KR19990051204A - Electro-hydraulic control device to alleviate the shock generated during operation of the boom cylinder - Google Patents
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Abstract
본 발명은 관성부하로 인해 붐 실린더의 동작중에 발생되는 충격을 완화하기 위한 장치에 관한 것으로, 조이스틱 레버의 중립상태로 부터 조이스틱 밸브측의 압력변화를 감지하기 위한 차압센서와, 상기 조이스틱 밸브측의 공급압력과 메인컨트롤 밸브측의 공급압력을 감지하기 위한 압력센서들을 각각 구비하고, 상기 센서들로부터 검출된 값들에 의해 조이스틱으로 인한 중립상태, 조종상태 등을 파악하여 운전상태가 급조작상태에 해당될 경우에는 붐의 헤드측 포트와 로드측 포트 사이에 위치한 전자비례 밸브가 신속하게 열리도록 하여서 굴삭기의 작업도중에 관성에 의한 충격발생이 완화되도록 하고 있는 것이다.The present invention relates to a device for mitigating an impact generated during operation of a boom cylinder due to an inertial load. The present invention relates to a differential pressure sensor for detecting a pressure change of a joystick valve side from a neutral state of a joystick lever, and Pressure sensors for sensing the supply pressure and the supply pressure of the main control valve side are respectively provided, and the operation state corresponds to the rapid operation state by grasping the neutral state, the steering state, etc. due to the joystick based on the values detected from the sensors. In this case, the electromagnetic proportional valve located between the head side port and the rod side port of the boom is opened quickly so that the inertia impact can be alleviated during the operation of the excavator.
Description
본 발명은 관성부하로 인해 붐 실린더의 동작중에 발생되는 충격을 완화하기 위한 장치에 관한 것으로, 붐 실린더에 전기 유압 감쇠 회로를 부가하고 상기 회로는 전자적인 제어신호에 의해 조절되도록 함에 따라 급정지, 기동시에 발생되는 관성부하를 효과적으로 완화하게 되는 전기 유압제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for mitigating an impact generated during operation of a boom cylinder due to an inertial load. The present invention adds an electrohydraulic damping circuit to a boom cylinder, and the circuit is controlled by an electronic control signal. The present invention relates to an electrohydraulic control device that effectively alleviates the inertial load generated at the same time.
굴삭기는 토양을 굴삭하는 장비로 기중기의 도랑파기(trench hoe)등 전 부장치를 유압식으로 개발한 것이며, 작업장치에 의해 백호(back-hoe), 클램셀(clam shell), 셔블(shovel), 해머(hammer), 오렌지 피일(orange-peel)등 다양한 작업을 수행하는 장비이다.Excavator is the equipment to excavate the soil. It is the hydraulic development of all equipment such as the trench hoe of crane and back-hoe, clam shell, shovel, hammer (hammer), orange-peel (orange-peel) to perform a variety of tasks.
특히 굴삭기는 택지조성작업, 도로 및 하수도 공사, 하천개로 및 치수공사, 터널 및 지하철공사, 모래 및 자갈채취작업, 토지개량 및 용수로 작업, 임야 개간공사, 토사적재작업 등을 할 수 있으며 아주 다양하게 작업을 할 수 있는 장비로서,건설공사 등과 관련된 다양한 작업을 수행하기 위하여 각종 작업기들을 구비하고 있으므로 그 중량이 수십톤에 이르게 되며 이러한 작업기를 운전자의 의도대로 조종하기 위해서 다양한 유압회로 및 전자제어장치들이 구비되어 있다.In particular, excavators can carry out housing site construction work, road and sewage work, river channel and dimension work, tunnel and subway work, sand and gravel collection work, land improvement and waterway work, forest clearing work, earthwork reclamation work, etc. As the equipment that can do the work, it is equipped with various work machines to perform various work related to construction work, and thus the weight reaches several tens of tons, and various hydraulic circuits and electronic control devices It is provided.
도 1은 종래기술에 따른 붐 실린더 제어장치의 유압회로도로서, 엔진(6)에 의해 작동되는 펌프(5) 및 파일롯트 펌프(5')와, 붐(3)을 작동하기 위해 차체와 상기 붐(3) 사이에 설치되는 붐 실린더(4)와, 상기 붐 실린더(4)와 상기 펌프(5) 사이에 설치되는 메인컨트롤 밸브(1)와, 상기 파일롯트 펌프(5')와 상기 메인컨트롤 밸브(1)의 제어단 사이에 설치되는 조이스틱 밸브(2)로 구성된다.1 is a hydraulic circuit diagram of a boom cylinder control apparatus according to the prior art, in which a pump 5 and a pilot pump 5 'operated by an engine 6 and a body and the boom for operating the boom 3 are shown. (3) between the boom cylinder (4), the main control valve (1) provided between the boom cylinder (4) and the pump (5), the pilot pump (5 ') and the main control It consists of a joystick valve 2 provided between control stages of the valve 1.
이와같이 구성되는 종래의 붐 실린더 제어장치에서는 작업자가 조이스틱밸브(2)를 조작하면 메인컨트롤 밸브(1)가 작동되고, 펌프(5)로 부터 공급된 압유가 메인컨트롤 밸브(1)를 통해서 붐 실린더(4)에 공급되므로, 붐 실린더(4)가 작동을 개시하게 된다.In the conventional boom cylinder control device configured as described above, when the operator operates the joystick valve 2, the main control valve 1 is operated, and the pressure oil supplied from the pump 5 is supplied to the boom cylinder through the main control valve 1. Since it is supplied to (4), the boom cylinder 4 will start operation.
또한 작업자가 조이스틱 밸브(2)의 조작을 해제하면 메인컨트롤 밸브(1)는 중립위치로 가고, 이에 따라 펌프(5)로 부터 공급된 압유가 붐 실린더(4)에 공급되지 않게 되므로 붐 실린더(4)의 작동은 멈추게 되는 것이다.In addition, when the operator releases the joystick valve 2, the main control valve 1 goes to the neutral position, and thus, the hydraulic oil supplied from the pump 5 is not supplied to the boom cylinder 4, so that the boom cylinder ( 4) will stop working.
그런데 이와같은 종래의 장치에서는 붐 실린더나 연결관로 내부에 붐 실린더 작동시의 관성충격을 흡수할 만한 별도의 수단을 구비하고 있지 않으므로 붐 실린더 작동 개시시 또는 작동 종료시에 붐 실린더(4)나 연결관로 등에 관성충격이 발생되는 것이다.However, such a conventional device does not have a separate means for absorbing the inertia shock during operation of the boom cylinder in the boom cylinder or the connecting pipe passage. An inertial shock is generated on the back.
이와같이 굴삭기에서는 작동중에 관성이 크게 작용하게 되는 중량체들을 사용하고 있으므로, 붐 실린더와 같은 작업기의 초기 작동시나 작동 중단시에는 관성에 의한 충격현상이 발생하게 되며, 이러한 충격은 대부분 금속재로 이루어진 바디부를 통해서 그대로 운전자에게 전달되어 지므로 운전자의 안정성과 쾌적성을 해치게 되고 장비의 수명도 단축하게 되는 폐단이 있었던 것이다.As such, the excavator uses heavy weights that have great inertia during operation. Therefore, during the initial operation of the working machine such as a boom cylinder or when the operation is stopped, an inertia impact phenomenon occurs, and the impact is mostly made of a metallic body part. As it is delivered to the driver as it is, the safety and comfort of the driver are impaired, and the life of the equipment is shortened.
본 발명은 이와 같은 종래의 폐단을 해결하기 위한 것으로, 조이스틱 레버의 중립상태로 부터 조이스틱 밸브측의 압력변화를 감지하기 위한 차압센서와, 상기 조이스틱 밸브의 공급압력과 메인컨트롤 밸브측의 공급압력을 감지하기 위한 압력센서들을 각각 구비하고,The present invention is to solve such a conventional closed end, the differential pressure sensor for detecting the pressure change of the joystick valve side from the neutral state of the joystick lever, the supply pressure of the joystick valve and the supply pressure of the main control valve side Each of the pressure sensors for sensing,
상기 센서들로부터 검출된 값들에 의해 조이스틱으로 인한 중립상태, 조종상태 등을 파악하여 운전상태가 급조작상태에 해당될 경우에는 붐의 헤드측 포트와 로드측 포트 사이에 위치한 전자비례 밸브가 신속하게 열리도록 하여서 굴삭기의 작업도중에 관성에 의한 충격발생이 완화되도록 하고 있는 것이다.Based on the values detected from the sensors, the neutral state due to the joystick, the steering state, etc. are grasped, and when the operation state corresponds to the sudden operation state, the electromagnetic proportional valve located between the head side port and the rod side port of the boom is quickly By opening, the inertia impact is reduced during the operation of the excavator.
도 1은 종래기술에 따른 붐 실린더 제어장치의 유압회로도,1 is a hydraulic circuit diagram of a boom cylinder control device according to the prior art,
도 2는 본 발명장치의 전기유압회로도,2 is an electrohydraulic circuit diagram of the present invention device;
도 3은 본 발명장치의 작동상태를 설명하는 제어흐름도,3 is a control flow diagram illustrating an operating state of the apparatus of the present invention;
도 4는 본 발명장치의 작동효과를 설명하는 그래프로서,4 is a graph illustrating the operation and effect of the present invention,
도 4a는 실린더 헤드측 포트에서의 압력선도,4A is a pressure diagram at the cylinder head side port,
도 4b는 붐 실린더 변위의 변화상태를 설명하는 변위선도.4B is a displacement diagram illustrating a change state of boom cylinder displacement.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
1 : 메인컨트롤 밸브 2 : 조이스틱 밸브1: main control valve 2: joystick valve
3 : 붐 4 : 붐 실린더3: boom 4: boom cylinder
5 : 펌프 5' : 파일롯트 펌프5: Pump 5 ': Pilot Pump
6 : 엔진 7 : 전자비례밸브6: engine 7: electromagnetic proportional valve
8 : 컨트롤러 9 : 차압센서8 controller 9 differential pressure sensor
10, 12 : 압력센서 11 : 셔틀밸브10, 12: pressure sensor 11: shuttle valve
41 : 헤드측 포트 42 : 로드측 포트41: head side port 42: rod side port
첨부도면에 의해 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.The configuration of the present invention by the accompanying drawings in detail as follows.
도 2는 본 발명장치의 전기유압회로도, 도 3은 본 발명장치의 작동상태를 설명하는 제어흐름도로서,Figure 2 is an electrohydraulic circuit diagram of the apparatus of the present invention, Figure 3 is a control flow diagram illustrating an operating state of the apparatus of the present invention,
상기 도면에서 보면, 엔진(6)에 의해 작동되는 펌프(5) 및 파일롯트 펌프(5')와, 붐(3)을 작동하기 위해 차체와 상기 붐(3) 사이에 설치되는 붐 실린더(4)와, 상기 붐 실린더(4)와 상기 펌프(5) 사이에 설치되는 메인컨트롤밸브(1)와, 상기 파일롯트 펌프(5')와 상기 메인컨트롤 밸브(1)의 제어단 사이에 설치되는 조이스틱 밸브(2)로 구성된 붐 실린더 제어장치에 있어서,In the figure, the pump 5 and the pilot pump 5 'operated by the engine 6 and the boom cylinder 4 installed between the vehicle body and the boom 3 for operating the boom 3 And a main control valve 1 installed between the boom cylinder 4 and the pump 5, and a control stage of the pilot pump 5 ′ and the main control valve 1. In the boom cylinder control device composed of a joystick valve (2),
상기 조이스틱 밸브(2)의 좌,우측 토출유로 사이에 연결된 셔틀밸브(11)와, 상기 셔틀밸브(11)의 토출단과 상기 조이스틱 밸브(2)의 유입단 사이의 관로내에 각각 구비되는 압력센서(10) 및 차압센서(9)와,A pressure sensor provided in each of the shuttle valves 11 connected between the left and right discharge passages of the joystick valve 2 and between the discharge end of the shuttle valve 11 and the inlet end of the joystick valve 2; 10) and differential pressure sensor (9),
상기 펌프(5)와 메인컨트롤 밸브(1) 사이의 관로에 구비되는 압력센서(12)와, 상기 붐 실린더(4)의 헤드측 포트(41)와 로드측 포트(42) 사이에 연결되는 전자비례밸브(7)와, 상기 차압센서(9) 및 압력센서(10)(12)로 부터의 신호가 입력되면 이로부터 조이스틱으로 인한 중립상태와 조종상태를 파악하게 되고 상기 펌프(5)의 사판각도가 가변되도록 하는 전기신호와, 상기 엔진(6)의 회전수가 가변되도록 하는 전기신호와, 상기 전자비례밸브(7)를 작동하기 위한 전기신호를 출력하게 되는 컨트롤러(8)로 구성한다.A pressure sensor 12 provided in a conduit between the pump 5 and the main control valve 1, and an electron connected between the head side port 41 and the rod side port 42 of the boom cylinder 4; When the signals from the proportional valve (7) and the differential pressure sensor (9) and the pressure sensor (10) (12) are input, the neutral state and the steering state due to the joystick are grasped therefrom and the swash plate of the pump (5). And an electric signal for varying the angle, an electric signal for varying the rotational speed of the engine 6, and a controller 8 for outputting an electric signal for operating the electromagnetic proportional valve 7.
또한 상기 차압센서(9)는 붐 실린더(4)에 관성부하가 전혀 작용하지 않는 상태인 조이스틱 밸브(2)의 중립상태로 부터 관로내부의 유압변동량을 측정하기 위한 것으로서, 조이스틱 밸브(2)의 중립상태시에 압력센서(10)에서 감지되는 값이 기준치가 되고 이로부터 변동되는 압을 측정하는 센서이다.In addition, the differential pressure sensor (9) is for measuring the hydraulic fluctuations in the conduit from the neutral state of the joystick valve (2) in which the inertial load does not act at all on the boom cylinder (4), In the neutral state, the value detected by the pressure sensor 10 becomes a reference value and is a sensor for measuring the pressure that is changed therefrom.
한편 상기 컨트롤러(8)에서는 초기에 조이스틱 밸브(2)가 중립상태가 아닐 경우에는 제어신호를 전혀 출력하지 않고, 조이스틱 밸브(2)가 중립상태일 경우에는 상기 압력센서(10)(12)로부터 입력된 압력과 차압센서(9)로 부터 입력된 차압을 초기설정압(P)과 초기설정차압(ε)과 각각 비교하며,On the other hand, the controller 8 initially outputs no control signal when the joystick valve 2 is not in a neutral state, and from the pressure sensors 10 and 12 when the joystick valve 2 is in a neutral state. The input pressure and the differential pressure input from the differential pressure sensor 9 are compared with the initial set pressure P and the initial set differential pressure ε, respectively.
상기 압력 또는 차압이 초기 설정값 보다 크게 될 경우에는 엔진(6)의 회전수를 낮추는 출력신호와, 펌프(5)의 사판각도를 낮추는 출력신호와, 상기 전자비례밸브(7)가 작동되도록 하는 출력신호를 일정시간 동안 발생하게 된다.When the pressure or the differential pressure is larger than the initial set value, the output signal for lowering the rotational speed of the engine 6, the output signal for lowering the swash plate angle of the pump 5, and the electromagnetic proportional valve 7 to operate The output signal is generated for a certain time.
또한 상기 전자비례 밸브(7)는 제어단에 공급되는 전류치에 의해 비례적으로 작동되는 밸브로서 상기 컨트롤러(8)로 부터의 출력신호에 의해 작동초기와 작동중기에 서서히 개폐되도록 구성된다.In addition, the electromagnetic proportional valve 7 is a valve which is operated proportionally by the current value supplied to the control stage, and is configured to be gradually opened and closed during the initial operation and the operation operation by the output signal from the controller 8.
이와같이 구성된 본 발명장치의 작용 및 효과는 다음과 같다.The operation and effects of the present invention configured as described above are as follows.
도 3은 본 발명장치의 작동상태를 설명하는 제어흐름도, 도 4는 본 발명장치의 작동효과를 설명하는 그래프로서, 도 4a는 실린더 헤드측 포트에서의 압력선도, 도 b는 붐 실린더 변위의 변화상태를 설명하는 변위선도로서,Figure 3 is a control flow diagram illustrating the operating state of the device of the present invention, Figure 4 is a graph illustrating the operation effect of the device of the present invention, Figure 4a is a pressure diagram at the cylinder head side port, Figure b is a change in boom cylinder displacement As a displacement diagram describing the state,
상기 도면에서 보면, 조이스틱 밸브(2)가 중립상태인 경우에는 붐 실린더(4) 내부에 관성부하가 전혀 작용하지 않게 되는데, 이때 컨트롤러(8)에서는 상기 압력센서(10)(12)로 부터 관로 내부의 유압을 측정하게 되며, 상기 차압센서(9)에는 기준값이 설정되게 된다.In the drawing, when the joystick valve 2 is in a neutral state, no inertial load is applied to the inside of the boom cylinder 4, and in this case, the controller 8 passes the pipe from the pressure sensors 10 and 12. The internal hydraulic pressure is measured, and a reference value is set in the differential pressure sensor 9.
이 상태에서 작업자가 붐을 움직이기 위해 조이스틱을 움직이면 조이스틱밸브(2)가 작동되고 이에 따라 메인컨트롤 밸브(1)도 작동되는데, 이때 압력센서(10)(12)에서 측정된 유압이나 차압센서(9)에서 측정된 차압이 초기 설정압(P) 또는 초기 설정차압(ε) 보다 크게 될 경우에는, 컨트롤러(8)에서 엔진(6), 펌프(5) 및 전자비례 밸브(7)에 제어신호를 출력하여 붐 실린더(4) 내부에 관성충격이 발생하지 않도록 한다.In this state, when the operator moves the joystick to move the boom, the joystick valve (2) is activated and the main control valve (1) is operated accordingly. At this time, the hydraulic or differential pressure sensor (measured by the pressure sensor (10) (12) ( When the differential pressure measured in 9) becomes larger than the initial set pressure P or the initial set differential pressure ε, the control signal from the controller 8 to the engine 6, the pump 5 and the electromagnetic proportional valve 7 is controlled. To prevent the inertia shock from occurring inside the boom cylinder (4).
즉, 이 경우에는 컨트롤러(8)에 의해 엔진(6)의 회전수가 낮아지도록 하고, 펌프(5)의 사판각도가 낮아지도록 하고 전자비례 밸브(7)는 서서히 열리도록 하는 신호가 출력되므로, 붐 실린더(4) 내부로 공급되는 유압이 낮아지게 되고 헤드측포트(41)와 로드측 포트(42) 사이의 압력차가 다소 경감된다. 따라서 붐 실린더(4) 내부의 압력변화 및 붐 실린더(4)의 변위변화가 도 4에서 처럼 안정되게 나타나는 것이다.In other words, in this case, the controller 8 outputs a signal such that the rotation speed of the engine 6 is lowered, the swash plate angle of the pump 5 is lowered, and the electromagnetic proportional valve 7 is gradually opened. The hydraulic pressure supplied into the cylinder 4 is lowered and the pressure difference between the head side port 41 and the rod side port 42 is somewhat reduced. Therefore, the change in pressure inside the boom cylinder 4 and the change in displacement of the boom cylinder 4 are stable as shown in FIG. 4.
또한 조이스틱의 작동 초기상태에서 일정시간이 지나면 붐 실린더(4) 내부의 압력 및 붐 실린더(4)의 변위가 안정화 되는데 이때에는 컨트롤러(8)에 의해 엔진(6), 펌프(5) 및 전자비례 밸브(7)가 초기상태로 모두 복원되므로 정상적인 작동상태가 유지될 수 있는 것이다.In addition, when a certain time passes from the initial state of operation of the joystick, the pressure inside the boom cylinder 4 and the displacement of the boom cylinder 4 are stabilized. In this case, the controller 8 causes the engine 6, the pump 5, and the electronic proportionality. Since the valve 7 is all restored to its initial state, the normal operating state can be maintained.
이와같이 중립상태로 부터 조이스틱을 급격하게 조작하더라도 붐 실린더(4) 내부의 압력변화가 종래 장치에 비해서 대폭 저하되므로 관성에 의한 충격현상이 완화되는 것이다.In this way, even if the joystick is operated sharply from the neutral state, since the pressure change inside the boom cylinder 4 is greatly reduced as compared with the conventional apparatus, the impact phenomenon due to inertia is alleviated.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명장치에서는, 조이스틱 레버의 중립상태로 부터 조이스틱 밸브측의 압력변화를 감지하기 위한 차압센서와, 상기 조이스틱 밸브측의 공급압력과 메인컨트롤 밸브측의 공급압력을 감지하기 위한 압력센서들을 각각 구비하고, 상기 센서들로부터 검출된 값들에 의해 조이스틱으로 인한 중립상태, 조종상태 등을 파악하여 운전상태가 급조작상태에 해당될 경우에는 붐의 헤드측 포트와 로드측 포트 사이에 위치한 전자비례 밸브가 신속하게 열리도록 하여서 굴삭기의 작업도중에 관성에 의한 충격발생이 완화되도록 하고 있는 것이다.As described above, in the apparatus of the present invention, a differential pressure sensor for detecting a pressure change on the joystick valve side from a neutral state of the joystick lever, a supply pressure on the joystick valve side, and a supply pressure on the main control valve side Each of the pressure sensors is provided, and the neutral state, the steering state, etc. due to the joystick are grasped based on the values detected from the sensors, and when the operating state corresponds to the sudden operation state, between the head side port and the rod side port of the boom. By opening the proportional valve located quickly, the inertia impact is reduced during the operation of the excavator.
이와같이 굴삭기에 대한 충격발생이 완화되도록 함에 따라 안전하고 쾌적한 작업이 가능하게 되며, 장비의 수명도 연장되는 것이다.As the impact of the excavator is alleviated, safe and comfortable operation is possible, and the life of the equipment is extended.
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1997
- 1997-12-19 KR KR1019970070481A patent/KR100227579B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100805058B1 (en) * | 2001-07-06 | 2008-02-20 | 두산인프라코어 주식회사 | Hydraulic control system for trenching work mode of an excavator |
| KR100813782B1 (en) * | 2001-12-31 | 2008-03-13 | 두산인프라코어 주식회사 | Apparatus for preventing shock by quick operation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100227579B1 (en) | 1999-11-01 |
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