KR20010057395A

KR20010057395A - 조작 스위치에 의한 휠로더 작업장치 조종 시스템

Info

Publication number: KR20010057395A
Application number: KR1019990060609A
Authority: KR
Inventors: 심재구
Original assignee: 김형벽ㅂ; 현대중공업 주식회사
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2001-07-04
Also published as: KR100489503B1

Abstract

본 발명은 건설장비중 토사의 운반에 사용되는 휠로더의 운전 조작 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 운전석에 구비한 조작 스위치류 및 조작패널을 통해 운전자가 간단한 스위치 조작만으로 휠로더의 작업 장치인 붐과 버켓을 간편하게 조작하여 토사를 적재하고 덤프하는 작업의 미세조종이 가능하고 또한 전자비례밸브를 이용함으로써 급격한 조작에 의한 충격을 방지할 수 있는 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 조작패널(22)의 스위치를 운전자가 조작하게 되면 스위치 조작 지령 신호가 콘트롤러(16)에 전달되고 콘트롤러(16)에서는 지령신호에 상응하는 전자비례밸브(12) 제어 전류를 출력하도록 전자비례밸브 구동부(14)에 지령을 내려 전자비례밸브 구동부(14)에서 전자비례밸브(12)에 해당 전류가 출력되며 출력된 전류에 의해 전자비례밸브(12)의 2차측 압력이 발생함으로써 메인 콘트롤 밸브(10)의 스풀이 이동하여 작업장치의 실린더에 유량이 공급되어 해당 작업장치가 움직인다.

또한, 각 작업장치(30,32)가 움직이면서 발생되는 압력과 작업장치의 구동각도는 압력센서(26) 및 각도센서(24)를 통해 검출되어 모니터 표시부(20)에 해당 값을 표시하도록 하여 운전자가 운전 조작중의 압력 및 조작각도를 실시간으로 인지할 수 있다.

Description

조작 스위치에 의한 휠로더 작업장치 조종 시스템{The work-equipment control system of A wheel loader by manipulating switch}

일반적으로, 종래의 휠로더에 적용중인 작업장치 조종레버는 유압식 리모트 콘트롤 밸브(Remote Control Valve(이하 RVC))가 내장된 형식으로 원(one) 레버의 조이스틱(Joystick)은 전.후,좌.우로 조종하거나 투(two) 레버의 경우는 조이스틱을 각각 전후로 조종함으로써 휠로더의 작업 장치인 붐을 상승 또는 하강, 버켓의 롤백 또는 덤프 작동을 할 수 있도록 한다.

그런데, 이때 조이스틱에 내장된 RCV는 유압의 특성인 소음, 진동, 열, 헌팅 현상 등의 유발 원인으로 이러한 현상을 제거하거나 최소화하기 위해 많은 시간과 비용을 들이고 있다.

조이스틱의 기계 메커니즘은 스프링(spring)의 강성 차이로 인하여 조작력이 과다 또는 작아 운전자의 피로를 유발시키거나 조작을 어렵게 하는 경우가 발생한다.

또한, 조이스틱에 내장된 RCV는 각종 유압 파이로트 라인이 연결되어 있어 조이스틱을 장착하기 위한 공간 확보와 유압 파이로트 라인을 연결하기 위한 조립 시간 및 추후 A/S 발생시 과다한 M/H, 작업 난이 및 유압유의 누유로 인한 환경 오염 문제를 야기시킨다.

그리고, 장시간 장비 운전시 조이스틱은 운전자의 팔목에 무리를 주는 인체 유해 인자를 제공하며 운전중 발생 가능한 RCV의 유압 호스 및 체결부 파손시 상당한 고온의 유압 오일은 운전자에게 화상 등의 위험 요소를 제공할 수 있다.

물론 RCV 교체시에도 청결을 유지해야할 운전석 내부가 오일로 더렵혀질 수 있는 환경 유해 요소를 내재하고 있는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 그 목적은 조이스틱 시스템(Joystick System)에 발생하는 소음, 진동, 열, 헌팅 현상 및 인체 유해 요소와 환경 오염 인자 제거 및 운전자 조작 편의를 제공하여 설계의 기본 개발 비용 저감, 기간 단축 및 쾌적한 운전 환경을 제공하는 것을 목적으로 하고자 운전석내에 탈.장착이 용이하며 운전자가 원하는 위치로 변경이 가능한 리모트 (Remote) 조작 스위치 및 콘트롤러(Controller), 전자비례 제어밸브를 채택한 조작 스위치에 의한 휠로더 작업 장치 조종 시스템을 제공하는 것이다.

더불어 메인 콘트롤 밸브(Main Control Valve) 작동의 유압력을 운전석내에서 전압값 입력의 간단한 조작으로 일정하게 유지시켜 작업 장치 관련 각종 시험 환경의 일원화 및 정량화로 시험 기술 개발 및 시험 기간 단축에 기여하게 된다.

또한, 다른 목적으로는 휠로더의 조작방식과 비슷한 스키드 스티어 로더, 도저 등의 타 중장비 또는 산업기계인 지게차 등에도 적용할 수 있는 기술을 제공하는데 있다.

도 1 은 본 발명의 조작 스위치에 의한 휠로더 작업장치 조종 시스템 개략도

도 2 는 본 발명에 사용되는 조작 패널의 예시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(10) : 메인 콘트롤 밸브 (12) : 전자비례밸브

(14) : 전자비례밸브 구동부 (16) : 콘트롤러

(18) : 메뉴얼 스위치 (20) : 모니터 표시부

(22) : 조작패널 (24) : 각도센서

(26) : 압력센서 (28) : 엔진

(30) : 붐 (32) : 버켓

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명의 조작 스위치에 의한 휠로더 작업장치 조종 시스템 개략도를 도시한 것으로서, 엔진(28)의 동력을 통해 유압펌프의 토출유량과 압력에 의해 각 작업장치인 붐(BOOM)(30)과 버켓(BUCKET)(32)의 실린더에 유량이 공급되어 작업장치가 작동된다.

작업장치(30,32)의 조작은 각각의 실린더에 공급되는 유량의 방향을 메인 콘트롤 밸브(10) 내부에 있는 방향 절환용 스풀(도시하지 않음)을 통해 절환함으로써 가능하며 메인 콘트롤 밸브(10)의 방향 절환용 스풀은 운전 조작용 펌프(도시없음)로부터 공급되는 유압의 힘에 의해 움직이도록 되어 있는 휠로더의 유압 시스템에서 기존의 유압 파이로트 방식에 의한 조이스틱을 메뉴얼 스위치(18)와 모니터 표시부(20)로 구성된 조작패널(22)과 콘트롤러(16) 및 전자비례밸브(14)로 대체하는 전기-유압식 휠로더 작업장치의 조종 시스템이다.

조작패널(22)의 스위치를 운전자가 조작하게 되면 스위치 조작 지령 신호가 콘트롤러(16)에 전달되고 콘트롤러(16)에서는 지령신호에 상응하는 전자비례밸브 (12) 제어 전류를 출력하도록 전자비례밸브 구동부(14)에 지령을 내려 전자비례밸브 구동부(14)에서 전자비례밸브(12)에 해당 전류가 출력되며 출력된 전류에 의해 전자비례밸브(12)의 2차측 압력이 발생함으로써 메인 콘트롤 밸브(10)의 스풀이 이동하여 작업장치의 실린더에 유량이 공급되어 해당 작업장치가 움직인다.

이하, 본 발명의 실시예에 관하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

실시예

도 2 는 본 발명의 조작패널(22)의 예시도를 도시한 것으로서, 운전자가 ""스위치를 눌러 붐(30) 상승 조작이 가능하고, ""스위치를 통해 붐(30) 하강 조작이 가능하며, "◀"스위치로써 버켓(32) 롤백 조작과, "▶"스위치로 버켓(32) 덤프 조작이 가능하다.

또한, 일정 압력(예 : 10bar) 만큼의 붐(30) 상승 동작을 지령하기 위해서 "1"과 "0"을 입력한 다음 설정스위치(┛)를 누르면 자동으로 붐(30)이 10bar의 2차 압력으로 상승할 수 있도록 콘트롤러(16)에서 지령된 압력만큼의 상승/하강, 롤백/덤프 제어가 가능하다. 또한, 이와 같은 유사한 방법으로 해당각도의 숫자를 선택함으로써 일정량의 붐(30), 버켓(32)의 조작각도를 입력할 수 있다.

또한, 반복 작업의 경우 기능키(F1 ∼ F4)를 통해 해당작업을 지정하면 이후에는 콘트롤러(16)에서 전자비례밸브(12)에 제어명령을 출력하여 동일한 동작이 반복적으로 수행된다.

상기와 같은 구성을 참조하여 본 발명의 작용을 설명하겠다.

본 발명의 동작은 운전자가 조작패널(22)의 스위치(18)를 조작하게 되면 스위치 조작 지령 신호가 콘트롤러(16)에 전달되고 콘트롤러(16)에서는 지령신호에 상응하는 전자비례밸브(12) 제어 전류를 출력하도록 전자비례밸브 구동부(14)에 지령을 내려 전자비례밸브 구동부(14)에서 전자비례밸브(12)에 해당 전류가 출력되며, 출력된 전류에 의해 전자비례밸브(12)의 2차측 압력이 발생함으로써 메인 콘트롤 밸브(10)의 스풀이 이동하여 작업장치의 실린더에 유량이 공급되어 해당 작업장치가 움직인다.

조작패널(22)은 ""스위치를 눌러 붐(30) 상승, ""스위치를 통해 붐(30) 하강 "◀"스위치로써 버켓(32) 롤백 조작과, "▶"스위치로 버켓(32) 덤프 조작이 가능하다.

또한, 일정 2차 압력으로의 붐(30), 버켓(32) 동작 및 일정 각도만큼의 운동을 수치 입력으로써 제어 가능하다. 또한 반복 작업의 경우 기능키(F1 ∼ F4)를 통해 해당작업을 지정하면 이후에는 콘트롤러(16)에서 전자비례밸브(12)에 제어명령을 출력하여 동일한 동작이 반복적으로 수행된다. 물론 현재의 RCV에 적용되는 기능도 기능키로써 해결할 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

본 발명에 의하면 종래의 유압식 파이로트 라인이 장착된 리모트 콘트롤 밸브(Remote Control Valve)의 작업장치 조작 조이스틱을 메뉴얼 스위치와 모니터 표시부로 구성된 조작패널, 콘트롤러 및 전자비례밸브로 대체함으로써 내부 유압 시스템에서 발생할 수 있는 소음, 진동, 열, 헌팅 현상 및 조작의 어려움, 오일 누유로 인한 인체 및 환경 유해 요소를 제거하여 쾌적한 실내 작업 환경을 구현할 수 있다. 더불어 조이스틱의 기계 메커니즘상 스프링 강성의 차이로 발생하는 조작력의 다변화를 간단하면서도 일정한 힘으로 조작할 수 있게 함으로써 운전자 피로 유발 요인을 제거할 수 있다.

또한, 리모트 콘트롤 밸브가 채택된 현재의 운전 공간은 공간 사용의 효율 저하를 가져오며 일정한 한 위치에 장착된 레버를 움직여야 하는 불편이 있으나 본 발명을 채택함으로써 운전석 내부 공간의 확대로 활동의 편의성 및 조작 위치의 다양화를 꾀할 수 있다.

이외에 일정 2차 압력과 작업장치의 일정 각도로의 조작을 꾀할 수 있어 현재의 시험 개발 업무의 질적 향상 및 다양한 종류의 시험 방법 개발을 도모할 수 있도록 한 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims

엔진(28)의 동력을 통해 유압펌프의 토출유량과 압력에 의해 각 작업장치인 붐(30)과 버켓(32)의 실린더에 유량이 공급되어 작업장치가 작동되는 것에 있어서, 붐(30)과 버켓(32)의 조작은 각각의 실린더에 공급되는 유량의 방향을 메인 콘트롤 밸브(10) 내부에 있는 방향 절환용 스풀을 통해 절환하고 메뉴얼 스위치(18)와 모니터 표시부(20)로 형성된 조작패널(22)과 콘트롤러(16) 및 전자비례밸브(12)로 대체하여 조작패널(22)의 스위치를 운전자가 조작하게 되면 스위치 조작 지령 신호가 콘트롤러(16)에 전달되고 콘트롤러(16)에서는 지령신호에 상응하는 전자비례밸브 (12) 제어 전류를 출력하도록 전자비례밸브 구동부(14)에 지령을 내려 전자비례밸브 구동부(14)에서 전자비례밸브(12)에 해당 전류가 출력되며 출력된 전류에 의해 전자비례밸브(12)의 2차측 압력이 발생하여 메인 콘트롤 밸브(10)의 스풀이 이동하여 붐(30)과 버켓(32)의 실린더에 유량이 공급되어 붐(30)과 버켓(32)이 움직이고 또한 각각의 붐(30)과 버켓(32)이 움직이면서 발생되는 압력과 붐(30)과 버켓(32)의 구동각도는 압력센서(26)와 각도센서(24)를 통해 검출되어 모니터 표시부(20)에 해당 값을 표시하는 것을 특징으로 하는 조작 스위치에 의한 휠로더 작업장치 조종 시스템.