KR101769485B1 - 건설기계용 선회유량 제어시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

건설기계용 선회유량 제어시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

게시된 발명은 엔진; 붐이나 아암 및 버켓을 포함하는 복수의 작업장치용 액츄에이터 및 선회모터; 상기 엔진에 연결되며, 상기 작업장치용 액츄에이터 및 선회모터에 유압을 제공하는 복수의 가변 용량형 유압펌프; 조작레버 또는 조이스틱을 포함하며, 상기 복수의 액츄에이터의 움직임을 지시하는 조작부; 상기 조작부에 의해 상기 유압펌프의 유량을 상기 액츄에이터 및 선회모터로 각각 공급하는 컨트롤 밸브; 상기 액츄에이터의 일측에 설치되며, 상기 액츄에이터의 상대위치를 감지하는 작업장치 위치검출수단; 상기 조작부 일측에 설치되며, 조작레버 또는 조이스틱의 조작량을 감지하는 조작량 감지수단; 및 유량설정부와 작업장치 위치검출수단 및 엔진의 스피드 센서로부터 신호를 입력받아 선회요구유량을 보상하기 위해 유량의 증가율을 산출하는 유량제한부와 사판제어장치에 제어신호를 제공하는 출력수단을 구비하며, 상기 조작량 감지수단(9)으로 부터 감지된 신호를 입력받아 상기 유압펌프의 토출유량을 제어하는 유량제어 컨트롤러;을 포함하여 구성되는 건설기계용 선회유량제어 시스템에 관한 것이다.

Description

건설기계용 선회유량 제어시스템 및 그 제어방법{SWIRL FLOW CONTROL SYSTEM FOR CONSTRUCTION EQUIPMENT AND METHOD OF CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 건설기계용 선회유량 제어시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상부선회체가 가속되는 동안에는 유압펌프에서 토출되는 유량을 제한하여 릴리프 밸브로 소모되는 유압에너지를 감소시켜 에너지 효율을 높일 수 있는 건설기계용 선회유량 제어장치에 관한 것이다.
종래에는, 굴삭기를 포함하는 건설기계용 유압장치 및 유압회로는 붐이나 암, 버켓을 포함하는 작업장치나 주행장치 및 스윙장치에 요구되는 고부하의 작업조건을 효율적으로 수행하기 위한 연구개발이 지속되고 있으며, 주요소인 유압펌프는 각각의 작업에 소요되는 부하에 관계 없이 조작레버의 조작각도 또는 파일럿 압력에 따라서 토출하며 유량을 토출하며, 조작레버를 최대로 조작하거나 미리 설정한 파일럿 압력이 일정 압력 이상인 경우에 한하여 최대의 유량으로 토출하는 실정이다.
종래의 건설기계용 유압장치는 조작량 감지수단으로 부터 조작량 신호가 입력되면, 유량계산수단에서 조작량 대비 바람직한 펌프 토출유량을 결정하고, 해당 유량값에 대응하는 전류로 출력수단을 통하여 유압펌프의 사판제어장치를 제어한다.
통상적으로, 운전자가 급격한 선회조작을 수행하고자 하는 경우, 조작레버가 급격하게 움직여 조작량 감지수단에 의해 감지되는 입력신호가 급격히 상승한다. 이때, 유압펌프에서 선회모터 측으로 유로가 형성되며, 그에 따른 유압펌프 유량도 급격하게 상승하여 급가속이 이루어진다.
이때, 선회모터 및 선회장치의 보호를 위하여 선회모터로 입력되는 토오크 또는 초과 압력이 일정치 이하로 제한되도록 릴리프 밸브가 사용된다.
즉, 유압펌프에서 공급되는 유량이 많아져서 릴리브 밸브에서 설정된 압력 이상이 형성되면 선회모터를 회전시키는데 사용되는 유량이외의 초과 유량이 유압탱크로 리턴된다. 따라서, 리턴되는 유량과 릴리프 압력에 비례하는 에너지가 손실이되어 장비의 연료 효율이 나빠진다.
궁극적으로, 종래의 유압장치 및 유압회로에 있어서, 스윙조작시 상부선회체가 회전을 시작되는 시점부터 가속이 되는 시점까지는 많은 유량이 필요하지 않으나 상부선회체의 회전시 유압펌프가 항상 최대의 유량을 토출하기 때문에 리턴되는 유량 및 릴리프 압력에 비례하는 에너지 손실이 발생하게 되고, 그에 따른 연료 소모가 많이 되는 문제점이 발생하였다.
따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 상부선회체가 가속되는 동안에는 유압펌프에서 토출되는 유량을 제한하여 릴리프 밸브로 소모되는 유압에너지를 감소시켜 에너지 효율을 높일 수 있는 건설기계용 선회유량 제어시스템 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 건설기계용 선회유량 제어시스템은, 엔진; 붐이나 아암 및 버켓을 포함하는 복수의 작업장치용 액츄에이터 및 선회모터; 상기 엔진에 연결되며, 상기 작업장치용 액츄에이터 및 선회모터에 유압을 제공하는 가변 용량형 유압펌프; 조작레버 또는 조이스틱을 포함하며, 상기 복수의 액츄에이터의 움직임을 지시하는 조작부; 상기 조작부에 의해 상기 유압펌프의 유량을 상기 액츄에이터 및 선회모터로 각각 공급하는 컨트롤 밸브; 상기 액츄에이터의 일측에 설치되며, 상기 액츄에이터의 상대위치를 감지하는 작업장치 위치검출수단; 상기 조작부 일측에 설치되며, 조작레버 또는 조이스틱의 조작량을 감지하는 조작량 감지수단; 및 상기 조작량 감지수단 및 사판제어장치에 연결설치되며, 상기 조작량 감지수단(9)으로 부터 감지된 신호를 입력받아 상기 유압펌프의 토출유량을 제어하는 유량제어 컨트롤러;을 포함하여 구성하되,
상기 유량제어 컨트롤러가 조작량 감지수단으로부터 신호를 입력받아 유압펌프의 토출유량을 설정하는 유량설정부와, 작업장치 위치검출수단으로 부터 신호를 입력받아 회전관성이 소정 이상으로 되는 위치로 판단될 경우 유압펌프의 유량의 증가율을 감소시키고, 상기 회전관성이 소정 이하로 되는 위치에 놓일 경우 상기 증가율을 증가시키는 유량제한부 및 상기 유량제한부에서 결정되는 유량의 증가율을 제한하기 위하여 사판제어장치에 제어신호를 제공하는 출력수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 특징은 엔진; 붐이나 아암 및 버켓을 포함하는 복수의 작업장치용 액츄에이터 및 선회모터; 상기 엔진에 연결되며, 상기 작업장치용 액츄에이터 및 선회모터에 유압을 제공하는 가변 용량형 유압펌프; 조작레버 또는 조이스틱을 포함하며, 상기 복수의 액츄에이터의 움직임을 지시하는 조작부; 상기 조작부에 의해 상기 유압펌프의 유량을 상기 액츄에이터 및 선회모터로 각각 공급하는 컨트롤 밸브; 상기 액츄에이터의 일측에 설치되며, 상기 액츄에이터의 상대위치를 감지하는 작업장치 위치검출수단; 상기 조작부 일측에 설치되며, 조작레버 또는 조이스틱의 조작량을 감지하는 조작량 감지수단; 및 상기 조작량 감지수단 및 사판제어장치에 연결설치되며, 상기 조작량 감지수단(9)으로 부터 감지된 신호를 입력받아 상기 유압펌프의 토출유량을 제어하는 유량제어 컨트롤러;를 포함하는 건설기계용 선회유량 제어시스템의 제어방법에 있어서,
상기 조작량 감지수단으로 부터 감지된 신호를 입력받아 선회요구유량(Qr)을 산출하는 단계(S1);
상기 선회요구유량(Qr)의 변화율(dQr)을 산출하는 단계(S2);
상기 작업장치 위치검출수단으로부터 감지되는 상대위치에 따라서 변화하는 선회요구유량(Qr)의 변화율(dQr)과 미리 설정된 기준상태의 기울기 S(α)를 비교하여 요구용적율(Dr)을 보상하는 단계(S3);를 포함하여 구성되는 건설기계용 선회유량 제어시스템의 제어방법에 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 특징은, 상기 조작량 감지수단의 신호 및 사판제어장치의 신호는 전기적 솔레노이드 제어신호 또는 파일럿 신호압을 포함하여 구성되는 건설기계용 선회유량 제어시스템의 제어시스템에 있다.
본 발명에 의한 건설기계용 선회유량 제어시스템은, 급격한 선회 작동시에 릴리프 밸브로 귀환하는 손실유량을 최소화하기 위하여 기준상태에 비교하여 상부선회체의 회전상태에 따라 변화되는 최적의 유량제한 기울기(b)로 유량을 제한하고, 또한 작업장치의 상태에 따라 변화하는 상부선회체의 회전관성으로 인한 시스템 유압을 미리 설정된 기준압력과 비교하여 그 차이에 비례하는 선회요구 기울기(c)로 보상함으로써 유량손실을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유압펌프제어시스템 구성도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 선회작업시 유압펌프제어 블럭구성도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 선회작업시 릴리프 압력 및 유량제어특성을 도시한 그래프,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 선회작업시 선회요구유량의 제어방법을 도시한 플로우 챠트,
발명의 실시를 위한 최선의 형태
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적법하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 건설기계용 선회유량 제어시스템은,
엔진(1);
붐이나 아암 및 버켓을 포함하는 복수의 작업장치용 액츄에이터(2) 및 선회모터(3);
상기 엔진(1)에 연결되며, 상기 작업장치용 액츄에이터(2) 및 선회모터(3)에 유압을 제공하는 가변 용량형 유압펌프(4);
조작레버 또는 조이스틱을 포함하며, 상기 복수의 액츄에이터(2)의 움직임을 지시하는 조작부(5);
상기 조작부(5)에 의해 상기 유압펌프(4)의 유량을 상기 액츄에이터(2) 및 선회모터(3)로 각각 공급하는 컨트롤 밸브(6,7);
상기 액츄에이터(2)의 일측에 설치되며, 상기 액츄에이터(2)의 상대위치를 감지하는 작업장치 위치검출수단(8);
상기 조작부(5) 일측에 설치되며, 조작레버 또는 조이스틱의 조작량을 감지하는 조작량 감지수단(9); 및
상기 조작량 감지수단(9) 및 사판제어장치(11)에 연결설치되며, 상기 조작량 감지수단(9)으로 부터 감지된 신호를 입력받아 상기 유압펌프(4)의 토출유량을 제어하는 유량제어 컨트롤러(10);을 포함하여 구성하되,
상기 유량제어 컨트롤러(5)가 조작량 감지수단(9)으로부터 신호를 입력받아 유압펌프(4)의 토출유량을 설정하는 유량설정부(10a)와, 상기 작업장치 위치검출수단(8)으로 부터 신호를 입력받아 회전관성이 소정 이상으로 되는 위치로 판단될 경우 상기 유압펌프(4)의 유량의 증가율을 감소시키고, 상기 회전관성이 소정 이하로 되는 위치에 놓일 경우 상기 증가율을 증가시키는 유량제한부(10b) 및 상기 유량제한부(10b)에서 결정되는 유량의 증가율을 제한하기 위하여 사판제어장치에 제어신호를 제공하는 출력수단(10c)을 포함하여 구성된다.
바람직하게는, 상기 유량제한부(10b)는 상기 작업장치 위치검출수단(8)의 위치검출 신호에 따른 증가율을 미리 정해진 알고리즘 또는 테이블로 산출하는 연산자를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 유량제어 컨트롤러(5)의 유량설정부(10a)는 조작량 감지수단(9) 및 엔진(1)의 스피드 센서(미도시함)로부터 신호를 입력받아 유압펌프(4)의 토출유량을 설정할 수 있다.
발명의 실시를 위한 형태
본 발명에 따른 건설기계용 선회유량 제어시스템에 있어서, 상기 유량제어 컨트롤러(5)는 조작량 감지수단(9)으로 부터 신호를 입력받아 유압펌프(4)의 토출유량을 설정하는 유량설정부(10a)와, 작업장치 위치검출수단(8) 및 엔진(1)의 스피드 센서(미도시함)로부터 신호를 입력받아 선회요구유량을 보상하기 위해 유량의 증가율을 산출하는 유량제한부(10b)와, 상기 유량제한부(10b)에서 산출되는 선회요구 기울기 c로 유량의 증가율을 제한하기 위하여 사판제어장치(11)에 제어신호를 제공하는 출력수단(10c)을 포함하여 구성할 수 있다.
또한, 상기 조작량 감지수단(9)의 신호 및 사판제어장치(11)의 신호는 전기적 솔레노이드 제어신호 또는 파일럿 신호압을 포함한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 건설기계용 선회유량 제어시스템은, 상기 선회모터(3)에 일정한 압력이 유지되도록 상기 유압펌프(4)로부터 충분한 유량을 공급할 경우, 다음의 식으로부터 선회 모터(3)로 입력되는 토크(Tm)가 일정하게 설정된다.
Tm = Km*P*Dm = J*dω/dt + B*ω
(Km : 토크상수, Dm : 선회모터 용적율, J 상부선회체 회전 관성, B : 속도에 대한 저항계수)
여기서, 회전속도에 대한 저항력이 작다고 가정하면 선회모터에 가해지는 토크는 일정하므로, 작업장치용 액츄에이터(2)를 포함하는 상부선회체의 회전 속도의 증가율은 일정함을 알 수 있다.
역으로 상기 선회모터(3)로 입력되는 유량의 증가율이 일정치로 유지된다면 선회모터(3)와 유압펌프(4) 사이에 형성되는 유압시스템의 유압은 일정치로 제한됨을 알 수 있으며, 그 압력은 유량의 증가율의 기울기에 따라 비례한다.
즉, 도 3a에 도시된 바와 같이, 조작부(5)의 조작량 감지수단(9)으로 부터 감지된 조작량 신호에 의한 바람직한 요구용적율(Dr)을 산출할 때에 선회요구 기울기 b로 유량의 증가율을 제한한다면 유압펌프(4)의 압력은 릴리프 압력 근처의 압력 B로 제한되어 릴리프에 의한 압유가 탱크로 귀환되는 손실을 최소화할 수 있으며, 또한 최대의 가속도를 얻을 수 있다.
한편, 도 3b에 도시된 바와 같이, 만약 붐 및 아암 작업장치를 최대로 펼치거나 버켓 작업장치를 이용하여 중량물을 굴삭하는 작업과정에서 상부선회체의 회전관성이 변화하는데, 이때 변화되는 상부선회체의 회전관성에 대한 최적의 유량제한 기울기를 c라고 한다면, 선회요구 기울기 b로 제한하게 될 경우 유량제한 기울기 c이상의 유량은 모두 릴리프 밸브를 통하여 유압탱크로 귀환하여 손실이 발생하게 된다.
이 경우, 종래에는 릴리프 되는 유량에 따라 선형적으로 압력 상승이 발생하는 릴리프 밸브의 오버라이드 현상이 있으므로, 손실되는 유량에 따라 유압펌프(4)의 압력이 상승하게 된다.
따라서, 본 발명에 의한 건설기계용 선회유량 제어시스템은, 급격한 선회 작동시에 릴리프 밸브로 귀환하는 손실유량을 최소화하기 위하여 기준상태(예를 들면, 상부선회체 정지상태)에 대하여 상부선회체의 회전상태에 따라 요구되는 최적의 유량제한 기울기(b)로 유량을 제한하고, 또한 작업장치의 상태에 따라 변화하는 상부선회체의 회전관성으로 인한 시스템 유압을 미리 설정된 기준압력과 비교하여 그 차이에 비례하는 선회요구 기울기(c)로 보상함으로써 유량손실을 최소화한다.
궁극적으로, 본 발명에 의한 건설기계용 선회유량 제어시스템의 제어방법은,
엔진(1);
붐이나 아암 및 버켓을 포함하는 복수의 작업장치용 액츄에이터(2) 및 선회모터(3);
상기 엔진(1)에 연결되며, 상기 작업장치용 액츄에이터(2) 및 선회모터(3)에 유압을 제공하는 복수의 가변 용량형 유압펌프(4);
조작레버 또는 조이스틱을 포함하며, 상기 복수의 액츄에이터(2)의 움직임을 지시하는 조작부(5);
상기 조작부(5)에 의해 상기 유압펌프(4)의 유량을 상기 액츄에이터(2) 및 선회모터(3)로 각각 공급하는 컨트롤 밸브(6,7);
상기 액츄에이터(2)의 일측에 설치되며, 상기 액츄에이터(2)의 상대위치를 감지하는 작업장치 위치검출수단(8);
상기 조작부(5) 일측에 설치되며, 조작레버 또는 조이스틱의 조작량을 감지하는 조작량 감지수단(9);
상기 조작량 감지수단(9) 및 경사판제어장치(11)에 연결설치되며, 상기 조작량 감지수단(9)으로 부터 감지된 신호를 입력받아 상기 유압펌프(4)의 토출유량을 제어하는 유량제어 컨트롤러(10);을 포함하여 구성되는 건설기계용 선회유량 제어시스템의 제어방법에 있어서,
상기 조작량 감지수단(9)으로 부터 감지된 신호를 입력받아 선회요구유량(Qr)을 산출하는 단계(S1);
상기 선회요구유량(Qr)의 변화율(dQr)을 산출하는 단계(S2);
상기 작업장치 위치검출수단(8)으로부터 감지되는 상대위치에 따라서 변화하는 선회요구유량(Qr)의 변화율(dQr)과 미리 설정된 기준상태의 기울기 S(α)를 비교하여 요구용적율(Dr)을 결정하는 단계(S3);를 포함하여 구성된다.
도 4를 참조하면, 상기 선회요구유량(Qr)의 변화율(dQr)은 dQr=Qr-Qr(t-1)의 관계식에 의해 결정된다. 이후, 상기 작업장치 위치검출수단(8)으로부터 감지되는 상대위치에 따라서 변화하는 선회요구유량(Qr)의 변화율(dQr)과 미리 설정된 기준상태의 기울기(S(α))를 비교하여 요구용적율(Dr)이 결정된다(단계 S3).
전술한 단계 S3에 있어서, 선회요구유량(Qr)의 변화율(dQr)이 기준상태의 기울기(S(α))보다 클 경우 요구용적율(Dr)은 도 4에 표기된 바와 같이 Dr=(Qr(t-1)+∫S(α)*dt)/ω의 관계식에 의하여 결정된다. 반면에, 선회요구유량(Qr)의 변화율(dQr)이 기준상태의 기울기 S(α)보다 작을 경우 요구용적율(Dr)은 엔진(1)의 각속도(ω)에 따라서 결정된다.
여기서, 상기 선회요구유량(Qr)은 상기 조작량 감지수단(9)에서 감지되는 작업자의 조작량 및 엔진(1)의 각속도에 관한 신호를 입력받아 유압펌프(4)의 토출유량을 설정하는 유량설정부(10a) 및 상기 작업장치 위치검출수단(8)으로 부터 신호를 입력받아 회전관성이 소정 이상으로 되는 위치로 판단될 경우 상기 유압펌프(4)의 유량의 증가율을 감소시키고, 상기 회전관성이 소정 이하로 되는 위치에 놓일 경우 상기 증가율을 증가시키는 유량제한부(10b)에 의하여 제어될 수 있다.
한편, 붐이나 아암을 포함하는 상부선회체와의 상대위치를 검출하여 상대위치에 해당하는 유량제한 기울기의 보정치를 미리 실험적으로 구하거나, 상대위치에 해당하는 회전관성을 추정하여 해당 관성치에 대한 최적의 기울기 보정치를 계산하여 보상할 수도 있다.
또한, 상기 유량제어 컨트롤러(5)가, 상기 유량제어 컨트롤러(5)가 조작량 감지수단(9) 및 엔진(1)의 스피드 센서(미도시함)로부터 신호를 입력받아 유압펌프(4)의 토출유량을 설정하는 유량설정부(10a)와, 상기 작업장치 위치검출수단(8)으로 부터 신호를 입력받아 회전관성이 소정 이상으로 되는 위치로 판단될 경우 상기 유압펌프(4)의 유량의 증가율을 감소시키고, 상기 회전관성이 소정 이하로 되는 위치에 놓일 경우 상기 증가율을 증가시키는 유량제한부(10b) 및 상기 유량제한부(10b)에서 결정되는 유량의 증가율을 제한하기 위하여 사판제어장치에 제어신호를 제공하는 출력수단(10c)을 포함하여 구성됨은 전술한 바와 마찬가지이다.
산업상 이용가능성
이와 같이, 본 발명에 의한 건설기계용 선회유량 제어시스템은, 급격한 선회 작동시에 릴리프 밸브로 귀환하는 손실유량을 최소화하기 위하여 기준상태에 비교하여 상부선회체 회전상태에 따라 변화되는 최적의 유량제한 기울기(c)로 유량을 제한하고, 또한 작업장치의 상태에 따라 변화하는 상부선회체의 회전관성으로 인한 시스템 유압을 미리 설정된 기준압력과 비교하여 그 차이에 비례하는 선회요구 기울기로 보상함으로써 유량손실을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 액츄에이터의 일측에 설치되며, 상기 액츄에이터의 상대위치를 감지하는 작업장치 위치검출수단, 조작레버 또는 조이스틱의 조작량을 감지하는 조작량 감지수단 및 상기 조작량 감지수단 및 사판제어장치에 연결설치되며, 상기 조작량 감지수단으로부터 감지된 신호를 입력받아 유압 펌프의 토출유량을 제어하는 유량제어 컨트롤러를 포함하는 건설기계에서의 건설기계용 선회유량 제어시스템의 제어방법에 있어서,
    상기 조작량 감지수단으로 부터 감지된 신호를 입력받아 선회요구유량(Qr)을 산출하는 단계(S1);
    이전의 선회요구유량(Qr(t-1))과 관계식 dQr=Qr-Qr(t-1)을 이용해서 상기 선회요구유량(Qr)의 변화율(dQr)을 산출하는 단계(S2); 및
    상기 작업장치 위치검출수단으로부터 감지되는 상대위치에 따라서 변화하는 선회요구유량(Qr)의 변화율(dQr)과 미리 설정된 기준상태의 기울기 S(α)를 비교하여 요구용적율(Dr)을 결정하는 단계(S3);를 포함하며,
    선회요구유량(Qr)의 변화율(dQr)이 기준상태의 기울기 S(α)보다 작을 경우 상기 요구용적율(Dr)은 엔진의 각속도(ω)에 따라 관계식 Dr=Qr/ω에 의해 결정되고,
    선회요구유량(Qr)의 변화율(dQr)이 기준상태의 기울기 S(α)보다 클 경우 상기 요구용적율(Dr)은 관계식 Dr=(Qr(t-1)+∫S(α)*dt)/ω에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 건설기계용 선회유량 제어시스템의 제어방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 조작량 감지수단의 신호 및 사판제어장치의 신호는 전기적 솔레노이드 제어신호 또는 파일럿 신호압을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 건설기계용 선회유량 제어시스템의 제어방법.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR112014016207A8 (pt) * 2012-01-02 2017-07-04 Volvo Constr Equip Ab método para controlar a movimentação de entulho para uma máquina de construção incluindo uma estrutura de movimentação inferior, uma estrutura de oscilação superior montada na estrutura de movimentação inferior para oscilar de acordo com uma operação de um joystick de oscilação, uma cabine montada na estrutura de oscilação superior, e uma fixação incluindo uma barreira fixada em uma extremidade frontal da estrutura de oscilação superior a ser acionada de acordo com uma operação de um joystick de fixação
US10352334B2 (en) 2012-08-27 2019-07-16 Ekso Bionics, Inc. Hydraulic actuator system
JP6190297B2 (ja) * 2014-03-17 2017-08-30 川崎重工業株式会社 操作装置
US20170121930A1 (en) * 2014-06-02 2017-05-04 Komatsu Ltd. Construction machine control system, construction machine, and method of controlling construction machine
WO2016093392A1 (ko) * 2014-12-10 2016-06-16 볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비 건설기계의 유압펌프 유량 보상방법
CN107250462A (zh) * 2015-01-08 2017-10-13 沃尔沃建筑设备公司 用于控制建筑机械的液压泵的流量的方法
WO2016204321A1 (ko) * 2015-06-16 2016-12-22 볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비 건설기계용 선회 제어장치 및 그 제어방법
KR101998306B1 (ko) * 2015-12-24 2019-07-10 현대건설기계 주식회사 전자식 펌프의 펌프 용적 도출방법
CN106122126B (zh) * 2016-08-18 2018-01-05 武汉船用机械有限责任公司 一种液压系统的控制方法和装置
JP6539626B2 (ja) 2016-09-16 2019-07-03 日立建機株式会社 作業機械
US11525238B2 (en) 2018-02-28 2022-12-13 Deere & Company Stability control for hydraulic work machine
US11293168B2 (en) * 2018-02-28 2022-04-05 Deere & Company Method of limiting flow through accelerometer feedback
JP7130474B2 (ja) * 2018-07-11 2022-09-05 住友建機株式会社 ショベル
US11512447B2 (en) 2018-11-06 2022-11-29 Deere & Company Systems and methods to improve work machine stability based on operating values
CN113684887A (zh) * 2021-09-30 2021-11-23 徐州徐工挖掘机械有限公司 一种降低挖掘机冲击的流量加载方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3247464B2 (ja) * 1992-12-28 2002-01-15 日立建機株式会社 油圧ショベルの領域制限掘削制御装置
JP2004347040A (ja) * 2003-05-22 2004-12-09 Kobelco Contstruction Machinery Ltd 作業機械の制御装置
JP2005139658A (ja) * 2003-11-05 2005-06-02 Hitachi Constr Mach Co Ltd 油圧作業機械の制御装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2950452B2 (ja) * 1993-03-03 1999-09-20 日立建機株式会社 原動機の回転数制御装置
JP3326921B2 (ja) * 1993-11-16 2002-09-24 コベルコ建機株式会社 作業機械の走行制御装置
JP2822907B2 (ja) * 1995-02-08 1998-11-11 油谷重工株式会社 油圧制御装置
JP3501902B2 (ja) * 1996-06-28 2004-03-02 コベルコ建機株式会社 建設機械の制御回路
JP3626590B2 (ja) * 1998-02-20 2005-03-09 コベルコクレーン株式会社 アクチュエータのブリードオフ制御装置
US7048515B2 (en) * 2001-06-21 2006-05-23 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Hydraulic drive system and method using a fuel injection control unit
KR100651695B1 (ko) * 2002-05-08 2006-11-30 현대중공업 주식회사 건설장비 제어방법 및 그 시스템
JP2005016228A (ja) * 2003-06-27 2005-01-20 Kobelco Contstruction Machinery Ltd 旋回油圧回路
JP4884124B2 (ja) * 2006-08-07 2012-02-29 住友建機株式会社 建設機械の油圧制御回路
KR100974275B1 (ko) * 2007-12-17 2010-08-06 볼보 컨스트럭션 이키프먼트 홀딩 스웨덴 에이비 소 선회식 굴삭기의 붐 충격 완화장치 및 그 제어방법
JP5391040B2 (ja) * 2009-11-26 2014-01-15 キャタピラー エス エー アール エル 作業機械の旋回油圧制御装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3247464B2 (ja) * 1992-12-28 2002-01-15 日立建機株式会社 油圧ショベルの領域制限掘削制御装置
JP2004347040A (ja) * 2003-05-22 2004-12-09 Kobelco Contstruction Machinery Ltd 作業機械の制御装置
JP2005139658A (ja) * 2003-11-05 2005-06-02 Hitachi Constr Mach Co Ltd 油圧作業機械の制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012015087A1 (ko) 2012-02-02
KR20130124163A (ko) 2013-11-13
EP2600010A4 (en) 2015-03-18
US20130125537A1 (en) 2013-05-23
JP5927188B2 (ja) 2016-06-01
JP2013532782A (ja) 2013-08-19
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CN103026076A (zh) 2013-04-03
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