KR101144369B1 - 굴삭기의 암제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 굴삭기의 암크라우드 동작을 제어하는 암제어장치에 관한 것으로, 특히 유압펌프(20)와, 상기 유압펌프(20)에서 암실린더(21)로 공급되는 압유를 제어하는 암제어스풀(25)과, 상기 암제어스풀(25)의 암크라우드 위치(C)에 암실린더(21)의 피스톤로드측 챔버(21b)에서 탱크로 배출되는 압유의 일부를 재생유로(28)를 통하여 암실린더(21)의 헤드측 챔버(21a)로 재유입시키는 암재생장치를 구비하고, 상기 암실린더(21)의 헤드측 챔버압력(Pi)과 로드측 챔버압력(Po)의 차이를 검출하는 암실린더 입출구 차압검출수단(31)과, 상기 재생유로(28)상에 설치되고 상기 암실린더 입출구압력 검출수단(31)에서 검출한 암실린더의 입출구 차압이 설정압력을 초과하는 경우에는 상기 재생유로(28)를 통하여 재생되는 유량을 감소시키는 재생유량조절밸브(32)를 더 구비하여, 암실린더의 입출구 압력차에 따라 재생유량을 적절히 증감시킴으로써 암크라우드 작동시 암실린더에 캐비테이션 현상이 일어나지 않도록 재생유량을 암실린더에 제공하고 아울러 암크라우드 동작시 재생유량이 불필요하게 증대하여 암속도가 증가하여 암이 지면을 찍는 현상을 방지하는 것이다.
굴삭기, 암크라우드, 고하중, 암속도, 재생유량,

Description

굴삭기의 암제어장치{ Apparatus for controlling arm of an excavator}
도 1은 종래 굴삭기의 암재생장치를 구비한 암제어장치에 대한 개략적인 유압회로도,
도 2는 본 발명에 따른 암제어장치의 제1실시예에 대한 개략적인 유압회로도,
도 3은 본 발명에 따른 암제어장치의 제2실시예에 대한 개략적인 유압회로도,
도 4는 본 발명에 따른 암제어장치의 제3실시예에 대한 개략적인 유압회로도이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※
20: 유압펌프 21: 암실린더
21a: 헤드측 챔버 21b: 로드측 챔버
22: 공급라인 23: 배출라인
T: 탱크 25: 암제어스풀
C: 암크라우드 위치 D: 암덤프 위치
26: 공급유로 27: 배출유로
28: 재생유로 29: 체크밸브
30: 오리피스 Pi: 입구압력
Po: 출구압력 ΔP: 입출구압력의 차압
31: 암실린더 입출구 차압검출수단
32: 재생유량조절밸브 33: 제1오리피스
34: 제2오리피스 35: 스프링
36: 배출유량조절밸브
본 발명은 굴삭기의 암동작을 제어하는 암제어장치에 관한 것으로, 특히 굴삭기의 암크라우드 동작시 암실린더에서 탱크로 배출되는 유량중 재생되는 재생유량의 유량을 조절함으로써 암실린더의 캐비테이션 현상을 방지하는 동시에 암크라우드 동작도 제어하는 암제어장치에 관한 것이다.
통상 굴삭기의 메인컨트롤밸브의 암제어스풀에는 암크라우드 동작시 암실린더의 실린더로드측 챔버에서 배출되는 유량의 일부를 암실린더의 헤드측 챔버로 재유입시켜 암실린더의 헤드측 챔버내에 캐비테이션 현상이 일어나지 않도록 하는 암재생장치가 구비되어 있다.
상기 종래의 암재생장치를 도 1을 참조하여 설명하면, 메인컨트롤밸브에 구 비된 암제어스풀(100)의 암크라우드 위치(C)에 배출유로(101)와 공급유로(102)를 연통시키는 재생유로(103)가 구비되고, 상기 재생유로(103)에는 배출유로(101)에서 공급유로(102)쪽으로만 압유를 통과시키고 반대쪽으로는 압유의 흐름을 제한하는 제1체크밸브(104)가 설치되며, 상기 제1체크밸브(104)의 상류측 재생유로(103) 및 배출유로(101)에는 각각 제1오리피스(106)와 제2오리피스(107)가 구비되어 있다. 이에 따라 재생유로(103)를 통하여 재생되는 재생유량은 암실린더(110)의 피스톤헤드측 챔버(111)의 압력(Pi)과 암실린더(110)의 피스톤로드측 챔버(112)의 압력(Po)의 차압이 클 수록 증가하게 되어 있고, 또한 암실린더(110)에서 배출되는 압유량이 적을 수록 상기 재생유량이 증가하는 구조로 되어 있다. 도면부호 120은 유압펌프이다.
상기한 바와 같은 구조에서는 재생유로(103)를 통하여 재생되는 재생유량이 암실린더(110)의 입출구압력, 즉 피스톤헤드측 챔버(111)의 압력(Pi)과 암실린더(110)의 피스톤로드측 챔버(112)의 압력(Po)의 차압이 증가함에 따라 증가하게 되므로, 중량이 큰 어태치먼트를 암선단에 설치하여 암크라우드 동작시 암실린더(110)의 입출구의 차압이 설정압력보다 증가하게 되면 재생유량이 과도하게 증가하여 암속도가 필요이상으로 증가하여 암크라우드 동작시 암이 지면을 찍는 현상과 같이 암제어성능이 크게 저하되는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기 종래 굴삭기의 암재생장치가 가진 단점을 해소하기 위하여 고안된 것으로, 암선단에 부착되는 어태치먼트의 중량에 영향을 받지 않고 항 상 암제어성능을 일정하게 유지할 수 있는 굴삭기의 암제어장치를 제공함에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 유압펌프와, 상기 유압펌프에서 토출되는 압유를 제어하여 암실린더의 헤드측 챔버 혹은 로드측 챔버에 선택적으로 공급함으로써 암실린더를 신축시키고, 암크라우드 제어시 암실린더의 피스톤로드측 챔버에서 배출유로를 통하여 탱크로 배출되는 압유의 일부를 역류방지용 체크밸브를 포함한 재생유로를 통하여 암실린더의 헤드측 챔버로 재유입시키는 암재생장치가 구비된 암제어스풀을 포함한 굴삭기의 암제어장치에 있어서,
상기 탱크로 배출되는 배출라인상에 설치된 배출유량 감소수단과, 상기 암실린더의 입구측 압력과 출구측 압력의 차이를 검출하는 암실린더 입출구 차압검출수단과, 상기 재생유로상에 설치되어 상기 암실린더 입출구압력 검출수단에서 검출한 암실린더의 입출구 차압이 일정한 압력을 초과하는 경우에는 상기 재생유로를 통하여 재생되는 유량을 감소시키는 재생유량조절밸브를 더 구비한 구조에 특징이 있는 것이다.
이러한 본 발명은 암선단에 고하중의 어태치먼트를 장착하는 경우와 같이 암실린더의 입출구 차압이 설정값 이상으로 증가하는 경우에 상기 재생유량조절밸브가 재생유로를 교축하여 재생유량을 감소시킴으로써 암크라우드 작동시 재생유량이 불필요하게 증대하여 암속도가 과도하게 증가하는 현상을 방지한다.
이하, 본 발명에 따른 굴삭기의 암제어장치의 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 굴삭기의 암제어장치의 제1실시예를 개략적으로 도시한 유압회로도이다. 본 발명에 따른 굴삭기의 암제어장치의 제1실시예는 도 2에 도시된 바와 같이, 유압펌프(20)와, 리모트컨트롤밸브(도시생략)의 암제어용 파이롯신호에 의해 암크라우드 위치(C) 또는 암덤프 위치(D)중 어느 한쪽으로 절환하여 상기 유압펌프(20)에서 토출된 압유를 암실린더(21)의 헤드측 챔버(21a) 또는 암실린더의 로드측 챔버(21b)에 선택적으로 공급함으로써 암실린더(21)의 신축작동을 제어하는 암제어스풀(25)을 구비한다.
상기 암제어스풀(25)은 일측 수압부에 암크라우드 파이롯신호를 받을 때 절환되는 암크라우드 위치(C)에, 공급라인(22)과 연결되어 유압펌프(20)의 압유를 암실린더(21)의 헤드측 챔버(21a)로 공급하는 공급유로(26)와, 배출라인(23)과 연통되어 상기 암실린더(21)의 로드측 챔버(21b)의 압유를 탱크(T)로 배출시키는 배출유로(27)와, 상기 배출유로(27)를 거쳐 탱크(T)로 배출되는 압유의 일부를 암실린더(21)의 헤드측 챔버(21a)로 재유입시키는 암재생장치를 구비한다.
상기 암재생장치는 상기 공급유로(26)와 상기 배출유로(27)를 연통시키는 재생유로(28)와, 상기 재생유로(28)상에 설치되어 배출유로(27)에서 공급유로(26)쪽으로만 재생유량이 흐르도록 하고 역방향으로는 압유의 흐름을 제한하는 체크밸브(29) 및 상기 배출라인(23)상에 설치되어 탱크(T)로 배출되는 유량을 감소시키는 배출유량 감소수단을 포함한다. 상기 배출유량 감소수단은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 재생유로(28)의 하류측에 설치되는 다양한 오리피스(36a, 36b)로 구성할 수 있다.
한편, 암실린더(21)의 크라우드 동작시 암실린더(21)의 헤드측 챔버의 압력(Pi)(이하, "입구압력"이라 한다)과 로드측 챔버(21b)의 압력(Po)(이하, "출구압력"이라 한다)을 감지하여 이들 입출구압력의 차압(ΔP)을 검출하는 암실린더 입출구 차압검출수단(31)이 구비된다.
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또한 상기 재생유로(28)의 체크밸브(29)의 상류에는 재생유량을 조절하는 재생유량조절밸브(32)가 설치된다. 상기 재생유량조절밸브(32)는 상대적으로 큰 개구면적을 가진 제1오리피스(33)와, 상기 제1오리피스(33)보다 상대적으로 작은 개구면적을 가진 제2오리피스(34)를 구비하고, 일측 수압부에 상기 암실린더의 입출구압력의 차압이 작용하도록 입출구 차압검출수단(31)과 연결되어 상기 암실린더 입출구압력의 차압이 일정한 설정압력을 초과하지 않는 경우에는 재생유로(28)를 상 대적으로 큰 개구면적의 제1오리피스(33)와 연결시키고, 암실린더 입출구압력의 차압이 일정한 설정압력을 초과하는 경우에 재생유로(28)를 제2오리피스(34)와 연결시켜 재생유량이 과도하게 증가하지 않도록 조절한다.
상기한 바와 같이 구성된 제1실시예에 따른 굴삭기의 암제어장치는 다음과 같이 작동한다.
리모트컨트롤밸브(도시생략)를 조작하여 암제어스풀(25)의 일측 수압부에 암크라우드 파이롯신호를 작용시키면, 암제어스풀(25)은 암크라우드 위치로 절환하여 유압펌프(20)의 압유를 공급유로(26)를 통하여 암실린더(21)의 헤드측 챔버(21a)로 공급하여 암실린더(21)를 암크라우드방향으로 연장시키고, 이에 따라 암실린더(21)의 로드측 챔버(21b)에서 배출되는 압유는 암제어스풀(25)의 배출유로(27)를 거쳐 탱크(T)로 배출시켜 암을 크라우드 작동시키게 된다.
이때, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 배출라인(23) 상에 설치된 오리피스(36a, 36b)에 의해 탱크(T)로 배출되는 유량이 제한되는데, 이 오리피스(30)의 개구면적에 따라 재생유로(28)를 통하여 재생되는 재생유량이 증감하게 된다.
암실린더가 암크라우드작동을 할 때 암실린더(21)의 입출구압력의 차압이 설정압력을 초과하지 않는 통상의 경우, 예컨대 암선단에 버켓이 연결되어 있는 경우는 상기 입출구 차압검출수단(31)에서 재생유량조절밸브(32)의 수압부에 작용하는 입출구압력의 차압(ΔP)이 스프링(35)의 힘을 이기지 못하므로 재생유량조절밸브(32)는 상대적으로 큰 개구면적의 제1오리피스(33)를 유지하여 암실린더(21)의 로 드측 챔버(21b)에서 배출되는 압유중 재생유로(28)를 통하여 암실린더(21)의 헤드측 챔버(21a)로 재유입시키는 재생유량을 상대적으로 증가시킴으로써 암실린더(21)의 헤드측 챔버(21a)내의 부족한 유량을 보충하여 암실린더(21)의 헤드측 챔버(21a)내의 캐비테이션 현상을 방지하게 된다.
반면에 굴삭기의 암선단에 무거운 어태치먼트가 장착되어 암실린더가 암크라우드작동을 할 때 배출유로(27)를 통하여 배출되는 유량이 암실린더의 입출구압력의 차압(ΔP)이 설정압력을 초과하는 경우에는 상기 암실린더(21)의 입출구 압력의 차압이 스프링(35)의 힘보다 커서 재생유량조절밸브(32)는 상대적으로 작은 개구면적의 제2오리피스(34)쪽으로 절환하여 재생유량을 감소시킴으로써 재생유량이 일정유량 이상 과도하게 증가하지 않도록 한다.
이에 따라 굴삭기의 암선단에 무거운 어태치먼트가 장착되어 암실린더의 크라우드 작동시 암재생장치에서 재생되는 재생유량이 필요이상으로 증가하여 암속도가 지나치게 빨라지는 현상을 방지할 수 있게 된다.
암덤프 작동은 종래 일반적인 암제어방식과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
한편, 도 3에는 본 발명에 따른 암제어장치의 제2실시예가 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 암제어장치의 제2실시예는 중대형 굴삭기에 적합한 실시예로서, 암제어스풀(25)과 탱크(T)사이의 배출라인(23)에 암크라우드 파이롯신호 압력에 따라 배출라인(23)의 유량을 감소시키는 배출유량조절밸브(36)가 구비된 것에 특징이 있고, 이 배출유량조절밸브(36)를 제외한 나머지 구성 은 도 2에 도시된 본 발명의 제2실시예의 구성을 포함한다.
상기 배출유량조절밸브(36)는 일측 수압부에 암크라우드 파이롯신호가 작용하는 경우(즉, 굴삭기가 암크라우드 동작을 하는 경우에) 배출라인(23)을 상대적으로 작은 개구면적의 오리피스(36a)으로 줄여서 재생유로(28)쪽으로 공급되는 유량을 증대시키고, 반대로 암크라우드 파이롯신호가 작용하지 않으면 배출라인(23)을 상대적으로 큰 개구면적의 오리피스(36b)로 배출유량을 덜 줄여줌으로써 재생유로(28)쪽으로 분배되는 유량을 상대적으로 감소시킨다.
한편, 도 4에는 본 발명에 따른 암제어장치의 제3실시예가 도시되어 있다. 본 발명에 따른 암제어장치의 제3실시예는 도 4에 도시된 바와 같이, 암실린더에 상대적으로 큰 부하가 작용하는 중대형 굴삭기에 적합한 다른 실시예로서, 암제어스풀(25)과 탱크(T)사이의 배출라인(23)에 암실린더의 입구압력에 따라 배출라인(23)의 유량을 감소시키는 배출유량조절밸브(36)가 구비된 것에 특징이 있고, 이 배출유량조절밸브(36)를 제외한 나머지 구성은 도 3에 도시된 본 발명의 제2실시예의 구성을 포함한다.
상기 배출유량조절밸브(36)는 일측 수압부에 유압펌프(20)와 암실린더의 헤드측 챔버(21a)를 연결하는 공급라인(22)의 압력(즉, 암실린더의 헤드측 챔버압력)이 설정된 압력이하인 경우(즉, 재생유량의 증가가 필요한 암크라우드 동작을 하는 경우에) 배출라인(23)을 상대적으로 작은 개구면적의 오리피스(36a)로 교축하여 배출유량을 감소시킴으로써 재생유로(28)쪽으로 공급되는 유량을 상대적으로 증대시키고, 반대로 공급라인(22)의 압력(즉, 암실린더의 헤드측 챔버압력)이 설정된 압 력이상인 경우는 배출라인(23)을 개구면적이 상대적으로 큰 오리피스(36b)로 교축하여 재생유로(28)쪽으로 분배되는 유량을 상대적으로 감소시킴으로써 암제어동작을 원활하게 제어한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 굴삭기의 암제어장치는 암선단에 고하중의 어태치먼트를 장착한 상태에서 암크라우드 동작을 할 때 암실린더의 입출구 압력차에 따라 재생유량을 적절히 증감시킴으로써 암크라우드 작동시 암실린더에 캐비테이션 현상이 일어나지 않도록 재생유량을 암실린더에 제공하고 아울러 암크라우드 동작시 재생유량이 불필요하게 증대하여 암속도가 증가하여 암이 지면을 찍는 현상을 방지하게 된다.

Claims (4)

  1. 유압펌프(20)와, 상기 유압펌프(20)에서 암실린더(21)로 공급되는 압유를 제어하는 암제어스풀(25)과, 상기 암제어스풀(25)의 암크라우드 위치(C)에 암실린더(21)의 피스톤로드측 챔버(21b)에서 탱크로 배출되는 압유의 일부를 역류방지용 체크밸브(29)를 포함한 재생유로(28)를 통하여 암실린더(21)의 헤드측 챔버(21a)로 재유입시키는 암재생장치를 구비한 굴삭기의 암제어장치에 있어서,
    상기 암실린더(21)의 헤드측 챔버압력(Pi)과 로드측 챔버압력(Po)의 차이를 검출하는 암실린더 입출구 차압검출수단(31)과, 상기 재생유로(28)상에 설치되고 상기 암실린더 입출구 차압검출수단(31)에서 검출한 암실린더의 입출구 차압이 설정압력을 초과하는 경우에는 상기 재생유로(28)를 통하여 재생되는 유량을 감소시키는 재생유량조절밸브(32)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 굴삭기의 암제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탱크로 배출되는 배출라인(23) 상에 설치된 배출유량 감소수단을 더 포함하며,
    상기 배출유량 감소수단은 상기 암제어스풀(25)과 탱크(T)사이의 배출라인(23)에 암크라우드 파이롯신호 압력에 따라 탱크(T)로 배출되는 배출유량을 감소시키는 배출유량조절밸브(36)인 것을 특징으로 하는 굴삭기의 암제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탱크로 배출되는 배출라인(23) 상에 설치된 배출유량 감소수단을 더 포함하며,
    상기 배출유량 감소수단은 상기 암제어스풀(25)과 탱크(T)사이의 배출라인(23)에 암실린더(21)의 입구압력에 따라 탱크(T)로 배출되는 배출유량을 감소시키는 배출유량조절밸브(36)인 것을 특징으로 하는 굴삭기의 암제어장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탱크로 배출되는 배출라인(23) 상에 설치된 배출유량 감소수단을 더 포함하며,
    상기 배출유량 감소수단은 피스톤로드측 챔버(21b)와 탱크(T)사이의 배출유로에 설치되어지되, 상기 재생유로(28)의 하류측에 설치되는 오리피스(30)인 것을 특징으로 하는 굴삭기의 암제어장치.
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