KR100771128B1 - 건설장비 제어장치 - Google Patents

Abstract

건설장비 제어장치는 엔진에 의해 구동되어 유체를 유로에 공급하는 가변용량형 유압펌프와, 상기 유로에 마련된 폐달 및 레버의 조작상태를 감지하는 조작센서와, 상기 유로의 바이패스 라인에 발생되는 압력을 감지하는 네거티브압력 센서와, 상기 조작센서와 네거티브압력센서의 감지신호에 따라 엔진과 펌프의 마력 설정값을 연산하고, 연산된 마력 설정값을 출력하는 컨트롤러와, 상기 유압펌프에 마련되며, 상기 컨트롤러에서 출력된 마력 설정값Up에 따라 상기 유압펌프의 사판각을 제어하는 사판각 제어수단 및, 상기 엔진에 마련되며, 상기 컨트롤러에서 출력된 마력 설정값Ue에 따라 상기 엔진의 회전수를 조절하는 회전수 제어수단을 포함한다.

건설장비 제어방법은 건설장비를 구동하기 위해 모드 스위치M을 선택(H, G, F)하는 단계와, 펌프의 토출압력P1,P2와, 상기 바이패스에서 감지되는 네거티브압력N1,N2를 감지하는 단계와, 상기 건설장비의 조작상태에 따른 압력스위치 신호(S1, S2, S3)를 감지하는 단계와, 상기 네거티브압력N1,N2에 따라 작업속도N을 산출하고, 상기 토출압력P1,P2에 따라 작업부하P를 산출하는 단계와, 상기 작업속도N과, 작업부하P를 연산하여 제어 기준값C를 산출하는 단계와 상기 제어 기준값C와, 상기 압력스위치 신호(S1, S2, S3)와, 모드 스위치M의 선택(H, G, F)을 연산하여 엔진의 마력 설정값Ue와 펌프의 마력설정값Up를 산출하는 단계와, 상기 엔진의 마력 설정값Ue와 펌프의 마력설정값Up을 엔진의 회전수 제어수단과, 펌프의 사판각 제어수단에 출력하는 단계를 포함한다.

엔진 회전수, 펌프 사판각, 굴삭기, 건설장비

Description

건설장비 제어장치{THE CONTROL DEVICE OF CONSTRUCTION EQUIPMENT}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 건설장비 제어장치의 제어 흐름을 보인 유압 회로도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 컨트롤러의 엔진 및 펌프 마력 설정값 산출 순서도.

도 3은 도 2에서 산출되는 부하압력 신호처리 함수 f1(N1, N2) 선도.

도 4는 도 2에서 산출되는 펌프 토출압력 신호처리 함수 f2(P1, P2) 선도.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 엔진 회전수를 제어하기 위한 마력 설정값의 산출 예를 보인 선도.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 펌프 사판각을 제어하기 위한 마력 설정값의 산출 예를 보인 선도.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 건설장비 제어방법을 설명하기 위한 순서도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1: 컨트롤러 2: 모드 스위치M

3: 사판각 제어수단 4: 회전수 제어수단

5: 엔진 6a, 6b: 유압펌프

6c: 파일럿 펌프 7a,7b,7c,7d,7e,7f: 컨트롤 밸브

8a,8b: 페달 8c,8d: 레버1

8e,8f: 레버2 9a,9b,9d: 유압모터

9c,9e,9f: 실린더 10a,10b: 토출압력센서

11a, 11b: 네거티브압력센서 12a,12b,12c: 압력스위치

13: 오일탱크 14a,14b: 오리피스

본 발명은 건설장비 제어장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 건설장비의 제어상태와 펌프에서 출력되는 압력을 감지하여 엔진의 회전수와 펌프의 사판각을 제어할 수 있도록 하는 건설장비 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 건설장비는 건설에 필요한 다양한 작업을 수행할 수 있도록 하는 것으로 특히 건설장비중에 굴삭기가 많이 사용된다. 이러한 굴삭기는 인양작업, 고르기 작업 등의 적은 힘을 요하는 경 부하에서 굴삭 및 적입작업 등의 큰 힘을 요하는 중 부하까지 다양한 작업이 가능하도록 작업조건을 설정할 수 있다. 그리고 상기 작업조건에 따라 건설장비는 엔진과 펌프의 출력을 설정하기 위한 장치가 마 련되어 있다.

상기한 종래의 기술에 따른 엔진과 펌프의 출력을 설정하기 위한 장치는 복수의 선택스위치 중에서 작업에 적합한 모드 스위치를 선택하면, 각 모드에 따라 미리 설정되어 저장된 제어맵에 의해 제어되도록 하고 있다.

여기서 상기한 엔진과 펌프의 출력을 설정하기 위한 장치는 작업자가 레버 조작을 작게 해서 작업속도가 작게 필요할 때나, 작업부하가 작아서 펌프 토출 압력이 낮을 때도 엔진의 회전수가 높게 설정된다. 또한, 펌프 용량도 크게 설정하고 있다. 따라서 불필요하게 엔진회전수가 높게 설정되어 있거나 펌프 용량이 크게 설정되어 있어서 불필요한 연료가 소모되고, 그에 따른 큰 소음이 발생되는 문제가 있다.

본 발명은 상기의 필요성을 감안하여 창출된 것으로서, 건설장비의 제어상태와 펌프에서 출력되는 압력을 감지하여 엔진의 회전수와 펌프의 사판각을 함께 제어할 수 있도록 함으로서 불필요한 연료의 소모와 그에 따른 소음을 방지할 수 있도록 하는 건설장비 제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 건설장비 제어장치는 엔진에 의해 구동되어 유체를 유로에 공급하는 가변용량형 유압펌프와, 상기 유로에 마련된 폐달 및 레버의 조작상태를 감지하는 압력스위치와, 상기 유로의 바이패스 라인에 발생되는 네거티브압력을 감지하는 네거티브압력센서와, 상기 압력스위치와 네거티브 압력센서의 감지신호에 따라 엔진과 펌프의 마력 설정값을 연산하고, 연산된 마력 설정값을 출력하는 컨트롤러와, 상기 유압펌프에 마련되며, 상기 컨트롤러에서 출력된 마력 설정값Up에 따라 상기 유압펌프의 사판각을 제어하는 사판각 제어수단 및, 상기 엔진에 마련되며, 상기 컨트롤러에서 출력된 마력 설정값Ue에 따라 상기 엔진의 회전수를 조절하는 회전수 제어수단을 포함한다.

여기서, 상기 회전수와 사판각은 상기 페달 및 레버를 조작하지 않는 중립상태에서 최대 토출유량보다 낮게 설정되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 압력스위치는 상기 폐달 및 레버가 중립일 경우 파일럿 압력이 몇 개의 그룹으로 나누어진 스풀들을 직렬로 통과한 후 탱크로 리턴 되도록 구성하며, 상기 해당 그룹 중의 스풀이 닫힐 경우에 발생되는 압력신호에 따라 조작상태를 감지하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어장치는 건설장비의 작업의 강도에 따라 선택할 수 있도록 하는 모드 스위치가 더 마련되며, 상기 컨트롤러는 상기 압력스위치와 네거티브압력센서 이외에 상기 모드 스위치의 선택신호를 더 포함하여 엔진과 유압펌프의 마력 값을 연산하는 것을 특징으로 건설장비 제어장치.

또한, 상기 유압펌프에는 토출되는 유체의 토출압력을 감지하는 토출압력센서가 마련되며, 상기 토출압력센서에서 작업에 따라 걸리는 부하압력이 증가되면, 상기 컨트롤러는 상기 회전수 제어수단과, 상기 사판각 제어수단을 통해 상기 펌프와 엔진의 마력을 증가시키는 것이 바람직하다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 건설장비 제어방법은 건설장비를 구 동하기 위해 모드 스위치M을 선택(H, G, F)하는 단계와, 펌프의 토출압력P1,P2와, 상기 바이패스에서 감지되는 네거티브압력N1,N2를 감지하는 단계와, 상기 건설장비의 조작상태에 따른 압력스위치 신호(S1, S2, S3)를 감지하는 단계와, 상기 네거티브압력N1,N2에 따라 작업속도N을 산출하고, 상기 토출압력P1,P2에 따라 작업부하P를 산출하는 단계와, 상기 작업속도N과, 작업부하P를 연산하여 제어 기준값C를 산출하는 단계와 상기 제어 기준값C와, 상기 압력스위치 신호(S1, S2, S3)와, 모드 스위치M의 선택(H, G, F)을 연산하여 엔진의 마력 설정값Ue와 펌프의 마력설정값Up를 산출하는 단계와, 상기 엔진의 마력 설정값Ue와 펌프의 마력설정값Up을 엔진의 회전수 제어수단과, 펌프의 사판각 제어수단에 출력하는 단계를 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 건설장비 제어장치의 제어 흐름을 보인 유압 회로도이다. 그리고 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 컨트롤러의 엔진 및 펌프 마력 설정값 산출 순서도이다. 또한, 도 3은 도 2에서 산출되는 부하압력 신호처리 함수 f1(N1, N2) 선도이다. 또한, 도 4는 도 2에서 산출되는 펌프 토출압력 신호처리 함수 f2(P1, P2) 선도이다. 또한, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 엔진 회전수를 제어하기 위한 마력 설정값의 산출 예를 보인 선도이고, 도 6은 본 발 명의 일실시예에 따른 펌프 사판각을 제어하기 위한 마력 설정값의 산출 예를 보인 선도이다.

도 1에 도시한 바와 같이 모드 스위치(2)의 신호를 인가받는 컨트롤러(1)가 마련된다. 그리고 컨트롤러(1)의 신호를 인가받아 후술하는 엔진(5)의 회전수와 유압펌프(6a, 6b)의 사판각을 조절할 수 있도록 엔진(5)에 설치되는 회전수 제어수단(4)과, 유압펌프(6a, 6b)에 설치되는 사판각 제어수단(3)이 마련된다.

그리고 2개의 유압펌프(6a, 6b)는 엔진(5)에 연결되고, 유압펌프(6a, 6b)에서 출력된 유량이 컨트롤밸브(7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f)로 입력되며, 컨트롤밸브(7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f)의 조절에 따라 유압모터(9a, 9b, 9d)와 실린더(9c, 9e, 9f)로 공급되는 유량이 조절된다.

여기서 컨트롤밸브(7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f)를 작업자가 조절하기 위해서 페달(8a, 8b)과, 레버1(8c, 8d), 레버2(8e, 8f)로 구성되며, 페달(8a, 8b)과, 레버1(8c, 8d), 레버2(8e, 8f)의 조절에 의해 출력되는 파이로트 압력에 의해서 컨트롤밸브(7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f)가 조절되어 유압모터(9a, 9b, 9d)와 실린더(9c, 9e, 9f)로 공급되는 유량이 조절된다.

그리고 컨트롤밸브(7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f)는 중립일 경우 중립라인을 통해 출력된 유량이 네거티브 컨트롤을 위한 오리피스(14a, 14b)를 지나 오일탱크(13)로 리턴 되도록 마련된다.

한편, 유량의 흐름과 조작상태를 감지하기 위해 다수의 센서 및 스위치가 마련되며, 페달(8a, 8b)과, 레버1(8c, 8d), 레버2(8e, 8f)의 조작여부를 감지하기 위 해 몇 개의 그룹으로 나누어진 유압회로를 구성한다.

즉, 파일럿 펌프(6c)로부터 압유가 페달 조작을 감지하는 폐달 조작스풀과, 경 부하 조작스플 및 중 부하 조작스풀 등의 그룹으로 나누어진 유압회로를 직렬로 통과하도록 구성되며, 폐달 조작스풀에는 페달(8a, 8b)의 조작을 감지할 수 있게 두개의 컨트롤밸브(7a, 7b)를 직렬로 통과하도록 구성되고, 경 부하 조작스풀에는 레버1(8c, 8d), 레버2(8e, 8f)의 조작을 감지할 수 있게 컨트롤밸브(7d, 7f, 7e)를 직렬로 통과하도록 구성된다.

그리고 중 부하 조작스풀에는 레버1(8c, 8d), 레버2(8e, 8f)의 조작을 감지할 수 있게 컨트롤밸브(7c, 7f, 7e)를 직렬로 통과하도록 구성된다.

또한, 폐달 조작스풀과, 경 부하 조작스풀, 중 부하 조작스풀에는 각각의 조작 상태를 감지할 수 있게 압력스위치(12a, 12b, 12c)가 설치되며, 페달 조작스풀에는 폐달조작 압력스위치(12a), 경 부하 조작스풀에는 경 부하 조작 압력스위치(12b), 중 부하 조작스풀에는 중 부하 조작 압력스위치(12c)가 설치된다.

따라서 중립상태에서는 각각의 스풀의 중립라인을 통하여 오일탱크로 압유가 리턴 되도록 한 다음 각각의 스풀 중에 어느 하나라도 폐쇄되어 압력이 형성될 경우 이 압력을 상기 압력스위치(12a, 12b, 12c)로 센싱함으로서, 운전자가 조작한 스풀이 폐달 조작스풀, 중부하 조작스풀, 경부하 조작스풀 중에서 어떤 그룹에 속하는지를 알 수 있다.

또한, 두개의 유압펌프(6a, 6b)에서 토출되는 각각의 부하압력을 감지하기 위한 토출압력센서(10a, 10b)가 마련되고, 유압펌프(6a, 6b)에서 출력된 유량의 바 이패스 라인에 설치되어 네거티브 압력을 각각 검출하기 위한 네거티브압력센서(11a, 11b)가 설치된다.

네거티브압력센서(11a, 11b)와 토출압력센서(10a, 10b)와 페달(8a, 8b), 제1,2레버(8c, 8d, 8e, 8f)의 조작상태를 감지하는 압력스위치(12a, 12b, 12c)의 신호와 모드 스위치(2)의 신호를 컨트롤러(1)에서 입력하여 엔진(5)의 회전수와 유압펌프(6a, 6b)의 사판각을 제어할 수 있도록 마력 설정값을 산출한 다음 엔진(5)의 회전수 제어수단(4)과, 유압펌프(6a, 6b)의 사판각 제어수단(3)으로 출력하여 엔진(5)의 회전수와 유압펌프(6a, 6b)의 사판각을 제어한다.

이상으로 본 발명의 일실시예에 따른 건설장비 제어방법을 도 7을 포함하여 설명한다. 여기서 건설장비 제어방법의 이해를 돕기 위해 도 1내지 도 6이 함께 참고 된다. 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 건설장비 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.

먼저 건설장비를 제어하기 위해 모드스위치(2)를 이용하여 작업에 적합한 모드를 선택한다(S10). 이때 모드스위치(2)에서 선택된 모드신호(M)는 컨트롤러(1)에 입력되고, 컨트롤러(1)에서는 모드스위치(2)의 선택(H, G, F)에 따라 제어값이 출력된다. 여기서 모드 스위치(2)의 선택은 중 굴삭작업(H) 일반 굴삭작업(G), 미세작업(F)으로 선택될 수 있다.

그리고 출력된 제어값에 따라 엔진(5)과 유압펌프(6a, 6b)가 구동되며, 이에 따라 건설장비가 구동된다.

이후 오리피스(14a, 14b)에서 발생되는 네거티브압력N1,N2를 네거티브압력센 서(11a, 11b)에서 감지하고, 유압펌프(6a, 6b)의 토출압력P1, P2를 토출압력센서(10a, 10b)에 의해 감지한다(S20). 그리고 페달(8a, 8b)과, 제1,2레버(8c, 8d, 8e, 8f)의 조작상태를 압력스위치(12a, 12b, 12c)에서 감지한다(S30).

상기 네거티브압력센서(11a, 11b)와, 토출압력센서(10a, 10b)와, 압력스위치(12a, 12b, 12c)에서 감지된 신호는 컨트롤러(1)에 인가되며, 컨트롤러(1)는 네거티브압력N1,N2를 함수 f1(N1, N2)에 의해 연산하여 작업속도N을 산출하고, 토출압력P1, P2를 f2(P1, P2)에 의해 연산하여 작업부하 P를 산출한다(S40).

여기서, 작업속도N은 네거티브압력N1,N2의 차가 소정의 K값보다 작을(|N1-N2|≤K) 때, 네거티브압력N1,N2의 평균값인 (N1+N2)/2의 값에 의해서 도 3a에 도시한 바와 같은 관계에 의해 작업속도N을 산출하며, 네거티브압력N1,N2의 차가 소정의 K값보다 클(|N1-N2|≥K) 때, 네거티브압력N1,N2 신호 중에 작은 값인 Min(N1, N2)의 값에 의해서 도 3b에 도시한 바와 같은 관계에 의해 작업속도N을 산출한다.(여기서 K는 건설장비에 따른 특성 값임.)

그리고 작업부하P는 유압펌프(6a, 6b)의 토출압력(P1, P2)의 평균값인 (P1+P2)/2의 값에 의해서 도 4에 도시된 바와 같은 관계에 의해 작업부하 P를 산출한다.

이후 컨트롤러(1)는 작업속도N과 작업부하P에 의하여 제어 기준값C를 계산한다. 제어 기준값 C는 G1N+ G2P에 의해서 구해지며 여기서 G1은 작업속도 게인 값이고, G2는 작업부하 게인 값을 나타낸다(S50). 여기서 게인 값 G1, G2는 페달 및 레버 조작에 의해서 나타나는 작업속도N과 작업부하P에 대한 제어값 적용 비율을 나 타내며, 장비에 따라서 적절한 값으로 튜닝이 가능하다.

이후 제어 기준값C와, 압력스위치(12a, 12b, 12c)에서 감지된 압력 스위치신호(S1, S2, S2)와, 모드 스위치M에 의해 엔진(5)과 유압펌프(6a, 6b)의 마력을 설정하는 마력설정값(Ue, Up)을 산출한다(S60).

여기서 엔진(5)의 회전수를 위한 마력설정값Ue는 Ue=fe(C, M, S)에 의해서 계산되며, C는 제어 기준값, M은 모드스위치의 선택신호(H, G, F), S는 압력스위치(12a, 12b, 12c)에서 출력된 신호(S1, S2, S3)이다.

또한, 유압펌프(6a, 6b)의 사판각을 위한 마력설정값Up는 Up=fp(C, M, S)에 의해서 계산되며, C는 제어 기준값, M은 모드스위치의 선택신호(H, G, F), S는 압력스위치(12a, 12b, 12c)에서 출력된 신호(S1, S2, S3)이다.

먼저 엔진(5)의 회전수를 위한 마력설정값Ue는 Ue=fe(C, M, S)를 산출하는 일례를 도 5를 참고로 하여 설명하면,

모드스위치M(2)을 중 굴삭작업H로 선택하고 페달(8a, 8b)을 밟으면, 압력스위치(12a)가 ON 되고, (ㄱ)의 선도에 의해서 마력 설정값Ue이 산출된다. 즉 앞에서 산출된 제어 기준값C가 증가함에 따라서 엔진 회전수를 제어하기 위한 마력 설정값Ue는 RPM_low3에서 RPM_high까지 증가한다. 그리고 주행 동작은 급격한 속도의 변화나 부하 변동이 다른 작업기의 동작에 비해서 작으므로 엔진회전수의 마력 설정값Ue를 RPM_low3까지 설정하여 주행 동작의 충격 저감과, 연비 개선 효과를 얻을 수 있다.

H모드에서 페달(8a, 8b) 이외에 레버1,2(8c, 8d, 8e, 8f)를 조작하면, 경 부 하측 압력스위치(12b) 또는 중 부하측 압력 스위치(12c)가 ON 되고, (ㄹ)혹은 (ㅅ)의 선도에 의해서 마력 설정값Ue이 산출된다. 즉, 앞에서 산출된 제어 기준값C가 증가함에 따라서 엔진 회전수를 제어하기 위한 마력 설정값Ue는 RPM_low1에서 RPM_high까지 점차 증가한다. 이때 RPM_low1은 운전자가 중 굴삭작업 중 급격한 부하나 작업속도 변경시 엔진 회전수의 변화에 따른 위화감을 갖지 않도록 적절한 값을 선정한다.

모드 스위치M(2)을 일반 굴삭작업G 모드로 설정하고, 페달(8a, 8b)을 밟으면, 중 굴삭작업H 모드와 동일한 제어방법으로 G모드에서 경 부하조작레버를 작동하면, 경 부하 조작레버 압력 스위치(12b)가 ON되고 (ㅁ)의 선도에 의해서 마력 설정값Ue이 산출된다. 즉, 앞에서 산출된 제어 기준값C와 관계없이 엔진회전수를 제어하기 위한 마력 설정값인 RPM_low1 값을 출력한다.

예를 들면, 굴삭/적입 작업의 복귀 동작에서는 선회와 붐다운 이 복합 조작되며, 이때는 작업부하가 작아서 큰 마력이 요구되지 않으므로 엔진 회전수를 제어하기 위한 마력 설정값을 RPM_low1로 낮추어 연비를 절감한다.

G모드에서 중 부하 조작레버를 작동하면, 중 부하 조작레버 압력스위치(12c)가 ON되고, (ㅇ)의 선도에 의해서 마력 설정값이 산출된다. 여기서 (ㅇ)의 선도는 H모드의 (ㄹ)과 (ㅅ)의 선도와 동일하다.

모드 스위치M(2)을 미세작업F 모드로 설정하고 경부하 작업레버를 작동하면, 일반 굴삭작업G모드 보다 낮은 엔진 회전수를 제어하기 위한 마력 설정값인 RPM_low2가 일정하기 출력된다.

F모드에서 중 부하 조작레버를 작동하면 중 부하 조작레버 압력스위치(12c)가 ON되고 (ㅈ)의 선도에 의하여 마력 설정값Ue가 산출된다. 즉, 제어 기준값 C가 점차 증가하면 엔진 회전수 제어를 위한 마력 설정값은 RPM_low1보다 작은 RPM_low2부터 RPM_high까지 증가된다.

이하 펌프(6a, 6b)의 사판각 제어를 위한 마력설정값Up는 Up=fp(C, M, S)를 산출하는 일례를 도 6을 참고로 하여 설명하면,

모드 스위치M(2)을 중 굴삭작업H로 선택하고 페달(8a, 8b)을 밟으면 페달 압력 스위치(12a)가 ON되고, (ㄱ)의 선도에 의해 마력설정값Up이 산출된다. 즉, 앞에서 산출된 제어 기준값C가 증가함에 따라서 펌프의 사판각 제어를 위한 마력설정값Up는 q_high3에서 q_low까지 감소한다.

주행동작은 급격한 속도의 변화나 부하 변동이 다른 작업기의 동작에 비해 작으므로 펌프 사판각의 제어를 위한 마력 설정값Up을 q_high3부터 q_low까지 크게 설정하여 주행 개시시의 충격저감과 연비개선 효과를 얻을 수 있다.

H모드에서 주행 페달(8a, 8b) 이외의 조작레버1,2(8c, 8d, 8e, 8f)를 작동하면 경 부하 조작레버 압력스위치(12b)나 중 부하 조작레버 압력스위치(12c)가 ON되고 (ㄹ)혹은 (ㅅ)의 선도에 의해서 마력 설정값Up가 계산된다.

즉, 앞에서 산출한 C값이 증가함에 따라서 사판각을 제어하기 위한 마력설정값Up는 q_high1에서 q_low까지 점차 감소한다. 이때 q_high1은 운전자가 중 굴삭 작업 중 필요한 속도를 출력할 수 있도록 적절한 값을 선정한다.

모드 스위치M(2)을 일반 굴삭작업G로 설정하고 주행 페달(8a, 8b)을 밟으면, 중 굴삭작업H모드에서 페달(8a, 8b)을 밟을 때와 동일한 방법으로 마력 설정값Up)이 산출된다.

일반 굴삭작업G모드에서 경 부하 조작레버를 작동하면 경 부하 조작레버 압력스위치(12b)가 ON되고 (ㅁ)의 선도에 의해서 마력 설정값Up이 산출된다. 즉, 제어 기준값C와 관계없이 펌프(6a, 6b)의 사판각을 제어하기 위한 마력 설정값Up으로 q_high1 값을 출력한다.

예를 들면, 굴삭/적입 작업의 복귀동작에는 선회와 붐다운 이 복합 조작되며, 이때는 작업부하가 작아서 큰 마력이 요구되지 않으므로 펌프 사판각 제어를 위한 마력 설정값Up를 q_high1 으로 낮추어 연비를 절감한다.

일반 굴삭작업G모드에서 중 부하 조작레버를 작동하면 중 부하 조작 레버 압력스위치가 ON되고 (ㅇ)의 선도에 의해서 마력 설정값Up가 산출된다. 여기서 (ㅇ)의 선도는 H모드의 (ㄹ)과 (ㅅ)의 선도와 동일하다.

미세작업F모드에서 경 부하 조작레버를 작동하면 일반 굴삭작업G모드보다 낮은 펌프(6a, 6b)의 사판각을 제어하기 위한 마력 설정값 q_high2가 일정하게 출력된다.

미세작업F모드에서 중 부하 조작레버를 작동하면 중 부하 조작레버 압력 스위치가 ON되고 (ㅈ)의 선도에 의해서 마력 설정값Up이 계산된다. 즉, 앞에서 산출된 제어 기준값C가 점차 증가하면 펌프 사판각 제어를 위한 마력 설정값Up는 q_high1보다 큰 q_high2부터 q_low까지 감소된다.

작업자가 페달(8a, 8b) 및 레버1,2(8c, 8d, 8e, 8f)를 움직여서 작업을 수행 하면 페달(8a, 8b) 및 레버1,2(8c, 8d, 8e, 8f)의 움직인 양에 반비례하여 오리피스(14a, 14b)의 부하압력이 변화된다.

이 부하압력의 변화에 따라 마력설정값Ue, Up을 출력하여 엔진(5)과 펌프(6a, 6b)의 마력을 조절함으로서, 작업자가 페달 및 레버를 많이 조작해서 빠른 속도를 원할 때는 엔진 회전수를 증가시키고, 펌프(6a, 6b)의 사판각을 증가시켜 빠른 속도가 출력되도록 마력 설정값Ue, Up을 제어하고, 미세작업을 위해서 페달(8a, 8b)과 레버1,2(8c, 8d, 8e, 8f)를 작게 조작하면 엔진(5)의 회전수와 펌프(6a, 6b)의 사판각을 줄여서 속도가 감소되도록 마력설정값Ue, Up을 제어한다(S70).

이러한 건설장비 제어장치와 제어방법을 통해서 운전자가 페달(8a, 8b) 및 레버(8c, 8d, 8e, 8f)를 조작하면 엔진(5)의 회전수와 펌프(6a, 6b)의 입력토크가 낮게 설정되어 기존 시스템과 비교하여 동일한 레버 조작량에 대하여 토출 유량이 작아지고 속도가 작아진다. 이때 작업자는 페달(8a, 8b) 및 레버(8c, 8d, 8e, 8f)를 좀더 조작하여 필요한 속도를 얻을 수 있다.

공급마력을 낮추고, 페달(8a, 8b) 및 레버(8c, 8d, 8e, 8f)를 더 조작하여 속도가 동일해지면, 중립으로 바이패스 되는 개구면적은 감소하고 작업기로 유입되는 개구면적은 증가된다. 따라서 중립으로 유출되는 유량은 감소되고, 작업기와 펌프 사이의 압력강하가 작아져서 전체적으로 에너지 효율이 증가한다.

결국, 작업기를 동일한 속도로 움직이면서, 에너지 효율을 개선할 수 있다. 또한 레버 조작량이 작을 때 공급유량이 감소되어 미세한 정밀 조작에서 조작성 향 상을 얻을 수 있으며, 레버 조작량이 클 때는 엔진 회전수와 펌프 입력 토크가 증가하여 공급 마력이 증가함으로서 빠른 속도의 작업을 수행하는 것이 가능하다.

또한, 펌프 토출압력센서(10a, 10b)로부터 펌프 토출 압력을 검출하여 작업부하에 대한 마력 설정값을 보상함으로서 작업부하 증가에 따른 작업기의 속도 저하를 방지하고, 작업부하 감소에 따른 작업기 속도 상승을 억제함으로서 전체적으로 부하 변동에 따른 속도 변화를 감소시켜 조작성을 향상시킨다.

이상에서 본 발명의 건설장비 제어장치 및 그 제어방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

따라서 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 치수 및 모양 그리고 구조 등의 다양한 변형 및 모방할 수 있음은 명백한 사실이다.

상술한 바와 같이 페달 및 레버의 조작상태와 펌프의 토출압력과 바이페스의 부하압력과, 선택된 모드신호를 연산하여 엔진의 회전수와 펌프의 사판각을 제어할 수 있도록 하는 본 발명의 건설장비 제어장치는 페달 및 레버를 작동하지 않을 때 엔진 회전수와 펌프의 사판각을 제어하여 입력토크를 즉시 낮게 설정함으로서 중립에 따른 연비와 소음을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 작업자의 작업속도와 작업부하에 따라 적합한 엔진 회전수 및 펌프의 사판각을 제어하여 입력 토크를 설정함으로서 불필요하게 중립으로 유출되는 바이 패스 유량을 최소화하고, 작업기로 유입되는 압유의 압력 강하를 저감시킴으로서 연비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 미세작업시에 초기 속도변화가 작아서 운전자의 조작이 부드러워지는 효과가 있다.

또한, 작업모드에 따라 엔진 및 펌프의 마력 설정값 제어범위를 변경할 수 있도록 함으로서 보다 효율적인 작업이 가능해 지는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 엔진에 의해 구동되어 유체를 유로에 공급하는 가변용량형 유압펌프;

   상기 유로에 마련된 폐달 및 레버의 조작상태를 감지하되, 상기 폐달 및 레버가 중립일 경우 파일럿 압력이 몇 개의 그룹으로 나누어진 스풀들을 직렬로 통과한 후 탱크로 리턴 되도록 구성하며, 상기 해당 그룹 중의 스풀이 닫힐 경우에 발생되는 압력신호에 따라 조작상태를 감지하는 압력스위치;

   상기 유로의 바이패스 라인에 발생되는 네거티브압력을 감지하는 네거티브압력센서;

   상기 압력스위치와 네거티브압력센서의 감지신호에 따라 엔진과 펌프의 마력 설정값을 연산하고, 연산된 마력 설정값을 출력하는 컨트롤러;

   상기 유압펌프에 마련되며, 상기 컨트롤러에서 출력된 마력 설정값Up에 따라 상기 유압펌프의 사판각을 제어하는 사판각 제어수단; 및,

   상기 엔진에 마련되며, 상기 컨트롤러에서 출력된 마력 설정값Ue에 따라 상기 엔진의 회전수를 조절하는 회전수 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 건설장비 제어장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 회전수와 사판각은 상기 페달 및 레버를 조작하지 않는 중립상태에서 최대 토출유량보다 낮게 설정되는 것을 특징으로 하는 건설장비 제어장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제어장치는 건설장비의 작업의 종류에 따라 선택할 수 있도록 하는 모드 스위치가 더 마련되며,

   상기 컨트롤러는 상기 압력스위치와 네거티브압력센서 및 상기 모드 스위치의 선택신호를 더 포함하여 엔진과 유압펌프의 마력 값을 연산하는 것을 특징으로 건설장비 제어장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 유압펌프에는 토출되는 유체의 토출압력을 감지하는 토출압력센서가 마련되며,

   상기 토출압력센서에서 작업에 따라 걸리는 부하압력이 증가되면, 상기 컨트롤러는 상기 회전수 제어수단과, 상기 사판각 제어수단을 통해 상기 펌프와 엔진의 마력을 증가시키는 것을 특징으로 하는 건설장비 제어장치.
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