WO2015099352A1 - 건설기계의 복합동작 제어장치 - Google Patents

건설기계의 복합동작 제어장치 Download PDF

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곽홍섭
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Definitions

  • Such construction machinery is provided with at least two main pumps, and the pressure oil of the main pumps is appropriately distributed and used for traveling or front work.
  • a combined motion control apparatus for a construction machine includes a first pump and a second pump for providing pressure oil to a plurality of actuators for traveling and turning operations of the construction machine by manipulation of an operation unit; A travel control spool for communicating a pump and a traveling motor, a swing control spool located downstream of the travel control spool to communicate with the first pump and a swing motor, and the first pump in a combined driving and swing operation of the construction machine.
  • the pressure oil discharged from the pump is supplied to the travel control spool, and the pressure oil discharged from the second pump includes a travel priority valve to supply the swing control spool.
  • the structure of the driving priority valve 40, 41 may be formed as shown in Figs. 1 and 2, or may be formed as shown in Figs.

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Abstract

본 발명의 실시예는 건설기계의 복합동작 제어장치에 관한 것으로, 조작부의 조작에 의해 건설기계의 주행 및 선회 작업을 위한 복수의 액추에이터에 압유를 제공하는 제1 펌프 및 제2 펌프와, 상기 제1 펌프와 주행 모터를 연통시키는 주행제어스풀과, 상기 주행제어스풀의 하류에 위치하여 상기 제1 펌프와 선회 모터를 연통시키는 선회제어스풀, 그리고 상기 건설기계의 주행 및 선회 복합 동작시 상기 제1 펌프로부터 토출된 압유는 상기 주행제어스풀에 공급되도록 하고, 상기 제2 펌프로부터 토출된 압유는 상기 선회제어스풀에 공급되도록 하는 주행우선밸브를 포함한다.

Description

건설기계의 복합동작 제어장치
본 발명의 실시예는 건설기계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건설기계의 주행 및 선회의 복합 동작시 선회 성능을 유지할 수 있는 건설기계의 복합동작 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 굴삭기와 같은 건설기계는 엔진, 엔진의 동력을 이용하여 유압을 발생시키는 유압펌프, 유압펌프에서 발생되는 유압을 유압밸브를 통해 제어하는 제어부, 유압에 의해 일을 하는 액추에이터를 포함한다.
특히, 건설기계는 유량과 유압을 제어함에 따라 붐(boom), 암(arm), 버켓(bucket) 등을 작동시키면서 특정한 일을 하게 되며, 이때 각각의 액추에이터에 가해지는 유량과 유압을 제어하여야 한다.
이러한 건설기계는 적어도 2개 이상의 메인 펌프를 구비하고, 그 메인 펌프들의 압유를 주행 또는 프론트 작업에 적절히 분배하여 사용한다.
여기서, 프론트 작업이란 굴삭기와 같은 건설기계의 붐 업/다운(Boom up/down), 암 크라우드(Arm crowd), 버킷 크라우드/덤프(Bucket crowd/dump), 및 스윙(Swing) 등과 같은 작업들을 말한다.
종래 건설기계의 유압시스템에서는 건설기계가 주행 및 선회 복합 동작을 할 경우, 한 개의 메인 펌프로부터 토출된 압유를 주행을 위한 주행모터와 선회를 위한 선회모터에 분배하여 사용한다.
그러나, 이러한 유압시스템은 두 개의 메인 펌프를 구비하고 있음에도 불구하고, 하나의 메인 펌프로부터 토출되는 유량을 주행모터와 선회모터가 나눠쓰게 된다.
이에 따라, 선회 모터보다 주행 모터로 더 많은 유량이 공급되어, 빠른 주행 속도를 가지는 반면에 선회 속도는 매우 느리게 되는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 건설기계의 주행 및 선회 복합 동작시 선회 속도를 선회 동작만이 단독으로 이루어질 때와 동일하게 낼 수 있는 건설기계의 복합동작 제어장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 건설기계의 복합동작 제어장치는 조작부의 조작에 의해 건설기계의 주행 및 선회 작업을 위한 복수의 액추에이터에 압유를 제공하는 제1 펌프 및 제2 펌프와, 상기 제1 펌프와 주행 모터를 연통시키는 주행제어스풀과, 상기 주행제어스풀의 하류에 위치하여 상기 제1 펌프와 선회 모터를 연통시키는 선회제어스풀, 그리고 상기 건설기계의 주행 및 선회 복합 동작시 상기 제1 펌프로부터 토출된 압유는 상기 주행제어스풀에 공급되도록 하고, 상기 제2 펌프로부터 토출된 압유는 상기 선회제어스풀에 공급되도록 하는 주행우선밸브를 포함한다.
상기 주행우선밸브는 상기 제2 펌프의 최상류에 위치할 수 있다.
상기 주행우선밸브를 절환시키는 압유를 제공하는 절환밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 절환밸브는 상기 조작부의 조작에 따라 주행 및 선회 복합동작시 상기 조작부에서 토출되는 주행 파일럿 압력에 의해 절환되며, 상기 조작부에서 토출되는 선회 파일럿 압력은 상기 주행우선밸브로 공급될 수 있다.
상기 제2 펌프에서 토출된 압유를 제어하는 바이패스 밸브를 더 포함하고, 상기 절환 밸브는 상기 복합동작시 상기 바이패스 밸브에 선회 파일럿 압력을 제공할 수 있다.
상기 바이패스 밸브는, 상기 제2 펌프의 최하류에 위치하고, 상기 제2 펌프와 작동유 탱크를 연통시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 건설기계의 복합동작 제어장치는 주행 및 선회 복합 동작시 제1 펌프는 주행만을 위해 사용되고 제2 펌프는 선회 동작만을 위해 사용됨으로써, 주행 및 선회 동작이 서로 영향을 받지 않고 최대 유량(최대속도)을 사용할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 복합동작 제어장치의 회로도이다.
도 3 및 도 4는 도 1에 도시한 주행우선밸브와 다른 구조를 가지는 주행우선밸브를 사용한 본 발명의 다른 실시예에 따른 건설기계의 복합동작 제어장치의 회로도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 도 1 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 복합동작 제어장치를 설명한다.
도 1 및 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 복합동작 제어장치는 제1 펌프(P1), 제2 펌프(P2), 주행제어스풀(20), 선회제어스풀(30), 및 주행우선밸브(40)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 복합동작 제어장치는 주행 및 프론트 작업을 위하여 제1 펌프(P1) 및 제2 펌프(P2)를 구비한다.
제1 펌프(P1)는 조작부(10)의 조작에 의해 건설기계의 주행 및 프론트 작업을 위한 복수의 액추에이터에 압유를 제공한다.
또한, 제2 펌프(P2)는 조작부(10)의 조작에 의해 건설기계의 주행 및 프론트 작업을 위한 복수의 액추에이터에 압유를 제공한다.
즉, 제1 펌프(P1)와 제2 펌프(P2)는 복수의 액추에이터에 적절히 분배하여 사용한다.
이때, 프론트 작업이란 굴삭기와 같은 건설기계의 붐 업/다운(Boom up/down), 암 크라우드(Arm crowd), 버킷 크라우드/덤프(Bucket crowd/dump), 및 스윙(Swing) 등과 같은 작업들을 말한다.
주행제어스풀(20)과 선회제어스풀(30)은 제1 펌프(P1) 및 제2 펌프(P2)와 연결되는 유로에 설치된다.
구체적으로, 주행제어스풀(20)은 조작부(10)에 의해 주행 동작을 할 경우 제1 펌프(P1)와 주행 모터(70)를 연통시킨다. 즉, 주행제어스풀(20)은 주행 모터(70)로 공급되는 압유의 흐름을 제어한다.
선회제어스풀(30)은 조작부(10)에 의해 선회 동작을 할 경우, 주행제어스풀(20)의 하류에 위치하여 제1펌프와 선회 모터(80)를 연통시킨다. 즉, 선회제어스풀(30)은 선회 모터(80)로 공급되는 압유의 흐름을 제어한다.
주행우선밸브(40)는 조작부(10)에 의해 주행 및 선회 복합동작을 할 경우에 제1 펌프(P1)로부터 토출된 압유를 주행제어스풀(20)에만 공급되도록 하고, 제2 펌프(P2)에서 토출된 압유는 선회제어스풀(30)에만 공급될 수 있도록 한다.
이때, 주행우선밸브(40)는 제2 펌프(P2)의 최상류에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 복합동작 제어장치는 절환밸브(50)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 절환밸브(50)는 주행우선밸브(40)를 절환시키기 위한 압유를 제공한다. 절환밸브(50)는 입력된 파일럿 압력에 의해 일방향으로 절환되어 주행우선밸브(40)에 압유를 제공한다.
절환밸브(50)에 입력된 파일럿 압력은 조작부(10)를 조작할 경우 발생한다. 만약, 조작부(10)에 의해 주행 및 선회 복합동작 할 경우, 조작부(10)에서 주행 파일럿 압력과 선회 파일럿 압력이 토출된다.
이때, 조작부(10)로부터 토출된 선회 파일럿 압력은 제1 공급 라인(12)을 통해 절환밸브(50)의 하단으로 공급되고, 주행 파일럿 압력은 제2 공급 라인(14)를 통해 절환밸브(50)의 일측으로 공급된다.
절환밸브(50)의 일측에 공급된 주행 파일럿 압력의 크기가 절환밸브(50)에 기설정된 압력보다 클 경우에만 절환밸브(50)가 일방향으로 절환된다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제1 공급 라인(12)에는 제1 셔틀밸브(11)를 더 포함하고, 제2 공급 라인(14)에는 제2 셔틀 밸브(13)를 더 포함할 수 있다.
제1 셔틀밸브(11)는 조작부(10)의 선회 동작에 의해 발생된 좌선회 파일럿 압력과 우선회 파일럿 압력을 입력받고, 입력받은 좌선회 파일럿 압력과 우선회 파일럿 압력 중에 높은쪽 압력을 선택하여 절환밸브(50)의 하단으로 공급한다.
제2 셔틀밸브(13)는 조작부(10)의 주행 동작에 의해 발생된 좌주행 파일럿 압력과 우주행 파일럿 압력을 입력받고, 입력받은 좌주행 파일럿 압력과 우주행 파일럿 압력 중에 높은쪽 압력을 선택하여 절환밸브(50)의 일측으로 공급한다.
주행 파일럿 압력에 의해 절환밸브(50)가 절환되면, 절환밸브(50)의 하단에 공급된 선회 파일럿 압력을 제1 합류 라인(51) 및 제2 합류 라인(52)으로 공급한다.
이때, 제1 합류 라인(51)으로 공급된 선회 파일럿 압력은 주행우선밸브(40)를 절환시키기 위한 압력으로 제공된다.
제2 합류 라인(52)으로 공급된 선회 파일럿 압력은 바이패스 밸브(60)로 공급된다.
바이패스 밸브(60)는 제2 펌프(P2)의 최하류에 위치한다. 이에 따라, 제2 펌프(P2)와 작동유 탱크(T)를 연통시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계는 선회 동작을 하지 않고 주행 동작만 할 경우에 제2 펌프(P2)에서 토출된 압유가 작동유 탱크(T)로 빠져나가게 된다.
이때, 조작부(10)에 의해 주행 및 선회 복합동작을 하면, 바이패스 밸브(60)로 공급된 파일럿 압력에 의해 제2 펌프(P2)로부터 토출된 압유가 작동유 탱크(T)로 빠져나가지 못하도록 한다.
즉, 선회 파일럿 압력에 따라 바이패스 밸브(60)가 절환되어 제2 펌프(P2)에서 탱크(60)로 빠져나가는 유량을 가변 제어할 수 있게 된다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 주행우선밸브(40, 41)의 구조는 도 1 및 도 2와 같이 형성되거나, 도 3 및 도 4와 같이 형성될 수 있다.
즉, 주행우선밸브(40)가 파일럿 압력에 의해 절환된 경우에 주행우선밸브(40)에서 토출되는 압유의 일부가 선회제어스풀(30)로 공급될 수 있도록 유로가 배치되고, 다른 일부는 작동유 탱크(60)로 빠져나갈 수 있도록 유로가 배치되는 밸브 구조이면 가능하다.
따라서, 도 1 내지 도 4에 도시한 주행우선밸브(40)의 구조는 본 발명을 실시하는 통상의 기술자에 따라 달라질 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 건설기계의 복합동작 제어장치는 주행 및 선회 복합 동작시 제1 펌프(P1)는 주행만을 위해 사용되고 제2 펌프(P2)는 선회 동작만을 위해 사용됨으로써 주행 및 선회 동작이 서로 영향을 받지 않고 각각 최대 유량(최대속도)을 사용할 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 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
*도면 부호의 설명*
10: 조작부 11: 제1 셔틀밸브
12: 제1 공급 라인 13: 제2 셔틀밸브
14: 제2 공급 라인 20: 주행제어스풀
30: 선회제어스풀 40: 주행우선밸브
50: 절환밸브 51: 제1 합류 라인
52: 제2 합류 라인 60: 바이패스 밸브
P1: 제1 펌프 P2: 제2 펌프
T: 작동유 탱크

Claims (6)

  1. 조작부의 조작에 의해 건설기계의 주행 및 선회 작업을 위한 복수의 액추에이터에 압유를 제공하는 제1 펌프 및 제2 펌프;
    상기 제1 펌프와 주행 모터를 연통시키는 주행제어스풀;
    상기 주행제어스풀의 하류에 위치하여 상기 제1 펌프와 선회 모터를 연통시키는 선회제어스풀; 및
    상기 건설기계의 주행 및 선회 복합 동작시 상기 제1 펌프로부터 토출된 압유는 상기 주행제어스풀에 공급되도록 하고, 상기 제2 펌프로부터 토출된 압유는 상기 선회제어스풀에 공급되도록 하는 주행우선밸브
    를 포함하는 건설기계의 복합동작 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주행우선밸브는 상기 제2 펌프의 최상류에 위치하는 건설기계의 복합동작 제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 주행우선밸브를 절환시키는 압유를 제공하는 절환밸브를 더 포함하는 건설기계의 복합동작 제어장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 절환밸브는,
    상기 조작부의 조작에 따라 주행 및 선회 복합동작시 상기 조작부에서 토출되는 주행 파일럿 압력에 의해 절환되며,
    상기 조작부에서 토출되는 선회 파일럿 압력은 상기 주행우선밸브로 공급되는 건설기계의 복합동작 제어장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 펌프에서 토출된 압유를 제어하는 바이패스 밸브를 더 포함하고,
    상기 절환 밸브는 상기 복합동작시 상기 바이패스 밸브에 선회 파일럿 압력을 제공하는 건설기계의 복합동작 제어장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 바이패스 밸브는,
    상기 제2 펌프의 최하류에 위치하고, 상기 제2 펌프와 작동유 탱크를 연통시키는 건설기계의 복합동작 제어장치.
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