KR20150086251A - 건설기계의 선회 제어장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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석옥진
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Abstract

붐-업과 스윙의 복합 작동을 이용한 상차 작업시 선회 각도에 따라 붐-업 우선 기능 또는 선회 우선 기능을 구현하기 위한 건설기계의 선회 제어장치 및 그 제어방법을 개시한다.
본 발명에 따른 건설기계의 선회 제어방법에 있어서, 외부입력장치를 통해 붐-업 우선 기능 또는 선회 우선 기능을 선택하는 제1단계와,
붐 조이스틱과 선회 조이스틱의 조작에 따른 조작신호에 의해 복합작동 여부를 판단하는 제2단계와,
붐-업 우선 기능이 선택되고 복합작동 조건인 경우 선회 전자유압밸브의 개구량을 가변 제어하여 유압펌프로부터 선회모터로 공급되는 유량을 상대적으로 제한하고, 선회 우선 기능이 선택되고 복합작동 조건인 경우 붐 전자유압밸브의 개구량을 가변 제어하여 유압펌프로부터 붐 실린더로 공급되는 유량을 상대적으로 제한하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 선회 제어방법을 제공한다.

Description

건설기계의 선회 제어장치 및 그 제어방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING SWING OF CONSTRUCTION MACHINE}
본 발명은 건설기계의 선회 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 굴삭기의 붐-업과 스윙의 복합 작동을 이용한 상차 작업시 선회 각도에 따라 붐-업 우선 기능 또는 선회 우선 기능을 구현할 수 있도록 한 선회 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 굴삭기를 이용한 상차 작업은 토사 등을 파거나 싣기 위한 디깅 작업과, 디깅한 토사를 덤프트럭에 상차시키기 위한 덤핑 작업과, 다시 디깅을 하기 위해 작업영역으로 복귀하는 리턴 작업으로 구분된다.
상기 덤핑 작업은 땅을 파는 디깅 작업이 종료되고 굴삭물을 덤핑 위치까지 선회시킬 수 있도록, 운전자에 의해 선회 조이스틱과 붐 조이스틱을 동시에 조작하여 상부 선회체의 스윙 각도와 붐-업 높이를 조정하면서 작업하게 된다.
도 1에 도시된 종래 기술에 의한 건설기계의 선회 제어장치는,
엔진(미도시됨)에 연결되는 유압펌프(1)와,
상기 유압펌프(1)에 병렬로 연결되는 선회모터(2) 및 붐실린더(3)와,
상기 유압펌프(1)와 선회모터(2)사이의 유로에 설치되며, 절환시 선회모터(2)의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 선회제어밸브(4)와,
상기 유압펌프(1)와 붐실린더(3)사이의 유로에 설치되며, 절환시 붐실린더(3)의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 붐제어밸브(5)와,
상기 선회제어밸브(4)의 스풀을 절환시키도록 제어신호를 출력하는 선회 조이스틱(6)과,
상기 붐제어밸브(3)의 스풀을 절환시키도록 제어신호를 출력하는 붐 조이스틱(7)을 포함한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 운전자가 상차 작업을 위해 상기 선회 조이스틱(6) 및 붐 조이스틱(7)을 조작하여 복합 작동시킬 경우, 상기 선회 조이스틱(6) 조작량에 따라 선회제어밸브(4)의 스풀은 도면상, 우측방향으로 절환되고, 상기 붐 조이스틱(7) 조작량에 따라 붐제어밸브(5)의 스풀은 도면상, 좌측 방향으로 절환된다.
따라서, 상기 유압펌프(1)로부터 토출되는 작동유 일부는 스풀이 절환된 선회제어밸브(4)를 경유하여 선회모터(2)에 공급되어 상부 선회체(미도시됨)를 선회시키고, 유압펌프(1)로부터 토출되는 작동유 일부는 스풀이 절환된 붐제어밸브(5)를 경유하여 붐실린더(3)의 라지챔버에 공급되므로 붐-업 구동시킬 수 있게 된다. 이로 인해 붐-업과 스윙의 복합 작동에 의해 토사 등을 굴삭하여 덤프트럭에 적재할 수 있게 된다.
상기 선회모터(2)에는 상부 선회체의 선회에 의한 부하 압이 발생되고, 붐실린더(3)에는 덤핑된 굴삭물의 하중과 붐 등의 작업장치 작동에 의한 부하 압이 발생되는데, 상기 선회모터(2)에 붐실린더(3)보다 상대적으로 높은 부하 압이 발생된다.
이때 유압시스템의 유압 특성상 선회모터(2)보다 부하 압이 낮은 붐실린더(3)에 유압펌프(1)로부터 공급되는 유량이 증가된다. 이러한 붐-업 우선 기능의 유압시스템은 운전자가 덤핑작업할 때 요구하는 조건으로서, 덤핑시 붐 구동속도가 상부 선회체의 선회속도보다 빠를 때 상차 작업을 용이하게 할 수 있다.
즉 상기 선회제어밸브(4)의 스풀에 고정형 오리피스(4a)를 형성하여 붐실린더(3)로 공급되는 유량을 증대시키므로 붐-업 구동속도를 증속시킬 수 있게 된다. 이때 상기 선회제어밸브(4)에 형성된 고정형 오리피스(4a)에 의해 유압펌프(1)로부터 선회모터(2)로 공급되는 유량을 상대적으로 줄일 경우, 동력 손실이 발생되며 연비 효율이 떨어지는 문제점을 갖는다.
또한, 붐-업과 스윙의 복합 작동을 하지않고, 선회 단독 작업할 경우에도 고정형 오리피스(4a)에 의해 선회모터(2)로 유량 공급이 제한되므로 동력 손실이 계속하여 발생하게 된다. 또한 선회 각이 큰 작업구간에서 덤핑 작업할 경우에는 붐 우선 기능으로 인해 상차 작업하는 작업시간이 더 소요되므로 작업성이 떨어지는 문제점이 발생된다.
한편, 선회 각이 작은 작업구간 내에서는, 상차 작업하기 위해 토사 등을 굴삭 후, 덤프트럭에 덤핑하기 위해 상부 선회체를 선회시켜 상차하는 장소에 위치시키는 경우에도 붐이 상차 높이까지 다 올라가지 못하는 경우가 발생되고 있다.
상차 작업하는 경우 덤핑 및 복귀 동작시 선회 각도가 좁을수록 작업성이 향상되고 작업시간을 줄일 수 있게 되므로, 소 선회 덤핑을 구현하여 연비를 향상시키는 추세이다.
따라서 본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 상차 작업시 선회 각이 작은 작업구간에서는 붐-업 우선 기능을 구현하고, 선회 각이 큰 작업구간에서는 선회 우선 기능을 구현하여 조작성 및 작업성을 향상시킬 수 있는 건설기계의 선회 제어장치 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 및 기타 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유압펌프와, 상기 유압펌프에 연결되는 선회모터 및 붐실린더와, 상기 유압펌프와 선회모터사이의 유로에 설치되는 선회 전자유압밸브와, 상기 유압펌프와 붐실린더사이의 유로에 설치되는 붐 전자유압밸브와, 선회 조이스틱 및 붐 조이스틱과, 제어기를 구비하는 건설기계의 선회 제어방법에 있어서,
외부입력장치를 통해 붐-업 우선 기능 또는 선회 우선 기능을 선택하는 제1단계와,
붐 조이스틱과 선회 조이스틱의 조작에 따른 조작신호에 의해 복합작동 여부를 판단하는 제2단계와,
붐-업 우선 기능이 선택되고 복합작동 조건인 경우 상기 선회 전자유압밸브의 개구량을 가변 제어하여 상기 유압펌프로부터 상기 선회모터로 공급되는 유량을 상대적으로 제한하고, 선회 우선 기능이 선택되고 복합작동 조건인 경우 상기 붐 전자유압밸브의 개구량을 가변 제어하여 상기 유압펌프로부터 상기 붐 실린더로 공급되는 유량을 상대적으로 제한하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 선회 제어방법을 제공한다.
상기 제1단계의 외부입력장치로서 사용자에 의해 선회각에 의한 작업범위를 제어기에 미리 설정한 후, 선택된 선회각에 대응되게 붐 또는 선회 전자유압밸브의 개구량을 조절할 수 있도록 조작신호를 제어기에 출력하는 작업범위 선택스위치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 작업범위 선택스위치의 제1스위치부를 선택하는 경우 제어기에서 선회각이 작은 작업범위로 인식하여 미리 설정된 작은 선회각에 대응하도록 붐 또는 선회 전자유압밸브의 개구량을 조절하고,
상기 작업범위 선택스위치의 제2스위치부를 선택하는 경우 제어기에서 선회각이 중간정도의 작업범위로 인식하여 미리 설정된 중간정도의 선회각에 대응하도록 붐 또는 선회 전자유압밸브의 개구량을 조절하고,
상기 작업범위 선택스위치의 제3스위치부를 선택하는 경우 제어기에서 선회각이 상대적으로 큰 작업범위로 인식하여 미리 설정된 상대적으로 큰 선회각에 대응하도록 붐 또는 선회 전자유압밸브의 개구량을 조절하는 것을 특징으로 한다.
상기 선회 전자유압밸브와 붐 전자유압밸브는
상기 제어기로부터 입력되는 제어신호에 비례하여 선회 전자유압밸브와 붐 전자유압밸브의 개구량을 가변적으로 제어할 수 있도록 미터인 통로에 각각 설치되는 가변형 제1,2오리피스와, 미터아웃 통로에 각각 설치되는 가변형 제3,4오리피스를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1단계의 상기 외부입력장치로서 사용자에 의해 붐-업 우선 기능 또는 선회 우선 기능을 선택할 수 있는 온,오프형 선택스위치를 구비하여,
붐-업 우선 기능 선택스위치가 온 상태로 조작되고 선회 우선 기능 선택스위치가 오프 상태로 조작되는 경우에 붐-업 우선 기능으로 판단하고,
선회 우선 기능 선택스위치가 온 상태로 조작되고 붐-업 우선 기능 선택스위치가 오프 상태로 조작되는 경우에 선회 우선 기능으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 붐-업 우선 기능 선택스위치와 상기 선회 우선 기능 선택스위치가 오프 상태로 각각 조작되는 경우, 상기 붐 전자유압밸브와 선회 전자유압밸브는 상기 붐 조이스틱 또는 선회 조이스틱의 조작에 의한 조작신호에 비례하여 개구량이 제어되는 것을 특징으로 한다.
상기 붐 조이스틱 및 선회 조이스틱의 조작에 의한 복합작동 신호가 상기 제어기에 입력되지않는 경우, 상기 붐 전자유압밸브와 선회 전자유압밸브는 상기 붐 조이스틱 또는 선회 조이스틱의 조작에 의한 조작신호에 비례하여 개구량이 제어되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1단계의 상기 외부입력장치로서 작업장의 선회각에 의한 작업범위를 촬영하여 촬영된 영상신호를 상기 제어기에 전송하는 영상장치를 구비하여,
상기 영상장치에 의해 촬영된 선회각에 의한 작업범위가 상기 제어기에 미리 저장된 선회각에 의한 작업범위보다 클 경우 선회 우선 기능으로 판단하고,
상기 영상장치에 의해 촬영된 선회각에 의한 작업범위가 상기 제어기에 미리 저장된 선회각에 의한 작업범위보다 작을 경우 붐-업 우선 기능으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 엔진(미도시됨)에 연결되는 유압펌프와,
상기 유압펌프에 연결되는 선회모터 및 붐실린더와,
상기 유압펌프와 선회모터사이의 유로에 설치되며, 외부로부터의 제어신호에 의해 개구량이 가변 조정되는 선회 전자유압밸브와,
상기 유압펌프와 붐실린더사이의 유로에 설치되며, 외부로부터의 제어신호에 의해 개구량이 가변 제어되는 붐 전자유압밸브와,
상기 선회모터를 제어하기 위한 조작신호를 출력하는 선회 조이스틱과,
상기 붐실린더를 제어하기 위한 조작신호를 출력하는 붐 조이스틱과,
붐-업 우선 기능 또는 선회 우선 기능을 선택하는 외부입력장치와,
상기 외부입력장치의 조작에 의해 붐-업 우선 기능이 선택되고 상기 선회 조이스틱 및 붐 조이스틱 조작으로 인해 복합작동 조건인 경우, 상기 선회 전자유압밸브의 개구량을 가변 제어하여 상기 유압펌프로부터 상기 선회모터로 공급되는 유량을 상대적으로 제한하고, 상기 외부입력장치의 조작에 의해 선회 우선 기능이 선택되고 상기 선회 조이스틱 및 붐 조이스틱 조작으로 인해 복합작동 조건인 경우, 상기 붐 전자유압밸브의 개구량을 가변 제어하여 상기 유압펌프로부터 상기 붐 실린더로 공급되는 유량을 상대적으로 제한하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 선회 제어장치를 제공한다.
상기 외부입력장치로서 작업장의 작업범위를 촬영하여 촬영된 영상신호를 상기 제어기에 전송하는 영상장치를 포함하여,
상기 영상장치에 의해 촬영된 선회각에 의한 작업범위가 상기 제어기에 미리 저장된 선회각에 의한 작업범위보다 클 경우 선회 우선 기능으로 판단하고,
상기 영상장치에 의해 촬영된 선회각에 의한 작업범위가 상기 제어기에 미리 저장된 선회각에 의한 작업범위보다 작을 경우 붐-업 우선 기능으로 판단하는 것이다.
전술한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 상차 작업시 선회각이 작은 작업범위에서는 붐-업 우선 기능을 구현하여 작업성 및 조작성을 향상시키고, 선회각이 큰 작업범위에서는 선회 우선 기능을 구현하여 작업성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 건설기계의 선회 제어장치의 유압회로도,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 건설기계의 선회 제어장치의 유압회로도,
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 건설기계의 선회 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 참조 부호의 설명〉
10; 유압펌프
11; 선회모터
12; 붐실린더
13; 선회 전자유압밸브
14; 붐 전자유압밸브
15; 선회 조이스틱
16; 붐 조이스틱
17; 제어기(ECU)
18; 작업범위 선택스위치
19; 미터인 통로
20,20a; 가변형 제1오리피스
21,21a; 가변형 제2오리피스
22; 미터아웃 통로
23,23a; 가변형 제3오리피스
24,24a; 가변형 제4오리피스
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건설기계의 선회 제어방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건설기계의 선회 제어장치의 유압회로도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 건설기계의 선회 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 선회 제어방법은,
엔진(미도시됨)에 연결되는 유압펌프(10)와, 유압펌프(10)에 병렬로 연결되는 선회모터(11) 및 붐실린더(12)와, 유압펌프(10)와 선회모터(11)사이의 유로에 설치되는 선회 전자유압밸브(13)와, 유압펌프(10)와 붐실린더(12)사이의 유로에 설치되는 붐 전자유압밸브(14)와, 선회 조이스틱(15) 및 붐 조이스틱(16)과, 제어기(17)(ECU)를 구비하는 건설기계의 선회 제어방법에 있어서,
사용자에 의한 외부입력장치를 통해 붐-업 우선 기능 또는 선회 우선 기능을 선택하는 제1단계(S100)와,
상기 붐 조이스틱(15)과 선회 조이스틱(16)의 조작에 따라 제어기(17)에 입력되는 조작신호에 의해 상차 작업을 위한 복합작동 여부를 판단하는 제2단계(S200)와,
붐-업 우선 기능이 선택되고 복합작동 조건인 경우 선회 전자유압밸브(13)의 개구량을 가변 제어하여 유압펌프(10)로부터 선회모터(11)로 공급되는 유량을 상대적으로 제한하고, 선회 우선 기능이 선택되고 복합작동 조건인 경우 붐 전자유압밸브(14)의 개구량을 가변 제어하여 유압펌프(10)로부터 붐 실린더(11)로 공급되는 유량을 상대적으로 제한하는 제3단계(S300)를 포함한다.
상기 제1단계(S100)의 외부입력장치로서 사용자에 의해 선회각에 의한 작업범위를 제어기(17)에 미리 설정한 후, 사용자에 의해 선택된 선회각에 대응되게 붐 또는 선회 전자유압밸브(13,14)의 개구량을 조절할 수 있도록 조작신호를 제어기(17)에 출력하는 작업범위 선택스위치(18)(일 예로서 로우터리스위치가 사용됨)를 구비할 수 있다.
상기 작업범위 선택스위치(18)의 제1스위치부를 선택하는 경우, 제어기(17)에서 선회각이 작은 작업범위로 인식하여 제어기(17)에 미리 설정된 작은 선회각에 대응하도록 붐 또는 선회 전자유압밸브(13,14)의 개구량을 조절하고,
상기 작업범위 선택스위치(18)의 제2스위치부를 선택하는 경우, 제어기(17)에서 선회각이 중간정도의 작업범위로 인식하여 제어기(17)에 미리 설정된 중간정도의 선회각에 대응하도록 붐 또는 선회 전자유압밸브(13,14)의 개구량을 조절하고,
상기 작업범위 선택스위치(18)의 제3스위치부를 선택하는 경우, 제어기(17)에서 선회각이 상대적으로 큰 작업범위로 인식하여 제어기(17)에 미리 설정된 상대적으로 큰 선회각에 대응하도록 붐 또는 선회 전자유압밸브(13,14)의 개구량을 조절할 수 있다.
상기 선회 전자유압밸브(13)와 붐 전자유압밸브(14)는
상기 제어기(17)로부터 입력되는 제어신호에 비례하여 붐 전자유압밸브(14)와 선회 전자유압밸브(13)의 개구량을 가변적으로 제어할 수 있도록 미터인 통로(19)(19a)에 각각 설치되는 가변형 제1,2오리피스(20,21)(20a,21a)와, 미터아웃 통로(22)(22a)에 각각 설치되는 가변형 제3,4오리피스(23,24)(23a,24a)를 구비할 수 있다.
상기 제1단계(S200)의 상기 외부입력장치로서 사용자에 의해 붐-업 우선 기능 또는 선회 우선 기능을 선택할 수 있는 온,오프형 선택스위치(미도시됨)를 구비하여,
붐-업 우선 기능 선택스위치가 온(ON) 상태로 조작되고 선회 우선 기능 선택스위치가 오프(OFF) 상태로 조작되며, 붐 조이스틱(16) 및 선회 조이스틱(15)의 조작에 의한 조작신호가 제어기(17)에 입력되어 복합작동일 경우에 붐-업 우선 기능으로 판단하고,
선회 우선 기능 선택스위치가 온(ON) 상태로 조작되고 붐-업 우선 기능 선택스위치가 오프(OFF) 상태로 조작되며, 붐 조이스틱(16) 및 선회 조이스틱(15)의 조작에 의한 조작신호가 제어기(17)에 입력되어 복합작동일 경우에 선회 우선 기능으로 판단할 수 있다.
상기 붐-업 우선 기능 선택스위치와 상기 선회 우선 기능 선택스위치가 오프(OFF) 상태로 각각 조작되는 경우, 상기 붐 전자유압밸브(14)와 선회 전자유압밸브(13)는 붐 조이스틱(16) 또는 선회 조이스틱(15)의 조작에 의한 조작신호에 비례하여 개구량이 제어된다.
상기 붐 조이스틱(16) 및 선회 조이스틱(15)의 조작에 의한 복합작동 신호가 제어기(17)에 입력되지않는 경우, 붐 전자유압밸브(14)와 선회 전자유압밸브(13)는 붐 조이스틱(16) 또는 선회 조이스틱(15)의 조작에 의한 조작신호에 비례하여 개구량이 제어된다.
첨부된 도면에는 미 도시되었으나, 상기 제1단계(S100)의 상기 외부입력장치로서 작업장의 선회각에 의한 작업범위를 촬영하여 촬영된 영상신호를 제어기(17)에 전송하는 영상수단(미도시됨)을 구비하여,
상기 영상수단에 의해 촬영된 선회각에 의한 작업범위가 제어기(17)에 미리 저장된 선회 각에 의한 작업범위보다 클 경우 선회 우선 기능으로 판단하고,
상기 영상수단에 의해 촬영된 선회각에 의한 작업범위가 제어기(17)에 미리 저장된 선회각에 의한 작업범위보다 작을 경우 붐-업 우선 기능으로 판단하게 된다.
본 발명의 실시예에 의한 건설기계의 선회 제어장치는,
엔진(미도시됨)에 연결되는 유압펌프(10)와,
상기 유압펌프(10)에 병렬로 연결되는 선회모터(11) 및 붐실린더(12)와,
상기 유압펌프(10)와 선회모터(11)사이의 유로에 설치되며, 외부로부터의 제어신호에 의해 개구량이 가변 조정되는 선회 전자유압밸브(13)와,
상기 유압펌프(10)와 붐실린더(12)사이의 유로에 설치되며, 외부로부터의 제어신호에 의해 개구량이 가변 제어되는 붐 전자유압밸브(14)와,
상기 선회모터(11)를 제어하기 위한 조작신호를 출력하는 선회 조이스틱(15)과,
상기 붐실린더(12)를 제어하기 위한 조작신호를 출력하는 붐 조이스틱(16)과,
붐-업 우선 기능 또는 선회 우선 기능을 선택하는 외부입력장치(미도시됨)와,
상기 외부입력장치의 조작에 의해 붐-업 우선 기능이 선택되고 상기 선회 조이스틱(15) 및 붐 조이스틱(16) 조작으로 인해 복합작동 조건인 경우, 상기 선회 전자유압밸브(13)의 개구량을 가변 제어하여 상기 유압펌프(10)로부터 상기 선회모터(11)로 공급되는 유량을 상대적으로 제한하고, 상기 외부입력장치의 조작에 의해 선회 우선 기능이 선택되고 상기 선회 조이스틱(15) 및 붐 조이스틱(16) 조작으로 인해 복합작동 조건인 경우, 상기 붐 전자유압밸브(14)의 개구량을 가변 제어하여 상기 유압펌프(10)로부터 상기 붐 실린더(12)로 공급되는 유량을 상대적으로 제한하는 제어기(17)(ECU)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 선회 제어장치를 제공한다.
첨부된 도면에는 미 도시되었으나, 상기 외부입력장치로서 작업장의 작업범위를 촬영하여 촬영된 영상신호를 상기 제어기(17)에 전송하는 영상장치를 포함하여,
상기 영상장치에 의해 촬영된 선회각에 의한 작업범위가 상기 제어기(17)에 미리 저장된 선회각에 의한 작업범위보다 클 경우 선회 우선 기능으로 판단하고,
상기 영상장치에 의해 촬영된 선회각에 의한 작업범위가 상기 제어기(17)에 미리 저장된 선회각에 의한 작업범위보다 작을 경우 붐-업 우선 기능으로 판단하는 것이다.
이하에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계의 선회 제어방법을 설명한다.
사용자(건설기계의 운전자)가 붐 조이스틱(16) 및 선회 조이스틱(15)을 조작하고, 온,오프형 선택스위치를 조작하여 상차 작업하는 경우에, 붐-업 우선 기능 또는 선회 우선 기능을 구현하는 것을 설명한다.
S100에서와 같이, 사용자에 의한 붐-업 우선 기능과 선회 우선 기능 선택스위치의 온,오프 여부를 판단하여, 붐-업 우선 기능 선택스위치가 온(ON) 상태로 조작되고 선회 우선 기능 선택스위치가 오프(OFF) 상태로 조작될 경우에 "S200"으로 진행한다.
S200에서와 같이, 사용자의 붐 조이스틱(16) 조작에 의한 붐-업 조작신호(Cmd)가 제어기(17)에 미리 저장된 붐-업 일정압력(a)보다 크고, 선회 조이스틱(15) 조작에 의한 조작신호(Cmd)가 제어기(17)에 미리 저장된 선회 일정압력(b)보다 클 경우에, 제어기(17)에서는 붐 조이스틱(16) 및 선회 조이스틱(15) 조작에 의한 복합작동 조건으로 판단하여 "S300"으로 진행한다.
S300에서와 같이, 붐-업 우선 기능이 선택되고(S100) 복합작동일 경우(S200)로서 선회 전자유압밸브(13)의 개구량을 가변 제어하게 된다. 즉 제어기(17)로부터의 제어신호에 의해 붐 전자유압밸브(14)의 미터인 통로(19)에 설치된 가변형 제1오리피스(20)와 미터아웃 통로(22)에 설치된 가변형 제3오리피스(23)의 개구량을 가변 제어하게 된다.
따라서, 유압펌프(10)로부터의 작동유는 가변형 제1오리피스(20)를 경유하여 붐실린더(12)의 라지챔버에 공급되고, 붐실린더(12)의 스몰챔버로부터 배출되는 작동유는 가변형 제3오리피스(23)를 경유하여 유압탱크(T)로 귀환된다. 따라서 붐실린더(12)의 신장구동으로 인해 붐-업 구동시킬 수 있게 된다.
이때, 가변형 제1오리피스(20)의 개구량 값은 (A(상수)) × (붐 조이스틱(16) 조작에 의한 파일럿 신호압(Pi))에 의해 연산되고, 가변형 제3오리피스(23)의 개구량 값은 (B(상수)) × (붐 조이스틱(16) 조작에 의한 파일럿 신호압(Pi))에 의해 연산된다.
또한, 상기 제어기(17)로부터의 제어신호에 의해 선회 전자유압밸브(13)의 미터인 통로(19)에 설치된 가변형 제1오리피스(20a) 또는 제2오리피스(21a)와, 미터아웃 통로(22a)에 설치된 가변형 제3오리피스(23a) 또는 제4오리피스(24a) 개구량을 가변 제어하게 된다.
따라서, 유압펌프(10)로부터의 작동유는 가변형 제1오리피스(20a) 또는 제2오리피스(21a)를 경유하여 선회모터(11)에 공급되고, 선회모터(11)로부터 배출되는 작동유는 가변형 제3오리피스(23a) 또는 제4오리피스(24a)를 경유하여 유압탱크(T)로 귀환된다. 따라서 선회모터(11)의 구동으로 인해 상부 선회체를 선회시킬 수 있게 된다.
이때, 가변형 제1오리피스(20a) 또는 제2오리피스(21a)의 개구량 값은 (C(상수)) × (선회 조이스틱(15) 조작에 의한 파일럿 신호압(Pi))에 의해 연산되고, 가변형 제3오리피스(23a) 또는 제4오리피스(24a)의 개구량 값은 (D(상수)) × (선회 조이스틱(15) 조작에 의한 파일럿 신호압(Pi))에 의해 연산된다.
따라서, 붐-업 우선 선택스위치가 온 상태로 조작되고(S100) 붐 조이스틱(16) 및 선회 조이스틱(15)의 조작으로 인한 복합작동시(S200), 상기 선회 전자유압밸브(13)의 개구량을 가변 제어하여 상기 유압펌프(10)로부터 선회모터(11)로 공급되는 유량을 상대적으로 제한함에 따라, 붐-업 우선 기능을 구현할 수 있게 된다.
S400에서와 같이, 사용자에 의한 붐-업 우선 기능과 선회 우선 기능 선택스위치의 온,오프 여부를 판단하여, 붐-업 우선 기능 선택스위치가 오프(OFF) 상태로 조작되고 선회 우선 기능 선택스위치가 온(ON) 상태로 조작될 경우에 "S500"으로 진행한다.
S500에서와 같이, 붐 조이스틱(16) 조작에 의한 붐-업 조작신호(Cmd)가 제어기(17)에 미리 저장된 붐 업 일정압력(a)보다 크고, 선회 조이스틱(15) 조작에 의한 조작신호(Cmd)가 제어기(17)에 미리 저장된 선회 일정압력(b)보다 클 경우로서, 제어기(17)에서는 붐 조이스틱(16) 및 선회 조이스틱(15) 조작에 의한 복합작동 조건으로 판단하여 "S600"으로 진행한다.
S600에서와 같이, 선회 우선 기능이 선택되고(S400) 복합작동일 경우(S500)로서 붐 전자유압밸브(14)의 개구량을 가변 제어하게 된다. 즉 상기 제어기(17)로부터의 제어신호에 의해 선회 전자유압밸브(13)의 미터인 통로(19)에 설치된 가변형 제1오리피스(20a) 또는 제2오리피스(21a)와, 미터아웃 통로(22a)에 설치된 가변형 제3오리피스(23a) 또는 제4오리피스(24a) 개구량을 가변 제어하게 된다.
이때, 가변형 제1오리피스(20a) 또는 제2오리피스(21a)의 개구량 값은 (E(상수)) × (선회 조이스틱(15) 조작에 의한 파일럿 신호압(Pi))에 의해 연산되고, 가변형 제3오리피스(23a) 또는 제4오리피스(24a)의 개구량 값은 (F(상수)) × (선회 조이스틱(15) 조작에 의한 파일럿 신호압(Pi))에 의해 연산된다.
또한, 제어기(17)로부터의 제어신호에 의해 붐 전자유압밸브(14)의 미터인 통로(19)에 설치된 가변형 제1오리피스(20)와 미터아웃 통로(22)에 설치된 가변형 제3오리피스(23)의 개구량을 가변 제어하게 된다. 이때 가변형 제1오리피스(20)의 개구량 값은 (G(상수)) × (붐 조이스틱(16) 조작에 의한 파일럿 신호압(Pi))에 의해 연산되고, 가변형 제3오리피스(23)의 개구량 값은 (H(상수)) × (붐 조이스틱(16) 조작에 의한 파일럿 신호압(Pi))에 의해 연산된다.
따라서, 선회 우선 기능 선택스위치가 온 상태로 조작되고(S400) 붐 조이스틱(16) 및 선회 조이스틱(15)의 조작으로 인한 복합작동시(S500), 상기 붐 전자유압밸브(14)의 개구량을 가변 제어하여 상기 유압펌프(10)로부터 붐실린더(12)로 공급되는 유량을 상대적으로 제한함에 따라, 선회 우선 기능을 구현할 수 있게 된다.
S700에서와 같이, 사용자에 의한 붐-업 우선 기능과 선회 우선 기능 선택스위치의 온,오프 여부를 판단하여, 붐-업 우선 기능 선택스위치가 오프(OFF) 상태로 조작되고 선회 우선 기능 선택스위치가 오프(OFF) 상태로 조작될 경우에 "S800"으로 진행하고, 붐-업 우선 기능 선택스위치 및 선회 우선 기능 선택스위치가 온(ON) 상태로 조작될 경우 "S100"으로 진행한다.
S800에서와 같이, 붐-업 우선 기능과 선회 우선 기능이 선택되지않은 경우에, 붐 전자유압밸브(14)와 선회 전자유압밸브(13)는 붐 조이스틱(16)과 선회 조이스틱(15)의 조작에 의한 조작신호에 비례하여 개구량이 제어된다.
또한, 상기 붐 조이스틱(16) 및 선회 조이스틱(15)의 조작에 의한 복합작동 신호가 제어기(17)에 입력되지않는 경우에 제어기(17)에서는 상차작업을 수행하지않는 작업조건으로 판단하게 된다. 따라서 붐 전자유압밸브(14)와 선회 전자유압밸브(13)는 붐 조이스틱(16)과 선회 조이스틱(15)의 조작에 의한 조작신호에 비례하여 개구량이 제어된다.
이때, 상기 제어기(17)로부터의 제어신호에 의해 붐 전자유압밸브(14)의 미터인 통로(19)에 설치된 가변형 제1오리피스(20)와 미터아웃 통로(22)에 설치된 가변형 제3오리피스(23)의 개구량을 가변 제어하게 된다. 이때 붐 전자유압밸브(14)의 가변형 제1오리피스(20)의 개구량 값은 (I(상수)) × (붐 조이스틱(16) 조작에 의한 파일럿 신호압(Pi))에 의해 연산되고, 가변형 제3오리피스(23)의 개구량 값은 (J(상수)) × (붐 조이스틱(16) 조작에 의한 파일럿 신호압(Pi))에 의해 연산된다.
또한, 상기 제어기(17)로부터의 제어신호에 의해 선회 전자유압밸브(13)의 미터인 통로(19a)에 설치된 가변형 제1오리피스(20a) 또는 제2오리피스(20a)와, 미터아웃 통로(22a)에 설치된 가변형 제3오리피스(23a) 또는 제4오리피스(24a)의 개구량을 가변 제어하게 된다. 이때 가변형 제1오리피스(20a) 또는 제2오리피스(21a)의 개구량 값은 (K(상수)) × (선회 조이스틱(15) 조작에 의한 파일럿 신호압(Pi))에 의해 연산되고, 가변형 제3오리피스(23a) 또는 제4오리피스(24a)의 개구량 값은 (L(상수)) × (선회 조이스틱(15) 조작에 의한 파일럿 신호압(Pi))에 의해 연산된다.
한편, 사용자가 붐 조이스틱(16) 및 선회 조이스틱(15)을 조작하고, 작업범위 선택스위치(18)를 조작하여 상차 작업하는 경우에 붐-업 우선 기능 또는 선회 우선 기능을 구현하는 것을 설명한다. 이때 사용자에 의해 상차 작업을 위한 선회각에 의한 작업범위는 제어기(17)에 미리 설정되어 저장되어 있다.
상기 작업범위 선택스위치(18)는 조작시 붐-업 우선 기능 또는 선회 우선 기능을 선택할 수 있는 온,오프 기능과, 사용자에 의해 선택된 선회각에 대응되게 붐 또는 선회 전자유압밸브(13,14)의 개구량을 조절할 수 있도록 조작신호를 제어기(17)에 출력하는 로우터리스위치(일 예로서, 조작량에 따라 선회각이 작은 제1스위치부, 선회각이 중간정도인 제2스위치부, 선회각이 상대적으로 큰 제3스위치부로 전환시킬 수 있음)가 사용될 수 있다.
상기 작업범위 선택스위치(18)의 온,오프 조작에 의해 붐-업 우선 기능 또는 선회 우선 기능을 선택한 후, 상기 작업범위 선택스위치(18)의 제1스위치부(미도시됨)를 선택함에 따른 조작신호가 제어기(17)에 입력된다. 따라서 제어기(17)에서는 선회각이 작은 작업범위(일 예로서 선회각이 90도 이하인 경우)로 인식하게 되므로, 제어기(17)에 미리 설정된 작은 선회각에 대응하도록 붐 또는 선회 전자유압밸브(13,14)의 개구량을 조절할 수 있게 된다.
또한, 상기 작업범위 선택스위치(18)의 제2스위치부(미도시됨)를 선택할 경우 이의 조작신호가 제어기(17)에 입력된다. 따라서 제어기(17)에서는 선회각이 중간정도의 작업범위로 인식하게 되므로(일 예로서 선회각이 90도 이상 120도 이하인 경우), 제어기(17)에 미리 설정된 중간정도의 선회각에 대응하도록 붐 또는 선회 전자유압밸브(13,14)의 개구량을 조절할 수 있게 된다.
또한, 상기 작업범위 선택스위치(18)의 제3스위치부(미도시됨)를 선택할 경우 이의 조작신호가 제어기(17)에 입력된다. 따라서 제어기(17)에서는 선회각이 상대적으로 큰 작업범위로 인식하게 되므로(일 예로서 선회각이 120도 이상 180이하인 경우), 제어기(17)에 미리 설정된 상대적으로 큰 선회각에 대응하도록 붐 또는 선회 전자유압밸브(13,14)의 개구량을 조절할 수 있게 된다.
한편, 작업장의 선회각에 의한 작업범위를 카메라 등을 포함하는 영상장치를 이용하여 촬영하여 촬영된 영상신호를 제어기(17)에 전송할 경우, 영상신호에 의한 작업범위에 따라 상차 작업시 붐-업 우선 기능 또는 선회 우선 기능을 선택할 수 있게 된다. 따라서 향후 개발되어질 무인 자동 굴삭기를 이용하여 상차 작업을 효율적으로 수행할 수 있게 된다.
여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 상차 작업시 선회각에 따른 작업범위에 따라 붐-업 우선 또는 선회 우선 기능을 구현하여 작업성 및 조작성을 향상시키고, 연비 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 유압펌프와, 상기 유압펌프에 연결되는 선회모터 및 붐실린더와, 상기 유압펌프와 선회모터사이의 유로에 설치되는 선회 전자유압밸브와, 상기 유압펌프와 붐실린더사이의 유로에 설치되는 붐 전자유압밸브와, 선회 조이스틱 및 붐 조이스틱과, 제어기를 구비하는 건설기계의 선회 제어방법에 있어서:
    외부입력장치를 통해 붐-업 우선 기능 또는 선회 우선 기능을 선택하는 제1단계;
    상기 붐 조이스틱과 선회 조이스틱의 조작에 따라 상기 제어기에 입력되는 조작신호에 의해 복합작동 여부를 판단하는 제2단계; 및
    붐-업 우선 기능이 선택되고 복합작동 조건인 경우 상기 선회 전자유압밸브의 개구량을 가변 제어하여 상기 유압펌프로부터 상기 선회모터로 공급되는 유량을 상대적으로 제한하고, 선회 우선 기능이 선택되고 복합작동 조건인 경우 상기 붐 전자유압밸브의 개구량을 가변 제어하여 상기 유압펌프로부터 상기 붐 실린더로 공급되는 유량을 상대적으로 제한하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 선회 제어방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1단계의 외부입력장치는
    사용자에 의해 선회각에 의한 작업범위를 제어기에 미리 설정한 후, 선택된 선회각에 대응되게 붐 또는 선회 전자유압밸브의 개구량을 조절할 수 있도록 조작신호를 제어기에 출력하는 작업범위 선택스위치를 구비한 것을 특징으로 하는 건설기계의 선회 제어방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 작업범위 선택스위치의 제1스위치부를 선택하는 경우, 제어기에서 선회각이 작은 작업범위로 인식하여 미리 설정된 작은 선회각에 대응하도록 붐 또는 선회 전자유압밸브의 개구량을 조절하고,
    상기 작업범위 선택스위치의 제2스위치부를 선택하는 경우, 제어기에서 선회각이 중간정도의 작업범위로 인식하여 미리 설정된 중간정도의 선회각에 대응하도록 붐 또는 선회 전자유압밸브의 개구량을 조절하고,
    상기 작업범위 선택스위치의 제3스위치부를 선택하는 경우, 제어기에서 선회각이 상대적으로 큰 작업범위로 인식하여 미리 설정된 상대적으로 큰 선회각에 대응하도록 붐 또는 선회 전자유압밸브의 개구량을 조절하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 선회 제어방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 선회 전자유압밸브와 붐 전자유압밸브는
    상기 제어기로부터 입력되는 제어신호에 비례하여 선회 전자유압밸브와 붐 전자유압밸브의 개구량을 가변적으로 제어할 수 있도록 미터인 통로에 각각 설치되는 가변형 제1,2오리피스와, 미터아웃 통로에 각각 설치되는 가변형 제3,4오리피스가 구비되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 선회 제어방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1단계의 상기 외부입력장치는 사용자에 의해 붐-업 우선 기능 또는 선회 우선 기능을 선택할 수 있는 온,오프형 선택스위치를 구비하여,
    붐-업 우선 기능 선택스위치가 온 상태로 조작되고 선회 우선 기능 선택스위치가 오프 상태로 조작되는 경우에 붐-업 우선 기능으로 판단하고,
    선회 우선 기능 선택스위치가 온 상태로 조작되고 붐-업 우선 기능 선택스위치가 오프 상태로 조작되는 경우에 선회 우선 기능으로 판단하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 선회 제어방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 붐-업 우선 기능 선택스위치와 상기 선회 우선 기능 선택스위치가 오프 상태로 각각 조작되는 경우, 상기 붐 전자유압밸브와 선회 전자유압밸브는 상기 붐 조이스틱 또는 선회 조이스틱의 조작에 의한 조작신호에 비례하여 개구량이 제어되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 선회 제어방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 붐 조이스틱 및 선회 조이스틱의 조작에 의한 복합작동 신호가 상기 제어기에 입력되지않는 경우, 상기 붐 전자유압밸브와 선회 전자유압밸브는 상기 붐 조이스틱 또는 선회 조이스틱의 조작에 의한 조작신호에 비례하여 개구량이 제어되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 선회 제어방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1단계의 상기 외부입력장치는 작업장의 작업범위를 촬영하여 촬영된 영상신호를 상기 제어기에 전송하는 영상장치를 구비하여,
    상기 영상장치에 의해 촬영된 선회각에 의한 작업범위가 상기 제어기에 미리 저장된 선회각에 의한 작업범위보다 클 경우 선회 우선 기능으로 판단하고,
    상기 영상장치에 의해 촬영된 선회각에 의한 작업범위가 상기 제어기에 미리 저장된 선회각에 의한 작업범위보다 작을 경우 붐-업 우선 기능으로 판단하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 선회 제어방법.
  9. 엔진에 연결되는 유압펌프;
    상기 유압펌프에 연결되는 선회모터 및 붐실린더;
    상기 유압펌프와 선회모터사이의 유로에 설치되며, 외부로부터의 제어신호에 의해 개구량이 가변 조정되는 선회 전자유압밸브;
    상기 유압펌프와 붐실린더사이의 유로에 설치되며, 외부로부터의 제어신호에 의해 개구량이 가변 제어되는 붐 전자유압밸브;
    상기 선회모터를 제어하기 위한 조작신호를 출력하는 선회 조이스틱;
    상기 붐실린더를 제어하기 위한 조작신호를 출력하는 붐 조이스틱;
    붐-업 우선 기능 또는 선회 우선 기능을 선택하는 외부입력장치;
    상기 외부입력장치의 조작에 의해 붐-업 우선 기능이 선택되고 상기 선회 조이스틱 및 붐 조이스틱 조작으로 인해 복합작동 조건인 경우, 상기 선회 전자유압밸브의 개구량을 가변 제어하여 상기 유압펌프로부터 상기 선회모터로 공급되는 유량을 상대적으로 제한하고, 상기 외부입력장치의 조작에 의해 선회 우선 기능이 선택되고 상기 선회 조이스틱 및 붐 조이스틱 조작으로 인해 복합작동 조건인 경우, 상기 붐 전자유압밸브의 개구량을 가변 제어하여 상기 유압펌프로부터 상기 붐 실린더로 공급되는 유량을 상대적으로 제한하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 선회 제어장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 외부입력장치는 작업장의 작업범위를 촬영하여 촬영된 영상신호를 상기 제어기에 전송하는 영상장치를 포함하여,
    상기 영상장치에 의해 촬영된 선회각에 의한 작업범위가 상기 제어기에 미리 저장된 선회각에 의한 작업범위보다 클 경우 선회 우선 기능으로 판단하고,
    상기 영상장치에 의해 촬영된 선회각에 의한 작업범위가 상기 제어기에 미리 저장된 선회각에 의한 작업범위보다 작을 경우 붐-업 우선 기능으로 판단하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 선회 제어장치.
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