KR20160070230A

KR20160070230A - 작업기계

Info

Publication number: KR20160070230A
Application number: KR1020140175719A
Authority: KR
Inventors: 박지훈
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2014-12-09
Filing date: 2014-12-09
Publication date: 2016-06-20

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 작업기계는, 작업부를 상승 또는 하강시키도록 작동실린더를 유출입하는 작동압유의 흐름을 조절하는 메인컨트롤밸브; 상기 메인컨트롤밸브를 작동시키는 파일럿압유를 조절하는 절환제어밸브; 상기 작업부의 위치를 감지하는 위치 감지부; 및 상기 작업부의 위치를 조절하는 조작기로부터 전기신호를 전달받으며, 상기 작업부의 위치가 최대 또는 최소 높이 기준 기설정 범위 이내일 경우, 상기 작업부의 상승 또는 하강의 속도가 감소되도록, 상기 절환제어밸브를 제어하여 파일럿압유를 감소시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 작업기계는, 붐의 위치에 관계없이 레버를 조작하는 만큼 붐의 스풀이 제어되어, 붐의 상승속도에 의해 캐빈에 그대로 충격이 발생하는 것을 방지하기 위해, 운전자의 운전습관을 바꿀 필요 없이, 붐 조작시 종단의 위치에서 급작스러운 정지로 인한 작업기계의 충격을 방지할 수 있음은 물론, 붐을 조작하는 작동펌프의 유량은 그대로 유지함으로써, 붐에 설치되는 버켓의 작동 성능(최대 적재량)에는 영향을 미치지 않아 작업효율이 향상될 수 있고, 급작스러운 정지로 인한 작업기계의 충격을 방지하여 작업자에게 전달되는 충격을 줄여 작업 피로를 저감함으로써, 작업효율을 향상시킬 수 있다.

Description

작업기계{WORKING MACHINE}

본 발명은 작업기계에 관한 것이다.

작업기계에는 굴삭기, 스키드로더(skid loader), 휠로더(wheel loader) 등이 있으며, 일반적으로 굴삭기는 유압으로 동작되는 버킷을 사용하여 배수로 묻기, 건물기초 바닥파기, 토사적재 등의 작업을 하는데 이용되고, 스키드로더 및 휠로더는 굴삭기와 유사하게 유압으로 동작되며 굴삭기에 비하여 비교적 좁은 장소에서의 반복 작업을 하는데 이용된다.

그런데, 이러한 작업기계에서 붐과 같은 작업부의 각도 조절에 따른 상하 회전시에 붐의 최대각도와 최소각도의 위치에서 스토퍼와 같은 구성이나 각도제한에 의해 급격히 멈추게 되고, 이러한 동작이 반복적인 작업에 의해 반복적으로 충격이 발생함에 따라 작업기계의 고장 등이 발생할 우려가 있고, 작업자의 피로도가 상승되어 이를 개선할 필요가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 붐과 같은 작업부의 동작시 종단부에서 급격히 멈추는 것을 방지할 수 있는 작업기계를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 작업기계는, 작업부를 상승 또는 하강시키도록 작동실린더를 유출입하는 작동압유의 흐름을 조절하는 메인컨트롤밸브; 상기 메인컨트롤밸브를 작동시키는 파일럿압유를 조절하는 절환제어밸브; 상기 작업부의 위치를 감지하는 위치 감지부; 및 상기 작업부의 위치를 조절하는 조작기로부터 전기신호를 전달받으며, 상기 작업부의 위치가 최대 또는 최소 높이 기준 기설정 범위 이내일 경우, 상기 작업부의 상승 또는 하강의 속도가 감소되도록, 상기 절환제어밸브를 제어하여 파일럿압유를 감소시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 작업기계는, 작업부를 상승 또는 하강시키도록 작동실린더를 유출입하는 작동압유의 흐름을 조절하는 메인컨트롤밸브; 상기 메인컨트롤밸브를 경유하여 상기 작동실린더로 유출입하는 작동압유가 조절되도록 개도조절되는 감압밸브; 상기 작업부의 위치를 감지하는 위치 감지부; 및 상기 작업부의 위치를 조절하는 조작기로부터 전기신호를 전달받으며, 상기 작업부의 위치가 최대 또는 최소 높이 기준 기설정 범위 이내일 경우, 상기 작업부의 상승 또는 하강의 속도가 감소되도록, 상기 감압밸브를 제어하여 작동압유를 감소시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 감압밸브는, 상기 작동실린더로 작동압유를 배출시키는 작동펌프와 상기 메인컨트롤밸브 사이에 마련되는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 감압밸브는, 상기 작동실린더와 상기 메인컨트롤밸브 사이에 마련되는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 작업부는, 붐을 포함하고, 상기 위치 감지부는 상기 작업부의 위치에 대응하는 회전각도를 감지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 작업기계는, 붐의 위치에 관계없이 레버를 조작하는 만큼 붐의 스풀이 제어되어, 붐의 상승속도에 의해 캐빈에 그대로 충격이 발생하는 것을 방지하기 위해, 운전자의 운전습관을 바꿀 필요 없이, 붐 조작시 종단의 위치에서 급작스러운 정지로 인한 작업기계의 충격을 방지할 수 있음은 물론, 붐을 조작하는 작동펌프의 유량은 그대로 유지함으로써, 붐에 설치되는 버켓의 작동 성능(최대 적재량)에는 영향을 미치지 않아 작업효율이 향상될 수 있고, 급작스러운 정지로 인한 작업기계의 충격을 방지하여 작업자에게 전달되는 충격을 줄여 작업 피로를 저감함으로써, 작업효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은, 배출 공급량 조절이 어려운 작동펌프를 제어할 필요없이, 감압밸브를 통해 작업압유량을 조절함으로써, 붐 조작시 종단의 위치에서 급작스러운 정지로 인한 작업기계의 충격을 방지하여, 작업자에게 전달되는 충격을 줄여 작업 피로를 저감함으로써, 작업효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 작업기계를 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 작업기계를 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 작업기계를 도시한 개념도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 작업기계를 도시한 개념도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 작업기계(100)는 메인컨트롤밸브(110), 절환제어밸브(120), 위치 감지부(130) 및 제어부(140)를 포함하며, 예를 들어 작업기계(100)는 휠로더(wheel loader), 굴삭기 등이다. 본 실시예에서는 일례로 작업기계(100)가 휠로더인 것을 예로 들어 설명하나 이에 한정되는 것은 아니다.

이러한, 작업기계(100)는 캐빈(도시하지 않음)이 마련되며, 캐빈에는 작업자(운전자)가 운전 및 조작을 위한 운전석(도시하지 않음)이 마련될 수 있음은 물론, 작업기계(100)에는 구동을 위한 엔진(도시하지 않음) 등이 구비됨은 물론이다.

본 실시예의 작업기계(100)를 이용하여 굴삭 등의 작업을 하기 위해서는, 버킷을 이동시키는 붐과 같은 작업부(도시하지 않음)의 위치를 변동시켜야 한다. 이때, 작업부의 위치 변동은 레버와 같은 조작기(80)를 조작함으로써 이루어진다.

즉, 조작기(80)는 작업부를 조작하는 구성으로서, EH RCV(Electronic Remote Control Valve)로 이루어질 수 있으며, 작업자가 휠로더 캐빈 내부에서 실제로 조작하는 레버일 수 있다.

여기서, 작업자가 조작기(80)를 조작하면 작업자에 의한 조작량에 대응하여 조작기(80)로부터 전기신호가 발생하고, 이러한 전기신호는 제어부(140)로 발신되어 제어부(140)가 전기신호를 통해 메인컨트롤밸브(110)를 제어함으로써 작업부를 조작하게 된다.

본 실시예에는 작업부의 조작시 작업기계(100)에 충격이 가해지는 것을 감소시키기 위해 이루어진다. 예를 들어, 작업부가 휠로더의 붐으로 이루어지는 경우, 붐의 승하강시에 붐의 상승 또는 하강 종단의 위치에서 붐이 갑자기 정지하면, 이로 인해 작업기계(100)의 캐빈 등에 충격이 가해질 수 있다. 이를 방지하기 위해 본 실시예의 메인컨트롤밸브(110), 절환제어밸브(120), 위치 감지부(130) 및 제어부(140)는 후술하는 바와 같은 기능을 가지고 작업을 수행할 수 있다.

구체적으로, 메인컨트롤밸브(Main Control Valve; 110)는 제어부(140)에 의해 작업부의 상승 또는 하강을 위한 작동압유의 흐름을 조절한다. 메인컨트롤밸브(110)는 작동실린더(60)로 들어가는 작동압유의 흐름을 조절하는 스풀(Spool)로서, 작동실린더(60)와 작동펌프(71) 사이에 마련되어 작동펌프(71)에서 배출되는 작동압유가 메인컨트롤밸브(110)를 경로하여 작동실린더(60)를 유출입한다.

여기서, 메인컨트롤밸브(110)는 일례로, 3단 셀렉터밸브로 이루어져 작동실린더(60)의 신장, 정지, 수축 3가지 중에서 하나를 선택할 수 있다. 즉, 작동펌프(71)에서 실린더 헤드측으로 작동압유가 유입될 경우, 실린더 로드측의 작동압유는 작동탱크(75)로 배출되어 작동실린더(60)는 신장된다. 한편, 작동펌프(71)에서 실린더 로드측으로 작동압유가 유입될 경우, 실린더 헤드측의 작동압유는 작동탱크(75)로 배출되어 작동실린더(60)는 수축된다. 게다가, 작동압유의 흐름이 차단되는 경우, 작동실린더(60)는 정지한다.

이러한, 메인컨트롤밸브(110)는 작업부의 위치가 최대 또는 최소 높이 기준 기설정 범위 이내(예를 들어, 최대높이에 대비하여 90%이상)일 경우 작업부의 승하강시 작업부가 천천히 조작되도록 후술되는 절환제어밸브(120)에 의해 파일럿(Pilot)압유가 제어될 수 있다. 파일럿압유는 메인컨트롤밸브(110)를 작동시키는 오일로서, 제어펌프(91)로부터 배출되는 파일럿압유에 의해 밀고 당겨지며, 파일럿압유의 배출은 제어탱크(95)에 저장될 수 있다.

여기서, 본 실시예는 작업부의 회전각도를 변경하도록 작동압유를 변경하는 작동펌프(71)의 유량을 조절할 필요없이, 메인컨트롤밸브(110)를 조절하는 파일럿압유를 조절하여 작업부의 회전각도를 제어한다.

절환제어밸브(120)는 메인컨트롤밸브(110)의 절환을 제어하는 밸브로서, 메인컨트롤밸브(110)를 작동시키는 파일럿압유를 조절한다. 절환제어밸브(120)는 제어펌프(91)로부터 메인컨트롤밸브(110)로 공급되는 파일럿압유를 제어하는데, 제어부(140)로부터 수신받은 전기신호의 전류값에 비례하여 절환제어밸브(120)의 개도가 조절되어 메인컨트롤밸브(110)를 조절할 수 있다. 여기서, 제어펌프(91)에서 공급되어 메인컨트롤밸브(110)를 작동하는 파일럿압유는 메인컨트롤밸브(110)에서 배출되어 제어탱크(95)로 공급된다.

절환제어밸브(120)에 의해 메인컨트롤밸브(110)가 절환되면, 메인컨트롤밸브(110)에 의해 형성되는 작동압유의 유로가 좁아지거나 또는 넓어질 수 있다. 일례로 절환제어밸브(120)는 메인컨트롤밸브(110)의 절환을 조절하여 실린더 헤드측으로 유입되는 작동압유의 유로를 좁혀서 작동실린더(60)의 신장이 제한되도록 할 수 있다.

위치 감지부(130)는 작업부의 위치를 감지한다. 여기서, 작업부의 특정 각도 범위 내에서 작업부의 상승 또는 하강 동작을 검출하여 작업부의 승하강시에 작업부가 상승 또는 하강의 종단부 부근에 도달하였음을 통지하기 위한 검출전기신호를 출력하는 센서로서 일례로 각도센서로 이루어질 수 있다.

즉, 작업부가 붐일 경우, 위치 감지부(130)는 작업부의 위치에 대응하는 회전각도를 감지할 수 있다. 작업부의 작업범위가 α° 내지 β°인 경우, α°가 하강된 종단부의 위치인 최저점으로 설정되고, β°가 상승된 종단부의 최대 높이로 설정될 수 있다.

여기서, 작업부가 하강시 α°의 각도에 대비하여 최대 높이 기준 기설정 범위 이내(예를 들어, 최대높이에 대비하여 90%이상)에 도달하면 위치 감지부(130)가 제어부(140)로 전기신호를 전달하고, 작업부가 상승시 β°의 각도에 대비하여 최대 높이 기준 기설정 범위 이내에 도달하면 위치 감지부(130)가 제어부(140)로 전기신호를 전달하여 제어부(140)가 절환제어밸브(120)를 제어하여 작업부를 천천히 조작하도록 한다.

제어부(140)는 작업부의 위치를 조절하는 조작기(80)로부터 전기신호를 전달받는다. 작업자가 조작기(80)를 조작하면 작업자가 조작기(80)를 조작한 만큼의 전기신호(Voltage)가 제어부(140)로 송신된다.

본 실시예의 제어부(140)는 EHCU(Electronic Hydraulic Control Unit)으로 이루어질 수 있으며, 조작기(80)에서 받은 전기신호를 감지하여 메인컨트롤밸브(110)를 제어하는 것은 물론, 위치 감지부(130)에서 감지되는 작업부의 위치에 따라 절환제어밸브(120)를 조절한다.

즉, 레버와 같은 조작기(80)를 작업자가 조작하면, 작업자의 조작에 의해 조작된 조작기(80)로부터 제어부(140)로 전기신호가 입력된다. 그리고 조작기(80)를 조작하여 제어부(140)가 메인컨트롤밸브(110)로 전기신호를 전달하여 메인컨트롤밸브(110)를 제어하는데, 작업부가 승하강시 최대 또는 최소 높이 기준 기설정 범위 이내에 도달하면 위치 감지부(130)는 제어부(140)로 전기신호를 발신한다. 이때, 제어부(140)는 절환제어밸브(120)로 전기신호를 발신하여 작동실린더(60)가 천천히 조작되도록 한다.

이와 같이 본 실시예는, 운전자의 운전습관을 바꿀 필요 없이, 붐 조작시 종단의 위치에서 급작스러운 정지로 인한 작업기계(100)의 충격을 방지할 수 있고, 붐을 작동시키는 작동펌프(71)의 유량은 그대로 유지함으로써, 붐에 설치되는 버켓의 작동 성능(최대 적재량)에는 영향을 미치지 않아 작업효율이 향상될 수 있다.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 작업기계를 도시한 개념도이고, 도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 작업기계를 도시한 개념도이다. 앞서 설명한 제1 실시예와 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

먼저 도 2를 참조하여 작업기계(200)를 설명하도록 한다. 본 실시예는 제1 실시예와 절환제어밸브(120)가 다르게 구성된다. 즉, 본 실시예의 작업기계(200)는 메인컨트롤밸브(110), 감압밸브(250), 위치 감지부(130) 및 제어부(140)를 포함하며, 제어부(140)는 감압밸브(250)로 전기신호를 발신하여 감압밸브(250)를 제어한다.

여기서, 감압밸브(250)는 EPPR 밸브(Electro-Proportional Pressure Reducing Valve; 전자비례제어감압밸브)로 이루어질 수 있으며, 감압밸브(250)는 수신하는 전류값에 비례하여 개도조절되어, 작동펌프(71)로부터 배출되어 작동실린더(60)로 공급되는 작동압유를 조절할 수 있다.

본 실시예의 제어부(140)는 제1 실시예와 동일 또는 유사하게, 작업부의 위치를 조절하는 조작기(80)로부터 전기신호를 전달받으며, 작업부가 승하강시 최대 또는 최소 높이 기준 기설정 범위 이내에 도달하면 제어부(140)는 위치 감지부(130)로부터 전기신호를 받아, 감압밸브(250)를 제어하여 작동실린더(60)가 천천히 조작되도록 한다.

본 실시예에서 감압밸브(250)는 작동실린더(60)로 작동압유를 배출시키는 작동펌프(71)와 메인컨트롤밸브(110) 사이에 마련되어, 메인컨트롤밸브(110)로 공급되는 작동압유의 양을 조절할 수 있다.

한편, 제3 실시예에 따른 작업기계(200A)는 제2 실시예에 따른 작업기계(200)와 감압밸브(250)의 위치만 다르게 이루어질 수 있으며, 본 실시예의 감압밸브(250A)는 작동실린더(60)와 메인컨트롤밸브(110) 사이에 마련되어, 작동실린더(60)로 공급되는 작동압유의 양을 조절할 수 있다.

이와 같이 본 실시예는, 배출 공급량 조절이 어려운 작동펌프(71)를 제어할 필요없이, 감압밸브(250)를 통해 작업압유량을 조절함으로써, 붐 조작시 종단의 위치에서 급작스러운 정지로 인한 작업기계의 충격을 방지하여, 작업자에게 전달되는 충격을 줄여 작업 피로를 저감함으로써, 작업효율을 향상시킬 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

60: 작동실린더 71: 작동펌프
75: 작동탱크 80: 조작기
91: 제어펌프 95: 제어탱크
100, 200, 200A: 작업기계 110: 메인컨트롤밸브
120: 절환제어밸브 130: 위치 감지부
140: 제어부 250, 250A: 감압밸브

Claims

작업부를 상승 또는 하강시키도록 작동실린더를 유출입하는 작동압유의 흐름을 조절하는 메인컨트롤밸브;
상기 메인컨트롤밸브를 작동시키는 파일럿압유를 조절하는 절환제어밸브;
상기 작업부의 위치를 감지하는 위치 감지부; 및
상기 작업부의 위치를 조절하는 조작기로부터 전기신호를 전달받으며, 상기 작업부의 위치가 최대 또는 최소 높이 기준 기설정 범위 이내일 경우, 상기 작업부의 상승 또는 하강의 속도가 감소되도록, 상기 절환제어밸브를 제어하여 파일럿압유를 감소시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업기계.
작업부를 상승 또는 하강시키도록 작동실린더를 유출입하는 작동압유의 흐름을 조절하는 메인컨트롤밸브;
상기 메인컨트롤밸브를 경유하여 상기 작동실린더로 유출입하는 작동압유가 조절되도록 개도조절되는 감압밸브;
상기 작업부의 위치를 감지하는 위치 감지부; 및
상기 작업부의 위치를 조절하는 조작기로부터 전기신호를 전달받으며, 상기 작업부의 위치가 최대 또는 최소 높이 기준 기설정 범위 이내일 경우, 상기 작업부의 상승 또는 하강의 속도가 감소되도록, 상기 감압밸브를 제어하여 작동압유를 감소시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업기계.
제2항에 있어서, 상기 감압밸브는,
상기 작동실린더로 작동압유를 배출시키는 작동펌프와 상기 메인컨트롤밸브 사이에 마련되는 것을 특징으로 하는 작업기계.
제2항에 있어서, 상기 감압밸브는,
상기 작동실린더와 상기 메인컨트롤밸브 사이에 마련되는 것을 특징으로 하는 작업기계.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 작업부는, 붐을 포함하고,
상기 위치 감지부는 상기 작업부의 위치에 대응하는 회전각도를 감지하는 것을 특징으로 하는 작업기계.