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KR100797729B1 - 유압구동기계의 액추에이터 제어장치 - Google Patents

유압구동기계의 액추에이터 제어장치 Download PDF

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KR100797729B1
KR100797729B1 KR1020010042138A KR20010042138A KR100797729B1 KR 100797729 B1 KR100797729 B1 KR 100797729B1 KR 1020010042138 A KR1020010042138 A KR 1020010042138A KR 20010042138 A KR20010042138 A KR 20010042138A KR 100797729 B1 KR100797729 B1 KR 100797729B1
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KR
South Korea
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valve
bucket
hydraulic
pressure
flow path
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다까게이스께
마루야마중
이시자끼나오끼
Original Assignee
가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
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Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼 filed Critical 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
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Abstract

병렬회로와 직렬회로 변환을 행하여 최적으로 제어한다.
버킷용 유압실린더(3)의 부하압이 일정값 이하일 경우에는, 재생캔슬밸브(54)는 닫히고, 이 때문에 암용 유압실린더(2)에서 배출되는 유압유 전부가 탱크(14)로 배출되지 않고 배출 유압유 가운데 소정 비율의 유압유가, 암용 조작밸브(6), 귀환유로(35, 35a), 고정재생율밸브(43), 귀환유로(35d), 체크밸브(48), 귀환유로(51), 버킷용 조작밸브(7)를 통하여 버킷용 유압실린더(3)에 공급된다. 즉 버킷용 유압실린더(3)의 부하가 작은 경우에는 직렬회로로 변환되어 암용 유압실린더(2)의 귀환유압유가 버킷용 유압실린더(3)에 공급된다. 버킷용 유압실린더(3)의 부하압이 일정값을 넘은 경우에는, 재생캔슬밸브(54)는 열리고, 이 때문에 붐용 유압실린더(2)의 배출 유압유는 귀환유로(35, 35b), 고정재생율밸브(43), 압력제어밸브(55)를 통하여 탱크(14)로 배출된다. 한편 유압펌프(1)의 토출유압유는 유로(24, 24b), 압력보상밸브(9), 버킷용 조작밸브(7)를 통하여 버킷용 유압실린더(3)에 공급된다. 즉 버킷용 유압실린더(3)의 부하가 큰 경우에는 병렬회로로 변환되어 유압펌프(1)의 토출유압유가 버킷용 유압실린더(3)에 공급된다.
유압펌프, 암용 유압실린더, 버킷용 유압실린더, 암용 조작레버, 버킷용 조작레버, 암용 조작밸브, 버킷용 조작밸브, 압력보상밸브.

Description

유압구동기계의 액추에이터 제어장치{ACTUATER CONTROLLER FOR HYDRAULIC DRIVE MACHINE}
도 1은, 제1의 실시형태의 유압회로도이다.
도 2는, 제2의 실시형태의 유압회로도이다.
도 3은, 제3의 실시형태의 유압회로도이다.
도 4는, 제4의 실시형태의 유압회로도이다.
도 5는, 제5의 실시형태의 유압회로도이다.
도 6은, 제6의 실시형태의 유압회로도이다.
도 7은, 조작레버장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은, 실시형태의 건설기계의 작업기의 구성을 나타내는 도면이다.
도 9(a, b)는, 직렬회로와 병렬회로를 개념적으로 나타내는 도면이다.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
1 : 유압펌프 2 : 암용 유압실린더 3 : 버킷용 유압실린더
4 : 암용 조작레버 5 : 버킷용 조작레버
6 : 암용 조작밸브 7 : 버킷용 조작밸브 8, 9 : 압력보상밸브
10 : 암(arm) 11 : 버킷(bucket) 18 : 암올림
19 : 암내림 20 : 버킷덤프(bucket dump)
21 : 버킷틸트(bucket tilt) 35, 35a, 35b, 35c, 35d, 51 : 귀환유로
삭제
36 : 재생율상승밸브 40 : 조작레버장치 43 : 고정재생율밸브
49, 50 : 셔틀밸브 54 : 재생캔슬밸브 55 : 압력제어밸브
본 발명은, 2개의 유압액추에이터의 구동제어장치에 관한 것이다.
휠로더(wheel loader), 스키드스티어로더(skid steer loader) 등의 건설기계에는 도 8에 도시한 바와 같이, 작업기로서 암(10)과 버킷(11)이 설치되어 있다. 암(10), 버킷(11)은, 각각 암용 유압실린더(2), 버킷용 유압실린더(3)에 접속하고 있다.
예를 들면, 휠로더는 버킷(11)에 의하여 토사를 굴삭한 후에, 암(10)을 상승시키어 버킷(11)내의 토사를 덤프트럭에 적재하는 작업을 한다. 이 작업중에 암(10)을 상승방향으로 작동시킬 때, 버킷(11)의 자세가 지면에 대하여 수평한 일정자세를 유지하도록 버킷(11)을 덤프방향으로 작동시킬 필요가 있다. 이것을 레벨링(leveling)제어라고 한다. 레벨링제어는, 버킷(11) 내의 토사 등이 흘러내리는 것을 방지하기를 위하여 불가결하다.
그러나 레베링제어를 오퍼레이터의 수동조작에만 맡기면, 도 7에 도시된 바와 같이 암용 조작레버(4)와 버킷용 조작레버(5)를 복합조작하지 않으면 안된다. 이러한 복합조작은 오퍼레이터에게 부담이 크며, 숙련을 요한다. 이 때문에 오퍼레이터에 부담이 되지 않고, 또 숙련을 요하지 않아도 레벨링제어를 할 수 있는 발명이 종래부터 공지되어 있다. 즉 암용 조작레버(4)의 조작만으로 암(10)뿐만 아니라 버킷(11)을 동시에 작동시키어 수평유지제어를 하는 발명이 종래부터 공지되어 있다.
한편 복수의 유압액추에이터 예를 들면 암용 유압액추에이터와 버킷용 유압액추에이터에 유압유를 공급하는 유압회로로는, 직렬회로(series circuit)와 병렬회로(parallel circuit)가 알려져 있다.
도 9(a, b)는 직렬회로와 병렬회로의 구성을 개념적으로 나타내고 있다. 도 9(a)에 도시된 직렬회로는 유압펌프(1)에서 토출된 유압유를 제1 유압유공급로 (24a)를 통하여 선두의 암용 유압실린더(2)에 공급하고 암용 유압실린더(2)에서 배출된 귀환유압유를 귀환유압유공급로(40)를 통하여 버킷용 유압실린더(3)로 공급하여 양 유압실린더(2, 3)를 구동한다. 이에 대하여 도 9(b)에 도시된 바와 같이 병렬회로는 유압펌프(1)에서 토출된 유압유를 각각, 제1 유압유공급로(24a), 제2 유압유공급로(24b)를 통하여 암용 유압실린더(2), 버킷용 유압실린더(3)로 공급하여 양 유압실린더(2, 3)를 구동하는 것이다.
직렬회로는 복합조작(combined operation)을 행할 때에, 선두의 암용 유압실린더(2)의 구동속도가 저하되지 않는다. 즉 선두 암(10)의 작동속도가 저하되지 않는 이점이 있다. 이 때문에 직렬회로는 레벨링제어를 할 경우에 적합하다. 그러나 직렬회로에서는 유압펌프(1)에서 토출된 유압유에 의한 구동압이 각각 선두의 암용 유압실린더(2)와 후단(後段)의 버킷용 유압실린더(3)로 분할되어 감소된다. 이 때문에 후단의 버킷용 유압실린더(3)의 부하가 커진 경우에 구동압이 감소되어 부하에 대응하는 구동압에서 유압액추에이터를 구동할 수 없는 문제가 있다.
이에 대하여 병렬회로는 복합조작할 때에 단독조작시와 비교하여 암 (10)의 작동속도가 저하되는 결점이 있으나, 버킷용 유압실린더(3)의 구동압은 감소되지 않는 이점이 있다. 이 때문에 병렬회로는 복합조작을 할 때에 버킷용 유압실린더(3), 암용 유압실린더(2)가 동시에 큰 추력(推力)을 필요로 하는 작업을 할 경우에 적합하다.
일본국 특허 공개 헤이세이(平) 10-219730호 공보에는, 유압회로를 직렬회로로 구성하여, 암용 조작레버(4)가 암의 올림방향으로 조작된 때에 암용 유압실린더(2)에서 배출된 귀환유압유를, 버킷(11)의 자세가 수평으로 유지되도록 압력제어밸브로 분류(分流)하여 버킷용 유압실린더(3)에 공급하는 동시, 버킷(11)의 부하가 일정값을 넘은 경우에는 직렬회로인 채로 암용 유압실린더(2)로부터 귀환유압유를 암용 조작밸브를 통하여 탱크로 유입시키는 발명이 기재되어 있다.
상기 공보기재의 발명에 의하면 버킷(11)의 부하의 대소에 관계없이 직렬회로인 채로 암용 유압실린더(2)가 구동된다. 이 때문에 버킷용 유압실린더(3)가 스트로크엔드(stroke end)에 도달하여 버킷(11)의 부하가 커지더라도 암용 유압실린더(2)는 충분한 구동력을 가지지 못한 채 계속해서 움직이게 된다. 이것은 암(11)에 걸리는 부하가 큰 경우에 문제가 된다.
그래서 본 발명은 부하상태에 따라서 직렬회로와 병렬회로로 변환하여 작업기의 구동압의 저하와 작업기 속도의 저하가 일어나지 않도록 하는 것을 해결과제로 한다.
본 발명은, 상기 해결과제를 달성하기 위하여,
유압펌프(1)와, 이 유압펌프(1)의 토출유압유를 제1 및 제2 유압유공급로 (24a, 24b)를 통하여 공급하여 구동하는 제1 및 제2 유압액추에이터(2, 3)를 구비한 유압구동기계의 액추에이터 제어장치에 있어서,
상기 제1 유압액추에이터(2)의 배출유압유를 상기 제2 유압액추에이터(3)로 공급하는 귀환유압유공급로(35, 35a, 35d, 48, 51)와,
상기 제2 유압액추에이터(3)의 부하압에 따라, 상기 귀환유압유공급로(35, 35a, 35d, 48, 51)를 통하여 상기 제2 유압액추에이터(3)로 공급하는 유압유를 탱크(14)에 연통시키도록 제어하는 제어수단(54, 55)을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 대하여, 도 1을 참조하면서 구체적으로 설명한다.
본 발명에 의하면, 버킷용 유압실린더(3)의 부하압이 일정값 이하일 경우에는, 재생캔슬밸브(54)는 닫혀 있다. 이 때문에 붐용 유압실린더(2)에서 배출되는 유압유 전부가 탱크(14)로 배출되지 않고 배출 유압유 가운데 소정 비율의 유압유가, 암용 조작밸브(6), 귀환유로(35, 35a), 고정재생율밸브(43), 귀환유로(35d), 체크밸브(48), 귀환유로(51), 버킷용 조작밸브(7)를 통하여 버킷용 유압실린더(3)로 공급된다. 즉 버킷용 유압실린더(3)의 부하가 작은 경우에는 직렬회로로 구성되어 암용 유압실린더(2)의 귀환유압유가 버킷용 유압실린더(3)로 공급된다.
이에 대하여, 버킷용 유압실린더(3)의 부하압이 일정값을 넘는 경우에는, 재생캔슬밸브(54)는 열려 있다. 이 때문에 압력제어밸브(55)에 접속하는 파일럿유로(53)의 압력은 탱크압으로 되어 압력제어밸브(55)는 연통위치(55c)에 위치하고 암용 유압실린더(2)에서 배출되는 유압유는 모두 귀환유로(35, 35b), 고정재생율밸브(43), 압력제어밸브(55)를 통하여 탱크(14)로 배출된다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 버킷용 유압실린더(3)의 부하가 작은 경우에는 직렬회로가 구성되어 암용 유압실린더(2)의 귀환유압유에 따라 버킷용 유압실린더(3)가 구동된다. 이 때문에 레벨링제어시에 선두암(10)의 작동속도가 저하되는 문제가 발생하지 않는다. 또 버킷용 유압실린더(3)의 부하가 큰 경우에는 병렬회로로 변환되어 암용 유압실린더(2)의 귀환유압유가 탱크(14)로 연통되므로, 암용 유압실린더(2)를 충분한 구동력으로 작동할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의하면 부하상태에 따라서 병렬회로에 변환암용 유압실린더(2)의 귀환 유압유를 탱크(14)로 연통되도록 하였으므로, 버킷(11)의 부하가 커지더라도 암용 유압실린더(2)를 충분한 구동력으로 작동할 수 있다.
또 본 발명은, 유압펌프(1)와, 이 유압펌프(1)의 토출유압유를 제1 및 제2 유압유공급로(24a, 24b)를 통하여 공급하여 구동하는 제1 및 제2 유압액추에이터(2, 3)와, 상기 제1 및 제2 유압액추에이터(2, 3)에 각각 대응하여 설치된 제1 및 제2 조작수단(4, 5)을 구비한 유압구동기계의 액추에이터 제어장치에 있어서,
상기 제1 유압액추에이터(2)에서 배출되는 배출유압유를 상기 제2 유압액추에이터(3)로 공급하는 귀환유압유공급로(35, 35a, 35d, 48, 51)와,
상기 제2 유압액추에이터(3)의 부하압이 일정값 이하이고, 상기 제1 및 제2 조작수단(4, 5)이 특정 조작방향으로 조작되고 있는 경우는, 상기 제1 유압액추에이터(2)에서 배출되는 배출유압유를 소정의 비율로 분류(分流)하여 해당 소정의 비율로 분류한 유압유를 상기 귀환유압유공급로(35, 35a, 35d, 48, 51)를 통하여 상기 제2 유압액추에이터(3)로 공급함과 동시에, 상기 제2 조작수단(5)의 조작량의 변화에 따라, 상기 귀환유압유공급로(35, 35a, 35d, 48, 51)을 통하여 상기 제2 유압액추에이터(3)로 공급하는 유압유 유량(流量)의 비율을 변화시키는 제어수단(36, 54, 55)을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명을 도 1을 참조하여 구체적으로 설명한다.
본 발명에 의하면, 버킷용 유압실린더(3)의 부하압이 일정값 이하일 경우에는, 재생캔슬밸브(54)는 닫혀 있다. 그리고 암용 조작레버(4)가 특정의 조작방향(붐올림방향)으로 조작되고 있는 경우에는, 암용 유압실린더(2)에서 배출되는 유압유는 고정재생율밸브(43), 압력제어밸브(55)에 의해 소정의 비율로 분류된다. 이 소정의 비율로 분류된 유압유는, 암용 조작밸브(6), 귀환유로(35, 35a), 고정재생율밸브(43), 귀환유로(35d), 체크밸브(48), 귀환유로(51), 버킷용 조작밸브(7)를 통하여 버킷용 유압실린더(3)로 공급된다. 즉 버킷용 유압실린더(3)의 부하가 작은 경우에 암용 조작레버(4)가 특정 조작방향(붐올림방향)으로 조작되고 있는 경우에는 직렬회로에 구성된 암용 유압실린더(2)의 귀환유압유를 소정의 비율로 분류한 유압유가 버킷용 유압실린더(3)로 공급된다. 이 때문에 암용 유압실린더(2)에 공급되는 유량(流量)과 버킷용 유압실린더(3)에 공급되는 유량과의 비율이 일정한 관계로 되어 버킷(11)의 자세를 일정하게 유지하는 레벨링제어가 행하여 진다.
이에 대하여 버킷용 조작레버(5)가 특정 조작방향(버킷덤프방향)으로 조작되면, 재생율상승밸브(36)가 작동되며, 조작량에 따라 버킷용 유압실린더(3)로 공급되는 유압유의 유량의 비율을 증가시킨다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 버킷용 유압실린더(3)의 부하가 작은 경우에서 암용 조작레버(4)가 특정조작방향(붐올림방향)으로 조작되어 있는 경우에는 암용 유압실린더(2)의 귀환유압유를 소정의 비율로 분류한 유압유에 의하여 버킷용 유압실린더(3)가 구동된다. 또 버킷용 조작레버(5)가 특정 조작방향(버킷덤프방향)으로 조작되면, 재생율상승밸브(36)가 작동하고, 조작량에 따라 버킷용 유압실린더 (3)로 공급되는 유압유의 유량의 비율이 증가하므로, 버킷(11)의 작동속도를 크게 할 수 있다. 따라서 본 발명에 의하면 레벨링제어를 행하고 있을 때에 버킷용 조작레버(5)의 조작에 의해 버킷용 유압실린더(3)의 구동속도를 증가시킬 수 있다.
또 본 발명은, 상기 제1 및 제2 조작수단(4, 5)이 상기 특정 조작방향으로 조작되는 상태에서 상기 제1 및 제2 조작수단(4, 5)이 상기 특정 조작방향 이외의 조작방향으로 조작되고 있는 상태로 된 경우에, 상기 제2 유압유공급로(24b)를 통하여 유압유를 상기 제2 유압액추에이터(3)로 공급을 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 도 1을 참조하면서 구체적으로 설명한다.
암용 조작레버(4), 버킷용 조작레버(5)가 특정 조작방향(붐올림방향, 버킷덤프방향)으로 조작되고 있을 때에는, 암용 유압실린더(2)에서 배출되는 유압유가 암용 조작밸브(6), 귀환유로(35, 35a), 고정재생율밸브(43), 귀환유로(35d), 체크밸브(48), 귀환유로(51), 버킷용 조작밸브(7)를 통하여 버킷용 유압실린더(3)로 공급된다. 여기서, 가령 암용 조작레버(4), 버킷용 조작레버(5)가 특정 조작방향(붐올림방향, 버킷덤프(bucket dump)방향) 이외의 조작방향(암올림방향, 버킷틸트(bucket tilt)방향으로 조작된 상태로 변환된 때에 암용 유압실린더(2)에서 나오는 귀환유압유만으로 버킷용 유압실린더(3)를 구동하게 되면 전술한 바와 같이 암용 유암실린더(2)에서 충분한 추력을 얻을 수 없다.
그래서 암올림, 버킷틸트의 조작으로 변환되면, 병렬회로로 변환되어 제2 유압유공급로(24b)를 통하여 버킷용 유압실린더(3)에 유압펌프(1)의 토출유압유가 공급된다. 이때 버킷용 유압실린더(3)의 부하압이 일정값을 넘으면 암용 유압실린더(2)의 귀환유압유는 탱크(14)와 연통하여 탱크압으로 되어 암용 유압실린더(2)에서 충분한 추력을 얻게 된다.
즉 도 1의 암용 조작밸브(7)의 스풀 양측에는 스트로크 규제제어밸브(58, 59)가 설치되어 있다. 암용 조작레버(4)를 암올림방향으로 조작하면 스트로크 규제제어밸브(58)가 밸브위치(58a)로 위치하고, 제2 유압유공급로(24b)와 버킷용 유압실린더(3)가 연통되지 않도록 버킷용 조작밸브(7)의 스풀스트로크를 규제하고 있다. 이 때문에 귀환유로(51)가 암용 유압실린더(3)와 연통되어 직렬회로를 구성하고 있다.
이때 암올림의 방향의 파일럿압보다도 버킷틸트방향의 파일럿압이 커지면 스트로크 규제제어밸브(58)가 밸브위치(58b)로 변환될 수 있다. 그러면 유로(18c)는 탱크(14)에 연통되고, 스로틀(throttle)(18d)을 통하여 버킷용 조작밸브(7)에 작용하고 있는 파일럿압은 탱크압으로 된다.
이 때문에 버킷용 조작밸브(7)는 버킷틸트방향의 파일럿압에 따라 밸브위치 (7e)까지 스트로크한다. 버킷용 조작밸브(7)가 밸브위치(7e)까지 스트로크하면, 유압펌프(1)의 토출유압유는 유로(24, 24b), 압력보상밸브(9), 버킷용 조작밸브(7)를 통하여 버킷용 유압실린더(3)로 공급된다.
이 때문에 버킷용 유압실린더(3)는 유압펌프(1)에서 토출되는 유압유에 의하여 구동된다. 버킷용 유압실린더(3)의 부하압이 일정값을 넘으면, 암용 유압실린더 (2)의 귀환유로가 탱크압으로 되어 암용 유압실린더(2)는 충분한 추력으로 구동된다.
이하도면을 참조하여 본 발명에 관한 유압구동기계의 액추에이터 제어장치의 실시형태에 관하여 설명한다.
또한 실시형태에서는, 휠로더, 스키드스티어로더 등의 건설기계에 탑재된 유압회로를 상정(想定)한다. 이들 건설기계는 작업기로서 암(10)과 버킷(11)이 설치된 것을 상정한다.
도 1은 제1실시형태의 유압회로를 도시하고 있다.
동(同) 도면 1에 도시한 유압펌프(1)는 도시하지 않은 엔진에 의하여 구동되어 유압유를 토출한다. 이 토출유압유는 후술하는 바와 같이 암용 조작밸브(6), 버킷용 조작밸브(7)에 공급된다. 또 도시되지 않은 파일럿유압펌프도 상기 엔진에 의하여 구동되어 파일럿유압유를 토출한다. 이 파일럿유압유는 도 8에 도시한 유압식의 조작레버장치(40)로 공급된다. 조작레버장치(40)는, 암용 조작레버(4), 버킷용 조작레버(5)를 구비하고 있다. 암용 조작레버(4)는 암용 조작밸브(6)에 대응하여 설치되어 있다. 또 버킷용 조작레버(5)는 버킷용 조작밸브(7)에 대응하여 설치되어 있다.
조작레버장치(40)에서는, 암용 조작레버(4)의 조작량에 따른 파일럿압의 파일럿유압유와, 버킷용 조작레버(5)의 조작량에 따른 파일럿압의 파일럿유압유가 출력된다.
즉 암용 조작레버(4)가「암올림측」으로 조작되면, 조작량에 따른 크기의 압력(이하 암올림압이라 한다)의 파일럿유압유가 파일럿유로(18)에 출력된다.
이와 같이 암용 조작레버(4)가 「암내림측」으로 조작되면, 조작량에 따른 크기의 압력(이하 암내림압이라 한다)의 파일럿유압유가 파일럿유로(19)에 출력된다.
이와 같이 버킷용 조작레버(5)가 「덤프측」으로 조작되면, 조작량에 따른 크기의 압력(이하 버킷덤프압이라한다)의 파일럿유압유가 파일럿유로(20)에 출력된다.
이와 같이 버킷용 조작레버(5)가 「틸트측」으로 조작되면, 조작량에 따른 크기의 압력(이하 버킷틸트압이라 한다)의 파일럿유압유가 파일럿유로(21)에 출력된다.
암용 유압실린더(2), 버킷용 유압실린더(3)는 유압펌프(1)의 토출유압유가 암용 조작밸브(6), 버킷용 조작밸브(7)를 통하여 공급되는 것으로 각각 구동된다.
상기 암올림압, 암내림압, 버킷덤프압, 버킷틸트압에 따라 암용 조작밸브(6), 버킷용 조작밸브(7)의 밸브 위치가 이동한다.
도 8은 실시형태의 건설기계의 작업기의 구성을 나타내고 있다.
동 도면 8에 표시된 바와 같이 암(10), 버킷(11)에 각각 대응하여 암용 유압실린더(2), 버킷용 유압실린더(3)가 설치되어 있다. 암용 유압실린더(2)는 암용 작밸브(6)에 대응하고 있다. 또 버킷용 유압실린더(3)는 버킷용 조작밸브(7)에 대응하고 있다. 암용 유압실린더(2), 버킷용 유압실린더(3)는 암용 조작밸브(6), 버킷용 조작밸브(7)를 통하여 공급되는 유압유에 의하여 각각 구동된다.
암용 유압실린더(2)의 로드, 버킷용 유압실린더(3)의 로드는 각각, 암(10), 버킷(11)에 접속되어 있다. 버킷(11)은 암(10)에 연결되어 있다.
암용 유압실린더(2)는 하부(bottom)실(2a)과 상부(head)실(2b)을 구비하고 있다. 암용 유압실린더(2)의 하부실(2a)에 유로(28)을 통하여 암용 조작밸브(6)에서 유압유가 공급되면, 암용 유압실린더(2)의 로드는 신장되어 암(10)이 「암올림측」으로 작동된다. 또 암용 유압실린더(2)의 상부실(2b)로 유로(29)를 통하여 암용 조작밸브(6)에서 유압유가 공급되면, 암용 유압실린더(2)의 로드는 수축되어 암(10)이「암내림측」으로 작동된다.
버킷용 유압실린더(3)는 하부실(3a)과 상부실(3b)을 구비하고 있다. 버킷용 유압실린더(3)의 하부실(3a)에 유로(31)를 통하여 버킷용 조작밸브(7)에서 유압유가 공급되면, 버킷용 유압실린더(3)의 로드는 신장되어 버킷(11)이 「덤프측」으로 작동된다. 또 버킷용 유압실린더(3)의 상부실(3b)에 유로(32)를 통하여 버킷용 조작밸브(7)에서 유압유가 공급되면, 버킷용 유압실린더(3)의 로드는 수축되어 버킷(11)이 「틸트측」으로 작동된다.
이하 조작레버 장치(40)(조작레버4, 5)와 각 조작밸브(6, 7)와 각 유압실린더(2, 3)와의 접속관계 및 각 조작밸브(6, 7)와 유압펌프(1)의 접속관계에 관하여 상술한다.
조작레버장치(40)는 셔틀밸브(49, 50)를 통하여 각 조작밸브(6, 7)의 파일럿포트에 접속하여 있다.
즉 암 들어올림압이 출력되는 파일럿유로(18)는 파일럿유로(18a)와 파일럿유로(18b)로 분기(分岐)되어 있다. 또 암 내림압이 출력되는 파일럿유로(19)는 파일럿유로(19a)와 파일럿유로(19b)로 분기되어 있다.
파일럿유로(18b)와, 버킷덤프압이 출력되는 파일럿유로(20)는 셔틀밸브(50)의 각 입구포트에 연통하고 있다. 셔틀밸브(50)의 출구포트는 파일럿유로(22)에 연통하고 있다. 이와 같이 파일럿유로(19b)와, 버킷틸트압이 출력되는 파일럿유로(21)는 셔틀밸브(49)의 각 입구포트에 연통하고 있다. 셔틀밸브(49)의 출구포트는 파일럿유로(23)에 연통하고 있다.
이 때문에 셔틀밸브(50)의 출구포트에서는, 암올림압과, 버킷덤프압 가운데 큰쪽의 파일럿압의 파일럿유로가, 파일럿유로(22)에 출력되며, 버킷용 조작밸브(6)의 파일럿포트(7g)에 공급된다.
이와 같이 셔틀밸브(49)의 출구포트에서는, 암내림압과, 버킷틸트압 가운데 큰쪽의 파일럿압의 파일럿유압유가, 파일럿유로(23)로 출력되며, 파일럿용 조작밸브 (6)의 반대측의 파일럿포트(7h)에 공급된다.
또한 암올림압은 파일럿유로(18a)에 출력되며, 암용 조작밸브(6)의 파일럿포트(6g)에 공급된다. 또 암내림압은 파일럿유로(19a)에 출력되며, 암용 조작밸브(6)의 반대측의 파일럿포트(6h)에 공급된다.
암용 조작밸브(6)는 유압펌프(1)에서 토출되는 유압유의 유량 및 방향을 제어하여 암용 유압실린더(2)로 공급하는 제어밸브이다.
즉 유압펌프(1)에서 토출된 유압유는 유로(24)와 그 분기유로(24a)를 통하여 암용 조작밸브(6)로 유입된다. 암용 조작밸브(6)에서 유출된 유압유는 유로(28 또는 29)를 통하여 암용 유압실린더(2)로 공급된다.
암용 조작밸브(6)는 3개의 밸브위치 즉 6c(중립위치), 6a(암올림위치), 6e(암내림위치)를 갖고 있다. 파일럿유로(18a)를 통하여 암올림압이 암용 조작밸브(6)의 암올림측 파일럿포트(6g)에 공급되면, 암올림압에 따라서 암용 조작밸브(6)의 개구(開口)면적(개구량)이 변화되어, 암용 조작밸브(6)는 암올림위치(6a)측에 있게 된다. 암용 조작밸브(6)가 위치(6a)에 있게 되면 개구면적에 따른 유량의 유압유가 암조작밸브(6), 유로(28)을 통하여 암용 유압실린더(2)의 하부실(2a)로 공급된다. 그 결과 암(10)이 암올림측으로 작동된다.
또 파일럿유로(19a)에서 암내림압이 암용 조작밸브(6)의 암내림측파일럿포트(6h)에 공급되면, 암내림압에 따라서 암용 조작밸브(6)의 개구면적(개구량)이 변화되어, 암용 조작밸브(6)는 암내림위치(6e)측에 위치된다. 암용 조작밸브(6)가 위치(6e)로 있게 되면 개구면적에 따른 유량(流量)의 유압유가 암용 조작밸브(6), 유로(29)를 통하여 암용 유압실린더(2)의 상부실(2b)에 공급된다. 그 결과 암(10)이 암내림측으로 작동된다.
암용 조작밸브(6)가 밸브위치(6a)에 위치하면 암용 유압실린더(2)의 상부실(2b)에서 배출되는 유압유(이하 귀환유압유라 한다)는 암용 조작밸브(6)를 통하여 귀환유로(35)에 출력된다. 또 암용 조작밸브(6)가 밸브위치(6e)에 위치하면 암용 유압실린더(2)의 하부실(2a)에서 배출되는 귀환유압유는 암용 조작밸브(6)를 통하여 귀환유로(35)에 출력된다.
또한 암용 조작밸브(6)는 유로(25c), 유로(25)를 통하여 탱크(14)에 접속되어 있다.
이와 같이 버킷용 조작밸브(7)에 의하여, 유압펌프(1)에서 토출되는 유압유의 유량(流量) 및 방향이 제어되고, 또한 제어된 유압유가 버킷용 유압실린더(3)로 공급된다.
즉 유압펌프(1)에서 토출된 유압유는 유로(24)와 그 분기유로(24b)를 통하여 버킷용 조작밸브(7)에 도입(導入)된다. 버킷용 조작밸브(7)에서 출력된 유압유는 유로(31 또는 32)를 통하여 버킷용 유압실린더(3)로 공급된다.
버킷용 조작밸브(7)는 5개의 밸브위치, 즉 7c(중립위치), 7b(버킷덤프위치), 7a(버킷덤프위치), 7d(버킷틸트위치), 7e(버킷틸트위치)가 있다. 또한 버킷용 조작밸브(7)의 밸브위치는 연속적으로 변화하는 것으로, 개구면적도 연속적으로 변화한다. 파일럿유로(22)를 통하여 암올림압 또는 버킷덤프압의 어느 쪽이든 높은 쪽의 파일럿압이 버킷용 조작밸브(7)의 버킷덤프측 파일럿포트(7g)로 공급되면, 파일럿압에 따라 버킷용 조작밸브(7)의 개구면적(개구량)이 변화되어, 버킷용 조작밸브(7)는 버킷덤프위치(7b, 7a)측에 위치된다. 버킷용 조작밸브(7)가 위치(7a)에 있게 되면 유압펌프(1)의 토출유압유가 유입하여 개구면적에 따라 유량의 유압유가 버킷용 조작밸브(7), 유로(31)를 통하여 버킷용 유압실린더(3)의 하부실(3a)로 공급된다. 그 결과 버킷(11)이 덤프측으로 작동된다.
또 파일럿유로(23)를 통하여 암내림압 또는 버킷틸트압의 어느 쪽이든 높은 쪽의 파일럿압이 버킷용 조작밸브(7)의 버킷틸트측 파일럿포트(7h)로 공급되면, 파일럿압에 따라 버킷용 조작밸브(7)의 개구면적(개구량)이 변화되어, 버킷용 조작밸브 (7)는 버킷틸트(7d, 7e)측에 위치된다. 버킷용 조작밸브(7)가 위치(7e)에 있게 되면 개구면적에 따른 유량의 유압유가 버킷용 조작밸브(7), 유로(32)를 통하여 버킷용 유압실린더(3)의 상부실(3b)로 공급된다. 그 결과 버킷(11)이 틸트측으로 작동된다.
버킷용 조작밸브(7)가 밸브위치(7b, 7a)에 있게 되면 버킷용 유압실린더(3)의 상부실(3b)에서 배출되는 유압유는 버킷용 조작밸브(7)를 통하여 귀환유로(25b)에 출력된다. 또 버킷용 조작밸브(7)가 밸브위치(7d, 7e)에 있게 되면 버킷용 유압실린더(3)의 하부실(3a)에서 배출되는 유압유는 버킷용 조작밸브(7)를 통하여 귀환유로 (25d)에 출력된다. 귀환유로(25b, 25d)에 출력된 유압유는 유로(25)를 통하여 탱크 (14)로 배출된다.
버킷용 조작밸브(7)에는 귀환유로(51)가 접속되어 있다. 귀환유로(51)는, 귀환유로(35)에 연통(連通)하고 있다.
버킷용 조작밸브(7)가 밸브위치(7b)에 있게 되면, 귀환유로(51)는 버킷용 조작밸브(7)를 통하여 유로(31)에 연통된다. 이 때문에 암용 유압실린더(2)에서 배출되는 귀환유로는 귀환유로(35), 귀환유로(51), 버킷용 조작밸브(7), 유로(31)를 통하여 버킷용 유압실린더(3)의 하부실(3a)로 공급된다. 이와 같이 버킷용 조작밸브(7)가 밸브위치(7d)에 있게 되면, 귀환유로(51)는 버킷용 조작밸브(7)를 통하여 유로(32)에 연통한다. 이 때문에 암용 유압실린더(2)에서 배출되는 귀환유압유는 귀환유로(35), 귀환유로(51), 버킷용 조작밸브(7), 유로(32)를 통하여 버킷용 유압실린더(3)의 상부실(3b)로 공급된다.
또한 버킷용 조작밸브(7)는 유로(26b), 유로(25)를 통하여 탱크(14)에 접속되어 있다.
본 실시형태에서는 각 조작밸브(6, 7)마다 압력보상밸브(8, 9)가 설치되어 있다.
압력보상밸브(8)는 유압펌프(1)에서 보아, 암용 조작밸브(6)의 상류측(上流側) 즉, 유압펌프(1)와 암용 조작밸브(6) 사이의 유압공급로 상에 설치되어 있다. 이와 같이 압력보상밸브(9)는 유압펌프(1)에서 보아, 버킷용 조작밸브(7)의 상류측 즉, 유압펌프(1)과 버킷용 조작밸브(7) 사이의 유압유공급로 상에 설치되어 있다.
압력보상밸브(8, 9)는, 조작밸브(6, 7)의 상류측의 유압유의 압력과 하류측 (下流側)의 유압유의 압력 사이의 압력차를, 동일한 값으로 하는 밸브이다. 유압회로의 일반공식인 하기,
(1)식,
Q=c·A·√(△P) … (1)
에서 유도되는 바와 같이, 차압 △P를 동일하게 하므로서, 오퍼레이터에 의하여 조작되는 조작레버(4)의 조작량(조작밸브6의 개구면적A)에 비례한 유량Q가 부하의 크기와 관계없이 얻어진다. 이와 같이 조작레버(5)의 조작량(조작밸브7의 개구면적A)에 비례한 유량Q가 부하의 크기와 관계없이 얻어진다.
암용 조작밸브(6)에 대응하는 압력보상밸브(8)는, 유량제어밸브(flow control valve)부(8a)와 감압밸브부(8b)로 이루어진다. 유량제어밸브부(8a)에는 유압펌프(1)에서 토출된 유압유가 유로(24), 그 분기유로(24a)를 통하여 유입된다. 감압밸브부(8b)에는 유압펌프(1)에서 토출된 유압유가 유로(24), 그 분기유로(24c)를 통하여 유입된다.
이와 같이 버킷용 조작밸브(7)에 대응하는 압력보상밸브(9)는, 유량제어밸브부 (9a)와 감압밸브부(9b)로 이루어진다. 유량제어밸브부(9a)에는 유압펌프(1)에서 토출된 유압유가 유로(24), 그 분기 유로(24b)를 통하여 유입된다. 갑압밸브부(9b)에는 유압펌프(1)에서 토출된 유압유가 유로(24), 그 분기 유로(24d)를 통하여 유입된다.
감압밸브부(8b)의 출구는 유로(27a)를 통하여 유로(27, 27b)에 연통하고 있 다. 감압밸브부(9b)의 출구는 유로(27b)를 통하여 유로(27)에 연통하고 있다.
이 때문에 감압밸브부(8b)에는 유로(27, 27a)를 통하여, 감압밸브부(8b)가 닫히는 방향으로, 유압실린더(2, 3)의 각 부하압 가운데 최대부하압(이하 최대부하압이라 한다)이 가하여 진다.
유로(27b)는 유로(27c)에 분기되어 있다. 유로(27c)는 셔틀밸브(57)의 입구포트에 연통되어 있다. 셔틀밸브(57)의 다른 쪽의 입구포트는 유로(47)에 연통되어 있다. 유로(47)은 귀환유로(35d)를 통하여 귀환유로(35)에 연통하고 있다. 셔틀밸브(57)의 출구포트는 유로(27d)에 연통되어 있다. 유로(27d)는 감압밸브부(9b)를 닫는 방향으로 접속되어 있다.
이 때문에 셔틀밸브(57)에는 유로(27c)을 통하여 최대부하압이 입력된다. 또 셔틀밸브(57)에는 유로(47)을 통하여 암용 유압실린더(2)의 귀환유압유 가운데 버킷용 유압실린더(3)의 구동에 사용되는 유압유의 압력(이하 재생압이라 한다)이 입력된다. 또 「재생(再生)」이란 귀환유압유를 버킷용 유압실린더(3)의 구동에 사용한다는 의미로 사용하고 있다. 셔틀밸브(57)에서는 재생압과 최대부하압 가운데 큰 쪽의 압력이 출력된다.
이 때문에 감압밸브부(9b)에는 유로(27d)을 통하여, 감압밸브부(9b)가 닫히는 방향으로, 재생압과 최대압 가운데 큰 쪽의 압력이 가하여 진다.
압력보상밸브(8, 9)가 동작하는 것에 의하여, 각 조작밸브(6, 7)의 전후차압△P가 동일한 압력으로 일정하게 된다. 이것으로 유압실린더(2, 3)의 부하의 크기와 무관하게, 각 조작밸브(6, 7)의 개구면적에 따라서, 유량이 정하여 진다. 즉 상기(1)식 (Q=c·A·√(△P))에 의해 부하의 변동에 관계없이 각 조작밸브(6, 7)의 개구면적(개구량)A에 따라서 각 조작밸브(6, 7)의 유량Q가 명료하게 정하여 진다.
언로드(unload)밸브(34)는 유압펌프(1)의 토출유로(24)에 접속하고 있다. 언로드밸브(34)에는 유로(27)을 통하여, 언로드밸브(34)가 닫히는 방향으로, 최대부하압이 가하여 진다.
언로드밸브(34)는, 유압펌프(1)의 토출유압유의 압력과, 유압실린더(2, 3)의 최대부하압과의 차압을, 유압실린더(2, 3)의 부하의 변동에 의하지 않고, 언로드밸브(12)의 설정압에 따라 일정값으로 한다.
즉 언로드밸브(34)는, 언로드밸브(34)에 구비한 스프링의 탄발력과, 최대부하압과, 유압펌프(1)의 토출압에 의하여 개폐된다. 언로드밸브(34)는 탄발력과 최대부하압에 의하여 닫힘 쪽으로 작동된다. 언로드밸브(34)는 유압펌프(1)의 토출압에 의하여 열림 쪽으로 작동된다. 이것으로 유압펌프(1)의 토출압과 최대부하압과의 차압은 언로드밸브(34)의 설정압에 따라서 일정하게 된다.
또 유압펌프(1)의 토출유로(24)에는 릴리프밸브(33)가 접속되어 있다. 릴리프밸브(33)는 유압펌프(1)에서 유로(24)에 토출된 유압유의 압력을 설정릴리프압 이하로 제한한다.
귀환유로(35)는 3개의 귀환유로(35a, 35b, 35c)에 분기되어 있다.
귀환유로(35a, 35b)는 고정재생율밸브(43)의 각 입구포트에 접속되어 있다. 귀환유로(35c)는 재생율상승(再生率上昇)밸브(36)의 입구포트에 접속되어 있다. 귀환유로(35a)와 귀환유로(35c)는 고정재생율밸브(43) 및 재생율상승밸브(36)의 각 출구포트에서 합류되어 귀환유로(35d)에 연통되어 있다. 귀환유로(35d)는 체크밸브 (48)의 입구포트에 연통되어 있다. 체크밸브(48)의 출구포트는 귀환유로(51)에 연통되어 있다. 체크밸브(48)는 귀환유로(35d)에서 귀환유로(51)의 방향으로만 유압유의 흐름을 허용된다. 귀환유로(35d)는 유로(47)에 분기되어 있다.
귀환유로(35b)는 고정재생율밸브(43)의 출구포트를 통하여 압력제어밸브(55)의 입구포트에 접속되어 있다. 압력제어밸브(55)의 출구포트는 유로(25)를 통하여 탱크(14)에 연통되어 있다.
고정재생율밸브(43)은 3개의 밸브위치 즉 43c(중립위치), 43a(암올림위치) , 43b(암내림위치)를 가지고 있다.
파일럿유로(22)는 파일럿유로(22a)로 분기되며 이 파일럿유로(22a)는 고정재생율밸브(43)의 한쪽의 파일럿포트(43d)에 접속되어 있다. 이와 같이 파일럿유로 (23)는 파일럿유로(23a)로 분기되며 이 파일럿유로(23a)는 고정재생율밸브(43)의 다른 쪽 파일럿포트(43e)에 접속되어 있다.
따라서 파일럿유로(22a, 23a) 내의 압력이 동일압력인 경우에는 고정재생율밸브(43)는 중립위치(43c)에 있게 된다. 고정재생율밸브(43)가 중립위치(43c)에 있을 때 귀환유로(35a) 내의 유압유는 고정재생율밸브(43)로 차단되는 동시, 귀환유로(35b) 내의 유압유는 고정재생율밸브(43)를 통과하여 압력제어밸브(55)의 입구포트에 유입된다.
파일럿유로(22a) 내의 파일럿압이 파일럿유로(23a) 내의 파일럿압보다도 큰 경우에는 고정재생율밸브(43)는 암올림위치(43a)에 있게 된다. 고정재생율밸브 (43)가 암올림위치(43a)에 있을 때 귀환유로(35a) 내의 유압유는 고정재생율밸브(43) 내의 스로틀(throttle)(43f)을 통과하여 귀환유로(35d)에 출력과 동시에, 귀환유로(35b) 내의 유압유는 고정재생율밸브(43) 내의 스로틀(43g)을 통과하여 압력제어밸브(55)의 입구포트에 유입된다. 여기서 귀환유로(35a)에 대응하는 스로틀 (43f)의 스로틀지름(개구면적) 및 귀환유로(35b)에 대응하는 스로틀(43g)의 스로틀지름(개구면적)은, 소정의 값으로 설정되어 있다. 이들 스로틀지름(개구면적)의 값은 암(10)이 암올림측으로 작동했을 때 버킷(11)을 수평으로 유지하기 위하여 필요한 유압실린더(3)로의 공급유량에 대응하여 정해져 있다.
이와 같이 파일럿유로(23a) 내의 파일럿압이 파일럿유로(22a) 내의 파일럿압보다도 큰 경우에는 고정재생율밸브(43)는 암내림위치(43b)에 있게 된다. 고정재생율밸브(43)가 암내림위치(43b)에 있을 때 귀환유로(35a) 내의 유압유는 고정재생율밸브(43) 내의 스로틀(43h)을 통과하여 귀환유로(35d)로 출력함과 동시에, 귀환유로(35b) 내의 유압유는 고정재생율밸브(43) 내의 스로틀(43i)을 통과하여 압력제어밸브(55)의 입구포트에 유입한다.
재생율상승밸브(36)는 3개의 밸브위치 즉 36c(중립위치), 36a(버킷덤프위치), 36b(버킷틸트위치)가 있다.
파일럿유로(20)는 파일럿유로(20a)로 분기되며 이 파일럿유로(20a)는 재생율상승밸브(36)의 한쪽의 파일럿(36d)에 접속되어 있다. 이와 같이 파일럿유로(21)는 파일럿유로(21a)로 분기되며 이 파일럿유로(21a)는 재생율상승밸브(36)의 다른 쪽의 파일럿포트(36e)에 접속되어 있다.
따라서 파릴럿유로(20a, 21a) 내의 압력이 동일압력인 경우에는 재생율상승밸브(36)는 중립위치(36c)에 있게 된다. 재생율상승밸브(36)가 중립위치(36c)에 있을 때 귀환유로(35c) 내의 유압유는 재생율상승밸브(36)로 차단된다.
파일럿유로(20a) 내의 파일럿압이 파일럿유로(21a) 내의 파일럿압보다도 큰 경우에는 재생율상승밸브(36)는 버킷덤프위치(36a)에 있게 된다. 재생율상승밸브 (36)가 버킷덤프위치(36a)에 있을 때 귀환유로(35c) 내의 유압유는 재생율상승밸브(36)를 통과하여 귀환유로(35d)로 출력된다. 이와 같이 파일럿유로(21a) 내의 파일럿압이 파일럿유로(20a) 내의 파일럿압보다도 큰 경우에는 재생율상승밸브(36)는 버킷틸트위치(36b)에 있게 된다. 재생율상승밸브(36)가 버킷틸트위치(36b)에 위치하고 있을 때 귀환유로(35b) 내의 유압유는 재생율상승밸브(36)를 통과하여 귀환유로(35d)로 출력된다.
압력제어밸브(55)는 2개의 밸브위치 55a(차단위치), 55c(연통위치)가 있다. 압력제어밸브(55)가 차단위치(55a)에서 연통위치(55c)측으로 이동에 따라서 개구면적이 연속적으로 커진다. 파일럿유로(55e)를 통하여 압력제어밸브(55)의 한쪽의 파일럿포트(55f)에 입력포트압이 파일럿압으로서 가하여 진다.
귀환유로(51)는 유로(51a)에 분기되어 스로틀(52)을 통하여 유로(53)에 연통되어 있다. 유로(53)는 재생캔슬밸브(cancel valve)(54)의 입구포트와 압력제어밸브(55)의 다른 쪽의 파일럿포트(55g)의 각각에 접속되어 있다.
따라서 압력제어밸브(55)는, 유로(油路)(53) 내의 압력과 파일럿유로(55e) 내의 압력이 균형을 이루는 위치에서 밸런스를 이루어, 압력제어밸브(55)의 상류압 (上流壓)은 귀환유로(51) 내의 압력과 균등하게 된다. 이 때문에 암용 유압실린더 (2)에서 배출되는 귀환유압유는 일정한 비율로 분류(分流)되어 귀환유로(35d)와 귀환유로(35b)의 각각으로 할당된다. 귀환유로(35d)에 할당된 귀환유압은 체크밸브 (48), 귀환유로(51), 버킷용 조작밸브(7)를 통하여 버킷용 유압실린더(3)로 공급된다. 한편 귀환유로(35b)에 할당된 유압유는 압력제어밸브(55), 유로(25)를 통하여 탱크(14)로 배출된다.
압력제어밸브(55)는 재생율상승밸브(36)가 중립위치(36c)에 위치하고 있을 때, 고정재생율밸브(43)의 스로틀(43f)의 개구면적과 스로틀(43g)의 개구면적의 비율로 귀환유로(35d)로 흐르는 유압유의 유량(유압실린더(3)에 공급유량)과 귀환유로(35b)로 흐르는 유압유의 유량(탱크(14)에 배출유량)이 분류된다. 이 분류비(分流比)는 버킷(11)을 수평으로 유지하는 비율로 설정되어 있다.
또 재생률상승밸브(36)가 버킷덤프위치(36a) 또는 틸트위치(36b)에 위치하고 있을 때, 버킷덤프압 또는 틸트압이 커짐에 따라서 귀환유로(35d) 측에 분류되는 유량이 증가한다.
재생캔슬밸브(54)는 귀환유로(51) 내의 압력 즉 버킷용 유압실린더(3)의 부하압이 일정값을 넘은 경우에 귀환유로(35) 내의 전유량(全流量)을 탱크(14)로 배출하기 위하여 설치되어 있다.
재생캔슬밸브(54)에는 닫힘 측에 스프링(54a)의 스프링력이 부여되어 있다. 재생캔슬밸브(54)의 스프링(54a)에 대향하는 파일럿포트(54b)에는 귀환유압유(51) 내의 부하압이 파일럿압으로서 더하여 진다. 또 후술하는 바와 같이 재생캔슬밸브 (54)의 스프링(54a)에 대향하는 파일럿포트(54c)에는 파일럿유로(19g)를 통하여 파일럿압이 가하여 진다.
따라서 파일럿포트(54b, 54c) 측에 작용하는 힘이 스프링(54a)의 스프링력보다도 작은 경우에는 재생캔슬밸브(54)는 닫힘 측에 위치하고 있다,
이에 대하여 파일럿포트(54b, 54c) 측에 작용하는 힘이 스프링(54a)의 스프링력 이상이 되면 재생캔슬밸브(54)는 열림측에 있게 된다. 이 때문에 귀환유로(51) 내의 유압유는 유로(51a), 스로틀(52), 유로(53), 재생캔슬밸브(54), 유로(25)를 통하여 탱크(14)로 배출된다. 그러면 귀환유로(51) 내의 압력은 스로틀(52)에서 감압(減壓)되어 탱크압으로 되고 이 탱크압이 파일럿압으로서 압력제어밸브(55)의 파일럿포트(55g)에 작용된다. 이 때문에 압력제어밸브(55)의 상류압은 탱크압이 되어 귀환유압유의 전류량(全流量)은 압력제어밸브(55)를 통하여 탱크(14)로 배출된다.
본 실시형태에서는, 버킷용 조작밸브(7)의 버킷덤프위치(7a)에, 카운터밸런스밸브 (39)가 내장되어 있다. 버킷용 조작밸브(7)의 스풀이 스트로크(stroke)하면 유로(31) 내의 압력이 카운터밸런스밸브(39)의 스프링이 설치되어 있는 측에 대향하는 측으로 가하여 진다. 카운터밸런스밸브(39)는 유로(32)와 유로(25)와의 연통을 차단하는 위치(39a)와, 유로(32)와 유로(25)를 연통시키는 밸브위치(39b)를 가지고 있다.
유로(31)의 압력이 일정압 이상이면, 카운터밸런스밸브(39)가 밸브위치(39b)로 변환된다. 이 때문에 유로(32)로부터 귀환유압유가 유로(25b)를 통하여 탱크 (14)로 배출된다. 또 유로(31)의 압력이 상기 일정압보다도 작으면, 카운터밸런스 밸브(39)가 스프링력에 의하여 밸브위치(39a)로 변환된다. 이 때문에 유로(32)로부터 귀환유압유가 차단되어 탱크(14)로의 귀환유압유의 배출량이 없어진다.
또 버킷용 조작밸브(7)의 버킷덤프위치(7b)에도, 카운터밸런스밸브(39)와 동일한 기능의 카운터밸런스밸브(41)가 내장되어 있다.
이와 같이 버킷용 조작밸브(7)의 버킷틸트위치(7e, 7d)에도 카운터밸런스밸브 (39)와 동일하게, 유로(32)의 압력이 일정압 이상이면 유로(31)로부터의 귀환유압유를 유로(25)를 통하여 탱크(14)로 배출되며, 유로(32)의 압력이 상기 일정압보다도 작으면 귀환유압유를 차단하여 탱크(14)로 귀환유압유가 배출되지 않게 하는 카운터밸런스밸브(42, 65)가 각각 설치되어 있다.
버킷용 조작밸브(6)에는, 그 스풀의 스트로크위치를 규제하는 스트로크 규제제어밸브(58) 및 (59)가 설치되어 있다. 스트로크규제제어밸브(58)는 버킷용 조작밸브(7)가 버킷덤프위치(7b, 7a) 측으로 이동되는 때에 버킷덤프위치(7b)에서 스트로크를 규제하여 버킷덤프위치(7a)로 가지 않도록 스풀의 이동을 제어한다.
즉 스트로크규제제어밸브(58)는 버킷용 조작밸브(7)의 파일럿포트(7h)측 끝부위에 닿을 수 있는 피스톤(58c)이 구비되어 있다. 또 스트로크 규제제어밸브(58)는 2개의 밸브위치 58a(차단위치), 58b(배출위치)가 있다.
파이럿유로(18b)는 파일럿유로(18c)에 분기되어 이 파일럿유로(18c)는 스트로크 규제제어밸브(58)의 한쪽의 파일럿포트(58d)에 접속되어 있다. 이와 같이 파일럿유로(23)는 스트로크 규제제어밸브(58)의 피스톤(58c) 측의 파일럿포트(58e)에 접속되어 있다.
파일럿유로(18c)는 유로(18d)에 분기되어 스트로크규제제어밸브(58)의 입구포트에 접속하고 있다. 스트로크규제제어밸브(58)의 출구포트는 유로(18e)에 접속되어 있다. 유로(18e)는 유로(25)를 통하여 탱크(14)에 연통되어 있다.
따라서 파일럿유로(18c) 내의 파일럿압에 의하여 스트로크 규제제어밸브(58)는 차단위치(58a)에 있게 된다. 이 때문에 버킷용 조작밸브(7)가 버킷덤프위치(7b, 7a)측에 이동하려고 해도 파일럿덤프위치(7b)에서 피스톤(58c)에 의하여 스트로크가 규제되어 버킷덤프위치(7a)까지 이동하지 못한다.
파일럿유로(23) 내의 파일럿압이 파일럿유로(18c) 내의 파일럿압보다도 큰 경우에는 스트로크 규제제어밸브(58)는 통과위치(58b)에 있게 된다.
또 파일럿유로(18c) 내의 파일럿유압유는 파일럿유로(18d), 스트로크규제제어밸브(58), 유로(18e, 25)를 통하여 탱크(14)로 배출된다. 이 때문에 파일럿유로 (18c, 18b) 내의 파일럿압은 탱크압으로 된다.
또한 버킷용 조작밸브(7)의 파일럿포트(7g) 측의 스트로크규제제어밸브(59)도 스트로크 규제제어밸브(58)와 동일하다. 이 경우 파일럿유로(19b)가 분기된 파일럿유로(19c) 내의 파일럿압에 의하여 스트로크 규제제어밸브(59)는 차단위치에 있게 되며, 버킷용 조작밸브(7)의 이동위치가 파일럿틸트위치(7d)에서 규제된다.
본 실시형태에서는, 부동(浮動)(float control)제어회로가 설치되어 있다. 여기서 부동제어라는 것은 암(10)이 암내림측으로 작동하고 있는 경우에 암용 유압실린더(2)의 양 실린더실(2a, 2b)을 탱크압으로 하여 암(10)이 외력에 따라서 암올림, 암내림의 양 방향으로 자유롭게 작동할 수 있는 제어이다.
부동제어를 실행하는 지령은, 예를 들어 암용 조작레버(4)를 암내림방향으로 조작함과 동시에 조작레버(4)의 노브(knob) 등에 설치된 부동제어용 스위치를 온(on)조작하는 것으로 주어진다. 부동제어용 스위치가 온(on)조작되면 부동제어용 스위치에서 전기신호가 출력된다.
부동제어회로는, 변환밸브(60, 61, 62)를 중심으로 구성되어 있다.
변환밸브(60)는 전자(電磁)변환밸브이며 2개의 밸브위치(60a, 60b)를 가지고 있다. 파일럿유로(19)는 변환밸브(60)의 입구포트에 접속하고 있다. 변환밸브(60)의 출구포트는 유로(19f, 19g)에 접속하고 있다. 변환밸브(60)의 전자 (電磁) 솔레노이드(60c)에는 부동제어용 스위치의 온조작을 나타내는 전기신호가 가하여 진다. 변환밸브(60)의 전자솔레노이드(60c)가 비통전(非通電)상태일 때에는 변환밸브 (60)는 밸브위치(60a)에 있게 되며, 파일럿유로(19) 내의 파일럿유압유가 변환밸브 (60)를 통과하여 유로(19g)에 출력되어 있다. 변환밸브(60)의 전자솔렌이드(60c)에 전기신호가 통전(通電)되면 변환밸브(60)는 밸브위치(60b)에 위치하며, 파일럿유로 (19) 내의 파일럿유압유가 변환밸브(60)를 통과하여 유로(19f)에 출력된다.
변환밸브(61)는 2개의 밸브위치 61a(차단위치), 61b(통과위치)가 있다. 스로틀(63)의 하류(下流)는 변환밸브(61)의 유입출포트에 접속되어 있다. 변환밸브(61)의 다른 쪽의 유입출포트는 유로(29b)에 접속되어 있다. 유로(29b)는 유로(25)를 통하여 탱크(14)에 연통되어 있다. 변환밸브(61)의 파일럿포트(61c)에는 유로(19f)를 통과한 파일럿유압유가 공급된다. 변환밸브(61)의 파일럿포트(61c)에 파일럿압이 가하여지면 변환밸브(61)는 통과위치(61b)에 있게 되며, 스로틀(63)의 하류는 변환밸브(61), 유로(29b, 25)를 통하여 탱크(14)에 연통된다.
유로(29)는 유로(29a)에 분기(分岐)되어 있다. 유로(29a)는 스로틀(63)의 상류에 연통되어 있다.
변환밸브(62)는 2개의 밸브위치 62a(차단위치), 62b(통과위치)가 있다. 유로(29a)는 변환밸브(62)의 유입출포트에 접속되어 있다. 변환밸브(61)의 다른 쪽의 유입출포트는 유로(29b)에 접속되어 있다. 변환밸브(62)의 파일럿포트(62c)에는 스로틀(63)의 하류의 파일럿압이 가하여 진다. 변환밸브(62)의 파일럿포트(62c)에 대향하는 측에는 스로틀(63)의 상류압이 가하여 진다. 따라서 스로틀(63)의 하류가 저압이 되면 변환밸브(62)는 통과위치(62b)에 있게 되며, 유로(29a)는 변환밸브 (62), 유로(29b, 25)를 통하여 탱크(14)에 연통된다.
다음으로 도 1의 제1실시형태의 유압회로의 동작에 관하여 설명한다.
현재 오퍼레이터가 조작레버장치(40)의 암용 조작레버(4)를 암올림측에 조작한 것으로 한다. 이때 버킷용 조작레버(5)는 중립위치로부터 기울기(傾動)(tilting)조작이 되어 있지 않게 한다.
이 때문에 암용 조작레버(4)의 조작량에 따른 암올림압이 파일럿유로(18a)에 출력된다. 이 암올림압은 파일럿유로(18a)를 통하여 암용 조작밸브(6)의 암올림측 파일럿포트(6g)에 공급된다.
또 암용 조작레버(4)의 조작량에 따른 암올림압이 파일럿유로(18b)에 출력되어 셔틀밸브(50)의 한쪽의 입구포트에 가하여져 있다. 현재 버킷용 조작레버(5)는 중립위치이므로, 파일럿유로(20)의 압력 즉, 셔틀밸브(50)의 다른 쪽의 입구포트의 압력은 탱크(14) 내의 압력으로 되어 있다. 이 때문에 셔틀밸브(50)를 통하여 파일럿유로(22)에, 암용 조작레버(4)의 조작량에 따른 암올림압이 출력된다. 이 암올림압은 파일럿유로(22)를 통하여 버킷용 조작밸브(7)의 덤프측 파일럿포트(7g)에 공급된다.
이 때문에 각 조작밸브(6, 7)에 가하여진 암올림압에 따라 암용 조작밸브(6)가 암올림위치(6a)측에 위치되는 동시에, 버킷용 조작밸브(7)가 덤프위치(7b)측에 위치된다.
암용 조작밸브(6)가 암올림위치(6a)에 있게 되면, 유압펌프(1)에서 토출된 유압유가 유로(24, 24a), 압력보상밸브(8)를 통하여 암용 조작밸브(6)의 입구포트에 유입되며, 개구면적에 따른 유량의 유압유가 유로(28)를 통하여 암용 유압실린더(2)의 하부실(2a)로 공급된다. 그 결과 암(10)이 암올림측으로 작동된다.
암용 조작밸브(6)가 암올림위치(6a)에 위치되어 있을 때 암용 유압실린더(2)의 상부실(2b)에서 배출되는 귀환유압유는 유로(29), 암용 조작밸브(6)를 통하여 귀환유로(35)에 출력된다.
현재 버킷용 조작레버(5)는 중립위치이므로 버킷덤프압, 버킷틸트압은 동일한 탱크압으로 된다. 이 때문에 각 파일럿유로(20a, 21a) 내의 파일럿압은 탱크압이며 재생율상승밸브(36)의 각 파일럿포트(36d, 36e)에 가하여지는 파일럿압은 탱크압이다. 이것으로 재생율상승밸브(36)는 차단위치(36c)에 위치하며 귀환유로(35c) 내의 유압유는 재생율상승밸브(36)로 차단된다. 따라서 귀환유압유는 귀환유로(35a, 35b)만을 흐른다.
암올림압이 고정재생율밸브(43)의 파일럿포트(43d)에 가하여지기 때문에, 고정재생율밸브(43)는 암올림위치(43a)에 위치한다. 고정재생율밸브(43)가 암올림위치(43a)에 위치하면 귀환유로(35a) 내의 유압유는 고정재생율밸브(43) 내의 스로틀(43f)을 통과하여 귀환유로(35d)에 출력된다. 또 귀환유로(35b) 내의 유압유는 고정재생율밸브(43) 내의 스로틀(43g)을 통과하여 압력제어밸브(55)의 입구포트에 유입된다.
압력제어밸브(55)는, 고정재생율밸브(43)의 스로틀(43f)의 개구면적과 스로틀(43g)의 개구면적으로 정해지는 소정의 비율로 귀환유로(35d)를 흐르는 유압유의 유량과 귀환유로(35b)를 흐르는 유압유의 유량(탱크(14)로의 배출유량)을 분류(分流)한다. 이 분류비는 버킷(11)을 수평으로 유지하는 분류비로 되어 있다.
버킷용 조작밸브(7)가 버킷덤프위치(7b)에 있을 때, 귀환유로(51)는 버킷용 조작밸브(7)를 통하여 유로(31)에 연통된다. 그러나 유압펌프(1)의 토출구에 연통하는 유로(24a)는 버킷용 조작밸브(7)로 차단되어 유로(31)에 연통하지 않는다. 즉 도 1의 유압회로는 직렬회로로 되어 있다.
다음으로 암용 조작레버(4)의 암올림 방향에의 조작에 대하여 버킷용 조작레버(5)의 버킷덤프방향으로 조작이 가하여진 경우, 즉 복합조작시의 작동에 관하여 설명한다.
버킷용 조작레버(5)가 버킷덤프방향으로 조작되면, 파일럿유로(20a) 내의 버킷덤프압이 파일럿유로(21a) 내의 파일럿압(덤프압)보다도 크게 된다. 이 때문에 재생율상승밸브(36)는 버킷덤프위치(36a)에 위치한다. 재생율상승밸브(36)가 버킷덤프위치(36a)에 위치하면 귀환유로(35c) 내의 유압유는 재생율상승밸브(36)를 통과하여 귀환유로(35d)에 합류한다. 이 합류에 의하여 귀환유로(35d)를 통과하는 유압유의 유량이 증가한다. 이 때문에 버킷덤프압의 상승에 따른 귀환유압유(35d)로 뷴류되는 유압유의 유량이 중가한다.
따라서 버킷 덤프압의 증가에 따른 버킷용 유압실린더(3)로 공급되는 유압유의 유량이 증가하여 버킷(11)의 작동속도가 증가한다.
이때 암올림압이 파일럿유로(18c)에 작용하여 스트로크 규제제어밸브(58)는 차단위치(58a)에 위치한다. 스트로크 규제제어밸브(58)가 차단위치(58a) 측으로 이동하면 피스톤(58c)이 버킷용 조작밸브(7)의 스풀에 닿는다. 이 때문에 버킷용 조작레버(5)가 버킷덤프방향으로 조작되어 버킷덤프압이 파일럿유로(22)를 통하여 버킷용 조작밸브(7)의 파일럿포트(7g)에 가하여져도 버킷용 조작밸브(7)는 버킷덤프위치(7b)에서 피스톤(58c)에 의하여 스트로크가 규제되어 버킷덤프위치(7a)까지 이동되지 못한다.
이처럼 암올림 방향의 조작과 버킷덤프방향의 복합 조작시에, 버킷용 조작밸브(7)는 버킷덤프위치(7b)로 유지하고 있다. 예를 들어 버킷덤프압이 상승하더라도 버킷용 조작밸브(7)가 버킷덤프위치(7a)까지 이동하지는 않는다. 즉 유압펌프(1)의 토출구에 연통되는 유로(24a)는 버킷용 조작밸브(7)로 차단되어 유로(31)를 통하여 버킷용 유압실린더(3)의 하부실(3a)에 연통되지 않는 상태로 된다. 이와 같이 복합조작시에는 직렬회로가 유지된다. 따라서 암용 유압실린더(2)는 유압펌프(1)의 토출유압유에 의하여 구동되며, 버킷용 유압실린더(3)는 암용 유압실린더(2)의 귀환유압유만으로 구동된다. 버킷용 유압실린더(3)는 유압펌프(1)의 토출유압유에 의하여 구동되는 일은 없다. 그 결과, 복합조작시에 선두의 작업기인 암(10)을, 암올림방향으로 단독조작할 때와 같은 작동속도로 작동시킬 수 있다.
단 암용 조작레버(4)의 조작량이 작게 되어 암올림압이 작아지면 버킷용 조작밸브(7)의 스트로크 규제상태는 해제된다.
즉 파일럿유로(18c) 내의 암올림압이 작아지면 피스톤(58c)의 버킷용 조작밸브(7)를 누르는 힘이 약해진다. 이 때문에 버킷용 조작레버(5)가 버킷덤프방향으로 조작되어 버킷덤프압이 파일럿유로(22)를 통하여 버킷용 조작밸브(7)의 파일럿포트(7g)에 가하여지면, 버킷용 조작밸브(7)는 피스톤(58c)에 스트로크가 규제되지 않아 버킷덤프위치(7a)까지 이동된다. 즉 유압펌프(1)의 토출구에 연통하는 유로(24a)는 버킷용 조작밸브(7), 유로(31)를 통하여 버킷용 유압실린더(3)의 하부실 (3a)에 연통된다. 이로 인하여 버킷용 유압실린더(3)는 유압펌프(1)의 토출유압유에 의하여 구동된다.
그런데 직렬회로는 복합조작시에 선두 작업기인 암(10)의 작동속도가 저하되지 않는 이점이 있으나 후단(後段)의 작업기인 버킷(11)에서 충분한 구동력을 얻을 수 없는 문제가 있다. 본 실시형태에서는 버킷(11)의 부하가 커지면 직렬회로에서 병렬회로로 변환하는 것으로 이 문제를 해결하고 있다.
상술한 바와 같이 암용 조작레버(4)의 조작량을 작게 하면 유로(24a)가 버킷용 유압실린더(3)의 하부실(3a)에 연통하는 상태가 된다. 이 상태에서 버킷용 유압실린더(3)의 부하압이 일정값을 넘으면, 재생캔슬밸브(54)의 파일럿포트(54b)에 작용하는 힘이 스프링(54a)의 스프링력 이상이 된다. 이 때문에 재생캔슬밸브(54)는 열림측으로 위치한다. 이 때문에 귀환유로(51) 내의 유압유는 유로(51a), 스로틀 (52), 유로(53), 재생캔슬밸브(54), 유로(25)를 통하여 탱크(14)로 배출된다. 이 때문에 유로(53)를 통하여 압력제어밸브(55)의 파일럿포트(55g)에 작용하는 파일럿압은 탱크압이 되며 이에 따라 압력제어밸브(55)의 상류측의 압력도 탱크압이 되어, 귀환유로(35) 내의 전류량(全流量)이 탱크(14)로 배출된다. 이것으로 암용 유압실린더(2)의 귀환측의 실린더실(2b)의 압력은 탱크압이 된다. 즉 직렬회로에서 병렬회로로 변환된다.
또 본 실시형태에서는, 암용 조작레버(4), 버킷용 조작레버(5)가 암올림방향, 버킷틸트방향이라는 조작방향으로 조작되면, 버킷용 조작밸브로 스풀의 스트로크규제는 되지 않고 유압펌프(1)의 토출유압유에 의하여 버킷용 유압실린더(3)가 구동된다. 즉 병렬회로에 의하여 버킷용 유압실린더(3)가 구동된다.
암용 조작레버(4), 버킷용 조작레버(5)가 암올림방향, 버킷틸트방향으로 조작되면, 파일럿유로(22, 23)에는 암올림압과 버킷틸트압이 발생된다. 여기에서 암올림압보다도 버킷틸트압이 높아지면 스트로크규제제어밸브(58)가 통과위치(58b)로 변환된다. 이 때문에 파일럿유로(18c)는 유로(18d), 스트로크 규제제어밸브(58), 유로(18e), 유로(25)를 통하여 탱크(14)에 연통되다. 이것으로 파일럿유로(18c) 내의 암올림압은 스로틀(18d)에 의하여 조여지며 탱크압까지 내려간다. 이 때문에 버킷용 조작밸브(7)의 파일럿포트(7g)에 파일럿유로(22)를 통하여 가하여지는 암올림압이 저하된다. 한편 버킷용 조작밸브(7)의 대향하는 파일럿포트(7h)에는 버킷틸트압이 가하여 지고 있다.
이 때문에 버킷용 조작밸브(7)는 버킷틸트압에 의하여 버킷틸트위치(7e)까지 이동된다. 버킷용 조작밸브(7)가 버킷틸트위치(7e)에 위치되면, 유압펌프(1)의 토출유압유는 유로(24, 24b), 압력보상밸브(9), 버킷용 조작밸브(7), 유로(32)를 통하여 버킷용 유압실린더(3)의 헤드실(3b)로 공급된다.
이 때문에 버킷용 유압실린더(3)는 유압펌프(1)에서 토출되는 유압유에 의하여 구동된다. 즉 병렬회로가 구성된다.
이상 암용 조작레버(4)가 암올림방향으로 조작된 경우에 관하여 설명하였다. 암용 조작레버(4)가 암내림방향으로 조작된 경우에도 동일하게 작동한다.
그런데 직렬회로의 이점의 하나로 회생기능이 있다. 설령 암(10)이 자중 (自重)(self weight)으로 낙하하는 경우에 암용 유압실린더(2)의 하부실(2a) 측의 유지압을 버킷용 유압실린더(3)의 구동에 사용될 수 있다. 이때에는 유압펌프(1)에서 유압유를 승압(昇壓)시킬 필요 없이 암용 유압실린더(2)의 귀환유압유의 부하압(유지압)만으로 버킷용 유압실린더(3)를 구동할 수 있다.
본 실시형태에서는 로드센싱시스템을 채용하고 있어 유압펌프(1)와 유압실린더(2, 3)의 최대부하압과의 차압(差壓)이 일정값이 되도록 작동된다. 따라서 최대부하압이 버킷용 유압실린더(3)의 부하압이라고 하면 유압펌프(1)의 토출압은 버킷용 유압실린더(3)의 부하압에 대하여 일정값을 더한 압력까지 승압된다. 이것은 에너지손실을 초래한다.
본 실시형태에 의하면, 셔틀밸브(57)에는 유로(27, 27c)를 통하여 최대부하압이 입력된다. 또 셔틀밸브(57)에는 귀환유로(35d), 유로(47)를 통하여 암용 유압실린더(2)의 귀환유압의 압력(재생압)이 입력된다. 셔틀밸브(57)에서는 재생압과 최대부하압 가운데 큰 쪽의 압력이 출력된다. 여기서 재생압이 최대부하압보다도 큰 경우에는 체크밸브(57)에서 재생압이 출력되며, 유로(27d)를 통하여 압력보상밸브(9)의 감압밸브부(9b)에 가하여 진다. 이 때문에 갑압밸브(9b)부가 닫히는 방향으로 작동되어 재생압을 로드센싱회로에 출력되지 않는다. 유압펌프(1)의 토출압은 재생압에 대응하여 승압하는 일이 없으므로, 에너지손실을 방지할 수 있다.
이상 설명한 제1의 실시형태는 적당하게 변경을 가하여도 된다.
도 2∼도 6은 각각, 도 1의 유압회로의 일부를 생략한 제2의 실시형태, 제3의 실시형태, 제4의 실시형태, 제5의 실시형태, 제6의 실시형태를 각각 도시하고 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 제2의 실시형태는, 도 1의 유압회로 가운데, 버킷용 조작밸브(7)의 스풀의 스트로크를 규제하는 스트로크 규제제어밸브(58, 59)가 생략되어 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제3의 실시형태에서는, 도 1의 유압회로 가운데, 버킷용 조작밸브(7)의 스풀의 스트로크를 규제하는 스트로크 규제제어밸브(58, 59)가 생략된 동시, 부동제어(float control)를 하는 변환밸브(60, 61, 62) 등이 생략되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제4의 실시형태에서는, 도 1의 유압회로 가운데, 버킷용 유압실린더(3)의 귀환유압의 탱크(14)로의 배출량을 제한하는 카운터밸런스밸브(39, 41, 42, 65)가 생략되어 있는 동시, 부동제어를 행하는 변환밸브(60, 61, 62) 등이 생략되며, 또한 버킷용 조작밸브(7)의 스풀의 스트로크를 규제하는 스트로크 규제제어밸브(58. 59)가 생략되어 있다.
도 5에 도시한 바와 같이 제5의 실시형태는, 도 1의 유압회로 가운데, 버킷용 유압실린더(3)의 귀환유압유의 탱크(14)로의 배출량을 제한하는 카운터밸런스밸브(39, 41, 42, 65)가 생략되어 있는 동시, 부동제어를 행하는 변환밸브(60, 61, 62) 등이 생략되며, 또한 버킷용 조작밸브(7)의 스플의 스트로크를 규제하는 스트로크 규제제어밸브(58, 59)가 생략되어 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 제6의 실시형태에서는, 도 1의 유압회로 가운데, 암올림의 조작에 연동하여 버킷용 조작밸브(7)를 버킷덤프위치(7b, 7a)측으로 이동시키는 셔틀밸브(50), 암내림의 조작에 연동하여 버킷용 조작밸브(7)를 버킷틸트위치(7d, 7e) 측으로 이동시키는 셔틀밸브(49) 등이 생략되어 있다. 또한 제6의 실시형태는, 도 1의 유압회로 가운데, 버킷용 유압실린더(3)의 귀환유압유의 탱크(14)로의 배출량을 제한하는 카운터밸런스밸브(39, 41, 42, 65)가 생략되어 있는 동시, 부동제어를 행하는 변환밸브(60, 61, 62) 등이 생략되며, 또한 버킷용 조작밸브(7)의 스풀의 스트로크를 제어하는 스트로크 규제제어밸브(58, 59)가 생략되어 있다.
또한 제7의 실시형태에서는, 도 1의 유압회로 가운데, 암올림의 조작에 연동하여 버킷용 조작밸브(7)를 버킷덤프위치(7b, 7a) 측으로 이동시키는 셔틀밸브(50), 암내림의 조작에 연동하여 버킷용 조작밸브(7)를 버킷틸트위치(7d, 7e) 측으로 이동시키는 셔틀밸브(49) 등이 생략되어 있으며, 또, 도 1의 유압회로 가운데, 재생압과 최대부하압 가운데 큰 압력을 압력보상밸브(9)로 출력하는 셔틀밸브(57) 등이 생략되어 있다.
그러나 제2∼제6의 실시형태 중 어느 경우도 제1의 실시형태와 같이, 버킷용 유압실린더(3)의 부하압이 작은 경우에는 재생캔슬밸브(54)가 닫히는 측에 위치하는 것으로 하여 직렬회로로 변환되어, 암용 유압실린더(2)의 귀환유압유에 의하여 버킷용 유압실린더(3)를 구동할 수 있다. 이 때문에 제1의 실시형태와 동일하게 복합조작시에 선두의 암(10)의 작동속도를 저하시키지 않고 작업기를 작동시킬 수 있다. 또 버킷용 유압실린더(3)의 부하압이 큰 경우에는 재생캔슬밸브(54)가 열림측에 위치하는 것으로 병렬회로로 변환되어, 유압펌프(1)의 토출압에 의하여 버킷용 유압실린더(3)가 구동된다. 이 때문에 후단의 버킷용 유압실린더(3)의 부하가 커졌을 때에 부하에 대응하는 구동압으로 버킷용 유압실린더(3)를 구동할 수 있다.
이상과 같이, 각 실시형태에 의하면 부하상태에 따라서 암용 유압실린더(2)의 귀환유압유를 버킷용 유압실린더(3)로 공급하는 유량을 변화시키어 병렬회로와 직렬회로의 변환을 행하도록 한 것으로, 작업기의 구동압의 저하와 작업기 속도의 저하를 초래하지 않도록 할 수 있다.
이상 설명한 실시형태에서는, 본 발명이 건설기계에 적용되는 경우를 상정하여 설명하였다. 그러나 본 발명은 복수의 유압액추에이터를 구비한 모든 유압구동기계에 적용할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고 이들의 실시형태에서 당업자가 용이하게 변경 가능한 기술적인 범위의 것도 당연히 포함하는 것으로 한다.
본 발명은 상기한 바와 같이, 버킷용 유압실린더의 부하압이 일정값 이하인 경우에는 유압유 가운데 소정의 비율의 유압유가 버킷용 유압실린더에 공급되고, 버킷용 유압실린더의 부하압이 작은 경우에는 귀환유가 버킷용 유압실린더에 공급되며, 또 버킷용 유압실린더의 부하압이 일정값 이상인 경우에는 붐용 유압실린더에서 배출되는 유압유가 탱크로 배출되어 유압펌프의 토출유압유가 버킷용 유압실린더에 공급되게 구성하였기 때문에 버킷용 유압실린더를 작동시키어 토사를 퍼 올릴 때 버킷용 유압실린더의 구동력이 충분하여 토사를 퍼 올리는 작업속도가 저하되는 일이 없고 보다 능률적으로 신속하게 토사를 퍼 담는 작업을 할 수 있다.
또한 레벨링 제어기능이 양호하여 버킷암을 상승하여 버킷에 담긴 토사를 들어올릴 때 버킷을 수평으로 유지하는 것이 가능하며 버킷에 담긴 토사가 흘러 떨어지는 일이 없이 보다 효율적으로 작업할 수 있는 등의 효과가 있다.
본 발명에 의하면, 버킷용 유압실린더(3)의 부하가 작은 경우에는 직렬회로가 구성되어 암용 유압실린더(2)의 귀환유압유에 따라 버킷용 유압실린더(3)가 구동된다. 이 때문에 레벨링(levelling)제어시에 선두암(10)의 작동속도가 저하하는 문제는 발생되지 않는다. 또 버킷용 유압실린더(3)의 부하가 큰 경우에는 병렬회로로 변환되어 암용 유압실린더(2)의 귀환유압유가 탱크(14)로 연통되므로, 암용 유압실린더(2)를 충분한 구동력으로 움직일 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 부하상태에 따라서 병렬회로에 변환암용 유압실린더(2)의 귀환유압유를 탱크(14)로 연통하도록 하였으므로, 버킷(11)의 부하가 커지더라도 암용 유압실린더(2)를 충분한 구동력으로 움직일 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 버킷용 유압실린더(3)의 부하가 작은 경우에 암용 조작레버(4)가 특정조작방향(붐올림방향)으로 조작되고 있는 경우에 암용 유압실린더(3)가 구동된다. 또 버킷용 조작레버(5)가 특정 조작방향(버킷덤프방향)으로 조작되면, 재생율상승밸브(36)가 작동하고, 조작량에 따라서 버킷용 유압실린더(3)로 공급하는 유압유의 유량의 비율이 증가하므로, 버킷(11)의 작동속도를 크게 할 수 있다. 따라서 본 발명에 의하면 레벨링제어를 행하고 있을 때에 버킷용 조작레버(5)를 조작하는 것으로 버킷용 유압실린더(3)의 구동속도를 증가시킬 수 있다.
그리고, 본 발명에 의하면 암올림, 버킷틸트라는 조작으로 변환되면, 병렬회로로 변환되어 제2 유압유공급로(24b)를 통하여 버킷용 유압실린더(3)에 유압펌프(1)의 토출유압유가 공급된다. 이때 버킷용 유압실린더(3)의 부하압이 일정값을 넘으면 암용 유압실린더(2)의 귀환유압유는 탱크(14)에 연통하여 탱크압이 되어 암용 유압실린더(2)에서 충분한 추력(推力)을 얻게 된다.
즉, 본 발명의 실시형태인 도 1의 암용 조작밸브(7)의 스풀(spool) 양측에는 스트로크 규제제어밸브(58, 59)가 설치되어 있다. 암용 조작레버(4)를 암올림방향으로 조작하면 스트로크 규제제어밸브(58)가 밸브위치(58a)로 위치하고, 제2 유압유공급로(24b)와 버킷용 유압실린더(3)가 연통하지 않도록 버킷용 조작밸브(7)의 스풀스트로크를 규제하고 있다. 이 때문에 귀환유로(51)가 암용 유압실린더(3)에 연통하는 상태가 되어 직렬회로를 구성하고 있는 것이다.
이때 암올림의 방향의 파일럿압보다도 버킷틸트방향의 파일럿압이 커지면 스트로크 규제제어밸브(58)가 밸브위치(58b)로 변환될 수 있다. 그러면 유로(18c)는 탱크(14)에 연통하고, 스로틀(throttle)(18d)을 통하여 버킷용 조작밸브(7)에 작용하고 있는 파일럿압은 탱크압이 된다.
이 때문에 버킷용 조작밸브(7)는 버킷틸트방향의 파일럿압에 따라 밸브위치 (7e)까지 스트로크한다. 버킷용 조작밸브(7)가 밸브위치(7e)까지 스트로크하면, 유압펌프(1)의 토출유압유는 유로(24, 24b), 압력보상밸브(9), 버킷용 조작밸브(7)를 통하여 버킷용 유압실린더(3)로 공급되므로 유압펌프(1)에서 토출되는 유압유에 의하여 구동되기 때문에 버킷용 유압실린더(3)의 부하압이 일정값을 넘으면, 암용 유압실린더(2)의 귀환유로가 탱크압이 되어 암용 유압실린더(2)는 충분한 추력으로 구동되는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 유압펌프(1)와, 이 유압펌프(1)의 토출유압유를 제1 및 제2 유압유공급로 (24a, 24b)를 통한 공급에 의하여 구동하는 제1 및 제2 유압액추에이터(2, 3)와, 상기 제1 및 제2 유압액추에이터(2, 3)에 각각 대응하여 설치된 제1 및 제2 조작수단(4, 5)을 구비한 유압구동기계의 액추에이터 제어장치에,
    상기 제1 유압액추에이터(2)에서 배출되는 배출유압유를 상기 제2 유압액추에이터(3)로 공급하는 귀환유압유공급로(35, 35a, 35d, 48, 51)와,
    상기 제2 유압액추에이터(3)의 부하압이 일정값 이하인 경우에 상기 제1 및 제2 조작수단(4, 5)이 특정의 조작방향으로 조작되고 있는 경우에, 상기 제1 유압액추에이터(2)에서 배출되는 배출유압유를 소정의 비율로 분류(分流)하여 분류한 유압유를 상기 귀환유압유공급로(35, 35a, 35d, 48, 51)를 통하여 상기 제2 유압액추에이터(3)로 공급하는 동시, 상기 제2 조작수단(5)의 조작량의 변화에 따라, 상기 귀환유압유공급로(35, 35a, 35d, 48, 51)를 통하여 상기 제2 유압액추에이터(3)로 공급하는 유압유의 유량의 비율을 변화시키는 제어수단(36, 54, 55)을 구비한 것에 있어서,
    상기 제1 및 제2 조작수단(4, 5)이 상기 특정의 조작방향으로 조작되어 있는 상태에서 상기 제1 및 제2 조작수단(4, 5)이 상기 특정의 조작방향 이외의 조작방향으로 조작되어 있는 경우에, 상기 제2 유압유공급로(24b)를 통하여 유압유를 상기 제2 유압액추에이터(3)로 공급, 제어하게 된 것을 특징으로 하는 유압구동기계의 액추에이터 제어장치.
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