KR0166119B1 - 굴삭기의 유량제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 굴삭기의 유량제어장치에 관한 것으로, 메인콘트롤밸브의 해당 작동기를 작동시키기 위한 스푸울이 중립위치에 있을 때 상기 스푸울의 바이패스 통로를 통해서 펌프의 압유가 교축밸브로 전달되어지게 하고, 이 교축밸브의 파일롯라인이 펌프의 토출유량을 제어하는 펌프 제어기로 직접연결되게 하며, 상기 메인콘트롤밸브의 스푸울을 조작하는 파일롯펌프에서 토출된 압유가 전자비례제어솔레노이드밸브를 통해서 제어되어지게하여, 상기 펌프의 유량제어가 급격하게 이루어지지 않게 하며, 이로 인한 펌프와 기기의 충격을 방지할 수 있도록 한 것이다.

Description

굴삭기의 유량제어장치

제1도는 본 발명에 따른 장치를 개략적으로 나타낸 유압회로도.

제2도는 본 발명에 따른 장치에서 유량제어밸브가 설치된 구체적인 예를 도시한 단면도.

제3도는 제2도의 A부분에 대한 확대단면도.

제4도는 종래의 굴삭기에서 채택하고 있는 유량제어장치를 도시한 유압회로도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 펌프 2 : 스푸울

3 : 바이패스경로 4 : 교축밸브

5 : 파일롯라인 6 : 펌프제어기

7 : 파일롯펌프 8 : 전자비례제어밸브

9 : 가변형유량조절밸브 10 : 조정스크류

11 : 로크너트 12 : 어댑터

13 : 관통구멍 14 : 경사판

본 발명은 굴삭기의 유량제어장치에 관한 것으로, 특히 간단한 유압회로의 구성으로서 작동기에서 요구하는 최적량의 압유를 토출 공급하도록 한 굴삭기의 유량제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 굴삭기와 같은 건설용 중장비에서는 작업에 요구되는 큰 힘을 얻기 위해 펌프로써 발생시키는 유압을 사용하고 있는 한편, 굴삭기등에서는 그 작업의 다양화를 위해 본래 지정된 작업기이외에 여러 가지의 선택품목을 구비하고 있는 경우가 많은 바, 예컨대 사용목적에 따라 브레이크, 그리퍼, 틸팅, 버켓, 파쇄기등과 같은 여러 가지의 작업기를 부가설치하여 사용하고 있다.

그런데 이러한 작업기들은 그 용량과 작업의 특성에 알맞게 각각 요구하는 바의 용량이 서로 다르기 때문에 특정 작업기에 공급해 주어야 할 압유의 량도 서로 다르게 된다.

또한, 굴삭기의 전체에서 요구하는 작업량이 큰 경우와 작은 경우에도 각각 그 때마다 요구하는 바의 압유량이 달라지게 되므로, 이러한 각 경우마다 펌프에서 토출되는 압유의 량을 그때 그때마다 수동으로 조절해 줄 수가 없기 때문에, 작업기의 부하에 따라 펌프의 토출유량이 자동적으로 달라지도록 되어 있다.

그러나 종래의 이러한 장치는 그 구조가 복잡하고, 또 정확한 유량제어가 이루어지지 않을 뿐만 아니라 펌프의 제어가 급하게 이루어지기 때문에 서어지압력이 발생하게 되고 기기의 하자 발생빈도를 높이고 내구수명을 떨어뜨리는 문제점이 있었다.

이러한 문제를 종래의 굴삭기에서 채택하고 있는 유량제어장치를 유압회로로 도시한 제4도를 참조하여 구체적으로 살펴보면, 펌프(101)에서 토출된 압유가 메인콘트롤밸브(102)에 의해 공급위치가 절환되어져 해당 작동기(또는 선택 작동기)로 공급되어지게 되는데, 상기 메인콘트롤밸브(102)의 스푸울을 작동시키는 파일롯 포오트(a, b)에 파일롯 압유가 공급되지 않으면 상기 스푸울이 중립위치에 있게 되고, 이러한 경우에는 상기 펌프(101)에서 토출된 압유가 바이패스통로(102a)를 거쳐서 교축밸브(103)에 전달되게 되며, 이 교축밸브(103)에 전달된 압력은 파일롯라인(104)을 통하여 셔틀밸브(105)로 전달되어지게 되어지는 한편, 이 셔틀밸브(105)에는 파일롯펌프(106)에서 토출되는 압유도 솔레노이드밸브(107)와 감압밸브(108)를 통해서 전달되게 되어 있다.

그리고, 상기 파일롯펌프(106)에서 토출된 압유는 솔레노이드밸브(107)를 거친 다음 상기 메인콘트롤밸브(102)의 파일롯포오트(a)로 공급되어져 이 밸브(102)의 스푸울을 이동시켜 주도록 되어 있다.

따라서, 상기 셔틀밸브(105)에서는 파일롯라인(104)을 통해서 공급되어온 압유의 압력과, 상기 파일롯펌프(106)에서 공급되어온 압유의 압력을 비교하여 압력이 큰 쪽의 압력을 상기 펌프(101)의 토출유량을 결정하는 펌프제어기(109)로 공급해 주어, 이 펌프제어기(109)의 제어에 따라 펌프(101)의 토출유량을 결정해 주게 되는 것이다.

이러한 구조로 되어 있는 종래의 유량제어장치는, 상기 파일롯펌프(106)에서 토출되는 압유의 흐름을 제어하는 솔레노이드밸브(107)가 급조작되게 됨에 따라, 이 밸브(107)를 통과하는 압유의 흐름도 급변하게 되므로 상기 셔틀밸브(105)를 통해서 펌프제어기(109)가 급격하게 제어되어지게 되고, 이에 따라 상기 펌프(101)도 급작스럽게 조작되어지게 되므로, 결국 펌프(101)에서 토출되는 압유에 의해 작동되는 작동기가 급조작되어지게 되는 것이다.

따라서, 작동기의 제어성이 떨어지게 되고, 상기 펌프(101)에는 서어지 입력이 발생하게 되어 하자를 발생시키게 될 뿐만 아니라, 상기 펌프제어기(109)와 펌프(101)의 내구수명도 단축시키는 문제점이 있는 것이다.

또한, 상기한 바와 같은 종래의 유량제어장치에 있어서는, 펌프(101)의 유량을 제어하기 위해 감압밸브(108)와 셔틀밸브(105)등과 같은 복잡한 구성요소가 필요하므로, 비경제적인 문제점이 있고, 또한 상기 펌프(101)의 토출압유를 전달받아 작동하는 작동기를 다양한 여러종류의 것을 사용하기 위해서는 제어성의 향상 및 유량조절장치의 보완이 필요하다는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해소시키기 위한 것으로, 간단한 구성으로 펌프의 토출유량을 최적상태로 조절해 줄 수가 있고, 펌프가 부하의 변동에 따라 급격하게 제어되어지지 않게하는 굴삭기의 유량제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 메인콘트롤밸브의 해당 작동기를 작동시키기 위한 스푸울이 중립위치에 있을 때 상기 스푸울의 바이패스 통로를 통해서 펌프의 압유가 교축밸브로 전달되어지게 하고, 이 교축밸브의 파일롯라인이 펌프의 토출유량을 제어하는 펌프제어기로 직접연결되게 하며, 상기 메인콘트롤밸브의 스푸울을 조작하는 파일롯펌프에서 토출된 압유가 비례제어솔레노이드밸브를 통해서 제어되어지도록 되어 있다.

따라서, 상기한 바와 같은 구성으로 이루어져 있는 본 발명의 장치는, 메인콘트롤밸브의 해당 작동기를 작동시키기 위한 특정 스푸울을 거쳐 나온 펌프의 토출압이 교축밸배의 파일롯라인을 따라, 펌프의 토출유량을 제어해 주는 펌프제어기로 직접 유입되어져 펌프의 토출유량을 제어해 주도록 되어 있는 한편, 상기 메인콘트롤밸브의 스푸울 절환 위치를 제어하는 파일롯펌프에서 토출된 압유가 전자비례저어솔레노이드밸브에 의해 비례적으로 제어되어지도록 함으로써, 상기 메인콘트롤밸브의 스푸울이 선형적으로 변위되면서 이 메인콘트롤밸브를 통과하는 펌프의 압유량 역시 선형적으로 변화하여 이 밸브를 통과하는 압유량에 의해 직접적인 영향을 받지 않게되는 펌프의 토출량이 급격하게 변환되어지지 않도록 하는 것이다.

따라서, 펌프에서 토출된 압유의 흐름을 절환시키는 메인콘트롤밸브가 급격하게 제어되지 않게 하고, 이러한 동작의 영향을 직접적으로 전달받는 상기 펌프제어기가 급격하게 제어되어지지 않게 되므로, 궁극적으로 펌프의 토출유량이 급변하지 않게 되어 펌프의 서어지발생을 방지할 수가 있고, 이러한 압유를 공급받아 작동하는 기기의 내구수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

또한 본 발명에서는 상기 메인콘트롤밸브의 한쪽 선단에 가변유량조절장치가 설치되어 있어, 이 유량조절장치를 수동으로 조작하여 세팅시켜 줌으로써, 해당 작동기에서 요구하는 최대유량이 통과되어지게 조절할 수가 있도록 되어 있다.

이하 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 자세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 장치를 도시한 유압회로도로서, 이 장치는 펌프(1)에서 토출되는 압유가 메인콘트롤밸브의 특정 작동기를 작동시키기 위한 스푸울(2)로 공급되고, 이 스푸울(2)의 A, B포오트는 해당 작동기(도시안됨)로 연결되며, 상기 스푸울(2)의 바이패스경로(3)는 교축밸브(4)와 연결되어 있는 한편, 상기 교축밸브(4)의 파일롯라인(5)은 상기 펌프(1)의 토출유량을 제어하는 펌프제어기(6)와 연결된 구조로 되어 있다.

그리고, 상기 스푸울(2)의 이동을 파일롯 제어해 주기 위해 파일롯펌프(7)에서 토출되는 압유는 파일롯라인(Pi)에 설치된 전자비례제어밸브(8)를 거쳐서 상기 스푸울(2)의 a 체임버로 공급되어지도록 설치된 구조로 이루어져, 외부에서 가해지는 조건에 따라 이에 부합하는 전기적인 신호를 인가 받아 작동하는 상기 전자비례제어밸브(8)가 제어되면서, 상기 파일롯펌프(7)에서 토출되어 공급되는 압유가 상기 스푸울(2)의 a 체임버로 공급되는 량을 제어해줌으로써 상기 메인콘트롤밸브의 스푸울(2)을 통과하는 유량을 제어해 주도록 되어 있다.

또한, 상기 메인콘트롤밸브의 스푸울(2)의 a 체임버가 설치된 쪽의 반대쪽에 가변형 유량조절밸브(9)가 설치되어, 이 밸브(9)의 조절에 따라 상기 스푸울(2)의 스트로크가 가변되면서 스푸울(2)을 통과할 수 있는 최대유량을 결정해 주도록 되어 있는 바, 상기 가변형 유량조절밸브(9)는 제3도에 도시된 바와 같이 메인콘트롤밸브의 몸체에 조정스크류(10)가 나사결합되고, 이 조정스크류(10)의 외부에 로크너트(11)와 어댑터(12)가 차례로 결합된 구조로 이루어져 있으며, 상기 어댑터(12)의 머리부에 형성된 관통구멍(13)을 통해서 상기 조정스크류(10)를 돌려줌으로써 이 조정스크류(10)가 맞닿아 있는 스푸울(2)의 이동가능스트로크를 결정지워주도록 되어 있는 것이다.

다음에는 상기한 바와 같은 구조로 이루어져 있는 본 발명의 유량제어장치의 작동과정을 설명한다.

작업자가 선택한 작동기를 설치하여 작동시키는 과정중에 작동기에 가해지는 부하의 크기에 따라 또는 작동기로 공급되는 유압라인의 내부 압력의 크기에 따라 전기적으로 제어되는 제어기등에서부터 전기적인 신호가 발생되어 상기한 바와 같은 조건에 부합하도록 상기 전자비례제어밸브(8)에 신호가 인가되게 되고, 이에 따라 파일롯펌프(7)에서 토출된 압유가 상기 메인콘트롤밸브의 스푸울(2)에 구비되어 있는 a 체임버로 공급되어지게 되는데, 이때 상기 전자비례제어밸브(8)의 개방정도에 따라 상기 a 체임버로 공급되는 압유의 량도 달라지게 되므로 이 스푸울(2)의 이동량도 달라져 결국 상기 스푸울(2)의 이동량이 전자비례제어밸브(8)의 개방정도에 따라 달라지게 되는 것이다.

즉, 외부의 조건에 따라 메인콘트롤밸브의 스푸울(2) 체임버에 공급되는 파일롯압유의 공급량이 달라져서 메인콘트롤밸브의 스푸울(2)이 이동하는 길이도 달라지게 되고, 이에 따라 상기 스푸울(2)의 압유통과 면적이 달라지기 때문에 펌프(1)로부터 메인콘트롤밸브를 통해서 작동기로 공급되는 압유의 량이 달라지게 하는 것이다.

따라서, 작동기가 현재의 조건에 부합하도록 작동되어지게 되는 것이다. 한편, 작동기로 공급되는 압유의 량이 중단되면, 즉 상기 메인콘트롤밸브의 스푸울(2)이 중립위치에 있으면 작동기로 압유가 공급되지 않게 되면서, 상기 스푸울(2)의 바이패스경로(3)를 거쳐서 교축밸브(4)로 전달되어지게 되고, 이 교축밸브(4)로 전달된 압유의 압력은 다시 파일롯압력으로 조절되어진 상태에서 파일롯라인(5)을 따라서 상기 펌프제어기(6)로 공급되어서 이 펌프제어기(6)를 작동시킴으로써, 펌프(1)의 경사각도를 조절하여 펌프(1)의 토출유량이 제어되어지게 하는 것이다.

즉, 작동기가 작동하지 않는 경우에는 펌프(1)에서 많은 량의 압유가 토출될 필요가 없으므로, 상기 파일롯라인(5)을 통해서 공급되는 파일롯압에 의해 펌프제어기(6)가 작동하면서 펌프(1)의 경사판(14)각도를 조절하여 펌프(1)의 토출유량을 제어해 주게 되는 것이다.

한편, 상기 메인콘트롤밸브의 스푸울(2)을 통과할 수 있는 작동유의 유량은 해당 작동기에 최적상태로 공급할 수 있는 것이 가장 바람직할 것인바, 예컨대 작동기의 용량은 작은데 무조건 많은 량의 오일이 공급되어지게 하면, 불필요한 오일의 소모량이 많아지게 되므로 동력의 낭비가 되는 것이다.

따라서, 해당 작동기에 필요한 최대통과 유량만 결정지워주면 펌프의 토출유량이 아무리 많아도 설정된량 이상으로는 통과할 수 없게 되고, 또 이와 같이 제어되어지게 함으로써 굴삭기 전체의 동력을 줄일 수 있는 것이다.

이상에서, 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 장치는 작동기를 작동시키지 않고 압유의 공급이 필요없는 경우에는, 펌프에서 토출되는 압유가 파일롯압으로 작용하여 펌프제어기(6)로 직접 유입되어져서 펌프(1)의 경사판(14)각도를 조절하여 펌프(1)의 토출유량을 직접적으로 조절해 주도록 되어 있으므로, 펌프(1)의 유량제어가 즉각적이고 효과적으로 이루어지게 되며, 또한 작동기로 공급되는 압유의 공급방향을 제어해주는 메인콘트롤밸브의 스푸울(2)이 파일롯펌프(7)에서부터 공급되는 압유를 외부의 여러 가지 조건에 맞추어 제어되는 전자비례제어밸브(8)를 통해서 선형적으로 제어되어지게 되므로 작동기로 공급되는 압유의 조절이 급격하게 이루어지지 않게 되어 작동기에 가해질 수 있는 급격한 충격의 발생을 방지해 줄 수 있는 것이다.

또한, 스푸울(2)에 설치되어 있는 가변유량조절장치(9)를 조절해 줌으로써 해당 작동기에 알맞는 최대 공급가능 유량을 미리 정확하게 맞추어 세팅시킬 수 있으므로, 불필요한 동력의 낭비를 막을 수 있는 것이다.

그리고, 상기한 바와 같이 스푸울의 작동이 전자비례제어밸브(8)에 의해 선형적으로 조절되어짐으로써, 스푸울의 급격한 작동으로 인해 펌프조절기(6)과 이에 부응하여 급격하게 제어되어지면서, 펌프(1)의 조절에 충격을 발생시키는 현상이 발생하지 않게 되는 것이다.

Claims (2)

1. 펌프(1)에서 토출되는 압유가 메인콘트롤밸브의 특정 작동기를 작동시키기 위한 스푸울(2)로 공급되고, 이 스푸울(2)의 A, B포오트는 해당 작동기로 연결되며, 상기 스푸울(2)의 바이패스경로(3)는 교축밸브(4)와 연결되어 있는 굴삭기의 유량제어장치에 있어서, 펌프(1)의 토출유량을 제어하는 펌프제어기(6)가 교축밸브(4)의 파일롯라인(5)의 압력만으로 조절되어지도록 상기 펌프제어기(6)에 파일롯라인(5)만이 연결되고, 상기 스푸울(2)의 이동을 파일롯 제어해 주기 위해 파일롯펌프(7)에서 토출되는 압유를 공급해 주는 파일롯라인(Pi)중간에 상기 작동기와 펌프(1)에서 토출되는 압유가 이송되는 라인 등의 내부압력등과 같은 외부조건에 따라 전기적으로 제어되는 저자비례제어밸브(8)가 설치되어 있는 한편, 상기 메인콘트롤밸브의 스푸울(2)에 파일롯라인(Pi)이 연결된 반대쪽에 가변형 유량조절밸브(9)가 설치되어, 이 밸브(9)의 조절에 따라 상기 스푸울(2)의 스트로크가 가변되면서 상기 밸브(9)를 통과할 수 있는 최대유량을 결정해 주도록 된 것을 특징으로 하는 굴삭기의 유량제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 가변형 유량조절밸브99)가 메인콘트롤밸브의 몸체에 조정스크류(10)가 나사결합되고, 이 조정스크류(10)의 외부에 로크너트(11)와 어댑터(12)가 차례로 결합된 구조로 이루어져 있으며, 상기 어댑터(12)의 머리부에 형성된 관통구멍(13)을 통해서 상기 조정스크류(10)를 돌려서 이 조정스크류(10)가 맞닿아 있는 스푸울(2)의 이동가능스트로크를 제어해 주도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 유량제어장치.