KR101275012B1

KR101275012B1 - 굴삭기용 유량분배 제어장치 및 제어방법

Info

Publication number: KR101275012B1
Application number: KR1020070130894A
Authority: KR
Inventors: 이상훈; 권영민
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2007-12-14
Filing date: 2007-12-14
Publication date: 2013-06-13
Also published as: KR20090063509A

Abstract

본 발명의 굴삭기용 유량분배 제어장치는 붐 상승과, 선회를 위해 메인펌프의 토출유량을 붐 스풀과, 선회스풀을 통해 각각 붐 실린더와, 선회모터로 공급되도록 유압 배분량을 결정하는 선회로직밸브를 가진 굴삭기용 유량분배 제어장치에 있어서, 상기 붐 상승과 선회 조작을 위한 붐 상승레버와, 선회레버에의 조작에 따른 압력을 각각 검출하는 압력검출수단과, 상기 선회로직밸브의 개도 조절을 위해 설치되는 비례밸브 및. 상기 압력검출수단에서 검출된 조작량을 비교하여, 상기 비례밸브의 최종 출력량을 연산하여 제어하는 컨트롤러를 포함한다.

그리고 본 발명의 굴삭기용 유량분배 제어방법은 붐 상승레버와 선회레버의 작동에 따른 압력을 이용하여 압력검출수단에서 조작량을 검출하는 제1단계와, 상기 제1단계의 압력검출수단에서 검출된 조작량을 비교 판단하여 붐 상승과 선회가 동시조작인가를 판단하는 제2단계와, 상기 제2단계에서 붐 상승과 선회가 동시조작일 경우 동시조작 직전에 선회조작 유무에 따라 비례밸브의 출력값을 점차 가감하여 선회로직밸브의 개도를 제어하는 제3단계를 포함한다.

굴삭기, 유량분배, 제어장치, 제어방법, 배례밸브, 선회, 상승, 붐

Description

굴삭기용 유량분배 제어장치 및 제어방법{THE FLOW CONTROL APPARATUS AND METHODE OF ATTACHMENT FOR HYDRAULIC EXCAVATORS}

본 발명은 굴삭기용 유량분배 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 굴삭기의 붐 또는 선회 중에 운선기능에 따라 적절하게 유량을 분배토록 하여 조작성을 향상시킬 수 있도록 한 굴삭기용 유량분배 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 굴삭기는 다양한 작업을 수행하는 범용 건설장비로서, 굴삭기의 대표적인 작업으로는 일정한 위치의 부하물을 덤프트럭 등에 적재하기 위해 상차작업이 있다.

이러한 상차작업은 굴삭한 작업물을 덤프트럭에 적재하기 위해 봄 상승조작과 선회를 동시에 조작하는 적재 사이클과, 부하물을 트럭에 적재한 후 복귀하는 복귀 사이클이 존재한다.

이때 부하물을 트럭에 적재하는 사이클에서는 원활한 붐 상승 동작을 위해 엔진에 의해 구동되는 펌프의 토출 유량이 상대적으로 부하가 낮은 선회모터측으로 공급되는 것을 방지하기 위해 선회 로직밸브의 개도를 감소시켜 붐 실린더를 실린 더 헤드측으로 공급유량을 증가시키고, 부하물 적재 후 복귀시에는 신속한 복귀를 위해 선회 로직밸브의 개도를 증가시켜 선회모터으로 공급유량을 증가시키는 소위 가변 붐/선회 우선 기능을 가지고 있다.

따라서 종래에는 붐/선회 우선기능을 구현하기 위해 다양한 방식 등이 적용되고 있다. 즉, 선회모터측으로 공급되는 유로에 고정 오리피스를 설치하거나 솔레노이드 밸브를 설치하여 선회로직밸브의 개도를 개폐(ON/OFF)하는 방식으로 제어하고 있는데 이는 유량 배분량을 적절하게 제어하는데 한계가 따른다.

그리고 최근에는 전자비례밸브를 이용하여 운전자가 직접 선회로직밸브의 개도를 설정하는 방식이 적용되고 있는데 이는 붐 상승 높이, 선회각도 등 작업환경이 변화될 때마다 운전자가 직접 배분량 설정을 변경해야 하는 부담이 존재한다.

또한 선회로직밸브의 개도를 조절함에 있어 붐 상승 및 선회 조작 파일럿 압력을 직접 적용하는 방식이 있는데 이는 선회 동작 중 붐 상승 조작이 수행 될 때( 즉, 선회 우선에서 붐 우선으로 전환될 조건)와, 붐 상승과 선회 동시조작 중 붐 상승 조작만이 종료될 때(즉 붐 우선에서 선회우선으로 전환될 조건)에서 유량 배분을 결정하는 선회로직밸브의 개도의 급격한 변화에 따라 선회모터측으로 공급되는 유량의 급격한 변동을 유발시키고, 이러한 유량 변동은 선회속도의 급격한 변화로 이어져 선회충격을 초래하는 문제가 있다.

본 발명은 상기의 필요성을 감안하여 창출된 것으로서, 붐 또는 선회 중에 우선기능에 따라 적절하게 유량을 분배토록 하여 조작성을 향상시킬 수 있도록 한 굴삭기용 유량분배 제어장치 및 제어방법를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 굴삭기용 유량분배 제어장치는 붐 상승과, 선회를 위해 메인펌프의 토출유량을 붐 스풀과, 선회스풀을 통해 각각 붐 실린더와, 선회모터로 공급되도록 유압 배분량을 결정하는 선회로직밸브를 가진 굴삭기용 유량분배 제어장치에 있어서, 상기 붐 상승과 선회 조작을 위한 붐 상승레버와, 선회레버에의 조작에 따른 압력을 각각 검출하는 압력검출수단과, 상기 선회로직밸브의 개도 조절을 위해 설치되는 비례밸브 및. 상기 압력검출수단에서 검출된 조작량을 비교하여, 상기 비례밸브의 최종 출력량을 연산하여 제어하는 컨트롤러를 포함한다.

여기서 상기 압력검출수단은 붐 상승레버의 조작에 따른 조작량을 검출하는 붐 압력센서 및, 상기 선회레버의 조작에 따른 조작량을 검출하는 선회압력센서를 포함하는 것이 바람직하다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 굴삭기용 유량분배 제어방법은 붐 상승레버와 선회레버의 작동에 따른 압력을 이용하여 압력검출수단에서 조작량을 검출하는 제1단계와, 상기 제1단계의 압력검출수단에서 검출된 조작량을 비교 판단하여 붐 상승과 선회가 동시조작인가를 판단하는 제2단계와, 상기 제2단계에서 붐 상승과 선회가 동시조작일 경우 동시조작 직전에 선회조작 유무에 따라 비례밸브의 출력값을 점차 가감하여 선회로직밸브의 개도를 제어하는 제3단계를 포함한다.

여기서 제3단계는 붐 상승과 선회 동시조작 직전에 선회조작에 따른 선회조작표시신호가 온 이면 비례밸브의 출력값을 최소값에서 설정값으로 점차 증가시키면서 초과시 선회조작표시신호를 오프 시키고, 상기 동시조작 직전에 선회조작에 따른 선회조작표시신호가 오프 이면, 비례밸브의 출력값을 설정값(즉, 이전의 출력값에서 증감량을 가감)을 출력하는 것이 바람직하다.

이때 상기 증감량은 제2단계에서 붐 상승과 선회가 동시조작이 아닐 경우 비례밸브의 출력 증감량 연산신호에 따라 붐 상승레버와 선회레버의 조작량의 평균값을 이용하여 증감량을 연산하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 제2단계는 붐 상승과 선회가 동시조작일 경우 붐 상승과 선회의 동시조작에 따른 동시조작신호를 온 시키며, 상기 증감량 연산을 위해 출력 증감량 연산신호를 온 시키고, 상기 압력검출수단에서 검출된 조작량의 평균값을 산출하는 것이 바람직하다.

또한 상기 제2단계는 붐 상승과 선회가 동시조작이 아닌 상태에서 붐 상승과 선회동시조작신호가 온 이면, 상기 비례밸브의 출력을 최소값까지 점진적으로 감소시키고, 상기 동시조작신호가 오프 이면 상기 비례밸브의 출력을 최소값으로 출력하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제2단계에서 붐 상승과 선회가 동시조작인가를 판단하여 동시조 작이 아니면, 선회조작인지를 판단하여 상기 제3단계에서 선회조작 유무를 판단할 수 있도록 선회조작 유무에 따라 선회조작표시신호를 온/오프 시키는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 봄 상승과 선회를 감지하는 압력검출수단과 비례밸브 및 압력검출수단의 조작량에 따라 비례밸브를 제어하여 선회로직밸브의 개도를 조절하는 컨트롤러를 포함하는 본 발명의 굴삭기용 유량분배 제어장치 및 제어방법은 가장 적절한 유량배분으로 운전에 따른 조작성을 향상시키고 운전자의 유량 배분량 설정의 부담을 경감하는 효과가 있다.

또한, 선회동작 중 붐 상승동작을 수행하거나, 붐 상승과 선회동작 동시조작 중 붐 상승만 종료될 경우 유량의 급격한 전환에 따른 선회충격을 방지하는 효과가 있다.

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 발명에 일실시예에 따른 굴삭기용 유량분배 제어장치를 보인 시스템 구성도이다. 그리고 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 굴삭기용 유량분배 제어 방법을 보인 동작 흐름도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 비례밸브의 출력을 보인 출력파형도이다.

도 1에 도시한 바와 같이 본 발명이 일실시예에 따른 굴삭기용 유량분배 제어장치는 엔진(1)의 구동에 의해 회전하여 탱크의 유압유를 공급하는 메인펌프(2a, 2b) 및 파일럿 펌프(2c)가 마련되고, 메인펌프(2a, 2b)에서 공급된 유압유에 의해 굴삭기의 상부를 회전시키는 선회모터(5)와, 붐을 승강시키는 붐 실린더(4)가 마련된다. 그리고 선회모터(5)와 승강실린더(4)의 작동을 위한 선회스풀(3a)과 붐 스플(3b) 및 합류스풀(3c)이 마련된다.

또한, 운전자가 선회를 조작하는 선회레버(8a, 8b)와, 붐 승강을 조작하는 붐 상승레버(8c)가 마련된다. 그리고 선회레버(8a, 8b)의 조작으로 선회모터(5)로 공급되는 유량을 조절하는 선회로직밸브(6)가 마련되고, 상기 선회로직밸브(6)를 제어하는 컨트롤러(10) 및 선회로직밸브(6)의 개도 조절을 위한 비례밸브(7)가 마련된다.

이때 선회로직밸브(6)의 개도 조절을 컨트롤러(10)에서 비례밸브를 통해 결정할 수 있게 선회조작레버(8a, 8b)의 조작에 따른 조작압력을 검출하는 선회압력센서(9a)와 붐 승강조작레버(8c)의 조작에 따른 조작 압력을 검출하는 승강압력센서(9b)로 된 압력검출수단(9)이 마련된다.

이하 본 발명의 일실시예에 따른 굴삭기용 유량분배 제어방법을 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명한다. 여기서 참조부호는 도 1 내지 도 3이 함께 참조된다.

도 2에 도시한 바와 같이 붐 상승레버와 선회레버를 조작하면, 붐 상승레 버(8c)와 선회레버(8a, 8b)의 조작량을 검출하는 선회압력센서(9a)와 붐 압력센서(9b)로 된 압력검출수단(9)으로부터 검출된 압력이 입력된다(S101).

이후 컨트롤러(10)는 압력검출수단(9)에서 입력된 압력신호를 이용하여 붐 상승과 선회를 위해 붐 상승레버(8c)와 선회레버(8a, 8b)가 동시조작인지를 판단한다(S102).

이때 붐 상승레버(8c)와 선회레버(8a, 8b)가 동시조작이면, 붐 상승과 선회 동시조작 종료시 비례밸브(7)에서의 출력에 따른 증감량을 계산하기 위해 출력 증감량 연산신호와 동시조작신호를 온(ON)시키고(S103), 압력검출수단(9)에서 입력된 조작량의 평균값을 연산한다(S104). 즉, 압력의 평균값을 연산한다. 이때 동작초기 동특성이 배제되도록 평균값 연산 시점을 적절히 선정하여야 할 것이다.

이후, 붐 상승레버(8c)와 선회레버(8a, 8b)가 동시조작은 선회동작 중에 붐 상승이 수행되는 경우 일 수도 있으므로 선회동작 중에 붐 상승이 수행되었는지 또는 붐 상승과 선회조작이 동시에 수행되었는지를 판단한다. 즉, 동시조작 직전에 선회조작이 있었는지 유무를 판단한다(S105).

여기서 선회조작표시신호는 붐 상승과 선회레버가 운전 최초로 동시조작 된 경우에는 오프(OFF)이다. 하지만, 선회레버(8a, 8b)가 선행된 경우(S113)에는 후술되는 바와 같이 선회조작표시신호가 온(ON)이다.

따라서 선회조작표시신호가 오프(OFF)이면 비례밸브(7)의 출력값을 이전 출력값 + 증감량으로 출력하게 된다(S106).

그리고 선회조작표시신호가 온(ON)이면 선회조작 중 붐 상승조작을 수행하여 선회우선에서 붐 우선으로 전환되는 경우이므로 전환에 따른 충격을 방지하기 위해 비례밸브(7)의 출력값을 최소값에서 설정값까지 점진적으로 증가시키고, 점진적으로 증가된 출력값이 설정값을 초과하면 선회조작표시신호를 오프시킨다(S107).

한편, 압력검출수단(9)에서 붐 상승레버(8c)와 선회레버(8a, 8b)가 동시조작이 아니면(S102), 출력 증감량신호가 온 인가를 판단하고(S108), 출력 증감량 연산신호가 온 이면, 붐 상승과 선회 동시조작 직후로 컨트롤러에서 계산된 조작량의 평균값을 이용하여 다음 동시조작시의 증감량을 계산한 후 출력 증감량 연산신호를 오프 한다(S109).

그리고 압력검출수단(9)에서 붐 상승레버(8c)와 선회레버(8a, 8b)가 동시 조작이 아니고, 출력 증감량 연산신호가 오프 이면, 상기(S109)의 증감량 계산 및 출력 증감량 연산신호 오프는 바이패스 시킨다.

이때 증감량 계산 및 출력 증감량 연산신호는 붐 상승레버(8c)와 선회레버(8a, 8b)가 동시 조작 직후 1회만 수행되도록 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 또한 계산된 증감량은 붐 상승레버(8c)와 선회레버(8a, 8b)가 동시조작일 경우 비례밸브(7) 출력값 연산(S106)시 적용된다.

이후 붐 상승과 선회가 동시조작신호가 온 인지 판단(S110)하여 오프이면 비례밸브의 출력값을 최소값으로 출력(S112)하고, 동시조작신호가 온 이면, 붐 상승과 선회가 동시조작 중에 붐 상승동작만 종료한 경우이므로 붐 우선에서 선회우선으로 급전환에 따른 충격을 방지하기 위해 비례밸브(7)를 최소값까지 점진적으로 감소시고, 점진적으로 감소된 비례밸브의 출력이 최소값 이하가 되거나 선회조작이 종료되면 최소값으로 출력하고, 동시조작신호를 오프 시킨다.(S111).

그리고 압력검출수단에서 입력된 신호가 동시조작인지 판단(102)에서 붐 상승레버(8c)와 선회레버(8a, 8b)가 동시 조작이 아니고 선회레버(8a, 8b)의 조작이 있는지 판단(113)하여 있는 경우에는 선회조작표시신호를 온 시키고(S114), 선회조작이 없다면 오프시키고, 동시조작신호를 오프 시킨다.(S115).

도 3에 도시한 바와 같이 A는 붐 상승과 선회를 동시에 조작하여 동시에 종료한 조건에서 비례밸브의 출력형상이고, B는 선회 동작 중 상승 동작이 수행 될 조건에서 선회충격을 방지하기 위해 전자비례밸브의 출력을 점진적으로 증가시키는 것이며, C는 붐 상승과 선회가 동시조작 중에 분 상승 조작만이 종료되는 조건에서 선회충격을 방지하기 위해 비례밸브의 출력을 점진적으로 감소시키는 것이다. 그리고 D는 비례밸브의 출력 증감량을 나타낸 것이다. 도 3에 도시한 설정값은 이전 출력값에 증감량을 가감한 값을 의미한다.

이상에서 본 발명의 굴삭기용 유량분배 제어장치 및 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 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서 치수 및 모양 그리고 구조 등의 다양한 변형 및 모방할 수 있음은 명백한 사실이며 이러한 변형 및 모방은 본 발명의 기술 사상의 범위에 포함된다.

도 1은 본 발명에 일실시예에 따른 굴삭기용 유량분배 제어장치를 보인 시스템 구성도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 굴삭기용 유량분배 제어방법을 보인 동작 흐름도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 비례밸브의 출력을 보인 출력파형도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1: 엔진 2a, 2b: 메인펌프

2c: 파일럿 펌프 3a: 선회스풀

3b: 붐스풀 4: 붐 실린더

5: 선회모터 6: 선회로직밸브

7: 비례밸브 8a, 8b: 선회레버

8c: 붐 상승레버 9: 압력검출수단

9a: 선회압력센서 9b: 붐 압력센서

10: 컨트롤러

Claims

붐 상승과, 선회를 위해 메인펌프의 토출유량을 붐 스풀과, 선회스풀을 통해 각각 붐 실린더와, 선회모터로 공급되도록 유압 배분량을 결정하는 선회로직밸브를 가진 굴삭기용 유량분배 제어장치에 있어서,

상기 붐 상승과 선회 조작을 위한 붐 상승레버와, 선회레버에의 조작에 따른 압력을 각각 검출하는 압력검출수단;

상기 선회로직밸브의 개도 조절을 위해 설치되는 비례밸브; 및.

상기 압력검출수단에서 검출된 조작량을 비교하여, 상기 비례밸브의 최종 출력량을 연산하여 제어하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기용 유량분배 제어장치.
제1항에 있어서,

상기 압력검출수단은 붐 상승레버의 조작에 따른 조작량을 검출하는 붐 압력센서; 및,

상기 선회레버의 조작에 따른 조작량을 검출하는 선회압력센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기용 유량분배 제어장치.
붐 상승레버와 선회레버의 작동에 따른 압력을 이용하여 압력검출수단에서 조작량을 검출하는 제1단계;

상기 제1단계의 압력검출수단에서 검출된 조작량을 비교 판단하여 붐 상승과 선회가 동시조작인가를 판단하는 제2단계;

상기 제2단계에서 붐 상승과 선회가 동시조작일 경우 동시조작 직전에 선회조작에 따른 선회조작표시신호가 온 이면 비례밸브의 출력값을 최소값에서 설정값으로 점차 증가시키면서 초과시 선회조작표시신호를 오프 시키고, 동시조작 직전에 선회조작에 따른 선회조작표시신호가 오프 이면, 비례밸브의 출력값을 이전의 설정값(이전 출력값+증감량)으로 출력하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기용 유량분배 제어방법.
삭제
제3항에 있어서,

상기 증감량은 제2단계에서 붐 상승과 선회가 동시조작이 아닐 경우 비례밸브의 출력 증감량 연산신호에 따라 붐 상승레버와 선회레버의 조작량의 평균값을 이용하여 증감량을 연산하는 것을 특징으로 하는 굴삭기용 유량분배 제어방법.
제5항에 있어서,

상기 제2단계는 붐 상승과 선회가 동시조작일 경우 붐 상승과 선회의 동시조작에 따른 동시조작신호를 온 시키며,

상기 증감량 연산을 위해 출력 증감량 연산신호를 온 시키고,

상기 압력검출수단에서 검출된 조작량의 평균값을 산출하는 것을 특징으로 하는 굴삭기용 유량분배 제어방법.
제6항에 있어서,

상기 제2단계는 붐 상승과 선회가 동시조작이 아닌 상태에서 붐 상승과 선회동시조작신호가 온 이면, 상기 비례밸브의 출력을 최소값까지 점진적으로 감소시키고,

상기 동시조작신호가 오프 이면 상기 비례밸브의 출력을 최소값으로 출력하는 것을 특징으로 하는 굴삭기용 유량분배 제어방법.
제3항에 있어서,

상기 제2단계에서 붐 상승과 선회가 동시조작인가를 판단하여 동시조작이 아니면, 선회조작인지를 판단하여 상기 제3단계에서 선회조작 유무를 판단할 수 있도록 선회조작 유무에 따라 선회조작표시신호를 온/오프 시키는 것을 특징으로 하는 굴삭기용 유량분배 제어방법.