KR20050094129A - 조작레버 응답모드의 설정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중장비 운전자의 숙련도와 작업특성에 맞추어 조작레버의 응답모드를 자유로이 선택할 수 있고, 선택된 응답모드에 따라 조작레버의 응답특성이 변화하도록 이루어지는 조작레버 응답모드의 설정방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 조작레버 응답모드의 설정방법은 유압펌프로부터 압유를 공급받아 작업장치를 구동하는 액추에이터와, 유압펌프의 압유를 액추에이터에 공급하는 제어밸브와, 작업장치를 구동하기 위한 조작신호를 발생시키는 조작레버와, 조작신호를 변경하여 제어밸브를 제어하는 제어신호를 발생시키는 제어기를 구비하는 중장비 조작레버 응답모드 설정방법에 있어서, 응답모드 선택수단으로부터 응답모드신호를 수신하여 적어도 하나 이상의 응답모드 가운데 어느 하나를 선택하는 응답모드 선택단계, 조작레버의 조작신호를 수신하는 조작신호 수신단계, 응답모드 선택단계에서 선택된 응답모드에 대응하여 작동되는 필터에 의해 조작신호를 필터링하는 필터링단계 및 필터링단계에 의해 필터링된 제어신호를 출력하는 출력단계를 포함한다.

Description

조작레버 응답모드의 설정방법 {Method for setting the response modes of construction equipment joystick}

본 발명은 중장비의 조작레버에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중장비 운전자의 숙련도와 작업특성에 맞추어 조작레버의 응답모드를 자유로이 선택할 수 있는 조작레버 응답모드의 설정방법에 관한 것이다.

일반적으로 굴삭기와 같은 중장비에는 붐, 아암, 버켓, 스윙장치와 같은 작업장치를 조작하기 위해 조이스틱 형태의 조작레버가 사용되고 있다. 각종 작업장치의 구동은 엔진에 의해 작동되는 유압펌프로부터 공급되는 압유에 의해 이루어지는데, 제어장치가 조작레버의 조작량에 따라 제어밸브를 제어하여 작업장치에 공급되는 압유의 압력과 방향 및 유량 등을 제어함으로써 작업장치가 구동된다.

종래의 중장비를 조종함에 있어서 운전자는 작업을 신속하게 수행하기 위해 조작레버를 급격하게 움직이는 경우가 있는데, 이와 같은 조작으로 인해 작업장치를 구동하는 액추에이터에 압유를 공급하는 제어밸브의 스풀이 급격한 운동을 한다. 따라서 액추에이터의 작동 시작 및 정지 시의 충격으로 인한 요동이 발생되고, 반복적인 요동의 발생은 운전자의 작업 피로를 가중시키는 요인이 되고 있다.

숙련자의 경우 조작레버를 정교하게 조작할 수 있어서 작업장치를 부드럽게 움직일 수 있지만, 초보자의 경우에는 조작레버의 초기 조작 시 또는 조작 중단 시에 작업장치의 관성에 의한 충격현상이 발생하여 요동이 발생되므로 작업이 어려운 문제점이 있다.

상술한 바와 같이 운전자의 미숙한 조종이나 작업특성에 따른 급조작에 의해 작업장치가 급격하게 동작되어 발생되는 요동은 운전자의 작업 피로를 가중시켜 효율을 저하시킴과 아울러 장비의 수명을 단축시키기 때문에 이를 개선하기 위한 노력이 계속되고 있다.

종래에는 조작레버의 급조작에 의한 충격을 완화하기 위해 압력센서 등을 이용하여 조작레버의 급속한 조작 상태를 감지하고, 조작레버가 급조작되면 유압의 흐름을 지연시키는 압력보상밸브 등을 포함하는 지연회로가 작동되도록 하는 기술이 사용되고 있다.

이와 같은 기술에 따르면 급속한 조작에 의한 충격을 흡수하여 장비 사용의 안정성을 확보할 수 있는 장점이 있지만 조작레버의 응답성이 현저히 저하되어 작업속도가 느려지므로 작업효율이 떨어지는 문제점이 있었다. 또한 운전자의 숙련도와 작업특성과 관계없이 조작레버의 응답특성이 일률적으로 결정되므로, 숙련자나 초보자, 양 운전자 모두를 만족시킬 수 없었고, 조작레버의 응답특성을 작업특성에 적합하도록 조정할 수 없는 불편함이 존재하였다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 운전자의 숙련도와 작업특성에 맞추어 조작레버의 응답모드를 자유로이 선택할 수 있는 조작레버 응답모드의 설정방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 조작레버가 급속하게 조작되는 경우 작업장치의 진동 및 충격을 완화시켜 작업 중 운전자의 피로도를 경감시킴과 아울러 초기 응답성을 확보함으로써 작업성을 향상시키는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다수의 응답모드 가운데 하나가 선택될 수 있고, 선택된 응답모드에 따라 조작레버의 응답특성이 변화하도록 이루어지는 조작레버 응답모드의 설정방법을 제공한다.

본 발명에 따른 조작레버 응답모드의 설정방법은 유압펌프로부터 압유를 공급받아 작업장치를 구동하는 액추에이터와, 유압펌프의 압유를 액추에이터에 공급하는 제어밸브와, 작업장치를 구동하기 위한 조작신호를 발생시키는 조작레버와, 조작신호를 변경하여 제어밸브를 제어하는 제어신호를 발생시키는 제어기를 구비하는 중장비 조작레버 응답모드 설정방법에 있어서, 응답모드 선택수단으로부터 응답모드신호를 수신하여 적어도 하나 이상의 응답모드 가운데 어느 하나를 선택하는 응답모드 선택단계와, 조작레버의 조작신호를 수신하는 조작신호 수신단계와, 응답모드 선택단계에서 선택된 응답모드에 대응하여 작동되는 필터에 의해 조작신호를 필터링하는 필터링단계와, 필터링단계에 의해 필터링된 제어신호를 출력하는 출력단계를 포함한다.

필터링단계의 필터에는 로우패스 필터를 사용하여 신호를 필터링하는 것이 바람직하다.

또한 필터링단계에 사용되는 파라미터는 조작레버가 구동하는 액추에이터와 각각의 응답모드의 특성에 적합하도록 미리 설정되어 제어기에 저장되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부 도면의 바람직한 실시예 들을 통하여, 본 발명에 따른 조작레버 응답모드의 설정방법을 보다 구체적으로 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조작레버 응답모드의 설정방법이 적용된 유압시스템의 개략도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 응답모드 설정방법이 적용되는 유압시스템은 엔진(10)에 의해 작동되는 유압펌프(11)와, 유압펌프(11)로부터 압유를 공급받아 작업장치(미도시)를 구동하는 액추에이터(13)와, 유압펌프(11)의 압유를 액추에이터(13)에 공급하는 제어밸브(14)와, 작업장치(미도시)를 구동하기 위한 조작신호를 발생시키는 조작레버(16)와, 조작신호를 변경하여 제어신호를 발생시키는 제어기(18)와, 제어기(18)의 제어신호를 수신하여 제어밸브(14)를 제어하는 밸브구동장치(20,21)를 포함하여 이루어진다.

밸브구동장치(20,21)는 파일럿펌프(12)에 연결되어 제어기(18)로부터의 제어신호에 의해 파일럿압력을 형성하여 제어밸브(14)에 공급하여 제어밸브(14)의 작동을 제어한다.

도 1에서 도면부호 35는 장비 ECU, 10a는 엔진 ECU, 17은 펌프레귤레이터, 19는 전자비례감압밸브(EPPRV)를 나타낸다.

본 발명의 일 실시예에 따른 조작레버 응답모드의 설정방법이 적용된 조작레버 제어시스템(1)은 조작레버(16)와 응답모드 선택수단(15)과 제어기(18)를 포함하며, 여기에서 제어기(18)는 데이터수신부(30), 필터링부(32), 밸브구동부(34)를 포함하여 이루어진다.

응답모드 선택수단(15)은 운전자가 숙련도와 작업특성에 맞추어 다수의 응답모드 가운데 하나를 선택할 수 있는 수단이며, 운전자가 응답모드 선택수단(15)에 의해 응답모드를 선택하면 응답모드신호가 제어기(18) 데이터수신부(30)의 모드신호 수신부(31b)에 입력된다.

응답모드 선택수단(15)에 의해 선택이 가능한 응답모드는 액티브모드, 노말모드, 소프트모드가 있으며, 이외에도 보다 다양한 응답모드를 추가 구성하여 다양한 응답모드를 제공하도록 하는 것은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자라면 자유로이 변경 가능한 범위에 속할 것이다.

조작레버(16)는 상술한 바와 같이 작업장치(미도시)를 구동하기 위한 조작신호를 발생시키는 장치로서, 조작레버(16)의 조작신호는 제어기(18) 데이터수신부(30)의 조작신호 수신부(31a)에 입력된다.

데이터수신부(30)에 입력된 조작신호와 모드신호는 필터링부(32)에 전달되며 필터링부(32)의 필터(33a)는 응답모드 선택수단(15)에 선택된 응답모드에 대응하여 작동되며 조작신호를 필터링한다. 필터(33a)의 필터링 동작은 Bessel 1차 로우패스 필터를 사용하였으며, 각 모드에 대응하여 필터(33a)의 컷오프 주파수를 구성함으로써 컷오프 주파수는 액티브모드>노말모드>소프트모드의 순으로 달라진다. 컷오프 주파수를 변경하기 위한 파라미터는 각 모드별, 액추에이터별로 미리 설정되어 메모리(33b)에 기억되어 있어서, 필터(33a)가 각 모드와 액추에이터에 대응되는 파라미터에 의해 필터링 동작을 수행한다.

필터링부(32)에 의해 필터링된 조작신호는 제어기(18)의 밸브구동부(34)가 제어신호로 변경하여 밸브구동장치(20,21)에 공급함으로써 제어밸브(14)의 작동을 제어한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조작레버 응답모드의 설정방법의 제어흐름을 나타내는 순서도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 조작레버 응답모드의 설정방법은 응답모드 선택단계(S200)와, 조작신호 수신단계(S300)와, 필터링단계(S400,S500,S600,S700)와, 출력단계(S800)를 포함하여 이루어진다.

응답모드 선택단계(S200)는 응답모드 선택수단(15)으로부터 응답모드신호를 수신하여 적어도 하나 이상의 응답모드 가운데 어느 하나를 선택하는 단계로서, 운전자의 숙련도와 수행하고자 하는 작업의 형태에 맞추어 액티브모드와 노말모드와 소프트모드의 어느 하나를 선택하는 단계이다. 조작레버(16)의 조작신호에 대한 응답속도는 액티브모드>노말모드>소프트모드의 순서로 되므로, 숙련자의 경우 액티브모드로 설정하여 장비를 운전하고 초보자는 소프트모드로 설정하여 안정된 장비 운전을 수행할 수 있다.

조작신호 수신단계(S300)는 상기 조작레버(16)의 조작신호를 수신하는 단계이며, 필터링단계(S400,S500,S600,S700)는 상기 응답모드 선택단계(S200)에서 선택된 응답모드에 대응하여 작동되는 필터(33a)에 의해 상기 조작신호를 필터링하는 단계이다. 필터링단계는 액티브모드에 대응되는 필터 A의 필터링단계(S500), 노말모드에 대응되는 필터 B의 필터링단계(S600), 소프트모드에 대응되는 필터 C의 필터링단계(S700)로 나뉘어진다.

필터링단계의 필터(33a)는 Bessel 1차 로우패스 필터를 사용하였으며, 아래의 계산식에 의해 작동되며 필터링을 수행하는 것이 바람직하다.

x(k-1) = x(k);

x(k) = 조작신호/a;

y(k-1) = y(k);

y(k) = (x(k-1) + x(k)) + b×y(k-1)

여기에서, y(k) : 제어기의 출력,

y(k-1) : y(k)의 1 샘플링 시간지연 값,

x(k-1) : x(k)의 1 샘플링 시간지연 값,

a, b: 파라미터에 해당된다.

필터링단계의 필터(33a)는 제어기(18)의 각 샘플링 시간마다 상술한 계산식을 사용하므로, 한 샘플이 경과할 때마다 이전의 y(k), x(k) 는 y(k-1), x(k-1)에 치환되어 기억된다. y(k)의 값이 필터(33a)의 최종 출력값이 되며 각 샘플링 시간마다 밸브구동부(34)로 출력된다.

상술한 필터링단계의 계산식에 사용되는 각각의 파라미터 a, b 는 조작레버(16)가 구동하는 액추에이터와 각각의 응답모드의 특성에 적합하도록 미리 설정되어 제어기(18)의 메모리(33b)에 저장되는 것이 바람직하다. 따라서 도 2에 도시되는 필터링단계(S500,S600,S700)의 필터 A, B, C는 변화되는 파라미터 a, b 값에 의해 각 모드에 대응하여 작동되는 필터(33a)의 기능을 말한다.

출력단계(S800)는 필터링단계에서 필터링된 제어신호를 출력하는 단계로서, 제어기(18)의 밸브구동부(34)가 제어신호로 변경하여 밸브구동장치(20,21)에 출력한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조작레버 응답모드의 설정방법에 의해 필터링된 제어신호의 각 응답모드에서의 출력형태를 도시한 그래프로서, 궤적 r은 조작레버(16)의 조작신호를, 궤적 Ⅰ은 액티브모드를, 궤적 Ⅱ는 노말모드를, 궤적 Ⅲ은 소프트모드를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 응답속도는 액티브모드>노말모드>소프트모드의 순서로 되므로, 액티브모드로 설정되었을 때에 가장 민감하게 반응하므로 숙련자가 작업할 때 적합하고, 소프트모드로 설정되었을 때에는 가장 느리지만 작업장치가 급속하게 작동되지 않으므로 안정적이어서 초보자가 작업할 때 적합하다.

상술한 바와 같은 본 발명의 조작레버 응답모드의 설정방법에 따르면, 운전자의 숙련도와 작업특성에 맞추어 조작레버의 응답모드를 자유로이 선택할 수 있고, 조작레버가 급속하게 조작되는 경우 작업장치의 진동 및 충격을 완화시켜 작업 중 운전자의 피로도를 경감시킴과 아울러 초기 응답성을 확보할 수 있어 작업성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조작레버 응답모드의 설정방법이 적용된 유압시스템의 개략도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조작레버 응답모드의 설정방법의 제어흐름을 나타내는 순서도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조작레버 응답모드의 설정방법에 의해 필터링된 제어신호의 각 응답모드에서의 출력형태를 도시한 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 제어시스템 20,21 : 밸브구동장치

10 : 엔진 30 : 데이터수신부

10a : 엔진 ECU 31b : 모드신호 수신부

11 : 유압펌프 32 : 필터링부

12 : 파일럿펌프 33a : 필터

13 : 액추에이터 33b : 메모리

14 : 제어밸브 34 : 밸브구동부

15 : 응답모드 선택수단 35 : 장비 ECU

16 : 조작레버 S200 : 응답모드 선택단계

17 : 펌프레귤레이터 S300 : 조작신호 수신단계

18 : 제어기 S400,S500,S600,S700 : 필터링단계

19 : 전자비례감압밸브(EPPRV) S800 : 출력단계

Claims (3)

1. 유압펌프로부터 압유를 공급받아 작업장치를 구동하는 액추에이터와, 유압펌프의 압유를 상기 액추에이터에 공급하는 제어밸브와, 상기 작업장치를 구동하기 위한 조작신호를 발생시키는 조작레버와, 상기 조작신호를 변경하여 상기 제어밸브를 제어하는 제어신호를 발생시키는 제어기를 구비하는 중장비 조작레버 응답모드 설정방법에 있어서:

   응답모드 선택수단으로부터 응답모드신호를 수신하여 적어도 하나 이상의 응답모드 가운데 어느 하나를 선택하는 응답모드 선택단계;

   상기 조작레버의 조작신호를 수신하는 조작신호 수신단계;

   상기 응답모드 선택단계에서 선택된 응답모드에 대응하여 작동되는 필터에 의해 상기 조작신호를 필터링하는 필터링단계; 및

   상기 필터링단계에 의해 필터링된 제어신호를 출력하는 출력단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 조작레버 응답모드의 설정방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 필터링단계의 필터에는 로우패스 필터를 사용하여 신호를 필터링하는 것을 특징으로 하는 조작레버 응답모드의 설정방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 필터링단계에 사용되는 파라미터는 상기 조작레버가 구동하는 액추에이터와 각각의 응답모드의 특성에 적합하도록 미리 설정되어 상기 제어기에 저장되는 것을 특징으로 하는 조작레버 응답모드의 설정방법.