KR100296449B1 - 굴삭기의 지면다지기 유압제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 굴삭기의 지면다지기 유압제어장치에 관한 것으로, 2 개의 메인펌프에서 토출되어 붐실린더로 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 각각의 붐제어스푸울과 붐실린더사이에 압유를 합류시키는 합류통로가 연결되고, 상기 2 개의 붐제어스푸울이 3위치 4포오트로 구성되어 있으면서, 그 중 하나의 제어스푸울이 센터오픈통로를 구비하고 있으며, 상기 각 메인펌프의 토출유량을 제어하는 양쪽 유량제어기구가 네가콘라인을 통해 상기 붐제어스푸울이 설치된 메인콘트롤밸브블록의 네가콘밸브와 연결되어 있는 한편, 상기 센터오픈통로를 구비한 제어스푸울이 설치되어 있는 메인콘트롤밸브블록과 세트를 이루는 메인펌프의 유량제어기구와 연결된 네가콘라인의 중간에 셔틀밸브와 위치절환용 솔레노이드밸브를 통해 보조펌프에서 토출되는 압유를 이송하는 보조펌프라인에서 분기된 파이롯라인이 연결되어 있고, 상기 셔틀밸브와 위치절환용 솔레노이드밸브사이에서 분기된 제어라인이 센터오픈통로를 갖춘 붐제어스푸울의 한쪽수압실과 연결되어 있으며, 상기 센터오픈통로를 갖춘 붐제어스푸울의 다른 한쪽 수압실과 나머지 하나의 메인콘트롤밸브블록에 설치된 붐제어스푸울의 양쪽 수압실은 보조펌프에서 토출되는 압유를 파일롯제어하는 각각의 조이스틱과 각각 연결되어 있고, 상기 위치절환용 솔레노이드밸브의 솔레노이드가 온/오프스위치를 통하여 전원과 연결된 구조로 되어 있다

Description

굴삭기의 지면다지기 유압제어장치( Hydraulic control apparatus for compacting the ground with the bucket in an excavator)

본 발명은 굴삭기의 지면다지기 유압제어장치에 관한 것으로, 특히 굴삭기의 붐에 압력이 전달되지 않는 상태에서 붐이 자체 하중에 의해 부드럽게 하강하게하여 굴삭기의 버켓 뒷면으로 지면을 다지는 다짐작업을 수행할 수 있게 한 굴삭기의 지면다지기 유압제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 굴삭기라는 건설중장비는 붐의 선단에 구비된 버켓을 사용하여 단단한 지면을 파거나 흙더미를 이송 차량에 싣는데 사용되는 것으로서, 이러한 작업은 붐을 작동시키는 붐실린더와 버켓을 작동시키는 버켓실린더를 제어하여 이루어지게 된다.

한편, 상기 붐실린더는 굴삭기의 골조를 이루는 것으로서 그 부피가 크고 무게가 무거운데 이렇게 무게가 많이 나가는 붐자체와, 이 붐의 선단에 설치되어 흙 등을 담고 있는 버켓의 부하를 함께 지탱하면서 작동하여야 하기 때문에 그 작동압유의 압력이 높아야 함은 물론 작동압유의 량도 많아야 한다.

이러한 요구에 따라 통상적으로 굴삭기에서는, 도면 2 에 도시된 바와 같이, 2 개의 메인펌프(101, 102)에서 토출되는 압유가 각각의 메인콘트롤밸브블록에 구비된 붐제어밸브(103, 104)를 통과한 다음 선택적으로 합류되게 하여, 붐실린더(105)로 유입되게 되어 있다.

따라서, 상기 붐실린더(105)에는 그 작동에 필요한 많은 량의 압유와 압력을 얻도록 되어 있다.

그리고, 상기 붐제어밸브(103,104)는 보조펌프(106)에서 토출되는 파일롯압유를 조이스틱(107)으로 제어함에 따라 선택방향으로 선택적으로 이동하면서 메인펌프(101, 102)에서 전달되는 압유의 흐름을 제어해 주도록 되어 있다.

한편, 상기 메인펌프(101, 102)에서 토출되는 압유를 제어하는 방식에는 부하측의 압력을 검출하여 제어수단으로 이용하는 로드센싱제어방식과, 본 발명의 실시예에서와 같은 네가콘제어방식이 있다.

편의상, 본 발명에서는 상기 메인펌프(101, 102)의 유량제어기구(108, 109)가 각각의 네가콘라인(110, 111)을 통해 메인콘트롤밸브블록의 하단과 연결되어, 이 메인콘트롤밸브블록의 하단에서 전달되는 네가콘압력의 크기에 따라 가변되면서 그 토출유량을 제어해주도록 된 네가콘타입의 제어방식을 예로 들어 설명하기로 한다.

이러한 구조로 이루어진 종래의 일반적인 굴삭기는, 양쪽 붐제어밸브(103, 104)를 모두 공급위치로 절환시켜 양쪽 메인펌프(101, 102)에서 토출되는 압유가 합류되어 붐실린더(105)로 유입되게 하여 붐을 상승시키고, 이와 반대로 붐을 하강시키는 경우에도 상기 붐제어밸브(103, 104) 전부 또는 어느 하나만을 귀환쪽으로 절환시켜 제어하도록 되어 있다.

따라서, 상기한 바와 같은 타입의 굴삭기에서는 반드시 붐이 메인펌프(101, 102)로부터 전달되는 압유의 압력을 공급받아야 승강하게 되어 있기 때문에, 굴삭기의 버켓 뒷면으로 지면을 다지는 다짐작업을 하는 경우에 여러 가지 문제가 있었다.

즉, 지면을 평탄하게 고른 다음 단단하게 다지기 위해서는 굴삭기의 붐을 소정 높이까지 들어올린 다음, 빠른 속도로 붐을 하강시켜 버켓 뒷면으로 지면을 다져주고, 다음에는 다시 붐을 상승시켜 버켓을 들어올릴 수 있어야 하는데, 상기한 바와 같은 종래의 붐제어구조에서는, 지면에 버켓이 닿았을 때 조이스틱(107)의 레버를 놓으면 상기 붐제어밸브(103, 104)가 중립위치로 절환되어 붐실린더(105)에 압유가 공급되지 않게 되므로 붐이 그 위치에서 정지하게 되어, 지면이 불안정하게 다져질 뿐아니라, 붐의 급정지로 인하여 운전자와 장비에 심한 충격이 가해지게 된다.

또한, 붐이 지면에 닿은 상태에서 붐이 계속하여 하강하도록 붐실린더(107)를 제어하면, 결국에는 붐이 굴삭기의 아래쪽으로 내려가려는 현상이 발생하게 되므로, 버켓이 단단한 지반에 닿아 있는 상태에서는 붐이 아래로 내려갈려 함에 따라 굴삭기의 앞부분이 들려져 올라가게 된다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 굴삭기의 붐선단에 설치된 버켓 뒷면을 사용하여 지면의 평탄작업시 붐의 자중에 의한 힘만으로 지면을 부드럽게 다져줄 수 있게 한 굴삭기의 지면다지기 유압제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 2개의 메인펌프와, 적어도 2개의 붐실린더를 구비하고, 붐실린더로 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 각각의 붐제어스푸울과 붐실린더사이에 압유를 합류시키는 합류통로가 연결되고, 상기 2 개의 붐제어스푸울 중 하나의 제어스푸울에 센터오픈통로를 구비하고 있으며, 상기 각 메인펌프에는 토출유량을 제어하는 유량제어기구가 각각 연결되어 있다.

그리고, 상기 센터오픈통로를 구비한 붐제어스푸울의 붐하강측 수압부에는 솔레노이드밸브를 통해 보조펌프에서 파이롯라인이 연결되어 있고, 상기 센터오픈통로를 갖춘 붐제어스푸울의 다른 한쪽 수압실과 나머지 하나의 붐제어스푸울의 양쪽 수압실은 보조펌프에서 토출되는 압유를 파일롯제어하는 각각의 조이스틱과 각각 연결되고, 상기 솔레노이드밸브는 온/오프스위치를 통하여 전원과 연결된 구조로 되어 있다.

한편, 상기 솔레노이드를 경유한 보조펌프의 압유일부는 상기 메인펌프의 유량제어기구로도 연결되게 구성할 수도 있다.

이러한 구조로 이루어진 본 발명의 장치는, 일상적인 붐의 승강작업을 하고자 하는 경우에는 상기 솔레노이브밸브와 연결된 온/오프스위치를 오프시킨 상태에서 양쪽의 붐제어스푸울의 절환시키는 조이스틱을 작동시킴에 따라 이 붐제어스푸울이 정상적으로 절환되면서, 메임펌프에서 토출되는 압유를 합류시켜 붐실린더에 공급하거나 이 붐실린더로부터 탱크로 귀환시켜 일상적인 붐의 승강작업을 행할 수 있게 된다.

한편, 버켓의 뒷면을 사용하여 지면다지기 작업을 하고자하는 경우에는 상기 온/오프스위치를 온시키면 위치절환용 솔레노이드밸브가 위치절환작동되면서, 보조펌프에서 토출된 파일롯압유가 셔틀밸브를 통해 관련하는 메인펌프의 유량제어기구로 유입되어 이 펌프의 토출유량을 최저의 상태로 줄여줌과 더불어, 상기 센터오픈통로를 구비한 붐제어스푸울의 한쪽 수압실에 유입되어 이 붐제어스푸울의 센터오픈통로가 유로에 연결되도록 위치절환시켜 줌으로써 붐실린더의 양쪽 체임버가 탱크와 메인펌프에 연통되게 되어, 붐이 자중에 의해 내려오면서 붐끝단에 부착된 버켓의 뒷면에 의해 지면을 다져주게 되고, 버켓이 지면에 닿은 다음에는 다시 온/오프스위치를 오프시키면서 조이스틱을 사용하여 붐을 들어올리고, 이러한 동작을 되풀이하면, 붐이 들어올려졌다가 다시 자중에 의해 내려오면서 지면을 다져 주게 되는 것이다.

한편, 상기와 같은 다지기작업모드기능을 선택적으로 사용할 수 있도록 한 작업모드스위치를 상기 솔레노이드밸브 온/오프 스위치와 직렬로 부가함으로써 작업상의 안전을 도모할 수 있게 하였다.

따라서, 본 발명의 장치를 사용하므로써 버켓의 뒷면을 사용하여 지면의 다짐작업을 수행할 수 있게 되는 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 굴삭기의 지면다지기 유압제어장치를 나타낸 유압회로도,

도 2 는 종래의 일반적인 굴삭기의 지면다지기 유압제어장치를 나타낸 유압회로도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 - 메인펌프 2 - 메인펌프

3 - 붐제어스푸울 4 - 붐제어스푸울

5 - 합류라인 6 - 붐실린더

7 - 센터오픈통로 8 - 직진통로

9 - 차단로 10 - 직진통로

11 - 차단로 12 - 교차통로

13 - 유량제어기구 14 - 유랑제어기구

15 - 네가콘밸브 16 - 네가콘밸브

17a,17b - 네가콘라인 18 - 셔틀밸브

19 - 솔레노이드밸브 20 - 보조펌프

21 - 보조펌프라인 22 - 파일롯라인

23 - 제어라인 24, 25, 26, 27 - 수압실

28 - 조이스틱 29 - 온/오프스위치

30 - 오일탱크 40 - 작업모드스위치

이하 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 자세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 장치를 나타낸 유압회로도로서, 네가콘제어방식에 적용된 예를 나타낸 것이다. 2 개의 메인펌프(1,2)에서 토출된 압유가 각 메인콘트롤밸브블록(표시안됨)에 구비된 붐제어스푸울(3,4)을 통해 합류라인(5)에서 합류된 다음 붐실린더(6)로 공급되게 되어 있다.

상기 붐제어스푸울(3,4)중 한쪽 메인펌프(1)와 연결된 붐제어스푸울(3)에는 센터오픈통로(7)와 직진통로(8) 및 차단로(9)가 구비되어 있고, 다른 한쪽의 메인펌프(2)와 연결된 붐제어스푸울(4)에는 일반적으로 직진통로(10)와 차단로(11) 및 교차통로(12)가 구비되어 있다.

그리고, 상기 메인펌프(1,2)의 토출유량을 제어하는 유량제어기구(13,14)는 메인콘트롤밸브블록의 하류에 설치된 네가콘밸브(15,16)와 각각의 네가콘라인(17a, 17b)을 통해 연결되어 있고, 상기 센터오픈통로(7)가 구비된 붐제어스푸울(3)과 연결된 메인펌프(1)의 유량조절기구(13)에는 네가콘라인(17a)과, 위치절환용 솔레노이드밸브(19)를 통해 보조펌프(20)에서 토출된 압유를 이송하는 보조펌프라인(21)에서 분기된 파일롯라인(22)이 셔틀밸브(18)를 통하여 서로 연결되어 있다.(상기와 같은 구성은 붐자중낙하시 불필요한 펌프의 출력을 절감하기 위한 것으로, 유로연결을 생략할 수도 있다)

그리고 상기 셔틀밸브(18)와 솔레노이드밸브(19)사이에서 분기된 제어라인(23)이 상기 센터오픈통로(7)를 구비하고 있는 붐제어스푸울(3)의 한쪽 수압실(24)과 연결되어 있다.

또한, 상기 붐제어스푸울(3)의 반대쪽 수압실(25)과 다른 쪽 붐제어스푸울(4)의 양쪽 수압실(26, 27)은 보조펌프(20)에서 토출되어 공급되는 파일롯압유의 흐름을 제어하는 조이스틱(28)과 연결되어 있다.

그리고, 상기 위치절환용 솔레노이드밸브(19)의 솔레노이드에는 온/오프스위치(29)를 통하여 전원이 연결됨과 동시에, 부가적으로 상기 온/오프스위치(29)와 전원사이에 지면다지기 작업을 선택적으로 행할 수 있게 하는 작업모드스위치(40)을 부가함으로써 더욱 안전을 도모하도록 되어 있다.

이러한 구조로 이루어진 본 발명의 장치는 일반적인 굴삭기의 작업을 하는 경우, 즉 단단한 지반이나 흙 등을 굴삭작업하는 경우에는 상기 작업모드스위치(40)를 오프하거나, 상기 온/오프스위치(29)를 오프시킨 상태로 작업을 하는데, 이때에는 통상적인 굴삭기와 마찬가지로 상기 조이스틱(28)을 제어함에 따라 보조펌프(20)에서 토출되는 파일롯압유(a1,a2,b1)가 붐제어스푸울(3,4)의 수압실(25,26,27)에 선택적으로 유입되어 이들 스푸울(3,4)을 좌우로 절환시키므로써, 메인펌프(1,2)에서 토출되는 압유가 이들 스푸울(3,4)을 거친 다음 합류통로(5)를 통해 붐실린더(6)로 유입되면서 이 붐실린더(6)를 승강시키게 되고, 이에 따라 붐이 상하작동을 하게 된다.

이때, 붐을 들어올리는 작동을 하고자 하는 경우에는, 상기 붐제어스푸울(3)의 수압실(25)과 붐제어스푸울(4)의 수압실(27)에 조이스틱(28)을 통해 보조펌프(20)에서 전달된 파일롯압유(a1,a2)가 유입되게 하여, 상기 메인펌프(1)에서 토출된 압유가 붐실린더(6)를 신장시키는 쪽으로 유입되게 되지만, 붐을 아래로 내리고자 하는 경우에는, 상기 2개의 붐제어스푸울중 한쪽 붐제어스푸울(4)의 수압실(26)에만 파이롯압유(b1)가 유입되게 하여, 붐실린더(6)에서 귀환하는 압유가 이 붐제어스푸울(4)을 통해서만 오일탱크(30)로 귀환되게 한다.

이와 같이 붐하강시 일측 붐제어스푸울(4)에만 파이롯압유(b1)를 공급하는 것은 붐자체의 하중이 무겁기 때문에 자중과 더불어 일측 펌프의 토출유압만으로도 충분하고, 신속한 하강이 이루어질 수 있기 때문이다.

한편, 굴삭기에 설치된 버켓을 사용하여 지면다지기 작업을 하고자 하는 경우에는, 먼저 굴삭기의 붐을 지면 가까이 이동시킨 다음, 버켓의 각도를 조절하여 버켓의 뒷면이 지면가까이에 닿게 한 상태에서, 작업모드스위치(40)를 선택한 다음, 조이스틱(28)의 레버를 조작하여 붐을 지면으로부터 소정의 위치까지 들어올리고나서, 조이스틱(28)레버를 중립상태로 유지한 상태에서 온/오프스위치(29)를 순간적으로 온하게 되면, 솔레노이드밸브(19)가 위치절환되어, 상기 보조펌프(20)의 압유가 파일롯라인(22)과 셔틀밸브(18)를 통해 메인펌프(1)의 유량제어기구(13)에 전달됨과 동시에 일부 파이롯압유(b2)는 붐제어스푸울(3)의 한쪽 수압실(24)에 동시 전달되게 된다.

따라서, 상기 메인펌프(1)의 유량제어기구(13)는 메인펌프(1)의 유량을 줄여주게 되고, 이와 동시에 상기 붐제어스푸울(3)의 수압실(24)에 공급된 파이롯압유(b2)는 이 붐제어스푸울(3)을 압력이 가해지는 쪽으로 밀어 절환시킴에 따라 붐제어스푸울(3)의 센터오픈통로(7)가 중간위치로 이동하게 되고, 이에 따라 붐실린더(6)의 상하체임버와 연결된 합류통로(5)와 메인펌프(1)의 토출압유는 오일탱크(30)에 연통되는 상태로 되어, 붐이 자중에 의해 붐실린더의 대구경체임버에 들어 있는 압유를 밀어내면서 지면으로 떨어지게 된다.

그러므로, 버켓의 뒷면이 붐의 무게에 해당하는 하중과 동일한 힘으로 지면을 눌러서 다져주게 되는 것이다.

다시 상기 온/오프스위치(29)를 오프한 상태에서 상기 조이스틱(28)을 사용하여 메인펌프(1,2)에서 붐실린더(6)로 압유가 공급되는 방향으로 붐제어스푸울(3,4)을 절환시켜, 붐을 조금 들어올린 다음 다시 조이스틱(28)을 중립상태로 유지한 상태에서 온/오프스위치(29)를 오프시키면, 붐이 자중에 의해 하강하면서 버켓의 뒷면으로 지면을 다져 주게 되는 것이다.

물론, 이러한 작업을 하기 전에 반드시 붐의 선단에 설치되어 있는 버켓을 완전하게 안쪽으로 구부려 버켓의 뒷면이 지면을 향하도록 하여야 함은 당연한 것이다.

이러한 작동을 되풀이 하므로써 버켓이 지면을 단단하게 다져 줄 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 실시예에서는 네가콘제어방식을 일예로 하여 설명하였지만, 로드센싱제어방식에서도 본 발명이 적용될 수 있다. 즉 메인펌프를 제어하는 유량제어기구에 부하측 압력을 이용하는 것이외에는 동일한 작용효과를 달성할 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 장치는, 메인펌프(1)에서 붐실린더(6)에 전달되는 압유의 흐름을 제어하는 붐제어스푸울(3)에 센터오픈통로(7)를 마련해두고, 이 붐제어스푸울(3)의 센터오픈통로(7)가 보조펌프(20)에서 전달되는 압유에 의해 선택적으로 붐실린더(6)와 메인펌프(1)의 유로를 탱크(30)에 연통되게 하므로써, 붐이 자중에 의해 내려오면서 지면을 다져줄 수 있게 되고, 버켓이 지면에 닿은 다음에는 통상의 동작과정으로 조이스틱을 사용하여 붐을 다시 들어올려 주어 다시 동일한 작업과정을 되풀이하면, 붐이 자중에 의해 지면을 단단하게 다져 줄 수가 있게 되는 것이다.

따라서, 붐의 하강으로 인해 굴삭기의 차체가 들어 올려지거나 장비나 운전자에게 심한 충격이 가해지는 문제점을 완전하게 해결할 수가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 적어도 2개의 메인펌프(1,2), 1개의 보조펌프(20)와, 상기 메인펌프(1,2)의 토출유량을 제어하는 유량제어기구(13,14)와, 상기 메인펌프(1,2)로부터 압유를 공급받아 붐실린더(6)로 압유의 공급방향을 제어하는 적어도 2개의 붐제어스푸울(3,4)과, 상기 붐제어스푸울(3,4)로부터 압유를 합류통로(5)를 통하여 공급받는 붐실린더(6)와, 상기 붐제어스푸울(3,4)을 절환하는 조이스틱(28)을 구비한 유압굴삭기의 붐실린더 제어장치에 있어서,

   상기 붐제어스푸울(3,4)중 어느 하나의 스푸울에는 상기 메인펌프(1)측 포트와, 상기 붐실린더(6)의 합유통로(5)측 포트가 각각 탱크(30)로 드레인되게 연통되는 센터오픈통로(7)가 구비되고, 온/오프스위치(29)의 선택에 따라 상기 보조펌프(20)의 파이롯압유를 상기 센터오픈통로(7)가 구비된 붐제어스푸울의 일측 수압부로 연통시키는 솔레노이드밸브(19)를 구비한 것을 특징으로 하는 굴삭기의 지면다지기 유압제어장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 솔레노이드밸브(19)를 통과한 보조펌프(20)의 파이롯압유의 일부가 상기 메인펌프(1,2)중 어느 하나의 유량제어기구(13)에도 공급되게 연결된 것을 특징으로 하는 굴삭기의 지면다지기 유압제어장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 솔레노이드밸브(19)는 온/오프스위치(29)와 작업모드스위치(40)를 직렬로 연결한 것을 특징으로 하는 굴삭기의 지면다지기 유압제어장치.