WO2013100458A1 - 건설기계의 붐 실린더 제어회로 - Google Patents

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WO2013100458A1
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boom
valve
side chamber
boom cylinder
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PCT/KR2012/010976
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손원선
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두산인프라코어 주식회사
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    • F15B7/00—Systems in which the movement produced is definitely related to the output of a volumetric pump; Telemotors
    • F15B7/003—Systems in which the movement produced is definitely related to the output of a volumetric pump; Telemotors with multiple outputs

Definitions

  • the present invention relates to a boom cylinder control circuit of a construction machine, and more particularly to the boom cylinder of the construction machine to implement a general working mode, one-way floating mode and two-way floating mode to control the boom cylinder for elevating the boom It relates to a control circuit.
  • construction machinery such as excavators may be used to level the ground by moving the bucket back and forth.
  • the operator must carefully control the behavior of the boom and the bucket to maintain a constant load on the ground in order to perform the leveling operation.
  • construction machinery is also used to replace the bucket with an optional device such as a breaker (Breaker).
  • a breaker is an optional device for crushing rocks, pavements, etc., and must apply a constant force to the crushed object.
  • Patent Document 1 previously filed by the applicant of the present invention.
  • the hydraulic oil discharged from the boom cylinder is a large flow rate
  • the hydraulic oil discharged from the spool of the boom control unit is a low flow rate.
  • the large flow rate to the drain tank may exert pressure interference on the pilot line.
  • this interference can cause erroneous operation in controlling the boom.
  • the floating selection valve, the first floating valve and the second floating valve may generate pressure in the spring chamber of each valve due to valve leakage, and such pressure may cause an error operation of each valve.
  • Patent Document 1 Republic of Korea Patent Publication No. 10-2010-0056087 (2010.05.27)
  • an object of the present invention is to provide a boom cylinder control circuit of a construction machine to improve the convenience of the work by efficiently using the weight of the boom according to the characteristics of the work.
  • the boom cylinder control circuit of a construction machine for achieving the above technical problem, the boom cylinder (1) having a rising side chamber (1a) and the lower side chamber (1b); A boom control unit (4) for providing hydraulic oil to the boom cylinder (1); A boom operation unit (3) for providing pilot hydraulic fluid to the boom control unit (4) to operate to drive the boom cylinder (1); A first floating valve (30) for selectively communicating or blocking the falling side chamber (1b) and the rising side chamber (1a) with a first drain line (t1), respectively; It is further provided in the flow path between the falling side chamber (1b) and the first drain line (t1) connected to the first drain line (t1) via the first floating valve 30, the lower side chamber ( A second floating valve 40 communicating 1b) with the first drain line t1 or blocking the discharge of hydraulic oil from the lower side chamber 1b toward the first drain line t1 and allowing reverse flow; And a floating selection manipulation unit 10 which provides an operation signal to switch the first floating valve 30 and the second floating valve 40 in a communication or blocking direction.
  • the first floating valve 30, the first side and the first side connected to each of the lower side chamber (1b) and the rising side chamber (1a) on one side 2 input ports 31 and 32 are provided, and on the other side, a first output port 33 connected to the second floating valve 40 and a second output port 34 connected to a first drain line t1.
  • the second floating valve 40 may be connected to the first output port 33 on one side thereof and to the first drain line t1 on the other side thereof.
  • the boom cylinder control circuit of the construction machine may further include a floating selection valve 50 in the boom lower signal line 3b of the boom operation unit 3, the floating selection valve 50 Connects the boom lower signal line 3b to the lower pressure receiving part 4b of the boom control unit 4 at the first spool position 50A and receives the pressure receiving part 36 of the first floating valve 30. Is connected to the second drain line t2, the boom lower signal line 3b is connected to the hydraulic part 36 of the first floating valve 30 at the second spool position 50B, and the boom control unit 4 ) Is connected to the second drain line t2, and is selectively switched to the first and second spool positions 50A and 50B according to an operation signal of the floating selection manipulator 10. It may be.
  • the boom cylinder control circuit of the construction machine prior to the signal of the floating selection operation unit 10, the floating selection valve 50 in the first spool position 50A or the second spool position 50B. It may further include; a floating release manipulation unit 20 for providing a signal to selectively switch to.
  • the boom cylinder control circuit of the construction machine according to the present invention, the first spring chamber 35 of the first floating valve 30, the second spring chamber 43 and the floating of the second floating valve 40 and floating. Any one of the third spring chamber 55 of the selection valve 50 may be connected to the second drain line t2.
  • the boom cylinder control circuit of the construction machine according to the present invention made as described above can implement a one-way floating function and a two-way floating function by a simple operation by the first floating valve and the second floating valve, so that work efficiency and operator convenience Is improved.
  • the boom cylinder control circuit of the construction machine according to the present invention by changing the first floating valve by the signal pressure of the boom lower signal line, it is possible to prevent safety accidents such as the boom suddenly falls at the same time as the floating function selection. Will be.
  • the boom cylinder control circuit of the construction machine according to the present invention can temporarily release the floating function by converting the floating selection valve by the floating release operation unit when a load more than the boom weight is required, such as a compaction operation during the flattening operation.
  • the work efficiency is greatly improved.
  • boom cylinder control circuit of the construction machine according to the present invention can be returned to the floating mode before the floating release by the floating release operation unit further increases the convenience of operation.
  • the boom cylinder control circuit of the construction machine according to the present invention when the hydraulic fluid is discharged from the first and second floating valves, by distinguishing the large flow rate and the small flow rate discharge, the hydraulic oil on the large flow rate side and the hydraulic oil on the low flow rate side There is no interference caused by the pressure difference, which makes it possible to control the boom cylinder more stably.
  • the boom cylinder control circuit of the construction machine includes a drain line in each spring chamber of the first floating valve, the second floating valve, and the floating selection valve, and is caused by a valve leakage phenomenon or abnormal back pressure generated in each valve. Valve error operation can be prevented.
  • the boom cylinder control circuit of the construction machine adds a make-up function by the second floating valve when floating in one direction, so that when the reverse load is applied to the boom cylinder, Flow rate can be additionally provided to the lower side chamber to solve the crowing problem of cavitation.
  • FIG. 1 is a view for explaining a boom cylinder control circuit of a construction machine according to an embodiment of the present invention schematically showing a state in which the normal mode is selected.
  • FIG. 2 is a view for explaining a boom cylinder control circuit of a construction machine according to an embodiment of the present invention, which schematically illustrates a state in which a bidirectional flocking mode (breaker mode) is selected.
  • breaker mode bidirectional flocking mode
  • FIG. 3 is a view for explaining a boom cylinder control circuit of a construction machine according to an embodiment of the present invention schematically showing a state in which a one-way floating mode is selected.
  • t drain tank t1
  • t2 1st, 2nd drain line
  • FIG. 1 is a view for explaining a boom cylinder control circuit of a construction machine according to an embodiment of the present invention is a view showing a state in which the general mode is selected.
  • the boom cylinder control circuit of a construction machine selectively removes the boom cylinder 1 from the rising side chamber 1a and the lower side chamber 1b according to the working characteristics. It is possible to efficiently control the so-called floating state connected to the one drain line t1.
  • the boom cylinder control circuit is a bidirectional floating mode for floating both the rising side chamber 1a and the lower side chamber 1b of the boom cylinder 1 and the rising side of the boom cylinder 1. All of the one-way floating mode in which only the chamber 1a is floated can be efficiently implemented.
  • the boom cylinder control circuit of a construction machine for implementing such a function includes a floating selection operation unit 10, a first floating valve 30, a second floating valve 40, a floating selection valve 50, and a controller ( 60) and the floating release operation part 20.
  • the floating selection operation unit 10 is for selecting any one of three modes, and the three modes include a general work mode, a one-way floating mode, and a bidirectional floating mode.
  • the floating selection manipulation unit 10 may be implemented as a three position button or the like.
  • the normal work mode is a normal work state in which no floating function is implemented.
  • the bidirectional floating mode allows the boom to press the ground due to the boom's own weight with free movement of up and down movements, and when there is a resistance that cannot be pressed, the boom can be raised by the resistance to flatten or It may be a leveling work, which will be described in more detail below.
  • the one-way floating mode may be a breaker mode in which a crushed object is crushed as a state in which the boom is restrained from rising and only the boom is lowered, which will be described later.
  • the first floating valve 30 is for selectively connecting the rising side chamber 1a and the falling side chamber 1b of the boom cylinder 1 to the first drain line t1.
  • the boom cylinder When the rising side chamber 1a and the lower side chamber 1b of the boom cylinder 1 are initially blocked and one of the one-way floating mode and the two-way floating mode is selected by the floating selection operating unit 10, the boom cylinder The rising side chamber 1a and the falling side chamber 1b of (1) are converted to communicate with the first drain line t1.
  • first floating valve 30 is provided with first and second input ports 31 and 32 on one side and the first and second output ports 33 and 34 on the other side, respectively. do.
  • the first input port 31 is connected to the lower side chamber 1b of the boom cylinder 1, and the second input port 32 is connected to the rising side chamber 1a of the boom cylinder 1.
  • the first output port 33 is connected to the second floating valve 40, and the second output port 34 is connected to the first drain line t1.
  • first spring chamber 35 of the first floating valve 30 is connected to the second drain line t2.
  • the pilot signal pressure generated from the boom operating unit 3 is provided to the boom raising hydraulic pressure unit 4a and the boom lower hydraulic pressure unit 4b of the boom control unit 4,
  • the boom control unit 4 is controlled in accordance with the provided pilot signal pressure.
  • the hydraulic oil discharged from the main pump p1 is controlled in the flow direction by the boom control unit 4 to be supplied to the rising side chamber 1a or the lower side chamber 1b of the boom cylinder 1, whereby The boom cylinder 1 causes the boom to move up or down.
  • the first and second input ports 31 and 32 are first and second. It communicates with the output ports 33 and 34, respectively.
  • the lower side chamber 1b of the boom cylinder 1 is connected to the second floating valve 40 through the first input port 31 and the first output port 33. At this time, the lower side chamber 1b of the boom cylinder 1 is selectively communicated with the first drain line t1 according to the conversion state of the second floating valve 40. In addition, the rising chamber 1a of the boom cylinder 1 communicates with the first drain line t1 through the second input port 32 and the second output port 34.
  • the boom stays lowered by its own weight, whereby the bucket exerts a constant force on the ground by its own weight.
  • the hydraulic pressure unit 36 is provided in the first floating valve 30, but the first floating valve 30 may be implemented as a solenoid type that may be provided by an electrical signal. In this case, the floating select valve 50 described later will be omitted.
  • the second floating valve 40 is a floating mode selection valve for selecting one of the one-way floating mode and the two-way floating mode, the first port 41 is connected to the first output port 33, The two port 42 is connected to the first drain line t1.
  • the second floating valve 40 is a two-port two-position valve, and the first position is in communication with the first port 41 and the second port 42, and the second position is formed in the second port 42.
  • hydraulic oil may flow toward one port 41, the flow of hydraulic oil from the first port 41 to the second port 42 is restricted.
  • the above-mentioned flow of hydraulic fluid may be implemented by a check valve.
  • the second spring chamber 43 of the second floating valve 40 is connected to the second drain line t2.
  • the one-way floating mode is selected when the second floating valve 40 is converted to the second position as shown in FIG. 2. .
  • the boom cylinder (1) can be contracted but not stretched, the boom can be freely lowered but the state can not be raised.
  • the bucket can apply a constant load to the ground by the weight of the boom, the boom does not rise even if the bucket is impacted in the direction in which the boom rises due to obstacles such as the ground or rocks.
  • This state can be defined as a one-way floating mode, which is useful when using the breaker among the optional devices.
  • the hydraulic oil is provided to the lower side chamber 1b of the boom cylinder 1 to prevent the occurrence of cavitation and further to prevent the boom from lowering when the boom lowers due to the boom floating.
  • both the rising side chamber 1a and the lower side chamber 1b of the boom cylinder 1 are connected to the first drain line t1.
  • the state is in the bidirectional floating mode.
  • Such a bidirectional floating mode is a state in which the boom cylinder 1 can be freely raised and lowered by an external force, and is useful for flattening the ground using a bucket or the like.
  • the bucket in order to evenly smooth the ground, the bucket must apply a constant force to the ground by its own weight, and the boom should be freely raised and lowered while moving the bucket forward and backward.
  • the second floating valve 40 is converted into a two-way or two-way one-way state according to the signal of the floating selection operation unit 10.
  • the floating selection valve 50 is for selectively providing a signal pressure to the pressure receiving portion 36 of the first floating valve 30, and in particular, only when the boom lowering signal is generated by the boom operating portion 3. It is for enabling the floating valve 30 to be converted into an open state.
  • the floating selection valve 50 is a four-port two-position valve.
  • the first spool position 50A the third port 51 and the fifth port 53 communicate with each other, and the fourth port 52.
  • the sixth port 54 communicate with each other.
  • the second spool position 50B the third port 51 and the sixth port 54 communicate with each other, and the fourth port 52 and the fifth port 53 communicate with each other.
  • the third port 51 is connected to the lower signal line (3b) of the boom operation unit 3
  • the fourth port 52 is connected to the second drain line (t2)
  • the fifth port 53 is The lower pressure receiving portion 4b of the boom control unit 4 is connected
  • the sixth port 54 is connected to the pressure receiving portion 36 of the first floating valve 30.
  • the third spring chamber 55 of the floating select valve 50 is connected to the second drain line t2.
  • the floating select valve 50 moves the boom lower signal line 3b to the lower pressure receiving portion of the boom control unit 4 when the floating select valve 50 is in the first spool position 50A. 4b and the hydraulic part 36 of the first floating valve 30 to the second drain line t2.
  • This state is the normal working mode in which no floating mode is selected. Therefore, when the boom operating section 3 is operated, the signal pressure is provided to the boom control unit 4 through the boom lower signal line 3b or the boom raise signal line 3a, and by the conversion of the boom control unit 4, The boom cylinder 1 is extended or contracted so that the boom is driven up or down.
  • the boom lowering signal line 3b is connected to the first floating valve. It connects to the hydraulic pressure part 36 of 30, and the downward hydraulic pressure part 4b of the boom control unit 4 is connected to the 2nd drain line t2.
  • Such a floating selection valve 50 is converted by a signal generated from the floating selection operation unit 10.
  • the control unit 60 is for providing an electrical signal to the second floating valve 40 and the floating selection valve 50 according to the signal generated by the floating selection operation unit 10.
  • control unit 60 does not supply the current and the second floating valve 40 and the floating selection valve 50 when the general operation mode is selected by the floating selection operation unit 10.
  • the second floating valve 40 and the floating selection valve 50 are present in the initial state as shown in FIG.
  • the pressure receiving unit 36 of the first floating valve 30 is connected to the second drain line t2 and is in an initial state. Will exist.
  • the floating selection valve 50 supplies current but the second floating valve 40 Does not supply current.
  • the first floating valve 30 is in a closed state as shown in FIG.
  • the rising chamber 1a of the boom cylinder 1 is connected to the first drain line t1 so that the boom falls by its own weight.
  • the operator can adjust the speed at which the boom falls by its own weight by using the boom operation unit (3).
  • the amount by which the first floating valve 30 is opened can be adjusted, whereby the hydraulic oil of the rising side chamber 1a of the boom cylinder 1 drains the first drain. Since the amount of discharge to the line (t1) can be adjusted, it is possible to adjust the descending speed of the boom.
  • the first floating valve 30 is converted by the signal pressure of the boom lower signal line 3b, it is possible to prevent the safety accident due to the sudden drop of the boom.
  • the floating release operation unit 20 is for temporarily releasing the floating mode.
  • the control unit 60 returns the floating selection valve 50 to an initial state as shown in FIG. 1.
  • the floating mode may be released.
  • the one-way floating mode In order to proceed with the one-way floating mode again, the one-way floating mode must be selected again through the floating selection operation unit 10.
  • the operator may select the bidirectional floating mode via the floating selection operation unit 10 because of inadvertent or inadvertent remembering the previous floating mode.
  • the floating release signal by the floating release operation unit 20 is provided to the floating select valve 50 in preference to the signal of the floating select operation unit 10.
  • the floating release operation unit 20 is preferably installed in the form of a push button on the upper portion of the boom operation unit 3 to facilitate the temporary operation as described above.
  • Figure 1 shows a general working mode state.
  • the first and second floating valves 30 and 40 and the floating selection valve 50 are converted to the initial state.
  • the signal pressure is provided to the pressure receiving sections 4a and 4b of the boom control unit 4 through the boom lowering signal line 3b and the boom raising signal line 3a.
  • the control unit 4 is converted to the left or right direction of FIG. 1 in response to the signal of the boom operating unit 3, the hydraulic oil is supplied to the rising chamber 1a or the falling side chamber 1b of the boom cylinder 1. The boom then raises or lowers.
  • control unit 60 When the one-way floating mode is selected through the floating selection operation unit 10, the control unit 60 provides a signal to the floating selection valve 50 so that the first floating valve 30 and the floating selection valve (as shown in FIG. 2). 50).
  • the boom lower signal line 3b is connected to the pressure receiving part 36 of the first floating valve 30.
  • the hydraulic oil of the pilot pump p2 is the hydraulic pressure unit 36 and the boom holding valve of the first floating valve 30 through the boom lowering signal line 3b Provided in (2).
  • the lower side chamber 1b of the boom cylinder 1 is in a state where the discharge of the hydraulic oil is blocked.
  • Such a state is a mode useful for a breaker operation, and the breaker can prevent the boom from rising by recoil while applying a constant force to an object such as a rock, so that the breaker operation can be performed efficiently.
  • the controller 60 When the bidirectional floating mode is selected through the floating selection manipulation unit 10, the controller 60 provides an electrical signal to the second floating valve 40 and the floating selection valve 50. Then, the second floating valve 40 and the floating selection valve 50 are converted as shown in FIG.
  • the boom lowering signal line 3b is connected to the pressure receiving part 36 of the first floating valve 30, and the first output port 33 of the first floating valve 30 is connected to the first drain line t1. Is connected to.
  • both the rising side chamber 1a and the falling side chamber 1b of the boom cylinder 1 are connected to the first drain line t1.
  • This is an advantageous mode for flattening the ground, and it is possible to apply a constant force to the ground by the weight of the boom when flattening the ground while moving the bucket back and forth, as well as the vertical direction of the boom as the bucket moves forward and backward.
  • the freedom of movement greatly improves the operator's convenience of operation.
  • the operator needs to apply a load equal to or greater than the boom weight on the ground, such as the operation of compacting the ground during the work of flattening the ground.
  • the worker may temporarily release the floating mode through the floating release manipulation unit 20.
  • the control part 60 When an operator generates a floating release signal through the floating release operation part 20, the control part 60 returns the floating selection valve 50 to an initial state. Then, the boom lower signal line 3b and the boom up signal line 3a are again connected to the hydraulic pressure units 4a and 4b of the boom control unit 4, whereby the boom can be raised and lowered normally. .
  • control unit 60 may convert the floating select valve 50 back to the state as shown in FIG. 3 to perform the bidirectional floating function.
  • the floating function can be temporarily released by the floating release operation unit 20, and the floating function can be performed in the previous operation when returning to the floating function, so that the operator's convenience and work efficiency can be further improved. It becomes possible.
  • the boom cylinder control circuit of the construction machine according to the present invention is such that the large flow rate discharged from the boom cylinder (1) is discharged through the first drain line (t1), the first, second floating valve 30 (40) ) And the low flow amount pilot hydraulic oil discharged when controlling the spool of the floating selector valve 50 is discharged through the second drain line t2.
  • the boom cylinder control circuit of the construction machine is the first, second and third spring chamber 35 of the first floating valve 30, the second floating valve 40 and the floating selection valve 50, respectively.
  • the second drain line t2 at the (43) and (55), it is possible to prevent the valve error operation such as the valve spool caused by each valve or the spool of each valve does not move due to abnormal back pressure.
  • the boom cylinder control circuit of the construction machine according to the present invention can be applied to the boom cylinder 10 by applying a make-up function by the second floating valve 40 when floating in one direction.
  • the hydraulic fluid can be additionally provided to the lower side chamber 1b (boom cylinder rod portion), thereby solving the problem of crowing of the operation by cavitation.
  • the boom cylinder control circuit of the construction machine according to the present invention can be used to implement boom floating when performing flattening work, compacting work, shredding work and the like.

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Abstract

본 발명은 건설기계의 붐 실린더 제어회로에 관한 것으로, 상승측챔버와 하강측챔버을 구비한 붐 실린더; 붐 실린더에 작동유를 제공하는 붐 제어 유닛; 붐 제어 유닛에 파일럿 작동유를 제공하여 붐 실린더를 구동시키도록 조작하는 붐 조작부; 하강측챔버와 상승측챔버를 각각 제1 드레인 라인과 선택적으로 연통 또는 차단시키는 제1 플로팅 밸브; 제1 플로팅 밸브를 경유하여 제1 드레인 라인과 연결되는 하강측챔버와 제1 드레인 라인 사이의 유로에 추가적으로 구비되어 하강측챔버와 제1 드레인 라인을 연통시키거나 하강측챔버에서 제1 드레인 라인 쪽으로 작동유 배출을 차단하고 역류가 가능하도록 하는 제2 플로팅 밸브; 및 제1 플로팅 밸브와 제2 플로팅 밸브를 연통 또는 차단 방향으로 절환되도록 조작 신호를 제공하는 플로팅 선택 조작부(10);을 포함한다. 대표도: 도 1

Description

건설기계의 붐 실린더 제어회로
본 발명은 건설기계의 붐 실린더 제어회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 붐을 승강시키는 붐 실린더를 제어할 수 있도록 하여 일반작업모드, 일방향 플로팅 모드 및 양방향 플로팅 모드를 구현하도록 하는 건설기계의 붐 실린더 제어회로에 관한 것이다.
일반적으로 굴삭기와 같은 건설기계는 버킷을 전후 방향으로 움직이면서 땅을 고르는 평탄화 작업을 수행하는 경우가 있다. 작업자는 평탄화 작업을 실시하기 위해 버킷이 지면에 가하는 하중을 일정하게 유지하도록 붐과 버킷의 거동을 세밀하게 제어하여야 한다.
따라서 평탄화 작업을 실시할 때에 작업자가 느끼는 피로감은 높을 수밖에 없다.
또한, 평탄화 작업을 실하는 도중에 붐의 제어가 정밀하지 못하면 버킷이 지면에 가하는 힘이 너무 커서 버킷이 지면을 파고드는 등의 현상이 발생한다. 반대로 버킷이 지면에 가하는 힘이 너무 작으면 평탄화 작업이 제대로 이루어지지 않는다.
한편, 건설기계는 버킷을 브레이커(Breaker)와 같은 옵션 장치로 교환하여 사용하기도 한다. 브레이커는 바위, 포장도로 등을 파쇄하기 위한 옵션 장치로서, 파쇄 대상물에 일정한 힘을 작용하여야 한다.
그러나 브레이커 작업을 실시하는 때에는 브레이커가 파쇄 대상물을 파쇄 하는 순간에 붐이 상부로 튀어 오르려는 반작용이 발생하게 된다. 따라서 작업자는 붐과 브레이커를 더욱 정밀하게 제어하여야 한다.
최근에는 전술한 불편함을 해소하기 위해 붐의 자중을 이용하여 버킷이 지면이나 바위 등의 대상물에 일정한 힘을 가할 수 있도록 하려는 연구가 진행 중에 있다. 특히 브레이커 작업할 때에 붐이 상측방향으로 튀어 오르려는 현상이 발생하기 때문에 붐의 자중을 이용하더라도 작업의 특성이 고려되어야 한다.
본 발명의 출원인에 의해 선출원 되어 공개된 특허문헌1이 있다.
그러나 특허문헌1에 기재된 붐 실린더 제어 회로는 다음과 같은 문제점이 지적된다.
붐 실린더에서 배출되는 작동유는 대유량이고, 붐 제어 유닛의 스풀에서 배출되는 작동유는 소유량이다. 여기서 대유량과 소유량이 배출되는 경로가 불명확하여 대유량과 소유량 구분 없이 하나의 드레인 라인으로 합류되도록 제공될 경우에는 붐 플로팅할 때에 드레인 탱크로 배출되는 대유량이 파일럿 라인에 압력 간섭을 작용할 수 있고, 이러한 간섭은 붐을 제어하는 데에 오류 동작을 유발할 수 있다.
또한, 플로팅 선택 밸브, 제1 플로팅 밸브 및 제2 플로팅 밸브는 밸브 누유(leakage)현상에 의해 각 밸브의 스프링 챔버에 압력이 발생할 수 있고, 이러한 압력은 각 밸브의 오류 동작을 유발할 수 있다.
*또한, 일방향 플로팅 모드가 선택 되고, 붐 실린더 로드 쪽에 작동유가 억류(Holding)되었을 때에 붐 실린더에 역 부하가 발생할 경우에는 붐 실린더 로드 쪽에 작동유가 보충되지 않으므로 캐비테이션이 발생할 수 있고 이로써 붐 플로팅에 의한 붐 하강할 때에 붐 하강 동작에서 울컥거림이 발생한다.
[선행기술문헌]
(특허문헌 1) 대한민국 공개 특허공보 제10-2010-0056087호(2010.05.27)
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 작업의 특성에 따라 붐의 자중을 효율적으로 이용할 수 있도록 하여 작업의 편의성을 향상시킬 수 있도록 하는 건설기계의 붐 실린더 제어회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 건설기계의 붐 실린더 제어회로는, 상승측챔버(1a)과 하강측챔버(1b)을 구비한 붐 실린더(1); 상기 붐 실린더(1)에 작동유를 제공하도록 하는 붐 제어 유닛(4); 상기 붐 제어 유닛(4)에 파일럿 작동유를 제공하여 상기 붐 실린더(1)를 구동시키도록 조작하는 붐 조작부(3); 상기 하강측챔버(1b)와 상기 상승측챔버(1a)를 각각 제1 드레인 라인(t1)과 선택적으로 연통 또는 차단시키는 제1 플로팅 밸브(30); 상기 제1 플로팅 밸브(30)를 경유하여 상기 제1 드레인 라인(t1)과 연결되는 상기 하강측챔버(1b)와 상기 제1 드레인 라인(t1)사이의 유로에 추가적으로 구비되어 상기 하강측챔버(1b)와 제1 드레인 라인(t1)을 연통시키거나 상기 하강측챔버(1b)에서 상기 제1 드레인 라인(t1)쪽으로 작동유 배출을 차단하고 역류가 가능하도록 하는 제2 플로팅 밸브(40); 및 상기 제1 플로팅 밸브(30)와 상기 제2 플로팅 밸브(40)를 연통 또는 차단 방향으로 절환되도록 조작 신호를 제공하는 플로팅 선택 조작부(10);을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 건설기계의 붐 실린더 제어회로는, 상기 제1 플로팅 밸브(30)는, 일측에 상기 하강측챔버(1b) 및 상기 상승측챔버(1a) 각각에 연결되는 제1 및 제2 입력포트(31)(32)가 마련되고, 타측에는 상기 제2 플로팅 밸브(40)와 연결되는 제1 출력포트(33)와 제1 드레인 라인(t1)과 연결되는 제2 출력포트(34)가 마련되며, 상기 제2 플로팅 밸브(40)는, 일측에 상기 제1 출력포트(33)에 연결되고, 타측은 상기 제1 드레인 라인(t1)에 연결되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 건설기계의 붐 실린더 제어회로는, 상기 붐 조작부(3)의 붐 하강 신호라인(3b)에 플로팅 선택 밸브(50)을 더 구비할 수 있고, 상기 플로팅 선택 밸브(50)는, 제1스풀포지션(50A)에서 상기 붐 하강 신호라인(3b)을 상기 붐 제어 유닛(4)의 하강 수압부(4b)에 연결하고 상기 제1 플로팅 밸브(30)의 수압부(36)를 제2 드레인 라인(t2)에 연결하고, 제2스풀포지션(50B)에서 붐 하강 신호라인(3b)을 제1 플로팅 밸브(30)의 수압부(36)에 연결하고, 붐 제어 유닛(4)의 하강 수압부(4b)를 제2 드레인 라인(t2)에 연결하며, 상기 플로팅 선택 조작부(10)의 조작 신호에 따라 상기 제1, 제2스풀포지션(50A)(50B)으로 선택적으로 절환되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 건설기계의 붐 실린더 제어회로는, 상기 플로팅 선택 조작부(10)의 신호에 우선하여 상기 플로팅 선택 밸브(50)를 제1스풀포지션(50A) 또는 제2스풀포지션(50B)으로 선택적으로 절환시키도록 하는 신호를 제공하는 플로팅 해제 조작부(20);를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 건설기계의 붐 실린더 제어회로는, 상기 제1플로팅 밸브(30)의 제1 스프링 챔버(35), 상기 제2 플로팅 밸브(40)의 제2 스프링 챔버(43) 및 플로팅 선택 밸브(50)의 제3 스프링 챔버(55) 중에 어느 하나의 스프링 챔버는 제2 드레인 라인(t2);에 연결되는 것일 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 건설기계의 붐 실린더 제어회로는 제1 플로팅 밸브와 제2 플로팅 밸브에 의해 일방향 플로팅 기능과 양방향 플로팅 기능을 간단한 조작에 의해 구현할 수 있어서 작업 효율과 작업자의 편의성이 향상된다.
또한, 본 발명에 따른 건설기계의 붐 실린더 제어회로는 제1 플로팅 밸브와 제2 플로팅 밸브가 상호 직렬로 연결되어 있어서 불필요한 플로팅 기능(예컨대, 붐 실린더의 하강측챔버만 플로팅시키는 경우)이 선택되는 것을 방지할 수 있게 되고, 플로팅 선택을 위한 제어회로를 쉽게 구현할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 건설기계의 붐 실린더 제어회로는 붐 하강 신호라인의 신호압에 의해 제1 플로팅 밸브를 변환시킴으로써, 플로팅 기능 선택과 동시에 붐이 급락하는 등의 안전사고를 미연에 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 건설기계의 붐 실린더 제어회로는 평탄화 작업을 진행하는 도중에 다지기 작업 등, 붐 자중 이상의 하중이 필요한 경우 플로팅 해제 조작부에 의해 플로팅 선택 밸브를 변환하여 일시적으로 플로팅 기능을 해제할 수 있어 작업의 효율성이 대폭 향상된다.
또한, 본 발명에 따른 건설기계의 붐 실린더 제어회로는 플로팅 해제 조작부에 의해 플로팅 해제전의 플로팅 모드로 복귀할 수 있어 조작의 편의성이 더욱 증대된다.
또한, 본 발명에 따른 건설기계의 붐 실린더 제어회로는 제1, 제2 플로팅 밸브에서 작동유가 배출될 때에 대유량 배출과 소유량 배출을 구분함으로써 대유량 배출 쪽의 작동유와 소유량 배출 쪽의 작동유가 상호 압력차이로 인한 간섭이 발생하지 않고 이로써 붐 실린더를 더욱 안정되게 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 건설기계의 붐 실린더 제어회로는 제1플로팅 밸브, 제2 플로팅 밸브 및 플로팅 선택 밸브의 각 스프링 챔버에 드레인 라인을 구비함으로써 각 밸브에서 발생하는 밸브 누유 현상 또는 비정상적인 배압에 의한 밸브 오류 동작을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 건설기계의 붐 실린더 제어회로는 일방향 플로팅할 때에 제2 플로팅 밸브에 의한 메이크-업(Make-up)기능을 추가함으로써 붐 실린더에 역부하가 작용될 때에 붐 실린더 로드부(하강측챔버)에 유량을 추가로 제공할 수 있어 캐비테이션에 의한 동작의 울컥거림 문제를 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 붐 실린더 제어회로를 설명하기 위한 도면으로서 일반 모드가 선택된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 붐 실린더 제어회로를 설명하기 위한 도면으로서 양 방향 플로킹 모드(브레이커 모드)가 선택된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 붐 실린더 제어회로를 설명하기 위한 도면으로서 일방향 플로킹 모드가 선택된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
[부호의 설명]
1: 붐 실린더 1a: 상승측챔버
1b: 하강측챔버 1c: 붐 상승 유압라인
1d: 붐 하강 유압라인 2: 붐 홀딩 밸브
3: 붐 조작부 3a; 붐 상승 신호라인
3b: 붐 하강 신호라인 4: 붐 제어 유닛
4a: 붐 상승 수압부 4b: 붐 하강 수압부
10; 플로팅 선택 조작부 20; 플로팅 해제 조작부
30; 제1 플로팅 밸브
31, 32; 제1, 제2 입력포트 33, 34; 제1, 제2 출력포트
35, 43, 55: 제1, 제2, 제3 스프링 챔버 36: 수압부
40; 제2 플로팅 밸브 41, 42: 제1, 제2포트
50; 플로팅 선택 밸브
51, 52, 53, 54: 제3, 제4, 제5, 제6 포트
60: 제어부
p1: 유압펌프 p2: 파일럿 펌프
t: 드레인 탱크 t1, t2: 제1, 제2 드레인 라인
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 붐 실린더 제어회로에 대해서 설명한다.
첨부도면 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 붐 실린더 제어회로를 설명하기 위한 도면으로서 일반 모드가 선택된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 붐 실린더 제어회로는 작업 특성에 따라 붐 실린더(1)를 상승측챔버(1a) 및 하강측챔버(1b)을 선택적으로 제1 드레인 라인(t1)와 연결시키는 소위 플로팅 상태를 효율적으로 제어할 수 있도록 한다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 붐 실린더 제어회로는 붐 실린더(1)의 상승측챔버(1a)과 하강측챔버(1b)을 모두 플로팅시키는 양방향 플로팅 모드와 붐 실린더(1)의 상승측챔버(1a)만 플로팅시키는 일방향 플로팅 모드를 모두 효율적으로 구현할 수 있다.
이러한 기능을 구현하기 위한 건설기계의 붐 실린더 제어회로는 플로팅 선택 조작부(10)와, 제1 플로팅 밸브(30)와, 제2 플로팅 밸브(40)와, 플로팅 선택 밸브(50)와, 제어부(60) 및 플로팅 해제 조작부(20)를 포함한다.
상기 플로팅 선택 조작부(10)는 3가지 모드 중에 어느 하나를 선택하기 위한 것이고, 3가지 모드는 일반 작업 모드, 일방향 플로팅 모드 및 양방향 플로팅 모드가 있다. 이러한 플로팅 선택 조작부(10)는 3포지션 버튼 등으로 구현될 수 있다.
일반 작업모드는 플로팅 기능이 구현되지 않는 일반 작업 상태이다.
양방향 플로팅 모드는 붐이 상승 운동과 하강 운동이 자유로운 상태로서 붐의 자중에 의해 지면을 누르도록 하고, 눌러지지 않을 정도의 저항이 있을 때에는 그 저항에 의해 붐이 상승할 수 있는 상태로서 평탄화 작업 또는 땅 고르기 작업등일 수 있고, 이는 후술하여 더욱 상세하게 설명한다.
일방향 플로팅 모드는 붐이 상승 운동하는 것은 억제하고 붐이 하강하는 것만 허용되는 상태로서 파쇄 대상물 파쇄 하는 브레이커 모드일 수 있고, 이는 후술하여 더욱 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 붐 실린더 제어 회로와 일반 작업모드를 설명한다.
제1 플로팅 밸브(30)는 붐 실린더(1)의 상승측챔버(1a) 및 하강측챔버(1b)을 선택적으로 제1 드레인 라인(t1)에 연결시키기 위한 것이다. 초기에 붐 실린더(1)의 상승측챔버(1a) 및 하강측챔버(1b)을 차단하고 플로팅 선택 조작부(10)에 의해 일방향 플로팅 모드 및 양방향 플로팅 모드 중 어느 하나의 모드가 선택되면, 붐 실린더(1)의 상승측챔버(1a) 및 하강측챔버(1b)을 제1 드레인 라인(t1)와 연통되도록 변환된다.
더욱 구체적으로, 제1 플로팅 밸브(30)는 한쪽에 제1, 제2 입력포트(31)(32)가 마련되고, 다른 한쪽에 제1, 제2 출력포트(33)(34)가 각각 마련된다.
제1 입력포트(31)는 붐 실린더(1)의 하강측챔버(1b)에 연결되고, 제2 입력포트(32)는 붐 실린더(1)의 상승측챔버(1a)에 연결된다.
제1 출력포트(33)는 제2 플로팅 밸브(40)에 연결되고, 제2 출력포트(34)는 제1 드레인 라인(t1)에 연결된다.
또한, 제1 플로팅 밸브(30)의 제1 스프링 챔버(35)는 제2 드레인 라인(t2)에 연결된다.
제1 플로팅 밸브(30)가 도 1에 나타낸 바와 같은 초기 상태일 때에는 붐 실린더(1)의 상승측챔버(1a)과 하강측챔버(1b)은 차단된 상태가 된다.
이와 같은 상태에서 붐 조작부(3)를 조작하면, 붐 조작부(3)로부터 발생한 파일럿 신호압은 붐 제어 유닛(4)의 붐 상승 수압부(4a)와 붐 하강 수압부(4b)에 제공되고, 붐 제어 유닛(4)는 제공된 파일럿 신호압에 따라 제어된다.
이후, 메인 펌프(p1)로부터 토출되는 작동유는 붐 제어 유닛(4)에 의해 흐름 방향이 제어되어 붐 실린더(1)의 상승측챔버(1a) 또는 하강측챔버(1b)에 공급되고, 이에 의해 붐 실린더(1)는 붐을 상승 작동 또는 하강 작동시키게 된다.
제1 플로팅 밸브(30)의 수압부(36)에 신호압이 입력되어 도 2 또는 도 3에 나타낸 바와 같이 변환되면, 제1, 제2 입력포트(31)(32)는 제1, 제2 출력포트(33)(34)에 각각 연통된다.
따라서 붐 실린더(1)의 하강측챔버(1b)은 제1 입력포트(31) 및 제1 출력포트(33)를 통해 제2 플로팅 밸브(40)에 연결된다. 이때, 제2 플로팅 밸브(40)의 변환 상태에 따라 붐 실린더(1)의 하강측챔버(1b)은 제1 드레인 라인(t1)에 선택적으로 연통되게 된다. 또한, 붐 실린더(1)의 상승측챔버(1a)은 제2 입력포트(32) 및 제2 출력포트(34)를 통해 제1 드레인 라인(t1)에 연통된다.
따라서 붐은 자중에 의해 하강된 상태로 머물게 되고, 이에 의해 버킷은 붐의 자중에 의해 지면에 일정한 힘을 가하게 된다.
본 실시예에서는 상기 제1 플로팅 밸브(30)에 수압부(36)가 마련된 것을 예시하였으나, 제1 플로팅 밸브(30)는 전기적인 신호에 의해 제공될 수 있는 솔레노이드 타입으로 구현될 수 있다. 이러한 경우, 후술한 플로팅 선택 밸브(50)는 생략 가능한 구성이 될 것이다.
제2 플로팅 밸브(40)는 일방향 플로팅 모드와 양방향 플로팅 모드 중 어느 하나의 모드를 선택하기 위한 플로팅 모드 선택용 밸브로서, 제1포트(41)는 제1 출력포트(33)에 연결되고, 제2포트(42)는 제1 드레인 라인(t1)에 연결된다.
또한, 제2 플로팅 밸브(40)는 2포트 2포지션 밸브로써, 제1포지션은 제1포트(41)와 제2포트(42)가 연통되고, 제2포지션은 제2포트(42)에서 제1포트(41)쪽으로 작동유가 흐를 수 있지만, 제1포트(41)에서 제2포트(42)쪽으로 작동유의 흐름은 제한된다. 상술한 작동유의흐름은 체크밸브에 의해 구현될 수 있다.
또한, 제2 플로팅 밸브(40)의 제2 스프링 챔버(43)는 제2 드레인 라인(t2)에 연결된다.
따라서 제1 플로팅 밸브(30)가 도 2 또는 도 3과 같이, 개방된 상태로 변환된 상태에서, 제2 플로팅 밸브(40)가 도 2과 같이 제2포지션으로 변환되면 일방향 플로팅 모드가 선택된다.
즉, 도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 플로팅 밸브(30)가 개방된 상태로 변환되고, 제2 플로팅 밸브(40)가 제1포지션 상태로 변환되면, 붐 실린더(1)의 상승측챔버(1a)은 제1 드레인 라인(t1)에 연결되는 반면에 붐 실린더(1)의 하강측챔버(1b)은 제1 드레인 라인(t1)과 차단된 상태가 된다.
따라서 붐 실린더(1)는 수축할 수 있으나 신장은 되지 않는 형태가 되어, 붐은 자유롭게 하강할 수 있으나 상승은 할 수 없는 상태가 된다.
따라서 버킷은 붐의 자중에 의해 지면에 일정한 하중을 가할 수 있는 반면, 지면이나 바위 등의 장애물에 의해 붐이 상승하는 방향으로 버킷에 충격이 가해지더라도 붐은 상승하지 않게 된다.
이와 같은 상태를 일방향 플로팅 모드로 정의할 수 있으며, 옵션장치 중 브레이커를 사용할 때 유용한 양식이다.
즉, 브레이커를 사용할 경우, 붐의 자중에 의해 바위 등의 파쇄 대상물에 일정한 힘을 가하면서 충격을 가할 수 있는 반면 충격에 의해 붐이 상승하는 것을 방지함으로써, 브레이커를 이용한 작업을 효율적으로 진행할 수 있게 된다.
다른 한편으로, 붐 실린더(1)의 로드 쪽에 작동유가 억류(Holding)되었을 때에 붐 실린더(1)에 역 부하가 발생할 경우가 있고, 이때 제2 플로팅 밸브(40)는 체크 밸브가 개방되면서 제1 드레인 라인(t1)쪽에서 작동유를 흡입할 수 있게 된다.
즉, 작동유가 붐 실린더(1)의 하강측챔버(1b)에 제공되어 캐비테이션의 발생을 방지하고, 나아가 붐 플로팅에 의한 붐 하강할 때에 붐 하강 동작에서 울컥거림을 방지할 수 있다.
한편, 제1, 제2 플로팅 밸브(30)(40)가 모드 개방되면, 붐 실린더(1)의 상승측챔버(1a) 및 하강측챔버(1b)은 모두 제1 드레인 라인(t1)과 연결되어, 도 3에 나타낸 바와 같이, 양방향 플로팅 양식의 상태가 된다.
이와 같은 양방향 플로팅 양식은 붐 실린더(1)가 외력에 의해 자유롭게 상승 및 하강할 수 있는 상태로서, 버킷 등을 이용하여 지면을 평탄화 하는 작업에 유용하다.
즉, 지면을 고르게 평탄화 작업하기 위해서는 버킷이 자중에 의해 일정한 힘을 지면에 가해야하고, 버킷을 전후방향으로 이동하면서 붐이 자유롭게 상승 및 하강하여야 한다.
이러한 제2 플로팅 밸브(40)는 플로팅 선택 조작부(10)의 신호에 따라 포지션의 양방개방 또는 2포지션의 일방통행 상태로 변환되게 된다.
플로팅 선택 밸브(50)는 제1 플로팅 밸브(30)의 수압부(36)에 신호압을 선택적으로 제공하기 위한 것으로써, 특히 붐 조작부(3)에 의해 붐 하강 신호가 발생하는 경우에만 제1 플로팅 밸브(30)를 개방된 상태로 변환될 수 있도록 하기 위한 것이다.
더욱 구체적으로 설명하면, 플로팅 선택 밸브(50)는 4포트 2포지션 밸브로써, 제1스풀포지션(50A)은 제3포트(51)와 제5 포트(53)가 연통되고, 제4포트(52)와 제6포트(54)가 연통된다. 제2스풀포지션(50B)은 제3포트(51)와 제6 포트(54)가 연통되고, 제4포트(52)와 제5포트(53)가 연통된다.
또한, 제3포트(51)는 붐 조작부(3)의 하강 신호라인(3b)과 연결되고, 제4포트(52)는 제2 드레인 라인(t2)에 연결되며, 제5포트(53)는 붐 제어 유닛(4)의 하강 수압부(4b)와 연결되고, 제6포트(54)는 제1 플로팅 밸브(30)의 수압부(36)와 연결된다.
또한, 플로팅 선택 밸브(50)의 제3 스프링 챔버(55)는 제2 드레인 라인(t2)에 연결된다.
플로팅 선택 밸브(50)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 플로팅 선택 밸브(50)의 제1스풀포지션(50A) 상태일 때에 붐 하강 신호라인(3b)을 붐 제어 유닛(4)의 하강 수압부(4b)에 연결하고 제1 플로팅 밸브(30)의 수압부(36)를 제2 드레인 라인(t2)에 연결한다.
이와 같은 상태는 플로팅 모드가 선택되지 않은 일반 작업 모드가 된다. 따라서 붐 조작부(3)를 조작하면, 붐 하강 신호라인(3b)이나 붐 상승 신호라인(3a)을 통해 신호압이 붐 제어 유닛(4)에 제공되고, 붐 제어 유닛(4)의 변환에 의해 붐 실린더(1)는 신장 또는 수축하여 붐이 상승 구동 또는 하강 구동된다.
반면, 플로팅 선택 밸브(50)가, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 플로팅 선택 밸브(50)의 제2스풀포지션(50B) 상태일 때에 붐 하강 신호라인(3b)을 제1 플로팅 밸브(30)의 수압부(36)에 연결하고, 붐 제어 유닛(4)의 하강 수압부(4b)를 제2 드레인 라인(t2)에 연결한다.
따라서 도 2과 같은 상태에서 붐 조작부(3)를 조작하여 붐 하강 신호라인(3b)에 고압이 형성되면, 제1 플로팅 밸브(30)의 수압부(36)에 고압의 신호압이 제공되고, 이에 의해 제1 플로팅 밸브(30)는 도 2 또는 도 3과 같이 개방된 상태로 변환된다.
이와 같은 플로팅 선택 밸브(50)는 플로팅 선택 조작부(10)로부터 발생된 신호에 의해 변환된다.
제어부(60)는 플로팅 선택 조작부(10)에 의해 발생한 신호에 따라 제2 플로팅 밸브(40)와 플로팅 선택 밸브(50)에 전기적 신호를 제공하기 위한 것이다.
더욱 구체적으로는, 제어부(60)는 플로팅 선택 조작부(10)에 의해 일반 작업 모드가 선택되면, 제2 플로팅 밸브(40)와 플로팅 선택 밸브(50)와 전류를 공급하지 않는다.
따라서 제2 플로팅 밸브(40)와 플로팅 선택 밸브(50)는 도 1과 같은 초기 상태로 존재하게 된다. 이때, 제1 플로팅 밸브(30)는 플로팅 선택 밸브(50)가 초기 상태에 있기 때문에 제1 플로팅 밸브(30)의 수압부(36)는 제2 드레인 라인(t2)와 연결된 상태가 되어 초기상태로 존재하게 된다.
반면, 플로팅 선택 조작부(10)에 의해 일방향 플로팅 모드(브레이커 작업에 유용하다고 하여 일명 '브레이커 모드'라고도 함)가 선택되면, 플로팅 선택 밸브(50)에는 전류를 공급하나 제2 플로팅 밸브(40)에는 전류를 공급하지 않는다.
따라서 플로팅 선택 밸브(50)와 제2 플로팅 밸브(40)는 도 2과 같은 상태로 변환된다.
이때, 붐 조작부(3)의 붐 하강 조작이 없다면, 제1 플로팅 밸브(30)는 도 1과 같은 폐쇄된 상태가 된다.
이는 플로팅 선택 조작부(10)의 조작에 의해 붐이 급작스럽게 낙하하여 안전사고가 발생하는 것을 방지하고, 붐 상승을 위한 붐 조작부(3)의 조작시 붐 제어 유닛(4)를 절환시켜 정상적인 붐 상승을 가능하게 하기 위해서이다.
한편, 작업자가 붐 조작부(3)를 조작하여 붐 하강 조작할 때 파일럿 펌프(p2)로부터 토출되는 파일럿 작동유의 압력은 제1 플로팅 밸브(30)의 수압부(36)로 제공되어 제1 플로팅 밸브(30)는 도 2 또는 도 3과 같이 변환된다.
따라서 붐 실린더(1)의 상승측챔버(1a)은 제1 드레인 라인(t1)에 연결되게 되어 붐은 자중에 의해 낙하하게 된다.
이때, 작업자는 붐이 자중에 의해 낙하하는 속도를 붐 조작부(3)를 이용하여 조절할 수 있게 된다.
즉, 붐 조작부(3)의 조작 량을 줄임으로써, 제1 플로팅 밸브(30)가 개방되는 양을 조절할 수 있고, 이에 의해 붐 실린더(1)의 상승측챔버(1a)의 작동유가 제1 드레인 라인(t1)으로 배출되는 양을 조절할 수 있으므로 붐의 하강속도를 조절할 수 있게 되는 것이다.
이처럼, 제1 플로팅 밸브(30)가 붐 하강 신호라인(3b)의 신호압에 의해 변환됨으로써, 붐의 급격한 낙하에 의한 안전사고를 방지할 수 있게 된다.
한편, 붐 조작부(3)의 조작에 의해 붐 하강 신호라인(3b)에 고압이 형성되면, 붐 실린더(1)의 상승측챔버(1a)의 유압라인(1c)에 설치된 붐 홀딩 밸브(2)를 개방시키게 된다. 이에 의해 붐 실린더(1) 상승측챔버(1a)의 작동유가 배출될 수 있게 된다.
플로팅 해제 조작부(20)는 플로팅 모드를 일시적으로 해제하기 위한 것으로서, 플로팅 해제 조작부(20)에 의해 플로팅 해제신호가 발생하면 제어부(60)는 플로팅 선택 밸브(50)를 도 1과 같은 초기상태로 복귀시킨다.
물론, 전술한 바와 같은 기능은 플로팅 선택 조작부(10)의 조작에 의해 구현이 가능하다. 그러나 플로팅 선택 조작부(10)를 통해 플로팅 모드를 해제할 경우, 현재의 플로팅 모드로 다시 복귀하는 것이 어렵다.
즉, 현재 일방향 플로팅 모드로 작업이 진행 중에 있는데, 플로팅 기능을 해제하기 위해 플로팅 선택 조작부(10)를 조작하면, 플로팅 모드를 해제할 수 있다.
다시 일방향 플로팅 모드로 작업을 진행하기 위해서는 다시 플로팅 선택 조작부(10)를 통해 일방향 플로팅 모드를 선택해야 한다.
작업자가 부주의로 또는 이전의 플로팅 모드를 기억하지 못해 플로팅 선택 조작부(10)를 통해 양방향 플로팅 모드를 선택할 수도 있다.
그러나 플로팅 해제 조작부(20)를 통해 플로팅 해제를 하는 경우, 다시 원래의 플로팅 모드로 복귀된다.
이는 플로팅 해제 조작부(20)에 의해 발생하는 신호가 플로팅 선택 밸브(50) 만을 변환시키기 때문이다.
이와 같은 플로팅 해제 조작부(20)에 의한 플로팅 해제 신호는 플로팅 선택 조작부(10)의 신호에 우선하여 플로팅 선택 밸브(50)에 제공된다. 이러한 플로팅 해제 조작부(20)는 상술한 바와 같은 일시 조작을 용이하게 하기 위해 붐 조작부(3)의 상부에 푸시버튼 형태로 설치되는 것이 바람직하다.
이하, 전술한 바와 같은 구성을 가지는 건설기계의 붐 실린더 제어회로의 작동 과정에 대하여 상세히 설명한다.
<일반 작업 모드 작용 설명>
우선, 도 1은 일반적인 작업 모드 상태를 나타낸 것이다. 도 1을 참조하면, 제1, 제2 플로팅 밸브(30)(40)와, 플로팅 선택 밸브(50)는 초기 상태로 변환되어 있다.
따라서 붐 조작부(3)를 조작하면, 신호압은 붐 하강 신호라인(3b)과 붐 상승 신호라인(3a)을 통해 붐 제어 유닛(4)의 수압부(4a)(4b)에 제공되고, 붐 제어 유닛(4)이 붐 조작부(3)의 신호에 대응하여 도 1의 좌측 또는 우측 방향으로 변환되면, 붐 실린더(1)의 상승측챔버(1a) 또는 하강측챔버(1b)에 작동유가 공급되어 붐이 상승 운동 또는 하강 운동을 하게 된다.
<일방향 플로팅 모드 작용 설명>
플로팅 선택 조작부(10)를 통해 일방향 플로팅 모드를 선택하면, 제어부(60)는 플로팅 선택 밸브(50)에 신호를 제공하여 도 2에 도시된 바와 같이 제1 플로팅 밸브(30)와 플로팅 선택 밸브(50)를 변환시킨다.
그러면 붐 하강 신호라인(3b)은 제1 플로팅 밸브(30)의 수압부(36)와 연결된다. 이때, 붐 조작부(3)를 통해 붐 하강 신호가 발생하면, 파일럿 펌프(p2)의 작동유는 붐 하강 신호라인(3b)을 통하여 제1 플로팅 밸브(30)의 수압부(36)와 붐 홀딩 밸브(2)에 제공된다.
이에 의해 붐 홀딩 밸브(2)가 개방되고, 붐 실린더(1)의 상승측챔버(1a)은 제1 드레인 라인(t1)에 연결된다.
한편, 붐 실린더(1)의 하강측챔버(1b)은 작동유의 배출이 차단된 상태가 된다. 이와 같은 상태는 브레이커 작업에 유용한 모드로서, 브레이커가 바위 등의 대상물에 일정한 힘을 가하면서도 반동에 의해 붐이 상승하는 것을 방지할 수 있어 브레이커 작업을 효율적으로 진행할 수 있게 된다.
<양방향 플로팅 모드 작용 설명>
플로팅 선택 조작부(10)를 통해 양방향 플로팅 모드를 선택하면, 제어부(60)는 제2 플로팅 밸브(40)와 플로팅 선택 밸브(50)에 전기신호를 제공한다. 그러면, 제2 플로팅 밸브(40)와 플로팅 선택 밸브(50)는 도 3에 나타낸 바와 같이 변환된다.
이에 의해 붐 하강 신호라인(3b)은 제1 플로팅 밸브(30)의 수압부(36)에 연결되고, 제1 플로팅 밸브(30)의 제1 출력포트(33)는 제1 드레인 라인(t1)에 연결된다.
이와 같은 상태에서 붐 조작부(3)를 조작하여 붐 하강 신호를 발생하면, 파일럿 펌프(p2)의 작동유가 제1 플로팅 밸브(30)의 수압부(36)에 제공되어 제1 플로팅 밸브(30)는 도 3과 같이 개방된 상태로 변환되고, 붐 홀딩 밸브(2)는 개방된 상태로 변환된다.
이에 의해 붐 실린더(1)의 상승측챔버(1a)과 하강측챔버(1b)은 모두 제1 드레인 라인(t1)과 연결되게 된다. 이와 같은 상태는 지면의 평탄화작업에 유리한 모드로서, 버킷을 전후 방향으로 이동하면서 지면을 평탄화시 붐의 자중에 의해 지면에 일정한 힘을 가할 수 있을 뿐만 아니라 버킷의 전후 방향 이동에 따라 붐의 상하 방향 이동이 자유로워서 작업자의 조작 편의성이 대폭 향상된다.
한편, 작업자는 지면을 평탄화 하는 작업 중 지면을 다지는 작업 등 지면에 붐 자중 이상의 하중을 가할 필요가 있다. 이러한 경우, 작업자는 플로팅 해제 조작부(20)를 통해 플로팅 모드를 일시적으로 해제할 수 있다.
작업자가 플로팅 해제 조작부(20)를 통해 플로팅 해제 신호를 발생시키면, 제어부(60)는, 플로팅 선택 밸브(50)를 초기 상태로 복귀시킨다. 그러면, 붐 하강 신호라인(3b)과 붐 상승 신호라인(3a)은 다시 붐 제어 유닛(4)의 수압부(4a)(4b)에 각각 연결되게 되고, 이에 의해 붐을 정상적으로 승강시킬 수 있게 된다.
다지기 등의 작업이 완료되면, 다시 작업자는 플로팅 해제 조작부(20)를 통해 플로팅 신호를 발생시킨다. 그러면, 제어부(60)는 플로팅 선택 밸브(50)를, 도 3 에 도시된 바와 같은 상태로 다시 변환하여 양방향 플로팅 기능을 수행할 수 있게 된다.
이와 같이, 플로팅 해제 조작부(20)에 의해 일시적으로 플로팅 기능을 해제할 수 있고, 플로팅 기능으로 다시 복귀시 이전의 작업 중이던 플로팅 기능을 수행할 수 있어 작업자의 조작 편의성 및 작업의 효율성이 더욱더 향상될 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 건설기계의 붐 실린더 제어회로는 붐 실린더(1)로부터 배출되는 대유량은 제1 드레인 라인(t1)을 통하여 배출되도록 하고, 제1, 제2 플로팅 밸브(30)(40) 및 플로팅 선택 밸브(50)의 스풀을 제어할 때에 배출되는 소유량의 파일럿 작동유는 제2 드레인 라인(t2)을 통하여 배출된다.
이로써 대유량 배출 쪽의 작동유와 소유량 배출 쪽의 작동유가 상호 압력차이로 인한 간섭이 발생하지 않고 이로써 붐 실린더를 더욱 안정되게 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 건설기계의 붐 실린더 제어회로는 제1플로팅 밸브(30), 제2 플로팅 밸브(40) 및 플로팅 선택 밸브(50)의 각 제1, 제2, 제3 스프링 챔버(35)(43)(55)에 제2 드레인 라인(t2)을 구비함으로써 각 밸브에서 발생하는 밸브 누유 현상 또는 비정상적인 배압에 의해 각 밸브의 스풀이 움직이지 않는 등의 밸브 오류 동작을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 건설기계의 붐 실린더 제어회로는 일방향 플로팅할 때에 제2 플로팅 밸브(40)에 의한 메이크-업(Make-up)기능을 추가함으로써 붐 실린더(10)에 역부하가 작용될 때에 하강측챔버(1b: 붐 실린더 로드부)에 작동유를 추가로 제공할 수 있어 캐비테이션에 의한 동작의 울컥거림 문제를 해결할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명에 따른 건설기계의 붐 실린더 제어회로는 평탄화 작업, 다지기 작업, 파쇄 작업 등을 실시할 때에 붐 플로팅을 구현하는 데에 이용될 수 있다.

Claims (5)

  1. 상승측챔버(1a)과 하강측챔버(1b)을 구비한 붐 실린더(1);
    상기 붐 실린더(1)에 작동유를 제공하도록 하는 붐 제어 유닛(4);
    상기 붐 제어 유닛(4)에 파일럿 작동유를 제공하여 상기 붐 실린더(1)를 구동시키도록 조작하는 붐 조작부(3);
    상기 하강측챔버(1b)와 상기 상승측챔버(1a)를 각각 제1 드레인 라인(t1)과 선택적으로 연통 또는 차단시키는 제1 플로팅 밸브(30);
    상기 제1 플로팅 밸브(30)를 경유하여 상기 제1 드레인 라인(t1)과 연결되는 상기 하강측챔버(1b)와 상기 제1 드레인 라인(t1)사이의 유로에 추가적으로 구비되어 상기 하강측챔버(1b)와 제1 드레인 라인(t1)을 연통시키거나 상기 하강측챔버(1b)에서 상기 제1 드레인 라인(t1)쪽으로 작동유 배출을 차단하고 역류가 가능하도록 하는 제2 플로팅 밸브(40); 및
    상기 제1 플로팅 밸브(30)와 상기 제2 플로팅 밸브(40)를 연통 또는 차단 방향으로 절환되도록 조작 신호를 제공하는 플로팅 선택 조작부(10);
    을 포함하는 건설기계의 붐 실린더 제어회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 플로팅 밸브(30)는, 일측에 상기 하강측챔버(1b) 및 상기 상승측챔버(1a) 각각에 연결되는 제1 및 제2 입력포트(31)(32)가 마련되고, 타측에는 상기 제2 플로팅 밸브(40)와 연결되는 제1 출력포트(33)와 제1 드레인 라인(t1)과 연결되는 제2 출력포트(34)가 마련되며,
    상기 제2 플로팅 밸브(40)는, 일측에 상기 제1 출력포트(33)에 연결되고, 타측은 상기 제1 드레인 라인(t1)에 연결되는 것을 특징으로 건설기계의 붐 실린더 제어회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 붐 조작부(3)의 붐 하강 신호라인(3b)에 플로팅 선택 밸브(50)을 더 구비하고,
    상기 플로팅 선택 밸브(50)는,
    제1스풀포지션(50A)에서 상기 붐 하강 신호라인(3b)을 상기 붐 제어 유닛(4)의 하강 수압부(4b)에 연결하고 상기 제1 플로팅 밸브(30)의 수압부(36)를 제2 드레인 라인(t2)에 연결하고,
    제2스풀포지션(50B)에서 붐 하강 신호라인(3b)을 제1 플로팅 밸브(30)의 수압부(36)에 연결하고, 붐 제어 유닛(4)의 하강 수압부(4b)를 제2 드레인 라인(t2)에 연결하며,
    상기 플로팅 선택 조작부(10)의 조작 신호에 따라 상기 제1, 제2스풀포지션(50A)(50B)으로 선택적으로 절환되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 붐 실린더 제어회로.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 플로팅 선택 조작부(10)의 신호에 우선하여 상기 플로팅 선택 밸브(50)를 제1스풀포지션(50A) 또는 제2스풀포지션(50B)으로 선택적으로 절환시키도록 하는 신호를 제공하는 플로팅 해제 조작부(20);
    를 더 포함하는 건설기계의 붐 실린더 제어회로.
  5. 제1항 내지 제4항 중에 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1플로팅 밸브(30)의 제1 스프링 챔버(35), 상기 제2 플로팅 밸브(40)의 제2 스프링 챔버(43) 및 플로팅 선택 밸브(50)의 제3 스프링 챔버(55) 중에 어느 하나의 스프링 챔버는 제2 드레인 라인(t2);에 연결되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 붐 실린더 제어회로.
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