KR100240083B1 - 건설기계 주행시스템의 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건설기계의 자동화를 이루기 위한 건설기계 주행시스템의 제어장치에 관한 것으로, 본 발명에 의한 제어장치는, 엔진과, 이 엔진에 의해 구동되는 유입펌프 및 파일럿펌프와, 상기 유압펌프의 토출유에 의해 작동되는 주행모터와, 상기 유압모터와 상기 주행모터의 사이에 설치되어 스프울의 이동에 의한 유로의 절환접속으로 상기 주행모터의 작동을 제어하는 콘트롤밸브와, 운전자의 조작에 따라 상기 콘트롤밸브의 스프울에 상기 파일럿펌프로 부터의 파일럿압을 인가하여 상기 스프울 이동시킴으로써 상기 콘트롤밸브의 작동을 제어하는 주행페달을 구비한 건설기계 주행시스템에 있어서, 상기 주행페달과 별도로 상기 콘트롤배브의 스프울에 상기 파일럿펌프로 부터의 파일럿압을 인가하여 상기 콘트롤밸브의 작동을 제어하는 수단을 구비하며, 상기 주행페달에 의한 상기 콘트롤밸브의 제어는 상기 수단에 의한 상기 콘트롤밸브의 제어에 비해 우선권을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

건설기계 주행시스템의 제어장치

제1도는 종래의 건설기계 주행시스템을 개략적으로 도시하는 유압회로도.

제2도는 본 발명의 일실시예에 의한 제어장치가 적용된 건설기계 주행시스템을개략적으로 도시하는 유압회로도.

제3도는 본 발명의 제어기의 제어흐름을 도시하는 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

E : 엔진 P : 유압펌프

Pp : 파일럿펌프 V : 콘트롤밸브

M : 주행모터 R1, R2 : 릴리이프밸브

D : 주행페달 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f : 파일럿라인

2a, 2b : 비례제어밸브 3a, 3b, 3c : 셔틀밸브

4 : 제어기 5 : 압력센서

6a, 6b : 압력스위치

본 발명은 건설기계의 자동화를 이루기 위한 건설기계 주행시스템의 제어장치에 관한 것이다.

제1도는 종래의 건설기계 주행시스템을 개략적으로 도시하고 있다. 제1도에 도시된 바에 의하면, 종래의 건설기계 주행시스템은, 엔진(E)에 의해 구동되는 유압펌프(P)와 이 유압펌프(P)의 토출유에 의해 작동되는 주행모터(M) 및 유압펌프(P)와 주행모터(M)의 사이에 설치되어 유로의 질환접속에 의해 주행모터(M)의 기둥, 정지 및 방향전환을 제어하는 콘트롤밸브(V)를 구비하였다. 이 콘트롤밸브(V)의 유로 절환접속은 파일럿압력의 인가에 따른 콘트롤밸브(V)내부의 스프울 이동에 의해 이루어지는 데, 이를 위해 파일럿펌프(Pp)가 전술한 엔진(E)에 의해 구동되도록 설치되고, 이 파일럿펌프(Pp)로 부터 얻어진 파일럿유를 운전자의 조작지령을 인가받아 선택적으로 전술한 콘트롤밸브(V)의 스프울 양단에 인가하는 주행페달(D)이 설치되었다. 또한, 시스템의 안전을 위해 릴리이프밸브(R1,R2)들이 설치되었다.

한편, 최근들어 전자기술의 급속한 발달에 따라, 건설기계 분야에서도 마이크로프로세서에 의한 자동제어기술의 채용이 활발히 진행되고 있는 추세이다. 그런데, 이러한 건설기계 분야의 자동화는 주로 작업장치에 대해서만 한정되고 있다. 그 이유는 주행시스템의 경우, 안전상의 문제가 크게 부각되기 때문이었다.

따라서, 작업장치의 자동화가 이루어진다고 하여도, 작업과 주행이 동시에 수반되는 작업의 경우, 수동으로 주행조작을 해야하기 때문에 여전히 불편함이 야기되었다.

본 발명의 목적은 작업장치의 자동작업에 수반되는 주행작업을 자동화하기 위한 건설기계 주행시스템의 제어장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 비상시 등을 고려하여 운전자의 조작이 제어기의 지령에 우선하도록 하여 효율성과 안전성을 도모할 수 있는 건설기계 주행시스템의 제어장치를 제공하는 것에 있다.

전술한 목적은, 엔진과, 이 엔진에 의해 구동되는 유압펌프 및 파일럿펌프와, 상기 유압펌프의 토출유에 의해 작동되는 주행모터와, 상기 유압펌프와 상기 주행모터의 사이에 설치되어 스프울의 이동에 의한 유로의 절환접속으로 상기 주행모터의 작동을 제어하는 콘트롤밸브와, 운전자의 조작에 따라 상기 콘트롤밸브의 스프울에 상기 파일럿펌프로부터의 파일럿압을 인가하여 상기 스프울을 이동시킴으로써 상기 콘트롤밸브의 작동을 제어하는 주행페달을 구비한 건설기계 주행시스템에 있어서, 상기 주행페달과 별도로 상기 콘트롤밸브의 스프울에 상기 파일럿펌프로 부터의 파일럿압을 인가하여 상기 콘트롤밸브의 작동을 제어하는 수단을 구비하며, 상기 주행페달에 의한 상기 콘트롤밸브의 제어는 상기 수단에 의한 상기 콘트롤밸브의 제어에 비해 우선권을 갖는 것을특징으로 하는 건설기계 주행시스템의 제저장치를 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 수단은, 상기 파일럿펌프와 상기 콘트롤밸브의 스프울 사이에 설치되어 소정의 입력전원을 인가받아 상기 콘트롤밸브의 스프울에 상기 파일럿펌프로 부터의 파일럿압을 인가하는 비례제어밸브와, 상기 주행페달에 의해 얻어져 상기 콘트롤밸브의 스프울에 작용하는 파일럿압 및 상기 비례제어밸브에 의해 얻어져 상기 콘트롤밸브의 스프울에 작용하는 파일럿압을 검출하는 압력센서 및 상기 압력센서에 의해 감지된 파일럿압 데이터를 입력받아 상기 비례제어밸브에 상기 소정의 입력전원을 출력하는 제어기를 구비하여 구성된다.

이하, 첨부도면에 의거, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

제2도는 본 발명의 일실시예에 따른 제어장치가 적용된 전설기계 주행시스템을 도시하고 있다.

본 실시예의 건설기계 주행시스템은, 엔진(E)과, 이 엔진(E)에 의해 구동되는 유압펌프(P) 및 파일럿펌프(Pp)와, 이 유압펌프(P)의 토출유에 의해 작동되는 주행모터(M)와, 유압펌프(P)와 유압모터(M)의 사이에 설치되어 유로의 절환접속에 의해 유압모터(M)의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 콘트롤밸브(V)를 구비하며, 운전자의 조작지령을 인가받아 콘트롤밸브(V)를 작동시키기 위한 주행페달(D)과 시스템의 안전을 위한 릴리이프밸브(R1,R2)를 구비한다.

또한, 본 실시예의 주행시스템은, 파일럿펌프(Pp)와 콘트롤밸브(V)스프울 양단 사이의 두 파일럿라인(1a,1b) 중에 설치되어 소정의 입력전류를 인가받게되면 파일럿라인(1a,1b)을 비례적으로 개방하여 콘트롤밸브(V)의 스프울 양단에 작용하는 파일럿압을 형성하는 두 비례 제어밸브(2a,2b)를 구비한다. 전술한 파일럿펌프(Pp)의 토출 파일럿유는 전술한 주행페달(D) 및 이 두 비례제어밸브(2a,2b)에 분기되어 공급되도록 설계된다. 또한, 두 비례제어밸브(2a,2b) 측 파일럿라인(1c,1d)과 주행페달(D) 측 파일럿라인(1e,1f)과의 사이에는 셔틀밸브(3a,3b)를 통해 합류된 후, 전술한 콘트롤밸브(V)측 파일럿라인(1a,1b)과 연결된다.

한편, 콘트롤밸브(V)의 스프울 양단에 작용하는 파일럿압을 피드백 받아 전술한 두 비례제어밸브(2a,2b)에 전술한 소정의 입력전류를 인가하는 제어기(4)가 구비된다. 이 제어기(4)는 전술한 두 파일럿라인(1a,1b)과 셔틀밸브(3c)에 의해 연결 설치된 입력센서(5)에 의해 파일럿라인(1a,1b)의 파일럿압을 피드백받는다.

주행페달(D) 측 파일럿라인(1e,1f) 중에는 각각 압력스위치(6a,6b)가 설치되며, 이 압력스위치(6a,6b)는 주행페달(D) 측 파일럿라인(1e,1f)의 유무를 감지하여 주행페달(D)의 작동여부를 전술한 제어기(4)에 알려주게 된다.

위와 같이 구성된 본 실시예의 주행시스템은 다음과 같이 작동한다.

먼저, 제어기 출력에 의해 작동하는 자동주행의 경우, 제어기(4)의 지령에 의해 비례제어밸브(2a,2b)가 작동하고, 그에 의한 파일럿압이 셔틀밸브(3a,3b)를 거쳐 콘트롤밸브(V)의 스프울에 작용함에 따라 스프울이 어느 한 방향으로 이동하게 되고, 그 결과 주행모터(M)가 작동한다. 도중의 파일럿압은 압력센서(5)에 의해 제어기(4)로 피드백되어 제어기(4)는 계속적으로 주행을 제어하게 된다.

다음, 운전자의 수동조작에 의한 주행의 경우, 주행페달(D)을 조작하게 되면 그에 의한 파일럿압으로 압력스위치(6a,6b)는 ON상태가 되며, 그 신호는 제어기(9)로 전달된다. 즉 제어기(4)는 주행페달(D)이 작동하고 있음을 감지하게된다. 그 순간 제어기(4)가 비례제어밸브(2a,2b)로 입력전류를 출력 중이라면, 즉 자동주행을 하고 있는 경우라면, 제어기(4)는 비례제어밸브(2a,2b)로의 입력전류 출력을 중단하게 된다. 한편, 주행페달(D)에 의한 파일럿압은 셔틀밸브(3a,3b)를 거쳐 콘트롤밸브(V)의 스프울에 작용함에 따라 스프울이 어느 한 방향으로 이동하게 되고, 그 결과 주행모터(M)가 작동한다.

이 경우, 바람직하기로는, 운전자에 의해 조작되는 전술한 주행페달(D)의 작동량을 제어기(4)에 기억시킬 필요가 있다면, 주행페달(D)에 의한 파일럿압을 압력센서(5)와 압력스위치(6a,6b)로 검출하여 제어기(4)로 보내며, 이는 다음에 수행되는 자동주행에 반영되도록 한다. 즉, 도시되지는 않았지만 주행작동의 기억, 반복기능 선택스위치가 구비되며, 이 선택스위치를 통해 기억기능이 선택되면 압력스위치(6a,6b)신호와 압력센서(5)에 읽혀진 파일럿압을 제어기(4)로 보내면, 제어기(4)에서는 이를 데이타로 저장하는 기억수단을 구비하고, 또한 전술한 선택스위치에서 반복기능이 선택되면 기억수단에 저장된 데이타를 기초로 자동주행을 자동하는 반복수단을 구비한다.

이하, 전술한 제어기의 작동을 제3도의 흐름도에 의거하여 더욱 상세히 설명한다.

압력스위치와 입력센서로 부터 파일럿압의 유무 및 크기를 입력받는다(스텝 1).

스텝 1에서 입력받은 데이타에 의거하여 현재 주행모드가 자동주행모드인지 운전자조작모드인 지 여부를 판단한다(스텝 2).

스텝 2에서 판단된 현재 주행모드가 자동주행모드인 경우, 압력스위치의 출력값으로 부터 주행페달의 작동여부를 판단한다(스텝 3).

스텝 3에서 주행페달이 작동하지 않는다고 판단되는 경우, 비례제어밸브의 제어 입력의 지령값을 읽어들인다(스텝 4).

스텝 3에서 읽어들인 제어입력의 지령값 데이타에 의거하여 비례제어밸브로의 제어입력을 계산하여 이를 비례제어밸브에 출력하고(스텝 5), 스텝 1로 귀환한다.

한편, 스텝 2에서 판단된 현재 주행모드가 운전자조작모드인 경우, 압력스위치와 압력센서의 출력값을 저장하는 기억기능이 작동 중인가를 확인한다(스텝 6).

스텝 6에서 기억기능이 작동 중인 경우, 압력스위치의 출력값과 함께 압력센서로 부터 읽혀진 파일럿압을 차후의 자동주행을 위해 데이타로써 저장한다(스텝 7).

스텝 6에서 기억기능이 작동하지 않거나 스텝 7에서 필요 데이타를 저장한 후에는 비례제어밸브의 제어입력을 0으로 출력하고(스텝 8), 스텝 1로 귀환한다.

한편, 스텝 3에서 주행페달이 작동하고 있다고 판단되는 경우에는 바로 스텝 8로 진행하여 비례제어밸브의 제어입력을 0으로 출력하고, 스텝 1로 귀환함으로써 운전자의 조작에 의한 주행이 자동주행모드에서도 우선적으로 실행이 되도록 하여 주행 안전성이 보장될 수 있도록 한다.

이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 건설기계 주행시스템을 자동화할 수 있는 제어장치가 제공됨에 따라 건설작업의 효율성을 기할 수 있고, 비상시 등의 경우 운전자에 의한 수동조작이 제어기의 지령보다 항상 우선되도록 함에 의해 충분한 안전성이 확보될 수 있다.

Claims (7)

1. 엔진과, 이 엔진에 의해 구동되는 유압펌프 및 파일럿펌프와, 상기 유압펌프의 토출유에 의해 작동되는 주행모터와, 상기 유압펌프와 상기 주행모터의 사이에 설치되어 스프울의 이동에 의한 유로의 절환접속으로 상기 주행모터의 작동을 제어하는 콘트롤밸브와, 운전자의 조작에 따라 상기 콘트롤밸브의 스프울에 상기 파일럿펌프로 부터의 파일럿압을 인가하여 상기 스프울을 이동시킴으로써 상기 콘트롤밸브의 작동을 제어하는 주행페달을 구비한 건설기계 주행시스템에 있어서, 상기 주행페달과 별도로 상기 콘트롤밸브의 스프울에 상기 파일럿펌프로 부터의 파일럿압을 인가하여 상기 콘트롤밸브의 작동을 제어하는 수단을 구비하며, 상기 주행페달에 의한 상기 콘트롤밸브의 제어는 상기 수단에 의한 상기 콘트롤밸브의 제어에 비해 우선권을 갖는 것을 특징으로 하는 건설기계 주행시스템의 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 수단은; 상기 파일럿펌프와 상기 콘트롤밸브의 스프울 사이에 설치되어 소정의 입력전원을 인가받아 상기 콘트롤밸브의 스프울에 상기 파일럿펌프로 부터의 파일럿압을 인가하는 비례제어밸브; 상기 주행페달에 의해 얻어져 상기 콘트롤밸브의 스프울에 작용하는 파일럿압 및 상기 비례제어밸브에 의해 얻어져 상기 콘트롤밸브의 스프울에 작용하는 파일럿압을 검출하는 압력센서; 및 상기 압력센서에 의해 감지된 파일럿압 데이타를 입력받아 상기 비례제어밸브에 상기 소정의 입력전원을 출력하는 제어기를 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 건설기계 주행시스템의 제어장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 비례제어밸브측 파일럿라인과 상기 주행페달측 파일럿라인을 합류시켜 상기 콘트롤밸브측 파일럿라인과 연결시키는 셔틀밸브를 더 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 건설기계 주행시스템의 제어장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 주행페달측 파일럿라인에 설치되어 상기 주행페달에 의해 얻어진 파일럿압의 유무를 감지하여 상기 주행페달의 작동여부를 상기 제어기에 알려주는 압력스위치를 더 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 건설기계 주행시스템의 제어장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 제어기는 상기 압력스위치에 의해 상기 주행페달이 작동하고 있다고 판단되면 상기 비례제어밸브로의 입력전원의 출력을 중단함을 특징으로 하는 건설기계 주행시스템의 제어장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 제어기는 상기 주행페달 작동에 의해 얻어진 상기 압력스위치 신호와 상기 압력센서 신호를 데이타로 저장하여 이를 차회 자동주행 제어에 반영하기 위한 수단을 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 건설기계 주행시스템의 제어장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 제어기는 상기 주행페달 작동에 의해 얻어진 상기 압력스위치 신호와 상기 압력센서 신호를 데이타로 저장하여 이를 차회 자동주행제어에 반영하기 위한 수단을 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 건설기계 주행시스템의 제어장치.