KR20140081989A - 굴삭기의 붐 실린더 제어회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 굴삭기의 붐 실린더 제어회로에 관한 것으로 상승챔버와 하강챔버를 구비한 붐 실린더, 플로팅 선택 조작부 또는 플로팅 해제 조작부의 신호를 받아 플로팅 선택밸브를 제어하는 제어부, 상기 플로팅 선택밸브로부터 신호를 받아 상기 상승챔버 및 하강챔버를 드레인 라인과 연결 또는 차단시키는 플로팅 밸브 및 상기 하강챔버의 압력을 측정하고 측정된 값을 상기 제어부로 보내는 압력센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

굴삭기의 붐 실린더 제어회로 {Boom Cylinder Control Circuit for Excavator}

본 발명은 굴삭기의 붐 실린더 제어회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 붐 실린더의 로드 측 챔버 압력을 측정하여 그 값에 따라 플로팅 선택밸브의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 붐 실린더 제어회로에 관한 것이다.

일반적으로 굴삭기는 건설 현장에서 토사의 적재, 운반, 하역 작업뿐만 아니라 버켓을 전후 방향으로 움직이며 지면을 고르게하는 평탄화 작업을 수행한다. 이와 같은 평탄화 작업을 하기 위해서는 작업자가 버켓이 지면에 가하는 하중이 일정하게 유지되도록 붐과 버켓의 움직임을 세밀하게 제어 하여야 한다.

그러나, 평탄화 작업을 하는 경우에 붐의 제어가 정밀하지 못하면 버켓이 지면에 가하는 힘이 너무 커서 버켓이 지면을 파고드는 현상이 발생하고, 반대로 버켓이 지면에 가하는 힘이 너무 작으면 평탄화 작업이 제대로 이루어지지 않는다.

또한, 굴삭기는 버켓을 브레이커(Breaker)와 같은 옵션 작업기로 교환하여 사용하기도 하는데, 브레이커는 바위, 포장도로 등을 파쇄하기 위한 옵션 장치로서 파쇄 대상물에 일정한 힘을 일정 간격으로 작용하여야 한다.

그러나, 브레이커가 파쇄 대상물을 파쇄하는 순간에 작용과 반작용에 의하여 붐이 상부로 튀어 오르려는 현상이 발생하므로 작업자는 붐과 브레이커를 더욱 정밀하게 제어하여야 한다.

이와 같이, 굴삭기가 평탄화 작업 또는 브레이커 작업을 하는 경우에 작업자는 붐과 버켓 또는 붐과 브레이커를 정밀하게 작동하여야 함에도 불구하고 현실적으로 정밀한 제어가 어려워 작업자가 원하는 작업이 제대로 이루어지지 않는다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 굴삭기는 플로팅(floating) 기능을 가지는데, 이러한 플로팅 기능에 의해 작업자는 평탄화 작업 또는 브레이커 작업등을 수행하는 과정에서 의도하지 않은 작업장치의 작동을 미연에 방지할 수 있다.

플로팅 기능이란 유압펌프로부터의 작동유가 작업장치를 구동시키는 유압실린더에 공급이 일시적으로 차단된 상태에서 무부하 상태(유압실린더의 상승챔버와 하강챔버가 서로 연통된 상태)의 작업장치가 작업면 또는 노면의 굴곡정도에 따라 구동되는 것을 말한다.

그런데, 굴삭기의 하부를 점검하거나 수리하기 위해 굴삭기의 차체를 잭업하거나, 굴삭기의 전방에 도저가 장착된 상태에서 경사지를 오르면서 굴삭기 차체가 도저에 의해 지지되어 잭 업이 되는 경우 굴삭기의 플로팅 기능이 작동하게 되면, 붐 다운에 의해 차체가 상승하는 것이 아니라 오히려 하강하게 되어 안전에 위험이 발생한다.

특허공개 제10-2010-0056087호(2010.05.27. 공개)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 붐 실린더의 로드 측 챔버에 압력센서를 마련하고, 측정된 압력 값을 비교하여 플로팅 선택밸브의 작동을 제어함으로써 잭 업(jack-up)과정에서 플로팅 기능에 의해 예기치 못한 굴삭기의 하강을 방지하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 굴삭기의 붐 실린더 제어회로는, 상승챔버(1a)와 하강챔버(1b)를 구비한 붐 실린더(1); 플로팅 선택 조작부(10) 또는 플로팅 해제 조작부(20)의 신호를 받아 플로팅 선택밸브(50)를 제어하는 제어부(60); 상기 플로팅 선택밸브(50)로부터 신호를 받아 상기 상승챔버(1a) 및 하강챔버(1b)를 드레인 라인과 연결 또는 차단시키는 플로팅 밸브(30) 및 상기 하강챔버(1b)의 압력을 측정하고 측정된 값을 상기 제어부(60)로 보내는 압력센서(70)를 포함한다.

또한, 상기 제어부(60)는 상기 압력센서(70)에서 측정된 압력의 크기에 따라 상기 플로팅 선택밸브(50)의 작동을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 압력센서(70)에서 측정된 압력이 200 bar 이상이면 상기 제어부(60)가 상기 플로팅 선택밸브(50)의 작동을 중단시키는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 효과는 첫째, 간단한 추가 구성을 통해 굴삭기의 잭 업(jack-up)과정에서 발생할 수 있는 안전사고를 방지할 수 있다. 둘째, 굴삭기의 붐 실린더 압력에 따라 붐을 제어함으로써 굴삭기 운전을 경제적으로 할 수 있다.

도 1은 굴삭기의 잭 업(jack-up) 기능에 대한 설명도,
도 2는 일반적인 굴삭기의 붐 실린더 제어회로에 관한 설명도,
도 3은 본 발명에 따른 굴삭기의 붐 실린더 제어회로에 관한 설명도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 붐 실린더 제어회로에 관하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시 할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않으며, 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙이도록 한다.

도 1은 굴삭기의 잭 업(jack-up) 기능에 대한 설명도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 굴삭기는 붐(85), 붐 실린더(1), 암(87), 암실린더(11), 버켓(89), 버켓 실린더(21)가 유기적으로 연결되어 상부선회체(81)에 마련된 캐빈의 작업자조작에 의해 상기 붐(85), 암(87), 버켓(89) 등이 작동된다.

또한, 상기 버켓(89)은 작업기의 일 예로써 다양한 옵션 장치인 브레이커(미도시), 집게(미도시) 등의 작업기로 대체될 수 있으며, 굴삭기의 하부주행체(83)는 휠 또는 크롤러로 마련될 수 있다.

상기 하부주행체(83)에는 도저 블레이드(미도시)가 마련될 수도 있는데, 상기 도저 블레이드는 굴삭기의 주행에 따라 지면을 고르게 다지는 기능을 할수도 있으며, 굴삭기의 경사지 작업에서 굴삭기를 안전하게 지지할 수도 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 굴삭기는 잭 업(jack-up) 기능을 가진다. 잭 업이란 굴삭기의 하부를 수리 내지 검사하기 위해 굴삭기의 차체를 들어올리는 것으로서 잭 업을 하기 위해서는 상기 버켓(89)을 지면에 고정시키고, 상기 붐(85)을 하강시킨다.

상기 붐(85)을 하강시키려면, 상기 붐 실린더(1)의 로드 쪽 챔버인 하강챔버(1b)에 작동유가 유입되고 이에 따라 지면에 지지되고 있는 상기 버켓(89)을 중심으로, 상기 붐(85)과 굴삭기의 차체가 서로 가까워지면서 굴삭기의 전방부가 들어올려지는 것이다. 또한, 굴삭기가 경사지 등에서 상기 도저 블레이드에 의해 지지되는 경우에도 앞서 설명한 잭 업 상태가 발생할 수 있다.

도 2 는 일반적인 굴삭기의 붐 실린더 제어회로에 관한 설명도로서, 굴삭기는 상승챔버(1a)와 하강챔버(1b)를 구비한 붐 실린더(1), 플로팅 선택 조작부(10) 또는 플로팅 해제 조작부(20)의 신호를 받아 플로팅 선택밸브(50)를 제어하는 제어부(60), 상기 플로팅 선택밸브(50)로부터 신호를 받아 상기 상승챔버(1a) 및 하강챔버(1b)를 드레인 라인과 연결 또는 차단시키는 플로팅 밸브(30)를 포함한다.

도 3은 본 발명에 따른 굴삭기의 붐 실린더 제어회로에 관한 설명도로써, 본 발명에 따른 굴삭기의 붐 실린더 제어회로는 상기 하강챔버(1b)의 압력을 측정하고 측정된 값을 상기 제어부(60)로 보내는 압력센서(70)를 더 포함한다.

굴삭기는 유압펌프로부터의 작동유가 작업장치를 구동시키는 유압실린더에 공급이 일시적으로 차단된 상태에서 무부하 상태(유압실린더의 상승챔버와 하강챔버가 서로 연통된 상태)의 작업장치가 작업면 또는 노면의 굴곡정도에 따라 구동되도록 하는 플로팅 기능을 가진다.

즉, 굴삭기는 작업 특성에 따라 상기 붐 실린더(1)의 상기 상승챔버(1a) 및 하강챔버(1b)를 선택적으로 드레인 라인(t)과 연결시켜 플로팅 상태를 유지할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 굴삭기의 붐 실린더 제어회로는 상기 붐 실린더(1)의 상승챔버(1a)와 하강챔버(1b)를 모두 플로팅 시키는 양 방향 플로팅 모드와 붐 실린더(1)의 상승챔버(1a) 만을 플로팅 시키는 일 방향 플로팅 모드를 효율적으로 구현할 수 있다.

이러한 플로팅 기능을 구현하기 위한 굴삭기의 붐 실린더 제어회로는 플로팅 선택 조작부(10), 플로팅 해제 조작부(20), 플로팅 밸브(30), 플로팅 선택밸브(50) 및 제어부(60)를 포함한다.

상기 플로팅 선택 조작부(10)는 일반 작업모드, 일 방향 플로팅 모드 및 양 방향 플로팅 모드를 선택할 수 있으며, 상기 일반 작업모드는 플로팅 기능이 중단되는 작업 모드를 말한다.

상기 양 방향 플로팅 모드는 상기 붐(85)이 상승 운동과 하강 운동이 자유로운 상태로서 상기 붐(85)의 자중에 의해 지면을 누르도록 하고 눌러지지 않을 정도의 저항이 있을 때에는 그 저항에 의해 붐이 상승할 수 있는 상태로서 평탄화 작업 또는 땅 고르기 작업 등에 이용될 수 있다.

또한, 상기 일 방향 플로팅 모드는 붐이 상승 운동하는 것은 억제하고 붐이 하강하는 것만 허용되는 상태로서 대상물을 파쇄하는 브레이커 모드일 수 있다.

상기 플로팅 밸브(30)는 상기 붐 실린더(1)의 상승챔버(1a) 및 하강챔버(1b)를 선택적으로 드레인 라인(t)에 연결시킨다. 초기에 붐 실린더(1)의 상승챔버(1a) 및 하강챔버(1b)를 차단하고 플로팅 선택 조작부(10)에 의해 일 방향 플로팅 모드 및 양 방향 플로팅 모드 중 어느 하나의 모드가 선택되면 상기 붐 실린더91)의 상승챔버(1a) 및 하강챔버(1b)를 상기 드레인 라인(t)과 연통되도록 변환한다.

구체적으로 상기 플로팅 밸브(30)는 한 쪽에 제1, 제2 입력포트(31,32)가 마련되고 다른 한쪽에 제1, 제2 출력포트(33,34)가 마련된다. 상기 제1입력포트(31)는 상기 붐 실린더(1)의 하강챔버(1b)에 연결되고, 상기 제2입력포트(32)는 상기 붐 실린더(1)의 상승챔버(1a)에 연결된다.

이와 같은 상태에서 붐 조작부(3)을 조작하면 상기 붐 조작부(3)로부터 발생한 파일럿 신호압력이 붐 제어유닛(4)의 붐 상승 수압부와 붐 하강 수압부에 제공되고 붐 제어유닛(4)은 제공된 파일럿 신호압력에 따라 제어된다.

메인펌프(p1)로부터 토출되는 작동유는 붐 제어유닛(4)에 의해 흐름방향이 제어되어 상기 붐 실린더(1)의 상승챔버(1a) 및 하강챔버(1b)에 공급되고 이에 의해 상기 붐 실린더(1)는 붐을 상승 또는 하강 작동시키게 된다.

상기 플로팅 밸브(30)에 수압부(36)가 마련된 것을 예시하였으나 상기 플로팅 밸브(30)는 전기적인 신호에 의해 작동할 수 있는 솔레노이드 밸브로 마련될 수도 있다.

본 발명에 따른 굴삭기의 붐 실린더 제어회로는 상기 압력센서(70)를 더 포함한다. 상기 압력센서(70)는 상기 붐 실린더(1)의 하강챔버(1b)의 압력을 측정하기 위해 상기 하강챔버(1b)의 내부에 마련될 수 있으며, 상기 하강챔버(1b)의 압력을 상기 붐 실린더(1)의 로드의 이동 크기에 따라 비례적으로 측정할 수도 있다.

또한, 상기 압력센서(70)는 상기 붐 실린더(1)의 한 쪽에만 설치될 수도 있으며, 경우에 따라서는 상기 상승챔버(1a)에 설치되어 상기 상승챔버(1a)의 압력을 측정함으로써 상기 하강챔버(1b)의 압력을 계산할 수도 있을 것이다.

상기 압력센서(70)에서 측정한 압력의 크기 정보는 상기 제어부(60)에 입력되는데, 상기 제어부(60)는 입력된 상기 하강챔버(1b)의 압력 크기에 따라 굴삭기의 잭 업 상태 유무를 확인하여 상기 플로팅 선택밸브(50)를 제어하는 것이다.

즉, 잭 업 상황에서는 상기 붐 실린더(1)가 수축되어 상기 붐(85)이 하강한 상태이므로 상기 하강챔버(1b)의 압력이 높은 상태이다. 따라서. 상기 하강챔버(1b)에 마련된 상기 압력센서(70)에서 고압이 측정되는 경우에는 잭 업 상황임을 추정할 수있으며, 상기 압력센서(70)에서 저압이 측정되는 경우에는 잭 업 상황이 아님을 추정할 수 있는 것이다.

예컨대, 상기 압력센서(70)에서 측정된 압력이 200 bar를 기준으로 이상이라면, 잭 업 상황으로 볼 수 있으며, 200 bar 미만인 경우라면 잭 업 상황이 아니라고 볼 수 있다.

상기 압력센서(70)에서 측정된 압력의 기준치는 작업의 상황 및 굴삭기의 종류와 특성에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 바람직하게는 190 bar 내지 210 bar로 설정될 수 있다.

상기 압력센서(70)에서 측정된 상기 하강챔버(1b)의 압력 크기가 200 bar 이상인 경우에는 굴삭기가 잭 업 상태이므로 작업자는 붐을 더욱 하강시켜 굴삭기의 차체를 더욱 상승시키려 한다. 이때, 작업자가 플로팅 선택 조작부를 오동작 하는 경우 굴삭기의 플로팅 모드가 구현되면서, 붐을 하강시키면 굴삭기의 차체가 갑자기 하강할 수 있다.

따라서, 상기 제어부(60)는 상기 압력센서(70)에서 측정된 하강챔버(1b)의 압력크기가 200 bar 이상인 경우에는 강제적으로 상기 플로팅 선택밸브(50)의 작동을 정지시킨다. 즉, 상기 제어부(60)가 상기 플로팅 선택밸브(50)로 작동 정지 신호를 보냄으로써 작업자가 플로팅 선택 조작부(10)를 오동작 하더라도 플로팅 기능이 구현되지 않도록 한다.

또한, 상기 압력센서(70)에서 측정된 상기 하강챔버(1b)의 압력이 200 bar 미만인 경우에는 상기 제어부(60)가 상기 플로팅 선택밸브(50)의 작동을 유지시킴으로써 굴삭기의 플로팅 작업을 원활하게 구현할 수 있다. 즉, 상기 하강챔버(1b)의 측정압력이 저압인 경우에는 플로팅 선택밸브(50)가 작동되어 하강챔버(1b)의 압력이 상승하더라도 플로팅 선택밸브(50)의 작동을 계속하여 유지하여 작업을 원활하게 한다.

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

본 발명은 붐 실린더의 압력에 따라 플로팅 기능을 제어할 수 있는 굴삭기의 붐 실린더 제어회로에 이용될 수 있다.

1: 붐 실린더 1a: 상승챔버
1b: 하강챔버 11: 암 실린더
21: 버켓 실린더 4: 붐 제어유닛
10: 플로팅 선택 조작부 20: 플로팅 해제 조작부
30: 플로팅 밸브 31: 제1 입력포트
32: 제2 입력포트 33: 제1 출력포트
34: 제2 출력포트 36: 수압부
50: 플로팅 선택밸브
60: 제어부 70: 압력센서
81: 상부선회체 83: 하부주행체
85: 붐 87: 암
89: 버켓
p1: 메인 펌프 p2: 파일럿 펌프

Claims (3)

1. 상승챔버(1a)와 하강챔버(1b)를 구비한 붐 실린더(1);
   플로팅 선택 조작부(10) 또는 플로팅 해제 조작부(20)의 신호를 받아 플로팅 선택밸브(50)를 제어하는 제어부(60);
   상기 플로팅 선택밸브(50)로부터 신호를 수신하여 상기 상승챔버(1a) 및 하강챔버(1b)를 드레인 라인과 연결 또는 차단시키는 플로팅 밸브(30); 및
   상기 하강챔버(1b)의 압력을 측정하고 측정된 값을 상기 제어부(60)로 보내는 압력센서(70); 를 포함하는 굴삭기의 붐 실린더 제어회로.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부(60)는 상기 압력센서(70)에서 측정된 압력의 크기에 따라 상기 플로팅 선택밸브(50)의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 붐 실린더 제어회로.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제어부(60)는 상기 압력센서(70)에서 측정된 압력이 200 bar 이상이면 상기 플로팅 선택밸브(50)의 작동을 중단시키는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 붐 실린더 제어회로.
   

Images