KR960008723Y1 - 아암합류밸브를 갖는 굴삭기의 유압회로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

아암합류밸브를 갖는 굴삭기의 유압회로

제1도는 종래기술에 의한 아암합류밸브가 구비된 굴삭기의 아암실린더와 부움실린더의 작동제어 유압회로도.

제2도는 본 고안에 의해 셔틀밸브가 양측 파일럿 포트에 장착된 아암합류밸브가 구비된 제1도의 상당도.

제3도는 본 고안에서 굴삭기의 정지작업시 초기구간과 경과구간에서의 아암 및 부움의 작동제어신호의 신호압 관계를 도시하는 특성선도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 2 : 유압펌프 4 : 부움실린더

5 : 제1방향 전환밸브 7 : 아암실린더

8 : 제2방향 전환밸브 15 : 아암 합류라인

21 : 아암합류밸브 21a, 21b : 파일럿 포트

22, 23 : 셔틀밸브

본 고안은 굴삭기의 유압회로에 관한 것으로, 특히 굴삭기의 정지작업시 초기 작업구간에서 부움(Boom)의 상승속도가 아암(Arm)의 작동속도와 같도록 유압펌프로부터의 압유공급을 제어하기 위해 셔틀밸브를 파일럿 포트에 장착한 아암합류밸브를 갖는 굴삭기의 유압회로에 관한 것이다.

일반적으로, 2개의 유압펌프로부터 토출되는 압유에 의해 각 작동기(actuator)가 작동되는 유압작동식 굴삭기에 있어, 각각의 작동기는 2개의 유압펌프에 각각의 방향전환밸브를 통해서 연결되어 있으며, 하나의 작동기에 하나의 유압펌프로부터 토출되는 압유량만으로 부하를 담당하는 것이 부족할 경우 다른쪽의 유압펌프로부터 토출되는 압유가 상기 과부하의 작동기에 합류공급될 수 있도록 합류라인이 설치된다. 특히 굴삭기의 경우 부움과 아암(또는 디퍼스틱 이라고도 함)이 동시에 작동되는 경우가 많고 일반적으로 아암에 과부하가 걸리는 경우가 많으므로 부움실린더에 연결된 하나의 유압펌프로부터 토출되는 압유의 일부를 제어신호에 따라 아암실린더 측으로 공급하는 아암합류회로가 구비되고, 이 아암합류회로에는 아암의 아암-인(Arm-in) 또는 아암-아웃(Arm-out)신호에 따라 아암실린더에 대한 압유의 공급방향을 제어하는 아암합류밸브가 설치된다. 제1도에서는 종래기술에 의한 아암합류밸브를 구비하는 아암실린더 및 부움실린더 작동제어용 유압라인의 일 실시예가 도시되고 있다.

제1도에 의하면, 2개의 유압펌프(1, 2)는 엔진(도시생략)의 구동에 의해 각각 소정유량의 압유를 토출하고, 상기 유압펌프(1, 2)중 제1유압펌프(1)는 유압라인(3)을 통해 부움실린더(4) 제어용 방향전환밸브(5)에 연결되어 있으며, 제2유압펌프(2)는 유압라인(6)을 통해 아암실린더(7) 제어용 방향전환밸브(8)에 연결되어 있다. 이때, 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 제1 및 제2유압펌프(1, 2)에는 상기 실린더(4, 7)이외에도 스윙모우터, 주행모우터, 버킷실린더 등의 작동기를 제어하기 위한 방향전환밸브도 유압연결될 수 있으며, 도면에서는 다만 바이패스유로(9, 10)를 통해 귀환탱크(11, 12)로 연결된 것으로 도시하였다.

각각의 방향전환밸브(5, 8 ; 이 밸브는 일반적으로 솔레노이드 밸브로 구성된다)내에는 스푸울이 구비되어 각 실린더(4, 7)에 대한 압유의 공급방향을 입력신호에 따라 제어한다. 상기 방향전환밸브(5, 8)에 대한 입력신호는 이 밸브(5, 8)의 양단에 있는 파일럿 포트(5a, 5b, 8, 8b)를 통해 입력된다.

아울러, 상기 부움실린더 제어용 방향전환밸브(5 ; 이하에서는 제어방향전환밸브라 한다)를 통과한 제1유압펌프(1)로부터의 유압라인(3)상에는 아암합류밸브(13)가 설치되고, 이 합류밸브(13)의 출력측은 상기 아암실린더 제어용 방향전환밸브(8 ; 이하에서는 제2방향전환밸브라 한다)로부터 나온 2개의 유압라인(14)에 합류라인(15)으로 각각 연결되어 아암 합류회로를 구성하고 있다. 상기 아암 합류밸브(13)의 양단 파일럿 포트(13a, 13b)에는 아암-인 신호 c1과 아암-아웃 신호 d1이 각각 입력된다.

상기와 같은 구성의 유압회로를 갖는 굴삭기를 이용하여 정지작업을 하는 경우에 운전자는 제1 및 제2방향전환밸브(5, 8)에 대한 입력신호, 즉 부움 상승신호인 b, b1과 아암-인 신호인 c, c1 신호를 출력하기 위해 부움 및 아암 조작레버(도시생략)를 동시에 조작하게 된다. 이에 따라 조작레버에서는 각각의 방향전환밸브(5, 8)의 파일럿 포트(5b, 8a)에 해당 신호를 인가하게 되고, 이 신호압에 의한 밸브(5, 8)의 스푸울 위치에 따라 부움 및 아암실린더(4, 7)가 압유를 공급받아 소정 방식으로 작동하게 된다.

한편, 작동레버로부터의 아암 조작신호가 아암 합류밸브(13)에도 인가되며, 상기와 같은 굴삭기의 정지작업에서 초기구간의 경우에는 c1 신호가 파일럿 포트(13a)를 통해 입력되어 이 밸브(13)의 조작에 의해 제1유압펌프(1)로부터의 압유의 일부가 합류라인(15)을 통해 아암의 유압라인(14)에 합류되어 아암실린더(7)에 공급되도록 되어 있다.

따라서, 굴삭기의 정지작업 초기구간에서 부움실린더(4)에는 제1유압펌프(1)에서 토출된 압유중 일부가 공급되어 부움 상승작동이 이루어 지는데 반해 아암 실린더(7)에는 제2유압펌프(2)로부터 토출되는 압유와 상기 아암합류회로를 통해 합류되는 제1유압펌프(1)로부터의 압유의 일부가 함께 공급되어 아암의 당겨지는 동작이 이루어진다. 이때, 부움 실린더(4)에 공급되는 압유량보다 아암실린더(7)에 공급되는 압유량이 상대적으로 많으므로 아암의 당겨지는 동작이 부움의 상승 동작보다 빨라지고 이로 인해 정지작업의 초기구간에서 버킷(16)이 지면(G)을 찍어 땅을 파는 현상이 일어난다(제3도 참조). 이러한 현상은 굴삭기를 이용한 정지작업에 있어 작업능률을 저하시키는 요인으로 작용하여 운전자들의 불만사항이 되어 왔다.

아울러, 이와 같은 문제를 해결하기 위한 종래의 시도로서 제2방향전환밸브(8)로부터 아암실린더(7)로 연결되는 유압라인(14)상에 오리피스(14a)를 설치하거나, 또는 아암 합류라인(15)상에 오리피스(15a)를 설치하여 압유량을 감소시키려 하였으나 이러한 구성은 유압라인의 시스템 구성상 많은 문제를 야기시킬 뿐이었다.

따라서, 본 고안에서는 상기와 같은 문제점을 해결하고자 굴삭기를 이용한 정지작업의 초기구간에서 부움의 상승속도가 아암의 당겨지는 속도와 같게 하여 버킷이 땅을 파내는 일이 없도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 고안의 또다른 목적은 굴삭기의 정지작업에서 초기구간에 아암 및 부움 조작레버를 동시에 동작시켜도 아암 조작신호가 아암합류밸브에 입력되지 못하도록 하여 부움실린더에 연결된 유압펌프로부터의 압유가 아암 실린더측에 합류되지 못하도록 할 수 있는 아암합류밸브를 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 고안의 목적은 아암합류밸브의 양측 파일럿 포트에 셔틀밸브를 장착하고 이 셔틀밸브의 각각에 아암-인 신호와 아암-아웃 신호가 입력될 수 있도록 하고 아울러 이 셔틀밸브 모두에 부움 상승신호가 입력되도록 구성하여 각 신호의 신호압 차이에 따른 셔틀밸브의 작동특성으로 정지작업의 초기구간에서는 아암합류밸브가 작동하지 않도록 하고, 이 초기구간을 지난 후에는 아암합류밸브가 작동하여 소기의 합류회로를 형성할 수 있도록 된 유압회로를 제공하여 달성한다.

이하에서는 본 고안에 의한 아암합류밸브를 갖는 굴삭기의 유압회로에 대해 좀더 상세히 설명한다.

제2도는 본 고안에 의한 아암 합류회로를 갖는 굴삭기의 유압회로도이고, 제3도는 굴삭기의 정지작업 초기구간에서 아암제어신호와 부움제어신호의 신호압 차이를 비교 도시한 신호압의 특성선도이다.

제2도에 의하면, 본 고안에 의한 유압회로에서 아암 합류밸브의 구성을 제외한 다른 구성이 제1도의 유압회로에서와 거의 동일함을 알 수 있다. 따라서, 동일한 부분에 대해서는 제1도에서와 동일한 부호를 부여하고 상세한 설명은 이하에서 생략한다.

본 고안은 먼저, 제3도에 도시된 바와 같이 굴삭기의 정지작업에서 초기구간(1)에 아암(17)과 부움(18)의 조작레버에서 출력되는 조작신호의 차이에 근거하여 구성하였는바, 이를 상세히 설명하면, 정지작업 개시에 있어 운전자가 아암(17)과 부움(18)을 조작하기 위해 동시에 아암 조작레버와 부움조작레버를 조작하면 각각의 레버에서는 제3도에 도시된 바와 같은 특성선도의 제어신호를 출력하게 된다.

즉, 아암조작 제어신호는 부움조작 제어신호보다 초기구간(1)에서 신호압(Pi)이 작으며, 이 초기구간(1)을 경과한 경과구간에서는 아암 조작신호가 부움조작신호보다 신호압(Pi)이 커지게 된다. 따라서, 본 고안자는 이러한 신호압(Pi)의 변화특성을 고려하여 아암합류밸브를 구성하였다. 즉, 제2도를 참조하면, 제1유압펌프로부터 나온 유압라인(3)의 제1방향전환밸브(5)를 지난 위치에 아암합류밸브(21)를 설치하고, 이 아암합류밸브(21)의 출력측은 합류라인(15)을 통해 제2방향 전환밸브(8)로부터의 유압라인(14)에 연결하여 제1유압펌프(1)로부터의 압유의 일부를 아암실린더(7)에 합류시켜 공급하도록 되어 있다. 또한, 상기 아암합류밸브(21)의 파일럿 포트(21a, 21b)에는 제1 및 제2셔틀밸브(22, 23 ; Shuttle valve)가 각각 연결된다. 상기 각각의 셔틀밸브(22, 23)는 한개의 출구, 즉 합류밸브(21)의 파일럿 포트(21a, 21b)측 출구와 2개의 입구(22a, 22b ; 23a, 23b)를 갖추고 볼(22c, 23c ; ball)을 내장하는 통상의 셔틀밸브로 구성한다.

또한 제2도에 도시된 바와 같이 상기 각각의 셔틀밸브(22, 23)의 일측 입구(22a, 23a)에는 부움상승신호 b1이 걸리도록 하고, 타측 입구(22b, 23b)에는 각각 아암-인 신호 c1와 아암-아웃 신호 d1이 걸리도록 한다.

도면중, 참조번호 20은 제1방향전환밸브(5)에서 부움실린더(4)로 압유를 공급하는 유압라인이며, 각각의 조작제어신호의 정의는 다음과 같다. a:부움하강신호; b, b1:부움상승신호; c, c1:아암-인 신호; d, d1:아암-아웃 신호.

상기와 같은 구성의 유압회로에 의한 작동은 다음과 같다.

먼저, 굴삭기의 정지작업 초기구간(1)에서 운전자가 부움 및 아암 조작레버를 동시 조작하여 부움상승신호 b1과 아암-인 신호 c1을 출력하면 각 신호 b1과 c1은 제1 및 제2방향전환밸브(5, 8)의 파일럿 포트(5b, 8a)에 인가되어 부움실린더(4)와 아암실린더(7)를 작동시킬 수 있도록 작동압유의 방향을 제어하며, 동시에 상기 신호 b1과 c1은 아암합류밸브(21)에 장치된 셔틀밸브(22, 23)의 입구(22a, 22b, 23a)에 인가된다. 이때, 셔틀밸브(23)의 또다른 입구(23b)에는 아무런 신호도 인가되지 않는다. 이처럼 제어신호 b1과 c1이 셔틀밸브(22, 23)의 입구에 인가되면 제3도에서 도시하는 것처럼 초기구간(1)에서 부움 상승신호 b1이 아암-인 신호 c1보다 신호압(Pi)이 크기 때문에 각 셔틀밸브(22, 23)의 b1측 입구 압력이 c1 및 d1측 입구 압력보다 높고 따라서 볼(22c, 23c)은 제2도에서 우측으로 밀리면서 부움상승신호 b1이 아암합류밸브(21)의 양단 파일럿 포트(21a, 21b)에 걸리게 된다. 즉, 굴삭기의 정지작업시 초기구간(1)에서는 아암합류밸브(21)의 파일럿 포트(21a, 21b)에 동일한 신호압이 걸려 스푸울은 동작하지 않게 되고 제1유압펌프(1)로부터 토출되는 압유는 아암실린더(7)측으로 합류되지 않는다. 따라서, 부움실린더(4)에는 제1유압펌프(1)로부터의 압유가 공급되고, 아암실린더(7)에는 제2유압펌프(2)로부터의 압유가 공급되어 부움실린더(4)의 작동속도가 빨라지게 된다. 따라서, 정지작업의 초기구간(1)에서 버킷(16)이 지면을 찍는 현상은 발생하지 않는다.

그후, 초기구간(1)을 지나면 제3도에 도시된 바와 같이 아암조작신호 c1 또는 d1이 부움조작신호 b1보다 신호압(Pi)이 커지기 때문에 아암합류밸부(21)의 어느 한측파일럿 포트(21a, 21b)에는 아암조작신호 c1 또는 d1이 걸리게 되고 이에 따라 상기 합류밸브(21)의 스푸울이 작동하여 아암실린더(7)에 대한 합류회로가 작동하게 된다. 따라서, 제1유압펌프(1)의 압유가 부움실린더(4)에 공급되는 동시에 그 압유의 일부는 아암실린더(7)에도 공급되어 아암(17)의 작동속도가 빨라지게 된다.

만약 부움실린더(4)에 대한 조작없이 아암실린더(7)에 대한 단독조작이라면 아암합류밸브(21)의 셔틀밸브(22, 23)는 부움 조작신호 b1과 무관하기 때문에 아암 조작신호 c1과 d1에 의해 아암합류밸브(21)가 작동되어 소정의 합류회로가 달성될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 고안에 의한 아암합류밸브를 갖는 유압회로에 의하면 굴삭기의 정지작업 초기구간에서 아암합류밸브의 파일럿 포트에 장치된 셔틀밸브의 입구측에 부움조작신호와 아암조작신호가 동시에 입력되고, 이때 부움조작신호가 아암조작신호보다 신호압이 크므로 아암합류밸브에는 동일한 압력의 신호압이 스푸울의 양단에 걸려 합류밸브가 작동되지 않으므로 정지작업의 초기구간에 부움의 상승속도가 아암의 당겨지는 속도와 같아져서 버킷이 지면을 파지않는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 제1유압펌프(1)로부터 토출되어 부움실린더(4)에 공급되는 압유를 방향제어하는 제1방향전환밸브(5)와, 제2유압펌프(2)로부터 토출되어 아암실린더(7)에 공급되는 압유를 방향제어하는 제2방향전환밸브(8)와, 상기 제1유압펌프(1)로부터의 압유의 일부를 상기 아암실린더(7)측에 합류시키기 위한 아암합류회로를 갖는 굴삭기용 유압회로에 있어서, 상기 아암합류회로는 상기 제1유압펌프(1)의 유압라인(3)에 연결설치되는 아암합류밸브(21)와, 상기 아암합류밸브(21)의 양측 파일럿 포트(21a, 21b)에 장치되는 제1 및 제2셔틀밸브(22, 23)와, 상기 아암합류밸브(21)의 출력측을 아암 실린더(7)에 연결하는 합류라인(15)으로 이루어지고, 상기 각각의 셔틀밸브(22, 23)가 갖는 입구중 일측 입구에 부움조작신호가 인가되고, 타측 입구에 아암조작신호가 인가되도록 구성된 것을 특징으로 하는 아암합류밸브를 갖는 굴삭기의 유압회로.