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KR20140074306A - 건설기계용 작업장치 구동 제어시스템 - Google Patents

건설기계용 작업장치 구동 제어시스템 Download PDF

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Publication number
KR20140074306A
KR20140074306A KR1020147007835A KR20147007835A KR20140074306A KR 20140074306 A KR20140074306 A KR 20140074306A KR 1020147007835 A KR1020147007835 A KR 1020147007835A KR 20147007835 A KR20147007835 A KR 20147007835A KR 20140074306 A KR20140074306 A KR 20140074306A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
control valve
boom
center bypass
bypass passage
bucket
Prior art date
Application number
KR1020147007835A
Other languages
English (en)
Inventor
정해균
송영복
Original Assignee
볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비 filed Critical 볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비
Publication of KR20140074306A publication Critical patent/KR20140074306A/ko

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Abstract

작동 압력이 상이한 작업장치를 동시에 조작할 경우 병렬유로와 텐덤유로를 동시에 사용할 수 있도록 유량을 제어하여 제어밸브 내부의 압력 손실을 저감시킬 수 있도록 한 제어시스템을 개시한다.
본 발명에 따른 작업장치 구동 제어시스템에 있어서, 엔진에 연결되는 제1,2유압펌프와, 제1유압펌프의 제1센터바이패스통로에 설치되어 병렬유로로 각각 연결되는 선회 제어밸브, 아암 제어밸브 및 좌측 주행 제어밸브와, 제2유압펌프의 제2센터바이패스통로에 설치되어 병렬유로로 각각 연결되는 붐 제어밸브, 버킷 제어밸브 및 우측 주행 제어밸브와, 압력 발생장치와, 붐 제어밸브의 붐 하강측 제어스풀에 형성되고 붐을 다운시키도록 붐 제어밸브를 절환시킬 경우에도 제2센터바이패스통로를 차단하지않고 개방상태를 유지하는 블리드 유로와, 제2센터바이패스통로 최하류측에 설치되고 붐 제어밸브를 절환시키는 제어신호압에 의해 절환되는 센터바이패스 절환밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 작업장치 구동 제어시스템을 제공한다.

Description

건설기계용 작업장치 구동 제어시스템{CONTROL SYSTEM FOR OPERATING WORK DEVICE FOR CONSTRUCTION MACHINE}
본 발명은 건설기계용 작업장치 구동 제어시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 작동 압력이 상이한 작업장치를 동시에 조작할 경우(일 예로서, 굴삭기의 붐 다운 작동과 버킷 등의 작업장치를 동시에 구동시킴을 말함), 병렬유로(parallel)와 텐덤유로(tandem)를 동시에 사용할 수 있도록 유량을 제어하여 제어밸브 내부의 압력 손실을 저감시킬 수 있도록 한 건설기계용 작업장치 구동 제어시스템에 관한 것이다.
도 1에 도시된 종래 기술에 의한 건설기계용 붐 구동 제어시스템은,
엔진(1)과,
엔진(1)에 연결되는 가변용량형 제1,2유압펌프(2,3)(이하 "제1,2유압펌프" 라고 함) 및 파일럿 펌프(4)와,
제1유압펌프(2)의 제1센터바이패스통로(5)에 설치되어 병렬유로(parallel)(5a)로 각각 연결되고, 선회모터(6) 구동을 제어하는 선회 제어밸브(7)와, 아암실린더(8) 구동을 제어하는 아암 제어밸브(9)와, 좌측 주행모터(10) 구동을 제어하는 주행 제어밸브(11)와,
제2유압펌프(3)의 제2센터바이패스통로(12)에 설치되어 병렬유로(12a)로 각각 연결되고, 붐실린더(13) 구동을 제어하는 붐 제어밸브(14)와, 버킷실린더(15) 구동을 제어하는 버킷 제어밸브(16)와, 우측 주행모터(17) 구동을 제어하는 주행 제어밸브(18)와,
조작량에 대응되는 제어신호를 출력하는 압력 발생장치(19,20)를 포함한다.
전술한 압력 발생장치(19)가 중립위치에 놓여 있을 경우에, 제2유압펌프(3)로부터 토출되는 작동유는 제2센터바이패스통로(12) 및 리턴유로(21)를 통과하여 유압탱크(T)로 귀환된다.
붐을 상승시키기 위해 압력 발생장치(19)를 조작할 경우, 파일럿펌프(4)로부터의 파일럿 신호압이 압력 발생장치(19)를 경유하여 붐 제어밸브(14)에 공급된다. 이로 인해 붐 제어밸브(14)가 붐 상승위치로 절환(도면상, 좌측 방향으로 절환됨)되므로, 제2유압펌프(3)로부터 토출되는 작동유는 로드체크밸브(22) 및 붐 제어밸브(14)를 경유하여 붐실린더(13)의 라지챔버에 공급된다. 이와 동시에 붐실린더(13)의 스몰챔버로부터 유출되는 작동유는 붐 제어밸브(14)를 경유하여 유압탱크(T)로 귀환된다. 따라서 붐실린더(13)가 신장구동되므로 붐을 상승시킬 수 있다.
한편, 붐을 하강시키기 위해 압력 발생장치(19)를 붐 다운위치로 조작할 경우, 파일럿펌프(4)로부터의 파일럿 신호압이 압력 발생장치(19)를 경유하여 붐 제어밸브(14)를 도면상, 우측 방향으로 절환시킨다. 따라서 제2유압펌프(3)로부터 토출되는 작동유는 붐 제어밸브(14)를 경유하여 붐실린더(13)의 스몰챔버에 공급된다. 이와 동시에 붐실린더(13)의 라지챔버로부터 유출되는 작동유는 붐 제어밸브(14) 및 배압체크밸브(23)를 경유하여 유압탱크(T)로 귀환된다. 따라서 붐실린더(13)가 수축구동되므로 붐을 하강시킬 수 있다.
이때, 전술한 배압체크밸브(23)에는 밸브스프링이 장착됨에 따라 유량이 통과될 경우 일정한 압력이 형성된다. 또한 붐 제어밸브(14)에는 재생라인이 설치됨에 따라 붐 다운시 붐실린더(13)의 라지챔버로부터 유출되는 유량을 스몰챔버로 재생시킬 수 있다.
전술한 바와 같이 붐을 다운시킬 경우 붐이 자중에 의해 다운되므로 저압력이 작용하게 된다. 한편 붐 다운 조작과 상대적으로 높은 압력이 요구되는 작업장치(일 예로서 버킷을 말함)를 동시에 조작할 경우, 붐과 버킷의 동시 조작성을 유지할 수 있도록 붐 하강측 제어스풀(붐 제어밸브(14)를 말함)의 유량 유입구측에 교축장치를 설치하여 동시 조작성을 유지할 수 있게 된다.
한편, 붐을 상승시키는 압력에 대비하여, 상대적으로 저압에서 작동되는 각 작업장치의 병렬유로에 교축장치를 설치함에 따라, 붐 상승과 다른 작업장치의 동시 조작성을 실현할 수 있게 된다.
또한, 전술한 붐 제어밸브(14)와 병렬으로 연결되는 버킷 제어밸브(16) 및 주행 제어밸브(18)는 제2센터바이패스통로(12)를 통하여 텐뎀유로(tandem)가 형성되어 있다. 즉 버킷실린더(15) 구동을 단독으로 제어할 경우 제2유압펌프(3)로부터의 작동유는 병렬유로(12a) 및 텐덤유로를 통하여 유입됨에 따라, 병렬유로(12a)로만 통과시킬 경우 발생되는 과도한 압력 손실을 줄일 수 있게 된다.
한편, 붐 하강 조작과 버킷 등의 다른 작업장치를 동시에 조작할 경우, 붐 하강측 제어스풀에 의해 제2센터바이패스통로(12)가 차단(close)되고, 버킷실린더(15)에 작동유를 공급하는 통로는 병렬유로(12a)를 통해서만 공급된다. 이 경우 병렬유로(12a)에 설치되는 유선 제어밸브에 의해 충분한 유로를 확보할 수 없어 과대한 압력손실을 유발하게 됨에 따라 에너지 손실이 발생되는 문제점을 갖는다.
또한, 전술한 병렬유로(12a)의 교축장치(24)로서 가변 제어밸브(도 2 참조)를 설치하는 하는 경우도 있으나, 이러한 교축장치도 유로를 충분하게 확보하는데 제한이 있는 실정이다.
본 발명의 실시예는, 붐 다운 작동과 버킷 구동에서와 같이 작동 압력이 상이한 작업장치를 동시에 조작할 경우, 병렬유로와 텐덤유로를 통하여 버킷 제어밸브에 작동유가 유입되도록 하여 제어밸브 내부에 발생되는 불필요한 압력 손실을 저감시킴에 따라 에너지 손실이 감소되어 유압시스템 효율을 증대시킬 수 있도록 한 건설기계용 작업장치 구동 제어시스템과 관련된다.
본 발명의 실시예에 의한 건설기계용 작업장치 구동 제어시스템은,
엔진과,
엔진에 연결되는 가변용량형 제1,2유압펌프 및 파일럿 펌프와,
제1유압펌프의 제1센터바이패스통로에 설치되어 병렬유로로 각각 연결되고, 선회모터를 제어하는 선회 제어밸브와, 아암실린더를 제어하는 아암 제어밸브와, 좌측 주행모터를 제어하는 주행 제어밸브와,
제2유압펌프의 제2센터바이패스통로에 설치되어 병렬유로로 각각 연결되고, 붐실린더를 제어하는 붐 제어밸브와, 버킷실린더를 제어하는 버킷 제어밸브와, 우측 주행모터를 제어하는 주행 제어밸브와,
조작량에 대응되는 제어신호를 출력하는 압력 발생장치와,
붐 제어밸브의 붐 하강측 제어스풀에 형성되고, 압력 발생장치 조작으로 붐을 다운시키도록 붐 제어밸브를 절환시킬 경우에도 제2센터바이패스통로를 차단하지않고 개방상태를 유지하는 블리드 유로와,
제2센터바이패스통로 최하류측에 설치되고, 붐 제어밸브를 절환시키는 제어신호압에 의해 절환되는 센터바이패스 절환밸브를 구비하여,
붐 다운 작동과 상대적으로 작동 압력이 상이한 작업장치를 동시에 조작할 경우, 제2유압펌프로부터의 작동유가 제2센터바이패스통로에 연결되는 병렬유로 및 텐덤유로를 통하여 제어밸브에 유입되도록 이뤄진다.
바람직한 실시예에 의하면, 전술한 작업장치는 버킷이며, 작업장치를 제어하는 제어밸브는 버킷 제어밸브이다.
전술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 의한 건설기계용 작업장치 구동 제어시스템은 아래와 같은 이점을 갖는다.
붐 다운 작동과 버킷 구동에서와 같이 작동 압력이 상이한 작업장치를 동시에 조작할 경우, 작동유가 병렬유로와 텐덤유로를 통하여 버킷 제어밸브에 유입되도록 하여(텐덤유로를 따라 통과되는 유량만큼 유로를 확보할 수 있음) 제어밸브 내부에 발생되는 압력 손실을 저감시켜 에너지 손실을 줄일 수 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 건설기계용 작업장치 구동 제어시스템의 유압회로도,
도 2는 종래 기술에 의한 건설기계용 작업장치 구동 제어시스템에 적용되는 우선제어밸브의 요부발췌확대도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계용 작업장치 구동 제어시스템의 유압회로도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계용 작업장치 구동 제어시스템에 있어서, 우선제어밸브의 요부발췌확대도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 참조 부호의 설명〉
1; 엔진
2; 제1유압펌프
3; 제2유압펌프
4; 파일럿 펌프
5; 제1센터바이패스통로
6; 선회모터
7,9,11,14,16,18; 제어밸브
8; 아암실린더
10,17; 주행모터
13; 붐실린더
15; 버킷실린더
19,20; 압력발생장치
25; 블리드 유로
26; 센터바이패스 절환밸브
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.
도 3 내지 도 4에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계용 작업장치 구동 제어시스템은,
엔진(1)과,
엔진(1)에 연결되는 가변용량형 제1,2유압펌프(이하, "제1,2유압펌프" 라고 말함(2,3) 및 파일럿 펌프(4)와,
제1유압펌프(2)의 제1센터바이패스통로(5)에 설치되어 병렬유로(5a)로 각각 연결되고, 선회모터(6) 구동을 제어하는 선회 제어밸브(7)와, 아암실린더(8) 구동을 제어하는 아암 제어밸브(9)와, 좌측 주행모터(10) 구동을 제어하는 주행 제어밸브(11)와,
제2유압펌프(3)의 제2센터바이패스통로(12)에 설치되어 병렬유로(12a)로 각각 연결되고, 붐실린더(13) 구동을 제어하는 붐 제어밸브(14a)와, 버킷실린더(15)구동을 제어하는 버킷 제어밸브(16)와, 우측 주행모터(17) 구동을 제어하는 주행 제어밸브(18)와,
조작량에 대응되는 제어신호를 출력하는 압력 발생장치(19,20)와,
붐 제어밸브(14a)의 붐 하강측 제어스풀에 형성되고, 압력 발생장치(19) 조작으로 붐을 다운시키도록 붐 제어밸브(14a)를 절환시킬 경우에도 제2센터바이패스통로(12)를 차단하지않고 개방상태를 유지하는 블리드(bleed)유로(25)와,
제2센터바이패스통로(12) 최하류측에 설치되고, 붐 제어밸브(14a)를 절환시키는 제어신호압에 의해 절환되는 센터바이패스 절환밸브(26)를 구비하여,
붐 다운 작동과 상대적으로 작동 압력이 상이한 작업장치(일 예로서 버킷을 말함)를 동시에 조작할 경우, 제2유압펌프(3)로부터의 작동유가 제2센터바이패스통로(12)에 연결되는 병렬유로(12a) 및 텐덤유로를 통하여 버킷 제어밸브(16)에 유입되도록 이뤄진다.
이때, 전술한 붐 제어밸브(14a)의 붐 하강측 제어스풀에 형성되고, 붐을 다운시키기 위해 붐 제어밸브(14a)를 절환시킬 경우에도 제2센터바이패스통로(12)를 차단하지않고 개방상태를 유지하는 블리드(bleed)유로(25)와,
제2센터바이패스통로(12) 최하류측에 설치되고, 붐 제어밸브(14a)를 절환시키는 제어신호압에 의해 절환되는 센터바이패스 절환밸브(26)를 제외한 구성은, 도 1에 도시된 작업장치 구동 제어시스템의 구성과 동일하므로 이들의 구성 및 작동의 상세한 설명은 생략하며, 중복되는 구성에 대한 도면부호는 동일하게 표기한다.
이하에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계용 작업장치 구동 제어시스템의 사용예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3 내지 도 4에서와 같이, 붐 다운 작동과 버킷 구동을 동시에 조작할 경우, 전술한 압력 발생장치(19)의 조작으로 인해 파일럿 펌프(4)로부터의 파일럿 신호압이 압력 발생장치(19)를 경유하여 붐 제어밸브(14a)를 도면상, 우측 방향으로 절환시킨다. 따라서 제2유압펌프(3)로부터 토출되는 작동유는 로드체크밸브(22) 및 붐 제어밸브(14a)를 경유하여 붐실린더(13)의 스몰챔버에 공급된다. 동시에 붐실린더(13)의 라지챔버로부터 유출되는 작동유는 붐 제어밸브(14a) 및 배압체크밸브(23)를 경유하여 유압탱크(T)로 귀환된다. 따라서 붐실린더(13)가 수축구동되므로 붐을 하강시킬 수 있다.
이때, 전술한 배압체크밸브(23)에 의해 발생된 압력으로 인해 붐실린더(13)의 라지챔버에서 유출되는 일부 유량은 붐 하강측 제어스풀(붐 제어밸브(14a)를 말함)에 형성된 재생라인을 통해 붐실린더(13)의 스몰챔버로 재생되어진다.
한편, 제2유압펌프(3)로부터 토출되는 작동유는, 제2센터바이패스통로(12) - 붐 제어밸브(14a)의 붐 하강측 제어스풀에 형성된 블리드 유로(25)를 통과하여 버킷 제어밸브(16)의 입구측에 공급된다. 따라서 버킷 제어밸브(16)의 로드체크밸브(27)를 통하여 버킷 제어밸브(16)의 스풀 통로에 연결된다. 한편 병렬유로(12a)에 설치되는 우선 제어밸브를 경유한 유량이 로드체크밸브(27)를 경유한 유량과 합류되어 버킷 제어밸브(16)의 스풀에 유입된다.
따라서, 작동 압력이 상이한 붐과 버킷을 동시에 조작하는 경우에, 제2유압펌프(3)로부터의 유량이 병렬유로(12a)를 통하여 버킷 제어밸브(16)의 스풀에 유입된다. 동시에 제2유압펌프(3)로부터의 유량이 제2센터바이패스통로(12)를 통해서도 버킷 제어밸브(16)의 스풀에 유입된다. 이로 인해 제2센터바이패스통로(12)를 통과하여 버킷 제어밸브(16)의 스풀에 유입되는 유량만큼 압력 손실이 줄어든다(이와 같은 압력 손실 감소는 주행 제어밸브(18)에도 동일하게 적용될 수 있다).
전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계용 작업장치 구동 제어시스템에 의하면, 붐 다운 작동과 버킷 구동에서와 같이 작동 압력이 상이한 작업장치를 동시에 조작할 경우, 병렬유로와 텐덤유로를 통하여 버킷 제어밸브에 작동유가 유입되도록 하여 제어밸브 내부에 발생되는 압력 손실을 저감시켜 유압시스템 효율을 증대시킬 수 있다.

Claims (2)

  1. 엔진과,
    상기 엔진에 연결되는 가변용량형 제1,2유압펌프 및 파일럿 펌프와,
    상기 제1유압펌프의 제1센터바이패스통로에 설치되어 병렬유로로 각각 연결되고, 선회모터를 제어하는 선회 제어밸브와, 아암실린더를 제어하는 아암 제어밸브와, 좌측 주행모터를 제어하는 주행 제어밸브와,
    상기 제2유압펌프의 제2센터바이패스통로에 설치되어 병렬유로로 각각 연결되고, 붐실린더를 제어하는 붐 제어밸브와, 버킷실린더를 제어하는 버킷 제어밸브와, 우측 주행모터를 제어하는 주행 제어밸브와,
    조작량에 대응되는 제어신호를 출력하는 압력 발생장치와,
    상기 붐 제어밸브의 붐 하강측 제어스풀에 형성되고, 압력 발생장치 조작으로 붐을 다운시키도록 붐 제어밸브의 절환시 상기 제2센터바이패스통로를 차단하지않고 개방상태를 유지하는 블리드 유로와,
    상기 제2센터바이패스통로 최하류측에 설치되고, 상기 붐 제어밸브를 절환시키는 제어신호압에 의해 절환되는 센터바이패스 절환밸브를 구비하여,
    붐 다운 작동과 상대적으로 작동 압력이 상이한 작업장치를 동시에 조작할 경우, 상기 제2유압펌프로부터의 작동유가 제2센터바이패스통로에 연결되는 병렬유로 및 텐덤유로를 통하여 제어밸브에 유입되도록 이뤄지는 것을 특징으로 하는 건설기계용 작업장치 구동 제어시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 작업장치는 버킷이며, 상기 작업장치를 제어하는 제어밸브는 버킷 제어밸브인 것을 특징으로 하는 건설기계용 작업장치 구동 제어시스템.
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