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WO2013022131A1 - 건설기계의 유압 제어시스템 - Google Patents

건설기계의 유압 제어시스템 Download PDF

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Publication number
WO2013022131A1
WO2013022131A1 PCT/KR2011/005790 KR2011005790W WO2013022131A1 WO 2013022131 A1 WO2013022131 A1 WO 2013022131A1 KR 2011005790 W KR2011005790 W KR 2011005790W WO 2013022131 A1 WO2013022131 A1 WO 2013022131A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
arm
bucket
operating device
hydraulic pump
cylinder
Prior art date
Application number
PCT/KR2011/005790
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
석옥진
이춘한
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
Priority to US14/235,182 priority Critical patent/US20140158235A1/en
Priority to PCT/KR2011/005790 priority patent/WO2013022131A1/ko
Priority to CN201180072647.XA priority patent/CN103717914B/zh
Priority to JP2014524910A priority patent/JP5771332B2/ja
Priority to EP20110870643 priority patent/EP2743517A4/en
Priority to KR20147002787A priority patent/KR20140050030A/ko
Publication of WO2013022131A1 publication Critical patent/WO2013022131A1/ko

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    • Y10T137/85978—With pump
    • Y10T137/85986—Pumped fluid control

Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic control system of a construction machine, and more particularly, the hydraulic fluid from each hydraulic pump to the arm cylinder and the bucket cylinder during the combined operation to perform the excavation work by operating the arm operating device and the bucket operating device at the same time It relates to a hydraulic control system of a construction machine to supply and operate.
  • hydraulic pump A pair of variable displacement first and second hydraulic pumps 1 and 2 (hereinafter referred to as "hydraulic pump")
  • An arm joystick 4 and a bucket joystick (not shown) which respectively output control signals according to the amount of manipulation;
  • the first arm is installed in the flow path between the first hydraulic pump 1 and the arm cylinder 3, and controls the start, stop and direction change of the arm cylinder 3 at the time of switching according to the operation of the arm operating device 4.
  • Control valve (5)
  • a bucket control valve (not shown) is installed in the flow path between the second hydraulic pump 2 and the bucket cylinder (not shown), and controls the start, stop, and direction change of the bucket cylinder during switching according to the operation of the bucket operating device. ).
  • the first arm control valve (5) by the control signal according to the operation of the arm operating device (4) to drive the arm-in (arm-in)
  • the hydraulic oil discharged from the first hydraulic pump 1 is supplied to the large chamber 3a of the arm cylinder 3 via the switched first arm control valve 5.
  • the hydraulic oil returned from the small chamber 3b of the arm cylinder 3 is returned to the hydraulic tank T via the first arm control valve 5.
  • the bucket cylinder can be driven by the operating oil supplied from the second hydraulic pump 2 due to the operation of the bucket operating device.
  • the arm cylinder 3 can be driven by the working oil discharged from the first and second hydraulic pumps 1 and 2 and joined in the combined operation of simultaneously operating the arm and the bucket.
  • Embodiment of the present invention when operating the arm and the bucket at the same time during the excavation operation, the confluence function is released so that the arm cylinder and the bucket cylinder is driven by receiving hydraulic oil from their respective hydraulic pump to prevent the pressure loss of the hydraulic pump Related to the hydraulic control system of a construction machine.
  • Hydraulic control system of a construction machine according to an embodiment of the present invention
  • a bucket cylinder connected to the second hydraulic pump
  • An arm operating device and a bucket operating device for outputting a control signal according to the operation amount
  • a first arm control valve installed in a flow path between the first hydraulic pump and the arm cylinder, the first arm control valve controlling the start, stop and direction change of the arm cylinder at the time of switching according to the operation of the arm operating device;
  • the second arm is installed in the flow path between the second hydraulic pump and the arm cylinder, and is switched when the control signal according to the operation of the arm operating device exceeds the set value so that the discharge flow rate of the second hydraulic pump is joined to the arm cylinder and supplied.
  • Control valve
  • a bucket control valve installed in a flow path between the second hydraulic pump and the bucket cylinder and controlling the start, stop and direction change of the bucket cylinder during switching according to the operation of the bucket operating device;
  • Hydraulic control system of a construction machine according to an embodiment of the present invention
  • a variable displacement first and second hydraulic pumps an arm cylinder connected to the first hydraulic pump, a bucket cylinder connected to the second hydraulic pump, an arm operating device and a bucket operating device for outputting a control signal according to the operation amount;
  • a first arm control valve for controlling the hydraulic oil supplied to the arm cylinder according to the operation of the arm operating device, and the hydraulic oil supplied to the arm cylinder from the second hydraulic pump when the control signal according to the operation of the arm operating device exceeds the set value.
  • a second arm control valve for controlling the oil pressure, a bucket control valve for controlling the driving of the bucket cylinder according to the operation of the bucket operating device, and a flow rate of the second hydraulic pump when the arm cylinder is driven alone.
  • the hydraulic system including a confluence cancellation valve for closing the confluence function when the arm cylinder and the bucket cylinder are driven at the same time,
  • a first section in which the moving amount is gradually increased in proportion to the amount of operation of the arm operating device and the bucket operating device to release the joining function, and the control to maintain the joining interruption state as the operating amount of the arm operating device and the bucket operating device increases.
  • a third section in which the movement amount is gradually reduced in inverse proportion to the operation amount of the arm operating device and the bucket operating device to switch to the confluence function.
  • a solenoid valve that is switched in accordance with the input of the electrical signal to open and close the flow path may be used.
  • An electronic proportional control valve which is switched in accordance with the input of an electrical signal proportional to an operation signal of the arm operating device and the bucket operating device to open and close the flow path can be used.
  • Hydraulic control system of a construction machine according to an embodiment of the present invention configured as described above has the following advantages.
  • FIG. 1 is a hydraulic circuit diagram of a hydraulic control system of a construction machine according to the prior art
  • FIG. 2 is a hydraulic circuit diagram of a hydraulic control system of a construction machine according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a flow chart showing a control method of a hydraulic control system of a construction machine according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a graph for explaining the operation of the combined cancellation valve in the hydraulic control system of a construction machine according to an embodiment of the present invention.
  • variable displacement first and second hydraulic pumps 1 and 2 (hereinafter referred to as “hydraulic pumps")
  • the first arm is installed in the flow path between the first hydraulic pump 1 and the arm cylinder 3, and controls the start, stop and direction change of the arm cylinder 3 at the time of switching according to the operation of the arm operating device 4.
  • Control valve (5)
  • a bucket control valve (not shown) installed in a flow path between the second hydraulic pump 2 and the bucket cylinder and controlling the start, stop and direction change of the bucket cylinder during switching according to the operation of the bucket operating device;
  • Hydraulic control system of a construction machine according to an embodiment of the present invention
  • Variable displacement first and second hydraulic pumps (1 and 2), arm cylinders (3) connected to the first hydraulic pump (1), bucket cylinders (not shown) connected to the second hydraulic pump, and operation amount
  • the arm operating device 4 and the bucket operating device (not shown) for outputting a control signal according to the present invention, and the first arm control for controlling the hydraulic oil supplied to the arm cylinder 3 in accordance with the operation of the arm operating device 4.
  • the second arm control valve 6 for controlling the hydraulic oil supplied from the second hydraulic pump 2 to the arm cylinder 3 when the control signal according to the operation of the valve 5 and the arm operating device exceeds the set value.
  • a flow rate of the second hydraulic pump 2 when the arm cylinder 3 is driven alone and a bucket control valve (not shown) for controlling the operation of the bucket cylinder according to the operation of the bucket operating device.
  • the arm-in control signal and the bucket-in control signal exceed the set value Ap and the discharge pressure of the first and second hydraulic pumps 1 and 2 respectively exceed the set value Bp, the arm-in And a fourth step S400 of applying a control signal proportional to the control signal and the bucket-in control signal to the merge cancellation valve 8 to release the merge function.
  • a state (II) is provided.
  • the first section (controlled so that the movement amount is gradually increased in proportion to the operation amount of the arm operating device 4 and the bucket operating device, respectively) to release the joining function (referring to the second state (II) of the joining cancellation valve 8) ( a) and a second section (b) controlled to maintain the joining blocking state (referring to the first state (I) of the joining cancellation valve 8) in accordance with an increase in the operation amount of the arm operating device 4 and the bucket operating device.
  • a third section in which the moving amount is controlled to gradually decrease in inverse proportion to the operation amount of the arm operating device 4 and the bucket operating device for switching to the joining function (referring to the second state (II) of the joining cancellation valve 8). (c).
  • a solenoid valve which is switched in accordance with the input of the electrical signal to open and close the flow path 7 may be used.
  • An electronic proportional control valve that is switched in accordance with the input of an electrical signal proportional to the operation signal of the arm operating device 4 and the bucket operating device, to open and close the flow path 7 can be used.
  • the first arm control valve 5 is switched to the right in the drawing by the control signal according to the arm-in operation of the arm operating device 4 described above. Therefore, the hydraulic oil Q1 discharged from the first hydraulic pump 1 according to the operation amount of the arm operating device 4 passes through the large chamber 3a of the arm cylinder 3 via the switched first arm control valve 5. Is supplied. At this time, the hydraulic oil returned from the small chamber 3b of the arm cylinder 3 is returned to the hydraulic tank T via the first arm control valve 5.
  • the second arm control valve 6 is switched to the left in the drawing, so that the hydraulic oil Q2 discharged from the second hydraulic pump 2 Is supplied to the arm cylinder 2 in the large chamber 2a via the merging canceling valve 8 and the second arm control valve 6 in turn (that is, to the large chamber 3a of the arm cylinder 3).
  • the flow rate supplied is (Q1 + Q2).
  • the hydraulic oil Q2 supplied from the second hydraulic pump 2 joins and supplies the hydraulic oil Q1 supplied from the first hydraulic pump 1 to the arm cylinder 3. Therefore, the operating speed of the arm cylinder 3 can be increased (Q1 + Q2).
  • the bucket cylinder may be driven by the hydraulic oil supplied from the second hydraulic pump 2 due to the operation of the bucket operating device.
  • the electrical control signal (referring to the control signal for blocking the joining of the first and second hydraulic pumps 1 and 2) from the controller (not shown) to the joining cancellation valve 8 is provided. Is output.
  • the confluence cancellation valve 8 is switched downward in the drawing to block the flow path (referring to the supply side flow path between the second hydraulic pump 2 and the second arm control valve 6).
  • the hydraulic oil from the second hydraulic pump 2 is prevented from further joining the hydraulic oil of the first hydraulic pump 1. That is, the hydraulic oil from the first hydraulic pump 1 is supplied to the arm cylinder 3 via the first arm control valve 5, and at the same time the hydraulic oil from the second hydraulic pump 2 is a bucket control valve (not shown). Can be supplied to the bucket cylinder (in this case, the hydraulic oil supplied to the bucket cylinder is supplied without being interfered with the operation of the arm cylinder 3).
  • the arm-in control signal according to the operation amount of the arm operating device 4 the bucket-in control signal according to the operation amount of the bucket operating device, and the discharge of the first and second hydraulic pumps 1 and 2. Read each pressure.
  • the arm-in control signal and the bucket-in control signal described above exceed the set value Ap and the discharge pressures of the first and second hydraulic pumps 1 and 2 respectively set the set value Bp.
  • the arm-in control signal and the bucket-in control signal described above exceed the set value Ap and the discharge pressures of the first and second hydraulic pumps 1 and 2 respectively set the set value Bp.
  • the second hydraulic pump is switched from the controller to the merging canceling valve 8 in proportion to the arm-in control signal and the bucket-in control signal described above to switch to the first state (I).
  • the flow path 7 between the 2 and the second arm control valve 6 is blocked.
  • control signal (S) applied to the merge cancellation valve (8) is expressed by the following formula.
  • S (arm-in manipulated amount ⁇ C) and (bucket-in manipulated amount ⁇ D).
  • C and D are constants predetermined to be applied to the selected work according to various working conditions of the excavation work.
  • the above-described joining canceling valve 8 includes a first section a in which the moving amount is controlled to gradually increase in proportion to the operating amounts of the arm operating device 4 and the bucket operating device, respectively, in order to release the joining function. ), A second section (b) which is controlled to maintain the joining blocking state as the operation amount of the arm operating device 4 and the bucket operating device increases, and the arm operating device 4 and the bucket operating device to switch to the joining function.
  • the third section (c) is controlled so that the moving amount is gradually reduced in inverse proportion to the operation amount of.
  • the hydraulic oil from the first hydraulic pump 1 is transferred to the large chamber 3a of the arm cylinder 3 via the first arm control valve 5.
  • the hydraulic oil from the second hydraulic pump 2 can be supplied to the large chamber of the bucket cylinder via the bucket control valve.
  • the hydraulic control system of the construction machine can be used for an excavator or a loader, and when operating the arm and the bucket at the same time for excavation work, the hydraulic oil from the respective hydraulic pump to the arm cylinder and the bucket cylinder It is possible to increase the fuel efficiency by preventing the pressure loss of the hydraulic pump by supplying.

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Abstract

본 발명은 아암 조작장치와 버킷 조작장치를 동시에 조작하여 굴삭 작업 등을 수행하는 복합 작동시, 아암실린더 및 버킷실린더에 각각의 유압펌프로부터 작동유를 공급하여 작동시킬 수 있도록 한 것으로, 제1유압펌프와 아암실린더사이의 유로에 설치되며, 아암 조작장치의 조작에 따라 절환시 아암실린더의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 제1아암제어밸브와, 제2유압펌프와 아암실린더사이의 유로에 설치되며, 아암 조작장치의 조작에 따른 제어신호가 설정값을 초과할 경우 절환되어 제2유압펌프의 토출 유량을 아암실린더에 합류시켜 공급하는 제2아암제어밸브와, 제2유압펌프와 버킷실린더사이에 유로에 설치되며, 버킷 조작장치의 조작에 따라 절환시 버킷실린더의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 버킷제어밸브와, 제2유압펌프와 제2아암제어밸브사이의 유로에 설치되는 합류 취소밸브를 포함한다.

Description

건설기계의 유압 제어시스템
본 발명은 건설기계의 유압 제어시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아암 조작장치와 버킷 조작장치를 동시에 조작하여 굴삭 작업 등을 수행하는 복합 작동시, 아암실린더 및 버킷실린더에 각각의 유압펌프로부터 작동유를 공급하여 작동시킬 수 있도록 한 건설기계의 유압 제어시스템에 관한 것이다.
도 1에 도시된 종래 기술에 의한 건설기계의 유압 제어시스템은,
한 쌍의 가변용량형 제1,2유압펌프(1,2)(이하, "유압펌프" 라고 함)와,
제1유압펌프(1)에 연결되는 아암실린더(3)와,
제2유압펌프(2)에 연결되는 버킷실린더(미도시됨)와,
조작량에 따른 제어신호를 각각 출력하는 아암 조작장치(arm joystick)(4) 및 버킷 조작장치(미도시됨)(bucket joystick)와,
제1유압펌프(1)와 아암실린더(3)사이의 유로에 설치되며, 아암 조작장치(4)의 조작에 따라 절환시 아암실린더(3)의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 제1아암제어밸브(5)와,
제2유압펌프(2)와 아암실린더(3)사이의 유로에 설치되며, 아암 조작장치(4)의 조작에 따른 제어신호가 설정값을 초과할 경우 절환되어 제2유압펌프(2)의 토출 유량을 아암실린더(3)에 합류시켜 공급하는 제2아암제어밸브(6)와,
제2유압펌프(2)와 버킷실린더(미도시됨)사이에 유로에 설치되며, 버킷 조작장치의 조작에 따라 절환시 버킷실린더의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 버킷제어밸브(미도시됨)를 포함한다.
따라서, 아암과 버킷을 동시에 조작하여 굴삭 작업 등을 수행할 경우, 아암-인(arm-in) 구동시키기 위하여 아암 조작장치(4)의 조작에 따른 제어신호에 의해 제1아암제어밸브(5)를 도면상, 우측방향으로 절환시키므로, 제1유압펌프(1)로부터 토출되는 작동유는 절환된 제1아암제어밸브(5)를 경유하여 아암실린더(3)의 라지챔버(3a)에 공급된다. 이때 아암실린더(3)의 스몰챔버(3b)로부터 리턴되는 작동유는 제1아암제어밸브(5)를 경유하여 유압탱크(T)로 귀환된다.
전술한 아암 조작장치(4)의 조작량이 일정값을 초과할 경우에 제2아암제어밸브(6)가 도면상, 좌측방향으로 절환되므로, 제2유압펌프(2)로부터의 작동유는 절환된 제2아암제어밸브(6)를 경유하여 아암실린더(2)에 라지챔버(2a)에 합류되어 공급된다.
한편, 도면에는 미 도시되었으나, 버킷 조작장치의 조작으로 인해 제2유압펌프(2)로부터 공급되는 작동유에 의해 버킷실린더를 구동시킬 수 있다.
따라서, 아암과 버킷을 동시에 조작하는 복합 작동시 제1,2유압펌프(1,2)로부터 토출되어 합류되는 작동유에 의해 아암실린더(3)를 구동시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 아암과 버킷을 동시에 조작하여 굴삭 작업 등을 수행할 경우(일반적으로, 아암실린더(3)측에 발생되는 부하가 버킷실린더측에 발생되는 부하보다 크게 발생됨), 제1,2유압펌프(1,2)로부터 토출되는 작동유를 합류시켜 아암실린더(3)에 공급하여 구동시키고, 제2유압펌프(2)로부터 토출되는 작동유를 버킷실린더에만 공급하여 구동시킨다. 이때 아암실린더(3)나 버킷실린더측에 작용하는 외부 부하에 따라 이들중 어느 일측에만 부하가 발생되는 경우에도 제1,2유압펌프(1,2)의 토출 압력이 전반적으로 상승된다. 이로 인해 압력 손실이 발생되므로 연비에 비효율적인 영향을 주게되는 문제점을 갖는다.
본 발명의 실시예는, 아암과 버킷을 동시에 조작하여 굴삭 작업시, 합류기능을 해제시켜 아암실린더 및 버킷실린더는 이들 각각의 유압펌프로부터 작동유를 공급받아 구동되도록 하여 유압펌프의 압력 손실을 방지할 수 있도록 한 건설기계의 유압 제어시스템과 관련된다.
본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계의 유압 제어시스템은,
가변용량형 제1,2유압펌프와,
제1유압펌프에 연결되는 아암실린더와,
제2유압펌프에 연결되는 버킷실린더와,
조작량에 따른 제어신호를 출력하는 아암 조작장치 및 버킷 조작장치와,
제1유압펌프와 아암실린더사이의 유로에 설치되며, 아암 조작장치의 조작에 따라 절환시 아암실린더의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 제1아암제어밸브와,
제2유압펌프와 아암실린더사이의 유로에 설치되며, 아암 조작장치의 조작에 따른 제어신호가 설정값을 초과할 경우 절환되어 제2유압펌프의 토출 유량을 아암실린더에 합류시켜 공급하는 제2아암제어밸브와,
제2유압펌프와 버킷실린더사이에 유로에 설치되며, 버킷 조작장치의 조작에 따라 절환시 버킷실린더의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 버킷제어밸브와,
제2유압펌프와 제2아암제어밸브사이의 유로에 설치되며, 아암 조작장치 및 버킷 조작장치를 동시에 조작하고 제1,2유압펌프의 토출 압력이 설정값을 초과할 경우 절환되고, 절환시 제2유압펌프로부터 토출되는 유량이 제1유압펌프의 토출 유량에 합류되는 것을 차단하는 합류 취소밸브를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계의 유압 제어시스템은,
가변용량형 제1,2유압펌프와, 제1유압펌프에 연결되는 아암실린더와, 제2유압펌프에 연결되는 버킷실린더와, 조작량에 따라 제어신호를 출력하는 아암 조작장치 및 버킷 조작장치와, 아암 조작장치의 조작에 따라 아암실린더에 공급되는 작동유를 제어하는 제1아암제어밸브와, 아암 조작장치의 조작에 따른 제어신호가 설정값을 초과할 경우 제2유압펌프로부터 아암실린더에 공급되는 작동유를 제어하는 제2아암제어밸브와, 버킷 조작장치의 조작에 따라 버킷실린더의 구동을 제어하는 버킷제어밸브와, 아암실린더의 단독 구동시 제2유압펌프의 유량을 제1유압펌프의 유량에 합류시키고 아암실린더 및 버킷실린더를 동시에 구동시킬 경우에 합류기능을 차단하는 합류 취소밸브를 포함하는 유압 시스템에 있어서,
아암 조작장치의 조작량에 따른 아암-인 제어신호, 버킷 조작장치의 조작량에 따른 버킷-인 제어신호 및 제1,2유압펌프의 토출 압력을 각각 읽어들이는 제1단계와,
아암-인 제어신호가 설정값을 초과하고, 버킷-인 제어신호가 설정값을 초과하는 지를 각각 판단하는 제2단계와,
제1유압펌프의 토출 압력이 설정값을 초과하고, 제2유압펌프의 토출 압력이 설정값을 초과하는 지를 각각 판단하는 제3단계와,
아암-인 제어신호와 버킷-인 제어신호가 각각 설정값을 초과하고 제1,2유압펌프의 토출 압력이 각각 설정값을 초과한 경우, 아암-인 제어신호 및 버킷-인 제어신호에 비례하는 제어신호를 합류 취소밸브에 인가시켜 합류기능을 해제시키는 제4단계를 포함한다.
바람직한 실시예에 의하면, 전술한 합류 취소밸브는,
아암 조작장치와 버킷 조작장치를 동시에 조작할 경우 유로를 차단하는 제1상태와, 아암 조작장치를 단독으로 조작시 유로를 연결하는 제2상태를 구비하여 이뤄진다.
전술한 합류 취소밸브는,
합류기능을 해제시키기 위해 아암 조작장치와 버킷 조작장치의 조작량에 각각 비례하여 이동량이 서서히 증가되도록 제어되는 제1구간과, 아암 조작장치와 버킷 조작장치의 조작량 증가에 따라 합류 차단상태를 유지하도록 제어되는 제2구간과, 합류기능으로 전환하기 위해 아암 조작장치와 버킷 조작장치의 조작량에 반비례하여 이동량이 서서히 감소되도록 제어되는 제3구간으로 이뤄진다.
전술한 합류 취소밸브는,
전기적 신호의 입력에 따라 절환되어 유로를 개폐시키는 솔레노이드밸브가 사용될 수 있다.
전술한 합류 취소밸브는,
아암 조작장치 및 버킷 조작장치의 조작신호에 비례하는 전기적 신호의 입력에 따라 절환되어 유로를 개폐시키는 전자비례제어밸브가 사용될 수 있다.
전술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 의한 건설기계의 유압 제어시스템은 아래와 같은 이점을 갖는다.
아암과 버킷을 동시에 조작하여 굴삭 작업할 경우에, 아암실린더 및 버킷실린더에 이들 각각의 유압펌프로부터의 작동유가 공급되도록 하여 유압펌프의 압력 손실을 방지함에 따라 연비 효율을 높일 수 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 건설기계의 유압 제어시스템의 유압회로도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계의 유압 제어시스템의 유압회로도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계의 유압 제어시스템의 제어방법을 나타내는 흐름도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계의 유압 제어시스템에 있어서, 합류취소밸브의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.
도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계의 유압 제어시스템은,
가변용량형 제1,2유압펌프(1,2)(이하, "유압펌프" 라고 함)와,
제1유압펌프(1)에 연결되는 아암실린더(3)와,
제2유압펌프(2)에 연결되는 버킷실린더(미도시됨)와,
조작량에 따른 제어신호를 각각 출력하는 아암 조작장치(arm joystick)(4) 및 버킷 조작장치(bucket joystick)(미도시됨)와,
제1유압펌프(1)와 아암실린더(3)사이의 유로에 설치되며, 아암 조작장치(4)의 조작에 따라 절환시 아암실린더(3)의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 제1아암제어밸브(5)와,
제2유압펌프(2)와 아암실린더(3)사이의 유로에 설치되며, 아암 조작장치(4)의 조작에 따른 제어신호가 설정값을 초과할 경우 절환되어 제2유압펌프(2)의 토출 유량을 아암실린더(3)에 합류시켜 공급하는 제2아암제어밸브(6)와,
제2유압펌프(2)와 버킷실린더사이에 유로에 설치되며, 버킷 조작장치의 조작에 따라 절환시 버킷실린더의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 버킷제어밸브(미도시됨)와,
제2유압펌프(2)와 제2아암제어밸브(6)사이의 유로(7)에 설치되며, 아암 조작장치(4) 및 버킷 조작장치를 동시에 조작하고 제1,2유압펌프(1,2)의 토출 압력이 설정값을 초과할 경우 절환되고, 절환시 제2유압펌프(2)로부터 토출되는 유량이 제1유압펌프(1)의 토출 유량에 합류되는 것을 차단하는 합류 취소밸브(conflux cut-off proportional valve)(8)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계의 유압 제어시스템은,
가변용량형 제1,2유압펌프(1,2)와, 제1유압펌프(1)에 연결되는 아암실린더(3)와, 제2유압펌프에 연결되는 버킷실린더(미도시됨)와, 조작량에 따라 제어신호를 출력하는 아암 조작장치(4) 및 버킷 조작장치(미도시됨)와, 아암 조작장치(4)의 조작에 따라 아암실린더(3)에 공급되는 작동유를 제어하는 제1아암제어밸브(5)와, 아암 조작장치의 조작에 따른 제어신호가 설정값을 초과할 경우 제2유압펌프(2)로부터 아암실린더(3)에 공급되는 작동유를 제어하는 제2아암제어밸브(6)와, 버킷 조작장치의 조작에 따라 버킷실린더의 구동을 제어하는 버킷제어밸브(미도시됨)와, 아암실린더(3)의 단독 구동시 제2유압펌프(2)의 유량을 제1유압펌프(1)의 유량에 합류시키고 아암실린더(3) 및 버킷실린더를 동시에 구동시킬 경우에 합류기능을 차단하는 합류 취소밸브(8)를 포함하는 유압 시스템에 있어서,
아암 조작장치(4)의 조작량에 따른 아암-인 제어신호, 버킷 조작장치의 조작량에 따른 버킷-인 제어신호 및 제1,2유압펌프(1,2)의 토출 압력을 각각 읽어들이는 제1단계(S100)와,
아암-인 제어신호가 설정값(Ap)을 초과하고, 버킷-인 제어신호가 설정값(Ap)을 초과하는 지를 각각 판단하는 제2단계(S200)와,
제1유압펌프(1)의 토출 압력이 설정값(Bp)을 초과하고, 제2유압펌프(2)의 토출 압력이 설정값(Bp)을 초과하는 지를 각각 판단하는 제3단계(S300)와,
아암-인 제어신호와 버킷-인 제어신호가 각각 설정값(Ap)을 초과하고 제1,2유압펌프(1,2)의 토출 압력이 각각 설정값(Bp)을 초과한 경우, 아암-인 제어신호 및 버킷-인 제어신호에 비례하는 제어신호를 합류 취소밸브(8)에 인가시켜 합류기능을 해제시키는 제4단계(S400)를 포함한다.
이때, 전술한 합류 취소밸브(8)는,
아암 조작장치(4)와 버킷 조작장치를 동시에 조작할 경우 유로(7)를 차단하는 제1상태(Ⅰ)와, 아암 조작장치(4)를 단독으로 조작시 유로(7)를 연결하는 제2상태(Ⅱ)를 구비하여 이뤄진다.
전술한 합류 취소밸브(8)는,
합류기능(합류 취소밸브(8)의 제2상태(Ⅱ)를 말함)을 해제시키기 위해 아암 조작장치(4)와 버킷 조작장치의 조작량에 각각 비례하여 이동량이 서서히 증가되도록 제어되는 제1구간(a)과, 아암 조작장치(4)와 버킷 조작장치의 조작량 증가에 따라 합류 차단상태(합류 취소밸브(8)의 제1상태(Ⅰ)를 말함)를 유지하도록 제어되는 제2구간(b)과, 합류기능(합류 취소밸브(8)의 제2상태(Ⅱ)를 말함)으로 전환하기 위해 아암 조작장치(4)와 버킷 조작장치의 조작량에 반비례하여 이동량이 서서히 감소되도록 제어되는 제3구간(c)으로 이뤄진다.
전술한 합류 취소밸브(8)는,
전기적 신호의 입력에 따라 절환되어 유로(7)를 개폐시키는 솔레노이드밸브가 사용될 수 있다.
전술한 합류 취소밸브(8)는,
아암 조작장치(4) 및 버킷 조작장치의 조작신호에 비례하는 전기적 신호의 입력에 따라 절환되어 유로(7)를 개폐시키는 전자비례제어밸브가 사용될 수 있다.
이하에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계의 유압 제어시스템의 사용예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2에서와 같이, 아암을 단독으로 조작할 경우에, 전술한 아암 조작장치(4)의 아암-인 조작에 따른 제어신호에 의해 제1아암제어밸브(5)를 도면상, 우측방향으로 절환시키므로, 아암 조작장치(4)의 조작량에 따라 제1유압펌프(1)로부터 토출되는 작동유(Q1)는 절환된 제1아암제어밸브(5)를 경유하여 아암실린더(3)의 라지챔버(3a)에 공급된다. 이때 아암실린더(3)의 스몰챔버(3b)로부터 리턴되는 작동유는 제1아암제어밸브(5)를 경유하여 유압탱크(T)로 귀환된다.
전술한 아암 조작장치(4)의 조작량이 일정값을 초과할 경우에 제2아암제어밸브(6)가 도면상, 좌측방향으로 절환되므로, 제2유압펌프(2)로부터 토출되는 작동유(Q2)는 합류 취소밸브(8)와 제2아암제어밸브(6)를 차례로 경유하여 아암실린더(2)에 라지챔버(2a)에 합류되어 공급된다(즉 아암실린더(3)의 라지챔버(3a)에 공급되는 유량은 (Q1+Q2)이다).
따라서, 아암을 단독으로 조작시, 제1유압펌프(1)로부터 아암실린더(3)에 공급되는 작동유(Q1)에 대해, 제2유압펌프(2)로부터 공급되는 작동유(Q2)가 합류되어 공급되므로(Q1+Q2), 아암실린더(3)의 작동 속도를 증대시킬 수 있다.
도면에는 미 도시되었으나, 버킷 조작장치의 조작으로 인해 제2유압펌프(2)로부터 공급되는 작동유에 의해 버킷실린더를 구동시킬 수 있다.
한편, 아암 조작장치(4) 및 버킷 조작장치(미도시됨)의 조작에 따른 제어신호가 입력되고, 제1,2유압펌프(1,2)의 토출 압력값이 설정값을 초과할 경우에, 실제 굴삭 작업이 이뤄지고 있는 것으로 간주하여 제어기(미도시됨)로부터 합류 취소밸브(8)에 전기적 제어신호(제1,2유압펌프(1,2)의 합류를 차단하는 제어신호를 말함)가 출력된다.
이로 인해, 합류 취소밸브(8)를 도면상, 하측방향으로 절환시켜 유로(제2유압펌프(2)와 제2아암제어밸브(6)사이의 공급측 유로를 말함)(7)를 차단하게 되므로, 제2유압펌프(2)로부터의 작동유가 제1유압펌프(1)의 작동유에 더 이상 합류되는 것을 차단하게 된다. 즉 제1유압펌프(1)로부터의 작동유는 제1아암제어밸브(5)를 경유하여 아암실린더(3)에 공급되고, 동시에 제2유압펌프(2)로부터의 작동유는 버킷제어밸브(미도시됨)를 경유하여 버킷실린더에 공급될 수 있다(이때, 버킷실린더에 공급되는 작동유는 아암실린더(3) 작동에 간섭을 받지않고 공급된다).
이하에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계의 유압 제어시스템에 있어서, 합류 취소밸브에 의해 합류기능을 해제시키는 것을 첨부도면을 참조하여 설명한다.
도 3의 S100에서와 같이, 아암 조작장치(4)의 조작량에 따른 아암-인 제어신호, 버킷 조작장치의 조작량에 따른 버킷-인 제어신호 및 제1,2유압펌프(1,2)의 토출 압력을 각각 읽어들인다.
S200에서와 같이, 전술한 아암-인 제어신호가 설정값(Ap)을 초과하고, 버킷 -인 제어신호가 설정값(Ap)을 초과하는 지를 각각 판단한다.
S300에서와 같이, 전술한 제1유압펌프(1)의 토출 압력이 설정값(Bp)을 초과하고, 제2유압펌프(2)의 토출 압력이 설정값(Bp)을 초과하는 지를 각각 판단한다.
S400에서와 같이, 전술한 아암-인 제어신호와 버킷-인 제어신호가 각각 설정값(Ap)을 초과하고 제1,2유압펌프(1,2)의 토출 압력이 각각 설정값(Bp)을 초과할 경우에, 아암실린더(3) 및 버킷실린더에 부하가 발생된 것으로 인식하여 실제 굴삭작업이 진행되는 것을 판단한다.
이로 인해, 제어기로부터 전술한 아암-인 제어신호 및 버킷-인 제어신호에 비례하는 전기적 제어신호를 합류 취소밸브(8)에 인가시켜 제1상태(Ⅰ)로 절환시킴에 따라, 제2유압펌프(2)와 제2아암제어밸브(6)사이의 유로(7)를 차단하게 된다.
이때, 합류 취소밸브(8)에 인가되는 제어신호(S)는 아래의 수식으로 표기된다. S = (아암-인 조작량 × C) 및 (버킷-인 조작량 × D)이다. 이때 C와 D는 굴삭 작업의 다양한 작업조건에 따라 선택된 작업에 적용되도록 미리 정해진 상수이다.
도 4에서와 같이, 전술한 합류 취소밸브(8)는, 합류기능을 해제시키기 위해아암 조작장치(4)와 버킷 조작장치의 조작량에 각각 비례하여 이동량이 서서히 증가되도록 제어되는 제1구간(a)과, 아암 조작장치(4)와 버킷 조작장치의 조작량 증가에 따라 합류 차단상태를 유지하도록 제어되는 제2구간(b)과, 합류기능으로 전환하기 위해 아암 조작장치(4)와 버킷 조작장치의 조작량에 반비례하여 이동량이 서서히 감소되도록 제어되는 제3구간(c)으로 이뤄진다.
따라서 아암실린더(3)와 버킷실린더를 동시에 조작하여 굴삭 작업을 수행할 경우, 합류 취소밸브(8)에 의해 유로(7)를 차단시켜 합류 기능을 취소시키므로, 제1유압펌프(1)로부터 토출되는 작동유에 대해 제2유압펌프(2)의 작동유를 더 이상 합류시킬 수 없게 된다.
즉, 굴삭 작업과 같이 아암과 버킷을 동시에 조작할 경우에, 제1유압펌프(1)로부터의 작동유는 제1아암제어밸브(5)를 경유하여 아암실린더(3)의 라지챔버(3a)에 공급하고, 동시에 제2유압펌프(2)로부터의 작동유는 버킷제어밸브를 경유하여 버킷실린더의 라지챔버에 공급할 수 있게 된다.
전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계의 유압 제어시스템에 의하면, 아암과 버킷을 동시에 조작하여 굴삭 작업할 경우에, 아암실린더 및 버킷실린더에서 각각 요구하는 만큼의 파워에 해당되는 유량을 각각의 유압펌프에서 공급하므로, 유압펌프의 압력 손실을 방지하여 연비 효율을 높일 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 건설기계의 유압 제어시스템은 굴삭기나 로더에 사용될 수 있으며, 아암과 버킷을 동시에 조작하여 굴삭 작업할 경우에, 아암실린더 및 버킷실린더에 이들 각각의 유압펌프로부터의 작동유가 공급되도록 하여 유압펌프의 압력 손실을 방지함에 따라 연비 효율을 높일 수 있다.

Claims (6)

  1. 가변용량형 제1,2유압펌프와,
    상기 제1유압펌프에 연결되는 아암실린더와,
    상기 제2유압펌프에 연결되는 버킷실린더와,
    조작량에 따른 제어신호를 출력하는 아암 조작장치 및 버킷 조작장치와,
    상기 제1유압펌프와 아암실린더사이의 유로에 설치되며, 상기 아암 조작장치의 조작에 따라 절환시 아암실린더의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 제1아암제어밸브와,
    상기 제2유압펌프와 아암실린더사이의 유로에 설치되며, 상기 아암 조작장치의 조작에 따른 제어신호가 설정값을 초과할 경우 절환되어 제2유압펌프의 토출 유량을 아암실린더에 합류시켜 공급하는 제2아암제어밸브와,
    상기 제2유압펌프와 버킷실린더사이에 유로에 설치되며, 상기 버킷 조작장치의 조작에 따라 절환시 버킷실린더의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 버킷제어밸브와,
    상기 제2유압펌프와 제2아암제어밸브사이의 유로에 설치되며, 상기 아암 조작장치 및 버킷 조작장치를 동시에 조작하고 제1,2유압펌프의 토출 압력이 설정값을 초과할 경우 절환되고, 절환시 상기 제2유압펌프로부터 토출되는 유량이 제1유압펌프의 토출 유량에 합류되는 것을 차단하는 합류 취소밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압 제어시스템.
  2. 가변용량형 제1,2유압펌프와, 제1유압펌프에 연결되는 아암실린더와, 제2유압펌프에 연결되는 버킷실린더와, 조작량에 따라 제어신호를 출력하는 아암 조작장치 및 버킷 조작장치와, 아암 조작장치의 조작에 따라 아암실린더에 공급되는 작동유를 제어하는 제1아암제어밸브와, 아암 조작장치의 조작에 따른 제어신호가 설정값을 초과할 경우 제2유압펌프로부터 아암실린더에 공급되는 작동유를 제어하는 제2아암제어밸브와, 버킷 조작장치의 조작에 따라 버킷실린더의 구동을 제어하는 버킷제어밸브와, 아암실린더의 단독 구동시 제2유압펌프의 유량을 제1유압펌프의 유량에 합류시키고 아암실린더 및 버킷실린더를 동시에 구동시킬 경우에 합류기능을 차단하는 합류 취소밸브를 포함하는 유압 시스템에 있어서:
    상기 아암 조작장치의 조작량에 따른 아암-인 제어신호, 상기 버킷 조작장치의 조작량에 따른 버킷-인 제어신호 및 상기 제1,2유압펌프의 토출 압력을 각각 읽어들이는 제1단계와,
    상기 아암-인 제어신호가 설정값을 초과하고, 상기 버킷-인 제어신호가 설정값을 초과하는 지를 각각 판단하는 제2단계와,
    상기 제1유압펌프의 토출 압력이 설정값을 초과하고, 상기 제2유압펌프의 토출 압력이 설정값을 초과하는 지를 각각 판단하는 제3단계와,
    상기 아암-인 제어신호와 버킷-인 제어신호가 각각 설정값을 초과하고 상기 제1,2유압펌프의 토출 압력이 각각 설정값을 초과한 경우, 상기 아암-인 제어신호 및 버킷-인 제어신호에 비례하는 제어신호를 상기 합류 취소밸브에 인가시켜 합류기능을 해제시키는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압 제어시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 합류 취소밸브는,
    상기 아암 조작장치와 버킷 조작장치를 동시에 조작할 경우 상기 유로를 차단하는 제1상태와, 상기 아암 조작장치를 단독으로 조작시 상기 유로를 연결하는 제2상태를 구비하여 이뤄지는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압 제어시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 합류 취소밸브는,
    합류기능을 해제시키기 위해 상기 아암 조작장치와 버킷 조작장치의 조작량에 각각 비례하여 이동량이 서서히 증가되도록 제어되는 제1구간과, 상기 아암 조작장치와 버킷 조작장치의 조작량 증가에 따라 합류 차단상태를 유지하도록 제어되는 제2구간과, 합류기능으로 전환하기 위해 상기 아암 조작장치와 버킷 조작장치의 조작량에 반비례하여 이동량이 서서히 감소되도록 제어되는 제3구간으로 이뤄지는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압 제어시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 합류 취소밸브는,
    전기적 신호의 입력에 따라 절환되어 상기 유로를 개폐시키는 솔레노이드밸브가 사용되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압 제어시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 합류 취소밸브는,
    상기 아암 조작장치 및 버킷 조작장치의 조작신호에 비례하는 전기적 신호의 입력에 따라 절환되어 상기 유로를 개폐시키는 전자비례제어밸브가 사용되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압 제어시스템.
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