KR101431847B1

KR101431847B1 - 대형 굴삭기 유압 시스템

Info

Publication number: KR101431847B1
Application number: KR1020090120276A
Authority: KR
Inventors: 최문규
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2009-12-07
Filing date: 2009-12-07
Publication date: 2014-08-25
Also published as: KR20110063909A

Abstract

본 발명은 대형 굴삭기 유압 시스템에 관한 것으로, 그 목적은 네가티브 컨트롤 시스템의 안정성과 회로의 간편성 그리고 포지티브 컨트롤 시스템의 부하 독립제어, 펌프 정밀 제어, 빠른 응답성의 구현 등 네가티브 컨트롤 시스템과 포지티브 컨트롤 시스템의 장점을 겸비하는 대형 굴삭기 유압 시스템을 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 압유를 공급하는 3대의 가변용량형 제1,2,3 유압펌프와, 상기 각각의 가변용량형 제1,2,3 유압펌프로부터 작업장치로 공급되는 압유를 제어하는 제1,2,3 메인 컨트롤 밸브와, 파이롯트 펌프로부터 제1,2,3 메인 컨트롤 밸브로 파이롯트 압유를 제공하는 리모트 컨트롤 밸브를 포함하는 대형 굴삭기 유압 시스템에 있어서, 상기 가변용량형 제1 유압펌프와 가변용량형 제2 유압펌프는 네가티브 컨트롤 방식의 제1,2 펌프레귤레이터에 의하여 컨트롤되도록 구성되고, 상기 가변용량형 제3 유압펌프는 포지티브 컨트롤 방식의 제3 펌프레귤레이터에 의하여 컨트롤되도록 구성되되, 상기 리모트 컨트롤 밸브의 2차 압력을 센싱하는 압력센서와, 압력센서로부터 센싱되는 2차 압력값을 전달받는 메인 컨트롤 유닛을 더 구비하며, 상기 제3 펌프레귤레이터는 메인 컨트롤 유닛이 전달받은 2차 압력값에 따라 사판이 조정되어 가변용량형 제3 유압펌프를 컨트롤하도록 구성 대형 굴삭기 유압 시스템에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

네가티브 콘트롤, 포지티브 컨트롤, 가변용량형 유압펌프, 펌프레귤레이터

Description

대형 굴삭기 유압 시스템{The Hydraulic System of Large Excavator}

본 발명은 대유량을 필요로 하는 대형 굴삭기 유압시스템에 관한 것으로, 2개 이상의 메인 컨트롤 밸브를 적용하는 대형 굴삭기에서 각각의 밸브에 대한 유량제어시 포지티브 컨트롤 방식의 장점 및 네가티브 컨트롤 방식의 장점을 동시에 취하여 안정적인 제어 및 미세 조작성 및 응답성 그리고 부하에 관계없이 일정한 제어가 가능하도록 한 대형 굴삭기 유압 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 굴삭기는 메인 컨트롤 밸브를 통과하는 센터바이패스 유량의 변화에 따른 네가티브압 증감에 따라 유압펌프의 레귤레이터를 컨트롤하여 펌프유량을 조절하는 네가티브 컨트롤 시스템이 적용되고 있다.

도 1은 종래의 네가티브 컨트롤 시스템의 개략도를 도시하고 있다.

상기 네가티브 컨트롤 시스템은 유량을 공급하는 가변용량형 유압펌프(11)와, 작업장치 및 모터 등으로 공급되는 압유의 유량을 제어해주는 메인컨트롤밸브(12)와, 가변용량형 유압펌프의 유량을 컨트롤하기 위한 네가티브 방식의 유압식 펌프 레귤레이터(13)로 구성되어 있으며, 운전자가 작업을 위해 리모트 컨트롤 밸브(14)를 조작하면, 2차 압력이 메인컨트롤 밸브의 제어스풀로 전달되고, 스풀절환 에 의해 센터바이패스되는 압유가 줄어 네가티브 컨트롤 압력은 낮아지게 되며, 이 압력은 펌프 레귤레이터(13)로 전달되어 가변 용량형 유압펌프의 토출유량을 증가 시켜준다.

이와 같은 네가티브 컨트롤 시스템의 경우, 메인 컨트롤 밸브의 센터바이패스 유량만으로 펌프유량을 제어하기 때문에 시스템의 안정성을 확보할 수 있고, 간단한 회로구조로 유압시스템의 제어가 가능한 장점을 가지고 있다.

도 2는 종래의 포지티브 컨트롤 시스템의 개략도를 도시하고 있다.

상기 포지티브 컨트롤 시스템은 유량을 공급하는 가변용량형 유압펌프(21)와, 작업장치 및 모터 등으로 공급되는 압유의 유량을 제어해주는 메인컨트롤밸브(22)와, 가변용량형 유압펌프의 유량을 컨트롤하기 위한 포지티브 방식의 유압식 펌프 레귤레이터(23)로 구성되어 있으며, 운전자가 작업을 위해 리모트 컨트롤 밸브(24)를 조작하면, 2차 압력이 메인 컨트롤 밸브의 제어스풀로 전달되고, 동시에 펌프 레귤레이터(23)로 전달되어 운전자의 조작의도에 따라 가변용량형 유압펌프의 토출유량을 증가시켜주게 된다.

상기와 같은 포지티브 컨트롤 시스템의 경우, 리모트 컨트롤 밸브의 2차 압력을 이용 펌프 유량을 컨트롤함으로써, 작업장치 부하에 독립적이고, 펌프유량제어가 정밀해지며, 응답성이 빠른 장점을 가지고 있으나, 리모트 컨트롤 밸브의 2차압 센싱을 위해 셔틀밸브 및 센서의 추가 등으로 파이롯트 회로가 복잡해지고, 이로 인하여 시스템 안정성 측면에서도 네가티브 컨트롤 시스템에 비해 불안정한 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 네가티브 컨트롤 시스템의 안정성과 회로의 간편성 그리고 포지티브 컨트롤 시스템의 부하 독립제어, 펌프 정밀 제어, 빠른 응답성의 구현 등 네가티브 컨트롤 시스템과 포지티브 컨트롤 시스템의 장점을 겸비하는 대형 굴삭기 유압 시스템을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 대형 굴삭기 유압 시스템은 압유를 공급하는 3대의 가변용량형 제1,2,3 유압펌프와, 상기 각각의 가변용량형 제1,2,3 유압펌프로부터 작업장치로 공급되는 압유를 제어하는 제1,2,3 메인 컨트롤 밸브와, 파이롯트 펌프로부터 제1,2,3 메인 컨트롤 밸브로 파이롯트 압유를 제공하는 리모트 컨트롤 밸브를 포함하는 대형 굴삭기 유압 시스템에 있어서, 상기 가변용량형 제1 유압펌프와 가변용량형 제2 유압펌프는 네가티브 컨트롤 방식의 제1,2 펌프레귤레이터에 의하여 컨트롤되도록 구성되고, 상기 가변용량형 제3 유압펌프는 포지티브 컨트롤 방식의 제3 펌프레귤레이터에 의하여 컨트롤되도록 구성되되, 상기 리모트 컨트롤 밸브의 2차 압력을 센싱하는 압력센서와, 압력센서로부터 센싱되는 2차 압력값을 전달받는 메인 컨트롤 유닛을 더 구비하며, 상기 제3 펌프레귤레이터는 메인 컨트롤 유닛이 전달받은 2차 압력값에 따라 사판이 조정되어 가변용량형 제3 유압펌프를 컨트롤하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 제1 펌프레귤레이터는 제1 메인 컨트롤 밸브를 통과하는 센터바이패스 유량의 변화에 따른 네가티브압의 증감에 따라 가변용량형 제1 유압펌프를 컨트롤 하도록 구성되고, 상기 제2 펌프레귤레이터는 제2 메인 컨트롤 밸브를 통과 하는 센터바이패스 유량의 변화에 따른 네가티브압의 증감에 따라 가변용량형 제2 유압펌프를 컨트롤 하도록 구성된다.

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상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 네가티브 컨트롤 방식 및 포지티브 컨트롤 방식을 하나의 유압 시스템에서 구현되게 함으로써, 유압 시스템의 안정성 및 회로의 간단함 그리고 부하 독립 작업과 펌프 유량의 정밀 제어, 빠른 응답성 등 네가티브와 포지티브 두 시스템의 장점을 겸비할 수 있게 되었다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대형 굴삭기 유압 시스템의 유압 회로도를 도시하고 있다.

본 발명의 대형 굴삭기 유압 시스템은 유압 펌프로부터 공급되는 압유의 유량을 조절하도록 유압 펌프를 컨트롤함에 있어서, 네가티브 컨트롤 방식과 포지티브 컨트롤 방식을 하나의 유압시스템에서 함께 구현되도록 한 것이다.

이와 같은 본 발명의 대형 굴삭기 유압 시스템은 기본적으로 3개의 가변용량 형 유압펌프(111,112,113)와, 3개의 메인 컨트롤 밸브(120,130,140)와, 리모트 컨트롤 밸브(151)와, 3개의 펌프레귤레이터(161,162,163)를 포함하는 것으로 구성되며, 이때 3개의 가변용량형 유압펌프는 가변용량형 제1,2,3 유압펌프(111,112,113)로 이루어지고, 3개의 메인 컨트롤 밸브는 제1,2,3 메인 컨트롤 밸브(120,130,140)로 이루어지며, 3개의 펌프레귤레이터는 제1,2,3 펌프레귤레이터(161,162,163)로 이루어진다.

상기 가변용량형 제1,2,3 유압펌프(111,112,113)는 작업장치의 구동을 위한 압유를 공급하는 것으로, 각각의 가변용량형 유압펌프는 주지 관용된 가변용량형 유압펌프로 구성된다. 다만 상기 가변용량형 제1,2 유압펌프(111,112)는 네가티브 컨트롤 방식에 의해 토출 유량이 컨트롤 되고, 가변용량형 제3 유압펌프(113)는 포지티브 컨트롤 방식에 의해 컨트롤 된다.

상기 제1,2,3 메인 컨트롤 밸브(120,130,140)는 가변용량형 유압펌프로부터 작업장치로 공급되는 압유의 유량이나 방향을 제어해주는 것이다. 이때 제1 메인 컨트롤 밸브(120)는 가변용량형 제1 유압펌프(111)로부터 공급되는 압유를 제어해주고, 제2 메인 컨트롤 밸브(130)는 가변용량형 제2 유압펌프(112)로부터 공급되는 압유를 제어해주며, 제3 메인 컨트롤 밸브(140)는 가변용량형 제3 유압펌프(113)로부터 공급되는 압유를 제어해주게 된다.

참고로, 상기 제1 메인 컨트롤 밸브(120)에는 주행스풀(121), 제2 붐스풀(122), 제2 버켓스풀(123), 옵션스풀(124), 제1 암스풀(125), 네가티브 컨트롤 릴리프 밸브(126)가 포함되어 있고, 상기 제2 메인 컨트롤 밸브(130)에는 주행직진 스풀(131), 주행스풀(132), 제1 붐스풀(133), 제1 버켓스풀(134), 제2 암스풀(135), 네가티브 컨트롤 릴리프 밸브(136)가 포함되어 있으며, 제3 메인 컨트롤 밸브(140)에는 제3 붐스풀(141), 스윙스풀(142), 제3 버켓스풀(143), 제3 암스풀(144)이 포함되어 있다.

상기 리모트 컨트롤 밸브(151)는 미도시된 파이롯트 펌프로부터 제1,2,3 메인 컨트롤 밸브(120,130,140)의 파이롯트 라인으로 압유를 전달하기 위한 것이다.

상기 제1 펌프레귤레이터(161)와 제2 펌프레귤레이터(162)는 네가티브 컨트롤 방식으로 가변용량형 제1,2 유압펌프(111,112)를 컨트롤 하는 것으로 제1 펌프레귤레이터(161)는 가변용량형 제1 유압펌프(111)에 구비되고, 제2 펌프레귤레이터(162)는 가변용량형 제2 유압펌프(112)에 구비되어 제1 메인 컨트롤 밸브(120)와 제2 메인 컨트롤 밸브(130)의 센터바이패스 유량을 이용하여 각각의 유압펌프를 네가티브 방식으로 컨트롤 하게 된다.

상기 제3 펌프레귤레이터(163)는 포지티브 컨트롤 방식으로 가변용량형 제3 유압펌프(113)를 컨트롤 하는 것이다. 이러한 포지티브 컨트롤 방식의 제3 펌프레귤레이터(163)를 위하여 압력센서(152)와, 메인 컨트롤 유닛(153)이 더 구비된다.

이때 상기 압력센서(152)는 리모트 컨트롤 밸브(151)의 2차 압력을 센싱하기 위한 것이며, 메인 컨트롤 유닛(153)은 압력센서(152)로부터 센싱되는 2차 압력값에 따라 제3 펌프레귤레이터(163)을 통하여 가변용량형 제3 유압펌프(113)의 사판을 조정하는 것이다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 대형 굴삭기 유압 시스템에서 제1 펌프레귤레이터(161)에 의하여 가변용량형 제1 유압펌프(111)가 네가티브 방식으로 컨트롤되는 과정에 대해 설명하면, 굴삭기 운전자의 조작에 의하여 제1 메인 컨트롤 밸브(120)에 구비된 어느 한 스풀에 리모트 컨트롤 밸브(151)의 2차 압력이 전달되어 해당 스풀이 절환될 경우, 제1 메인 컨트롤 밸브(120)의 센터바이패스 유량이 감소되어 네가티브 압력이 작아지게 되며, 이때 제1 펌프레귤레이터(161)는 가변용량형 제1 유압펌프(111)의 토출 유량이 증대되도록 사판을 조정하게 된다.

한편, 제2 펌프레귤레이터(162)에 의한 가변용량형 제2 유압펌프(112)의 네가티브 컨트롤은 앞서 설명된 제1 펌프레귤레이터(161)에 의한 방식과 동일하게 이루어지므로, 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

한편 제3 펌프레귤레이터(163)에 의하여 가변용량형 제3 유압펌프(113)가 포지티브 방식에 의해 컨트롤되는 과정에 대해 설명하면, 리모트 컨트롤 밸브(151)로부터 전달되는 2차 압력이 압력센서(152)에 의해 센싱되고, 센싱된 압력은 메인 컨트롤 유닛(153)으로 전달되어 설정된 프로그램에 의해 작업 및 부하 조건에 따라 가변용량형 제3 유압펌프(113)의 사판을 조정하게 된다.

한편, 상기와 같은 구조에서 스풀배열 조정으로 복합 동작시 또는 단독 동작시 우선기능을 제공할 수도 있고, 펌프 유량이 작게 요구되는 작업을 할 경우, 가변용량형 제3 유압펌프의 유량을 제한하거나 또는 일정 파이롯트 압력 이상에서만 가변용량형 제3 유압펌프의 유량을 제어하게 하여 경제적인 운전이 가능하도록 할 수도 있다. 또한 모드 설정에 의해 가변용량형 제3 유압펌프의 유량을 선별적 우선 제어하여 포지티브 컨트롤에서 얻을 수 있는 장점 또한 구현이 가능하다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1 은 종래의 네가티브 컨트롤 시스템의 개략도,

도 2 는 종래의 포지티브 컨트롤 시스템의 개략도,

도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대형 굴삭기 유압 시스템의 유압 회로도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

(111) : 가변용량형 제1 유압펌프

(112) : 가변용량형 제2 유압펌프

(113) : 가변용량형 제3 유압펌프

(120) : 제1 메인 컨트롤 밸브

(130) : 제2 메인 컨트롤 밸브

(140) : 제3 메인 컨트롤 밸브

(151) : 리모트 컨트롤 밸브

(152) : 압력센서

(153) : 메인 컨트롤 유닛

(161) : 제1 펌프레귤레이터

(162) : 제2 펌프레귤레이터

(163) : 제3 펌프레귤레이터

Claims

압유를 공급하는 3대의 가변용량형 제1,2,3 유압펌프(111,112,113)와, 상기 각각의 가변용량형 제1,2,3 유압펌프(111,112,113)로부터 작업장치로 공급되는 압유를 제어하는 제1,2,3 메인 컨트롤 밸브(120,130,140)와, 파이롯트 펌프로부터 제1,2,3 메인 컨트롤 밸브(120,130,140)로 파이롯트 압유를 제공하는 리모트 컨트롤 밸브(151)를 포함하는 대형 굴삭기 유압 시스템에 있어서,

상기 가변용량형 제1 유압펌프(111)와 가변용량형 제2 유압펌프(112)는 네가티브 컨트롤 방식의 제1,2 펌프레귤레이터(161,162)에 의하여 컨트롤되고,

상기 가변용량형 제3 유압펌프(113)는 포지티브 컨트롤 방식의 제3 펌프레귤레이터(163)에 의하여 컨트롤되되,

상기 리모트 컨트롤 밸브(151)의 2차 압력을 센싱하는 압력센서(152)와, 압력센서(152)로부터 센싱되는 2차 압력값을 전달받는 메인 컨트롤 유닛(153)을 더 구비하며,

상기 제3 펌프레귤레이터(163)는 메인 컨트롤 유닛(153)이 전달받은 2차 압력값에 따라 가변용량형 제3 유압펌프(113)의 사판을 조정하여 가변용량형 제3 유압펌프(113)를 컨트롤하는 것을 특징으로 하는 대형 굴삭기 유압 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 펌프레귤레이터(161)는 제1 메인 컨트롤 밸브(120)를 통과하는 센터바이패스 유량의 변화에 따른 네가티브압의 증감에 따라 가변용량형 제1 유압펌프(111)를 컨트롤 하도록 구성되고,

상기 제2 펌프레귤레이터(162)는 제2 메인 컨트롤 밸브(130)를 통과하는 센터바이패스 유량의 변화에 따른 네가티브압의 증감에 따라 가변용량형 제2 유압펌프(112)를 컨트롤 하도록 구성된 것을 특징으로 하는 대형 굴삭기 유압 시스템.
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