KR101325440B1

KR101325440B1 - 굴삭기 선회모터의 선회제어장치

Info

Publication number: KR101325440B1
Application number: KR1020060121803A
Authority: KR
Inventors: 임광호; 김기만
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2006-12-04
Filing date: 2006-12-04
Publication date: 2013-11-04
Also published as: KR20080050909A

Abstract

본 발명은 굴삭기의 선회작동시 선회토크를 높여 주기 위한 릴리프밸브의 승압회로에 관한 것으로 특히, 경사지에서 굴삭기 상부프레임의 선회 도중 선회 토오크 부족에 따라 선회 작동이 용이하지 못한 점을 해결하기 위해 운전자의 수조작에 의한 선택스위치나 센서를 통한 센싱으로 토크 강화시점을 확보하고 선택적으로 선회토크를 강화시킬 수 있는 굴삭기 선회모터의 선회제어장치에 관한 것이다.

따라서 본 발명은 굴삭기의 경사지의 고부하 작업시 운전자의 수조작이나 센서를 통한 자동인식으로 선회구동부의 릴리프밸브를 증압시키고 선회 토오크를 강화하기 때문에, 상부프레임의 선회작동을 향상시키고 혹시 발생될 수 있는 사고를 예방한 유용한 발명이다.

굴삭기, 선회, 선회모터, 선회 브레이크

Description

굴삭기 선회모터의 선회제어장치 {The swing control device}

도 1은 종래 기술에 의한 굴삭기의 선회장치를 나타내는 유압 회로도,

도 2는 본 발명에 의한 경사지 승압회로를 장착한 선회장치를 도시한 유압 회로도,

도 3은 본 발명에 의한 상기 도 2와는 다른 실시예를 도시한 도면이다.

< 도시된 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10; 승압라인 20; 승압컨트롤밸브
22; 탱크
40; 선택스위치

삭제

50; 경사각도센서 60; 압력센서

70; 제어장치 110; 선회모터

111; 릴리프밸브 112; 승압 릴리프밸브

120; 선회브레이크 121; 선회브레이크해제챔버

122; 브레이크절환밸브

일반적으로 굴삭기의 선회장치란, 하부프레임과 유기적으로 결합된 상부프레임이 360도 회전할 수 있도록 한 유압시스템을 말한다. 그런데 이러한 선회시스템의 경우, 평상시의 작동에는 무리가 없으나 경사지에서의 작동에는 많은 문제가 있었다. 즉, 경사지에서는 차체가 비스듬히 기운 상태에서 상기 상부프레임을 회전시킴에 있어서 선회모터에 상당히 큰 부하가 걸린다. 이는 수준이 낮은 위치에서 높은 위치로 회전할 때 더 큰 부하가 걸리며, 굴삭기의 붐과 아암 및 바켓을 펼친상태에서는 그 회전모멘트가 더 크기에 그에 비례하여 큰 부하가 걸린다. 또한 상기 바켓에 흙을 담고 회전할 때에는 그 부하가 더욱 커진다.

그럼 종래 기술에 의한 굴삭기의 선회장치를 도 1을 참조하여 설명한다. 도시된 도면에는 선회구동부(190), 타임딜레이밸브(130) 및 선회브레이크(120)의 유압 회로가 도시되어 있는데, 여기서 상기 선회구동부(190)는, 메인펌프(미 도시됨) 로부터 토출된 유압유가 메인컨트롤밸브(미 도시됨)에 제어되어 선회모터제어스풀(140)의 "A" 또는 "B" 포트로 유입되어 선회모터(110)가 우 또는 좌회전 되는 구조이다. 여기서, 굴삭기의 최대 선회 토오크는 선회구동부(190)에 내장된 릴리프밸브(111)에 의해 결정된다.

즉, 너무 고압이 상기 유로에 걸리면 릴리프밸브(111)가 설정된 최대압력에 따라 유량을 탱크로 배출시켜 유로상의 압력이 설정된 최대압력을 넘지 않도록 하는 것이다. 그런데 사실상 종래의 이러한 유압시스템은 경사지에서 선회작업을 할 때와 평지에서 선회작업을 할 때 등 모든 작업환경을 고려하지 않고, 상기 릴리프밸브(111) 내의 릴리프 압력수준이 일정하다는 것이다. 경사지의 경우에는, 더욱 큰 부하를 받기에 상기 릴리프밸브(111)의 릴리프 환경은 더욱 높아야 하는데, 이를 무시하고 일률적인 제어를 하고자 한 것에 큰 문제점이 있는 것이다.

결론적으로, 굴삭기는 경사지에서 작업 장치에 경사 각도에 따른 최대 선회 토오크치를 초과한 중량물을 적재한 상태로 작업 장치의 방향이 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 선회하는 경우에 상기 릴리프밸브(111)의 설정된 압력 범위 이하에서는 선회 동작이 이루어지지만 그 부하가 커져 상기 릴리프밸브(111)의 설정된 압력 이상이 넘어가게 되면 더 이상의 선회는 중지되는 것이다. 이는 상기 릴리프밸브(111)가 평지와 경사지 어느 장소에서도 동일한 조건으로 인식하고 같은 압력 이상의 경우에는 모두 릴리프 시키는 것에서 문제가 되는 것이다. 즉, 사실상 평지에서는 받아들일 수 있는 압력이지만 경사지의 경우 더 큰 부하를 고려하여 승압을 해야 하 는데 이를 하지 못하기에, 경사지에서의 선회작용은 매끄럽지 못하고 간혹 큰 사고가 날 우려도 있다.

그리고, 본 발명과는 다소 무관하지만 그 유기적인 결합을 보이는 도시된 타임딜레이밸브(130) 및 선회브레이크(120)의 유압 회로의 작동상황을 설명한다.

즉, 도시된 브레이크해제챔버(121)는 선회브레이크(120)를 선택적으로 해제 또는 작동시키도록 선회모터(110)와 선회브레이크(120) 사이에 개재되어 제공되어 있다. 또한 타임딜레이밸브(130)는 선회구동부(190)의 측부에 부착되어 있으며, 브레이크절환밸브(122)와 오리피스(151)가 부설된 감압밸브(150)로 구성되어 있다. 여기서, 선회브레이크(120)의 작동 지연 시간은 감압밸브(150)에 부설된 오리피스(151)에 의해 결정되며 대략 6초 정도 지연된다.

따라서 굴삭기의 선회브레이크(120)는 굴삭기의 선회 또는 여타 프론트 장치로부터 조작 신호(Pi)가 없는 경우(선회 또는 프론트 동작 정지시)에 브레이크해제챔버(121)에 충전된 유압유가 토출되어 브레이크절환밸브(122)의 제 1 위치 및 감압밸브(150)의 제 1 위치를 경유하여 선회모터(110)로 유입되며, 이때 브레이크가 작동된다. 여기서, 유압라인(P1)은 브레이크해제챔버(121)와 브레이크절환밸브(122)를 연통시키도록 제공되어 있으며, 드레인라인(P2)은 브레이크절환밸브(122), 감압밸브(150) 및 선회모터(110)를 연통시키도록 제공되어 있다.

이와는 반대로, 굴삭기의 선회브레이크(120)는 굴삭기의 선회 또는 여타 프 론트 장치로부터 조작 신호(Pi)가 있을 경우(선회 또는 프론트 동작시)에는 브레이크절환밸브(122)는 제 2 위치로 절환되며, 파일롯펌프(PG)의 유압유가 브레이크해제챔버(121)에 공급되어 브레이크가 해제된다. 따라서 선회작동이 자유로와 진다.

상기와 같은 문제점을 해결한 본 발명은, 굴삭기의 선회작동시 선회토크를 높여 주기 위한 릴리프밸브의 승압회로에 관한 것으로 특히, 경사지에서 굴삭기 상부프레임의 선회 도중 선회 토오크 부족에 따라 선회 작동이 용이하지 못한 점을 해결하기 위해 운전자의 수조작에 의한 선택스위치나 센서를 통한 센싱으로 토크 강화시점을 확보하고 선택적으로 선회토크를 강화시킬 수 있는 굴삭기 선회모터의 선회제어장치를 제공하고자 한다.

따라서 본 발명은 선회모터와, 상기 선회모터를 연결하는 1쌍의 선회작동라인에 구비되어 메인유압펌프에서 선회모터로 제공되는 선회작동압력이 일정한 압력범위내에서 조절이 가능한 한 쌍의 승압릴리프밸브와, 상기 선회모터의 회전축 상에서 상기 선회모터의 회전을 억제할 수 있도록 설치된 선회브레이크와, 내부에 압유를 공급받아 상기 선회브레이크를 해제 작동시키는 선회브레이크해제챔버와 브레이크절환밸브, 및 상기 브레이크해제챔버와 상기 브레이크절환밸브를 연통시키는 유압라인을 포함하는 굴삭기의 선회제어장치에 있어서, 상기 승압릴리프밸브에 설치된 수압부; 상기 수압부와 파일롯펌프 또는 드레인 탱크를 선택적으로 연결하는 승압라인; 신호를 발생시키는 경사지승압신호부; 및 상기 승압라인 상에 설치되며, 상기 경사지승압신호부에서 신호를 받으면 상기 승압라인이 상기 파일롯펌프와 연통되도록 절환되고, 상기 경사지승압신호부에서 신호가 없으면 상기 승압라인이 상기 드레인 탱크와 연통되도록 절환되는 승압컨트롤밸브;를 구비하되, 상기 경사지승압신호부는 주행모터의 연결라인에 결합된 압력센서; 및 상기 압력센서를 센싱하여 승압컨트롤밸브를 작동시키는 제어장치로 이루어지고, 이에 의해 선회모터의 토오크를 향상시키는 굴삭기 선회모터의 선회제어장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 경사지에서는 선회장치를 승압시켜 더 큰 토오크를 형성하기 위하여 선회구동부의 승압릴리프밸브의 허용압력을 승압시키며, 이를 위해 운행자가 선택스위치로 이를 작동시키거나, 센서를 통해 경사지임을 자동으로 인식하고 상기 승압릴리프밸브의 승압을 자동 제어한다는 점에서 큰 특징이 있기에 도시된 도면과 함께 상세히 설명한다.

본 발명은 도시된 도 2와 3에 도시된 것처럼, 선회모터(110)와, 상기 선회모터(110)를 연결하는 1쌍의 선회작동라인(A, B)에 구비되어 메인유압펌프에서 선회모터(110)로 제공되는 선회작동압력이 일정한 압력범위내에서 조절이 가능한 한 쌍의 승압릴리프밸브(112)와, 상기 선회모터(110)의 회전축 상에서 상기 선회모터(110)의 회전을 억제할 수 있도록 설치된 선회브레이크(120)와, 내부에 압유를 공급받아 상기 선회브레이크(120)를 해제 작동시키는 선회브레이크해제챔버(121)와 브레이크절환밸브(122), 및 상기 브레이크해제챔버(121)와 상기 브레이크절환밸브(122)를 연통시키는 유압라인을 포함하는 굴삭기의 선회제어장치에 있어서, 상기 승압릴리프밸브(112)에 설치된 수압부; 상기 수압부와 파일롯펌프(119) 또는 드레인 탱크(22)를 선택적으로 연결하는 승압라인(10); 신호를 발생시키는 경사지승압신호부; 및 상기 승압라인(10) 상에 설치되며, 상기 경사지승압신호부에서 신호를 받으면 상기 승압라인(10)이 상기 파일롯펌프(119)와 연통되도록 절환되고, 상기 경사지승압신호부에서 신호가 없으면 상기 승압라인(10)이 상기 드레인 탱크(22)와 연통되도록 절환되는 승압컨트롤밸브(20);를 구비하되, 상기 경사지승압신호부는 주행모터의 연결라인에 결합된 압력센서(60); 및 상기 압력센서(60)를 센싱하여 승압컨트롤밸브(20)를 작동시키는 제어장치(70)로 이루어진다. 따라서 상기 경사지승압신호부의 신호에 따라 상기 승압컨트롤밸브(20)를 연통하여 상기 승압릴리프밸브(112)의 릴리프 압력을 승압조절하고 이에 따라 선회모터(110)의 토오크를 향상시키는 것이다.

즉, 본 발명은 도시된 도 1과 2에서처럼, 일반적으로 선회구동부(190), 타임딜레이밸브(130) 및 선회브레이크(120)의 유압 회로를 비치하고 있다. 여기서 상기 선회구동부(190)는, 메인펌프(미 도시됨)로부터 토출된 유압유가 메인컨트롤밸브(미 도시됨)에 제어되어 선회모터제어스풀(140)의 "A" 또는 "B" 포트로 유압되어 선회모터(110)가 우 또는 좌회전 되는 구조이다. 여기서, 굴삭기의 최대 선회 토오크는 선회구동부(190)에 내장된 승압릴리프밸브(112)에 의해 결정된다.

즉, 너무 너무 고압이 상기 유로에 걸리면 승압릴리프밸브(112)가 설정된 최대압력에 따라 유량을 탱크로 배출시켜 유로상의 압력이 설정된 최대압력을 넘지 않도록 하는 것이다. 그런데 사실상 이러한 유압시스템은 경사지에서 선회작업을 할 때와 평지에서 선회작업을 할 때 등 모든 작업환경을 고려하여야 한다. 즉, 평지에서는 상기 승압릴리프밸브(112) 내의 릴리프 압력수준이 다소 작아도 되지만, 경사지의 경우에는 더욱 큰 부하를 받기에 상기 승압릴리프밸브(112)의 릴리프압력은 더욱 높아야 하다. 따라서 본 발명은 상기 승압릴리프밸브(112)에 별도의 수압부를 구비하고 이 수압부를 승압라인(10)과 연결한 것이다. 즉, 이 승압라인(10)은 승압릴리프밸브(112)를 파일롯펌프(119) 또는 드레인탱크(22)와 선택적으로 연통시키게 되어 있다. 물론 상기 승압라인(10)은 그 경사지의 여부에 따라 개폐를 제어하는 별도의 승압컨트롤밸브(20)가 구성되며, 이 승압컨트롤밸브(20)의 개방을 수동이나 자동으로 처리하기 위한 신호를 주는 경사지승압신호부가 있는 것이다.

그럼 이 작동을 상세히 설명하자면, 굴삭기가 경사지에 올라서서 선회작동을 하게 되면 상기 선회모터(110)에 작용하는 부하는 증가하게 된다. 따라서 증가된 부하를 이기고 선회작동을 하기 위해서는 상기 선회작동라인(A, B)에 구비된 승압릴리프밸브(112)의 릴리프압력을 증가시켜야 한다. 즉, 이를 위해 경사지에서 운행자가 선택스위치(40)를 가압하거나 경사지임을 자동으로 인지하는 센서(50, 60)를 달아 상기 승압릴리프밸브(112)를 승압시키는 경사지승압신호부가 작동한다.

더욱 상세히 설명하자면, 상기 경사지승압신호부는 운전자가 제어할 수 있는 선택스위치(40)이거나, 경사지를 인지할 수 있는 센서(50, 60)가 적용될 수 있는 것이다. 즉, 운행자가 굴삭기를 운전하여 경사지로 올라서서 그 위에서 선회작동을 시키려 한다면, 상기 선택스위치(40)를 가압하게 된다. 그러면 상기 선택스위치(40)가 가압되어 전기적으로 작동되는 솔래노이드 밸브인 상기 승압컨트롤밸브(20)는 승압라인(10)을 통해 승압릴리프밸브(112)의 수압부와 파일럿펌프(119)를 연통시키는 것이다. 따라서 상기 승압릴리프밸브(112)의 릴리프압력이 올라가 승압될 것이기에 선회작동의 수행에 유리하다.

물론 본 발명에서는 이렇게 운행자가 그 경사지임을 인지하고 상기 선택스위치(40)를 가압하므로 승압릴리프밸브(112)를 증압시키는 방법도 있지만, 경사각도 센서(50)를 통해 경사지를 바로 인식하여 상기 승압컨트롤밸브(20)를 작동시켜 승압릴리프밸브(112)를 승압시킬 수도 있다. 즉, 본 발명의 상기 경사지승압신호부의 다른 실시예는 도시된 도 3과 같이, 경사지의 경사를 센싱하는 경사각도 센서(50)와 이를 센싱하여 승압컨트롤밸브(20)를 작동시키는 제어장치(70)이거나 또는 주행모터의 연결라인에 결합된 압력센서(60)와 이를 센싱하여 승압컨트롤밸브(20)를 작동시키는 제어장치(70)가 사용가능하다. 도 3에서처럼, 굴삭기의 상부프레임 프런트를 가르는 전후방향과 운행자의 두 발 사이를 잇는 좌우방향의 수준차와 각도를 센싱 함으로 지금 굴삭기가 운행중인 지점이 경사지인지 직접적으로 인지하는 것이다. 그리고 이렇게 센싱되어 경사지로서 기준치 이상인 지점으로 확인이 되면, 이를 도시된 제어장치(70)가 인식하여 상기 승압컨트롤밸브(20)에 신호를 전달하게 된다. 이 신호의 전달에 의해 본 발명의 승압컨트롤밸브(20)는 전술된 것처럼, 상기 승압릴리프밸브(112)를 승압시켜 선회작동을 유리하게 수행한다.

즉, 여기서 설명된 상기 경사각도 센서(50)와 제어장치(70)는 선택스위치(40)와 같이 경사지승압신호부가 되는 것이다. 그리고 본 발명에서는 또 하나의 경사지승압신호부를 가지고 있는데, 주행모터의 연결라인에 결합하는 압력센서(60)와 이를 센싱하여 승압컨트롤밸브(20)를 작동시키는 제어장치(70)가 그것이다. 즉, 경사지의 경우 경사지를 오르기 위해 상기 주행모터에 작용되는 부하는 평지에 비하여 휠씬 크다. 따라서 일정량 이상의 큰 부하가 주행모터에 작용하는 경우 이를 경사지로 인식한 압력센서(60)는 이를 제어장치(70)에 전달하여, 승압컨트롤밸브(20)를 작동시킨다. 물론 이 승압컨트롤밸브(20)가 작동하면 전술된 것처럼 상기 승압릴리프밸브(112)는 승압되어 선회작동을 무난하게 수행할 수 있다. 여기서 상기 주행모터 연결라인에 압력센서(60)를 부착하는 방식은 상기 주행모터에 공급되는 유압라인 즉, 공급라인 또는 배출라인에 각각 부착하여 사용할 수도 있지만, 상기 공급과 배출라인을 셔틀밸브를 이용하여 합류시킨 상태에서 1개의 압력센서(60)를 부착하여 사용하는 방식이 사용될 수 있다.

나아가 상기 경사지의 경사를 센싱하는 경사각도 센서(50)는 상부프레임의 운전석에서 전후 좌우 방향을 모두 센싱할 수 있는 것이 바람직하다. 즉, 전후 방향과 좌우방향을 모두 센싱해야 그 경사지의 경사각 기울기 등을 정확하게 측정할 수 있기에 모두 측정하는 것이다. 이때 하나의 경사각도 센서(50)를 이용하여 전후, 좌우 방향의 기울기를 모두 측정할 수 있다면 하나의 경사각도 센서(50)를 사용해도 무방하지만, 그럴 상황이 아니라면 별도의 경사각도 센서(50)를 부착하여 이를 수행하여도 무방하다.

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 설명에서처럼 본 발명은, 굴삭기의 경사지의 고부하 작업시 운전자의 수조작이나 센서를 통한 자동인식으로 선회구동부의 승압릴리프밸브를 승압시키고 선회 토오크를 강화하기 때문에, 상부프레임의 선회작동을 향상시키고 혹시 발생될 수 있는 사고를 예방한 유용한 발명이다.

Claims

선회모터(110)와, 상기 선회모터(110)를 연결하는 1쌍의 선회작동라인(A, B)에 구비되어 메인유압펌프에서 선회모터(110)로 제공되는 선회작동압력이 일정한 압력범위내에서 조절이 가능한 한 쌍의 승압릴리프밸브(112)와, 상기 선회모터(110)의 회전축 상에서 상기 선회모터(110)의 회전을 억제할 수 있도록 설치된 선회브레이크(120)와, 내부에 압유를 공급받아 상기 선회브레이크(120)를 해제 작동시키는 선회브레이크해제챔버(121)와 브레이크절환밸브(122), 및 상기 브레이크해제챔버(121)와 상기 브레이크절환밸브(122)를 연통시키는 유압라인을 포함하는 굴삭기의 선회제어장치에 있어서,

상기 승압릴리프밸브(112)에 설치된 수압부;

상기 수압부와 파일롯펌프(119) 또는 드레인 탱크(22)를 선택적으로 연결하는 승압라인(10);

신호를 발생시키는 경사지승압신호부; 및

상기 승압라인(10) 상에 설치되며, 상기 경사지승압신호부에서 신호를 받으면 상기 승압라인(10)이 상기 파일롯펌프(119)와 연통되도록 절환되고, 상기 경사지승압신호부에서 신호가 없으면 상기 승압라인(10)이 상기 드레인 탱크(22)와 연통되도록 절환되는 승압컨트롤밸브(20);를 구비하되,

상기 경사지승압신호부는,

주행모터의 연결라인에 결합된 압력센서(60); 및

상기 압력센서(60)를 센싱하여 승압컨트롤밸브(20)를 작동시키는 제어장치(70)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 굴삭기 선회모터의 선회제어장치.
제1항에 있어서,

상기 주행모터의 연결라인에 결합된 압력센서(60)는,

상기 주행모터의 연결라인을 형성하는 공급라인과 배출라인을 셔틀밸브를 통해 합류시킨 상태에서 상기 주행모터의 연결라인에 1개만 부착되는 것을 특징으로 하는 굴삭기 선회모터의 선회제어장치.
삭제
삭제