KR100621980B1 - 조이스틱을 이용한 중장비 주행 제어방법 - Google Patents

조이스틱을 이용한 중장비 주행 제어방법 Download PDF

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Abstract

유압식 주행모터 구동으로 주행하는 크롤러 타입의 중장비의 장거리 주행시 붐, 아암 등의 작업장치를 구동시키는 전기식 조이스틱을 이용하여 장비의 주행구동을 제어하여 운전자의 편리성을 제공할 수 있도록 한 것으로,
본 발명에 의한 조이스틱을 이용한 중장비 주행 제어방법은, 엔진에 연결되는 유압펌프 및 파일럿펌프와, 유압펌프에 연결되는 작업장치용 유압실린더 및 좌우측 주행모터와, 유압펌프와 유압실린더 및 주행모터사이의 유로에 각각 설치되는 유압실린더 및 주행모터 제어용 컨트롤밸브와, 운전자에 의해 작업장치 및 주행모터 구동신호를 발생시키는 조이스틱 및 주행페달과, 파일럿펌프와 컨트롤밸브사이의 유로에 각각 설치되는 유압실린더 및 주행모터 제어용 전자비례밸브와, 조이스틱 및 주행페달 조작량에 대응되는 제어신호를 전자비례밸브에 출력하는 제어기를 구비하는 중장비에 있어서,
조이스틱에 의해 주행을 제어할 수 있도록 기능을 설정하는 신호와, 조이스틱에 의해 붐과 아암의 작업장치를 제어하는 조작신호 및 주행페달의 조작신호를 제어기에 입력하는 단계와,
조이스틱에 의해 주행을 제어하는 기능이 설정된 상태인지를 판단하는 단계와,
조이스틱에 의한 주행기능이 설정된 경우, 아암 조이스틱 조작량에 따른 제어신호를 좌측 주행모터용 전자비례밸브에 출력하며 붐 조이스틱 조작량에 따른 제어신호를 우측 주행모터용 전자비례밸브에 출력하는 단계(이때, 조이스틱에 의한 붐, 아암 조작신호 입력은 무시함)와,
조이스틱에 의한 주행기능이 설정되지않은 경우, 아암 조이스틱 조작량에 따른 제어신호를 아암실린더용 전자비례밸브에 출력하고, 붐 조이스틱 조작량에 따른 제어신호를 붐실린더용 전자비례밸브에 출력하며, 주행페달 조작량에 따른 제어신호를 주행모터용 전자비례밸브에 출력하는 단계를 포함한다.
조이스틱, 주행 제어방법

Description

조이스틱을 이용한 중장비 주행 제어방법{Travel control method of construction vehicle with electronic joystick}
도 1은 본 발명에 의한 조이스틱을 이용한 중장비 주행 제어방법을 나타내는 흐름도,
도 2는 본 발명에 의한 조이스틱을 이용한 중장비 주행 제어방법에 사용되는 장치의 유압회로도,
도 3은 본 발명에 의한 조이스틱 조작량과 전자비례밸브의 2차압력과의 관계를 나타내는 그래프,
도 4는 종래 기술에 의한 주행 제어장치의 유압회로도이다.
*도면중 주요 부분에 사용된 부호의 설명
20,20a; 유압펌프
30; 파일럿 펌프
40; 유압실린더
50,50a; 주행모터
60,60a,60b,60c; 컨트롤밸브
70; 전기식 조이스틱(electronic joystick) 및 주행페달(electronic travel pedal)
80; 기능설정수단
90,90a-90g; 전자비례밸브
100; 제어기
110; 표시장치
120,120a; 유압펌프의 유량 제어수단
E; 엔진
본 발명은 붐 등의 작업장치를 구동시키는 전기식 조이스틱(joystick)을 이용하여 장거리 주행시 주행구동을 제어할 수 있도록 한 조이스틱을 이용한 중장비 주행 제어방법에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 조이스틱을 이용하여 붐 등의 작업장치 구동과 장비의 주행을 선택적으로 제어할 수 있도록 한 조이스틱을 이용한 중장비 주행 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전기식 조이스틱은 운전자에 의한 조작레버 조작량에 비례하는 신호를 출력하며(대표적인 출력형태는 아날로그 전압, PWM, 통신 신호 등을 말함), 제어기는 전술한 신호입력에 따라 조이스틱 및 주행페달 조작량에 비례하는 제어신 호를 전자비례밸브에 출력하여 붐, 아암, 버킷의 작업장치를 구동시켜 굴삭, 상차 및 인양 등의 작업을 용이하게 수행할 수 있게 된다.
굴삭기와 같은 중장비를 주행하기 위하여 운전자는 주행페달을 발로 가압하거나, 또는 주행페달과 연결된 주행레버를 손으로 조작하여 주행을 제어하게 된다.
이와 같이, 주행페달을 발로 가압하여 장거리를 주행하는 경우 운전자의 조작자세가 불완전하여 불편하고, 주행페달을 가압하는 정도를 조절하기가 매우 힘들다. 또한 주행레버를 손으로 조작하는 경우 운전자의 상체를 전방으로 숙이게되어 피로도를 가중시키는 문제점을 갖는다.
이를 감안하여 주행페달 또는 주행레버를 사용할 때 불편함을 개선시킬 수 있도록 작업장치 제어용 조이스틱을 이용한 주행 구동을 제어할 수 있도록 한 주행 제어장치가 일본특허공개평7-119710호에 게시되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 의한 주행 제어장치는, 전후좌우 방향으로 조작되어 아암과 선회구동을 제어하는 조이스틱(1)과, 조이스틱(1)을 아암,선회 구동용과 주행 구동용으로 사용여부를 결정하는 선택스위치(2)와, 조이스틱(1) 조작에 따른 전기적신호 인가시 절환되며 아암 및 선회 구동용 전기식 제어밸브(3,4)에 공급되는 파일럿 신호압을 제어하는 솔레노이드밸브(5,6)와, 조이스틱(1) 조작에 따라 제어신호 인가시 유압펌프(7)로 부터 좌우측 주행모터(8,9)에 공급되는 작동유를 제어하는 주행 구동용 전기식 제어밸브(10,11)를 구비한다.
그러나, 전기식 조이스틱을 사용하는 굴삭기 등의 중장비는, 종래 기술의 아 암 및 선회 구동용 제어밸브(3,4)와 주행 구동용 제어밸브(10,11)에서와 같이 전기식 제어밸브를 거의 사용하지않고, 유압식 제어밸브를 사용하는 것이 동업종 분야에서 일반적인 추세이다.
본 발명의 목적은, 전기식 조이스틱을 이용하여 붐, 아암 등의 작업장치 구동과 장비의 주행구동을 선택적으로 제어할 수 있어, 조이스틱을 조작하여 장거리를 주행시 조작이 용이하고, 바른 운전자세를 유지할 수 있어 운전자의 피로도를 줄이도록 한 조이스틱을 이용한 중장비 주행 제어방법을 제공함에 있다.
전술한 본 발명의 목적은, 엔진에 연결되는 유압펌프 및 파일럿펌프와, 유압펌프에 연결되는 작업장치용 유압실린더 및 좌우측 주행모터와, 유압펌프와 유압실린더 및 주행모터사이의 유로에 각각 설치되는 유압실린더 및 주행모터 제어용 컨트롤밸브와, 운전자에 의해 작업장치 및 주행모터 구동신호를 발생시키는 조이스틱 및 주행페달과, 파일럿펌프와 컨트롤밸브사이의 유로에 각각 설치되는 유압실린더 및 주행모터 제어용 전자비례밸브와, 조이스틱 및 주행페달 조작량에 대응되는 제어신호를 전자비례밸브에 출력하는 제어기를 구비하는 중장비에 있어서,
조이스틱에 의해 주행을 제어할 수 있도록 기능을 설정하는 신호와, 조이스틱에 의해 붐과 아암의 작업장치를 제어하는 조작신호 및 주행페달의 조작신호를 제어기에 입력하는 단계와,
조이스틱에 의해 주행을 제어하는 기능이 설정된 상태인지를 판단하는 단계와,
조이스틱에 의한 주행기능이 설정된 경우, 아암 조이스틱 조작량에 따른 제어신호를 좌측 주행모터용 전자비례밸브에 출력하며 붐 조이스틱 조작량에 따른 제어신호를 우측 주행모터용 전자비례밸브에 출력하는 단계(이때, 조이스틱에 의한 붐, 아암 조작신호의 입력은 무시함)와,
조이스틱에 의한 주행기능이 설정되지않은 경우, 아암 조이스틱 조작량에 따른 제어신호를 아암실린더용 전자비례밸브에 출력하고, 붐 조이스틱 조작량에 따른 제어신호를 붐실린더용 전자비례밸브에 출력하며, 주행페달 조작량에 따른 제어신호를 주행모터용 전자비례밸브에 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 조이스틱을 이용한 중장비 주행 제어방법을 제공함에 의해 달성된다.
바람직한 실시예에 의하면, 전술한 조이스틱에 의한 주행기능이 설정된 경우 표시장치에 주행기능 설정과 경고 메시지를 표시하고, 주행기능이 설정되지않은 경우 표시장치에 주행기능 설정과 경고 메시지를 해제하는 단계를 더 포함한다.
또한, 조이스틱에 의해 주행을 제어할 수 있도록 기능을 설정하는 신호를 제어기에 입력시 통신 또는 온/오프 스위치가 사용된다.
또한, 조이스틱에 의한 주행기능 설정시, 미세 조작성을 향상시키고 장비 출발시 충격을 방지할 수 있도록 조이스틱 조작량에 대한 전자비례밸브 2차압력 특성이 아래로 볼록한 포물선형태로 제어된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 엔진(E)에 연결되는 유압펌프(20,20a),파일럿펌프(30)와, 유압펌프(20,20a)에 연결되는 작업장치(붐과 아암을 말함)용 유압실린더(40,40a) 및 좌우측 주행모터(50,50a)와, 유압펌프(20,20a)와 유압실린더(40,40a) 및 주행모터(50,50a)사이의 유로에 각각 설치되는 유압실린더 및 주행모터 제어용 컨트롤밸브(60,60a,60b,60c)와, 운전자에 의해 작업장치 및 주행모터 구동신호를 발생시키는 조이스틱(70,70a) 및 주행페달(70b,70c)과, 파일럿펌프(30)와 컨트롤밸브(60,60a,60b,60c)사이의 유로에 각각 설치되는 유압실린더 및 주행모터 제어용 전자비례밸브(90,90a-90g)와, 조이스틱(70,70a) 및 주행페달(70b,70c) 조작량에 따른 조작신호를 입력받아 전자비례밸브(90,90a-90g)에 제어신호를 출력하는 제어기(100)를 구비하는 중장비에 적용되며, 이들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 사용되는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.
도면중 120 및 120a은 제어기(100)로 부터 입력되는 제어신호에 의해 유압펌프(20,20a)의 경전각을 제어하여 펌프 토출유량을 제어하는 펌프 유량제어수단이다.
이하에서, 본 발명에 의한 조이스틱을 이용한 중장비 주행 제어방법의 사용예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 운전자에 의해 조이스틱(70,70a)에 의해 주행을 제어할 수 있도록 기능을 설정하는 신호와, 조이스틱(70,70a)에 의해 붐과 아암의 작업장치를 제어하는 조작신호 및 주행페달(70b,70c)을 조작하여 주행을 제어하는 조작신호를 제어기(100)에 입력한다(S100 참조).
이때, 전술한 조이스틱(70,70a)에 의해 주행을 제어할 수 있도록 기능을 설정하는 신호를 제어기(100)에 입력시키는 기능설정수단(80)으로서 통신 또는 온/오프스위치(미도시됨)가 사용될 수 있다.
전술한 조이스틱(70,70a)에 의해 주행을 제어하는 기능이 설정된 상태인지를 판단한다(S200 참조).
전술한 제2단계(S200 참조)에 의해 조이스틱에 의한 주행기능이 설정된 경우, 표시장치(110)에 주행기능 설정과 경고 메시지를 표시하여 운전자에게 알려준다(S300 참조).
주행기능이 설정된 경우, 아암 조이스틱(70a) 조작량에 따른 제어신호를 좌측 주행모터용 전자비례밸브(90d,90e)에 출력하며, 붐 조이스틱(70) 조작량에 따른 제어신호를 우측 주행모터용 전자비례밸브(90f,90g)에 출력한다(S400 참조). 이때 조이스틱에 의한 붐, 아암의 조작신호 입력은 무시된다. 즉 붐, 아암용 조이스틱(70,70a)의 조작신호는 붐, 아암용 전자비례밸브(90,90a)(90b,90c)로 출력되지않고, 주행용 전자비례밸브(90d,90e)(90f,90g)에 출력된다.
이때, 전술한 주행페달(70b,70c) 조작량에 따라 제어기(100)에 입력되는 제어신호는 무시한다. 즉 조이스틱에 의해 주행기능이 설정된 경우, 붐, 아암 조이스틱(70,70a) 조작에 의해 주행기능을 수행하므로 주행페달(70b,70c)에 의해 주행기능을 수행하는 동작이 불필요한 것이다.
전술한 제2단계(S200 참조)에 의해 주행기능이 설정되지않은 경우, 전술한 표시장치(110)에 주행기능 설정과 경고 메시지를 해제시킨 것을 표시하여 운전자에게 알려준다(S500 참조).
조이스틱에 의한 주행기능이 설정되지않은 경우, 아암 조이스틱(70a) 조작량에 따른 제어신호를 아암실린더용 전자비례밸브(90b,90c)에 출력하고, 붐 조이스틱(70) 조작량에 따른 제어신호를 붐실린더용 전자비례밸브(90,90a)에 출력하며, 주행페달(70b,70c) 조작량에 따른 제어신호를 주행모터용 전자비례밸브(90d,90e)(90f,90g)에 출력한다(S600 참조).
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 조이스틱에 의한 주행기능 설정시 조이스틱 조작량에 대한 전자비례밸브 2차압력 특성을 제3도의 실선 "a"(미세 조작성 향상 및 주행 출발시 충격방지를 위하여 점선(b)을 변경한 것으로, 다양한 형태의 그래프가 가능하며 "a"는 그 하나의 예이다.)와 같이 아래로 볼록한 포물선형태로 제어함으로서 미세 조작성 향상 및 주행 출발시 충격을 방지하는 것을 특징으로 한다.
도 3에 점선으로 도시된 그래프 "b"는 조이스틱(70,70a) 조작량에 따라 주행모터(50,50a)에 작동유가 선형적으로 공급되도록 주행모터용 컨트롤밸브(60b,60c)에 공급되는 2차압력을 나타낸다.
이와 같이, 장거리를 주행하는 경우 전술한 조이스틱(70) 조작으로 좌우측 주행모터(50,50a)를 구동시켜 주행함에 따라 운전자에게 조작의 편리성을 제공할 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명에 의한 조이스틱을 이용한 중장비 주행 제어방법은 아래와 같은 이점을 갖는다.
붐,아암 등의 작업장치 구동과 장비의 주행을 전기식 조이스틱 조작에 의해 선택적으로 제어함에 따라 조작이 용이하고, 특히 장거리를 주행시 바른 운전자세를 유지할 수 있어 운전자의 피로도를 현저하게 줄일 수 있다.

Claims (4)

  1. 엔진에 연결되는 유압펌프 및 파일럿펌프와, 유압펌프에 연결되는 작업장치용 유압실린더 및 좌우측 주행모터와, 유압펌프와 유압실린더 및 주행모터사이의 유로에 각각 설치되는 유압실린더 및 주행모터 제어용 컨트롤밸브와, 운전자에 의해 작업장치 및 주행모터 구동신호를 발생시키는 조이스틱 및 주행페달과, 파일럿펌프와 컨트롤밸브사이의 유로에 각각 설치되는 유압실린더 및 주행모터 제어용 전자비례밸브와, 조이스틱 및 주행페달 조작량에 대응되는 제어신호를 전자비례밸브에 출력하는 제어기를 구비하는 중장비에 있어서:
    상기 조이스틱에 의해 주행을 제어할 수 있도록 기능을 설정하는 신호와, 상기 조이스틱에 의해 붐과 아암의 작업장치를 제어하는 조작신호 및 주행페달의 조작신호를 제어기에 입력하는 단계;
    상기 조이스틱에 의해 주행을 제어하는 기능이 설정된 상태인지를 판단하는 단계;
    상기 조이스틱에 의한 주행기능이 설정된 경우, 상기 아암 조이스틱 조작량에 따른 제어신호를 좌측 주행모터용 전자비례밸브에 출력하며, 상기 붐 조이스틱 조작량에 따른 제어신호를 우측 주행모터용 전자비례밸브에 출력하는 단계(이때, 조이스틱에 의한 붐, 아암 조작신호 입력은 무시); 및
    상기 조이스틱에 의한 주행기능이 설정되지않은 경우, 상기 아암 조이스틱 조작량에 따른 제어신호를 아암실린더용 전자비례밸브에 출력하고, 상기 붐 조이스틱 조작량에 따른 제어신호를 붐실린더용 전자비례밸브에 출력하며, 주행페달 조작량에 따른 제어신호를 주행모터용 전자비례밸브에 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 조이스틱을 이용한 중장비 주행 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 조이스틱에 의한 주행기능이 설정된 경우 표시장치에 주행기능 설정과 경고 메시지를 표시하고,
    상기 조이스틱에 의한 주행기능이 설정되지않은 경우 상기 표시장치에 주행기능 설정과 경고 메시지를 해제하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조이스틱을 이용한 중장비 주행 제어방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 조이스틱에 의해 주행을 제어할 수 있도록 기능을 설정하는 신호를 상기 제어기에 입력시 통신 또는 온/오프스위치가 사용되는 것을 특징으로 하는 조이스틱을 이용한 중장비 주행 제어방법.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 조이스틱에 의한 주행기능 설정시, 미세 조작성을 향상시키고 장비 출발시 충격을 방지할 수 있도록 상기 조이스틱 조작량에 대한 전자비례밸브 2차압력 특성이 아래로 볼록한 포물선형태로 제어되는 것을 특징으로 하는 조이스틱을 이용한 중장비 주행 제어방법.
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