KR20160069593A - 건설기계의 암 유압 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건설기계의 암 유압 제어장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 유압펌프로부터 전달되는 유압의 손실을 줄여 효율적으로 암 실린더를 구동시킬 수 있는 건설기계의 암 유압 제어장치에 관한 것이다.
이를 위해, 건설기계의 암을 동작시키기 위한 암 유압 제어장치에 있어서, 암 인(arm in) 동작을 실시하기 위해 작업자가 조작하는 조작부; 상기 조작부의 신호를 받아 작동하고 오일을 이용하여 유압을 발생시키는 유압펌프; 상기 유압펌프로부터 발생된 압유가 압송되는 헤드측 유로; 상기 헤드측 유로를 통해 전달된 압유에 의해 피스톤운동하는 실린더; 상기 실린더의 피스톤로드 방향 일측에 설치되고 실린더로부터 배출되는 압유가 이송되는 로드측 유로; 상기 로드측 유로를 통해 배출된 압유가 저장되는 오일탱크; 및 상기 헤드측 유로와 로드측 유로 일측이 연통되도록 부설되고 실린더로부터 배출되는 압유를 헤드측 유로로 압송하여 다시 실린더로 보내 재사용하여 손실된 압력을 보정하기 위한 재순환부;를 포함하여 이루어지는 건설기계의 암 유압 제어장치를 제공한다.

Description

건설기계의 암 유압 제어장치{Arm hydraulic control system for a construction machine}

본 발명은 건설기계의 암 유압 제어장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 유압펌프로부터 전달되는 유압의 손실을 줄여 효율적으로 암 실린더를 구동시킬 수 있는 건설기계의 암 유압 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 건설기계의 예로 굴삭기는 각 작업부위(붐, 암, 버켓)와 그 작업부위를 구동하기 위한 붐 실린더, 암 실린더, 버켓 실린더, 그리고 굴삭기 몸체의 선회동작을 위한 선회 모터 등의 작업기와 상기 각 작업기 구동 실린더에 동력원인 압유를 공급하기 위한 원동기와 유압 펌프로 구성되어 굴삭, 배토, 땅고르기 작업등 여러 가지 작업을 수행하는 유압식 굴삭기가 대표적이다.

한편, 굴삭기의 작업에 있어 버켓을 이용한 굴착작업 등을 실시하기 위해 암 인(arm in) 동작이 수행되야 하는데, 암 인(arm in) 동작은 굴삭기의 암과 버켓 사이에 연결된 암 실린더가 유압 제어장치의 작동에 의해 수행된다.

도 1은 종래 기술에 따른 건설기계의 암 유압 제어장치의 계략적인 구성도이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 종래 건설기계의 암 유압 제어장치(1)는 조작부(2), 유압펌프(3), 헤드측 유로(4), 실린더(5), 로드측 유로(6) 및 오일탱크(7)를 포함하여 구성된다.

상기 종래 건설기계의 암 유압 제어장치(1)를 통한 암 인 동작에 대해 설명하면, 먼저 작업자가 조작부(2)를 작동시켜 유압펌프(3)를 구동시키고, 유압펌프(3)로부터 유압이 발생된 오일은 헤드측 유로(4)를 통해 실린더(5) 부로 전달되어 헤드(5a)를 밀어내고, 로드(5b)가 위치한 실린더(5)에 수용된 오일은 로드측 유로(6)를 통해 오일탱크(7)로 보내지게 되면서 암 인 동작이 마무리된다.

하지만 종래의 건설기계의 암 유압 제어장치(1)의 경우 유압펌프(3)로부터 발생된 유압이 실린더(5)로 전달되는 과정에서 압력의 손실이 발생하게 되어 적정한 유압펌프(3)의 도출 압력을 구현하기 위해 유압펌프(3)의 가동률이 상승하게 되는 문제가 있다.

또한 실린더(5) 작동에 필요한 유압을 실시간으로 확인하기 어렵고, 실린더(5) 동작이 완료된 이후에도 유압펌프(3)의 작동을 제어하지 못함으로 인해 과도한 유압이 발생하고 유압펌프(3)에 과부하가 걸리는 문제가 있었다.

대한민국 등록특허 10-0438928

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 건설기계의 암 인 작업을 수행하는 데 있어, 유압펌프로부터 전달되는 유압의 손실을 줄고, 암 실린더 동작에 필요한 유압을 실시간으로 확인하여 이에 필요한 유압을 공급하고 실린더 동작이 완료되면 이를 감지하여 유압펌프 가동을 멈출 있도록 하여 유압펌프 과부하를 방지할 수 있는 건설기계의 암 유압 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 건설기계의 암을 동작시키기 위한 암 유압 제어장치에 있어서, 암 인(arm in) 동작을 실시하기 위해 작업자가 조작하는 조작부; 상기 조작부의 신호를 받아 작동하고 오일을 이용하여 유압을 발생시키는 유압펌프; 상기 유압펌프로부터 발생된 압유가 압송되는 헤드측 유로; 상기 헤드측 유로를 통해 전달된 압유에 의해 피스톤운동하는 실린더; 상기 실린더의 피스톤로드 방향 일측에 설치되고 실린더로부터 배출되는 압유가 이송되는 로드측 유로; 상기 로드측 유로를 통해 배출된 압유가 저장되는 오일탱크; 및 상기 헤드측 유로와 로드측 유로 일측이 연통되도록 부설되고 실린더로부터 배출되는 압유를 헤드측 유로로 압송하여 다시 실린더로 보내 재사용하여 손실된 압력을 보정하기 위한 재순환부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 실린더 일측에는, 최적의 유압펌프의 설정값을 유지할 수 있도록 실린더 내부의 압력을 측정하기 위한 측정센서가 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 헤드측 유로 선상에는, 실린더 작동이 완료되면 더 이상 실린더 내부로 압유가 유입되지 않고 역류관으로 역류되도록 하여 역류된 압유를 통해 개폐밸브가 작동되어 유압펌프로부터 발생된 압유의 흐름을 차단시키기 위한 개폐부가 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 헤드측 유로, 로드측 유로, 연통관에는 원활한 오일의 흐름을 도모하기 위해 각각 가변 오리피스가 설치되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 발명에 따른 건설기계의 암 유압 제어장치는 다음과 같은 효과가 있다.

유압펌프로부터 발생된 유압은 헤드측 유로를 통해 실린더로 전달되어 피스톤을 작동시키고 이 과정에서 실린더로부터 배출되는 오일이 헤드측 유로와 연통될 수 있도록 유로를 형성하여 오일의 압력을 재사용하며, 실린더 작동에 필요한 유압을 체크 할 수 있고, 실린더 작동이 완료되면 유압펌프로부터 압력이 전달되지 못하도록 차단할 수 있게 된다.

이에 따라, 실린더로부터 배출되는 오일의 압력을 재사용함으로써 손실되는 유압에 대한 보정을 실시하여 효율성을 증대시킬 수 있고, 실린더 구동을 위한 적정한 유압을 측정하여 이에 필요한 유압을 실린더로 공급하게 되며, 실린더 작동 완료시 유압펌프의 구동을 멈추도록 함으로써 유압펌프의 부하를 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 건설기계의 암 유압 제어장치의 계략적인 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 건설기계의 암 유압 제어장치의 계략적인 구성도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 건설기계의 암 유압 제어장치의 계략적인 구성도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 건설기계의 암 유압 제어장치의 계략적인 구성도.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 건설기계의 암 유압 제어장치의 계략적인 구성도, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 건설기계의 암 유압 제어장치의 계략적인 구성도, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 건설기계의 암 유압 제어장치의 계략적인 구성도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 건설기계의 암 유압 제어장치(10)는 크게, 조작부(20), 유압펌프(30), 헤드측 유로(40), 실린더(50), 로드측 유로(60), 오일탱크(70), 재순환부(80)을 포함하여 구성된다.

조작부(20)는 굴삭기의 암(arm) 부분을 조종하기 위한 것으로 작업자가 직접 조종하는 부분이다.

보통 조이스틱(joystick) 형태로 형성되어 상, 하, 좌, 우 방향으로 조정하는 레버형태의 입력장치를 말한다.

이때 상기 조작부(20)를 조정하는 데 있어 조작량에 따라 단계적으로 신호가 구분되어 전달되도록 구성할 수도 있게 된다.

이렇게 단계적으로 신호를 전달하게 함으로써 작업자가 원하는 입력값을 미세하게 조정할 수 있을 것이다.

한편 작업자는 조작부(20)를 이용하여 굴삭기의 암 동작에 대한 설정을 입력할 수 있게 된다.

다음으로, 유압펌프(30)는 유압을 발생시키기 위한 것으로, 상기 조작부(20)와 연동되어 조작부(20)의 입력 신호를 받아 작동하며 오일을 이용하여 유압이 발생된다.

이때, 상기 조작부(20)와 유압펌프(30) 사이에는 별도의 콘트롤러(미도시)를 구비하여 조작부(20)의 미세 조정값을 인지하여 유압펌프(30)가 작동되도록 할 수도 있게 된다.

다음으로, 헤드측 유로(40)는 상기 유압펌프(30)로부터 발생된 압유가 압송되는 관로이다.

상기 헤드측 유로(40)는 유압펌프(30)부터 후술하는 실린더(50)까지 압유를 압송하기 위한 것으로, 유압펌프(30)의 출력단에 설치된다.

이때 헤드측 유로(40) 일측에는 오일의 흐름을 도모하기 위해 가변 오리피스(O)가 부설되는 것이 바람직하다.

상기 가변 오리피스(O)는 헤드측 유로(40)상에 설치되고 관로의 직경을 제어할 수 있도록 형성되어 헤드측 유로(40)를 관통하는 오일이 원활하게 흐를 수 있도록 하기 위함이다.

다음으로, 실린더(50)는 굴삭기의 암을 작동시키기 위한 피스톤운동을 구현하는 부분이다.

상기 실린더(50)는 내부에 공간이 마련되고 그 공간으로 피스톤(51)이 내장된다.

상기 유압펌프(30)로부터 헤드측 유로(40)를 거쳐 전달된 압유는 실린더(50) 내부로 압송되고 압송된 오일이 헤드(51a)를 밀어내면서 피스톤운동이 진행된다.

이때, 상기 유압펌프(30)로부터 압송된 오일을 통해 피스톤(51)은 수평 또는 수직으로 이동하게 되고 그 과정에서 피스톤로드(51b) 주변에 수용된 오일은 압력에 의해 실린더(50) 외부로 배출되는 과정을 거치게 된다.

한편, 상기 실린더(50) 일측에는 실린더(50) 내부의 압력을 측정하기 위한 측정센서(52)가 더 설치될 수 있다.

상기 측정센서(52)는 실린더(50) 내부의 압력을 측정하여 피스톤(51)이 작동하기 위해 필요한 압력을 측정하는 것으로, 측정센서(52)를 통해 측정된 데이터는 유압펌프(30)와 연동되어 작동되도록 하여 실시간으로 피스톤(51) 작동에 필요한 압력을 입력받는다.

이에 따라, 불필요한 압력이 발생하지 않고 필요한 만큼의 압력을 수시로 설정하여 최적의 압력을 산출하고 설정값을 유지할 수 있도록 한다.

다음으로, 로드측 유로(60)는 실린더(50)로부터 배출되는 압유를 이송시키기 위한 역할을 한다.

상기 로드측 유로(60)는 실린더(50)의 피스톤로드(51b)가 위치한 방향의 일측에 설치되고, 실린더(50) 작동에 따라 배출되는 압유를 후술하는 오일탱크(70)로 배출하기 위한 것이다.

이때, 헤드측 유로(40)와 마찬가지로 로드측 유로(60) 일측에는 오일의 흐름을 도모하기 위해 가변 오리피스(O)가 부설되는 것이 바람직하다.

다음으로, 오일탱크(70)는 로드측 유로(60)를 통해 배출된 압유를 저장하기 위한 역할을 한다.

상기 오일탱크(70)는 로드측 유로(60) 끝단과 연결되도록 설치되고 진공상태를 유지하도록 형성되는 것이 바람직하다.

다음으로, 재순환부(80)는 유압펌프(30)로부터 발생된 유압이 압송되는 과정에서 손실된 것에 대해 압력을 보정하기 위한 것이다.

상기 재순환부(80)는 헤드측 유로(40)와 로드측 유로(60) 일측에 서로 연통되도록 설치된다.

상기 재순환부(80)는 헤드측 유로(40)와 로드측 유로(60) 일측에 연통되는 연통과(81)과 상기 연통관(81) 일측에 설치된 체크밸브(82)를 포함하여 구성된다.

즉, 상기 헤드측 유로(40)를 통해 압송되는 압유는 실린더(50)를 거쳐 배출되고 배출된 압유는 로드측 유로(60)를 통해 이송되면서 일부는 오일탱크(70)로 보내지고 나머지 일부는 연통관(81)을 통해 헤드측 유로(40)와 연통된 관로로 이송되게 된다.

이때, 연통관(81)으로 이송되는 압유의 흐름을 제어하기 위해 연통관(81) 일측에 체크밸브(82)가 설치된다.

또한, 상기 체크밸브(82)는 일방향으로만 개방되도록 형성된다.

이렇게 실린더(50)로부터 배출된 압유를 다시 재사용할 수 있도록 함으로써 손실된 압력을 보정받을 수 있게 된다.

즉, 유압펌프(30)로부터 전달된 오일의 압력과 연통관(81)을 통해 전달된 오일의 압력이 합쳐져 이송되면서 손실된 오일의 압력을 보정 받을 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 연통관(81) 일측에는 오일의 흐름을 도모하기 위해 가변 오리피스(O)가 부설되는 것이 바람직하다.

이하에서는, 본 발명에 따른 건설기계의 암 유압 제어장치의 다른 실시예에 대하여 도 4를 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 건설기계의 암 유압 제어장치(10)의 다른 실시예는 크게, 조작부(20), 유압펌프(30), 헤드측 유로(40), 실린더(50), 로드측 유로(60), 오일탱크(70), 재순환부(80)을 포함하여 구성되되, 유압펌프(30)의 흐름을 제어하기 위한 개폐부(90)를 더 포함하는 것으로 이루어진다.

개폐부(90)는 실린더(50)의 작동이 완료되면 더 이상 유압펌프(30)가 작동되지 않도록 하기 위한 역할을 한다.

상기 개폐부(90)는 헤드측 유로(40) 선상에 설치되는 역류관(91), 유압펌프(30)로부터 압송되는 압유가 흐르지 못하도록 폐쇄하거나 개방하는 개폐밸브(92) 및 개폐밸브(92)를 개방된 상태로 유지하기 위한 작동유로(93)를 포함하여 구성된다.

상기 역류관(91)은 헤드측 유로(40) 선상에 설치되고, 일측단은 실린더(50)와 인접한 위치의 헤드측 유로(40)에 설치되며, 타측단은 개폐밸브(92)와 연결되도록 설치된다.

또한, 작동유로(93)는 일측이 유압펌프(30)와 인접한 헤드측 유로(40)에 설치되고, 타측은 개폐밸브(92)와 연결되도록 설치된다.

상기 개폐부(90)는 헤드측 유로(40)를 거쳐 압송되는 오일이 실린더(50)를 작동시키고 실린더(50)의 작동이 완료되면 더 이상 오일이 압송될 수 없게 되면서 역류관(91)을 통해 보내지게 되고 역류관(91)으로 유입된 오일은 개폐밸브(92)로 보내지면서 개폐밸브(92)는 폐쇄된 상태로 설정된다.

이때, 개폐밸브(92)에는 스프링과 같은 탄성부재가 설치되어 역류관(91)을 통해 유입된 오일의 압력으로 탄성부재가 압축되면서 개폐밸브(92)가 폐쇄상태로 놓이게 된다.

또한, 개폐밸브(92)의 폐쇄된 상태의 신호가 유압펌프(30)로 전달되도록 하여 유압펌프(30)의 작동을 정지시킬 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

한편, 다시 실린더(50)를 작동시키고자 할 경우에는 유압펌프(30)를 작동시키고 작동유로(93)를 통해 압유가 보내지며서 개폐밸브(92)는 개방된 상태로 놓이게 되어 유압펌프(30)로부터 발생된 압유는 헤드측 유로(40)를 거쳐 실린더(50)로 전달되게 된다.

이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 상기 설명한 건설기계의 암 유압 제어장치의 작동상태에 대하여 설명한다.

먼저, 작업자는 조작부(20)를 조작하여 암 인(arm in) 작업을 실시한다.

그 다음 상기 조작부(20)에서 입력받은 신호에 따라 유압펌프(30)가 작동하게 되고 압력이 발생된 오일은 헤드측 유로(40)를 통해 실린더(50)로 보내진다.

실린더(50) 내부로 압송된 오일은 피스톤(51)의 헤드(51a)를 밀어 피스톤운동을 하게 된다.

그 다음 피스톤로드(51b) 측의 압유는 로드측 유로(60)를 거쳐 오일탱크(70)로 보내지게 된다.

이때, 오일탱크(70)로 보내지는 오일 외에 일부 압유는 연통관(81)을 통해 헤드측 유로(40) 측으로 보내지게 되고 유압펌프(30)에서 발생된 압유와 만나 다시 실린더(50) 내부로 보내지게 된다.

그 다음 실린더(50)의 작동이 완료되면 압유는 실린더(50)로 이송되지 않고 역류관(91)쪽으로 이송되게 되면서 개폐밸브(92)를 이용하여 더 이상 압유가 실린더(50)로 유입되지 못하도록 차단하게 된다.

그 다음 다시 실린더(50) 작동을 원하고자 할 경우 유압펌프(30)를 작동시켜 압유가 작동유로(93)로 이송되도록 하여 개폐밸브(92)를 개방된 상태로 유지될 수 있도록 하여 헤드측 유로(40) 방향으로 압유가 흐를 수 있도록 한다.

상기 설명한 바와 같이, 유압펌프(30)로부터 발생된 유압은 헤드측 유로(40)를 통해 실린더(50)로 전달되어 피스톤(51)을 작동시키고 이 과정에서 실린더(50)로부터 배출되는 오일이 헤드측 유로(40)와 연통될 수 있도록 유로를 형성하여 오일의 압력을 재사용하며, 실린더(40) 작동에 필요한 유압을 체크 할 수 있고, 실린더(40) 작동이 완료되면 유압펌프(30)로부터 압력이 전달되지 못하도록 차단할 수 있게 된다.

이에 따라, 실린더(50)로부터 배출되는 오일의 압력을 재사용함으로써 손실되는 유압에 대한 보정을 실시하여 효율성을 증대시킬 수 있고, 실린더(50) 구동을 위한 적정한 유압을 측정하여 이에 필요한 유압을 실린더(50)로 공급하게 되며, 실린더(50) 작동 완료시 유압펌프(30)의 구동을 멈추도록 함으로써 유압펌프(30)의 부하를 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

한편, 본 발명은 앞서 설명한 실시예로 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.

10: 건설기계의 암 유압 제어장치 20: 조작부
30: 유압펌프 40: 헤드측 유로
50: 실린더 51: 피스톤
51a: 헤드 51b: 피스톤로드
52: 측정센서 60: 로드측 유로
70: 오일탱크 80: 재순환부
81: 연통관 82: 체크밸브
90: 개폐부 91: 역류관
92: 개폐밸브 93: 작동유로
O: 가변 오리피스

Claims (4)

1. 건설기계의 암을 동작시키기 위한 암 유압 제어장치에 있어서,
   암 인(arm in) 동작을 실시하기 위해 작업자가 조작하는 조작부;
   상기 조작부의 신호를 받아 작동하고 오일을 이용하여 유압을 발생시키는 유압펌프;
   상기 유압펌프로부터 발생된 압유가 압송되는 헤드측 유로;
   상기 헤드측 유로를 통해 전달된 압유에 의해 피스톤운동하는 실린더;
   상기 실린더의 피스톤로드 방향 일측에 설치되고 실린더로부터 배출되는 압유가 이송되는 로드측 유로;
   상기 로드측 유로를 통해 배출된 압유가 저장되는 오일탱크; 및
   상기 헤드측 유로와 로드측 유로 일측이 연통되도록 부설되고 실린더로부터 배출되는 압유를 헤드측 유로로 압송하여 다시 실린더로 보내 재사용하여 손실된 압력을 보정하기 위한 재순환부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 건설기계의 암 유압 제어장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 실린더 일측에는, 최적의 유압펌프의 설정값을 유지할 수 있도록 실린더 내부의 압력을 측정하기 위한 측정센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 암 유압 제어장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 헤드측 유로 선상에는, 실린더 작동이 완료되면 더 이상 실린더 내부로 압유가 유입되지 않고 역류관으로 역류되도록 하여 역류된 압유를 통해 개폐밸브가 작동되어 유압펌프로부터 발생된 압유의 흐름을 차단시키기 위한 개폐부가 설치되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 암 유압 제어장치.
4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
   상기 헤드측 유로, 로드측 유로, 연통관에는 원활한 오일의 흐름을 도모하기 위해 각각 가변 오리피스가 설치되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 암 유압 제어장치.

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