KR20210028097A - 유체 제어 밸브, 유체 시스템, 건설 기계 및 제어 방법 - Google Patents

유체 제어 밸브, 유체 시스템, 건설 기계 및 제어 방법 Download PDF

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히토시 이와사키
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나부테스코 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 유체 제어 밸브는, 제1 액추에이터 포트, 제2 액추에이터 포트, 펌프 및 탱크 사이의 접속 및 차단을 전환하는 제1 스풀과, 상기 제1 스풀에 의한 전환에 따라, 상기 제1 액추에이터 포트와 상기 탱크 사이를 접속하는 제2 스풀을 구비한다.

Description

유체 제어 밸브, 유체 시스템, 건설 기계 및 제어 방법{FLUID CONTROL VALVE, FLUID SYSTEM, CONSTRUCTION MACHINE AND CONTROL METHOD}
본 발명은 유체 제어 밸브, 유체 시스템, 건설 기계 및 제어 방법에 관한 것이다.
종래, 건설 기계의 1종으로서 유압 셔블이 알려져 있다. 유압 셔블은, 유압 실린더로 동작하는 붐, 암 및 버킷 등의 어태치먼트를 구비한다. 유압 셔블은, 어태치먼트를 구동시키는 유체 시스템을 구비한다. 유체 시스템은, 유압 실린더에 대한 작동유의 공급ㆍ배출을 제어하는 유체 제어 밸브를 구비한다. 유체 제어 밸브로서는, 복수의 통로를 갖는 밸브 보디와, 밸브 보디에 공급된 작동유의 역류를 방지하기 위한 체크 밸브를 구비한 것이 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
그런데, 유압 셔블은, 버킷에 의한 굴삭 작업뿐만 아니라 유압 브레이커, 크러셔 등의 어태치먼트가 탑재되어 다양한 용도에 사용된다. 어태치먼트의 종류에 따라, 유압 브레이커와 같이 펌프로부터 작동유의 공급만을 행하는 단동과, 크러셔 와 같이 작동유의 공급ㆍ배출을 행하는 왕복동으로 전환할 필요가 있다.
일본 특허 공개 제2017-141858호 공보
그러나, 어태치먼트의 종류에 의한 동작의 전환은, 통로 내에 마련된 전환 밸브를 수동으로 전환할 필요가 있다.
한편, 캐빈 내로부터 상기 동작의 전환을 조작 가능한 것도 있지만, 여전히 복잡한 회로를 마련할 필요가 있었다.
본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 어태치먼트의 종류에 의한 동작의 전환을 간단한 제어로 행할 수 있는 유체 제어 밸브, 유체 시스템, 건설 기계 및 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제의 해결 수단으로서, 본 발명의 양태는 이하의 구성을 갖는다.
(1) 본 발명의 형태에 관한 유체 제어 밸브는, 제1 액추에이터 포트, 제2 액추에이터 포트, 펌프 및 탱크 사이의 접속 및 차단을 전환하는 제1 스풀과, 상기 제1 스풀에 의한 전환에 따라, 상기 제1 액추에이터 포트와 상기 탱크 사이를 접속하는 제2 스풀을 구비한다.
이 구성에 따르면, 제1 스풀 및 제2 스풀의 복수의 스풀을 사용함으로써 제1 액추에이터 포트, 제2 액추에이터 포트, 펌프 및 탱크 사이의 접속 및 차단을 전환하는 동작을, 간단한 제어로 행할 수 있다.
(2) 상기 (1)에 기재된 유체 제어 밸브는, 상기 제1 스풀은, 상기 제1 액추에이터 포트와 상기 펌프 사이를 접속함과 함께 상기 제2 액추에이터 포트와 상기 탱크 사이를 접속하는 제1 위치와, 상기 제2 액추에이터 포트와 상기 펌프 사이를 접속하는 제2 위치를 전환하고, 상기 제2 스풀은, 상기 제1 스풀이 상기 제2 위치에 있을 때 상기 제1 액추에이터 포트와 상기 탱크 사이를 접속해도 된다.
이 구성에 따르면, 제1 스풀이 제2 위치에 있을 때 제2 스풀이 제1 액추에이터 포트와 탱크 사이를 접속하기 위해, 제어를 간단화할 수 있다. 따라서, 어태치먼트의 종류에 의한 동작의 전환을 간단한 제어로 행할 수 있다.
(3) 상기 (2)에 기재된 유체 제어 밸브에서는, 상기 제1 스풀이 상기 제2 스풀에 고정되어 있지 않아도 된다.
(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 것에 기재된 유체 제어 밸브에서는, 상기 제2 스풀은, 상기 제1 스풀이 상기 제1 위치에 있을 때 상기 제1 액추에이터 포트와 상기 탱크 사이를 차단해도 된다.
(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 것에 기재된 유체 제어 밸브에서는, 상기 제1 스풀을 구동하는 2개의 제1 제어 밸브와, 상기 제2 스풀을 구동하는 하나의 제2 제어 밸브를 구비해도 된다.
(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 것에 기재된 유체 제어 밸브에서는, 상기 펌프는 제1 펌프와 제2 펌프로 구성되고, 상기 제1 펌프와 상기 제1 스풀 사이의 제1 펌프 통로 또는 상기 제2 펌프와 상기 제1 스풀 사이의 제2 펌프 통로 중 적어도 어느 하나의 접속과 차단을 전환하는 펌프 전환 밸브를 구비해도 된다.
(7) 본 발명의 형태에 관한 유체 제어 밸브는, 제1 액추에이터 포트와 펌프 사이를 접속함과 함께 제2 액추에이터 포트와 탱크 사이를 접속하는 제1 위치, 또는 상기 제2 액추에이터 포트와 상기 펌프 사이를 접속하는 제2 위치를 취할 수 있는 제1 스풀과, 상기 제1 스풀이 상기 제2 위치에 있을 때 상기 제1 액추에이터 포트와 상기 탱크 사이를 접속하고, 상기 제1 스풀이 상기 제1 위치에 있을 때 상기 제1 액추에이터 포트와 상기 탱크 사이를 차단하고, 상기 제1 스풀에 고정되지 않은 제2 스풀과, 상기 제1 스풀을 구동하는 2개의 제1 제어 밸브와, 상기 제2 스풀을 구동하는 하나의 제2 제어 밸브와, 상기 펌프는 제1 펌프와 제2 펌프로 구성되고, 상기 제1 펌프와 상기 제1 스풀 사이의 제1 펌프 통로 또는 상기 제2 펌프와 상기 제1 스풀 사이의 제2 펌프 통로 중 적어도 어느 하나의 접속과 차단을 전환하는 펌프 전환 밸브를 구비한다.
이 구성에 따르면, 제1 스풀이 제2 위치에 있을 때 제2 스풀이 제1 액추에이터 포트와 탱크 사이를 접속하기 위한, 제어를 간단화할 수 있다. 따라서, 어태치먼트의 종류에 의한 동작의 전환을 간단한 제어로 행할 수 있다. 게다가, 2개의 스풀을 3개의 제어 밸브로 제어하기 때문에, 4개의 스풀을 4개의 제어 밸브로 제어하는 경우와 비교하여, 어태치먼트의 종류에 의한 동작의 전환을 간단한 구성으로 행할 수 있다. 게다가, 하나의 펌프 통로만에 의한 유체의 공급 또는 2개의 펌프 통로에 의한 유체의 공급(으)로 전환할 수 있다. 예를 들어, 어태치먼트의 용량에 의해 2 펌프 시스템으로 구성되는 건설 기계(예를 들어 유압 셔블)에 있어서 1 펌프만의 유량, 2 펌프를 합류시킨 유량으로 전환할 수 있다.
(8) 본 발명의 형태에 관한 유체 제어 밸브는, 제1 위치일 때 펌프로부터 제1 액추에이터 포트로 유체를 흘림과 함께 제2 액추에이터 포트로부터 탱크로 유체를 흘리고, 제2 위치일 때 상기 펌프로부터 상기 제2 액추에이터 포트로 유체를 흘리는 제1 스풀과, 상기 제1 스풀이 상기 제2 위치일 때 상기 제1 액추에이터 포트로부터 상기 탱크로 유체를 흘리는 제2 스풀을 구비한다.
이 구성에 따르면, 제1 스풀이 제2 위치일 때 제2 스풀이 제1 액추에이터 포트로부터 탱크로 유체를 흘리기 위한, 제어를 간단화할 수 있다. 따라서, 어태치먼트의 종류에 의한 동작의 전환을 간단한 제어로 행할 수 있다.
(9) 본 발명의 형태에 관한 유체 시스템은, 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 것에 기재된 유체 제어 밸브와, 펌프와, 상기 펌프의 유체에 의해 구동되는 구동체를 구비한다.
(10) 본 발명의 형태에 관한 건설 기계는, 상기 (9)에 기재된 유체 시스템을 구비한다.
(11) 본 발명의 형태에 관한 제어 방법은, 제1 액추에이터 포트와 펌프 사이를 접속함과 함께 제2 액추에이터 포트와 탱크 사이를 접속하는 제1 위치, 또는 상기 제2 액추에이터 포트와 상기 펌프 사이를 접속하는 제2 위치를 취할 수 있는 제1 스풀이 상기 제2 위치에 있을 때 상기 제1 액추에이터 포트와 상기 탱크 사이를 제2 스풀로 접속한다.
이 방법에 따르면, 제1 스풀이 제2 위치에 있을 때 제2 스풀로 제1 액추에이터 포트와 탱크 사이를 접속하기 위한, 제어를 간단화할 수 있다. 따라서, 어태치먼트의 종류에 의한 동작의 전환을 간단한 제어로 행할 수 있다.
본 발명에 따르면, 어태치먼트의 종류에 의한 동작의 전환을 간단한 제어로 행할 수 있는 유체 제어 밸브, 유체 시스템, 건설 기계 및 제어 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 실시 형태의 건설 기계의 모식도이다.
도 2는 실시 형태의 유체 시스템의 개략 구성도이다.
도 3은 실시 형태의 유체 시스템의 단면도이다.
도 4는 실시 형태의 유체 제어 밸브의 동작의 일례의 설명도이다.
도 5는 실시 형태의 유체 제어 밸브의 동작의 다른 예의 설명도이다.
도 6은 실시 형태의 유체 제어 밸브의 전환 제어의 설명도이다.
이하, 본 발명에 따른 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 이하의 실시 형태에서는, 건설 기계로서 유체 시스템을 구비한 유압 셔블을 예로 들어 설명한다. 이하의 설명에 사용하는 도면에서는, 각 부재를 인식 가능한 크기로 하기 위해, 각 부재의 축척을 적절하게 변경하고 있다.
[건설 기계]
도 1은, 제1 실시 형태의 건설 기계(1)의 모식도이다.
예를 들어, 건설 기계(1)는 유압 셔블이다. 건설 기계(1)는, 선회체(2) 및 주행체(3)를 구비한다. 선회체(2)는, 주행체(3) 상에 선회 가능하게 마련되어 있다. 선회체(2)는, 작동유(유체)를 공급하는 유압 펌프(12)(펌프)를 구비한다.
선회체(2)는, 조작자가 탑승 가능한 캡(5)과, 캡(5)에 일단이 요동 가능하게 연결된 붐(6)과, 붐(6)의 캡(5)과는 반대측의 타단(선단)에 요동 가능하게 일단이 연결된 암(7)과, 암(7)의 붐(6)과는 반대측의 타단(선단)에 요동 가능하게 연결된 버킷(8)을 구비한다. 유압 펌프(12)는, 캡(5) 내에 배치되어 있다. 유압 펌프(12)로부터 공급되는 작동유에 의해, 캡(5), 붐(6), 암(7) 및 버킷(8)이 구동된다.
[유체 시스템]
도 2는, 실시 형태의 유체 시스템(10)의 개략 구성도이다. 도 2에 있어서는 유압 펌프(12) 등의 도시를 생략하고 있다. 도 3은, 실시 형태의 유체 시스템(10)의 단면도이다. 도 3에 있어서는 펌프 전환 밸브(54) 등의 도시를 생략하고 있다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 유체 시스템(10)은, 유체 제어 밸브(11)와, 유압 펌프(12)와, 작동유에 의해 구동되는 유압 액추에이터(13)(구동체)를 구비한다. 예를 들어, 유압 액추에이터(13)는, 유압 모터, 유압 실린더 등이다. 도 3에 있어서는, 유압 액추에이터(13)인 유압 실린더를 나타낸다. 도면 중 부호 14는 작동유를 저류하는 탱크를 나타낸다.
[유체 제어 밸브]
유체 제어 밸브(11)는, 유압 실린더(13)에 대한 작동유의 공급ㆍ배출을 제어한다. 유체 제어 밸브(11)는, 복수(예를 들어 본 실시 형태에서는 2개)의 체크 밸브(20)와, 복수의 통로(31 내지 37)를 갖는 밸브 보디(30)와, 제1 스풀(40A)과, 제2 스풀(40B)과, 제1 제어 밸브(51, 52)와, 제2 제어 밸브(53)와, 펌프 전환 밸브(54)(도 2 참조)를 구비한다. 유체 제어 밸브(11)는, 스풀식의 방향 전환 밸브이다.
복수의 통로(31 내지 37)는, 작동유가 흐르는 유로(流路)[유로(油路)]이다. 복수의 통로(31 내지 37)는, 스풀 구멍(31), 제1 액추에이터 통로(32), 제2 액추에이터 통로(33), 바이패스 통로(34), 브리지 통로(35), 제1 공급 통로(36) 및 제2 공급 통로(37)를 포함한다.
스풀 구멍(31)은, 스풀(40A, 40B)을 삽입 가능한 구멍이다. 스풀 구멍(31)은, 체크 밸브(20)의 축선 C1과 실질적으로 직교하는 방향(도 3의 좌우 방향, 스풀 구멍(31)의 개구 방향)으로 밸브 보디(30)를 관통하고 있다. 스풀(40A, 40B)은, 스풀 구멍(31)에 착탈 가능하게 삽입되어 있다. 스풀(40A, 40B)은, 스풀 구멍(31)의 개구 방향으로 연장되어 있다. 스풀(40A, 40B)은, 스풀 구멍(31)의 내주면에 접촉 가능한 랜드(41)를 구비한다. 스풀(40A, 40B)은, 스풀 구멍(31)의 개구 방향으로 이동함으로써 유로의 개폐, 스로틀 동작을 행한다. 유압 실린더(13)에 공급되는 작동유의 유량은, 스풀(40A, 40B)의 위치에 의해 제어된다.
제1 액추에이터 통로(32)는, 체크 밸브(20)의 일측방에 배치되어 있다. 제1 액추에이터 통로(32)는, 축선 C1에 대해 평행한 방향(도 3의 상하 방향, 스풀 구멍(31)의 개구 방향과 직교하는 방향)으로 연장되어 있다. 제1 액추에이터 통로(32)의 일단(도 3의 상단)은, 유압 실린더(13)의 제1 액추에이터 포트(13a)(예를 들어 로드측 유실)에 접속되어 있다. 제2 액추에이터 통로(33)의 타단(도 3의 하단)은, 스풀 구멍(31)에 접속되어 있다.
제2 액추에이터 통로(33)는, 체크 밸브(20)의 타측방에 배치되어 있다. 즉, 제2 액추에이터 통로(33)는, 체크 밸브(20)를 사이에 두고 제1 액추에이터 통로(32)와는 반대측에 배치되어 있다. 제2 액추에이터 통로(33)는, 제1 액추에이터 통로(32)에 대해 평행한 방향(도 3의 상하 방향)으로 연장되어 있다. 제2 액추에이터 통로(33)의 일단(도 3의 상단)은, 유압 실린더(13)의 제2 액추에이터 포트(13b)(예를 들어 헤드측 유실)에 접속되어 있다. 제2 액추에이터 통로(33)의 타단(도 3의 하단)은, 스풀 구멍(31)에 접속되어 있다.
바이패스 통로(34)는, 스풀 구멍(31)으로부터 분기하고 있다. 바이패스 통로(34)는, 제1 바이패스로(34a)와, 제2 바이패스로(34b)와, 제3 바이패스로(34c)를 구비한다.
제1 바이패스로(34a)는, 제1 액추에이터 통로(32)의 측방에 위치해 제1 액추에이터 통로(32)와 실질적으로 평행한 방향(도 3의 상하 방향)으로 연장된다. 즉, 제1 바이패스로(34a)는, 제1 액추에이터 통로(32)의 측방에 위치해 제1 액추에이터 통로(32)에 대해 평행한 방향(도 3의 상하 방향)으로 연장된다.
제2 바이패스로(34b)는, 제2 액추에이터 통로(33)의 측방에 위치해 제1 바이패스로(34a)와 실질적으로 평행한 방향(도 3의 상하 방향)으로 연장된다. 즉, 제2 바이패스로(34b)는, 제2 액추에이터 통로(33)의 측방에 위치해 제1 바이패스로(34a)에 대해 평행한 방향(도 3의 상하 방향)으로 연장된다.
제3 바이패스로(34c)는, 스풀 구멍(31)의 개구 방향과 실질적으로 평행한 방향으로 연장되어 제1 바이패스로(34a)의 일단(도 3의 하단)과 제2 바이패스로(34b)의 일단(도 3의 하단)을 접속한다. 즉, 제3 바이패스로(34c)는, 스풀 구멍(31)의 개구 방향에 대해 평행한 방향으로 연장되어 제1 바이패스로(34a)의 일단(도 3의 하단)과 제2 바이패스로(34b)의 일단(도 3의 하단)을 접속한다. 제3 바이패스로(34c)는, 스풀 구멍(31)을 사이에 두고 체크 밸브(20)와는 반대측에 배치되어 있다.
브리지 통로(35)는, 단면으로 보아 역U자형을 갖는다. 브리지 통로(35)의 양단은, 스풀 구멍(31)에 접속되어 있다.
제1 공급 통로(36) 및 제2 공급 통로(37)는, 스풀 구멍(31)의 근방에 배치되어 있다. 제1 공급 통로(36) 및 제2 공급 통로(37)는, 스풀 구멍(31)의 개구 방향(도 3의 좌우 방향)으로 나열되어 있다. 제1 공급 통로(36) 및 제2 공급 통로(37)는, 브리지 통로(35)의 도중에 접속되어 있다.
체크 밸브(20)는, 스풀 구멍(31)의 개구 방향(도 3의 좌우 방향)으로 나란히 1쌍 배치되어 있다. 1쌍의 체크 밸브(20)는, 밸브 보디(30)의 벽부(30a)를 사이에 두고 인접하는 위치에 배치되어 있다. 도 3에 있어서, 부호 18은 체크 밸브(20)의 단부를 덮는 플러그를 나타낸다.
제1 스풀(40A)은, 다른 2개의 액추에이터 포트(13a, 13b)(제1 액추에이터 포트(13a), 제2 액추에이터 포트(13b))와 유압 펌프(12)와, 탱크(14) 사이의 접속과 차단을 전환한다. 제1 스풀(40A)은, 복수의 통로(31 내지 37)에 있어서의 통로의 복수의 접속 상태를 전환할 수 있다. 복수의 접속 상태에는, 제1 위치 및 제2 위치가 포함된다(도 4, 도 5 참조). 제1 위치는, 제1 액추에이터 포트(13a)와 유압 펌프(12) 사이를 접속함과 함께 제2 액추에이터 포트(13b)와 탱크(14) 사이를 접속하는 위치이다(도 5 참조). 제2 위치는, 제2 액추에이터 포트(13b)와 유압 펌프(12)를 접속하는 위치이다(도 4 참조). 제1 스풀(40A)은, 제2 스풀(40B)에 고정되어 있지 않다.
제1 스풀(40A)은, 제1 위치일 때 유압 펌프(12)로부터 제1 액추에이터 포트(13a)로 작동유를 흘림과 함께, 제2 액추에이터 포트(13b)로부터 탱크(14)로 작동유를 흘린다. 제1 스풀(40A)은, 제2 위치일 때 유압 펌프(12)로부터 제2 액추에이터 포트(13b)로 작동유를 흘린다.
제2 스풀(40B)은, 제1 스풀(40A)과는 별도로 마련되어 있다. 제2 스풀(40B)은, 스풀 구멍(31)의 개구 방향에 있어서 제1 스풀(40A)보다 짧다. 제2 스풀(40B)은, 제1 액추에이터 포트(13a)와 탱크(14) 사이의 접속과 차단을 전환한다. 제2 스풀(40B)은, 제1 스풀(40A)에 의한 전환에 따라, 제1 액추에이터 포트(13a)와 탱크(14) 사이를 접속한다. 제2 스풀(40B)은, 제1 스풀(40A)이 제2 위치에 있을 때 제1 액추에이터 포트(13a)와 탱크(14) 사이를 접속한다(도 4 참조). 제2 스풀(40B)은, 제1 스풀(40A)이 제1 위치에 있을 때 제1 액추에이터 포트(13a)와 탱크(14) 사이를 차단한다(도 5 참조). 제2 스풀(40B)은, 제1 스풀(40A)이 제1 위치에 있을 때(제1 액추에이터 포트(13a)와 유압 펌프(12) 사이가 접속 상태에 있을 때) 작동하지 않는다(정지 상태로 됨).
제2 스풀(40B)은, 제1 스풀(40A)이 제2 위치일 때 제1 액추에이터 포트(13a)로부터 탱크(14)로 작동유를 흘린다. 제2 스풀(40B)은, 제1 스풀(40A)이 제1 위치일 때 제1 액추에이터 포트(13a)로부터 탱크(14)로 작동유를 흘리지 않는다.
도 3에 있어서, 부호 42A는 제1 스풀(40A)을 소정 위치에서 보유 지지하기 위한 제1 코일 스프링(예를 들어 제1 스풀(40A)을 중립 위치로 복귀시키기 위한 리턴 스프링)을 나타낸다. 도 3에 있어서, 부호 43은 제1 스풀(40A)의 일단측에 마련된 파일럿 포트를 나타낸다. 도 3에 있어서, 부호 42B는 제2 스풀(40B)을 소정 위치에서 보유 지지하기 위한 제2 코일 스프링(예를 들어 제2 스풀(40B)을 초기 위치로 복귀시키기 위한 리턴 스프링)을 나타낸다. 도 3에 있어서, 부호 44는 제2 스풀(40B)의 일단측에 마련된 파일럿 포트를 각각 나타낸다.
제1 제어 밸브(51, 52)는, 제1 스풀(40A)을 제1 위치 및 제2 위치의 어느 것으로 전환하고, 작동유에 의해 구동되는 유압 액추에이터를 제어한다. 제1 제어 밸브(51, 52)는, 2개 마련되어 있다. 2개의 제1 제어 밸브(51, 52)는, 제1 스풀(40A)을 스풀 구멍(31)의 개구 방향의 일 방향(도 3의 우측 방향)으로 이동시키기 위한 제어 밸브(51)(이하 「제1 전자 비례 밸브(51)」이라고도 함)와, 제1 스풀(40A)을 스풀 구멍(31)의 개구 방향의 타 방향(도 3의 좌측 방향)으로 이동시키기 위한 제어 밸브(52)(이하 「제2 전자 비례 밸브(52)」라고도 함)이다.
제2 제어 밸브(53)는, 제1 제어 밸브(51, 52)가 제1 스풀(40A)을 제1 위치로 전환하였을 때 제2 스풀(40B)이 작동하지 않도록 제2 스풀(40B)을 제어한다. 제2 제어 밸브(53)는, 하나만 마련되어 있다.
도면 중에서, 부호 61은 제1 액추에이터 포트(13a)와 탱크(14) 사이의 제1 탱크 통로, 부호 62는 제2 액추에이터 포트(13b)와 탱크(14) 사이의 제2 탱크 통로를 각각 나타낸다. 제1 탱크 통로(61)는, 제1 액추에이터 통로(32) 및 제1 바이패스로(34a)를 포함하는 통로이다. 제2 탱크 통로(62)는, 제2 액추에이터 통로(33) 및 제2 바이패스로(34b)를 포함하는 통로이다. 제2 제어 밸브(53)는, 제1 탱크 통로(61)의 도중에 제1 제어 밸브(51, 52)와는 별도로 마련되어 있다. 제2 제어 밸브(53)는, 제1 탱크 통로(61)로 통하는 스풀 구멍(31)의 일부에 접속되어 있다. 이하, 제2 제어 밸브(53)를 「제3 전자 비례 밸브(53)」라고도 한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 펌프 전환 밸브(54)는, 하나만 마련되어 있다. 도면 중에서, 부호 65는 유압 펌프(12)(도 3 참조)를 구성하는 제1 펌프와 제1 스풀(40A) 사이의 제1 펌프 통로, 부호 66은 유압 펌프(12)를 구성하는 제2 펌프와 제1 스풀(40A) 사이의 제2 펌프 통로를 각각 나타낸다. 펌프 전환 밸브(54)는, 제2 펌프 통로(66)의 도중에 마련되어 있다. 펌프 전환 밸브(54)는, 제2 펌프 통로(66)를 접속 또는 차단한다. 이하, 펌프 전환 밸브(54)를 「제4 전자 비례 밸브(54)」라고도 한다.
[유체 제어 밸브의 동작]
도 4는, 실시 형태의 유체 제어 밸브(11)의 동작의 일례의 설명도이다. 도 5는, 실시 형태의 유체 제어 밸브(11)의 동작의 다른 예의 설명도이다. 도 6은, 실시 형태의 유체 제어 밸브(11)의 전환 제어의 설명도이다. 도 6에 도시하는 바와 같이 본 실시 형태에서는, 4개의 전자 비례 밸브에 의해 단동, 왕복동, 1 펌프, 2 펌프의 전환을 행할 수 있다.
도 4는, 제1 전자 비례 밸브(51)를 온, 제2 전자 비례 밸브(52)를 오프, 제3 전자 비례 밸브(53)를 온으로 하였을 때를 나타낸다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 제1 전자 비례 밸브(51)를 온, 제2 전자 비례 밸브(52)를 오프로 하면, 제1 스풀(40A)은 도 4의 우측으로 밀린다. 이때, 제1 스풀(40A)이 스풀 구멍(31)의 개구 방향에 있어서 제1 코일 스프링(42A)(도 3 참조)의 스프링력보다 강하게 밀리면, 제1 스풀(40A)은 제1 코일 스프링(42A)에 저항하여 도 4의 우측으로 변위한다. 즉, 제1 스풀(40A)은 중립 위치보다 도 4의 우측으로 변위한다. 이에 의해, 제2 액추에이터 포트(13b)와 유압 펌프(12) 사이가 접속됨과 함께 제1 액추에이터 포트(13a)와 유압 펌프(12) 사이가 차단되면서 제2 액추에이터 포트(13b)와 탱크(14) 사이가 차단된다(제2 위치).
제3 전자 비례 밸브(53)를 온으로 하면, 제2 스풀(40B)은 도 4의 우측으로 밀린다. 이때, 제2 스풀(40B)이 스풀 구멍(31)의 개구 방향에 있어서 제2 코일 스프링(42B)(도 3 참조)의 스프링력보다 강하게 밀리면, 제2 스풀(40B)은 제2 코일 스프링(42B)에 저항하여 도 4의 우측으로 변위한다. 이에 의해, 제1 액추에이터 포트(13a)와 탱크(14) 사이가 접속된다. 즉, 제1 탱크 통로(61)에서는 작동유가 유통 가능해지고, 제2 탱크 통로(62)에서는 작동유가 유통 불능이 된다.
도 5는, 제1 전자 비례 밸브(51)를 오프, 제2 전자 비례 밸브(52)를 온, 제3 전자 비례 밸브(53)를 오프로 하였을 때를 나타낸다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 제1 전자 비례 밸브(51)를 오프, 제2 전자 비례 밸브(52)를 온으로 하면, 제1 스풀(40A)은 도 5의 좌측(도 4와는 반대측)으로 밀린다. 이때, 제1 스풀(40A)이 스풀 구멍(31)의 개구 방향에 있어서 제1 코일 스프링(42A)(도 3 참조)의 스프링력보다 강하게 밀리면, 제1 스풀(40A)은 제1 코일 스프링(42A)에 저항하여 도 5의 좌측으로 변위한다. 즉, 제1 스풀(40A)은 중립 위치보다 도 5의 좌측으로 변위한다. 이에 의해, 제1 액추에이터 포트(13a)와 유압 펌프(12) 사이가 접속되면서 제2 액추에이터 포트(13b)와 탱크(14) 사이가 접속됨과 함께, 제2 액추에이터 포트(13b)와 유압 펌프(12) 사이가 차단된다(제1 위치).
제3 전자 비례 밸브(53)를 오프로 하면, 제2 스풀(40B)은 밀리지 않고 초기 위치에서 정지한다. 이에 의해, 제1 액추에이터 포트(13a)와 탱크(14) 사이가 차단된다. 즉, 제1 탱크 통로(61)에서는 작동유가 유통 불능이 되고, 제2 탱크 통로(62)에서는 작동유가 유통 가능하게 된다.
제1 위치에 있어서는, 유압 펌프(12)로부터 제1 액추에이터 포트(13a)로 작동유를 공급함으로써 유압 실린더(13)의 로드는 도 5의 좌측으로 변위 가능하게 된다(도 5 참조). 제2 위치에 있어서는, 유압 펌프(12)로부터 제2 액추에이터 포트(13b)로 작동유를 공급함으로써 유압 실린더(13)의 로드는 도 4의 우측으로 변위 가능하게 된다(도 4 참조). 이와 같이 본 실시 형태에서는, 3개의 전자 비례 밸브(51 내지 53)(제1 전자 비례 밸브(51), 제2 전자 비례 밸브(52) 및 제3 전자 비례 밸브(53))에 의해 단동, 왕복동의 전환을 행할 수 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 제4 전자 비례 밸브(54)를 온으로 하면, 제2 펌프 통로(66)는 차단된다. 즉, 제1 펌프 통로(65)만이 접속된다. 이에 의해, 하나의 펌프 통로(65)만에 의한 작동유(1 펌프만의 유량)의 공급이 가능하게 된다(도 6 참조).
한편, 제4 전자 비례 밸브(54)를 오프로 하면, 제2 펌프 통로(66)는 접속된다. 즉, 제1 펌프 통로(65) 및 제2 펌프 통로(66)의 각각이 접속된다. 이에 의해, 2개의 펌프 통로(65, 66)에 의한 작동유(2 펌프를 합류시킨 유량)의 공급이 가능하게 된다(도 6 참조).
이와 같이 본 실시 형태에서는, 제4 전자 비례 밸브(54)에 의해 1 펌프, 2 펌프의 전환을 행할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 유체 제어 밸브(11)는, 제1 스풀(40A)과, 제2 스풀(40B)과, 제1 스풀(40A)을 구동하는 2개의 제1 제어 밸브(51, 52)와, 제2 스풀(40B)을 구동하는 하나의 제2 제어 밸브(53)와, 제1 펌프 및 제2 펌프로 구성되는 유압 펌프(12)와, 펌프 전환 밸브(54)를 구비한다.
제1 스풀(40A)은, 제1 액추에이터 포트(13a)와 유압 펌프(12) 사이를 접속함과 함께 제2 액추에이터 포트(13b)와 탱크(14) 사이를 접속하는 제1 위치 또는 제2 액추에이터 포트(13b)와 유압 펌프(12) 사이를 접속하는 제2 위치를 취할 수 있다.
제2 스풀(40B)은, 제1 스풀(40A)이 제2 위치에 있을 때 제1 액추에이터 포트(13a)와 탱크(14) 사이를 접속하고, 제1 스풀(40A)이 제1 위치에 있을 때 제1 액추에이터 포트(13a)와 탱크(14) 사이를 차단한다. 또한, 제2 스풀(40B)은, 제1 스풀(40A)에 고정되어 있지 않다.
펌프 전환 밸브(54)는, 제1 펌프와 제1 스풀(40A) 사이의 제1 펌프 통로(65) 또는 제2 펌프와 제1 스풀(40A) 사이의 제2 펌프 통로(66) 중 제2 펌프 통로(66)의 접속과 차단을 전환한다.
본 실시 형태에 따르면, 제1 스풀(40A)이 제2 위치에 있을 때 제2 스풀(40B)이 제1 액추에이터 포트(13a)와 탱크(14) 사이를 접속하기 위한, 제어를 간단화할 수 있다. 따라서, 어태치먼트의 종류에 의한 동작의 전환을 간단한 제어로 행할 수 있다.
또한, 2개의 스풀(40A, 40B)을 3개의 제어 밸브(51 내지 53)로 제어하기 때문에, 4개의 스풀을 4개의 제어 밸브로 제어하는 경우와 비교하여, 어태치먼트의 종류에 의한 동작의 전환을 간단한 구성으로 행할 수 있다.
게다가, 하나의 펌프 통로(65)만에 의한 작동유의 공급 또는 2개의 펌프 통로(65, 66)에 의한 작동유의 공급으로 전환할 수 있다. 예를 들어, 어태치먼트의 용량에 의해 2 펌프 시스템으로 구성되는 건설 기계(1)(예를 들어 유압 셔블)에 있어서 1 펌프만의 유량, 2 펌프를 합류시킨 유량으로 전환할 수 있다.
본 실시 형태에 관한 유체 시스템(10)은, 상기 유체 제어 밸브(11)와, 유압 펌프(12)와, 유압 펌프(12)의 작동유에 의해 구동되는 구동체(13)를 구비한다.
이 구성에 따르면, 어태치먼트의 종류에 의한 동작의 전환을 간단한 제어로 행할 수 있는 유체 시스템(10)을 제공할 수 있다.
본 실시 형태에 관한 건설 기계(1)는, 상기한 유체 시스템(10)을 구비한다.
이 구성에 따르면, 어태치먼트의 종류에 의한 동작의 전환을 간단한 제어로 행할 수 있는 건설 기계(1)를 제공할 수 있다.
본 발명의 기술 범위는 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 다양한 변경을 가하는 것이 가능하다.
상술한 실시 형태에서는, 건설 기계(1)는 유압 셔블인 예를 들어 설명하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 유압 셔블 이외의 건설 기계에 본 발명을 적용해도 된다.
상술한 실시 형태에서는, 제1 액추에이터 포트(13a)와 유압 펌프(12) 사이를 접속함과 함께 제2 액추에이터 포트(13b)와 탱크(14) 사이를 접속하는 제1 위치 또는 제2 액추에이터 포트(13b)와 유압 펌프(12) 사이를 접속하는 제2 위치를 취할 수 있는 제1 스풀(40A)과, 제1 스풀(40A)이 제2 위치에 있을 때 제1 액추에이터 포트(13a)와 탱크(14) 사이를 접속하는 제2 스풀(40B)을 구비하는 유체 제어 밸브를 들어 설명하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 액추에이터 포트(13a)와 유압 펌프(12) 사이를 접속함과 함께 제2 액추에이터 포트(13b)와 탱크(14) 사이를 접속하는 제1 위치 또는 제2 액추에이터 포트(13b)와 유압 펌프(12) 사이를 접속하는 제2 위치를 취할 수 있는 제1 스풀(40A)이 제2 위치에 있을 때 제1 액추에이터 포트(13a)와 탱크(14) 사이를 제2 스풀(40B)로 접속하는 제어 방법에 본 발명을 적용해도 된다.
상술한 실시 형태에서는, 제1 제어 밸브(51, 52)는 2개 마련되고, 제2 제어 밸브(53)는 하나만 마련되어 있는 예를 들어 설명하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 제어 밸브는 하나만 마련되고, 제2 제어 밸브는 2개 마련되어 있어도 된다. 제1 제어 밸브 및 제2 제어 밸브의 설치 수는 요구 사양에 따라 변경 가능하다.
상술한 실시 형태에서는, 유체 제어 밸브(11)가 펌프 전환 밸브(54)를 구비하는 예를 들어 설명하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 유체 제어 밸브(11)는, 펌프 전환 밸브(54)를 구비하지 않아도 된다. 즉, 3개의 전자 비례 밸브(51 내지 53)(제1 전자 비례 밸브(51), 제2 전자 비례 밸브(52) 및 제3 전자 비례 밸브(53))에 의해 단동, 왕복동의 전환이 가능하면 된다.
상술한 실시 형태에서는, 유체 시스템(유압 시스템)은, 유압 펌프의 작동유에 의해 구동되는 유압 액추에이터를 구비하는 예를 들어 설명하였지만, 이에 한하지 않는다. 예를 들어, 작동유 이외의 유체(펌프의 유체)에 의해 구동되는 구동체를 구비하는 유체 시스템에 본 발명을 적용해도 된다.
그밖에, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 상기한 실시 형태에서의 구성 요소를 주지의 구성 요소로 치환하는 것은 가능하다. 또한, 상술한 각 변형예를 조합해도 상관없다.
1: 건설 기계
10: 유체 시스템
11: 유체 제어 밸브
12: 유압 펌프(펌프)
13: 유압 실린더, 유압 액추에이터(구동체)
13a: 제1 액추에이터 포트
13b: 제2 액추에이터 포트
14: 탱크
40A: 제1 스풀
40B: 제2 스풀
51: 제1 전자 비례 밸브(제1 제어 밸브)
52: 제2 전자 비례 밸브(제1 제어 밸브)
53: 제3 전자 비례 밸브(제2 제어 밸브)
54: 제4 전자 비례 밸브(펌프 전환 밸브)
65: 제1 펌프 통로
66: 제2 펌프 통로

Claims (18)

  1. 제1 액추에이터 포트, 제2 액추에이터 포트, 펌프 및 탱크 사이의 접속 및 차단을 전환하는 제1 스풀과,
    상기 제1 스풀에 의한 전환에 따라, 상기 제1 액추에이터 포트와 상기 탱크 사이를 접속하는 제2 스풀
    을 구비하는, 유체 제어 밸브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 스풀은, 상기 제1 액추에이터 포트와 상기 펌프 사이를 접속함과 함께 상기 제2 액추에이터 포트와 상기 탱크 사이를 접속하는 제1 위치와, 상기 제2 액추에이터 포트와 상기 펌프 사이를 접속하는 제2 위치를 전환하고,
    상기 제2 스풀은, 상기 제1 스풀이 상기 제2 위치에 있을 때 상기 제1 액추에이터 포트와 상기 탱크 사이를 접속하는, 유체 제어 밸브.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 스풀이 상기 제2 스풀에 고정되지 않은, 유체 제어 밸브.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제2 스풀은, 상기 제1 스풀이 상기 제1 위치에 있을 때 상기 제1 액추에이터 포트와 상기 탱크 사이를 차단하는, 유체 제어 밸브.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제2 스풀은, 상기 제1 스풀이 상기 제1 위치에 있을 때 상기 제1 액추에이터 포트와 상기 탱크 사이를 차단하는, 유체 제어 밸브.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 스풀을 구동하는 2개의 제1 제어 밸브와,
    상기 제2 스풀을 구동하는 하나의 제2 제어 밸브를 구비하는, 유체 제어 밸브.
  7. 제2항에 있어서, 상기 제1 스풀을 구동하는 2개의 제1 제어 밸브와,
    상기 제2 스풀을 구동하는 하나의 제2 제어 밸브를 구비하는, 유체 제어 밸브.
  8. 제3항에 있어서, 상기 제1 스풀을 구동하는 2개의 제1 제어 밸브와,
    상기 제2 스풀을 구동하는 하나의 제2 제어 밸브를 구비하는, 유체 제어 밸브.
  9. 제4항에 있어서, 상기 제1 스풀을 구동하는 2개의 제1 제어 밸브와,
    상기 제2 스풀을 구동하는 하나의 제2 제어 밸브를 구비하는, 유체 제어 밸브.
  10. 제5항에 있어서, 상기 제1 스풀을 구동하는 2개의 제1 제어 밸브와,
    상기 제2 스풀을 구동하는 하나의 제2 제어 밸브를 구비하는, 유체 제어 밸브.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 펌프는 제1 펌프와 제2 펌프로 구성되고, 상기 제1 펌프와 상기 제1 스풀 사이의 제1 펌프 통로 또는 상기 제2 펌프와 상기 제1 스풀 사이의 제2 펌프 통로 중 적어도 어느 하나의 접속과 차단을 전환하는 펌프 전환 밸브를 구비하는, 유체 제어 밸브.
  12. 제1 액추에이터 포트와 펌프 사이를 접속함과 함께 제2 액추에이터 포트와 탱크 사이를 접속하는 제1 위치, 또는 상기 제2 액추에이터 포트와 상기 펌프 사이를 접속하는 제2 위치를 취할 수 있는 제1 스풀과,
    상기 제1 스풀이 상기 제2 위치에 있을 때 상기 제1 액추에이터 포트와 상기 탱크 사이를 접속하고, 상기 제1 스풀이 상기 제1 위치에 있을 때 상기 제1 액추에이터 포트와 상기 탱크 사이를 차단하고, 상기 제1 스풀에 고정되지 않은 제2 스풀과,
    상기 제1 스풀을 구동하는 2개의 제1 제어 밸브와,
    상기 제2 스풀을 구동하는 하나의 제2 제어 밸브와,
    상기 펌프는 제1 펌프와 제2 펌프로 구성되고, 상기 제1 펌프와 상기 제1 스풀 사이의 제1 펌프 통로 또는 상기 제2 펌프와 상기 제1 스풀 사이의 제2 펌프 통로 중 적어도 어느 하나의 접속과 차단을 전환하는 펌프 전환 밸브
    를 구비하는, 유체 제어 밸브.
  13. 제1 위치일 때 펌프로부터 제1 액추에이터 포트로 유체를 흘림과 함께 제2 액추에이터 포트로부터 탱크로 유체를 흘리고, 제2 위치일 때 상기 펌프로부터 상기 제2 액추에이터 포트로 유체를 흘리는 제1 스풀과,
    상기 제1 스풀이 상기 제2 위치일 때 상기 제1 액추에이터 포트로부터 상기 탱크에 유체를 흘리는 제2 스풀
    을 구비하는, 유체 제어 밸브.
  14. 제1항 내지 제10항 및 제12항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 유체 제어 밸브와,
    펌프와,
    상기 펌프의 유체에 의해 구동되는 구동체를 구비하는, 유체 시스템.
  15. 제11항에 기재된 유체 제어 밸브와,
    펌프와,
    상기 펌프의 유체에 의해 구동되는 구동체를 구비하는, 유체 시스템.
  16. 제14항에 기재된 유체 시스템을 구비하는, 건설 기계.
  17. 제15항에 기재된 유체 시스템을 구비하는, 건설 기계.
  18. 제1 액추에이터 포트와 펌프 사이를 접속함과 함께 제2 액추에이터 포트와 탱크 사이를 접속하는 제1 위치, 또는 상기 제2 액추에이터 포트와 상기 펌프 사이를 접속하는 제2 위치를 취할 수 있는 제1 스풀이 상기 제2 위치에 있을 때 상기 제1 액추에이터 포트와 상기 탱크 사이를 제2 스풀로 접속하는, 제어 방법.
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