KR0185537B1 - 유압건설기계의 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유압건설기계의 제어장치에 관한 것으로, 원동기와, 이 원동기의 회전수를 제어하는 수단과, 상기 원동기에 의하여 구동되는 적어도 하나의 가변용량 유압펌프와, 상기 펌프의 변위 용적을 제어하는 수단과, 상기 유압펌프로부터 토출되는 압유에 의하여 구동되는 복수의 작동기와 , 이 작동기에 의하여 구동되는 작업 요소를 구비함과 아울러 상기 회전수 제어 수단에 관련하여 원동기의 최대 회전수를 변경하는 수단과, 상기 변위 용적 제어수단에 관련하여 유압펌프의 변위 용적을 변경하는 수단과, 상기 작동기의 작업 상태를 검출하는 수단과, 상기 작업 요소의 작동 모드를 선택하는 수단과, 상기 검출수단 및 선택수단의 출력 신호에 의거하여 대응하는 최대 회전수와 최대 변위 용적의 조합을 선정하고 이것에 의하여 상기 최대 회전수 변경수단 및 최대 변위 용적 변경 수단을 구동하여 원동기의 최대 회전수 및 유압펌프의 최대 변위 용적을 선정된 값으로 제어하는 수단을 구비한 유압건설기계의 제어장치에 있어서, 작업 요소의 작동 모드를 선택하는 것에 우선하여 주행, 작업 및 정지의 작업 중 하나를 선택하여 변경시키는 작업선택 변경 수단과, 주행인 경유 그 전, 후진 방향을 변경하는 수단을 제어수단의 출력부에 연결하여 동작하도록 구성하고 상기 작업선택 변경수단의 주행방향 변경수단의 조작 스위치인 작업선택 스위치와 주행방향 선택 스위치를 제어수단의 입력부에 연결되는 선택수단의 여러 스위치들과 함께 하나의 컨트롤 패널에 배치시켜 구성한 것이다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 조작자가 의도하는 작업 요소의 작동 모드를, 연료 소비율을 악화시키는 일이 없이 실현시킬 수 있으므로 작업 능률 및 경제성을 향상시킬 수 있고, 주행과 다른 작업과의 복합 조작에 있어서의 안정성을 확보할 수가 있다. 또한 조작 스위치, 예컨대 모드 스위치, 작업선택 스위치, 주행방향 선택 스위치 및 자동 아이들 선택 스위치 등이 하나의 컨트를 패널에 배치되어 있으므로 운전 조작상의 편리성을 기할 수 있다는 효과도 있다.

Description

유압건설기계의 제어장치

제1도는 본 발명의 제어장치가 적용된 휘일식 유압 굴삭기의 측면도.

제2도는 본 발명에 의한 제어장치의 개략도.

제3도는 제1도에 나타낸 휘일식 유압 굴삭기에 적용된 본 발명의 제어장치를 유압 회로와 함께 나타낸 개략도.

제4도는 제3도에 나타낸 최대회전수 변경수단의 상세도.

제5도는 제3도에 나타낸 최대용적 변경수단의 상세도.

제6도는 제3도에 나타낸 작업선택 변경수단의 상세도.

제7도는 제3도에 나타낸 주행방향 변경수단의 상세도.

제8도는 제3도에 나타낸 제어기의 구성을 보인 블럭도.

제9도는 본 발명에 의한 제어장치에서 제어기의 연산부에 설정되어 있는 조합과 스위치 동작 상태와의 관련을 주행, 정지 및 작업 모드에 따라 나타낸 설명도.

제10도는 제3도에 나타낸 제어기에 있어서 행해지는 동작을 설명하는 플로우 챠트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

la, 1b : 주행 모터 2 : 하부 주행체

3 : 상부 선회체 4, 5, 6 : 유압 실린더

7 : 부움 8 : 아암

9 : 버킷 10 : 원동기

11 : 엔진 레버 12, 13 : 가변용량 유압펌프

14, 15, 16, 17, 18, 19 : 방향 절환 밸브

20 : 조속기 레버 30 : 최고 회전수 변경수단

30a : 스토퍼 30b : 피스톤

30c : 유압 실린더 30d : 유압원

30f : 탱크 30g; 전자 절환 밸브

40 : 조절기 40a : 피스톤

40b : 작동기 40c : 서어보 밸브

50 : 최대토출 용적 변경수단 50a : 피스톤

50b : 유압 실린더 50c : 전자 절환 밸브

60 : 작업선택 변경수단 60b : 작업기 솔레노이드

60c : 주행장치의 브레이크 70 : 주행방향 변경수단

70a : 전진 방향 솔레노이드 70b : 후진방향 솔레노이드

70c : 주행속도 조절기 81, 82 : 모드스위치

83a, 83b : 압력 스위치 84 : 작업 선택 스위치

85 : 주행 방향 선택 스위치 100 : 제어기

100a : 입력부 100b : 연산부

100c : 출력부 110 : 제어밸브

120 : 작업장치

본 발명은 원동기에 의하여 구동되는 가변용량 유압 펌프를 구비하고, 이 유압 펌프에 의하여 작동기를 거쳐 소망하는 작업 요소를 구동하도록 이루어진 휘일식 유압 굴삭기 등과 같은 유압건설기계의 제어장치에 관한 것이다.

유압건설기계의 대표적인 것 중 하나인 휘일식 유압 굴삭기는, 일반적으로 원동기, 즉 엔진과 이 엔진의 회전수를 제어하는 수단, 예를 들면 운전실내에서 조작되는 엔진레버 및 이에 접속된 조속레버를 구비한 연료분 사장치와, 상기 엔진에 의하여 구동되는 적어도 하나의 가변용량 유압펌프와, 이 펌프의 변위용적을 제어하는 수단, 즉 조절기와, 상기 유압펌프로부터 토출되는 압유에 의하여 구동되는 복수개의 작동기와, 이 작동기에 의하여 구동되는 작업 요소를 구비하고 있다. 여기서 작업 요소라함은, 일반적으로는 좌우주행장치와, 그 이외의 작업요소, 예를 들면 선회대, 부움, 아암 및 버킷 등의 전방 부착물을 말한다.

이와 같은 유압 굴삭기는 작업 요소별로 설치된 조작레버를 작업원이 조작함으로써 유압펌프와 대응하는 작동기와의 사이에 배치된 방향 절환 밸브가 절환되고, 엔진에 의하여 구동되고 있는 유압펌프로부터의 압유가, 대응하는 작동기에 공급되며, 그것을 구동하여 그 작업요소를 작동하도록 되어있다. 이에 의하여 주행장치의 주행, 선회대의 선회, 전방 부착물의 작업이 행해진다. 그러나 종래의 유압 굴삭기에 있어서는, 일반적으로 연료분사장치에 의하여 제어되는 엔진 회전수의 최대치는 일정하고, 또한 조절기에 의하여 제어되는 유압펌프의 변위용적 최대치, 예를 들면 사판식 펌프에 있어서는 사판의 경전각의 최대치도 일정한 바, 이들 일정한 최대 회전수와 최대변위 용적과는, 그 최대 변위 용적에 있을 때에 그 최대 회전수로 유압펌프가 소망의 최대 토출 유량을 가함과 동시에 그 최대 회전수에서 소망의 펌프 소비 마력이 얻어지도록 일정하게 정해져 있다.

이들 일정한 최대 회전수와 최대 변위 용적과는, 소망의 최대 펌프유량 및 소망의 엔진 마력 특성이 얻어지도록 설정되어 있다. 다시 말하면, 이와 같은 유압 굴삭기에 있어서의 최대 펌프유량은, 그 최대 회전수와 최대 변위 용적과의 곱으로부터, 엔진 마력 특성은 그 최대 회전수의 설정에서 각각 임의적으로 정해져 버린다.

한편, 유압 굴삭기의 작업 요소는 각각 상기한 바와 같이, 주행, 선회, 굴삭작업 등의 작업요소별로 정해진 동질의 일을 하는 것이나, 작업 속도 및 작업량(일량) 등의 작업 모드는 동일한 작업요소이더라도 크게 변하는 것이다. 예를 들어 주행장치에 관하여 살펴보면, 고속 주행도 있고, 저속 주행도 있으며, 전방 부착물에 관하여 살펴보면, 많은 일량을 수행하는 중굴삭 작업도 있고, 비교적 일의 양이 적은 경굴삭 작업도 있으며, 또 작업 속도가 대단히 느린 미조작 작업도 있게 마련이다.

그러나, 종래의 유압 굴삭기에 있어서는, 상기한 바와 같이 엔진의 최대 회전수와 유압펌프의 최대 변위 용적이 일정하게 정해져 있기 때문에 각각의 작업 요소에 대하여 작업원이 의도하는 작업 속도 및 작업량을 내용으로 하는 작동 모드를 얻기가 곤란하다는 문제가 있었다.

예를 들면 고속 주행을 중시하여, 최대 펌프 유량이 커지도록 엔진의 최대 회전수와 유압펌프의 최대 변위 용적을 설정했을 경우에는, 주행장치를 고속으로 주행시킬 수는 있으나, 다른 작업 요소에 있어서는 작업 속도가 너무 빨라, 예를 들면 전방 부착물을 미조작할 때에는, 그 미조작이 곤란해져 조작성이 나빠진다. 또 반대로 그와 같은 미조작을 중시하여 최대 펌프 용량이 너무 커지지 않도록 설정했을 경우에는, 그 미조작성은 양호해지나, 주행 모터에 공급되는 유량도 제한되기 때문에 고속 주행을 할 수가 없다.

또 중굴삭 작업을 중시하여, 큰 펌프 소비 마력을 얻을 수 있는 엔진 마력 특성이 되고, 또한 최대 펌프 유량이 적합하게 되도록 설정했을 경우에는, 소망하는 속도로 중굴삭 작업을 할 수가 있으나, 동일한(비슷한)속도로 경굴삭 작업을 했을 경우에는 엔진 마력의 일부가 불필요하게 소비되어 연비가 나빠짐과 동시에 엔진의 소음이 불필요하게 커지게 된다.

더욱이, 휘일식 유압 굴삭기에 있어서는, 주행 속도가 비교적 빠르고 또한 부하가 큰 고갯길 주행시에도 법정 최고속도, 예를 들면 35km/h로 주행할 수 있도록 하는 것이 바람직하다는 특수한 사정이 있기 때문에, 작업원이 의도하는 작업 모드를 얻기 위한 특유의 문제점이 따르고 있다. 즉 부하가 큰 고속 오름길 주행을 중시하여, 큰 펌프 소비 마력을 얻을 수 있는 엔진 마력 특성으로 하고, 또한 큰 펌프 유량이 얻어지도록 엔진의 최대 회전수와 유압펌프의 최대 변위 용적을 설정했을 경우에는, 그와 같은 오름길 주행보다 펌프 소비 마력이 작은 영역의 작업, 즉 부하가 가벼운 평지 주행 또는 굴삭 작업을 했을 때에는 연비 및 소음의 점에서 불리해진다. 반대로 평지 주행이나 굴삭 작업을 중시하여 설정하면, 큰 펌프 소비 마력을 얻기가 어려워지고, 고갯길 주행시에는 충분한 마력을 얻을 수가 없어, 법정 최고 속도로 주행할 수가 없다는 문제가 있었다.

한편, 상기와 같은 문제를 해소하고, 각각의 작업 요소에 대하여 작업원이 의도하는 작업 모드가 실현될 수 있도록 각 작동기를 구동할 수 있는 유압건설기계의 제어시스템이 안출되어 특허 공보 제2559호(공고 번호 91-9257)에 실려 있다.

공지된 유압건설기계의 제어시스템은, 원동기와, 이 원동기의 회전수를 제어하는 수단과, 이 원동기에 의하여 구동되는 적어도 하나의 가변용량 유압펌프와, 이 펌프의 변위 용적을 제어하는 수단과, 유압펌프로부터 토출되는 압유에 의하여 구동되는 복수의 작동기와, 이 작동기에 의하여 구동되는 작업요소를 구비한 유압건설기계의 제어시스템에 있어서, 상기 회전수 제어 수단에 관련하여 원동기의 최대 회전수를 변경시키는 수단과, 상기 변이 용적 제어수단에 관련하여 유압 펌프의 변이 용적을 변경하는 수단과, 상기 작동기의 작업 상태를 검출하는 수단과, 상기 작업 요소의 작동 모드를 선택하는 수단과, 최대 회전수와 최대 변위 용적과의 복수 조합에서 각각 상기 최대 회전수 변경수단에서 달성 가능한 하나의 최대 회전수와 상기 최대 변위 용적 변경수단으로 달성 가능한 하나의 최대 변위 용적으로 이루어지고 또한 조합 상호간에 있어서 최대 회전수 및 최대 변위 용적의 적어도 한 쪽의 값이 상이한 것이, 상기 작동기의 작동 상태 및 상기 작동모드의 선택에 관련시키져 사전에 설정되어 있으며, 상기 검출수단 및 선택수단의 출력 신호에 의거하여 대응하는 최대 회전수와 최대 변위 용적의 조합을 선정함과 아울러 이것에 의하여 상기 최대 회전수 변경수단 및 최대 변위 용적 변경수단을 구동하여 원동기의 최대 회전수 및 유압펌프의 최대 변위 용적을 그 선정된 값으로 할 수 있는 제어수단을 갖도록 구성함으로써 각각의 작업 요소에 대하여 작업원이 의도하는 작업 모드가 실현 될 수 있도록 한 것이다,

부연하면, 공지된 유압건설기계의 제어시스템은 원동기 및 유압펌프를 파워 모드 및 경제 모드의 두 종류의 운전 모드로 운전할 수 있도록 하고, 보다 더 부하가 큰 주해운전 영역에서는 펌프의 최대 변위 용적을 작게 설정함과 동시에 원동기의 회전수를 크게 설정하며, 부하가 작은 주행영역에서는 펌프의 최대 변위 용적을 크게 설정함과 동시에 원동기의 최고 회전수를 적절한 값으로 설정하고, 굴삭시에는 부하가 큰 주행 운전 영역의 펌프 최대 변위 용적보다도 큰 최대의 변위 용적, 즉 원동기의 최고 회전수로 운전할 수 있도록함으로써 오름길 주행시에 소망의 속도를 낼 수 있도록 설정하여도 평탄로 주행에 필요한 펌프 흡수 마력을 저회전 영역에서 얻을 수가 있어, 종래에 비하여 평탄로 주행시의 연비가 향상됨과 동시에, 그 소요 펌프 흡수 소요 마력에 알맞는 엔진 저회전 영역에서 행해지므로, 연료 소비율 및 엔진 소음을 낮게 억제할 수가 있다. 이때 펌프 최대 변위 용적을 크게 하고 있기 때문에 소망의 작업 속도를 유지할 수가 있는 것이다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술의 제어 시스템은 작업원이 의도하는 작업에 따라 그에 알맞는 작업 속도 및 작업량을 내용으로 하는 작동 모드를 선택하여 경제적인 작업을 수행할 수 있다는 장점은 있으나, 작업 선택의 변경, 예컨대 주행, 작업 및 정지 등과 같은 작업 선택의 변경과, 주행 방향의 변경, 즉 전진 또는 후진으로의 방향 변경을 위한 조작상의 불편함이 따른다는 문제가 있었다. 즉 종래의 제어 시스템에서는 작업 선택의 변경이나 주행 방향의 변경을 위한 수단이 메인 컨트롤로와 별도로 분리되어 구성됨으로써, 메인 컨트롤 패널로부터 별도로 설치된 스위치나 레버 조작으로 작업 변경을 선택하거나 주행 방향을 선택한 후 다시 메인 컨트롤 패널의 스위치 조작으로 후속 동작을 위한 조작을 하여야 하는등 조작상의 불편함이 따르는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 안출한 것으로, 하나의 컨트롤 패널에서 작업 모드의 선택을 포함하여 작업 선택 변경 및 주행 방향의 변경 선택 등을 동시에 할 수 있게함으로써 작업을 위한 운전조작상의 편리성을 기할 수 있는 유압건설기계의 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 원동기와, 이 원동기의 회전수를 제어하는 수단과, 상기 원동기에 의하여 구동되는 적어도 하나의 가변용량 유압 펌프와, 상기 펌프의 변위 용적을 제어하는 수단과, 상기 유압펌프로부터 토출되는 압유에 의하여 구동되는 복수의 작동기와, 이 작동기에 의하여 구동되는 작업 요소를 구비함과 아울러 상기 회전수 제어수단에 관련하여 원동기의 최대 회전수를 변경하는 수단과, 상기 변위 용적 제어수단에 관련하여 유압펌프의 변위 용적을 변경하는 수단과, 상기 작동기의 작업 상태를 검출하는 수단과, 상기 작업 요소의 작동 모드를 선택하는 수단과, 상기 검출수단 및 선택수단의 출력 신호에 의거하여 대응하는 최대 회전수와 최대 변위 용적의 조합을 선정하고 이것에 의하여 상기 최대 회전수 변경수단 및 최대 변위 용적 변경수단을 구동하여 원동기의 최대 회전수 및 유압펌프의 최대 변위 용적을 선정된 값으로 제어하는 수단을 구비한 유압건설기계의 제어장치에 있어서, 작업 요소의 작동 모드를 선택하는 것에 우선하여 주행, 작업 및 정지의 작업 중 하나를 선택하여 변경시키는 작업선택 변경수단과, 주행인 경유 그 전,후진 방향을 변경하는 수단을 제어수단의 출력부에 연결하여 동작하도록 구성하고, 상기 작업선택 변경수단 및 주행방향 변경수단의 조작 스위치인 작업선택 스위치와 주행방향 선택 스위치를 제어수단의 입력부에 연결되는 선택수단의 여러 스위치들과 함께 하나의 컨트롤 패널에 배치시켜 구성한 것을 특징으로 하는 유압건설기계의 제어장치를 제공하는 것에 의하여 달성된다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 조작자가 의도하는 작업 요소의 작동 모드를, 연료 소비율을 악화시키는 일이 없이 실현시킬 수 있으므로 작업 능률 및 경제성을 향상시킬 수 있고, 주행과 다른 작업과의 복합 조작에 있어서의 안정성을 확보할 수가 있다.

또한 본 발명은 조작 스위치, 예컨대 모드 스위치, 작업 선택 스위치, 주행방향 선택 스위치 및 자동 아이들 선택 스위치 등이 하나의 컨트롤 패널에 배치되어 있으므로 운전 조작상의 편리성을 기할 수 있다는 효과도 있다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 유압건설기계의 제어장치를 첨부도면에 도시한 실시례에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

첨부한 제1도는 본 발명의 제어장치가 적용된 휘일식 유압 굴삭기의 측면도로소, 도시된 바와 같이, 휘일식 유압 굴삭기는 공기 타이어(1)를 갖는 하부 주행체(2)와 이 하부 주행체(2)의 위에 선회륜을 개재시켜 설치된 상부 선회체(3)로 이루어지고, 상부 선회체(3)에는 유압 실린더(4)(5)(6)에 의하여 각각 구동되는 부움(7), 아암(8), 버킷(9)이 설치되어 있다. 여기서 주행 모터(도시되지 않음)와, 선회 모터(도시되지 않음)와, 부움 실린더(4)와, 아암 실린더(5)와, 버킷 실린더(6)는 운전실에 설치된 조작 레버(도시되지 않음)에 의하여 대응하는 방향 절환 밸브(제3도 참조)를 절환함으로써 작동된다.

제2도는 본 발명에 의한 제어장치의 개략도이고, 제3도는 제1도에 나타낸 휘일식 유압 굴삭기에 적용된 제어장치를 유압 회로와 함께 나타낸 도면으로서, 도면에서 참조 부호 10은 원동기, 즉 엔진, 11은 엔진(10)의 회전수를 제어하는 엔진 레버, 12 및 13은 엔진(10)에 의하여 구동되는 가변용량 유압펌프이다. 14는 좌주행용의 주행 보터(1a)의 구동을 제어하는 제1주행용 방향절환 밸브, 15는 아암 실린더(5)의 구동을 제어하는 아암용 방향절환 밸브, 16은 선회 모터(3a)의 구동을 제어하는 선회용 방향절환 밸브이고, 이들 방향절환 밸브(14)(15)(16)는 가변용량 유압펌프(12)에 연결되어 있다. 또한 17은 우주행용의 주행 모터(1b)의 구동을 제어하는 제2주행용 방향절환 밸브, 18은 부움 실린더(4)의 구동을 제어하는 부움용 방향절환 밸브, 19는 버킷 실린더(6)의 구동을 제어하는 버킷용 방향절환 밸브이며, 이들 방향절환 밸브(17)(18)(19)는 가변용량 유압펌프(13)에 연결되어 있다.

이와 같은 유압 회로에서는, 엔진(10)에 의하여 가변용량 유압펌프(12)(13)를 구동하고, 방향절환 밸브(14-19)를 적절히 절환함으로써 주행 모터(1a)(1b), 선회 모터(3a), 부움 실린더(4), 아암 실린더(5), 버킷 실린더(6)가 선택적으로 구동되는 것에 의하여 주행체의 주행, 선회체의 선회, 전방 부착물에 의한 굴삭 작업 등이 행해진다.

또한, 도면에서 20은 엔진(10)의 회전수를 제어하는 회전수 제어장치를 구성하는 조속기 레버로서, 이 조속기 레버(20)에 상기한 엔진 레버(11)가 스프링(21)의 개재하에 접속되어 있다.

그리고, 참조 부호 30은 조속기 레버(20)를 포함하는 연료 분사장치 등의 회전수 제어장치로 제어되는 엔진(10)의 최고 회전수를 변경하기 위한 최고 회전수 변경수단이다. 이 최고 회전수 변경수단은 제4도에 도시한 바와 같이, 조속기 레버(20)에 설치한 스토퍼(30a)와, 이 스토퍼(30a)가 당접 가능한 피스톤(30b)을 갖는 유압 실린더(30c)와 유압 실린더(30c)에 연결되는 유압원(30d)과, 이 유압원(30d)과 유압 실린더(30c)사이에 설치되고 유압 실린더(30c)를 유압원(30d) 및 탱크(30f)에 선택적으로 연통시키는 전자절환 밸브(30g)를 구비하고 있다.

또한, 제3도에서 참조 부호 40은 가변용량 유압펌프(12)(13)의 토출 용적, 예를 들면 사판의 경전각을 제어하는 토출용적 제어장치, 즉 조절기로서, 이 조절기(40)는 제5도에 도시한 바와 같이, 링크 기구를 거쳐 가변용량 유압펌프(12)(13)의 사판에 연결되는 피스톤(40a)을 포함하는 작동기(40b)와, 상기한 링크 기구에 연결됨과 동시에 상기한 작동기(40b)를 유압원(30d) 및 탱크(30f)에 선택적으로 연통시키는 서어보 밸브(40c)를 구비하고 있다.

또한, 제3도에서 50은 토출용적 제어장치(40)로 제어되는 토출용적의 최대 토출 용적, 예를 들면 사판의 최대 경전각을 변경하기 위한 최대 토출용적 변경수단으로서, 이는 제5도에 도시한 바와 같이, 조절기(40)를 구성하는 작동기(40b)의 피스톤(40a)이 당접 가능한 피스톤(50a)을 갖는 유압 실린더(50b)와, 이 유압 실린더(50b)를 유압원(30d) 및 탱크(30f)에 선택적으로 연통시는 전자절환 밸브(50c)를 구비하고 있다.

또한, 제3도에서 참조 부호 60은 주행, 작업 및 정지로의 작업 선택을 변경하기 위한 수단으로서, 이의 상세 구조 및 주변 부품과의 연동 관계가 제6도에 도시되어 있다. 이를 참조하면 본 발명에 의한 작업선택 변경수단은 다음과 같다.

도면에서 작업선택 스위치(84)를 작업으로 선택하면, 제어기(100)에서 작업기 솔레노이드(60b)를 동작시켜 주행장치의 브레이크(60c)를 작동시킴으로써 장비가 움직이지 않도록 한다. 또한 제어기(100)에서는 모드선택 스위치(81)의 신호에 따라 엔진(10)의 회전수 조절장치(30)에 신호를 주어 작업자가 선택한 적정의 속도로 엔진(10)을 회전시키고 가변용량 펌프(12)(13)를 이용하여 적정 유량을 제어밸브(110)로 보내주어 작업장치(120)를 원활하게 움직이도록 한다.

한편, 주행, 작업 및 정지 스위치(84)가 작업으로 선택되고 오토아이들링 스위치가 선택되면, 제어기에서는 압력스위치의 신호를 받아 작업장치 (120)가 작업을 하고 있는가를 감지하게 되는데, 만일 작업장치가 작업을 하지 않는 상태가 되면 제어기에서는 시간을 체크하여 일을 하지 않는 상태가 4초간 지속되면 제어기에서 엔진의 회전수 조절장치를 작동시켜 엔진의 속도를 적정한 상태로 낮추어 불필요한 연료의 소모를 감소시킴으로써 연료의 소모를 줄인다. 즉 경제 운전이 선택되는 것이다. 첨가하여 주행, 작업 및 정지 스위치(84)가 주행으로 선택되어 있는 상태에서 압력스위치의 신호가 제어기에 인가되면, 제어기는 작업의 상태로 인식하여 엔진의 회전수를 압력스위치가 인가되는 순간의 모드선택 스위치(81)에서 선택되어진 속도로 엔진의 속도를 조절하여 작업장치에 무리가 가지 않도록 하며, 압력스위치의 신호가 없으면 주행 상태로 복귀한다.

첨부한 제7도는 주행, 작업 및 정지 스위치(84)가 주행으로 선택된 경우 주행의 전, 후진 방향을 변경하기 위한 수단으로서, 전,후진 방향 변경 스위치(85)가 전진으로 선택되면, 제어기(100)에서는 전진 방향 변경 스위치(70a)를 작동시켜 유량을 주행방향 밸브(14)(17)로 보내며 이 때 주행속도 조절기(70c)의 조절량에 따라 적정 유량을 주행모터(1a)(1b)로 보내어 전진 방향으로 장비가 움직이도록 한다.

그리고, 전, 후진 방향 변경 스위치(85)가 후진으로 선택되면, 제어기 (100)에서는 후진 방향 솔레노이드(70b)를 작동시켜 유량을 주행방향 밸브 (14)(17)로 보내며 이 때 주행속도 조절기(70c)의 조절량에 따라 적정 유량을 주행모터(1a)(1b)로 보내어 후진 방향으로 장비가 움직이도록 한다.

또 제3도에 나타낸 81은 작업 요소의 작동 모드 중, 예를 들면 전방 부착물에 위한 중굴삭에 적합한 파워 모드(이하, 'P모드'라 한다)로 할 것인가, 경굴삭에 적합한 경제 모드(이하, 'E모드'라 한다)로 할 것인가를 선택하는 제1의 선택수단, 82는 작업 요소의 작동 모드 중 주행장치의 주행을 고속 주행 모드 (이하, 'H모드'라 한다)로 할 것이가, 저속 주행 모드 (이하, 'L모드'라 한다)로 할 것인가를 선택하는 제2의 선택수단, 83a는 주행 모터(1a)(1b)가 작동 상태에 있는지의 여부를 검출하는 압력스위치, 83b는 전방 부착물을 구동하는 부움 실린더(4), 아암 실린더(5), 버킷 실린더(6), 혹은 선회체를 선회시키는 선회 모터(3a)가 작동 상태에 있는지의 여부를 검출하는 압력 스위치, 84는 작업선택 변경수단 (60)에 관련하여 주행인지, 정지인지, 작업인지를 선택하는 제3의 선택수단 즉 작업 선택 스위치, 85는 주행 방향 변경수단(70)에 관련하여 전진인지 후진인지를 선택하는 제4의 선택수단, 즉 주행방향 선택 스위치이다. 이들 각각의 스위치들은 방향 절환 밸브(14)(17), 혹은 방향 절환 밸브(15)(16)(18)(19)의 절환에 의하여 파이롯 관로(90a)(90b)에 발생하는 파이롯 압에 응동하도록 되어 있다.

또한, 제3도에서 참조 부호 100은 최대회전수 변경수단(30), 최대변위용적 변경수단(50), 작업선택 변경수단(60), 주행방향 변경수단(70), 모드 스위치(81)(82), 압력 스위치(83a)(83b), 작업선택 스위치(84) 및 주행방향 선택 스위치(85)가 접속되는 제어기이다. 이 제어기(100)는 제8도에 도시된 바와 같이, 모드 스위치(81)(82), 압력 스위치(83a)(83b), 작업선택 스위치 (84) 및 주행방향 선택 스위치(85)가 접속되는 입력부(100a), 이 입력부(100a)에 접속되고 후술하는 설정수단 및 제어수단을 구성하는 연산부(100b) 및 이 연산부(100b)에서 선택된 값을 최대 회전수 변경수단(30)을 구성하는 전자 절환 밸브(30g)의 구동부, 최대변위용적 변경수단(50)을 구성하는 전자 절환 밸브(50c)의 구동부, 작업선택 변경수단(60)을 구성하는 전자 절환 밸브의 구동부 주행 방향 변경수단(70)을 구성하는 전자 절환 밸브의 구동부에 출력하는 출력부 (100c)를 구비하고 있다.

상기 연산부(100b)는 최대 회전수와 최대 변위용적과의 복수의 조합이고, 각각 상기 최대 회전수 변경수단에서 달성 가능한 하나의 최대 회전수와 상기 최대 변위 용적 변경수단에서 달성 가능한 하나의 최대 변위 용적으로 이루어진다. 또한 조합 상호간에 있어서, 조합이, 예를 들면 작동기의 작동 상태, 즉 주행 모터(1a)(1b) 및 기타의 작동기(3a)(4)(5)(6)의 작동 상태, 및 작업 요소의 작동 모드, 즉 파워 모드, 경제 모드, 고속 주행 모드, 저속 주행 모드에 관련시켜 사전에 설정되어 있고, 압력 스위치 (83a)(83b) 및 모드 스위치(81)(82)의 출력 신호에 의거하여 상기 설정 내용으로부터 대응하는 최대 회전수와 최대 변위 용적의 조합을 선정하고, 이것에 따라 상기 최대 회전수 변경수단(30) 및 최대 변위용적 변경수단(50)을 구동하여 원동기의 최대 회전수 및 유압 펌프의 최대 변위 용적을 그 선정된 값으로 할 수 있는 제어수단을 구성한다.

또한, 본 발명의 제어수단은 작업선택 변경수단(60) 및 주행방향 변경수단(70)에서 각각 달성 가능한 복수의 조합을 더 구비하고 있다. 예를 들면 작업선택을 변경한 후에 작업 모드의 선택이 있을 수 있고, 또 주행 방향의 변경을 행한 후 고속으로 할 것인가, 저속으로 할 것인가를 선택하여야 하는 경우와 같이, 보다 많은 수의 조합을 가지고 있다.

제9도에는 상기한 연산부(100b)에 설정되어 있는 조합의 테이블이 도시되어 있다. 이 테이블은 연산부에 설정되어 있는 조합과 스위치 동작 상태와의 관련을 주행, 정지 및 작업 모드에 따라 나타낸 설명도이다.

상기와 같이 구성한 본 발명에서는, 모드 스위치(81)에 의하여 P모드, E모드 중 어느 하나가 선택되고, 모드 스위치(82)에 의하여 H모드 또는 L모드 중 어느 하나가 선택됨과 동시에 압력 스위치(83a)에서 주행 모터(1a)(1b)가 작동하고 있는지의 여부가 검출되고, 압력 스위치(83b)에서 전방 부착물 및 선회 모터(3a)를 구동하는 작동기가 작동하고 있는지의 여부가 검출되면, 제10도에 나타낸 플로우 챠트의 수순(S1)에서 이들의 출력 신호가 제어기(100)의 입력부(100a)을 거쳐 연산부(100b)에 읽어 넣어진다. 이어서 수순(S2)에서 연산부(100b)는 제9도에 나타낸 테이블로부터 해당하는 조합을 선정하고, 그 내용인 엔진의 최고 회전수와 가변 용량 유압펌프의 최대 변위 용적, 즉 경전각에 상당하는 신호를 출력부(100c)에 보낸다. 출력부(100c)는 상기한 최고 회전수에 상응하는 신호를 최고 회전수 변경수단을 구성하는 제4도에 내타낸 전자 절환 밸브(30g)에 출력하고, 또 상기한 최대 경전각에 상응하는 신호를 최대 토출 용적 변경수단(50)을 구성하는 제5도에 나타낸 전자 절환 밸브(50c)에 출력한다.

이 때, 상기한 최고 회전수가 큰 값인 경우에는 전자 절환 밸브(30g)는 제4도에 나타낸 상태로 유지되고, 따라서 유압 실린더(30c)가 탱크(30f)에 연통되므로 피스톤(30b)은 이동이 자유롭게 되며, 조속기 레버(20)는 피스톤(30b)의 전행정에 상당하는 큰 각도로 회전이 가능하게 되고, 이에 의하여 큰 최고 회전수가 얻어진다. 또 해당 최고 회전수가 작은 값인 경우에는, 전자 절환 밸브(30g)는 제4도의 좌측 위치로 절환되고, 따라서 유압원(30d)의 압유가 유압 실린더(30c)에 공급되어 피스톤 (30b)이 우측 위치로 이동 가능하게 유지되며, 이 피스톤 (30b)에 스토퍼(30a)가 계지되게 되므로 조속기 레버(20)는 그 회전수 각도가 제한되고, 이에 의하여 작은 최고 회전수가 얻어진다.

또한, 상기한 최대 변위 용적, 즉 경전각이 큰 값인 경우에는, 전자절환밸브(50c)는 제5도의 절환 위치에 절환되고, 따라서 유압 실린더(50b)가 탱크(30f)에 연통되므로 피스톤(50a)은 이동이 자유롭게 되며, 토출 용적 제어장치(40)를 구성하는 작동기(40b)의 피스톤(40a)은 피스톤(50a)의 전행정에 상당하는 큰 거리를 이동 가능하게 되고, 이에 의하여 큰 경전각이 얻어진다. 또 해당 최대 경전각이 작은 값인 경우에는 전자 절환 밸브(50c)는 제5도에 나타낸 상태로 유지되고, 따라서 유압 실린더(30d)의 압유가 유압실린더(50b)에 공급되어 피스톤(50a)이 좌측 위치로 이동이 불가능하게 유지되며, 이 피스톤(50a)에 작동기(40b)의 피스톤(40a)이 계지됨으로써 그 피스톤(40a)은 이동이 제한되고, 이에 의하여 작은 최대 경전각이 얻어진다.

이와 같이 P모드 선택시에는 엔진(10)의 최고 회전수를 크게하고, 가변용량 유압펌프(12)(13)의 최대 경전각을 작게하여 많은 일량을 얻을 수 있고, 또 E모드 선택시에는 엔진(10)의 최고 회전수를 작게하고, 가변용량 유압펌프(12)(13)의 최대 경전각을 크게하여 작은 열량을 얻을 수 있다. 즉 본 발명은 작업 요소의 표준적인 작동 모드에 가장 적합한 엔진의 최고 회전수와 가변용량 유압펌프의 최대 경전각의 조합을 사전에 설정해두고, 제어기의 연산부에서 해당하는 조합을 선택하도록 하고 있기 때문에 조작자가 의도하는 작업 요소의 작동 모드를 연료 소비율을 악화시키는 일이 없이 실현시킬 수 있는 것이다.

또한, 본 발명은 상기한 제어기(100)의 출력부(100c)에 작업선택 변경수단(60)과 주행방향 변경수단(70)을 연결하여 구성하고, 이를 조작하기 위한 스위치, 즉 작업선택 스위치(84)와 주행 방향 선택 스위치(85)를 제어기(100)의 입력부(100a)에 접속되어 있는 다른 스위치, 즉 모드 스위치(81)(82) 및 압력 스위치(83a)(83b)들과 같은 조작 범위내에 있도록 설치하여 운전 조작상의 편리성을 기할 수 있도록 구성되어 있는 바, 이를 살펴보면 다음과 같다.

상기한 작업선택 스위치(84)에 의하여 주행, 작업 및 정지의 작업 선택중 어느 하나로 선택되어 변경되고, 이어서 작업 모드가 선택되면, 이들의 출력 신호가 제어기(100)의 입력부(100a)를 거쳐 연산부(100b)에 읽어 넣어진다. 상기 연산부(100b)에서는 제9도에 나타낸 테이블로부터 해당하는 조합을 선정하고 그 내용, 즉 작업 선택 변경 및 작업 모드에 따른 신호를 출력부(100c)에 보낸다. 출력부(100c)는 상기한 신호에 상응하는 신호, 즉 작업 선택 변경에 따른 신호를 작업 선택 변경수단을 구성하는 전자 절환 밸브에 출력하고, 최고 회전수 변경수단 및 주행 방향 변경수단을 구성하는 각각의 전자 절환 밸브에 최고 회전수 및 최대 경전각에 상응하는 신호를 출력한다.

이 때, 만약 작업이 선택되면, 제9도의 테이블에서 보는 바와 같이, 정지모드는 오프 상태를 유지하고 작업 모드는 온 상태를 유지하여 소정의 작업, 앞서 상술한 P모드, 또는 E모드를 선택하여 작업을 하는 경우와 같은 상태로 작업의 종류에 따라 적절한 최고 회전수와 최대 변위 용적이 선정되어 작업을 할 수 있게 된다.

또한 주행이 선택되는 경우에는 정지와 작업모드는 오프 상태를 유지하면서 주행 방향 변경수단에서 전진인지 후진인지가 선택되고, 이어서 고속모드로 할 것인가, 저속 모드로 할 것인가가 정해져 선택되면, 이들의 신호가 제어부에서 읽어지고 주행이 수행된다. 여기서 주행간에는 작업 모드는 반드시 오프 상태를 유지하게 함으로써 주행의 안정성을 확보할 수가 있다.

그리고, 정지모드가 선택되는 경우에도 상기와 같은 수순 및 과정을 거치면서 정지 모드가 수행된다. 여기서 말하는 정지란 파킹의 의미이다.

부연하면, 본 발명은 제어기에 작업 선택 스위치와 주행 방향 선택 스위치를 다른 모드 스위치들과 함께 접속하여 서로 연관 동작하는 스위치조작을 편리하게 할 수 있도록 함으로써 운전 조작상의 편리성을 기할 수 있도록 한 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 제어장치에 의하면, 조작자가 의도하는 작업 요소의 작동 모드를, 연료 소비율을 악화시키는 일이 없이 실현시킬 수 있으므로 작업 능률 및 경제성을 향상시킬 수 있고, 주행과 다른 작업과의 복합 조작에 있어서의 안정성을 확보할 수가 있다.

또한 본 발명은 조작 스위치, 예컨대 모드 스위치, 작업 선택 스위치, 주행방향 선택 스위치 및 자동 아이들 선택 스위치 등이 하나의 컨트롤 패널에 배치되어 있으므로 운전 조작상의 편리성을 기할 수 있다는 효과도 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 유압건설기계의 제어장치를 실시하기 위한 하나의 실시례에 불과한 것으로, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (1)

1. 원동기와, 이 원동기의 회전수를 제어하는 수단과, 상기 원동기에 의하여 구동되는 적어도 하나의 가변용량 유압펌프와, 상기 펌프의 변위 용적을 제어하는 수단과, 상기 유압펌프로부터 토출되는 압유에 의하여 구동되는 복수의 작동기와, 이 작동기에 의하여 구동되는 작업 요소를 구비함과 아울러 상기 회전수 제어수단에 관련하여 원동기의 최대 회전수를 변경하는 수단과, 상기 변위 용적 제어수단에 관련하여 유압펌프의 변위 용적을 변경하는 수단과, 상기 작동기의 작업 상태를 검출하는 수단과, 상기 작업 요소의 작동 모드를 선택하는 수단과, 상기 검출수단 및 선택수단의 출력 신호에 의거하여 대응하는 최대회전수와 최대 변위 용적의 조합을 선정하고 이것에 의하여 상기 최대 회전수 변경수단 및 최대 변위 용적 변경수단을 구동하여 원동기의 최대 회전수 및 유압펌프의 최대 변위 용적을 선정된 값으로 제어하는 수단을 구비한 유압건설기계의 제어장치에 있어서, 작업 요소의 작동 모드를 선택하는 것에 우선하여 주행, 작업 및 정지의 작업 중 하나를 선택하여 변경시키는 작업선택 변경수단과, 주행인 경유 그 전, 후진 방향을 변경하는 수단을 제어수단의 출력부에 연결하여 동작하도록 구성하고, 상기 작업선택 변경수단 및 주행방향 변경수단의 조작 스위치인 작업선택 스위치와 주행방향 선택 스위치를 제어수단의 입력부에 연결되는 선택수단의 여러 스위치들과 함께 하나의 컨트롤 패널에 배치시켜 구성한 것을 특징으로 하는 유압건설기계의 제어장치.