KR100601458B1

KR100601458B1 - 굴삭기의 붐-암 복합동작 유압제어장치

Info

Publication number: KR100601458B1
Application number: KR1020040107405A
Authority: KR
Inventors: 김용채
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2004-12-16
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2006-07-18
Also published as: EP1672127A3; US20060156714A1; EP1672127A2; CN1789572A; US7207175B2; CN1789572B; EP1672127B1; KR20060068668A

Abstract

본 발명은 굴삭기의 붐과 암을 동시에 작동시키는 붐-암 복합동작을 제어하는 유압제어장치에 관한 것으로, 특히 붐1속제어스풀(5a)보다 제2유압펌프(P2)의 상류측에 배치된 암2속제어스풀(7b)과 제2유압펌프(P2)를 연결하는 병렬라인(17)상에 붐우선밸브(25)가 설치되고, 붐우선밸브(25)는 일측 수압부(25a)에 파이롯밸브(20)의 붐제어라인(21)에서 분기된 붐우선제어신호라인(27)이 연결되고, 상기 붐우선제어신호라인(27)을 통하여 제공되는 붐우선제어신호압력에 비례하여 일정한 비율로 개구면적을 감소시키는 가변오리피스구간(X)과, 상기 오리피스구간(X)의 끝단에 연속하여 개구면적을 일정하게 유지하는 브리드오프구간(Y)을 포함한 것이다.

굴삭기, 붐암 복합동작, 붐우선밸브, 가변교축, 브리드오프

Description

굴삭기의 붐-암 복합동작 유압제어장치{ APPARATUS FOR CONTROLLING THE BOOM-ARM COMBINED MOTION F AN EXCAVATOR}

도 1은 굴삭기의 종래 붐-암 복합동작 유압제어장치에 대한 개략적인 유압회로도,

도 2는 본 발명에 따른 굴삭기의 붐-암 복합동작 유압제어장치에 대한 개략적인 유압회로도,

도 3은 본 발명에 따른 붐우선밸브의 면적선도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

P1: 제1유압펌프 P2: 제2유압펌프

P3: 파이롯펌프 1: 붐실린더

3: 암실린더 5a: 붐1속제어스풀

5b: 붐2속제어스풀 7a: 암1속제어스풀

7b: 암2속제어스풀 9: 제1바이패스라인

10: 제2바이패스라인 11,13,15,17: 병렬라인

20: 파이롯밸브 21: 붐제어라인

25: 붐우선밸브 25a: 수압부

X: 가변오리피스구간 Y: 브리드오프구간

27: 붐우선제어신호라인 29: 선택스위치

30: 선택밸브

본 발명은 굴삭기의 복합동작을 제어하는 장치에 관한 것으로, 특히 붐동작과 암동작을 동시에 수행하여 상차작업 또는 정지작업과 같은 복합작업을 수행할 때 붐동작 속도를 개선한 붐-암 복합동작 유압제어장치에 관한 것이다.

굴삭기는 상부선회체에 붐, 암, 버켓 등과 같은 프론트작업장치를 구비하여 이들 하나 이상의 작업장치들을 하나의 이상의 유압펌프에서 토출되는 압유로써 단독으로 또는 동시에 작동시켜 굴삭작업, 평탄작업, 상차작업 등과 같은 여러가지 복합작업을 수행한다. 여기서 복합작업이라 함은 붐,암,선회모터중 2개 이상의 유압장치들을 동시에 작동시켜 이루어지는 작업들을 말한다.

그런데 통상 굴삭기는 도 1에 도시된 바와 같이, 작업특성에 따라 붐이나 암을 상대적으로 느린 속도(이하 "1속"이라 한다) 또는 상대적으로 빠른 속도(이하, "2속"이라 한다)로 구분하여 제어할 수 있도록 컨트롤밸브의 붐제어스풀과 암제어스풀을 각각 1속제어스풀(101A)(103A)과 2속제어스풀(101B)(103B)로 구분하여 설치하고, 이들 붐과 암의 1속제어스풀(101A)(103A)과 2속제어스풀(101B)(103B)을, 각 각 별개의 유압펌프(P1,P2)의 압유라인에 연결된 2개의 제어스풀군에 나누어 배치하여 해당 작업장치(107,109)를 1속으로 제어하고자 하는 경우에는 하나의 유압펌프의 압유로써만 작동시켜 해당 작업장치를 저속으로 작동시키거나 2속으로 제어하는 경우에 2개의 유압펌프(P1,P2)에서 토출되는 압유를 합류시켜 상대적으로 많은 유량을 해당 작업장치에 공급하여 사용함으로써 해당 작업장치의 동작을 빠르게 제어한다.

그런데 붐선단에 부착되는 버켓에는 강도보강을 위한 구조물이 부착되고 퀵커플링과 같은 무거운 중량체가 장착되므로 붐의 무게가 증가되고 이에 따라 붐실린더의 부하압력이 증가되어 붐과 암을 동시에 작동시키는 복합작업시 유압펌프의 유량이 부하압력이 상대적으로 낮은 암실린더로 편중됨으로써 붐동작이 제대로 이루어지지 않아 복합동작이 제대로 이루어지지 않은 문제점이 있었다.

특히 붐과 암을 최대로 전개한 상태에서 평탄작업을 할 경우에 붐실린더의 부하압력이 증가함으로써 펌프의 유량이 상대적으로 부하압력이 낮은 암실린더로 우선분배되어 붐실린더에 충분한 유량이 공급되지 않음으로써 암이 순간적으로 하강하여 지면을 찍는 현상이 발생하여 평탄작업이 제대로 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 보완하여 종래 굴삭기의 유압제어장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 붐1속제어스풀(101A)보다 제2유압펌프(P2)의 상류측에 배치된 암2속제어스풀(103B)과 제2유압펌프(P2)를 연결하는 병렬라인(105)상에 붐우선밸브(110)가 설치되어 붐-암 복합동작시 상기 병렬라인(105)을 교축하거나 차단함으로써 제2유압펌프(P2)의 유량을 붐1속제어스풀(101A)측으로 우선공급하여 붐속도를 암에 비하여 빠르게 제어하게 되어 있다.

그런데 상기 붐우선밸브(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 개구면적이 일정한 고정오리피스(111)를 구비한 솔레노이드밸브로 구성하고 스위치(112)를 사용하여 온/오프 방식으로 제어하게 되어 있다. 그러므로 암동작에 비하여 붐동작을 빠르게 하거나 그 반대의 경우에 작업자가 작업모드에 따라 일일이 수작업으로 변경시켜야 하는 불편함이 있었다.

또한 작업자가 붐우선밸브(110)를 고정오리피스(111)위치로 전환하는 경우에도 붐우선밸브(110)는 일정한 개구면적으로 교축함으로써 붐의 부하압력이 변동함에 따라 암속도가 여전히 변동하는 현상이 발생하여 평탄작업을 수행할 때 버켓이 수평이동이동을 하지 않고 초기에 지면을 찍는 현상이 발생하는 등의 문제점을 여전히 가지고 있었다.

이에 본 발명은 상기 종래 굴삭기의 복합동작 유압제어장치가 가진 단점을 해소하기 위하여 고안된 것으로, 붐-암 복합동작시 운전자가 별도의 조작없이 파이롯밸브의 조작레버 위치만으로 작업특성에 따른 붐의 부하압력의 변동에 대응하여 자동으로 붐의 동작속도를 제어할 수 있게 된 굴삭기의 복합동작 유압제어장치를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 제1유압펌프 및 제2유압펌프와, 상기 제1유압펌프의 상류측으로부터 차례로 배치되어 각각의 병렬라인을 통하여 상기 제1유압펌프에 병렬연결된 붐2속제어스풀 및 암1속제어스풀과, 상기 제2유압펌프의 상류측으로 부터 순차적으로 배치되어 각각의 병렬라인을 통하여 상기 제2유압펌프에 병렬연결된 붐1속제어스풀 및 암2속제어스풀과, 파이롯밸브에서 제공되는 붐2속제어신호에 의해 상기 암2속제어스풀과 제2유압펌프를 연결하는 병렬라인을 교축하여 상기 제2유압펌프의 유량을 암2속제어스풀측보다 붐1속제어스풀측으로 우선공급하는 붐우선밸브를 구비한 굴삭기의 붐-암 복합동작 유압제어장치에 있어서,

상기 붐우선밸브는 일측 수압부에 파이롯밸브의 붐제어신호라인에서 분기된 붐우선제어신호라인이 연결되고, 상기 붐우선제어신호라인을 통하여 제공되는 붐우선제어신호압력에 비례하여 일정한 비율로 개구면적을 감소시키는 가변오리피스구간과, 상기 오리피스구간의 끝단에 연속하여 형성되며 상기 붐우선제어신호압력이 일정압력이상일 경우 상기 개구면적을 일정하게 유지하는 브리드오프구간을 포함한다.

그리고 상기 붐우선제어신호라인에는 선택스위치의 작동에 의해 붐우선제어신호라인을 개폐하는 선택밸브가 연결된다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 붐-암 복합동작 유압제어장치에 의하면 작업자가 별도의 조작을 하지 않고 파이롯밸브의 조작레버를 조작하는 량에 따라 붐을 자동으로 우선제어함으로써 상차작업 또는 평탄작업을 원활하게 수행할 수 있게 된다.

이하, 본 발명에 따른 굴삭기 복합작업 유압제어장치의 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예를 개략적으로 도시한 유압회로도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1유압펌프(P1) 및 제2유압펌프(P2)가 구비되고, 이들 유압펌프(P1,P2)의 압유를 제어하여 붐실린더(1) 및 암실린더(3)에 공급하는 컨트롤밸브는 상기 붐실린더(1) 및 암실린더(3)를 제어하는 제어스풀을 각각 1속제어스풀(5a,7a)과 2속제어스풀(5b,7b)로 구분하여 구비한다.

상기 제1유압펌프(P1)에는 붐2속제어스풀(5b)과 암1속제어스풀(7a)이 제1바이패스라인(9)을 따라 상류측으로부터 순차적으로 배치되어 각각 병렬라인(11,13)을 통하여 상기 제1유압펌프(P1)에 병렬연결되고, 상기 제2유압펌프(P2)에는 붐1속제어스풀(5a) 및 암2속제어스풀(7b)이 제2바이패스라인(10)을 따라 상류측으로부터 순차적으로 배치되어 각각 병렬라인(15,17)을 통하여 상기 제2유압펌프(P2)에 병렬연결되어 있다.

파이롯밸브(20)는 파이롯펌프(P3)의 압유를 제어하여 조작레버의 변위에 따라 붐1속제어신호 또는 붐2속제어신호로 출력한다. 즉 파이롯밸브의 조작레버의 변위량이 적으면 파이롯밸브(20)는 붐1속제어신호를 출력하게 되고, 그 위치에서 조작레버의 변위량을 더 증가시키면 파이롯밸브(20)는 압력이 증가된 붐2속제어신호를 출력하게 된다.

파이롯밸브(20)에서 출력되는 붐1속제어신호는 붐1속제어스풀(5a)에 작용하여 제2유압펌프(P2)의 압유만을 붐실린더(1)에 공급하게 제어하고, 붐2속제어신호가 붐2속제어스풀(5b)에 작용하는 붐2속제어의 경우에는 붐2속제어신호가 붐제어라인(21)을 따라 붐2속제어스풀(5b)에 작용하여 제1유압펌프(P1)의 압유를 상기 붐1속제어스풀(5a)을 거친 제1유압펌프(P1)의 압유와 합류시켜 붐실린더(1)에 공급함으로써 붐실린더(1)를 2속으로 제어하게 된다.

한편, 상기 암2속제어스풀(7b)과 제2유압펌프(P2)를 연결하는 병렬라인(17)에는 파이롯밸브(20)에서 출력하는 붐2속제어신호압력의 세기에 따라 유로를 가변적으로 교축하여 제2유압펌프(P2)의 압유를 암2속제어스풀(7b)보다 붐1속제어스풀(5a)측으로 우선분배하는 붐우선밸브(25)가 구비된다.

상기 붐우선밸브(25)는 일측 수압부에 파이롯밸브(20)의 붐제어라인(21)에서 분기된 붐우선제어신호라인(27)이 연결되고, 붐우선제어신호라인(27)을 통하여 수압부(25a)에 작용하는 붐우선제어신호압력이 증가함에 따라 도 3에 도시된 바와 같이 개구면적을 비례적으로 감소시키는 가변오리피스구간(X)과, 상기 가변오리피스구간(X)의 후단에 연속하여 형성되며 상기 붐우선제어신호압력이 일정압력 이상일 경우 최소의 개구면적을 일정하게 유지하는 브리드오프구간(Y)을 구비한다.

따라서 작업자가 붐-암 복합동작을 하기 위하여 파이롯밸브(20)의 조작레버를 약간 당겨 붐을 1속으로 제어하는 경우에 이 파이롯밸브(20)의 조작레버 변위량에 대응하는 붐1속제어신호가 붐우선밸브(25)의 수압부(25a)에 작용하게 되고, 이에 따라 붐우선밸브(25)는 가변오리피스구간(X)에서 병렬라인(17)을 가변교축하여 붐1속제어스풀(5a)측으로 공급되는 제2유압펌프(P2)의 유량을 암2속제어스풀(7b)측으로 공급되는 유량보다 상대적으로 증가시켜 붐속도를 암속도에 비하여 상대적으로 증가시키게 된다.

그러다가 파이롯밸브(20)의 조작레버를 최대로 당겨서 붐제어신호를 최대로 당겨서 붐을 2속으로 제어하면 붐우선밸브(25)는 브리드오프구간(Y)으로 절환되어 개구면적을 일정한 개구면적을 유지함으로써 붐실린더(1)에 우선적으로 압유를 분배하여 붐의 동작을 원활하게 유지하고 또한 붐실린더(1)에 일정한 압력의 유량을 제공함으로써 암이 지면에 충돌하는 현상을 방지하게 된다.

한편, 상기 붐우선제어신호라인(27)에는 선택스위치(29)의 작동에 따라 절환하면서 붐우선제어신호라인(27)을 개폐하는 선택밸브(30)가 연결된다. 따라서 붐-암 복합동작시 작업자가 붐을 우선제어할 필요한 경우, 예컨대 붐의 속도를 암속도에 비하여 빠르게 할 필요가 있는 상차작업 또는 평탄작업의 경우에 선택스위치(29)를 켜서 선택밸브(30)가 붐우선제어신호라인(27)을 개방하도록 하면 붐우선제어기능을 부여할 수 있고, 그렇지 않은 경우 예컨대 붐과 암을 동시에 동작시키더라도 붐부하압력에 따라 유압펌프의 유량을 붐과 암에 분배할 통상의 굴삭작업의 경우에는 선택스위치(29)를 오프시켜 선택밸브(30)가 붐우선제어신호라인(27)을 차단하도록하면 붐우선제어기능이 작동하지 않게 된다.

본 발명의 붐-암 복합동작 유압제어장치에 따르면, 붐우선밸브가 파이롯밸브에서 출력되는 붐제어신호의 압력세기에 따라, 즉 파이롯밸브의 조작량에 따라 붐 속도를 암속도에 비하여 자동으로 증감시키게 되므로 붐-암 복합동작의 제어가 편리하고, 상차작업이나 평탄작업과 같이 암 작동부하변동보다 붐 작동부하 변동이 큰 붐-암 복합작업의 경우에 붐에 상대적으로 많은 펌프유량을 우선제공함으로써 복합작업의 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims

제1유압펌프(P1) 및 제2유압펌프(P2)와,

상기 제1유압펌프(P1)측에 제1바이패스라인(9)을 따라 상류측으로부터 순차적으로 배치되어 각 병렬라인(11,13)을 통하여 상기 제1유압펌프(P1)에 병렬연결된 붐2속제어스풀(5b) 및 암1속제어스풀(7a)과,

상기 제2유압펌프(P2)측에 제2바이패스라인(10)을 따라 상류측으로부터 순차적으로 배치되어 각각의 병렬라인(15,17)을 통하여 상기 제2유압펌프(P2)에 병렬연결된 붐1속제어스풀(5a) 및 암2속제어스풀(7b)과,

파이롯밸브(20)의 붐제어신호에 의해 상기 암2속제어스풀(7b)과 제2유압펌프(P2)를 연결하는 병렬라인(17)을 교축하여 상기 제2유압펌프(P2)의 유량을 암2속제어스풀(7b)측보다 붐1속제어스풀(5a)측으로 우선공급하는 붐우선밸브(25)를 구비한 굴삭기의 붐-암 복합동작 유압제어장치에 있어서,

상기 붐우선밸브(25)는 일측 수압부(25a)에 파이롯밸브(20)의 붐제어라인(21)에서 분기된 붐우선제어신호라인(27)이 연결되고, 상기 붐우선제어신호라인(27)을 통하여 제공되는 붐우선제어신호압력에 비례하여 일정한 비율로 개구면적을 감소시키는 가변오리피스구간(X)과, 상기 오리피스구간(X)의 끝단에 연속하여 형성되며 상기 붐우선제어신호압력이 일정압력 이상일 경우 상기 개구면적을 일정하게 유지하는 브리드오프구간(Y)을 포함한 것을 특징으로 하는 굴삭기의 붐-암 복합동작 유압제어장치.
제1항에 있어서, 상기 붐우선제어신호라인(27)에는 선택스위치(29)의 작동에 의해 붐우선제어신호라인(27)을 개폐하는 선택밸브(30)가 연결된 것을 특징으로 하는 굴삭기의 복합동작 유압제어장치.