KR100540999B1 - 중장비 차량의 붐-선회 속도비 제어장치 - Google Patents

Abstract

개시된 중장비 차량의 붐-선회 속도비 제어장치는 운전자가 작업하고자 하는 목표지점을 선회 각도와 붐 높이의 속도비를 계산하여 선회 모터와 붐 실린더를 동시에 제어하는 붐-선회 속도비 제어장치에 관한 것이다.

본 발명은 선회 조작레버 및 붐 조작레버의 조작량을 전기적 신호로 변환하는 선회 포텐셔미터 및 붐 포텐셔미터와, 붐 및 선회의 이동거리에 따른 속도비를 측정하여 단계별로 제어하는 속도비 변환 스위치와, 상기 선회 포텐셔미터, 붐 포텐셔미터 및 속도비 변환 스위치의 출력 신호값을 연산하여 결과치를 출력하는 제어부와, 제어부에서 출력된 신호값 만큼 파일럿 유압량을 결정하여 선회 제어밸브 및 붐 제어밸브를 작동시키는 선회 전자비례밸브 및 붐 전자비례밸브와, 선회 제어밸브 및 붐 제어밸브의 작동에 따라 동작하는 선회모터 및 붐실린더로 구성된다.

따라서, 속도비 변환 스위치를 이용하여 붐과 선회의 위치변경에 따른 속도비를 구하여 제어함으로써, 간단한 조작으로도 실제의 작업 지점을 신속하고도 정확히 찾을 수 있도록 하여 작업 능률을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

Description

중장비 차량의 붐-선회 속도비 제어장치

본 발명은 중장비 차량의 붐(BOOM)-선회 제어에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 운전자가 작업하고자 하는 목표지점을 선회 각도와 붐 높이의 속도비를 계산하여 선회 모터와 붐 실린더를 동시에 제어하는 붐-선회 속도비 제어장치에 관한 것이다.

중장비 차량은 주행장치에 의한 차량의 주행이 가능하도록 하는 하체와, 스윙장치에 의해 상기 하체로부터 반전되는 상체로 구성되어 있으며, 특히 굴삭기와 같은 중장비 차량은 상기 상체의 붐 끝에 장착되는 작업체의 종류에 따라서 토사퍼올리기, 좁은 배수로파기, 암석파괴와 도로면다지기 및 도로면고르기, 토사하역, 우드클램핑, 콘크리트해체, 고철의 운반 및 하역 등과 같은 다양한 작업을 행할 수 있다.

특히, 붐과 선회가 동시에 작동하는 작업을 하는 경우에 붐이 움직인 위치 동안에 운전자가 원하는 각도만큼 정확하게 선회시키는 것은 어려우며, 어려운 만큼 작업시간이 많이 소요된다. 또한, 비숙련자일수록 작업 시간이 더 많이 소요됨으로 작업효율이 저하된다.

상기 문제점에 대한 보완 장치로 일본 특허(특원소 61-239270)가 있으며, 그 구성 장치는 도 1에 도시된 바와 같다.

도 1은 종래의 공개출원(일본 특원소 61-239270)된 중장비 차량의 붐-선회 제어장치에 관한 블록선도이다.

선회 각도를 조작하는 선회 조작레버(11) 및 붐 높이를 조작하는 붐 조작레버(12)는 선회조작레버(11)의 조작량을 전기적 신호로 변환하는 선회 포텐셔미터(13) 및 붐 조작레버(12)의 조작량을 전기적 신호로 변환하는 붐 포텐셔미터(14)로 연결되어 있다.

또한, 붐 및 선회의 괘적 변경을 할 때 사용하는 온-오프 스위치(15)와, 붐 조작레버(12) 및 선회 조작레버(11)가 중립일 때 0를 유지하고, 중립에서 좌측 또는 우측으로 움직일 때 저항값이 가변하는 가변저항기(16)가 장착되어 있으며, 상기 온-오프 스위치(15) 및 가변저항기(16)의 출력값은 제어부(17)로 입력된다.

상기 제어부(17)에서는 입력된 선회 포텐셔미터(13), 붐 포텐셔미터(14), 온-오프 스위치(15) 및 가변저항기(16)의 출력값을 연산하고, 그 연산결과는 선회 전자비례밸브(118) 및 붐 전자비례밸브(121)를 거쳐서 선회 제어밸브(120) 및 붐 제어밸브(122)로 출력되어 선회 모터(119) 및 붐 실린더(123)를 작동시킨다.

그러나, 상기의 중장비 차량의 붐-선회 제어장치는 온-오프 스위치(15) 및 가변저항기(16)에 의해서 붐의 움직인 거리와 선회각도를 측정한 출력 신호값을 제어부(17)에 의해서 연산하지만, 실제로 운전자에 의해서 붐 레버 및 선회 레버를 동시에 조작할 때에 존재하는 오차는 제거되지 않는다.

특히, 비숙련된 운전자는 조작레버의 조작 정도를 조절하여 정해진 시간에 작업 지점을 정확하게 찾는 것은 어렵고, 오차폭도 크므로 작업효율이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 단점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 속도비 변환 스위치를 이용하여 붐과 선회의 위치변경에 따른 속도비를 구하여 제어함으로써, 간단한 조작으로도 실제의 작업 지점을 용이하고 정확히 찾을 수 있게 되는 중장비 차량의 붐-선회 속도비 제어장치를 제공하려는데 있다.

이를 실현시키기 위하여 본 발명은 선회 각도와 붐 높이의 이동거리에 따른 속도비를 측정하여, 그 속도비를 저장하고, 선회 각도와 붐 높이의 이동거리 만큼 속도비에 의해서 선회각과 붐의 속도를 제어하는 제어부와; 상기 제어부에서 연산된 결과만큼 동작하며, 그 동작량은 소정의 연산식에 의해서 결정되는 선회 전자비례밸브와; 상기 선회 각도에 따라 복수의 단계로 구분되어 있고, 소정의 단계에 해당하는 신호값은 상기 제어부로 입력되는 속도비 변환 스위치가 추가적으로 장착되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 중장비 차량의 붐-선회 속도비 제어장치의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 중장비 차량의 붐-선회 속도비 제어장치에 관한 블록선도이다.

선회 각도를 조작하는 선회 조작레버(111)와, 붐 높이를 조작하는 붐 조작레버(112)와, 선회 조작레버(111)의 조작량을 전기적 신호로 변환하는 선회 포텐셔미터(113)와, 붐 조작레버(121)의 조작량을 전기적 신호로 변환하는 붐 포텐셔미터(114)와, 붐 및 선회의 이동거리에 따른 속도비를 측정하여 단계별로 제어하는 속도비 변환 스위치(116)와, 상기 선회 포텐셔미터(113), 붐 포텐셔미터(114) 및 속도비 변환 스위치(116)의 출력 신호값을 연산하여 결과치를 출력하는 제어부(117)와, 제어부(117)에서 출력된 신호값 만큼 파일럿 유압량을 결정하여 선회 제어밸브(120) 및 붐 제어밸브(122)를 작동시키는 선회 전자비례밸브(118) 및 붐 전자비례밸브(121)와, 선회 제어밸브(120) 및 붐 제어밸브(122)의 작동에 따라 동작하는 선회모터(119) 및 붐 실린더(123)와, 선회 전자비례밸브(118) 및 붐 전자비례밸브(121)에 일정한 파일럿 신호를 인가하는 파일럿 펌프(124)와, 선회 제어밸브(120) 및 붐 제어밸브(122)에 유량을 공급하는 유압펌프(125)로 구성되어 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 붐-선회 속도비 제어에 관한 동작원리를 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 2에 도시된 속도비 변환 스위치(116)는 변환스위치의 전환 단계를 여러 단계로 구분할 수 있으며, 그 여러 단계의 구분 기준은 선회각을 기준으로 하고, 전체 선회각도에서 동일한 소정의 각도를 갖도록 등분하여 나누는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에서는 전체 선회각도를 300도로 하고 동일한 각도로 5 등분한 실시예를 설명한다.

상기 5등분에 의해서 속도비 변환 스위치(116)의 단계를 5 단계로 구분한다. 속도비 변환 스위치(116)가 1 단계일 때는 60도, 2 단계일 때는 120도, 3 단계일 때는 180도, 4 단계일 때는 240도, 5 단계일 때는 300도로 선회되도록 한다.

이때에 각 단계별로 선회하는 동안에 소요되는 시간은 붐이 운전자가 원하는 높이까지 상승하는 시간동안에 이루어질 수 있도록 속도비를 계산하여 제어부(117)에 설정해 둔다.

즉, 선회 속도와 붐 상승속도의 속도비를 각각의 단계별로 연산하여 제어부(117)에 입력시키고, 운전자에 의한 속도비 변환 스위치(116)의 조건에 따라 선회각 및 선회속도를 가지면서 선회되도록 한다.

또한, 도 3은 본 발명의 선회시간과 선회거리와의 관계를 나타낸 도표이다.

도 3의 A 지점은 초기작동시 회전체의 관성 및 정보 송달시간에 따른 초기작동 지연시간 분기점이며, A' 지점은 A 시간 동안에 움직인 미세한 선회거리(각도)를 나타낸다.

또한, B 지점은 속도비 변환 스위치(116)의 주어진 단계까지 도달하는데에 소요된 시간이며, 이 소요시간은 상기에서 설명한 바와 같이 붐이 목표지점까지 상승하는데 소요된 시간과 동일한 것이다.

또한, B' 지점은 속도비 변환 스위치(116)의 주어진 단계까지 움직인 선회거리(각도)이며, V1에서 V2까지는 등속운동을 갖도록 한다.

상기 붐-선회 속도비를 계산하는 연산식은 다음과 같다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 단계별로 등분한 속도비 변환 스위치(116)에 있어서, 속도비 변환 스위치(116)는 두 과정으로 나누어진다.

제 1 과정은 0에서 A까지의 초기작동 지연시간을 나타내며, 선회 포텐셔미터(113) 신호에 따라 선회 전자비례밸브(118)가 작동한다. 즉, 제 1 과정은 속도비 변환 스위치(116)의 입력신호가 제어부(117)에 전달되어 회전운동을 실시하기까지에 소요된 미세한 신호전달시간과, 회전운동에 따른 관성력에 의한 소정의 미세한 선회각의 움직임을 나타낸다.

제 2 과정은 A 지점 이후의 선회 전자비례밸브(118) 작동신호를 의미하며 다음 수식에 의해서 얻어진다.

수식

선회 포텐셔미터 신호값 × 최대 선회각도시의 동작시간 × (각 단계의 선회각도 ÷ 최대 선회각도)

예를 들어, 5 단계로 구분된 속도비 변환 스위치(116)가 1 단계일 때에 선회 전자비례밸브(118) 작동신호는;

선회 포텐셔미터(113) 신호 × 300도 동작시간 × 0.2 이고,

또한, 5 단계로 구분된 속도비 변환 스위치(116)가 3 단계일 때에 선회 전자비례밸브(118) 작동신호는;

선회 포텐셔미터(113) 신호 × 300도 동작시간 × 0.6 이고,

또한, 5 단계로 구분된 속도비 변환 스위치(116)가 5 단계일 때에 선회 전자비례밸브(118) 작동신호는;

선회 포텐셔미터(113) 신호 × 300도 동작시간 × 1.0 로 계산된다.

이상에서와 같이 본 발명은 속도비 변환 스위치를 이용하여 붐과 선회의 위치변경에 따른 속도비를 구하여 제어함으로써, 간단한 조작으로도 실제의 작업 지점을 신속하고도 정확히 찾을 수 있도록 하여 작업 능률을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래의 중장비 차량의 붐-선회 속도비 제어장치에 관한 블록선도,

도 2는 본 발명의 중장비 차량의 붐-선회 속도비 제어장치에 관한 블록선도,

도 3은 본 발명에 의한 선회시간과 선회거리와의 관계를 나타낸 도표이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

113 : 선회 포텐셔미터 114 : 붐 포텐셔미터

116 : 속도비 변환 스위치 117 : 제어부

118 : 선회 전자비례밸브 119 : 선회모터

120 : 선회 제어밸브 121 : 붐 전자비례밸브

122 : 붐 제어밸브 123 : 붐 실린더

124 : 파일럿 펌프 125 : 유압펌프

Claims (3)

1. 선회 각도와 붐 높이의 이동거리에 따라 포텐셔미터에 의해 전기적 신호로 변환시켜, 그 신호값을 연산장치에서 연산하고, 연산장치의 출력값 만큼 작동하는 선회 모터와 붐 실린더를 갖는 중장비 차량의 제어장치에 있어서;

   상기 선회 각도와 붐 높이의 이동거리에 따른 속도비를 측정하여, 그 속도비를 저장하고, 선회 각도와 붐 높이의 이동거리 만큼 속도비에 의해서 선회각과 붐의 속도를 제어하는 제어부;

   상기 제어부에서 연산된 결과만큼 동작하며, 그 동작량은 소정의 연산식에 의해서 결정되는 선회 전자비례밸브; 및

   상기 선회 각도에 따라 복수의 단계로 구분되어 있고, 소정의 단계에 해당하는 신호값은 상기 제어부로 입력되는 속도비 변환 스위치를 구성하되, 상기 각 단계의 구분 기준은 선회각을 기준으로 하고, 전체 선회할 수 있는 선회각도에서 동일한 소정의 각도를 갖도록 등분하여 나누는 것을 특징으로 하는 중장비 차량의 붐-선회 속도비 제어장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제어부의 속도비는;

   선회각도의 이동거리에서 이동하는데 소요된 시간으로 나눈 선회 속도와;

   붐 높이의 이동거리에서 이동하는데 소요된 시간으로 나눈 붐 속도의 비율을 나타내는 것을 특징으로 하는 중장비 차량의 붐-선회 속도비 제어장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 선회 전자비례밸브의 작동신호는 다음 수식에 의해서 얻어짐을 특징으로 하는 중장비 차량의 붐-선회 속도비 제어장치.

   수식

   선회 포텐셔미터 신호값 × 최대 선회각도시의 동작시간 × (각 단계의 선회각도 ÷ 최대 선회각도)