KR100559238B1 - 엑츄에이터 연동기능을 갖는 건설기계용 유압회로 - Google Patents

Abstract

개시된 기술은 서로 종속, 연동관계가 있는 적어도 두 개 이상의 유압엑츄에이터를 구비한 유압회로에서 이 들을 효과적으로 연동시키기 위한 장치에 관한 것이다. 이 기술은, 유압펌프와, 이 유압펌프에 의해 작동되는 제 1 및 제 2 유압엑츄에이터와, 유압펌프와 유압엑츄에이터들의 사이에 각각 설치되어 소정의 파일럿압력의 인가에 따른 스프울의 이동에 의해 유압엑츄에이터들의 기동, 정지, 방향전환 등을 제어하는 제 1 및 제 2 콘트롤밸브와, 이 콘트롤밸브에 대해 파일럿압력을 전달하는 제 1 및 제 2 파일럿 유로와, 제 1 및 제 2 파일럿 유로 사이에 설치되어 이 두 유로를 선택적으로 연통시키는 연통유로 및 연통유로 중에 설치되어 이를 선택적으로 개폐 절환시키기 위한 밸브를 포함한다.

Description

엑츄에이터 연동기능을 갖는 건설기계용 유압회로

본 발명은 건설기계용 유압회로에 적용되는 것으로, 특히 서로 종속, 연동관계가 있는 적어도 두 개 이상의 유압엑츄에이터를 구비한 유압회로에서 이 들을 효과적으로 연동시키기 위한 장치에 관한 것이다.

유압력에 의해 작동되어 작업을 수행하는 건설기계에서는 둘 이상의 유압엑츄에이터가 서로 종속, 연동관계를 가질 수 있다.

예를 들면, 굴삭기에 의해 수행되는 평탄화 작업과 같은 경우, 부움과 아암이 서로 종속, 연동관계를 갖게 된다. 즉, 도 1 에 나타낸 바와 같이, 두 엑츄에이터(부움 실린더와 아암 실린더)의 작동이 서로 연동되어야 하는 데, 아암 아웃 작동과 부움 다운 작동, 그리고 아암 인 작동과 부움 업 작동이 서로 연동되어야 한다. 아암 아웃 작동 속도에 비해 부움 다운 작동 속도가 너무 빠르게 이루어지면, 부분적으로 버킷이 지면 속을 파고 들어가게 되므로, 평탄한 지면을 얻을 수 없다. 한편, 아암 아웃 작동 속도에 비해 부움 다운 작동 속도가 너무 느리게 이루어지면, 버킷이 지면에 닿지 못하게 되는 경우도 생길 수 있고, 이 역시 평탄한 지면을 얻을 수 없는 것이다.

위와 같은 작업 수행을 위해서는, 부움의 작동 속도와 아암의 작동 속도가 상대적으로 느리거나 빠르게 이루어지지 않도록 숙련된 운전 조작이 요구된다.

건설기계의 경우, 위와 같이 둘 이상의 엑츄에이터의 작동이 서로 연동되도록 조작해야 하는 작업은 여러 가지가 있으며, 어느 것이나 능숙하고 숙련된 운전 조작을 요구하게 되는 문제점과, 이로 인해 운전자의 작업 피로를 가중시키게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 건설기계에서 둘 이상의 엑츄에이터가 서로 연동관계에 있을 때 이의 조작을 운전자에게 의존하지 않고 회로적으로 해결함에 따라 작업성을 개선하고 운전의 편의성을 도모할 수 있는 장치를 제공함에 있다.

이와 같은 본 발명의 목적은, 유압펌프와, 이 유압펌프에 의해 작동되는 제 1 및 제 2 유압엑츄에이터와, 상기 유압펌프와 상기 유압엑츄에이터들의 사이에 각각 설치되어 소정의 파일럿압력의 인가에 따른 스프울의 이동에 의해 상기 유압엑츄에이터들의 기동, 정지, 방향전환 등을 제어하는 제 1 및 제 2 콘트롤밸브와, 상기 콘트롤밸브에 대해 상기 파일럿압력을 전달하는 제 1 및 제 2 파일럿 유로와, 상기 제 1 및 제 2 파일럿 유로 사이에 설치되어 이 두 유로를 선택적으로 연통시키는 연통유로 및 상기 연통유로 중에 설치되어 이를 선택적으로 개폐 절환시키기 위한 수단을 포함하는 건설기계용 유압회로를 제공함에 의해 달성된다.

본 발명에 의하면, 전술한 두 엑츄에이터의 작동이 연동되어야 할 경우, 전술한 연통유로에 의해 제 1 및 제 2 파일럿 유로가 서로 연통되게 되므로, 제 1 및 제 2 콘트롤 밸브에 걸리는 파일럿압력이 동일하게 되고, 제 1 및 제 2 콘트롤밸브의 스프울 이동 스트로크가 동일하게 되어, 결국 두 엑츄에이터의 작동은 연동되게 되는 것이다.

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

도 2 에는 본 발명의 일실시예에 의한 건설기계용 유압회로가 도시되어 있다.

도시된 바에 의하면, 유압 구동원으로서의 유압펌프(P)와, 이 유압펌프(P)에 의해 작동되는 제 1 및 제 2 유압엑츄에이터(CA 및 CB)가 구비되어 있다. 유압펌프(P)와 유압엑츄에이터(CA 및 CB)들의 사이에는 스프울 이동에 따른 내부 유로의 절환접속으로 유압펌프(P)로 부터 유압엑츄에이터(CA 및 CB)로의 작동유의 공급과 차단을 조절함으로써 유압엑츄에이터(CA 및 CB)들의 기동, 정지, 방향전환 등을 제어하는 제 1 및 제 2 콘트롤밸브(CV1, CV2)가 설치되어 있다.

전술한 콘트롤밸브(CV1, CV2)들은 스프울의 양단에 작용하는 파일럿압력에 의해 좌우로 이동하도록 되어 있다. 다시 말해, 제 1 콘트롤밸브(CV1)의 경우 파일럿유로(1)를 통해 도면상 스프울 좌단에 파일럿압력(Pa1)이 작용하면, 스프울은 도면상 우향으로 이동하고, 파일럿유로(2)를 통해 도면상 스프울 우단에 파일럿압력(Pa2)이 작용하면, 스프울은 도면상 좌향으로 이동한다. 또한, 제 2 콘트롤밸브(CV2)의 경우 파일럿유로(3)를 통해 도면상 스프울 좌단에 파일럿압력(Pb1)이 작용하면, 스프울은 도면상 우향으로 이동하고, 파일럿유로(4)를 통해 도면상 스프울 우단에 파일럿압력(Pb2)이 작용하면, 스프울은 도면상 좌향으로 이동한다.

제 1 콘트롤밸브(CV1)의 스프울 좌단에 파일럿압력(Pa1)을 인가하는 파일럿유로(1)와 제 2 콘트롤밸브(CV2)의 스프울 좌단에 파일럿압력(Pb1)을 인가하는 파일럿유로(3)는 연통유로(5)에 의해 서로 연결된다. 그리고, 이 연통유로(5) 중에는 선택적으로 이 연통유로(5)를 개폐 절환하기 위한 수단이 구비되어 있는 데, 본 실시예의 경우, 평상시 연통유로(5)를 차단하는 상태로 유지되다가 제 1 콘트롤밸브(CV1)의 스프울 좌단에 인가되는 파일럿압력(Pa1)이 작용하면 연통유로(5)를 개방하는 상태로 절환되는 유로개폐밸브(6)로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 본 실시예의 유압회로에 의하면, 파일럿압력(Pb1)이 작용하여 제 2 콘트롤밸브(CV2)의 스프울이 도면상 우향으로 이동되고 그에 따라 유압펌프(P)로 부터 제 2 콘트롤밸브(CV2)의 개방된 내부유로를 통해 유압엑츄에이터(CB)의 스몰챔버에 작동유가 공급되면, 이와 동시에 연통유로(5)에도 파일럿압력(Pb1)이 전달된다. 이 때, 유로개폐밸브(6)가 연통유로(5)를 차단하는 상태로 유지되어 있기 때문에 연통유로(5) 내의 파일럿압력(Pb1)은 제 1 콘트롤밸브(CV1)에 대해 아무런 작용을 하지 않는다. 이 상태에서, 파일럿압력(Pa1)이 작용하면, 제 1 콘트롤밸브(CV1)의 스프울이 도면상 우향으로 이동되고 그에 따라 유압펌프(P)로 부터 제 1 콘트롤밸브(CV1)의 개방된 내부유로를 통해 유압엑츄에이터(CA)의 스몰챔버에 작동유가 공급되는 데, 이와 동시에 전술한 유로개폐밸브(6) 역시 파일럿압력(Pa1)의 작용에 의해 연통유로(5)를 개방시키는 상태로 절환되므로, 파일럿유로(1)와 파일럿유로(3)은 서로 연통된다. 따라서, 제 1 콘트롤밸브(CV1)와 제 2 콘트롤밸브(CV2)에 작용하는 두 파일럿압력(Pa1, Pb1)은 서로 동일해지게 되고, 결국, 유압엑츄에이터(CA)의 작동은 유압엑츄에이터(CB)의 작동과 연동되게 되므로, 서로 종속된 관계를 갖게 되는 것이다. 물론, 이 상태에서, 파일럿압력(Pa1)을 거두게 되면, 유로개폐밸브(6)는 다시 연통유로(5)를 차단하는 상태로 돌아가게 되고, 두 유압엑츄에이터(CA, CB)의 종속관계는 해제된다. 한편, 유압엑츄에이터(CB)의 작동없이 유압엑츄에이터(CA)만 단독 작동되는 경우에는, 비록 유로개폐밸브(6)가 연통유로(5)를 개방하는 상태로 절환되기는 하나, 제 2 콘트롤밸브(CV2)에 작용하는 파일럿압력(Pb1)이 없는 상태이므로 제 1 콘트롤밸브(CV1)는 파일럿압력(Pa1)에 의해서만 제어된다.

바람직하기로는, 전술한 연통유로(5) 중에 체크밸브(7)를 설치할 수 있다. 이 체크밸브(7)는 파일럿유로(3)에서 파일럿유로(1) 쪽으로의 흐름만 허용하고 반대방향으로의 흐름은 차단하는 역할을 한다. 따라서, 이와 같은 경우, 유압엑츄에이터(CA)가 유압엑츄에이터(CB)의 작동을 추종하여 종속되는 관계를 설정하며, 유압엑츄에이터(CB)가 유압엑츄에이터(CA)의 작동을 추종하여 종속되지는 않는다.

또한 바람직하기로는, 전술한 파일럿유로(3) 중에 파일럿압력(Pb1)의 역류를 방지하기 위해 오리피스(8)를 설치할 수 있다. 이 오리피스(8)는 콘트롤밸브(CV1, CV2)쪽의 부하가 높아져서 파일럿압력(Pb1)이 조작수단쪽으로 역류하는 것을 방지하는 기능을 갖는다.

도 3는 본 발명의 다른 일실시예를 도시하고 있다. 본 실시예는 전술한 실시예와 대부분 동일하지만, 차이점은 유로개폐밸브(6)의 기능을 하는 수단이 제 1 콘트롤밸브(CV1)의 내부유로에 구현되어 있다는 점이다. 즉, 전술한 연통유로(5)가 제 1 콘트롤밸브(CV)을 관통하도록 연결되고, 제 1 콘트롤밸브(CV1)에는 스프울 중립시 이 연통유로(5)를 차단하도록 하며, 파일럿압력(Pa1)이 작용하여 스프울이 도면상 우향으로 이동하면 연통유로(5)를 개방하도록 하는 내부유로(9)를 구비하고 있다.

한편, 본 발명은 도 4에 나타낸 바와 같이, 두 유압엑츄에이터(CA, CB)가 각각 다른 유압구동원(P1, P2)에 의해 작동되는 경우에도 적용될 수 있다. 즉, 서로 종속관계를 설정하고자 하는 두 유압엑츄에이터(CA, CB)의 각 콘트롤밸브(CV1, CV2)에 작용하는 파일럿압력을 서로 연통시키는 연통유로를 설치하고, 이 연통유로가 선택적으로 개폐절환되도록 하면 종속관계를 얻을 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 건설기계에서 서로 종속 연동관계가 요구되는 두 엑츄에이터의 종속 연동관계를 매우 효과적으로 실현할 수 있다. 예를 들어, 첨부된 도면에서 엑츄에이터(CB)가 아암 실린더이고, 아암 실린더의 스몰챔버에 작동유가 공급될 때 아암 아웃 작동이 일어나며, 엑츄에이터(CA)가 부움 실린더이고, 부움 실린더의 스몰챔버에 작동유가 공급될 때 부움 다운 작동이 일어나는 것으로 가정한다면, 자동 평탄화 작업과 같은 경우, 아암 아웃 작동과 부움 다운 작동은 서로 연동되어야 하는 데, 본 실시예의 경우, 아암 아웃 작동을 얻기 위해 제 2 콘트롤밸브(CV2)에 작용하는 파일럿압력(Pb1)과 부움 다운 작동을 얻기 위해 제 1 콘트롤밸브(CV1)에 작용하는 파일럿압력(Pa1)이 서로 동일해지므로, 결국 아암 아웃에 대한 부움 다운의 종속 연동관계가 설정되는 것이다.

본 발명의 유압회로는, 위에서 예시한 아암 실린더, 부움 실린더의 관계 뿐만이 아니고, 또한 자동 평탄화 작업 뿐만이 아니고, 건설기계에서 서로 종속, 연동관계가 요구되는 두 엑츄에이터에 대해 후술할 특허청구범위를 벗어나지 않고 얼마든지 적용될 수 있을 것이다.

도 1은 건설기계에서 엑츄에이터간의 종속 연동관계를 설명하기 위한 개략도

도 2은 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 유압회로도

도 3는 본 발명의 다른 일실시예를 설명하기 위한 유압회로도

도 4는 본 발명의 또 다른 일실시예를 설명하기 위한 유압회로도

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

P: 펌프

CA, CB: 유압 엑츄에이터

CV1, CV2: 콘트롤밸브

1, 2, 3, 4: 파일럿유로

5: 연통유로

6: 유로개폐밸브

7: 체크밸브

Claims (5)

1. 건설기계용 유압회로에 있어서:

   유압펌프;

   이 유압펌프에 의해 작동되는 제 1 및 제 2 유압엑츄에이터;

   상기 유압펌프와 상기 유압엑츄에이터들의 사이에 각각 설치되어 소정의 파일럿압력의 인가에 따른 스프울의 이동에 의해 상기 유압엑츄에이터들의 기동, 정지, 방향전환 등을 제어하는 제 1 및 제 2 콘트롤밸브;

   상기 콘트롤밸브에 대해 상기 파일럿압력을 전달하는 제 1 및 제 2 파일럿 유로;

   상기 제 1 및 제 2 파일럿 유로 사이에 설치되어 이 두 유로를 선택적으로 연통시키는 연통유로; 및

   상기 연통유로 중에 설치되어 이를 선택적으로 개폐 절환시키기 위한 수단을 포함하는 건설기계용 유압회로.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 개폐 절환 수단은, 상기 연통유로 중에 설치되고, 상기 연통유로를 차단하는 상태로 초기설정되어 있다가, 상기 제 1 파일럿유로에 파일럿압력이 작용하면 상기 연통유로를 개방하는 상태로 절환되는 유로개폐밸브인 것을 특징으로 하는 건설기계용 유압회로.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 연통유로는 상기 제 1 콘트롤밸브를 관통하도록 형성되며,

   상기 개폐 절환 수단은, 상기 제 1 콘트롤밸브에 형성된 내부유로로써, 상기 제 1 콘트롤밸브의 스프울이 중립위치에 있을 때 상기 연통유로를 차단하며, 상기 스프울이 이동된 위치에 있을 때 상기 연통유로를 개방하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유압회로.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연통유로 중에 상기 제 2 파일럿유로로 부터 상기 제 1 파일럿유로로의 흐름만을 허용하고 반대 방향의 흐름을 억제하는 체크밸브가 구비된 것을 특징으로 하는 건설기계용 유압회로.
5. 청구항 4 항에 있어서, 상기 제 2 파일럿유로중에 역류를 방지하기 위한 오리피스를 설치한 것을 특징으로 하는 건설기계용 유압회로.