KR101877988B1 - 건설기계의 붐 실린더 제어회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건설기계의 붐 실린더 제어회로에 관한 것이다.
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.

Description

건설기계의 붐 실린더 제어회로{BOOM CYLINDER CONTROL CIRCUIT FOR CONSTRUCTION MACHINERY}

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.

특허문헌1. 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.

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.

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

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)
   를 포함하며,
   상기 제2 플로팅 밸브(40)는 체크 밸브를 포함하고, 상기 체크 밸브가 상기 붐 실린더(1)의 로드 쪽에 작동유가 억류(Holding)되어 상기 붐 실린더(1)에 역 부하가 발생하면 개방되면서, 상기 제2 플로팅 밸브(40)는 상기 제1 드레인 라인(t1)쪽에서 작동유를 흡입하고,
   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 절환되고,
   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.
   
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. 삭제
4. 제1항에 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. 삭제

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