KR20110100285A - 건설 기계의 유압펌프 유량 제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 건설 기계의 유압펌프 유량 제어장치는 건설 기계의 각종 제어신호 입력 값들에 해당하는 압력신호들을 검출하는 압력센서(80); 상기 압력센서(80)와 연결된 유압 라인들(81)을 그룹으로 나누어 해당 그룹에 속하는 유압 라인들(81) 중 가장 높은 압력의 유압라인의 압유를 추출하는 복수의 셔틀 밸브(70a)(70b)를 포함하는 셔틀 블록(70); 상기 셔틀 블록(70)에서 토출된 압유의 압력을 검출하는 보조압력센서(60a)(60b); 인가되는 신호에 따라 개도량이 조절되어 신호라인(33a)(33b)에 인가되는 유량을 제어하여 메인 펌프(P1)(P2)의 토출 유량을 조절하는 전자비례제어밸브(40a)(40b); 및 상기 압력센서(80)로부터 상기 압력신호의 인가시 상기 전자비례제어밸브(40a)(40b)의 개도량이 상기 압력신호 크기에 맞추어 조절되도록 상기 전자비례제어밸브(40a)(40b)를 제어하는 제어부(50);를 포함하며, 상기 압력센서(80)가 비정상으로 판정되는 경우, 상기 제어부(50)는, 상기 보조압력센서(60a)(60b)로부터 출력된 신호의 크기에 대응되는 개도량으로 상기 전자비례제어밸브(40a)(40b)의 개도량을 제어한다.

Description

건설 기계의 유압펌프 유량 제어장치{HYDRAULIC PUMP FLUX CONTROL APPARATUS FOR CONSTRUCTION MACHINERY}
본 발명은 굴삭기 등과 같이 유압을 작업장치의 구동원으로 이용하는 건설 기계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각 작업장치에 작동유를 공급하는 건설 기계의 유압펌프 유량 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 굴삭기와 같은 건설 기계는 주행이나 각종 작업장치를 구동시키기 위한 복수의 액츄에이터를 구비하며, 상기 복수의 액츄에이터는 엔진에 의해 구동되는 가변용량형 유압펌프로부터 토출되는 작동유에 의해 구동된다.
한편, 상기 엔진의 출력과 상기 가변용량형 유압펌프로부터 토출되는 작동유의 유량은 작업 부하에 따라 제어되고 있다. 이와 같은 유압펌프의 유량을 제어하는 유압펌프 유량제어장치의 일 예가 도 1에 도시된다.
도 1을 참조하면, 일반적인 건설 기계는 엔진(E)에 직결되어 구동되는 2개의 메인 펌프(P1)(P2)와 하나의 보조 펌프(P3)를 구비한다. 메인 펌프(P1)(P2)는 사판(1a)(1b)의 각도에 따라 토출되는 유량이 가변하는 가변용량형 펌프로 구성된다. 이러한 메인 펌프(P1)(P2)는 서보 피스톤(2a)(2b)의 구동에 의해 사판(1a)(1b)의 경사각도가 조절되어 유량이 조절된다.
서보 피스톤(2a)(2b)은 사판 제어밸브(5a)(5b)에 의해 흐름 방향이 제어된 메인 펌프(P1)(P2)의 작동유에 의해 구동된다. 사판 제어밸브(5a)(5b)는 다단 피스톤(6a)(6b)의 구동에 의해 변환되며 다단 피스톤(6a)(6b)은 유량제어피스톤(7a)(7b)에 의해 구동된다. 즉, 메인 펌프(P1)(P2)의 사판(1a)(1b)은 유량제어피스톤(7a)(7b)의 구동에 의해 경사 각도가 조절된다.
또한, 유량제어피스톤(7a)(7b)은 제어부(9)에서 인가되는 신호인 전류량에 따라 개도량이 조절되는 전자비례제어밸브(8a)(8b)에서 토출되는 유량에 따라 구동된다.
보다 구체적으로, 굴삭기의 조이스틱 및 각종 주행조작장치(미도시)의 유압 제어 라인에는 각각 압력센서(10)가 구비되어 있다. 사용자가 조이스틱 및 각종 주행조작장치를 조작할 경우 압력센서(10)가 그 움직임에 따른 신호를 인지하여 제어부(9)로 전송한다. 제어부(9)는 입력된 압력센서 값을 이용하여 이에 해당하는 신호, 즉 전류량을 전자비례제어밸브(8a)(8b)로 출력하여 전자비례제어밸브(8a)(8b)의 개도량을 제어하고, 이에 따라 메인 펌프(P1)(P2)의 토출 유량이 적절히 조절된다.
그러나, 압력센서(10)에 이상이 생길 경우, 압력센서(10)가 상기 조이스틱 및 각종 주행조작장치의 움직임을 정확히 검출할 수 없고, 잘못 검출된 압력센서 값이 제어부(9)에 입력되어 메인 펌프(P1)(P2)의 토출 유량 제어가 정확히 수행되지 않는다. 이에 따라, 건설 기계가 동작하기 않거나 오동작하는 문제점이 발생하였다. 또한, 압력센서(10)의 이상을 인지하여도 수리가 완료될 때까지 건설 기계의 사용을 중단할 수 밖에 없다는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 압력센서의 고장시에도 최적 제어를 할 수 있는 건설 기계의 유압펌프 유량 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 제어라인의 고장 발생시와 같은 긴급 상황에서의 위험을 방지하고, 장비 수리가 완료되기 전의 사용중단에 따른 불편함을 해소할 수 있는 건설 기계의 유압펌프 유량 제어장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 건설 기계의 유압펌프 유량 제어장치는 건설 기계의 각종 제어신호 입력 값들에 해당하는 압력신호들을 검출하는 압력센서(80); 상기 압력센서(80)와 연결된 유압 라인들(81)을 그룹으로 나누어 해당 그룹에 속하는 유압 라인들(81) 중 가장 높은 압력의 유압라인의 압유를 추출하는 복수의 셔틀 밸브(70a)(70b)를 포함하는 셔틀 블록(70); 상기 셔틀 블록(70)에서 토출된 압유의 압력을 검출하는 보조압력센서(60a)(60b); 인가되는 신호에 따라 개도량이 조절되어 신호라인(33a)(33b)에 인가되는 유량을 제어하여 메인 펌프(P1)(P2)의 토출 유량을 조절하는 전자비례제어밸브(40a)(40b); 및 상기 압력센서(80)로부터 상기 압력신호의 인가시 상기 전자비례제어밸브(40a)(40b)의 개도량이 상기 압력신호 크기에 맞추어 조절되도록 상기 전자비례제어밸브(40a)(40b)를 제어하는 제어부(50);를 포함하며, 상기 압력센서(80)가 비정상으로 판정되는 경우, 상기 제어부(50)는, 상기 보조압력센서(60a)(60b)로부터 출력된 신호의 크기에 대응되는 개도량으로 상기 전자비례제어밸브(40a)(40b)의 개도량을 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제어부는, 상기 압력센서(80)로부터 인가된 신호들 중 가장 큰 신호값과 상기 보조압력센서(60a)(60b)로부터 인가된 보조압력센서 값을 비교하여 상기 압력센서(80)의 비정상을 판단한다.
또한, 상기 보조압력센서(60a)(60b) 및 상기 셔틀밸브(70a)(70b)들은 상기 메인 펌프(P1)(P2)의 갯수에 대응되는 갯수로 마련되며, 상기 제어부는 상기 압력센서의 이상시 각각의 보조압력센서(60a)(60b)의 신호 각각에 대응되는 전자비례제어밸브(40a)(40b)를 제어한다.
상기 제어부(50)와 연결되어 상기 제어부(50)에 보조모드신호를 선택적으로 출력하는 보조모드 스위치(90)를 더 포함할 수 있으며, 상기 제어부(50)는 상기 보조모드신호가 입력된 경우 미리 설정된 값에 해당하는 신호를 상기 전자비례제어밸브(40a)(40b)로 출력할 수 있다.
또한, 상기 보조모드 스위치(90)는, 상기 압력센서 및 상기 보조압력센서가 모두 비정상인 경우 작동되며, 상기 제어부는 상기 보조모드신호가 입력된 경우 미리 설정된 값에 해당하는 신호를 상기 전자비례제어밸브(40a)(40b)로 출력할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같은 목적은 건설 기계의 각종 제어신호 입력 값들에 해당하는 압력신호들을 검출하는 압력센서(80); 인가되는 신호에 따라 개도량이 조절되어 신호라인(33a)(33b)에 인가되는 유량을 제어하여 메인 펌프(P1)(P2)의 토출 유량을 조절하는 전자비례제어밸브(40a)(40b); 상기 압력센서(80)로부터 인가된 압력신호들의 파일럿 신호들(82) 중 가장 큰 압력신호 값을 검출하여 상기 전자비례제어밸브(40a)(40b)에 인가되는 신호를 조절하는 제어부(50); 및 상기 제어부(50)와 연결되어 상기 제어부(50)에 보조모드신호를 인가하는 보조모드 스위치(90)를 포함하며, 상기 제어부(50)는, 통상모드 동작시 상기 압력센서(80)의 가장 큰 압력신호 값에 해당하는 신호를 상기 전자비례제어밸브(40a)(40b)에 출력하고, 보조모드 동작시 미리 설정된 값에 해당하는 신호를 상기 전자비례제어밸브(40a)(40b)로 출력하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 유압펌프 유량 제어장치에 의해서도 달성될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 과제 해결 수단에 의하면, 본 발명에 따른 건설 기계의 유압펌프 유량 제어장치는 압력센서의 고장시에도 보조압력센서를 구비하여 메인 펌프의 토출 유량의 최적 제어를 할 수 있다.
또한, 압력센서의 신호와 보조압력센서의 신호를 비교하여 메인 펌프의 토출 유량을 조절함으로써, 건설 기계의 정확한 제어를 수행할 수 있다.
또한, 보조모드 스위치를 더 구비하여, 제어라인의 고장 발생시와 같은 긴급 상황에서의 위험을 방지하고, 장비 수리가 완료되기 전에도 보조모드로 동작하여 사용중단에 따른 불편함을 최소화 할 수 있다.
도 1은 일반적인 건설 기계의 유압펌프 유량 제어장치를 개략적으로 나타낸 유압 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설 기계의 유압펌프 유량 제어장치를 개략적으로 나타낸 유압 회로도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설 기계의 유압펌프 유량 제어과정을 나타낸 순서도들이다.
발명의 실시를 위한 형태
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 건설 기계의 유압펌프의 유량 제어장치의 바람직한 실시예들을 자세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설 기계의 유압펌프 유량 제어장치를 개략적으로 나타낸 유압 회로도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유압펌프의 유량 제어장치는 엔진(E)에 의해 구동되는 한 쌍의 메인 펌프(P1)(P2)의 토출 유량을 제어하기 위한 것으로서, 메인 펌프(P1)(P2)의 사판(S1)(S2) 경사각을 조절할 수 있도록 사판(S1)(S2)에 연결된 서보 피스톤(10a)(10b)과, 서보 피스톤(10a)(10b)에 공급되는 작동유의 흐름 방향을 제어하는 사판 제어밸브(20a)(20b)와, 입력되는 신호에 따라 사판 제어밸브(20a)(20b)를 변환시키기 위한 밸브변환유닛(30)과, 밸브변환유닛(30)에 사판 제어밸브(20a)(20b)를 변환하기 위한 신호를 인가하기 위한 전자비례제어밸브(40a)(40b)와, 전자비례제어밸브(40a)(40b)를 제어하는 제어부(50)를 포함한다.
또한, 조이스틱 및 각종 주행조작장치(미도시, 이하 '입력부'라 함)의 유압 제어라인에 구비되어 상기 입력부의 움직임에 따른 신호를 인지하는 압력센서(80)와, 압력센서(80)를 경유한 유압 라인들(81) 각각에 연결되는 복수의 셔틀 밸브(70a)(70b)를 구비하는 셔틀 블록(70)과, 셔틀 밸브(70a)(70b)에서 토출된 압유의 압력을 검출하는 보조압력센서(60a)(60b)를 포함한다. 본 실시예는 조이스틱 및 조작장치들의 조작에 의해 생성된 파일롯 신호들은 유압신호로 생성되는 경우로 한정하여 설명한다. 이렇게 생성된 유압신호들은, 도시되지는 않았지만, 압력센서(80)를 경유하여 각 작업장치들을 제어하는 제어스풀의 수압부로 인가되며, 상기 수압부로 인가되기 전에 분기되어 일부 유량이 셔틀 블록(70)으로 유입된다. 본 실시예에서는 설명의 단순화를 위해 셔틀 밸브(70a)(70b)가 한쌍만 마련된 실시예를 설명한다. 이러한 셔틀 밸브(70a)(70b)들은 펌프의 수에 맞추어 그룹지워지는 것이 바람직하다. 이는 후술될 바와 같이 개개의 셔틀 밸브(70a)(70b)로부터 발생되는 신호들은 해당 펌프의 제어를 위해 사용되는 것에 기인한다. 이에 따라, 펌프가 3개인 경우 해당 펌프의 수에 맞추어 셔틀 밸브(70a)(70b)도 3개의 조립체로 마련되는 것이 바람직하며, 이에 맞추어 보조압력센서(60a)(60b)도 3개가 설치되는 것이 바람직하다. 한편, 제어부(50)에 보조모드 동작신호를 인가하는 보조모드 스위치(90)를 더 포함할 수 있다.
셔틀 블록(70)은 도 2에 도시된 바와 같이, 압력센서(80)의 각종 압력신호를 소그룹, 예를 들어 파트 1과 파트 2로 분리하고 각 파트에 해당하는 유압 라인들(81)이 연결되는 셔틀 밸브들(70a)(70b)을 파트별로 묶는다. 이에 따라, 파트 1의 압력신호 값 중 가장 큰 값이 셔틀 밸브(70a)를 통해 출력되고, 파트 2의 압력신호 값 중 가장 큰 값이 셔틀 밸브(70b)를 통해 출력된다. 또한, 셔틀 블록(70)에서 토출된 압유의 압력을 파트별로 검출할 수 있도록 보조압력센서 1(60a)과 보조압력센서 2(60b)가 구비된다. 자세한 사항은 이하에서 설명하기로 한다.
메인 펌프(P1)(P2)는 사판(S1)(S2)의 경사각에 따라 토출 유량이 조절되는 가변 용량형 펌프로 구성되며, 본 실시예에서는 2개로 구성되는 것을 예시하였으나, 그 개수는 건설 기계에 따라 달라질 수 있다. 이러한 메인 펌프(P1)(P2)는 엔진(E)에 기계적으로 연결되어 엔진(E)의 기계적 에너지를 유압 에너지로 변환시키고, 메인 펌프(P1)(P2)로부터 토출되는 작동유는 메인공급라인(11a)(11b)을 통해 메인컨트롤밸브블록으로 수송되며, 수송된 작동유는 메인컨트롤밸브블록의 각 제어밸브에 의해 흐름 방향이 제어되어 작업 장치에 공급된다. 또한, 메인 펌프(P1)(P2)로부터 토출되는 작동유는 메인공급라인(11a)(11b)으로부터 분기된 분기라인(14a)(14b)(15a)(15b)에 의해 서보 피스톤(10a)(10b)의 대경실(12a)(12b)과 소경실(13a)(13b) 각각에 공급된다.
서보 피스톤(10a)(10b)은 사판(S1)(S2)의 각도를 조절할 수 있도록 사판(S1)(S2)과 연결되며, 수압부의 단면적이 큰 대경실(12a)(12b)과 수압부의 단면적이 작은 소경실(13a)(13b)을 구비한다. 전술한 바와 같이, 대경실(12a)(12b)과 소경실(13a)(13b)은 메인공급라인(11a)(11b)으로부터 분기된 분기라인(14a)(14b)(15a)(15b)을 통해 메인 펌프(P1)(P2)의 작동유가 공급된다. 소경실(13a)(13b)에는 항상 작동유가 공급되고 있으나, 대경실(12a)(12b)에는 사판 제어밸브(20a)(20b)의 변환상태에 따라 작동유가 공급 또는 드레인된다.
대경실(12a)(12b)에 작동유가 공급되면 대경실(12a)(12b)의 수압부의 면적이 소경실(13a)(13b)보다 크기 때문에 서보 피스톤(10a)(10b)은 신장되는 방향으로 구동되어 사판(S1)(S2)은 메인 펌프(P1)(P2)의 토출 유량이 증가하는 방향으로 회전한다. 반면, 대경실(12a)(12b)의 작동유가 드레인되면, 서보 피스톤(10a)(10b)은 수축되는 방향으로 구동되어 사판(S1)(S2)은 메인 펌프(P1)(P2)의 토출 유량이 감소하는 방향으로 회전하게 된다.
사판 제어밸브(20a)(20b)는 그 일측이 드레인 탱크(T) 및 서보 피스톤(10a)(10b)의 소경실(13a)(13b)과 연결된 분기라인(15a)(15b)으로부터 분기된 라인(15aa)(15bb)에 연결되고, 그 타측은 서보 피스톤(10a)(10b)의 대경실(12a)(12b)에 연결된다. 사판 제어밸브(20a)(20b)가 도 2에 도시된 바와 같이 변환되면, 대경실(12a)(12b)의 작동유는 드레인 탱크(T)로 드레인되고 소경실(13a)(13b)에는 작동유가 공급되어 서보 피스톤(10a)(10b)이 수축되는 방향으로 구동된다.
반면, 사판 제어밸브(20a)(20b)가 도 2에 도시된 상태와 반대로 변환되면, 서보 피스톤(10a)(10b)의 대경실(12a)(12b)은 드레인 탱크(T)와 차단되고 분기라인(15aa)(15bb)을 통해 소경실(13a)(13b)과 연결되어 소경실(13a)(13b)의 작동유와 메인공급라인(11a)(11b)으로부터 분기된 분기라인(15a)(15b)의 작동유가 공급된다. 이에 따라, 서보 피스톤(10a)(10b)은 신장되는 방향으로 구동된다.
밸브변환유닛(30)은 사판 제어밸브(20a)(20b)를 변환시키기 위한 것으로서, 사판 제어밸브(20a)(20b)를 변환시키는 다단 피스톤(31a)(31b)과, 다단 피스톤(31a)(31b)을 구동시키는 유량제어피스톤(32a)(32b)을 포함한다.
다단 피스톤(31a)(31b)은 사판 제어밸브(20a)(20b)에 연결된 분기라인(15aa)(15bb)과 연결되어 메인 펌프(P1)(P2)로부터 토출되는 작동유의 압력에 따라 변환될 뿐만 아니라 보조 펌프(P3)와 마력제어밸브(60)를 매개로 연결되어 마력제어밸브(60)의 변환상태에 따라 보조 펌프(P3)로부터 토출되는 작동유의 압력이 인가되어 구동되기도 한다. 마력제어밸브(60)는 제어부(50)와 신호 통신 가능하게 연결되어(미도시) 선택된 마력 모드에 따라 보조 펌프(P3)의 작동유를 다단 피스톤(31a)(31b)에 공급하여 사판(S1)(S2)의 각도를 조절하게 된다. 또한, 다단 피스톤(31a)(31b)은 유량제어피스톤(32a)(32b)에 의해 구동된다.
유량제어피스톤(32a)(32b)은 신호라인(33a)(33b)을 통해 전자비례제어밸브(40a)(40b)로부터 신호가 인가되어 구동된다. 예를 들어, 신호라인(33a)(33b)을 통해 고압의 신호가 유량제어피스톤(32a)(32b)에 인가되면, 유량제어피스톤(32a)(32b)은 A방향으로 구동되어 다단 피스톤(31a)(31b)을 A방향으로 이동시킨다. 반면, 신호라인(33a)(33b)을 통해 저압의 신호가 유량제어피스톤(32a)(32b)에 인가되면, 유량제어피스톤(32a)(32b)은 C방향으로 구동되어 다단 피스톤(31a)(31b)이 C방향으로 이동시킨다.
전자비례제어밸브(40a)(40b)는 유량제어피스톤(32a)(32b)에 사판 제어밸브(20a)(20b)를 변환하기 위한 신호를 인가하기 위한 것으로서, 제어부(50)로부터 인가되는 신호인 전류량에 따라 개도량이 조절된다.
제어부(50)는 전자비례제어밸브(40a)(40b)를 제어하기 위한 것으로서, 압력센서(80)에서 검출한 압력신호들의 파일럿 신호들(82)과 보조압력센서(60a)(60b)의 값을 비교하여 출력값을 결정하고, 상기 출력값이 클수록 전자비례제어밸브(40a)(40b)의 개도량을 늘려 메인 펌프(P1)(P2)의 토출유량이 증가하게 유량제어피스톤(32a)(32b)을 구동시키고, 상기 출력값이 작을수록 전자비례제어밸브(40a)(40b)의 개도량을 줄여 메인 펌프(P1)(P2)의 토출 유량이 작아지게 유량제어피스톤(32a)(32b)을 구동시킨다. 따라서, 작업부하에 따라 메인 펌프(P1)(P2)의 토출유량을 제어할 수 있다.
보조압력센서(60a)(60b)는 셔틀 블록(70)에서 토출된 압유의 압력을 검출하기 위한 것으로, 보조압력센서 1(60a)은 셔틀 밸브(70a)에서 토출되는 압유의 압력을 검출하고, 보조압력센서 2(60b)는 셔틀 밸브(70b)에서 토출되는 압유의 압력을 검출한다. 보조압력센서(60a)(60b)에서 검출된 보조압력센서 값은 제어부(50)에 전송된다.
셔틀 블록(70)은 복수의 셔틀 밸브들(70a)(70b)의 집합으로 구성된다. 상술한 바와 같이, 압력센서(80)는 각종 압력신호들, 예를 들어, 붐하강, 붐상승, 암펼침, 암접음, 버켓 펼침, 버켓 접음, 좌측 스윙, 우측 스윙, 좌측 전후진, 우측 전후진 등에 관한 압력신호를 검출한다. 이와 같은 압력신호들을 두 개의 소그룹으로 분리된다. 파트 1과 파트 2를 분리하는 기준은 상기 압력신호에 따라서 어떠한 메인 펌프(P1 또는 P2)를 동작시키는지에 따라, 메인 펌프(P1)을 동작시키는 압력신호들의 그룹을 파트 1으로, 메인 펌프(P2)를 동작시키는 압력신호들의 그룹을 파트 2로 분리한다. 예를 들어, 파트 1에는 붐하강, 암펼침, 버켓 펼침, 버켓 접음에 대한 압력센서(80)의 압력신호들이 포함되며, 파트 2에는 붐상승, 암접음, 좌측 스윙, 우측 스윙, 좌측 전후진, 우측 전후진에 대한 압력센서(80)의 압력신호들이 포함된다. 한편, 이와 같이 압력신호들을 반드시 두 개의 소그룹으로 분리해야 하는 것은 아니고, 각 소그룹에 속하는 압력신호들의 종류도 상술한 예에 한정되는 것은 아니며, 구동 조건이나 환경에 따라 임의로 변경 가능한 구성이다.
압력센서(80)의 각종 압력신호들은 유압 라인들(81)을 따라 셔틀 블록(70)으로 입력된다. 이 경우, 파트 1에 해당되는 압력센서(80)의 압력신호들은 셔틀 밸브 1(70a)로 인가되고 파트 2에 해당하는 압력센서(80)의 압력신호들은 셔틀 밸브 2(70b)로 인가된다. 도 2에 도시된 바와 같은 구성에 의해, 셔틀 밸브 1(70a)의 입구포트들에 입력된 압력신호들 중 가장 압력이 큰 값이 출구포트를 통해 출력되어 보조압력센서 1(60a)에 입력되고, 셔틀 밸브 2(70b)의 입구포트들에 입력된 압력신호들 중 가장 압력이 큰 값이 출구포트를 통해 출력되어 보조압력센서 2(60b)에 입력된다.
한편, 압력센서(80)에서 검출한 각종 압력신호들은 상술한 바와 같이 유압 라인(81)을 통해 셔틀 블록(70)으로 입력되는 것 외에, 압력신호들의 파일럿 신호들(82)이 제어부(50)에 입력된다. 이에 따라, 제어부(50)는 파일럿 신호들(82)의 압력신호 값과 보조압력센서(60a)(60b)의 보조압력센서 값을 비교하여 전자비례제어밸브(40a)(40b)에 인가하는 신호를 조절한다.
보조모드 스위치(90)는 제어부(50)에 보조모드신호를 인가하기 위한 것으로, 압력센서(80)와 보조압력센서(60a)(60b) 모두에 이상이 생길 경우, 보조모드 스위치(90)를 동작시켜 제어부(50)가 보조모드신호를 인식하여 미리 설정된 전류량을 전자비례제어밸브(40a)(40b)로 보내어 메인 펌프(P1)(P2)의 토출량을 정하도록 한다.
이하, 상술한 바와 같은 구성을 가지는 건설 기계의 유압펌프 유량제어장치의 유량제어과정에 대하여 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 메인 펌프(P1)의 구동 제어 과정에 대해 설명한다.
도 3을 참조하면, 압력센서(80)에서 검출한 각종 압력신호들 중 파트 1에 해당하는 압력신호들의 파일럿 신호(82)를 제어부(50)에 전송되고, 제어부는 파일럿 신호(82) 중 가장 큰 압력신호 값(Max(파트 1))을 검출한다(S100).
또한, 압력센서(80)에서 검출한 파트 1의 압력신호들은 유압 라인(81)을 타고 셔틀 밸브(70a)로 입력되고, 가장 큰 압력값이 셔틀 밸브(70a)에서 토출되어 보조압력센서 1(60a)에서 이를 보조압력센서 1(60a)의 값으로 검출한다(S110).
계속하여, 제어부(50)는 검출한 파트 1의 압력신호 값(Max(파트 1))이 보조압력센서 1(60a)의 값 이상인지의 여부를 판단한다(S120).
압력센서(80)에 이상이 없다면, 파트 1의 압력신호 값(Max(파트 1))과 보조압력센서 1(60a)의 값이 동일하다. 따라서, 파트 1의 압력신호 값(Max(파트 1))이 보조압력센서 1(60a)의 값 이상이라면, 압력센서(80)에 이상이 없다고 판단하여 파트 1의 압력신호 값(Max(파트 1))을 선택한다(S130).
계속하여, 파트 1의 압력신호 값(Max(파트 1))에 상응하여 전자비례제어밸브(40a)에 전류를 출력한다(S140). 이에 따라, 메인 펌프(P1)의 토출 유량이 상기 입력부의 입력 값에 상응하도록 제어된다.
한편, 따라서, 파트 1의 압력신호 값(Max(파트 1))이 보조압력센서 1(60a)의 값 이상이 아니라면, 압력센서(80)에 이상이 있다고 판단하여 유압 라인(81)을 통해 유량의 압력을 직접 검출한 값인 보조압력센서 1(60a)의 값을 선택한다(S150).
계속하여, 보조압력센서 1(60a)의 값에 상응하여 전자비례제어밸브(40a)에 전류를 출력한다(S160). 이에 따라, 메인 펌프(P1)의 토출 유량이 상기 입력부의 입력 값에 상응하도록 제어된다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 압력신호들의 압력을 정확히 검출하는 보조압력센서 1(60a)를 이용하여 압력센서(80)에 이상이 생긴 경우라도, 메인 펌프(P1)의 토출 유량을 최적으로 제어할 수 있게 된다.
다음으로, 메인 펌프(P2)의 구동 제어 과정에 대해 설명한다.
도 4를 참조하면, 상술한 메인 펌프(P1)의 제어 과정에 상응하여, 파트 2의 압력신호 값(Max(파트 2))과 보조압력센서 2(60b)의 값을 검출하고(S200)(S210), 제어부(50)에서 파트 2의 압력신호 값(Max(파트 2))이 보조압력센서 2(60b)의 값 이상인지 여부를 판단한다(S220).
파트 2의 압력신호 값(Max(파트 2))이 보조압력센서 2(60b)의 값 이상이라면, 파트 2의 입력신호값(Max(파트 2))에 상응하여 전자비례제어밸브(40b)의 개도량을 제어하고(S230)(S240), 파트 2의 압력신호 값(Max(파트 2))이 보조압력센서 2(60b)의 값 이상이 아니라면, 보조압력센서 2(60b)의 값에 상응하여 전자비례제어밸브(40b)의 개도량을 제어한다(S250)(S260). 이와 같이, 보조압력센서 2(60b)를 이용하여 압력센서(80)에 이상이 생긴 경우라도, 메인 펌프(P2)의 토출 유량을 최적으로 제어할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유압펌프의 유량제어장치에 대해 설명한다.
도 2를 다시 참조하면, 상술한 바와 같이 구성된 보조압력센서(60a)(60b)에도 이상이 생긴 경우에, 보조모드 스위치(90)를 동작시켜 보조모드로 유량제어장치를 구동시킬 수 있다. 이러한 보조모드 스위치(90)는 운전자가 이상을 느끼고 조작시킬 수 있도록 운전실 내부에 마련될 수 있으며, 상기 압력센서 및 보조압력센서들 모두의 오류를 감지하여 이를 제어부에 전송하는 센서의 형태로도 구성되어 자동으로 보조모드로 변환되도록 하는 것도 가능함은 물론이다.
더욱 상세하게는, 보조모드 스위치(90)가 동작되면 이를 제어부(50)에서 인식하여 보조모드로 진입한다. 제어부(50)는 보조압력센서(60a)(60b)의 값과 압력센서(80)의 파일럿 신호(82)에 관계없이, 미리 설정된 전류량을 전자비례제어밸브(40a)(40b)에 인가한다. 이에 따라, 전자비례제어밸브(40a)(40b)의 개도량이 일정하게 설정되고 메인 펌프(P1)(P2)의 토출량도 이에 상응하도록 결정되어, 긴급 상황에서 기 설정된 최소한으로 필요한 동력만 제공이 가능하게 된다. 이에 의하면, 작업 장치의 오작동으로 인한 위험 뿐만 아니라 위험 지역에서 건설 기계를 이동시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 보조압력센서(60a)(60b)를 제외하고, 보조모드 스위치(90)만으로 구성하여, 압력센서(80)에 이상이 생긴 경우 보조모드로 동작하도록 제어할 수 있다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
산업상 이용가능성
본 발명은 굴삭기나 휠로더 등은 물론 유압펌프를 사용하는 모든 건설기계에 적용될 수 있다.

Claims (6)

  1. 건설 기계의 각종 제어신호 입력 값들에 해당하는 압력신호들을 검출하는 압력센서(80);
    상기 압력센서(80)와 연결된 유압 라인들(81)을 그룹으로 나누어 해당 그룹에 속하는 유압 라인들(81) 중 가장 높은 압력의 유압라인의 압유를 추출하는 복수의 셔틀 밸브(70a)(70b)를 포함하는 셔틀 블록(70);
    상기 셔틀 블록(70)에서 토출된 압유의 압력을 검출하는 보조압력센서(60a)(60b);
    인가되는 신호에 따라 개도량이 조절되어 신호라인(33a)(33b)에 인가되는 유량을 제어하여 메인 펌프(P1)(P2)의 토출 유량을 조절하는 전자비례제어밸브(40a)(40b); 및
    상기 압력센서(80)로부터 상기 압력신호의 인가시 상기 전자비례제어밸브(40a)(40b)의 개도량이 상기 압력신호 크기에 맞추어 조절되도록 상기 전자비례제어밸브(40a)(40b)를 제어하는 제어부(50);를 포함하며,
    상기 압력센서(80)가 비정상으로 판정되는 경우, 상기 제어부(50)는, 상기 보조압력센서(60a)(60b)로부터 출력된 신호의 크기에 대응되는 개도량으로 상기 전자비례제어밸브(40a)(40b)의 개도량을 제어하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 유압펌프 유량 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 압력센서(80)로부터 인가된 신호들 중 가장 큰 신호값과 상기 보조압력센서(60a)(60b)로부터 인가된 보조압력센서 값을 비교하여 상기 압력센서(80)의 비정상을 판단하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압펌프 유량 제어장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보조압력센서(60a)(60b) 및 상기 셔틀밸브(70a)(70b)들은 상기 메인 펌프(P1)(P2)의 갯수에 대응되는 갯수로 마련되며,
    상기 제어부는 상기 압력센서의 이상시 각각의 보조압력센서(60a)(60b)의 신호 각각에 대응되는 전자비례제어밸브(40a)(40b)를 제어하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압펌프 유량 제어장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부(50)와 연결되어 상기 제어부(50)에 보조모드신호를 선택적으로 출력하는 보조모드 스위치(90)를 더 포함하며,
    상기 제어부(50)는 상기 보조모드신호가 입력된 경우 미리 설정된 값에 해당하는 신호를 상기 전자비례제어밸브(40a)(40b)로 출력하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 유압펌프 유량 제어장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부(50)와 연결되어 상기 제어부(50)에 보조모드신호를 인가하는 보조모드 스위치(90)를 더 포함하며,
    상기 보조모드 스위치(90)는, 상기 압력센서 및 상기 보조압력센서가 모두 비정상인 경우 작동되며,
    상기 제어부는 상기 보조모드신호가 입력된 경우 미리 설정된 값에 해당하는 신호를 상기 전자비례제어밸브(40a)(40b)로 출력하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 유압펌프 유량 제어장치.
  6. 건설 기계의 각종 제어신호 입력 값들에 해당하는 압력신호들을 검출하는 압력센서(80);
    인가되는 신호에 따라 개도량이 조절되어 신호라인(33a)(33b)에 인가되는 유량을 제어하여 메인 펌프(P1)(P2)의 토출 유량을 조절하는 전자비례제어밸브(40a)(40b);
    상기 압력센서(80)로부터 인가된 압력신호들의 파일럿 신호들(82) 중 가장 큰 압력신호 값을 검출하여 상기 전자비례제어밸브(40a)(40b)에 인가되는 신호를 조절하는 제어부(50); 및
    상기 제어부(50)와 연결되어 상기 제어부(50)에 보조모드신호를 인가하는 보조모드 스위치(90)를 포함하며,
    상기 제어부(50)는, 통상모드 동작시 상기 압력센서(80)의 가장 큰 압력신호 값에 해당하는 신호를 상기 전자비례제어밸브(40a)(40b)에 출력하고, 보조모드 동작시 미리 설정된 값에 해당하는 신호를 상기 전자비례제어밸브(40a)(40b)로 출력하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 유압펌프 유량 제어장치.
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