KR101920089B1 - 건설기계의 유압제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건설기계의 유압제어시스템에 관한 것으로서, 오일탱크의 오일을 가압해 배출시키는 메인펌프 및 파일럿펌프; 상기 메인펌프에 연결되어 주행모터 또는 선회모터를 구동하는 프론트 작업장치; 상기 메인펌프를 통해 공급되는 압유에 의해 상기 프론트 작업장치를 제어하는 프론트컨트롤밸브그룹; 및 상기 프론트 작업장치와 상기 오일탱크를 연결하는 유로상에 설치되며, 상기 오일탱크로 리턴되는 압유를 상기 주행모터 또는 상기 선회모터의 메이크업 또는 웜업을 위해 기설정된 압력으로 제어하는 가변밸브를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 건설기계의 유압제어시스템은, 오일열교환기를 설치하여 오일탱크로 회수되는 압유를 냉각시켜 압유의 온도를 제어하고, 오일열교환기 전단에 가변밸브를 설치하여 압력을 변화시켜 압유의 압력을 제어함으로서, 주행 모터 또는 선회모터의 메이크업, 웜엄을 위한 사용가능한 압유의 압력 및 온도를 구성할 수 있는 효과가 있으며 이러한 효과로 인하여 작업자가 원하는 작업을 효율적인 작업속도로 구현할 수 있고, 작업능력의 향상, 장비의 신뢰도, 장비의 경쟁력을 향상시키는 효과가 있다.
또한 오일열교환기를 통하여 압유의 온도를 제어함으로써, 히트밸런스를 유지해주는 효과가 있다.

Description

건설기계의 유압제어시스템{A Hydraulic Control System of Construction Equipment}

본 발명은 건설기계의 유압제어시스템에 관한 것이다.

건설 장비란 일반적으로 건설 토목용 기계를 의미하며, 도로, 하천, 항만, 철도, 플랜트 등과 같은 공사별로 각각 그 특성에 적합한 기계구조 및 성능을 보유하게 된다. 즉 건설 장비는 산업 현장에서 이루어지는 작업의 다양성으로 인해, 굴삭장비, 적재장비, 운반장비, 하역장비, 다짐장비, 기초공사장비 등으로 구분될 수 있으며, 구체적으로는 불도저, 굴삭기, 로더, 덤프트럭, 롤러 등과 같이 상당히 많은 종류의 장비를 포함하는 개념이다.

산업 현장에서 가장 기본적으로 수행되는 작업은 굴삭이다. 산업 공사 시에는 지면을 일정 깊이로 굴착하여 각종 구조물을 설치하거나, 또는 지면에 파이프 등을 매설하는 작업이 주로 수행되는데, 이때 굴삭기가 가장 많이 활용된다.

굴삭기는 토목, 건축, 건설 현장에서 땅을 파는 굴삭작업, 토사를 운반하는 적재작업, 건물을 해체하는 파쇄작업, 지면을 정리하는 정지작업 등의 작업을 행하는 건설기계로서, 장비의 이동 역할을 하는 주행체와 주행체에 탑재되어 360도 회전하는 상부 선회체 및 작업장치로 구성되어 있다.

굴삭기는 주행체의 주행방식에 따라 무한궤도식 크롤라 굴삭기와 타이어식 휠 굴삭기로 구분된다. 크롤라 굴삭기는 휠 굴삭기에 비해 작업이 안정적이며 작업 생산성이 높기 때문에 장비 중량 1톤부터 100톤 이상의 초대형에 이르기까지 각 작업 현장에 폭 넓게 사용되며, 휠 굴삭기는 크롤라 굴삭기에 비해 타이어 지지 방식으로 인해 작업시 안정성은 떨어지나, 도로 주행이 가능하여 운반 트레일러 없이 작업장 이동이 가능하고 작업과 이동을 빈번하게 요구하는 작업 현장에 주로 사용된다.

또한, 굴삭기는 토사와 암석의 상태, 작업의 종류 및 용도에 따라 적절한 작업 장치를 장착하여 사용할 수 있다. 일반 굴삭 및 토사 운반을 위한 버켓(Bucket), 단단한 지면, 암석 등의 파쇄를 위한 브레이커, 건물의 해체 및 파쇄에 사용하는 크라샤 등이 굴삭기에 주로 사용되는 작업 장치이다.

굴삭기의 작업 모드는, 평탄화 작업을 위한 플로팅 모드, 파쇄 또는 다지기 작업을 위한 브레이커 모드, 굴삭, 적재, 선회 등의 기타 작업을 위한 노멀 모드로 크게 구분될 수 있으며, 굴삭기의 구성은 하부주행체(크롤라식의 경우는 무한궤도, 휠식의 경우에는 타이어), 상부 선회체, 프론트 어태치먼트(붐, 암, 버킷, 브레이커, 크렘쉘 등)으로 되어있다.

이러한 굴삭기를 작동시키기 위해서는 메인펌프의 압유가 각 작업기구들을 구동시키기 위한 실린더로 유입되고, 각 실린더가 지닌 압유들을 배출하여 오일탱크로 회수하는 동작이 실시되는데, 이러한 동작시, 주행, 선회 모터의 메이크업(Make-up)또는 웜업(warm-up)을 위해 일정압력 또는 일정온도를 유지하는것이 필요하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 건설기계의 유압제어시스템에 오일열교환기와 가변밸브를 구비하여 오일탱크로 리턴되는 유량이 오일열교환기에 의해 냉각되고, 가변밸브에 의해서 압력을 변화시켜, 주행모터 또는 선회모터의 메이크 업, 웜 업을 위해 사용가능한 압력 및 온도로 제어함으로써, 작업자가 건설기계를 효과적으로 운용가능하게 되어 작업능력이 향상되고, 장비의 신뢰도, 경쟁력을 향상시키는 건설기계의 유압제어시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 건설기계 유압제어시스템은, 오일탱크의 오일을 가압해 배출시키는 메인펌프; 상기 메인펌프를 통해 공급되는 압유에 의해 상기 프론트 작업장치를 제어하는 프론트컨트롤밸브그룹; 및 상기 프론트 작업장치와 상기 오일탱크를 연결하는 유로상에 설치되며, 상기 오일탱크로 리턴되는 압유를 주행모터 또는 선회모터의 메이크업 또는 웜업을 위해 기설정된 압력으로 제어하는 가변밸브를 구비하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 프론트 작업장치와 상기 오일탱크를 연결하는 유로상에 설치되며, 상기 오일탱크로 리턴되는 압유를 상기 주행모터 또는 상기 선회모터의 메이크업 또는 웜업을 위해 기설정된 온도로 제어하는 오일열교환기; 및 상기 오일열교환기의 후단에 설치되며, 압유의 온도를 측정하는 온도측정센서를 더 구비할 수 있다.

구체적으로, 상기 가변밸브의 전단에 설치되며, 압유의 압력을 측정하는 압력측정센서를 더 구비하고, 상기 가변밸브는, 상기 오일열교환기의 전단에 설치될 수 있으며, 상기 압력측정센서의 신호에 의해 상기 오일탱크로 리턴되는 압유의 압력을 제어할 수 있다.

구체적으로, 상기 프론트작업장치는, 붐을 구동시키는 붐 실린더; 암을 구동시키는 암 실린더; 및 옵션장치를 구동시키는 옵션 실린더를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 옵션장치는, 버켓, 브레이커, 크램쉘을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 오일열교환기는, 상기 온도측정센서의 신호에 의해 상기 오일탱크로 리턴되는 압유의 온도를 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 건설기계의 유압제어시스템은, 오일열교환기를 설치하여 오일탱크로 회수되는 압유를 냉각시켜 압유의 온도를 제어하고, 오일열교환기 전단에 가변밸브를 설치하여 압력을 변화시켜 압유의 압력을 제어함으로서, 주행 모터 또는 선회모터의 메이크업, 웜엄을 위한 사용가능한 압유의 압력 및 온도를 구성할 수 있는 효과가 있으며 이러한 효과로 인하여 작업자가 원하는 작업을 효율적인 작업속도로 구현할 수 있고, 작업능력의 향상, 장비의 신뢰도, 장비의 경쟁력을 향상시키는 효과가 있다.

또한 오일열교환기를 통하여 압유의 온도를 제어함으로써, 히트밸런스를 유지해주는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 건설기계의 측면도이다.
도 2는 종래의 건설기계의 유압제어시스템의 유압회로도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압제어시스템의 유압회로도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 건설기계의 측면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 건설기계(1)는, 크롤러식 하부주행체(1a), 상부 선회체(1b), 프론트 작업장치(1c), 붐(1d), 암(1e), 버킷(1f), 붐 실린더(10), 암 실린더(11), 옵션장치 실린더(12)를 포함한다.

본 발명에 따른 건설기계(1)는 크롤러식 하부주행체(1a), 크롤러식 하부주행체(1a)에 선회 자재로 지지를 받는 상부 선회체(1b), 상부 선회체(1b)에 장착되는 프론트 작업장치(1c)로 구성되어 있으며, 프론트 작업장치(1c)는 상부 선회체(1b)에 상하 이동 자재로 지지를 받는 붐(1d), 붐(1d)의 단부에 전후 이동 자재로 지지를 받는 암(1e), 암(1e)의 단부에 전후 이동 자재로 설치되는 버킷(1f), 브레이커(도시하지 않음), 크렘쉘(도시하지않음) 등의 각 부재를 이용하여 구성될 수 있다.

또한 본 발명에 따른 건설기계(1)는 굴삭기(부호 도시하지 않음)에 한정하지 않고 다른 여러 건설에 필요한 장비에 해당할 수 있다.

도 2는 종래의 건설기계의 유압제어시스템의 유압회로도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 건설기계의 유압제어시스템(2)은, 붐 실린더(10), 암 실린더(11), 옵션장치 실린더(12), 프론트컨트롤밸브그룹(13), 펌프(20), 메인펌프(21), 파일럿펌프(22), 오일탱크(30)를 포함한다.

종래의 건설기계 유압제어시스템(2)은, 작업기기의 구동시 메인펌프(21)에서 메인컨트롤밸브(부호도시하지않음) 및 작업기(10,11,12)로 보내준 유량의 경우 다시 오일탱크(30)로 회수되는데 오일탱크(30)로 회수되는 드레인유량의 경우 최대한 낮은 압력이 유지되어야 하는 것이 일반적이지만, 약간의 압력은 유지되어야 한다. 이는 주행 모터(도시하지 않음) 또는 선회 모터(도시하지 않음) 등의 메이크 업 기능을 구현하기 위해 또는 웜 업 및 시스템의 윤활, 세척작용 등을 하기 위함이다.

이러한 리턴 유량의 압력의 경우 작업의 성격에 따라서, 혹은 작업을 실시하는 지역(극한지 혹은 극서지)에 따라서 일정량 변경해 주는 경우가 있다. 이는 앞에서 언급한 메이크 업 도는 웜 업 등과 같은 특정한 기능을 구현하기 위함인데 이를 구현하기 위한 변경이 어렵고 복잡하여 작업의 능률이 저하되고, 원하는 작업속도를 구현할 수 없는 문제점이 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압제어시스템의 유압회로도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압제어시스템(3)은, 프론트작업장치(1c), 프론트컨트롤밸브그룹(13), 펌프(20), 오일탱크(30), 가변밸브(40), 압력측정센서(41), 오일열교환기(50), 온도측정센서(51)를 포함한다. 붐 실린더(10), 암 실린더(11), 옵션장치 실린더(12), 프론트컨트롤밸브그룹(13), 펌프(20), 메인펌프(21), 파일럿펌프(22), 오일탱크(30)는 종래의 건설기계의 유압제어시스템(2)에서의 각 구성과 편의상 동일한 도면부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다.

프론트작업장치(1c)는 붐(1d)을 구동시키는 붐 실린더(10), 암(1e)을 구동시키는 암 실린더(11), 옵션장치(도시하지 않음)를 구동시키는 옵션장치 실린더(12)로 구성될 수 있으며, 옵션장치는 버켓(1f) 브레이커(도시하지 않음), 크램쉘(도시하지않음)일 수 있다.

프론트컨트롤밸브그룹(13)은, 메인펌프(21)를 통해 공급되는 압유에 의해 프론트 작업장치(1c)를 제어한다. 프론트컨트롤밸브그룹(13)은, 프론트작업장치(1c)를 제어하는 프론트제어스풀(부호도시하지않음)들을 구비할 수 있으며, 메인펌프(21)에서 토출된 압유를 프론트제어스풀에 공급하여 각 프론트장비들을 구동하게 할 수 있다.

펌프(20)는, 메인펌프(21)와 파일럿펌프(22)일 수 있다. 메인펌프(21)는 프론트작업장치(1c)를 구동하기 위해서 프론트 작업장치(1c)에 압유를 공급할 수 있으며, 파일럿펌프(22)는 프론트컨트롤밸브그룹(13) 및 각종 밸브를 절환하기 위한 파일럿 압력을 공급할 수 있다. 또한 메인펌프(21) 또는 파일럿펌프(22)는 원심형 펌프일 수 있다.

가변밸브(40)는, 프론트 작업장치(1c)와 오일탱크(30)를 연결하는 유로상에 설치되며, 오일탱크(30)로 리턴되는 압유를 주행모터(도시하지 않음) 또는 선회모터(도시하지 않음)의 메이크업 또는 웜업을 위해 기설정된 압력으로 제어한다. 또한, 가변밸브(40)는 오일열교환기(50)의 후단에 설치될 수 있다.

구체적으로, 일반적인 작업을 하는 경우 압력측정센서(41)에 의해 측정된 압력을 유,무선으로 수신하여 오일탱크(30)로 리턴되는 압유의 압력을 계속해서 유지하고(예를들어 1.5K~3.5Kpa), 주행모터 또는 선회모터의 메이크 업 기능을 강화해야하는 경우에는 압력측정센서(41)에 의해 측정된 압력을 유,무선으로 수신하여 오일탱크(30)로 리턴되는 압유의 압력을 주행모터 또는 선회모터가 메이크 업하는데 필요한 압력(예를 들어 일반적인 경우보다 높고 웜 업하는 경우보다는 낮은 압력)으로 가압시키며, 극한지의 경우 빠른 웜 업 기능을 실현하기 위한 경우에는, 압력측정센서(41)에 의해 측정된 압력을 유,무선으로 수신하여 기름 탱크(30)로 리턴되는 압유의 압력을 주행모터 또는 선회모터가 웜 업하는 데 필요한 압력(예를 들어 일반적인 경우 및 웜 업하는 경우보다 높은 압력)을 가압할 수 있다. 단, 상기 예시를 들은 압력에 한정되지 않고 작업자가 설정한 압력에 따라 바뀔 수 있다.

이러한 효과로 인하여 작업자가 원하는 작업을 효율적인 작업속도로 구현할 수 있고, 작업능력의 향상, 장비의 신뢰도, 장비의 경쟁력을 향상시키는 효과가 있다.

압력측정센서(41)는, 가변밸브(40)의 전단에 설치될 수 있으며, 압유의 압력을 측정할 수 있다. 압력측정센서(41)는, 가변밸브(40)에 의해 가압된 압력을 측정하여 일반적인경우, 주행모터 또는 선회모터가 메이크업 또는 웝엄하는 경우에 따라 필요한 압력값을 토출하는 지를 측정한 후 이에 미치지 못하거나 넘치는 경우에는 유.무선으로 가변밸브(40)에 송신하여 필요한 압력값까지 가압하거나 감압하도록 할 수 있다.

오일열교환기(50)는, 프론트 작업장치(1c)와 오일탱크(30)를 연결하는 유로상에 설치되며, 오일탱크(30)로 리턴되는 압유를 주행모터(도시하지 않음) 또는 선회모터(도시하지 않음)의 메이크업 또는 웜업을 위해 기설정된 온도로 제어할 수 있다.

구체적으로, 일반적인 작업을 하는 경우 온도측정센서(51)에 의해 측정된 온도를 유,무선으로 수신하여 오일탱크(30)로 리턴되는 압유의 온도를 계속해서 유지하고, 주행모터 또는 선회모터의 메이크 업 기능을 강화해야하는 경우에는 온도측정센서(41)에 의해 측정된 압력을 유,무선으로 수신하여 오일탱크(30)로 리턴되는 압유의 온도를 주행모터 또는 선회모터가 메이크 업하는데 필요한 온도(예를 들어 일반적인 경우보다 높고 웜 업하는 경우보다는 낮은 온도)로 가열시키며, 극한지의 경우 빠른 웜 업 기능을 실현하기 위한 경우에는, 온도측정센서(41)에 의해 측정된 온도를 유,무선으로 수신하여 기름 탱크(30)로 리턴되는 압유의 온도를 주행모터 또는 선회모터가 웜 업하는 데 필요한 온도(예를 들어 일반적인 경우 및 웜 업하는 경우보다 높은 온도)를 가열할 수 있다. 단, 상기 예시를 들은 온도에 한정되지 않고 작업자가 설정한 온도에 따라 바뀔 수 있다.

이러한 효과로 인하여 작업자가 원하는 작업을 효율적인 작업속도로 구현할 수 있고, 작업능력의 향상, 장비의 신뢰도, 장비의 경쟁력을 향상시키는 효과가 있으며, 또한 오일열교환기(50)를 통하여 압유의 온도를 제어함으로써, 히트밸런스를 유지해주는 효과가 있다.

온도측정센서(51)는, 오일열교환기(50)의 후단에 설치될 수 있으며, 압유의 온도를 측정한다. 온도측정센서(51)는, 오일열교환기(50)에 의해 가열된 온도를 측정하여 일반적인경우, 주행모터 또는 선회모터가 메이크업 또는 웝엄하는 경우에 따라 필요한 온도값을 토출하는 지를 측정한 후 이에 미치지 못하거나 넘치는 경우에는 유.무선으로 오일열교환기(50)에 송신하여 필요한 온도값까지 가열하거나 냉각하도록 할 수 있다.

이와 같이 본 실시예는, 오일열교환기(50)를 설치하여 오일탱크(30)로 회수되는 압유를 냉각시켜 압유의 온도를 제어하고, 오일열교환기(50) 전단에 가변밸브(40)를 설치하여 압력을 변화시켜 압유의 압력을 제어함으로서, 주행 모터 또는 선회모터의 메이크업, 웜엄을 위한 사용가능한 압유의 압력 및 온도를 구성할 수 있는 효과가 있으며 이러한 효과로 인하여 작업자가 원하는 작업을 효율적인 작업속도로 구현할 수 있고, 작업능력의 향상, 장비의 신뢰도, 장비의 경쟁력을 향상시키는 효과가 있다.

또한 오일열교환기(50)를 통하여 압유의 온도를 제어함으로써, 히트밸런스를 유지해주는 효과가 있다.

1: 본 발명의 건설기계 2: 종래의 건설기계 유압제어시스템
3: 본 발명의 건설기계 유압제어시스템 1a: 크롤러식 하부주행체
1b: 상부 선회체 1c: 프론트 작업장치
1d: 붐 1e: 암
1f: 버킷 10: 붐 실린더
11: 암 실린더 12: 옵션장치 실린더
13: 프론트컨트롤밸브그룹 20: 펌프
21: 메인펌프 22: 파일럿펌프
30: 오일탱크 40: 가변밸브
41: 압력측정센서 50: 오일열교환기
51: 온도측정센서

Claims (6)

1. 오일탱크의 오일을 가압해 배출시키는 메인펌프;
   상기 메인펌프를 통해 공급되는 압유에 의해 프론트 작업장치를 제어하는 프론트컨트롤밸브그룹;
   상기 프론트 작업장치와 상기 오일탱크를 연결하는 유로상에 설치되며, 상기 오일탱크로 리턴되는 압유를 주행모터 또는 선회모터의 메이크업 또는 웜업을 위해 기설정된 압력으로 제어하는 가변밸브; 및
   상기 오일탱크로 리턴되는 압유를 상기 주행모터 또는 상기 선회모터의 메이크업 또는 웜업을 위해 기설정된 온도로 제어하는 오일열교환기를 구비하고,
   상기 오일 열교환기는,
   상기 프론트 작업장치와 상기 오일탱크를 연결하는 유로상에 상기 가변밸브에 직렬로 설치되는 것을 특징으로 하는 건설기계 유압제어시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 오일열교환기의 후단에 설치되며, 압유의 온도를 측정하는 온도측정센서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 건설기계 유압제어시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 가변밸브의 전단에 설치되며, 압유의 압력을 측정하는 압력측정센서를 더 구비하고,
   상기 가변밸브는,
   상기 오일열교환기의 전단에 설치될 수 있으며, 상기 압력측정센서의 신호에 의해 상기 오일탱크로 리턴되는 압유의 압력을 제어하는 것을 특징으로 하는 건설기계 유압제어시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 프론트작업장치는,
   붐을 구동시키는 붐 실린더;
   암을 구동시키는 암 실린더; 및
   옵션장치를 구동시키는 옵션 실린더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계 유압제어시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 옵션장치는,
   버켓, 브레이커, 크램쉘을 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계 유압제어시스템.
6. 제2항에 있어서, 상기 오일열교환기는,
   상기 온도측정센서의 신호에 의해 상기 오일탱크로 리턴되는 압유의 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 건설기계 유압제어시스템.

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