KR940008827B1 - 액튜에이터 구동회로에 있어서의 절환밸브의 파이롯트 압력제어회로 - Google Patents

액튜에이터 구동회로에 있어서의 절환밸브의 파이롯트 압력제어회로 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

액튜에이터 구동회로에 있어서의 절환밸브의 파이롯트 압력제어회로
제1도는 본 발명의 1실시예의 유압회로도.
제2도는 (a),(b)는 동 실시예에 사용한 유압 파이롯트식 2위치 3방향 밸브의 구체적인 구조의 1예를 가리키는 것으로서 서로 달리한 상태의 종단면도.
제3도는 동 유압 파이롯트식 2위치 3방향 밸브의 스푸울의 스토로크에 대한 제2교축부와 제3교축부의 개구면적의 변화를 가리키는 그래프.
제4도는 동 실시예의 바이패스 유량제어밸브의 바이패스 유량에 대한 교축부(34)와 릴리이프 밸브(35)에 의한 교축 압력의 변화를 가리키는 그래프.
제5도는 종래의 복수 액튜에이터를 1유압원으로 구동하는 일반적인 액튜에이터의 구동회로도.
제6도는 상기 실시예에 있어서의 교축압력과 동일한 교축압력을 얻기 위하여 릴리이프 밸브(35)로 대치하여 체크밸브를 사용한 부분회로도.
제7도는 제6도의 회로에 의한 바이패스 유량에 대한 교축압력 특성을 가리키는 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 설명
1,2 : 유압 파이롯트 절환밸브 3a,3b,4a,4b : 비례제어밸브
6 : 유압펌프(유압원) 7,8 : 액튜에이터
9 : 바이패스 유량제어밸브 10,11,12,13 : 파이롯트 라인
14 : 공급로 19,20 : 부하검출라인
21 : 셔틀밸브 30,31,32,33 : 유압 파이롯트식 2위치 3방향 밸브
30c,31c,32c,33c : 스프링 30d,31d,32d,33d : 제2교축부
30d,31e,32e,33e : 제3교축부 30f,31f,32f,33f : 제2파이롯트실
34 : 교축부 35 : 릴리이프 밸브
50 : 체크 밸브
본 발명은 건설기계 등에 있어서 하나의 유압원에 의하여 복수의 액튜에이터를 움직이는 경우의 유압 파이롯트 절환밸브의 파이롯트 회로에 적용하는 압력보상기능을 가진, 유량포화대책이 마련된 파이롯트 압력 제어회로에 관한 것이다.
종래, 이종류의 제어를 행하는 장치로서 일본 특개평 1-269704호 공보기재의 유압제어 장치가 있다. 그 장치는, 복수의 액튜에이터의 합계 요구유량이 펌프의 능력이상으로 되었을 때, 그 요구유량을 자동적으로 감소시키도록 한 것이며, 유량포화 대책을 위하여 각 절환밸브의 양측에 메인 파이롯트실과 카운터 파이롯트실을 설치하고, 메인 파이롯트실에는 파이롯트압을 제어하는 비례제어밸브로 부터의 유압을 직접 공급하고, 카운터 파이롯트실에는 메인 파이롯트실의 반대측 파이롯트 압을 유도하고, 또한 비례제어밸브와 카운터 파이롯트실과의 사이에, 펌프토출압과 액튜에이터의 최고 부하압과의 차에 따라 동작하는 감압밸브를 설치하고 있다. 이 장치는, 액튜에이터의 합계 요구유량이 펌프의 능력 이상으로 되면 그 펌프의 토출압과 액튜에이터의 최고 부하압과의 차압(差壓)이 작게되고, 그것을 감압밸브가 감지하고, 카운터 파이롯트실의 압력을 상승시키고, 이것에 의하여 절환밸브가 중립위치 방향으로 이동하여 개도(開度)가 작게 되도록 되어있다. 따라서 요구유량이 적은 액튜에이터의 작동속도를 그다지 감속하지 않아도 합계 요구량을 감소시킬 수 있다고 하는 것이다.
상기 공보 기재의 것은 유량이 포화된 것을 검출하고, 절환밸브를 중립방향으로 이동시키고 개도(開度)를 작게하는 수단으로서, 펌프 토출압과 액튜에이터의 최고 부하압과 차압에 따라서 동작하는 감압밸브를 설치하고, 그 압(壓)을 반대측의 카운터 파이롯트실에 도입되도록 하였기 때문에 파이롯트실이 양측에 각각 2개 있는 특수한 것으로 되고, 감압밸브도 다른 압력 2개를 사용하여 파이롯트 압력을 감압시키는 특수한 것으로 되는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 하나의 유압원에 의하여 복수의 액튜에이터를 움직이는 유압회로에 있어서, 각 액튜에이터에 내응하여 설치되어 있는 유압 파이롯트 절환밸브의 파이롯트 회로에 특수한 구조의 밸브를 사용하는 일 없이, 복수의 액튜에이터의 합계 요구유량이 유압원의 능력이상으로 되었을 때의 한쪽으로 치우친 유량부족상태를 방지할 수 있는 파이롯트 압력제어 회로를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은 하나의 유압원으로부터의 압유(壓油)를 복수의 액튜에이터에 각각유압 파이롯트 절환밸브를 통하여 급배하도록 구성함과 동시에 상기 유압원과 상기 각 유압 파이롯트 절환밸브와의 사이에 바이패스 유량제어 밸브를 설치하여, 상기 각 유압 파이롯트 절환밸브의 파이롯트실에 파이롯트 압유를 공급하도록 비례제어밸브를 설치하여 이루어지는 액튜에이터 구동회로에 있어서, 상기 바이패스 유량제어밸브의 배출측과 탱크와의 사이에 교축부와 릴리이프 밸브 또는 체크 밸브를 병렬로 설치하고, 상기 바이패스 유량제어밸브와 상기 교축부와의 사이의 압력을 파이롯트 압력으로 하는 제2파이롯트실 및 그 파이롯트 압력에 대항하는 스프링을 가지며 쌍방의 압압력의 차에 따라서 절환하는 유압 파이롯트식 2위치 3방향 밸브를, 상기 유압 파이롯트 절환밸브의 파이롯트실과 상기 비례제어밸브와의 사이에 각각 설치하고 있고, 유압 파이롯트식 2위치 3방향 밸브는 제2파이롯트실의 파이롯트 압력이 상기 압압력이 제2파이롯트실의 파이롯트 압력에 이겨낸 상태에서 제2교축부를 통하여 연통함과 동시에 상기 파이롯트실측을 제3교축부를 통하여 탱크에 접속하는 상태로 되는 구성임을 특징으로 한다.
유압원의 유량이 복수의 액튜에이터의 요구유량보다 많은 경우는, 바이패스 유량제어밸브로부터 잉여유량이 배출되고, 교축부와의 릴리이프 밸브 또는 액튜에이터 밸브를 통하여 탱크로 돌아가기 때문에 교축부의 상류에는 일정이상의 압력이 발생하고, 유압 파이롯트 절환밸브의 파이롯트 라인에 마련된 유압 파이롯트식 2위치 3방향 밸브가 연통상태로 되고, 탱크라인을 딛고 비례제어밸브에서의 파이롯트 압유를 그대로 유압 파이롯트 절환밸브의 파이롯트실로 공급한다.
그러나, 액튜에이터의 요구유량이 늘어서 잉여유량이 적게되면, 교축부의 상류측의 압력이 저하하고, 사전 설정된 일정압력보다도 저하하면, 유압 파이롯트식 2위치 3방향밸브에 있어서 제2파이롯트실의 파이롯트 압력과 이에 대향하는 스프링의 압압력의 차에 따라 절환위치가 변화하고, 파이롯트 라인의 압유는 제2 교축부를 통하여 유압 파이롯트 절환밸브의 파이롯트실로 공급됨과 동시에 제3교축부를 통하여 탱크로 배출되기 때문에, 비례제어밸브로 부터의 압유의 압력보다도 저하한 압력의 유압이 파이롯트실로 작용하고, 따라서 유압 파이롯트 절환밸브의 스푸울은 스토로크를 감소시켜 액튜에이터에의 공급유량을 감소시킨다.
본 발명의 1실시예를 제1도 내지 제5도를 사용하여 설명한다. 제5도는 종래의 일반적인 액튜에이터 구동회로이며 이 실시예는 제5도의 회로에 본 발명의 절환밸브의 파이롯트 압력제어회로를 적용한 것이다.
제5도에 있어서 1,2는 유압 파이롯트 절환밸브, 3a,3b,4a,4b는 비례제어밸브, 5는 파이롯트 펌프, 6은 액튜에이터용 유압램프, 7,8은 액튜에이터, 9는 바이패스 유량제어밸브이다.
유압 파이롯트 절환밸브(1,2)는, 도시한 바와같이, 어느 것이나 같은 구성의 것이고, 절환위치(1a,1b,1c,2a,2b,2c), 파이롯트실(1d,1e,2d,2e)를 가지고 있다.
비례제어밸브(3a,3b)는 조작레버(3)에 의하여, 비례제어밸브(4a,4b)는 조작레버 4에 의하여 각각 조작되고, 파이롯트 펌프(5)로 부터의 압유를 각각의 파이롯트 라인(10,11,12,13)을 통하여 대응하는 파이롯트실(1a,1e,2d,2e)에 공급한다.
액튜에이터용 유압램프(6)에서의 압유는, 공급로(14), 유압 파이롯트 절환밸브(1,2), 급배로(7a,7b,8a,8b)를 통하여 액튜에이터(7,8)에 공급된다. 유압펌프(b)로 부터의 공급로(14)는 2방향으로 분기(分岐)하고, 각각에 역지(逆止)밸브(15,16), 인라인 유량제어밸브(17,18)를 통하여 유압 파이롯트 절환밸브(1,2)의 펌프 포-트로 접속하고 있다. 급배로(7a,7b)는 유압 파이롯트 절환밸브(2)의 급배 포-트로 접속하고 있다. 유압 파이롯트 절환밸브(1,2)는, 이외에 탱크 포-트와 부하압을 검출하도록 부하압 검출 포-트가 설치되어 있고, 이 부하압 검추 포-트에 부하압 검출라인(19,20)이 각각 접속되고 있다.
바이패스 유량제어밸브(9)는, 공급로(14)의 펌프(6)과 역지밸브(15,16)와의 사이와, 탱크(7)와의 사이에 설치되고, 스프링실(9a)이 부하검출라인(19,20)사이에 설치된 셔틀밸브(21)에 라인(22)를 통하여 접속되어 있다. 이와같은 종래의 복수 액튜에이터의 구동회로에 대하여 제1도에 가리키는 바와 같이 파이롯트 압력 제어회로로서, 파이롯트라인(30,31,32,33)를 설치하고, 각 밸브(30,31,32,33)의 제2파이롯트실(30f,31f,32f,33f)에 바이패스 유량제어밸브(9)의 하류측을 접속함과 동시에 그 접속점(S)과 탱크(T)와의 사이에 교축부(34)와 릴리이프 밸브(35)를 병렬로 삽입하고 있다.
유압 파이롯트식 2위치 3방향밸브(30,31,32,33)는 동일한 것이며, 밸브(30)에 대하여 설명하면, 절환위치(30a,30b), 스피링(30c), 제2교축부(30d), 제3교축부(30e), 상기 제2파이롯트실(30f)을 가지고 있다. 절환위치(30a)에서는 파이롯트 라인(10)을 그대로 연통하는 절환상태로 되고, 절환위치(30b)에서는 파이롯트 라인(10)에 제2교축부(30d)를 삽입함과 동시에 제2교축부(30d)와 파이롯트실(1d)과의 사이를 제3교축부(30e)를 통하여 탱크(T)에 접속하는 상태로 된다. 구체적인 구조는, 제2도(a), (b)에 가리키는 것과 같은 것이다. 즉, 본체(40)의 내공(內孔)에 스프링(30e)과 스푸울(41)을 삽입하고, 접속부재(42)를 장치하고, 파이롯트 라인(10)의 비례제어밸브(3a)측 접속 포-트(43), 파이롯트 라인(10)의 파이롯트실(1d)측 접속 포-트(44), 탱크 포-트(45) 제2파이롯트실(30f)을 연통하고, 접속점(S)에 접속하는 파이롯트 포-트(46)를 설치하고 제2교축부(30d)를 형성하는 노치(47), 제3교축부(30e)를 형성하는 노치(48)를 스푸울(41)에 설치한 것이다. 다른 밸브(31,32,33)에 대하여는 첨자(添字)를 동일한 것으로서 도면에 표시하고 설명을 생략한다.
이와같이 구성된 파이롯트 압력제어회로는 다음과 같이 동작한다. 조작레버(3,4)가 중립위치에 있을 때는, 비례제어밸브(3a,3b,4a,4b)는 도시한 바와같이 유압 파이롯트 절환밸브(1,2)의 파이롯트실(1d,1e,2d,2e)을 탱크와 통하고, 파이롯트 펌프(5)로 부터의 압유를 봉쇄하는 위치에 있다. 따라서, 유압 파이롯트 절환밸브(1,2)도 각각 중립위치(1b,2b)에 있기 때문에, 각각의 부하검출라인(19,20)도 탱크압력으로 되어 있고, 펌프(6)에서 토출된 압유로 바이패스 유량제어밸브(9)의 스프링(96)에 이겨내는 정도의 저압으로 바이패스 유량제어밸브(9) 릴리이프 밸브(35), 교축부(34)를 지나 탱크로 돌아온다.
이때, 바이패스 유량제어밸브(9)와 릴리이프 밸브(35) 및 교축부(34)의 사이에 유량에 따른 압력(이하, 교축 압력 이라 칭함)이 발생하고 있다. 이 교축 압력이 일정 이상으로 있으며, 각 파이롯트라인(10,11,12,13)에 설치된 2위치 3방향 밸브(30,31,32,33)는 각각 절환 위치(30a,31a,32a,33a)로 절환되도록 스프링(31c,31c,32c,33c)를 설정하고 있다. 따라서, 유압 파이롯트 절환밸브(1,2)가 중립위치(1b,2b)에 있을때나, 펌프(6)의 토출량이 액튜에이터(7,8)의 요구유량보다도 일정이상 많은 경우는, 바이패스 유량제어밸브(9)에서 잉여유량이 교축부(34), 릴리이프 밸브(35)를 통하여 탱크로 돌아가기 때문에, 교축압력은 스프링(30c,31c,32c,33c)의 압압력 보다도 높고, 2위치 3방향밸브(30,31,32,33)는 항상 절환위치(30a,31a,32a,33a)에 있고, 각 액튜에이터(7,8)는 레버(3,4)의 조작량에 따른 속도로 작동한다. 예를 들면, 레버(3)를 조작하고 비례제어밸브(3a)를 작동시켜 파이롯트압을 유압 파이롯트 절환밸브(1)의 파이롯트실(1d)에 작용시키면, 유압 파이롯트 절환밸브(1)는 절환위치(1a)에 절환되기 때문에, 펌프(6)에서 토출된 기름은 역지밸브(15), 인라인 유량제어밸브(17)를 경유하여 액튜에이터(7)에 공급된다. 이때, 부하검출라인(19)에는 부하압이 발생하고, 그 압력은 셔틀밸브(21)를 경유하여 바이패스 유량제어밸브(9)의 스프링실(9a)에 작용하고, 바이패스 유량제어밸브(9)를 닫는 방향으로 작용하기 때문에, 펌프(6)의 토출압은 상승하고, 액튜에이터(7)는 작동된다. 이 상태에서 펌프(6)의 유량이 필요유량 보다도 일정이상 많다고 한다면 교축압력도 일정이상으로 있기 때문에, 2위치 3방향 밸브(30)도 절환위치(30a)의 위치에 있다.
다음에, 레버(4)를 조작하여 비례제어밸브(4b)를 작동시키고, 파이롯트압을 유압 파이롯트 절환밸브(2)의 파이롯트실(2e)에 작용시키면, 유압 파이롯트 절환밸브(2)는 절환위치(2e)에 절환되기 때문에, 펌프(6)로부터 토출된 기름은 역지밸브(16), 인라인 유량제어밸브(18)를 경유하여, 액튜에이터(8)에 공급되게 된다. 이때, 부하검출라인(20)에 그 부하압보다도 크다고 하면, 셔틀밸브(21)에 의하여 액튜에이터(8)의 부하압이 바이패스 유량제어밸브(9)의 스프링실(9a)에 작용한다. 이 때문에,펌프(8)의 토출압은 액튜에이터(8)의 부하압 +(스프림9b에 의한 설정압) 까지 상승하기 때문에, 인라인 유량제어밸브(17)가 작동하여 액튜에이터(7)의 부하압에 균형이 맞는 곳까지 공급압을 교축하여, 유압 파이롯트 절환밸브(1)의 스푸울의 개구의 전후차압을 일정하도록 작용한다. 이 상태에서도 펌프 유량이 액튜에이터(7,8)의 필요유량보다도 일정이상 많다고 하면, 2위치 3방향 밸브(30,33)는 절환위치(30a,3a)에 있다.
그리고 레버(4)를 조작하여 필요유량이 펌프(b)의 토출양에 가까이 가면, 바이패스 유량제어밸브(8)에서 탱크로 돌아가는 유량이 감소하기 때문에, 교축 압력은 저하한다.교축압려이 일정의 압력이하로 되면, 2위치 3방향밸브(30,33)는 각각 절환위치(30b,33b)에 스프링(30c,33c)에 의하여 되돌아가기 때문에, 각각의 파이롯트실(1d,2e)은 제2교축부(30d,33d)를 통하여 탱크에로 통하고, 각각의 교축면적에 따른 중간압으로 되고, 유압 파이롯트 절환밸브(1,2)의 스푸울은 중립위치(1b,2b)의 방향으로 되돌아가게 되고, 액튜에이터(7,8)에의 공급유량을 줄인다. 따라서, 부하압의 높은쪽의 액튜에이터만의 속도가 저하하기도 하고, 멈추기도 하고 불편은 방지된다.
이와같이, 액튜에이터(7,8)의 요구유량이 펌프(6)의 유량에 접근하여, 바이패스 유량제어밸브(9)로부터 빠져나가는 유량이 적게 되면, 교축압력도 저하하고, 상술한 사전 설정된 스프링(30c,31c,32c,33c)의 스프링 힘보다 저하하면, 2위치 3방향 밸브(30,31,32,33)는, 절환위치(30b,31b,32b,33b)에 스프링에 의해 되돌아가게 됨으로, 파이롯트실(1d,1e,2d,2e)에는 제2교축부(30d,31d,32d,33d)를 통하여 비례제어밸브(3a,2b,4a,4b)로부터의 압유를 공급함과 동시에 제3교축부(30e,31e,32e,33e)를 통하여 파이롯트실(1d,1e,2d,2e)이 탱크에 통하기 때문에, 파이롯트실(1d,1e,2d,2e)의 압력은 비례제어밸브(3a,3b,4a,4b)의 발생하는 압력보다도 낮은 수치로 되어서, 유압 파이롯트 절환밸브(1,2)의 스푸울은 중립위치(1b,2b)쪽으로 되돌아가게 되고, 액튜에이터(7,8)에의 공급유량을 감소시키고, 상대적으로 액튜에이터(7,8)의 속도를 낮추고, 유량부족에 의한 평행(parallel)회로화를 방지한다.
그리고, 제2도(a)에 가리킨 2위치 3방향 밸브(30)는 스프링(30c)의 압압력이 교축압력이 이겨내서 스푸울(41)이 도면의 좌측단으로 이동하고, 파이롯트라인(10)이 노치(47)에 의하여 제2교축부(30d)를 형성하고 있음과 동시에 노치(48)에 의한 제3교축부(30e)를 통하여 탱크(7)에 접속된 상태이며, 동일도면 제2도(b)에 가리킨 2위치 3방향 밸브(30)는, 교축압력이 스프링(30c)의 압압력에 이겨내서 스푸울(41)이 도면의 우측단에 이동하고, 파이롯트라인(10)이 연통하고 있는, 즉 보-트(43)와 (44)가 서로 연통하고 있는 상태이다.
제3도는, 그 위치 3방향 밸브(30)의 제2도(a)에 표시한 상태를 스토로크 0으로하여, 스토로크에 대한 제1, 제2교축부(30a와30e)의 개구면적의 변화를 가리킨 그래프이다.
제4도는, 바이패스 유압제어밸브(9)의 뒤에 설치한 교축부(34)와 릴리이프 밸브(35)의 바이패스 유량(Q)에 대한 교축압력 특성을 가리키는 그래프이며, 바이패스유량이 많은 경우에는 릴리이프 밸브(35)로부터 빠져나가 에너지 손실이 적게 되도록 되는 것이다.
상술한 실시예에 있어서 바이패스 유량제어밸브(9)의 뒤에 교축부(34)와 릴리이프 밸브(35)를 설치한 구성은, 제6도에 가리키는 바와 같이 릴리이프 밸브(35)로 대치하여 체크밸브(50)를 설치한 구성으로도 좋고, 그 경우 제4도에 표시한 특성과 동일한 제7도에 가리키는 특성을 얻을 수 있다.
본 발명에 의하면, 간단한 유얍 파이롯트식 2위치 3방향 밸브를 유압 파이롯트라인에 사용하여, 유량포화에 의한 조작성의 저하를 방지하는 것을, 즉 압력보상밸브를 사용하여 일정속도로 액튜에이터를 작동시켜 부하가 큰 액튜에이터만이 작동이 느리게 되기도 하고 멈추기도 하는 등의 조작성의 저하를 방지할 수 있다.
또, 제5도에 가리킨 바와같이 종래의 일반적인 유압회로에도, 파이롯트라인에 파일롯트 압력제어밸브로서 유압 파이롯트식 2위치 3방향 밸브와, 바이패스 유량제어밸브탱크축에 교축부과 릴리이프 밸브 또는 체크밸브를 추가하는 것만으로 개량할 수 있다.
그리고, 부하압이나 펌프압과 같은 고압이 발생하는 고압라인을 사용하고 있지 않기 때문에, 유압 파이롯트식 2위치 3방향 밸브를 소형화할 수 있다.

Claims (1)

  1. 하나의 유압원으로 부터의 유압을 복수의 액튜에이터에 각각 유압 파이롯트절환밸브를 통하여 급배(給排)하도록 구성함과 동시에, 상기 유압원과 상기 각 유압 파이롯트 절환밸브와의 사이에 바이패스 유량제어 밸브를 설치하고, 상기 각 유압 파이롯트 절환밸브의 파이롯트실에 파이롯트 유압을 공급하도록 비례제어벨브를 설치하여 이루어지는 액튜에이터 구동회로에 있어서, 상기 바이패스 유량제어밸브의 배출측과 탱크와의 사이에 교축부와 릴리이프 밸브 또는 체크밸브를 병렬로 설치하고, 상기 바이패스 유량제어밸브와 상기 교축부의 사이의 압력을 파이롯트 압력으로 하는 파이롯트실 및 그 파이롯트 압력에 대항하는 스프링을 가지고 있고, 쌍방의 압압력(押壓力)의 차에 따라서 절환되는 유압 파이롯트식 2위치 3방향밸브를 상기 유압 파이롯트 절환밸브의 파이롯트실과 상기 비례제어밸브와의 사이에 각각 설치하고 있고, 유압 파이롯트식 2위치 3방향밸브는 제2파이롯트실의 파이롯트 압력이 상기 스프링의 압압력에 이겨내는 상태에서 연통(連通)상태로 되고, 상기 스프링의 압압력이 제2파이롯트실의 파이롯트 압력에 이겨된 상태에서 제2교축부를 통하여 연통함과 동시에 상기 파이롯트실측을 제3교축부를 통하여 탱크에 접속하는 상태로 되는 구성인 것을 특징으로 하는 액튜에이터 구동회로에 있어서의 절환밸브의 파이롯트 압력제어회로.
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