KR101281251B1

KR101281251B1 - 굴삭기의 펌프 컨트롤 시스템

Info

Publication number: KR101281251B1
Application number: KR1020060133544A
Authority: KR
Inventors: 장달식
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2006-12-26
Filing date: 2006-12-26
Publication date: 2013-07-03
Also published as: KR20080059809A

Abstract

본 발명은 굴삭기의 펌프 컨트롤 시스템에 관한 것으로, 하나 이상의 가변용량형 메인 펌프(21,22); 메인 펌프(21,22)의 용량을 조절하는 레귤레이터(81,82); 메인 펌프(21,22)에서 토출되어 메인유압라인(91,92)을 통해 유입된 압유의 방향을 제어하도록 복수의 스풀이 구비된 메인 컨트롤 밸브(95); 조이스틱 밸브의 신호 입력단(1~16)이 연결된 셔틀밸브(18)가 각기 부설된 복수의 단방향 가변저항밸브(41~48)를 구비하며, 유량제어 신호라인(96,97)에 의해 상기 레귤레이터(81,82)와 연통되어 오일 탱크(71)로 드레인되는 신호압 발생밸브(85); 유량제어 신호라인(96,97)과 메인유압라인(91)을 연통하는 메인 컨트롤밸브 연결라인(37,34); 메인 컨트롤밸브 연결라인(37,34)상에 설치된 감압 밸브(24); 감압 밸브(24)와 유량제어 신호라인(96,97) 사이에 개재된 오리피스(23)을 제공함으로써, 동시에 작동할 수 없는 두 신호를 셔틀밸브로 연결시켜 단방향으로 작동하게 함으로써 양방향 가변저항밸브의 신호 발생의 편차를 발생시키는 중립점의 오류를 원천적으로 해소하고, 스트로크를 용이하게 확보하여 제어성을 개선할 수 있는 효과가 있다.

굴삭기, 컨트롤 밸브, 가변 저항밸브

Description

굴삭기의 펌프 컨트롤 시스템 {Pump control system for excavator}

도 1은 종래 기술에 의한 굴삭기의 펌프제어 신호발생밸브를 나타내는 회로도이다.

도 2는 종래 기술에 의한 포지콘 시스템의 개략도이다.

도 3은 본 발명에 의한 굴삭기의 펌프 컨트롤 시스템을 나타내는 회로도이다.

도 4는 본 발명에 의한 굴삭기의 펌프 컨트롤 시스템에서 셔틀밸브와 단방향 가변저항밸브의 유압회로를 확대하여 보인 확대도이다.

<< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >>

1 ~ 16 : 조이스틱 밸브의 신호 입력단

18 : 셔틀밸브 21, 22 : 메인 펌프

23 : 오리피스 24 : 감압밸브

25 ~ 32 : 양방향 가변저항밸브

34, 37 : 메인 컨트롤밸브 연결라인

35, 36 : 펌프제어 신호포트

41 ~ 48 : 단방향 가변저항밸브

본 발명은 굴삭기의 펌프 컨트롤 시스템에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 펌프 경전각을 통해 토출 유량을 제어하는 신호를 발생하는 포지콘 시스템에 있어서, 양방향 가변저항밸브가 양 방향으로 입력이 되게 하는 시스템을 개선하여 신호 발생의 편차를 발생시키는 중립점의 오류 발생 요소를 제거하고 스트로크가 용이하게 확보되도록 하여 제어성을 개선한 굴삭기의 펌프 컨트롤 시스템에 관한 것이다.

도 1을 참조하면, 대한민국 특허특허공개번호 제10-2006-79101호 (공개일자: 2006.07.05)는 본 출원인이 출원한 "굴삭기의 유압펌프 제어시스템"으로서, 양방향 가변저항밸브(25~35)가 양 방향으로 입력이 되고, 양단에서 중립을 잡도록 되어 있어 신호 발생의 편차를 발생시키는 중립점의 오류를 유발할 소지가 높으며, 양단으로 작동하게 되어 있어 이를 구현하는데 스트로크가 통상적인 구성에 비하여 2배가 소요되기 때문에 제작상의 어려움이 있으며, 또한 이를 확보하기가 어려운 결과 제어성이 저하되는 문제점이 있다.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 의한 굴삭기의 유압펌프 제어시스템은 메인 펌프(21,22)의 유량을 활용하여 각 조이스틱의 신호를 엔드(AND) 로직으로 연결하여 필요한 펌프 제어 신호를 얻는다. 그리고, 펌프(21,22)에 연결된 감압밸브(24) 는 공급되는 압력을 일정하게 유지시키면서 최고압을 제한시키고 여기에 연결된 오리피스(23)는 통과 유량을 제한한다.

또한, 연결된 복수의 유압작동 제어밸브(25~32)는 엔드(AND) 로직으로 연결된다. 아무런 조작이 없는 경우에는 오피피스(23) 이후의 저항이 없어 압력은 발생하지 않고 공급되는 압력도 낮다.

조이스틱(도시 안됨)이 조작되어 신호를 제공하면, 대응되는 메인컨트롤밸브의 스풀과 양방향 가변저항밸브(25~32 중에서 선택)가 동시에 작동한다. 여기서, 초기에는 공급압력이 낮아 폄프유량제어 레귤레이터(81,82)에 공급되는 압력도 낮다. 스풀이 움직임에 따라 공급라인의 압력이 상승하게 되고 이 압력을 받는 감압밸브(24)는 최고압을 제한시킨다.

이때, 공급되는 유체가 오리피스(23)를 경유한 후 제어 스풀의 초기 단계에서는 저항이 적어 압력이 낮거나 또는 점점 스풀 스트로크가 증가함에 따라 저항이 커저 펌프제어 신호포트(35,36)의 압력이 증가하게 된다. 따라서, 이 신호를 의하여 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 피아이 펌프(Pi) - 유량 특성도의 유량은 증가된다.

예컨대, 작업자가 임의의 조이스틱(100)를 움직이면, 발생되는 신호압이 메인컨트롤밸브(83)와 신호압 발생밸브(84)에 동시에 작용하여 메인컨트롤밸브(83)의 스풀과 신호압 발생밸브(84)의 스풀이 동시에 움직여 펌프에서 소요되는 유량을 토출하도록 하는 신호를 발생시킨다. 여기서, 도 2의 미설명부호 "110"은 조이스틱, "120"은 셔틀밸브 블록, "130"은 피투피 압력변환기(P to P convertor), "140"은 포지콘 레귤레이터, "150"은 밸브 및 "160"은 실린더이다.

이러한 경우에 양방향 가변저항밸브(25~32)가 양 방향으로 입력이 되고 양단에서 중립을 잡도록 되어 있어 신호 발생의 편차를 발생시키는 중립점의 오류를 유발할 소지가 높고 양단으로 작동하게 되어 이를 구현하는데 스트로크가 통상적인 구성에 비하여 두배가 소요되기 때문에 제작상 어려움이 있고, 이를 확보하기가 곤란하여 제어성이 저하되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 창출된 본 발명의 목적은, 신호 발생 편차를 개선하고 이의 스트로크 용이하게 확보함으로써 제어성을 개선할 수 있는 굴삭기의 펌프 컨트롤 시스템를 제공함에 있다.

이러한 본 발명의 목적은, 하나 이상의 가변용량형 메인 펌프(21,22); 상기 메인 펌프(21,22)의 용량을 조절하는 레귤레이터(81,82); 상기 메인 펌프(21,22)에서 압유가 토출되어 메인유압라인(91,92)을 통해 유입된 상기 압유의 방향을 제어하도록 복수의 스풀이 구비된 메인 컨트롤 밸브(95); 조이스틱 밸브가 조작되면 상기 압유가 상기 레귤레이터(81, 82)에 제공되고, 상기 조이스틱 밸브가 조작되지 않으면 상기 압유가 유량제어 신호라인(96,97)을 경유하여 오일 탱크(71)로 배출되게 제어되는 신호압 발생밸브(85); 상기 유량제어 신호라인(96,97)과 메인유압라인(91)을 연통하는 메인 컨트롤밸브 연결라인(37,34); 상기 메인 컨트롤밸브 연결라인(37,34) 상에 설치된 감압 밸브(24); 및 상기 감압 밸브(24)와 상기 유량제어 신호라인(96,97) 사이에 개재된 오리피스(23);를 포함하는 굴삭기의 펌프 컨트롤 시스템에 의해 달성될 수 있다.
또한, 굴삭기의 펌프 컨트롤 시스템의 상기 신호압 발생밸브(85)는, 상기 조이스틱 밸브의 신호 입력단(1~16)이 연결되어 상기 조이스틱 밸브의 조작에 의해 발생하는 순방향 압력신호와 역방향 압력신호 중에 어느 하나의 압력신호를 내보내는 셔틀밸브(18); 상기 셔틀밸브(18)에 연결되어, 상기 압력신호가 작용 되면 상기 유량제어 신호라인(96, 97)이 단락되는 제1 위치;와 상기 압력신호가 작용 되지 않으면 상기 유량제어 신호라인(96, 97)이 연통되는 제2 위치; 사이에서 절환되는 복수의 단방향 가변저항밸브(41~48);를 포함하여 구성될 수 있다.

삭제

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 굴삭기의 펌프 컨트롤 시스템을 나타내는 회로도이고, 도 4는 본 발명에 의한 굴삭기의 펌프 컨트롤 시스템에서 셔틀밸브와 단방향 가변저항밸브의 유압회로를 확대하여 보인 확대도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 굴삭기의 펌프 컨트롤 시스템은 메인 펌프(21,22), 레귤레이터(81,82), 메인 컨트롤 밸브(95), 신호압 발생밸브(85)와, 메인 컨트롤밸브 연결라인(37,34) 및 오리피스(23)를 포함하여 구성된다.

본 발명의 메인 펌프(21,22)는 가변용량형 메인 펌프(21,22)로서 각기 레귤레이터(81,82)와 연결되어 있다.

그리고, 메인 컨트롤 밸브(95)는 복수의 스풀이 내장되어 있으며, 메인 펌프(21,22)로부터 토출되어 메인유압라인(91,92)을 통해 각기 연통된 후 탱크(번호 없음)로 드레인된다.

신호압 발생밸브(85)는 조이스틱 밸브의 신호 입력단(1~16)이 연결된 셔틀밸브(18)가 각기 부설된 복수의 단방향 가변저항밸브(41~48)를 구비한다. 여기서, 단방향 가변저항밸브(41~48)는 조이스틱 밸브의 신호 입력단(1~16)의 입력 신호에 대응하여 셔틀밸브(18)에 의하여 제1 위치 및 제2 위치로 절환된다. 신호 입력단은 2개의 신호 입력단이 하나의 셔틀밸브(18)에 연결되는 것이고, 2개의 신호 입력단에 입력되는 압력신호는 순방향 압력신호와 역방향 압력신호일 수 있다. 리니어 액추에이터는 로드가 확장되거나 수축된다. 모터 액추에이터는 샤프트가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 작동된다. 즉, 건설기계에 탑재되어 작업을 수행하는 대부분의 액추에이터는 상술한 바와 같이 상반된 2가지의 압력신호가 제공된다. 첨부도면 도 4를 참조하여 설명하면 부호 1로 기재된 신호 입력단(1)은 조이스틱 밸브를 조작하였을 때에 순방향 압력신호가 입력되는 것으로 이해할 수 있고, 부호 2로 기재된 신호 입력단(2)은 조이스틱 밸브를 조작하였을 때에 역방향 압력신호가 입력되는 것으로 이해할 수 있다.
단방향 가변저항밸브(41~48)는 기본 위치는 유량제어 신호라인(96,97)과 연통되는 제1 위치이다.

그리고, 메인 컨트롤밸브 연결라인(37,34)은 유량제어 신호라인(96,97)과 메인유압라인(91)을 연통하고 있으며, 감압 밸브(24)가 개재되어 있다. 또한, 감압 밸브(24)와 유량제어 신호라인(96,97) 사이에는 오리피스(23)가 제공되어 있다.

이상과 같은 본 발명에 의한 굴삭기의 펌프 컨트롤 시스템의 작동 관계를 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 메인 펌프(21,22)의 유량을 활용하여 각 조이스틱의 신호를 엔드 로직으로 연결하여 필요한 펌프 제어 신호를 얻는다. 메인 펌프(21,22)에 연결된 감압밸브(24)는 공급되는 압력을 일정하게 유지시키면서 최고압을 제한시키고 있으며, 여기에 연결된 오리피스(23)는 통과 유량을 제한하도록 제공된 것이다.

그리고, 복수의 단방향 가변저항밸브(41~44,45~48)는 두 그룹으로 분리되어 있으며, 엔드 로직으로 연결되어 있다. 아무런 조작(입력)이 없는 경우에는 오리피스(23) 다음에는 저항이 없어 압력은 발생하지 않고 공급되는 압력 또한 낮다.

조이스틱이 조작신호를 공급하면, 해당하는 메인 컨트롤밸브(95)의 스풀과 단방향 가변저항밸브(41~44,45~48 중의 선택)의 조이스틱 밸브의 신호 입력단(1~16)에 동시에 작동되기 시작한다. 이 신호 입력단(1~16)에 신호가 입력되면, 셔틀밸브(18)에 의해 단방향 가변저항밸브(41~44,45~48 중 선택)에 연결되어 작동한다. 초기에는 공급압력이 낮으므로 펌프유량제어 레귤레이터(81,82)에 공급되는 압력 또한 낮다.

그런 다음, 스풀이 움직이기 시작하면, 공급라인의 압력이 상승하게 되고 이 압력을 받는 감압밸브(24)는 최고압을 제한시킨다. 여기서, 공급되는 유체가 오리피스(23)를 통과한 후 제어 스풀의 초기 단계에서는 저항이 적어 압력이 낮으나 점점 스풀 스트로크가 증가함에 따라 저항이 커져 펌프제어 신호포트(35,36)의 압력이 증가된다.

이 신호를 통해 도 2에 나타나 있는 특성도와 같이 유량이 증가된다. 이와 같이 최고압이 발생되지 않는 복수의 스풀이 작동할 경우 종래 기술에 의한 시스템에 비하여 복수의 스풀 영향이 엔드 로직을 통해 영향을 주므로 필요한 만큼의 유량을 발생시킬 수 있게 된다.

이상에서 설명된 본 발명은 전술된 실시예에 한정되어 설명되었지만, 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 분야의 통상적인 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 정도의 변형은 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것임은 자명하다.

이상의 구성을 갖는 본 발명은 동시에 작동할 수 없는 두 신호를 셔틀밸브로 연결시켜 단방향으로 작동하게 함으로써 양방향 가변저항밸브의 신호 발생의 편차를 발생시키는 중립점의 오류를 원천적으로 해소하고, 스트로크를 용이하게 확보하여 제어성을 개선할 수 있는 효과가 있다.

Claims

하나 이상의 가변용량형 메인 펌프(21,22);

상기 메인 펌프(21,22)의 용량을 조절하는 레귤레이터(81,82);

상기 메인 펌프(21,22)에서 토출되어 메인유압라인(91,92)을 통해 유입된 압유의 방향을 제어하도록 복수의 스풀이 구비된 메인 컨트롤 밸브(95);

조이스틱 밸브가 조작되면 상기 압유가 상기 레귤레이터(81, 82)에 제공되고, 상기 조이스틱 밸브가 조작되지 않으면 상기 압유가 유량제어 신호라인(96,97)을 경유하여 오일 탱크(71)로 배출되게 제어되는 신호압 발생밸브(85);

상기 유량제어 신호라인(96,97)과 메인유압라인(91)을 연통하는 메인 컨트롤밸브 연결라인(37,34);

상기 메인 컨트롤밸브 연결라인(37,34) 상에 설치된 감압 밸브(24); 및

상기 감압 밸브(24)와 상기 유량제어 신호라인(96,97) 사이에 개재된 오리피스(23);를 포함하고,

상기 신호압 발생밸브(85)는,

상기 조이스틱 밸브의 신호 입력단(1~16)이 연결되어 상기 조이스틱 밸브의 조작에 의해 발생하는 순방향 압력신호와 역방향 압력신호 중에 어느 하나의 압력신호를 내보내는 셔틀밸브(18);

상기 셔틀밸브(18)에 연결되어, 상기 압력신호가 작용 되면 상기 유량제어 신호라인(96, 97)이 단락되는 제1 위치;와 상기 압력신호가 작용 되지 않으면 상기 유량제어 신호라인(96, 97)이 연통되는 제2 위치;의 사이에서 절환되는 복수의 단방향 가변저항밸브(41~48);

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 펌프 컨트롤 시스템.
삭제