KR20030048599A - 암재생용 스풀을 갖는 굴삭기 컨트롤밸브의 암 재생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 암재생용 스풀을 갖는 굴삭기 컨트롤밸브의 암 재생 장치에 관한것으로, 그 목적은 암 재생시 별도의 암 재생용 스풀을 추가 사용하는 방식을 도입함으로써, 재생량의 제약 및 추가 가공비의 소요 문제를 해결하는 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 구성은 붐(3), 암(2), 버켓(1) 등의 작업장치를 갖추고, 엔진과 직결되어 있는 유압펌프로부터 토출된 고압의 기름이 컨트롤밸브를 통해서 암(2)에 연결되어 있는 암실린더(5)를 움직여 줌에 의해 작동되는 굴삭기의 암 오므림 작동을 빠르게 하고, 캐비테이션을 방지하기 위한 암재생장치에 있어서, 상기 컨트롤밸브 하우징(41) 내부에 형성된 두개의 구멍에 유로로 연결된 암 스풀(9)과 별도의 암 재생용 스풀(17)이 장치되고, 각 스풀의 일측 끝단에 설치된 파일럿 포트 c(39) 및 파일럿 포트 a(37)에 파일럿 압력이 공급되어 각 스풀을 좌우로 이동시켜서 컨트롤밸브 내부를 흐르는 기름의 방향을 바꾸어 주도록 구성한 것을 특징으로 한다.

Description

암재생용 스풀을 갖는 굴삭기 컨트롤밸브의 암 재생장치{Feedback apparatus of control valve having arm feedback spool in excavator}

본 발명은 암재생용 스풀을 갖는 굴삭기 컨트롤밸브의 암 재생 장치에 관한 것이다.

건설장비의 한 종류인 굴삭기의 상부 본체에는 붐(3), 암(2), 버켓(1) 등의 작업장치가 설치되어 있는데 작업자는 이들 작업장치의 움직임을 적절히 조합해서 원하는 굴삭작업을 할 수가 있다(도 1참조).

또한 이들 붐(3), 암(2), 버켓(1) 등의 작업장치는 굴삭기의 엔진과 직결되어 있는 유압펌프(13)로부터 토출된 고압의 유압유(이하 "압유"라고 함)가 컨트롤밸브를 통해서 작업장치에 연결되어 있는 유압실린더를 움직여 줌에 의해 작동되도록 되어 있다.

굴삭기의 본체에 연결된 붐(3)의 끝단에는 암(2)이 연결되어 있는데, 최초 암(2)이 최대로 신장되어 있고, 붐이 어느 정도 상승되어 있는 상태에 있을 때, 암(2)이 오므림 동작을 하게 되면 암(2)은 자중에 의해서 오므리는 속도에 가속이 붙게 되며 이에 의해 실제로 유압펌프(13)로부터 암 실린더(5)의 대형 챔버(7)로 공급되는 유량이 암(2)의 오므림 속도를 쫓아가지 못하는 경우가 생기게 되며, 암 실린더 대형 챔버(7) 측에 부압(마이너스압)이 발생되게 되어 캐비테이션(공동현상)이 발생되어 암 실린더(5)에 손상을 줄 수가 있다.

이를 방지하기 위해 최근의 굴삭기용 컨트롤밸브에는 암 재생기능이 채용되고 있는데, 그 작동원리를 도 2를 참조하여 간단히 설명하면 다음과 같다.

암 오므림 작동을 하게 되면 유압펌프(13)로부터 토출된 고압의 압유는 컨트롤밸브의 암 스풀(9)을 거쳐서 암 실린더(5)의 대형 챔버(7)로 공급되어 암(2)을 움직여주며, 암 실린더(5)의 소형 챔버(8)로부터 밀려나온 기름은 컨트롤밸브의 암스풀(9)을 거쳐서 작동유 탱크(14)로 귀환하게 된다. 이때 작동유 탱크(14)로 귀환되는 기름 중 일부를 귀환시키지 않고 다시 암 실린더(5)의 대형 챔버(7)로 흘려주는 기능을 암 재생기능이라고 하는데, 암 재생기능은 크게 두 가지 장점을 가지고 있다.

첫째는 작동유 탱크(14)로 귀환되는 압유의 일부를 다시 암 실린더(5)의 대형 챔버(7)로 보내줌으로써 암 오므림시의 작동속도를 빠르게 해 줄 수 있으며,

둘째는 암 오므림시 발생되기 쉬운 암의 자중에 의한 캐비테이션 현상을 방지해 주어 암 실린더(5)의 수명을 연장시켜주는 것이다.

따라서, 암 재생기능을 갖춘 굴삭기는 암 재생기능이 없는 굴삭기에 비해서 빠른 암 오므림 속도를 낼 수 있으며, 보다 빠른 작업속도를 낼 수 있는 장점을 가지고 있다고 볼 수 있다.

그러면 종래의 암 재생기능 기구에 대해서 그 작동원리를 도 4,5를 참조하여 간단히 설명해 보기로 한다. 도 4는 기존 암 재생기구의 내부구조도 a이고, 도 5는 기존 암 재생기구의 내부구조도 b이다.

암 오므림 작동을 하게 되면 죠이스틱 밸브로부터의 암 오므림 파일럿 압력이 컨트롤밸브의 암 스풀 측 파일럿 포트 d(40)에 작용하게 되며, 이에 의해 암 스풀(9)은 그림과 같이 우측으로 밀리게 되고, 파라렐 통로(22)를 흘러온 작동유는 로드첵크밸브(21)를 밀어서 열고 암 스풀(9)의 노치부분을 지나서 흘러 암실린더(5)의 대형 챔버(7) 부분으로 흐르게 된다.

압유의 힘에 의해 암(2)은 오므림 작동을 하게 되며, 이때 암 실린더(5)의 소형 챔버(8)에서 밀려나온 작동유는 컨트롤 밸브 내부로 다시 유입되어 암 스풀(9) 부분으로 흘러서 암 스풀(9) 측면의 구멍 a(23)를 통해 암 스풀(9) 내부로 유입되게 되며, 유입된 기름은 스풀 내부의 암 재생 첵크(10)를 밀어서 열고 암 스풀(9) 내부의 유로를 지나서 다시 암 스풀(9) 측면의 구멍 b(24)를 통해서 파라렐 통로(22)를 흘러온 압유와 합쳐져서 암 실린더(5)의 대형 챔버(7)로 공급되어 암(2)의 속도를 빠르게 해 준다.

한편, 동시에 암 실린더(5)의 대형 챔버(7)로 공급되는 압유의 일부는 컨트롤 밸브의 내부 유로 a(12)를 통해 셀렉터 스풀 a(26)로 흐르게 되는데, 암 실린더(5)의 대형 챔버(7)측 압력이 일정압력 이상이 되게 되면 셀렉터 스풀 a(26)는 스프링 b(27)에 대항하여 우측으로 밀리게 되며, 이에 의해 암 실린더(5)의 소형 챔버(8) 측과 탱크(14)간에 유로가 형성되게 되고, 암 실린더(5)의 소형 챔버(8)로부터 흘러온 압유는 탱크(14)로 바로 유출되게 된다.

따라서 암 재생기능은 암 실린더(5)의 대형 챔버(7)측 압력이 일정압력 이하일 경우에 이루어지게 되며, 대형 챔버(7)측 압력이 일정압력을 초과하게 되면 셀렉터 스풀 a (26)가 절환되어 기름이 작동유 탱크(14)로 전부 흐르게 됨에 따라 재생이 일어나지 않게 된다.

상기와 같은 작동원리의 암 재생기능을 갖춘 굴삭기는 작업속도 향상 및 캐비테이션 방지 측면에서 장점을 갖고 있다고 볼 수 있으며, 또한 암 재생 량이 크면 클수록 작업속도 면에서는 그만큼 유리하다고 볼 수 있다.

그러나 종래의 암 재생기능 기구는 다음과 같은 두 가지 문제점을 갖고 있다.

첫째로, 암 재생이 이루어지는 동안 암 실린더(5)의 소형 챔버(8)로부터 흘러온 기름은 반드시 암 스풀(9) 상의 구멍 a(23) 및 구멍 b(24)를 지나야 하는데, 기름이 흐르는 유로의 단면적이 상기 두 구멍의 면적 이하로 제한됨에 따라 충분한 개구면적(기름이 흐르는 유로의 단면적)을 확보할 수 없어서 기름의 재생 량을 많게 할 수 없다는 문제점이 있다.

둘째로, 암 스풀(9) 내부에 암 재생 첵크(10) 및 스프링 a(25), 기름이 지나갈 유로를 설치해야 하므로 스풀 내부를 비어있는 형태로 가공해야 하는데, 이에 따른 추가적인 가공비용이 소요된다는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 암 재생시 별도의 암 재생용 스풀을 추가 사용하는 방식을 도입함으로써, 재생량의 제약 및 추가 가공비의 소요 문제를 해결하는 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 일반적인 굴삭기의 구성을 나타낸 참고도,

도 2는 기존 암 재생기구의 작동원리를 나타내는 유압회로도,

도 3은 본 발명의 암 재생기구의 작동원리를 나타내는 유압회로도,

도 4는 기존 암 재생기구의 내부구조도 a,

도 5는 기존 암 재생기구의 내부구조도 b,

도 6은 본 발명의 암 재생기구의 내부구조도 a,

도 7은 본 발명의 암 재생기구의 내부구조도 b이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 버켓 (2) : 암

(3): 붐 (4) : 버켓 실린더

(5) : 암 실린더 (6) : 붐 실린더

(7) : 실린더 대형 챔버 (8) : 실린더 소형 챔버

(9) : 암 스풀 (10) : 암 재생 첵크

(12) : 내부 유로 a (13) : 제 1 펌프

(14) : 작동유 탱크 (15) : 제 2 펌프

(16) : 브레이커 (17) : 암 재생용 스풀

(19) : 탱크 통로 (20): 내부 유로 b

(21) : 로드첵크밸브 (22) : 파라렐 통로

(23) : 구멍 a (24): 구멍 b

(25): 스프링 a (26) : 셀렉터 스풀 a

(27) : 스프링 b (28) : 셀렉터 스풀 b

(29): 스프링 c (30) : 내부 유로 c

(31) : 스풀상의 홈 a (32) : 내부 유로 d

(33) : 내부 유로 e (34) : 내부 유로 f

(35) : 파일럿실 a (36) : 서브 스풀

(37) : 파일럿 포트 a (38) : 파일럿 포트 b

(39) : 파일럿 포트 c (40) : 파일럿 포트 d

(41) : 컨트롤 밸브 하우징 (42) : 스풀 커버

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 구성은 붐(3), 암(2), 버켓(1) 등의 작업장치를 갖추고, 엔진과 직결되어 있는 유압펌프로부터 토출된 고압의 기름이 컨트롤밸브를 통해서 암(2)에 연결되어 있는 암실린더(5)를 움직여 줌에 의해 작동되는 굴삭기의 암 오므림 작동을 빠르게 하고, 캐비테이션을 방지하기 위한 암재생장치에 있어서,

상기 컨트롤밸브 하우징(41) 내부에 형성된 두개의 구멍에 유로로 연결된 암 스풀(9)과 암 재생용 스풀(17)이 장치되고, 각 스풀의 일측 끝단에 설치된 파일럿 포트 c(39) 및 파일럿 포트 a(37)에 파일럿 압력이 공급되어 각 스풀을 좌우로 이동시켜서 컨트롤밸브 내부를 흐르는 기름의 방향을 바꾸어 주도록 구성하되,

상기 암 재생용 스풀(17)은 좌측 끝단 부분에 스풀 커버(42)가 장치되어 그 내부에, 유로를 통해 암재생용 스풀(17)에 파일럿 압력을 전달시키는 파일럿 포트 b(38) 및 파일럿 포트 d(37)가 장치되고, 상기 파일럿 포트 d(37)에는 내부 유로 e(33)와 내부 유로 f(34) 간을 연결 또는 단절시켜주는 역할을 하는 셀렉터 스풀 b(28) 및 스프링 c(29)와, 유로 f(34)에 연결된 파일럿실 a(35)와 이 파일럿 실 a(35)에 작용하는 압유의 힘에 의해 우측으로 밀려서 암 재생용 스풀(17)의 좌측 끝단을 밀어주는 역할을 하는 서브 스풀(36)이 연결 장치되어 구성되고,

상기 내부유로 e(33)와 연결되어 암 실린더(5)의 대형 챔버(7) 유압이 전달되도록 컨트롤 밸브 하우징 내부에 장치된 내부 유로 c(30), 스풀상의 홈 a(31), 내부 유로 d(32)와,

상기 암 재생용 스풀(17) 및 암 스풀(9)을 관통하여 로드첵크밸브(21)로 통하는 유로를 단속하도록 컨트롤 밸브 하우징 내부 하부에 장치된 암 재생 첵크(10)로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명의 암 재생기구의 내부구조도 a, 도 7은 본 발명의 암 재생기구의 내부구조도 b를 도시하고 있는데, 그 구성은 컨트롤밸브 하우징(41) 내부에 나란히 뚫려있는 두 구멍에 암 스풀(9)과 암 재생용 스풀(17)이 끼워지게 되며 이 두 스풀은 스풀의 양 끝단부분에 작용하는 죠이스틱밸브로부터의 파일럿 압력에 의해 좌우로 이동하면서 컨트롤밸브 내부를 흐르는 기름의 방향을 바꾸어 주는 역할을 한다.

또한 암 재생용 스풀(17)의 좌측 끝단 부분에는 스풀 커버(42)가 장착되어 있는데 그 내부에는 내부 유로 e(33)와 내부 유로 f(34) 간을 연결 또는 단절시켜주는 역할을 하는 셀렉터 스풀 b(28) 및 스프링 c(29)가 설치되어 있으며,

파일럿실 a(35)에 작용하는 압유의 힘에 의해 우측으로 밀려서 암 재생용 스풀(17)의 좌측 끝단을 밀어주는 역할을 하는 서브 스풀(36)이 설치되어 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

암 오므림 작동을 하게 되면 죠이스틱 밸브로부터의 암 오므림 파일럿 압력이 도6의 파일럿 포트 c(39) 및 파일럿 포트 a(37)에 작용하게 된다.

파일럿 포트 c(39)에 작용하는 파일럿 압력에 의해 암 스풀(9)은 우측으로 이동하여 스풀의 노치 부분과 컨트롤 밸브 하우징(41)과의 사이에 암 실린더(5)로 가는 유로를 형성시켜주게 되며, 이에 따라 제 1 펌프(13)에서 토출되어 흘러온 압유는 파라렐 통로(22)를 통해서 로드첵크밸브(21)를 밀어 열고 암 실린더(5)의 대형 챔버(7)로 흘러서 암 실린더(5)를 오므림 방향으로 움직여준다.

또한 파일럿 포트 a(37)에 작용하는 파일럿 압력에 의해 내부의 셀렉터 스풀 b(28)가 스프링 c(29)에 대항하여 우측으로 밀리게 되며 이에 따라 암 실린더(5)의 대형 챔버(7)에서 내부 유로 c(30), 스풀상의 홈 a(31), 내부 유로 d(32), 내부 유로 e(33)를 통해 흘러서 대기 중이던 압유는 셀렉터 스풀(28)의 움직임에 의해 유로가 열리게 되어 내부 유로 f(34)를 통해 파일럿실 a(35)까지 흘러서 대기하게 된다.

한편, 암 실린더(5)의 소형 챔버(8)에서 밀려나온 기름은 다시 컨트롤밸브 내부로 유입되게 되며, 암 스풀(9)의 노치 부분과 내부유로 b(20)와 암 재생용 스풀(17)의 노치부분을 지나서 암 재생 첵크(10)를 밀어 열고 암 재생용 스풀(17) 및 암 스풀(9)을 관통하는 유로를 따라 흘러서 로드첵크밸브(21) 부분에서 파라렐 통로(22)를 흘러온 압유와 만나서 다시 암 실린더(5)의 대형 챔버(7)로 공급되게 된다.(도 6 참조)

한편, 암 실린더(5)의 대형 챔버(7)측 압력이 일정압력 이상 상승하게 되면 상기에 기 언급했던 파일럿실 a(35)에서 대기 중이던 암 실린더(5)의 대형 챔버(7)측 압력에 의해 서브 스풀(36)이 우측으로 밀려서 암 재생용 스풀(17)을 우측으로 밀어주게 되며, 이 스풀의 움직임에 의해 암 실린더(5)의 소형 챔버(8)로부터 암 재생 첵크(10) 부분으로 흐르던 압유는 더 이상 흐르지 않게 되고 암 재생용 스풀(17)의 노치부분을 통과해서 탱크통로(19)를 통해 탱크로 유출되어 더 이상 재생이 일어나지 않게 된다. 즉 암 실린더(5)의 대형 챔버(7)측 압력이 미리 정해놓은 일정압력에 도달하게 되면 더 이상 재생이 이루어지지 않도록 자동적으로 조절이 되는 것이다. (도 7 참조)

또한, 암 재생의 조절은 상술했던 바와 같이 암 실린더(5)의 대형 챔버(7)측 압력에 의해 자동적으로 이루어지는 방법 외에 조작하는 사람이 원할 때에는 재생이 이루어지지 않도록 하는 방법 또한 본 발명에 포함되어 있다.

이 방법에 대해 언급해보면 재생이 이루어지지 않도록 하고자 할 경우에는 파일럿 포트 b(38)에 파일럿 1차압(파일럿 펌프로부터 감압되지 않고 바로 작용되는 압력)을 인위적으로 공급시켜주면 되며, 이에 따라 암 재생용 스풀(17)은 우측으로 밀리게 되며 암 실린더(5)의 소형 챔버(8)측으로부터의 기름은 재생되지 않고 암 재생용 스풀(17)의 노치부분을 통해 탱크통로(19)를 따라 탱크로 유출되게 된다.

암 재생을 인위적으로 작동시키거나, 중지시킴에 의해서 암 재생 시에는 보다 빠른 암의 속도를, 그리고 암 재생 중지 시에는 보다 큰 암의 힘을 선택적으로얻는 것이 가능하다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상기와 같은 발명은 종래의 암 재생 방식인 암 스풀의 내부를 이용해서 재생을 하는 것이 아닌 별도의 암 재생용 스풀을 추가해서 재생을 하는 것이므로 보다 많은 재생량을 확보하는 것이 가능하여 보다 빠른 암 오므림 속도를 만들어 낼 수 있으며, 또한 별도의 암 스풀 내부 가공을 하지 않아도 되므로 가공비용을 절감할수 있다는 장점이 있는 유용한 발명인 것이다.

Claims (1)

1. 붐(3), 암(2), 버켓(1) 등의 작업장치를 갖추고, 엔진과 직결되어 있는 유압펌프로부터 토출된 고압의 기름이 컨트롤밸브를 통해서 암(2)에 연결되어 있는 암실린더(5)를 움직여 줌에 의해 작동되는 굴삭기의 암 오므림 작동을 빠르게 하고, 캐비테이션을 방지하기 위한 암재생장치에 있어서,

   상기 컨트롤밸브 하우징(41) 내부에 형성된 두개의 구멍에 유로로 연결된 암 스풀(9)과 암 재생용 스풀(17)이 장치되고, 각 스풀의 일측 끝단에 설치된 파일럿 포트 c(39) 및 파일럿 포트 a(37)에 파일럿 압력이 공급되어 각 스풀을 좌우로 이동시켜서 컨트롤밸브 내부를 흐르는 기름의 방향을 바꾸어 주도록 구성하되,

   상기 암 재생용 스풀(17)은 좌측 끝단 부분에 스풀 커버(42)가 장치되어 그 내부에, 유로를 통해 암재생용 스풀(17)에 파일럿 압력을 전달시키는 파일럿 포트 b(38) 및 파일럿 포트 d(37)가 장치되고, 상기 파일럿 포트 d(37)에는 내부 유로 e(33)와 내부 유로 f(34) 간을 연결 또는 단절시켜주는 역할을 하는 셀렉터 스풀 b(28) 및 스프링 c(29)와, 유로 f(34)에 연결된 파일럿실 a(35)와 이 파일럿 실 a(35)에 작용하는 압유의 힘에 의해 우측으로 밀려서 암 재생용 스풀(17)의 좌측 끝단을 밀어주는 역할을 하는 서브 스풀(36)이 연결 장치되어 구성되고,

   상기 내부유로 e(33)와 연결되어 암 실린더(5)의 대형 챔버(7) 유압이 전달되도록 컨트롤 밸브 하우징 내부에 장치된 내부 유로 c(30), 스풀상의 홈 a(31), 내부 유로 d(32)와,

   상기 암 재생용 스풀(17) 및 암 스풀(9)을 관통하여 로드첵크밸브(21)로 통하는 유로를 단속하도록 컨트롤 밸브 하우징 내부 하부에 장치된 암 재생 첵크(10)로 구성된 것을 특징으로 하는 암재생용 스풀을 갖는 굴삭기 컨트롤밸브의 암 재생장치.