KR20020091176A - 작업기계에 있어서의 붐실린더의 유압제어회로 - Google Patents

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Abstract

붐실린더에 대한 압유공급배출제어를 행함에 있어, 저연비화, 복합조작시에 있어서의 작업효율의 향상, 처리물 긁어 모으는 작업이나 흙날개치기 작업등 붐조작이 어려운 작업의 작업성, 조작성의 향상을 꾀한다.
붐실린더(8)의 유압제어회로에, 붐용 제어밸브(13)를 중립위치(N)에 유지하기 위한 제 1 전환밸브(19)와, 헤드측유실(8a)과 로드측유실(8b)을 연이어 통하는 연통유로(E)와, 이 연통유로를 개폐하는 개폐밸브(18)와, 헤드측유실에서 로드측유실로의 기름 흐름은 허용하지만 역방향의 흐름은 저지하는 일방향상태, 양방향의 흐름을 허용하는 양방향상태로 전환자유로운 파일럿 조작역지밸브(20)를 설치하였다.

Description

작업기계에 있어서의 붐실린더의 유압제어회로{Hydraulic Control Circuit of Boom Cylinder of Working Machine}
일반적으로, 유압 셔블등의 작업기계내에는, 기체본체에 장착되는 프론트 어태치먼트(front attachment)를, 기초단부가 기체본체에 상하요동 자유롭게 지지되는 붐, 이 붐의 앞끝단부에 전후요동 자유롭게 지지되는 아암, 이 아암의 앞끝단부에 부착되어지는 버켓등의 작업용 어태치먼트를 사용하여 구성한 것이 있다. 이 것에 있어서, 상기 붐은 붐실린더의 신축작동에 의해 상하운동하지만, 이 붐실린더의 유압제어회로로서, 종래 도 3에 나타내는 바와 같은 것이 알려져 있다.
요컨대, 상기 도 3에 있어서, 부호 8은 붐실린더, 9 및 10은 유압 셔블에 설치되는 아암 실린더, 버켓 실린더등의 다른 유압 액츄에이터, 11은 붐실린더(8) 및 다른 유압 액츄에이터의 압유공급원, 12는 기름탱크, 13은 붐실린더(8)에 대한 압유공급배출제어를 행하는 붐용제어밸브, 14 및 15는 다른 유압액츄에이터에 대하는 압유공급배출제어를 하는 다른 유압액츄에이터용 제어밸브, 16은 붐용 조작레버 (17)의 조작에 의거하여 상승측, 하강측의 파일럿라인(pilot line)(C,D)에 파일럿압을 출력하는 파일럿밸브이다. 또한, A는 붐용 제어밸브(13)와 붐실린더(8)의 헤드측유실(8a)을 연결하는 헤드측라인, B는 붐용 제어밸브(13)와 붐실린더(8)의 로드측유실(8b)을 연결하는 로드측라인, 또한 G는 상기 헤드측라인(A)과 로드측라인 (B)을 연이어 통하는 재생용라인으로서, 이 재생용라인(G)에는 체크밸브(27a)를 구비한 재생용 밸브(27)가 설치되어 있다.
이 것에 있어서, 붐용 조작레버(17)를 하강측으로 조작하면, 파일럿 밸브 (16)로부터 하강측 파일럿라인(D)에 출력되는 파일럿압에 의해 붐용 제어밸브(13)가 하강측위치(Y)로 전환됨과 동시에, 재생용밸브(27)가 재생용라인(G)을 여는 제 2 위치(Y)로 전환한다. 이로써 압유공급원(11)으로부터의 압유가 붐용 제어밸브 (13)를 통해 붐실린더(8)의 로드측유실(8b)로 공급되는 한편, 헤드측유실(8a)로부터의 배출유는, 붐용 제어밸브(13)를 통해 기름탱크(12)로 배출됨과 동시에, 재생용밸브(27)를 통해 로드측유실(8b)로 공급되도록 되어 있다. 다시 말해서 붐의 하강시에 있어서, 헤드측유실(8a)의 압력이 로드측유실(8b)의 압력보다도 고압인 동안에는 헤드측유실(8a)로부터의 배출유를 재생유로서 로드측유실(8b)로 공급할 수 있도록 되어 있고, 이에 따라 로드측유실(8b)에는, 상기 붐용 제어밸브(13)로부터 공급되는 압유공급원(11)의 압유에 더하여 재생유가 공급되어, 로드측유실(8b)이 감압상태로 되는 일 없이 붐실린더(8)의 작동속도를 빠르게 할 수 있다. 또한 붐실린더(8)와 압유공급원을 공유하는 다른 유압액츄에이터(예컨대 아암 실린더나 버켓 실린더)로 붐하강과의 복합동작시에, 재생에 의해서 얻어진 잉여의 펌프유량을 다른 유압액츄에이터로 공급할 수 있으므로, 복합동작시에 있어서의 다른 유압액츄에이터의 작업속도의 저하를 억제할 수 있으며, 그렇게 하여 작업효율의 향상에 공헌할 수 있도록 되어 있다.
그런데, 상기 붐을, 붐 내림에 의한 다지기작업이나 경사면의 쓸어내림작업을 행하기 위해 하강시키는 경우에는, 붐의 하강에 저항하는 힘이 작용하므로, 로드측유실에 고압의 기름을 공급할 필요가 있다. 이것에 대하여, 붐을 공중에서 하강시키는 경우(프론트 어태치먼트가 땅에 닿지 않은 상태에서 붐을 하강시키는 경우)에는, 붐에 걸려 있는 무게(프론트 어태치먼트의 총중량)가 붐실린더를 축소시키는 힘으로서 작용하므로, 로드측유실에 공급되는 압유는 저압이어도 좋고, 또한 붐실린더의 피스톤의 헤드측면적은 로드측면적에 비하여 크기 때문에, 전술한 헤드측유실로부터의 재생유만으로 충분하게 된다.
그런데, 상기 종래의 유압회로에서는, 붐을 하강시키는 경우에는, 공중에서 하강시키는 경우라도, 재생유 뿐만아니라 압유공급원부터의 압유가 붐용 제어밸브를 경유하여 공급된다. 이 때문에 붐을 공중에서 하강시키면서 아암이나 버켓을 조작하도록 한 경우, 압유공급원으로부터의 압유를 붐실린더와 아암 실린더나 버켓 실린더에서 서로 잡게되어 단독조작시에 비교해서 아암이나 버켓의 움직임이 느려 작업효율이 저하한다고 하는 문제가 있다. 그리고 붐을 단독으로 공중에서 하강시키는 경우에는, 헤드측유실로부터의 재생유만으로 충분한데도 불구하고, 압유공급원으로부터의 압유가 로드측유실로 공급되기 때문에, 헤드측유실로부터의 배출유중, 상당한 잉여 기름이 붐용 제어밸브를 경유하여 기름탱크로 배출되는 것이 되며, 에너지 손실이 생겨 저연비화를 저해한다고 하는 문제가 있고, 이들에 본 발명이 해결하고자 하는 과제가 있었다.
또한, 상기 붐, 아암, 작업용 어태치먼트등으로 이루어지는 프론트 어태치먼트를 구비한 작업기계에 있어서, 예컨대, 버켓 바닥을 땅에 닿게 하면서 전후방향으로 이동시켜 처리물을 긁어 모으는 작업인 경우, 버켓 바닥이 대략 수평의 궤적을 그리도록 붐, 아암 및 버켓의 셋의 조작을 동시에 하지 않으면 안되지만, 이 조작은 매우 미묘하여 숙련된 기량이 요구된다. 또한, 붐 내림/올림의 연속반복조작에 의해 버켓 바닥으로 굳히기를 하는, 소위 흙날개치기 작업을 하는 경우, 버켓 바닥이 땅에 닿는 순간에 붐올림 조작을 타이밍에 맞추어 잘 하지 않으면, 붐내림시의 반력에 의해 흙을 강하게 때리기도 하고, 기체 앞부분이 들어 올려지기 때문에, 흙날개치기 작업을 연속하여 행하기에는, 상당한 숙련된 기량이 요구된다. 그리고, 이들의 숙련을 요하는 작업은, 초보자의 작업자에게는 어렵고, 또한 베테랑의 작업자이더라도 작업에 세심한 주의를 해야하며, 조작성, 작업성에 뒤떨어진다고 하는 해결해야 할 과제도 있었다.
본 발명은, 각종 건설작업, 토목작업등에 사용되는 유압 셔블(shovel)등의 작업기계에서 붐실린더의 유압제어회로의 기술분야에 속하는 것이다.
[발명의 개시]
본 발명은, 상기와 같은 실정에 감안하여, 이들의 과제를 해결하는 것을 목적으로 하여 창작된 것으로서, 붐을 상하 운동시키기 위해 신축작동하는 붐실린더와, 조작구 조작에 의거하여 붐실린더의 헤드쪽 로드측의 각 유실에 대한 압유공급배출제어를 하는 작동위치, 압유공급배출을 하지 않는 중립위치로 전환자유로운 제어밸브를 구비한 붐실린더의 유압제어회로에 있어서, 이 유압제어회로에, 조작구조작과 관계없이 제어밸브를 중립위치로 유지할 수 있는 중립유지수단과, 붐실린더의 헤드측유실과 로드측유실을 연이어 통하는 연통유로를 설치하고, 이 연통유로에 연통유로를 개폐하는 개폐밸브수단과, 붐실린더의 각 유실중 붐의 중량을 유지하는 중량유지측의 유실에서 다른쪽의 유실로 기름의 흐름은 허용하지만 역방향의 흐름은 저지하는 일방향상태와, 양방향의 흐름을 허용하는 양방향상태로 전환자유로운 방향밸브수단을 설치한 것이다.
그리고, 이와 같이 하는 것에 의해, 붐이 하는 작업내용에 대응하여, 제어밸브를 중립상태로 유지하기도 하고, 연통유로를 일방향상태나 양방향상태로 개폐함으로써 저연비화에 기여할 수 있음과 동시에, 붐실린더와 압유공급원을 공유하는 다른 유압액츄에이터와의 복합조작시에 있어서의 작업효율의 향상, 혹은 처리물을 긁어 모으는 작업이나 흙날개치기 작업등의 붐조작이 어려운 작업의 작업성, 조작성의 향상을 꾀할 수 있다.
이 것에 있어서, 유압제어회로에, 중립유지수단에 의한 제어밸브의 중립위치유지시에, 붐실린더의 중량유지측 유실에서 배출되어 다른쪽의 유실로 공급된 기름의 잉여 기름을 기름탱크로 보내기 위한 배출수단을 설치함으로써 제어밸브가 중립위치로 유지되어 있더라도, 중량유지측 유실로부터의 배출유의 잉여 기름은 기름탱크로 보내는 것으로 되고, 중량유지측 유실로부터 기름의 배출이 방해되어 붐의 하강 운동속도가 늦어지는 문제를 회피할 수 있다.
또한, 이 것에 있어서, 다른쪽의 유실의 압력을 검출하는 압력검출수단을 설치하고, 이 압력검출수단에 의해 검출되는 다른쪽의 유실의 압력이 미리 설정되는설정압력이하의 경우에, 중립유지수단이 제어밸브를 중립위치로 유지하도록 작동하는 구성으로 한 것에 있어서는, 다른쪽의 유실의 압력에 의해 인식되는 붐의 하강 운동상태에 따라서, 예컨대 붐이 공중에서 하강하고 있는 경우에, 중립유지수단은 제어밸브를 중립위치에 유지하기 위해 작동하는 것이 된다.
그리고, 상기 중립유지수단은, 예컨대 조작구 조작에 의거하여 제어밸브를 작동위치로 전환하기 위해 출력된 파일럿압을 차단할 수 있는 밸브수단에 의해 구성할 수가 있다.
또한, 다른쪽의 유실의 압력을 검출하는 압력검출수단을 설치하여, 이 압력검출수단에 의해 검출되는 다른쪽 유실의 압력이 미리 설정되는 설정압력을 넘는 경우, 방향 밸브수단은, 일방향상태에서 양방향상태로의 전환이 되지 않도록 설정함으로써, 예컨대 붐내림력으로 기체 앞부분을 들어 올리고 있는 경우에, 연통유로가 부주의로 양방향상태가 되어 버리는 것 같은 불량을 회피할 수 있다.
[도면의 간단한 설명]
도 1은 유압 셔블의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태를 나타내는 유압회로도이다.
도 3은 종래예를 나타내는 유압회로도이다.
[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
다음에, 본 발명의 실시형태를 도면에 따라서 설명한다. 도면에 있어서, 부호 1은 유압 셔블로서, 이 유압 셔블(1)은, 무한궤도식의 하부주행체(2), 이 하부주행체(2)에 선회자유롭게 지지되는 상부선회체(3), 이 상부선회체(3)의 앞부분에 장착되는 프론트 어태치먼트(4)등의 각부로 구성되어 있고, 또 이 프론트 어태치먼트(4)는 상부선회체(3)에 상하요동자유롭게 지지되는 붐(5), 이 붐(5)의 앞끝단부에 전후요동자유롭게 지지되는 아암(6), 이 아암(6)의 앞끝단부에 전후요동자유롭게 지지되는 버켓(7), 이들 붐(5), 아암(6), 버켓(7)을 각각 요동시키기 위한 붐실린더(8), 아암 실린더(9), 버켓 실린더(10)등으로 구성되어 있는 등 기본적 구성은 종래와 같다.
그런데, 도 2에 상기 붐실린더(8)의 유압제어회로를 나타내지만, 이 도 2에 있어서, 부호 11은 붐실린더(8)의 압유공급원, 12는 기름탱크, 13은 붐실린더(8)에 대한 압유공급배출제어를 하는 붐용 제어밸브이다. 또한, 14 및 15는 붐실린더(8)와 압유공급원(11)을 공유하는 아암 실린더(9), 버켓 실린더(10)에 대한 압유공급배출제어를 각각 하는 아암용 제어밸브, 버켓용제어밸브로서, 이들의 제어밸브(14 ,15)는 상기 붐용 제어밸브(13)에 대하여 병렬형상으로 설치된다. 또한, 도 2에 있어서, A는 붐용 제어밸브(13)와 붐실린더(8)의 헤드측유실(8a)을 연결하는 헤드측라인, B는 붐용 제어밸브(13)와 붐실린더(8)의 로드측유실(8b)을 연결하는 로드측라인이다.
상기 붐실린더(8)은, 헤드측유실(8a)로의 압유공급 및 로드측유실(8b)로부터의 기름배출로 신장하여 붐(5)을 상승시키고, 또한 로드측유실(8b)로의 압유공급 및 헤드측유실(8a)로부터의 기름배출로 축소하여 붐(5)을 하강 운동시키도록 구성되어 있지만, 이 경우 헤드측유실(8a)은 프론트 어태치먼트(4)의 중량을 유지하는것으로 되어, 본 발명의 중량유지측 유실에 상당하게 된다.
또한, 상기 붐용 제어밸브(13)는, 상승측, 하강측의 파일럿 포트(13a,13b)를 구비한 파일럿 작동식의 3위치 전환밸브로서, 양 파일럿 포트(13a,13b)에 파일럿압이 입력되어 있지 않은 상태에서는, 유압공급원(11)으로부터의 압유를 기름탱크 (12)에 보내, 붐실린더(8)에 대한 압유공급배출을 하지 않은 중립위치(N)에 위치하고 있지만, 상승측 파일럿 포트(13a)에 파일럿압이 입력되는 것에 의해, 유압공급원(11)으로부터의 압유를 헤드측라인(A)을 경유하여 붐실린더(8)의 헤드측유실(8a)에 공급하는 한편, 로드측유실(8b)로부터의 배출유를 로드측라인(B)을 경유하여 기름탱크(12)로 보내는 상승측위치(X)로 전환하고, 또 하강측 파일럿 포트(13b)에 파일럿압이 입력되는 것에 의해, 유압공급원(11)으로부터의 압유를 로드측라인(B)을 경유하여 로드측유실(8b)로 공급하는 한편, 헤드측유실(8a)에서 헤드측라인(A)로 배출된 기름을 조리개(13c)를 통해 기름탱크(12)로 보내는 하강측위치(Y)로 전환하도록 구성되어 있다.
한편, 아암용 제어밸브(14), 버켓용 제어밸브(15)는, 상술한 붐용 제어밸브 (13)와 같은 구조의 것이므로 설명을 생략한다.
또한, 상기 도 2에 있어서, 부호 16은 붐용의 파일럿 밸브로서, 이 것은, 상승측 파일럿 밸브(16A)와 하강측 파일럿 밸브(16B)로 구성되어 있지만, 이들 상승측, 하강측의 파일럿 밸브(16A,16B)는, 붐용 조작레버(17)를 상승측, 하강측으로 조작하는 것에 따라서 각각 파일럿 압을 출력한다. 그리고, 상승측 파일럿 밸브 (16A)에서 출력할 수 있는 파일럿 압은, 상승측 파일럿라인(C)을 경유하여 붐용 제어밸브(13)의 상승측 파일럿 포트(13a)에 입력된다. 또한, 하강측 파일럿 밸브 (16B)에서 출력된 파일럿 압은, 하강측 파일럿라인(D)를 경유하여 후술하는 개폐 밸브(18)의 파일럿 포트(18a)에 입력됨과 동시에, 후술하는 제 1 전환밸브(19)에 공급된다.
한편, 부호 E는 상기 헤드측라인(A)와 로드측라인(B)을 연이어 통하는 연통라인으로서, 이 연통라인(E)에는 상기 개폐 밸브(18)및 후술의 파일럿 조작역지밸브(20)가 배치되어 있다.
상기 개폐밸브(18)는, 파일럿 포트(18a)를 구비한 2위치 3포트형 전환밸브로서, 파일럿 포트(18a)에 파일럿 압이 입력되어 있지 않은 상태로서는 제 1 위치(X)에 위치하고, 파일럿 포트(18a)에 파일럿 압이 입력됨으로써 제 2 위치(Y)로 전환한다. 그리고, 제 1 위치(X)의 개폐밸브(18)은, 상기 연통라인(E)을 폐쇄함과 동시에, 헤드측라인(A)의 기름을 후술의 배출유로(F)로 보내는 밸브통로를 막고 있지만, 제 2 위치(Y)의 개폐밸브(18)은 연통라인(E)을 개방함과 동시에, 헤드측라인 (A)의 기름을 조리개(18b)를 통해 배출유로(F)로 보내도록 구성되어 있다.
또한, 파일럿 조작역지밸브(20)는, 상기 개폐밸브(18)로부터 로드측라인(B)에 이르기까지의 연통라인(E)에 배치되어 있다. 그리고 이 파일럿 조작역지밸브 (20)은, 외부신호가 입력되어 있지 않은 때에는, 헤드측라인(A)에서 로드측라인(B)으로 기름의 흐름은 허용하지만 역방향, 요컨대 로드측라인(B)에서 헤드측라인(A)으로 기름의 흐름은 저지하는 일방향상태로 되어있지만, 외부신호가 입력되는 것에 의해 양방향의 흐름을 허용하는 양방향상태가 되도록 구성되어 있다.
여기서, 본 실시형태에서는, 상기 파일럿 조작역지밸브(20)에 입력되는 외부신호로서 유압신호가 채용되어 있고, 그리고 이 유압신호는 후술하는 바와 같이 콘트롤러(21)로부터의 지령에 의거하여 외부신호출력수단(22)을 통해 파일럿 조작역지밸브(20)로 출력되도록 되어 있지만, 외부신호로서 전기신호를 사용하는 것으로도, 물론 할 수 있다.
한편, 상기 제 1 전환밸브(19)는, 솔레노이드(19a)를 구비한 전자식의 2위치 3포트형 전환밸브로서, 솔레노이드(19a)의 비여자상태에서는, 하강측 파일럿라인 (D)의 압력을 붐용 제어밸브(13)의 하강측 파일럿 포트(13b)에 공급하는 제 1 위치(X)에 위치하고 있지만, 솔레노이드(19a)가 여자하는 것에 의해 하강측 파일럿 포트(13b)를 기름탱크(12)에 도통시키는 제 2 위치(Y)로 전환하도록 구성되어 있다.
또한, 부호 23은 제 2 전환밸브로서, 이 것은 솔레노이드(23a)를 구비한 전자식의 2위치 2포트형 전환밸브이고, 솔레노이드(23a)의 비여자상태에서는, 상기 제 2 위치(Y)의 개폐밸브(18)로부터 유출되는 헤드측라인(A)의 기름을 기름탱크 (12)로 보내기 위한 배출유로(F)를 폐쇄하는 제 1 위치(X)에 위치하고 있지만, 솔레노이드(23a)가 여자하는 것에 의해 상기 배출유로(F)를 개방하는 제 2 위치(Y)로 전환하도록 구성되어 있다.
그리고, 이들 제 1 및 제 2 전환밸브(19,23)는, 콘트롤러(21)로부터의 지령에 따라서 솔레노이드(19a,23a)가 여자하는 구성으로 되어 있다.
상기 콘트롤러(21)은, 마이크로콤퓨터등을 사용하여 구성되는 것으로서, 이것은 오퍼레이터의 조작에 의해 0N/OFF의 전환이 되는 조작스위치(항상 OFF에서 오퍼레이터가 눌러 조작하고 있을 때만 ON이 되는 푸쉬 버튼 스위치라도 좋다)(24), 로드측라인(B)의 압력을 검출하는 제 1 압력센서(25), 하강측 파일럿라인(D)의 압력을 검출하는 제 2 압력센서(26)로부터의 신호를 입력하여, 이들 입력신호에 따라서 상기 제 1 및 제 2 전환밸브(19,23) 및 외부신호출력수단(22)에 지령을 출력한다.
요컨대, 콘트롤러(21)는 제 1 압력센서(25)에 의해 검출되는 로드측라인(B)의 압력 P가 미리 설정되는 설정압력 Pd 이하(P ≤Pd)이고, 또한 하강측 파일럿 밸브(16B)로부터의 파일럿 압의 출력이 제 2 압력센서(26)에 의해 검출된 경우에, 제 1 및 제 2 전환밸브(19,23)에 대하여 솔레노이드(19a,23a) 여자의 지령을 출력한다. 한편 로드측라인(B)의 압력 P가 상기 설정압력 Pd보다도 큰(P > Pd)경우, 혹은 하강측 파일럿 밸브(16B)로부터의 파일럿 압의 출력이 검출되지 않은 경우에는, 제 1 및 제 2 전환밸브(19,23)에 솔레노이드(19a,23a) 여자의 지령은 출력되지 않는다.
여기서, 상기 설정압력 Pd는 붐(5)이 공중에서 자중으로 하강할 때의 로드측라인(B)의 최대압력으로 설정되는 것으로서, 붐(5)이 공중에서 자중으로 하강하는 경우에는, 로드측라인(B)의 압력 P는 설정압력 Pd 이하(P ≤ Pd)이지만, 공중에서의 자중 하강 이 외의 붐(5)의 하강, 다시 말해서 붐 내림에 의한 다지기작업이나 경사면의 쓸어내림작업중에 있어서의 붐(5)의 하강등, 붐(5)의 하강에 저항하는 힘이 작용하고 있는 상태에서의 붐(5)의 하강시에는, 로드측라인(B)의 압력 P는 설정압력 Pd보다도 크게(P > Pd)된다.
또한, 콘트롤러(21)는 조작스위치(24)가 ON 조작된 경우에, 외부신호출력수단(22)에 대하여 외부신호출력의 지령을 출력한다. 한편, 조작 스위치(24)가 OFF인 경우에는, 외부신호출력의 지령은 출력되지 않는다. 한편 제 1 압력센서(25)에 의해 검출되는 로드측라인(B)의 압력 P가 상기 설정압력 Pd보다도 큰(P > Pd)상태에서, 조작 스위치(24)를 OFF에서 ON으로 전환한 경우에는, 콘트롤러(21)는 조작 스위치(24)로부터의 ON 신호에 관계없이 외부신호출력의 지령은 출력하지않도록 설정되어 있다.
서술한 바와 같이 구성된 것에 있어서, 붐용 조작레버(17)가 조작되어 있지 않은 상태, 요컨대 파일럿 밸브(16)로부터 파일럿 압이 출력되어 있지 않은 상태에서는, 붐용 제어밸브(13) 및 개폐밸브(18)로의 파일럿 압의 공급은 없고, 붐용 제어밸브(13)는 붐실린더(8)로의 압유공급배출을 하지 않은 중립위치(N)에 위치하고 있으며, 또한 개폐밸브(18)는 연통라인(E)을 폐쇄함과 동시에, 헤드측라인(A)에서 배출유로(F)로 통하는 밸브통로를 닫는 제 1 위치(X)에 위치하고 있다. 이 상태에서는, 붐실린더(8)의 헤드측유실(8a) 및 로드측유실(8b)의 압유공급배출은 없고, 붐(5)은 정지하고 있다.
한편, 붐(5)을 상승시키는 경우에는, 붐용 조작레버(17)를 상승측으로 조작하면, 상승측 파일럿 밸브(16A)에서 출력할 수 있는 파일럿 압이 붐용 제어밸브 (13)의 상승측 파일럿 포트(13a)로 공급되어, 붐용 제어밸브(13)를 상승측위치(X)로 전환된다. 이로써 유압공급원(11)으로부터의 압유가 붐용 제어밸브(13), 헤드측라인(A)을 경유하여 붐실린더(8)의 헤드측유실(8a)로 공급되는 한편, 로드측유실 (8b)로부터의 배출유는, 로드측라인(B), 붐용 제어밸브(13)를 경유하여 기름탱크 (12)로 배출되며, 그렇게 하여 붐실린더(8)가 신장하여 붐(5)은 상승한다.
또한, 붐(5)을 하강시키는 경우에는, 공중에서 하강시키는(프론트 어태치먼트(4)가 땅에 닿지 않은 상태에서 하강시키는)경우나, 붐내림에 의한 다지기작업이나 경사면의 쓸어 내림 작업등의 붐하강에 저항하는 힘이 작용하고 있는 상태에서 붐(5)을 하강시키는 경우, 버켓(7)의 바닥을 땅에 닿게 하면서 처리물을 긁어 모으는 작업이나 흙날개치기 작업을 하는 경우 등, 여러가지의 경우가 있지만, 상기 조작 스위치(24)의 ON/0FF 전환이나, 로드측라인(B)의 압력검출등에 의거하여, 각 작업에 적합한 붐(5)의 하강작동을 할 수 있다.
요컨대, 붐(5)을 공중에서 하강시키는 경우나, 붐내림에 의한 다지기작업이나 경사면의 쓸어 내림 작업등의 붐하강에 저항하는 힘이 작용하고 있는 상태에서 붐(5)을 하강시키는 경우에는, 조작 스위치(24)를 OFF로 한다. 이 조작 스위치(24)가 OFF인 상태에서는, 콘트롤러(21)는 외부신호출력수단(22)에 대하여 외부신호출력의 지령을 출력하지 않고, 이로써 파일럿 조작역지밸브(20)는, 헤드측라인(A)에서 로드측라인(B)으로의 기름 흐름은 허용하지만, 역방향 요컨대 로드측라인(B)에서 헤드측라인(A)으로의 기름 흐름은 저지하는 일방향상태로 되어 있다.
이 상태에서, 붐(5)을 공중에서 하강시키기 위해 붐용 조작레버(17)를 하강측으로 조작하면, 제 2 압력센서(26)에 의해 하강측 파일럿 밸브(16B)로부터의 파일럿 압의 출력이 검출됨과 동시에, 제 1 압력센서(25)에 의해 검출되는 로드측라인(B)의 압력 P는 설정압력 Pd 이하(P ≤Pd)가 되므로, 콘트롤러(21)로부터 솔레노이드(19a,23a) 여자의 지령이 출력되어, 제 1 및 제 2 전환밸브(19,23)는 함께 제 2 위치(Y)로 전환된다.
그리고, 상기 제 1 전환밸브(19)가 제 2 위치(Y)에 위치하고 있는 상태에서는, 붐용 조작레버(17)의 조작에 따라서 하강측 파일럿 밸브(16B)로부터 파일럿 압이 출력되어도 이 파일럿 압은 붐용 제어밸브(13)의 하강측 파일럿 포트(13b)에 공급되지 않고, 붐용 제어밸브(13)는 중립위치(N)로 유지된다. 이로써 붐용 제어밸브(13)의 붐실린더(8)에 대한 압유공급배출은 행하여지지 않는다.
한편, 붐용 조작레버(17)의 조작에 따라서 하강측 파일럿 밸브(16B)에서 출력할 수 있는 파일럿 압은, 개폐밸브(18)의 파일럿 포트(18a)에 공급되어, 이 개폐밸브(18)를, 연통라인(E)를 여는 제 2 위치(Y)로 전환된다. 또한, 상술한 바와 같이 콘트롤러(21)로부터의 지령에 의해 제 2 전환밸브(23)은 배출유로(F)를 여는 제 2 위치(Y)에 위치하고, 또 파일럿 조작역지밸브(20)는 일방향상태로 되어 있다.
이로써 붐실린더(8)의 헤드측유실(8a)로부터의 배출유가, 헤드측라인(A), 연통라인(E), 로드측라인(B)을 경유하여 로드측유실(8b)에 재생유로서 공급됨과 동시에, 배출유로(F)를 경유하여 기름탱크(12)로 배출되고, 그렇게 하여 붐실린더(8)가 축소하여 붐(5)은 하강한다. 이 경우 붐(5)은 프론트 어태치먼트(4)의 중량으로 자중 하강하므로, 로드측유실(8b)에는 진공상태가 되지 않을 정도의 압유가 공급되면 좋고, 헤드측유실(8a)로부터의 재생유만으로 충분히 족하다. 그리고, 헤드측유실 (8a)로부터의 배출유중, 로드측유실(8b)에 공급되는 부분을 제외한 잉여 기름이,배출유로(F)를 경유하여 기름탱크(12)로 배출된다.
이에 대하여, 붐내림에 의한 다지기작업이나 경사면의 쓸어 내림 작업등을 행하기 위해 붐하강에 저항하는 힘이 작용하고 있는 상태에서 붐(5)을 하강시키면, 로드측라인(B)의 압력 P가 설정압력 Pd보다 크게(P > Pd)되므로, 콘트롤러(21)로부터 솔레노이드(19a,23a) 여자의 지령이 출력되지 않고, 제 1 및 제 2 전환밸브 (19,23)는 함께 제 1 위치(X)에 위치하고 있다.
그리고, 상기 제 1 전환밸브(19)가 제 1 위치(X)에 위치하고 있는 상태에서는, 붐용 조작레버(17)의 조작에 따라서 하강측 파일럿 밸브(16B)에서 출력된 파일럿 압은, 상기 제 1 위치(X)의 제 1 전환밸브(19)를 경유하여 붐용 제어밸브(13)의 하강측 파일럿 포트(13b)로 공급되어, 붐용 제어밸브(13)를 하강측위치(Y)로 전환한다.
또한, 붐용 조작레버(17)의 조작에 따라서 하강측 파일럿 밸브(16B)에서 출력되는 파일럿 압은, 개폐밸브(18)의 파일럿 포트(18a)에도 공급되어, 이 개폐밸브 (18)를, 연통라인(E)을 여는 제 2 위치(Y)로 전환한다. 또한, 상술한 바와 같이 콘트롤러(21)로부터의 지령에 의해 제 2 전환밸브(23)는, 배출유로(F)를 닫는 제 1 위치(X)에 위치하고 있고, 또한 파일럿조작역지밸브(20)는 일방향상태로 되어 있다.
이로써 유압공급원(11)으로부터의 압유가 상기 하강측위치(Y)의 붐용 제어밸브(13), 로드측라인(B)을 경유하여 붐실린더(8)의 로드측유실(8b)에 공급되는 한편, 헤드측유실(8a)로부터의 배출유는, 헤드측라인(A), 연통라인(E), 로드측라인(B)을 경유하여 재생유로서 로드측유실(8b)에 공급됨과 동시에, 이 로드측유실(8b)에 공급되는 부분을 제외한 잉여 기름은, 상기 하강측위치(Y)의 붐용 제어밸브(13)를 경유하여 기름탱크(12)로 배출되고, 그렇게 하여 붐실린더(8)가 축소하여 붐(5)은 하강한다.
한편, 버켓(7)의 바닥을 땅에 닿게 하면서 처리물을 긁어 모으는 작업이나 흙날개치기 작업을 하는 경우에는, 조작 스위치(24)를 ON으로 한다. 이 조작 스위치(24)가 ON인 상태에서는, 콘트롤러(21)로부터 외부신호출력수단(22)에 대하여 외부신호출력의 지령이 출력되고, 이로써 파일럿조작역지밸브(20)는 헤드측라인(A)에서 로드측라인(B) 및 로드측라인(B)에서 헤드측라인(A)으로의 양방향의 기름 흐름을 허용하는 양방향상태가 된다.
여기서, 상술한 바와 같이, 제 1 압력센서(25)에 의해 검출되는 로드측라인 (B)의 압력 P가 설정압력 Pd보다도 큰(P > Pd) 경우에는, 조작 스위치(24)를 ON으로 하여도, 외부신호출력의 지령은 출력되지 않도록 설정되어 있다. 요컨대 파일럿조작역지밸브(20)는 로드측라인(B)의 압력 P가 설정압력 Pd 이하(P ≤Pd)일 때에만 양방향상태가 된다.
이 상태에서, 붐용 조작레버(17)를 하강측으로 조작하면, 제 2 압력센서(26)에 의해 하강측 파일럿 밸브(16B)로부터의 파일럿 압의 출력이 검출됨과 동시에, 제 1 압력센서(25)에 의해 검출되는 로드측라인(B)의 압력 P는 설정압력 Pd 이하(P ≤Pd)이므로, 콘트롤러(21)로부터 솔레노이드(19,23a) 여자의 지령이 출력되어, 제 1 및 제 2 전환밸브(19,23)는 함께 제 2 위치(Y)로 전환한다. 그리고, 이 제 1 전환밸브(19)가 제 2 위치(Y)에 위치하고 있는 상태에서는, 하강측 파일럿 포트(13b)로의 파일럿 압의 공급이 차단되고, 붐용 제어밸브(13)는 중립위치(N)로 유지되며, 이로써 붐용 제어밸브(13)의 붐실린더(8)에 대한 압유공급배출은 행하여지지 않는다.
한편, 개폐밸브(18)는, 하강측 파일럿 밸브(16B)에서 출력된 파일럿압이 파일럿 포트(18a)로 공급되는 것에 의해, 연통라인(E)을 여는 제 2 위치(Y)로 전환한다. 또한, 상술한 바와 같이 콘트롤러(21)로부터의 지령에 의해 제 2 전환밸브 (23)는 배출유로(F)를 여는 제 2 위치(Y)에 위치하고, 또 파일럿조작역지밸브(20)는 양방향상태로 되어 있다.
이로써, 붐실린더(8)의 헤드측유실(8a)와 로드측유실(8b)이 연통라인(E)을 통해 연통상태가 되어, 양유실(8a,8b) 사이를 기름이 자유롭게 왕래할 수 있음과 동시에, 양유실(8a,8b)로부터의 배출유의 일부는, 배출유로(F)를 경유하여 기름탱크(12)로 흐르게 되어 있다. 그리고 이 상태에서는, 붐실린더(8)는 신축방향의 외력에 따라서 자동적으로 신축하게 되고, 그렇게 하여 붐(5)은, 버켓(7)이 땅에 닿는 등 하강규제될 때까지 프론트 어태치먼트(4)의 자중에 의해 하강하는 한편, 지면부터의 반력등의 상승측의 외력이 작용하면 상승하게 되어 있다.
이와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 붐(5)을 공중에서 하강시키는 경우에는, 붐용 제어밸브(13)는 중립위치(N)에 유지되어 있고, 유압공급원(11)으로부터의 압유가 붐실린더(8)에 공급되지 않으며, 붐실린더(8)의 로드측유실(8b)에는 오로지 헤드측유실(8a)로부터의 재생유가 공급되는 것으로 된다. 이 결과 붐(5)을 공중에서 하강시키면서 아암(6)이나 버켓(7)을 조작하도록 한 경우, 유압공급원(11)의 전유량이 아암 실린더(9)나 버켓 실린더(10)에 공급되어, 아암(6)이나 버켓(7)의 움직임이 빠르게 되고, 작업효율이 향상한다. 또한, 붐(5)을 단독으로 공중하강시키는 경우에도, 유압공급원(11)으로부터의 불필요한 압유가 붐실린더(8)에 공급되는 에너지 손실을 없앨 수 있고, 저연비화에 기여할 수 있다. 이 경우, 유압공급원 (11)으로서, 제어밸브가 중립위치에 있을 때에 펌프유량이 최소가 되도록 제어되는 가변식제어 펌프가 채용되어 있는 것에 있어서는, 물론 저연비화를 달성할 수 있다.
이에 대하여, 붐내림에 의한 다지기작업이나 경사면의 쓸어 내림 작업을 행하기 위해 붐(5)을 하강시키는 경우는, 붐용 제어밸브(13)는 하강측위치(Y)로 전환되고, 이로써 붐실린더(8)의 로드측유실(8b)에는, 이 로드측유실(8b)의 압력이 헤드측유실(8a)의 압력보다도 저압인 동안은, 헤드측유실(8a)로부터의 재생유와 유압공급원(11)으로부터의 압유가 공급되고, 또한 로드측유실(8b)의 압력이 헤드측유실 (8a)의 압력보다도 고압이 된 이후는, 재생유의 공급은 파일럿조작역지밸브(20)에 의해 차단되지만 유압공급원(11)으로부터의 압유가 공급되어, 하강에 저항하는 힘이 작용하고 있는 상태에서의 붐(5)의 하강작업을 할 수 있다.
또한, 버켓(7)의 바닥을 땅에 닿게 하면서 처리물을 긁어 모으는 작업이나 흙날개치기 작업을 하는 경우에는, 조작 스위치(24)를 ON으로 하여 붐하강측으로 조작하면, 붐용 제어밸브(13)가 중립위치(N)에 유지됨과 동시에, 붐실린더(8)의 헤드측유실(8a)과 로드측유실(8b)은 연통라인(E)을 통해 연통상태가 된다. 그리고,예컨대 처리물을 긁어 모으는 작업을 하는 경우에는, 붐용 조작레버(17)를 하강측으로 한 상태(조작량은 적당하게)에서, 아암 빼냄[아암 실린더(9)를 신장시킨다]조작과 버켓 열림[버켓 실린더(10)를 축소시킨다]조작을 하면, 붐(5)은 프론트 어태치먼트(4)의 자중에 의해 자동적으로 하강하는 한편, 지면부터의 반력에 의해 자동적에 상승하게 되고, 붐(5)의 미묘한 조작을 하지 않더라도 버켓(7)을 지면을 따라 이동시킬 수 있으며, 작업성, 조작성이 향상된다. 또한, 흙날개치기 작업을 하는 경우에는, 붐용 조작레버(17)를 하강측으로 조작하면, 붐(5)은 버켓(7)이 땅에 닿을 때까지 프론트 어태치먼트(4)의 자중에 의해 하강하고, 땅에 닿아 하강규제되면 정지하게 되며, 붐올림의 타이밍이 어긋나더라도 붐내림시의 반력으로 기체가 들어올려지는 것 같은 불량을 제거할 수 있고, 작업성, 조작성이 향상된다.
여기서 상술한 바와 같이, 제 1 압력센서(25)에 의해 검출되는 로드측라인 (B)의 압력 P가 설정압력 Pd보다도 큰(P > Pd)경우에는, 조작 스위치(24)를 ON으로 하여도, 파일럿 조작역지밸브(20)는 양방향상태가 되지 않도록 설정되어 있다. 이에 따라 예컨대 붐내림으로 버켓(7)을 땅에 닿게하여 기체 앞부분을 뜨게 한 상태[이 상태에서는, 로드측라인(B)의 압력은 설정압력 Pd보다도 큰(P > Pd)]에서, 작업자가 잘못하여 조작 스위치(24)를 ON함으로써, 기체를 더욱 들어 올리려고 붐내림 조작을 할 때에, 양방향상태의 파일럿조작역지밸브(20)를 경유하여 로드측라인(B)의 기름이 헤드측라인(A)으로 흐르는 것으로 붐실린더(8)가 신장하여 기체앞부분이 낙하하여 버리는 것 같은 문제 발생의 염려를 회피할 수가 있다.
한편, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않는 것은 물론이고, 붐실린더와유압공급원을 공유하는 유압액츄에이터로서는, 아암 실린더나 버켓 실린더 뿐만아니라 주행용 모터, 선회용 모터등의 유압액츄에이터이더라도 좋고, 이와 같은 유압액츄에이터의 경우에도 붐의 공중하강과 연동조작할 때의 작동속도를 빠르게 할 수 있다. 또한, 이들 유압액츄에이터용의 제어밸브와 붐용 제어밸브의 접속은, 병렬접속으로 하여도 직렬접속으로 하여도, 동일한 효과를 발휘한다.
본 발명의 붐실린더의 유압제어회로는, 조작구 조작에 의거하여 붐실린더에 대한 압유공급배출제어를 하는 작동위치, 압유공급배출을 하지 않는 중립위치로 전환 자유로운 제어밸브를 구비함과 동시에, 조작구 조작에 관계없이 제어밸브를 중립위치로 유지할 수 있는 중립유지수단과, 붐실린더의 유실끼리를 연이어 통하는 연통유로가 설치되어 있으며, 또한 이 연통유로에는 연통유로를 개폐하는 개폐밸브수단과, 붐실린더의 중량유지측의 유실에서 다른쪽의 유실로 기름의 흐름은 허용하지만 역방향의 흐름은 저지하는 일방향상태, 양방향의 흐름을 허용하는 양방향상태로 전환 자유로운 방향밸브수단이 설치되어 있다. 이 결과, 작업내용에 대응하여, 제어밸브를 중립위치로 유지하거나, 연통유로를 일방향상태나 양방향상태로 개폐하거나 함으로써 저연비화에 기여할 수 있음과 동시에, 복합조작시에 있어서의 작업효율의 향상, 혹은 처리물 긁어 모으는 작업이나 흙날개치기 작업등의 붐조작이 어려운 작업의 작업성, 조작성의 향상을 꾀할 수 있다.

Claims (5)

  1. 붐을 상하이동시키기 위해 신축작동하는 붐실린더와, 조작구 조작에 의거하여 붐실린더의 헤드측 로드측의 각 유실에 대한 압유공급배출제어를 하는 작동위치, 압유공급배출을 하지 않는 중립위치로 전환자유로운 제어밸브를 구비한 붐실린더의 유압제어회로로서, 이 유압제어회로에, 조작구 조작에 관계없이 제어밸브를 중립위치로 유지할 수 있는 중립유지수단과, 붐실린더의 헤드측유실과 로드측유실을 연이어 통하는 연통유로를 설치하고, 이 연통유로에, 연통유로를 개폐하는 개폐밸브수단과, 붐실린더의 각 유실중 붐의 중량을 유지하는 중량유지측의 유실에서 다른쪽의 유실로 기름의 흐름은 허용하지만 역방향의 흐름은 저지하는 일방향상태와, 양방향의 흐름을 허용하는 양방향상태로 전환자유로운 방향밸브수단을 설치한 것을 특징으로 하는 작업기계에 있어서의 붐실린더의 유압제어회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 유압제어회로에는, 중립유지수단에 의한 제어밸브의 중립위치유지시에 붐실린더의 중량유지측유실에서 배출되어 다른쪽의 유실에 공급된 기름의 잉여 기름을 기름탱크에 보내기 위한 배출수단을 더욱 설치한 것을 특징으로 하는 작업기계에 있어서의 붐실린더의 유압제어회로.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 다른쪽 유실의 압력을 검출하는 압력검출수단을 설치하고, 이 압력검출수단에 의해 검출되는 다른쪽 유실의 압력이 미리 설정되는 설정압력 이하인 경우에, 중립유지수단이 제어밸브를 중립위치에 유지하도록 작동하는 구성인 것을 특징으로 하는 작업기계에 있어서의 붐실린더의 유압제어회로.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 중립유지수단은, 조작구 조작에 의거하여 제어밸브를 작동위치로 전환하기 위해 출력된 파일럿 압을 차단할 수 있는 밸브수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 작업기계에 있어서의 붐실린더의 유압제어회로.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 다른쪽 유실의 압력을 검출하는 압력검출수단을 설치하고, 이 압력검출수단에 의해 검출되는 다른쪽 유실의 압력이 미리 설정되는 설정압력을 넘어서는 경우, 방향밸브수단은, 일방향상태로부터 양방향상태로 전환이 이루어지지 않도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 작업기계에 있어서의 붐실린더의 유압제어회로.
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