KR100929420B1 - 굴삭기의 붐 충격 완화장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

운전자에 의해 작업장치용 조작레버(RCV)를 급격히 조작하여 굴삭기의 붐실린더 구동을 급정지시킬 경우, 붐실린더에 대한 작동유 공급량을 능동적으로 제어하여 붐실린더에 발생되는 충격으로 인한 진동을 최소화할 수 있도록 한 것으로,
본 발명의 일 실시예에 의한 굴삭기의 붐 충격 완화장치는, 제1유압펌프 및 제2유압펌프와,
제1유압펌프에 연결되어 구동되는 붐실린더와,
제1유압펌프와 붐실린더사이의 유로에 설치되고, 외부로부터의 신호압 공급시 절환되어 붐실린더의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 메인 컨트롤밸브와,
운전자에 의한 조작시 제2유압펌프로부터의 파일럿 신호압을 메인 컨트롤밸브의 스풀에 공급하는 조작레버와,
조작레버의 조작량에 따른 붐상승 및 붐하강 신호압력을 검출하는 조작레버 검출수단과,
붐실린더의 라지챔버 및 스몰챔버에 발생되는 압력을 각각 검출하는 붐실린더 압력 검출수단과,
붐실린더 압력 검출수단 및 조작레버 검출수단으로부터의 검출신호를 입력받고, 입력신호에 따라 붐실린더의 급정지로 판단되는 경우 메인 컨트롤밸브의 제어신호를 연산 및 출력하는 제어기와,
제2유압펌프와 조작레버사이의 파일럿 유로에 제어기로부터의 입력신호에 따 라 절환가능하게 설치되며, 절환시 제2유압펌프로부터 메인 컨트롤밸브에 공급되는 신호압력을 제어하는 붐 진동 방지수단을 포함한다.
굴삭기, 붐, 충격 완화장치, 조작레버, 붐 진동 방지수단

Description

굴삭기의 붐 충격 완화장치 및 그 제어방법{impact easing apparatus of boom of excavator and control method thereof}
도 1은 종래 기술에 의한 굴삭기의 붐 충격 완화장치의 개략도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 굴삭기의 붐 충격 완화장치의 유압회로도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 굴삭기의 붐 충격 완화장치의 제어방법을 나타내는 흐름도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 굴삭기의 붐 충격 완화장치에서, 붐 상승중 급정지시 붐실린더에 작동유 공급시간을 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 굴삭기의 붐 충격 완화장치에서, 붐 진동방지용 밸브를 제어하는 제어신호를 여러가지의 작업자세에서 실험적으로 구하여 평균값을 취하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
*도면중 주요 부분에 사용된 부호의 설명
1; 제1유압펌프
2; 제2유압펌프
3; 붐실린더
4; 메인 컨트롤밸브(MCV)
5; 조작레버(RCV)
6,7; 조작레버 검출수단
8,9; 붐실린더 압력 검출수단
10; 제어기
11,12; 전자비례감압밸브(PPRV)
13,14; 셔틀밸브(shuttle valve)
본 발명은 운전자 조작에 의해 굴삭기의 붐을 구동시키는 붐실린더의 구동을 급정지시키는 경우, 붐에 발생되는 충격 및 진동을 최소화할 수 있도록 한 굴삭기의 붐 충격 완화장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 운전자에 의해 작업장치용 조작레버(RCV)를 급격히 조작하여 붐실린더 구동을 급정지시킬 경우, 붐실린더에 대한 작동유 공급량을 능동적으로 제어하여 붐실린더에 발생되는 충격으로 인한 진동을 최소화할 수 있도록 한 굴삭기의 붐 충격 완화장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 굴삭기의 붐과 같은 작업장치는 조작레버를 조작하여 구동시키는 바, 숙련된 운전자는 조작레버를 정교하게 조작할 수 있어 작업장치를 부드럽게 구동시킴에 따라 액츄에이터(일예로서 붐실린더를 말함)의 충격을 완화시킬 수 있다. 반면에 운전경험이 부족한 운전자는 조작레버를 섬세하게 조작할 수 없어 조작레버를 급조작시 작업장치의 관성에 의한 충격이 발생되고, 작업능률이 떨어지는 문제점을 갖는다.
한편, 작업능률을 향상시키도록 작업장치용 조작레버를 급조작하는 경우, 작업장치의 작동 시작, 또는 작동 정지시의 충격으로 인해 진동이 발생된다. 이러한 진동은 운전자의 작업피로도를 가중시켜 작업효율이 떨어지고, 장비의 내구성이 떨어져 사용수명이 단축되는 문제점을 갖는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 의한 굴삭기의 붐 충격 완화장치는, 유압펌프(50) 및 파일럿 펌프(53)와,
유압펌프(50)에 연결되며 작동유 공급시 구동되는 붐실린더(51)와,
유압펌프(50)와 붐실린더(51)의 사이의 유로에 설치되고, 절환시 붐실린더(51)의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 메인 컨트롤밸브(52)와,
파일럿 펌프(53)와 메인 컨트롤밸브(52)사이의 유로에 설치되고, 외부로부터 전기적신호 입력시 절환되어 메인 컨트롤밸브(52)에 공급되는 신호압을 제어하는 제어밸브(54)와,
붐실린더(51)의 라지챔버(51a) 및 스몰챔버(51b)의 작동압력을 검출하는 압 력센서(55,56)와,
제어밸브(54)의 스풀을 절환시키도록 전기적신호를 입력하는 릴레이스위치(57)와,
압력센서(55,56)로부터의 입력신호에 따라 붐실린더(51)의 급정지 여부를 판단하며, 붐실린더(51)의 급정지라고 판단되는 경우 릴레이스위치(57)에 구동신호를 출력하는 제어기(58)를 포함한다.
전술한 제어기(58)에서 압력센서(55,56)로부터의 붐실린더(51)의 라지챔버(51a) 및 스몰챔버(51b)의 작동압력값에 따라 붐실린더(51)의 급정지 여부를 판단한다. 붐실린더(51)의 급정지 상태로 판단된 경우 제어기(58)로부터 릴레이스위치(57)에 구동신호를 출력한다.
릴레이스위치(57)로부터의 전기적신호 입력에 의해 제어밸브(54)의 스풀을 도면상, 상방향으로 절환시킨다. 이때 파일럿 펌프(53)로부터 토출되는 파일럿 신호압이 절환된 제어밸브(54)를 경유하여 메인 컨트롤밸브(52)의 스풀을 도면상, 우측방향으로 절환시킨다.
따라서, 유압펌프(50)로부터 토출되는 작동유는 절환된 메인 컨트롤밸브(52)를 경유하여 붐실린더의 라지챔버(51a)에 공급된다. 이때 붐실린더(51)의 스몰챔버(51b)로부터의 작동유는 메인 컨트롤밸브(52)를 경유하여 유압탱크로 귀환된다.
종래 기술에 의한 붐 충격 완화장치는, 제어기(58)에서 붐실린더(51)의 급정지라고 판단되는 경우, 제어밸브(54)의 스풀을 절환시킬 수 있도록 전기적 신호를 입력시키는 별도의 릴레이스위치(57)를 사용함에 따라 해당 부품수가 증가되어 원 가비용이 상승되는 문제점을 갖는다.
본 발명의 일 실시예는, 작업장치용 조작레버를 급격히 조작하여 굴삭기의 붐실린더 구동을 급정지시킬 경우, 충격으로 인한 진동을 최소화하여 장비의 사용수명을 연장하고, 운전자의 작업피로를 줄이도록 한 굴삭기의 붐 충격 완화장치 및 그 제어방법과 관련된다.
본 발명의 일 실시예는, 운전 경험이 충분하지 못한 운전자인 경우에도 작업장치를 용이하게 조작할 수 있어 작업능률을 향상시킬 수 있도록 한 굴삭기의 붐 충격 완화장치 및 그 제어방법과 관련된다.
본 발명의 일 실시예에 의한 굴삭기의 붐 충격 완화장치는, 제1유압펌프 및 제2유압펌프와,
제1유압펌프에 연결되어 구동되는 붐실린더와,
제1유압펌프와 붐실린더사이의 유로에 설치되고, 외부로부터의 신호압 공급시 절환되어 붐실린더의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 메인 컨트롤밸브와,
운전자에 의한 조작시 제2유압펌프로부터의 파일럿 신호압을 메인 컨트롤밸브의 스풀에 공급하는 조작레버와,
조작레버의 조작량에 따른 붐상승 및 붐하강 신호압력을 검출하는 조작레버 검출수단과,
붐실린더의 라지챔버 및 스몰챔버에 발생되는 압력을 각각 검출하는 붐실린더 압력 검출수단과,
붐실린더 압력 검출수단 및 조작레버 검출수단으로부터의 검출신호를 입력받고, 입력신호에 따라 붐실린더의 급정지로 판단되는 경우 메인 컨트롤밸브의 제어신호를 연산 및 출력하는 제어기와,
제2유압펌프와 조작레버사이의 파일럿 유로에 제어기로부터의 입력신호에 따라 절환가능하게 설치되며, 절환시 제2유압펌프로부터 메인 컨트롤밸브에 공급되는 신호압력을 제어하는 붐 진동 방지수단을 포함한다.
이때, 전술한 붐 진동 방지수단으로,
조작레버 조작으로 붐 상승중 붐실린더의 급정지라고 판단된 경우, 제어기로부터 전기적신호 입력시 절환되며, 제2유압펌프로부터 메인 컨트롤밸브의 붐상승측 스풀에 신호압력의 공급유무를 제어하는 솔레노이드밸브가 사용된다.
전술한 붐 진동 방지수단으로,
조작레버 조작으로 붐 하강중 붐실린더의 급정지라고 판단된 경우, 제어기로부터 전기적신호 입력시 절환되며, 제2유압펌프로부터 메인 컨트롤밸브의 붐하강측 스풀에 신호압력의 공급유무를 제어하는 솔레노이드밸브가 사용된다.
전술한 붐 진동 방지수단으로,
조작레버 조작으로 붐 상승중 붐실린더의 급정지라고 판단된 경우, 제어기로 부터 전기적신호 입력시 절환되며, 제2유압펌프로부터 메인 컨트롤밸브의 붐상승측 스풀에 공급되는 신호압력을 가변조절하는 전자비례감압밸브가 사용된다.
전술한 붐 진동 방지수단으로,
조작레버 조작으로 붐 하강중 붐실린더의 급정지라고 판단된 경우, 제어기로부터 전기적신호 입력시 절환되며, 제2유압펌프로부터 메인 컨트롤밸브의 붐하강측 스풀에 공급되는 신호압력을 가변조절하는 전자비례감압밸브가 사용된다.
전술한 조작레버와 전자비례감압밸브사이의 파일럿 유로에 설치되고, 조작레버를 통과한 신호압력과, 전자비례감압밸브를 통과한 신호압력중 상대적으로 큰 신호압력을 선택하는 셔틀밸브를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 굴삭기의 붐 충격 완화장치의 제어방법은, 유압펌프에 연결되는 붐실린더와,
붐실린더에 공급되는 작동유를 제어하는 메인 컨트롤밸브와,
붐실린더를 구동시키는 조작신호를 발생하는 조작레버와,
조작레버의 조작량에 따른 붐상승 및 붐하강 신호압력을 검출하는 조작레버 검출수단과,
붐실린더의 라지챔버 및 스몰챔버에 발생되는 압력을 검출하는 붐실린더 압력 검출수단과,
붐실린더 압력 검출수단 및 조작레버 검출수단으로부터의 검출신호를 입력받는 제어기와,
절환시 메인 컨트롤밸브에 공급되는 신호압력을 제어하는 전자비례감압밸브를 포함하는 굴삭기의 붐 충격 완화장치의 제어방법에 있어서,
조작레버 검출수단으로부터 붐상승 및 붐하강 신호압력과, 붐실린더 압력 검출수단으로부터 붐실린더의 압력을 입력받는 단계와,
붐상승 및 붐하강 신호압력에 의해 소정시간동안 조작레버의 조작 감소비를 구하고, 소정의 설정값보다 큰 경우 조작레버의 급정지로 판단하는 단계와,
붐 정지시 붐실린더의 압축측 챔버의 압력값을 입력받아 소정의 설정값과 비교후, 설정값보다 큰 경우 붐 진동을 예측하는 단계와,
조작레버의 급정지로 인해 붐 진동이 예측되는 경우, 해당 조작레버측의 메인 컨트롤밸브의 스풀을 구동시키도록 전자비례감압밸브의 제어값을 연산하여 출력하는 단계와,
붐 정지시 붐실린더의 압축측 챔버와 팽창측 챔버의 압력차를 소정의 설정값과 비교하여 붐 진동 종료를 예측하고 전자비례감압밸브의 출력을 정지하는 단계를 포함한다.
이때, 붐 상승중 조작레버 급정지라고 판단된 경우, 전자비례감압밸브로부터의 제어신호를 메인 컨트롤밸브의 붐상승측 스풀에 공급하여 유압펌프로부터의 작동유를 붐실린더의 라지챔버에 공급하고,
붐 하강중 조작레버 급정지라고 판단된 경우, 전자비례감압밸브로부터의 제어신호를 메인 컨트롤밸브의 붐하강측 스풀에 공급하여 유압펌프로부터의 작동유를 붐실린더의 스몰챔버에 공급한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 굴삭기의 붐 충격 완화장치는, 미도시된 엔진에 연결되는 제1유압펌프(1) 및 제2유압펌프(2)(pilot hydraulic pump)와,
제1유압펌프(1)에 연결되어 작동유 공급시 구동되는 붐실린더(3)와,
제1유압펌프(1)와 붐실린더(3)사이의 유로에 설치되고, 외부로부터의 신호압 공급시 절환되어 붐실린더(3)의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 메인 컨트롤밸브(4)(MCV)와,
운전자에 의한 조작시 제2유압펌프(2)로부터의 파일럿 신호압을 메인 컨트롤밸브(4)의 스풀에 공급하는 조작레버(5)(RCV)와,
조작레버(5)의 조작량에 따른 붐상승 신호압력 및 붐하강 신호압력을 각각 검출하는 조작레버 검출수단(6,7)(붐상승측 압력센서, 붐하강측 압력센서를 말함)과,
붐실린더(3)의 라지챔버(3a) 및 스몰챔버(3b)에 발생되는 작동압력을 각각 검출하는 붐실린더 압력 검출수단(8,9)(라지챔버(3a)와 메인 컨트롤밸브(4)사이의 유로에 설치되는 압력센서와, 스몰챔버(3b)와 메인 컨트롤밸브(4)사이의 유로에 설치되는 압력센서를 말함)과,
붐실린더 압력 검출수단(8,9) 및 조작레버 검출수단(6,7)으로부터의 검출신호를 입력받고, 입력신호에 따라 붐실린더(3)의 급정지로 판단되는 경우 메인 컨트롤밸브(4)의 제어신호를 연산 및 출력하는 제어기(10)와,
제2유압펌프(2)와 조작레버(5)사이의 파일럿 유로에 제어기(10)로부터의 입력신호에 따라 절환가능하게 설치되며, 절환시 제2유압펌프(2)로부터 메인 컨트롤밸브(4)에 공급되는 신호압력을 제어하는 붐 진동 방지수단을 포함한다.
전술한 붐 진동 방지수단으로,
조작레버(5) 조작으로 붐 상승중 붐실린더(3)의 급정지라고 판단된 경우, 제어기(10)로부터 전기적신호 입력시 절환되며, 제2유압펌프(2)로부터 메인 컨트롤밸브(4)의 붐상승측 스풀에 공급되는 신호압력을 가변조절(스풀의 변위를 조정하는 것을 말함)하는 전자비례감압밸브(11)(PPRV; Proportional Pressure Reducing Valves)가 사용된다.
전술한 붐 진동 방지수단으로,
조작레버(5) 조작으로 붐 하강중 붐실린더(3)의 급정지라고 판단된 경우, 제어기(10)로부터 전기적신호 입력시 절환되며, 제2유압펌프(2)로부터 메인 컨트롤밸브(4)의 붐하강측 스풀에 공급되는 신호압력을 가변조절하는 전자비례감압밸브(12)(PPRV)가 사용된다.
이때, 전술한 조작레버(5)와 전자비례감압밸브(11,12)사이의 파일럿 유로에 설치되고, 조작레버(5)를 통과한 신호압력과, 전자비례감압밸브(11,12)를 통과한 신호압력중 상대적으로 큰 신호압력을 선택하는 셔틀밸브(13,14)(shuttle valve)를 포함한다.
도면에는 미도시되었으나, 전술한 붐 진동 방지수단으로,
조작레버(5) 조작으로 붐 상승중 붐실린더(3)의 급정지라고 판단된 경우, 제어기(10)로부터 전기적신호 입력시 절환되며, 제2유압펌프(2)로부터 메인 컨트롤밸브(4)의 붐상승측 스풀에 신호압력의 공급유무를 제어하는 솔레노이드밸브가 사용된다.
도면에는 미도시되었으나, 전술한 붐 진동 방지수단으로,
조작레버(5) 조작으로 붐 하강중 붐실린더(3)의 급정지라고 판단된 경우, 제어기(3)로부터 전기적신호 입력시 절환되며, 제2유압펌프(2)로부터 메인 컨트롤밸브(4)의 붐하강측 스풀에 신호압력의 공급유무를 제어하는(스풀의 절환여부(on/off)를 제어하는 것을 말함) 솔레노이드밸브가 사용된다.
이하에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 굴삭기의 붐 충격 완화장치의 사용예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 운전자에 의해 붐을 상승시키도록 조작레버(5)(RCV)를 조작하는 경우, 조작레버(5) 조작량에 대응되게 제2유압펌프(2)로부터 조작레버(5)를 통과하는 붐상승 신호압력(boom up pilot pressure)은 조작레버 검출수단(6)(압력센서를 말함)에 의해 검출되어 제어기(10)로 입력된다. 제어기(10)에 입력되는 신호압력은 전자비례감압밸브(11)를 구동시킬 수 있는 제어신호로 변환된다.
전술한 조작레버(5)의 조작량에 따른 신호압력은 셔틀밸브(13)를 통과하여 메인 컨트롤밸브(4)의 붐상승측 스풀에 공급되므로 내부 스풀이 도면상, 좌측방향으로 절환된다. 이로 인해 제1유압펌프(1)로부터 토출되는 작동압은 절환된 메인 컨트롤밸브(4)를 경유하여 붐실린더(3)의 라지챔버(3a)에 공급된다. 이때 붐실린더(3)의 스몰챔버(3b)로부터의 작동유는 메인 컨트롤밸브(4)를 경유하여 유압탱크(15)로 귀환된다.
전술한 라지챔버(3a)의 유로와 스몰챔버(3b)의 유로에 설치되는 붐실린더 압력 검출수단(8,9)에 의해 각각 검출되는 라지챔버(3a)와 스몰챔버(3b)측 작동압력은 제어기(10)에 입력된다. 제어기(10)에 입력되는 작동압력은 전자비례감압밸브(11)를 구동시킬 수 있는 제어신호로 변환된다.
따라서, 붐실린더(3)의 신장구동으로 인해 붐(미도시됨)을 상승시킬 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 운전자에 의해 붐을 하강시키도록 조작레버(5)를 조작하는 경우, 조작레버(5) 조작량에 대응되게 제2유압펌프(2)로부터 조작레버(5)를 통과하는 붐하강 신호압력은 조작레버 검출수단(7)에 의해 검출되어 제어기(10)로 입력된다. 제어기(10)에 입력되는 신호압력은 전자비례감압밸브(12)를 구동시킬 수 있는 제어신호로 변환된다.
전술한 조작레버(5)의 조작에 따른 신호압력은 셔틀밸브(14)를 통과하여 메인 컨트롤밸브(4)의 붐하강측 스풀에 공급되므로 내부 스풀이 도면상, 우측방향으로 절환된다. 이로 인해 제1유압펌프(1)로부터 토출되는 작동압은 절환된 메인 컨트롤밸브(4)를 경유하여 붐실린더(3)의 스몰챔버(3b)에 공급된다. 이때 붐실린더(3)의 라지챔버(3a)로부터의 작동유는 메인 컨트롤밸브(4)를 경유하여 유압탱크(15)로 귀환된다.
전술한 붐실린더(3)의 라지챔버(3a)의 유로와 스몰챔버(3b)의 유로에 설치되는 붐실린더 압력 검출수단(8,9)에 의해 검출되는 작동압력은 제어기(10)에 입력된다. 제어기(10)에 입력되는 작동압력은 전자비례감압밸브(12)를 구동시킬 수 있는 제어신호로 변환된다.
따라서, 붐실린더(3)의 수축구동으로 인해 붐(미도시됨)을 하강시킬 수 있다.
한편, 전술한 붐실린더(3) 신장구동으로 인해 붐을 상승(boom up)시키는 도중에 붐실린더(3)의 구동을 급정지시키는 경우, 제어기(10)로부터의 제어신호에 의해 붐실린더(3)에 공급되는 작동압력을 능동적으로 조절함에 따라 붐실린더(3)의 급정지로 인한 붐 진동 발생을 최소화할 수 있다.
즉, 조작레버 검출수단(6)(일예로서, 압력센서를 말함)으로부터 제어기(10)에 입력되는 붐상승 신호압력과, 붐실린더 압력 검출수단(8)으로부터 제어기(10)에 입력되는 붐실린더(3)의 작동압력을 비교하여 붐실린더(3)의 급정지 여부를 판단한다.
전술한 제어기(10)에서, 붐실린더(3)의 구동을 급정지(이때, 라지챔버(3a)측 작동압력은 하강되고, 스몰챔버(3b)측 작동압력은 상승됨)시킨 것으로 판단된 경우(붐상승 신호압력이 붐실린더(3) 정지될 때의 압력값(Pcr)보다 작고, 조작레버(5)의 조작 감소량(R)이 설정값(Rcr)보다 큰 경우에 붐실린더(3)의 급정지로 판단함.), 제어기(10)로부터 출력되는 전기적 제어신호에 의해 전자비례감압밸브(11)를 도면상, 상방향으로 절환시킨다.
이로 인해, 제2유압펌프(2)로 부터 토출되는 파일럿 신호압력이 절환된 전자비례감압밸브(11)를 경유하여 셔틀밸브(13)에 공급된다. 동시에 조작레버(5) 조작량에 대응되는 붐상승 신호압력이 셔틀밸브(13)에 공급된다.
즉, 전자비례감압밸브(11)를 경유한 파일럿 신호압력과, 조작레버(5)를 경유한 붐상승 신호압력중 상대적으로 큰 신호압력이 셔틀밸브(13)를 경유하여 메인 컨트롤밸브(4)의 붐상승측 스풀에 공급된다. 이로 인해 메인 컨트롤밸브(4)의 스풀을 도면상, 좌측방향으로 절환시킨다.
따라서, 제1유압펌프(1)로부터의 작동압력은 절환된 메인 컨트롤밸브(4)를 경유하여 붐실린더(3)의 라지챔버(3a)에 공급된다. 이때 붐실린더(3)의 스몰챔버(3b)로부터의 작동유는 메인 컨트롤밸브(4)를 경유하여 유압탱크(15)로 귀환된다.
즉, 메인 컨트롤밸브(4)의 스풀 이동에 따라 붐실린더(3)의 스몰챔버(3b)측 압력이 감소된다. 이로 인해 붐 진동을 일으키는 붐실린더(3)의 라지챔버(3a)와 스몰챔버(3b)측 압력 차이가 줄어들게 되므로, 붐을 상승시키는 도중에 붐실린더(3)의 급정지로 인해 발생되는 붐 진동을 억제할 수 있다.
한편, 조작레버(5)의 조작으로 붐을 하강(boom down)시키는 도중에 붐실린더(3)의 구동을 급정지시키는 경우, 조작레버 검출수단(7)(일예로서, 압력센서를 말함)에 의한 붐하강 신호압력과, 붐실린더 압력 검출수단(9)에 의한 붐실린더(3)의 작동압력을 비교하여 붐실린더(3)의 급정지 여부를 판단한다.
붐 하강중 붐실린더(3)의 급정지로 판단된 경우, 제어기(10)로부터 출력되는 제어신호에 의해 메인 컨트롤밸브(4)의 스풀 절환량을 조절하여 붐실린더(3)의 스몰챔버(3b)에 공급되는 작동압력을 능동적으로 조절한다. 이로 인해 붐실린더(3)의 급정지로 인한 붐 진동 발생을 억제시키는 것은, 붐을 상승시키는 도중 붐실린더(3)의 급정지시 붐실린더(3)에 작동유 공급량을 조절하는 제어방법과 실질적으로 동일하게 적용되므로, 이들의 상세한 설명은 생략한다.
이하에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 굴삭기의 붐 충격 완화장치의 제어방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전술한 조작레버(5) 조작량에 따른 붐상승 신호압력을 조작레버 검출수단(6)에 의해 검출한다. 붐실린더(3)의 스몰챔버(3b)의 작동 압력과, 라지챔버(3a)의 작동압력을 붐실린더 압력 검출수단(8,9)에 의해 검출한다(S10 참조). 붐상승 신호압력과 붐실린더(3)의 작동압력의 검출신호가 제어기(10)에 각각 입력된다.
제어기(10)에서는 입력되는 붐상승 신호압력과, 붐실린더(3)의 작동압력을 전자비례감압밸브(11)를 구동시킬 수 있는 제어신호로 변환하여 저장한다(S20 참조).
Pi_BU[i + 1] = Pi_BU[i]
P_S[i + 1] = P_S[i]
i = (N-2)∼0
P_S[0] = PS
붐상승 신호압력과, 붐실린더(3)의 구동이 정지되는 상태에서의 압력값(Pcr)을 비교하되, 붐상승 신호압력값이 소정의 압력값(Pcr)보다 상대적으로 큰 경우 S100(제어기(10)로부터의 제어신호(Ic)를 전자비례감압밸브(11)에 출력하지않은 경우를 말함) 단계로 진행하여 루프를 종료한다(S30 참조).
붐상승 신호압력값이 소정의 압력값(Pcr)보다 상대적으로 작은 경우, 이전에 제어값이 출력(control flag = 1)되고 있는 지를 판단하되, 제어값이 출력되지않은 경우 다음 단계로 진행한다(S40 참조).
제어값이 출력되지않은 경우, 조작레버(5)의 조작 감소량(R),
R = Pi_BU[N-1] - Pi_BU[0]을 연산한다(S50 참조).
Ts=0.5초라고 가정할 경우, 0.5초전의 붐실린더(3)의 스몰챔버(3b)의 작동압력과, 현재의 스몰챔버(3b)의 작동압력 차이를 비교하여 조작레버(5)의 감소량(R)을 연산한다.
전술한 조작레버(5)의 조작 감소량(R)과 설정값(Rcr)의 대소를 비교하여 붐실린더(3)의 급정지 여부를 판단한다(S60 참조). 즉 조작레버(5)의 조작 감소량(R)이 설정값(Rcr)보다 큰 경우(R 〉Rcr인 경우)에 붐실린더(3)의 급정지로 판단하여, 다음 단계로 진행한다.
반면에, 조작레버(5)의 조작 감소량(R)이 설정값(Rcr)보다 작은 경우(R 〈Rcr인 경우), 붐실린더(3)의 구동이 급정지되지않은 것으로 판단되므로 S100 단계로 진행하여 루프를 종료한다.
붐 상승중 붐실린더(3)의 급정지라고 판단된 경우, 조작레버(5)의 조작 급감속에 따른 전자비례감압밸브(11)를 제어할 수 있는 제어신호(Ic = f(R))를 연산한다(S70 참조). 이때 제어신호(Ic)는 붐의 여러가지 작업자세에서 실험적으로 구하여 평균값을 취하는 함수로 구현할 수 있다(도 5에 도시됨). 또는 제어신호(Ic)는 테이블로 자료를 저장할 수 있다.
전술한 붐의 작업자세는 붐과 아암을 최대한 전개시킨 풀리치(full reach) 상태, 붐에 대해 아암을 90°각도로 세운 아암 90도 상태, 붐에 대해 아암을 오므린 아암 인(arm-in)상태를 말한다. 또한 제어신호(Ic)는 붐에 하중이 가해지는 부하 상태와 하중이 가해지지않는 무부하 상태에서 실험값을 구할 수 있다.
붐실린더(3)의 급정지 조건에서, 붐실린더(3)의 스몰챔버(3b)측 작동압력이 설정값보다 큰 경우(P_S[0] - P_S[N-1] 〉ON_PS), 다음 단계로 진행한다.
반면에, 붐실린더(3)의 스몰챔버(3b)측 작동압력이 설정값보다 작은 경우 (P_S[0] - P_S[N-1]〈 ON_PS), S100 단계로 진행하여 루프를 종료한다(S80 참조).
붐실린더(3)의 급정지 조건에서, 붐실린더(3)의 라지챔버(3a)와 스몰챔버(3b)측 작동압력 차이(PL-PS)와, 소정의 설정값(OFF_PL)의 대소를 비교한다(S90 참조).
즉, 붐실린더(3)의 작동압력 차이(PL-PS)가 설정값(OFF_PL)보다 작은 경우(PL-PS 〈 OFF_PL) 다음 단계로 진행한다.
반면에, 붐실린더(3)의 작동압력 차이(PL-PS)가 설정값(OFF_PL)보다 큰 경우 S100 단계로 진행하여 루프를 종료한다.
붐실린더(3)의 작동압력 차이값이 소정의 설정값보다 작은 경우, 제어기(10)로부터의 제어신호(Ic)를 전자비례감압밸브(11)에 출력한다(S110 참조).
즉, 제어기(10)로부터의 제어신호(Ic)에 의해 전자비례감압밸브(11)의 스풀을 도면상, 상방향으로 절환시킨다. 이로 인해 제2유압펌프(2)로부터 토출되는 신호압력이 절환된 전자비례감압밸브(11)를 경유하여 셔틀밸브(13)에 공급된다. 동시에 조작레버(5) 조작량에 따른 붐상승 신호압력이 셔틀밸브(13)에 공급된다.
따라서, 셔틀밸브(13)에 공급되는 조작레버(5)를 통과한 신호압력과, 전자비례감압밸브(11)를 통과한 신호압력중, 상대적으로 큰 신호압력이 메인 컨트롤밸브(4)의 붐상승측 스풀에 공급됨에 따라, 내부 스풀이 도면상, 좌측방향으로 절환된다.
이로 인해, 제1유압펌프(1)로부터 토출되는 작동유는 절환된 메인 컨트롤밸브(4)를 경유하여 붐실린더(3)의 라지챔버(3a)에 공급된다.
S40 단계에서 이전의 제어값이 출력되는 경우, S90 단계로 바로 진행하여 제어값을 계속하여 출력한다. 이로 인해 붐실린더(3)의 스몰챔버(3b)로부터의 작동유가 메인 컨트롤밸브(4)를 통과하여 유압탱크(15)로 귀환된다. 따라서 스몰챔버(3b)에 저장되는 에너지가 소모된다.
반면에, 붐실린더(3)의 라지챔버(3a)에는 제1유압펌프(1)로부터 작동유가 공급된다. 즉 붐이 자중에 의해 하강될 경우 변위가 최소화되도록 라지챔버(3a)에 작동유가 채워진다.
따라서, 붐실린더(3)의 라지챔버(3a)와 스몰챔버(3b)측 작동압력 차이값이 상승되는 경우, S90 단계에서 S100 단계로 진행하여 전자비례감압밸브(11)에 제어 신호(Ic) 출력을 정지한다.
한편, S110 단계에서 전자비례감압밸브(11)에 제어신호(Ic)가 출력된 후, S20 단계에서 조작레버(5)의 조작으로 인해 붐상승 신호압력이 상승하여 S30 단계로 진행되는 경우, S100 단계로 진행하여 제어출력을 멈추고, 제어플래그를 0으로 만든다(control flag = 0).
이상에서와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 굴삭기의 붐 충격 완화장치 및 그 제어방법은 아래와 같은 이점을 갖는다.
작업장치용 조작레버를 급격히 조작하여 붐실린더 구동을 급정지시킬 경우, 충격으로 인한 진동을 최소화하여 중장비의 내구성을 높이고, 진동으로 인한 운전자의 작업피로를 줄여 작업성을 향상시킬 수 있다.
또한, 운전 경험이 충분하거나 또는 충분하지 못한 운전자인 경우에도 작업장치를 용이하게 조작할 수 있다.

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
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  7. 삭제
  8. 유압펌프(1)에 연결되는 붐실린더(3)와,
    상기 붐실린더(3)에 공급되는 작동유를 제어하는 메인 컨트롤밸브(4)와,
    상기 붐실린더(3)를 구동시키는 조작신호를 발생하는 조작레버(5)와,
    조작레버(5)의 조작량에 따른 붐상승 및 붐하강 신호압력을 검출하는 조작레버 검출수단(6,7)과,
    상기 붐실린더(3)의 라지챔버(3a) 및 스몰챔버(3b)에 발생되는 압력을 검출하는 붐실린더 압력 검출수단(8,9)과,
    상기 붐실린더 압력 검출수단(8,9) 및 조작레버 검출수단(6,7)으로부터의 검출신호를 입력받는 제어기(10)와,
    절환시 메인 컨트롤밸브(4)에 공급되는 신호압력을 제어하는 전자비례감압밸브(11,12)를 포함하는 굴삭기의 붐 충격 완화장치의 제어방법에 있어서:
    상기 조작레버 검출수단(6,7)으로부터 붐상승 및 붐하강 신호압력과, 상기 붐실린더 압력 검출수단(8,9)으로부터 붐실린더(3)의 압력을 입력받는 단계(S10);
    상기 붐상승 및 붐하강 신호압력에 의해 소정시간동안 조작레버(5)의 조작 감소비를 구하고(S50), 소정의 설정값보다 큰 경우 조작레버(5)의 급정지로 판단하는 단계(S60);
    붐 정지시 붐실린더(3)의 압축측 챔버의 압력값을 입력받아 소정의 설정값과 비교후, 설정값보다 큰 경우 붐 진동을 예측하는 단계(S90);
    상기 조작레버(5)의 급정지로 인해 붐 진동이 예측되는 경우, 해당 조작레버측의 메인 컨트롤밸브(4)의 스풀을 구동시키도록 전자비례감압밸브(11,12)의 제어값을 연산하여 출력하는 단계(S110); 및
    붐 정지시 붐실린더(3)의 압축측 챔버와 팽창측 챔버의 압력차를 소정의 설정값과 비교하여 붐 진동 종료를 예측하고 전자비례감압밸브(11,12)의 출력을 정지하는 단계(S100)를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 붐 충격 완화장치 제어방법.
  9. 청구항 8에 있어서, 붐 상승중 조작레버(5) 급정지라고 판단된 경우, 전자비례감압밸브(11)로부터의 제어신호를 메인 컨트롤밸브(4)의 붐상승측 스풀에 공급하여 유압펌프(1)로부터의 작동유를 붐실린더(3)의 라지챔버(3a)에 공급하고,
    붐 하강중 조작레버(5) 급정지라고 판단된 경우, 전자비례감압밸브(12)로부터의 제어신호를 메인 컨트롤밸브(4)의 붐하강측 스풀에 공급하여 유압펌프(1)로부터의 작동유를 붐실린더(3)의 스몰챔버(3b)에 공급하는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 붐 충격 완화장치 제어방법.
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