KR20150030328A - 건설기계의 붐 실린더 유압제어시스템 - Google Patents

건설기계의 붐 실린더 유압제어시스템 Download PDF

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최문규
임준성
나진규
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현대중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 건설기계의 붐 실린더 유압제어시스템에 관한 것으로서, 붐을 상하로 구동시키는 붐 실린더; 작업레버의 붐 상승 또는 하강의 구동에 따라 상기 붐 실린더에 유압펌프의 압유를 공급 또는 배출 제어를 실시하는 컨트롤 밸브; 상기 컨트롤 밸브를 경유하지 않고 상기 붐 실린더의 헤드측 유실의 압유를 오일탱크로 배출하는 하강측 배출유로; 상기 하강측 배출유로의 개폐 제어를 실시하는 하강측 제어기; 상기 컨트롤 밸브를 경유하지 않고 상기 붐 실린더의 로드측 유실의 압유를 상기 오일탱크로 배출하는 상승측 배출유로; 상기 상승측 배출유로의 개폐 제어를 실시하는 상승측 제어기; 및 노멀 모드, 브레이커 모드 또는 플로팅 모드를 선택해 상기 상승측 제어기 또는 하강측 제어기의 개폐제어를 할 수 있는 선택스위치를 포함하고, 상기 선택스위치에 의해서 브레이커 모드가 선택되고, 상기 작업레버에 의해 상기 붐을 상승시키는 경우, 상기 하강측 배출유로는 폐쇄되고, 상기 유압펌프의 압유가 상기 붐 실린더의 헤드측 유실로 공급되며, 상기 작업레버에 의해 상기 붐을 하강시키는 경우, 상기 하강측 배출유로는 개방되고, 상기 유압펌프의 압유는 상기 붐 실린더의 헤드측 유실 및 상기 붐 실린더의 로드측 유실로 공급이 차단되고, 상기 선택스위치에 의해서 플로팅 모드가 선택되고 상기 작업레버에 의해 상기 붐을 상승시키는 경우, 상기 상승측 배출유로와 상기 하강측 배출유로는 모두 차단되고, 상기 유압펌프의 압유는 상기 붐 실린더의 헤드측 유실로 공급되며, 상기 작업레버에 의해 상기 붐을 하강시키는 경우, 상기 상승측 배출유로와 상기 하강측 배출유로는 모두 개방되고, 상기 유압펌프의 압유는 상기 붐 실린더의 헤드측 유실 및 상기 붐 실린더의 로드측 유실로 공급이 차단되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 건설기계의 붐 실린더 유압제어시스템은, 브레이커 및 버킷을 이용하는 작업의 경우 붐 조작용이성과 소비연료의 경감의 효과가 있으며, 작업자의 의도하지 않은 실수시, 붐이 자중에 의해 하강하는 동요를 회피할 수 있는 효과가 있다.

Description

건설기계의 붐 실린더 유압제어시스템{A Hydraulic Control Device for Boom Cylinder of Construction Equipment}
본 발명은 건설기계의 붐 실린더 유압제어시스템에 관한 것이다.
건설 장비란 일반적으로 건설 토목용 기계를 의미하며, 도로, 하천, 항만, 철도, 플랜트 등과 같은 공사별로 각각 그 특성에 적합한 기계구조 및 성능을 보유하게 된다. 즉 건설 장비는 산업 현장에서 이루어지는 작업의 다양성으로 인해, 굴삭장비, 적재장비, 운반장비, 하역장비, 다짐장비, 기초공사장비 등으로 구분될 수 있으며, 구체적으로는 불도저, 굴삭기, 로더, 덤프트럭, 롤러 등과 같이 상당히 많은 종류의 장비를 포함하는 개념이다.
산업 현장에서 가장 기본적으로 수행되는 작업은 굴삭이다. 산업 공사 시에는 지면을 일정 깊이로 굴착하여 각종 구조물을 설치하거나, 또는 지면에 파이프 등을 매설하는 작업이 주로 수행되는데, 이때 굴삭기가 가장 많이 활용된다.
굴삭기는 토목, 건축, 건설 현장에서 땅을 파는 굴삭작업, 토사를 운반하는 적재작업, 건물을 해체하는 파쇄작업, 지면을 정리하는 정지작업 등의 작업을 행하는 건설기계로서, 장비의 이동역할을 하는 주행체와 주행체에 탑재되어 360도 회전하는 상부 선회체 및 작업장치로 구성되어 있다.
굴사기는 주행체의 주행방식에 따라 무한궤도식 크롤라 굴삭기와 타이어식 휠 굴삭기로 구분된다. 크롤라 굴삭기는 휠 굴삭기에 비해 작업이 안정적이며 작업생산성이 높기 때문에 장비 중량 1톤부터 100톤 이상의 초대형에 이르기까지 각 작업현장에 폭 넓게 사용되며, 휠 굴삭기는 크롤라 굴삭기에 비해 타이어 지지방식으로 인해 작업시 안정성은 떨어지나, 도로 주행이 가능하여 운반 트레일러 없이 작업장 이동이 가능하고 작업과 이동을 빈번하게 요구하는 작업 현장에 주로 사용된다.
또한, 굴삭기는 토사와 암석의 상태, 작업의 종류 및 용도에 따라 적절한 작업 장치를 장착하여 사용할 수 있다. 일반 굴삭 및 토사 운반을 위한 버켓(Bucket), 단단한 지면, 암석 등의 파쇄를 위한 브레이커, 건물의 해체 및 파쇄에 사용하는 크라샤 등이 굴삭기에 주로 사용되는 작업 장치이다.
이러한 건설기계의 버킷은 지면을 따라 앞뒤로 이동하여 평탄지에 구르는 바위를 제거하는 작업을 할 경우에는 암 작업 외에 붐을 상하로 이동하는 작업을 동시에 수행하게 된다. 그리고 브레이커를 이용하여 쇄석 작업을 하는 경우에는 붐을 하강 측에 놓고 브레이커를 바위에 꽉 눌러 항상 브레이커에 적절한 추진력이 걸리도록 작업을 할 필요가 있다. 게다가 크램쉘을 이용하여 물건을 퍼올리는 작업을 실시하는 경우에는 크램쉘이 물건에 접촉할 때까지 붐을 하강시키게 된다.
그런데 버킷을 지면을 따라 전후방향으로 이동시키는 작업은, 암 조작과 붐 조작을 동시에 적절하게 하지 않으면 버킷 끝이 지면을 파거나, 지면으로부터 부상하기도 하여 작업효율이 저하된다. 또한 브레이커 작업은 붐을 하부로 꽉 누르는 힘이 너무 크면 기체가 들어올려져 작업하기가 힘들고, 또한 붐을 하부로 꽉 누르는 힘이 너무 작으면 필요한 추진력을 얻을 수 없게 되어 그 균형을 조절하는 것이 어렵다. 또한 크램쉘에 의한 작업은 크램쉘이 들어올리는 물건에 접촉시 붐의 하강작업을 중지할 필요가 있다. 따라서 이러한 작업은 붐 작업시 항상 작업에 세심한 주의를 기울여야 하며 조작이 번잡하고 운영자의 피로도가 증가한다는 문제점이 있다. 또한 붐 조작에 따라 붐 실린더에 압유를 공급하게 되므로 연료 소비량이 많아지고 연비성이 떨어진다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 브레이커를 이용하여 쇄석 작업을 실시하는 경우, 붐의 조작이 용이하게 됨과 동시에, 소비 연료의 경감에 기여할 수 있으며, 운전자가 의도하지 않은 실수의 경우, 붐이 자중에 의해 하강하여 동요하는 것을 회피할 수 있는 건설기계의 붐 실린더 유압제어시스템를 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 목적은, 버킷을 지면에 따라 전후방향에 이동시키는 작업을 실시하는 경우, 붐 조작이 용이하게 될 수 있으며, 소비 연료의 경감을 달성할 수 있는 건설기계의 붐 실린더 유압제어시스템를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 건설기계의 붐 실린더 유압제어시스템은, 붐을 상하로 구동시키는 붐 실린더; 작업레버의 붐 상승 또는 하강의 구동에 따라 상기 붐 실린더에 유압펌프의 압유를 공급 또는 배출 제어를 실시하는 컨트롤 밸브; 상기 컨트롤 밸브를 경유하지 않고 상기 붐 실린더의 헤드측 유실의 압유를 오일탱크로 배출하는 하강측 배출유로; 상기 하강측 배출유로의 개폐 제어를 실시하는 하강측 제어기; 상기 컨트롤 밸브를 경유하지 않고 상기 붐 실린더의 로드측 유실의 압유를 상기 오일탱크로 배출하는 상승측 배출유로; 상기 상승측 배출유로의 개폐 제어를 실시하는 상승측 제어기; 및 노멀 모드, 브레이커 모드 또는 플로팅 모드를 선택해 상기 상승측 제어기 또는 하강측 제어기의 개폐제어를 할 수 있는 선택스위치를 포함하고, 상기 선택스위치에 의해서 브레이커 모드가 선택되고, 상기 작업레버에 의해 상기 붐을 상승시키는 경우, 상기 하강측 배출유로는 폐쇄되고, 상기 유압펌프의 압유가 상기 붐 실린더의 헤드측 유실로 공급되며, 상기 작업레버에 의해 상기 붐을 하강시키는 경우, 상기 하강측 배출유로는 개방되고, 상기 유압펌프의 압유는 상기 붐 실린더의 헤드측 유실 및 상기 붐 실린더의 로드측 유실로 공급이 차단되고, 상기 선택스위치에 의해서 플로팅 모드가 선택되고 상기 작업레버에 의해 상기 붐을 상승시키는 경우, 상기 상승측 배출유로와 상기 하강측 배출유로는 모두 차단되고, 상기 유압펌프의 압유는 상기 붐 실린더의 헤드측 유실로 공급되며, 상기 작업레버에 의해 상기 붐을 하강시키는 경우, 상기 상승측 배출유로와 상기 하강측 배출유로는 모두 개방되고, 상기 유압펌프의 압유는 상기 붐 실린더의 헤드측 유실 및 상기 붐 실린더의 로드측 유실로 공급이 차단되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 하강측 제어기는, 상기 하강측 배출유로를 여는 개위치와 상기 하강측 배출유로를 닫는 폐위치를 전환하는 2위치 전환밸브로 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 상승측 제어기는, 상기 상승측 배출유로를 여는 개위치와 상기 상승측 배출유로를 닫는 폐위치를 전환하는 2위치 전환밸브로 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 작업레버가 상기 붐이 하강하도록 구동하지 않은 상태에서는 상기 붐 실린더의 헤드측 유실의 압유 배출은 차단하고, 상기 작업레버가 상기 붐이 하강하도록 구동하는 상태에서는 상기 붐 실린더의 헤드측 유실의 압유 배출을 허용하도록하는 자중 강하 방지용 밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 건설기계의 붐 실린더 유압제어시스템은, 브레이커 및 버킷을 이용하는 작업의 경우 붐 조작용이성과 소비연료의 경감의 효과가 있으며, 작업자의 의도하지 않은 실수시, 붐이 자중에 의해 하강하는 동요를 회피할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 건설기계의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 붐 실린더 유압제어시스템의 유압회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이커 모드시 붐 하강조작 때의 유압회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플로팅 모드시 붐 상승조작 때의 유압회로도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 건설기계의 측면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 건설기계(1)는, 크롤러식 하부주행체(1a), 상부 선회체(1b), 프론트 어태치먼트(1c), 붐(1d), 암(1e), 버킷(1f), 붐 실린더(10) 를 포함한다.
본 발명에 따른 건설기계(1)는 크롤러식 하부주행체(1a), 크롤러식 하부주행체(1a)에 선회 자재로 지지를 받는 상부 선회체(1b), 상부 선회체(1b)에 장착되는 프론트 어태치먼트(1c)로 구성되어 있으며, 프론트 어태치먼트(1c)는 상부 선회체(1b)에 상하 이동 자재로 지지를 받는 붐(1d), 붐(1d)의 단부에 전후 이동 자재로 지지를 받는 암(1e), 암(1e)의 단부에 전후 이동 자재로 설치되는 버킷(1f), 브레이커(도시하지 않음), 크렘쉘(도시하지않음) 등의 각 부재를 이용하여 구성될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 건설기계(1)는 굴삭기(부호 도시하지 않음)에 한정하지 않고 다른 여러 건설에 필요한 장비에 해당할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 붐 실린더 유압제어시스템의 유압회로도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이커 모드시 붐 하강조작 때의 유압회로도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플로팅 모드시 붐 상승조작 때의 유압회로도이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 붐 실린더 유압제어시스템(2)는, 붐 실린더(10), 유압펌프(11), 오일탱크(12), 컨트롤 밸브(13), 로직밸브(14), 신장 파일럿밸브(15a), 축소 파일럿밸브(15b), 조작레버(16), 전자밸브(17), 제어밸브(18), 압력센서(19), 제어부(20), 제2전자밸브(21), 제3전자밸브(22), 선택스위치(23), 하강측 배출유로(E), 상승측 배출유로(F)를 포함한다.
붐 실린더(10)는, 붐(1d)을 상하로 구동시킨다.
붐 실린더(10)는 헤드측 유실(10b)과 로드측 유실(10a)로 구성될 수 있으며, 헤드측 유실(10b)에 유압펌프(11)의 압유가 공급되고 로드측 유실(10a)에서 압유가 오일탱크(12)로 배출되면, 붐 실린더(10)는 신장되고, 로드측 유실(10a)에 유압펌프(11)의 압유가 공급되고 헤드측 유실(10b)에서 압유가 오일탱크(12)로 배출되면 붐 실린더(10)는 축소된다.
컨트롤 밸브(13)는, 작업레버(16)의 붐(1d) 상승 또는 하강의 구동에 따라 붐 실린더(10)에 유압펌프(11)의 압유를 공급 또는 배출 제어를 실시한다.
컨트롤 밸브(13)는, 유압펌프(11)에 접속되는 컨트롤 밸브 제1포트(13a), 오일 탱크(12)에 접속되는 컨트롤 밸브 제2포트(13b), 붐 실린더(10)의 로드측 유실(10a)에 접속되는 컨트롤 밸브 제3포트(13c), 로직 밸브(14)를 개입시켜 붐 실린더(10)의 헤드측 유실(10b)에 압유를 공급하고, 로드측 유실(10a)로부터 배출되는 압유를 오일 탱크(12)에 공급하는 컨트롤 밸브 제4포트(13d), 신장 파일럿포트(13e), 축소 파일럿포트(13f)로 구성되는 3위치 전환 밸브로 구성될 수 있다.
컨트롤 밸브(13)는 신장 및 축소 파일럿포트(13e,13f)에 파일럿 압력이 공급되지 않은 상태에서는, 컨트롤 밸브 제1포트 내지 제4포트(13a~13d)를 닫는 중립위치(N)에 위치하고 있지만, 신장 파일럿포트(13e)에 파일럿압력이 공급되는 것으로, 컨트롤밸브 제1포트(13a)로부터 컨트롤밸브 제4포트(13d)에 이르는 경로 및 컨트롤밸브 제3포트(13c)로부터 컨트롤밸브 제2포트(13b)에 이르는 경로를 열고 유압펌프(11)로부터의 압유를 로직 밸브(14)를 개입시켜 붐 실린더(10)의 헤드측 유실(10b)에 공급하는 한편, 로드측 유실(10a)로부터의 압유를 오일탱크(12)에 공급하는 신장측 위치(X)에 완전히 교체되도록 구성될 수 있다. 또한, 축소 파일럿포트(13f)에 파일럿 압력이 공급되는 것으로, 컨트롤밸브 제1포트(13a)로부터 컨트롤밸브 제3포트(13c)에 이르는 경로 및 컨트롤밸브 제4포트(13d)로부터 컨트롤밸브 제2포트(13b)에 이르는 경로를 열고, 유압펌프(11)로부터의 압유를 붐 실린더(10)의 로드측 유실(10a)에 공급하는 한편, 헤드측 유실(10b)로부터의 압유를 로직밸브(14)를 개입시켜 오일탱크(12)로 공급하는 축소측 위치(Y)에 완전히 교체되도록 구성될 수 있다.
컨트롤밸브(13)는, 조작레버(16)를 이용하여 붐(1d) 상승(붐 실린더(10)를 신장하는 것) 또는 붐(1d) 하강(붐 실린더(10)를 하강하는 것)의 조작에 따라 신장 파일럿밸브(15a)와 축소 파일럿밸브(15b)로부터 파일럿 압력을 받아 신장측위치(X)와 축소측 위치(Y)로 이동할 수 있다. 구체적으로, 신장 파일럿밸브(15a)의 파일럿압력은 컨트롤 밸브(13)의 신장 파일럿포트(13e)로 공급되게 되고, 축소 파일럿밸브(15b)의 파일럿 압력은 전자밸브(17)를 개입시켜 컨트롤밸브(13)의 축소 파일럿포트(13f)에 공급됨과 동시에, 제어밸브(18)의 파일럿포트(18a)에 공급될 수 있다. 게다가 축소 파일럿밸브(15b)로부터 파일럿압력이 배출되면, 압력센서(19)에 의해 검출될 수 있다.
전자밸브(17)는, 2위치 전환 밸브일 수 있으며, 솔레노이드(17a)가 비여자 상태(전류를 흘려 자속을 발생시키지 못하는 상태)인 경우에는, 축소 파일럿밸브(15b)로부터 배출된 파일럿 압력을 컨트롤밸브(13)의 축소 파일럿포트(13f)에 공급하는 제1위치(X)에 놓이고, 후술할 제어부(20)로부터 제어를 받아 전자밸브 솔레노이드(17a)가 여자(전류를 흘려 자속을 발생시키는 상태)하는 경우에는, 축소 파일럿밸브(15b)로부터 배출된 파일럿 압력을 컨트롤밸브(13)의 축소 파일럿포트(13f)에 공급하지 않는 제2위치(Y)에 완전히 교체되도록 구성될 수 있다.
제어밸브(18)는 제어밸브 파일럿포트(18a) 및 제어밸브 제1포트 내지 제어밸브 제3포트(18b~18d)를 갖춘 2위치 전환밸브일 수 있다. 제어밸브 파일럿포트(18a)는 축소 파일럿밸브(15b)에 접속되어 있으며, 제어밸브 제1포트(18b)는 로직밸브 제1파일럿포트(14e),에 제어밸브 제2포트(18c)는 로직밸브 제2파일럿포트(14h), 제어밸브 제3포트(18d)는 오일탱크(12)에 각각 접속될 수 있다.
제어밸브(18)는 제어밸브 파일럿포트(18a)에 파일럿 압력이 공급되어 있지 않는 경우에는, 제어밸브 제1포트(18b)와 제2포트(18c)를 연결하는 경로를 열고, 제어밸브 제3포트(18d)를 닫는 제1위치(X)에 위치하고 있으며, 제어밸브 파일럿포트(18a)에 파일럿 압력이 공급되는 경우에는, 제어밸브 제1포트(18b)를 닫고, 제어밸브 제2포트(18c)와 제3포트(18d)를 연결하는 경로를 여는 제2위치(Y)에 완전히 교체되도록 구성될 수 있다.
로직밸브(14)는, 로직밸브 포핏(14a)을 이용해 구성될 수 있으며, 로직밸브 제1포트(14b)가 형성된 로직밸브 제1유실(14c), 로직밸브 제2포트(14d) 및 로직밸브 제1파일럿포트(14e)가 형성된 로직밸브 제2유실(14f), 스프링(14g)이 수납되고 로직밸브 제2파일럿포트(14h)가 형성된 스프링 공간(14i)으로 구성될 수 있다.
하강측 배출유로(E)는, 컨트롤 밸브(13)를 경유하지 않고 붐 실린더(10)의 헤드측 유실(10b)의 압유를 오일탱크(12)로 배출한다. 상승측 배출유로(F)는, 컨트롤 밸브(13)를 경유하지 않고 붐 실린더(10)의 로드측 유실(10a)의 압유를 오일탱크(12)로 배출한다.
하강측 배출유로(E)는 컨트롤밸브 제4포트(13d)와 로직밸브 제1포트(14b)를 연결하는 유로에 분기되어 오일탱크(12)에 이르도록 구성되어 있으며 하강측 배출유로(E)상에는 후술할 하강측 제어기(21)가 배치되어 있다. 상승측 배출유로(F)는 컨트롤밸브 제3포트(13c)와 붐 실린더(10)의 로드측 유실(10a)을 연결하는 유로에 분기되어 오일탱크(12)에 이르도록 구성되어 있으며 상승측 배출유로(F)상에는 후술할 상승측 제어기(22)가 배치되어 있다.
이러한 하강측 배출유로(E)와 상승측 배출유로(F)는 붐(1d)의 원활한 구동을 위해 개폐될 수 있다.
즉, 선택스위치(23)에 의해서 브레이커 모드가 선택되고, 작업레버(16)에 의해 붐(1d)을 상승시키는 경우, 하강측 배출유로(E)는 폐쇄되고, 유압펌프(11)의 압유가 붐 실린더(10)의 헤드측 유실(10b)로 공급되며, 작업레버(16)에 의해 붐(1d)을 하강시키는 경우, 하강측 배출유로(E)는 개방되고, 유압펌프(11)의 압유는 붐 실린더(10)의 헤드측 유실(10b) 및 붐 실린더(10)의 로드측 유실(10a)로 공급이 차단될 수 있다.
구체적으로, 선택스위치(23)가 브레이커 모드로 선택된 경우, 제어부(20)는 전자밸브의 솔레노이드(17a)에 여자의 신호를 보내고 전자밸브(17)는 축소 파일럿밸브(15b)로부터 배출된 파일럿 압력을 축소 파일럿포트(13f)에 공급하지 않는 제2위치(Y)에 완전히 교체되고, 압력센서(19)에 의해 축소 파일럿밸브(15b)로부터의 파일럿 압력의 배출이 검출되었을 때, 하강측 제어기의 솔레노이드(21a)에 여자의 신호를 보내어 하강측 제어기(21)는 하강측 배출유로(E)를 여는 개방위치(Y)에 완전히 교체될 수 있다. 한편, 상승측 제어기의 솔레노이드(22a)에는 여자의 신호가 보내지지 않으며, 상승측 제어기(22)는 상승측 배출유로(F)를 닫는 폐쇄위치(X)에 있을 수 있다.
이러한 브레이커 모드에서 조작레버(16)를 상승, 하강 어느 쪽에도 조작되고 있지 않는 경우에는 컨트롤 밸브(13)는 중립 위치(N)에 있고, 제어밸브(18)는 제1위치(X)에 위치할 수 있다. 이와 같은 상태에서는 붐 실린더(10)는 정지하고 있고 붐(1d)에 하강측 또는 상승측 외력이 가해지더라도, 붐 실린더(10)는 신축하지 않는다.
만약 조작레버(16)를 상승측으로 조작하는 경우에는, 유압펌프(11)의 압유가 신장위치(X)의 컨트롤밸브(13), 개방위치의 로직밸브(14)를 경유하여, 붐 실린더(10)의 헤드측 유실(10b)에 공급될 수 있다. 이 경우 압력센서(19)에는 파일럿 압력의 배출이 검출되지 않으므로, 하강측 제어기(21)는 하강측 배출유로(E)를 닫는 폐쇄위치(X)에 위치하고, 유압펌프(11)의 압유가 하강측 배출유로(E)를 경유해 오일탱크(12)에 배출되는 것은 없게 된다. 한편, 붐 실린더(10)의 로드측 유실(10a)의 압유는 신장위치(X)의 컨트롤 밸브(13)를 경유해 오일탱크(12)에 배출되어 붐 실린더(10)가 신장하여 붐(1d)이 상승할 수 있다.
조작레버(16)를 하강측으로 조작하는 경우에는, 축소 파일럿밸브(15b)로부터 파일럿 압력이 배출되지만, 파일럿압력은 전자밸브(17)가 제2위치(Y)에 위치하고 있으므로, 축소 파일럿포트(13f)에 공급되지 않고 컨트롤밸브(13)는 중립위치(N)에 유지된다. 축소 파일럿밸브(15b)로부터 배출된 파일럿압력은 제어밸브 파일럿포트(18a)에 공급되어, 제어밸브(18)를 제2위치(Y)에 전환하게 함과 함께, 파일럿 압력의 배출이 압력센서(19)에 의해 검출되어, 제어부(20)로부터 하강측 제어기 솔레노이드(21a)에 여자 신호를 보내고 하강측 제어기(21)는 하강측 배출유로(E)를 여는 개방위치(Y)에 완전히 교체될 수 있다. 즉, 컨트롤 밸브(13)는 중립위치(N)에 위치하고 있어 유압펌프(11)로부터 압유가 붐 실린더(10)에 공급될 것은 없지만, 붐 실린더(10)의 헤드측 유실(10b)의 압유는, 개방위치의 로직밸브(14), 개방위치(Y)의 하강측 제어기(21)를 개입시켜 오일 탱크(12)로 배출되게 될 수 있다. 그리고 이 상태에서는 붐(1d)은 브레이커(도시하지 않음)등의 툴이 장애물에 당접해 하강하도록 규제될 때까지, 프론트 어태치먼트(1c)의 자중에 의해 강하할 수 있다. 이 때, 붐(1d)으로 상승측의 외력이 가해지더라도, 붐 실린더(10)의 로드측 유실(10a)로부터 오일탱크(12)로의 배출유로는 중립위치(N)의 컨트롤 밸브(13)및 폐쇄위치(X)의 상승측 제어기(22)에 의해 폐쇄되고 있으므로, 붐 실린더(10)의 로드측 유실(10a)로부터 압유가 배출될 것은 없게 되므로 붐(1d)이 외력에 의해 이동되지 않는다.
그리고, 선택스위치(23)에 의해서 플로팅 모드가 선택되고 작업레버(16)에 의해 붐(1d)을 상승시키는 경우, 상승측 배출유로(F)와 하강측 배출유로(E)는 모두 차단되고, 유압펌프(11)의 압유는 붐 실린더(10)의 헤드측 유실(10b)로 공급되며, 작업레버(16)에 의해 붐(1d)을 하강시키는 경우, 상승측 배출유로(F)와 하강측 배출유로(E)는 모두 개방되고, 유압펌프(11)의 압유는 붐 실린더(10)의 헤드측 유실(10b) 및 붐 실린더의 로드측 유실(10a)로 공급이 차단될 수 있다.
구체적으로, 선택스위치(23)가 플로팅 모드로 선택된 경우, 제어부(20)는, 전자밸브(17) 및 상승측 제어기(22)의 솔레노이드(17a, 22a)에 여자의 신호를 배출하고 이것에 의해 전자밸브(17)는 축소 파일럿밸브(15b)로부터 배출된 파일럿압력을 축소 파일럿포트(13f)에 공급하지 않는 제2위치(Y)에 완전히 교체되게 한다. 또한 상승측 제어기(22)는, 상승측 배출유로(F)를 여는 개방위치(Y)에 완전히 교체된다. 제어부(20)는, 압력센서(19)에의해 축소 파일럿밸브(15b)로부터의 파일럿압력의 배출이 검출되었을 때, 하강측 제어기 솔레노이드(21a)에 여자의 신호를 보내어, 하강측 제어기(21)는 하강측 배출유로(E)를 여는 개방위치(Y)에 완전히 교체될 수 있다.
이러한 플로팅 모드에서 조작레버(16)를 상승, 하강 어느 쪽에도 조작되고 있지 않는 경우에는, 컨트롤 밸브(13)는 중립위치(N)에 있고, 제어밸브(18)는 제1위치(X)에 위치하고 있다. 이 상태에서는, 유압펌프(11)로부터의 압유가 붐 실린더(10)에 공급될 것은 없으나, 붐 실린더(10)의 로드측 유실(10a)의 압유는 개방위치(Y)의 상승측 제어기(22)를 개입시켜 오일탱크(12)에 흐르게 되어있고, 붐(1d)으로 상승의 외력이 가해지면, 붐(1d)이 상승하게 되어 있다. 한편 붐 실린더(10)의 헤드측 유실(10b)로부터 오일탱크(12)로의 압유 배출유로는 폐쇄위치(X)의 하강측 제어기(21) 및 개방위치(X)의 컨트롤밸브(13)에 의해 개방되고 있으므로, 붐 실린더(10)의 헤드측 유실(10b)로부터의 압유가 배출될 것은 없으며, 붐(1d)이 프론트 어태치먼트(1c)의 자중에 의해 강하하게 된다.
만약, 조작레버(16)를 상승으로 조작하는 경우에는, 유압펌프(11)의 압유가 신장위치(X)의 컨트롤 밸브(13), 개방위치의 로직밸브(14)를 경유해 붐 실린더(10)의 헤드측 유실(10b)에 공급될 수 있다. 이 경우 압력센서(19)에는 파일럿 압력이 검출되지 않으므로, 하강측 제어기(21)는 하강측 배출유로(E)를 닫는 폐쇄위치(X)에 위치하고 있어, 유압펌프(11)의 압유가 하강측 배출유로(E)를 경유해 오일 탱크(12)에 배출되는 것은 없게 된다. 한편 붐 실린더(10)의 로드측 유실(10a)의 압유는 폐쇄위치(X)의 상승측 제어기(22)를 개입시켜 오일탱크(12)에 배출되지 않게 한다.
조작레버(16)를 하강으로 조작하는 경우에는, 컨트롤밸브(13)는 중립위치(N)에 유지됨과 동시에 제어밸브(18)는 제2위치(Y)에 완전히 교체되고, 하강측 제어기(21)는 하강측 배출유로(E)를 여는 개방위치(Y)에 완전히 교체된다. 즉, 유압펌프(11)로부터의 압유는 붐 실린더(10)에 공급되지 않지만, 붐 실린더(10)의 헤드측 유실(10b)의 압유는 개방위치의 로직밸브(14), 개방위치(Y)의 하강측 제어기(21)를 개입시켜 오일탱크(12)에 흐르게 되어있어, 이것에 의해 붐(1d)은 버킷(1f)등의 툴의 단부가 장애물에 접하는 등 하강하도록 규제될 때까지, 프론트 어태치먼트(1c)의 자중에 의해 강하한다. 또한 이 때, 붐 실린더(10)의 로드측 유실(10a)의 압유는 개방위치(Y)의 상승측 제어기(22)를 개입시켜 오일탱크(12)에 흐르게 되어있기 때문에, 붐(1d)으로 상승측의 외력이 가해지면 상방으로 이동할 수 있다.
제어부(20)는 마이크로컴퓨터(도시하지않음)등을 이용하여 구성될 수 있으며, 압력센서(19) 및 선택스위치(23)로 신호를 보내어, 해당 신호에 근거해 전자밸브(17), 하강측 제어기(21) 및 상승측 제어기(22)에 대해 각각의 솔레노이드를 여자상태 또는 비여자상태로 전환하도록 할 수 있다.
하강측 제어기(21)는, 하강측 배출유로(E)의 개폐 제어를 실시한다. 이러한 하강측 제어기(21)는 하강측 배출유로(E)를 여는 개위치와 하강측 배출유로(E)를 닫는 폐위치를 전환하는 2위치 전환밸브로 구성될 수 있다. 상승측 제어기(22)는, 상승측 배출유로(F)의 개폐 제어를 실시한다. 이러한 상승측 제어기(22)는 상승측 배출유로(F)를 여는 개위치와 상승측 배출유로(F)를 닫는 폐위치를 전환하는 2위치 전환밸브로 구성될 수 있다.
선택스위치(23)는, 상승측 제어기 또는 하강측 제어기의 개폐 제어를 노멀 모드, 브레이커 모드 또는 플로팅 모드를 선택할 수 있다. 구체적으로, 선택스위치(23)는, 건설기계(1)의 운전석 부에 설치될 수 있으며, 굴착, 적입 등의 통상의 작업을 실시할 때의 노멀모드, 브레이커(도시하지 않음)를 이용해 쇄석 작업등을 실시할 때의 브레이커 모드, 버킷(1f)을 지면을 따라서 전후 이동시키는 작업을 실시할 때의 플로팅 모드의 3가지 모드를 선택하고 제어할 수 있다.
자중 강하 방지용 밸브(도시하지 않음)는, 작업레버(16)가 붐(1d)이 하강하도록 구동하지 않은 상태에서는 붐 실린더(10)의 헤드측 유실(10b)의 압유 배출은 차단하고, 작업레버(16)가 붐(1d)이 하강하도록 구동하는 상태에서는 붐 실린더(10)의 헤드측 유실(10b)의 압유 배출을 허용하도록 할 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 브레이커(도시하지 않음)를 이용하여 쇄석 작업을 실시하는 경우(예를 들어 브레이커 모드), 붐(1e)의 조작이 용이하게 됨과 동시에, 소비 연료의 경감에 기여할 수 있으며, 운전자가 의도하지 않은 실수의 경우, 붐(1e)이 자중에 의해 하강하며 동요하는 것을 회피할 수 있다. 또한, 버킷(1f)을 지면에 따라 전후방향에 이동시키는 작업을 실시하는 경우(예를 들어 플로팅 모드), 붐(1e) 조작이 용이하게 될 수 있으며, 소비 연료의 경감을 달성할 수 있는 효과가 있다.
1: 본 발명의 건설기계 2: 본 발명의 붐 실린더 유압제어시스템
1a: 크롤러식 하부주행체 1b: 상부 선회체
1c: 프론트 어태치먼트 1d: 붐
1e: 암 1f: 버킷
10: 붐 실린더 10a: 로드측 유실
10b: 헤드측 유실 11: 유압펌프
12: 오일탱크 13: 컨트롤 밸브
13a: 컨트롤 밸브 제1포트 13b: 컨트롤 밸브 제2포트
13c: 컨트롤 밸브 제3포트 13d: 컨트롤 밸브 제4포트
13e: 신장 파일럿포트 13f: 축소 파일럿포트
14: 로직밸브 14a: 로직밸브 포핏
14b: 로직밸브 제1포트 14c: 로직밸브 제1유실
14d: 로직밸브 제2포트 14e: 로직밸브 제1파일롯포트
14f: 로직밸브 제2유실 14g: 스프링
14h: 로직밸브 제2파일롯포트 14i: 스프링 공간
15a: 신장 파일럿밸브 15b: 축소 파일럿밸브
16: 조작레버 17: 제1전자밸브
17a: 전자밸브 솔레노이드 18: 제어밸브
18a: 제어밸브 파일롯포트 18b: 제어밸브 제1포트
18c: 제어밸브 제2포트 18d: 제어밸브 제3포트
19: 압력센서 20: 제어부
21: 하강측 제어기 21a: 하강측 제어기 솔레노이드
22: 상승측 제어기 22a: 상승측 제어기 솔레노이드
23: 선택 스위치 E: 하강측 배출유로
F: 상승측 배출유로 N: 중립위치

Claims (4)

  1. 붐을 상하로 구동시키는 붐 실린더;
    작업레버의 붐 상승 또는 하강의 구동에 따라 상기 붐 실린더에 유압펌프의 압유를 공급 또는 배출 제어를 실시하는 컨트롤 밸브;
    상기 컨트롤 밸브를 경유하지 않고 상기 붐 실린더의 헤드측 유실의 압유를 오일탱크로 배출하는 하강측 배출유로;
    상기 하강측 배출유로의 개폐 제어를 실시하는 하강측 제어기;
    상기 컨트롤 밸브를 경유하지 않고 상기 붐 실린더의 로드측 유실의 압유를 상기 오일탱크로 배출하는 상승측 배출유로;
    상기 상승측 배출유로의 개폐 제어를 실시하는 상승측 제어기; 및
    노멀 모드, 브레이커 모드 또는 플로팅 모드를 선택해 상기 상승측 제어기 또는 하강측 제어기의 개폐제어를 할 수 있는 선택스위치를 포함하고,
    상기 선택스위치에 의해서 브레이커 모드가 선택되고, 상기 작업레버에 의해 상기 붐을 상승시키는 경우, 상기 하강측 배출유로는 폐쇄되고, 상기 유압펌프의 압유가 상기 붐 실린더의 헤드측 유실로 공급되며, 상기 작업레버에 의해 상기 붐을 하강시키는 경우, 상기 하강측 배출유로는 개방되고, 상기 유압펌프의 압유는 상기 붐 실린더의 헤드측 유실 및 상기 붐 실린더의 로드측 유실로 공급이 차단되고,
    상기 선택스위치에 의해서 플로팅 모드가 선택되고 상기 작업레버에 의해 상기 붐을 상승시키는 경우, 상기 상승측 배출유로와 상기 하강측 배출유로는 모두 차단되고, 상기 유압펌프의 압유는 상기 붐 실린더의 헤드측 유실로 공급되며, 상기 작업레버에 의해 상기 붐을 하강시키는 경우, 상기 상승측 배출유로와 상기 하강측 배출유로는 모두 개방되고, 상기 유압펌프의 압유는 상기 붐 실린더의 헤드측 유실 및 상기 붐 실린더의 로드측 유실로 공급이 차단되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 붐 실린더 유압제어시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하강측 제어기는,
    상기 하강측 배출유로를 여는 개위치와 상기 하강측 배출유로를 닫는 폐위치를 전환하는 2위치 전환밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 붐 실린더 유압제어시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 상승측 제어기는,
    상기 상승측 배출유로를 여는 개위치와 상기 상승측 배출유로를 닫는 폐위치를 전환하는 2위치 전환밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 붐 실린더 유압제어시스템.
  4. 제1항 내지 제3항에 있어서,
    상기 작업레버가 상기 붐이 하강하도록 구동하지 않은 상태에서는 상기 붐 실린더의 헤드측 유실의 압유 배출은 차단하고, 상기 작업레버가 상기 붐이 하강하도록 구동하는 상태에서는 상기 붐 실린더의 헤드측 유실의 압유 배출을 허용하도록하는 자중 강하 방지용 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 붐 실린더 유압제어시스템.
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