KR20110021788A - 유압 시스템을 제어하기 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유압 시스템 제어 유닛, 유압 시스템 및 중장비에서 적어도 하나의 유압 작동 기능을 수행하도록 유압 시스템을 제어하기 위한 중장비에 관한 것이다. 유압 시스템은 유압 시스템 제어 유닛에 의해 결정되는 작동 신호에 따라서 유압 제어 기능을 수행한다. 제 1 단계(30)에서 제어 유닛은 상기 작동 기능에 관한 오퍼레이터 제어 입력을 수신한다. 방법은 상기 제어 유닛이 상기 작업 기능에 관한 부하를 가리키는 부하 입력을 수신하는(31) 제 2 단계에 특별하게 특징이 있다. 더욱이, 제 3 단계에서 상기 제어 유닛은 상기 오퍼레이터 제어 입력 및 상기 부하 입력에 대응하여 상기 작동 신호를 결정시킨다.

Description

유압 시스템을 제어하기 위한 방법 {A METHOD FOR CONTROLLING A HYDRAULIC SYSTEM}
본 발명은 방법, 유압 시스템 제어 유닛, 유압 시스템 및 중장비에서 적어도 하나의 유압 작업 기능을 수행하도록 유압 시스템을 제어하기 위한 중장비에 관한 것이다.
유압 시스템을 갖는 몇 개의 유형의 중장비에서, 로드 센싱(load sensing) 유압 시스템이 도입되었다. 소위 오픈 센터 시스템, 예컨데 부하 감지 없이 유압 시스템에 있어서, 유압 흐름은 부하에 의존하고, 따라서 시스템 압력 또는 실린더에 작용하는 부하에 의존한다. 도 3은 소정의 밸브 개방이 주어진 부하에 대해서 유압 흐름을 어떻게 이끄는지에 대해서 설명한다. 도 3에서 도시된 바와 같이, 주어진 일정한 밸브 개방 X에 대해서, 증가하는 부하 때문에 유압 흐름이 감소된다. 증가하는 부하에서 동일한 흐름을 달성하기 위해서, 오퍼레이터(operator)는 유압 레버(lever)의 각도를 증가시켜야만 했다.
로드 센싱 시스템에서 밸브 개방 및 유압 흐름 사이의 관계는 도 4의 선 X에 도시된 바와 같이, 부하에 독립적이다. 이것은 오퍼레이터가 레버 각도를 증가시킴에 의해 증가하는 부하에 대해 더 이상 보상하지 않는다는 것이다. 오퍼레이터는 어떤 각도에서 레버를 일정하게 유지할 수 있고, 시스템은 흐름이 일정하게 유지하는 것을 확인할 것이다.
로드 센싱 시스템의 단점은 오퍼레이터가 레버 각도를 증가시킴에 의해 증가하는 부하를 보상해야만 함에 의해 더 이상 피드백(feedback)을 수신하지 않는다는 것이다. 어떤 상황에서, 예컨데 커다란 바위를 다루는 것과 같이, 그러한 피드백은 실제적으로 요구된다. 흐름 상수를 유지하는 로드 센싱 시스템과 더불어, 오퍼레이터(흐름 감소에 익숙한)는 부하의 무게를 감지하지 못할 것이고, 따라서 덜 직관적으로 장비를 다룰 수 있다.
본 발명의 목적은 로드 센싱 시스템의 잇점을 유지하면서, 로드 센싱 시스템의 오퍼레이터의 부정적인 경험을 감소시키는 유압 시스템을 제어하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 중장비에서 적어도 하나의 유압 작업 기능을 수행하도록 유압 시스템을 제어하기 위한 방법에 의해 해결된다. 유압 시스템은 유압 시스템 제어 유닛에 의해 결정되는 작동 신호에 따라서 유압 제어 기능을 수행한다. 제 1 단계에서, 제어 유닛은 상기 작업 기능에 관한 오퍼레이터 제어 입력을 수신한다. 구체적으로, 방법은 제어 유닛이 작업 기능에 관한 부하를 표시하는 부하 입력을 수신하는 제 2 단계에 특징이 있다. 더욱이, 제 3 단계에서, 제어 유닛은 오퍼레이터 제어 입력 및 부하 입력에 대응하여 작동 신호를 결정한다.
또한, 본 발명의 목적은 청구항 1-14 중의 어느 한 항에 따른 중장비에서 적어도 하나의 유압 작업 기능을 수행하도록 유압 시스템을 제어하기 위한 방법이 수행되도록 유압 시스템 제어 유닛에 의해 해결된다. 또한 본 발명의 목적은 청구항 15에 따른 유압 시스템 제어 유닛을 포함하는 유압 시스템, 청구항 16에 따른 유압 시스템을 포함하는 중장비에 의해 해결된다.
본 발명에 있어서의 주요한 잇점은 오퍼레이터가 버켓(bucket)을 로딩(loading)할 때, 유압 시스템으로부터 피드백을 수신할 수 있다. 오퍼레이터는 유압 시스템의 효율에 대한 타협 없이 집중할 수 있다. 오퍼레이터는 버켓 위에 작용하는 부하 무게를 감지할 수 있다.
그러한 피드백은 기계를 작동할 때, 많은 경우에서 오퍼레이터를 위하여 매우 중요하다. 예를 들면, 굴삭기를 작동할 때 크고, 무거운 물체(바위 조각 등.)를 제거할 때, 물체의 중량을 감지하는 것이 매우 중요하다. 그렇지 않으면, 굴삭기는 기울거나 및/또는 손상될 수 있다. 같은 방법으로, 휠 로더(wheel loader)의 오퍼레이터는 무거운 물체로 버켓을 로딩할 때, 유압 시스템으로부터 피드백을 필요로 한다. 더욱이, 쌓여있는 더미로부터 자갈을 로딩할 때, 작동은 더욱 쉬울 것이다. 예컨데, 오퍼레이터는 버켓이 자갈 더미에서 막 움직이지 못할 때, 감지할 수 있다.
다른 바람직한 실시 예 및 발명의 잇점은 종속항 및 하기의 상세한 설명으로부터 나타날 것이다.
도 1은 중장비의 사시도를 도시한다.
도 2는 유압 시스템을 도시하고, 유압 시스템 제어 유닛 및 유압 기능을 도시한다.
도 3은 버켓 위의 부하가 로드 센싱 시스템의 도입 이전의 유압 시스템에서 어떻게 유압 흐름에 영향을 미치는지를 설명한다.
도 4는 로드 센싱과 더불어 유압 시스템에서의 유압 흐름의 부하-독립적임을설명한다.
도 5는 버켓 위의 부하가 본 발명의 일 실시에 따른 유압 시스템 제어 유닛을 갖는 유압 시스템에서 유압 흐름에 어떻게 영향을 미치는지에 대해서 설명한다.
도 6은 버켓 위의 부하가 본 발명의 또 다른 실시에 따른 유압 시스템 제어 유닛을 갖는 유압 시스템에서 유압 흐름에 어떻게 영향을 미치는지에 대해서 설명한다.
도 7은 본 발명의 다른 방법을 도시한다.
도 8은 본 발명을 포함하는 단순한 로드 센싱 시스템을 설명한다.
도 9는 본 발명을 포함하는 유압 펌프 변위를 제어하기 위한 단순한 시스템을 설명한다.
도 10은 본 발명을 포함하는 유압 펌프 속도를 제어하기 위한 단순한 시스템을 설명한다.
본 발명은 도면 및 상세한 설명에 기재된 실시예들을 참조하여 상세하게 기술될 것이다.
본 발명은 방법, 유압 시스템 제어 유닛, 유압 시스템 및 중장비에서 적어도 하나의 유압 작업 기능을 수행하도록 유압 시스템을 제어하기 위한 중장비에 관한 것이다. 유닛, 유닛을 포함하는 시스템 및 시스템을 포함하는 중장비는 여기에서 기술되는 실시 예에서 방법 단계를 수행하기에 적합하다. 따라서, 비록 여기에서 상세하게 기술되지 않더라도, 상세한 설명이 유닛, 시스템 및 중장비가 방법 단계를 수행하기에 적합하다는 것을 또한 포함한다는 것이 당업자에 의해 이해되어져야만 한다.
도 1은 휠 로더의 형태로 된 중장비(1)를 도시한다. 중장비(1)의 몸체는 전면 몸체부(2) 및 후면 몸체부(3)를 포함한다. 후면 몸체부(3)는 캡(4)을 포함한다. 몸체부(2,3)는 몸체부가 피봇(pivot)할 수 있도록 상호 연결된다. 중장비(1)는 물체 또는 자재를 다루기 위한 설비(5)를 포함한다. 설비(11)는 로드-암 유닛 상에 고정된 버켓의 형태로 로드-암 유닛(6) 및 기구(7)를 포함한다. 로드-암 유닛(6)의 제 1 끝단은 전면(front) 차량 부(2)에 피봇가능하게 연결된다. 기구(7)는 로드-암 유닛(6)의 제 2 끝단에 연결된다.
로드-암 유닛(6)은 전면 차량 부(2)의 일단과 로드-암 유닛(6)의 타단에 연결된 각각의 두 개의 유압 실린더(8,9)의 형태에서 두 개의 제 2 엑츄에이터(actuators)에 의해서 차량의 전면 부(2)에 대하여 상승 및 하강된다. 버켓(7)은 유압 실린더(10)의 형태로 제 3 엑츄에이터에 의해서 로드-암 유닛(6)에 틸트될 수 있으며, 이것은 링크-암 시스템을 통하여 전면 차량 부(2)의 일단 및 버켓(7)의 타단에 연결된다. 중장비(1)는 내연 기관 엔진, 자동 기어박스 및 유체 역학의 토크(torque) 컨버터(converter)와 더불어 구동 라인(미도시됨)을 갖는다. 구동 라인은 통상의 구동 라인이고, 이러한 응용에 있어서는 더 이상 기술되지 않을 것이다.
중장비(1)는 유압 시스템(17)을 포함하고, 도 2를 보면, 중장비에서 적어도 하나의 유압 작업 기능을 수행하기에 적합하다. 유체 역학의 토크 컨버터(미도시)를 통해서 엔진(10)에 의해 구동되는 적어도 하나의 유압 펌프(12)는, 작동유를 유압 실린더(8,9,10,14)에 공급한다. 시스템 내에서의 수 많은 전기적으로 제어되는 유압 밸브 유닛(13)은 전기적으로 유압 시스템 제어 유닛(24)에 연결되고, 이러한 작업을 조절하기 위한 실린더(8,9,10,14)에 유압으로 연결되고, 그에 따라 설비의 상승 및/또는 틸트 작동(16)으로 유압 작업을 수행한다. 제어 유닛(24)은 펌프 변위 및/또는 속도를 또한 제어할 수 있다. 유압 시스템은 로딩 유닛 어태치먼트(attachment)를(15) 통해서 설비(5)의 작동(16)에 의한 작업 기능을 수행한다.
유압 시스템(17)은 유압 시스템 제어 유닛(24)에 의해 결정되는 작동 신호에 따라서 유압 작업 기능을 수행한다. 유압 시스템은 유압 시스템 제어 유닛(24)으로부터 작동 신호를 수신하고, 시스템(밸브(13) 및/또는 펌프)은 흐름이 실린더(8,9,10,14) 내에서 생성되고, 작업 기능이 수행되도록 작동 신호를 기반으로 작동된다.
제어 유닛(24)은 캡(4) 내에서 정렬된 수 많은 전기 작동 레버에 결합된다. 제어 유닛은, 도 7을 보면, 작동될 때, 이러한 레버들로부터 상기 작업 기능에 관한 오퍼레이터 제어 입력을 수신한다(30). 상기 작업 기능에 관한 오퍼레이터 제어 입력은 오퍼레이터가 상기 레버를 작동할 때, 유압 작업 기능을 개시한다는 것을 의미한다. 레버는 죠이스틱(joystick), 버튼 또는 터치 스크린과 같은 유압 시스템을 작동하기 위한 다른 수단에 의해 대체될 수 있었다.
중장비(예를 들면 굴삭기 또는 휠 로더) 내에서 지금 현재의 로드 센싱 시스템이 갖는 하나의 문제는 오퍼레이터가 오퍼레이터 레버를 당김에 의해 버켓 위에 증가하는 부하를 보상하고, 그에 따라서, 오퍼레이터 제어 입력을 증가시켜야함에 의한 피드백을 더 이상 받지 않는다는 것이다. 이것은 도 3에서 도시되고, 거기에서 유압 시스템(17)은 흐름 상수를 유지한다.
오퍼레이터는 본능적으로 감소되는 유압 흐름을 기대하는 상황을 경험할 것이다. 그 이유는 대부분의 오퍼레이터는 로드 센싱 시스템의 도입 전에 중장비(1) 내에서 유압 시스템(17)에 익숙해져 있기 때문이다. 로드 센싱 시스템이 흐름 상수를 유지함으로써, 오퍼레이터(흐름 감소에 익숙해진)는 버켓이 움직이지 못하도록 높아질 때까지 마치 부하가 매우 낮은 듯이 감지할 수 있다.
오퍼레이터는 버켓 위에서 증가하는 부하에 의해 야기된 감소되는 흐름의 피드백에 익숙하기 때문에, 부하-독립적 흐름을 갖는 로드 센싱 시스템은 그러한 상황에서 오퍼레이터에 의해 부정적인 방법으로 경험된다. 반면에, 로드 센싱 시스템은 매우 바람직한 수행 및 효율 잇점을 갖는다. 본 발명의 목적은 따라서, 동시에 로드 센싱 시스템의 잇점을 보유하면서, 로드 센싱 시스템의 오퍼레이터의 부정적경험을 감소시키는 유압 시스템(17)을 제어하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 해결하기 위해, 본 발명은 제어 유닛(24)이, 도 7을 보면, 작업 기능에 관한 부하를 나타내는 부하 입력(L)을 수신하는(31) 단계에서 특별한 특징이 있다. 다음 단계에서, 제어 유닛은 오퍼레이터 제어 입력(α) 및 부하 입력(L)에 대응하여 작동 신호(F)를 결정한다(32). 이것은 도 5-6에서 설명되고, 이것은 후에 기술될 것이다.
결과적으로, 제어 유닛(24)은 이들은 작동 신호(F)를 계산하고/산출하는 것에 기반한 양쪽 입력들을 수신한다. 부하 입력은 기계(1) 위의 버켓(7) 위의 부하를 가리키는 값이다.
이러한 단계는 오퍼레이터가 버켓(7)을 로딩할 때 유압 시스템(17)으로부터 피드백을 수신할 것이다. 오퍼레이터는 유압 시스템의 효율을 보상함이 없이 집중할 수 있다. 부하 입력 값(L) 및 작동 신호 값(F) 사이에서 관계를 생성함에 의해, 버켓 위의 증가하는 부하는 유압 흐름이 감소되기 때문에, 오퍼레이터에 의해 감지될 것이다.
이것은 유압 흐름이 버켓 위에서 부하에 의지하는 더욱 부드러운 유압 시스템(17)을 제공한다. 하드웨어는 바뀌지 않는다. 대신에, 유압 제어 신호는 작동하는 상황에 의존하여 재해석된다. 그 결과, 개선된 유압 시스템 제어 유닛(24)은 개선된 작동성을 제공한다.
부하 입력(L) 및 작동 신호(F) 사이에서 관계는 제어 유닛(24) 내에서 SW 메카니즘을 이용하여 생성된다. 실용적으로, 그것은 유압 시스템 제어 유닛 내에서 제어 맵(map) 내에서 정의된다. 그러한 맵의 예는 도 5-6에서 설명되고, 이것은 후에 기술될 것이다.
방법에 따라서, 제어 유닛(24)은 반복되는 부하 입력(L)을 기반으로 작동 동안에 작업 기능에서 부하 변화를 결정한다. 제어 유닛(24)은 결정되는 부하 변화에 대응하여 작업 기능의 바람직한 속도를 변화시킨다.
피드백을 생성하기 위해, 부하 입력(L) 및 작동 신호(F) 사이의 관계는 증가하는 부하 입력 값(L)이 감소되는 작동 신호 값(F)으로 되도록 바람직하게 결정된다.
이것은 오퍼레이터가 버켓 위에서 부하가 증가할 때, 유압 시스템(17) 내에서 파워(power) 손실을 느낄 것이라는 것을 의미한다. 그 때 오퍼레이터는 아마도 유압 시스템 내에서 흐름(F)을 증가시키기 위해서 작동 레버를 당길 것이다. 관계에 관한 더욱 상세한 것은 도 5-6과 관련하여 기술될 것이다.
증가하는 부하 입력 값(L)은 오퍼레이터 제어 입력(α)의 제 1 제어 영역, 오퍼레이터 제어 입력(α)을 위한 총 작동하는 영역보다 더 작게 되는 제 1 제어 영역 내에서 감소되는 작동 신호 값(F)으로 될 수 있다. 오퍼레이터 제어 입력(α)은 작동 레버의 각도에 대응한다.
제 1 제어 영역 바깥에 있는 작동하는 영역의 부분은 100%(최대한의 레버 편차)또는 거의 100%에 매우 가깝게 오퍼레이터 제어 입력(α)에 의해 바람직하게 나타난다. 다른 입력 값(레버 각도)에 대해서, 제 1 제어 영역, 증가하는 부하(L)는 감소되는 작동 신호 값(F)으로 된다. 제어 영역은 바람직하게 0부터 대략 99%까지 이다.
제어 영역 바깥 쪽의 영역은 도 5에서 수직형(B)에 의해 설명된다. 이 선을 위해 오퍼레이터 제어 입력(α) 위의 최대한(100%)의 값이 있고, 이것은 최대한의 레버 편차를 의미한다. 선은 바람직하게는 거의 수직일 수 있다. 수직 또는 거의 수직형은 작동 신호(F)는 부하 입력(L)에 의존하지 않는다(또는 거의 의존하지 않는다)는 것을 의미한다. 이것은 오퍼레이터에게 맵핑(mapping)(증가하는 부하 입력 값이 제어 영역 내에서 작동 신호(F)에 대해 감소되는 값으로 되는)을 무시할 가능성을 준다. 이것은 최대한의 편차에 레버를 당김에 의해 가능하다. 그 때, 오퍼레이터는 버켓 위에 동작하는 부하에 반응이 없는 상황을 경험할 것이다.
제어 맵의 두 개의 대안이 도 5-6에서 설명되고, 더 기술될 것이다. 참조 A는 10% 오퍼레이터 제어 입력(α)을 나타내고 참조 B는 100% 오퍼레이터 제어 입력(α)을 나타내고, 이것은 최대한의 레버 편차이다.
새로운 선은 각도 10%에 대해 주어졌고, 그러나 이것은 단지 예이다. 실생활에서, 각도의 가능한 제어 입력 값(α)에 대한 선이 있다.
이것들은 그러한 맵의 예를 단지 설명하는 것은 당업자에 의해 이해되어져야 한다. 작동 신호(F) 및 부하 입력(L) 사이의 관계는 중장비(1)의 오퍼레이터가 수신해야만 하는 피드백에 의존하여 달라질 수 있다. 당업자는 따라서 이러한 두 개의 맵(도 5-6)으로부터 특별한, 잇점이 있는 특성은 적당한 피드백을 제공하기 위해서 다양한 방법으로 결합될 수 있다는 것을 알 것이다.
부하 입력(L) 및 작동 신호(F) 사이의 관계는 오퍼레이터 제어 입력(α)의 총 작동하는 영역에 걸쳐서 선형(linear)이 될 수 있다. 그것은 대안적으로써 오퍼레이터 제어 입력(α)의 총 작동하는 영역에 걸쳐서 비선형일 수 있다. 이 관계는 그러한 명백한 관계가 아닌 로드 센싱 시스템과는 다르다. 선형 관계는 도 5에서 도시되고, 비선형인 관계는 도 6에서 도시된다.
부하 입력(L) 및 작동 신호(F) 사이의 관계는 제어 입력(α)의 약간의 값에 대해 선형일 수 있고, 다른 값에 대해 비선형일 수 있다. 이것은 도 5에서 다른 선 A 및 B에 의해 설명된다.
경사 또는 기울기에 대해서 부하 입력(L) 및 작동 신호(F) 사이의 관계는 작동 제어 입력(α)의 다른 값에 대해서 같을 수 있다. 그것은 대안으로써 오퍼레이터 제어 입력의 다른 값에 대해 달라질 수 있다. 이것은 도 5에서 다른 선에 의해 설명된다. 도시된 바와 같이, 각도의 10% 각도의 증가에 대해(제어 입력에 대응하는), 새로운 선이 주어진다.
평행하지 않은 선과 더불어, 오퍼레이터는 오픈 센터 유압 시스템의 거동을 모방하는 모든 레버 각도에 대해 다른 피드백을 경험할 것이다. 즉, 유압 흐름 감소는 모든 레버 각도에 대해서 부하 증가와 관련하여 다를 것이다. 설명되고 논의되었듯이, 100% 레버 각도는 여전히 100%가 될 것이고, 반면에 낮은 레버 각도가 작동 신호(F)에 대해 모든 부하 값(L)에 대한 유압 실린더 또는 실린더들(미도시)로의 낮은 값을 줄 것이다.
부하 입력(L) 및 작동 신호(F) 사이의 관계는 적어도 부하 입력 값(L)의 제 1 간격 내에서 선형이 될 수 있고, 오퍼레이터 제어 입력(α)의 특별한 값에 대해 부하 입력 값(L)의 제 2 간격 내에서 비선형일 수 있다. 이것은 도 5에서 설명된다. 참조 A는 10% α(레버 각도)를 나타내고, 참조 B는 100% α(최대한의 편차)를 나타낸다.
이것의 다른 잇점은 유압 시스템의 내구(endurance)는 높은 부하에 대한 유압 흐름을 증가시키는 가능성을 상당하게 감소시킴에 의해 개선될 수 있다. 또 다른 잇점은 사고의 위험(팁핑(tipping) 기계 등)이 감소된다. 더욱이, 엔진 파워가 제한되고, 이 실시의 도입에 의해 구동선(driveline)으로의 파워 피드(feed)가 확보된다.
특별한 작동 제어 입력 값(α)에 대한 부하 입력(L) 및 작동 신호(F) 사이의 관계가 중장비(1)의 작동하는 상태에 의존할 수 있다. 이것은 수동 입력 또는 자동 감지 둘 중의 어느 하나에 의한 장치가 작동하는 상태를 결정한다는 것을 의미한다. 하나의 작동하는 상태는 자갈로 버켓을 채울 수 있고, 또 다른 것은 바위 조각을 로딩하는 것이다.
잇점은 부하 및 유압 흐름 사이의 관계가 오퍼레이터에게 가장 적당한 피드백을 제공하기 위해 작동 상태에 의존할 수 있었다는 것이다. 예를 들면, 바위 조각을 로딩하는 것은 더 무거운 물체를 다루는 것을 포함하고, 자갈의 로딩과 같은 경우가 되는 것보다 더 강한 부하 피드백으로부터 그것의 본질로 인하여 이익이 된다.
부하 입력(L)은 부하 지시 신호를 기반으로 결정될 수 있다. 그러한 지시 신호는 예를 들면 유압 펌프 내 또는 하나 또는 그 이상의 유압 실린더 내에서의 압력이다. 신호에 기반하여 작동 신호(F) 값은 오퍼레이터가 구현에 있어서 부하로부터 피드백을 수신할 수 있도록 결정된다. 발명에서 증가하는 부하는 작동 신호에 대해서 감소되는 값이 된다. 이것은 ECU가 유압실린더를 제어하는 것을 기본으로 유압-ECU로 보내진다.
이것은 작동 신호가 유압 밸브(13) 및/또는 변위 또는 유압 펌프(12)의 속도를 제어할 수 있는 것은 당업자에 의해 이해되어져야만 한다. 촛점은 달성되어지기 위한 결과이고, 이것은 실린더(8,9,10,14)를 제어하는 것이다. 하나의 대안에 따르면, 유압 시스템 제어 유닛(24)으로부터 작동 신호(F)가 유압 밸브를 제어한다. 만일 버켓(7) 위의 부하가 증가하면, 밸브는 흐름을 감소시키기 위해 제어된다.
또 다른 대안에 따르면, 펌프는 연소 엔진에 기계적으로 결합되지 않는다. 유압 시스템 제어 유닛(24)으로부터 작동 신호는 그 때 유압 펌프(12) 변위 또는 펌프 속도를 제어한다. 펌프 속도를 제어하는 것은 펌프에 결합된 전기 엔진의 속도를 제어하는 것에 의해 수행된다. 양쪽 대안 모두에서 이것은 오퍼레이터로의 피드백이 되고, 오퍼레이터는 아마도 작동 신호(F)의 값을 증가시키기 위해 작동 레버를 당길 것이다.
기술된 바와 같이, 본 발명의 주요한 영역은 유압 시스템을 제어함에 의해 오퍼레이터에게 피드백을 생성하는 것이다. 다른 제어 맵을 이용하는 것은 수많은 피드백 대안을 생성한다. 언급되었듯이, 도 5-6에서 설명된 제어 맵의 대안은 그러한 맵을 예시하여 설명한다. 부하 입력(L) 및 작동 신호(F) 사이의 관계는 장치(1)의 오퍼레이터가 수신하여야만 하는 피드백에 의존하여 달라질 수 있다. 당업자는 따라서 이들 두 개의 맵으로부터 특별하고 잇점이 있는 특성은 적당한 피드백을 제공하기 위해 다양한 방법으로 결합될 수 있다는 것을 알 것이다.
포스 피드백(force feedback) 시스템은 오퍼레이터에게 피드백을 생성하기 위해 작동 레버에 결합될 수 있다. 그러한 피드백은 기술된 유압 제어와 함께 작동될 수 있거나 스스로 작동한다.
포스 피드백 시스템은 PC 또는 콘솔(console)로부터 실제적인 촉감이 있는 피드백을 사람에게 제공하기 위해 죠이스틱 및 핸들로 통상적으로 사용된다. 이것은 단지 시각 및 청각 뿐만 아니라 그들의 촉각에 기반하여 아주 짧은 시간에 판단하는 학생 및 교수에 대해서 실물과 같은 훈련을 제공하기 위하여 의학, 우주 및 비행 시뮬레이터에서 광범위하게 사용된다. 이 기술은 이 지난 해에 PC 및 다음 세대 콘솔 게이밍(gaming)으로 연장된다. 게이밍에서, 포스 피드백은 이 전에 사용된 무지향적인 진동 피드백보다 더욱 부유하고, 실제적이며 매력적이다. 발전된 소프트웨어 및 전자기술의 사용을 통하여, 포스 피드백은 마치 장치가 실제적 외부 힘에 지배되는 것과 같이 핸들 또는 죠이스틱을 움직일 수 있다.
중장비(1)의 오퍼레이터에게 피드백을 생성하기 위해 포스 피드백을 사용할 때, 오퍼레이터는 기계(1)가 외부 힘에 종속되도록 오퍼레이터 레버에서 느낄 수 있다. 적당한 피드백을 생성하기 위하여, 제어 맵은 버켓 및 레버 위에 동작하는 포스 피드백에 동작하는 부하(L) 사이의 관계를 생성하도록 사용될 수 있었다. 증가하는 부하는 레버 위의 증가하는 포스 피드백이 될 것이다.
도 8-10은 본 발명을 포함한 유압 시스템(17)의 예를 나타낸다. 도 8은 단순한 로드 센싱 시스템을 나타낸다. 이 시스템에서, 본 발명의 도입 전에, 유압 펌프(12)의 변위는 밸브 유닛(21)을 통해서 자동적으로 제어된다. 그것은 유압 실린더(14)에서의 압력에 대응하는 유압 밸브(13)로부터 압력 입력을 수신한다. 부하가 증가하면, 압력 입력은 변화하고 변위는 변화된다. 이것은 버켓 위의 증가하는 부하를 보상하기 위한 변화된 유압 압력이 된다. 제어 유닛은 레버(20)로부터 상기 작업 기능에 관한 오퍼레이터 제어 입력을 수신한다. 수신된 신호를 기초로, 유닛은 작동 신호를 결정하고, 이것은 밸브를 제어하기 위해 밸브(13)에 공급된다. 유압 시스템(17) 내에서의 밸브는 그 때 작동 신호에 따라서 유압 제어 기능을 수행한다.
본 발명은 도입된다. 압력 센서(18)는 실린더(14) 내에서의 압력을 검출하고, 작업 기능에 관한 부하를 가리키는 부하 입력을 생성한다. 부하 입력은 유압 시스템 제어 유닛(24)에 공급된다. 제어 유닛은 또한 레버(20)로부터 상기 작업 기능에 관한 오퍼레이터 제어 입력을 또한 수신한다. 수신된 신호에 기반하여, 유닛은 작동 신호를 결정하고, 이것은 밸브를 제어하기 위한 밸브(13)에 공급된다. 유압 시스템(17) 내에서의 밸브는 그 때 작동 신호에 따라서 유압 제어 기능을 수행한다.
도 9는 유압 펌프 변위를 제어하기 위한 단순한 시스템을 설명한다. 작동 신호는 변위를 제어하기 위해 펌프에 공급된다. 제어 유닛(24)으로부터 작동 신호가 펌프 및 밸브(13) 모두를 제어하기 위해 사용된다. 같은 방법으로, 도 8과 관련하여 기술되었듯이, 제어 유닛은 센서(18)로부터 부하 압력을 수신하고, 레버(20)로부터 오퍼레이터 제어 입력을 수신한다. 작동 신호는 그 때 결정되고, 그것으로 인하여 유압 시스템(17)이 제어된다.
도 10은 유압 펌프 속도를 제어하기 위한 단순한 시스템을 나타낸다. 유압 시스템에서, 전기 모터(22)는 펌프의 속도를 제어하기 위해 사용된다. 제어 유닛으로부터 작동 신호는 펌프(모터 제어 유닛(23)을 통해서) 및 밸브(13)를 모두 제어하기 위해 사용된다. 같은 방법으로, 도 8-9와 관련하여 기술되었듯이, 제어 유닛은 센서(18)로부터 부하 입력을 수신하고, 레버(20)로부터 오퍼레이터 제어 입력을 수신한다. 작동 신호는 유닛에 의해 그 때 결정되고, 그것으로 인하여 유압 시스템(17)은 제어된다.
1 중장비
2 전면 몸체부
3 후면 몸체부
4 회전축캡
5 설비
6 로드-암 유닛
7 버켓
8,9,10,14 유압 실린더
11 설비
12 유압 펌프
13 유압 밸브 유닛
17 유압 시스템
18 센서
20 레버
21 밸브 유닛
22 전기 모터
23 모터 제어 유닛
24 제어 유닛

Claims (17)

  1. 작업 기능에 관한 오퍼레이터 제어 입력(α)을 수신하는 단계를 포함하는 유압 시스템 제어 유닛(24)에 의해 결정되는 작동 신호(F)에 따라서 유압 제어 기능을 수행하며, 중장비(1)에서 적어도 하나의 유압 작업 기능을 수행하도록 유압 시스템을 제어하기 위한 방법에 있어서,
    상기 제어 유닛이 상기 작업 기능에 관한 부하를 가리키는 부하 입력(L)을 수신하는 단계; 및,
    상기 제어 유닛이 상기 오퍼레이터 제어 입력(α) 및 상기 부하 입력(L)에 대응하여 상기 작동 신호(F)를 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 시스템을 제어하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부하 입력(L) 및 상기 작동 신호(F) 사이의 관계는 증가하는 부하 입력 값(L)이 감소되는 작동 신호 값(F)이 되도록 결정되는 것을 특징으로 하는 유압 시스템을 제어하기 위한 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 증가하는 부하 입력 값(L)은 상기 오퍼레이터 제어 입력(α)의 제 1 제어 영역 내에서 감소되는 작동 신호 값(F)이 되고, 상기 제 1 제어 영역은 상기 제어 입력(α)의 총 작동 영역보다 더 작은 것을 특징으로 하는 유압 시스템을 제어하기 위한 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 부하 입력(L) 및 상기 작동 신호(F) 사이의 관계는 상기 오퍼레이터 제어 입력(α)의 총 작동 영역에 걸쳐서 선형(linear)인 것을 특징으로 하는 유압 시스템을 제어하기 위한 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 부하 입력(L) 및 상기 작동 신호(F) 사이의 관계는 상기 오퍼레이터 제어 입력(α)의 총 작동 영역에 걸쳐서 비선형인 것을 특징으로 하는 유압 시스템을 제어하기 위한 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 부하 입력(L) 및 상기 작동 신호(F) 사이의 관계는 적어도 상기 부하 입력 값(L)의 제 1 간격에서 선형이고, 상기 오퍼레이터 제어 입력(α)의 특별한 값에 대해 상기 부하 입력 값(L)의 제 2 간격에서 비선형인 것을 특징으로 하는 유압 시스템을 제어하기 위한 방법.
  7. 상기 청구항 중의 어느 한 항에 있어서,
    경사 또는 기울기에 대해서 상기 부하 입력(L) 및 상기 작동 신호(F) 사이의 관계는 상기 오퍼레이터 제어 입력(α)의 다른 값에 대해서 같은 것을 특징으로 하는 유압 시스템을 제어하기 위한 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    경사 또는 기울기에 대해서 상기 부하 입력(L) 및 상기 작동 신호(F) 사이의 관계는 상기 오퍼레이터 제어 입력(α)의 다른 값에 대해서 다른 것을 특징으로 하는 유압 시스템을 제어하기 위한 방법.
  9. 상기 청구항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 부하 입력(L) 및 상기 작동 신호(F) 사이의 관계는 상기 유압 시스템 제어 유닛(24) 내의 제어 맵(map)에서 정의되는 것을 특징으로 하는 유압 시스템을 제어하기 위한 방법.
  10. 상기 청구항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 오퍼레이터 제어 입력(α)은 작동 레버(lever)의 각도에 상응하는 것을 특징으로 하는 유압 시스템을 제어하기 위한 방법.
  11. 상기 청구항 중의 어느 한 항에 있어서,
    특별한 오퍼레이터 제어 입력 값(α)에 대한 상기 부하 입력(L) 및 상기 작동 신호(F) 사이의 관계는 중장비(1)의 작동 상태에 의존하는 것을 특징으로 하는 유압 시스템을 제어하기 위한 방법.
  12. 상기 청구항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 부하 입력(L)은 부하 지시 신호를 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는 유압 시스템을 제어하기 위한 방법.
  13. 상기 청구항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 유닛(25)은 반복되는 부하 입력(L)을 기반으로 작동 동안에 작업 기능에서 부하 변화를 결정하는 것을 특징으로 하는 유압 시스템을 제어하기 위한 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어 유닛(25)은 상기 결정되는 부하 변화에 대응하여 상기 작업 기능의 상기 바람직한 속도를 변화시키는 것을 특징으로 하는 유압 시스템을 제어하기 위한 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중의 어느 한 항에 따른 상기 방법 단계 중의 어느 하나를 수행하기에 적합한 유압 시스템 제어 유닛(24).
  16. 제 15 항에 따른 유압 시스템 제어 유닛(24)을 포함하는 유압 시스템(17).
  17. 제 16 항에 따른 유압 시스템을 포함하는 중장비(1).
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