KR20150093345A - 굴삭기의 전기-유압 엑추에이터 제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 굴삭기의 붐, 아암 및 버킷을 각각 구동 및 연계하여 작동시킬 수 있도록 각각의 전기-유압 엑추에이터를 적용하여 효율적인 작업이 가능하고, 각각의 붐, 아암 및 버킷에 적용된 전기-유압 엑추에이터로부터 발생하는 부하차이를 극복하고, 특정 전기-유압 엑추에이터를 선택적으로 가속할 수 있어 신속한 작업이 용이한 굴삭기의 전기-유압 엑추에이터 제어시스템에 관한 것이다.

Description

굴삭기의 전기-유압 엑추에이터 제어시스템{ELECTRIC HYDRAULIC ACTUATOR CONTROLING SYSTEM FOR EXCAVATOR}

본 발명은 굴삭기의 붐, 아암 및 버킷을 각각 작동시키도록 각각에 전기-유압 엑추에이터(EHA)를 적용하고, 각 전기-유압 엑추에이터를 연계하여 제어하는 굴삭기의 전기-유압 엑추에이터 제어시스템에 관한 것이다.

일반적으로 굴삭기는 지형의 토사 등을 깎거나 땅을 파는 용도로 사용되는 기계장치로서, 엔진의 기계에너지를 유압펌프를 통해 유압에너지로 변환한 후 유압엑추에이터를 통해 기계에너지로 증폭 변환하여 일을 한다.

상기와 같은 굴삭기가 일을 수행하기 위해서는 도 1 및 2 내지 4에 도시된 바와 같이 붐(10), 아암(20) 및 버킷(30)이 구비되는데, 각각은 엑추에이터(41)(42)(43)가 설치되어 각각의 엑추에이터(41)(42)(43)의 전후진에 따라 회전 작동한다. 상기 붐(10), 아암(20) 및 버킷(30)을 각각 회전 작동시키는 엑추에이터(41)(42)(43)는 유압에 의해 작동하는 복동 유압실린더이다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이 붐(10)의 결합 및 작동과정을 살펴보면, 붐(10)과 붐엑추에이터(41)의 일단은 굴삭기 본체에 힌지 고정되고, 붐(10)의 타단은 아암(20)과, 붐엑추에이터(41)의 타단은 붐(10)과 연결된다. 따라서, 붐엑추에이터(41)의 전후진에 따라 붐(10)은 상승회전 또는 하강회전하게 된다.

다음으로, 도 3에 도시된 바와 같이 아암(20)의 결합 및 작동과정을 살펴보면, 아암(20)과 아암엑추에이터(42)의 일단은 붐(10)에 힌지 고정되고, 아암(20)의 타단은 버킷(30)과, 아암엑추에이터(42)의 타단은 아암(20)과 연결된다. 따라서, 아암엑추에이터(42)의 전후진에 따라 아암(20)은 붐(10)을 기준으로 상승회전 또는 하강회전하게 된다.

마지막으로, 도 4에 도시된 바와 같이 버킷(30)의 결합 및 작동과정을 살펴보면, 버킷(30)의 일단은 아암(20)의 타단에 링크부(31)를 매개로 회전 가능하게 결합되고, 버킷엑추에이터(43)의 일단은 아암(20)에 힌지 고정되고, 버킷엑추에이터(43)의 타단은 상기 버킷(30)의 링크부(31)와 연결된다. 따라서, 버킷엑추에이터(43)의 전후진에 따라 버킷(30)은 아암(20)을 기준으로 상승회전 또는 하강회전하게 된다.

상술한 굴삭기의 붐(10), 아암(20) 및 버킷(30)을 회전 작동시키는 붐엑추에이터(41), 아암엑추에이터(42) 및 버킷엑추에이터(43)에 각각 유압을 보내기 위하여 유압펌프가 구비되는데, 이러한 유압펌프는 작동유 흐름의 상태를 변화시켜, 구체적으로 작동유를 가압하여 유압 형태의 압력 에너지로 전환시켜 주는 장치이다. 상기와 같은 유압펌프의 구동을 위해 전기에 의해 회전하는 유압모터로부터 유압펌프는 그 구동력을 부여받아 작동한다.

이렇게 유압모터, 유압펌프, 이에 의해 작동하는 각각의 엑추에이터 및 이들을 연결하는 여러 배관과 밸브 및 제어 시스템은 종합적으로 하나의 유압시스템을 형성하는데, 이와 같은 유압시스템을 그 작동양식에 따라 분류하면 밸브제어 시스템과 펌프제어 시스템으로 나눌 수 있다.

밸브제어 시스템은 유압발생장치, 즉 유압모터 및 유압펌프로부터 발생된 유압을 각종 밸브만을 이용하여 분배, 제어함으로써 최종적으로 엑추에이터의 위치, 속도 및 방향을 제어하고자 한다. 따라서, 유압의 발생 단계가 아닌 이미 발생된 유압의 방향과 개폐 등을 제어하므로 유압제어 시스템이라고도 한다.

반면, 펌프제어 시스템은 유압발생장치, 즉 유압모터 및 유압펌프 중 유압모터를 전기서보모터로 대체하여 전기서보모터의 회전각 및 속도를 제어하는 방식으로 유압의 분배 및 크기를 밸브로 하지 않고, 전기서보모터로 직접 제어함으로써 최종적으로 엑추에이터의 위치, 속도, 압력 및 힘을 제어한다. 따라서, 모터구동을 이용한 발생 단계에서 유압의 크기 적용여부를 제어하므로 전기제어 시스템이라고도 한다.

종래부터 굴삭기는 밸브제어 시스템을 적용하여 왔다. 즉, 단일의 대용량 유압펌프를 구동시키기 위하여 단일의 대형 유압모터가 필요하고, 이러한 대용량의 유압발생장치로부터 각종 밸브를 통하여 각각의 붐(10), 아암(20) 및 버킷(30)을 작동시키도록 붐엑추에이터(41), 아암엑추에이터(42) 및 버킷엑추에이터(43)로 유압을 공급하게 된다. 종래 기술에 따른 굴삭기의 밸브제어 시스템은 잘 알려진 바와 같이 단일의 대용량 유압원이 필요하므로 이를 수용하기 위해 장치가 커지고, 각종 밸브를 통하여 분배, 제어하기 때문에 배관이 복잡 다단해짐은 물론, 에너지 손실이 막대할 수밖에 없다.

상술한 문제점을 해결하고자 근래에는 굴삭기에 펌프제어 시스템을 도입하여 기존의 대용량 유압원을 대신해 각각의 엑추에이터에 각각의 유압펌프 및 유압모터가 일체화된 전기-유압 엑추에이터(EHA)를 적용한 굴삭기의 전기-유압 엑추에이터 제어시스템을 적용하고 있다. 이를 통해 각각의 전기-유압 엑추에이터(EHA)에만 유압을 공급하면 되므로 유압원의 초소형화가 가능해지며, 필요시에만 유압을 공급할 수 있으므로 밸브제어 시스템에 비하여 에너지 절감 및 장치의 간소화를 이루어낼 수 있다.

상술한 전기-유압 엑추에이터(EHA)에 관한 종래 기술로서, 공개특허 제10-2006-0117577호 및 등록특허 제10-1123040호 등이 있다. 상기와 같은 종래 기술의 전기-유압 엑추에이터(EHA)는 단일의 엑추에이터에 관한 것으로, 이를 굴삭기의 붐(10), 아암(20) 및 버킷(30)을 구동시키기 위한 각각의 붐엑추에이터(41), 아암엑추에이터(42) 및 버킷엑추에이터(43)에 적용하여 각각을 연계 제어할 수 있을 것이다.

그러나, 상기 전기-유압 엑추에이터(EHA)를, 첫째 굴삭기의 붐(10), 아암(20) 및 버킷(30)을 각각 구동 및 연계시키기 위해 어떻게 적용할 것인지와, 둘째 각각의 전기-유압 엑추에이터(EHA)에 발생하는 부하차이를 극복하고, 신속 작업을 위해 특정 전기-유압 엑추에이터를 가속시켜 연계 작업을 할 수 있도록 구성될 수 있어야 한다.

상기와 같은 관점에서 안출된 본 발명의 목적은, 굴삭기의 붐, 아암 및 버킷을 각각 구동 및 연계하여 작동시킬 수 있도록 각각의 전기-유압 엑추에이터를 적용하여 효율적인 작업이 가능한 굴삭기의 전기-유압 엑추에이터 제어시스템을 제공하는 데 있다.

또한, 각각의 붐, 아암 및 버킷에 적용된 전기-유압 엑추에이터로부터 발생하는 부하차이를 극복하고, 특정 전기-유압 엑추에이터를 선택적으로 가속할 수 있는 굴삭기의 전기-유압 엑추에이터 제어시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 굴삭기의 전기-유압 엑추에이터 제어시스템은, 붐, 아암 및 버킷이 구비되고, 상기 붐을 승강시키는 붐 전기-유압 엑추에이터와, 상기 아암을 승강시키는 아암 전기-유압 엑추에이터와, 상기 버킷을 승강시키는 버킷 전기-유압 엑추에이터를 포함하는 굴삭기의 전기-유압 엑추에이터 제어시스템에 있어서, 상기 붐 전기-유압 엑추에이터는, 정역회전하는 붐 전기모터와, 상기 붐 전기모터로부터 회전력을 전달받아 유압을 펌핑하는 붐 유압펌프와, 상기 붐에 연결되어 상기 붐을 상승 또는 하강시키도록 왕복동하는 붐 엑추에이터와, 상기 붐 유압펌프의 일측과 상기 붐 엑추에이터의 일측을 연결하고, 상기 붐 유압펌프의 일측으로부터 상기 붐 엑추에이터의 일측으로 유압이 이동하면 상기 붐을 상승시키는 붐 상승라인과, 상기 붐 유압펌프의 타측과 상기 붐 엑추에이터의 타측을 연결하고, 상기 붐 유압펌프의 타측으로부터 상기 붐 엑추에이터의 타측으로 유압이 이동하면 상기 붐을 하강시키는 붐 하강라인과, 상기 붐 상승라인 상에 연결되고, 전기 신호에 따라 방향 제어되어 유압의 이동을 차단함으로써 상기 붐의 상승상태를 유지하거나 유압의 이동을 연결함으로써 상기 붐을 상승시키는 붐 카트리지밸브와, 상기 붐 카트리지밸브 하부로 상기 붐 상승라인과 상기 붐 하강라인 사이에 연결되고, 상기 붐 상승라인 또는 붐 하강라인에 가해지는 압력을 설정압력 이하로 맞추어주는 붐 비례안전밸브와, 상기 붐 비례안전밸브 하부로 상기 붐 상승라인과 드래인 사이에 연결되고, 상기 붐 하강라인과 파일럿 연결된 제1 붐 파일럿 체크밸브와, 상기 붐 비례안전밸브 하부로 상기 붐 하강라인과 드래인 사이에 연결되고, 상기 붐 상승라인과 파일럿 연결된 제2 붐 파일럿 체크밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 아암 전기-유압 엑추에이터는, 정역회전하는 아암 전기모터와, 상기 아암 전기모터로부터 회전력을 전달받아 유압을 펌핑하는 아암 유압펌프와, 상기 아암에 연결되어 상기 아암을 상승 또는 하강시키도록 왕복동하는 아암 엑추에이터와, 상기 아암 유압펌프의 일측과 상기 아암 엑추에이터의 일측을 연결하고, 상기 아암 유압펌프의 일측으로부터 상기 아암 엑추에이터의 일측으로 유압이 이동하면 상기 아암을 상승시키는 아암 상승라인과, 상기 아암 유압펌프의 타측과 상기 아암 엑추에이터의 타측을 연결하고, 상기 아암 유압펌프의 타측으로부터 상기 아암 엑추에이터의 타측으로 유압이 이동하면 상기 아암을 하강시키는 아암 하강라인과, 상기 아암 상승라인 상에 연결되고, 전기 신호에 따라 방향 제어되어 유압의 이동을 차단함으로써 상기 아암의 상승상태를 유지하거나 유압의 이동을 연결함으로써 상기 아암을 상승시키는 제1 아암 카트리지밸브와, 상기 아암 하강라인 상에 연결되고, 전기 신호에 따라 방향 제어되어 유압의 이동을 차단함으로써 상기 아암의 하강상태를 유지하거나 유압의 이동을 연결함으로써 상기 아암을 하강시키는 제2 아암 카트리지밸브와, 상기 제1 및 제2 아암 카트리지밸브 하부로 상기 아암 상승라인과 상기 아암 하강라인 사이에 연결되고, 상기 아암 상승라인 또는 아암 하강라인에 가해지는 압력을 설정압력 이하로 맞추어주는 아암 비례안전밸브와, 상기 아암 비례안전밸브 하부로 상기 아암 상승라인과 드래인 사이에 연결되고, 상기 아암 하강라인과 파일럿 연결된 제1 아암 파일럿 체크밸브와, 상기 아암 비례안전밸브 하부로 상기 아암 하강라인과 드래인 사이에 연결되고, 상기 아암 상승라인과 파일럿 연결된 제2 아암 파일럿 체크밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 버킷 전기-유압 엑추에이터는, 정역회전하는 버킷 전기모터와, 상기 버킷 전기모터로부터 회전력을 전달받아 유압을 펌핑하는 버킷 유압펌프와, 상기 버킷에 연결되어 상기 버킷을 상승 또는 하강시키도록 왕복동하는 버킷 엑추에이터와, 상기 버킷 유압펌프의 일측과 상기 버킷 엑추에이터의 일측을 연결하고, 상기 버킷 유압펌프의 일측으로부터 상기 버킷 엑추에이터의 일측으로 유압이 이동하면 상기 버킷을 상승시키는 버킷 상승라인과, 상기 버킷 유압펌프의 타측과 상기 버킷 엑추에이터의 타측을 연결하고, 상기 버킷 유압펌프의 타측으로부터 상기 버킷 엑추에이터의 타측으로 유압이 이동하면 상기 버킷을 하강시키는 버킷 하강라인과, 상기 버킷 상승라인 상에 연결되고, 전기 신호에 따라 방향 제어되어 유압의 이동을 차단함으로써 상기 버킷의 상승상태를 유지하거나 유압의 이동을 연결함으로써 상기 버킷을 상승시키는 제1 버킷 카트리지밸브와, 상기 버킷 하강라인 상에 연결되고, 전기 신호에 따라 방향 제어되어 유압의 이동을 차단함으로써 상기 아버킷의 하강상태를 유지하거나 유압의 이동을 연결함으로써 상기 버킷을 하강시키는 제2 버킷 카트리지밸브와, 상기 제1 및 제2 버킷 카트리지밸브 하부로 상기 버킷 상승라인과 상기 버킷 하강라인 사이에 연결되고, 상기 버킷 상승라인 또는 버킷 하강라인에 가해지는 압력을 설정압력 이하로 맞추어주는 버킷 비례안전밸브와, 상기 버킷 비례안전밸브 하부로 상기 버킷 상승라인과 드래인 사이에 연결되고, 상기 버킷 하강라인과 파일럿 연결된 제1 버킷 파일럿 체크밸브와, 상기 버킷 비례안전밸브 하부로 상기 버킷 하강라인과 드래인 사이에 연결되고, 상기 버킷 상승라인과 파일럿 연결된 제2 버킷 파일럿 체크밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 단방향으로만 회전하는 가속 전기모터와, 상기 가속 전기모터로부터 회전력을 전달받아 단방향으로 유압을 펌핑하는 가속 유압펌프와, 상기 가속 유압펌프와 연결되고, 좌우 및 중간의 세 방향으로 분기되는 분기라인과, 상기 분기라인의 좌방향라인, 우방향라인 및 중간방향라인에 각각 설치되어 전기신호에 따라 각각의 방향으로 유압의 이동을 차단 또는 연결하는 좌방향절환밸브, 우방향절환밸브 및 중간방향절환밸브를 더 포함하고, 상기 좌방향라인은, 상기 제2 버킷 카트리지밸브와 버킷 비례안전밸브 사이로 상기 버킷 하강라인과 연결되고, 상기 중간방향라인은, 상기 제2 아암 카트리지밸브와 아암 비례안전밸브 사이로 상기 아암 하강라인과 연결되고, 상기 우방향라인은, 상기 붐 카트리지밸브와 붐 비례안전밸브 사이로 상기 붐 상승라인과 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 붐 비례안전밸브와 제1 붐 파일럿 체크밸브 사이로 상기 붐 상승라인 상에 설치되고, 상기 우방향라인으로부터 유입되어 상기 붐 유압펌프의 일측으로 이동하는 유압을 차단하거나 연결하도록 방향절환되는 붐 가속방향절환밸브와, 상기 아암 비례안전밸브와 제2 아암 파일럿 체크밸브 사이로 상기 아암 하강라인 상에 설치되고, 상기 중간방향라인으로부터 유입되어 상기 아암 유압펌프의 타측으로 이동하는 유압을 차단하거나 연결하도록 방향절환되는 아암 가속방향절환밸브와, 상기 버킷 비례안전밸브와 제2 버킷 파일럿 체크밸브 사이로 상기 버킷 하강라인 상에 설치되고, 상기 좌방향라인으로부터 유입되어 상기 버킷 유압펌프의 타측으로 이동하는 유압을 차단하거나 연결하도록 방향절환되는 버킷 가속방향절환밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 굴삭기의 전기-유압 엑추에이터 제어시스템은, 굴삭기의 붐, 아암 및 버킷을 각각 구동 및 연계하여 작동시킬 수 있도록 각각의 전기-유압 엑추에이터를 적용하여 효율적인 작업이 가능하고, 각각의 붐, 아암 및 버킷에 적용된 전기-유압 엑추에이터로부터 발생하는 부하차이를 극복하고, 특정 전기-유압 엑추에이터를 선택적으로 가속할 수 있어 신속한 작업이 용이하다.

도 1은 일반적인 굴삭기를 도시한 사시도이고,
도 2는 도 1의 실시예 중 붐의 작동과정을 도시한 구성도이며,
도 3은 도 1의 실시예 중 아암의 작동과정을 도시한 구성도이고,
도 4는 도 1의 실시예 중 버킷의 작동과정을 도시한 구성도이며,
도 5는 본 발명에 따른 굴삭기의 전기-유압 엑추에이터 제어시스템의 일 실시예를 도시한 유압회로도이고,
도 6은 도 5의 실시예 중 붐 전기-유압 엑추에이터를 도시한 유압회로도이며,
도 7 내지 9는 도 6의 실시예의 작동과정을 도시한 유압회로도이고,
도 10은 도 5의 실시예 중 아암 전기-유압 엑추에이터를 도시한 유압회로도이며,
도 11은 도 5의 실시예 중 버킷 전기-유압 엑추에이터를 도시한 유압회로도이고,
도 12 내지 15는 도 11의 실시예의 작동과정을 도시한 유압회로도이며,
도 16은 본 발명에 따른 굴삭기의 전기-유압 엑추에이터 제어시스템의 다른 실시예를 도시한 유압회로도이고,
도 17은 도 16의 실시예 중 붐의 가속 작동과정을 도시한 유압회로도이며,
도 18은 도 16의 실시예 중 아암의 가속 작동과정을 도시한 유압회로도이고,
도 19는 도 16의 실시예 중 버킷의 가속 작동과정을 도시한 유압회로도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 굴삭기의 전기-유압 엑추에이터 제어시스템의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 굴삭기의 전기-유압 엑추에이터 제어시스템은, 도 5에 도시된 바와 같이 붐(100), 아암(200) 및 버킷(300)이 구비된 굴삭기에서 상기 붐(100)을 승강시키는 붐 전기-유압 엑추에이터(400), 상기 아암(200)을 승강시키는 아암 전기-유압 엑추에이터(500) 및 상기 버킷을 승강시키는 버킷 전기-유압 엑추에이터(600)를 포함하여 이루어진다.

상기 붐 전기-유압 엑추에이터(400)는 도 6에 도시된 바와 같이 붐 전기모터(410), 붐 유압펌프(420), 붐 엑추에이터(430), 붐 상승라인(440), 붐 하강라인(450), 붐 카트리지밸브(460), 붐 비례안전밸브(470), 제1 붐 파일럿 체크밸브(481) 및 제2 붐 파일럿 체크밸브(482)를 포함한다. 또한, 상기 아암 전기-유압 엑추에이터(500)는 도 10에 도시된 바와 같이 아암 전기모터(510), 아암 유압펌프(520), 아암 엑추에이터(530), 아암 상승라인(540), 아암 하강라인(550), 제1 아암 카트리지밸브(561), 제2 아암 카트리지밸브(562), 아암 비례안전밸브(570), 제1 아암 파일럿 체크밸브(581) 및 제2 아암 파일럿 체크밸브(582)를 포함한다. 또한, 상기 버킷 전기-유압 엑추에이터(600)는 도 11에 도시된 바와 같이 버킷 전기모터(610), 버킷 유압펌프(620), 버킷 엑추에이터(630), 버킷 상승라인(640), 버킷 하강라인(65), 제1 버킷 카트리지밸브(661), 제2 버킷 카트리지밸브(662), 버킷 비례안전밸브(670), 제1 버킷 파일럿 체크밸브(681) 및 제2 버킷 파일럿 체크밸브(682)를 포함한다.

더불어, 본 발명에 따른 굴삭기의 전기-유압 엑추에이터 제어시스템은 도 16에 도시된 바와 같이 가속 전기모터(700), 가속 유압펌프(800) 및 분기라인(900)을 포함하고, 상기 분기라인(900)은 좌방향절환밸브(911)가 설치된 좌방향라인(910), 중간방향절환밸브(921)가 설치된 중간방향라인(920) 및 우방향절환밸브(931)가 설치된 우방향라인(930)을 포함한다. 그에 따라, 붐 가속방향절환밸브(490), 아암 가속방향절환밸브(590) 및 버킷 가속방향절환밸브(690)을 더 포함할 수 있다.

먼저 붐 전기-유압 엑추에이터(400)는 도 5 및 6에 도시된 바와 같이 정역회전하는 붐 전기모터(410)와, 상기 붐 전기모터(410)로부터 유압을 펌핑하는 붐 유압펌프(420)와, 상기 붐(100)에 연결되어 상기 붐(100)을 상승 또는 하강시키도록 왕복동하는 붐 엑추에이터(430)를 포함한다. 즉, 붐 전기-유압 엑추에이터(400)는 붐 전기모터(410), 붐 유압펌프(420) 및 붐 엑추에이터(430)가 일체화된 구성으로서, 붐 전기모터(410)의 회전력으로 붐 유압펌프(420)가 작동하여 유압을 펌핑함으로써 붐 엑추에이터(430)에 공급하여 붐(100)을 상승 또는 하강시키게 된다. 따라서, 붐 유압펌프(420)로부터 펌핑되는 유압을 붐 엑추에이터(430)로 공급하기 위하여 붐 상승라인(440), 붐 하강라인(450)과 함께 유압의 제어 및 안전을 위해 붐 카트리지밸브(460), 붐 비례안전밸브(470), 제1 붐 파일럿 체크밸브(481) 및 제2 붐 파일럿 체크밸브(482)가 구비된다.

붐 상승라인(440)은 도 6에 도시된 바와 같이 상기 붐 유압펌프(420)의 일측과 상기 붐 엑추에이터(430)의 일측을 연결하는 유압이동라인으로서, 상기 붐 유압펌프(420)의 일측으로부터 상기 붐 엑추에이터(430)의 일측으로 유압이 이동하면 상기 붐(100)을 상승시킨다. 반대로, 붐 하강라인(450)은 상기 붐 유압펌프(420)의 타측과 상기 붐 엑추에이터(430)의 타측을 연결하는 유압이동라인으로서, 상기 붐 유압펌프(420)의 타측으로부터 상기 붐 엑추에이터(430)의 타측으로 유압이 이동하면 상기 붐(100)을 하강시킨다. 상술한 전기모터(410)는 정역회전하는 서보모터이고, 예컨대 전기모터(410)의 정회전시 유압펌프(420)의 일측으로 유압이 이동하고, 전기모터(410)의 역회전시 유압펌프(420)의 타측으로 유압이 이동하는 것이다. 따라서, 붐 엑추에이터(430) 역시 왕복동하는 유압실린더이고, 유압이 붐 엑추에이터(430)의 일측으로 공급되면 붐(100)이 상승하고, 붐 엑추에이터(430)의 타측으로 유압이 공급되면 붐(100)은 하강하게 되는 것이다.

붐 카트리지밸브(460)는 도 6 내지 8에 도시된 바와 같이 상기 붐 상승라인(440) 상에 연결되고, 전기 신호에 따라 방향 제어되어 유압의 이동을 차단함으로써 상기 붐(100)의 상승상태를 유지하거나 유압의 이동을 연결함으로써 상기 붐(100)을 상승시킨다. 즉, 붐(100)은 후술할 아암(200) 및 버킷(300)과 달리 회전축을 기준으로 90도 이상 회전하지 않기 때문에 언제나 최하로 하강된 상태로부터 특정 각도로 상승된 상태를 유지하기만 하면 되므로 단일의 붐 카트리지밸브(460)만이 필요하다. 이러한 붐 카트리지밸브(460)는 붐 상승라인(440)으로부터 유압의 이동을 차단 또는 연결함으로써 붐(100)의 상승상태를 유지 또는 붐(100)의 상승 또는 하강 작동을 가능하게 한다.

붐 비례안전밸브(470)는 도 6 내지 9에 도시된 바와 같이 상기 붐 카트리지밸브(460) 하부로 상기 붐 상승라인(440)과 붐 하강라인(450) 사이에 연결되고, 상기 붐 상승라인(440) 또는 붐 하강라인(450)에 가해지는 압력을 설정압력 이하로 맞추어준다. 붐 비례안전밸브(470)는 명칭 그대로 설정압력을 가변 제어할 수 있는 안전밸브로서, 유압회로에 있어서 설정압력 이상의 압력 상승을 방지하여 유압회로의 안전을 방지하는 밸브이다. 따라서, 붐 비례안전밸브(470)는 붐 상승라인(440) 뿐만 아니라 붐 하강라인(450)과도 연결되어 회로 내 유압의 예기치 못한 압력 상승이 있을 때 붐 비례안전밸브(470)를 통하여 드래인(drain)시킴으로써 설정압력 이하로 회로 내 압력을 유지시킨다.

제1 붐 파일럿 체크밸브(481)는 상기 붐 비례안전밸브(470) 하부로 상기 붐 상승라인(440)과 드래인 사이에 연결되고, 상기 붐 하강라인(450)과 파일럿 연결된다. 또한, 제2 붐 파일럿 체크밸브(482)는 상기 붐 비례안전밸브(470) 하부로 상기 붐 하강라인(450)과 드래인 사이에 연결되고, 상기 붐 상승라인(440)과 파일럿 연결된다. 상기 제1 붐 파일럿 체크밸브(481)와 제2 붐 파일럿 체크밸브(482)는 각각 드래인과 연결되므로 드래인으로부터 회로 내 유실되는 유압을 채워주거나 붐 하강라인(450)에 비해 붐 상승라인(460)의 압력이 높거나 또는 붐 상승라인(460)에 비해 붐 하강라인(450)의 압력이 높을 때 상대 유압을 드래인시켜 압력을 낮추는 기능으로서 어큐뮬레이터와 유사한 기능을 수행한다. 예컨대, 도 8에 도시된 바와 같이 붐(100)을 상승시킨 후 붐(100)의 상승상태를 유지하기 위해 붐 카트리지밸브(460)가 붐 엑추에이터(430) 일측으로 이동하는 유압을 차단하여 드래인시키게 된다. 붐(100)의 타측으로는 유압의 이동이 없게 되고, 붐 상승라인(440)의 압력이 상승하여 파일럿 연결된 제1 붐 파일럿 체크밸브(481)를 드래인으로부터 붐 하강라인(450)을 향해 열어줌으로써 붐 하강라인(450)으로부터 붐 유압펌프(420)의 타측으로 유압이 이동할 수 있게 해준다. 도면상 도시되지 않았으나 반대의 경우에도 제2 붐 파일럿 체크밸브(482) 역시 제1 붐 파일럿 체크밸브(481)와 동일한 기능을 수행한다.

다음으로 아암 전기-유압 엑추에이터(500)는 도 10에 도시된 바와 같이 정역회전하는 아암 전기모터(510)와, 상기 아암 전기모터(510)로부터 유압을 펌핑하는 아암 유압펌프(520)와, 상기 아암(200)에 연결되어 상기 아암(200)을 상승 또는 하강시키도록 왕복동하는 아암 엑추에이터(530)를 포함한다. 즉, 아암 전기-유압 엑추에이터(500)는 아암 전기모터(510), 아암 유압펌프(520) 및 아암 엑추에이터(530)가 일체화된 구성으로서, 아암 전기모터(510)의 회전력으로 아암 유압펌프(520)가 작동하여 유압을 펌핑함으로써 아암 엑추에이터(530)에 공급하여 아암(100)을 상승 또는 하강시키게 된다. 따라서, 아암 유압펌프(520)로부터 펌핑되는 유압을 아암 엑추에이터(530)로 공급하기 위하여 아암 상승라인(540), 아암 하강라인(550)과 함께 유압의 제어 및 안전을 위해 제1 아암 카트리지밸브(561), 제2 아암 카트리지밸브(562), 아암 비례안전밸브(570), 제1 아암 파일럿 체크밸브(581) 및 제2 아암 파일럿 체크밸브(582)가 구비된다.

아암 상승라인(540)은 도 10에 도시된 바와 같이 상기 아암 유압펌프(520)의 일측과 상기 아암 엑추에이터(530)의 일측을 연결하는 유압이동라인으로서, 상기 아암 유압펌프(520)의 일측으로부터 상기 아암 엑추에이터(530)의 일측으로 유압이 이동하면 상기 아암(200)을 상승시킨다. 반대로, 아암 하강라인(550)은 상기 아암 유압펌프(520)의 타측과 상기 아암 엑추에이터(530)의 타측을 연결하는 유압이동라인으로서, 상기 아암 유압펌프(520)의 타측으로부터 상기 아암 엑추에이터(530)의 타측으로 유압이 이동하면 상기 아암(200)을 하강시킨다.

제1 아암 카트리지밸브(561)는 도 10에 도시된 바와 같이 상기 아암 상승라인(540) 상에 연결되고, 전기 신호에 따라 방향 제어되어 유압의 이동을 차단함으로써 상기 아암(200)의 상승상태를 유지하거나 유압의 이동을 연결함으로써 상기 아암(200)을 상승시킨다. 반대로, 제2 아암 카트리지밸브(562)는 상기 아암 하강라인(550) 상에 연결되고, 전기 신호에 따라 방향 제어되어 유압의 이동을 차단함으로써 상기 아암(200)의 하강상태를 유지하거나 유압의 이동을 연결함으로써 상기 아암(200)을 하강시킨다. 상술한 붐(100)과 달리 아암(200)은 회전축을 기준으로 도면상 우측 회전에 의한 상승상태와 좌측 회전에 의한 하강상태의 두가지 상태를 각각 유지할 수 있어야 하므로 각각의 제1 아암 카트리지밸브(561)와 제2 아암 카트리지밸브(562)가 필요하다. 이는 후술하는 버킷(300) 역시 상승 및 하강상태 두가지 상태를 각각 유지해야 하는 것은 동일하다.

아암 비례안전밸브(570)는 도 10에 도시된 바와 같이 상기 제1 및 제2 아암 카트리지밸브(561)(562) 하부로 상기 아암 상승라인(540)과 아암 하강라인(550) 사이에 연결되고, 상기 아암 상승라인(540) 또는 아암 하강라인(550)에 가해지는 압력을 설정압력 이하로 맞추어준다. 상기 아암 비례안전밸브(570)는 상술한 붐 비례안전밸브(470)와 그 기능 및 작용은 동일하다.

제1 아암 파일럿 체크밸브(581)는 상기 아암 비례안전밸브(570) 하부로 상기 아암 상승라인(540)과 드래인 사이에 연결되고, 상기 아암 하강라인(550)과 파일럿 연결된다. 또한, 제2 아암 파일럿 체크밸브(582)는 상기 아암 비례안전밸브(570) 하부로 상기 아암 하강라인(550)과 드래인 사이에 연결되고, 상기 아암 상승라인(540)과 파일럿 연결된다. 상기 제1 아암 파일럿 체크밸브(581)와 제2 아암 파일럿 체크밸브(582) 역시 상기 제1 붐 파일럿 체크밸브(481)와 제2 붐 파일럿 체크밸브(582)와 그 기능 및 작용은 동일하다.

그 다음으로 버킷 전기-유압 엑추에이터(600)는 도 11에 도시된 바와 같이 정역회전하는 버킷 전기모터(610)와, 상기 버킷 전기모터(610)로부터 유압을 펌핑하는 버킷 유압펌프(620)와, 상기 버킷(300)에 연결되어 상기 버킷(300)을 상승 또는 하강시키도록 왕복동하는 버킷 엑추에이터(630)를 포함한다. 즉, 버킷 전기-유압 엑추에이터(600) 역시 버킷 전기모터(610), 버킷 유압펌프(620) 및 버킷 엑추에이터(630)가 일체화된 구성으로서, 버킷 전기모터(610)의 회전력으로 버킷 유압펌프(620)가 작동하여 유압을 펌핑함으로써 버킷 엑추에이터(630)에 공급하여 버킷(100)을 상승 또는 하강시키게 된다. 따라서, 버킷 유압펌프(620)로부터 펌핑되는 유압을 버킷 엑추에이터(630)로 공급하기 위하여 버킷 상승라인(640), 버킷 하강라인(650)과 함께 유압의 제어 및 안전을 위해 제1 버킷 카트리지밸브(661), 제2 버킷 카트리지밸브(662), 버킷 비례안전밸브(670), 제1 버킷 파일럿 체크밸브(681) 및 제2 버킷 파일럿 체크밸브(682)가 구비된다.

버킷 상승라인(640)은 도 11 및 12에 도시된 바와 같이 상기 버킷 유압펌프(620)의 일측과 상기 버킷 엑추에이터(630)의 일측을 연결하는 유압이동라인으로서, 상기 버킷 유압펌프(620)의 일측으로부터 상기 버킷 엑추에이터(630)의 일측으로 유압이 이동하면 상기 버킷(300)을 상승시킨다. 반대로, 버킷 하강라인(650)은 도 14에 도시된 바와 같이 상기 버킷 유압펌프(620)의 타측과 상기 버킷 엑추에이터(630)의 타측을 연결하는 유압이동라인으로서, 상기 버킷 유압펌프(620)의 타측으로부터 상기 버킷 엑추에이터(630)의 타측으로 유압이 이동하면 상기 버킷(300)을 하강시킨다.

제1 버킷 카트리지밸브(661)는 도 12 및 13에 도시된 바와 같이 상기 버킷 상승라인(640) 상에 연결되고, 전기 신호에 따라 방향 제어되어 유압의 이동을 차단함으로써 상기 버킷(300)의 상승상태를 유지하거나 유압의 이동을 연결함으로써 상기 버킷(300)을 상승시킨다. 반대로, 제2 버킷 카트리지밸브(662)는 도 14 및 15에 도시된 바와 같이 상기 버킷 하강라인(650) 상에 연결되고, 전기 신호에 따라 방향 제어되어 유압의 이동을 차단함으로써 상기 버킷(300)의 하강상태를 유지하거나 유압의 이동을 연결함으로써 상기 버킷(300)을 하강시킨다. 상술한 붐(100)과 달리 아암(200)과 마찬가지로 버킷(300)은 회전축을 기준으로 도면상 우측 회전에 의한 상승상태와 좌측 회전에 의한 하강상태의 두가지 상태를 각각 유지할 수 있어야 하므로 각각의 제1 버킷 카트리지밸브(661)와 제2 버킷 카트리지밸브(662)가 필요하다.

버킷 비례안전밸브(670)는 도 11에 도시된 바와 같이 상기 제1 및 제2 버킷 카트리지밸브(661)(662) 하부로 상기 버킷 상승라인(640)과 버킷 하강라인(650) 사이에 연결되고, 상기 버킷 상승라인(640) 또는 버킷 하강라인(650)에 가해지는 압력을 설정압력 이하로 맞추어준다. 상기 버킷 비례안전밸브(670)는 상술한 붐 비례안전밸브(470)나 아암 비례안전밸브(570)와 그 기능 및 작용은 동일하다.

제1 버킷 파일럿 체크밸브(681)는 상기 버킷 비례안전밸브(670) 하부로 상기 버킷 상승라인(640)과 드래인 사이에 연결되고, 상기 버킷 하강라인(650)과 파일럿 연결된다. 또한, 제2 버킷 파일럿 체크밸브(682)는 상기 버킷 비례안전밸브(670) 하부로 상기 버킷 하강라인(650)과 드래인 사이에 연결되고, 상기 버킷 상승라인(640)과 파일럿 연결된다. 상기 제1 버킷 파일럿 체크밸브(681)와 제2 버킷 파일럿 체크밸브(682) 역시 상기 제1 붐 파일럿 체크밸브(481) 및 제2 붐 파일럿 체크밸브(582)와 그 기능 및 작용은 동일하다.

상술한 바와 같이 각각의 붐 전기-유압 엑추에이터(400), 아암 전기-유압 엑추에이터(500) 및 버킷 전기-유압 엑추에이터(600)의 상세 구성을 통해 굴삭기의 전기-유압 엑추에이터 제어시스템을 구현하였다. 이러한 각각의 붐 전기-유압 엑추에이터(400), 아암 전기-유압 엑추에이터(500) 및 버킷 전기-유압 엑추에이터(600)의 작동시 선택적으로 특정 전기-유압 엑추에이터를 가속시켜 신속한 작업을 이룰 수 있도록 후술하는 가속 전기모터(700), 가속 유압펌프(800), 분기라인(900)을 추가 구성한다.

도 16에 도시된 바와 같이 가속 전기모터(700)는 단방향으로만 회전하고, 가속 유압펌프(800)는 상기 가속 전기모터(700)로부터 회전력을 전달받아 단방향으로 유압을 펌핑한다. 가속 전기모터(700) 및 가속 유압펌프(800)의 경우 단방향 회전 및 유압을 펌핑하는 이유는 붐(100), 아암(200) 및 버킷(300)의 작동시 가속을 해야할 경우에만 작동하면 되기 때문이다. 이때, 상기 가속 유압펌프(800)에 의해 펌핑되는 유압을 각각의 붐 전기-유압 엑추에이터(400), 아암 전기-유압 엑추에이터(500) 및 버킷 전기-유압 엑추에이터(600)로 연결하도록 분기라인(900)이 구비된다.

분기라인(900)은 상기 가속 유압펌프(800)와 연결되고, 좌우 및 중간의 세 방향으로 분기된다. 즉, 상기 분기라인(900)은 좌방향라인(910), 중간방향라인(920) 및 우방향라인(930)을 포한한다. 상기 분기라인(900)의 좌방향라인(910), 우방향라인(930) 및 중간방향라인(920)에 각각 설치되어 전기신호에 따라 각각의 방향으로 유압의 이동을 차단 또는 연결하는 좌방향절환밸브(911), 우방향절환밸브(931) 및 중간방향절환밸브(921)가 구비된다. 이때, 상기 좌방향라인(910)은 상기 제2 버킷 카트리지밸브(662)와 버킷 비례안전밸브(670) 사이로 상기 버킷 하강라인(650)과 연결되고, 상기 중간방향라인(920)은 상기 제2 아암 카트리지밸브(562)와 아암 비례안전밸브(570) 사이로 상기 아암 하강라인(550)과 연결되고, 상기 우방향라인(930)은 상기 붐 카트리지밸브(460)와 붐 비례안전밸브(470) 사이로 상기 붐 상승라인(440)과 연결된다.

따라서, 가속 전기모터(700)의 구동으로 가속 유압펌프(800)가 유압을 펌핑하면 분기라인(900)을 타고 유압이 이동하게 된다. 이때 분기라인(900) 즉 좌방향라인(910)에 설치된 좌방향절환밸브(911), 중간방향라인(920)에 설치된 중간방향절환밸브(921) 및 우방향라인(930)에 설치된 우방향절환밸브(931)의 개폐에 따라 좌방향라인(910), 중간방향라인(920) 및 우방향라인(930)에 선택적으로 유압이 이동하게 된다. 예컨대, 도 17에 도시된 바와 같이 우방향라인(930)에 설치된 우방향절환밸브(931)가 개방되어 우방향라인(930)을 타고 유압이 이동하면 붐 전기-유압 엑추에이터(400)로 가속 유압펌프(800)로부터 펌핑된 유압이 추가 유입되면서 붐 전기-유압 엑추에이터(400)의 붐 유압모터(420)로부터 펌핑되는 유압과 합쳐져 붐(100)의 상승을 가속시키게 된다.

또한, 도 18에 도시된 바와 같이 중간방향라인(920)에 설치된 중간방향절환밸브(921)가 개방되어 중간방향라인(920)을 타고 유압이 이동하면 아암 전기-유압 엑추에이터(500)로 가속 유압펌프(800)로부터 펌핑된 유압이 추가 유입되면서 아암 전기-유압 엑추에이터(500)의 아암 유압펌프(520)로부터 펌핑되는 유압과 합쳐져 아암(200)을 가속 작동시키게 된다. 더불어, 도 19에 도시된 바와 같이 좌방향라인(910)에 설치된 좌방향절환밸브(911)가 개방되어 좌방향라인(910)을 타고 유압이 이동하면 버킷 전기-유압 엑추에이터(600)로 가속 유압펌프(800)로부터 펌핑된 유압이 추가 유입되면서 버킷 전기-유압 엑추에이터(600)의 버킷 유압펌프(620)로부터 펌핑되는 유압과 합쳐져 버킷(300)을 가속 작동시키게 된다.

상기와 같이 가속 전기모터(700), 가속 유압펌프(800) 및 분기라인(900)을 타고 특정 전기-유압 엑추에이터로 추가된 유압이 회로 내에 합쳐질 경우 유입된 유압이 붐(100)의 상승, 아암(200) 및 버킷(300)의 하강 상태에서 이동하는 유압과 함께 이동할 수 있도록, 즉 가속되는 방향으로 유압이 이동할 수 있도록 도 16에 도시된 바와 같이 각각의 붐 가속방향절환밸브(490), 아암 가속방향절환밸브(590) 및 버킷 가속방향절환밸브(690)가 구비되면 좋을 것이다.

붐 가속방향절환밸브(490)는 도 17에 도시된 바와 같이 상기 붐 비례안전밸브(470)와 제1 붐 파일럿 체크밸브(481) 사이로 상기 붐 상승라인(440) 상에 설치되고, 상기 우방향라인(930)으로부터 유입되어 상기 붐 유압펌프(420)의 일측으로 이동하는 유압을 차단하거나 연결하도록 방향절환된다. 도 17에 도시된 바와 같이 붐 유압펌프(420)의 일측으로부터 붐 엑추에이터(430)의 일측으로 유압이 이동하는 경우, 즉 붐(100)이 상승하는 경우에 가속시 붐 가속방향절환밸브(490)는 붐 유압펌프(420)의 일측으로 이동하는 유압을 차단하여 우방향라인(930)으로부터 유입된 유압이 붐 엑추에이터(430)의 일측방향으로만 이동하도록 한다. 반대로, 도면에는 도시하지 않았으나 붐 유압펌프(420)의 타측으로부터 붐 엑추에이터(430)의 타측으로 유압이 이동하는 경우, 즉 붐(100)이 하강하는 경우에는 붐 가속방향절환밸브(490)는 붐 유압펌프(420)의 일측으로 이동하는 유압을 연결하여 유압이 붐 유압펌프(420)의 일측방향으로 이동한 후 붐 유압펌프(420)의 타측을 거쳐 붐 하강라인(450)을 타고 붐 엑추에이터(430)의 타측방향으로 이동할 수 있도록 한다.

아암 가속방향절환밸브(590)는 도 18에 도시된 바와 같이 상기 아암 비례안전밸브(570)와 제2 아암 파일럿 체크밸브(582) 사이로 상기 아암 하강라인(550) 상에 설치되고, 상기 중간방향라인(920)으로부터 유입되어 상기 아암 유압펌프(520)의 타측으로 이동하는 유압을 차단하거나 연결하도록 방향절환된다. 즉, 아암 유압펌프(520)의 타측으로부터 아암 엑추에이터(530)의 타측으로 유압이 이동하는 경우, 즉 아암(200)이 하강하는 경우에 가속시 아암 가속방향절환밸브(590)는 아암 유압펌프(520)의 타측으로 이동하는 유압을 차단하여 중간방향라인(920)으로부터 유입된 유압이 아암 엑추에이터(530)의 타측방향으로만 이동하도록 한다. 반대로, 도면에는 도시하지 않았으나 아암 유압펌프(520)의 일측으로부터 아암 엑추에이터(530)의 일측으로 유압이 이동하는 경우, 즉 아암(200)이 상승하는 경우에 아암 가속절환밸브(590)는 아암 유압펌프(520)의 타측으로 이동하는 유압을 연결하여 유압이 아암 유압펌프(520)의 타측방향으로 이동한 후 아암 유압펌프(520)의 일측을 거쳐 아암 상승라인(540)을 타고 아암 엑추에이터(530)의 일측방향으로 이동할 수 있도록 한다.

버킷 가속방향절환밸브(690)는 도 19에 도시된 바와 같이 상기 버킷 비례안전밸브(670)와 제2 버킷 파일럿 체크밸브(682) 사이로 상기 버킷 하강라인(650) 상에 설치되고, 상기 좌방향라인(910)으로부터 유입되어 상기 버킷 유압펌프(620)의 타측으로 이동하는 유압을 차단하거나 연결하도록 방향절환된다. 즉, 버킷 유압펌프(620)의 타측으로부터 버킷 엑추에이터(630)의 타측으로 유압이 이동하는 경우, 즉 버킷(300)이 하강하는 경우에 가속시 버킷 가속방향절환밸브(690)는 버킷 유압펌프(620)의 타측으로 이동하는 유압을 차단하여 좌방향라인(930)으로부터 유입된 유압이 버킷 엑추에이터(630)의 타측방향으로만 이동하도록 한다. 반대로, 도면에는 도시하지 않았으나 버킷 유압펌프(620)의 일측으로부터 버킷 엑추에이터(630)의 일측으로 유압이 이동하는 경우, 즉 버킷(300)이 상승하는 경우에 버킷 가속절환밸브(690)는 버킷 유압펌프(620)의 타측으로 이동하는 유압을 연결하여 유압이 버킷 유압펌프(620)의 타측방향으로 이동한 후 버킷 유압펌프(620)의 일측을 거쳐 버킷 상승라인(640)을 타고 버킷 엑추에이터(630)의 일측방향으로 이동할 수 있도록 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 굴삭기의 전기-유압 엑추에이터 제어시스템은, 굴삭기의 붐(100), 아암(200) 및 버킷(300)을 각각 구동 및 연계하여 작동시킬 수 있도록 각각의 전기-유압 엑추에이터(400)(500)(600)를 적용하여 효율적인 작업이 가능하고, 각각의 붐(100), 아암(200) 및 버킷(300)에 적용된 전기-유압 엑추에이터로부터 발생하는 부하차이를 극복하고, 특정 전기-유압 엑추에이터를 선택적으로 가속할 수 있어 신속한 작업이 용이하다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

100 : 붐
200 : 아암
300 : 버킷
400 : 붐 전기-유압 엑추에이터
410 : 붐 전기모터 420 : 붐 유압펌프
430 : 붐 엑추에이터 440 : 붐 상승라인
450 : 붐 하강라인 460 : 붐 카트리지밸브
470 : 붐 비례안전밸브
481 : 제1 붐 파일럿 체크밸브 482 : 제2 붐 파일럿 체크밸브
490 : 붐 가속방향절환밸브
500 : 아암 전기-유압 엑추에이터
510 : 아암 전기모터 520 : 아암 유압펌프
530 : 아암 엑추에이터 540 : 아암 상승라인
550 : 아암 하강라인
561 : 제1 아암 카트리지밸브 562 : 제2 아암 카트리지밸브
570 : 아암 비례안전밸브
581 : 제1 아암 파일럿 체크밸브 582 : 제2 아암 파일럿 체크밸브
590 : 아암 가속방향절환밸브
600 : 버킷 전기-유압 엑추에이터
610 : 버킷 전기모터 620 : 버킷 유압펌프
630 : 버킷 엑추에이터 640 : 버킷 상승라인
650 : 버킷 하강라인
661 : 제1 버킷 카트리지밸브 662 : 제2 버킷 카트리지밸브
670 : 버킷 비례안전밸브
681 : 제1 버킷 파일럿 체크밸브 682 : 제2 버킷 파일럿 체크밸브
690 : 버킷 가속방향절환밸브
700 : 가속 전기모터
800 : 가속 유압펌프
900 : 분기라인
910 : 좌방향라인 911 : 좌방향절환밸브
920 : 중간방향라인 921 : 중간방향절환밸브
930 : 우방향라인 931 : 우방향절환밸브

Claims (5)

1. 붐, 아암 및 버킷이 구비되고, 상기 붐을 승강시키는 붐 전기-유압 엑추에이터와, 상기 아암을 승강시키는 아암 전기-유압 엑추에이터와, 상기 버킷을 승강시키는 버킷 전기-유압 엑추에이터를 포함하는 굴삭기의 전기-유압 엑추에이터 제어시스템에 있어서,
   상기 붐 전기-유압 엑추에이터는,
   정역회전하는 붐 전기모터와,
   상기 붐 전기모터로부터 회전력을 전달받아 유압을 펌핑하는 붐 유압펌프와,
   상기 붐에 연결되어 상기 붐을 상승 또는 하강시키도록 왕복동하는 붐 엑추에이터와,
   상기 붐 유압펌프의 일측과 상기 붐 엑추에이터의 일측을 연결하고, 상기 붐 유압펌프의 일측으로부터 상기 붐 엑추에이터의 일측으로 유압이 이동하면 상기 붐을 상승시키는 붐 상승라인과,
   상기 붐 유압펌프의 타측과 상기 붐 엑추에이터의 타측을 연결하고, 상기 붐 유압펌프의 타측으로부터 상기 붐 엑추에이터의 타측으로 유압이 이동하면 상기 붐을 하강시키는 붐 하강라인과,
   상기 붐 상승라인 상에 연결되고, 전기 신호에 따라 방향 제어되어 유압의 이동을 차단함으로써 상기 붐의 상승상태를 유지하거나 유압의 이동을 연결함으로써 상기 붐을 상승시키는 붐 카트리지밸브와,
   상기 붐 카트리지밸브 하부로 상기 붐 상승라인과 상기 붐 하강라인 사이에 연결되고, 상기 붐 상승라인 또는 붐 하강라인에 가해지는 압력을 설정압력 이하로 맞추어주는 붐 비례안전밸브와,
   상기 붐 비례안전밸브 하부로 상기 붐 상승라인과 드래인 사이에 연결되고, 상기 붐 하강라인과 파일럿 연결된 제1 붐 파일럿 체크밸브와,
   상기 붐 비례안전밸브 하부로 상기 붐 하강라인과 드래인 사이에 연결되고, 상기 붐 상승라인과 파일럿 연결된 제2 붐 파일럿 체크밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 전기-유압 엑추에이터 제어시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 아암 전기-유압 엑추에이터는,
   정역회전하는 아암 전기모터와,
   상기 아암 전기모터로부터 회전력을 전달받아 유압을 펌핑하는 아암 유압펌프와,
   상기 아암에 연결되어 상기 아암을 상승 또는 하강시키도록 왕복동하는 아암 엑추에이터와,
   상기 아암 유압펌프의 일측과 상기 아암 엑추에이터의 일측을 연결하고, 상기 아암 유압펌프의 일측으로부터 상기 아암 엑추에이터의 일측으로 유압이 이동하면 상기 아암을 상승시키는 아암 상승라인과,
   상기 아암 유압펌프의 타측과 상기 아암 엑추에이터의 타측을 연결하고, 상기 아암 유압펌프의 타측으로부터 상기 아암 엑추에이터의 타측으로 유압이 이동하면 상기 아암을 하강시키는 아암 하강라인과,
   상기 아암 상승라인 상에 연결되고, 전기 신호에 따라 방향 제어되어 유압의 이동을 차단함으로써 상기 아암의 상승상태를 유지하거나 유압의 이동을 연결함으로써 상기 아암을 상승시키는 제1 아암 카트리지밸브와,
   상기 아암 하강라인 상에 연결되고, 전기 신호에 따라 방향 제어되어 유압의 이동을 차단함으로써 상기 아암의 하강상태를 유지하거나 유압의 이동을 연결함으로써 상기 아암을 하강시키는 제2 아암 카트리지밸브와,
   상기 제1 및 제2 아암 카트리지밸브 하부로 상기 아암 상승라인과 상기 아암 하강라인 사이에 연결되고, 상기 아암 상승라인 또는 아암 하강라인에 가해지는 압력을 설정압력 이하로 맞추어주는 아암 비례안전밸브와,
   상기 아암 비례안전밸브 하부로 상기 아암 상승라인과 드래인 사이에 연결되고, 상기 아암 하강라인과 파일럿 연결된 제1 아암 파일럿 체크밸브와,
   상기 아암 비례안전밸브 하부로 상기 아암 하강라인과 드래인 사이에 연결되고, 상기 아암 상승라인과 파일럿 연결된 제2 아암 파일럿 체크밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 전기-유압 엑추에이터 제어시스템.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 버킷 전기-유압 엑추에이터는,
   정역회전하는 버킷 전기모터와,
   상기 버킷 전기모터로부터 회전력을 전달받아 유압을 펌핑하는 버킷 유압펌프와,
   상기 버킷에 연결되어 상기 버킷을 상승 또는 하강시키도록 왕복동하는 버킷 엑추에이터와,
   상기 버킷 유압펌프의 일측과 상기 버킷 엑추에이터의 일측을 연결하고, 상기 버킷 유압펌프의 일측으로부터 상기 버킷 엑추에이터의 일측으로 유압이 이동하면 상기 버킷을 상승시키는 버킷 상승라인과,
   상기 버킷 유압펌프의 타측과 상기 버킷 엑추에이터의 타측을 연결하고, 상기 버킷 유압펌프의 타측으로부터 상기 버킷 엑추에이터의 타측으로 유압이 이동하면 상기 버킷을 하강시키는 버킷 하강라인과,
   상기 버킷 상승라인 상에 연결되고, 전기 신호에 따라 방향 제어되어 유압의 이동을 차단함으로써 상기 버킷의 상승상태를 유지하거나 유압의 이동을 연결함으로써 상기 버킷을 상승시키는 제1 버킷 카트리지밸브와,
   상기 버킷 하강라인 상에 연결되고, 전기 신호에 따라 방향 제어되어 유압의 이동을 차단함으로써 상기 아버킷의 하강상태를 유지하거나 유압의 이동을 연결함으로써 상기 버킷을 하강시키는 제2 버킷 카트리지밸브와,
   상기 제1 및 제2 버킷 카트리지밸브 하부로 상기 버킷 상승라인과 상기 버킷 하강라인 사이에 연결되고, 상기 버킷 상승라인 또는 버킷 하강라인에 가해지는 압력을 설정압력 이하로 맞추어주는 버킷 비례안전밸브와,
   상기 버킷 비례안전밸브 하부로 상기 버킷 상승라인과 드래인 사이에 연결되고, 상기 버킷 하강라인과 파일럿 연결된 제1 버킷 파일럿 체크밸브와,
   상기 버킷 비례안전밸브 하부로 상기 버킷 하강라인과 드래인 사이에 연결되고, 상기 버킷 상승라인과 파일럿 연결된 제2 버킷 파일럿 체크밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 전기-유압 엑추에이터 제어시스템.
   
4. 제3항에 있어서,
   단방향으로만 회전하는 가속 전기모터와,
   상기 가속 전기모터로부터 회전력을 전달받아 단방향으로 유압을 펌핑하는 가속 유압펌프와,
   상기 가속 유압펌프와 연결되고, 좌우 및 중간의 세 방향으로 분기되는 분기라인과,
   상기 분기라인의 좌방향라인, 우방향라인 및 중간방향라인에 각각 설치되어 전기신호에 따라 각각의 방향으로 유압의 이동을 차단 또는 연결하는 좌방향절환밸브, 우방향절환밸브 및 중간방향절환밸브를 더 포함하고,
   상기 좌방향라인은,
   상기 제2 버킷 카트리지밸브와 버킷 비례안전밸브 사이로 상기 버킷 하강라인과 연결되고,
   상기 중간방향라인은,
   상기 제2 아암 카트리지밸브와 아암 비례안전밸브 사이로 상기 아암 하강라인과 연결되고,
   상기 우방향라인은,
   상기 붐 카트리지밸브와 붐 비례안전밸브 사이로 상기 붐 상승라인과 연결되는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 전기-유압 엑추에이터 제어시스템.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 붐 비례안전밸브와 제1 붐 파일럿 체크밸브 사이로 상기 붐 상승라인 상에 설치되고, 상기 우방향라인으로부터 유입되어 상기 붐 유압펌프의 일측으로 이동하는 유압을 차단하거나 연결하도록 방향절환되는 붐 가속방향절환밸브와,
   상기 아암 비례안전밸브와 제2 아암 파일럿 체크밸브 사이로 상기 아암 하강라인 상에 설치되고, 상기 중간방향라인으로부터 유입되어 상기 아암 유압펌프의 타측으로 이동하는 유압을 차단하거나 연결하도록 방향절환되는 아암 가속방향절환밸브와,
   상기 버킷 비례안전밸브와 제2 버킷 파일럿 체크밸브 사이로 상기 버킷 하강라인 상에 설치되고, 상기 좌방향라인으로부터 유입되어 상기 버킷 유압펌프의 타측으로 이동하는 유압을 차단하거나 연결하도록 방향절환되는 버킷 가속방향절환밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 전기-유압 엑추에이터 제어시스템.

Images