KR20050083302A - 굴삭기 작업장치의 가변우선 시스템 - Google Patents

굴삭기 작업장치의 가변우선 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 굴삭기 작업장치 동작을 제어하는 메인 콘트롤 밸브 내 세미 파라렐 라인의 유로를 가변 제어하는 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 굴삭기 작업장치, 즉 붐 및 암의 유량배분을 리모트 콘트롤 밸브의 조작량에 따라 달리 제어하여 상대적인 우선 동작이 가능하게 함으로써 보다 손쉬운 조작성을 통하여 운전자의 피로를 경감할 수 있게 하는 굴삭기 작업장치의 가변우선 시스템에 관한 것이며; 그 목적은 굴삭기 작업장치, 즉 붐 및 암의 유량배분을 리모트 콘트롤 밸브의 조작량에 따라 달리 제어하여 상대적인 우선 동작이 가능하게 함으로써 보다 손쉬운 조작성을 통하여 운전자의 피로를 경감할 수 있게 하는 굴삭기 작업장치의 가변우선 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 굴삭기 작업장치 동작을 제어하는 방법 및 장치에 있어서, 메인 펌프와, 이 메인 펌프로부터 토출된 유압에 의해 구동되는 복수의 유압 액츄에이터와, 상기 메인 펌프와 복수의 액츄에이터 사이에 배치된 메인 콘트롤 밸브 내 복수의 제어스풀과, 상기 메인 콘트롤 밸브 내 복수의 제어스풀의 개구면적을 결정하는 파일로트 압력을 공급하는 리모트 콘트롤 밸브와, 상기 복수의 제어밸브를 연결하는 센터 바이패스 라인 및 파라렐 라인과, 상기 파라렐 라인 중 제 2 암 제어스풀에 연결되는 파라렐 라인에 설치된 가변 세미 파라렐 오리피스로 구성되고, 굴삭기 작업장치인 붐 및 암의 유량배분을 리모트 콘트롤 밸브의 조작량에 따라 달리 제어하여 상대적인 우선 동작이 가능하게 함으로써 보다 손쉬운 조작성을 통하여 운전자의 피로를 경감할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 굴삭기 작업장치의 가변우선 시스템에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

굴삭기 작업장치의 가변우선 시스템{Variable Priority System of Attachment on Excavator}
본 발명은 굴삭기 작업장치 동작을 제어하는 메인 콘트롤 밸브 내 세미 파라렐 라인의 유로를 가변 제어하는 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 굴삭기 작업장치, 즉 붐 및 암의 유량배분을 리모트 콘트롤 밸브의 조작량에 따라 달리 제어하여 상대적인 우선 동작이 가능하게 함으로써 보다 손쉬운 조작성을 통하여 운전자의 피로를 경감할 수 있게 하는 굴삭기 작업장치의 가변우선 시스템에 관한 것이다.
통상 세미 파라렐 라인의 오리피스는 고정된 면적을 가지거나, 가변식이라 하더라도 솔레노이드 밸브 또는 전자비례제어 밸브 등을 이용하여 제어함으로써 본 발명이 이루고자 하는 조작성을 달성하기 힘들 뿐만 아니라, 부가적인 밸브 등의 사용으로 인하여 비용, 고장요소의 증가 등의 문제점이 있다.
도 3 은 종래의 고정 세미 파라렐 오리피스(32SP) 방식의 유압회로도를 나타낸 것으로써, 암 실린더(34) 단독 작동시에는 제 2 메인 펌프(31B)에서 토출되는 유량이 메인 콘트롤 밸브(32) 내 파라렐 라인의 유로(325)를 통하여 로드체크 밸브(325AC), 제 1 암 스풀(32A)을 지나게 됨과 동시에 제 1 메인 펌프(31A)에서 토출되는 유량은 상기 메인 콘트롤 밸브(32) 내 센터 바이패스 라인의 유로(321)를 통하여 로드체크 밸브(321A'C) 및 제 2 암 스풀(32A'), 로드체크 밸브(32AS)를 거쳐서 두개의 펌프의 유량이 합류가 되어 실린더(34)에 공급되므로 세미 파라렐 오리피스(32SP)에 영향을 받지 않고 암 스풀(32A)의 메터링 특성에 따른 유량이 전부 공급될 수 있지만, 암 실린더(34)와 붐 실린더(35)의 복합 동작시에는 제 1 메인 펌프(31A)에서 토출되는 유량이 제 2 암 스풀(32A')에 공급되기 위해서는 메터링 특성상 반드시 세미 파라렐 오리피스(32SP)를 거쳐야 한다.
따라서, 고정 세미 파라렐 오리피스(32SP)를 지나 암 합류 공급되는 유량(32AS)은 붐 실린더(35)의 동작 속도에 상관없이 일정하게 되므로, 운전자가 붐 실린더(35)에 유량을 암 실린더(34)에 상대적으로 우선 공급하기 위해서는 암 스풀용 리모트 콘트롤 밸브(33)의 조작량을 조절해야만 하는 문제점이 있다.
그리고, 도 4 의 유압회로도는 종래의 가변 세미 파라렐 오리피스(42SP)를 작동하는 방식의 예로써, 상기 도 3 의 고정 세미 파라렐 오리피스(32SP) 방식과 마찬가지로 암 실린더(44) 단독 동작시에는 제 2 메인 펌프(41B)에서 토출되는 유량이 메인 콘트롤 밸브(42) 내 파라렐 라인의 유로(425)를 통하여 로드체크 밸브(425AC), 제 1 암 스풀(42A)을 지나게 됨과 동시에 제 1 메인 펌프(41A)에서 토출되는 유량은 상기 메인 콘트롤 밸브(42) 내 센터 바이패스 라인의 유로(421)를 통하여 로드체크 밸브(421A'C) 및 제 2 암 스풀(42A'), 로드체크 밸브(42ASC)를 거쳐서 두 개의 펌프의 유량이 합류가 되어 실린더(44)에 공급되므로 세미 파라렐 오리피스(42SP)에 영향을 받지 않고 암 스풀(42A)의 메터링 특성에 따른 유량이 전부 공급될 수 있지만, 암 실린더(44)와 붐 실린더(45)의 복합 동작시에는 제 1 메인 펌프(41A)에서 토출되는 유량이 제 2 암 스풀(42A')에 공급될 때, 세미 파라렐 오리피스(42SP)를 가변 제어하여 운전자가 붐 실린더(45)에 유량을 암 실린더(44)에 상대적으로 우선 공급하기 위해서는 솔레노이드 밸브 또는 전자비례제어 밸브(46)등을 추가 구성함으로써 부품비용이 증가하며, 고장요소가 증가하는 등의 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출되는 것으로, 굴삭기 작업장치 동작을 제어하는 메인 콘트롤 밸브 내 가면 세미 파라렐 오리피스를 설치하고, 이를 붐 및 암 실린더에 공급되는 유량 배분을 리모트 콘트롤 밸브의 붐 상승신호를 이용하여 제어함으로써 굴삭기 설계시 상대적인 우선 동작을 매칭하기 쉽게 하고, 운전자에게는 보다 손쉬운 조작성을 통하여 운전자의 피로를 경감할 수 있게 하는 굴삭기 작업장치의 가변우선 시스템을 제공함을 목적으로 한다.
상기한 붐 상승신호를 이용한 세미 파라렐 오리피스 제어방법에서는 굴삭기의 일반적인 정지작업, 즉 붐 실린더에 공급되는 유량을 암 실린더에 공급되는 유량보다 상대적으로 우선 공급할 필요가 없는 영역에서 세미 파라렐 오리피스의 면적을 최대로 하여 붐과 암의 동작이 원활하게 함과 동시에, 굴삭기의 상차작업, 즉 붐 실린더에 공급되는 유량을 암 실린더에 공급되는 유량보다 상대적으로 우선 공급할 필요가 있을 때에 붐 제어스풀의 조작량을 결정하는 리모트 콘트롤 밸브의 2차압이 최대로 되어 세미 파라렐 오리피스의 면적을 줄여줌으로써 제 2 암 스풀에 공급되는 유량을 끊어 제 1 펌프에서 토출되는 유량이 전부 제 1 붐 스풀에 공급될 수 있도록 한다.
또한, 상기한 붐 상승신호를 이용한 세미 파라렐 오리피스 제어방법을 구현할 때 설계자는 최적의 붐, 암 실린더 공급유량배분을 위하여 파라렐 오리피스의 면적 및 파일로트 압력특성을 쉽게 조정, 매칭을 할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 굴삭기 작업장치 동작을 제어하는 방법 및 장치에 있어서, 메인 펌프와, 이 메인 펌프로부터 토출된 유압에 의해 구동되는 복수의 유압 액츄에이터와, 상기 메인 펌프와 복수의 액츄에이터 사이에 배치된 메인 콘트롤 밸브 내 복수의 제어스풀과, 상기 메인 콘트롤 밸브 내 복수의 제어스풀의 개구면적을 결정하는 파일로트 압력을 공급하는 리모트 콘트롤 밸브와, 상기 복수의 제어밸브를 연결하는 센터 바이패스 라인 및 파라렐 라인과, 상기 파라렐 라인 중 제 2 암 제어스풀에 연결되는 파라렐 라인에 설치된 가변 세미 파라렐 오리피스로 구성되고, 굴삭기 작업장치인 붐 및 암의 유량배분을 리모트 콘트롤 밸브의 조작량에 따라 달리 제어하여 상대적인 우선 동작이 가능하게 함으로써 보다 손쉬운 조작성을 통하여 운전자의 피로를 경감할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 굴삭기 작업장치의 가변우선 시스템에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1 은 본 발명인 굴삭기 작업장치의 가변우선 시스템의 유압회로도를 나타낸 것이다.
우선 암 실린더(4) 단독 동작시에는 기어펌프(1C)에서 토출되는 유량이 리모트 콘트롤 밸브(3)를 거쳐서 운전자가 상기 리모트 콘트롤 밸브(3)를 조작하는 양에 따라서 감압되어 제 1 암 스풀(2A)과 제 2 암 스풀(2A')을 절환하게 되고, 제 2 메인펌프(1B)에서 토출되는 유량이 메인 콘트롤 밸브(2) 내 센터 바이패스 라인의 유로(22)가 스풀 절환에 의해 막히게 되므로 파라렐 라인의 유로(25)를 통하여 로드체크 밸브(25AC) 및 제 1 암 스풀(2A)을 지나게 됨과 동시에, 제 1 메인 펌프(1A)에서 토출되는 유량은 상기 메인 콘트롤 밸브(2) 내 센터 바이패스 라인의 유로(21)를 통하여 로드체크 밸브(21A'C), 제 2 암 스풀(2A') 및 로드체크 밸브(2ASC)를 거쳐서 두 개의 펌프의 유량이 합류가 되어 실린더에 공급되므로 세미 파라렐 오리피스(2SP)에 영향을 받지 않고 암 스풀(2A)의 메터링 특성에 따른 유량이 전부 공급되는 것은 상기 도 3, 4 의 종래 세미 파라렐 오리피스 방식의 유압회로와 동일하다.
반면, 암 실린더(4)와 붐 실린더(5)의 복합 동작시에는 기어 펌프(1C)에서 토출되는 유량이 리모트 콘트롤 밸브(3)를 거쳐서 운전자가 상기 리모트 콘트롤 밸브(3)를 조작하는 양에 따라서 감압되어 제 1 암 스풀(2A)과 제 2 암 스풀(2A'), 제 1 붐 스풀(2B)과 제 2 붐 스풀(2B')을 절환하게 되고, 제 2 메인 펌프(1B)에서 토출되는 유량은 메인 콘트롤 밸브(2) 내 센터 바이패스 라인의 유로(22)가 스풀 절환에 의해 막히게 되므로 파라렐 라인의 유로(25)를 통하여 로드체크 밸브(25BC), 제 2 붐 스풀(2B')을 지나서 합류 라인의 유로(2BS) 및 로드체크 밸브(2BSC)를 통하여 제 1 붐 스풀(2B)에 공급됨과 동시에, 상기 파라렐 라인의 유로(25)를 통하여 로드체크 밸브(25AC), 제 1 암 스풀(2A)을 지나서 암 실린더(4)에 공급된다.
또한, 제 1 메인 펌프(1A)에서 토출되는 유량은 메인 콘트롤 밸브(2)내 센터 바이패스 라인의 유로(21)가 스풀 절환에 의해 막히게 되므로 파라렐 라인의 유로(24)를 통하여 로트체크 밸브(24BC) 및 제 2 붐 스풀(2B')을 지난 제 2 메인 펌프(1B)의 유량과 합류되어 제 1 붐 스풀(2B)을 통과하여 붐 스풀의 메터링 특성에 의하여 붐 실린더(5)에 공급됨과 동시에, 상기 파라렐 라인의 유로(24)를 통하고 세미 파라렐 오리피스(2SP)를 지나서 로드체크 밸브(24A'C), 제 2 암 스풀(2A'), 암 합류라인(2AS) 및 로드체크 밸브(2ASC)를 통과하여 제 2 메인 펌프(1B)의 유량과 합류되어 제 1 암 스풀(2A)의 메터링 특성에 의하여 암 실린더(4)에 공급된다.
이때, 상기 세미 파라렐 오리피스(2AS)를 통과하는 유량은 붐 상승 파일로트 압력신호(3BU)를 이용하여 도 2 의 세미 파라렐 오리피스 개구면적 선도 예에 따라서 결정되게 되며, 상기 붐 상승 파일로트 압력신호(3BU)를 이용한 세미 파라렐 오리피스 개구면적 조정은 다음과 같은 이점이 있다.
우선 수평 정지 작업, 즉 붐 상승과 암 오므림 동작을 이용하여 평지 작업을 수행할 때에는 일반적으로 붐 상승 파일로트 압력신호(3BU)는 2MPa 이하의 영역이 형성되며, 암 오므림 파일로트 압력신호(3AI)는 2MPa 이상의 영역이 형성된다.
따라서, 도 2 에서 보는 바와 같이 세미 파라렐 오리피스(2SP)의 면적은 최대값이 형성되므로 암 오므림 속도의 저하없이 수평 정지 작업을 수행할 수 있게 된다.
반면, 상차 작업, 즉 붐 상승과 암 오므림 동작을 이용하여 덤프트럭 등에 상차 작업을 수행할 때에는 일반적으로 붐 상승 파일로트 압력신호(3BU)는 최대값이 형성되고, 암 오므림 파일로트 압력 신호(3AI)는 상황에 따라 최소값에서 최대값이 형성되게 된다.
따라서, 도 2 에서 보는 바와 같이 세미 파라렐 오리피스(2SP)의 면적은 붐 상승 파일로트 입력신호(3BU) 2MPa 이상의 영역에서 점차적으로 최소값으로 수렴하게 되어 제 2 암 스풀(2A')에 공급되는 유량이 점차 줄어들게 되므로, 제 1 메인 펌프(1A)에서 공급되는 유량은 모드 제 1 붐 스풀(2B)에 공급되어 상차 작업시 붐 동작을 우선 제어하여 운전자의 조작능력에 관계없이 쉽게 작업능률을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위에 있게된다.
상기와 같은 구성 및 작용에 의해 기대할 수 있는 본 발명의 효과는 다음과 같다.
굴삭기 작업장치 동작을 제어하는 메인 콘트롤 밸브(2) 내 가변 세미 파라렐 오리피스(2SP)를 설치하고, 이를 붐 실린더 및 암 실린더에 공급되는 유량배분을 리모트 콘트롤 밸브(3)의 붐 상승신호를 이용하여 제어함으로써 굴삭기 설계시 상대적인 우선동작을 매칭하기 쉽고, 운전자에게는 보다 손쉬운 조작성을 통하여 운전자의 피로를 경감할 수 있게 한 것이다.
도 1 은 본 발명인 굴삭기 작업장치의 가변우선 시스템의 유압회로도,
도 2 는 본 발명인 굴삭기 작업장치의 가변우선 시스템의 가변 세미 파라렐 오리피스 개구면적 선도,
도 3 은 종래의 고정 세미 파라렐 오리피스 방식의 유압회로도,
도 4 는 종래의 가변 세미 파라렐 오리피스를 작동하는 방식의 유압회로도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
(1A): 제 1 메인펌프 (1B): 제 2 메인펌프
(1C): 기어 펌프 (2): 메인 콘트롤 밸브
(2A): 제 1 암 스풀 (2A'): 제 2 암 스풀
(2AS): 암 합류 라인 (2ASC): 로드체크 밸브
(2B): 제 1 붐 스풀 (2B'): 제 2 붐 스풀
(2BS): 합류 라인의 유로 (2SP): 세미 파라렐 오리피스
(3): 리모트 콘트롤 밸브 (3AI): 암 오므림 파일로트 압력신호
(3BU): 붐 상승 파일로트 압력신호 (4): 암 실린더
(5): 붐 실린더 (21): 센터 바이패스 라인의 유로
(21A'C): 로드 체크 밸브 (22): 센터 바이패스 라인의 유로
(25): 파라렐 라인의 유로 (25AC): 로드체크 밸브
(25BC): 로드체크 밸브 (31A): 제 1 메인 펌프
(31B): 제 2 메인 펌프 (32): 메인 컨트롤 밸브
(32A): 제 1 암스풀 (32AS): 로드체크 밸브
(32SP): 고정 세미 파라렐 오리피스 (321): 센터 바이패스 라인의 유로
(321A'): 제 2 암스풀 (321A'C): 로드체크 밸브
(33): 암 스풀용 리모트 컨트롤 밸브 (34): 암 실린더
(35): 붐 실린더 (41A): 제 1 메인 펌프
(41B): 제 2 메인 펌프 (42): 메인 콘트롤 밸브
(42A): 제 1 암스풀 (42A'): 제 2 암스풀
(42SP): 가변 세미 파라렐 오리피스 (421): 센터 바이패스 라인의 유로
(421A'C): 로드체크 밸브 (425): 파라렐 라인의 유로
(425AC): 로드체크 밸브 (44): 암 실린더
(45): 붐 실린더 (46): 전자 비례제어 밸브

Claims (1)

  1. 굴삭기 작업장치의 제어를 위한 유압회로장치에 있어서,
    메인 펌프(1)와, 이 메인 펌프로부터 토출된 유압에 의해 구동되는 복수의 유압 액츄에이터(4, 5)와, 상기 메인 펌프와 복수의 액츄에이터 사이에 배치된 메인 콘트롤 밸브(2) 내 복수의 제어스풀(2A, 2A', 2B, 2B')과, 상기 복수의 제어스풀의 개구면적을 결정하는 리모트 콘트롤 밸브(3)와, 상기 복수의 제어밸브를 연결하는 센터 바이패스 라인(21, 22) 및 파라렐 라인(24, 25)과, 상기 파라렐 라인 중 제 2 암 제어스풀에 연결되는 파라렐 라인에 설치된 가변 세미 파라렐 오리피스(2SP)로 구성되고,
    상기 가변 세미 파라렐 오리피스(2SP)의 개구면적을 제어하는 파일로트 신호를 제 1 붐 제어 스풀(5a)의 개구면적을 결정하는 리모트 콘트롤 밸브(3)로 부터 공급되는 파일로트 신호(3BU)로 제어하는 것을 특징으로 굴삭기 작업장치의 가변우선 시스템.
KR1020040011783A 2004-02-23 2004-02-23 굴삭기 작업장치의 가변우선 시스템 KR100923396B1 (ko)

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