KR102263246B1

KR102263246B1 - 로직밸브를 내포하는 세이프티 락 기능이 있는 굴삭기 붐/아암 비상 하강장치

Info

Publication number: KR102263246B1
Application number: KR1020200162785A
Authority: KR
Inventors: 임사현
Original assignee: 주식회사 대진에이치에스
Priority date: 2020-11-27
Filing date: 2020-11-27
Publication date: 2021-06-10

Abstract

본 발명은 로직밸브를 내포하는 세이프티 락 기능이 있는 굴삭기 붐/아암 비상 하강장치에 관한 것으로, 굴삭기 붐 또는 아암을 작동시키는 실린더에서 붐 다운 또는 아암 접힘 작동에 대해 로직밸브를 내포하는 세이프티 락 밸브를 설치함으로써 유압배관의 파손에 의한 붐 또는 아암의 급격한 추락을 방지하는 안전기능을 실현함과 동시에, 밸브를 통과하는 압력손실을 개선하여 굴삭기의 붐 하강 또는 아암 접힘 동작에 대한 제어성을 확보하여 장비 운전자의 조작 편의성을 확보할 수 있다.

Description

로직밸브를 내포하는 세이프티 락 기능이 있는 굴삭기 붐/아암 비상 하강장치{Excavator boom/arm emergency lowering with safety lock function with logic valve}

본 발명은 로직밸브를 내포하는 세이프티 락 기능이 있는 굴삭기 붐/아암 비상 하강장치에 관한 것으로, 굴삭기의 붐 하강에 대한 안전성을 확보하고 로직밸브를 통한 유효 면적을 증대하여 작동유의 압력 손실을 개선한 로직밸브를 내포하는 세이프티 락 기능이 있는 굴삭기 붐/아암 비상 하강장치에 관한 기술이다.

일반적으로, 건설장비는 중량물을 취급하거나 큰 힘을 발생시켜 굴착작업을 수행하는 것으로써 유압장치를 그 힘의 원천으로 사용한다. 최초의 건설장비가 개발된 이래로, 작업능력의 향상을 위하여 장치의 소형 고압화가 지속적으로 요구되어져 왔으며, 이에따라 작동유의 이송수단인 파이프 또는 고무호스의 파열 위험이 현저히 증가하였다.

이러한 파이프 또는 고무호스의 파열은, 제어밸브의 기능 상실로 이어지며, 중량물 취급시에 이러한 사고가 발생시 2차 대형 사고로 이어지는 결과를 초래하므로, 배관 파열 등에 의한 유압유 압력의 급작스런 손실에도 불구하고 실린더의 접속구를 폐쇄하여 장비의 작동을 멈추거나 속도를 늦추는 안전장치가 필수로 요구된다.

종래의 문제점을 개선한 대한민국 등록특허 제10-0701031호 "굴삭기의 붐 비상 하강장치"에는 붐을 작동하는 실린더 측에 붐 다운(boom down)에 따른 작동유 라인(20)에 체크밸브(110)를 설치하여 굴삭기의 버킷이 빠른 속도로 하강하는 것을 방지하는 기술이 적용되어 있다.

안전 락 밸브는 유압실린더의 접속포트에 직결되어, 유압유의 급작스런 손실이 발생할 시에 접속포트를 폐쇄하는 기능을 수행하는 안전장치의 일종인 밸브이나, 제어밸브를 통과하는 유압유는 필연적으로 압력강하가 발생하며, 이로 인하여 장비의 제어성이 떨어지거나, 굴삭력 또는 견인력의 저하를 수반하게 된다.

따라서, 장비 운용압력의 고압화를 효율적으로 운용하기 위하여, 제어밸브 및 각 유압장치의 압력손실을 최소화하는 것이 지속적으로 요구되어져 왔다.

그러나, 종래의 기술에서는 특히 붐 다운(boom down) 및 아암 접힘에 의한 락밸브를 통과하는 작동유의 압력손실이 과도하게 발생하게 되며, 운전자의 섬세한 조작에 민감하게 반응하지 못하는 단점이 있어왔다.

KR10-0701031 B1 "굴삭기의 붐 비상 하강장치"

상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 굴삭기의 붐 하강 또는 아암 접힘에 대한 안전성을 확보하고 기존의 체크밸브 대신에 로직밸브를 통한 유효 면적을 증대하여 압력 손실을 개선할 수 있는 로직밸브를 내포하는 세이프티 락 기능이 있는 굴삭기 붐/아암 비상 하강장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 붐과 굴삭기 본체 사이에 장착되는 실린더; 상기 실린더의 헤드측과 연결되어 작동유 공급에 붐 업되는 제1라인; 상기 실린더의 로드측과 연결되어 작동유 공급에 붐 다운되는 제2라인; 상기 제1라인과 상기 제2라인의 끝단에 장착되는 메인 컨트롤 밸브; 상기 메인 컨트롤 밸브와 일단이 연결되어 상기 붐의 작동을 조작하기 위한 조이스틱; 상기 제1라인의 일단과 상기 실린더 헤드측 접속구에 직결되고, 체크밸브를 내장하여 상기 제1라인의 일방향으로만 작동유가 이동할 수 있으며, 일측에는 파일럿 압력에 의하여 면적이 가변되도록 구성된 컨트롤체크밸브; 일단은 상기 컨트롤체크밸브의 일측과 연결되고, 타단은 상기 메인 컨트롤 밸브와 연결된 파일럿 라인; 일단은 상기 실린더 헤드측에 직결된 유로에 연결되고, 타단은 상기 파일럿 라인에 연결되어 최고 압력을 규제하여 상기 실린더로부터 전달될 수 있는 서지압력으로부터 보호하기 위한 오버로드 릴리프 밸브; 상기 파일럿 라인에 설치되되, 상기 오버로드 릴리프 밸브와 상기 메인 컨트롤 밸브 사이에 배치되는 제1체크밸브; 상기 제1체크밸브가 설치된 상기 파일럿 라인에 병렬로 연결되는 오리피스; 일단은 상기 제1라인에 병렬로 연결되어 작동유가 공급되고, 타단은 드레인라인으로 연결되어 운전자의 붐 다운 조작에 의한 작동유의 압력으로 드레인되는 로직밸브; 상기 드레인라인에 설치되어 상기 로직밸브내 스프링 실내 압력의 드레인 라인으로 개폐를 제어하는 파일럿밸브;가 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 로직밸브를 내포하는 세이프티 락 기능이 있는 굴삭기 붐/아암 비상 하강장치를 제공한다.

상기 파일럿밸브는, 체크밸브인 것을 특징으로 한다.

상기 파일럿밸브는, 상기 파일럿 라인과 연결되어 파일럿 압력에 의해 상기 드레인라인을 개방 또는 폐쇄 되도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 파일럿밸브는, 비례적 제어 또는 임펄스 제어 가능한 것을 특징으로 한다.

상기의 해결 수단에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

먼저, 본 발명에서 실린더 헤드로 이동되는 작동유 라인에 로직밸브를 적용하여 작동유의 유동에 대한 유효면적을 증대시켜 압력손실을 개선할 수 있으며, 압력손실 개선에 의해 장비 조작성을 개선할 수 있다.

도 1은 종래의 굴삭기의 붐/아암 비상 하강장치를 도시한 유압회로도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로직밸브를 내포하는 세이프티 락 기능이 있는 붐/아암 비상 하강장치의 붐 하강 상태를 도시한 유압회로도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로직밸브를 내포하는 세이프티 락 기능이 있는 붐/아암 비상 하강장치의 붐 상승 상태를 도시한 유압회로도.
도 4,5,6은 본 발명의 실시예에 따른 로직밸브를 내포하는 세이프티 락 기능이 있는 붐/아암 비상 하강장치의 파일럿밸브의 작동 상태도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 로직밸브를 내포하는 세이프티 락 기능이 있는 붐/아암 비상 하강장치의 파일럿밸브를 파일럿 체크밸브로 표현한 다른 유압회로도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하고자 한다. 하기 설명 및 첨부 도면에 나타난 바는 본 발명의 전반적인 이해를 위해 제시된 것이므로 본 발명의 기술적 범위가 그것들에 한정되는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 구성 및 기능에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로직밸브를 내포하는 세이프티 락 기능이 있는 붐/아암 비상 하강장치를 도시한 유압회로도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로직밸브를 내포하는 세이프티 락 기능이 있는 붐/아암 비상 하강장치의 붐 상승 상태를 도시한 유압회로도이다.

도 2와 3을 참조하면, 본 발명인 로직밸브를 내포하는 세이프티 락 기능이 있는 굴삭기 붐/아암 비상 하강장치는 크게 실린더(100), 제1라인(200), 제2라인(300), 메인컨트롤밸브(400), 조이스틱(500), 컨트롤체크밸브(600), 파일럿 라인(700), 오버로드 릴리프 밸브(800), 제1체크밸브(900), 오리피스(1000), 로직밸브(1100), 파일럿밸브(1200)를 포함하여 구성된다.

본 발명에서 상기의 실린더(100), 제1라인(200), 제2라인(300), 컨트롤 밸브(400), 조이스틱(500), 컨트롤체크밸브(600), 파일럿 라인(700), 오버로드 릴리프 밸브(800), 제1체크밸브(900), 오리피스(1000)는 종래의 구성과 동일하고, 본 발명의 주요 구성인 로직밸브(1100)와 파일럿밸브(1200)에 대하여 특징이 있다.

상기 실린더(100)는 붐(boom)과 굴삭기 본체 사이에 장착되고, 상기 제1라인(200)은 실린더(100)의 헤드측에 직결된 본 발명의 세이프티 락 밸브의 일단과 연결되어 작동유가 공급되면 붐 업(boom up) 되게 되고, 상기 제2라인(300)은 실린더(100)의 로드측과 연결되어 작동유 공급에 붐 다운(boom down)되게 된다.

상기 메인 컨트롤 밸브(400)는 상기 제1라인(200)과 상기 제2라인(300)의 끝단에 장착되게 되고, 조이스틱(500)의 작동에 의해 메인 컨트롤 밸브(400)를 작동시켜 붐 작동을 조작할 수 있다.

상기 컨트롤체크밸브(600)는 체크밸브(620)를 내장하여 제1라인(200)의 일방향으로만 작동유가 이동할 수 있으며, 일측에는 파일럿 압력에 의하여 면적이 가변되도록 구성된다.

상기 파일럿 라인(700)은 일단은 컨트롤체크밸브(600)의 일측과 연결되고, 타단은 메인 컨트롤 밸브(400)와 조이스틱(500)과 연결된다.

상기 오버로드 릴리프 밸브(overload relief valve)(800)는 일단은 실린더(100) 헤드측에 연결된 유로에 연결되고, 타단은 파일럿 라인(700)에 연결되어 실린더(100) 헤드측으로부터 유입되는 최고 압력을 규제하여 서지압력(surge pressure)으로 부터 보호할 수 있다.

상기 제1체크밸브(900)는 파일럿 라인(700)에 설치되되, 오버로드 릴리프 밸브(800)와 상기 메인 컨트롤 밸브(400) 사이에 배치되게 된다.

상기 오리피스(1000)는 제1체크밸브(900)가 설치된 파일럿 라인(700)에 병렬로 연결되어, 실린더(100) 헤드측에 과압이 발생하는 경우에 오버로드 릴리프 밸브(800)에서 릴리프되어 유출되는 작동유가 컨트롤체크밸브(600)를 개방하여 실린더(100)의 헤드챔버에 발생한 과압을 해소하는 동안 파일럿 라인(700)에 서지압력이 발생하지 않도록 하기 위해 마련된다.

본 명세서의 도면에서 C2는 실린더(100) 연결포트이며, V2포트는 메인 컨트롤 밸브(400) 연결포트이고, E는 다수의 실린더(100) 연결시에만 사용하는 것으로 다른 실린더(100)와 압력평형을 유지하기 위하여 연결하는 포트이다. 즉, 각 실린더(100)에 장착된 E포트를 서로 연결하여 사용한다. Pil은 컨트롤체크밸브(600)의 개방향을 결정하는 조이스틱(500)의 출력압력을 공급하는 압력공급포트이고, T는 드레인(drain)포트이다.

상기 로직밸브(1100)는 일단은 상기 제1라인(200)에 병렬로 연결되어 작동유가 공급되고, 타단은 드레인라인으로 연결되어 붐 다운에 의한 작동유의 압력으로 Pil 포트로 공급되는 조이스틱(500) 조작압력이 일정압 이상인 경우 파일럿밸브(600)가 개방되어 드레인되게 된다.

상기 파일럿밸브(1200)는 로직밸브의 드레인라인에 설치되어 개폐를 제어하게 된다.

또한, 파일럿밸브(1200)는 상기 파일럿 라인과 연결되어 파일럿 압력 의해 상기 드레인라인을 개방 또는 폐쇄 되도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 파일럿밸브는 압력에 비례하여 유량크기를 점진적으로 개방하는 비례적 제어 또는 일정압력 이상인 경우 한번에 유량크기를 개방하는 임펄스 제어 가능한 것을 특징으로 한다.

이하에서는 파일럿밸브의 작동에 대해서 설명하기로 한다.

도 4,5,6은 본 발명의 실시예에 따른 로직밸브를 내포하는 세이프티 락 기능이 있는 붐/아암 비상 하강장치의 작동유 유동에 따른 파일럿트 밸브의 작동 상태도이다.

먼저, 도 4를 참조하면 붑 업(boom up) 상태의 작동유를 흐름을 도시한 것으로 작동유는 메인 컨트롤 밸브(400)에서 체크스풀(660)이 개방되어 흐르게 되고, 또한 로직밸브(1100)에서 메인포핏(1140)이 개방되어 흐르게 되어 V2에서 C2로 유동함에 따라서 붐 업(boom up)이 이루어지게 된다.

그리고, 도 5를 참조하면 붐 다운(boom up) 상태의 작동유를 흐름을 도시한 것으로 작동유는 C2에서 V2로 유동하게 되어 초기에는 파일럿 압력에 의한 스풀(640)이 이동하여 개방되게 된다. 로직밸브(1100)의 메인포핏(1140)은 파일럿 조작 압력이 없거나, 파일럿 밸브(1200)의 스풀 크래킹 압력에 도잘하지 못하면, 로직밸브 (1100)내 스프링 압실의 압력이 릴리즈(release) 되지 못하므로 로직밸브(1100)의 메인포핏(1140)은 체크 상태로 유지하게 된다.

도 6을 참조하면 파일럿 조작 압력이 스풀 크래킹 압력에 도달하면, 로직밸브(1100)내 스프링 압실의 압력이 드레인 라인으로 릴리즈(release)되어 메인포핏(1140)은 우측으로 이동하여 개방되어 유압유 통과 면적을 추가로 확보하여 유압유가 본 발명 제품을 통과하는 동안의 압력손실을 현저히 줄일 수 있음을 설명하는 설명도이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 로직밸브를 내포하는 세이프티락 기능이 있는 붐/아암 비상 하강장치의 파일럿밸브를 체크밸브로 표현한 다른 유압회로도이다.

도 7에 도시된 바와 같이 파일럿밸브(1200)를 파일럿 체크밸브로 하여 실시할 수도 있다.

이상과 같이 본 발명은 로직밸브를 내포하는 세이프티 락 기능이 있는 굴삭기 붐/아암 비상 하강장치의 기본적인 기술적인 사상으로 하고 있음을 알 수 있으며, 이와 같은 본 발명의 기본적인 사상의 범주내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.

100: 실린더
200: 제1라인
300: 제2라인
400: 메인컨트롤 밸브
500: 조이스틱
600: 컨트롤체크밸브
700: 파일럿 라인
800: 오버로드 릴리프 밸브
900: 제1체크밸브
1000: 오리피스
1100: 로직밸브
1200: 파일럿밸브

Claims

붐과 굴삭기 본체 사이에 장착되는 실린더;
상기 실린더의 헤드측과 연결되어 작동유 공급에 붐 업되는 제1라인;
상기 실린더의 로드측과 연결되어 작동유 공급에 붐 다운되는 제2라인;
상기 제1라인과 상기 제2라인의 끝단에 장착되는 메인 컨트롤 밸브;
상기 메인 컨트롤 밸브와 일단이 연결되어 상기 붐의 작동을 조작하기 위한 조이스틱;
상기 제1라인의 일단과 상기 실린더 헤드측 접속구에 직결되고, 체크밸브를 내장하여 상기 제1라인의 일방향으로만 작동유가 이동할 수 있으며, 일측에는 파일럿 압력에 의하여 면적이 가변되도록 구성된 컨트롤체크밸브;
일단은 상기 컨트롤체크밸브의 일측과 연결되고, 타단은 상기 메인 컨트롤 밸브와 연결된 파일럿 라인;
일단은 상기 실린더 헤드측에 직결된 유로에 연결되고, 타단은 상기 파일럿 라인에 연결되어 최고 압력을 규제하여 상기 실린더로부터 전달될 수 있는 서지압력으로부터 보호하기 위한 오버로드 릴리프 밸브;
상기 파일럿 라인에 설치되되, 상기 오버로드 릴리프 밸브와 상기 메인 컨트롤 밸브 사이에 배치되는 제1체크밸브;
상기 제1체크밸브가 설치된 상기 파일럿 라인에 병렬로 연결되는 오리피스;
일단은 상기 제1라인에 병렬로 연결되어 작동유가 공급되고, 타단은 드레인라인으로 연결되어 운전자의 붐 다운 조작에 의한 작동유의 압력으로 드레인되는 로직밸브;
상기 드레인라인에 설치되어 상기 로직밸브내 스프링 실내 압력의 드레인 라인으로 개폐를 제어하는 파일럿밸브;가
포함되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 로직밸브를 내포하는 세이프티 락 기능이 있는 굴삭기 붐/아암 비상 하강장치.
제1항에 있어서,
상기 파일럿밸브는,
체크밸브인 것을 특징으로 하는 로직밸브를 내포하는 세이프티 락 기능이 있는 굴삭기 붐/아암 비상 하강장치.
제1항에 있어서,
상기 파일럿밸브는,
상기 파일럿 라인과 연결되어 파일럿 압력에 의해 상기 드레인라인을 개방 또는 폐쇄 되도록 하는 것을 특징으로 하는 로직밸브를 내포하는 세이프티 락 기능이 있는 굴삭기 붐/아암 비상 하강장치.
제3항에 있어서,
상기 파일럿밸브는,
비례적 제어 또는 임펄스 제어 가능한 것을 특징으로 하는 로직밸브를 내포하는 세이프티 락 기능이 있는 굴삭기 붐/아암 비상 하강장치.