KR20240065817A - Individual flow control hydraulic system for excavators - Google Patents

Individual flow control hydraulic system for excavators Download PDF

Info

Publication number
KR20240065817A
KR20240065817A KR1020220147007A KR20220147007A KR20240065817A KR 20240065817 A KR20240065817 A KR 20240065817A KR 1020220147007 A KR1020220147007 A KR 1020220147007A KR 20220147007 A KR20220147007 A KR 20220147007A KR 20240065817 A KR20240065817 A KR 20240065817A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
control valve
hydraulic
hydraulic cylinder
piston
mode
Prior art date
Application number
KR1020220147007A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
안경관
웬탄하
Original Assignee
울산대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 울산대학교 산학협력단 filed Critical 울산대학교 산학협력단
Priority to KR1020220147007A priority Critical patent/KR20240065817A/en
Publication of KR20240065817A publication Critical patent/KR20240065817A/en

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2264—Arrangements or adaptations of elements for hydraulic drives
    • E02F9/2267—Valves or distributors
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2217—Hydraulic or pneumatic drives with energy recovery arrangements, e.g. using accumulators, flywheels
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2221—Control of flow rate; Load sensing arrangements
    • E02F9/2225—Control of flow rate; Load sensing arrangements using pressure-compensating valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/0401—Valve members; Fluid interconnections therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/042—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/40—Special vehicles
    • B60Y2200/41—Construction vehicles, e.g. graders, excavators
    • B60Y2200/412—Excavators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/305—Directional control characterised by the type of valves
    • F15B2211/30525—Directional control valves, e.g. 4/3-directional control valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/31—Directional control characterised by the positions of the valve element
    • F15B2211/3144—Directional control characterised by the positions of the valve element the positions being continuously variable, e.g. as realised by proportional valves

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Abstract

본 발명은, 내측에는 피스톤의 승강위치에 따라 공간이 조절되는 보어챔버와 로드챔버가 마련된 유압실린더, 유압실린더에 유압탱크의 오일을 공급하는 유압펌프, 상기 유압탱크와 유압실린더 사이에 순차적으로 배치되며, 유압펌프로부터 전달받은 오일 및, 유압실린더에서 배출된 오일을 선택적으로 유압실린더의 보어챔버 및 로드챔버로 공급하는 제1,2방향제어밸브, 제1,2방향제어밸브의 사이에 배치되며, 유압실린더로부터 배출되는 오일의 유량을 조절하는 비례제어밸브, 유압실린더의 피스톤에 가해지는 외력 방향 및, 피스톤 승강 방향에 따라 유압펌프와 제1,2방향제어밸브 및 비례제어밸브의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 굴삭기용 개별유량제어 유압시스템을 제공한다.The present invention provides a hydraulic cylinder with a bore chamber and a rod chamber whose space is adjusted depending on the lifting position of the piston on the inside, a hydraulic pump that supplies oil from the hydraulic tank to the hydraulic cylinder, and sequentially disposed between the hydraulic tank and the hydraulic cylinder. It is disposed between the first and second-way control valves, which selectively supply the oil delivered from the hydraulic pump and the oil discharged from the hydraulic cylinder to the bore chamber and load chamber of the hydraulic cylinder. , a proportional control valve that regulates the flow rate of oil discharged from the hydraulic cylinder, and controls the operation of the hydraulic pump, the first and second direction control valves, and the proportional control valve according to the direction of the external force applied to the piston of the hydraulic cylinder and the piston elevation direction. Provides an individual flow control hydraulic system for an excavator that includes a control unit that

Description

굴삭기용 개별유량제어 유압시스템{Individual flow control hydraulic system for excavators}Individual flow control hydraulic system for excavators}

본 발명은 굴삭기의 유압실린더 구동을 제어하는 굴삭기용 개별유량제어 유압시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an individual flow control hydraulic system for an excavator that controls the drive of the hydraulic cylinder of the excavator.

일반적으로 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템은 유압실린더를 구동하기 위해서 유압펌프를 사용하여 압력과 유량을 공급한다. 이러한 유압펌프에 의해 공급된 유량은 대용량의 전자비례제어밸브의 제어에 의해서 유압실린더를 신장 또는 수축시킨다.In general, the electrohydraulic valve system of an excavator uses a hydraulic pump to supply pressure and flow to drive the hydraulic cylinder. The flow rate supplied by this hydraulic pump expands or contracts the hydraulic cylinder under the control of a large-capacity electronic proportional control valve.

이때, 상기 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템은 4 ~ 5개의 대용량 전자비례제어밸브를 사용하는 IMV(Independent Metering Valve) 시스템으로 되어 붐, 아암, 버켓 등의 작업장치에 대한 유량을 제어하고, 사용된 유량을 재생하여 에너지를 절감하도록 구성된다.At this time, the electrohydraulic valve system of the excavator is an IMV (Independent Metering Valve) system that uses 4 to 5 large-capacity electronic proportional control valves to control the flow rate for work devices such as booms, arms, and buckets, and to control the flow rate used. It is configured to save energy by regenerating.

그런데 종래의 굴삭기의 전자유압 밸브 시스템은 다수의 대용량 전자비례제어밸브를 사용하여 붐, 아암, 버켓 등의 작업장치에 대한 유량을 제어하고, 사용된 유량을 재생하게 되므로 그 구조가 복잡하고, 고가의 대용량 전자비례제어밸브를 다수 적용함으로써 전자유압식 굴삭기의 생산성 저하와 제조원가를 상승시키게 되는 문제점이 있다However, the electrohydraulic valve system of a conventional excavator uses a large number of large-capacity electronic proportional control valves to control the flow rate for work devices such as booms, arms, and buckets, and to regenerate the used flow rate, so its structure is complex and expensive. There is a problem in that the productivity of electrohydraulic excavators decreases and manufacturing costs increase due to the application of multiple large-capacity electronic proportional control valves.

이러한, 종래의 유압 굴삭기용 동력전달장치에 대한 관련기술은, 대한민국공개특허공보 제10-2011-0052041호(2011.05.18)에 제시된다.This related technology for a power transmission device for a conventional hydraulic excavator is presented in Korean Patent Publication No. 10-2011-0052041 (May 18, 2011).

본 발명은, 대용량 전자비례제어밸브의 설치 갯수를 최소화하여 설치비용 및 설치구조를 간단하게 하는 굴삭기용 개별유량제어 유압시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The purpose of the present invention is to provide an individual flow control hydraulic system for an excavator that simplifies installation cost and installation structure by minimizing the number of installed large-capacity electronic proportional control valves.

본 발명은, 내측에는 피스톤의 승강위치에 따라 공간이 조절되는 보어챔버와 로드챔버가 마련된 유압실린더, 상기 유압실린더에 유압탱크의 오일을 공급하는 유압펌프, 상기 유압탱크와 유압실린더 사이에 순차적으로 배치되며, 상기 유압펌프로부터 전달받은 오일 및, 유압실린더에서 배출된 오일을 선택적으로 유압실린더의 보어챔버 및 로드챔버로 공급하는 제1,2방향제어밸브, 상기 제1,2방향제어밸브의 사이에 배치되며, 유압실린더로부터 배출되는 오일의 유량을 조절하는 비례제어밸브, 상기 유압실린더의 피스톤에 가해지는 외력 방향 및, 피스톤 승강 방향에 따라 유압펌프와 제1,2방향제어밸브 및 비례제어밸브의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 굴삭기용 개별유량제어 유압시스템을 제공한다.The present invention provides a hydraulic cylinder with a bore chamber and a rod chamber on the inside whose space is adjusted according to the lifting position of the piston, a hydraulic pump that supplies oil from the hydraulic tank to the hydraulic cylinder, and sequentially between the hydraulic tank and the hydraulic cylinder. A first and second-way control valve is disposed and selectively supplies oil delivered from the hydraulic pump and oil discharged from the hydraulic cylinder to the bore chamber and load chamber of the hydraulic cylinder, between the first and second-way control valves. A proportional control valve that regulates the flow rate of oil discharged from the hydraulic cylinder, a hydraulic pump, first and second direction control valves, and a proportional control valve according to the direction of the external force applied to the piston of the hydraulic cylinder and the piston elevation direction. Provides an individual flow control hydraulic system for an excavator that includes a control unit that controls the operation of.

또한, 상기 제어부는 상기 피스톤을 상승시키는 로우사이드 재생확장모드(LSRE)와, 하이사이드 재생확장모드(HSRE) 및, 파워 확장모드(PE)와, 상기 피스톤을 하강시키는 파워 후퇴모드(PR)와, 로우사이드 재생후퇴모드(LSRR)를 포함할 수 있다.In addition, the control unit has a low-side regenerative expansion mode (LSRE) for raising the piston, a high-side regenerative expansion mode (HSRE), a power expansion mode (PE), and a power retraction mode (PR) for lowering the piston. , may include low-side regenerative retraction mode (LSRR).

또한, 상기 로우사이드 재생확장모드(LSRE)와 로우사이드 재생후퇴모드(LSRR)는 피스톤의 이동방향과 동일한 방향으로 외력 방향을 가지며, 상기 하이사이드 재생확장모드(HSRE)와, 파워 확장모드(PE)는 피스톤의 이동방향과 반대반향으로 외력방향을 가질 수 있다.In addition, the low-side regenerative expansion mode (LSRE) and the low-side regenerative retraction mode (LSRR) have an external force direction in the same direction as the moving direction of the piston, and the high-side regenerative expansion mode (HSRE) and the power expansion mode (PE) ) may have an external force direction opposite to the direction of movement of the piston.

또한, 상기 파워 후퇴모드(PR)는 상기 피스톤의 이동방향과 동일한 방향으로 외력 방향을 가지는 제1파워 후퇴모드(PR1)와, 상기 피스톤의 이동방향과 반대 방향으로 외력 방향을 가지는 제2파워 후퇴모드(PR2)를 포함할 수 있다.In addition, the power retraction mode (PR) includes a first power retraction mode (PR1) having an external force direction in the same direction as the moving direction of the piston, and a second power retracting mode having an external force direction opposite to the moving direction of the piston. It may include a mode (PR2).

또한, 상기 로우사이드 재생확장모드(LSRE) 및, 하이사이드 재생확장모드(HSRE)는 상기 유압탱크의 오일이 유압펌프를 통해 제1방향제어밸브와 제2방향제어밸브를 거쳐 유압실린더의 보어챔버로 공급되고, 상기 유압실린더의 로드챔버에서 배출되는 오일은 제2방향제어밸브와 비례제어밸브를 통과 후 제1방향제어밸브에서 유압펌프를 통해 보어챔버로 공급되는 오일과 합쳐진 후 유압실린더의 보어챔버 방향으로 이동될 수 있다.In addition, in the low-side regenerative expansion mode (LSRE) and the high-side regenerative expansion mode (HSRE), the oil in the hydraulic tank passes through the first and second direction control valves through the hydraulic pump and into the bore chamber of the hydraulic cylinder. The oil discharged from the load chamber of the hydraulic cylinder passes through the second-way control valve and the proportional control valve, is then combined with the oil supplied from the first-way control valve to the bore chamber through the hydraulic pump, and then flows into the bore of the hydraulic cylinder. It can be moved towards the chamber.

또한, 상기 파워 확장모드(PE)는 상기 유압탱크의 오일이 유압펌프를 통해 제1방향제어밸브와 제2방향제어밸브를 거쳐 유압실린더의 보어챔버로 공급되고, 상기 유압실린더의 로드챔버에서 배출되는 오일은 제2방향제어밸브와 비례제어밸브를 통과 후 제1방향제어밸브에서 유압탱크 방향으로 이동될 수 있다.In addition, in the power expansion mode (PE), oil in the hydraulic tank is supplied to the bore chamber of the hydraulic cylinder through the first and second direction control valves through the hydraulic pump, and is discharged from the load chamber of the hydraulic cylinder. The oil may pass through the second-way control valve and the proportional control valve and then move from the first-way control valve toward the hydraulic tank.

또한, 상기 로우사이드 재생후퇴모드(LSRR)는 상기 유압펌프의 작동이 정지되며, 상기 유압실린더의 보어챔버에서 배출되는 오일이 제2방향제어밸브와 비례제어밸브를 통과후, 제1방향제어밸브에서 유압탱크 방향 및 유압실린더의 로드챔버 방향으로 분산 이동될 수 있다.In addition, in the low-side regenerative retraction mode (LSRR), the operation of the hydraulic pump is stopped, and the oil discharged from the bore chamber of the hydraulic cylinder passes through the second directional control valve and the proportional control valve and then passes through the first directional control valve. It can be distributed and moved in the direction of the hydraulic tank and the load chamber of the hydraulic cylinder.

또한, 상기 제1파워 후퇴모드(PR1) 및 제2파워 후퇴모드(PR2)는 상기 유압탱크의 오일이 유압펌프를 통해 제1방향제어밸브와 제2방향제어밸브를 거쳐 유압실린더의 로드챔버로 공급되고, 상기 유압실린더의 보어챔버에서 배출되는 오일은 제2방향제어밸브와 비례제어밸브를 통과 후 제1방향제어밸브에서 유압탱크 방향으로 이동될 수 있다.In addition, the first power retraction mode (PR1) and the second power retraction mode (PR2) allow oil in the hydraulic tank to pass through the first and second direction control valves through the hydraulic pump to the load chamber of the hydraulic cylinder. The oil supplied and discharged from the bore chamber of the hydraulic cylinder may pass through the second direction control valve and the proportional control valve and then move from the first direction control valve toward the hydraulic tank.

또한, 상기 제1파워 후퇴모드(PR1)에서 비례제어밸브를 통해 배출되는 오일의 유량은 제2파워 후퇴모드(PR2)에서 비례제어밸브를 통해 배출되는 오일의 유량보다 적을 수 있다.Additionally, the flow rate of oil discharged through the proportional control valve in the first power retraction mode (PR1) may be less than the flow rate of oil discharged through the proportional control valve in the second power retraction mode (PR2).

본 발명에 따른 굴삭기용 개별유량제어 유압시스템는, 제1방향제어밸브와 제2방향제어밸브 및 하나의 비례제어밸브로 유압펌프에서 유압실린더로의 오일 공급 제어가 이루어지면서 유압실린더의 작동 성능과 다양한 작동 모드를 보장하는 바, 제작 비용 절감 및 유압실린더의 작동을 위한 에너지 절약이 이루어지게 한다.The individual flow control hydraulic system for an excavator according to the present invention controls the oil supply from the hydraulic pump to the hydraulic cylinder with a first direction control valve, a second direction control valve, and one proportional control valve, thereby improving the operating performance of the hydraulic cylinder and various By ensuring the operating mode, manufacturing costs are reduced and energy is saved for the operation of the hydraulic cylinder.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 굴삭기용 개별유량제어 유압시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 굴삭기용 개별유량제어 유압시스템의 로우사이드 재생확장모드(LSRE)시 동작 상태도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 굴삭기용 개별유량제어 유압시스템의 하이사이드 재생확장모드(HSRE)시 동작 상태도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 굴삭기용 개별유량제어 유압시스템의 파워 확장모드(PE)시 동작 상태도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 굴삭기용 개별유량제어 유압시스템의 파워 후퇴모드(PR)시 동작 상태도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 굴삭기용 개별유량제어 유압시스템의 로우사이드 재생후퇴모드(LSRR)시 동작 상태도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 굴삭기용 개별유량제어 유압시스템의 알고리즘을 나타낸 흐름도이다.Figure 1 is a configuration diagram of an individual flow control hydraulic system for an excavator according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram illustrating the operating state of the individual flow control hydraulic system for an excavator in the low-side regenerative expansion mode (LSRE) according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram illustrating the operation state of the individual flow control hydraulic system for an excavator in high-side regenerative expansion mode (HSRE) according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram illustrating the operation state of the individual flow control hydraulic system for an excavator in power expansion mode (PE) according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are diagrams showing the operation state of the individual flow control hydraulic system for an excavator in power retraction mode (PR) according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a diagram illustrating the operating state of the individual flow control hydraulic system for an excavator in the low-side regenerative retraction mode (LSRR) according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a flowchart showing an algorithm of an individual flow control hydraulic system for an excavator according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor should appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle of definability.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 굴삭기용 개별유량제어 유압시스템는, 유압실린더(100), 유압펌프(200), 제1방향제어밸브(300), 제2방향제어밸브(400), 비례제어밸브(500), 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 이때, 유압실린더(100)와, 유압펌프(200)와, 제1방향제어밸브(300)와, 제2방향제어밸브(400) 및, 비례제어밸브(500)는 제1유로(10)와 제2유로(20)를 통해 연결되며, 제1유로(10) 및 제2유로(20)의 각 길이방향 일단부는 유압탱크(30)와 연결된다. 그리고, 제1유로(10)의 길이방향 타단부는 유압실린더(100)의 보어챔버(100a)와 연결되고, 제2유로(20)의 길이방향 타단부는 유압실린더(100)의 로드챔버(100b)와 연결된다. 또한, 제1유로(10)에는 유압펌프(200)와 제1방향제어밸브(300) 사이에 배치되어 오일의 유압을 측정하는 제1압력센서(40a)와, 제2방향제어밸브(400)와 유압실린더(100) 사이에 배치되어 오일의 유압을 측정하는 제2압력센서(40b)가 구비될 수 있다. 더불어, 제1유로(10)에는 제1유로(10) 내 오일의 유압이 설정된 유압을 초과할 때 유압펌프(200)에서 제1방향제어밸브(300)로 공급되는 오일을 유압탱크(30)로 배출시키는 릴리프밸브(50)가 구비될 수 있다.Referring to FIG. 1, the individual flow control hydraulic system for an excavator according to an embodiment of the present invention includes a hydraulic cylinder 100, a hydraulic pump 200, a first directional control valve 300, and a second directional control valve 400. ), a proportional control valve 500, and a control unit (not shown). At this time, the hydraulic cylinder 100, the hydraulic pump 200, the first directional control valve 300, the second directional control valve 400, and the proportional control valve 500 are connected to the first flow path 10 and the proportional control valve 500. They are connected through the second flow path 20, and each longitudinal end of the first flow path 10 and the second flow path 20 is connected to the hydraulic tank 30. In addition, the other longitudinal end of the first flow path 10 is connected to the bore chamber 100a of the hydraulic cylinder 100, and the other longitudinal end of the second flow path 20 is connected to the load chamber of the hydraulic cylinder 100 ( Connected to 100b). In addition, the first flow path 10 includes a first pressure sensor 40a disposed between the hydraulic pump 200 and the first directional control valve 300 to measure the hydraulic pressure of the oil, and a second directional control valve 400. A second pressure sensor 40b may be provided between the hydraulic cylinder 100 and the hydraulic cylinder 100 to measure the hydraulic pressure of the oil. In addition, in the first passage 10, when the hydraulic pressure of the oil in the first passage 10 exceeds the set hydraulic pressure, the oil supplied from the hydraulic pump 200 to the first directional control valve 300 is stored in the hydraulic tank 30. A relief valve 50 that discharges air may be provided.

그리고, 제2유로(20)에는 유압실린더(200)와 제2방향제어밸브(400) 사이에 배치되어 오일의 유압을 측정하는 제3압력센서(40c)와, 유압탱크(30)와 제1방향제어밸브(300) 사이에 배치되어 오일의 유압을 측정하는 제4압력센서(40d)가 구비될 수 있다. 이같은, 제1압력센서(40a)와 제2압력센서(40b)와 제3압력센서(40c) 및 제4압력센서(40d)는 제1유로(10)와 제2유로(20)를 통해 이동되는 오일의 압력변동을 감지하여 비례제어밸브(500)의 열림량을 이후 설명될 제어부가 조절하여 유압실린더(100)에 오일이 일정한 압력으로 공급되게 한다.In addition, the second flow path 20 includes a third pressure sensor 40c disposed between the hydraulic cylinder 200 and the second directional control valve 400 to measure the hydraulic pressure of the oil, the hydraulic tank 30, and the first A fourth pressure sensor 40d may be provided between the direction control valves 300 to measure the oil pressure. In this way, the first pressure sensor 40a, the second pressure sensor 40b, the third pressure sensor 40c, and the fourth pressure sensor 40d move through the first flow path 10 and the second flow path 20. By detecting pressure fluctuations in the oil, the control unit, which will be described later, adjusts the opening amount of the proportional control valve 500 to ensure that oil is supplied to the hydraulic cylinder 100 at a constant pressure.

상기 유압실린더(100)는 오일이 저장된 유압탱크(30)로부터 유압펌프(200)를 통해 공급되는 오일의 공급방향에 따라 실린더로드의 이동이 이루어지게 된다. 이러한, 유압실린더(100)의 내측에는 피스톤(110)의 승강위치에 따라 내부의 공간이 조절되는 보어챔버(100a)와 로드챔버(100b)가 구비될 수 있다.The hydraulic cylinder 100 moves the cylinder rod according to the supply direction of oil supplied from the hydraulic tank 30 in which oil is stored through the hydraulic pump 200. The inside of the hydraulic cylinder 100 may be provided with a bore chamber 100a and a rod chamber 100b whose internal space is adjusted depending on the lifting position of the piston 110.

따라서, 상기 유압실린더(100)의 보어챔버(100a)로 오일이 공급될 경우 피스톤(110)이 상승하면서 보어챔버(100a)의 면적이 넓어짐과 더불어 실린더로드의 길이가 신장되게 배치된다. 반대로, 유압실린더(100)의 로드챔버(100b)로 오일이 공급될 경우 피스톤(110)이 하강하면서 로드챔버(100b)의 면적이 넓어짐과 더불어 실린더로드의 길이가 수축되게 배치된다.Therefore, when oil is supplied to the bore chamber 100a of the hydraulic cylinder 100, the piston 110 rises, expanding the area of the bore chamber 100a and extending the length of the cylinder rod. Conversely, when oil is supplied to the rod chamber 100b of the hydraulic cylinder 100, the piston 110 descends, expanding the area of the rod chamber 100b and contracting the length of the cylinder rod.

상기 유압펌프(200)는 유압탱크(30)에 저장된 오일을 유압실린더(100)로 이동되게 펌핑력을 발생시킨다. 이러한, 유압펌프(200)는 제1방향제어밸브(300)와 연결되도록 제1유로(10)에 구비될 수 있다. 여기서, 유압펌프(200)는 외부에서 공급되는 전원을 통해 동작할 수 있도록 전기모터(210)가 구비될 수 있다.The hydraulic pump 200 generates a pumping force to move the oil stored in the hydraulic tank 30 to the hydraulic cylinder 100. This hydraulic pump 200 may be provided in the first flow passage 10 to be connected to the first directional control valve 300. Here, the hydraulic pump 200 may be equipped with an electric motor 210 so that it can be operated using power supplied from the outside.

상기 제1방향제어밸브(300)와 제2방향제어밸브(400)는 유압펌프(200)로부터 유압실린더(100) 방향으로 이동되는 오일 및, 유압실린더(100)에서 배출된 오일을 선택적으로 유압실린더(100)의 보어챔버(100a) 또는 로드챔버(100b)로 이동되게 제어하는 밸브이다. 이러한, 제1방향제어밸브(300)와 제2방향제어밸브(400)는 제1유로(10) 및 제2유로(20)와 연결되며, 유압실린더(100)와 유압탱크(30) 사이에 순차적으로 배치될 수 있다.The first directional control valve 300 and the second directional control valve 400 selectively apply hydraulic pressure to the oil moving from the hydraulic pump 200 toward the hydraulic cylinder 100 and the oil discharged from the hydraulic cylinder 100. It is a valve that controls movement to the bore chamber (100a) or load chamber (100b) of the cylinder (100). The first directional control valve 300 and the second directional control valve 400 are connected to the first flow path 10 and the second flow path 20, and are located between the hydraulic cylinder 100 and the hydraulic tank 30. Can be placed sequentially.

이에 대해 좀 더 상세히 설명하면, 제1방향제어밸브(300)는 제1유로(10) 및 제2유로(20)를 통해 유압펌프(200) 및 유압탱크(30)와 연결됨과 더불어 제2방향제어밸브(400) 및 비례제어밸브(500)와 연결될 수 있다.To explain this in more detail, the first direction control valve 300 is connected to the hydraulic pump 200 and the hydraulic tank 30 through the first flow path 10 and the second flow path 20 and operates in the second direction. It can be connected to the control valve 400 and the proportional control valve 500.

상기 제2방향제어밸브(400)는 제1유로(10) 및 제2유로(20)를 통해 유압실린더(100)와 연결됨과 더불어 제1방향제어밸브(300) 및 비례제어밸브(500)와 연결될 수 있다.The second directional control valve 400 is connected to the hydraulic cylinder 100 through the first flow path 10 and the second flow path 20, and includes the first directional control valve 300 and the proportional control valve 500. can be connected

여기서, 제1방향제어밸브(300)의 경우, 제1유로(10)를 통해 유압펌프(200)에서 전달받은 오일을 다시 제1유로(10)를 통해 제2방향제어밸브(400)로 이동되게 제어한다. 더불어 제1방향제어밸브(300)는 유압실린더(100)에서 배출된 후 제2유로(20)를 통해 제2방향제어밸브(400) 및 비례제어밸브(500)를 순차적으로 통과한 오일을 전달받은 후, 오일이 제2유로(20)를 통해 유압탱크(30)로 이동되거나 다시 제1유로(10)를 통해 제2방향제어밸브(300)로 이동되게 하는 바, 오일이 다시 유압실린더(100)로 이동되도록 오일의 이동방향을 제어할 수 있다.Here, in the case of the first directional control valve 300, the oil delivered from the hydraulic pump 200 through the first passage 10 is moved back to the second directional control valve 400 through the first passage 10. Control it properly. In addition, the first directional control valve 300 delivers oil that has sequentially passed through the second directional control valve 400 and the proportional control valve 500 through the second flow path 20 after being discharged from the hydraulic cylinder 100. After receiving, the oil is moved to the hydraulic tank 30 through the second flow path 20 or moved back to the second directional control valve 300 through the first flow path 10, so that the oil is returned to the hydraulic cylinder ( The direction of oil movement can be controlled so that it moves in 100).

그리고, 제2방향제어밸브(400)의 경우, 제1유로(10)를 통해 제1방향제어밸브(300)에서 전달받은 오일을 제1유로(10) 또는 제2유로(20)를 통해 유압실린더(100)의 보어챔버(100a) 또는 로드챔버(100b)에 선택적으로 공급되도록 오일의 이동방향을 제어할 수 있다. 또한, 제2방향제어밸브(400)는 제1유로(10) 또는 제2유로(20)를 통해 유압실린더(100)에서 배출된 오일을 전달받은 후 제2유로(20)를 통해 비례제어밸브(500)로 이동될 수 있게 오일의 이동방향을 제어한다.And, in the case of the second directional control valve 400, the oil delivered from the first directional control valve 300 through the first flow path 10 is hydraulically applied through the first flow path 10 or the second flow path 20. The moving direction of oil can be controlled to be selectively supplied to the bore chamber 100a or the load chamber 100b of the cylinder 100. In addition, the second directional control valve 400 receives the oil discharged from the hydraulic cylinder 100 through the first flow path 10 or the second flow path 20 and then operates the proportional control valve through the second flow path 20. Control the direction of oil movement so that it can be moved to (500).

상기 비례제어밸브(500)는 유압실린더(100)로부터 배출되는 오일의 유량을 조절하는 밸브이다. 이러한, 비례제어밸브(500)는 제1방향제어밸브(300)와 제2방향제어밸브(400) 사이에 배치되도록 제2유로(20)에 구비된 바, 제2유로(20)를 통해 유압실린더(100)에서 제2방향제어밸브(400)를 거쳐 제1방향제어밸브(300)로 이동되는 오일의 유량을 제어하게 된다.The proportional control valve 500 is a valve that controls the flow rate of oil discharged from the hydraulic cylinder 100. This proportional control valve 500 is provided in the second flow path 20 to be disposed between the first directional control valve 300 and the second directional control valve 400, and provides hydraulic pressure through the second flow path 20. The flow rate of oil moving from the cylinder 100 to the first directional control valve 300 through the second directional control valve 400 is controlled.

상기 제어부는 유압펌프(200)와 제1방향제어밸브(300)와 제2방향제어밸브(400) 및 비례제어밸브(500)의 작동을 제어하는 부분이다. 이러한, 제어부는 유압펌프(200)의 전기모터(210)와, 제1방향제어밸브(300)와 제2방향제어밸브(400) 및 비례제어밸브(500)와 전선과 같은 유선수단이나, 와이파이나 블루투스 또는 적외선통신과 같은 무선수단을 통해 연결될 수 있다.The control unit controls the operation of the hydraulic pump 200, the first directional control valve 300, the second directional control valve 400, and the proportional control valve 500. This control unit includes the electric motor 210 of the hydraulic pump 200, the first direction control valve 300, the second direction control valve 400, the proportional control valve 500, and a wired end such as a wire or Wi-Fi. Alternatively, it can be connected through wireless means such as Bluetooth or infrared communication.

여기서, 상기 제어부는 유압실린더(100)의 피스톤(110)에 가해지는 외력 방향 및, 피스톤 승강 방향에 따라 유압펌프(200)와 제1방향제어밸브(300)와 제2방향제어밸브(400) 및 비례제어밸브(500)의 동작을 제어할 수 있다. 이때, 상기 제어부는, 상기 피스톤(110)의 동작에 의해 피스톤(110)의 상승시 모드, 즉 보어챔버(100a)를 확장시키는 로우사이드 재생확장모드(LSRE)와, 하이사이드 재생확장모드(HSRE) 및, 파워 확장모드(PE)로 구분됨과 더불어 상기 피스톤(110)의 하강시 모드, 즉 보어챔버(100a)를 축소시키는 파워 후퇴모드(PR)와, 로우사이드 재생후퇴모드(LSRR)로 구분할 수 있으며, 각각의 모드에 따라 오일의 이동 및 오일의 유압을 제어할 수 있다.Here, the control unit operates the hydraulic pump 200, the first direction control valve 300, and the second direction control valve 400 according to the direction of the external force applied to the piston 110 of the hydraulic cylinder 100 and the piston elevation direction. and the operation of the proportional control valve 500 can be controlled. At this time, the control unit operates in a mode when the piston 110 rises by the operation of the piston 110, that is, a low-side regenerative expansion mode (LSRE) that expands the bore chamber 100a, and a high-side regenerative expansion mode (HSRE). ) and, in addition to the power expansion mode (PE), it can be divided into a mode when the piston 110 is lowered, that is, a power retraction mode (PR) that reduces the bore chamber 100a, and a low-side regenerative retraction mode (LSRR). and the oil movement and oil hydraulic pressure can be controlled according to each mode.

도 2 내지 도 7을 참조하여, 상기 제어부가 각 모드에 따라 유압실린더(100)의 작동이 이루어지는 상태를 설명하면, 먼저 상기 로우사이드 재생확장모드(LSRE)와 로우사이드 재생후퇴모드(LSRR) 일 경우에는 피스톤(110)의 이동방향(V)과 피스톤(110)에 가해지는 외력 방향(F)이 동일한 방향을 가진다.Referring to FIGS. 2 to 7, when explaining the state in which the control unit operates the hydraulic cylinder 100 according to each mode, first, the low side regenerative expansion mode (LSRE) and the low side regenerative retraction mode (LSRR). In this case, the moving direction (V) of the piston 110 and the external force direction (F) applied to the piston 110 have the same direction.

그리고, 상기 하이사이드 재생확장모드(HSRE)와, 파워 확장모드(PE) 일 경우에는 피스톤의 이동방향(V)과 피스톤(110)에 가해지는 외력 방향(F)이 동일한 방향을 가진다.In addition, in the case of the high side regenerative expansion mode (HSRE) and the power expansion mode (PE), the moving direction (V) of the piston and the direction of external force (F) applied to the piston 110 have the same direction.

또한, 상기 파워 후퇴모드(PR)는, 상기 피스톤(110)의 이동방향(V)과 피스톤(110)에 가해지는 외력 방향(F)이 동일한 방향을 가지는 제1파워 후퇴모드(PR1)와, 상기 피스톤(110)의 이동방향(V)과 피스톤(110)에 가해지는 외력 방향(F)이 반대 방향을 가지는 제2파워 후퇴모드(PR2)로 동작될 수 있다.In addition, the power retraction mode (PR) includes a first power retraction mode (PR1) in which the moving direction (V) of the piston 110 and the external force direction (F) applied to the piston 110 are in the same direction, It may be operated in a second power retraction mode (PR2) in which the moving direction (V) of the piston 110 and the direction (F) of the external force applied to the piston 110 are opposite directions.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 로우사이드 재생확장모드(LSRE) 및, 하이사이드 재생확장모드(HSRE)는, 상기 유압탱크(30)의 오일이 유압펌프(200)의 동작을 통해 제1방향제어밸브(300)와 제2방향제어밸브(400)를 거쳐 유압실린더(100)의 보어챔버(100a)로 제1유로(10)를 통해 공급된다. 그리고, 상기 유압실린더(100)의 로드챔버(100b)에서 배출되는 오일은 제2유로(10)를 따라 제2방향제어밸브(400)와 비례제어밸브(500)를 통과 후 제1방향제어밸브(300)에서 유압펌프(200)를 통해 보어챔버(100a)로 공급되는 오일과 합쳐진 후 유압실린더(100)의 보어챔버(100a) 방향으로 이동된다.2 and 3, in the low-side regenerative expansion mode (LSRE) and the high-side regenerative expansion mode (HSRE), the oil in the hydraulic tank 30 is reduced to the first level through the operation of the hydraulic pump 200. It is supplied through the first flow passage 10 to the bore chamber 100a of the hydraulic cylinder 100 through the directional control valve 300 and the second directional control valve 400. In addition, the oil discharged from the load chamber 100b of the hydraulic cylinder 100 passes through the second directional control valve 400 and the proportional control valve 500 along the second flow path 10 and then passes through the first directional control valve 500. At (300), it is combined with the oil supplied to the bore chamber (100a) through the hydraulic pump (200) and then moved toward the bore chamber (100a) of the hydraulic cylinder (100).

도 2와 같이, 로우사이드 재생확장모드(LSRE)는 피스톤(110)의 이동방향(V)과 피스톤(110)에 가해지는 외력 방향(F)이 동일한 방향, 즉 피스톤(110)의 이동방향(V)은 보어챔버(100a)가 확장되는 중력반대 방향이고, 피스톤(110)에 가해지는 외력 방향(F)도 중력 반대방향으로 적용되고 있는 바, 유압펌프(200)의 동작을 위한 에너지소비를 감소시킬 수 있으며, 피스톤(110)에 가해지는 외력도 추력으로 공급된다.As shown in FIG. 2, the low-side regenerative expansion mode (LSRE) is a mode in which the moving direction (V) of the piston 110 and the direction of external force (F) applied to the piston 110 are the same direction, that is, the moving direction of the piston 110 ( V) is the direction opposite to gravity in which the bore chamber 100a is expanded, and the external force direction (F) applied to the piston 110 is also applied in the direction opposite to gravity, reducing energy consumption for the operation of the hydraulic pump 200. It can be reduced, and the external force applied to the piston 110 is also supplied as thrust.

도 3과 같이, 하이사이드 재생확장모드(HSRE)는 피스톤(110)의 이동방향(V)과 피스톤(110)에 가해지는 외력 방향(F)이 서로 반대 반향, 즉 피스톤(110)의 이동방향(V)은 보어챔버(100a)가 확장되는 중력반대 방향이고, 피스톤(110)에 가해지는 외력방향(F)은 중력방향으로 적용되고 있는 바, 유압펌프(200)의 동작시 부하가 커지고, 유압실린더(100)에서 발생되는 추력도 작아지게 된다.As shown in Figure 3, in the high side regenerative expansion mode (HSRE), the moving direction (V) of the piston 110 and the direction of external force (F) applied to the piston 110 are opposite to each other, that is, the moving direction of the piston 110 (V) is the direction opposite to gravity in which the bore chamber 100a is expanded, and the external force direction (F) applied to the piston 110 is applied in the direction of gravity, so the load increases when the hydraulic pump 200 operates, The thrust generated from the hydraulic cylinder 100 also becomes smaller.

도 4를 참조하면, 상기 파워 확장모드(PE)는, 상기 유압탱크(30)의 오일이 유압펌프(200)의 동작을 통해 제1방향제어밸브(300)와 제2방향제어밸브(400)를 거쳐 유압실린더(100)의 보어챔버(100a)로 제1유로(10)를 통해 공급된다. 그리고, 상기 유압실린더(100)의 로드챔버(100b)에서 배출되는 오일은 제2방향제어밸브(400)와 비례제어밸브(500)를 통과 후 제1방향제어밸브(300)에서 유압탱크(30) 방향으로 제2유로(20)를 통해 이동되면서 유압탱크(30)로 저장된다. 이같이, 파워 확장모드(PE)는 피스톤(110)의 이동방향(V)과 피스톤(110)에 가해지는 외력 방향(F)이 서로 반대 반향, 즉 피스톤(110)의 이동방향(V)은 보어챔버(100a)가 확장되는 중력반대 방향이고, 피스톤(110)에 가해지는 외력방향(F)은 중력방향으로 적용되고 있는 바, 유압펌프(200)의 동작시 부하가 커지고, 피스톤(110)의 이동속도도 앞서 설명한 하이사이드 재생확장모드(HSRE)보다 느리게 동작하게 된다.Referring to FIG. 4, in the power expansion mode (PE), the oil in the hydraulic tank 30 is supplied to the first directional control valve 300 and the second directional control valve 400 through the operation of the hydraulic pump 200. It is supplied to the bore chamber 100a of the hydraulic cylinder 100 through the first flow passage 10. In addition, the oil discharged from the load chamber 100b of the hydraulic cylinder 100 passes through the second directional control valve 400 and the proportional control valve 500 and then flows from the first directional control valve 300 to the hydraulic tank 30. ) direction and is stored in the hydraulic tank (30) while moving through the second flow path (20). In this way, in the power expansion mode (PE), the moving direction (V) of the piston 110 and the external force direction (F) applied to the piston 110 are opposite to each other, that is, the moving direction (V) of the piston 110 is the bore The chamber 100a is expanded in a direction opposite to gravity, and the external force direction (F) applied to the piston 110 is applied in the direction of gravity, so the load increases when the hydraulic pump 200 operates, and the piston 110 The movement speed also operates slower than the high-side replay extension mode (HSRE) described above.

도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 파워 후퇴모드(PR)의 제1파워 후퇴모드(PR1) 및 제2파워 후퇴모드(PR2)는, 상기 유압펌프(200)의 구동으로 유압탱크(30)의 오일이 제1유로(10)를 통해 제1방향제어밸브(300)와 제2방향제어밸브(400)로 순차적으로 이동된 후 제2방향제어밸브(400)에서 제2유로(20)를 통해 유압실린더(100)의 로드챔버(100b)로 이동된다. 그리고, 상기 유압실린더(100)의 보어챔버(100a)에서 배출되는 오일은 제1유로(10)를 통해 제2방향제어밸브(300)로 이동된 후, 제2방향제어밸브(300)에서 제2유로(20)를 통해 비례제어밸브(500)를 거쳐 제1방향제어밸브(300)로 이동되며, 제1방향제어밸브(300)로 이동된 오일은 제2유로(20)를 통해 유압탱크(30) 방향으로 이동된 후 유압탱크(30)에 저장된다.Referring to FIGS. 5 and 6, in the first power retraction mode (PR1) and the second power retraction mode (PR2) of the power retraction mode (PR), the hydraulic tank 30 is operated by driving the hydraulic pump 200. The oil sequentially moves to the first direction control valve 300 and the second direction control valve 400 through the first flow path 10, and then moves from the second direction control valve 400 to the second flow path 20. It is moved to the load chamber 100b of the hydraulic cylinder 100. In addition, the oil discharged from the bore chamber 100a of the hydraulic cylinder 100 moves to the second directional control valve 300 through the first flow passage 10, and then is controlled by the second directional control valve 300. The oil is moved to the first direction control valve (300) through the proportional control valve (500) through the second flow path (20), and the oil moved to the first direction control valve (300) is transferred to the hydraulic tank through the second flow path (20). After being moved in the direction (30), it is stored in the hydraulic tank (30).

도 5와 같이, 제1파워 후퇴모드(PR1)는 피스톤(110)의 이동방향(V)과 피스톤(110)에 가해지는 외력 방향(F)이 서로 동일한 방향, 즉 피스톤(110)의 이동방향(V)은 보어챔버(100a)가 감소되는 중력 방향이고, 피스톤(110)에 가해지는 외력 방향(F)도 중력 방향으로 적용되고 있는 바, 유압펌프(200)의 동작시 부하가 작아지게 된다. 도 6과 같이 제2파워 후퇴모드(PR1)는 피스톤(110)의 이동방향(V)과 피스톤(110)에 가해지는 외력 방향(F)이 서로 반대 방향, 즉 피스톤(110)의 이동방향(V)은 보어챔버(100a)가 감소되는 중력 방향이고, 피스톤(110)에 가해지는 외력 방향(F)은 중력 반대방향으로 적용되고 있는 바, 유압펌프(200)의 동작시 부하가 제1파워 후퇴모드(PR1)보다 커지게 된다.As shown in Figure 5, in the first power retraction mode (PR1), the moving direction (V) of the piston 110 and the external force direction (F) applied to the piston 110 are the same direction, that is, the moving direction of the piston 110 (V) is the direction of gravity in which the bore chamber 100a is reduced, and the direction of external force (F) applied to the piston 110 is also applied in the direction of gravity, so the load decreases when the hydraulic pump 200 operates. . As shown in FIG. 6, in the second power retraction mode (PR1), the moving direction (V) of the piston 110 and the direction of external force (F) applied to the piston 110 are opposite to each other, that is, the moving direction of the piston 110 ( V) is the direction of gravity in which the bore chamber 100a is reduced, and the direction of external force (F) applied to the piston 110 is applied in the opposite direction of gravity, so when the hydraulic pump 200 operates, the load is the first power. It becomes larger than the retraction mode (PR1).

여기서, 제1파워 후퇴모드(PR1)에서 비례제어밸브(500)를 통해 배출되는 오일의 유량은 제2파워 후퇴모드(PR2)에서 비례제어밸브(500)를 통해 배출되는 오일의 유량보다 적게 되는 바, 피스톤(110)이 중력방향으로 이동시 이동속도를 감속시켜 피스톤(110)의 손상을 방지할 수 있게 된다. Here, the flow rate of oil discharged through the proportional control valve 500 in the first power retraction mode (PR1) is less than the flow rate of oil discharged through the proportional control valve 500 in the second power retraction mode (PR2). Bar, when the piston 110 moves in the direction of gravity, damage to the piston 110 can be prevented by reducing the moving speed.

도 7을 참조하면, 상기 로우사이드 재생후퇴모드(LSRR)는, 상기 유압펌프(200)의 작동이 정지된 상태에서 중력위치 에너지를 통해 피스톤(110)이 보어챔버(100a)가 감소되는 방향으로 이동하게 된다. 이러한, 로우사이드 재생후퇴모드(LSRR)는 유압실린더(100)의 보어챔버(100a)에서 배출되는 오일이 제1유로(10)를 통해 제2방향제어밸브(400)로 이동된 후 제2방향제어밸브(400)에서 제2유로(20)를 통해 비례제어밸브(500) 및 제1방향제어밸브(300)로 이동된다. 제1방향제어밸브(300)에서 오일은 유압탱크(30) 방향으로 이동된 후 유압탱크(30)에 저장됨과 더불어 일부의 오일은 제1유로(10)를 통해 다시 제2방향제어밸브(400)로 이동된 후 제2유로(20)를 통해 유압실린더의 로드챔버(100b)로 공급되면서 피스톤(110)의 중력방향으로 이동이 이루어지게 된다.Referring to FIG. 7, the low side regenerative retraction mode (LSRR) is performed by moving the piston 110 in a direction in which the bore chamber 100a is reduced through gravitational potential energy while the operation of the hydraulic pump 200 is stopped. It moves. In this low-side regenerative retraction mode (LSRR), the oil discharged from the bore chamber 100a of the hydraulic cylinder 100 moves to the second direction control valve 400 through the first flow passage 10 and then moves in the second direction. It moves from the control valve 400 to the proportional control valve 500 and the first directional control valve 300 through the second flow path 20. In the first direction control valve 300, the oil is moved toward the hydraulic tank 30 and then stored in the hydraulic tank 30, and some of the oil is returned to the second direction control valve 400 through the first flow path 10. ) and then supplied to the load chamber (100b) of the hydraulic cylinder through the second flow path (20), thereby moving in the direction of gravity of the piston (110).

이와 같이, 구성된 일 실시예의 굴삭기용 개별유량제어 유압시스템의 동작을 위한 절차에 대해 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서, Ua는 제1방향제어밸브(300)이고, Ub는 제2방향제어밸브(400)이다.The procedure for operating the individual flow control hydraulic system for an excavator of an embodiment configured in this way will be described with reference to FIG. 8 as follows. Here, U a is the first directional control valve 300, and U b is the second directional control valve 400.

먼저, 일 실시예의 굴삭기용 개별유량제어 유압시스템는, 피스톤(110)의 이동방향()과 피스톤(110)에 가해지는 외력 방향(F) 조건에 따라 제어부에서는 로우사이드 재생확장모드(LSRE)와, 하이사이드 재생확장모드(HSRE)와, 파워 후퇴모드(PR)와, 로우사이드 재생후퇴모드(LSRR), 파워 확장모드(PE)를 선택하게 된다.First, the individual flow control hydraulic system for an excavator in one embodiment is the moving direction of the piston 110 ( ) and the external force direction (F) applied to the piston 110, the control unit performs low-side regeneration expansion mode (LSRE), high-side regeneration expansion mode (HSRE), power retraction mode (PR), and low-side regeneration. Retraction mode (LSRR) and power expansion mode (PE) are selected.

먼저, 유압실린더(100)의 보어챔버(100a)가 확장되는 피스톤(110)의 이동방향과 반대방향으로 피스톤(110)에 가해지는 외력방향(F>0)을 가지는 경우 파워 확장모드(PE)와 하이사이드 재생확장모드(HSRE)가 선택된다. 그러나, 하이사이드 재생확장모드(HSRE)에서 유압실린더(100)는 낮은 부하(이하)에서만 작동한다. 이때, 는 비례제어밸브(500)의 점성마찰과 압력강하를 고려한 최소 용량 부하를 나타내며, 는 파워 확장모드(PE)와 하이사이드 재생확장모드(HSRE)의 전환모드에 대한 조건으로 적용될 수 있다.First, when the bore chamber 100a of the hydraulic cylinder 100 has an external force direction (F>0) applied to the piston 110 in the opposite direction to the moving direction of the expanded piston 110, power expansion mode (PE) and high-side playback extension mode (HSRE) are selected. However, in the high-side regenerative expansion mode (HSRE), the hydraulic cylinder 100 operates under a low load ( It only works (below). At this time, represents the minimum capacity load considering the viscous friction and pressure drop of the proportional control valve 500, Can be applied as a condition for the transition mode of power extension mode (PE) and high-side regeneration extension mode (HSRE).

이와 비슷하게 유압실린더(100)의 보어챔버(100a)가 축소되는 모드로 파워 후퇴모드(PR)와, 로우사이드 재생후퇴모드(LSRR)가 선택된다. 그러나, 로우사이드 재생후퇴모드(LSRR)의 경우 비례제어밸브(500)의 점성마찰과 압력강하를 고려한 최소 용량 부하()를 가지게 된다. 따라서, 피스톤(110)에 가해지는 외력 방향(F)이 중력반대방향일 경우와, 최소 용량 부하()보다 낮은 부하를 가지는 경우 파워 후퇴모드(PR)가 선택된다.Similarly, the power retraction mode (PR) and the low side regenerative retraction mode (LSRR) are selected as modes in which the bore chamber 100a of the hydraulic cylinder 100 is reduced. However, in the case of low-side regenerative retraction mode (LSRR), the minimum capacity load ( ) has. Therefore, when the external force direction (F) applied to the piston 110 is in the opposite direction to gravity, and the minimum capacity load ( ), power retraction mode (PR) is selected.

그리고, 유압실린더(100)의 제어를 위해 유압펌프(200)와 비례제어밸브(500) 사이의 조정제어가 수행되는데, 비례제어밸브(500)는 유압실린더(100)의 목표속도를 기반으로 속도 피드포워드 방식으로 제어된다. 이때 유압펌프(200)의 속도는 마찰손실 하에서 적절한 오일의 흐름을 보장하는 것을 목표로 하는 비례 적분(PI) 컨트롤러를 사용한 속도 피드포워드 및 위치 피드백()방법에 의해 관리된다.In order to control the hydraulic cylinder 100, adjustment control is performed between the hydraulic pump 200 and the proportional control valve 500, and the proportional control valve 500 controls the speed based on the target speed of the hydraulic cylinder 100. It is controlled in a feedforward manner. At this time, the speed of the hydraulic pump 200 is controlled by speed feedforward and position feedback ( ) method is managed.

상기 비례제어밸브(500)는 유압실린더(100)의 출구 오리피스를 가로지르는 흐름에 의해 제어되며, 이는 아래의 [수학식 1]을 통해 제공될 수 있다.The proportional control valve 500 is controlled by the flow across the outlet orifice of the hydraulic cylinder 100, which can be provided through [Equation 1] below.

여기서, 는 설계속도, Ax는 피스톤의 면적(x=a or b, 계량모드에 따라 다름), Cd는 배출계수, ρ는 유체밀도, Asa는 비례제어밸브의 오리피스면적, Ksa는 비례제어밸브의 밸브컨덕턴스, Pin 및 Pout은 비례제어밸브의 입구와 출구에서의 압력이다.here, is the design speed, A The valve conductance, P in and P out , are the pressures at the inlet and outlet of the proportional control valve.

[수학식 1]에서 비례제어밸브(500)의 밸브 컨덕턴스는 [수학식 2]를 통해 계산할 수 있다.In [Equation 1], the valve conductance of the proportional control valve 500 can be calculated through [Equation 2].

이때, 비례제어밸브(500)의 제어신호(전압 또는 전류)를 얻으려면 제어신호와 일치하도록 변환계수(U)를 곱해야 하며, 비례제어밸브(500)의 제어신호(Usa)는 [수학식 3]을 통해 도출된다.At this time, to obtain the control signal (voltage or current) of the proportional control valve 500, it must be multiplied by the conversion coefficient (U) to match the control signal, and the control signal (U sa ) of the proportional control valve 500 is [mathematics] It is derived through Equation 3].

그리고, 상기 유압펌프(200)의 속도는 유압실린더(100)를 작동시키는데 필요한 오일의 유량 및 설계속도에 따라 결정된다. 그러나, 유압펌프(200)의 작동 중에는 누설, 마찰, 유압펌프(200)의 응답 지연 등의 손실이 발생됨으로 손실을 보상하기 위해 위치 피드백 방식이 사용된다. 이를 통해 유압펌프(200)의 속도는 [수학식 4]를 통해 계산할 수 있다.Additionally, the speed of the hydraulic pump 200 is determined according to the oil flow rate and design speed required to operate the hydraulic cylinder 100. However, since losses such as leakage, friction, and response delay of the hydraulic pump 200 occur during operation of the hydraulic pump 200, a position feedback method is used to compensate for the losses. Through this, the speed of the hydraulic pump 200 can be calculated through [Equation 4].

여기서, D는 유압펌프의 변위, 은 비례적분(PI)컨트롤러를 사용한 위치피드백 신호이다.Here, D is the displacement of the hydraulic pump, is a position feedback signal using a proportional integral (PI) controller.

상기 비례적분(PI)컨트롤러를 사용한 위치피드백 신호()는 [수학식 5]를 통해 결정될 수 있다.Position feedback signal using the proportional integral (PI) controller ( ) can be determined through [Equation 5].

여기서, Xd는 설계위치이고, Xrel은 실린더의 실제위치이다.Here, X d is the design position, and X rel is the actual position of the cylinder.

이와 같이, 일 실시예의 굴삭기용 개별유량제어 유압시스템는, 제1방향제어밸브(300)와 제2방향제어밸브(400) 및 하나의 비례제어밸브(500)로 유압펌프(200)에서 유압실린더(100)로의 오일 공급 제어가 이루어지게 하면서 유압실린더(100)의 작동 성능과 다양한 작동 모드를 보장하는 바, 제작 비용 절감 및 유압실린더(100)의 작동을 위한 에너지 절약을 가능하게 한다.In this way, the individual flow control hydraulic system for an excavator of one embodiment is a hydraulic cylinder ( By controlling the oil supply to the hydraulic cylinder 100 and ensuring the operating performance and various operating modes of the hydraulic cylinder 100, it is possible to reduce manufacturing costs and save energy for the operation of the hydraulic cylinder 100.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely illustrative, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true scope of technical protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached claims.

10: 제1유로 20: 제2유로
30: 유압탱크 40a,40b,40c,40d: 압력센서
50: 릴리프밸브 100: 유압실린더
100a: 보어챔버 100b: 로드챔버
110: 피스톤 200: 유압펌프
210: 전기모터 300: 제1방향제어밸브
400: 제2방향제어밸브 500: 비례제어밸브10: 1st Euro 20: 2nd Euro
30: Hydraulic tank 40a, 40b, 40c, 40d: Pressure sensor
50: relief valve 100: hydraulic cylinder
100a: Bore chamber 100b: Rod chamber
110: Piston 200: Hydraulic pump
210: Electric motor 300: First direction control valve
400: Second direction control valve 500: Proportional control valve

Claims (9)

내측에는 피스톤의 승강위치에 따라 공간이 조절되는 보어챔버와 로드챔버가 마련된 유압실린더;
상기 유압실린더에 유압탱크의 오일을 공급하는 유압펌프;
상기 유압탱크와 유압실린더 사이에 순차적으로 배치되며, 상기 유압펌프로부터 전달받은 오일 및, 유압실린더에서 배출된 오일을 선택적으로 유압실린더의 보어챔버 및 로드챔버로 공급하는 제1,2방향제어밸브;
상기 제1,2방향제어밸브의 사이에 배치되며, 유압실린더로부터 배출되는 오일의 유량을 조절하는 비례제어밸브;
상기 유압실린더의 피스톤에 가해지는 외력 방향 및, 피스톤 승강 방향에 따라 유압펌프와 제1,2방향제어밸브 및 비례제어밸브의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하는 굴삭기용 개별유량제어 유압시스템.
A hydraulic cylinder provided with a bore chamber and a rod chamber on the inside whose space is adjusted according to the lifting position of the piston;
A hydraulic pump that supplies oil from a hydraulic tank to the hydraulic cylinder;
First and second direction control valves sequentially disposed between the hydraulic tank and the hydraulic cylinder and selectively supplying oil received from the hydraulic pump and oil discharged from the hydraulic cylinder to the bore chamber and load chamber of the hydraulic cylinder;
a proportional control valve disposed between the first and second direction control valves and controlling the flow rate of oil discharged from the hydraulic cylinder;
An individual flow control hydraulic system for an excavator comprising a control unit that controls the operation of the hydraulic pump, the first and second direction control valves, and the proportional control valve according to the direction of the external force applied to the piston of the hydraulic cylinder and the piston elevation direction.
 청구항 1에 있어서,
상기 제어부는
상기 피스톤을 상승시키는 로우사이드 재생확장모드(LSRE)와, 하이사이드 재생확장모드(HSRE) 및, 파워 확장모드(PE)와,
상기 피스톤을 하강시키는 파워 후퇴모드(PR)와, 로우사이드 재생후퇴모드(LSRR)를 포함하는 굴삭기용 개별유량제어 유압시스템.
In claim 1,
The control unit
A low-side regenerative expansion mode (LSRE), a high-side regenerative expansion mode (HSRE), and a power expansion mode (PE) that raise the piston,
An individual flow control hydraulic system for an excavator including a power retraction mode (PR) that lowers the piston and a low-side regenerative retraction mode (LSRR).
 청구항 2에 있어서,
상기 로우사이드 재생확장모드(LSRE)와 로우사이드 재생후퇴모드(LSRR)는 피스톤의 이동방향과 동일한 방향으로 외력 방향을 가지며,
상기 하이사이드 재생확장모드(HSRE)와, 파워 확장모드(PE)는 피스톤의 이동방향과 반대반향으로 외력방향을 가지는 굴삭기용 개별유량제어 유압시스템.
In claim 2,
The low-side regenerative expansion mode (LSRE) and the low-side regenerative retraction mode (LSRR) have an external force direction in the same direction as the moving direction of the piston,
The high-side regenerative expansion mode (HSRE) and the power expansion mode (PE) are an individual flow control hydraulic system for an excavator having an external force direction opposite to the moving direction of the piston.
 청구항 2에 있어서,
상기 파워 후퇴모드(PR)는
상기 피스톤의 이동방향과 동일한 방향으로 외력 방향을 가지는 제1파워 후퇴모드(PR1)와,
상기 피스톤의 이동방향과 반대 방향으로 외력 방향을 가지는 제2파워 후퇴모드(PR2)를 포함하는 굴삭기용 개별유량제어 유압시스템.
In claim 2,
The power retraction mode (PR) is
A first power retraction mode (PR1) having an external force direction in the same direction as the moving direction of the piston,
An individual flow control hydraulic system for an excavator including a second power retraction mode (PR2) having an external force direction opposite to the moving direction of the piston.
 청구항 3에 있어서,
상기 로우사이드 재생확장모드(LSRE) 및, 하이사이드 재생확장모드(HSRE)는
상기 유압탱크의 오일이 유압펌프를 통해 제1방향제어밸브와 제2방향제어밸브를 거쳐 유압실린더의 보어챔버로 공급되고,
상기 유압실린더의 로드챔버에서 배출되는 오일은 제2방향제어밸브와 비례제어밸브를 통과 후 제1방향제어밸브에서 유압펌프를 통해 보어챔버로 공급되는 오일과 합쳐진 후 유압실린더의 보어챔버 방향으로 이동되는 굴삭기용 개별유량제어 유압시스템.
In claim 3,
The low-side playback extension mode (LSRE) and the high-side playback extension mode (HSRE) are
The oil in the hydraulic tank is supplied to the bore chamber of the hydraulic cylinder through a first direction control valve and a second direction control valve through a hydraulic pump,
The oil discharged from the load chamber of the hydraulic cylinder passes through the second direction control valve and the proportional control valve, combines with the oil supplied from the first direction control valve to the bore chamber through the hydraulic pump, and then moves toward the bore chamber of the hydraulic cylinder. Individual flow control hydraulic system for excavators.
 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 파워 확장모드(PE)는
상기 유압탱크의 오일이 유압펌프를 통해 제1방향제어밸브와 제2방향제어밸브를 거쳐 유압실린더의 보어챔버로 공급되고,
상기 유압실린더의 로드챔버에서 배출되는 오일은 제2방향제어밸브와 비례제어밸브를 통과 후 제1방향제어밸브에서 유압탱크 방향으로 이동되는 굴삭기용 개별유량제어 유압시스템.
In claim 2 or claim 3,
The power expansion mode (PE) is
The oil in the hydraulic tank is supplied to the bore chamber of the hydraulic cylinder through a first direction control valve and a second direction control valve through a hydraulic pump,
An individual flow control hydraulic system for an excavator in which the oil discharged from the load chamber of the hydraulic cylinder passes through a second direction control valve and a proportional control valve and then moves from the first direction control valve toward the hydraulic tank.
 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 로우사이드 재생후퇴모드(LSRR)는
상기 유압펌프의 작동이 정지되며,
상기 유압실린더의 보어챔버에서 배출되는 오일이 제2방향제어밸브와 비례제어밸브를 통과후, 제1방향제어밸브에서 유압탱크 방향 및 유압실린더의 로드챔버 방향으로 분산 이동되는 굴삭기용 개별유량제어 유압시스템.
In claim 2 or claim 3,
The low-side regenerative retreat mode (LSRR) is
The operation of the hydraulic pump is stopped,
Individual flow control hydraulic pressure for an excavator in which the oil discharged from the bore chamber of the hydraulic cylinder passes through the second direction control valve and the proportional control valve, and then is distributed and moved from the first direction control valve toward the hydraulic tank and the load chamber of the hydraulic cylinder. system.
 청구항 4에 있어서,
상기 제1파워 후퇴모드(PR1) 및 제2파워 후퇴모드(PR2)는
상기 유압탱크의 오일이 유압펌프를 통해 제1방향제어밸브와 제2방향제어밸브를 거쳐 유압실린더의 로드챔버로 공급되고,
상기 유압실린더의 보어챔버에서 배출되는 오일은 제2방향제어밸브와 비례제어밸브를 통과 후 제1방향제어밸브에서 유압탱크 방향으로 이동되는 굴삭기용 개별유량제어 유압시스템.
In claim 4,
The first power retraction mode (PR1) and the second power retraction mode (PR2) are
The oil in the hydraulic tank is supplied to the load chamber of the hydraulic cylinder through the first and second direction control valves through the hydraulic pump,
An individual flow control hydraulic system for an excavator in which the oil discharged from the bore chamber of the hydraulic cylinder passes through a second direction control valve and a proportional control valve and then moves from the first direction control valve toward the hydraulic tank.
 청구항 8에 있어서,
상기 제1파워 후퇴모드(PR1)에서 비례제어밸브를 통해 배출되는 오일의 유량은 제2파워 후퇴모드(PR2)에서 비례제어밸브를 통해 배출되는 오일의 유량보다 적은 굴삭기용 개별유량제어 유압시스템.

In claim 8,
An individual flow control hydraulic system for an excavator in which the flow rate of oil discharged through the proportional control valve in the first power retraction mode (PR1) is less than the flow rate of oil discharged through the proportional control valve in the second power retraction mode (PR2).
KR1020220147007A 2022-11-07 2022-11-07 Individual flow control hydraulic system for excavators KR20240065817A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220147007A KR20240065817A (en) 2022-11-07 2022-11-07 Individual flow control hydraulic system for excavators

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220147007A KR20240065817A (en) 2022-11-07 2022-11-07 Individual flow control hydraulic system for excavators

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240065817A true KR20240065817A (en) 2024-05-14

Family

ID=91076241

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220147007A KR20240065817A (en) 2022-11-07 2022-11-07 Individual flow control hydraulic system for excavators

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20240065817A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5498108B2 (en) Regenerative control device for work equipment
KR100706594B1 (en) Hydraulic control
US9080310B2 (en) Closed-loop hydraulic system having regeneration configuration
US8499552B2 (en) Method and hydraulic control system for supplying pressure medium to at least one hydraulic consumer
KR101879881B1 (en) Control circuit for energy regeneration and working machine
US8863509B2 (en) Meterless hydraulic system having load-holding bypass
US10138915B2 (en) Method of controlling velocity of a hydraulic actuator in over-center linkage systems
EP2652341B1 (en) Hydraulic system with return pressure control
JP4410512B2 (en) Hydraulic drive
JP6518379B2 (en) Pressure oil energy regeneration device for work machine
US9790966B2 (en) Hydraulic drive system
JP5004641B2 (en) Actuator control device
US8944103B2 (en) Meterless hydraulic system having displacement control valve
JP4827789B2 (en) Hydraulic actuator speed controller
US9394922B2 (en) Hydraulic control circuit with regeneration valve
WO2013003224A2 (en) Hydraulic control system having variable pressure relief
US10550547B2 (en) Hydraulic systems for construction machinery
US8966892B2 (en) Meterless hydraulic system having restricted primary makeup
JP2014095396A (en) Closed circuit hydraulic transmission device
KR20240065817A (en) Individual flow control hydraulic system for excavators
JP6509651B2 (en) Fluid circuit
CN115989353A (en) Working machine
US20180180065A1 (en) Fluid circuit
EP3608548B1 (en) Construction machine
WO2018011975A1 (en) Electro hydrostatic actuator system

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal