KR20240069690A - 작업기계 - Google Patents

Abstract

작업기계는, 액츄에이터와, 상기 액츄에이터와 연결되어 상기 액츄에이터에 작동유체를 공급하는 공급유로와, 상기 액츄에이터와 연결되어 상기 액츄에이터로부터 작동유체를 배출하는 배출유로와, 탱크와, 상기 탱크와 연결되어 상기 탱크로 작동유체가 귀환되는 제1 리턴유로 및 제2 리턴유로와, 여기서, 상기 제1 리턴유로를 통하여 상기 탱크로 귀환되는 작동유체는 상기 제2 리턴유로를 통하여 상기 탱크로 귀환되는 작동유체보다 더 높은 배압이 인가되도록 구성되고, 적어도 중립 포지션과 제1 비중립포지션 사이에서 절환되고, 상기 제1 비중립포지션으로 절환될 때, 상기 배출유로로부터 상기 공급유로로의 작동유체의 재생이 수반되는 제1 오퍼레이션 시에는 상기 배출유로를 상기 제1 리턴유로와만 소통시키고, 상기 재생이 수반되지 않는 제2 오퍼레이션 시에는 상기 배출유로를 적어도 상기 제2 리턴유로와 소통시키는 방향제어밸브를 포함할 수 있다.

Description

작업기계{WORKING MACHINE}

본 개시내용은 작업기계에 관한 것으로서, 우수한 작동 효율을 갖는 작업기계에 관한 것이다.

유압 액츄에이터의 일측 챔버에 작동유체를 공급함과 동시에 타측 챔버로부터 작동유체를 탱크로 배출함으로써, 액츄에이터 (및 그에 따라 작업장치)를 작동시켜, 작업을 수행하는 작업기계가 알려져 있다. 예컨대, 굴착기와 같은 건설기계가 그 한 예이다.

그러나, 종래의 작업기계는 작동 효율이 좋지 못한 한계가 있었다.

본 개시내용의 제1 측면에 따르면, 액츄에이터와, 상기 액츄에이터와 연결되어 상기 액츄에이터에 작동유체를 공급하는 공급유로와, 상기 액츄에이터와 연결되어 상기 액츄에이터로부터 작동유체를 배출하는 배출유로와, 탱크와, 상기 탱크와 연결되어 상기 탱크로 작동유체가 귀환되는 제1 리턴유로 및 제2 리턴유로와, 여기서, 상기 제1 리턴유로를 통하여 상기 탱크로 귀환되는 작동유체는 상기 제2 리턴유로를 통하여 상기 탱크로 귀환되는 작동유체보다 더 높은 배압이 인가되도록 구성되고, 적어도 중립 포지션과 제1 비중립포지션 사이에서 절환되고, 상기 제1 비중립포지션으로 절환될 때, 상기 배출유로로부터 상기 공급유로로의 작동유체의 재생이 수반되는 제1 오퍼레이션 시에는 상기 배출유로를 상기 제1 리턴유로와만 소통시키고, 상기 재생이 수반되지 않는 제2 오퍼레이션 시에는 상기 배출유로를 적어도 상기 제2 리턴유로와 소통시키는 방향제어밸브를 포함하는, 작업기계를 제공한다.

어떠한 실시예들에 따르면, 상기 제1 리턴유로에는 상기 제1 리턴유로를 통하여 상기 탱크로 귀환되는 작동유체에 배압을 인가하는 체크 밸브가 설치될 수 있다.

어떠한 실시예들에 따르면, 상기 방향제어밸브가 기설정된 제1 스트로크 이하의 절환량으로 상기 제1 비중립포지션으로 절환될 때에는 상기 배출유로가 상기 제1 리턴유로와만 소통되고, 상기 제1 스트로크를 보다 큰 절환량으로 상기 제1 비중립포지션으로 절환될 때에는 상기 배출유로가 적어도 상기 제2 리턴유로와 소통되도록 구성될 수 있다.

어떠한 실시예들에 따르면, 상기 제1 오퍼레이션 시에 상기 방향제어밸브는 최대 제1 스트로크의 절환량으로 상기 제1 비중립포지션으로 절환되고, 상기 제2 오퍼레이션 시에 상기 방향제어밸브는 최대 제2 스트로크의 절환량으로 상기 제1 비중립포지션으로 절환되도록 구성되고, 제1 스트로크 < 제2 스트로크일 수 있다.

어떠한 실시예들에 따르면, 상기 방향제어밸브가 상기 제1 비중립 포지션으로 절환될 때, 상기 제1 오퍼레이션 시에는 최대 제1 압력의 파일럿 압력이 상기 방향제어밸브에 인가되고, 상기 제2 오퍼레이션 시에는 최대 제2 압력의 파일럿 압력이 상기 방향제어밸브에 인가되고, 제1 압력 < 제2 압력일 수 있다.

어떠한 실시예들에 따르면, 상기 방향제어밸브는 제1 노치를 갖는 스풀을 포함하고, 상기 방향제어밸브가 상기 제1 비중립포지션으로 절환 시 상기 배출유로는 상기 제1 리턴유로와 소통되고, 상기 방향제어밸브가 상기 제1 스트로크보다 큰 절환량으로 상기 제1 비중립포지션으로 절환될 때 상기 제1 노치는 상기 제1 리턴유로와 상기 제2 리턴유로를 연결하여, 상기 배출유로를 통하여 배출되는 작동유체는 상기 제1 리턴유로를 거쳐 상기 제2 리턴유로로 흘러 상기 탱크로 귀환될 수 있다.

어떠한 실시예들에 따르면, 상기 액츄에이터는 붐 액츄에이터이고, 상기 제1 오퍼레이션은 비 잭업 붐 다운 오퍼레이션이고, 상기 제2 오퍼레이션은 상기 작업기계를 잭업시키기 위한 잭업 붐 다운 오퍼레이션일 수 있다.

어떠한 실시예들에 따르면, 상기 액츄에이터이는 헤드챔버 및 로드챔버를 갖는 붐 액츄에이터이고, 붐 다운 오퍼레이션 시, 상기 헤드챔버 내의 압력이 기설정된 쓰레숄드 압력보다 높으면, 상기 제1 오퍼레이션으로서, 상기 배출유로를 상기 제1 리턴유로와만 소통시키고 상기 헤드챔버 내의 압력이 상기 쓰레숄드 압력 이하이면, 상기 제2 오퍼레이션으로서, 상기 배출유로를 적어도 상기 제2 리턴유로와 소통시킬 수 있다.

어떠한 실시예들에 따르면, 상기 액츄에이터는 암 액츄에이터이고, 상기 제1 오퍼레이션은 자중에 의하여 암이 하강하는 암 인 오퍼레이션이고, 상기 제2 오퍼레이션은 굴삭 작업을 수행하는 암 인 오퍼레이션일 수 있다.

어떠한 실시예들에 따르면, 상기 액츄에이터는 헤드챔버 및 로드챔버를 갖는 암 액츄에이터이고, 암 인 오퍼레이션 시, 상기 헤드챔버 내의 압력이 상기 로드챔버 내의 압력보다 낮으면, 상기 제1 오퍼레이션으로서, 상기 배출유로를 상기 제1 리턴유로와만 소통시키고, 상기 헤드챔버 내의 압력이 상기 로드챔버 내의 압력 이상이면, 상기 제2 오퍼레이션으로서, 상기 배출유로를 적어도 상기 제2 리턴유로와 소통시킬 수 있다.

어떠한 실시예들에 따르면, 상기 액츄에이터는 버킷 액츄에이터이고, 상기 제1 오퍼레이션은 자중에 의하여 버킷이 하강하는 버킷 인 오퍼레이션이고, 상기 제2 오퍼레이션은 굴삭 작업을 수행하는 버킷 인 오퍼레이션일 수 있다.

어떠한 실시예들에 따르면, 상기 액츄에이터는 헤드챔버 및 로드챔버를 갖는 버킷 액츄에이터이고, 버킷 인 오퍼레이션 시, 상기 헤드챔버 내의 압력이 상기 로드챔버 내의 압력보다 낮으면, 상기 제1 오퍼레이션으로서, 상기 배출유로를 상기 제1 리턴유로와만 소통시키고, 상기 헤드챔버 내의 압력이 상기 로드챔버 내의 압력 이상이면, 상기 제2 오퍼레이션으로서, 상기 배출유로를 적어도 상기 제2 리턴유로와 소통시킬 수 있다.

상기한 측면들, 첨부 특허청구범위 및 전술하거나 후술하여 여기에서 개시된 예시들은 적절하게 상호 결합될 수 있고, 이는 통상의 지식을 가지는 자에게는 명백할 것이다.

추가적인 특징들 및 이점들은 후술하는 설명, 특허청구범위, 도면들에서 개시되며, 추가적인 특징들 및 이점들은 어느 정도는 본 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 어려움 없이 명백해지거나, 여기에서 기술된 개시내용을 실현함으로써 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 개시내용의 일 예시에 따른 작업기계의 외관을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 개시내용의 일 예시에 따른 붐 액츄에이터를 포함하는 작업기계의 유압회로도이다.
도 3은 도 2의 붐 액츄에이터 제어용 방향제어밸브의 중립 포지션을 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 2의 붐 액츄에이터 제어용 방향제어밸브의 제1 비중립 포지션을 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 개시내용의 일 예시에 따른 암 액츄에이터를 포함하는 작업기계의 유압회로도이다.
도 6은 본 개시내용의 일 예시에 따른 버킷 액츄에이터를 포함하는 작업기계의 유압회로도이다.

이하 첨부 도면을 참조하여 예시로서 인용된 본 개시내용의 측면들을 상세히 설명한다. 이하에서 기재된 측면들은 본 기술 분야의 통상의 지식을 가지는 자가 본 개시내용을 실행시킬 수 있도록 필요한 정보를 제시한다.

본 개시내용은 산업 건설 기계, 자재 취급 기계 또는 건설 장비, 특히 휠 로더 및 굴착기 분야의 작업기계의 유압시스템에 적용할 수 있다. 본 개시내용이 주로 굴착기에 관하여 설명될 것이지만, 본 개시내용은 이 특정 기계에 국한되지 않고, 유압시스템을 포함하는 다른 작업기계, 예를 들어 쇼벨, 휠 로더(wheel loader), 굴절식 또는 강성 운반기(hauler) 및 백호 로더(backhoe loader) 등에도 사용될 수 있다.

유압시스템은 다양한 응용 분야에서 사용된다. 예를 들어, 작업기계는 일반적으로 유압시스템에 의존하여 부하를 처리하기 위한 동력을 제공한다. 작업기계용 유압시스템은 다양한 유압 액츄에이터, 예를 들어 유압 실린더 및 유압 모터를 포함할 수 있다. 유압 실린더는 예를 들어 붐, 암 및/또는 버킷을 포함하는 작업장치의 작동을 위하여 제공될 수 있다. 유압 모터는 예를 들어 작업기계의 추진 및/또는 스윙을 위하여 사용될 수 있다.

도 1은 본 개시내용의 일 예시에 따른 작업기계의 외관을 보여주는 도면이다.

작업기계는 상부 구조체(Upper structure)(100)와, 하부 구조체(Lower structure)(200)와 작업장치(Working device)(300)를 포함할 수 있다.

상부 구조체(100)는 탱크, 작동유체 펌프, 파일럿유체 펌프, 동력원, 방향제어밸브들, 캐빈 등을 포함할 수 있다. 또한, 상부 구조체(100)는 선회 액츄에이터를 포함하여 하부 구조체(200)에 대하여 상대 회전을 할 수 있다. 선회 액츄에이터는 유압 모터일 수 있다.

하부 구조체(200)는 주행 액츄에이터를 포함하여 작업기계가 주행을 할 수 있도록 한다. 주행 액츄에이터는 유압 모터일 수 있다.

작업기계는 유압을 이용하여 작업장치(300)를 작동시켜 작업을 수행할 수 있다. 작업장치(300)는, 붐(311), 암(321) 및 버킷(331)과 이들을 작동시키는 붐 액츄에이터(313), 암 액츄에이터(323) 및 버킷 액츄에이터(333)를 포함할 수 있다. 붐 액츄에이터(313), 암 액츄에이터(323) 및 버킷 액츄에이터(333)는 유압 실린더들일 수 있다.

도 2는 본 개시내용의 일 예시에 따른 붐 액츄에이터를 포함하는 작업기계의 유압회로도이고, 도 5는 본 개시내용의 일 예시에 따른 암 액츄에이터를 포함하는 작업기계의 유압회로도이며, 도 6은 본 개시내용의 일 예시에 따른 버킷 액츄에이터를 포함하는 작업기계의 유압회로도이다.

도 2, 도 5 및 도 6을 참조할 때, 본 개시내용의 일 예시에 따른 작업기계는 액츄에이터(90)와, 공급유로와 배출유로와, 방향제어밸브(31)와, 제1 리턴유로(61)와 제2 리턴유로(62)를 포함할 수 있다. 또한, 작업기계는 적어도 하나의 작동유체 펌프(11, 12)와 파일럿 펌프(13)를 포함할 수 있다. 또한, 작업기계는 작동유체 펌프(11, 12)와 파일럿 펌프(13)를 구동하기 위한 내연기관, 전기모터 등과 같은 동력원(미도시)을 포함할 수 있다. 또한, 작업기계는 파일럿 펌프(13)로부터 공급된 파일럿 유체들의 압력을 조절하여 조절된 2차압을 방향제어밸브들(31)에 인가하는 전자비례감압밸브들(41)을 포함할 수 있다. 또한, 작업기계는 액츄에이터(90)의 헤드챔버 내의 압력과 로드챔버 내의 압력을 센싱하는 압력센서(71, 72)를 포함할 수 있다. 또한, 작업기계는 전자비례감압밸브들(41)의 작동을 제어하는 제어부(80)를 포함할 수 있다. 또한, 작업기계는 액츄에이터(90)를 조작하는 명령을 입력하기 위한 오퍼레이터 입력장치(미도시)를 포함할 수 있다. 오퍼레이터 입력장치는 예컨데 레버 형태로 제공될 수 있다. 오퍼레이터가 오퍼레이터 입력장치에 명령을 입력하면, 그 명령에 대응되는 신호는 제어부(80)에 전달되고, 제어부(80)는 제어 신호를 전자비례감압밸브에 인가하여 전자비례감압밸브(41)의 작동을 제어함으로써, 방향제어밸브(31)의 작동을 제어하게 된다. 방향제어밸브(31)가 작동됨에 따라 액츄에이터(90)도 작동되고, 그에 따라 붐, 암, 버킷 등과 같은 작업장치도 작동되게 된다.

액츄에이터(90)는 헤드챔버와 로드챔버를 가질 수 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 붐 액츄에이터(313)의 로드의 말단에는 붐이 연결될 수 있다. 암 액츄에이터(323)의 로드의 말단에는 암이 연결될 수 있다. 버킷 액츄에이터(333)의 로드의 말단에는 버킷이 연결될 수 있다. 붐 액츄에이터(313)의 헤드챔버에 작동유체가 공급되고 로드챔버로부터 작동유체가 배출되어 붐 액츄에이터(313)의 피스톤이 팽창되면, 붐이 상승하는 붐 업(Boom-Up) 오퍼레이션이 수행될 수 있다. 암 액츄에이터(323)의 헤드챔버에 작동유체가 공급되고 로드챔버로부터 작동유체가 배출되어 암 액츄에이터(323)의 피스톤이 팽창되면, 암을 오므리는 암 인(Arm-In) 오퍼레이션이 수행될 수 있다. 버킷 액츄에이터(333)의 헤드챔버에 작동유체가 공급되고 로드챔버로부터 작동유체가 배출되어 버킷 액츄에이터(333)의 피스톤이 팽창되면, 버킷을 오므리는 버킷 인(Bucket-In) 오퍼레이션이 수행될 수 있다. 반대로, 붐 액츄에이터(313)의 로드챔버에 작동유체가 공급되고 헤드챔버로부터 작동유체가 배출되어 붐 액츄에이터(313)의 피스톤이 수축되면, 붐이 하강하는 붐 다운(Boom-Down) 오퍼레이션이 수행될 수 있다. 암 액츄에이터(323)의 로드챔버에 작동유체가 공급되고 헤드챔버로부터 작동유체가 배출되어 암 액츄에이터(323)의 피스톤이 수축되면, 암을 뻗어내는 암 아웃(Arm-Out) 오퍼레이션이 수행될 수 있다. 버킷 액츄에이터(333)의 로드챔버에 작동유체가 공급되고 헤드챔버로부터 작동유체가 배출되어 버킷 액츄에이터(333)의 피스톤이 수축되면, 버킷을 펼치는 버킷 아웃(Bucket-Out) 오퍼레이션이 수행될 수 있다.

공급유로는 액츄에이터(90) 및 방향제어밸브(31)에 연결되어 액츄에이터(90)에 작동유체를 공급하는 통로로서 기능할 수 있다. 배출유로는 액츄에이터(90)와 방향제어밸브(31)에 연결되어 액츄에이터(90)로부터 작동유체를 배출하는 통로로서 기능할 수 있다. 헤드챔버로 작동유체가 공급되고 로드챔버로부터 작동유체가 배출되어 피스톤이 팽창하는 오퍼레이션 시에는 헤드챔버에 연결된 통로가 공급유로이고, 로드챔버에 연결된 통로가 배출유로가 된다. 반면, 로드챔버로 작동유체가 공급되고 헤드챔버로부터 작동유체가 배출되어 피스톤이 수축하는 오퍼레이션 시에는 로드챔버에 연결된 통로가 공급유로이고 헤드챔버에 연결된 통로가 배출유로가 될 것이다.

제1 리턴유로(61)는 방향제어밸브(31) 및 탱크(20)와 연결되어 탱크(20)로 작동유체가 귀환되는 통로로서 기능할 수 있다. 제2 리턴유로(62)도 방향제어밸브(31) 및 탱크(20)와 연결되어 탱크(20)로 작동유체가 귀환되는 통로로서 기능할 수 있다. 제1 리턴유로(61)를 통하여 탱크(20)로 귀환되는 작동유체는 제2 리턴유로(62)를 통하여 탱크(20)로 귀환되는 작동유체보다 더 높은 배압이 인가되도록 구성될 수 있다. 이를 위하여 제1 리턴유로(61)에는 제1 리턴유로(61)를 통하여 탱크(20)로 귀환되는 작동유체에 배압을 인가하는 체크밸브(63)가 설치될 수 있다.

방향제어밸브(31)는 적어도 중립 포지션과 제1 비중립포지션 사이에서 절환될 수 있다. 어떠한 실시예들에서, 방향제어밸브(31)는 중립 포지션과 제1 비중립포지션과 제2 비중립 포지션 사이에서 절환될 수 있다.

방향제어밸브(31)가 중립포지션에 있을 때 펌프(11)로부터 공급된 작업유체는 액츄에이터(90)에 공급됨이 없이 센터 바이패스 통로를 통하여 탱크(20)로 귀한된다.

작업기계는 제1 비중립포지션으로 절환되어, 선택적으로 배출유로로부터 공급유로로의 작동유체의 재생을 수반하는 제1 오퍼레이션 또는 재생을 수반하지 않는 제2 오퍼레이션을 수행할 수 있다. 제1 오퍼레이션 수행을 위하여 제1 비중립포지션으로 절환 시, 방향제어밸브(31)는, 배출유로를 제1 리턴유로(61)와만 소통시킬 수 있다. 반면, 제2 오퍼레이션 수행을 위하여 제1 비중립포지션으로 절환 시, 방향제어밸브(31)는, 배출유로를 적어도 제2 리턴유로(62)와 소통시킬 수 있다. 어떠한 실시예들에서, 제2 오퍼레이션 수행을 위하여 제1 비중립포지션으로 절환 시, 방향제어밸브(31)는, 배출유로를 제1 리턴유로(61) 및 제2 리턴유로(62) 모두와 소통시킬 수 있다.

예컨대 작동유체의 공급 없이 작업장치가 자중에 의해서만 하강하는 제1 오퍼레이션 시에는, 공급유로에 연결된 액츄에이터(31)의 챔버 내의 유량이 부족하여 압력이 크게 떨어져 캐비테이션이 야기될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 배출유로와 공급유로를 서로 소통시켜 배출유로를 통하여 배출되는 작동유체의 적어도 일부가 공급유로로 제공되도록 하는 재생을 수행한다. 제1 리턴유로(61)에 상대적으로 큰 배압을 걸어주는 이유는, 이러한 재생이 원활하게 수행될 있도록 위함이다. 그러나 재생을 수반하지 않는 제2 오퍼레이션 시에는 그러한 배압은 액츄에이터의 작동 속도 및 효율을 저하시키는 원인이 될 수 있다. 따라서, 제2 오퍼레이션 시에는 제2 리턴유로(62)를 통하여 작동유체를 배출시킴으로써, 액츄에이터의 작동 속도 및 효율을 크게 향상시킬 수 있다.

본 명세서에서, 붐 제어용 방향제어밸브(31a)의 제1 비중립포지션은, 붐 액츄에이터(313)의 피스톤이 수축하여 붐 다운 오퍼레이션을 수행하게 하는 포지션을 가리키며, 암 제어용 방향제어밸브(31b)의 제1 비중립포지션은, 암 액츄에이터(323)의 피스톤이 팽창하여 암 인 오퍼레이션을 수행하게 하는 포지션을 가리키며, 버킷 액츄에이터(333)의 제1 비중립포지션은 버킷 액츄에이터(333)의 피스톤이 팽창하여 버킷 인 오퍼레이션을 수행하게 하는 포지션을 가리킨다. 따라서, 붐 제어용 방향제어밸브(31a)가 제1 비중립포지션에 있으면, 로드챔버연결유로(51)가 공급유로이고, 헤드챔버연결유로(52)가 배출유로가 된다. 암 제어용 방향제어밸브(31b)가 제1 비중립포지션에 있으면, 헤드챔버유로(52)가 공급유로이고 로드챔버유로(51)가 배출유로가 된다. 버킷 제어용 방향제어밸브(31c)가 제1 비중립포지션에 있으면, 헤드챔버유로(52)가 공급유로이고 로드챔버유로(51)가 배출유로가 된다.

반면, 본 명세서에서, 붐 제어용 방향제어밸브(31a)의 제2 비중립포지션은, 붐 액츄에이터(313)의 피스톤이 팽창하여 붐 업 오퍼레이션을 수행하게 하는 포지션을 가리키며, 암 제어용 방향제어밸브(31b)의 제2 비중립포지션은, 암 액츄에이터(323)의 피스톤이 수축하여 암 아웃 오퍼레이션을 수행하게 하는 포지션을 가리키며, 버킷 액츄에이터(333)의 제2 비중립포지션은 버킷 액츄에이터(333)의 피스톤이 수축하여 버킷 아웃 오퍼레이션을 수행하게 하는 포지션을 가리킨다. 따라서, 붐 제어용 방향제어밸브(31a)가 제2 비중립포지션에 있으면, 로드챔버연결유로(51)가 배출유로이고, 헤드챔버연결유로(52)가 공급유로가 된다. 암 제어용 방향제어밸브(31b)가 제2 비중립포지션에 있으면, 헤드챔버유로(52)가 배출유로이고 로드챔버유로(51)가 공급유로가 된다. 버킷 제어용 방향제어밸브(31c)가 제2 비중립포지션에 있으면, 헤드챔버유로(52)가 배출유로이고 로드챔버유로(51)가 공급유로가 된다.

도 3은 도 2의 붐 액츄에이터 제어용 방향제어밸브의 중립 포지션을 보여주는 단면도이며, 도 4는 도 2의 붐 액츄에이터 제어용 방향제어밸브의 제1 비중립 포지션을 보여주는 단면도이다.

방향제어밸브(31)가 기설정된 제1 스트로크 이하의 절환량으로 제1 비중립포지션으로 절환 시에는 배출유로가 제1 리턴유로(61)와만 소통되고, 제1 스트로크 보다 큰 절환량으로 제1 비중립포지션으로 절환 시에 배출유로가 적어도 제2 리턴유로(62)와 소통되도록 구성될 수 있다. 어떠한 실시예들에서, 제1 스트로크를 보다 큰 절환량으로 제1 비중립포지션으로 절환 시에 배출유로는 제1 리턴유로(61) 및 제2 리턴유로(62) 모두와 소통되도록 구성될 수 있다.

제1 오퍼레이션 시에 방향제어밸브(31)는 최대 제1 스트로크의 절환량으로 제1 비중립포지션으로 절환되고, 제2 오퍼레이션 시에 방향제어밸브(31)는 최대 제2 스트로크의 절환량으로 제1 비중립포지션으로 절환되도록 구성될 수 있다. 여기서, 제1 스트로크 < 제2 스트로크이다.

이를 위하여, 제어부(80)는, 방향제어밸브(31)를 제1 비중립 포지션으로 절환시킬 때, 제1 오퍼레이션 시에는 최대 제1 압력의 파일럿 압력이 방향제어밸브(31)에 인가되도록 하고, 제2 오퍼레이션 시에는 최대 제2 압력의 파일럿 압력이 방향제어밸브(31)에 인가되도록 전자비례감압밸브(41) (및 그에 따라 방향제어밸브(31)을 제어할 수 있다. 여기서, 제1 압력 < 제2 압력이다.

제1 압력의 파일럿 압력이 방향제어밸브(31)에 인가되면, 방향제어밸브(31)는 제1 스트로크의 절환량으로 제1 비중립 포지션으로 절환되고, 제2 압력의 파일럿 압력이 방향제어밸브(31)에 인가되면, 방향제어밸브(31)는 제2 스트로크의 절환량으로 제1 비중립 포지션으로 절환될 수 있다.

방향제어밸브(31)는 제1 노치(33b)를 갖는 스풀(33a)을 포함할 수 있다. 방향제어밸브(31)가 제1 스트로크보다 큰 절환량으로 제1 비중립포지션으로 절환 시 제1 노치(33b)는 제1 리턴유로(61)와 제2 리턴유로(62)를 연결하여, 배출유로를 통하여 배출되는 작동유체는 제1 리턴유로(61)를 거쳐 제2 리턴유로(62)로 흘러 탱크(20)로 귀환될 수 있다.

다시 도 2를 참조할 때,

도 2는 전술한 액츄에이터(90)가 붐 액츄에이터(313)인 실시예를 보여준다.

붐 액츄에이터 제어용 방향제어밸브(31a)가 제1 비중립포지션에 있을 때, 붐이 하강되는 붐 다운 오퍼레이션이 수행될 수 있다. 재생이 수반되는 제1 오퍼레이션은 비 잭업 붐 다운 오퍼레이션이고, 재생이 수반되지 않는 제2 오퍼레이션은 작업기계를 잭업시키기 위한 잭업 붐 다운 오퍼레이션일 수 있다. 제1 오퍼레이션 및 제2 오퍼레이션 시, 공급유로는 로드챔버연결유로(51)이고 배출유로는 헤드챔버연결유로(52)일 수 있다.

붐 다운 오퍼레이션 시, 방향제어밸브(31)는 압력센서(71)에 의하여 센싱된 헤드챔버 내의 압력이 기설정된 쓰레숄드 압력보다 높으면, 그 압력신호는 제어부(80)에 전달되고 제어부(80)는 제1 오퍼레이션 수행을 위한 제어신호를 전자비례감압밸브(41)에 인가할 수 있다. 이에 의하여 배출유로, 즉 헤드챔버연결유로(52)를 제1 리턴유로(61)와만 소통시키면서 제1 오퍼레이션을 수행할 수 있다. 반면, 압력센서(71)에 의하여 센싱된 헤드챔버 내의 압력이 쓰레숄드 압력 이하이면, 그 압력신호는 제어부(80)에 전달되고 제어부(80)는 제2 오퍼레이션 수행을 위한 제어신호를 전자비례감압밸브(41)에 인가할 수 있다. 이에 의하여 배출유로, 즉 헤드챔버연결유로(52)를 적어도 제2 리턴유로(62)와 소통시키면서 제2 오퍼레이션을 수행할 수 있다. 어떠한 실시예들에서는, 압력센서(71)에 의하여 센싱된 헤드챔버 내의 압력이 쓰레숄드 압력 이하이면, 배출유로, 즉 헤드챔버유로를 제1 리턴유로(61) 및 제2 리턴유로(62) 모두와 소통시키면서 제2 오퍼레이션을 수행할수도 있다.

잭업을 하지 않는 일반적인 붐 다운 오퍼레이션, 예컨대 자중에 의한 붐 다운 오퍼레이션에서는, 펌프로부터의 고압의 작동유체를 로드챔버에 공급하여 붐을 하강시키는 대신, 자중에 의하여 붐이 자유낙하하도록 한다. 따라서, 피스톤의 수축에 의하여 로드챔버 내에 유량이 부족할 수 있기 때문에 이를 보충하고자 배출유로로부터 공급유로로의 작동유체의 재생이 일어난다. 따라서, 이러한 재생을 돕기 위하여 배출유로와 소통되는 제1 리턴유로(61)에 배압을 걸어주는 것이다.

반면 잭업을 하는 경우에는 재생이 이루어지지 않기 때문에, 배출유로를 제2 리턴유로(62)와 소통시켜 붐 액츄에이터(313)의 헤드챔버의 압력을 더욱 낮춰 로드챔버와 헤드챔버 간의 압력차를 증가시켜 잭업 동작을 원활하게 해줄 수 있게 된다.

이를 위하여 제1 오퍼레이션 시, 예컨대 일반적인 붐 다운 오퍼레이션 시에는, 오퍼레이터 입력장치를 풀 스트로크로 조작하더라도 제어부(80)는 붐 액츄에이터 제어용 방향제어밸브(31a)가 제1 스트로크의 절환량까지만 절환되도록 제어하여, 제1 노치(33b)는 제2 리턴유로(62)와 소통되지 않는다. 반면, 제2 오퍼레이션 시, 예컨대 잭업 붐 다운 오퍼레이션 시에는, 오퍼레이터 입력장치를 풀 스트로크로 조작하면 붐 액츄에이터 제어용 방향제어밸브(31a)도 제2 스트로크로 절환되어, 제1 노치(33b)가 제2 리턴유로(62)와 소통되게 된다. 이에 의하여 붐 액츄에이터(313)의 헤드챔버로부터 배출되는 작동유체를 다이렉트로 탱크로 흘러보내 줌으로써 헤드챔버의 압력을 더욱 낮추어 잭업 붐 다운 동작을 원활하게 할 수 있다.

미설명 도면 부호 32a 및 64는 또 다른 붐 액츄에이터 제어용 방향제어밸브 및 펌프연결평행유로를 나타낸다.

다시 도 5를 참조할 때,

도 5는 전술한 액츄에이터(90)가 암 액츄에이터(323)인 실시예를 보여준다.

암 액츄에이터 제어용 방향제어밸브(31b)가 제1 비중립포지션에 있을 때, 암을 오므리는 암 인 오퍼레이션이 수행될 수 있다. 재생이 수반되는 제1 오퍼레이션은 자중에 의하여 암이 하강하는 암 인 오퍼레이션이고, 재생이 수반되지 않는 제2 오퍼레이션은 굴삭 작업을 수행하는 암 인 오퍼레이션일 수 있다. 제1 오퍼레이션 및 제2 오퍼레이션 시, 공급유로는 헤드챔버연결유로(52)이고 배출유로는 로드챔버연결유로(51)일 수 있다.

암 인 오퍼레이션 시, 방향제어밸브(31)는 압력센서(71)에 의하여 센싱된 헤드챔버 내의 압력이 압력센서(72)에 의하여 센싱된 로드챔버 내의 압력보다 낮으면, 그 압력신호들은 제어부(80)에 전달되고 제어부(80)는 제1 오퍼레이션 수행을 위한 제어신호를 전자비례감압밸브(41)에 인가할 수 있다. 이에 의하여, 배출유로, 즉 로드챔버연결유로(51)를 제1 리턴유로(61)와만 소통시키면서 제1 오퍼레이션을 수행할 수 있다. 헤드챔버 내의 압력이 로드챔버 내의 압력 이상이면, 그 압력신호들은 제어부(80)에 전달되고 제어부(80)는 제2 오퍼레이션 수행을 위한 제어신호를 전자비례감압밸브(41)에 인가할 수 있다. 이에 의하여, 배출유로, 즉 로드챔버연결유로(51)를 적어도 제2 리턴유로(62)와 소통시키면서 제2 오퍼레이션을 수행할 수 있다. 어떠한 실시예들에서는, 헤드챔버 내의 압력이 로드챔버 내의 압력 이상이면, 배출유로, 즉 로드챔버유로를 제1 리턴유로(61) 및 제2 리턴유로(62) 모두와 소통시키면서 제2 오퍼레이션을 수행할 수도 있다.

압력센서(71, 72)를 이용하여 로드챔버와 헤드챔버 내의 압력을 센싱하여, 제어부(80)는 암 인 오퍼레이션이 예컨대 자중에 의한 하강 동작인지, 굴삭작업을 하는 동작인지를 판별하여, 예컨대 자중에 의한 암 인 오퍼레이션에서는, 펌프로부터의 고압의 작동유체를 헤드챔버에 공급하여 암을 오므리는 대신, 자중에 의하여 암이 자유낙하하도록 한다. 따라서, 피스톤의 팽창에 의하여 헤드챔버 내에 유량이 부족할 수 있기 때문에 이를 보충하고자 배출유로로부터 공급유로로의 작동유체의 재생이 일어난다. 따라서, 이러한 재생을 돕기 위하여 배출유로와 소통되는 제1 리턴유로(61)에 배압을 걸어주는 것이다.

반면 굴삭 작업을 하는 경우에는 재생이 이루어지지 않기 때문에, 배출유로를 제2 리턴유로(62)와 소통시켜 암 액츄에이터(323)의 로드챔버의 압력을 더욱 낮춰 헤드챔버와 로드챔버 간의 압력차를 증가시켜 굴삭 동작을 원활하게 해줄 수 있게 된다.

이를 위하여 제1 오퍼레이션 시, 예컨대 자중에 의한 암 인 오퍼레이션 시에는, 오퍼레이터 입력장치를 풀 스트로크로 조작하더라도 제어부(80)는 암 액츄에이터 제어용 방향제어밸브(31b)가 제1 스트로크의 절환량까지만 절환되도록 제어하여, 제1 노치(33b)는 제2 리턴유로(62)와 소통되지 않는다. 반면, 제2 오퍼레이션 시, 예컨대 굴삭 작업을 수행하는 암 인 오퍼레이션 시에는 오퍼레이터 입력장치를 풀 스트로크로 조작하면 암 액츄에이터 제어용 방향제어밸브(31b)도 제2 스트로크로 절환되어, 제1 노치(33b)가 제2 리턴유로(62)와 소통되게 된다. 이에 의하여 암 액츄에이터(323)의 로드챔버로부터 배출되는 작동유체를 다이렉트로 탱크로 흘러보내 줌으로써 로드챔버의 압력을 더욱 낮추어 보다 힘 있고 빠르게 굴삭 작업을 수행할 수 있도록 할 수 있다.

미설명 도면 부호 32b는 또 다른 암 액츄에이터 제어용 방향제어밸브를 나타낸다.

다시 도 6을 참조할 때,

도 6은 전술한 액츄에이터(90)가 버킷 액츄에이터(333)인 실시예를 보여준다.

버킷 액츄에이터 제어용 방향제어밸브(31c)가 제1 비중립포지션에 있을 때, 버킷을 오므리는 버킷 인 오퍼레이션이 수행될 수 있다. 재생이 수반되는 제1 오퍼레이션은 자중에 의하여 버킷이 하강하는 버킷 인 오퍼레이션이고, 재생이 수반되지 않는 제2 오퍼레이션은 굴삭 작업을 수행하는 버킷 인 오퍼레이션일 수 있다. 제1 오퍼레이션 및 제2 오퍼레이션 시, 공급유로는 헤드챔버연결유로(52)이고 배출유로는 로드챔버연결유로(51)일 수 있다.

버킷 인 오퍼레이션 시, 방향제어밸브(31)는 압력센서(71)에 의하여 센싱된 헤드챔버 내의 압력이 압력센서(72)에 의하여 센싱된 로드챔버 내의 압력보다 낮으면, 그 압력신호들은 제어부(80)에 전달되고 제어부(80)는 제1 오퍼레이션 수행을 위한 제어신호를 전자비례감압밸브(41)에 인가할 수 있다. 이에 의하여, 배출유로, 즉 로드챔버연결유로(51)를 제1 리턴유로(61)와만 소통시키면서 제1 오퍼레이션을 수행할 수 있다. 헤드챔버 내의 압력이 로드챔버 내의 압력 이상이면, 그 압력신호들은 제어부(80)에 전달되고 제어부(80)는 제2 오퍼레이션 수행을 위한 제어신호를 전자비례감압밸브(41)에 인가할 수 있다. 이에 의하여, 배출유로, 즉 로드챔버연결유로(51)를 적어도 제2 리턴유로(62)와 소통시키면서 제2 오퍼레이션을 수행할 수 있다. 어떠한 실시예들에서는, 헤드챔버 내의 압력이 로드챔버 내의 압력 이상이면, 배출유로, 즉 로드챔버유로를 제1 리턴유로(61) 및 제2 리턴유로(62) 모두와 소통시키면서 제2 오퍼레이션을 수행할 수도 있다.

압력센서(71, 72)를 이용하여 로드챔버와 헤드챔버 내의 압력을 센싱하여, 제어부(80)는 버킷 인 오퍼레이션이 예컨대 자중에 의한 하강 동작인지, 굴삭작업을 하는 동작인지를 판별하여, 예컨대 자중에 의한 버킷 인 오퍼레이션에서는, 펌프로부터의 고압의 작동유체를 헤드챔버에 공급하여 버킷을 오므리는 대신, 자중에 의하여 버킷이 자유낙하하도록 한다. 따라서, 피스톤의 팽창에 의하여 헤드챔버 내에 유량이 부족할 수 있기 때문에 이를 보충하고자 배출유로로부터 공급유로로의 작동유체의 재생이 일어난다. 따라서, 이러한 재생을 돕기 위하여 배출유로와 소통되는 제1 리턴유로(61)에 배압을 걸어주는 것이다.

반면 굴삭 작업을 하는 경우에는 재생이 이루어지지 않기 때문에, 배출유로를 제2 리턴유로(62)와 소통시켜 버킷 액츄에이터(333)의 로드챔버의 압력을 더욱 낮춰 헤드챔버와 로드챔버 간의 압력차를 증가시켜 굴삭 동작을 원활하게 해줄 수 있게 된다.

이를 위하여 제1 오퍼레이션 시, 예컨대 자중에 의한 버킷 인 오퍼레이션 시에는, 오퍼레이터 입력장치를 풀 스트로크로 조작하더라도 제어부(80)는 버킷 액츄에이터 제어용 방향제어밸브(31c)가 제1 스트로크의 절환량까지만 절환되도록 제어하여, 제1 노치(33b)는 제2 리턴유로(62)와 소통되지 않는다. 반면, 제2 오퍼레이션 시, 예컨대 굴삭 작업을 수행하는 버킷 인 오퍼레이션 시에는 오퍼레이터 입력장치를 풀 스트로크로 조작하면 버킷 액츄에이터 제어용 방향제어밸브(31c)도 제2 스트로크로 절환되어, 제1 노치(33b)가 제2 리턴유로(62)와 소통되게 된다. 이에 의하여 버킷 액츄에이터(333)의 로드챔버로부터 배출되는 작동유체를 다이렉트로 탱크로 흘러보내 줌으로써 로드챔버의 압력을 더욱 낮추어 보다 힘 있고 빠르게 굴삭 작업을 수행할 수 있도록 한다.

여기에서 사용된 용어는 단지 특정 측면들을 기술하기 위한 목적으로 사용된 것이며, 본 개시내용을 제한하기 위한 의도는 아니다. 문맥 상 명시적으로 다르게 가리키지 않는 한, 단수의 형태로 기재하더라도 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, "및/또는"의 용어는 관련된 리스팅된 항목들의 하나 이상의 어떠한 조합 및 모든 조합들을 포함한다. 용어, "포함"은 언급된 특징들, 정수들, 단계들, 오퍼레이션들, 엘리먼트들 및/또는 콤포넌트들의 존재를 특정하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 오퍼레이션들, 엘리먼트들, 콤포넌트들 및/또는 그 것들의 그룹들의 존재 또는 추가를 배제하는 것은 아니다.

"아래에", "위에", "더 위에", "더 아래", "수평" 또는 "수직"와 같은 비교 용어들은 여기에서 도면들에 도시된 어떠한 엘리먼트의 다른 엘리먼트에 대한 관계를 기술하는데 사용될 수 있다. 이러한 용어들 및 전술한 것들은 도면들에 도시된 오리엔테이션뿐 아니라 그 장치의 다른 오리엔테이션들을 포함할 수 있다. 엘리먼트가 다른 엘리먼트에 연결 또는 결합된다고 언급될 때, 이는 직접적인 연결뿐 아니라, 다른 매개 엘리먼트가 개재될 수도 있다. 반면, 엘리먼트가 다른 엘리먼트에 직접 연결 또는 결합된다고 언급되면, 이는 매개 엘리먼트들이 존재하지 않음을 의미한다.

다르게 정의되지 않는 한, 여기에서 사용되는 모든 용어들 (기술적 및 과학적 용어들을 포함)은 본 개시내용이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 여기에서 사용된 용어들은, 본 명세서의 문맥과 관련 기술에서의 그들의 의미와 일치되는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하고, 여기에서 명시적으로 정의되지 않는 한, 이상화되거나 과도하게 포멀한 의미로 해석되지 않을 것이다.

본 개시내용은 전술하고 도면들에서 도시된 측면들에 국한되는 것은 아니고, 그보다는 통상의 지식을 가지는 자는 본 개시내용 및 첨부 특허청구범위의 범위 내에서 다양한 변경들 및 수정들이 이루어질 수 있음을 이해하여야 한다. 도면들 및 명세서에, 제한하기 위한 목적이 아니라, 예시의 목적으로 많은 측면들이 개시되었고, 본 발명 개념의 범위는 뒤따르는 특허청구범위에 기재된다.

Claims (12)

1. 액츄에이터와,
   상기 액츄에이터와 연결되어 상기 액츄에이터에 작동유체를 공급하는 공급유로와,
   상기 액츄에이터와 연결되어 상기 액츄에이터로부터 작동유체를 배출하는 배출유로와,
   탱크와,
   상기 탱크와 연결되어 상기 탱크로 작동유체가 귀환되는 제1 리턴유로 및 제2 리턴유로와, 여기서, 상기 제1 리턴유로를 통하여 상기 탱크로 귀환되는 작동유체는 상기 제2 리턴유로를 통하여 상기 탱크로 귀환되는 작동유체보다 더 높은 배압이 인가되도록 구성되고,
   적어도 중립 포지션과 제1 비중립포지션 사이에서 절환되고, 상기 제1 비중립포지션으로 절환될 때, 상기 배출유로로부터 상기 공급유로로의 작동유체의 재생이 수반되는 제1 오퍼레이션 시에는 상기 배출유로를 상기 제1 리턴유로와만 소통시키고, 상기 재생이 수반되지 않는 제2 오퍼레이션 시에는 상기 배출유로를 적어도 상기 제2 리턴유로와 소통시키는 방향제어밸브를 포함하는,
   작업기계.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 리턴유로에는 상기 제1 리턴유로를 통하여 상기 탱크로 귀환되는 작동유체에 배압을 인가하는 체크 밸브가 설치되는,
   작업기계.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 방향제어밸브가 기설정된 제1 스트로크 이하의 절환량으로 상기 제1 비중립포지션으로 절환될 때에는 상기 배출유로가 상기 제1 리턴유로와만 소통되고, 상기 제1 스트로크를 보다 큰 절환량으로 상기 제1 비중립포지션으로 절환될 때에는 상기 배출유로가 적어도 상기 제2 리턴유로와 소통되도록 구성되는,
   작업기계.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 오퍼레이션 시에 상기 방향제어밸브는 최대 제1 스트로크의 절환량으로 상기 제1 비중립포지션으로 절환되고, 상기 제2 오퍼레이션 시에 상기 방향제어밸브는 최대 제2 스트로크의 절환량으로 상기 제1 비중립포지션으로 절환되도록 구성되고,
   제1 스트로크 < 제2 스트로크인,
   작업기계.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 방향제어밸브가 상기 제1 비중립 포지션으로 절환될 때, 상기 제1 오퍼레이션 시에는 최대 제1 압력의 파일럿 압력이 상기 방향제어밸브에 인가되고, 상기 제2 오퍼레이션 시에는 최대 제2 압력의 파일럿 압력이 상기 방향제어밸브에 인가되고,
   제1 압력 < 제2 압력,
   작업기계.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 방향제어밸브는 제1 노치를 갖는 스풀을 포함하고,
   상기 방향제어밸브가 상기 제1 비중립포지션으로 절환 시 상기 배출유로는 상기 제1 리턴유로와 소통되고,
   상기 방향제어밸브가 상기 제1 스트로크보다 큰 절환량으로 상기 제1 비중립포지션으로 절환될 때 상기 제1 노치는 상기 제1 리턴유로와 상기 제2 리턴유로를 연결하여, 상기 배출유로를 통하여 배출되는 작동유체는 상기 제1 리턴유로를 거쳐 상기 제2 리턴유로로 흘러 상기 탱크로 귀환되는,
   작업기계.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 액츄에이터는 붐 액츄에이터이고,
   상기 제1 오퍼레이션은 비 잭업 붐 다운 오퍼레이션이고,
   상기 제2 오퍼레이션은 상기 작업기계를 잭업시키기 위한 잭업 붐 다운 오퍼레이션인,
   작업기계.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 액츄에이터이는 헤드챔버 및 로드챔버를 갖는 붐 액츄에이터이고,
   붐 다운 오퍼레이션 시,
   상기 헤드챔버 내의 압력이 기설정된 쓰레숄드 압력보다 높으면, 상기 제1 오퍼레이션으로서, 상기 배출유로를 상기 제1 리턴유로와만 소통시키고
   상기 헤드챔버 내의 압력이 상기 쓰레숄드 압력 이하이면, 상기 제2 오퍼레이션으로서, 상기 배출유로를 적어도 상기 제2 리턴유로와 소통시키는,
   작업기계.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 액츄에이터는 암 액츄에이터이고,
   상기 제1 오퍼레이션은 자중에 의하여 암이 하강하는 암 인 오퍼레이션이고,
   상기 제2 오퍼레이션은 굴삭 작업을 수행하는 암 인 오퍼레이션인,
   작업기계.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 액츄에이터는 헤드챔버 및 로드챔버를 갖는 암 액츄에이터이고,
    암 인 오퍼레이션 시,
    상기 헤드챔버 내의 압력이 상기 로드챔버 내의 압력보다 낮으면, 상기 제1 오퍼레이션으로서, 상기 배출유로를 상기 제1 리턴유로와만 소통시키고,
    상기 헤드챔버 내의 압력이 상기 로드챔버 내의 압력 이상이면, 상기 제2 오퍼레이션으로서, 상기 배출유로를 적어도 상기 제2 리턴유로와 소통시키는,
    작업기계.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 액츄에이터는 버킷 액츄에이터이고,
    상기 제1 오퍼레이션은 자중에 의하여 버킷이 하강하는 버킷 인 오퍼레이션이고,
    상기 제2 오퍼레이션은 굴삭 작업을 수행하는 버킷 인 오퍼레이션인,
    작업기계.
    
12. 제1항에 있어서,
    상기 액츄에이터는 헤드챔버 및 로드챔버를 갖는 버킷 액츄에이터이고,
    버킷 인 오퍼레이션 시,
    상기 헤드챔버 내의 압력이 상기 로드챔버 내의 압력보다 낮으면, 상기 제1 오퍼레이션으로서, 상기 배출유로를 상기 제1 리턴유로와만 소통시키고,
    상기 헤드챔버 내의 압력이 상기 로드챔버 내의 압력 이상이면, 상기 제2 오퍼레이션으로서, 상기 배출유로를 적어도 상기 제2 리턴유로와 소통시키는,
    작업기계.

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