KR100412937B1 - 중장비제어장치및방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중장비 제어 장치 및 방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 하나의 중장비로 작업 용량을 변경시켜 사용할 수 있고 작업 장치의 작업 특성을 변경시켜 사용할 수 있는 중장비 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 적합한 실시예에 따른 중장비 제어 장치는 펌프로부터 공급되는 작동유에 의해 작동되는 다수의 유압 액츄에이터, 및 상기 다수의 유압 액츄에이터를 각각 조작하기 위한 조작 수단을 갖는 중장비를 제어하기 위한 중장비 제어 장치에 있어서, 상기 다수의 유압 액츄에이터의 작동유 공급측에 각각 설치되어 있는 제1 콘트롤 밸브, 상기 다수의 유압 액츄에이터의 작동유 귀환측에 각각 설치되어 있는 제2 콘트롤 밸브, 상기 다수의 유압 액츄에이터의 작동 용량을 변경하기 위한 프로그램 전환 장치, 및 상기 프로그램 전환 장치에 의해 설정된 작동 용량에 상응하는 제어 신호를 상기 각각의 조작 수단의 조작에 따라 상기 각각의 제1 콘트롤 밸브 및 제2 콘트롤 밸브로 전달하기 위한 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

중장비 제어 장치 및 방법

본 발명은 중장비 제어 장치 및 방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 하나의 중장비로 작업 용량을 변경시켜 사용할 수 있고 작업 장치의 작업 특성을 변경시켜 사용할 수 있는 중장비 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

굴삭기와 같은 중장비에는, 도1에 도시된 바와 같이 펌프(10), 버켓 실린더(14), 붐 실린더(16), 아암 실린더(18), 주행 모터(20), 선회 모터(22), 및 다수의 콘트롤 밸브(30)로 구성되는 다수의 유압 요소가 구비되어 있다. 여기서 사용된 다수의 유압 요소의 용량은 각각의 중장비의 작동에 적합하도록 설정되어 제작 단계에서 설계된다. 그러므로 이미 제작되어 사용중인 시스템을 작업 장치의 크기 또는 용량이 다른 중장비의 시스템에 적용하는 것은 불가능하다. 즉, 각각의 유압 요소를 교체하여야만 한다. 예를 들어, 1톤의 버켓 굴삭력을 갖는 굴삭기를 2톤의 버켓 굴삭력을 갖는 굴삭기로 변경시켜 사용하고자 할 경우에는 유압 시스템과 다수의 유압 요소들이 이미 설정되어 있으므로 다수의 유압 요소를 교체하거나 장비 자체를 교체하여야 한다. 즉, 자체의 최대 압력이 더 큰 용량으로 되어 있는 유압 펌프로 교체하고, 릴리이프 압력이 더 큰 콘트롤 밸브와 유압 모터로 교체하고, 또는 이와 유사한 조치를 취해야 한다. 또한, 동일한 작업 장치를 갖는 장비일지라도 작업 성능 또는 조작 성능을 변경시키고자 할 경우에도 유압 요소들을 교체하여야 한다.

이러한 제약은 유압 시스템과 유압 요소들의 기계적 특성이 고정되어 있으므로써 발생한다. 즉, 특정 작업 장치 또는 중장비에 대해서 유압 요소가 기계적 가공에 의해 1대 1로 대응되도록 설계되어 있기 때문이다. 예를 들어, 도2에 도시된 바와 같이 콘트롤 밸브의 개구 면적에 의해 중장비의 유압 시스템의 작동 특성이 결정될 수 있다. 즉, 작동유의 공급측과 귀환측 및 센터 바이패스의 유압 라인이 스풀 한 개에 모두 가공되어, 이 스풀을 사용한 유압 시스템은 유량의 공급, 귀환, 및 센터 바이패스 특성이 결정되어 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 본 발명의 목적은 유압 액츄에이터를 교체함이 없이 동일한 유압 액츄에이터로 유압 시스템의 용량을 변경하여 사용할 수 있고, 작업 장치의 작업 특성을 변경할수 있는 중장비 제어 장치 및 방법을 제공하기 위함이다.

도 1 은 종래의 굴삭기의 다수의 유압 액츄에이터를 개략적으로 도시하는 유압 회로도.

도 2 는 종래의 굴삭기에 이용되는 콘트롤 밸브의 개구 면적을 나타내는 그래프.

도 3 은 본 발명의 적합한 실시예에 따른 중장비 제어 장치를 개략적으로 나타내는 설명도.

도 4 는 굴삭기의 버켓이 단독으로 작동할 경우를 나타내는 본 발명의 적합한 실시예에 따른 중장비 제어 방법에 따른 제어 흐름 선도.

도 5 는 굴삭기의 버켓과 붐이 동시에 작동할 경우를 나타내는 본 발명의 적합한 실시예에 따른 중장비 제어 방법에 따른 제어 흐름 선도.

*도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명

10: 제1 펌프

12: 제1 콘트롤 밸브

14: 제2 콘트롤 밸브

16: 탱크

20: 제2 펌프

30: 액츄에이터

40: 합류 블록

42: 합류 유로

43: 합류 체크 밸브

44: 제1 유로

45: 제1 체크 밸브

46: 제2 유로

47: 제2 체크 밸브

50: 메인 콘트롤 밸브

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 적합한 실시예에 따른 중장비 제어 장치는 펌프로부터 공급되는 작동유에 의해 작동되는 다수의 유압 액츄에이터, 및 상기 다수의 유압 액츄에이터를 각각 조작하기 위한 조작 수단을 갖는 중장비를 제어하기 위한 중장비 제어 장치에 있어서, 상기 다수의 유압 액츄에이터의 작동유 공급측에 각각 설치되어 있는 제1 콘트롤 밸브, 상기 다수의 유압 액츄에이터의 작동유 귀환측에 각각 설치되어 있는 제2 콘트롤 밸브, 상기 다수의 유압 액츄에이터의 작동 용량을 변경하기 위한 프로그램 전환 장치, 및 상기 프로그램 전환 장치에 의해 설정된 작동 용량에 상응하는 제어 신호를 상기 각각의 조작 수단의 조작에 따라 상기 각각의 제1 콘트롤 밸브 및 제2 콘트롤 밸브로 전달하기 위한 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 적합한 실시예에 따른 중장비 제어 방법의 특징은 제어기, 펌프로부터 공급되는 작동유에 의해 작동되는 다수의 유압 액츄에이터, 및 상기 다수의 유압 액츄에이터를 각각 조작하기 위한 조작 수단을 갖는 중장비를 제어하기 위한 중장비 제어 방법에 있어서, 프로그램 전환 장치로 제어기 내에 상기 다수의 유압 액츄에이터의 작동 용량을 설정하는 단계, 상기 프로그램 전환 장치에 의해 설정된 작동 용량에 따라 상기 조작 수단의 조작 신호를 증폭 또는 감쇄시키는 단계, 및 상기 다수의 유압 액츄에이터의 작동유 공급측과 귀환측에 각각 설치된 콘트롤 밸브를 상기 조작 수단의 신호에 따라 각각 별도로 제어하는 단계를 포함하는 것이다.

상술한 본 발명의 특징과 다른 특징들은 도3 내지 도5를 참조로 하는 이하의 상세한 설명으로부터 더욱 잘 이해될 수 있다.

도3은 본 발명의 적합한 실시예에 따른 중장비 제어 장치를 개략적으로 나타낸다. 본 실시예에서는 중장비의 예로 굴삭기를 사용하였다. 굴삭기에는 작동유를 공급하기 위한 유압 펌프(40), 버켓 실린더(14), 붐 실린더(16), 아암 실린더(18), 주행 모터(20), 선회 모터(22), 및 운전자의 조작 신호를 발생시키기 위한 조작 수단(42)이 구비되어 있다. 다수의 콘트롤 밸브(30)로 구성되는 다수의 유압 요소가 구비되어 있다. 제1 콘트롤 밸브(46)는 상기 다수의 유압 액츄에이터의 작동유 공급측에 각각 설치되어 있다. 마찬가지로, 제2 콘트롤 밸브(48)는 상기 다수의 유압 액츄에이터의 작동유 귀환측에 각각 설치되어 있다. 또한, 상기 다수의 유압 액츄에이터의 작동 용량을 변경하기 위한 프로그램 전환 장치(45)가 구비되어 있다. 상기 프로그램 전환 장치(45)에 의해 설정된 작동 용량에 상응하는 제어 신호를 상기 각각의 조작 수단(41)의 조작에 따라 상기 각각의 제1 콘트롤 밸브(46) 및 제2 콘트롤 밸브(48)로 전달하기 이한 제어기(44)가 또한 구비되어 있다. 제어기(44) 내에는 다양한 크기의 용량으로 굴삭기를 작동시킬 수 있는 프로그램이 내장될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 굴삭기의 작동 용량을 충분히 크게 하기 위해서는 각각의 유압 액츄에이터의 용량 및 콘트롤 밸브의 용량을 충분히 크게 할 수 있으며, 이 용량의 범위 내에서 굴삭기의 작동 용량의 변경이 가능하게 된다.

굴삭기의 작동 용량을 변경시키기 위해서는 운전자가 굴삭기 운전실 내에 구비된 임의의 수단(도시되지 않음)을 조작하여 프로그램 전환 장치(45)를 조작할 수 있다. 이에 따라 제어기 내에 상기 다수의 유압 액츄에이터의 요구되는 작동 용량이 설정된다. 다음에 조작 수단(41)을 조작하면, 상기 프로그램 전환 장치(45)에 의해 설정된 작동 용량에 따라 상기 조작 수단(41)의 조작 신호를 증폭 또는 감쇄시킨다. 이 때, 증폭 또는 감쇄의 크기는 요구되는 장비의 용량에 따라 결정된다. 이와 같이 증폭 또는 감쇄된 조작 신호는 상기 다수의 유압 액츄에이터의 작동유 공급측과 귀환측에 각각 설치된 제1 콘트롤 밸브(46) 및 제2 콘트롤 밸브(48)를 각각 별도로 제어한다.

프로그램 전환 장치(45)가 제어 신호를 변경할 경우에는 제어기(44)에 내장된 증폭 계수의 값만을 변경함으로써 시스템 전체의 작동 용량을 변경시킬 수 있다. 이에 따라, 예를 들어, 작업 장치를 구성하는 수 개의 유압 액츄에이터의 단독 동작 성능과 복합 동작 성능을 유압 요소 또는 유압 회로를 변경함이 없이 쉽게 바꿀 수 있다. 버켓 실린더(14)만을 움직일 때는 조작 수단(41)으로부터 버켓 실린더(14)를 제어하는 신호만 출력된다. 제어기(44)는 이 신호를 받아 버켓 실린더(14)의 단독 동작임을 판단하고 단독 동작에 해당하는 프로그램으로 분기하고 이에 해당하는 연산을 수행하여 제어 신호를 출력한다(도4 참조). 한편, 붐 실린더(16)와 버켓 실린더(14)를 동시에 움직일 때는 조작 수단(41)으로부터 버켓 실린더(14)와 붐 실린더(16)를 제어하는 신호가 출력된다. 제어기(44)는 이 신호를 받아 버켓 실린더(14)와 붐 실린더(16)의 동시 동작임을 판단하고 버켓 실린더(14)와 붐 실린더(16)의 동시 동작에 해당하는 연산을 수행하여 제어 신호를 출력한다.이 때, 붐 실린더 조작 수단의 신호와 버켓 실린더 조작 수단의 신호의 상대적 크기에 따라 제어 신호의 출력의 크기가 변경된다(도5 참조). 본 발명에 따른 장치 및 방법은 굴삭기 이외의 다른 중장비에도 역시 적용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 적합한 실시예에 따른 중장비 제어 장치 및 방법에서는 제어기 내에 내장된 프로그램 또는 증폭계수 값만을 변경함으로써 중장비 시스템의 작업 용량과 작업 장치의 작업 특성을 바꿀 수 있다. 이에 따라, 동일한 유압 요소를 이용하여 하나의 장비로 다양한 출력으로 작업할 수 있고, 작업 장치의 작업 특성을 쉽게 변경하여 사용할 수 있다. 이에 따라, 부품이 공용화되므로 생산자는 획기적인 원가절감이 가능하고, 사용자는 소프트웨어적인 시스템의 변경만으로 하나의 장비로 다양한 용량의 작업과 다양한 종류의 작업이 가능하게 된다.

Claims (3)

1. 유압펌프(40)로 부터 공급되는 작동유에 의해 작동되는 버킷실린더(14), 붐실린더(16), 아암실린더(18), 주행모터(20) 및 선회모터(22)로 구성되는 다수의 유압 액츄에이터(14,16,18,20,22) 및 다수의 유압 액츄에이터(14,16,18,20,22)를 각각 조작하기 위한 조작수단(41)을 갖는 중장비를 제어하기 위한 중장비 제어장치에 있어서:

   상기 다수의 유압 액츄에이터(14,16,18,20,22)의 작동유 공급측유로에 각각 설치되는 제1콘트롤밸브(46);

   상기 다수의 유압 액츄에이터(14,16,18,20,22)의 작동유 귀환측유로에 각각 설치되는 제2콘트롤밸브(48);

   상기 다수의 유압 액츄에이터(14,16,18,20,22)의 작동용량을 변경하기 위한 프로그램 전환장치(45); 및

   상기 프로그램 전환장치(45)에 의해 설정된 작동용량에 상응하는 제어신호를 상기 각각의 조작수단(41)의 조작에 따라 상기 제1콘트롤밸브(46) 및 제2콘트롤밸브(48)로 각각 전달하기 위한 제어기(44)를 포함하는 것을 특징으로 하는 중장비 제어장치.
2. 제어기, 유압펌프로 부터 공급되는 작동유에 의해 작동되는 버킷실린더, 붐실린더, 아암실린더, 주행모터 및 선회모터로 구성되는 다수의 유압 액츄에이터 및다수의 유압 액츄에이터를 각각 조작하기 위한 조작수단을 갖는 중장비를 제어하기 위한 중장비 제어방법에 있어서:

   프로그램 전환장치로 제어기내에 상기 다수의 유압 액츄에이터의 작동용량을 설정하는 단계;

   상기 프로그램 전환장치에 의해 설정된 작동용량에 따라 상기 조작수단의 조작신호를 증폭 또는 감쇄시키는 단계;

   상기 다수의 유압 액츄에이터의 작동유 공급측유로과 귀환측유로에 각각 설치된 콘트롤밸브를 상기 조작수단의 조작신호에 따라, 버킷실린더의 단독동작 또는 버킷실린더 및 붐실린더의 동시동작임을 각각 판단하여 해당 프로그램을 분기 및 연산하여 제어신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중장비 제어방법.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 프로그램 전환장치가 상기 조작수단의 조작신호의 증폭 계수값을 변경하는 것을 특징으로 하는 중장비 제어방법.