KR20020069142A

KR20020069142A - 건설 기계용 제어 회로

Info

Publication number: KR20020069142A
Application number: KR1020020009415A
Authority: KR
Inventors: 시모까끼우찌히로시; 가도와끼히사시
Original assignee: 코벨코 겐키 가부시키가이샤
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2002-08-29
Also published as: JP3661596B2; ATE249554T1; EP1236834A1; DE60200027T2; KR100479141B1; US6598394B2; EP1236834B1; DE60200027D1; JP2002250053A; US20020116921A1

Abstract

본 발명은 회전과 붐 선회를 위한 공동의 제어 레버를 사용하고 스위칭 밸브를 거쳐 파일럿 압력을 스위칭하는 건설 기계용 제어 회로에 관한 것으로서, 스위칭 밸브에 스위칭 신호를 공급하기 위한 스위치와, 파일럿 압력이 원격 제어 밸브로부터 출력되었는지를 검출하기 위한 압력 스위치와, 스위칭 신호가 스위치로부터 출력되었을 때 붐 선회 실린더를 위한 위치에 대한 스위치의 위치를 스위칭하고 파일럿 압력이 압력 스위치로부터 검출될 때, 붐 선회 실린더를 위한 위치에서 스위치의 위치를 유지하여, 스위칭의 오작동을 방지하기 위한 스위칭 제어 회로를 포함한다.

Description

건설 기계용 제어 회로 {CONTROL CIRCUIT FOR CONSTRUCTION MACHINE}

본 발명은 복수개의 액추에이터를 스위칭하기 위한 건설 기계용 제어 회로에 관한 것이다.

통상적으로, 수직 축에 대해 붐(boom)을 좌, 우로 회전하여 모퉁이의 작은 지역을 굴착하기 위한 붐 선회 장치를 구비한 유압 굴착기가 공지되어 있다. 붐 선회 실린더를 작동하기 위한 작동 수단으로서 푸트 페달이 사용되는 작동 수단이 존재한다. 푸트(foot) 페달을 구비한 이러한 장비는 푸트부의 공간을 제한한다. 또한, 니블러 또는 파쇄기(breaker)를 구비한 장비는 페달의 개수를 증가시키고 그 작동을 복잡하게 한다.

이러한 이유로, 예를 들어 붐 선회와 협동하여 작동되지 않는 회전 모터와 같은 액추에이터의 작동과 붐 선회 실린더의 작동을 함께 수행하는 작동 레버가 사용될 수 있다.

이 경우, 회전으로부터 붐 선회로 스위칭된 후 스위칭 작동이 인식되지 않았으면 회전이 붐 선회 목적을 위해 수행된 작동으로부터 유도되는 오작동이 발생할 수 있는 문제가 존재한다.

본 발명의 목적은 복수개의 액추에이터가 단지 하나의 제어 레버에 의해 작동되는 경우, 오작동을 확실하게 방지할 수 있는 건설 기계용 제어 회로를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 건설 기계용 제어 회로는 다음과 같은 구성을 갖는다.

본 발명은 공통으로 제1 액추에이터와 제2 액추에이터의 작동을 수행하기 위한 제어 레버와, 상기 제어 레버의 작동에 의해 원격 제어 밸브로부터 제1 액추에이터와 제2 액추에이터 중 어느 하나의 제어 포트로 파일럿 압력 출력을 공급하기 위한 스위칭 밸브와, 상기 스위칭 밸브에 스위칭 신호를 공급하기 위한 제어 부재와, 파일럿 압력이 상기 원격 제어 밸브로부터 출력되는지를 검출하기 위한 검출기와, 스위칭 신호가 상기 제어 부재로부터 출력될 때, 제1 액추에이터로부터 제2 액추에이터까지 상기 스위칭 밸브 내의 변환(change-over) 위치를 스위칭하고 파일럿 압력의 출력이 상기 검출기에 의해 검출될 때, 제2 액추에이터의 상기 위치를 유지하기 위한 스위칭 제어기를 포함한다.

본 발명에 따르면, 제어 부재가 작동되면, 스위칭 밸브는 파일럿 압력이 제어 레버의 원격 제어 밸브로부터 출력되는 파일럿 압력 공급 장소를 제1 액추에이터로부터 제2 액추에이터로 스위칭하며, 그 후 검출기는 파일럿 압력이 제어 레버의 작동에 의해 파일럿 라인 내에 출현하면 파일럿 압력을 검출한다. 스위칭 제어 수단은 스위칭 신호가 제어 부재로부터 출력되고 파일럿 압력의 출력이 검출기에 의해 검출될 때 제2 액추에이터에서 스위칭 밸브를 유지한다. 그 결과, 제1 액추에이터로부터 제2 액추에이터로의 스위칭은 제어 부재가 작동되지 않는 한 발생하지 않는다. 또한, 제어 레버가 제어 부재가 제2 액추에이터에 대한 스위치의 위치를 스위칭하도록 작동되는 상태에서 작동될 때, 상기 위치는 제어 부재가 중단될 지라도 제어 레버가 중립 위치로 복귀되지 않는 한 제1 액추에이터로 스위칭될 수 없다. 따라서, 스위칭에서의 오작동이 방지될 수 있다. 또한, 손가락이 작동 중 제어 부재에서 떨어져도, 스위치의 위치가 다른 액추에이터로 스위칭되는 나쁜 상황은 방지될 수 있다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설 기계용 제어 회로의 도면.

도2a는 붐 선회 작동을 설명하는 건설 기계의 평면도이고, 도2b는 그 측면도.

도3은 도1에 도시된 스위칭 제어 회로의 구조를 보여주는 회로도.

도4는 제어 레버의 작동을 보여주는 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 기관

2 : 유압 펌프

3 : 파일럿 펌프

4 : 우측 이송 제어 밸브

5 : 붐 제어 밸브

6 : 버킷 제어 밸브

7 : 붐 회전 제어 밸브

10 : 회전 제어 밸브

16 : 회전 모터

17 : 스위칭 밸브

18 : 스위칭 제어 회로

19 : 원격 제어 회로

이제, 본 발명이 도면에 도시된 실시예들을 기초로 설명하기로 한다. 이러한 실시예들은 단지 본 발명의 양호한 실시예들로써, 본 발명은 이들에 제한되지 않는다.

도1은 본 발명을 따르는 건설 기계용 제어 회로의 일 실시예를 도시한다.

도1에서, 파일럿 펌프(3)와 유압 펌프(2)의 가변 용량 유형이 건설 기계의 상부 회전체를 구비한 기관(1)의 구동에 의해 각각 작동된다.

유압 펌프(2)로부터 토출된 유압 오일은 도1의 좌측상의 중앙 바이패스 라인(LC)에 배치된 선택 장치인 분쇄기(crusher)/파쇄기용 제어 밸브(8)와, 우측 이송 제어 밸브(4)와, 붐 제어 밸브(5)와, 버킷 제어 밸브(6)와, 붐 회전 제어 밸브(7)로 공급된다. 또한, 유압 오일은 도1의 우측의 중앙 바이패스 라인(RC) 내에 배치된, 좌측 이송 제어 밸브(9)와, 회전 제어 밸브(10)와, 아암 제어 밸브(11)에 공급된다. 파일럿 펌프(3)로부터 토출된 유압 오일은 다양한 제어기에 대한 압력원으로 사용된다.

이송 제어 밸브(4,9) 내의 상류에 제공된 직선 이송 밸브(12)는 a 및 b로 구성된 스위치의 위치를 가지며, 일반적으로 위치(a)에서 고정된다.

위치(a)에서, 유압 펌프(2)로부터의 유압 오일은 좌측 중앙 바이패스 라인(LC)과 우측 중앙 바이패스 라인(RC)에 독립적으로 공급된다. 예를 들어, 우측 및 좌측 이송 레버가 동일한 위치에 대해 작동되는 상태에서 붐 또는 아암이 작동되면, 직선 이송 밸브(12)는 위치(a)로부터 위치(b)로 스위칭된다. 따라서, 유압 펌프(2)로부터의 유압 오일은 좌측 중앙 바이패스 라인(LC)과 우측 중앙 바이패스 라인(RC)에 평행하게 유동한다. 이 때, 조합된 작동이 이송 모터(16)가 구동되는 동안 붐이 상승 및 하강되도록 수행된다면, 유압 펌프(2)로부터 유압 오일이 좌측 및 우측 이송 모터로 동일하게 공급된다. 이로 인해, 직선 이송이 유지될 수 있다. 또한, 도면에서, 붐-업(boom-up) 속도를 증가시키기 위한 합류(conflux) 밸브는 도면 부호 13으로 표시되며, 좌측 중앙 바이패스 라인(LC) 내의 유압 오일 유동을 형성하기 위한 차단 밸브는 도면 부호 14로 표시된다.

다음에는, 제어 레버의 스위칭 작동이 도4를 참조하여 설명될 것이다. 도4에 도시된 바와 같이, 붐 선회와 상부 회전체의 회전이 좌측 제어 레버(50)의 상부 파지부에 제공된 스위치(51)를 작동하여 스위칭된다. 즉, 회전 작동에 의해 ① 방향으로의 작동이 우측 회전이 되고 ② 방향으로의 작동이 좌측 회전이 된다. 스위치(51)가 눌러질 때, ① 방향으로의 작동은 붐을 우측 회전하도록 하며 ② 방향으로의 작동은 붐을 좌측 회전하도록 한다. 참고를 위해, 아암 해제 및 굴착과, 붐 상승 및 하강과, 버킷 굴착 및 해제를 위한 레버의 작동이 도4에 도시된다. 즉,좌측 제어 레버에서, ①은 우측 회전을 지시하고, ②는 좌측 회전을 지시하고, ③은 아암 해제를 지시하고, ④는 아암 굴착을 지시한다. 또한, 우측 제어 레버에서, ⑤는 붐 하강을 지시하고, ⑥은 붐 상승을 지시하고, ⑦은 버킷 굴착을 지시하고, ⑧은 버킷 해제를 지시한다.

또한, 스위치(51)가 토글 스위치, 텀블러(tumbler) 스위치 등인 경우, 스위치는 스위치(51)가 작동될 때면 언제나 붐 선회 또는 회전 중 하나에 고정된다. 또한, 스위치(51)가 누름 버튼 스위치의 자동 복귀 유형인 경우, 스위치는 수동적으로 눌러질 때에만 붐 선회로 스위칭된다. 본 발명은 상술된 바와 같은 제어 밸브의 스위칭 모드에 제한되지 않는다.

이제, 본 발명에 대한 (제1 액추에이터인) 회전 모터의 스위칭 작동 회로와 (제2 액추에이터인) 붐 선회 실린더가 설명될 것이다. 이 설명들을 제외한 액추에이터의 작동에 대한 설명은 명세서의 간결화를 위해 생략될 것이다.

붐 선회 실린더(15)는 붐 제어 밸브(7)에 연결된다. 제어 밸브가 중립 위치로부터 위치(c)로 스위칭되면, 유압 오일은 붐 선회 실린더(15)의 헤드 측에 공급된다. 이 때, 도2a 및 도2b에 도시된 바와 같이 붐(30)은 예를 들어 수직축(VA)에 대해 우측(도면에서 e 방향)으로 회전될 수 있다. 제어 밸브가 위치(d)로 스위칭되면, 유압 오일은 붐 선회 실린더(15)의 로드측에 공급된다. 이 때, 붐(30)은 수직축(VA)에 대해 좌측(도면에서 f방향)으로 회전된다.

회전 모터(16)는 회전 제어 밸브(10)에 연결된다. 회전 모터가 중립 위치로부터 위치(e)로 스위칭되면, 회전 모터(16)는 예를 들어 우측으로 상부 회전체(31)를 회전시키도록 g 방향으로 회전된다(도2b 참조). 또한, 상부 회전체가 위치(f)에 스위칭되면, 상부 회전체는 좌측으로 회전될 수 있다.

붐 제어 밸브(7)의 파일럿 라인과 회전 제어 밸브(10)의 파일럿 라인은 스위칭 밸브(17)의 출구 포트에 각각 연결된다.

스위칭 밸브(17)는 일반적으로 위치(i)에 위치 설정되어 회전 제어 밸브(10)의 출구 포트에 연결된다. 스위칭 신호(s)가 스위칭 제어기인 스위칭 제어 회로(18)로부터 수신되면, 스위칭 밸브(17)는 전자기 밸브(17a)를 거쳐 송출된 유압 신호에 의해 위치(j)에 스위칭된다. 따라서, 파일럿 압력은 붐 선회 실린더(15)의 제어 포트에 공급된다.

회전 밸브(17)의 입구 포트는 좌측 제어 레버(50)의 원격 제어 밸브(19)에 연결된다(도4 참조). 좌측 제어 레버(50)가 ① 방향으로 이동되면, 파일럿 압력은 원격 제어 밸브(19a)로부터 유도된다. 또한, 레버가 ② 방향으로 이동되면, 파일럿 압력은 원격 제어 밸브(19b)로부터 유도된다. 이들 파일럿 압력들은 개별 파일럿 라인(20a, 20b)을 통해 스위칭 밸브(17)의 입구 포트로 유동한다.

이들 파일럿 라인(20a, 20b)은 검출기인 압력 스위치(21a, 21b)를 구비한다. 파일럿 라인(20a, 20b) 중 어느 하나가 파일럿 압력을 검출하면, 신호가 스위칭 제어 회로(18)로 출력된다.

따라서, 본 발명에서 검출기는 원격 제어 밸브로부터 스위칭 밸브로 지나가는 파일럿 라인에 제공된 압력 스위치들을 포함한다. 이 경우, 검출기는 원격 제어 밸브로부터 작동압을 검출하기 위해 종래의 압력 스위치로 구성되기 때문에, 본발명의 제어 회로는 새로운 센서가 필요없이 실시될 수 있다.

다음으로, 스위칭 제어 회로(18)의 구성이 도3을 참조하여 설명될 것이다.

우선, 좌측 제어 레버(50)의 파지부에 제공된 누름 버튼 스위치(제어 부재)(51)가 눌려지면, 중계기(180)의 전자기 코일(R₃)이 여기된다. 그 결과, 접촉점(R_3-a)이 폐쇄된다. 이에 의해, 전자기 밸브(17a)의 솔레노이드가 켜지고 전자기 밸브(17a)가 방수(intercepting) 위치(k)로부터 켜짐 위치 또는 도전 위치(l)로 스위칭된다.

유압 신호가 전자기 밸브(17a)를 거쳐 스위칭 밸브(17)의 제어 포트에 인가되면, 스위칭 밸브(17)는 위치(j)에 스위칭된다. 그 결과, 파일럿 라인(20a, 20b)은 붐 회전 제어 밸브(7)에 연결된다. 따라서, 좌측 제어 레버(50)에 의한 ① 및 ② 작동은 붐 선회 작동으로써 기능한다.

접촉점(R_3-a)이 폐쇄되면, 전류는 신호 라인(180a)을 통해 중계기(181)로 흐른다. 그 결과, 전자기 코일(R₂)이 여기되고 접촉점(R_2-a)이 폐쇄된다. 이러한 상태에서, 좌측 제어 레버(50)가 ① 또는 ② 방향의 임의의 방향으로 이동하면, 압력 스위치(21a, 21b)는 전기를 키고 전류를 흐르도록 하기 위해 폐쇄된다. 이 전류는 접촉점(R_2-a)과 다이오드(182)를 거쳐 전자기 코일(R₃)로 흐른다. 그 결과, 중계기(180)는 자가 유지(self-held)된다. 즉, 손가락이 스위치(51)에서 떨어진 경우에도 스위치 밸브(17)는 위치(j)에 유지된다. 따라서, 붐 선회 작동이 계속된다.

또한, 회전 작동이 스위치(51)가 눌려지지 않았을 때 수행되면, 중계기(183)의 전자기 코일(R₁)은 접촉점(R_1-a)을 개방하도록 여기된다. 그 결과, 스위치(51)가 눌려졌을 때도, 중계기(180, 181)는 기능하지 않으며 스위칭 밸브(17)는 붐 회전 제어 밸브(7)에 절대 스위칭되지 않는다. 즉, 스위치(51)가 눌려졌을 때, 작동 모드는 항상 회전 작동에 고정된다. 단지, 스위치(51)가 눌려졌을 때, 작동 모드가 붐 선회 작동에 스위칭된다.

본 발명에서, 중계기는 제어 부재와 스위칭 밸브 사이에 제공된다. 중계기는 검출기로부터의 신호 출력에 의해 자가 유지되도록 구성된다. 이 경우, 본 발명의 제어 회로는 중계 회로가 부가되도록 간단한 구성으로 실시될 수 있다.

상술된 바와 같이, 본 실시예의 제어 회로에서 스위치(51)가 눌려지지 않는 한 작동 모드는 붐 선회 작동에 스위칭되지 않는다. 또한, 작동 모드가 붐 선회 작동에 스위칭된 후, 붐 선회 작동은 좌측 제어 레버(50)가 중립 위치로 복귀되지 않는 한 계속된다. 그 결과, 회전 작동과 붐 선회 작동이 확실하고 안전하게 스위칭될 수 있다. 또한, 손가락이 붐 선회 작동 중 스위치(51)에서 떨어지는 경우에도, 작동 모드는 회전 작동으로 절대 스위칭되지 않는다.

또한, 중계기가 상기 실시예에서 차례로 제어되도록 사용되지만, 본 발명의 스위칭 제어 수단은 이것에 제한되지 않으며, 초소형 컴퓨터가 소프트웨어적으로 제어하도록 사용될 수 있다.

또한, 본 발명의 제1 액추에이터와 제2 액추에이터는 상기 실시예에서 상부 회전체를 회전시키기 위한 회전 모터와 붐을 수직축에 대해 좌측 및 우측으로 회전시키기 위한 붐 선회 실린더를 각각 포함한다. 또한, 제1 액추에이터는 회전 모터가 될 수도 있으며, 제2 액추에이터는 기계폭 방향으로 붐을 옵셋하기 위한 옵셋 실린더일 수도 있다.

이 경우, 회전 작동과 붐 선회 작동은 단지 하나의 제어 밸브에 의해 수행될 때, 상부 회전체의 회전 작동은 제어 부재가 작동되는 동안에 수행될 수 있다. 또한, 단지 제어 부재의 작동이 수행될 때, 붐 선회 작동이 수행될 수 있다. 제어 부재의 작동이 붐 선회 작동 중 해제된 경우에도 붐 선회 작동은 제어 레버가 중립 위치로 복귀되지 않는 한 계속될 수 있다. 그 결과, 상부 회전체가 오작동에 의해 빠르게 회전되는 문제가 방지될 수 있다.

요컨대, 그것이 조합된 작동 없는 액추에이터의 조합일 때, 예를 들어 선택 장치의 레버 작동과 ISO에 규정된 표준 작동 모드에서의 임의의 레버 작동이 조합될 수 있다.

상술된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예가 개시되었지만 본 발명의 보호 범위는 여기에 제한되지 않는다.

본 발명에 따르면, 복수개의 액추에이터가 단지 하나의 제어 레버에 의해 작동되는 경우, 오작동을 확실하게 방지할 수 있는 건설 기계용 제어 회로가 제공된다.

Claims

건설 기계용 제어 회로에 있어서,

공통으로 제1 액추에이터와 제2 액추에이터의 작동을 수행하기 위한 제어 레버와,

상기 제어 레버의 작동에 의해 원격 제어 밸브로부터 제1 액추에이터와 제2 액추에이터 중 어느 하나의 제어 포트로 파일럿 압력 출력을 공급하기 위한 스위칭 밸브와,

상기 스위칭 밸브에 스위칭 신호를 공급하기 위한 제어 부재와,

파일럿 압력이 상기 원격 제어 밸브로부터 출력되는지를 검출하기 위한 검출기와,

스위칭 신호가 상기 제어 부재로부터 출력될 때, 제1 액추에이터로부터 제2 액추에이터까지 상기 스위칭 밸브 내의 변환(change-over) 위치를 스위칭하고 파일럿 압력의 출력이 상기 검출기에 의해 검출될 때, 제2 액추에이터의 상기 위치를 유지하기 위한 스위칭 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
제1항에 있어서, 상기 제어 부재와 상기 스위칭 밸브 사이에 제공되는 중계기를 추가로 포함하며, 상기 중계기는 상기 검출기로부터의 신호 출력에 의해 자가 유지되는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
제1항에 있어서, 상기 제1 액추에이터는 상부 회전체를 회전시키기 위한 회전 모터이고 상기 제2 액추에이터는 붐을 수직축을 중심으로 좌, 우측으로 선회시키기 위한 붐 선회 실린더 또는 기계폭 방향으로 붐을 옵셋하기 위한 옵셋 실린더인 것을 특징으로 하는 제어 회로.
제1항에 있어서, 상기 검출기는 상기 원격 제어 밸브로부터 상기 스위칭 밸브로 지나가는 파일럿 라인에 제공되는 압력 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.