KR100982881B1

KR100982881B1 - 굴삭기의 붐홀딩 제어장치

Info

Publication number: KR100982881B1
Application number: KR1020030092898A
Authority: KR
Inventors: 김형호; 손원선
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2003-12-18
Filing date: 2003-12-18
Publication date: 2010-09-16
Also published as: KR20050061069A

Abstract

본 발명은 굴삭기와 같은 건설중장비의 붐을 홀딩 또는 홀딩해제시키도록 제어하는 장치에 관한 것으로, 특히 메인유압펌프(P1)와, 보조펌프(P2)와, 상기 메인유압펌프(P1)에서 토출되는 압유의 흐름방향을 제어하여 붐실린더(13)에 공급하는 붐제어스풀(11)을 포함한 컨트롤밸브(10)와, 상기 보조펌프(P2)의 압유를 제어하여 상기 컨트롤밸브(10)의 붐제어스풀(11)에 파이롯신호를 제공하는 리모트컨트롤밸브(20)와, 상기 붐제어스풀(11)과 붐실린더(13)의 헤드측체임버(13a)를 연결하는 유압라인(14)에 설치되어 붐상승 상태에서 정지하는 경우 붐을 상승한 상태로 홀딩시키고, 붐하강시 붐홀딩을 해제하는 붐홀딩밸브(15)와, 주행페달밸브(22)로부터 주행신호를 검출하는 주행 파이롯신호라인(21)과, 상기 리모트컨트롤밸브(20)에서 제공하는 붐하강 파이롯신호(Pdn)와 상기 주행 파이롯신호라인(21)에서 검출한 주행신호중 어느 하나로부터 붐홀딩 해제신호를 검출하는 셔틀밸브(18) 및 상기 셔틀밸브(18)에서 검출한 붐홀딩 해제신호에 의해 상기 붐실린더(13)의 헤드측체임버(13a)를 탱크(T)에 연통시켜 붐을 홀딩해제시키는 붐홀딩해제밸브(19)를 포함한 것이다.

건설중장비, 붐홀딩, 붐상승, 붐요동, 주행신호, 붐홀딩해제

Description

굴삭기의 붐홀딩 제어장치{ Apparatus for controlling boom holding of excavator}

도 1은 종래 굴삭기의 붐홀딩제어장치에 대한 개략적인 유압회로도,

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 붐홀딩제어장치의 유압회로도,

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 붐홀딩제어장치의 유압회로도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

P1: 메인유압펌프 P2: 보조펌프

10: 컨트롤밸브 11: 붐제어스풀

12: 주행제어스풀 13: 붐실린더

13a: 헤드측체임버 13b: 로드측체임버

14: 붐상승 유압라인 20: 리모트컨트롤밸브

Pup: 붐상승 파이롯신호 Pdn: 붐하강 파이롯신호

15: 붐홀딩밸브 15a: 전방 수압실

15b: 측편 수압실 15c: 후방 수압실

16: 스프링 17: 포펫

17a: 내부유로 T: 탱크

21: 붐하강 파이롯신호라인 22: 주행페달밸브

23: 주행파이롯신호라인 24: 주행신호라인

25: 절환밸브 26: 주행/작업 선택스위치

27: 오버로드 릴리프밸브 28: 메이크업 체크밸브

30: 컨트롤러 TM: 트랜스미션

31: 주행속도 감지센서

본 발명은 굴삭기의 붐홀딩 제어장치에 관한 것으로, 특히 주행중 붐이 관성에 의해 요동하면서 조금씩 점차 상승하는 현상을 방지하기 위한 붐홀딩 제어장치에 관한 것이다.

굴삭기에서 작업중 붐을 상승시킨 상태에서 정지하는 경우에 붐의 자체하중이나 버켓에 실은 하중 때문에 붐이 침하하게 되는데, 이와 같은 붐침하현상을 방지하기 위하여 굴삭기는 붐홀딩밸브를 구비하고 있다.

상기 붐홀딩밸브에 의해 붐을 홀딩하는 작동을 도 1을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

컨트롤밸브(10)의 붐제어스풀(11)은 리모트컨트롤밸브(20)의 파이롯신호에 의해 절환하면서 메인유압펌프(P1)의 압유를 방향제어하여 붐실린더(13)의 헤드측 체임버(13a) 또는 로드측체임버(13b)에 선택적으로 공급하며, 상기 붐실린더(13)의 헤드측체임버(13a)와 붐제어스풀(11)을 연결하는 유압라인(14)에는 붐홀딩밸브(15)가 설치되어 있다.

상기한 구성의 굴삭기에서 붐을 상승시키기 위하여 리모트컨트롤밸브(20)의 붐상승 파이롯신호를 붐제어스풀(11)의 해당 수압부에 작용시키면, 붐제어스풀(11)은 붐상승위치로 절환되고 메인유압펌프(P1)의 압유는 붐제어스풀(11)을 거쳐 붐홀딩밸브(15)의 포펫(17)을 밀어서 통과한 다음 붐실린더(13)의 헤드측체임버(13a)로 유입되어 붐실린더(13)의 로드를 전진이동시키고, 이에 따라 붐실린더(13)의 로드측체임버(13b)의 압유는 배출라인을 따라 붐제어스풀(11)을 거쳐 탱크(T)로 배출되게 된다. 이 상태에서 리모트컨트롤밸브(20)를 붐상승 위치에서 중립위치로 복귀시키면, 붐제어스풀(11)은 중립위치로 복귀하게 되고, 이 때 붐의 자체하중과 버켓에 실은 하중체의 무게 때문에 헤드측체임버(13a)의 압유는 가압되어 배출되려고 하지만, 이 헤드측체임버(13a)의 압유는 붐홀딩밸브(15)의 포펫(17)의 전방 수압실(15a)에 작용하는 동시에 포펫(17)의 내부유로(17a)를 통하여 포펫(17)의 후방 수압실(15c)로 유입되어 포펫(17)을 뒤쪽에서 밀어주게 된다. 이 경우 포펫(17)의 후방 수압실(15c)의 수압면이 전방 수압실(15a)의 수압면에 비하여 크므로 포펫(17)을 후단에서 전단방향으로 밀어 헤드측체임버(13a)의 압유가 탱크(T)로 배출되지 못하도록 차단함으로써 붐실린더(13)는 침하하지 않고 그상태로 정지하게 된다.

반대로 붐을 하강시키기 위하여 리모트컨트롤밸브(20)를 조작하여 붐하강 파 이롯신호(Pdn)를 붐제어스풀(11)의 해당 수압부에 작용시키면, 붐제어스풀(11)은 붐상승위치로 절환되고 아울러 상기 붐하강 파이롯신호(Pdn)는 붐홀딩밸브(15)의 후방 수압실(15c)과 탱크(T) 사이에 설치된 붐홀딩해제밸브(19)에 작용하여 개방함으로써 붐홀딩밸브(15)의 후방 수압실(15c)을 탱크(T)에 연통시킨다. 이 상태에서 메인유압펌프(P1)의 압유는 붐제어스풀(11)을 통과하여 붐실린더(13)의 로드측체임버(13b)로 유입되어 붐실린더(13)의 로드를 후진시키게 되고, 이 때 붐실린더(13)의 헤드측체임버(13a)에서 배출되는 압유는 붐홀딩밸브(15)의 포펫(17)의 전방 수압실(15a)에 작용하여 포펫(17)을 뒤쪽으로 밀어서 탱크(T)로 배출되므로 붐실린더(13)는 후진하여 붐을 하강시킨다.

그런데 상기한 붐홀딩기구를 구비한 굴삭기에서는 버켓을 상부프레임의 전방에 구비된 버켓지지대에 얹은 상태로 주행하다가 붐의 자체하중에 의한 관성이나 노면의 요철을 통과하면서 차체가 요동할 때 붐도 함께 상하로 요동하면서 조금씩 상승하는 현상이 발생한다.

즉, 주행중 붐홀딩밸브(15)는 붐이 침하하지 않도록 붐을 홀딩하고 있는 상태이고, 이 상태에서 주행하다가 붐이 관성에 의해 상하로 진동하면서 붐이 상승하는 경우 붐실린더(13)의 피스톤도 상승하여 헤드측체임버(13a)의 압력이 낮아지게 되고, 이에 따라 붐홀딩밸브(15)내의 오버로드 릴리프밸브(27)의 메이크업 체크밸브(28)가 열리면서 탱크(T)에서 헤드측체임버(13a)로 유입되어 유량을 보충하게 되어 붐실린더(13)는 그만큼 전진하여 붐을 상승시키게 된다.

이와 같이 주행중 붐이 상승하게 되면 붐이 운전자의 시야를 가리거나 도로 의 구조물을 통과하는데 장애를 일으키는 문제가 있고, 이 경우 운전자는 주행을 멈추고 붐을 다시 원래의 위치로 내리는 동작을 하여야 하는 불편함이 있었다.

이에 본 발명은 상기 붐홀딩밸브를 구비한 종래의 굴삭기 붐홀딩장치가 가진 단점을 해소하기 위하여 고안된 것으로, 주행중에는 붐홀딩밸브(15)의 붐홀딩기능을 해제하여 주행중 붐이 요동하면서 붐이 상승하는 것을 방지하되, 주행중 일시정지하는 경우에만 작업중에는 붐홀딩기능을 유지하도록하여 주행중 붐이 반동에 의해 상승하지 않도록 제어하는 붐홀딩 제어장치를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 붐실린더등의 유압액츄에이터에 압유를 공급하는 메인유압펌프와, 파이롯유압을 제공하는 보조펌프와, 상기 메인유압펌프에서 토출되는 압유의 흐름방향을 제어하여 붐실린더에 공급하는 붐제어스풀 및 복수개의 기타 제어스풀을 포함한 컨트롤밸브와, 상기 보조펌프의 압유를 제어하여 상기 컨트롤밸브의 붐제어스풀에 파이롯신호를 제공하는 리모트컨트롤밸브와, 상기 붐제어스풀과 붐실린더의 헤드측체임버를 연결하는 유압라인에 설치되어 붐이 상승한 상태에서 정지하는 경우에 붐을 홀딩시키고, 붐이 하강할 때에는 붐을 홀딩해제시키는 붐홀딩밸브를 포함한 건설중장비의 붐홀딩 제어장치에 있어서,

주행 또는 작업중 어느하나의 모드를 선택하는 주행/작업 선택스위치와, 주행시 주행속도를 감지하는 주행속도 감지수단과, 상기 보조펌프에 일단이 연결되고 상기 컨트롤밸브의 주행제어스풀을 통과하여 탱크에 연결된 주행신호 검출라인의 주행제어스풀 상류측 압력으로부터 주행신호를 검출하는 주행신호라인과, 상기 리모트컨트롤밸브에서 제공하는 붐하강 파이롯신호와 상기 주행신호라인의 주행신호압력 중 높은 압력으로부터 붐홀딩 해제신호를 검출하는 셔틀밸브와, 상기 셔틀밸브의 붐홀딩 해제신호에 의해 상기 붐홀딩밸브의 후방수압실을 탱크에 연결시켜 붐을 홀딩해제시키는 붐홀딩해제밸브와, 상기 주행신호라인을 선택적으로 개폐하는 솔레노이드 절환밸브 및, 상기 주행/작업 선택스위치로부터 주행모드 선택신호와 상기 주행속도 감지수단에서 검출한 주행속도를 입력하여 주행모드 선택신호는 있으나 상기 주행속도가 0일경우에 상기 절환밸브가 주행신호라인을 개방시키도록 절환밸브에 전기적 신호를 인가하는 컨트롤러를 더 포함하는 구성으로 되어 있다.

이하, 본 발명에 따른 건설중장비의 붐홀딩 제어장치의 실시예들을 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예로서, 휠타입 굴삭기에 적용된 붐홀딩 제어장치의 개략적인 유압회로도이다.

메인유압펌프(P1)와 보조펌프(P2)를 포함하고, 상기 메인유압펌프(P1)의 압유는 컨트롤밸브(10)에 구비된 붐제어스풀(11)과 주행제어스풀(12)등 복수개의 제어스풀에 의해 각각 제어되어 붐실린더(13)와 주행모터(도시생략) 등의 유압액츄에이터로 공급된다. 그리고 상기 컨트롤밸브(10)의 붐제어스풀(11)등의 제어스풀들은 리모트컨트롤밸브(20)에서 제공되는 각 파이롯신호에 의해 제어된다.

예컨대, 붐제어스풀(11)은 리모트컨트롤밸브(20)에서 제공되는 붐상승 파이롯신호(Pup)가 일측 수압부에 작용하면 도 2의 우측으로 절환함으로써 메인유압펌프(P1)의 압유를 붐실린더(13)의 헤드측체임버(13a)에 공급하여 붐을 상승시키고, 붐하강 파이롯신호(Pdn)가 타측 수압부가 작용하게 되면 도 2의 좌측으로 절환하여 메인유압펌프(P1)의 압유를 붐실린더(13)의 로드측체임버(13b)에 공급하여 붐을 하강시킨다.

한편, 상기 붐제어스풀(11)과 붐실린더(13)의 헤드측체임버(13a)를 연결하는 붐상승 유압라인(14)에는 붐홀딩밸브(15)가 연결된다. 상기 붐홀딩밸브(15)는, 내부공간안에 슬라이드이동가능하게 삽입되어 내부공간을 전방 수압실(15a), 측편 수압실(15b) 및 후방 수압실(15c)로 구획하되 후단에 스프링(16)이 탄력적으로 설치되어 전단의 가장자리가 전방 수압실(15a)을 측편 수압실(15b)에 대하여 밀폐하는 포펫(17)을 구비하고, 상기 전방 수압실(15a)은 붐제어스풀(11)과 붐상승 유압라인(14)을 통하여 연통되며, 측편 수압실(15b)은 포펫(17)의 내부유로(17a)에 의해 후방 수압실(15c)과 연통됨과 아울러 붐상승 유압라인(14)를 통하여 붐실린더(13)의 헤드측체임버(13a)에 연통되어 있고, 상기 후방 수압실(15c)은 붐홀딩해제밸브(19)를 통하여 탱크(T)에 연통되어 있다.

또한, 상기 붐홀딩해제밸브(19)의 수압부(19a)는, 리모트컨트롤밸브(20)의 붐하강 파이롯신호(Pdn)가 작용하도록 붐하강 파이롯신호라인(21)이 연결되고 아울러 주행신호도 작용하도록 주행페달밸브(22)의 주행파이롯신호라인(23)에서 분기된 주행신호라인(24)과도 연결되어 있다. 따라서 상기 붐홀딩해제밸브(19)는 수압부(19a)에 붐하강 파이롯신호(Pdn)나 주행신호중 적어도 어느 하나의 신호만 작용하더라도 붐홀딩밸브(15)의 후방 수압실(15c)을 탱크(T)에 연통시켜 붐을 홀딩해제시키고, 붐하강 파이롯신호나 주행신호중 어느 것도 작용하지 않으면 스프링(16)의 힘에 의해 복귀하여 붐홀딩밸브(15)의 후방 수압실(15c)을 탱크(T)와 차단시켜 붐을 홀딩시킨다.

그리고 상기 주행신호라인(24)에는 절환밸브(25)가 구비되어 주행/작업 선택스위치(26)로부터 주행선택신호가 있을 경우에만 주행신호라인(24)을 붐홀딩해제밸브(19)의 수압부(19a)에 연결하고 작업선택신호의 경우에는 주행신호라인(24)을 차단한다.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 실시예의 작동을 설명한다.

작업중 붐홀딩의 경우

주행/작업 선택스위치(26)를 작업위치에 두고 붐(도시생략)을 상승시키기 위하여 리모트컨트롤밸브(20)를 붐상승 위치로 조작하면, 리모트컨트롤밸브(20)에서 붐상승 파이롯신호(Pup)가 출력되어 붐제어스풀(11)의 일측 수압부에 작용한다. 이 때 붐제어스풀(11)은 도 2의 우측으로 절환하여 메인유압펌프(P1)의 압유를 붐홀딩밸브(15)의 전방 수압실(15a)로 유입시키고, 상기 붐홀딩밸브(15)의 전방 수압실(15a)에 유입되는 메인유압펌프(P1)의 압유는 포펫(17)을 밀어서 측편 수압실(15b)을 통과한 다음 붐실린더(13)의 헤드측체임버(13a)로 유입되어 붐실린더(13)를 전진시킴으로써 붐을 상승시키게 된다. 즉, 붐을 상승시키는 동작 중에는 붐홀딩밸브(15)는 붐을 홀딩시키지 않는다.

상기한 바와 같이, 붐을 상승시킨 후 그 상태에서 리모트컨트롤밸브(20)를 중립위치로 복귀시켜 붐을 정지시키면, 붐제어스풀(11)은 붐실린더(13)의 헤드측체임버(13a)로 공급되는 메인유압펌프(P1)의 압유를 차단하게 되고, 붐실린더(13)의 헤드측체임버(13a)의 압유는 붐의 자중에 의해 후진하는 피스톤에 가압되어 배출되려고 하지만, 이 헤드측체임버(13a)의 압유는 붐홀딩밸브(15)의 포펫(17)의 전방 수압실(15a)에 작용하는 동시에 포펫(17)의 내부유로(17a)를 통하여 포펫(17)의 후방 수압실(15c)로 유입되어 포펫(17)을 뒤쪽에서 밀어주게 된다. 이 경우 포펫(17)의 후방 수압실(15c)의 수압면이 전방 수압실(15a)의 수압면에 비하여 크므로 포펫(17)을 후단에서 전단방향으로 밀어 헤드측체임버(13a)의 압유가 탱크(T)로 배출되지 못하도록 차단함으로써 붐실린더(13)는 침하하지 않고 그상태로 정지하게 된다.

주행중 붐홀딩을 해제하는 경우

도 2에 도시된 바와 같이, 버켓을 하부프레임의 전단에 얹고 주행/작업 선택스위치(26)를 주행위치로 선택하여 주행을 하는 경우에, 작업을 하지 않으므로 리모트컨트롤밸브(20)로부터 붐하강 파이롯신호(Pdn)는 제공되지 않지만 주행/작업선택스위치(26)에서 제공되는 주행신호에 의해 절환밸브(25)가 주행신호라인(24)을 개방하여 붐홀딩해제밸브(19)의 수압부에 붐홀딩해제신호를 제공하게 된다. 이에 따라 붐홀딩해제밸브(19)는 붐홀딩밸브(15)의 후방 수압실(15c)을 탱크(T)에 연통시켜 붐홀딩밸브(15)를 붐홀딩해제상태로 유지시킨다.

이 상태에서 주행을 하다가 노면의 요철을 통과하게 되면 붐이 관성에 의해 상하로 요동하게 되는데, 붐이 상승하는 경우에는 붐실린더(13)의 피스톤이 전진이동하면서 붐실린더(13)의 헤드측체임버(13a)의 압력을 강하시키게 되고 이렇게 압력이 줄어든 헤드측체임버(13a)에는 오버로드 릴리프밸브(27)의 메이크업 체크밸브(28)를 통하여 탱크(T)에서 유량이 보충되게 되고, 반대로 붐이 하강하는 경우에는 붐실린더(13)의 헤드측체임버(13a)의 압유가 피스톤에 의해 가압되어 배출되게 되는데, 이 헤드측체임버(13a)에서 배출되는 압유는 붐홀딩밸브(15)의 포펫(17)에 구비된 내부유로(17a)를 통과하여 붐홀딩해제밸브(19)를 거친 다음 탱크(T)로 배출되게 함으로써 붐이 상승하였다가 다시 원래의 위치로 복귀하는 것을 허용하므로 붐이 상승하는 현상이 발생하지 않게 된다.

즉, 주행중에는 붐홀딩밸브(15)가 붐홀딩기능을 하지 않으므로 붐이 요동하면서 점차 상승하는 현상을 방지하게 되는 것이다.

그리고 본 발명의 제2실시예는 도 3에 도시되어 있다. 이 제2실시예는 상기 제1실시예에서 절환밸브(25)에 절환신호를 제공하는 컨트롤러(30)가 연결되고, 상기 컨트롤러(30)는 차량의 트랜스미션(TM)의 출력축에 설치된 주행속도 감지센서(31)와 연결되고, 아울러 주행/작업 선택스위치(26)의 주행신호단자와 연결되어 상기 주행/작업 선택스위치(26)로부터 주행신호가 입력되고 아울러 주행속도 감지센서(31)로부터 입력되는 주행속도가 O보다 클 경우에만 주행신호를 출력하여 절환밸브(25)를 개방시키고, 주행중 일시 정지하는 경우, 즉 주행속도가 0인 경 우에는 상기 절환밸브(25)에 전기적 신호를 출력하지 않음으로써 붐홀딩해제밸브(19)에 주행신호를 제공하지 않는다.

이 제2실시예는 주행상태에 있더라도 신호대기와 같이 주행을 일시정지하는 경우에 붐을 해제하고, 주행중일 경우에는 붐을 홀딩시킨다.

본 발명은 주행중 붐을 홀딩해제시키거나 주행중 붐을 홀딩해제함으로써 붐홀딩기능으로 인하여 주행중 붐이 상승하여 시야를 가리거나 차고가 높아지는 문제를 해결함으로써 주행 안정성을 높일 수 있고, 작업중에는 적시에 붐을 홀딩시켜 붐침하를 방지할 수 있다.

Claims

붐실린더(13)등의 유압액츄에이터에 압유를 공급하는 메인유압펌프(P1)와, 파이롯유압을 제공하는 보조펌프(P2)와, 상기 메인유압펌프(P1)에서 토출되는 압유의 흐름방향을 제어하여 붐실린더(13)에 공급하는 붐제어스풀(11) 및 복수개의 제어스풀(12)을 포함한 컨트롤밸브(10)와, 상기 보조펌프(P2)의 압유를 제어하여 상기 컨트롤밸브(10)의 붐제어스풀(11)에 파이롯신호를 제공하는 리모트컨트롤밸브(20)와, 상기 붐제어스풀(11)과 붐실린더(13)의 헤드측체임버(13a)를 연결하는 붐상승 유압라인(14)에 설치되어 붐이 상승한 상태에서 정지하는 경우에 붐을 홀딩시키고, 붐이 하강할 때에는 붐을 홀딩해제시키는 붐홀딩밸브(15)를 포함한 굴삭기의 붐홀딩 제어장치에 있어서,

주행 또는 작업중 어느 하나의 모드를 선택하는 주행/작업 선택스위치(26)와, 상기 보조펌프(P2)의 압유를 감압하여 주행파이롯신호를 발생시키는 주행페달밸브(22)의 출구측 주행파이롯신호라인(23)으로부터 주행신호를 검출하는 주행신호라인(24)과, 상기 리모트컨트롤밸브(20)의 붐하강 파이롯신호라인(21)과 상기 주행신호라인(24)이 연결되어 붐하강 파이롯신호(Pdn)와 주행신호중 어느 하나의 신호라도 작용하게 되면 상기 붐홀딩밸브(15)의 후방 수압실(15c)을 탱크(T)에 연결시켜 붐을 홀딩해제시키는 붐홀딩해제밸브(19) 및 상기 주행신호라인(24)상에 설치되어 상기 주행/작업 선택스위치(26)로부터 제공되는 주행신호에 의해 상기 주행신호라인(24)을 개방하는 절환밸브(25)를 더 포함한 것을 특징으로 하는 굴삭기의 붐홀딩 제어장치.
삭제
제1항에 있어서, 트랜스미션의 회전속도로부터 주행속도를 감지하는 주행속도 감지센서(31) 및 상기 주행/작업 선택스위치(26)의 주행선택신호와 상기 주행속도 감지센서(31)로부터 주행속도를 입력하여 상기 주행/작업 선택스위치(26)로부터 주행선택신호의 입력이 있고, 주행속도가 0보다 클 경우에만 주행신호를 출력하는 컨트롤러(30)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 붐홀딩 제어장치.