KR101868169B1 - 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템 - Google Patents

굴삭기의 전자유압 밸브 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 종래의 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템에서 필요한 핵심 부품인 대용량 전자비례밸브의 수를 줄여서 기존과 동일한 성능을 확보함과 동시에 구조를 간단하게 하여 생산성 향상과 제조원가를 저감할 수 있는 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템은, 유압펌프로부터 압송되는 오일을 유압실린더에 공급하는 전자비례밸브를 포함하는 공지의 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템에 있어서, 유압실린더에 오일을 공급하는 유압펌프; 탱크의 오일이 압송되어 공급 및 귀환됨에 따라 내부에 수용된 피스톤과 로드가 좌,우 슬라이딩 동작되어 신장/수축 동작하는 유압실린더; 상기 유압펌프로부터 압송된 오일을 선택적으로 상기 유압실린더의 헤드측과 로드측으로 공급하는 제1, 2, 3 전자비례밸브; 상기 제1, 2, 3 전자비례밸브를 통하여 압송되는 오일을 선택적으로 상기 유압실린더의 헤드측 또는 로드측으로 공급 및 차단하는 스풀밸브;를 포함하여 구성된다.

Description

굴삭기의 전자유압 밸브 시스템{Electro-hydraulic valve system of excavator}
본 발명은 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종래의 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템에서 필요한 핵심 부품인 대용량 전자비례밸브의 수를 줄여서 기존과 동일한 성능을 확보함과 동시에 구조를 간단하게 하여 생산성 향상과 제조원가를 저감할 수 있도록 하기 위한 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템은 유압실린더를 구동하기 위해서 유압펌프를 사용하여 압력과 유량을 공급한다. 공급된 유량은 대용량의 전자비례밸브의 제어에 의해서 유압실린더를 신장, 또는 수축시킨다. 이때, 상기 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템은 4~5개의 대용량 전자비례밸브를 사용하는 IMV(Independent Metering Valve) 시스템으로 되어 붐, 아암, 버켓 등의 작업장치에 대한 유량을 제어하고, 사용된 유량을 재생하여 에너지를 절감하도록 구성되어 있다.
도 1은 종래의 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템의 유압회로를 개략적으로 나타낸 도면이다.
종래의 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템(10)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 유압실린더(30)에 작동유를 공급하는 유압펌프(11)와, 상기 유압펌프(11)로부터 압송된 오일을 선택적으로 상기 유압실린더(30)의 헤드측(a)과 로드측(b)으로 공급하는 제1, 2, 3, 4, 5 전자비례밸브(21)(22)(23)(24)(25)를 포함하여 구성된다.
상기 유압실린더(30)는 오일이 저장된 탱크로부터 유압펌프(11)를 통해 오일이 유압실린더(30)의 헤드측(a)에 공급될 경우 우측으로 전진되어 신장되는 작동을 수행하고, 이와 반대로 오일이 로드측(b)으로 공급될 경우 좌측으로 후진되어 수축되는 작동을 수행하게 된다.
이를 구체적으로 설명하면, 오일이 저장된 탱크로부터 유압펌프(11)를 통해 오일을 압송하고, 제2 전자비례밸브(22)를 열게 되면, 오일은 유압실린더(30)의 헤드측(a)에 공급되고, 유압실린더(30)는 우측으로 밀리게 된다. 이때, 로드측(b)의 오일은 제5 전자비례밸브(25)가 열리게 되어 탱크로 귀환하게 된다. 이와 반대로 오일이 저장된 탱크로부터 유압펌프(11)를 통해 오일을 압송하게 되면 제4 전자비례밸브(24)가 열리게 되어 오일을 유압실린더(30)의 로드측(b)에 공급하게 되고, 유압실린더(30)의 로드측(b)에 압송되어 공급된 오일에 의해 피스톤(31)이 좌측으로 밀리면서 로드(32)가 후진되어 수축되는 작동을 수행하고, 헤드측(a)의 오일은 제1 전자비례밸브(21)가 열리게 되어 탱크로 귀환하게 된다. 이때, 붐 다운과 같이 유압실린더(30)가 자중에 의해서 수축되는 경우 제3 전자비례밸브(23)를 제어하여 열리게 하고, 제4 전자비례밸브(24)를 닫게 되면, 헤드측(a)으로부터 배출되는 오일이 제3 전자비례밸브(23)를 통하여 유압실린더(30)의 로드측(b)으로 공급되어 피스톤(31)이 좌측으로 밀리면서 로드(32)가 후진되어 수축되는 작동을 수행하게 된다. 즉 탱크로부터 오일을 유압실린더(30)의 로드측(b)으로 공급하지 않더라도 헤드측(a)에서 사용된 재생 오일의 공급만으로도 로드(32)가 후진되어 수축되는 작동을 수행하게 된다.
도면 중 미설명 부호 P1, P2, P3, P4는 유압실린더(30)에 오일 공급 및 탱크로 귀환을 위한 유압라인에 설치되어 유압라인에 압송되는 오일의 압력 변동을 감지하여 상기 제1, 2, 3, 4, 5 전자비례밸브(21)(22)(23)(24)(25)의 열림량을 제어기(도시생략)를 통해 조절하여 상기 유압실린더(30)에 오일을 일정한 압력으로 공급하기 위한 압력센서이다.
그런데 상기한 종래의 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템(10)은 5개의 고가의 대용량 전자비례밸브를 사용하여 붐, 아암, 버켓 등의 작업장치(도시생략)에 대한 유량을 제어하고, 사용된 유량을 재생하게 되므로 그 구조가 복잡하고, 고가의 대용량 전자비례밸브를 다수 적용함으로써 전자유압식 굴삭기의 생산성 저하와 제조원가를 상승시키게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로, 종래의 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템에서 필요한 핵심 부품인 고가의 대용량 전자비례밸브의 수를 줄여서 기존과 동일한 성능을 확보함과 동시에 구조를 간단하게 하여 생산성 향상과 제조원가를 저감할 수 있도록 하는 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템은, 유압펌프로부터 압송되는 오일을 유압실린더에 공급하는 전자비례밸브를 포함하는 공지의 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템에 있어서, 유압실린더에 오일을 공급하는 유압펌프; 탱크의 오일이 압송되어 공급 및 귀환됨에 따라 내부에 수용된 피스톤과 로드가 좌,우 슬라이딩 동작되어 신장/수축 동작하는 유압실린더; 상기 유압펌프로부터 압송된 오일을 선택적으로 상기 유압실린더의 헤드측과 로드측으로 공급하는 제1, 2, 3 전자비례밸브; 상기 제1, 2, 3 전자비례밸브를 통하여 압송되는 오일을 선택적으로 상기 유압실린더의 헤드측 또는 로드측으로 공급 및 차단하는 스풀밸브(spool valve);를 포함하여 구성된다.
상기 스풀밸브는 전자제어식, 유압제어식 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템에 의하면, 고가의 핵심 부품인 대용량 전자비례밸브 중 일부를 스풀밸브로 대체함으로써 기존과 동일한 기능 구현이 가능한 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템을 구현하고, 기존 대비 대용량 전자비례밸브 수를 종래에 비하여 2개를 줄일 수 있다. 이를 통하여 제어의 안정성을 향상시키면서 기존과 동일한 성능을 확보할 수 있다. 결과적으로 구조가 간단하고, 컴팩트화된 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템을 설계할 수 있으며, 생산성 향상과 제조원가를 저감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템의 유압회로를 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템의 유압회로를 개략적으로 나타낸 도면.
이하, 본 발명에 따른 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템에 대한 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세하게 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
또한, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있고, 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있으며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략한다.
도 2는 본 발명에 따른 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템의 유압회로를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템(100)은,
유압펌프로부터 압송되는 오일을 유압실린더에 공급하는 전자비례밸브를 포함하는 공지의 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템에 있어서,
유압실린더(400)에 오일을 공급하는 유압펌프(110)와, 탱크의 오일이 압송되어 공급 및 귀환됨에 따라 내부에 수용된 피스톤(410)과 로드(420)가 좌,우 슬라이딩 동작되어 신장/수축 동작하는 유압실린더(400)와, 상기 유압펌프(110)로부터 압송된 오일을 선택적으로 상기 유압실린더(400)의 헤드측(a)과 로드측(b)으로 공급하는 제1, 2, 3 전자비례밸브(210)(220)(230)와, 상기 제1, 2, 3 전자비례밸브(210)(220)(230)를 통하여 압송되는 오일을 선택적으로 상기 유압실린더(400)의 헤드측(a) 또는 로드측(b)으로 공급 및 차단하는 스풀밸브(300);를 포함하여 구성된다.
또한 상기 스풀밸브(spool valve)(300)는 전자제어식, 유압제어식 중 어느 하나로 구성된다.
도면 중 미설명 부호 P10, P20, P30, P40은 유압실린더(400)에 오일 공급 및 탱크로 귀환을 위한 유압라인에 설치되어 유압라인에 압송되는 오일의 압력 변동을 감지하여 상기 제1, 2, 3 전자비례밸브(210)(220)(230)의 열림량을 제어기(도시생략)를 통해 조절하여 상기 유압실린더(400)에 오일을 일정한 압력으로 공급하기 위한 압력센서이다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템(100)의 작용효과에 대해 설명한다.
우선, 유압실린더(400)의 신장 동작에 대해 오일의 흐름을 살펴보면, 오일이 저장된 탱크로부터 모터의 구동에 의해서 작동되는 유압펌프(110)를 통해 오일을 압송하게 되면 제1 전자비례밸브(210)와 스풀밸브(300)가 (b')쪽으로 열리게 되어 오일을 유압실린더(400)의 헤드측(a)에 공급하게 되고, 유압실린더(400)의 헤드측(a)에 압송되어 공급된 오일에 의해 피스톤(410)이 우측으로 밀리면서 로드(420)가 전진되어 신장되는 작동을 수행하고, 로드측(b)의 오일은 스풀밸브(300)와 제2 전자비례밸브(220)가 열리게 되어 탱크로 귀환하게 된다. 이때, 제3 전자비례밸브(230)를 제어하여 열리게 하고, 상기 스풀밸브(300)에 의해서 제1 전자비례밸브(210)와 연결된 유압라인의 통로를 일부 개방하면, 로드측(b)으로부터 배출되는 오일이 제3 전자비례밸브(230)와 스풀밸브(300)를 통하여 유압실린더(400)의 헤드측(a)으로 공급되어 피스톤(410)이 우측으로 밀리면서 로드(420)가 전진되어 신장되는 작동을 수행하게 된다. 즉 탱크로부터 오일을 압송하여 유압실린더(400)의 헤드측(a)으로 공급던 유량의 일부를 로드측(b)에서 사용된 재생 오일을 사용하여 공급하게 되므로 에너지를 저감할 수 있다.
이에 따라 유압실린더(400)의 피스톤(410)과 로드(420)가 우측으로 이동하게 되어 로드(420)의 단부와 연결되는 전자유압식 굴삭기의 붐, 아암, 버켓 등의 작업장치(도시생략)가 전진 운동을 하게 된다.
상기와 반대로 유압실린더(400)의 신축 동작에 대해 오일의 흐름을 살펴보면, 오일이 저장된 탱크로부터 모터의 구동에 의해서 작동되는 유압펌프(110)를 통해 오일을 압송하게 되면 제1 전자비례밸브(210)와 스풀밸브(300)가 (a')쪽으로 열리게 되어 오일을 유압실린더(400)의 로드측(b)에 공급하게 되고, 유압실린더(400)의 로드측(b)에 압송되어 공급된 오일에 의해 피스톤(410)이 좌측으로 밀리면서 로드(420)가 후진되어 수축되는 작동을 수행하고, 헤드측(a)의 오일은 스풀밸브(300)와 제1 전자비례밸브(210)가 열리게 되어 탱크로 귀환하게 된다. 이때, 제3 전자비례밸브(230)를 제어하여 열리게 하고, 제2 전자비례밸브(220)를 폐쇄하고, 상기 스풀밸브(300)를 (a')로 제어하면 헤드측(a)으로부터 배출되는 오일이 제3 전자비례밸브(230)와 스풀밸브(300)를 통하여 유압실린더(400)의 로드측(b)으로 공급되어 피스톤(410)이 좌측으로 밀리면서 로드(420)가 후진되어 수축되는 작동을 수행하게 된다. 즉, 붐 다운과 같이 자중에 의해서 유압실린더(400)가 수축되는 경우 탱크로부터 오일을 압송하여 유압실린더(400)의 로드측(b)으로 공급하지 않더라도 헤드측(a)에서 사용된 재생 오일의 공급만으로도 로드(420)가 후진되어 수축되는 작동을 수행하게 된다.
이에 따라 유압실린더(400)의 피스톤(410)과 로드(420)가 좌측으로 이동하게 되어 로드(420)의 단부와 연결되는 전자유압식 굴삭기의 붐, 아암, 버켓 등의 작업장치(도시생략)가 후진 운동을 하게 되어 원래의 위치로 복귀된다.
따라서, 본 발명에 따른 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템(100)은 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템에서 필요한 고가의 핵심 부품인 대용량 전자비례밸브를 3개 사용하고, 추가로 스풀밸브(300)를 사용함으로써, 종래의 5개의 대용량 전자비례밸브를 사용하던 것에 비하여 대용량 전자비례밸브를 2개 줄일 수 있으며, 스풀밸브(300)를 적용하여 제어의 안정성을 향상시킬 수 있다. 이러한 본 발명의 구성으로 기존과 동일한 성능을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 구조가 간단하고, 컴팩트한 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템을 설계할 수 있으며, 전자유압식 굴삭기의 생산성 향상과 제조원가를 저감할 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 의해 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상과 이하에서 기재되는 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 형태의 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템 110 : 유압펌프
210 : 제1 전자비례밸브 220 : 제2 전자비례밸브
230 : 제3 전자비례밸브 300 : 스풀밸브
400 : 유압실린더 410 : 피스톤
420 : 로드
a : 헤드측 b : 로드측

Claims (2)

  1. 유압펌프로부터 압송되는 오일을 유압실린더에 공급하는 전자비례밸브를 포함하는 공지의 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템에 있어서,
    유압실린더(400)에 오일을 공급하는 유압펌프(110);
    탱크의 오일이 압송되어 공급 및 귀환됨에 따라 내부에 수용된 피스톤(410)과 로드(420)가 좌,우 슬라이딩 동작되어 신장/수축 동작하는 유압실린더(400);
    상기 유압펌프(110)로부터 압송된 오일을 선택적으로 상기 유압실린더(400)의 헤드측(a)과 로드측(b)으로 공급하는 제1, 2, 3 전자비례밸브(210)(220)(230); 및
    상기 제1, 2, 3 전자비례밸브(210)(220(230)를 통하여 압송되는 오일을 선택적으로 상기 유압실린더(400)의 헤드측(a) 또는 로드측(b)으로 공급 및 차단하는 스풀밸브(300);를 포함하여 구성되고,
    상기 유압실린더(400)의 신장 동작 시 상기 로드측(b)으로부터 배출되는 오일은, 상기 제2 전자비례밸브(220)를 통해 상기 탱크로 귀환되거나, 상기 제3 전자비례밸브(230)를 통해 상기 헤드측(a)으로 재공급되고,
    상기 유압실린더(400)의 수축 동작 시 상기 헤드측(a)으로부터 배출되는 오일은, 상기 제1 전자비례밸브(210)를 통해 상기 탱크로 귀환되거나 상기 제3 전자비례밸브(230)를 통해 상기 로드측(b)으로 재공급되는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스풀밸브(300)는 전자제어식, 유압제어식 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템.
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