KR20070068539A

KR20070068539A - 건설장비의 운전자 조작 재현 시험장치

Info

Publication number: KR20070068539A
Application number: KR1020050130236A
Authority: KR
Inventors: 박철규; 임광호
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2007-07-02

Abstract

본 발명은 건설장비의 운전자 조작 재현 시험장치에 관한 것으로, 운전자의 조작패턴에 따른 스풀변위데이터가 저장되어 있는 데이터베이스(20); 제어밸브(30)에 마련되어 있는 스풀(32) 양단의 파일럿 압력을 감지하는 제1,2압력센서(40a,40b); 스풀(32) 양단의 압력을 조절하는 제1,2압력조절밸브(50a,50b); 스풀(32)의 스풀변위가 데이터베이스(20)에 저장되어 있는 스풀변위데이터와 일치되도록 제1,2압력센서(40a,40b)로부터 수신된 압력을 통해 제1,2압력조절밸브(50a,50b)를 제어하는 컨트롤러(60)를 포함하여 구성된다. 이에 따라, 일관성 있는 건설장비의 시험평가가 가능하게 됨으로써 건설장비의 동작특성에 대한 시험 평가의 신뢰성을 확보할 수 있다.

데이터베이스, 스풀변위데이터, 압력센서, 압력조절밸브, 컨트롤러

Description

건설장비의 운전자 조작 재현 시험장치 {DRIVER CONTROL REVIVAL TESTING DEVICE OF CONSTRUCTION MACHINERY}

도 1은 본 발명에 따른 건설장비의 운전자 조작 재현 시험장치의 데이터베이스 확보과정을 도시한 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 건설장비의 운전자 조작 재현 시험장치를 개략적으로 도시한 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 건설장비의 운전자 조작 재현 시험장치의 스풀변위 제어를 위한 블럭도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

20 : 데이터베이스 30 : 제어밸브

32 : 스풀 40a : 제1압력센서

40b : 제2압력센서 50a : 제1압력조절밸브

50b : 제2압력조절밸브 60 : 컨트롤러

70 : 위치센서

본 발명은 건설장비의 운전자 조작 재현 시험장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 운전자의 조작패턴을 통해 장비의 특성을 시험 평가할 수 있는 건설장비의 운전자 조작 재현 시험장치에 관한 것이다.

일반적으로, 굴삭기 및 로더 등과 같은 각종 건설장비는 운전자의 조작에 의해 구동되며, 운전자의 조작은 조이스틱 등과 같은 조작수단을 통해 이루어진다.

건설장비는 기계식 제어밸브를 사용하는 경우, 운전자가 조이스틱을 조작하면 조이스틱밸브가 제어밸브의 스풀 양단과 연결된 파일럿 압력을 조절하여 스풀을 유동시키게 되고, 스풀의 변위에 따라 유압실린더의 유량이 제어됨으로써 구동부가 구동된다.

최근에 들어, 건설장비에도 인간 친화적인 개념이 도입되고 있는 추세이며, 이에 적극적으로 대응하기 위해서는 대표성을 지닌 운전자들의 선정이 있어야 함은 물론이고 선정된 운전자가 건설장비를 조작하는 대표적 패턴에 대한 데이터베이스가 필요하다.

그리고 데이터베이스에 저장된 조작패턴을 개발된 건설장비에 적용하여 그 동작특성을 시험 평가하는 과정 또한 필수적이다.

종래에는 운전자의 조작패턴에 대한 자료가 저장되어 있는 데이터베이스 및 이러한 데이터베이스를 이용한 건설장비의 시험 평가 없이, 단순히 선정된 운전자 가 직접 여러 번에 걸쳐 건설장비를 조작하는 방법으로 시험 평가가 이루어지고 있었다.

그러나 상기와 같은 건설장비의 시험 평가방법은 일관된 운전자 집단을 보유하여 시험 평가에 임하기 어려우며, 설령 일관된 운전자 집단을 보유하더라도 운전자의 숙련도, 연령, 지역특성 등을 고려하기 힘드므로 이들의 대표성에 통계적인 의미를 부여하기는 어렵다.

또한, 일관된 운전자 집단을 보유하더라도 각 운전자가 건설장비의 조작시마다 동일한 조작패턴을 완벽하게 재현하기란 사실상 불가능하다는 한계가 있다.

이는, 건설장비의 시험 평가에 대한 객관적인 신뢰성을 저하시키는 주 원인이 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 운전자 집단의 조작패턴에 대한 데이터베이스를 근거로 하여 건설장비의 동작특성을 시험 평가할 수 있는 건설장비의 운전자 조작 재현 시험장치를 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같음 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 건설장비의 동작특성을 시험 평가하기 위한 건설장비의 운전자 조작 재현 시험장치에 있어서, 운전자의 조작 패턴에 따른 스풀변위데이터가 저장되어 있는 데이터베이스; 제어밸브에 마련되, 스풀 양단의 파일럿 압력을 감지하는 제1,2압력센서; 상기 스풀 양단의 압력을 조절하는 제1,2압력조절밸브; 상기 스풀의 스풀변위가 상기 데이터베이스에 저장되어 있는 스풀변위데이터와 일치되도록 상기 제1,2압력센서로부터 수신된 압력을 통해 상기 제1,2압력조절밸브를 제어하는 컨트롤러를 포함하여 구성되는 데 그 기술적 특징이 있다.

상기 데이터베이스에 저장되어 있는 스풀변위데이터는 위치센서에 의해 검출되는 것이 바람직하다.

상기 컨트롤러는 위치지령과 피드백된 측정변위의 오차로부터 상기 스풀이 지령위치에 도달하기 위하여 필요한 힘을 계산하는 위치제어기; 상기 위치제어기의 출력인 힘을 상기 스풀 양단의 파일럿 압력으로 변환하여 상기 제1,2압력조절밸브를 구동할 수 있는 전류 출력을 계산하는 힘제어기를 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 건설장비의 운전자 조작 재현 시험장치는 운전자의 조작패턴에 따른 스풀변위데이터가 저장되어 있는 데이터베이스(20); 제어밸브(30)에 마련되어 있는 제1,2압력센서(40a,40b); 컨트롤러(60)와 전기적으로 연결되는 제1,2압력조절밸브(50a,50b); 스풀(32)의 스풀변위가 데이터베이스(20)에 저장되어 있는 스풀변위데이터와 일치되도록 제1,2압력센서 (40a,40b)로부터 수신된 압력을 통해 제1,2압력조절밸브(50a,50b)를 제어하는 컨트롤러(60)를 포함하여 구성된다.

데이터베이스(20)에는 운전자가 정해진 작업방법에 따라 건설장비를 조작할 때 발생되는 스풀변위에 대한 다수의 데이터가 저장되어 있으며, 스풀변위데이터에 저장되어 있는 스풀(32)의 스풀변위는 위치센서(POSITION SENSOR)(70)를 통해 검출된다.

위치센서(70)로는 변위측정에 대한 정확도가 우수한 변위측정자기센서(LVDT : Linera Variable Displacement Transformer)(70)를 사용하는 것이 바람직하며, 변위측정자기센서는 공지된 기술의 일부이므로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.

변위측정자기센서(70)는 스풀(32)의 양단에 파일럿 압력이 작용하므로 파일럿 압력이 작용하여도 외부 손상이나 기능 저하가 없는 내압형을 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 운전자의 조작패턴에 따른 데이터베이스(10)를 확보하기 위한 과정에서는 위치센서(70)와 위치센서(70)에 의해 측정된 스풀변위를 기록하기 위한 기록장치만으로 충분하다. 따라서, 운전자는 추가적인 조작법 습득에 따른 부담없이 평상의 방법으로 장비를 간편하게 조작할 수 있으므로 일관성 있는 데이터 획득이 가능하다.

제1,2압력센서(40a,40b)는 컨트롤러(60)와 전기적으로 연결되어, 스풀(32) 양단의 파일럿 압력을 감지하는 역할을 수행한다.

제1,2압력조절밸브(50a,50b)는 스풀(32) 양단의 압력을 조절하는 역할을 수 행한다.

그리고 건설장비의 운전자 조작 재현 시험시 데이터베이스(20)에 저장되어 있는 운전자의 조작패턴에 따른 스풀변위데이터가 지령입력(Command Input)이 되고, 컨트롤러(60)가 이 지령입력을 추종하기 위한 스풀(32) 양단의 파일럿 압력을 계산하며, 제1,2압력조절밸브(50a,50b))가 스풀(32) 양단의 압력을 제어하여 실제 스풀변위가 지령 스풀변위를 추종하도록 한다.

이와 같은 건설장비의 운전자 조작 재현 시험시에는 운전자가 필요없다는 장점이 있다.

또한, 운전자 조작 재현 시험시에는 파일럿 라인의 공급압력이 제1,2압력조절밸브(50a,50b)의 입구까지 항상 작용하고 있어야 하므로, 전환밸브 등을 이용하여 조이스틱밸브를 오프시킨다.

이상에서 설명한 건설장비의 운전자 조작 재현 시험과정을 도 3을 참조하여 간단히 살펴보면 하기와 같다.

먼저, 제어밸브(30)의 스풀변위 제어는 위치제어를 위한 위치제어기(POSITION CONTROLLER)(62) 및 힘 제어를 위한 힘제어기(FORCE CONTROLLER)(64)를 통해 이루어진다.

즉, 컨트롤러(60)는 데이터베이스(20)로부터 제공되는 위치지령(POSITION DEMAND)과 피드백된 측정변위의 오차(POSITION ERROR)로부터 스풀(32)이 지령위치에 도달하기 위하여 필요한 힘(FORCE COMMAND)을 계산하는 위치제어기(62); 위치제 어기(62)의 출력인 힘(FORCE COMMAND)을 스풀(32) 양단의 파일럿 압력으로 변환하여 제1,2압력조절밸브(50a,50b)를 구동할 수 있는 전류 출력을 계산하는 힘제어기(64)를 포함하여 구성된다.

위치제어기(62) 및 힘제어기(64)는 힘제어기(64)가 위치제어기(62)의 내부에 있는 2단 구조의 형태를 가지는 것이 바람직하다.

위치제어기(62) 및 힘제어기(64)의 제어 알고리즘으로는 일반적인 선형(Linear) 및 비선형(Nonlinear) 제어 알고리즘을 사용할 수 있다. 단, 각 밸브마다 마찰 등의 특성이 서로 다르므로 이를 고려할 수 있는 강인제어(Rebust control)기법 또는 마찰파라미터를 추정할 수 있는 적응제어(Adaptive control)기법을 사용하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 운전자의 조작패턴을 데이터베이스화하여 운전자 조작 재현 시험장치에 적용시킴으로써 일관성 있는 건설장비의 시험평가가 가능하다.

그로 인해, 건설장비의 동작특성에 대한 시험평가의 신뢰성을 확보할 수 있다.

이는 결국, 건설장비의 설계에 반영되어 건설장비의 조작성 및 제어성을 개선시킬 수 있음은 물론이고 운전자의 편의성을 증대시킬 수 있다.

Claims

건설장비의 동작특성을 시험 평가하기 위한 건설장비의 운전자 조작 재현 시험장치에 있어서,

운전자의 조작패턴에 따른 스풀변위데이터가 저장되어 있는 데이터베이스(20);

제어밸브(30)에 마련되어, 스풀(32) 양단의 파일럿 압력을 감지하는 제1,2압력센서(40a,40b);

상기 스풀(32) 양단의 압력을 조절하는 제1,2압력조절밸브(50a,50b);

상기 스풀(32)의 스풀변위가 상기 데이터베이스(20)에 저장되어 있는 스풀변위데이터와 일치되도록 상기 제1,2압력센서(40a,40b)로부터 수신된 압력을 통해 상기 제1,2압력조절밸브(50a,50b)를 제어하는 컨트롤러(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설장비의 운전자 조작 재현 시험장치.
제1항에 있어서,

상기 데이터베이스(20)에 저장되어 있는 스풀변위데이터는 위치센서(70)에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는 건설장비의 운전자 조작 재현 시험장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 컨트롤러(60)는 위치지령과 피드백된 측정변위의 오차로부터 상기 스풀 (30)이 지령위치에 도달하기 위하여 필요한 힘을 계산하는 위치제어기(62); 상기 위치제어기(62)의 출력인 힘을 상기 스풀(30) 양단의 파일럿 압력으로 변환하여 상기 제1,2압력조절밸브(50a,50b)를 구동할 수 있는 전류 출력을 계산하는 힘제어기(64)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설장비의 운전자 조작 재현 시험장치.