KR20080054960A - 붐 실린더 충격 완화용 굴삭기 유압 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 붐 실린더 충격 완화용 굴삭기 유압 장치에 관한 것으로, 붐 실린더(1)와; 상기 붐 실린더(1)에 선택적으로 작동유를 공급하는 컨트롤 밸브(2)와; 일측은 상기 컨트롤 밸브(2)의 펌프유량 제어신호라인(L)과 연통되며 타측은 펌프 레귤레이터(P1,P2)와 연통되는 셔틀밸브(3a)와, 제 1 포트(a)는 기어 펌프(P3)와 연통되어 있으며 제 2 및 제 3 포트(b,c)는 각기 상기 셔틀밸브(3a)와 탱크(T)와 연통된 파일럿 밸브(3b)를 구비한 적어도 하나 이상의 비례밸브(3)와; 상기 붐 실린더(1)의 쿠션이 시작되는 구간을 감지하여 상기 비례밸브(3)의 제 1 포트(a)와 제 2 포트(b)를 연통시켜 상기 펌프유량 제어신호라인(L)의 작동유가 상기 펌프 레귤레이터(P1,P2)로 복귀되는 것을 제한하도록 제공된 콘트롤러(4)을 제공함으로써, 붐 실린더의 쿠션이 시작되는 부위부터 일정시간 컨트롤 밸브로부터 토출된 펌프유량 제어신호라인의 작동유가 탱크로 복귀되는 것을 제한하여 붐 실린더의 연장 속도를 서서히 줄여 종래 기술에서 발생되던 붐 실린더에 충격을 방지하고 내구성을 개선할 수 있는 효과가 있다.

굴삭기, 유량 제어, 붐 실린더, 충격

Description

붐 실린더 충격 완화용 굴삭기 유압 장치 {Hydraulic circuit device for excavator to relief shock of boom cylinder}

도 1은 본 발명에 의한 붐 실린더 충격 완화용 굴삭기 유압 장치를 개략적으로 나타내는 유압 회로도이다.

<< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >>

1 : 붐 실린더 2 : 컨트롤 밸브

3 : 비례밸브 3a : 셔틀밸브

3b : 파일럿 밸브

4 : 콘트롤러 4a : 변위 센서

본 발명은 붐 실린더 충격 완화용 굴삭기 유압 장치에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 붐 실린더의 쿠션이 시작되는 구간부터 일정 시간동안 컨트 롤 밸브로부터 토출되는 펌프유량 제어신호라인의 작동유가 펌프 레귤레이터로 복귀되는 것을 제한함으로써 붐 실린더의 속도를 서서히 감소시켜 붐 실린더에 충격 완화 및 내구성을 개선할 수 있는 붐 실린더 충격 완화용 굴삭기 유압 장치에 관한 것이다.

통상적으로, 굴삭기는 붐 업, 암 크라우드 또는 암 덤프 등의 작업시 충격을 완화하기 위하여 대응된 실린더 내부에 쿠션 밸브가 장착되어 있다.

굴삭기는 실린더의 스트로크 속도와 작업 속도가 비례관계를 갖기 때문에 많은 유량을 공급하는 것이 유리하다. 그러나 굴삭기는 실린더의 엔드 스트로크(End Stroke) 측에서 속도를 줄여 충격을 감소시켜야 하는데 전술된 바와 같이 작업 속도를 빠르게 하기 위하여 대유량이 공급됨으로써 단순히 실린더의 쿠션 부분만을 개선하여서는 대유량 공급에 따른 피로하중을 견딜 수 없어 실린더의 내구성이 급격하게 저하되는 단점이 있었다.

또한, 이러한 구성을 갖는 굴삭기용 실린더는 전술된 충격을 감소하기 위해 엔드 스트로크 부분에서 속도를 줄이도록 이 부분의 면적을 줄이게 되면 쿠션 구간에서의 압력이 급상승하여 실린더의 내구성에 문제가 야기되고 이와는 반대로 이 부분의 면적을 증대시키면 쿠션 기능이 저하되는 필연적인 문제점이 상존하고 있다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 창출된 본 발명의 목적은, 굴삭기의 붐 실린더의 엔드 스트로크 부분에서 비례 제어에 의해 유량을 제어하여 붐 실린더의 충격을 완화할 수 있는 붐 실린더 충격 완화용 굴삭기 유압 장치를 제공함에 있다.

이러한 본 발명의 목적은, 붐 실린더와, 상기 붐 실린더의 일측에 설치되며 상기 붐실린더의 쿠션이 시작되는 구간을 감지하는 감지수단과, 상기 붐 실린더에 선택적으로 작동유를 공급하는 컨트롤 밸브와, 콘트롤러에 의해 제어되어 기어 펌프로부터 공급되는 유압의 통과량을 비례제어하는 비례밸브와, 상기 컨트롤 밸브로부터 펌프유량 제어신호라인을 통해 공급되는 유압과 상기 비례밸브를 통해 공급되는 유압 중 압력이 높은 유압을 펌프 레귤레이터로 공급하는 셔틀밸브와, 상기 감지수단으로부터 감지 신호가 전달될 경우 상기 비례밸브에 제어신호를 인가하는 콘트롤러를 포함하여 구성된 붐 실린더 충격 완화용 굴삭기 유압 장치에 의해 달성될 수 있다.

바람직하게는, 본 발명의 상기 콘트롤러는 상기 감지수단으로부터 감지 신호가 전달될 경우 상기 비례밸브에 기어 펌프로부터 공급되는 유압의 통과량을 증가시키도록 제어신호를 인가하는 것을 특징으로 하며, 또한 본 발명의 감지수단은 붐 실린더의 쿠션 부위인 엔드 스트로크를 감지하도록 붐 실린더의 신축 부위에 취부된 근접 센서와, 붐 실린더가 쿠션이 시작되는 위치로부터 근접 센서와 단락되도록 붐 실린더에 취부된 접점 브라켓을 포함하여 구성되는 변위 센서인 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 굴삭기를 나타내는 유압 회로도이다.

도 2는 도 1의 붐 실린더 충격 완화용 굴삭기 유압 장치를 개략적으로 나타내는 유압 회로도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 붐 실린더 충격 완화용 굴삭기 유압 장치는 붐 실린더(1), 컨트롤 밸브(2), 셔틀밸브(3a), 비례밸브(3) 및 콘트롤러(4)을 포함하여 구성된다.

먼저, 본 발명의 붐 실린더 충격 완화용 굴삭기 유압 장치는 다수의 작업기 중에서 붐 실린더에 한정되는 것으로 컨트롤 밸브(2)의 내부에 제공된 복수의 스풀들에서 단지 붐 1 속 스풀(2a)과 붐 2 속 스풀(2b)에 한정하여 도시하고 설명하기로 한다.

컨트롤 밸브(2)는 굴삭기 운전실에 제공된 조이스틱과 같은 작업기 작동장치에 의한 전기 신호를 파일럿 유압 신호로 변환하여 이에 상응하는 스풀, 예컨대 붐 1 속 및 붐 2 속 스풀(2a,2b)을 조작하도록 제공되어 있다. 여기서, 도면 도 1에는 컨트롤 밸브(2)의 내부의 파일럿 신호 라인이나 기타 유압 라인은 본 발명과 관련이 없음은 물론 공지 공용 기술이기 때문에 이에 상세한 설명은 생략하기로 한 다.

비례밸브(3)는 기어 펌프(P3)와 셔틀밸브(3a) 사이에 제공되어 있으며, 복수의 포트들(a,b,c)이 형성된 파이럿 밸브(3b)로 구성되어 있다. 셔틀밸브(3a)는 일측은 펌프유량 제어신호라인(L1,L2)과 연통되며 타측은 비례제어밸브(3)와 연통되어 양쪽 중 압력이 높은 쪽의 유압이 펌프 레귤레이터(P1,P2)와 연통되도록 되어 있다. 그리고 파일럿 밸브(3b)는 제 1 포트(a)는 기어 펌프(P3)와 연통되어 있으며 제 2 및 제 3 포트(b,c)는 각기 상기 셔틀밸브(3a)와 탱크(T)와 연통되어 있다.

본 발명의 비례밸브(3)는 컨트롤 밸브(2) 내부에 붐 1 속 및 붐 2 속 스풀(2a,2b)이 2개 구성되어 있어 이에 상응하도록 2개의 비례밸브(3)를 구비하며, 각기 파일럿 밸브(3b)를 통해 탱크(T)로 연통되는 라인은 합류되어 있다.

본 발명의 변위 센서(4a)는 붐 실린더(1)의 쿠션 부위(엔드 스트로크)를 감지하도록 붐 실린더(1) 인접부에 제공되어 있다. 여기서 변위 센서(4a)는 붐 실린더(1)의 신축 부위에 취부된 근접 센서(4a-1)와, 붐 실린더(1)가 쿠션이 시작되는 위치로부터 근접 센서(4a-1)와 단락되도록 붐 실린더(1)에 취부된 접점 브라켓(4a-2)을 포함하여 구성된다.

본 발명에 실시된 근접 센서(4a-1)는 자석식의 비접촉 형태이나 이에 한정되지 않고 포토식, 전기식 등으로 다양하게 변형실시할 수 있다. 그리고 본 발명의 접점 브라켓(4a-2)은 일단부가 붐 실린더(1)의 실린더 외통(1b)에 취부되어 있고 타단부는 절곡되어 붐 실린더(1)의 피스톤(1a)이 연장되어 쿠션이 시작되는 위치까지 근접 센서(4a-1)와 통전되는 길이를 갖는다. 또한, 본 발명에 의한 근접 센서(4a-1)는 피스톤(1a)의 연결부에 취부되어 있는 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되지 않고 피스톤(1a)의 연장에 의해 접점 브라켓(4a-2)과 통전된 상태에서 단락된 상태 또는 이와 반대인 상태를 용이하게 유지할 수 있는 모든 위치가 취부될 수 있다.

명세서 전반에서 사용되는 "통전"이라는 단어의 정의는 "switch on" 또는 접점의 "close"이며, 이와는 반대로 "단락"은 "switch off" 또는 접점의 "open"을 의미한다.

본 발명에 의한 콘트롤러(4)은 붐 실린더(1)의 쿠션이 시작되는 구간을 감지하여 비례밸브(3)를 제어하여 제 1 포트(a)와 제 2 포트(b)를 연통시켜 기어 펌프(P3)로부터 공급된 파일럿 압력을 증가시키고, 증가된 압력은 셔틀밸브(3a)에서 컨트롤 밸브(2)로부터 토출되는 네가콘 압력 보다 높게 설정해둠으로써 기어 펌프(P3)의 높은 압력이 펌프 레귤레이터(P1,P2)로 공급되고, 이에 따라 네가콘 방식(컨트롤 밸브를 바이패스하여 탱크로 드레인되는 유압에 대략 반비례하여 펌프의 유량을 제어하는 펌프제어 방식)의 펌프는 토출유량을 감소시켜 궁극적으로 붐 실린더로 공급되는 유량을 감소 시키게 된다. 왜냐하면, 붐 실린더(1)의 붐 업 쿠션 부위에서는 기어 펌프(P3)로부터 공급되는 파일럿 압력이 네가콘 압력보다 세게하므로서 붐 실린더의 작동 속도를 감속할 수 있다. 보다 상세한 설명은 후술하기로 한다. 여기서, 콘트롤러(4)은 붐 실린더(1)의 쿠션 부위를 감지하는 변위 센서(4a)와, 변위 센서(4a)로부터 검출신호를 입력받아 비례밸브(3)의 제 1 포트(a)와 제 2 포트(b)를 연통시키는 제어신호를 제공하도록 구성된다.

이상과 같은 구성을 갖는 본 발명의 붐 실린더 충격 완화용 굴삭기 유압 장치의 작동 관계를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 운전자가 붐 1 속 또는 붐 2 속의 조이스틱(도시 안됨)을 조작하면 이에 대응하여 붐 실린더(1)의 피스톤(1a)은 길이방향으로 연장된다. 여기서, 근접 센서(4a-1)가 단락되면 이 단락 신호는 컨트롤러(4)에 전달된다.

컨트롤러(4)는 단락 신호를 입력받아 기탑재된 프로그램에 의해 비례밸브(3)를 제어한다. 이때, 비례밸브(3)는 컨트롤러(4)의 제어 신호에 의해 제 1 포트(a)와 제 2 포트(b)를 연통되도록 절환된다.

따라서 전술된 비례밸브(3)의 절환에 의해 기어 펌프(P3)로부터 공급되는 작동유 압력과 펌프유량 제어신호라인(L)에서 유입된 네가콘 압력이 셔틀밸브(3a)에서 경합하게 된다. 여기서, 붐 실린더(1)의 붐 업 쿠션 부위에서는 네가콘 압력이 낮고 기어 펌프(P3) 보다 상세하게는 비례밸브(3)에서 토출되는 작동유의 압력이 높기 때문에 펌프유량 제어신호라인(L)의 작동유가 대응된 펌프 레귤레이터(P1,P2)로 복귀되는 유량을 제한한다. 여기서 제한되는 유량은 50% 정도가 바람직하다.

결과적으로, 컨트롤 밸브(2)로부터 토출되는 펌프유량 제어신호라인(L)이 대응된 펌프 레귤레이터(P1,P2)로 복귀되는 것이 제한되어 붐 실린더(1)의 연장 속도 는 서서히 감소하게 됨으로써 종래 기술에 의한 단점을 해소하고 있다.

여기서, 비례밸브(3)를 절환하는 조건은 근접 센서(4a-1)가 단락되는 시간부터 0.5초 동안 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 이는 붐 실린더(1)의 일반적인 시간이 0.3 ~ 0.4초이며 특히 설정시간이 길게 되면 복합동작의 속도가 저하되기 때문이다.

이상에서 설명된 본 발명은 전술된 실시예에 한정되어 설명되었지만, 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 분야의 통상적인 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 정도의 변형은 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것임은 자명하다.

이상의 구성을 갖는 본 발명은 붐 실린더의 쿠션이 시작되는 부위부터 일정시간 컨트롤 밸브로부터 토출된 펌프유량 제어신호라인의 작동유가 각기 대응된 펌프로 복귀되는 것을 제한하여 붐 실린더의 연장 속도를 서서히 줄여 종래 기술에서 발생되던 붐 실린더에 충격을 방지하고 내구성을 개선할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 붐 실린더(1)와;

   상기 붐 실린더(1)의 일측에 설치되며 상기 붐실린더의 쿠션이 시작되는 구간을 감지하는 감지수단과;

   상기 붐 실린더(1)에 선택적으로 작동유를 공급하는 컨트롤 밸브(2)와;

   콘트롤러(4)에 의해 제어되어 기어 펌프(P3)로부터 공급되는 유압의 통과량을 비례제어하는 비례밸브(3)와;

   상기 컨트롤 밸브(2)로부터 펌프유량 제어신호라인(L1,L2)을 통해 공급되는 유압과 상기 비례밸브(3)를 통해 공급되는 유압 중 압력이 높은 유압을 펌프 레귤레이터(P1,P2)로 공급하는 셔틀밸브(3a)와;

   상기 감지수단으로부터 감지 신호가 전달될 경우 상기 비례밸브(3)에 제어신호를 인가하는 콘트롤러(4)을 포함하여 구성된 붐 실린더 충격 완화용 굴삭기 유압 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 콘트롤러(4)는 상기 감지수단으로부터 감지 신호가 전달될 경우 상기 비례밸브(3)에 기어 펌프(P3)로부터 공급되는 유압의 통과량을 증가시키도록 제어신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 붐 실린더 충격 완화용 굴삭기 유압 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   감지수단은 붐 실린더(1)의 쿠션 부위인 엔드 스트로크를 감지하도록 붐 실린더(1)의 신축 부위에 취부된 근접 센서(4a-1)와, 붐 실린더(1)가 쿠션이 시작되는 위치로부터 근접 센서(4a-1)와 단락되도록 붐 실린더(1)에 취부된 접점 브라켓(4a-2)을 포함하여 구성되는 변위 센서(4a)인 것을 특징으로 하는 붐 실린더 충격 완화용 굴삭기 유압 장치.

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