, 다른 하나는 상기 리프팅 실린더에 연결되어 있다.

아래에, 본 발명에 따른 유압 회로가 개략적으로 도시된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 유압 회로 내의 리프팅 실린더에 대한 유압 회로도를 도시하는 도면이다.

본 발명의 목적은 상술한 단점들을 제거하거나, 적어도 최소화시키는 것이며, 이러한 목적은 첨부된 청구범위 제1항의 특징부에 따른 모바일 조종 장치의 방법에 의해 달성된다.

도 1은 유압 회로 내의 리프팅 실린더에 대한 유압 회로도를 도시하는데, 이 도면은 국제출원번호 PCT/SE00/02360에 도시된 도면과 거의 대응되며, 본 발명에 따라 보충된다. 도면에는, 2중-작동식 유압 실린더(1), 가변 피스톤 펌프(3)(이하, 유압 머신이라 함), 및 어큐뮬레이터 장치(6)가 도시되어 있으며, 이들은 아래에 보다 상세히 설명된다. 유압 회로는 트럭 또는 굴착기와 같은 모바일 조종 장치 내에 배치되어 있으며, 따라서, 리프팅 실린더(1)는 예컨대, 굴착기 상의 셔블(shovel)을 지지하는 아암과 같은 조종 장치의 리프팅 장치 내에서 수직 작동을 실행하도록 구성되어 있다. 리프팅 실린더(1)와 유압 머신(3) 사이에는 차단 밸브(shut-off valve) 형태의 논리 요소(2)가 배열되어 있으며, 이 논리 요소(2)는 스프링 하중식이며, 비작동 상태에서 유압 머신(3)과 리프팅 실린더(1) 사이의 연결을 차단시킨다. 이러한 논리 요소(2)가 작동 위치에 있으면, 차단 밸브 장치(2)가 유압 머신(3)과 리프팅 실린더(1) 사이의 연결을 오픈시킨다. 이러한 논리 요소(2)는 바람직하게 호오스 브레이크 요소(hose break element)로서도 기능한다. 어큐뮬레이터 장치(6)와 유압 모터(3) 사이에는 유사한 논리 요소(5)가 배치되며, 이 논리 요소(5)는 상술한 논리 요소(2)와 유사한 기능을 한다. 또한, 이 논리 요소(5) 역시 차단 밸브(2)의 형태이다. 유압 머신은 적합한 트랜스미션에 의해, 바람직하게로는 연료-동력식 엔진(D)에 의해 종래에 공지된 방법으로 작동된다.

이러한 유압 머신(3)은 오일을 받아들이고 포트(10, 11)에 오일을 전달할 수 있는 가변 피스톤 펌프이다. 이 가변 피스톤 펌프는, 출구 포트 모두에서 풀 시스템 압력을 허용하고, 소위 스와쉬플레이트(swashplate)에 의해 통상 달성되듯이, 가변 조절 세팅에 의해 0부터 최대까지 흐름(flow)이 조절될 수 있는 종래에 공지된 유형의 장치이다. 이러한 가변 피스톤 펌프를 사용함으로써, 작동 밸브에 의해 회로를 조절할 필요가 없어지게 되므로, 상당한 구성의 단순화를 달성할 수 있고 제어 손실을 감소시킬 수 있다.

어큐뮬레이터(6)와 탱크(42) 사이의 시스템 내에는 안전 밸브(8)가 배열되는데, 이 안전 밸브(8)는 어떤 최대 회로 압력을 초과하지 않는 것을 보장한다.

압력-감지 요소(pressure-sensing element; 17)는 리프팅 실린더(1)와 논리 요소(2) 사이의 라인 내의 압력을 기록하도록 구성되어 있다. 동력을 필요로 하는 하강 이동 시에, 이 압력-감지 요소(17)는 압력이 이러한 하강 이동에 필요한 압력 이하라는 사실을 기록하고, 리프팅 실린더의 로드(rod)측에 오일이 공급되는 것을 보장한다. 따라서, 압력-감지 요소(17)의 기능은, 유압 실린더가 더 이상 압력을 가지지 않을 때, 예컨대 셔블이 지면에 도달해 있을 때, 유압 머신(3)이 흐름을 0까지 감소시키는 것을 보장한다.

본 시스템은 리프팅 이동시에 드라이버가 작동 신호를 전송하고, 이 작동 신호가 밸브(2, 5)를 개방시키는 것을 보장한다는 원리하에 기능한다. 이로써, 어큐뮬레이터 장치(6), 유압 머신(3) 및 리프팅 실린더(1) 사이의 연결이 완전히 개방된다. 어큐뮬레이터 장치(6) 내의 가압된 오일은 이후 가변 유압 머신(3)으로 유동하며, 리프팅 실린더(1) 위에까지 오일이 통과된다. 이때, 어큐뮬레이터 장치(6)내의 압력이 리프팅 실린더(1)에 의한 작동을 실행하는데 필요한 압력보다높다면, 초과 에너지는 유압 머신(3)을 통해 구동 시스템으로 전달될 수 있다. 어큐뮬레이터 압력이 아주 충분하지 않다면, 가변 유압 머신(3)은 필요한 압력 레벨을 얻기 위해 압력 부스트(pressure boost)를 전달하며, 이 필요한 압력 레벨은 조종 머신의 엔진(D)을 통해 공급된 동력에 의해 발생된다. 따라서, 이러한 상황에서, 어큐뮬레이터 장치와 리프팅 실린더 사이의 차등 압력을 극복하는데 필요한 만큼의 에너지만 공급된다. 하강 이동에서, 어큐뮬레이터 장치(6)에 오일을 공급하기 위해, 펌프내의 흐름 방향이 역전되고 오일은 포트(10)로 공급되고 포트(11)에 전달된다. 이때 어큐뮬레이터 장치(6) 내의 압력이 리프팅 실린더(1)내의 압력보다 낮다면, 가변 유압 머신(3)은 에너지를 공급할 수 있을 것이다. 다른 한편, 어큐뮬레이터 장치(6) 내의 압력이 리프팅 실린더 내의 압력보다 높다면, 하강 이동을 얻기 위해 엔진(D)으로부터의 초과 에너지가 가변 유압 머신(3)에 공급될 필요가 있을 것이다. 그러나, 이러한 공급된 에너지는 어큐뮬레이터 장치(6) 내에 저장되고, 따라서 다음의 리프팅 이동을 위해 이용가능하다. 상술한 바에 의하면, 시스템은 에너지를 절약할 수 있고, 낮아진 로드 에너지가 종래의 시스템에서 처리되는 곳에서 통상적으로 발생되는 오일 흐름의 열-발생 제한(heat-generating restriction)을 제거할 수 있음이 명확해 질 것이다.

비례 밸브(62)가 또한 도시되어 있는데, 이 비례 밸브(62)는 유압 머신(3)을 수반하지 않고 작은 하강 이동이 실행될 수 있게 하며, 또한 유압 머신이 최대 용량에 도달하면 하강 이동의 용량을 증가시킨다. 이 시스템은 또한 피드백 제어 시스템(feedback and control system; 94)(이하, 컴퓨터 시스템(94)이라 함)에 의해모니터링되며, 이 컴퓨터 시스템(94)은 압력 센서(91, 92), 위치 센서(90) 및 엔진 속도 센서를 포함하는 센서들로부터 적합하게 정보를 수신한다. 따라서, 어큐뮬레이터 회로에는 오일상 부분(oil phase part; 68A)과 가스측(gaseous phase part; 68B) 모두에 압력 센서(91, 92)가 제공되며, 이들 센서가 제공됨으로써, 유압 펌프(71)에 의해 어큐뮬레이터 장치(6)를 챠징(charging)시키는 프로세스를 최적화시킬 수 있다. 이와 관련하여 밸브(80)는 중요한 기능을 가진다. 즉, 시동이 걸리면, 밸브(80)가 개방되어, 어큐뮬레이터 장치의 오일측이 탱크(42)로 드레인(drain)되고, 컴퓨터(94)에 의해 가스 압력이 모니터링되고 기록되며, 차례로, 어큐뮤렐이터 장치(6)가 완전히 비게 되기 전에 유압 머신(3)의 최소 변위가 조절되게 한다. 위치 센서(90)에 의해, 리프팅 실린더(1)의 스트로크(stroke)가 얼마나 이용되고 있는가를 기록할 수 있다. 다른 것들 가운데, 이것은 반복되는 시퀀스(sequence)동안 리프팅 실린더가 스트로크의 제한된 부분 이상을 사용하지 않았음을 컴퓨터 시스템(94)이 검지하는 경우 효율성을 증가시키며, 이때 컴퓨터 시스템(94)은 압력 레벨을 증가시키도록 펌프에 신호를 전송할 수 있고, 이는 효율성면에서 상술한 개선점을 제공할 수 있다.

리프팅 실린더를 하강시키면, 많은 양의 오일이 어큐뮬레이터 장치(6)로 펌핑될 것이지만, 아암 시스템이 갑자기 해제되는 경우, 즉 셔블이 지면과 조우하면, 예컨대, 리프팅 회로내의 압력 센서는 펌핑 용량을 감소시키도록 컴퓨터에 신호를 송신해야만 한다. 유압 회로 응답 시간 동안, 손상되는 것(스플릿(split))을 방지하도록 오일이 공급되어야 하며, 공급되는 오일의 양은 재충진 회로로부터 얻어지는데, 이러한 재충진 회로는 어큐뮬레이터(20), 비귀환 밸브(non-return valve; 31) 및 압력 리듀서(pressure reducer; 59)를 포함하고, 압력 리듀서(59)는 머신의 개방 회로로부터 오일을 얻는다.

시스템을 위해 선택된 유압 머신은 회전 펌프와 마찬가지로 체적 손실을 가지는데, 이 체적 손실은 풀(full) 흐름 및 압력에서 5%일 수 있지만, 작은 흐름의 경우에는 거의 100%일 수 있고, 유체의 이러한 손실은 복구되어야 한다. 이러한 손실이 사실상 유압 머신(3)의 흐름 또는 굽이침(angling)에 의해 영향을 받지 않는다는 것을 이해하는 것이 중요하다. 따라서, 하강 이동 시에, 리프팅 실린더에 의해 전달되는 오일 양의 전부가 어큐뮬레이터 장치(6)에서 회수되는 것은 아니지만, 유압 머신의 누출 라인(leakage line)을 통해 탱크(42)로 일정비율이 전달될 것이다. 이러한 누출에 추가로, 비례 밸브(62)를 통해 드레인되는 양이 계산되어야 한다. 상당한 정밀성을 가지고 리프팅 머신의 하강 이동을 제어할 수 있어야 하며, 유압 머신(3)은 이 점에서 충분한 정밀성을 제공하지 못 한다. 이러한 이유로, 하강 회로는 비례 밸브(62)를 포함하는데, 이 비례 밸브(62)는 풀 제어(full control)를 가능하게 한다. 작은 이동 또는 상당한 정밀도가 요구된다면, 비례 밸브(62)를 통해서만 하강 이동이 실행되어야 한다.

유압 머신(3)은 풀(full) 리프팅 속도가 가능하도록 구성되지만, 대략 50% 높은 풀 하강 속도, 즉 대략 50% 높은 흐름을 필요로 하는 풀 하강 속도를 또한 처리하도록 유압 머신을 구성하기에는 상당히 고가의 비용이 든다. 또한, 이것은 배관 등의 면적을 상당히 증가시키게 할 것이다. 따라서, 비례 밸브(62)는 2가지 기능을 가지는데, 첫째로, 낮은 하강 속도의 경우에 풀 제어를 가능하게 하며, 둘째로, 높은 하강 속도의경우에 최대 하강 속도를 증가시킨다. 혹은 다른 면에서 보면, 비례 밸브(62)는 비교적 작은 용량의 유압 머신(3)이 사용될 수 있게 한다. 컴퓨터 시스템(94)은 이러한 피드백 제어, 즉 순차 제어(sequential control)를 담당한다.

다음 리프팅 이동을 보장하기 위해 어큐뮬레이터 장치(6)에 오일을 충진시킬 때에 발생하는 문제점은 다음과 같이 해소된다. 리프팅 피스톤(1)에는 위치 센서(90)가 제공되는데, 이 위치 센서(90)는 컴퓨터(94)에 신호를 송신하며, 이 컴퓨터(94)는 또한 어큐뮬레이터 장치(6)로부터 압력 센서(91)를 통해 신호를 수신한다. 이후, 컴퓨터(94)는 요구량(demand)을 계산하고, 펌프(71)에 신호를 송신하며, 이것은 어큐뮬레이터 장치(6)내에 필요한/적절한 압력이 발생하는 것을 보장하고, 차례로 어큐뮬레이터 장치(6)의 양을 결정한다. 따라서, 이러한 어큐뮬레이터 장치의 재충진은 하강 이동이 발생되든지, 또는 상승 이동이 발생되든지에 관계없이, 혹은 다른 기능을 이용 중에 있든지 관계없이 발생된다. 따라서, 유압 펌프(71)의 용량은 유압 머신의 용량의 일부분(fraction)만을 필요로 한다. 이러한 이유는, 상기 어큐뮬레이터의 재충진이 머신이 사용 중에 있는 전체 시간을 통해 발생되기 때문이다.

본 발명의 장점을 이해하기 위해, 다음의 사항이 고려되어야 한다.

1. 굴착기 또는 다른 리프팅 머신의 엔진 동력 출력이 대개 상승 이동에 의해 결정된다.

2. 디젤 엔진의 연료 소모량이 대부분 최대 동력 출력에 의해 결정된다. 엔진 동력 출력이 상승 이동에 바로 이용가능해야 하고, 상승시에 발생되는 어떠한 연장된 난조(prolonged hunting)도 용인되지 않는다. 디젤 엔진의 연료 소모량은 유입되는 동력에 대해서 보다 엔진 속도 및 크기에 의존한다. 견적을 내는 연료 소모량의 수치(figures)는 항상 유입되는 동력에 대한 최적의 속도와 관련이 있다. 아이들링 소모량(idling consumption)이 극적으로 증가하는 회전수에 의해 발생한다. 실행되는 측정에서, 소모량은 저속의 아이들링 속도에서 주행 속도에 이르기까지 500%이상으로 증가한다. 굴착기에 통상 사용되는 풀 가동 회전수에서, 동력이 차단되지 않는 경우 연료 소모량은 최대 소모량의 30% 내지 50%이다. 본 발명은 용량의 희생없이 30%이상의 엔진 감소를 허용하므로, 상당한 연료 절감 효과를 나타냄을 알 수 있을 것이다.

풀 제어가 가능하다는 이러한 가장 큰 장점은 하강 속도를 제어하도록 개별의 밸브(62)를 사용함으로써, 그리고 풀 하강 속도를 달성하는데 동일한 밸브가 사용될 수 있다는 점에 의해 달성된다. 가압되는 유압 머신에서 발생되는 피할 수 없는 체적 손실로 인해, 하강 이동은, 낮은 하강 속도가 요구될 때 유압 머신으로 증가 신호가 송신되어야 한다는 것을 의미한다. 또한, 유압 머신은 압력-보상되지 않기 때문에, 하강 속도는 로드-의존적일 것이며, 이것은 작동 관점에서 허용될 수 없다. 따라서, 낮은 하강 속도가 요구될 때, 컴퓨터는 유압 머신(3) 또는 밸브(2, 6)에 신호를 송신하지 않을 뿐만 아니라, 밸브(61, 62)에도 신호를 송신하지 않는다. 이러한 방식으로, 즉시 응답에 의해 정밀한 제어 이동을 얻는다. 본 명세서에서는, 이러한 유압 머신(3)에 대한 제어 시간이 통상 너무 긴 것으로 이해된다는 점이 지적될 수 있다. 보다 높은 하강 속도가 요구될 때, 컴퓨터는 밸브(2, 5)에 신호를 송신해서, 유압 머신(3)이 풀 출력으로 시프팅(shifting)될 때와 동시에 개방된다. 유압 머신(3)이 풀 출력에 도달되었다면, 컴퓨터는 밸브(62)에 신호를 보내서, 필요한 레벨만큼 흐름을 증가시킨다. 밸브를 통과하는 최대 흐름은 펌프 용량의 50%이다.

오버플로우 밸브(overflow valve; 63)는 차단 밸브(2, 5)가 개방되기 전에 유압 머신(3)의 가압화를 허용하도록 구성되어, 하강에 있어서의 "딥(dip)"이 방지된다. 비비-복귀 밸브(non-return valve; 51)는 리프팅 동안 "딥"의 발생을 방지하도록 구성된다. 이러한 비-복귀 밸브(65, 31)는 원치않는 흐름을 막는다.

컴퓨터-제어식 제어 시스템(94)은 최적의 동력 출력 기능을 포함하는 것이 바람직한데, 이러한 최적의 동력 출력 기능은, 유입되는 동력이 없는 경우 속도가 주어진 동력 조건에 대한 주행 속도로 진정될 것이라는 이론에 근거한다. 경험칙상으로 알려지기로는, 속도가 x%만큼 떨어졌다면 엔진이 완전히 로딩된다. 엔진이 주어진 값, 예컨대 80% 미만의 로드 레벨을 가진다면, 컴퓨터는 펌프(71)에 신호를 송신해서, 리프팅 요구를 충족시키기 위해 필요한 최대 레벨까지, 적절한 퍼센트(예컨대, 5-20%, 적합하게로는 대략 10%)만큼 어큐뮬레이터 장치(6)내의 압력 레벨을 증가시킨다. 이러한 보충된 에너지는 또한 후속하는 리프팅 작동에서 동력 감소를 허용할 것이다. 또한, 어큐뮬레이터 장치(6) 내의 압력을 상승시키기 위한 컴퓨터 제어된 프로그램내에는 적응성 기능이 적합하게 포함되어 있는데, 이 적응성 기능은, 이전의 하강 작동의 자유로이 선택된 개수에서 리프팅 실린더가 가정했었던 레벨까지 시스템이 어큐뮬레이터 챠징 압력(accumulator charging pressure)을 조절한다는 것을 의미할 것이다. 이러한 어큐뮬레이터 시스템은 리프팅 실린더 내에 존재하는 오일의 양이 본 시스템 내에서 수용될 수 있도록 설계되고 계산된다. 굴착기의 작동 영역은 대체로 사용되는 머신 보다 상당히 큰 영역을 커버하도록 계산되고 설계된다. 통상, 리프팅 실린더 스트로크의 60% 내지 70% 이하를 사용하지만, 어큐뮬레이터의 크기를 계산할 때에는, 어큐뮬레이터에 의해 받아들여 질 수 있는 오일의 최대량을 계산할 필요가 있다. 상당히 크기가 큰 고가의 어큐뮬레이터가 되는 것을 막기 위해서는, 리프팅 실린더가 바닥 위치에 있을 때 최종 압력이 너무 높지 않도록 하기 위해, 종종 이상적인 레벨까지 가스 압력이 감소되어야 한다. 적응성 기능은, 리프팅 실린더 스트로크의 제한한 비율만이 사용되는 정보를 시스템이 수용하는 경우 압력 증가가 발생하는 것을 보장한다. 이전에 발생되지 않았던 구동 패턴이 출현한다면, 오버플로우 밸브(22)는 허용되는 압력을 초과하지 않는 것을 보장한다.

도 1을 참조하면, 어큐뮬레이터 장치(6)가 주 어큐뮬레이터(68)를 포함하는 것을 또한 볼 수 있는데, 이러한 주 어큐뮬레이터(68)의 내부에는 오일상 부분(68A) 및 가스상 부분(68B)이 존재하고, 이들은 주 어큐뮬레이터(68) 내부의 이동가능한 분리벽에 의해 공지된 방식으로 나뉘어 있다. 주 어큐뮬레이터(68) 내에는 연결부(64A)가 배열되어 있다. 이러한 연결부(64A)를 통해 주 어큐뮬레이터(68) 안으로 가스가 도입될 수 있다. 바람직한 실시예에 따르면, 어큐뮬레이터(68)에는 연결부(64B)가 더 배치되는데, 이러한 연결부(64B)에 의해 어큐뮬레이터(68)가 하나 이상(여기서는 3개)의 가스 실린더(66A-C)에 연결되어 있으며, 이 가스 실린더(66A-C)는 충분히 큰 전체 가스 체적을 얻기 위해 어큐뮬레이터(68)를 보충한다. 바람직한 실시예에 따르면, 어큐뮬레이터 장치(6)내에서의 비율은, 최대 충진 레벨에서, 즉 어큐뮬레이터 장치 내부에 원하는 초과 압력에서, 오일의 양이 총 체적의 대략 70%~80% 정도를 나타내어, 어큐뮬레이터 내의 가스의 부피가 20%~30%가 될 정도이어야 한다. 일정한 체적의 가스 실린더(표준 상업적인 범위에서 이용가능함)의 비용은 실제 주 어큐뮬레이터(68) 내부의 상응하는 체적을 제공하는 비용에 비해 상당히 낮기 때문에, 다수의 가스 실린더(66A-C)를 갖춘 어큐뮬레이터 장치는 기본적으로 훨씬 저렴한 장치를 제공한다. 도 1에는 차단 요소(shut-off element; 67)가 또한 도시되어 있는데, 이 차단 요소(67)는 가스 실린더(66A-C)와 연결부(64B) 사이에 배열된다.

상세한 설명의 도입 부분에서 이미 설명하였듯이, 온도 변화는 작동 문제를 야기시킬 수 있다. 가스 온도가 영하 20℃로 떨어지는 상당한 저온의 날씨에서 특히 굴착기 셔블과 같은 모바일 조종 장치를 작동하는 경우도 있을 수 있고, 그리고 다른 경우에는 가스 온도가 대략 70℃까지 상승할 수도 있는 상당히 뜨거운 환경에서 동일한 조종 장치를 작동할 수 있는 경우도 있다. 따라서, 거의 100℃의 온도 변화가 발생할 수 있다. 대개 알려진 바와 같이, 이것은 어큐뮬레이터 장치(6) 내부의 가스상의 압력에 있어서 커다란 변화를 야기시킨다. 예컨대, 어큐뮬레이터가 20℃에서 120바아(bar)에 대해 교정되어 있다면, 이것은 영하 20℃에서의 압력이102바아까지 떨어질 것을 의미한다. 이러한 상태 하에서 유압 펌프(71)가 20℃에서와 동일한 방식으로 작동하게 된다면, 유압 펌프(71)는 가압-제어되며, 이것은 어큐뮬레이터가 120바아 압력 레벨에 도달되기 전에 거의 바람직한 양 이상의 오일, 즉 70~80%이상 충진될 것을 의미하며, 그 결과 하강 작동에서 리프팅 실린더로부터 소개되는 오일의 일정 부분의 양이 회복되지 않고 드레인된다.

다른 한편, 가스 온도가 70℃인 조건에서 동일 시스템이 작동된다면, 이것은 요구되는 충진 레벨에서 148바아까지 공칭 압력이 증가될 것을 의미할 것이다. 따라서, 이러한 조건 하에서, 펌프(71)는 필요한 레벨까지 어큐뮬레이터(6)를 충진시키지 않을 것이며, 그 결과, 리프팅 실린더를 위해 필요한 양의 오일이 어큐뮬레이터 장치(6)에서 이용되지 못할 것이다.

상술한 문제점에 대한 대안의 제 1 해결방안에 따르면, 온도 센서(95)는 주 어큐뮬레이터(68)내의 가스상 부분(68B)과 관련하여 사용된다. 이러한 온도 센서(95) 및 피드백 제어 유닛(94)에 의해, 이후, 유압 펌프(71)는 가스 온도에 대해 조절되는 어큐뮬레이터(68) 안으로 챠징 압력을 제공하도록 제어될 수 있다. 이후, 피드백 제어 유닛(94)은 온도 센서(95)로부터 송신되는 신호를 기록하고 프로세싱해서, 먼저 가스상 부분(68B)내의 온도의 함수로서 최적의 챠징 압력을 결정한 후, 유압 펌프(71)를 자동으로 작동시켜서, 필요한 챠징 압력, 즉 120바아(20℃)에서 교정이 실행되었다면 가스 온도 영하 20℃에서 대략 112바아(102바아 + 10%)를 주 어큐뮬레이터(68) 안으로 제공한다. 이러한 해결 방안은 대기 온도와 무관하게 시스템이 신뢰성을 가지고 기능하는 것을 보장한다.

도 1에 따른 장치를 재충진하는 바람직한 방법에 따르면, 가스상(68B)에서 얻어지는 압력에 관계없이 탑-업 실린더(top-up cylinder; 69)에 가스를 방출시키기 위해, 주 어큐뮬레이터(68)가 역시 사용된다. 충진된 압력이 유압 펌프(3)내의 최대 챠징 압력을 충분히 초과하는 표준 실린더가 적합하게 사용된다. 적어도 200바아로 충진된 압력을 가지는 가스(바람직하게 질소 가스) 실린더가 사용되는 것이 바람직하다. 이것은, 탑-업 실린더(69)에서와 같이 어큐뮬레이터 장치(6)에서 동일한 압력이 얻어질 때까지 어큐뮬레이터 장치(6)가 먼저 가스에 의해 가득차게 되는 방식으로 실행된다. 이때, 탭(tap; 67)이 다시 폐쇄된다. 그 다음, 주 어큐뮬레이터(68)내의 압력이 방출되고, 어큐뮬레이터가 가스에 의해서만 가득 충진되어, 체적의 대부분이 가스에 의해 점유된다. 다음 단계에서, 탭(67)은 다시 개방되고, 이어서, 주 어큐뮬레이터(68) 내의 가스가 유압 펌프(3)에 의해 가스 실린더(66A-C) 안으로 강제 도입된다. 비-복귀 밸브에 의해 탑-업 실린더(69)에 이 가스가 재유입되는 것이 방지된다. 이후, 필요한 양의 가스가 어큐뮬레이터 장치(6) 안으로 펌핑될 때까지 이러한 탑-업 과정(top-up procedure)이 반복된다. 이러한 후자의 방법은 자동 온도 제어로 설계된 시스템에 한정되지 않고, 유사한 어큐뮬레이터 시스템을 위한 가스 탑-업의 모든 유형에 또한 사용될 수 있다. 어큐뮬레이터 장치내의 배압(back-pressure)의 연속적인 증가로 인해 마지막 탑-업 실린더가 아주 미소량의 가스 함량에 의해 가득 채워지기 때문에, 상술한 방법은 사실상, 유압 모터(3)의 보조가 없는 사용되는 현재의 방법에 비해 상당히 적은 탑-업 실린더를 사용하여, 이러한 어큐뮬레이터 장치가 충진될 수 있게 한다.

본 발명은 상술한 바에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위의 범위 내에서 변경될 수 있다. 따라서, 압력 센서(70)가 반드시 가스상에 근접해서 위치될 필요가 없이, 오일상 부분(68A)에 인접해서 어디에든 배열될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 탑-업 실린더(69) 및 압력 센서(91, 92)에 의해, 온도의 함수로서 어큐뮬레이터 장치(6) 내부의 가스의 양을 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 기계장치가 작동에 들어가기 전에(혹은 단순한 중단 중에) 교정 온도(예컨대, 20℃)보다 낮은 가스 온도(예컨대, 0℃)의 추가의 가스로 가득 채워서, 예컨대 120바아와 같은 설정점 압력이 달성될 때, 예컨대 75%와 같은 필요한 충진량이 정밀하게 달성될 수 있다. 다른 한편, 교정 온도 이상으로 온도가 상승되면, 반대로 실행될 수 있는데, 즉 온도 센서(95) 및 압력 센서(91)가 원하는 레벨이 도달되었음을 나타낼 때까지 원하는 양의 가스를 방출시킬 수 있다.

Claims (10)

1. 하강된 로드 에너지를 회복시키고 재사용하기 위한 어큐뮬레이터 장치(6)와 함께, 가변 로드를 조종하기 위해 제조된 리프팅 장치(100)내에 배열된 리프팅 실린더(1)가 유압 회로(L)의 일부분을 형성하고, 상기 유압 회로가 2개의 포트(10, 11)를 구비하는 가변 유압 머신(3)을 포함하며, 상기 유압 머신이 구동 유닛(D)에 의해 상기 포트들에 2개 방향의 흐름으로 풀 시스템 압력을 전달할 수 있으며, 상기 포트들 중 하나의 포트(11)가 상기 어큐뮬레이터 장치(6)에 연결되고, 다른 포트가 상기 리프팅 실린더(1)에 연결되어 있는, 유압 회로를 갖춘 모바일 조종 장치에 있어서,

   상기 유압 회로(L)는 상기 어큐뮬레이터 장치(6)의 가스상 부분(68D)과 연결되는 온도 센서(95)와 상기 온도 센서(95)와 소통되는 피드백 제어 유닛(94)을 포함하며, 상기 어큐뮬레이터 장치(6)내의 충진 레벨은 상기 피드백 제어 유닛(94)에 의해 상기 가스상 부분(68B)내의 온도의 함수로서 조절되는 것을 특징으로 하는,

   유압 회로를 갖춘 모바일 조종 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 어큐뮬레이터 장치(6)는 2개 이상의 용기(68, 66A)를 포함하며, 상기 용기들 중 하나(66A)는 가스상 부분(68B)에만 연결되어 있는 것을 특징으로 하는,

   유압 회로를 갖춘 모바일 조종 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 용기(66A)는 소위 가스 실린더와 같은 탑-업 가스용 표준 컨테이너를 포함하며, 상기 용기에 대한 최대 압력은 바람직하게 200바아를 초과하는 것을 특징으로 하는,

   유압 회로를 갖춘 모바일 조종 장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 2개의 용기(68, 66A) 사이의 라인에 차단 요소(67)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는,

   유압 회로를 갖춘 모바일 조종 장치.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 가스상 부분(68B)에 탑-업 실린더(69)를 연결하기 위한 연결부(64A)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는,

   유압 회로를 갖춘 모바일 조종 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 어큐뮬레이터 장치(6)내의 압력을 검출하는 하나 이상의 압력 센서(91)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는,

   유압 회로를 갖춘 모바일 조종 장치.
7. 하강된 로드 에너지를 회복시키고 재사용하기 위한 어큐뮬레이터 장치(6)와, 상기 어큐뮬레이터 장치(6)를 오일로 가득 채우기 위한 유압 펌프(71)와, 그리고 가변 로드를 조종하기 위해 제조된 리프팅 장치(100)내에 배열된 리프팅 실린더(1)가 유압 회로(L)의 일부분을 형성하고, 상기 유압 회로가 2개의 포트(10, 11)를 구비하는 가변 유압 머신(3)을 포함하며, 상기 유압 머신이 구동 유닛(D)에 의해 상기 포트들에 2개 방향의 흐름으로 풀 시스템 압력을 전달할 수 있으며, 상기 포트들 중 하나의 포트(11)가 상기 어큐뮬레이터 장치(6)에 연결되고, 다른 포트가 상기 리프팅 실린더(1)에 연결되어 있는, 유압 회로를 갖춘 모바일 조종 장치의 작동 방법에 있어서,

   상기 어큐뮬레이터 장치(6)의 가스상 부분(68B)내의 온도는 온도 센서(95)에 의해 기록되며, 상기 기록된 온도 레벨은 피드백 제어 유닛(94)에 의해 프로세싱되고, 상기 피드백 제어 유닛(94)은, 상기 기록된 온도의 함수로서 변화되는 챠징 압력에 의해 상기 어큐뮬레이터 장치(6)를 충진시키기 위해 상기 유압 펌프(71)를 작동시키는 것을 특징으로 하는,

   유압 회로를 갖춘 모바일 조종 장치의 작동 방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 가스상 부분(68B)내부의 압력은 압력 센서(91)에 의해 기록되며, 상기충진된 어큐뮬레이터 장치(6)는 상기 피드백 제어 유닛(94)에 의해 상기 유압 회로(L)의 최대 유압 압력보다 5% 내지 20% 높도록 설정되는 것을 특징으로 하는,

   유압 회로를 갖춘 모바일 조종 장치의 작동 방법.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 어큐뮬레이터 장치(6)의 주 어큐뮬레이터 내에는 가스상 부분(68B)과 연결되는 하나 이상의 추가의 용기(66A)가 배열되어 있는 것을 특징으로 하는,

   유압 회로를 갖춘 모바일 조종 장치의 작동 방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 가스 실린더(66A)와 상기 주 어큐뮬레이터(68) 사이의 연결부는 차단 요소(67)가 구비되도록 구성되며, 상기 주 어큐뮬레이터(68)는 연결부(64A)가 구비되도록 구성되고, 상기 연결부(64A)를 통해 탑-업 실린더(69)가 연결되며, 상기 어큐뮬레이터 장치(6)는, 상기 차단 요소(67)를 폐쇄시키면서, 상기 가스 실린더(69)로부터 유입되는 가스에 의해 상기 주 어큐뮬레이터(68)내의 가스상 부분(68B)을 먼저 충진시킨 후, 상기 차단 요소(67)를 개방시키고, 상기 유압 펌프(71)를 사용하여 상기 가스 실린더(66A) 안으로 상기 주 어큐뮬레이터(68) 내부의 상기 양의 가스를 강제 도입시시키고, 그리고 상기 어큐뮬레이터 장치(6) 내부에서 원하는 양의 가스를 얻기 위해 상기 프로세스를 반복함으로써, 상기 가스 실린더(69)로부터의 가스에 의해 가득 채워지는 것을 특징으로 하는,

    유압 회로를 갖춘 모바일 조종 장치의 작동 방법.