KR20170138460A - 유압 회로 및 작업 기계 - Google Patents

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히데키 나카지마
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캐터필러 에스에이알엘
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Abstract

각각의 제어 밸브의 다양한 작동을 위해서 각각의 펌프 유량의 수렴 및 분배의 효율이 향상되는 유압 회로가 제공된다. 유압 회로는 각각의 실린더(21c 내지 23c)로 각각 공급되는 유압 오일의 적어도 방향을 제어하도록 구성되는 제어 밸브(CV1 내지 CV4) 및 유압 선회 모터(16m)를 포함한다. 유압 회로는 버킷 제어 밸브(CV2)의 펌프(P1 내지 P3)로부터 버킷 실린더(23c)로의 개구에서 전후 압력차를 일정하게 유지하는 제2 압력 보상 밸브(CO2)를 버킷 제어 밸브(CV2)의 상류 측에 포함한다. 유압 회로는 버킷 실린더(23c), 스틱 실린더(22c), 또는 유압 선회 모터(16m) 중 어느 하나에 유압 오일을 선택적으로 공급하기 위해서 제3 펌프(P3)로부터 토출되는 유압 오일의 방향을 제어하도록 구성되는 선택기 밸브(29)를 포함한다. 제어 밸브(CV1 내지 CV4) 중 적어도 하나에 대한 작동의 정도에 따라서 선택기 밸브(29)를 전환할 때, 버킷 실린더(23c)로 공급되는 유압 오일은 버킷 제어 밸브(CV2)와 제2 압력 보상 밸브(CO2) 사이에서 수렴이 이루어진다.

Description

유압 회로 및 작업 기계
본 발명은 각각 복수의 유압 액추에이터에 작업 유체를 공급하는 복수의 펌프를 가지는 유압 회로 및 이와 같은 유압 회로가 제공된 작업 기계에 관한 것이다.
복수의 펌프 토출 유동을 수렴하는 유압 회로로서, 2개의 펌프로부터 토출된 오일을 수렴한 후에, 이를 유압 굴착기와 같은 작업 기계의 기존 펌프와 제어 밸브의 상이한 조합을 사용하여 각각의 유압 액추에이터의 제어 밸브로 공급할 수 있는 유압 회로가 통상적으로 공지되어 있다(예를 들어, PTL 1 참조).
그러나 이와 같은 구성은 예를 들어, 작업 기계의 작업 디바이스를 구성하는 붐(boom), 스틱(stick) 및 버킷(bucket)이 모두 한 번에 회전 작동되어 소위, 3개의 동시 작동 세트의 수렴 및 분배 효율을 낮춘다.
이와 같은 상황을 고려하여, 3개의 펌프로부터 압력 오일을 공급하는 추가 펌프의 사용을 통해서 하부 이동 본체에 대해 작업 기계의 상부 선회 본체를 선회시키는 선회 모터로 토출되는 오일을 수렴하고 분배함으로써 효율 및 작동 속도를 증가시키는 유압 회로가 제안되었다.
구체적으로, 예를 들어, 압력 오일을 공급하는 다른 펌프로부터 선회 모터로 토출되는 오일을 암 실린더에 의해 수렴함으로써, 2개의 펌프로부터의 압력 오일의 공급에 의해 작동되는 암 실린더의 작동 속도를 증가시키기 위한 구성(예를 들어, PTL 2 참조), 붐 제어 밸브와 버킷 제어 밸브, 암 제어 밸브, 또는 버킷 제어 밸브의 조합에 의해, 압력 오일을 공급하는 펌프로부터 선회 모터로 토출되는 오일을 선택적으로 수렴하기 위한 구성(예를 들어, PTL 3 참조), 압력 오일을 선회 모터로 공급하도록 구성되는 펌프로부터 토출되는 오일을 암 실린더의 바닥에서 수렴함으로써 암 실린더의 신축 속도를 증가시키고, 복잡한 작동 유형에 따라서 토출된 오일의 수렴을 취소하기 위한 구성(예를 들어, PTL 4 참조) 등이 공지되어 있다.
[PTL 1] 일본 특허 출원 공개 번호 2012-67459 [PTL 2] 일본 특허 출원 공개 번호 2000-337307 [PTL 3] 일본 특허 출원 공개 번호 2006-200179 [PTL 4] 일본 특허 출원 공개 번호 2008-274988
그러나, PTL 2 내지 PTL 4에 설명된 구성은 예를 들어, 3개의 동시 작동 세트가 실행될 때, 압력 오일을 공급하는 펌프로부터 각각의 실린더와 상이한 선회 모터로 토출되는 오일이 간단히 수렴되는 이들의 구성으로 인해 효율 및 작동성을 실질적으로 향상시킬 수 없다.
본 발명은 이들 상황을 고려하여 도모된 것이며, 본 발명의 목적은 제어 밸브의 다양한 작동에 따라서 펌프 유동의 수렴 및 분배 효율을 향상시키도록 설계된 유압 회로, 및 이와 같은 유압 회로가 제공된 작업 기계를 제공하고자 하는 것이다.
제1항에서 설명되는 본 발명은 유압 회로이며, 유압 회로는: 제1 내지 제4 유압 액추에이터; 작업 유체를 제1 및 제2 유압 액추에이터 각각에 공급하는 제1 펌프; 작업 유체를 제3 유압 액추에이터로 공급하는 제2 펌프; 작업 유체를 제4 유압 액추에이터로 공급하는 제3 펌프; 제1 내지 제4 유압 액추에이터로 공급되는 작업 유체의 적어도 방향을 제어하는 제1 내지 제4 제어 밸브; 제2 제어 밸브의 상류 측에 제공되고 제1 내지 제3 펌프와 제2 유압 액추에이터 사이에서 개방되는 제2 제어 밸브의 오리피스 전후 사이에 일정한 압력차를 유지하는 압력 보상 밸브; 및 작업 유체가 제2 내지 제4 유압 액추에이터 중 어느 하나에 선택적으로 공급되는 방식으로, 제1 내지 제4 제어 밸브 중 적어도 하나의 작동량에 따라서 전환되고 제3 펌프로부터 토출되는 작업 유체의 방향을 제어하는 전환 밸브를 가지며, 상기 전환 밸브가 제2 제어 밸브와 압력 보상 밸브 사이에서 제2 유압 액추에이터로 공급되는 작업 유체를 수렴한다.
제2항에서 설명되는 본 발명은 기계 본체, 기계 본체에 장착되는 작업 디바이스, 및 기계 본체와 작업 디바이스에 제공되는 제1항에 따른 유압 회로를 가지는 작업 기계이며, 상기 기계 본체는 하부 이동 본체, 및 하부 이동 본체에 의해 축 방향으로 지지되고 제4 유압 액추에이터인 선회 모터에 의해 선회되는 상부 선회 본체를 가지며, 상기 작업 디바이스는 상부 선회 본체에 축 방향으로 결합되고 제1 유압 액추에이터인 붐 실린더에 의해 회전되는 붐, 붐의 선단에 축 방향으로 결합되고 제3 유압 액추에이터인 스틱 실린더에 의해 회전되는 스틱, 및 스틱의 선단에 축 방향으로 결합되고 제2 유압 액추에이터인 버킷 실린더에 의해 회전되는 버킷을 가진다.
제1항에 설명된 발명에 따라서, 작업 유체는 제1 펌프로부터 제1 유압 액추에이터, 제2 유압 액추에이터, 또는 제1 및 제2 유압 액추에이터 둘 모두로 공급되며, 또한 작업 유체는 제2 펌프로부터 제3 유압 액추에이터로 공급된다. 그 후, 작업 유체는 제1 내지 제4 제어 밸브 중 적어도 하나의 작동량에 따라서 전환 밸브를 전환시킴으로써, 제3 펌프로부터 제2 내지 제4 유압 액추에이터 중 어느 하나로 선택적으로 공급된다. 또한, 전환 밸브는 압력 보상 밸브와 제2 제어 밸브 사이의 제2 유압 액추에이터로 공급될 작업 유체를 공급함으로써, 제1 내지 제3 펌프와 제2 유압 액추에이터 사이에서 개방되는 제2 제어 밸브의 오리피스 전후 사이에 일정한 압력차를 유지하는 압력 보상 밸브를 이용하여 제1 펌프로부터 제2 유압 액추에이터로 작업 유체의 공급을 제한한다. 결과적으로, 임의의 복잡한 구성 및 제어를 사용하지 않고, 제어 밸브의 다양한 작동에 대한 펌프 유동의 수렴 및 분배 효율이 향상될 수 있다.
제2항에 설명된 본 발명은 제어 밸브의 다양한 작동에 대한 펌프 유동의 수렴 및 분배 효율뿐만 아니라, 특히 붐, 스틱 및 버킷을 작동시키기 위한 3개의 동시 작동 세트에서 동일한 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유압 회로의 전환 밸브를 전환시키는 방식을 도시하는 회로도이다.
도 2는 전환 밸브를 전환시키는 다른 방식을 도시하는 회로도이다.
도 3은 전환 밸브를 전환시키는 또 다른 방식을 도시하는 회로도이다.
도 4는 유압 회로의 압력 보상 밸브를 도시하는 회로도이다.
도 5는 유압 회로를 갖는 작업 기계의 측면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 유압 회로의 다른 실시예의 일부를 도시하는 회로도이다.
본 발명은 도 1 내지 도 5에 도시된 실시예 및 도 6에 도시된 다른 실시예에 기초하여 이후에 상세히 설명된다.
도 1 내지 도 5에 도시된 실시예가 먼저 설명된다.
도 5는 작업 기계로서 유압 굴착기(11)를 도시한다. 유압 굴착기(11)에는 유압 작동식(유압식) 기계 본체(12) 및 이와 같은 기계 본체(12)에 장착되는 유압 작동식(유압식) 작업 디바이스(13)가 제공된다. 기계 본체 (12)에 있어서, 상부 선회 본체(16)가 하부 이동 본체(14) 상부에 위치하되, 두 본체 사이에 선회 베어링(15)이 장착되어 선회 유압 모터(16m)에 의해 선회하도록 위치되어 있다.작업자 스테이션과 기계실(18)을 구성하는 운전실(17)은 상부 선회 본체(16)에 장착되며, 도 1에 도시된 엔진(19) 및 이와 같은 엔진(19)에 의해 구동되는 제1 내지 제3 펌프(P1 내지 P3)가 기계실(18)에 장착된다.
작업 디바이스(13)는 상부 선회 본체(16)에 축 방향으로 지지되고 붐 실린더(21c)에 의해 회전되는 붐(21), 붐(21)의 선단에 축 방향으로 결합되고 스틱 실린더(22c)에 의해 회전되는 스틱(22), 및 스틱(22)의 선단에 축 방향으로 결합되는 부재에 부착되고 버킷 실린더(23c)에 의해 회전되는 버킷(23)을 가진다.
가변 용량 펌프인 제1 내지 제3 펌프(P1 내지 P3)는 엔진(19)의 출력 샤프트에 연결되어 엔진(19)의 속도와 동일한 회전 속도로 구동되고, 작업자 스테이션의 내부에 제공되는 도시되지 않은 레버 또는 페달과 같은 작동 디바이스의 작동량에 따라서 설정되는 제어기(CT)의 (전류와 같은) 전기 신호에 의해 제어되는 펌프 용량을 가진다. 제1 펌프(P1)는 작업 유체로서의 유압 오일을 제1 유압 액추에이터인 붐 실린더(21c)(제1 제어 밸브인 붐 제어 밸브(CV1)) 및 제2 유압 액추에이터인 버킷 실린더(23c)(제2 제어 밸브인 버킷 제어 밸브(CV2))로 공급한다. 제2 펌프(P2)는 작업 유체로서의 유압 오일을 제3 유압 액추에이터인 스틱 실린더(22c)(제3 제어 밸브인 스틱 제어 밸브(CV3))로 공급한다. 제3 펌프(P3)는 작업 유체로서의 유압 오일을 제4 유압 액추에이터인 선회 모터로서 기능을 하는 선회 유압 모터(16m)(제4 제어 밸브인 선회 제어 밸브(CV4))로 공급한다. 제어 밸브(CV1 내지 CV4)는 예를 들어, 단일 블록(BLK) 내에 미끄럼 가능하게 제공되는 스풀 등이고, 펌프(P1 내지 P3)에 의해 공급되는 유압 오일의 방향 및 유량을 제어하고, 그 결과로 얻어진 유압 오일을 붐 실린더(21c), 버킷 실린더(23c), 스틱 실린더(22c) 및 선회 유압 모터(16m)로 공급한다. 블록(BLK)의 내부에는 또한, 예를 들어 기계 본체(12)의 하부 이동 본체에 제공되는 좌우 이동 유압 모터(도시되지 않음)로 공급될 유압 오일의 방향 및 유량을 제어하기 위한 스풀 등이 제공된다. 그러나, 도 1 내지 도 3은 실린더(21c 내지 23c)와 선회 유압 모터(16m)를 위한 회로만을 도시하고 다른 회로의 예시를 생략한다.
구체적으로, 제1 압력 보상 밸브(CO1) 및 압력 보상 밸브인 제2 압력 보상 밸브(CO2)는 회로 압력을 제어하기 위해 제공되는 제1 블리드-오프 밸브(BL1)에 의해 제1 펌프(P1)의 토출 포트에 병렬로 연결된다. 또한, 붐 제어 밸브(CV1)는 역류 방지의 목적을 위해 제공된 제1 체크 밸브(CH1)에 의해 제1 압력 보상 밸브(CO1)에 연결된다. 버킷 제어 밸브(CV2)는 역류 방지의 목적을 위해 제공된 제2 체크 밸브(CH2)에 의해 제2 압력 보상 밸브(CO2)에 연결된다.
제3 압력 보상 밸브(CO3)는 회로 압력을 제어하기 위해 제공된 제2 블리드-오프 밸브(BL2)에 의해 제2 펌프(P2)의 토출 포트에 연결되며, 스틱 제어 밸브(CV3)는 역류 방지의 목적을 위해 제공된 제3 체크 밸브(CH3)에 의해 제3 압력 보상 밸브(CO3)에 연결된다. 제2 펌프(P2)의 토출 포트와 제1 펌프(P1)의 토출 포트는 제1 및 제2 압력 보상 밸브(CO1, CO2) 및 제3 압력 보상 밸브(CO3)의 상류 측(제2 블리드-오프 밸브(BL2) 및 제1 블리드-오프 밸브(BL1)의 하류 측)에서 수렴 밸브(26)에 의해 서로 연결된다.
선회 제어 밸브(CV4)는 회로 압력을 제어하기 위해 제공된 제3 블리드-오프 밸브(BL3) 및 역류 방지의 목적을 위해 제공된 제4 체크 밸브(CH4)에 의해 제3 펌프(P3)의 토출 포트에 연결된다. 전환 밸브(29)가 또한, 제3 블리드-오프 밸브(BL3)와 제4 체크 밸브(CH4) 사이에서 분기하는 채널(28)에 의해 제3 펌프(P3)의 토출 포트에 연결된다. 제어 밸브(CV2, CV3)는 각각 채널(31, 32)에 의해 전환 밸브(29)에 연결된다.
제어 밸브(CV1 내지 CV4)의 변위는 작동 디바이스의 작동에 의해서 각각의 파일럿 펌프(도시되지 않음)로부터 공급되는 파일럿 1차 압력 오일을 연결하는 수동 파일럿 작동 밸브(도시되지 않음)에 의해 감압되는 파일럿 2차 압력 오일에 의해 제어된다.
블리드-오프 밸브(BL1 내지 BL3)는 제1 내지 제3 펌프(P1 내지 P3)로부터 탱크(T)로 토출되는 과잉 유압 오일을 배출한다.
압력 보상 밸브(CO1 내지 CO3)는 제어 밸브(CV1 내지 CV3)의 상류 측에 위치되며, 제1 내지 제3 펌프(P1 내지 P3)와 유압 액추에이터(붐 실린더(21c), 버킷 실린더(23c), 스틱 실린더(22c) 및 선회 유압 모터(16m)) 사이에서 개방되는 제어 밸브(CV1 내지 CV3)의 오리피스 전후 사이에 일정한 압력차를 유지하고 제어 밸브(CV1 내지 CV3)의 오리피스에 따른 양으로 유압 오일을 송출하도록 구성된다. 본 실시예에서, 압력 보상 밸브(CO1 내지 CO3)는 도 4에 도시된 바와 같이, 제어 밸브(CV1 내지 CV3)의 상류 측에 연결된 압력차 검출 라인(34) 및 제어 밸브(CV1 내지 CV3)의 하류 측에 연결된 압력차 검출 라인(35)에 연결되고, 이들 압력차 검출 라인(34, 35)에 의해 검출된 압력들 사이의 차가 일정하게 유지되는 방식으로 제어된다.
도 1을 다시 참조하면, 수렴 밸브(26)는 제1 및 제2 펌프(P1, P2) 중 어느 하나로부터 토출되는 유압 오일의 적어도 일부를 다른 하나로부터 토출되는 유압 오일과 수렴시킨다. 수렴 밸브(26)는 작동 디바이스의 작동, 즉 제어 밸브(CV1 내지 CV4) 중 적어도 하나의 작동량, 또는 본 실시예에서 각각의 제어 밸브(CV1 내지 CV4)의 작동량에 따라서 제어기(CT)로부터 입력되는 (전류와 같은) 전기 신호에 의해 작동된다.
채널(31)은 제2 압력 보상 밸브(CO2)와 버킷 제어 밸브(CV2) 사이의 위치를 전환 밸브(29)에 연결한다. 다시 말하면, 채널(31)을 이용하여, 전환 밸브(29)는 제3 펌프(P3)의 토출 포트를 제3 블리드-오프 밸브(BL3)를 통해 제2 압력 보상 밸브(CO2)의 하류 측에 연결함으로써, 제3 펌프(P3)로부터 토출되는 유압 오일이 버킷 실린더(23c)(버킷 제어 밸브 (CV2))로 공급될 수 있다.
채널(32)은 제3 압력 보상 밸브(CO3)와 제2 펌프(P2)의 토출 포트(제2 블리드-오프 밸브(BL2)) 사이의 위치를 전환 밸브(29)에 연결한다. 다시 말하면, 채널(32)을 이용하여, 전환 밸브(29)는 제3 펌프(P3)의 토출 포트를 제3 블리드-오프 밸브(BL3)를 통해 제3 압력 보상 밸브(CO3)의 상류 측에 연결함으로써, 제3 펌프(P3)로부터 토출되는 유압 오일의 적어도 일부가 제2 펌프(P2)로부터 스틱 실린더(22c)(스틱 제어 밸브(CV3))로 공급되는 유압 오일과 수렴될 수 있다.
전환 밸브(29)는 3개의 위치: 즉 채널(28) 및 채널(31, 32)을 차단하는 차단 위치(A)와; 채널(28)이 채널(31)과 연통하게 하는 제1 연통 위치(B); 및 채널(28)이 채널(32)과 연통하게 하는 제2 연통 위치(C) 사이에서 전환될 수 있다. 전환 밸브(29)는 작동 디바이스의 작동, 즉 제어 밸브(CV1, CV2) 중 적어도 어느 하나의 작동량, 또는 본 실시예에서 각각의 제어 밸브(CV1 내지 CV4)의 작동량에 따라서 제어기(CT)로부터 입력되는 (전류와 같은) 전기 신호에 의해 작동된다.
블리드-오프 밸브(BL1 내지 BL3), 수렴 밸브(26), 전환 밸브(29), 압력 보상 밸브(CO1 내지 CO3), 체크 밸브(CH1 내지 CH4) 및 제어 밸브(CV1 내지 CV4)는 단일 블록(BLK) 내에서 통합되어 복합 밸브를 구성한다.
예시된 실시예의 작동이 다음에 설명된다.
예를 들어, 붐(21)을 들어올리면서 스틱(22)을 운전실(17)로부터 멀리 회전시키기 위한 스틱-아웃(stick-out) 작동 및 버킷(23)을 스틱(22) 쪽으로 당기기 위한 버킷-인(bucket-in) 작동이 수행되는 덤핑(dumping) 작동을 포함하는, 예를 들어, 붐(21), 스틱(22) 및 버킷(23)을 작동시키기 위한 3개의 동시 작동 세트에서, 전환 밸브(29)가 제어기(CT)로부터의 전기 신호에 응답하여 제1 연통 위치(B)로 전환됨으로써, 제1 펌프(P1)로부터 토출되고 제1 블리드-오프 밸브(BL1)에 의해 조절되는 압력을 갖는 압력 오일은 제1 압력 보상 밸브(CO1)에 의해 보상되는 압력을 가지며, 그 결과로 얻어진 압력 오일은 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 체크 밸브(CH1) 및 붐 제어 밸브(CV1)를 통해 붐 실린더(21c)로 공급된다. 또한, 제2 펌프(P2)로부터 토출되고 제2 블리드-오프 밸브(BL2)에 의해 조절되는 압력을 갖는 압력 오일은 제3 압력 보상 밸브(CO3)에 의해 보상되는 압력을 가지며, 그 결과로 얻어진 압력 오일이 제3 체크 밸브(CH3) 및 스틱 제어 밸브(CV3)를 통해 스틱 실린더(22c)로 공급된다. 또한, 제3 펌프(P3)로부터 토출되고 제3 블리드-오프 밸브(BL3)에 의해 조절되는 압력을 갖는 압력 오일은 채널(28), 전환 밸브(29) 및 채널(31)을 통과하고 제2 압력 보상 밸브(CO2)의 하류 측에서 수렴한다. 이때, 제3 펌프(P3)와 버킷 실린더(23c) 사이에서 개방되는 버킷 제어 밸브 (CV2)의 오리피스 전후 사이에 압력차, 즉 압력차 검출 라인(34, 35)(도 4)에 의해 검출되는 압력차가 일정하게 유지되도록, 그리고 버킷 제어 밸브(CV2)의 오리피스에 따른 양의 압력 오일이 유동하도록 제2 압력 보상 밸브(CO2)가 작동된다는 사실을 이용함으로써, 과량의 오일이 채널(31)을 통해 공급될 때 제2 압력 보상 밸브(CO2)가 폐쇄되며, 채널(31)을 통해 수렴하는 유압 오일의 양은 제2 압력 보상 밸브(CO2)를 통과하려고 하는 유압 오일의 양보다 더 많아지며, 결과적으로 제2 압력 보상 밸브(CO2)는 임의의 부가적인 제어 솔레노이드 밸브를 사용하지 않고 자동으로 폐쇄된다. 결과적으로, 제1 펌프(P1)로부터의 압력 오일은 붐 제어 밸브(CV1)를 통해 붐 실린더(21c) 쪽으로 유동하며, 기본적으로 제3 펌프(P3)로부터의 압력 오일만이 제2 체크 밸브(CH2) 및 버킷 제어 밸브(CV2)를 통해 버킷 실린더(23c)로 공급된다. 따라서, 붐 실린더(21c)(붐 제어 밸브(CV1)), 버킷 실린더(23c)(버킷 제어 밸브(CV2)) 및 스틱 실린더(22c)(스틱 제어 밸브(CV3))는 각각 제1 펌프(P1), 제3 펌프(P3) 및 제2 펌프(P2)로부터의 압력 오일이 독립적으로 공급된다. 붐 제어 밸브(CV1), 버킷 제어 밸브(CV2) 및 스틱 제어 밸브(CV3)는 붐 실린더(21c), 버킷 실린더(23c) 및 스틱 실린더(22c)로 공급될 압력 오일의 방향 및 유량을 제어함으로써, 붐(21), 스틱(22), 및 버킷(23)(도 5)을 회전시킨다.
붐(21)을 들어올리면서 하부 이동 본체(14)에 대해 상부 선회 본체(16)를 선회시키기 위한 소위 리프팅 및 선회 작동과 같은 2개의 동시 작동 세트에서, 상대적으로 많은 양의 유압 오일이 이들 중 하나(붐 (21))를 작동시킬 필요가 있을 때, 전환 밸브(29)는 제어기(CT)로부터의 전기 신호에 응답하여 차단 위치(A)로 전환됨으로써, 제1 펌프(P1)로부터 토출되고 제1 블리드-오프 밸브(BL1)에 의해 조절되는 압력을 갖는 압력 오일이 제1 압력 보상 밸브(CO1)에 의해 보상되는 압력을 가지며, 그 결과로 얻어진 압력 오일은 도 2에 도시된 바와 같이 제1 체크 밸브(CH1) 및 붐 제어 밸브(CV1)를 통해 붐 실린더(21c)로 공급된다. 이때, 수렴 밸브(26)는 제어기(CT)의 전기 신호에 응답하여 개방 위치로 전환됨으로써, 제2 펌프(P2)로부터 토출되고 제2 블리드-오프 밸브(BL2)에 의해 조절되는 압력을 갖는 압력 오일은 제1 펌프(P1)로부터 수렴 밸브(26)를 통과하는 압력 오일과 수렴되고 붐 제어 밸브(CV1)를 통해 붐 실린더(21c)로 공급된다. 제3 펌프(P3)로부터 토출되고 제3 블리드-오프 밸브(BL3)에 의해 조절되는 압력을 갖는 압력 오일은 제4 체크 밸브(CH4) 및 선회 제어 밸브(CV4)를 통해 선회 유압 모터(16m)로 공급된다. 따라서, 붐 실린더(21c)에는 제1 및 제2 펌프(P1, P2)로부터의 압력 오일이 공급되며, 선회 유압 모터(16m)에는 제3 펌프(P3)로부터의 압력 오일이 공급된다. 붐 제어 밸브(CV1) 및 선회 제어 밸브(CV4)는 붐 실린더(21c) 및 선회 유압 모터(16m)로 공급되는 압력 오일의 방향 및 유량을 제어함으로써, 붐(21)이 가속된 속도로 회전되는 동안에 상부 선회 본체(16)는 하부 이동 본체(14)에 대하여 선회한다.
유사하게, 붐(21)을 들어올리면서 스틱(22)을 운전실(17) 쪽으로 당기기 위한 소위, 스틱-인(stick-in) 작동과 같은 2개의 동시 작동 세트에서, 이들 중 하나(스틱(22))를 작동시키는 데 상대적으로 많은 양의 유압 오일이 필요할 때, 전환 밸브(29)는 제어기(CT)로부터의 전기 신호에 응답하여 제2 연통 위치(C)로 전환됨으로써, 제1 펌프(P1)로부터 토출되고 제1 블리드-오프 밸브(BL1)에 의해 조절되는 압력을 갖는 압력 오일은 제1 압력 보상 밸브(CO1)에 의해 보상되는 압력을 가지며, 그 결과로 얻어진 압력 오일이 도 3에 도시된 바와 같이 제1 체크 밸브(CH1) 및 붐 제어 밸브(CV1)를 통해 붐 실린더(21c)로 공급된다. 또한, 제2 펌프(P2)로부터 토출되고 제2 블리드-오프 밸브(BL2)에 의해 조절되는 압력을 갖는 압력 오일은 제3 압력 보상 밸브(CO3)에 의해 보상되는 압력을 가지며, 그 결과로 얻어진 압력 오일이 제3 체크 밸브(CH3) 및 스틱 제어 밸브(CV3)를 통해 스틱 실린더(22c)로 공급된다. 또한, 제3 펌프(P3)로부터 토출되고 제3 블리드-오프 밸브(BL3)에 의해 조절되는 압력을 갖는 압력 오일은 채널(28), 전환 밸브(29) 및 채널(32)을 통과하여, 제3 압력 보상 밸브(CO3)의 상류 측에서 수렴한다. 그 후, 이와 같은 압력 오일은 제3 압력 보상 밸브(CO3)에 의해 보상된 압력을 가지며 제2 펌프(P2)로부터 토출되는 오일 압력과 함께, 제3 체크 밸브(CH3) 및 스틱 제어 밸브(CV3)를 통해 스틱 실린더(22c)로 공급된다. 따라서, 붐 실린더(21c)에는 제1 펌프(P1)로부터 압력 오일이 공급되며, 스틱 실린더(22c)에는 제2 및 제3 펌프(P2, P3)로부터 압력 오일이 공급된다. 붐 제어 밸브(CV1) 및 스틱 제어 밸브(CV3)는 붐 실린더(21c) 및 스틱 실린더(22c)로 공급될 압력 오일의 방향 및 유량을 제어함으로써, 붐(21)이 회전하는 동안에 스틱(22)은 가속된 속도로 회전된다.
이들 전환 단계는 단지 예시적인 것이며, 따라서 전환 밸브(29)를 전환하고, 수렴 밸브(26)를 전환하고, 제어기(CT)로부터의 전기 신호에 응답하여 3개의 펌프(P1 내지 P3)로부터 토출되는 유압 오일의 양을 제어함으로써 유압 오일이 다양한 작동에 따라서 분배/수렴될 수 있다는 것에 주목해야 한다.
본 발명의 실시예의 효과가 아래에서 열거된다.
전술한 바와 같이, 제1 펌프(P1)로부터의 유압 오일이 붐 실린더(21c), 버킷 실린더(23c), 또는 양쪽 실린더(21c, 23c)로 공급되며, 제2 펌프(P2)로부터의 유압 오일은 스틱 실린더(22c)로 공급되며, 제3 펌프(P3)로부터의 유압 오일은 적어도 하나의 제어 밸브(CV1 내지 CV4)의 작동량에 따라서 제어기(CT)에 의해 전환 밸브(29)를 전환시킴으로써 버킷 실린더(23c), 스틱 실린더(22c) 또는 선회 유압 모터(16m)로 선택적으로 공급된다. 또한, 버킷 실린더(23c)로 유압 오일을 공급할 때, 전환 밸브(29)는 추가의 전환 밸브 등을 사용하지 않고, 제2 압력 보상 밸브(CO2)와 버킷 제어 밸브(CV2) 사이에 유압 오일을 공급함으로써 제1 내지 제3 펌프(P1 내지 P3)와 버킷 실린더(23c) 사이에서 개방되는 버킷 제어 밸브(CV2)의 오리피스 전후 사이에 일정한 압력차를 유지한다는 제2 압력 보상 밸브(CO2)의 특징을 이용하여 제1 펌프(P1)로부터 버킷 실린더(23c)로 유압 오일의 공급을 자동으로 제한한다. 따라서, 예를 들어, 붐(21), 스틱(22) 및 버킷(23)을 작동시키기 위한 3개의 동시 작동 세트를 실행할 때, 복잡한 구성과 제어에 의존하지 않고 독립적으로 제1 내지 제3 펌프(P1 내지 P3)로부터 붐 실린더(21c), 버킷 실린더(23c) 및 스틱 실린더(22c)로 유압 오일을 공급하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 2개의 동시 작동 세트의 실행시 어느 하나의 펌프 유량을 높게 할 필요가 있을 때 유압 오일을 분배할 수 있다. 이와 같은 방식으로, 본 발명의 실시예는 제어 밸브(CV1 내지 CV4)의 다양한 작동에 따라서 펌프 유동을 수렴 및 분배하는 효율을 향상시킬 수 있다.
제1 및 제2 펌프(P1, P2) 중 어느 하나로부터 토출되는 유압 오일의 적어도 일부를 다른 하나로부터 토출되는 유압 오일과 수렴시키는 수렴 밸브(26)에 의해서, 제어 밸브(CV1, CV2) 중 적어도 하나의 작동량에 따라서 제어기(CT)에 의한 수렴 밸브(26)의 전환을 통해 제1 및 제2 펌프(P1, P2) 중 하나로부터 토출되는 오일의 적어도 일부를 다른 하나로부터 토출되는 오일로 전진시켜 작동이 가속될 수 있게 함으로써, 제어 밸브(CV1 내지 CV4)의 다양한 작동에 따라서 펌프 유동을 수렴 및 분배하는 효율을 향상시킨다.
결과적으로, 제1 내지 제3 펌프(P1 내지 P3), 제2 압력 보상 밸브(CO2), 전환 밸브(29) 및 수렴 밸브(26)를 이용함으로써 다양한 작동에 따라서 효율적인 회로가 선택될 수 있으므로, 효율 및 작동성을 향상시킨다.
또한, 유압 굴착기(11)에 전술한 유압 회로를 제공함으로써, 제어 밸브(CV1 내지 CV4)의 다양한 작동에 따라서 펌프의 유동을 수렴 및 분배하는 효율이 향상될 수 있으며, 특히 붐(21), 스틱(22) 및 버킷(23)을 작동시키기 위한 3개의 동시 작동 세트의 효율이 향상될 수 있다.
도 6에 도시된 다른 실시예가 다음에 설명된다.
이와 같은 실시예에서, 제2 압력 보상 밸브(CO2)는 버킷 제어 밸브(CV2)의 상류 측에 연결되는 압력차 검출 라인(34) 및 솔레노이드 전환 밸브 (PL)에 의해 버킷 제어 밸브(CV2)의 하류 측에 연결되는 압력차 검출 라인(35)에 연결되며, 이들 압력차 검출 라인(34, 35)에 의해 검출되는 압력들 사이의 차이는 일정하게 유지된다. 솔레노이드 전환 밸브(PL)는 예를 들어, 제어기(CT)로부터의 (전류와 같은)전기 신호에 응답하여 제2 압력 보상 밸브(CO2)를 강제로 폐쇄한다.
예를 들어, 제2 압력 보상 밸브(CO2)가 강제로 폐쇄될 때, 제1 펌프(P1) 또는 제2 펌프(P2)로부터 토출되는 많은 유압 오일은 솔레노이드 전환 밸브(PL)를 사용하여 버킷 실린더(23c) 대신에 붐 실린더(21c)에 의도적으로 공급될 수 있어서, 제어 밸브(CV1 내지 CV4)의 다양한 작동에 따라서 펌프 유동을 수렴 및 분배하는 효율을 더욱 향상시킨다.
전술한 각각의 실시예에 따른 유압 회로는 작업 기계 이외의 장치의 유압 회로에 의해 사용될 수 있다. 제1 유압 액추에이터가 붐 실린더 (21c)로서, 제2 유압 액추에이터가 버킷 실린더(23c)로서, 제3 유압 액추에이터가 스틱 실린더(22c)로서, 그리고 제4 유압 액추에이터가 선회 유압 모터(16m)로서 구성되지만, 필요에 따라 다양한 다른 유압 액추에이터가 제1 내지 제4 유압 액추에이터로서 사용될 수 있다.
본 발명은 유압 회로를 갖춘 작업 기계의 제작, 판매 등과 관련된 모든 사업에 산업적으로 이용 가능하다.
CO2: 압력 보상 밸브로서의 제2 압력 보상 밸브
CV1: 제1 제어 밸브로서의 붐 제어 밸브
CV2: 제2 제어 밸브로서의 버킷 제어 밸브
CV3: 제3 제어 밸브로서의 스틱 제어 밸브
CV4: 제4 제어 밸브로서의 선회 제어 밸브
P1: 제1 펌프
P2: 제2 펌프
P3: 제3 펌프
11: 작업 기계로서의 유압 굴착기
12: 기계 본체
13: 작업 디바이스
14: 하부 이동 본체
16: 상부 선회 본체
16m: 제4 유압 액추에이터인 선회 모터로서의 선회 유압 모터
21: 붐
21c: 제1 유압 액추에이터로서의 붐 실린더
22: 스틱
22c: 제3 유압 액추에이터로서의 스틱 실린더
23: 버킷
23c: 제2 유압 액추에이터로서의 버킷 실린더
29: 전환 밸브

Claims (2)

  1. 유압 회로로서:
    제1 내지 제4 유압 액추에이터;
    작업 유체를 제1 및 제2 유압 액추에이터 각각에 공급하는 제1 펌프;
    작업 유체를 제3 유압 액추에이터로 공급하는 제2 펌프;
    작업 유체를 제4 유압 액추에이터로 공급하는 제3 펌프;
    제1 내지 제4 유압 액추에이터로 공급되는 작업 유체의 적어도 방향을 제어하는 제1 내지 제4 제어 밸브;
    제2 제어 밸브의 상류 측에 제공되고 제1 내지 제3 펌프와 제2 유압 액추에이터 사이에서 개방되는 제2 제어 밸브의 오리피스 전후 사이에 일정한 압력차를 유지하는 압력 보상 밸브; 및
    작업 유체가 제2 내지 제4 유압 액추에이터 중 어느 하나에 선택적으로 공급되는 방식으로 제1 내지 제4 제어 밸브 중 적어도 하나의 작동량에 따라서 전환되고 제3 펌프로부터 토출되는 작업 유체의 방향을 제어하는 전환 밸브를 포함하며,
    상기 전환 밸브가 제2 제어 밸브와 압력 보상 밸브 사이에서 제2 유압 액추에이터로 공급되는 작업 유체를 수렴하는, 유압 회로.
  2. 기계 본체;
    기계 본체에 장착되는 작업 디바이스; 및
    기계 본체와 작업 디바이스에 제공되는 제1항에 따른 유압 회로를 포함하는 작업 기계로서,
    상기 기계 본체는:
    하부 이동 본체; 및
    하부 이동 본체에 의해 축 방향으로 지지되고 제4 유압 액추에이터인 선회 모터에 의해 선회되는 상부 선회 본체를 가지며,
    상기 작업 디바이스는:
    상부 선회 본체에 축 방향으로 결합되고 제1 유압 액추에이터인 붐 실린더에 의해 회전되는 붐;
    붐의 선단에 축 방향으로 결합되고 제3 유압 액추에이터인 스틱 실린더에 의해 회전되는 스틱; 및
    스틱의 선단에 축 방향으로 결합되고 제2 유압 액추에이터인 버킷 실린더에 의해 회전되는 버킷을 가지는, 작업 기계.
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