KR102475528B1

KR102475528B1 - 건설기계의 제어장치 및 제어방법

Info

Publication number: KR102475528B1
Application number: KR1020160016912A
Authority: KR
Inventors: 이수광
Original assignee: 현대두산인프라코어(주)
Priority date: 2016-02-15
Filing date: 2016-02-15
Publication date: 2022-12-08
Also published as: KR20170095489A

Abstract

본 발명은 건설기계의 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 제어장치 및 제어방법은, 메인컨트롤 밸브에 복수의 제어밸브 유닛이 구비되고, 각각의 제어밸브 유닛은 전자비례제어밸브가 각각 구비되며, 제어밸브 유닛을 제어하기 위한 파일럿 신호가 전기신호로 출력되는 건설기계의 제어장치에 있어서, 유압 시스템에 오류가 발생되거나 초기 오작동이 발생되면 전자비례제어밸브의 작동을 차단한다. 이로써 해당 액추에이터가 임의로 작동되는 것을 방지할 수 있다.

Description

건설기계의 제어장치 및 제어방법{Control system and control method for construction machine}

본 발명은 건설기계의 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 메인 컨트롤 밸브에 복수의 제어밸브가 구비되고, 각각의 제어밸브에는 전기신호에 의해 파일럿 유량이 제어되도록 하는 전자비례제어밸브가 구비되며, 전자입력장치의 조작에 의해 건설기계가 제어될 수 있도록 하는 건설기계의 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 건설기계는 각종 작업장치가 유압에 의해 작동된다. 작업장치는 액추에이터가 구비되고, 그 액추에이터는 메인 컨트롤 밸브(MCV)에 구비된 해당 제어밸브의 작동에 의해 제어된다.

좀 더 상세하게는, 제어밸브의 스풀 수압부에는 파일럿 유량이 제공되고, 파일럿 유량은 파일럿 신호의 크기에 대응되므로, 해당 제어밸브의 스풀은 파일럿 신호에 크기에 대응되어 이동될 수 있다. 이후, 스풀이 이동되어 유로가 형성되면 그 유로를 통하여 고압의 작동유가 해당 액추에이터에 제공된다.

상기 파일럿 신호는 전자입력장치에 의해 생성될 수 있다. 상기 전자입력장치는 조이스틱 또는 페달일 수 있다. 즉, 조이스틱 또는 페달이 조작되면 전기신호의 형태인 파일럿 전기신호가 출력되는 것이다.

상기 파일럿 전기신호는 제어부에 입력되고, 제어부는 해당 파일럿 전기신호에 매칭되는 전자비례제어밸브(EPPR V/V)에 상기 파일럿 전기신호를 제공한다.

전자비례제어밸브는 상기 파일럿 전기신호의 세기에 따라 개도량이 설정될 수 있다. 즉, 전자비례제어밸브는 파일럿 전기신호의 세기가 클수록 유로가 더욱 크게 개방된다.

전자비례제어밸브가 개방되면, 파일럿 유량이 전자비례제어밸브를 통과하여 해당 제어밸브의 수풀 수압부에 제공된다.

따라서 특정한 액추에이터를 작동시키기 위하여 전자입력장치가 조작되면, 파일럿 전기신호가 생성되고, 상기 파일럿 전기신호를 바탕으로 해당 전자비례제어밸브를 개방되며, 파일럿 유량이 전자비례제어밸브를 통과하여 해당 제어밸브의 스풀 수압부에 제공되고, 해당 제어밸브의 스풀이 이동되면 작동유가 해당 액추에이터에 제공되어 비로소 해당 액추에이터가 작동된다.

한편으로, 건설기계에는 기본적인 작업장치 이외에도 옵션장치가 더 부착될 수 있다. 그리고 옵션장치는 앞서 설명한 바와 마찬가지로 전자입력장치, 제어밸브, 및 전자비례제어밸브가 연결될 수 있다.

그러나 종래의 건설기계는 유압시스템에 전기신호를 이용하도록 하는 구성요소가 구비됨으로써 전기신호에 노이즈가 발생하거나 쇼트 되는 오류가 발생될 수 있다.

특히, 종래의 건설기계는 전자입력장치의 오작동으로 인하여 작업자의 의도와 상관없이 작업장치 또는 어태치먼트가 작동될 우려가 있다.

한편으로, 전자입력장치는 파일럿 전기신호를 발생시키도록 하는 전자 조이스틱 또는 전자 페달이 이용될 수 있는데, 작업자의 의도와 상관없이 전자 조이스틱이 기울어져 있거나 작업자의 신체와 간섭에 의해 조작될 수 있다. 또한 전자 페달이 밟혀져 있을 수 있다. 어떠한 경우이든 전자 조이스틱이 조작되거나 전자 페달이 밟혀져 있는 경우에는 해당 조작에 대응하는 파일럿 전기신호가 생성될 수 있고 그러한 파일럿 전기신호가 제어부에 전달될 수 있는 상황이 연출될 수 있다.

상술한 바와 같은 상황에서 건설기계의 시동이 걸린 경우에, 파일럿 전기신호는 제어부에 제공되고, 제어부는 메인 컨트롤 밸브에 구비된 제어밸브를 제어하여 파일럿 전기신호에 해당하는 액추에이터가 작동되도록 할 수 있다.

이러한 상황은 비정상적인 상황으로써 작업자의 의지와 상관없이 갑작스럽게 특정한 액추에이터가 갑자기 작동될 수 있어 사고발생 위험이 매우 큰 문제점이 있다.

다른 한편으로, 건설기계가 정상적으로 작업을 진행하는 동안에 파일럿 전기신호가 전달되도록 하는 파일럿 전기신호 라인에 문제가 발생될 수 있다. 이렇게 파일럿 전기신호 라인에 문제가 발생되면, 추가적인 사고를 방지하기 위하여 건설기계의 자세를 바로잡거나 안전한 장소로 이동되어야 한다. 그러나 종래의 건설기계는 파일럿 전기신호를 전달함에 있어서 문제가 발생하는 경우에 적절한 대응방안을 갖추지 못하였다.

대한민국 공개특허공보 제10-2012-0072748호(2012.07.04.) 일본 공개특허번호 제2010-286116호(2010.12.24.)

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전자입력장치를 이용한 건설기계에 있어서, 시동초기에 전자입력장치가 작동위치인 경우에 액추에이터가 갑작스럽게 작동하기 이전에 원천적으로 액추에이터가 작동할 수 없도록 하여 사고를 예방할 수 있도록 하는 건설기계의 제어장치 및 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 파일럿 전기신호가 전달되도록 하는 파일럿 전기신호 라인에 문제가 발생한 경우에 건설기계의 자세를 정렬시키거나 안전한 장소로 이동할 수 있도록 하여 추가적인 사고를 예방할 수 있도록 하는 건설기계의 제어장치 및 제어방법을 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 제어장치는, 복수의 액추에이터(41, 42)가 작동되기 위한 제1, 2 파일럿 전기신호가 생성되는 전자입력장치(10); 상기 제1, 2 파일럿 전기신호가 해당 전자비례제어밸브에 제공되도록 제어되는 제어부(20); 작동유가 상기 복수의 액추에이터(41, 42)에 각각 제공되도록 제어되는 제1, 2 제어밸브 유닛(31, 32); 제1 파일럿 유량이 상기 제1 파일럿 전기신호에 의하여 형성되어 상기 제1 제어밸브 유닛(31)의 스풀 수압부에 제공되도록 제어되는 제1, 2 전자비례제어밸브(51,52); 제2 파일럿 유량이 상기 제2 파일럿 전기신호에 의하여 제어되어 상기 제2 제어밸브 유닛(32)의 스풀 수압부에 제공되도록 제어되는 제3, 4 전자비례제어밸브(61,62); 파일럿 컷 오프 레버는 안전위치가 아닌 경우에, 상기 제1, 2 파일럿 유량이 곧바로 드레인 되도록 제어되는 파일럿 컷 오프 밸브(70); 및 유압회로에 오류가 발생되거나 초기에 상기 전자입력장치(10)가 오작동일 경우에, 상기 제1, 2 파일럿 유량이 상기 제1, 2, 3, 4 전자비례제어밸브(51, 52, 61, 62)에 제공되지 않도록 차단 제어되는 EPPR 컷 오프 밸브(80);을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 제어장치는, 상기 제1, 2 제어밸브 유닛(31, 32) 또는 상기 EPPR 컷 오프 밸브(80)에서, 쇼트(short) 에러가 발생되면, 상기 EPPR 컷 오프 밸브(80)가 차단되는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 제어장치는, 상기 제1, 2 제어밸브 유닛(31, 32) 또는 상기 EPPR 컷 오프 밸브(80)에서, 오픈(open) 에러가 발생되면, 상기 비상 운전으로 전환되는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 제어장치는, 상기 파일럿 컷 오프 밸브(70)의 작동여부, 상기 EPPR 컷 오프 밸브(80)의 작동여부 및 상기 비상 운전의 여부가 표시되는 모니터(100);를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 제어장치의 상기 비상 운전은, 에러가 발생된 제어밸브 유닛에 연결된 파일럿 전기신호 라인이 연결 해제되고, 정상인 제어밸브 유닛에 연결된 파일럿 전기신호 라인이 상기 에러가 발생된 제어밸브 유닛에 연결되도록 변경되는 것을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 제어장치는, 상기 파일럿 전기신호 라인의 변경을 바탕으로 상기 전자입력장치의 조작에 따른 상기 액추에이터의 작동예시(110)가 상기 모니터(100)에 표시되는 것을 포함할 수 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 제어방법은, 전자입력장치(10)에 의해 액추에이터(41, 42)가 각각 작동되기 위한 제1, 2 파일럿 전기신호가 생성되고, 작동유가 제1, 2 제어밸브 유닛(31, 32)의 제어에 의해 상기 액추에이터(41, 42)에 제공되며, 제1, 2 전자비례제어밸브(51, 52)는 상기 제1 파일럿 전기신호를 바탕으로 제1 파일럿 유량이 제어되고, 상기 제1 파일럿 유량이 제1 제어밸브 유닛(31)의 스풀 수압부에 제공되며, 제3, 4 전자비례제어밸브(61,62)는 상기 제2 파일럿 전기신호를 바탕으로 제2 파일럿 유량이 제어되고, 상기 제2 파일럿 유량이 제2 제어밸브 유닛(32)의 스풀 수압부에 제공되고, 파일럿 컷 오프 레버는 안전위치가 아닌 경우에, 상기 제1, 2 파일럿 유량이 곧바로 드레인 되도록 파일럿 컷 오프 밸브(70)가 제어되며, 유압회로에 오류가 발생되거나 초기에 상기 전자입력장치(10)가 오작동일 경우에, 상기 제1, 2 파일럿 유량이 상기 제1, 2, 3, 4 전자비례제어밸브(51, 52, 61, 62)에 제공되지 않도록 EPPR 컷 오프 밸브(80)가 차단 제어되는 것을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 제어방법은, 상기 제1, 2 제어밸브 유닛(31, 32) 또는 상기 EPPR 컷 오프 밸브(80)에서, 쇼트(short) 에러가 발생되면, 상기 EPPR 컷 오프 밸브(80)가 차단되는 것을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 제어방법은, 상기 제1, 2 제어밸브 유닛(31, 32) 또는 상기 EPPR 컷 오프 밸브(80)에서, 오픈(open) 에러가 발생되면, 상기 비상 운전으로 전환되는 것;을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 제어방법은, 상기 파일럿 컷 오프 밸브(70)의 작동여부와 상기 EPPR 컷 오프 밸브(80)의 작동여부 및 상기 비상 운전의 여부가 모니터에 표시되는 것을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 제어방법의 상기 비상 운전은, 에러가 발생된 제어밸브 유닛에 연결된 파일럿 전기신호 라인이 연결 해제되고, 정상인 제어밸브 유닛에 연결된 파일럿 전기신호 라인이 상기 에러가 발생된 제어밸브 유닛에 연결되도록 변경되는 것을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 제어방법은, 상기 파일럿 전기신호 라인의 변경을 바탕으로 상기 전자입력장치의 조작에 따른 상기 액추에이터의 작동예시(110)가 상기 모니터(100)에 표시되는 것을 포함할 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 제어장치 및 제어방법은, 시동초기에 작업자의 의도와 상관없이 전자입력장치가 작동위치에 있더라도 액추에이터가 작동되지 않도록 할 수 있고, 이로써 사고를 예방할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 제어장치 및 제어방법은, 파일럿 전기신호가 전달되도록 하는 파일럿 전기신호 라인에 문제가 발생한 경우에, 비상 운전을 수행하여 건설기계의 자세를 바로잡거나 건설기계를 안전한 장소로 이동시킬 수 있고, 이로써 추가적인 사고를 예방할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 제어장치 및 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 제어장치 및 제어방법에서 비상 운전을 수행하는 상황일 때를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 제어장치 및 제어방법을 설명하기 위한 유압회로 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 크기가 과장되게 도시될 수 있다.

한편, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

다른 한편, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 제어장치 및 제어방법에 대해서 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 제어장치 및 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 제어장치 및 제어방법에서 비상 운전을 수행하는 상황일 때를 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 제어장치 및 제어방법을 설명하기 위한 유압회로 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 제어장치 및 제어방법은 전자입력장치(10), 제어부(20), 제1, 2 제어밸브 유닛(31, 32), 제1, 2, 3, 4 전자비례제어밸브(51, 52, 61, 62), 파일럿 컷 오프 밸브(70) 및 EPPR 컷 오프 밸브(80)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 전자입력장치(10)는 액추에이터(41, 42)가 작동되기 위한 제1, 2 파일럿 전기신호가 생성될 수 있다. 전자입력장치(10)는 예를 들면 전자조이스틱 및 전자페달일 수 있다. 전자조이스틱을 예를 들면, 건설기계에는 좌우 양쪽에 각각 구비될 수 있다. 하나의 전자조이스틱(10)은 기본적으로 밀고, 당기고, 좌측 또는 우측으로 젖힐 수 있는 것으로써 4가지의 파일럿 전기신호를 생성할 수 있다. 즉, 건설기계는 전자조이스틱(10)이 2개로 제공됨으로 8가지의 파일럿 전기신호를 생성할 수 있다.

또한, 전자조이스틱에는 휠 스위치 또는 버튼 스위치가 더 구비될 수도 있다. 이러한 휠 스위치 또는 버튼 스위치는 옵션장치를 작동시키거나 특정한 기능을 수행할 때에 이용될 수 있다. 그리고 앞서 설명한 바와 같이, 각각의 스위치가 조작되면 그 조작에 상응하는 전기신호가 생성될 수 있다.

상기 액추에이터(41, 42)는 복수로 구비될 수 있다. 액추에이터(41, 42)는 예를 들면, 주행을 위한 좌측 주행모터와 우측 주행모터, 상부체의 선회를 위한 스윙모터, 붐 구조물을 작동시키기 위한 붐 실린더, 암 구조물을 작동시키기 위한 암 실린더, 버킷을 작동시키기 위한 버킷 실린더 등이 있을 수 있다. 또한, 액추에이터는 부가적이 기능을 수행할 수 있도록, 버킷 또는 어태치먼트를 장착하기 위한 퀵 체인저, 도저를 작동시키기 위한 도저 실린더, 아웃트리거를 작동시키기 위한 아웃트리거 실린더 등이 구비될 수 있다. 또한, 부가장치로써 크로셔, 브레이커 등이 장착될 수도 있다.

본 발명의 실시예에서는 도 3에 액추에이터(41, 42)가 2개인 것으로 나타내었지만, 상술한 바와 같이, 더 많은 액추에이터(41, 42)가 연결될 수 있다.

상기 제어부(20)는 상기 제1, 2 파일럿 전기신호가 해당 전자비례제어밸브에 제공되도록 제어될 수 있다. 또한, 제어부(20)는 각종 전기신호를 입력 받아 처리하는 작용을 한다.

메인 컨트롤 밸브(MCV)에는 상기 제1, 2 제어밸브 유닛(31, 32)이 구비될 수 있다.

상기 제1, 2 제어밸브 유닛(31, 32)은 본 발명의 실시예에서 2개만 나타내었지만, 건설기계에 구비되는 액추에이터의 개수와 상응되는 개수로 구비될 수 있다.

상기 제1, 2 제어밸브 유닛(31, 32)은 고압 펌프로부터 제공되는 작동유가 대기하고 있다가, 스풀이 이동되어 유로가 개방되면 상기 작동유가 상기 복수의 액추에이터(41, 42)에 각각 제공되도록 제어될 수 있다.

한편, 제어밸브 유닛은 스풀이 구비되고, 스플의 양쪽에 수압부가 형성되는 것으로써, 하나의 제어밸브 유닛에 2개의 전자비례제어밸브가 구비될 수 있다.

구체적으로, 상기 제1, 2 전자비례제어밸브(51, 52)는 제1 파일럿 유량이 상기 제1 파일럿 전기신호에 의하여 형성되고, 상기 제1 제어밸브 유닛(31)의 스풀 수압부에 제공되도록 제어될 수 있다.

마찬가지로, 상기 제3, 4 전자비례제어밸브(61, 62)는 제2 파일럿 유량이 상기 제2 파일럿 전기신호에 의하여 형성되고, 상기 제2 제어밸브 유닛(32)의 스풀 수압부에 제공되도록 제어될 수 있다.

제1 전자비례제어밸브(51)는 제1 제어밸브 유닛(31)의 어느 한쪽의 스풀 수압부에 파일럿 유량을 제공할 수 있고, 제2 전자비례제어밸브(52)는 상기 제1 제어밸브 유닛(31)의 다른 한쪽의 스풀 수압부에 파일럿 유량을 제공할 수 있다.

마찬가지로, 상기 제3 전자비례제어밸브(61)는 제2 제어밸브 유닛(32)의 어느 한쪽의 스풀 수압부에 파일럿 유량을 제공할 수 있고, 상기 제4 전자비례제어밸브(62)는 상기 제2 제어밸브 유닛(32)의 다른 한쪽의 스풀 수압부에 파일럿 유량을 제공할 수 있다.

즉, 제1 파일럿 전기 신호가 생성되면, 상기 제1 파일럿 전기신호는 제1 제어 밸브 유닛(31)의 스풀을 이동시키고, 이때 스풀이 이동되는 변위는 제1 파일럿 전기신호에 비례할 수 있다. 이후, 제1 제어밸브 유닛(31)이 담당하는 액추에이터가 작동될 수 있다.

마찬가지로, 제2 파일럿 전기 신호가 생성되면, 상기 제2 파일럿 전기신호는 제2 제어 밸브 유닛(32)의 스풀을 이동시키고, 이때 스풀이 이동되는 변위는 제2 파일럿 전기신호에 비례할 수 있다. 이후, 제2 제어밸브 유닛(32)이 담당하는 액추에이터가 작동될 수 있다.

건설기계에는 파일럿 컷 오프 레버가 구비되어 있다. 파일럿 컷 오프 레버는 안전위치와 불안전위치로 2위치를 가질 수 있다. 그리고 건설기계는 펌프로부터 파일럿 작동유가 토출될 수 있다.

상기 파일럿 컷 오프 레버가 안전위치인 경우에, 상기 파일럿 작동유가 이용되는 각종 제어밸브에 제공될 수 있다. 즉, 작업자가 전자입력장치를 조작하거나 특정한 액추에이터를 작동시키기 위한 어떠한 행위를 수행하면 해당 액추에이터가 정상적으로 작동될 수 있다.

반면에, 파일럿 컷 오프 레버가 불안전위치인 경우에, 펌프로부터 토출된 파일럿 작동유가 곧바로 드레인 탱크로 배출될 수 있고, 이로써 파일럿 작동유가 이용되는 각종 제어밸브는 기능을 상실할 수 있다.

상기 파일럿 컷 오프 밸브(70)는 앞서 설명한 바와 같이, 파일럿 컷 오프 레버가 안전위치가 아닌 경우에, 모든 파일럿 작동유가 곧바로 드레인 되도록 제어된다.

좀 더 상세하게는 상기 파일럿 컷 오프 밸브(70)는 파일럿 컷 오프 레버가 안전위치가 아닌 경우에, 상기 제1, 2 파일럿 유량이 곧바로 드레인 되도록 제어될 수 있다. 이로써 어느 특정한 액추에이터가 작동되도록 하는 파일럿 전기신호가 생성되더라도 해당 제어밸브의 스풀이 이동되지 않음으로써 해당 액추에이터에는 작동유가 제공되지 않는다. 결국 액추에이터는 작동되지 않음으로써 사고를 예방할 수 있게 된다.

상기 EPPR 컷 오프 밸브(80)는 유압회로에 오류가 발생되거나 초기에 상기 전자입력장치(10)가 오작동일 경우에, 상기 제1, 2 파일럿 유량이 상기 제1, 2, 3, 4 전자비례제어밸브(51, 52, 61, 62)에 제공되지 않도록 차단 제어될 수 있다.

건설기계는 알 수 없는 이유 또는 규명되지 않은 이류로 유압회로에 오류가 발생될 수 있다. 이러한 경우에는 앞서 설명된 파일럿 컷 오프 밸브(70)가 정상적으로 작동되더라도 상기 EPPR 컷 오프 밸브(80)가 작동되어 파일럿 유량이 전자비례제어밸브에 제공되지 않도록 차단할 수 있다.

한편, 건설기계에는 어느 특정한 위치에서 에러가 발생했는지 여부를 알 수 있도록 각종센서가 구비되어 있다. 센서에 대하여 예를 들면 압력센서가 있을 수 있다. 압력센서는 압력을 검출하고, 그러한 압력 값은 상기 제어부(20)로 송부되어 처리된다. 제어부(20)에서는 어느 특정한 위치에서 압력이 유지되어야 할 상황임에도 압력이 낮거나 과도하게 높은 경우에는 에러가 발생된 것으로 판단할 수 있는 것이다.

다른 한편으로, 시공 초기에 파일럿 전기신호가 제어부(20)에 입력되는 경우에 전자입력장치(10)의 오작동으로 판단할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 제어장치 및 제어방법은 EPPR 컷 오프 밸브(80)가 유압회로에 오류가 발생되거나 초기에 상기 전자입력장치(10)가 오작동일 경우에 사고가 발생되는 것을 더욱 확실하게 예방할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 제어장치 및 제어방법은, 상기 제1, 2 제어밸브 유닛(31, 32) 또는 상기 EPPR 컷 오프 밸브(80)에서, 쇼트(short) 에러가 발생되면, 상기 EPPR 컷 오프 밸브(80)가 차단되는 것일 수 있다.

이로써, 건설기계는 모든 전자비례제어밸브의 기능을 상실하도록 할 수 있고, 파일럿 전기 신호가 생성되더라도 해당 제어밸브의 스풀은 이동되지 않는다. 이로써 비정상적으로 액추에이터가 작동되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 제어장치 및 제어방법은, 상기 제1, 2 제어밸브 유닛(31, 32) 또는 상기 EPPR 컷 오프 밸브(80)에서, 오픈(open) 에러가 발생되면, 상기 비상 운전으로 전환되는 것일 수 있다.

한편, 비상 운전으로 전환되기 전에 모니터(100)에는 비상 운전을 수행할 것인지 여부를 표시할 수 있다. 이로써 작업자가 비상 운전을 선택하는 경우에 비상 운전이 진행될 수 있고, 비상운전을 선택하지 않은 경우에는 비상 운전은 수행되지 않고 종료될 수 있다.

오픈 에러는 어느 특정한 파일럿 전기신호 라인의 연결에 문제가 발생된 것으로 이해할 수 있다. 예를 들면 붐 액추에이터는 정상적으로 작동이 되지만, 스윙 모터 또는 좌우측 주행모터의 제어가 불능인 경우가 있을 수 있다.

건설기계의 자세가 불안정한 자세, 예컨대, 붐이 상승된 위치이거나, 암이 덤프위치에 있거나, 건설기계가 비탈진 지형에 있는 등 다양한 형태가 있을 수 있다.

즉, 건설기계의 자세가 불안정한 자세인 경우에 추가적인 사고를 방지하기 위하여 비상 운전을 실시할 수 있다. 비상 운전을 통하여 건설기계의 자세를 안정되게 할 수 있고, 건설기계를 안전한 장소로 이동시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 제어장치 및 제어방법은, 상기 파일럿 컷 오프 밸브(70)의 작동여부, 상기 EPPR 컷 오프 밸브(80)의 작동여부 및 상기 비상 운전의 여부가 표시되는 모니터(100)를 더 포함할 수 있다.

이로써 건설기계의 상태가 비정상적인 상태인지, 비정상적인 상태라면 어떤 상태인지 좀 더 구체적으로 모니터(100)에 표시할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 파일럿 컷 오프 밸브(70) 또는 EPPR 컷 오프 밸브(80)가 차단되었다면, 모니터(100)에 차단되었음을 표시하여 작업자가 알 수 있게 하는 것이다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 제어장치 및 제어방법은, 에러가 발생된 제어밸브 유닛에 연결된 파일럿 전기신호 라인이 연결 해제되고, 정상인 제어밸브 유닛에 연결된 파일럿 전기신호 라인이 상기 에러가 발생된 제어밸브 유닛에 연결되도록 변경되는 것을 포함할 수 있다.

한편으로, 파일럿 전기신호 라인은 물리적으로 어느 특정한 커넥터에서 분리하고 다른 커넥터에 다시 꽂는 것일 수 있다. 이 경우에는 파일럿 전기신호 라인의 물리적인 길이 인접한 다른 커넥터에 꽂을 수 있을 정도로 넉넉한 길이로 제공될 수 있다.

다른 한편으로, 제어부(20)에서 논리적으로 파일럿 전기신호의 출력 번지를 변경할 수 있다. 어떤 파일럿 전기신호가 어느 액추에이터를 제어할 수 있도록 변경할 것인지는 사전에 건설기계의 제조사에서 제공되는 정보를 이용할 수 있다. 예를 들면, 주행을 위한 파일럿 전기신호를 상부체 선회를 위한 스윙모터에 연결되도록 설정될 수 있고, 그 반대의 경우도 가능할 수 있다.

비상 운전에 대하여 예를 들면, 좌우 주행모터를 제어하기 위한 제1 파일럿 전기신호 라인에 문제가 발생한 경우에, 제1 파일럿 전기신호 라인을 커넥터에서 분리하거나 제어부(20)에서 논리적으로 연결해제하고, 스윙모터를 제어하기 위한 제2 파일럿 전기신호 라인을 상기 제1 파일럿 전기신호 라인에 임시로 연결할 수 있다.

이로써, 전자조이스틱을 조작할 때에 건설기계가 정상적일 때에 스윙모터를 제하기 위한 조작을 수행하면 좌우 주행모터가 제어되어 건설기계가 주행될 수 있는 것이다.

즉, 비상 운전을 수행하여 건설기계의 자세를 안정된 자세로 제어할 수 있고, 위험한 지형에서 벗어나 안전한 지형으로 이동시킬 수 있다. 이로써 추가적인 사고의 발생을 예방할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 제어장치 및 제어방법은, 상기 파일럿 전기신호 라인의 변경을 바탕으로 상기 전자입력장치의 조작에 따른 상기 액추에이터의 작동예시(110)가 상기 모니터(100)에 표시되는 것일 수 있다.

이로써 어떤 전자입력장치(10)를 어떻게 조작하여야 소망하는 제어를 수행할 수 있는지 참조할 수 있다. 즉, 모니터(100)에 액추에이터의 작동예시(110)가 표시됨으로써 정확한 제어가 가능하게 되어 작업자의 편의가 증대될 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 제어장치 및 제어방법은 건설기계를 제어하는 데에 이용될 수 있다.

10: 전자입력장치
20: 제어부
31, 32: 제1, 2 제어밸브 유닛
41, 42: 제1, 2 액추에이터
51, 52: 제1, 2 전자비례제어밸브
61, 62: 제3, 4 전자비례제어밸브
70: 파일럿 컷 오프 밸브
80: EPPR 컷 오프 밸브
100: 모니터

Claims

복수의 액추에이터(41, 42)가 작동되기 위한 제1, 2 파일럿 전기신호가 생성되는 전자입력장치(10);
상기 제1, 2 파일럿 전기신호가 해당 전자비례제어밸브에 제공되도록 제어되는 제어부(20);
작동유가 상기 복수의 액추에이터(41, 42)에 각각 제공되도록 제어되는 제1, 2 제어밸브 유닛(31, 32);
제1 파일럿 유량이 상기 제1 파일럿 전기신호에 의하여 형성되어 상기 제1 제어밸브 유닛(31)의 스풀 수압부에 제공되도록 제어되는 제1, 2 전자비례제어밸브(51,52); 및
제2 파일럿 유량이 상기 제2 파일럿 전기신호에 의하여 제어되어 상기 제2 제어밸브 유닛(32)의 스풀 수압부에 제공되도록 제어되는 제3, 4 전자비례제어밸브(61,62);를 포함하며,
상기 제1, 2 제어밸브 유닛(31, 32)에서 오픈(open) 에러가 발생되면 비상 운전으로 전환되며,
상기 비상 운전은,
상기 오픈(open) 에러가 발생된 제어밸브 유닛에 연결된 파일럿 전기신호 라인이 연결 해제되고, 정상인 제어밸브 유닛에 연결된 파일럿 전기신호 라인이 상기 오픈(open) 에러가 발생된 제어밸브 유닛에 연결되도록 변경되는, 건설기계의 제어장치.
제1항에 있어서,
파일럿 컷 오프 레버는 안전위치가 아닌 경우에, 상기 제1, 2 파일럿 유량이 곧바로 드레인 되도록 제어되는 파일럿 컷 오프 밸브(70); 및
유압회로에 오류가 발생되거나 초기에 상기 전자입력장치(10)가 오작동일 경우에, 상기 제1, 2 파일럿 유량이 상기 제1, 2, 3, 4 전자비례제어밸브(51, 52, 61, 62)에 제공되지 않도록 차단 제어되는 EPPR 컷 오프 밸브(80);
를 더 포함하는 건설기계의 제어장치.
제2항에 있어서,
상기 제1, 2 제어밸브 유닛(31, 32) 또는 상기 EPPR 컷 오프 밸브(80)에서,
쇼트(short) 에러가 발생되면, 상기 EPPR 컷 오프 밸브(80)가 차단되는 것;
을 포함하는 건설기계의 제어장치.
제2항에 있어서,
상기 EPPR 컷 오프 밸브(80)에서,
오픈(open) 에러가 발생되면, 상기 비상 운전으로 전환되는, 건설기계의 제어장치.
제4항에 있어서,
상기 파일럿 컷 오프 밸브(70)의 작동여부, 상기 EPPR 컷 오프 밸브(80)의 작동여부 및 상기 비상 운전의 여부가 표시되는 모니터(100);
를 더 포함하는 건설기계의 제어장치.
제5항에 있어서,
상기 파일럿 전기신호 라인의 변경을 바탕으로 상기 전자입력장치의 조작에 따른 상기 액추에이터의 작동예시(110)가 상기 모니터(100)에 표시되는 것
을 포함하는 건설기계의 제어장치.
전자입력장치(10)에 의해 액추에이터(41, 42)가 각각 작동되기 위한 제1, 2 파일럿 전기신호가 생성되고,
작동유가 제1, 2 제어밸브 유닛(31, 32)의 제어에 의해 상기 액추에이터(41, 42)에 제공되며,
제1, 2 전자비례제어밸브(51, 52)는 상기 제1 파일럿 전기신호를 바탕으로 제1 파일럿 유량이 제어되고, 상기 제1 파일럿 유량이 제1 제어밸브 유닛(31)의 스풀 수압부에 제공되며,
제3, 4 전자비례제어밸브(61,62)는 상기 제2 파일럿 전기신호를 바탕으로 제2 파일럿 유량이 제어되고, 상기 제2 파일럿 유량이 제2 제어밸브 유닛(32)의 스풀 수압부에 제공되고,
상기 제1, 2 제어밸브 유닛(31, 32)에서 오픈(open) 에러가 발생되면 비상 운전으로 전환되며,
상기 비상 운전은,
상기 오픈(open) 에러가 발생된 제어밸브 유닛에 연결된 파일럿 전기신호 라인이 연결 해제되고, 정상인 제어밸브 유닛에 연결된 파일럿 전기신호 라인이 상기 오픈(open) 에러가 발생된 제어밸브 유닛에 연결되도록 변경되는, 건설기계의 제어방법.
제7항에 있어서,
파일럿 컷 오프 레버는 안전위치가 아닌 경우에, 상기 제1, 2 파일럿 유량이 곧바로 드레인 되도록 파일럿 컷 오프 밸브(70)가 제어되며,
유압회로에 오류가 발생되거나 초기에 상기 전자입력장치(10)가 오작동일 경우에, 상기 제1, 2 파일럿 유량이 상기 제1, 2, 3, 4 전자비례제어밸브(51, 52, 61, 62)에 제공되지 않도록 EPPR 컷 오프 밸브(80)가 차단 제어되는 것
을 포함하는 건설기계의 제어방법.
제8항에 있어서,
상기 제1, 2 제어밸브 유닛(31, 32) 또는 상기 EPPR 컷 오프 밸브(80)에서,
쇼트(short) 에러가 발생되면, 상기 EPPR 컷 오프 밸브(80)가 차단되는 것;
을 포함하는 건설기계의 제어방법.
제8항에 있어서,
상기 제1, 2 제어밸브 유닛(31, 32) 또는 상기 EPPR 컷 오프 밸브(80)에서,
오픈(open) 에러가 발생되면, 상기 비상 운전으로 전환되는 것;
을 포함하는 건설기계의 제어방법.
제10항에 있어서,
상기 파일럿 컷 오프 밸브(70)의 작동여부와 상기 EPPR 컷 오프 밸브(80)의 작동여부 및 상기 비상 운전의 여부가 모니터에 표시되는 것을 더 포함하는 건설기계의 제어방법.
제11항에 있어서,
상기 파일럿 전기신호 라인의 변경을 바탕으로 상기 전자입력장치의 조작에 따른 상기 액추에이터의 작동예시(110)가 상기 모니터(100)에 표시되는 것
을 포함하는 건설기계의 제어방법.