KR101081377B1

KR101081377B1 - 굴삭기의 유압펌프 제어시스템

Info

Publication number: KR101081377B1
Application number: KR1020040116405A
Authority: KR
Inventors: 장달식; 강병일
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2004-12-30
Filing date: 2004-12-30
Publication date: 2011-11-08
Also published as: KR20060077516A

Abstract

본 발명은 굴삭기의 유압펌프 제어시스템에 관한 것이다. 본 발명의 제어시스템은 각 포지션별로 다수의 파이롯트 신호압을 발생시키는 조이스틱(1)과, 복수의 파이롯트 신호압 중 압력이 높은 어느 하나의 신호압만을 유통시키는 셔틀밸브(6)들과, 셔틀밸브(6)의 파이롯트 신호압에 의해 개방위치(C)로 운동하면서 파이롯트 펌프(6a)의 작동유를 이용하여 제어압력을 발생시키는 압력변환밸브(7)와, 압력변환밸브(7)의 작동유에 의해 작동되어 유압펌프(8)의 경전각을 조절하는 유량제어 레귤레이터(9)를 구비하는 굴삭기의 유압펌프 제어시스템에 있어서, 셔틀밸브(6)로부터 배출되는 각 파이롯트 신호압을 검출하는 복수의 유압감지수단(100)과; 두 개 이상의 상기 유압감지수단(100)으로부터 신호가 입력되면, 이에 상응하는 유량제어신호를 출력하는 콘트롤러(110)와; 콘트롤러(110)로부터 유량제어신호가 입력되면, 복원위치(A)에서 작동위치(B)로 절환되면서 파이롯트 펌프(6a)의 작동유를 압력변환밸브(7)의 수압부(7a)에 제공하여 개방위치(C)로 절환시키는 전자비례제어밸브(120)를 구비한다. 이러한 본 발명에 의하면, 조이스틱의 각 신호압을 반영하여 유압펌프의 경전각을 조절할 수 있게 구성함으로써 조이스틱의 각 포지션에 대응하여 충분한 유압펌프의 토출 유량을 얻을 수 있게 한다.

Description

굴삭기의 유압펌프 제어시스템{OIL PUMP CONTROL SYSTEM FOR EXCAVATOR}

도 1은 종래의 유압펌프 제어시스템으로서, 포지콘 시스템을 나타내는 유압회로도,

도 2는 종래의 포지콘 시스템을 구성하는 분지라인과 셔틀밸브를 나타내는 유압회로도,

도 3은 본 발명에 따른 굴삭기의 유압펌프 제어시스템의 구성을 나타내는 유압회로도,

도 4는 본 발명의 유압펌프 제어시스템을 구성하는 전자비례제어밸브를 상세하게 나타내는 도면으로서, 도 3의 "X"부를 확대하여 나타내는 유압회로도이다.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

1: 조이스틱 3: 파이롯트라인

5: 분지라인 7: 압력변환밸브

7a: 수압부 8: 유압펌프

9: 유량제어 레귤레이터 100:유압감지수단

110: 콘트롤러 120: 전자비례제어밸브

본 발명은 굴삭기의 유압펌프 제어시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유압펌프의 경전각을 조절하여 토출 유량을 조절하는 굴삭기의 유압펌프 제어시스템에 관한 것이다.

굴삭기는 장치를 구동시키기 위한 유압시스템을 구비한다. 유압시스템은 작동유를 펌핑하는 유압펌프와, 작동유의 운동방향 및 유량을 제어하는 유압제어밸브, 및 기계적인 일을 하는 각종 유압 액츄에이터 등을 갖추고 있다. 여기서, 유압펌프는 사축식 가변유압펌프로서, 토출 유량이 조절되도록 구성된다. 그리고 유압 액츄에이터는 붐 실린더, 아암 실린더, 버킷 실린더, 선회모터 등이 있다.

한편, 굴삭기의 유압시스템은, 유압 액츄에이터의 작동 수가 증가되거나 감소됨에 따라 유압펌프의 경전각을 조절하여 작동유의 토출 유량을 제어하는 유압펌프 제어시스템을 구비한다.

유압펌프 제어시스템의 일례로서, 포지콘 시스템(Posicon System)이 있다. 포지콘 시스템은 유압제어밸브의 각 스풀을 제어하는 조이스틱의 파이롯트 신호압을 통해 유압펌프를 제어하는 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이 조이스틱(1)의 각 파이롯트라인(3)으로부터 분지되는 분지라인(5)들과, 각 분지라인(5) 중, 압력이 높은 어느 하나의 분지라인의 작동유만을 유통시키는 셔틀밸브(6)와, 셔틀밸브(6)로부터 배출되는 작동유의 압력에 의해 파이롯트 펌프(6a)(도 2참조)의 작동유 압력을 조절하는 압력변환밸브(7)와, 압력변환밸브(7)를 통과한 작동유에 의해 작동되어 유압펌프(8)의 경전각을 조절하는 유량제어 레귤레이터(9)로 구성된다.

여기서, 도 1에서는 유압제어밸브(10)의 각 스풀(12)을 제어하기 위한 파이롯트라인(3)과, 이로부터 분지되는 분지라인(5)이 2개인 것으로 도시되어 있지만, 실제로는 유압제어밸브(10)의 각 스풀(12)을 제어하기 위한 조이스틱(1)의 파이롯트라인(3)이 다수개이므로, 파이롯트라인(3)으로부터 분지되는 분지라인(5)도 도 2에서와 같이 그 개수(5a∼5o)가 많게 된다. 따라서 2개의 분지라인 중 압력이 높은 분지라인의 작동유를 유통시키는 셔틀밸브(6)도 그 개수가 많게 된다.

이러한 구성의 포지콘 시스템에 의하면, 도 1에서와 같이 운전자가 유압 액츄에이터를 작동시키기 위해서 조이스틱(1)을 조작하면, 조이스틱(1)으로부터 파이롯트 신호압이 발생되고, 발생된 파이롯트 신호압은 파이롯트라인(3)을 따라 흐르면서 유압제어밸브(10)의 각 스풀(12)들을 제어한다.

한편, 파이롯트라인(3)을 따라 흐르는 파이롯트 신호압은 각 분지라인(5)으로도 유입되는데, 이때 가장 높은 압력의 신호압이 셔틀밸브(6)를 통과하여 압력변환밸브(7)로 유입되며, 유입된 신호압은 압력변환기(7)를 조절한다. 그리고 압력변환기(7)를 조절함에 따라 유량제어 레귤레이터(9)로 공급되는 파이롯트 펌프(6a)의 작동유 유량을 제어케 한다. 결국, 유압 액츄에이터를 작동시키기 위해서 조이스틱(1)을 조작하면, 유량제어 레귤레이터(9)는 조이스틱(1)의 신호압에 의해 제어되면서 유압펌프(8)의 경전각을 조절하여 토출 유량을 제어하는 것이다.

그런데, 이러한 포지콘 시스템은, 다수의 유압 액츄에이터를 동시에 작동시키기 위해 두 개의 조이스틱(1)을 여러 포지션으로 조작하여도, 가장 높은 어느 하나의 신호압만이 유량제어 레귤레이터(9)로 도입되는 바, 조이스틱(1)의 각 신호압 모두를 반영하여 유압펌프(8)의 경전각을 조절할 수 없다는 단점이 있다. 따라서 조이스틱(1)의 각 신호압 모두를 반영한 토출 유량을 얻을 수 없다는 문제점이 있다. 다시 말해, 붐 실린더와 아암 실린더를 동시에 작동시키기 위해 조이스틱(1)을 2 포지션으로 조작할 경우, 붐 실린더와 아암 실린더를 동시에 작동시키기에 충분한 토출 유량을 얻을 수 없다는 것이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 조이스틱의 각 신호압을 반영하여 유압펌프의 경전각을 조절할 수 있게 구성함으로써 조이스틱의 각 포지션에 대응하여 충분한 유압펌프의 토출 유량을 얻을 수 있도록 하는 굴삭기의 유압펌프 제어시스템을 제공하는 데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 각 포지션별로 다수의 파이롯트 신호압을 발생시키는 조이스틱과, 복수의 파이롯트 신호압 중 압력이 높은 어느 하나의 신호압만을 유통시키는 셔틀밸브들과, 상기 셔틀밸브의 파이롯트 신호압에 의해 개방위치로 운동하면서 파이롯트 펌프의 작동유를 이용하여 제어압력을 발생시키는 압력변환밸브와, 상기 압력변환밸브의 작동유에 의해 작동되어 유압펌프의 경전각을 조절하는 유량제어 레귤레이터를 구비하는 굴삭기의 유압펌프 제어시스템에 있어서, 셔틀밸브로부터 배출되는 각 파이롯트 신호압을 검출하는 복수의 유압감지수단과; 두 개 이상의 상기 유압감지수단으로부터 신호가 입력되면, 이에 상응하는 유량제어신호를 출력하는 콘트롤러와; 상기 콘트롤러로부터 유량제어신호가 입력되면, 복원위치에서 작동위치로 절환되면서 상기 파이롯트 펌프의 작동유를 상기 압력변환밸브의 수압부에 제공하여 개방위치로 절환시키는 전자비례제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 유압감지수단은, 붐 실린더를 작동시키기 위한 파이롯트 신호압과, 아암 실린더를 작동시키기 위한 파이롯트 신호압을 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 굴삭기의 유압펌프 제어시스템의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로하여 상세히 설명한다(종래와 동일한 구성요소는 동일한 부호를 사용하여 설명한다.).

먼저, 도 3을 참조하면, 본 발명의 유압펌프 제어시스템은, 셔틀밸브(6)로부터 배출되는 각 파이롯트 신호압을 검출하는 복수의 유압감지수단(100)을 구비한다.

유압감지수단(100)은 압력센서로 구성되며, 각각의 셔틀밸브(6)로부터 배출되는 파이롯트 신호압을 검출하고, 검출된 파이롯트 신호압을 신호화하여 출력한다.

여기서, 유압감지수단(100)은, 붐 실린더 파이롯트 신호압과 아암 실린더 파이롯트 신호압을 검출하도록 구성됨이 바람직하며, 따라서 유압감지수단(100)은 붐 실린더의 파이롯트라인으로부터 분지되는 분지라인(5f, 5g)들의 셔틀밸브(6)와, 아암 실린더의 파이롯트라인으로부터 분지되는 분지라인(5h, 5i)들의 셔틀밸브(6)에만 각각 설치되는 것이 바람직하다. 이는 굴식기의 작동시 붐 실린더와 아암 실린 더를 동시에 작동할 경우에 가장 많은 작동유가 필요로 하여 유압펌프(8)의 토출 유량을 증대시킬 필요가 있기 때문이다. 물론, 유압감지수단(100)을 선회모터 파이롯트라인으로부터 분지되는 분지라인(5j, 5k)과, 버킷 실린더 파이롯트라인으로부터 분지되는 분지라인(5d, 5e)에 동시에 설치하여 선회모터 파이롯트 신호압과 버킷 실린더 파이롯트 신호압 등을 동시에 검출하게 하는 것도 가능하다.

한편, 도 3에서의 분지라인(5)들 중, 5a ∼ 5c는 옵션 실린더 파이롯트라인으로부터 분지된 분지라인이고, 5d, 5e는 버킷 실린더 파이롯트라인으로부터 분지된 분지라인이며, 5f, 5g는 붐 실린더 파이롯트라인으로부터 분지된 분지라인이다. 그리고 5h, 5i는 아암 실린더 파이롯트라인으로부터 분지된 분지라인이고, 5j, 5k는 선회모터 파이롯트라인으로부터 분지된 분지라인이며, 그 나머지는 주행모터 및 옵션 파이롯트라인으로부터 분지된 분지라인들이다.

다시, 도 3을 참조하면, 본 발명의 유압펌프 제어시스템은, 콘트롤러(110)를 구비한다. 콘트롤러(110)는 두 개 이상의 유압감지수단(100)으로부터 신호가 입력되면, 현재 조이스틱(1)이 두 가지 이상의 포지션으로 동작되었음을, 즉, 붐 실린더와 아암 실린더가 동시에 작동되었음을 판단하여 이에 상응하는 "유량제어신호"를 출력하도록 구성된다.

한편, 본 발명의 유압펌프 제어시스템은, 콘트롤러(110)로부터 "유량제어신호"가 출력되면, 출력된 신호에 따라 작동되는 전자비례제어밸브(120)를 구비하며, 작동되는 전자비례제어밸브(120)는 파이롯트 펌프(6a)의 작동유를 압력변환밸브(7)의 수압부(7a)에 제공하여 압력변환밸브(7)를 작동시킨다.

상세하게는, 전자비례제어밸브(120)는 파이롯트 펌프(6a)와 연결되는 것으로, 콘트롤러(110)로부터 "유량제어신호"가 입력되면, 도 4에 도시된 바와 같이 복원위치(A)에서 작동위치(B)로 절환되면서 파이롯트 펌프(6a)의 파이롯트 작동유를 압력변환밸브(7)의 수압부(7a)에 제공한다. 특히, 파이롯트 작동유를 압력변환밸브(7)의 수압부(7a)에 제공함으로써, 압력변환밸브(7)를 개방위치(C) 방향으로 절환시키며, 따라서 압력변환밸브(7)로 하여금 보다 많은 량의 작동유를 유량제어 레귤레이터(9)에 공급시킨다. 결과적으로, 보다 많은 량의 작동유를 유량제어 레귤레이터(9)에 공급시킴으로써, 유량제어 레귤레이터(9)로 하여금 유압펌프(8)의 경전각을 조절하여 토출 유량이 증가될 수 있게 한다.

다음으로, 이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 작동예를 도 3과 도 4를 참고로하여 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 운전자가 붐 실린더와 아암 실린더를 조작하기 위해 조이스틱(1)(도 1참조)을 여러 포지션으로 동시에 조작하면, 조이스틱(1)은 이에 대응하는 붐 파이롯트 신호압과 아암 파이롯트 신호압을 발생하며, 발생된 각각의 신호압은 파이롯트라인(3)을 따라 흐르면서 도 3에 도시된 바와 같이 각각의 분지라인(5f, 5g)(5h, 5i)으로 유입된다. 그리고 분지라인(5f, 5g)(5h, 5i)으로 유입된 각각의 파이롯트 신호압들 중 높은 압력의 신호압만이 셔틀밸브(6)를 통과한다.

한편, 각각의 셔틀밸브(6)를 통과한 붐 및 아암 파이롯트 신호압은, 각각의 유압감지수단(100)에 의해 감지되고, 감지된 신호는 곧바로 콘트롤러(110)에 입력된다. 그리고 신호가 입력된 상기 콘트롤러(110)는 붐 실린더와 아암 실린더가 동 시에 작동되었음을 판단하여 이에 상응하는 "유량제어신호"를 출력한다.

한편, 콘트롤러(110)로부터 출력된 "유량제어신호"는 전자비례제어밸브(120)로 입력되며, 제어신호가 입력된 전자비례제어밸브(120)는 복원위치(A)에서 작동위치(B)로 절환되면서 파이롯트 펌프(6a)의 작동유를 압력변환밸브(7)의 수압부(7a)에 제공한다.

그리고 파이롯트 펌프(6a)의 작동유가 압력변환밸브(7)의 수압부(7a)에 제공됨에 따라 상기 압력변환밸브(7)는 개방위치(C) 방향으로 더 절환되며, 개방위치(C)방향으로 더 절환된 압력변환밸브(7)는 보다 많은 량의 작동유를 유량제어 레귤레이터(9)에 공급한다. 결국, 보다 많은 량의 작동유가 유량제어 레귤레이터(9)에 공급됨에 따라 상기 유량제어 레귤레이터(9)는 유압펌프(8)의 경전각을 조절하여 토출 유량을 증가시킨다. 특히, 붐 실린더와 아암 실린더를 동시에 작동시킬 수 있을 만큼의 충분한 유량을 토출할 수 있게 조절한다.

한편, 압력변환밸브(7)는 도 3에 도시된 바와 같이 셔틀밸브(6)를 통과한 파이롯트 신호압에 의해 개방위치(C) 방향으로 어느 정도 절환된 상태인데, 이때 전자비례제어밸브(120)에서 제공된 파이롯트 작동유에 의해 더 개방위치(C)방향으로 절환되며, 따라서 보다 많은 량의 작동유를 유량제어 레귤레이터(9)에 공급한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 굴삭기의 유압펌프 제어시스템는, 조이스틱의 각 신호압을 반영하여 유압펌프의 경전각을 조절할 수 있게 구성함으로써 조이스틱의 각 포지션에 대응하여 충분한 유압펌프의 토출 유량을 얻을 수 있게 한다.

Claims

각 포지션별로 다수의 파이롯트 신호압을 발생시키는 조이스틱(1)과, 복수의 파이롯트 신호압 중 압력이 높은 어느 하나의 신호압만을 유통시키는 셔틀밸브(6)들과, 상기 셔틀밸브(6)의 파이롯트 신호압에 의해 개방위치(C)로 운동하면서 파이롯트 펌프(6a)의 작동유를 이용하여 제어압력을 발생시키는 압력변환밸브(7)와, 상기 압력변환밸브(7)의 작동유에 의해 작동되어 유압펌프(8)의 경전각을 조절하는 유량제어 레귤레이터(9)를 구비하는 굴삭기의 유압펌프 제어시스템에 있어서,

셔틀밸브(6)로부터 배출되는 각 파이롯트 신호압을 검출하는 복수의 유압감지수단(100)과;

두 개 이상의 상기 유압감지수단(100)으로부터 신호가 입력되면, 이에 상응하는 유량제어신호를 출력하는 콘트롤러(110)와;

상기 콘트롤러(110)로부터 유량제어신호가 입력되면, 복원위치(A)에서 작동위치(B)로 절환되면서 상기 파이롯트 펌프(6a)의 작동유를 상기 압력변환밸브(7)의 수압부(7a)에 제공하여 개방위치(C)로 절환시키는 전자비례제어밸브(120)를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 유압펌프 제어시스템.
제 1항에 있어서,

상기 유압감지수단(100)은,

붐 실린더를 작동시키기 위한 파이롯트 신호압과, 아암 실린더를 작동시키기 위한 파이롯트 신호압을 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 유압펌프 제어시스템.