KR100813782B1 - 유압엑츄에이터의 급조작 충격방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 굴삭기의 붐과 같이 관성이 큰 엑츄에이터를 급속조작할 때 발생하는 충격을 방지하는 동시에 조작에 대하여 신속하게 응답하는 유압엑츄에이터의 급속조작 충격방지장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 메인펌프(1)에서 토출되는 압유는 콘트롤밸브의 제어스풀(3)에 의해 흐름이 제어되어 유압엑츄에이터(2)로 공급된다. 보조펌프(4)의 압유는 조이스틱밸브(5)에서 감압되어 1쌍의 파이롯라인(5a,5b)을 통하여 상기 제어스풀(3)의 양측 각 수압부(3a,3b)로 선택적으로 공급된다.상기 조이스틱밸브(5)로부터 제어스풀(3)의 양측 각 수압부로 연결된 파이롯라인(5a,5b)상에는 압유의 흐름을 지연하는 압력보상밸브(10)가 구비된다. 그리고 상기 각 파이롯라인(5a,5b)에는 상기 압력보상밸브(10)를 우회라인(11)이 연결되고, 이 각 우회라인(11)에는 상기 파이롯라인(5a,5b)에 작용하는 파이롯신호압력에 의해 우회라인(11)을 선택적으로 개방하는 개폐밸브(15)가 구비된다. 본 발명은 상기 양측의 파이롯라인(5a,5b)상의 파이롯신호압력을 검출하여 상기 파이롯라인(5a,5b)를 선택적으로 개폐하는 파이롯신호 검출수단을 포함한다.

유압엑츄에이터, 급조작, 충격방지, 응답성

Description

유압엑츄에이터의 급조작 충격방지장치{Apparatus for preventing shock by quick operation}

도 1은 종래 유압엑츄에이터의 급조작 충격방지장치의 개략적인 유압회로도,

도 2는 본 발명에 따른 유압엑츄에이터의 급조작 충격방지장치의 개략적인 유압회로도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1: 유압펌프 2: 유압엑츄에이터

3: 콘트롤밸브의 제어스풀 3a,3b: 수압부

4: 보조펌프 5: 조이스틱밸브

5a,5b: 파이롯라인 10: 압력보상밸브

11: 우회라인 13: 셔틀밸브

15: 개폐밸브

본 발명은 건설중장비의 유압엑츄에이터의 급조작 충격방지장치에 관한 것이다. 특히 관성이 큰 유압엑츄에이터, 예컨대 굴삭기에서 붐을 급조작할 때 발생하는 충격을 방지 또는 저감하기 위한 장치에 관한 것이다.

굴삭기와 같은 건설중장비의 붐은 무게가 무거워 관성이 크다. 따라서 붐을 급격히 상승시키거나 정지시키면 관성에 의해 큰 충격이 차체에 전달된다. 이러한 충격은 운전자에게 불쾌감을 줄 뿐아니라 장비가 불안정하게 된다.

이와 같이 관성이 큰 유압엑츄에이터를 급조작할 때 발생하는 충격을 방지내지는 저감하기 위하여 종래 도 1에 도시된 바와 같은 충격방지장치가 제안되었다. 종래의 충격방지장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 조이스틱밸브(5)로부터 콘트롤밸브(3)의 제어스풀(3)의 양쪽 각 수압부(3a,3b)에 파이롯신호를 전달하는 파이롯라인(5a,5b)상에 압력보상밸브(10)가 구비되어 탱크로 배출되는 파이롯라인(5a,5b)의 흐름을 지연시키도록 되어 있고, 상기 압력보상밸브(10)를 우회하는 우회라인(11)상에는 조이스틱밸브(5)에서 제어스풀(3)의 수압부측으로 공급은 허용하되 역방향으로의 흐름은 저지하는 체크밸브(11a)가 구비된다.

상기와 같은 종래 기술에 의하면, 유압엑츄에이터(이하, 간단히 붐실린더라 한다)를 급상승시키는 방향으로 조이스틱밸브(5)를 급조작하면 조이스틱밸브(5)에서 발생하는 파이롯신호는 한쪽 유회라인(11)을 따라 제어스풀(3)의 한쪽 수압부쪽으로는 신속하게 공급되어 제어스풀(3)을 도 1의 좌측으로 신속하게 밀어주게 되는 데, 제어스풀(3)의 다른 쪽 수압부(3a)측에 들어 있던 오일은 다른 쪽 우회라인(11)상에 설치된 체크밸브(11a)때문에 우회라인(11)을 통하여는 배출되지 못하고, 압력보상밸브(10)를 거치면서 흐름이 지연되어야 하지만 상기 배출측 파이롯라인(5a)의 오일은 원래 저압인 상태(제어스풀이 정지된 상태이므로)이고 배출유량이 적어 파이롯라인(5a)의 압력상승은 작다. 따라서 붐실린더를 급속기동시키는 경우 붐실린더의 상승은 거의 지연없이 이루어지게 된다.

그리고 붐을 급속하게 상승시키다가 급속히 정지하는 경우, 붐상승측 파이롯라인(5b)에는 파이롯압유 공급이 중단되므로 붐상승측 파이롯라인(5b)의 압유는 압력보상밸브(10)를 거쳐 천천히 배출되고, 붐하강측 파이롯라인(5a)의 압력은 원래 저압이었으므로 제어스풀(3)의 거동에 영향을 미치지 못하고, 따라서 제어스풀(3)은 서서히 중립상태로 복귀하면서 붐실린더의 동작에 지연을 주게 된다. 붐을 하강시키다가 급속히 정지하는 소위, 붐하강 급조작정지시에도 붐상승과정과 동일한 과정으로 거동한다.

즉 상기의 종래기술은 급조작 기동시에는 응답이 빠르고 급조작 정지시에는 거동을 지연시키지만 연속적인 급조작의 경우, 예컨대 굴삭기에서 흙을 다지기 위해 연속적으로 붐상승, 붐하강 제어를 하여야 하는 경우는 다음과 같은 문제점이 있었다.

붐상승상태에서 급속히 붐하강을 하는 경우 붐하강측 파이롯라인(5a)의 압유는 우회회로(11)의 체크밸브(11a)를 거쳐 지연없이 제어스풀(3)의 붐하강측 수압부(3a)로 유압되지만, 붐상승측 파이롯라인(5b)의 배출압유는 중립상태에서 급조작시에 밀려나가는 유량의 2배가 된다. 이 경우 붐상승측 압력보상밸브(10)에 의해 압력상승이 매우 커지게 되면서 배출속도도 아주 느리게 되므로 붐실린더의 붐 하강동작에 지연이 커지게 된다. 따라서 연속적인 급조작시에는 붐실린더의 거동이 지연되므로 작업이 어렵게 된다.

이에 본 발명은 관성이 큰 유압엑츄에이터를 급조작 기동할 때에는 응답성을 빠르게 하고, 급조작 정지의 경우 유압엑츄에이터의 거동에는 지연제어를 갖도록 하며, 연속적으로 유압엑츄에이터를 급조작할 때에는 빠른 응답성의 제공하는 유압엑츄에이터의 급조작 충격방지장치를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 메인펌프와, 메인펌프에서 토출되는 압유를 유압엑츄에이터로 공급함과 동시에 상기 엑츄에이터의 압유를 배출하는 콘트롤밸브의 제어스풀과, 보조펌프에서 토출되는 압유를 감압하여 상기 제어스풀의 양측 각 수압부로 선택적으로 공급하는 조이스틱밸브와, 상기 조이스틱밸브로부터 제어스풀의 양측 각 수압부로 연결된 파이롯라인상에 설치되어 탱크로 배출되는 상기 파이롯라인의 흐름을 지연시키는 압력보상밸브를 포함한 유압엑츄에이터의 급조작 충격방지장치에 있어서,

상기 조이스틱밸브에서 제어스풀의 양쪽 수압부쪽으로 연결된 파이롯라인상에 상기 압력보상밸브를 우회하는 우회라인과, 상기 우회라인상에 설치되어 상기 양측의 파이롯라인상의 파이롯신호압력을 검출하는 파이롯신호 검출수단과, 상기 파이롯신호 검출수단의 검출 신호 유무에 따라 상기 우회라인을 개폐하는 개폐밸브를 포함한 구성으로 된다.

그리고 상기 파이롯신호 검출수단은 상기 파이롯라인의 압력중 높은 압력을 선택하여 출력하는 셔틀밸브로 이루어진다.

상기한 바의 본 발명에 의하면, 유압엑츄에이터를 급속 기동하기 위하여 조이스틱밸브를 어느 한쪽방향으로 급조작하는 경우, 이 조이스틱밸브에서 발생한 기동용 파이롯신호는 파이롯신호 검출수단인 셔틀밸브에서 검출되어 양쪽 우회라인을 개방하게 된다. 이에 따라 상기 조이스틱밸브의 기동 파이롯신호는 우회라인을 통과하여 제어스풀의 수압부에 지연없이 그대로 전달되어 제어스풀을 어느 한쪽으로 밀어주게 되고, 이와 동시에 상기 제어스풀의 반대쪽 수압부에 연결된 배출측 파이롯라인의 오일은 저압인 상태이므로 제어스풀에 밀려서 우회라인을 따라 지연없이 탱크로 귀환하게 됨으로써 제어스풀은 신속히 절환되어 유압엑츄에이터를 급속기동시키게 되므로 빠른 응답성을 보이게 된다.

이하, 본 발명에 따른 유압엑츄에이터의 급조작 충격방지장치의 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 유압엑츄에이터의 급조작 충격방지장치의 개략적인 유압회로도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 메인펌프(1)에서 토출되는 압유는 콘트롤밸브의 제어스풀(3)에 의해 흐름이 제어되어 유압엑츄에이터(2)로 공급된다. 보조펌프(4)의 압유는 조이스틱밸브(5)에서 감압되어 1쌍의 파이롯라인(5a,5b)을 통하여 상기 제어스풀(3)의 양측 각 수압부(3a,3b)로 선택적으로 공급된다.

상기 조이스틱밸브(5)로부터 제어스풀(3)의 양측 각 수압부로 연결된 파이롯라인(5a,5b)상에는 압유의 흐름을 지연하는 압력보상밸브(10)가 구비된다. 그리고 상기 각 파이롯라인(5a,5b)에는 상기 압력보상밸브(10)를 우회라인(11)이 연결되고, 이 각 우회라인(11)에는 상기 파이롯라인(5a,5b)에 작용하는 파이롯신호압력에 의해 우회라인(11)을 선택적으로 개방하는 개폐밸브(15)가 구비된다.

그리고 본 발명은 상기 양측의 파이롯라인(5a,5b)상의 파이롯신호압력을 검출하는 파이롯신호 검출수단을 포함한다. 본 실시예에서는 상기 파이롯신호 검출수단이 상기 양측의 파이롯라인(5a,5b)상에 연결되어 양측 각 파이롯라인(5a,5b)의 파이롯압력중 높은 압력을 선택하는 셔틀밸브(13)로 구성된다.

상기 셔틀밸브(13)는 출구가 상기 각 개폐밸브(15)의 수압부에 연결되어 파이롯라인(5a,5b)으로부터 파이롯신호압력을 검출하고, 이 파이롯신호압력은 개폐밸브(15)를 절환시켜 우회라인(11)을 개방하게 되는 것이다.

이하, 상기 본 발명의 유압엑츄에이터 급조작 충격방지장치의 작동을 단계별로 나누어 설명한다. 유압엑츄에이터는 붐실린더로 예시하여 설명한다.

<붐을 급속 상승시키다가 정지시키는 경우>

붐을 급속히 상승시키기 위하여 조이스틱밸브(5)를 도 2의 오른쪽으로 급조작하는 경우, 이 조이스틱밸브(5)에서 발생한 붐상승 파이롯신호는 파이롯신호 검출수단인 셔틀밸브(13)에서 검출되어 양쪽 우회라인(11)을 동시에 개방하게 된다. 이에 따라 상기 조이스틱밸브(5)의 붐상승 파이롯신호는 우회라인(11)을 통과하여 제어스풀(3)의 수압부(3b)에 지연없이 그대로 전달되어 제어스풀을 도 2의 왼쪽으 로 밀어주게 되는 데, 이 때 상기 붐하강측 파이롯라인(5a)의 압력은 저압 상태이므로 그 붐하강측 파이롯라인(5a)의 오일은 제어스풀에 밀려서 우회라인(11)을 따라 지체없이 탱크로 귀환하게 된다. 이에 따라 제어스풀은 신속히 좌측으로 절환되어 붐을 신속하게 상승시키므로 붐상승동작은 지연없는 빠른 응답성능을 가진다.

붐상승도중에 급속히 정지시키는 경우에는 붐상승측 파이롯라인(5b)에는 즉시 파이롯압력이 작용하지 않으므로 상기 셔틀밸브(13)에서는 파이롯신호 검출압력이 없어 우회라인(11)은 개폐밸브(15)에 의해 차단된다. 그런데 상기 붐상승측 수압부(3b)쪽의 파이롯라인(5b)의 압력은 여전히 고압이므로 압력보상밸브(10)은 닫히게 된다. 이에 따라 상기 붐상승측 수압부의 파이롯라인(5b)의 압력은 압력보상밸브의 오리피스를 통하여 서서히 탱크로 배출되게 됨으로써 급정지에 따른 충격을 줄여주게 되는 것이다.

<붐을 하강시키는 도중에 급속히 정지하는 경우>

이 경우는 상기 붐상승 급속조작과 동일한 과정을 거치게 되므로 중복설명은 생략한다.

이상과 같이, 본 발명의 엑츄에이터 급속조작 충격방지장치에 의하면, 관성이 큰 유압엑츄에이터를 급조작 기동할 때에는 응답성을 빠르게 하고, 급조작 정지의 경우 유압엑츄에이터의 거동에는 지연제어를 하여 급조작에 따른 충격을 저감할 수 있다.

Claims (2)

1. 메인펌프(1)와, 메인펌프(1)에서 토출되는 압유를 유압엑츄에이터(2)로 공급함과 동시에 상기 엑츄에이터(2)의 압유를 배출하는 콘트롤밸브의 제어스풀(3)과, 보조펌프(4)에서 토출되는 압유를 감압하여 상기 제어스풀(3)의 양측 각 수압부(3a,3b)로 선택적으로 공급하는 조이스틱밸브(5)와, 상기 조이스틱밸브(5)로부터 제어스풀(3)의 양측 각 수압부로 연결된 파이롯라인(5a,5b)상에 설치되어 탱크로 배출되는 상기 파이롯라인(5a,5b)의 흐름을 지연시키는 압력보상밸브(10)를 포함한 유압엑츄에이터의 급조작 충격방지장치에 있어서,

   상기 조이스틱밸브(5)에서 제어스풀(3)의 양쪽 수압부(3a,3b)쪽으로 연결된 파이롯라인(5a,5b)상에 상기 압력보상밸브(10)를 우회하는 우회라인(11)과, 상기 양측의 파이롯라인(5a,5b)상의 파이롯신호압력을 검출하는 파이롯신호 검출수단과, 상기 파이롯신호 검출수단의 검출 신호 유무에 따라 상기 우회라인(11)을 개폐하는 개폐밸브(15)를 더 포함한 것을 특징으로 하는 유압엑츄에이터의 급조작 충격방지장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 파이롯신호 검출수단은 상기 파이롯라인(5a,5b)의 압력중 높은 압력을 선택하여 출력하는 셔틀밸브(13)인 것을 특징으로 하는 유압엑츄에이터의 급조작 충격방지장치.

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