KR20180026885A - 지게차의 유압제어 시스템 - Google Patents

지게차의 유압제어 시스템 Download PDF

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KR20180026885A
KR20180026885A KR1020160113760A KR20160113760A KR20180026885A KR 20180026885 A KR20180026885 A KR 20180026885A KR 1020160113760 A KR1020160113760 A KR 1020160113760A KR 20160113760 A KR20160113760 A KR 20160113760A KR 20180026885 A KR20180026885 A KR 20180026885A
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정영주
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현대건설기계 주식회사
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Abstract

본 발명은 부하물이 없는 무부하시에 캐리지의 포크 하강속도를 높일 수 있도록 한 지게차의 유압제어 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 마스트를 승강시키는 제 1실린더(41)와, 캐리지를 승강시키는 제 2실린더(42)로 이루어지는 리프트 실린더(40)와; 상기 제 1,2실린더(41)(42)에 작동유를 공급하여 동작이 이루어지도록 연결되는 리프트 유압라인(61)(62)과; 상기 리프트 실린더(40)의 상승 또는 하강시 작동유를 공급 또는 드레인되도록 하는 리프트 스풀(60a)로 이루어지는 방향제어밸브(60)와; 부하물이 없는 무부하 상태에서 캐리지의 하강시 작동되는 리프트 실린더(40)의 제 2실린더(42)의 하강속도를 높일 수 있도록 상기 방향제어밸브(60)의 리프트 스풀(60a)과 연결되어서 작동유가 제 2실린더(42)로 공급되도록 구비되는 하강제어 유압라인(64)과; 방향제어밸브(60)와 연결되어 작동유가 공급되도록 하는 메인 유압라인(50)으로부터 분기되어서 연결되도록 하는 분기 유압라인(51)을 포함하는 것이다.

Description

지게차의 유압제어 시스템{Hydraulic Control System for Forklift}
본 발명은 지게차의 유압제어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부하물이 없는 무부하시에 캐리지의 포크 하강속도를 높일 수 있도록 한 것이다.
일반적으로, 건설 장비란 건설 토목용 기계를 의미하며, 도로, 하천, 항만, 철도, 플랜트 등과 같은 공사별로 각각 그 특성에 적합한 기계구조 및 성능을 보유하게 된다. 즉 건설 장비는 산업 현장에서 이루어지는 작업의 다양성으로 인해, 굴삭장비, 적재장비, 운반장비, 하역장비, 다짐장비, 기초공사장비 등으로 구분될 수 있으며, 구체적으로는 불도저, 굴삭기, 로더, 덤프트럭, 롤러 등과 같이 상당히 많은 종류의 장비를 포함하는 개념이다.
이러한 건설장비중 지게차는 짐을 들어올리거나 내릴 때 사용하는 장비로서, 산업 현장이나 창고 등에서 사람이 들기 어려운 무거운 짐을 유용하게 적재 및 운반할 수 있는 차량이다.
이러한 지게차는 전방에는 리프트 실린더에 의해 상 하 방향으로 길이가 증감되는 마스트 조립체가 설치되고, 이러한 마스트 조립체에 포크 또는 작업장치를 부착할 수 있는 캐리지(carriage)를 장착하여 사용한다.
이러한 마스트 조립체는, 여러 개의 마스트를 롤러로 지지하여 상 하 방향으로 구름(rolling)운동 할 수 있도록 연결한 것으로서, 2개의 마스트를 결합한 형태인 2단 마스트 조립체와 3개의 마스트를 결합한 형태인 3단 마스트 조립체가 알려져 있다.
3단 마스트 조립체는 출입구 높이가 낮고 적재 위치가 비교적 높은 위치까지 물건을 들어 올리는 작업조건에 사용하기 위해 3개의 마스트를 결합한 것으로서, 3단 마스트 조립체는, 차체에 틸트 실린더(tilt cylinder)에 의해 경사운동 가능하게 고정되는 외측 마스트와, 외측 마스트의 안쪽에 승강 가능하게 결합되어 리프트 실린더에 의해 승강하는 중간 마스트와, 중간 마스트의 안쪽에 승강 가능하게 결합되는 내측 마스트를 갖추고 있다. 내측 마스트에는 포크 등의 작업구를 장착하기 위한 캐리어(carrier)가 승강 가능하게 결합되는 구조를 가진다.
한편, 지게차는 마스트를 작동시키기 위한 유압 시스템을 갖추고 있는데, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 지게차의 유압 시스템은, 작동유를 저장하는 오일탱크(10)와, 원동기(20)(예를 들어 모터 또는 엔진)에 의해 구동되면서 상기 오일탱크(10)안의 작동유를 흡입하여 고압으로 토출하는 유압펌프(30)를 갖추고 있다.
또한, 상기 유압펌프(30)로부터 흡입되는 작동유가 압송되어서 리프트 실린더(40)를 동작시키도록 하는 메인 유압라인(50)과, 오일탱크(10)로 작동유가 다시 회수되는 드레인 유압라인(52)이 구비된다.
또한, 메인 유압라인(50)과 드레인 유압라인(52)의 사이에는 방향제어밸브(60)가 갖추어지는데, 상기 방향제어밸브(60)는 리프트 스풀(60a)이 구비되고, 상기 리프트 스풀(60a)과 연결되는 리프트 유압라인(61)(62)을 통해 리프트 실린더(40)와 연결된다.
상기 리프트 실린더(40)는 3단 마스트 조립체인 경우에, 제 1실린더(41)와 제 2실린더(42)로 구성될 수 있다.
상기 제 1실린더(41)는 마스트를 승하강시키는 마스트용 실린더이고, 제 2실린더(42)는 캐리지를 승 하강시키는 캐리지용 실린더로 작동될 수 있고, 상기 제 1실린더(41)는 리프트 유압라인(61)과 연결되고, 제 2실린더(42)는 리프트 유압라인(62)과 연결된다.
이러한 종래의 지게차 유압 시스템에 있어서, 캐리지의 포크를 상승시키기 위해, 방향제어밸브(60)의 리프트 스풀(60a)은 중립에서 우측방향으로 절환하여 포크의 상승동작이 이루어지도록 선택하는데, 이때 원동기(20)의 가동으로 유압펌프(30)가 오일탱크(10)안에 저장된 작동유를 흡입하여 메인 유압라인(50)을 통해 압송하는데, 중립에서 우측으로 절환된 방향제어밸브(60)의 리프트 스풀(60a)에 의해 메인 유압라인(50)과 리프트 유압라인(61)(62)이 연결되어 유압이 공급됨으로써, 제 1,2실린더(41)(42)의 상승동작에 따라 포크의 상승동작이 이루어지게 된다.
한편, 캐리지의 포크 하강시에는, 방향제어밸브(60)의 리프트 스풀(60a)을 좌측방향으로 절환시켜서 포크 하강동작 상태로 선택하고, 그러면 리프트 유압라인(61)(62)이 드레인 유압라인(52)과 연결되어서 작동유가 이동하여 드레인 유압라인(52)을 통해 배출되어서 오일탱크(10)로 회수된다.
도 1에 있어서, 메인 유압라인(50)상에는 조향 유닛에 작동유를 공급하고, 잉여 작동유는 방향제어밸브(60)로 공급되도록 하면서 유압펌프(30)의 대기(stand-by)압력이 발생되도록 하는 프라이오리티 밸브(priority valve)가 마련되어 있는데, 일반적인 기술내용으로서 상세한 설명 및 도면은 편의상 생략한다.
여기서, 종래의 지게차는 근래에 와서는 비용절감 및 인양효율을 증대시키기 위해서, 경량화되는 추세로 캐리지의 중량도 감소하게 되며, 부하물이 있는 경우에는 부하물의 중량이 더해져서 캐리지의 포크가 가벼워도 소정의 속도로 하강할 수 있지만, 특히 부하물이 없는 상황에서는 오로지 캐리지의 자중에 의해서만 하강하게 되기 때문에, 캐리지 및 포크가 가벼워 신속하게 내려가지 못하고 상당히 느린 속도로 하강하게 되고, 그에 따라 하역 작업 시간이 지체되며, 운전 조작성 및 작업 효율이 저하되는 문제점이 있는 것이다.
대한민국 등록특허 제 10-1023744호(공고일 : 2011년 03월 25일)
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 포크가 구비된 캐리지의 하강시 부하물이 없는 무부하 상태에서 보다 신속하게 하강할 수 있도록 함으로써, 신속한 하역작업과 운전 조작성 및 작업효율이 향상될 수 있도록 한 지게차의 유압 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 과제 해결 수단은, 마스트를 승강시키는 제 1실린더와, 캐리지를 승강시키는 제 2실린더로 이루어지는 리프트 실린더와;
상기 제 1,2실린더에 작동유를 공급하여 동작이 이루어지도록 연결되는 리프트 유압라인과;
상기 리프트 실린더의 상승 또는 하강시 작동유를 공급 또는 드레인되도록 하는 리프트 스풀로 이루어지는 방향제어밸브와;
부하물이 없는 무부하 상태에서 캐리지의 하강시 작동되는 리프트 실린더의 제 2실린더의 하강속도를 높일 수 있도록 상기 방향제어밸브의 리프트 스풀과 연결되어서 작동유가 제 2실린더로 공급되도록 구비되는 하강제어 유압라인과; 방향제어밸브와 연결되어 작동유가 공급되도록 하는 메인 유압라인으로부터 분기되어서 연결되도록 하는 분기 유압라인을 포함하는 것이다.
또한, 캐리지의 포크 상승동작시에는, 방향제어밸브의 절환동작에 의해 메인 유압라인과 리프트 유압라인이 되어서 작동유가 공급되어 제 1,2실린더의 상승동작이 이루어지고, 하강제어 유압라인은 작동유를 회수하도록 하는 드레인 유압라인과 연결되어 작동유가 회수되도록 하는 것이다.
또한, 상기 분기 유압라인상에는 캐리지의 포크 하강을 위한 제 2실린더의 하강동작시, 무부하 상태에서는 개방된 상태를 유지하고, 하강제어 유압라인으로부터 제공되는 유압이 설정압력보다 더 커지는 부하 상태에서는 닫히도록 하는 로직밸브를 포함하는 것이다.
또한, 상기 분기 유압라인상에는 작동유의 압력이 감압된 설정압력으로 리프트 실린더에 공급되도록 하는 감압밸브를 포함하는 것이다.
이와 같이, 본 발명은 지게차의 캐리지 승강용 리프트 실린더에 별도 유압라인을 연결하여 유압이 공급되도록 함으로써, 캐리지의 상승후 하강시 부하물이 없는 상태에서 보다 신속하게 하강할 수 있어, 하역작업 사이클을 증대시키고, 운전 조작성 및 작업 효율이 향상될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 지게차 유압 시스템을 개략적으로 나타낸 유압 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지게차 유압 시스템을 나타낸 유압 회로도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 예시도면에 의거 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지게차 유압 시스템을 나타낸 유압 회로도로서, 종래와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유압 시스템은, 종래와 마찬가지로, 작동유를 저장하는 오일탱크(10)와, 원동기(20)(예를 들어 모터 또는 엔진)에 의해 구동되면서 상기 오일탱크(10)안의 작동유를 흡입하여 고압으로 토출하는 유압펌프(30)를 갖추고 있다.
또한, 상기 유압펌프(30)로부터 흡입되는 작동유가 압송되어서 리프트 실린더(40)를 동작시키도록 하는 메인 유압라인(50)과, 오일탱크(10)로 작동유가 다시 회수되는 드레인 유압라인(52)이 구비된다.
또한, 메인 유압라인(50)과 드레인 유압라인(52)의 사이에는 유압제어밸브(60)가 갖추어지는데, 상기 방향제어밸브(60)는 리프트 유압라인(61)(62)을 통해 리프트 실린더(40)와 연결된다.
상기 리프트 실린더(40)는 타입에 따라 제 1실린더(41)와 제 2실린더(42)로 구성될 수 있고, 리프트 유압라인(61)은 제 1실린더(41)의 하부 챔버(41a)와 연결되며, 또 다른 리프트 유압라인(62)은 제 2실린더(42)의 하부챔버(42a)에 연결되어 유압을 제공한다.
상기 제 1실린더(41)는 마스트를 승 하강시키는 실린더이고, 제 2실린더(42)는 캐리지를 승하강시키는 실린더로 작동될 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 리프트 실린더(40)를 구성하는 제 2실린더(42)에 유압이 공급되는 유압라인(62)외에, 별도의 하강제어 유압라인(64)이 연결되는 구조를 가질 수 있다.
다시 말해서, 상기 하강제어 유압라인(64)은 무부하 상태에서 제 2실린더(42)의 하강시 유압을 제공하여 신속하게 하강하도록 제 2실린더(42)의 상부챔버(42b)에 연결됨과 동시에, 방향제어밸브(60)와 연결되어 방향제어밸브(60)의 리프트 스풀(60a)의 절환동작에 의해 캐리지에 마련된 포크의 하강동작시 작동유를 공급할 수 있도록 하는 것이다.
또한, 메인 유압라인(50)상에는 일반적인 프라이오리티 밸브(70)(priority valve)가 마련되는데, 상기 프라이오리티 밸브(70)는 우선적으로 작동유가 공급되어야 할 조향유닛(80)과 연결되어 작동유를 공급하고, 잉여 작동유는 메인 유압라인(50)을 통해 방향제어밸브(60)의 절환동작에 의해 리프트 실린더(40)로 공급되어 리프트 실린더(40)의 작동시 사용될 수 있도록 하는 밸브이다.
물론, 방향제어밸브(60)의 리프트 스풀(60a)은 중립시 메인 유압라인(50)를 통과하는 작동유는 드레인 유압라인(52)과 연결되어서 오일탱크(10)로 회수되는 순환과정을 수행한다.
여기서, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 메인 유압라인(50)으로부터 분기된 별도의 분기 유압라인(51)이 마련되어서 상기 방향제어밸브(60)의 리프트 스풀(60a)과 연결되고, 상기 분기 유압라인(51)상에는 2개의 밸브가 마련되는데, 로직밸브(72)와 감압밸브(74)가 마련될 수 있다.
상기 로직밸브(72)는 제 2실린더(42)가 무부하조건(부하물이 없는 상태)에서는 유로가 오픈되고, 제 2실린더(42)가 부하조건일때에는 유로가 차단되도록 하는 기능을 발휘되도록 하는 것이다.
다시 말해서, 로직밸브(72)에는 소정의 압력이 미리 설정되어 있어, 제 2실린더(42)에 부하물이 작용하는 경우에는, 부하물에 의한 작동유의 압력이 로직밸브(72)에 설정된 압력보다 커져서 로직밸브(72)가 닫히게된다.
또한, 상기 감압밸브(74)는 항상 오픈된 상태로 있고, 프라이오리티 밸브(70)의 작동에 의해 발생되는 유압펌프(30)의 대기(stand-by)압력은 통상 10 ~ 15바아(bar)인데, 작동환경 즉, 엔진 회전수(rpm), 관로저항 및 유압 리턴필터의 배압증가로 인해 달라질 수 있는데, 유압펌프(30)의 대기 압력보다 낮은 감압된 설정 압력이 항상 일정하게 공급되도록 하는 역할을 하는 것이다.
이러한 본 발명의 일 실시 예에 따른 지게차의 유압 시스템은, 지게차의 작동시, 즉 캐리지의 포크를 상승시키고자 하는 경우에, 방향제어밸브(60)의 리프트 스풀(60a)을 중립에서 우측방향으로 절환시켜서 상승동작을 선택하게 되는데, 그러면, 메인 유압라인(50)과 리프트 유압라인(61)(62)이 연결되고, 이때 원동기(20)의 가동으로 유압펌프(30)가 구동되어서 오일탱크(10)안에 저장된 작동유가 흡입되어 메인 유압라인(50)을 통과하여 방향제어밸브(60)를 거쳐서 연결된 리프트 유압라인(61)(62)을 통해 리프트 실린더(40)의 제 1,2실린더(41)(42)의 하부챔버(41a)(42a)로 공급되어 제 1,2실린더(41)(42)가 작동하여 각각 마스트 및 캐리지의 상승 동작이 이루어진다.
캐리지의 포크 상승 동작시에는, 분기 유압라인(51)으로 작동유가 공급되지만, 방향제어밸브(60)가 포크 상승시의 절환동작에 의해 차단되어 리프트 유압라인(61)(62) 및 하강제어 유압라인(64)으로 작동유의 공급이 이루어지지 않는다.
따라서, 캐리지의 포크 상승 동작시, 제 2실린더(42)의 상부챔버(42b)안의 작동유는 하강제어 유압라인(64)을 통해 방향제어밸브(60)의 리프트 스풀(60a)에서 드레인 유압라인(52)과 연결되어 드레인되어서 오일탱크(10)안으로 회수된다.
한편, 캐리지의 포크 하강동작시에는, 방향제어밸브(60)의 리프트 스풀(60a)을 중립에서 좌측방향으로 절환시켜서 하강 동작을 선택하게 되고, 그러면 리프트 유압라인(61)(62)과 드레인 유압라인(52)이 연결되어서, 리프트 실린더(40)의 작동유가 드레인 회수되는데, 이때, 유압펌프(30)의 압력이 하강제어 유압라인(64)에 의해 제 2실린더(42)와 동일하게 연결되지만, 캐리지의 포크에 부하물이 적재된 상태에서는 로직밸브(72)에 설정된 압력보다 높은 압력이 발생되어서 로직밸브(72)를 닫아주게 되어 분기 유압라인(51)을 차단시켜 부하물이 적재된 상태에서 포크 하강시에는 하강제어 유압라인(64)을 통한 유압이 차단된 상태가 된다.
또한, 캐리지를 승강시키는 제 2실린더(42)는 부하물이 포크에 실려 있는 경우에는 하강시, 캐리지의 자중과 부하물의 중량이 더해져서 쉽게 하강할 수 있어, 별도의 하강을 위한 유압공급을 제공할 필요가 없다.
그러나, 캐리지의 포크에 부하물이 없는 경우에는, 캐리지 자체의 중량만이 작용하므로, 캐리지가 상승된 상태에서 하강시키고자 할때에는, 하강하는 속도가 느려져서 하강 완료시까지 시간이 지체될 수 있는데, 이때 유압제어밸브(60)의 동작으로 하강제어 유압라인(64)을 통한 유압이 로직밸브(72)의 설정압력보다 높지 않아 로직밸브(72)는 개방된 상태를 유지한다.
다시 말해서, 작동유가 방향제어밸브(60)의 리프트 스풀(60a)의 절환동작(좌측 이동)에 의해 분기 유압라인(51)과 하강제어 유압라인(64)이 연결되어 있는 상태에서, 개방된 상태의 로직밸브(72)를 통해 작동유가 통과하여 하강제어 유압라인(64)을 통해 제 2실린더(42)의 상부챔버(42b)에 공급함으로써, 제 2실린더(42)가 보다 신속하게 하강동작을 수행할 수 있도록 하는 갓이다.
따라서, 지게차를 통해 각종 하역작업 수행시, 부하물의 적재여부에 관계없이 신속하게 캐리지를 상승 및 하강시킬 수 있으므로, 전체적인 하역작업이 신속하게 이루어질 수 있다.
이상에서는 첨부도면에 도시된 본 발명의 구체적인 실시 예를 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명의 바람직한 형태에 대한 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 보호 범위가 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이상과 같은 본 발명의 실시 예는 본 발명의 기술적 사상내에서 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 균등한 다른 실시가 가능한 것이며, 이러한 변형 및 균등한 다른 실시 예들은 본 발명의 첨부된 청구범위에 속한다.
10 : 오일탱크
20 : 원동기
30 : 유압펌프
40 : 리프트 실린더
41 : 제 1실린더
42 : 제 2실린더
41a,42a : 하부챔버
42b : 상부챔버
50 : 메인 유압라인
51 : 분기 유압라인
52 : 드레인 유압라인
60 : 방향제어밸브
60a : 리프트 스풀
61,62 : 리프트 유압라인
64 : 하강제어 유압라인
70 : 프라이오리티 밸브
72 : 로직밸브
74 : 감압밸브

Claims (4)

  1. 마스트를 승강시키는 제 1실린더(41)와, 캐리지를 승강시키는 제 2실린더(42)로 이루어지는 리프트 실린더(40)와;
    상기 제 1,2실린더(41)(42)에 작동유를 공급하여 동작이 이루어지도록 연결되는 리프트 유압라인(61)(62)과;
    상기 리프트 실린더(40)의 상승 또는 하강시 작동유를 공급 또는 드레인되도록 하는 리프트 스풀(60a)로 이루어지는 방향제어밸브(60)와;
    부하물이 없는 무부하 상태에서 캐리지의 하강시 작동되는 리프트 실린더(40)의 제 2실린더(42)의 하강속도를 높일 수 있도록 상기 방향제어밸브(60)의 리프트 스풀(60a)과 연결되어서 작동유가 제 2실린더(42)로 공급되도록 구비되는 하강제어 유압라인(64)과;
    방향제어밸브(60)와 연결되어 작동유가 공급되도록 하는 메인 유압라인(50)으로부터 분기되어서 연결되도록 하는 분기 유압라인(51);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 지게차의 유압제어 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    캐리지의 포크 상승동작시에는, 방향제어밸브(60)의 절환동작에 의해 메인 유압라인(50)과 리프트 유압라인(61)(62)이 되어서 작동유가 공급되어 제 1,2실린더(41)(42)의 상승동작이 이루어지고, 하강제어 유압라인(64)은 작동유를 회수하도록 하는 드레인 유압라인(52)과 연결되어 작동유가 회수되도록 하는 것을 특징으로 하는 지게차의 유압제어 시스템
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 분기 유압라인(51)상에는 캐리지의 포크 하강을 위한 제 2실린더(42)의 하강동작시, 무부하 상태에서는 개방된 상태를 유지하고, 하강제어 유압라인(64)으로부터 제공되는 유압이 설정압력보다 더 커지는 부하 상태에서는 닫히도록 하는 로직밸브(72)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지게차의 유압제어 시스템.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분기 유압라인(51)상에는 작동유의 압력이 감압된 설정압력으로 리프트 실린더(40)에 공급되도록 하는 감압밸브(74)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지게차의 유압제어 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112959324A (zh) * 2021-03-16 2021-06-15 合肥工业大学 一种液压工业机器人节能的工作单元

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