KR100244100B1 - 중장비의 우선장치 - Google Patents

Abstract

굴삭기 등을 비롯한 건설기계에 적용되는 우선장치를 개시한다. 이 우선장치는 단일의 펌프에 의한 토출유량을 공급받아 2이상의 액츄에이터가 독립적으로 또는 동시에 작동하는 유압장치에 적용되며, 아암실린더의 작동을 제어하는 콘트롤밸브와, 선회모터의 작동을 제어하는 콘트롤밸브와, 이들 콘트롤밸브 내부에 이동가능하게 설치되어 양단에 걸리는 소정의 신호압에 따라 이동되면서 콘트롤밸브 내부유로를 절환접속하는 스프울과, 아암실린더의 콘트롤밸브 측 스프울의 양단 중 어느 한 단에 소정의 신호압을 공급하기 위한 유로 중에 설치된 가변감압밸브로 구성되며, 이 가변감압밸브의 가변감압원은 선회모터를 작동시키기 위한 신호압으로 되도록 구성된다. 따라서, 이 우선장치는 작동의 신뢰성과 구성의 단순화를 도모한다.

Description

중장비의 우선장치

본 발명은 건설기계의 유압장치에 관한 것으로, 특히 굴삭기 등을 비롯한 각종 건설기계에 적용되는 우선(優先-PRIORITY) 장치에 관한 것이다.

"우선"은 단일의 펌프에서 토출된 오일에 의해 적어도 2이상의 액츄에이터 (ACTUATOR)가 복합작동될 때, 어느 한 액츄에이터가 다른 액츄에이터에 비해 상대적으로 더 많은 유량을 공급받도록 제어하는 것이다. 예를 들어, 굴삭기의 경우, 아암(ARM)에 대해 선회(SWING)우선, 버킷(BUCKET)에 대해 부움(BOOM)우선 등을 적용하고 있다. 일반적으로, 아암 액츄에이터(아암실린더)와 선회모터는 동일한 펌프에 의해 유량을 공급받고, 버킷 액츄에이터(버킷실린터)와 부움 액츄에이터(부움실린더)는 또 다른 동일한 펌프에 의해 유량을 공급받는데, 아암 작동시 필요한 유량보다 선회시 필요한 유량이 많고, 버킷 작동시 필요한 유량보다 부움 작동시 필요한 유량이 많기 때문에, 이에 따라 유량을 차등 공급하여 불필요한 압력손실을 막고 기계의 작동을 원할하게 하는 것이다.

이와 같은 우선기능이 확보되지 않으면, 예를 들어 아암인(ARM-IN) 작동과 선회가 동시에 일어날 때, 작동 초기에 오일은 상대적으로 부하가 적은 아암실린터쪽으로만 공급이 되고 선회모터 쪽으로는 전혀 공급이 되다가 서로의 부하가 동일하게 되는 순간부터 비로소 선회모터 쪽으로 공급이 되기 시작하기 때문에, 선회 작동 속도가 늦어짐은 물론, 장비의 실제 작동이 운전자의 예상을 빗나가게 되는 문제점이 있었던 것이다.

따라서, 아암실린더 쪽에 인위적으로 부하를 걸어줌으로써 아암실린더에 공급되는 유량이 감소되도록 하고 감소된 만큼의 유량이 선회모터 쪽으로 더 공급되도록 하여 주는 것이 우선기능인 것이다.

위와 같은 우선기능을 부여하기 위하여 종래에는 스트로크리미터, 고정오리피스 및 가변오리피스 등을 사용하였다.

스트로크리미터(101)는, 제 1 도에 도시된 것과 같이, 해당 액츄에이터의 콘트롤밸브("A")에 설치되어 스프울 스트로크를 소정 범위내로 제한함으로써 밸브("A")내의 공급유로(105)가 완전히 개방되지 못하도록 하는 장치이다.

고정오피리스(201)는, 제 2 도에 도시된 것과 같이, 병렬유로(203) 중에 설치되어 해당 액츄에이터의 콘트롤밸브("A")로 공급되는 유량을 상시 제한하는 장치이다.

위와 같은 스트로크리미터와 고정오리피스는, 해당 액츄에이터의 단독작동과 복합작동 여부에 불문하고 해당 액츄에이터에 공급되는 유량을 항상 제한하게 되므로, 해당 액츄에이터의 단독작동시에는 불필요한 압력손실이 야기되고 액츄에이터의 작동속도가 늦어지는 등의 단점이 있었다.

가변오리피스(301)는, 제 3 도에 도시된 것과 같이, 병렬유로(303) 중에 설치되고 콘트롤밸브(302)의 스프울 이동을 위한 파일럿압력(Pi)에 의해 오리피스 상태와 오리피스 해제상태로 절환된다. 파일럿압력(Pi)이 작용하지 않을 때에는 스프링(305)에 의해 오리피스 해제상태로 초기 설정된다. 이와 같은 가변오리피스(301)는 콘트롤밸브(304)만의 단독조작시에는 파일럿압력(Pi)이 작용하지 않으므로 콘트롤밸브(304)에 정상적인 충분한 유량이 공급되고, 콘트롤밸브(304)가 조작될 때에만 파일럿압력(Pi)에 의해 전술한 스프링(305)의 탄성력을 이기고 오리피스상태로 절환되어 우선기능이 수행된다. 즉, 콘트롤밸브(304)에 공급되는 유량이 감소되고, 감소된 만큼 콘트롤밸브(302)에 공급되는 유량이 증가되게 된다.

본 발명의 목적은, 보다 효과적으로 기능 수행이 가능하고 기구적 구성이 크게 단순화 될 수 있는 중장비의 우선장치를 제공함에 있다.

제1도는 종래의 스트로크리미터가 적용된 우선장치를 나타내는 개략적인 유압회로도.

제2도는 종래의 고정오리피스가 적용된 우선장치를 나타내는 개략적인 유압회로도.

제3도는 종래의 가변오리피스가 적용된 우선장치를 나타내는 개략적인 유압회로도.

제4도는 본 발명의 일실시예에 의한 우선장치를 나타내는 개략적인 유압회로도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

P : 펌프 Pi : 파일럿펌프

ARM : 아암실린더 SWING : 선회모터

1, 1a, 1b, 1c : 파일럿라인 3 : 가변감압밸브

5 : 유로

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 우선장치는, 단일의 펌프에 의한 토출유량을 공급받아 2이상의 액츄에이터가 독립적으로 또는 동시에 작동하는 유압장치에 적용되며 어느 한 액츄에이터에 대해 다른 한 액츄에이터의 우선을 확보하는 우선장치에 있어서 : 상기 펌프와 상기 어느 한 액츄에이터 사이의 유로 중에 설치되어 상기 어느 한 액츄에이터의 작동을 제어하는 제 1 콘트롤밸브; 상기 펌프와 상기 다른 한 액츄에이터 사이의 유로 중에 설치되어 상기 다른 한 액츄에이터의 작동을 제어하는 제 2 콘트롤밸브; 상기 제 1 콘트롤밸브 내부에 이동가능하게 설치되어 양단에 걸리는 소정의 신호압에 따라 이동되면서 상기 제 1 콘트롤밸브 내부 유로를 개방/폐쇄 절환하는 제 1 스프울; 상기 제 2 콘트롤밸브 내부에 이동가능하게 설치되어 양단에 걸리는 소정의 신호압에 따라 이동되면서 상기 제 2 콘트롤밸브 내부 유로를 개방/폐쇄 절환하는 제 2 스프울; 상기 제 1 콘트롤밸브의 상기 제 1 스프울의 상기 양단 중 적어도 어느 한단에 상기 소정의 신호압을 공급하기 위한 유로 중에 설치된 가변감압밸브; 및 상기 제 2 콘트롤밸브의 상기 제 2 스프울의 상기 양단에 상기 소정의 신호압을 공급하기 위한 유로로부터 분기되어 상기 가변감압밸브의 수압부에 연결되는 유로를 포함함에 따라, 상기 가변감압밸브의 가변감압원이 상기 제 2 콘트롤밸브를 작동시키기 위한 신호압이 되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.

제 4 도에는 본 발명의 일실시예가 도시되어 있다.

제 4 도에 의하면, 단일의 펌프(P)에 의해 작동되는 두 개의 액츄에이터(ARM 및 SWING)가 구비된 굴삭기의 개략적인 유압회로가 도시되어 있다. 설명의 편의를 위하여, 본 실시예는 전술한 두 개의 액츄에이터를 아암실린더(ARM)와 스윙모터(SWING)로 특정화하였지만, 이것들에만 국한되는 것은 아니다.

펌프(P)와 아암실린더(ARM) 및 스윙모터(SWING) 사이의 유로 중에는 아암실린더(ARM)의 작동을 제어하기 위한 제 1 콘트롤밸브(CV1)와 제 2 콘트롤밸브(CV2)가 각각 구비되어 있다.

제 1 콘트롤밸브(CV1)과 제 2 콘트롤밸브(CV2)는 각각의 내부에 이동가능하도록 제 1 스프울 및 제 2 스프울이 설치되고, 이 스프울들의 이동에 따라 콘트롤밸브(CV1, CV2)의 내부 유로가 절환접속되면서 각각의 기동과 정지 및 방향전환 작동이 수행된다.

콘트롤밸브 내부에 설치된 스프울의 구성은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 별도의 도면이 없이도 용이하게 이해할 수 있으므로 도시를 생략한다.

스프울의 이동은 스프울 양단(A1, B1 및 A2, B2)에 인가되는 소정의 신호압 유무에 따라 비례적으로 이루어지는 데, 예를 들어 제 1 스프울의 우단(A1)에 신호압이 인가되면, 제 1 스프울이 도면상 좌향으로 이동하고 아암실린더(ARM)는 펌프(P)로부터 토출된 오일을 제 1 콘트롤밸브(CV1)를 통해 공급받아 아암-인(아암을 끌어당기는 방향, 작동을 하게 되며, 제 1 스프울의 좌단(B1)에 신호압이 인가되면, 제 1 스프울이 도면상 우향으로 이동하고 아암실린더(ARM)는 펌프(P)로부터 토출된 오일을 제 1 콘트롤밸브(CV1)를 통해 공급받아 아암-아웃(아암을 밀어내는 방향) 작동을 하게 된다. 마찬가지로, 제 2 스프울의 우단(A2)에 신호압이 인가되면, 제 2 스프울이 도면상 좌향으로 이동하고 스윙모터(SWING)는 펌프(P)로부터 토출된 오일을 제 2 콘트롤밸브(CV2)를 통해 공급받아 좌회전하게 되고, 제 2 스프울의 좌단(B2)에 신호압이 인가되면, 제 2 스프울이 도면상 우향으로 이동하고 스윙모터(SWING)는 펌프(P)로부터 토출된 오일을 제 2 콘트롤밸브(CV2)를 통해 공급받아 우회전하게 된다. 스프울의 이동스트로크에 따라 콘트롤밸브(CV1, CV2) 내부유로의 개도는 비례적으로 증감하기 때문에 이 내부유로를 통해 아암실린더(ARM)와 스윙모터(SWING)에 공급되는 유량도 비례적으로 증감하게 된다.

한편, 전술한 소정의 신호압 공급원으로 파일럿펌프(Pi)가 구비되고, 이 파일럿펌프(Pi)는 파일럿라인(1)을 통해 전술한 두 스프울의 양단(A1, B1 및 A2, B2)과 연결된다. 또한, 파일럿라인(1) 중에는 운전자의 조작을 압력받아 파일럿펌프(Pi)로부터 스프울 양단(A1, B1 및 A2, B2)에 선택적으로 신호압을 공급하거나 차단하여 아암실린더(ARM)와 스윙모터(SWING)가 운전자가 소망하는 대로 작동되도록 하는 조작장치(J1 및 J2)가 설치된다.

이와 같이 구성된 유압회로에서, 전술한 제 1 콘트롤밸브(CV1)의 제 1 스프울 우단(A1)에 신호압을 인가하기 위한 파일럿라인(1a) 중에, 가변감압밸브(3)가 설치된다. 이 가변감압밸브(3)는, 스프링(3a)에 의해 전술한 파일럿라인(1a)을 완전 개방하는 상태로 초기설정되어 있다가, 스프링(3a) 대향측에 형성된 수압부(3b)에 압력이 작용하게 되어 스프링(3a)의 탄성력을 이기게 되면, 그 압력의 정도에 따라 비례적으로 파일럿라인(1a) 중의 신호압을 감압시키게 된다. 도면부호 "T"는 작동유 저장탱크를 나타낸다. 그에 따라, 제 1 스프울의 이동스트로크는 풀스트로크(Full Stroke) 상태에서 비례적인 양 만큼 이동하여 하프스트로크(Half Stroke) 상태로 전환되고, 결국 아암실린더(ARM)에 공급되는 유량을 감소시키게 된다.

가변감압밸브(3)의 수압부(3b)에 인가되는 압력은, 제 2 콘트롤밸브(CV2)의 제 2 스프울 양단(A2, B2)에 인가되는 신호압으로부터 인출되는데, 즉, 스윙모터(SWING)의 조작상태에서만 가변감압밸브(3)의 수압부(3b)에 압력이 작용하는 것이다. 이를 위해, 제 2 콘트롤밸브(CV2)의 제 2 스프울 양단(A2, B2)으로 향하는 파일럿라인(1b, 1c)으로부터 분기되어 가변감압밸브(3)의 수압부(3b)와 연결된 유로(5)가 설치된다.

위와 같이 구성된 본 실시예의 우선장치에 의하면, 아암과 선회의 복합작동시, 특히 아암-인 작동과 선회가 동시에 일어나는 경우, 아암실린더(ARM)를 작동시키기 위한 제 1 콘트롤밸브(CV1)의 제 1 스프울 우단(A1)으로 향하는 파일럿라인(1a)의 압력이 상승되고, 이와 동시에 선회모터(SWING)를 작동시키기 위한 제 2 콘트롤밸브(CV2)의 제 2 스프울 우단과 좌단(A2, B2) 중 어느 하나로 향하는 파일럿라인(1b 또는 1c)의 압력이 상승되는 데, 파일럿라인(1b 또는 1c)의 압력은 유로(5)를 통해 가변감압밸브(3)의 수압부(3b)에 작용하게 됨에 따라, 파일럿라인(1a) 중의 압력이 비례적으로 감소되고, 제 1 스프울의 스트로크가 하프스트로크 상태로 되며, 결국 아암실린더(ARM)에 공급되는 유량도 비례적으로 감소되게 된다. 이와 같이 감소된 오일은, 상대적으로 더 높은 압력을 필요로 하는 선회모터(SWING) 쪽에 추가 공급되게 되므로, 궁극적으로 아암에 대한 선회의 우선기능이 확보되게 되는 것이다. 물론, 아암실린더 단독 작동시에는 가변감압밸브의 수압부에 압력이 작용하지 않기 때문에 아암실린더는 아무런 제한이 없는 충분한 유량을 공급받을 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 우선 장치에 의하면, 보다 신뢰성 있는 작동이 보장되고 기구적 구성이 크게 단순화되는 효과가 제공된다.

Claims (2)

1. 단일의 펌프에 의한 토출유량을 공급받아 2이상의 액츄에이터가 독립적으로 또는 동시에 작동하는 유압장치에 적용되며 어느 한 액츄에이터에 대해 다른 한 액츄에이터의 우선을 확보하는 중장비의 우선장치에 있어서 : 상기 펌프와 상기 어느 한 액츄에이터사이의 유로 중에 설치되어 상기 어느 한 액츄에이터의 작동을 제어하는 제1콘트롤밸브; 상기 펌프와 상기 다른 한 액츄에이터사이의 유로 중에 설치되어 상기 다른 한 액츄에이터의 작동을 제어하는 제2콘트롤밸브; 상기 제1콘트롤밸브 내부에 이동가능하게 설치되어 양단에 걸리는 소정의 신호압에 따라 이동되면서 상기 제1콘트롤밸브 내부 유로를 절환접속하는 제1스프울; 상기 제2콘트롤밸브 내부에 이동가능하게 설치되어 양단에 걸리는 소정의 신호압에 따라 이동되면서 상기 제2콘트롤밸브 내부 유로를 절환접속하는 제2스프울; 상기 제1콘트롤밸브의 상기 제1스프울의 상기 양단 중 적어도 어느 한단에 상기 소정의 신호압을 공급하기 위한 유로 중에 설치된 가변감압밸브; 및 상기 제2콘트롤밸브의 상기 제2스프울의 상기 양단에 상기 소정의 신호압을 공급하기 위한 유로로부터 분기되어 상기 가변감압밸브의 수압부에 연결되는 유로를 포함함에 따라, 상기 가변감압밸브의 가변감압원이 상기 제2콘트롤밸브를 작동시키기 위한 신호압이 되는 것을 특징으로 하는 중장비의 우선장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 어느 한 액츄에이터는 아암실린더이고, 상기 다른 한 액츄에이터는 선회모터이며, 상기 제1스프울의 상기 어느 한 단은 상기 아암실린더를 아암-인 작동시키기 위해 신호압을 인가하는 단인 것을 특징으로 하는 중장비의 우선장치.

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