KR100438928B1 - 굴삭기의 미세작업 제어를 위한 유압제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유압식 건설기계 특히 굴삭기를 사용한 직선 굴삭작업 및 법면 굴삭작업, 그리고 고르기 작업등의 작업에서 굴삭기의 미세 조작 기능을 향상시키기 위한 굴삭기의 유압 제어 장치에 관한 것이다.

종래에는 굴삭기 미세 작업 제어는 작업기의 속도는 감소시킬 수 있었으나 작업자가 조이스틱을 움직이면 굴삭기의 비선형 특성에 의해서 일정영역에서 속도가 갑자기 빨라지는 경우가 발생하여 정밀작업의 정도가 저하되어 정밀작업을 수행하기 어려운 문제점이 있었다.

이에 본 발명에서는 작업자가 미세 작업 모드를 선택하면 작업자의 조이스틱 조작에 의한 유압을 출력하는 리모트 컨트롤 밸브의 출력을 제어 가능하도록 전자비례감압밸브를 구성하고, 그 전자비례감압밸브의 출력을 컨트롤러가 제어가능하도록 하여 미세 작업시에 작업자의 조이스틱 조작신호에 비례하여 메인 컨트롤 밸브가 선형적으로 동작 가능하도록 한다.

Description

굴삭기의 미세작업 제어를 위한 유압제어장치{Hydraulic control appratus for fine control of an excavator}

본 발명은 유압식 건설기계 특히 굴삭기를 사용한 직선 굴삭작업 및 법면 굴삭작업, 일정한 굴삭작업, 그리고 고르기 등의 작업에서 굴삭기의 미세 조작 기능을 향상시키기 위한 굴삭기의 유압 제어 장치에 관한 것이다.

일반적으로 굴삭기는 각 작업부위(붐, 암, 버켓)와 그 작업부위를 구동하기 위한 붐 실린더, 암 실린더, 버켓 실린더, 그리고 굴삭기 몸체의 선회동작을 위한 선회 모터등의 작업기와 상기 각 작업기 구동 실린더에 동력원인 압유를 공급하기 위한 원동기와 유압 펌프로 구성되어 굴삭, 배토, 땅고르기 작업등 여러 가지 작업을 수행하는 유압식 건설기계이다.

상기한 유압 굴삭기는 작업 상황에 따라 운전자의 경험적이고 주관적인 사고에 의해서 작업이 수행된다.

따라서, 운전자의 숙련도에 따라 유압 계통의 동력 손실과 작업 시간에 있어서 많은 차이가 있을 수 있으며, 또한 엔진의 정상적인 동작수명에도 많은 영향이 미치게 된다.

이러한 작업을 위해서 종래에는 작업자가 미세 조작을 위해서 엔진 회전수를 감소시키고 펌프의 입력토크를 저하시켜서 작업속도를 감소시킨 상태에서 작업을 수행하거나, 작업 모드 선택에서 미세 작업 모드를 선택하면 자동으로 엔진 회전수가 감소하고 펌프의 입력토크가 감소하도록 하는 방법을 사용하거나, 합류 차단 스위치를 선택하면 펌프의 합류가 차단되어 저속에서 갑작스런 유량의 증가 없이 저속의 정밀작업을 수행하는 방법을 사용하였다.

그러나, 상기와 같은 종래의 굴삭기 미세 작업 제어는 작업기의 속도는 감소시킬 수 있었으나 작업자가 조이스틱을 움직이면 굴삭기의 비선형 특성에 의해서 일정영역에서 속도가 갑자기 빨라지는 경우가 발생하여 정밀작업의 정도가 저하되어 정밀작업을 수행하기 어려운 문제점이 있었다.

즉, 도 3과 도 5에서 조이스틱을 일정영역까지 움직였을 때는 속도가 천천히 증가되는 Z2영역에서 미세 조작이 가능하고 어느 이상에서는 빠른 속도의 작업이 가능하도록 Z3영역이 구성되어 있어, 그 속도의 기울기가 달라지는 영역에서 작업을 하게 되면, 조이스틱을 조작한 양에 비례하여 속도가 변화하지 않고 갑자기 속도가 빨라지거나 늦어지는 현상이 발생되어 작업의 어려움과 안전사고의 위험성을 내포하고 있었다.

이에 본 발명에서는 작업자가 미세 작업 모드를 선택하면 작업자의 조이스틱 조작에 의한 유압을 출력하는 리모트 컨트롤 밸브의 출력을 제어 가능하도록 전자비례감압밸브를 구성하고, 그 전자비례감압밸브의 출력을 컨트롤러가 제어가능하도록 하여 미세 작업시에 작업자의 조이스틱 조작신호에 비례하여 메인 컨트롤 밸브가 선형적으로 동작 가능하도록 한다.

도 1은 본 발명의 굴삭기의 미세작업 제어를 위한 유압제어장치의 구성을 보인 블록도.

도 2는 본 발명의 조이스틱 조작량의 변화에 따른 메인 컨트롤 밸브 제어압력의 변화를 보인 그래프.

도 3은 미세 작업 스위치 오프시 메인 컨트롤 밸브의 제어압력의 변화에 따른 메인 컨트롤 밸브의 개구 면적변화를 보인 그래프.

도 4는 미세 작업 스위치 온시 메인 컨트롤 밸브의 제어압력 변화에 따른 메인 컨트롤 밸브의 개구 면적변화를 보인 그래프.

도 5는 미세 작업 스위치 오프시 조이스틱 조작량에 따른 메인 컨트롤 밸브의 제어압력 변화영역을 보이는 도면.

도 6은 미세 작업 스위치 온시 조이스틱 조작량에 따른 메인 컨트롤 밸브의 제어압력 변화영역를 보이는 도면.

상기와 같은 본 발명 굴삭기의 미세작업 제어를 위한 유압제어장치는 작업자가 미세 작업 모드를 선택하면 작업자의 조이스틱 조작에 의한 유압을 출력하는 리모트컨트롤밸브의 출력을 제어 가능하도록 전자비례감압밸브를 구성하고, 그 전자비례감압밸브의 출력을 컨트롤러가 제어 가능하도록 함에 그 특징이 있는 것으로써, 첨부된 도면 1내지 6을 참조하여 그 구성 및 동작을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 굴삭기의 미세작업 제어를 위한 유압제어장치의 구성을 보인 블록도이고, 도 2는 본 발명의 조이스틱 조작량의 변화에 따른 메인 컨트롤 밸브 제어압력의 변화를 보인 그래프이며, 도 3은 미세 작업 스위치 오프시 메인 컨트롤 밸브의 제어압력의 변화에 따른 메인 컨트롤 밸브의 개구 면적변화를 보인 그래프, 도 4는 미세 작업 스위치 온시 메인 컨트롤 밸브의 제어압력 변화에 따른 메인 컨트롤 밸브의 개구 면적변화를 보인 그래프, 도 5는 미세 작업 스위치 오프시 조이스틱 조작량에 따른 메인 컨트롤 밸브의 제어압력 변화영역을 보이는 도면, 도 6은 미세 작업 스위치 온시 조이스틱 조작량에 따른 메인 컨트롤 밸브의 제어압력 변화영역를 보이는 도면이다.

먼저, 도 1을 참조하여,

작업자가 굴삭기(도면에 표시 않함)를 동작 제어하기 위한 운전 조이스틱(1)과, 작업자가 조이스틱(1)을 동작함에 따라 유압을 출력하는 리모트컨트롤(Remote control)밸브(2)와,

콘트롤러(4)의 출력 제어신호에 유압의 양을 조절하여 상기 리모트컨트롤밸브(2)로 출력하는 전자비례감압밸브(EPPR)(3)와,

상기 전자비례감압밸브(3)에 출력제어 신호를 출력하는 컨트롤러(4)와,

상기 조이스틱(1)의 동작과 컨트롤러(4)의 동작제어신호에 의해 각각의 붐, 암, 버??(도면에 표시 않함)등의 실린더(7)에 유압을 출력하는 메인 컨트롤밸브(5)와,

전체적인 유압 시스템의 유압을 공급하기 위한 유압펌프(6)와,

상기 메인 컨트롤 밸브(5)에서 출력하는 유압을 입력받아 굴삭기의 각 작업기(예 : 붐, 암, 버켓등)를 작동 시키는 실린더(7)와,

상기 전자비례감압밸브(3)에 파일럿 압력을 인가하기 위한 파일럿 펌프(8)로 구성된다.

상기 컨트롤러(4)는 작업자의 선택에 의한 미세 작업이 가능하도록 미세 조작 스위치(4a)를 포함하여 구성되어 있고,

상기 미 설명 부호 2a,6a는 각각의 리모트컨트롤밸브(2)와, 유압펌프(6)의 오일 탱크이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 굴삭기의 미세작업 제어를 위한 유압제어장치는 작업자가 미세 작업 모드를 선택하면 작업자의 조이스틱 조작에 의한 유압을 출력하는 리모트 컨트롤 밸브의 출력을 제어 가능하도록 전자비례감압밸브를 구성하고, 그 전자비례감압밸브의 출력을 컨트롤러가 제어가능하도록 함에 그 특징이 있는 것으로,

그 동작을 살펴보면 다음과 같다.

작업자의 조이스틱(1)조작 신호가 입력되면, 리모트컨트롤밸브(2)는 그 조작 신호에 따라 유압을 그대로 메인 컨트롤 밸브(5)에 출력하게 된다.

상기 메인 컨트롤 밸브(5)는 작업자가 조이스틱(1)을 조작함에 따른 유압을 굴삭기(도면에 표시 않함)의 각각 붐, 암, 버켓(도면에 표시 않함)등의 실린더(6)에 출력하게 됨으로써 굴삭작업을 수행하게 되는 것이다.

작업자가 컨트롤러(4)의 미세 조작 스위치(4a)를 온 시키면, 컨트롤러(4)에서는 전자비례감압밸브(3)로 소정의 제어신호를 출력하게 된다.

전자비례감압밸브(3)에서는 상기 제어신호를 입력받아 유압을 감압하여 리모트컨트롤밸브(2)로 출력하게 되고, 리모트컨트롤밸브(2)에서는 출력을 도 2의 P2에서 P1으로 감압하여 출력하게 된다.

즉, 리모트컨트롤밸브(2)의 출력 압력이 도 2의 P2에서 P1으로 감소되면 작업자가 조이스틱(1)을 최대로 움직였을 때, 메인 컨트롤 밸브(5)의 유압은 S2에서 S1으로 감소되며, 그 유압을 허용하는 밸브의 양 또한 도 3의 A2에서 A1으로 감소하게 된다.

다시 말하면, 도 4와 같이 선형적인 동작 형태를 보임과 동시에, 도 6과 같이 조이스틱(1)을 풀로 조작하여도 Z1과 Z2영역만을 사용하게 됨으로써, 사용자에 의한 미세 작업이 가능하게 되는 것이다.

상기와 같이 본 발명에서는 작업자가 미세 작업 모드를 선택하면 작업자의 조이스틱 조작에 의한 유압을 출력하는 리모트 컨트롤 밸브의 출력을 제어 가능하도록 전자비례감압밸브를 구성하고, 그 전자비례감압밸브의 출력을 컨트롤러가 제어가능하도록 하여 미세 작업시에 작업자의 조이스틱 조작신호에 비례하여 메인 컨트롤 밸브가 선형적으로 동작 가능하도록 함으로써, 정밀작업의 조작성을 향상시켜 미세 작업의 작업 효율을 향상시킨다.

Claims (1)

1. 작업자가 굴삭기를 동작 제어하기 위한 운전 조이스틱과, 작업자가 조이스틱을 동작함에 따라 유압을 출력하는 리모트컨트롤밸브와, 전체적인 유압시스템을 제어하는 컨트롤러와, 상기 조이스틱의 동작과 컨트롤러의 동작제어신호에 의해 각각의 붐, 암, 버켓등의 실린더에 유압을 출력하는 메인 컨트롤 밸브와, 전체적인 유압 시스템의 유압을 공급하기 위한 유압펌프와, 상기 메인 컨트롤 밸브에서 출력하는 유압을 입력받아 굴삭기의 각 작업기를 작동 시키는 실린더로 구성되는 굴삭기의 유압장치에 있어서,

   상기 컨트롤러에 미세 조작스위치를 구비하고, 그 미세 조작스위치의 동작 신호에 작동하는 전자비례감압밸브를 구비하여,

   전자비례감압밸브가 컨트롤러에서 출력하는 미세 조작신호를 입력받아 출력하는 유압의 양을 조절하여 리모트컨트롤밸브로 출력함으로써 작업자에 의한 미세 작업 선택시에 작업자의 조이스틱 조작신호에 비례하여 메인 컨트롤 밸브가 선형적으로 동작 가능하도록 하는 특징을 갖는 굴삭기의 미세작업 제어를 위한 유압제어장치.