KR100593512B1

KR100593512B1 - 유압중장비의 선회제어장치

Info

Publication number: KR100593512B1
Application number: KR1019990060764A
Authority: KR
Inventors: 오명훈
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 1999-12-23
Filing date: 1999-12-23
Publication date: 2006-06-28
Also published as: KR20010057430A

Abstract

본 발명은 굴삭기 등과 같은 유압중장비에서 선회모터를 제어하는 선회제어장치에 관한 것이다. 본 발명은 특히 콘트롤러(20)가 상기 붐각도(θ)에 대응하는 전류신호를 전자비례 감압밸브(11a,11b)로 출력하여 선회제어용 파이롯압력을 가변시키고, 이 파이롯압력에 따라 선회모터(5)로 공급되는 유로면적을 조절하는 방향제어밸브(4)가 가변되어 선회시작 또는 선회정지시 가속 또는 감속정도를 조절하여 급속정지 또는 급속선회에 발생하는 충격을 완화시키게 된다.

선회제어, 유압중장비

Description

유압중장비의 선회제어장치{ SWING CONTROL DEVICE FOR A HYDRAULIC CONSTRUCTION EQUIPMENT}

도 1은 본 발명에 따른 유압중장비 선회제어장치의 개략적인 유압회로도,

도 2a는 본 발명의 선회제어장치에 따라 선회가속시 전자비례 감압밸브의 2차압력 특성곡선,

도 2b는 본 발명의 선회제어장치에 따라 선회감속시 전자비례 감압밸브의 2차 압력 특성곡선,

도 3a 는 종래 유압중장비 선회제어장치에 따른 선회 가감속 성능곡선으로서, 붐각도가 최대인 경우(프론트의 수평방향길이가 짧을 때)의 성능곡선,

도 3b는 종래 유압중장비 선회제어장치에 따른 선회 가감속 성능곡선으로서, 붐각도가 최소(프론트의 수평방향길이가 길 때)인 경우의 성능곡선,

도 4는 종래 유압중장비 선회제어장치의 개략적인 유압회로도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 메인펌프 2: 유압라인

4: 파이롯트 방향절환밸브 4a,4b: 수압부

5: 선회모터 6a,6b: 공급배출라인

7a,7b: 릴리이프 밸브 8: 드레인라인

10: 보조펌프 11a,11b: 전자비례 감압밸브

11c,11d: 솔레노이드부 12a,12b: 파이롯트 라인

13: 리모트 콘트롤밸브 13a: 조작레버

20; 콘트롤러 22: 선회 최고속도 설정용 다이얼 스위치

본 발명은 유압중장비의 선회제어장치에 관한 것으로,특히 굴삭기나 유압 크레인등과 같은 건설중장비에서 상부선회체를 선회제어하는 장치에 관한 것이다.

유압중장비는 붐각도가 변화함에 따라 프론트부의 선회가속 또는 선회감속의 관성모우멘트가 달라져 선회개시 또는 선회정지시에 장비에 가해지는 충격이 크게되어 작업성을 저하시키는 단점이 있었다.

즉 이를 도 3a 및 도 3b에 도시된 2차압력 특성곡선을 참조하여 설명하면, 붐의 각도가 최소인 상태, 즉, 붐이 전방으로 최대로 연장된 상태로 상부선회체를 선회시킬 때에는 도 3b에 도시된 바와 같이, 선회모터에 가해지는 부하가 크기 때문에 선회동작이 부드럽게 시작하고, 정지시에는 완만하게 정지하므로, 그 때의 충격 또는 진동이 적게 되지만, 선회 가감속도는 느려지는 단점이 있다.

그러나 붐의 각도가 최대인 상태, 즉, 붐이 수직방향으로 최대로 세워진 상 태로 상부선회체를 선회시킬 때에는 도 3a에 도시된 바와 같이, 상대적으로 선회모터에 가해지는 부하가 줄어들어 상부선회체를 선회시작 또는 선회정지시킬 때 급속선회하거나 급속정지하게 됨으로써 그에 따라 가속 충격 또는 감속 충격이 크게 되어 운전자가 불쾌감을 느끼거나 정밀조작을 하는 데 어려움이 따랐다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 붐을 포함한 프론트부를 구비한 유압중장비에서 붐각도를 검출하여 그 프론트부의 선회 가속성능과 감속성능을 적절히 제어하도록 된 것이 제안되었다.

이와 같은 종래 유압중장비의 선회제어장치는, 도 4에 도시된 개략적인 유압회로도에서 도시된 바와 같이, 메인펌프(101)와, 상기 메인펌프(101)에서 압유가 배출되는 유압라인(102)에 릴리이프밸브(103)를 매개로 설치되어 압유의 방향을 제어하는 파이롯트 방향제어밸브(104)와, 이 파이롯트 방향제어밸브(104)와 1쌍의 공급배출라인(106a,106b)를 통하여 연결되어 상기 메인펌프(101)의 압유를 공급받는 선회모터(105)와, 보조펌프(140)에서 토출되는 압유를 감압밸브(141a,141b)로 감압시켜, 1쌍의 파이롯라인(142a,142b)을 통하여 상기 방향제어밸브(104)의 양쪽 수압부(104a,104b)쪽으로 파이롯압유를 각각 공급하는 리모트 콘트롤밸브(130)를 포함하고 있다.

그리고 상기 공급배출라인(106a,106b)에는 드레인라인(110)이 분기되고, 이 드레인라인(110)에는 각각 릴리이프밸브(111a,111b)가 설치되어 상기 공급배출라인(106a,106b)의 라인압력이 일정치 이상인 경우에 공급배출라인(106a,106b)을 따라 흐르는 압유를 탱크(T)로 드레인시키도록 되어 있는 한편, 상기 각 릴리이프밸브(111a,111b)에는 보조드레인라인(112a,112b)이 분기되어 전자비례밸브(113a,113b)를 매개로 탱크로 연결되어 있다.

그리고 상기 각 전자비례밸브(113a,113b)의 솔레노이드부는 콘트롤러(150)와 연결되어 붐각도센서에서 검출한 각도(θ)신호에 대응하는 전류를 콘트롤러(150)로부터 인가받게 되어 있다.

따라서 상기와 같은 종래의 선회제어장치는 콘트롤러(150)가 붐각도(θ)에 대응하는 전류신호를 전자비례밸브(113a,113b)에 인가하여 상기 보조 드레인라인(112a,112b)을 따라 압유를 드레인시킴으로써 릴리이프 설정압이 가변되고 이에 따라 선회가속도 또는 감속도가 제어되어 선회 가감속성능이 개선되기는 하였으나, 협소한 장소에서 선회하는 경우와 같이 최대선회속도를 제어할 필요가 있는 경우에는 별도의 제어기구가 필요하게 되는 단점이 있고, 또한 전자비례밸브(113a,113b)에서 릴리이프밸브(111a,111b)까지 별도의 유압배관(112a,112b)이 필요하게 되는 단점이 있었다.

이에 본 발명은 상기 종래의 선회제어장치가 가진 단점을 해소하기 위하여 고안된 것으로, 선회 가속 또는 감속시 충격을 감소시켜 가감속 성능을 개선할 뿐아니라, 별도의 배관이나 제어기구없이 최대 선회속도까지 제어할 수 있는 선회제어장치를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 메인펌프와, 상기 메인펌프에서 압유가 배출되는 유압라인에 설치되어 압유의 방향을 제어하는 파이롯트 방향제어밸 브와, 이 파이롯트 방향제어밸브와 상기 파이롯방향제어밸브의 절환에 따라 공급과 배출이 교호로 바뀌는 1쌍의 공급배출라인을 통하여 연결되어 상기 메인펌프의 압유를 공급받아 회전하는 선회모터와, 보조펌프에서 토출되는 압유를 감압밸브로 감압시켜, 1쌍의 파이롯라인을 통하여 상기 방향제어밸브의 양쪽 수압부 쪽으로 파이롯압유를 공급하는 리모트 콘트롤밸브 및 붐각도를 검출하여 그 붐각도에 따라 상기 파이롯트 방향제어밸브의 수압부에 가해지는 파이롯압유을 조절하는 콘트롤러를 포함하고, 상기 감압밸브는 전자비례밸브로 구성되며, 이 전자비례 감압밸브는 콘트롤러를 매개로 붐각도센서와 리모트 콘트롤밸브의 조작레버와 상기 전자비례 감압밸브의 최고 2차 출력압을 가변설정하는 선회최대속도 설정수단이 서로 연결되어 상기 콘트롤러가 붐각도센서에서 검출한 붐각도신호와 리모트 콘트롤밸브의 조작신호로부터 연산한 출력신호를 상기 전자비례 감압밸브를 제어하도록 된 구성에 특징이 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 별도의 유압배관없이 붐각도가 변화함에 따라 콘트롤러가 상기 붐각도에 대응하는 전류신호를 전자비례 감압밸브로 출력하여 선회제어용 파이롯압력을 가변시키고, 상기 파이롯압력에 따라 선회모터로 공급되는 유로면적을 조절하는 방향제어밸브가 가변되어 선회시작 또는 선회정지시 가속 또는 감속정도를 조절하여 급속정지 또는 급속선회에 발생하는 충격을 완화시키게 된다. 아울러 운전자가 임의로 선회 최고속도도 제어할 수 있게 된다.

이하 본 발명에 따른 본 발명의 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 유압중장비의 선회제어장치는, 도 1의 개략적인 유압회로도에 도시된 바와 같이, 메인펌프(1)에서 토출되는 압유는 유압라인(2)에 연결된 파이롯트 방향제어밸브(4)에 의해 방향제어되어 1쌍의 공급배출라인(6a,6b)을 따라 선회모터(5)로 공급되게 되어 있다. 그리고 상기 1쌍의 공급배출라인(6a,6b)에는 드레인라인(8)이 분기되고, 상기 드레인라인(8)에 릴리이프밸브(7a,7b)가 설치되어 공급배출라인(6a,6b)의 라인압력이 일정이상 증가하지 않게 되어 있다.

또 보조펌프(10)에서 토출되는 압유는 전자비례 감압밸브(11a,11b)를 거쳐 감압된 다음, 1쌍의 파이롯라인(12a,12b)을 통하여 상기 방향제어밸브(4)의 양쪽 수압부(4a,4b)쪽으로 선택적으로 공급되게 되어 있다. 따라서 상기 방향제어밸브(4)의 스풀은 그 수압부(4a,4b)에 가해지는 상기 감압밸브(11a,11b)의 2차압력의 세기에 따라 개구면적이 가변되어 상기 선회모터(5)로 공급되는 메인펌프(1)의 압유를 제어하게 되어 있다.

그리고 상기 전자비례 감압밸브(11a,11b)의 솔레노이드부(11c,11d)는 콘트롤러(20)에 연결되어, 이 콘트롤러(20)로부터 제어신호를 인가받게 되어 있다. 상기 콘트롤러(20)는 리모트 콘트롤밸브(13)의 조작레버(13a)와 전기적으로 연결되어 이 조작레버(13a)의 조작신호가 입력되고, 붐각도센서(S)와 연결되어 이 붐각도센서에서 검출한 붐각도(θ)에 대응하는 전기적 신호가 입력되게 되어 있다. 또한 상기 콘트롤러(20)는 선회 최고속도를 운전자가 임의로 설정할 수 있는 다이얼스위치(22)와 연결되어 상기 다이얼스위치(22)를 통하여 설정된 선회 최고속도값이 전기적 신호로 입력되게 되어 있다.

따라서 상기 콘트롤러(20)는 상기 조작레버(13a)의 조작신호와 붐각도(θ)에 대응하는 출력신호를 연산하고, 이 출력신호와 상기 다이얼스위치(22)에서 입력된 선회 최고속도에 대한 최대 출력신호를 상호 비교하여, 그 중 작은 값을 최종 출력신호로 출력하여 상기 전자비례 감압밸브(11a,11b)의 솔레노이드부(11c,11d)에 인가하여 제어하게 된다.

따라서 상기 콘트롤러로(20)부터 출력신호를 인가받은 상기 전자비례 감압밸브(11a,11b)는 그 출력신호에 비례하는 2차 파이롯압력을 생성하고, 이 2차 파이롯압력에 의해 방향제어밸브(4)의 개구면적을 제어함으로써 선회모터(5)의 선회속도를 제어하게 되는 것이다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 작동을 설명한다.

붐각도가 θ인 상태에서 조작레버(13a)를 움직여 가속 또는 감속할 때, 콘트롤러(20)는 붐각도센서에서 검출한 붐각도에 대응하는 전기적 신호를 입력받고, 상기 조작레버(13a)의 조작량에 따른 전기적 신호를 입력받아서 이들 붐각도에 대한 신호와, 조작레버(13a)의 조작량에 대한 전기적 신호를 토대로 미리 정해진 계산방법에 따라 제어신호를 산출한다. 그리고나서 상기 콘트롤러(20)는 산출한 제어신호를 선회 최고속도설정 다이얼스위치(22)로부터 입력된 신호값과 비교하여 이 중 낮은 제어신호를 전자비례 감압밸브(11a,11b)의 솔레노이드부(11c,11d)에 인가하게 되고, 상기 전자비례 감압밸브(11a,11b)는 상기 콘트롤러(20)가 인가한 제어신호(전류치)에 따라 절환되어 그에 대응하는 2차압력을 상기 방향제어밸브(4)의 수압부(4a,4b)쪽으로 보낸다. 이때, 상기 콘트롤러(20)가 상기 전자비례 감압밸브(11a,11b)를 절환시키는 량(결과적으로 전자비례 감압밸브에서 송출하는 2차압력의 세기)은 도 2a 및 도 2b에 도시된 특성곡선과 같다.

즉 프론트가 최대로 연장된 상태(이경우는 붐각도가 최소임)에서 조작레버(13a)를 조작하여 선회가속시키는 경우, 콘트롤러(20)는 전자비례 감압밸브(11a,11b)의 2차압력이 도 2a의 a 선도와 같이 급격히 가변되게 전자비례 감압밸브(11a,11b)를 제어한다. 이 경우는 프론트의 수평방향길이가 최대이므로 조작레버(13a)를 급속하게 조작하여 2차압력이 신속하게 증가하더라도 관성모우멘트가 커서충격이 크지 않게 된다.

반면, 프론트가 최소로 연장된 상태, 즉 붐을 수직방향으로 최대한 세운 상태(이경우는 붐각도가 최대임)에서는 선회속도에 따른 관성모우멘트가 작기 때문에 , 이 경우에는 콘트롤러(20)는 전자비례 감압밸브(11a,11b)의 2차압력이 도 2a의 c선도와 같이 완만하게 가변되게 전자비례 감압밸브(11a,11b)를 제어한다. 이 경우는 프론트의 수평방향길이가 최소이므로 조작레버(13a)를 급속하게 조작하더라도 2차압력이 서서히 증가되어 관성모우멘트가 작아 이 경우도 역시 충격이 크지 않게 된다.

한편, 프론트부의 수평방향길이가 동일한 상태에서도 선회 최대속도를 제어할 필요가 있는 경우, 예컨대 협소한 장소에서 선회속도를 서서히 제어할 필요가 있는 경우, 상기 선회 최고속도 설정용 다이얼 스위치(22)를 최소상태로 두면, 콘트롤러(20)는 이 선회 최고속도 설정용 다이얼 스위치(22)의 신호를 입력받아서, 선회 최고속도를 설정된 소정의 값이하로 제어하며, 이 상태에서 조작레버(13a)를 조작하면 전자비례 감압밸브(11a,11b)의 2차 압력이,도 2a에 도시된 바와 같이,일정치 이상 증가하지 않아 조작레버(13a)를 급속히 조작하더라도 선회속도가 일정한 속도이상까지 증가하지 않으므로 급속한 선회를 방지할 수 있게 된다.

한편, 선회감속의 경우 전자비례 감압밸브의 2차압력 특성곡선은 도 2b에 도시되어 있는 데, 이 특성곡선 A가 가리키는 바와 같이, 프론트부의 수평방향길이가 길어서(붐각도가 적다) 선회 관성모우멘트가 클 경우 전자비례 감압밸브의 2차 압력이 신속히 감압되어 짧은 시간안에 "0"이 되어 릴리이프밸브(7a,7b)의 설정압력이 선회제동력으로 작용하여 급정지에 따른 충격이 줄어들게 된다. 반면, 프론트부의 수평방향길이가 짧아서(붐각도가 크다) 선회 관성모우멘트가 적을 경우 상기 감압밸브의 2차압력은 도 2b의 특성곡선 B가 가리키는 바와 같이, 서서히 감압되므로 방향제어밸브(4)의 스풀절환속도에 따라 선회감속되어 급정지에 따른 충격을 줄여주게 된다.

따라서 콘트롤러(20)는 조작레버(13a)의 급조작 여부 및 붐각도에 따른 프론트의 수평방향길이 및 설정된 선회 최고속도에 대응하는 적절한 전류신호를 상기 전자비례 감압밸브(11a,11b)에 인가하여 적정한 2차 파이롯압력을 생성하고, 이 2차 파이롯압력에 의해 방향제어밸브(4)가 제어됨으로써 선회속도가 적절히 제어되게 되는 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 선회제어장치는, 작업자가 리모트 콘트롤밸브의 조작레버를 급속하게 또는 서서히 조작하더라도 콘트롤러가 프론트부의 수 평방향길이에 따라 선회속도를 적절하게 제어하므로 선회 가감속시 충격을 방지할 수 있고, 특히 전자비례 감압밸브에 의해 주행모터 방향제어밸브를 직접 제어함으로써 배관을 단순화할 수 있고, 장소가 협소한 곳에서 작업할 때 운전자가 임의로 선회속도를 조절할 수 있게 함으로써 작업의 안전도를 높였다.

Claims

메인펌프(1)와, 상기 메인펌프(1)의 유압라인(2)에 설치되어 압유의 방향과 유량을 제어하는 파이롯트 방향제어밸브(4)와, 이 파이롯트 방향제어밸브(4)와 1쌍의 공급배출라인(6a,6b)을 통하여 연결된 선회모터(5)와, 상기 방향제어밸브(4)의 양쪽 수압부(4a,4b)로 보조펌프(10)에서 토출되는 압유를 공급하는 리모트 콘트롤밸브(13)를 구비한 선회제어장치에 있어서,

붐각도(θ)를 검출하여 그 붐각도에 대응하는 전기적 신호를 제공하는 붐각도센서(S)와, 운전자의 선회조작에 따라 조작량에 상당하는 전기적 신호를 제공하는 리모트콘트롤밸브(13)와, 상기 보조펌프(10)의 압유를 상기 주행모터(5)용 방향제어밸브(4)의 양측 수압부(4a,4b)로 공급하는 1쌍의 파이롯라인(12a,12b)상에 설치된 1쌍의 전자비례 감압밸브(11a,11b)와, 상기 붐각도센서(S)로부터 제공된 신호와 상기 리모트콘트롤밸브(13)로부터 제공된 신호를 입력받아 상기 전자비례 감압밸브(11a,11b)로 출력되는 전기적 신호를 조절하는 콘트롤러(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압중장비의 선회제어장치.
제1항에 있어서, 상기 콘트롤러(30)는 상기 붐각도센서(S)의 신호값이 작을 때는 상기 전자비례 감압밸브(11a,11b)중 어느 하나에 인가되는 전기적 신호를 급격히 증가시키고, 상기 붐각도센서(S)의 신호값이 클 때에는 상기 전자비례 감압밸브(11a,11b)중 어느 하나에 제공되는 전기적 신호값을 완만하게 증가시키는 것을 특징으로 하는 유압중장비의 선회제어장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 콘트롤러(20)에는 상기 전자비례 감압밸브(11a,11b)의 최고 출력압을 설정하여 최대 허용 선회속도를 설정하는 최고속도 설정용 다이얼스위치(22)가 부가로 연결된 것을 특징으로 하는 유압중장비의 선회제어장치.