KR20160087539A - 건설기계의 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

건설기계의 제어 시스템은 유압 펌프 및 엑추에이터들 사이의 유로에 설치되고 상기 엑추에이터들 중에서 제1 그룹의 엑추에이터의 동작을 제어하기 위한 제1 스풀에 외부의 압력지령 신호에 비례하는 2차 압력을 출력하는 제1 그룹의 전자비례감압밸브들 및 상기 엑추에이터들 중에서 제2 그룹의 엑추에이터의 동작을 제어하기 위한 제2 스풀에 외부의 압력지령 신호에 비례하는 2차 압력을 출력하는 제2 그룹의 전자비례감압밸브들을 구비하는 메인컨트롤밸브, 상기 제1 그룹의 전자비례감압밸브들로부터 출력된 2차 압력을 검출하기 위한 제1 압력 센서들 및 상기 제2 그룹의 전자비례감압밸브들로부터 출력된 2차 압력을 검출하기 위한 제2 압력 센서들, 및 건설기계의 조작 신호에 따라 상기 전자비례감압밸브들로 상기 압력지령 신호를 각각 공급하고 상기 제1 및 제2 압력 센서들로부터 검출된 2차 압력과 상기 압력지령 신호를 비교하여 상기 전자비례감압밸브들의 고장 여부를 판단하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

건설기계의 제어 시스템{CONTROL SYSTEM FOR CONSTRUCTION MACHINERY}

본 발명은 건설기계의 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자비례감압밸브를 이용한 전자 유압식 메인컨트롤밸브를 갖는 건설기계의 제어 시스템에 관한 것이다.

최근 지능형 굴삭 작업을 위한 건설기계의 전자 제어에 대한 연구가 증가하는 추세에 있다. 특히, 건설기계에 있어서, 전자비례감압밸브(EPPRV)를 통해 전자 제어하는 전자 유압식 메인컨트롤밸브가 사용될 수 있다. 이에 따라, 기존의 유압식 메인컨트롤밸브에 비해 전자비례감압밸브의 고장으로 인한 위험성이 더욱 늘어나고, 고장이 발생한 경우 대응방안이 더욱 중요해지고 있다.

전자비례감압밸브가 고장난 경우, 상기 전자비례감압밸브의 2차 압력이 외부의 압력지령 신호에 비해서 작게 생성되거나 생성되는 않을 수 있는 경우와 외부의 압력지령 신호에 비해서 크게 생성되거나 최대 압력으로 생성되는 경우가 있다. 전자의 경우, 차량의 엑추에이터가 움직이지 않거나 느리게 움직이고, 후자의 경우 차량의 엑추에이터가 빠르게 움직이거나 움직이지 않아야 하는데 움직이는 경우이다.

이 때, 의도치 않게 움직이는 경우가 더욱 위험하며, 이런 경우 종래에는 운전자가 판단하여 운전석에 마련되어 있는 유압식 안전 레버(Safety-lever)를 내리거나 엔진 긴급 정지(emergency stop) 버튼을 누르게 된다. 이는 운전자의 판단에 의해 조치되는 것이므로, 경우에 따라, 조치가 너무 늦어 위험이 발생될 수 있다.

더욱이, 안전 레버가 조작된 경우, 차량이 어떤 동작도 하지 않기 때문에, 고장 수리를 위해서 위험지역을 벗어나는 것 조차 어려울 수 있다. 따라서, 일부 또는 전체 동작이 전자제어로 구성되어 있는 기존의 시스템에 있어서, 전자비례감압밸브들 중 일부만 고장난 경우에도 어떤 동작도 할 수 없거나 차량이 이동할 수 없어 고장 검출 및 안전 조치가 어려운 문제점이 있다.

본 발명의 일 목적은 전자 유압식 메인컨트롤밸브의 전자비례감압밸브의 고장을 감지하고 고장으로 인한 위험을 방지할 수 있는 건설기계의 제어 시스템을 제공하는 데 있다.

상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 제어 시스템은 유압 펌프 및 엑추에이터들 사이의 유로에 설치되고 상기 엑추에이터들 중에서 제1 그룹의 엑추에이터의 동작을 제어하기 위한 제1 스풀에 외부의 압력지령 신호에 비례하는 2차 압력을 출력하는 제1 그룹의 전자비례감압밸브들 및 상기 엑추에이터들 중에서 제2 그룹의 엑추에이터의 동작을 제어하기 위한 제2 스풀에 외부의 압력지령 신호에 비례하는 2차 압력을 출력하는 제2 그룹의 전자비례감압밸브들을 구비하는 메인컨트롤밸브, 상기 제1 그룹의 전자비례감압밸브들로부터 출력된 2차 압력을 검출하기 위한 제1 압력 센서들 및 상기 제2 그룹의 전자비례감압밸브들로부터 출력된 2차 압력을 검출하기 위한 제2 압력 센서들, 및 건설기계의 조작 신호에 따라 상기 전자비례감압밸브들로 상기 압력지령 신호를 각각 공급하고 상기 제1 및 제2 압력 센서들로부터 검출된 2차 압력과 상기 압력지령 신호를 비교하여 상기 전자비례감압밸브들의 고장 여부를 판단하는 제어부를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 건설기계의 제어 시스템은, 상기 제1 그룹의 전자비례감압밸브들로 파일럿 작동유를 공급하기 위한 제1 제어 유로에 설치되며 상기 제1 제어 유로를 선택적으로 개폐하는 제1 개폐 밸브, 및 상기 제2 그룹의 전자비례감압밸브들로 파일럿 작동유를 공급하기 위한 제2 제어 유로에 설치되며, 상기 제2 제어 유로를 선택적으로 개폐하는 제2 개폐 밸브를 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 그룹의 전자비례감압밸브들 중 적어도 어느 하나가 고장이라고 판단한 경우 상기 제1 개폐 밸브를 폐쇄시켜 상기 제1 그룹의 전자비례감압밸브들 전체로의 파일럿 작동유의 공급을 차단하고, 상기 제어부는 상기 제2 그룹의 전자비례감압밸브들 중 적어도 어느 하나가 고장이라고 판단한 경우 상기 제2 개폐 밸브를 폐쇄시켜 상기 제2 그룹의 전자비례감압밸브들 전체로의 파일럿 작동유의 공급을 차단할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 및 제2 개폐 밸브들은 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 그룹의 엑추에이터는 우측 주행유압모터, 좌측 주행유압모터 또는 선회 모터를 포함하고, 상기 제2 그룹의 엑추에이터는 붐 실린더, 암 실린더 또는 버켓 실린더를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1 압력 센서들로부터 검출된 2차 압력과 상기 압력지령 신호를 비교하여 상기 제1 그룹의 전자비례감압밸브들의 고장 여부를 판단하는 제1 제어부, 및 상기 제2 압력 센서들로부터 검출된 2차 압력과 상기 압력지령 신호를 비교하여 상기 제2 그룹의 전자비례감압밸브들의 고장 여부를 판단하는 제2 제어부를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 제어부는 상기 제1 그룹의 전자비례감압밸브들 중 어느 하나가 고장이라고 판단한 경우 상기 제1 그룹의 전자비례감압밸드들 전체로의 파일럿 작동유의 공급을 차단하기 위한 제1 차단 신호를 발생시키고, 상기 제2 제어부는 상기 제2 그룹의 전자비례감압밸브들 중 어느 하나가 고장이라고 판단한 경우 상기 제2 그룹의 전자비례감압밸브들 전체로의 파일럿 작동유의 공급을 차단하기 위한 제2 차단 신호를 발생시킬 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 메인컨트롤밸브는 상기 엑추에이터들 중에서 제3 그룹의 엑추에이터의 동작을 제어하기 위한 제3 스풀을 조작 레버의 조작량에 비례하는 파일럿 압력에 의해 제어하는 유압식 컨트롤밸브를 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 따르면, 어느 특정 그룹에 속한 전자비례감압밸브가 고장난 경우, 상기 특정 그룹에 속한 전자비례감압밸브들의 동작만을 중지시키고, 다른 그룹에 속한 전자비례감압밸브들은 동작 가능하도록 제어될 수 있다. 따라서, 고장된 전자비례감압밸브가 속한 그룹의 전자비례감압밸브들의 동작만 불능이 되고 다른 그룹의 전자비례감압밸브들은 동작 가능하다.

이에 따라, 전자비례감압밸브에 관련된 고장을 즉각적으로 검출하고, 고장난 전자비례감압밸브와 관련된 엑추에이터의 동작을 정지시키고 다른 엑추에이터를 통한 동작에는 영향을 최소화하여 위험 지역을 탈출하거나 수리 지역으로 이동할 수 있다.

다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 제어 시스템을 나타내는 유압 회로도이다.
도 2는 도 1의 메인컨트롤밸브의 일부를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1의 제어 시스템을 이용하여 건설기계의 메인컨트롤밸브를 제어하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 제어 시스템을 나타내는 유압 회로도이다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 제어 시스템을 나타내는 유압 회로도이다. 도 2는 도 1의 메인컨트롤밸브의 일부를 나타내는 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 건설기계의 제어 시스템은 엔진(100)에 연결된 적어도 하나의 메인 유압펌프(200), 메인 유압펌프(200)와 엑추에이터들(10a, 10b, 10c, 20a, 20b, 20c) 사이의 유로에 설치되어 엑추에이터들(10a, 10b, 10c, 20a, 20b, 20c)의 동작을 제어하는 메인컨트롤밸브(300) 및 운전자의 조작 신호에 대응하도록 메인컨트롤밸브(300)에 전기적 제어신호로서 압력지령 신호를 출력하는 제어부(500)를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 엔진(100)은 굴삭기와 같은 건설기계의 구동원으로서 디젤 엔진을 포함할 수 있다. 메인 유압펌프(200)는 동력전달장치를 통하여 엔진(100)에 연결될 수 있다. 도면에 도시되지는 않았지만, 파일럿 펌프(210) 및 추가적인 유압펌프들이 엔진(100)에 연결될 수 있다. 따라서, 엔진(100)으로부터의 동력은 메인 유압펌프(200) 및 파일럿 펌프(210)에 전달될 수 있다.

메인 유압펌프(200)는 유압라인(202)을 통하여 메인컨트롤밸브(MCV)(300)에 연결될 수 있다. 메인컨트롤밸브(300)는 굴삭기에 있어서 유압 시스템의 제어를 수행하기 위한 제어장치일 수 있다. 메인컨트롤밸브(300)는 유압라인(202)을 통하여 메인 유압펌프(200)로부터 작동유를 공급받아 엑추에이터들(10a, 10b, 10c, 20a, 20b, 20c)로 공급할 수 있다.

상기 엑추에이터들은 다수개의 그룹들로 분류되고 그룹별로 제어될 수 있다. 예를 들면, 제1 그룹의 엑추에이터들은 우측 주행유압모터(10a), 좌측 주행유압모터(10b) 및 선회 모터(10c)를 포함할 수 있다. 제2 그룹의 엑추에이터들은 붐 실린더(20a), 암 실린더(20b) 및 버킷 실린더(20c)를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 액추에이터들 각각은 메인 유압펌프(200)로부터 토출된 작동유의 유압에 의해 구동될 수 있다.

상기 엑추에이터들을 두 개의 그룹들로 분류되고 하나의 그룹이 세 개의 서로 다른 엑추에이터들을 포함하고 있지만, 이에 제한되지 않음을 이해할 수 있을 것이다.

메인컨트롤밸브(300)은 우측 주행유압모터(10a), 좌측 주행유압모터(10b) 및 선회 모터(10c)를 각각 제어하기 위한 제1 스풀들(310a, 310b, 310c)를 포함할 수 있다. 메인컨트롤밸브(300)는 붐 실린더(20a), 암 실린더(20b) 및 버킷 실린더(20c)를 각각 제어하기 위한 제2 스풀들(320a, 320b, 320c)을 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 메인컨트롤밸브(300)는 입력되는 전기적 신호에 따라 상기 스풀에 가해지는 파일럿 작동유를 제어하는 전자비례감압밸브(EPPRV)를 포함하는 전자유압식 메인컨트롤밸브일 수 있다.

구체적으로, 메인컨트롤밸브(300)는 상기 엑추에이터들 중에서 제1 그룹의 엑추에이터(10a, 10b, 10c)의 동작을 제어하기 위한 제1 스풀들(310a, 310b, 310c)에 외부의 압력지령 신호에 비례하는 2차 압력을 출력하는 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312) 및 상기 엑추에이터들 중에서 제2 그룹의 엑추에이터(20a, 20b, 20c)의 동작을 제어하기 위한 제2 스풀들(320a, 320b, 320c)에 외부의 압력지령 신호에 비례하는 2차 압력을 출력하는 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322)을 포함할 수 있다.

파일럿 펌프(210)는 파일럿 유로(212)을 통하여 파일럿 작동유를 토출하고, 토출된 파일럿 작동유는 제1 제어 유로(412)를 통해 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312)로 공급되고 제2 제어 유로(422)를 통해 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322)로 공급될 수 있다.

제어부(500)는 조작 레버(30)로부터 사용자의 조작량에 비례하는 조작 신호를 수신하고, 상기 건설기계의 조작 신호에 대응하도록 전자비례감압밸브들(312, 322)로 상기 압력지령 신호를 각각 출력할 수 있다. 전자비례감압밸브들(312, 322)은 상기 압력지령 신호에 비례하는 2차 압력을 대응하는 상기 스풀들에 각각 출력함으로써, 전기적 신호로 상기 스풀들을 제어할 수 있다.

한 쌍의 상기 전자비례감압밸브들이 스풀의 양측에 각각 구비될 수 있다. 상기 전자비례감압밸브는 상기 압력지령 신호에 비례하는 2차 압력을 상기 스풀로 공급하고, 2차 압력에 비례하여 상기 스풀의 변위가 발생하게 된다. 메인 유압펌프(200)로부터의 작동유는 상기 스풀을 거쳐 상기 엑추에이터에 공급할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 건설기계의 제어 시스템은 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312)로부터 출력된 2차 압력을 검출하기 위한 제1 압력 센서들(314) 및 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322)로부터 출력된 2차 압력을 검출하기 위한 제2 압력 센서들(324)을 포함할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 메인컨트롤밸브(300)은 상기 스풀들이 설치된 메인 블록(도시되지 않음), 상기 메인 블록의 일측에 마련되며 상기 스풀들을 일방향으로 이동시키기 위한 파일럿 작동유를 제어하는 전자비례감압밸브들이 설치된 제1 신호용 블록(도시되지 않음) 및 상기 메인 블록의 타측에 마련되며 상기 스풀들을 타방향으로 이동시키기 위한 파일럿 작동유를 제어하는 전자비례감압밸브들(312, 322)이 설치된 제2 신호용 블록(302)을 포함할 수 있다.

제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312)은 제2 신호용 블록(302)의 제1 측면에 일방향을 따라 이격 설치되고, 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322)은 제2 신호용 블록(302)의 제2 측면에 일방향을 따라 이격 설치될 수 있다. 제1 압력 센서들(314)은 제2 신호용 블록(302)의 상기 제1 측면에 일방향을 따라 이격 설치되고, 제2 압력 센서들(324)은 제2 신호용 블록(302)의 상기 제2 측면에 일방향을 따라 이격 설치될 수 있다.

제1 압력 센서(314)는 제1 그룹의 전자비례감압밸브(312)에 인접하게 설치될 수 있다. 제1 압력 센서(314)는 제1 그룹의 전자비례감압밸브(312)에 의해 제어되어 상기 제1 스풀의 일측에 공급되는 작동유의 압력(2차 압력)을 측정할 수 있다. 제2 압력 센서(324)는 제2 그룹의 전자비례감압밸브(322)에 인접하게 설치될 수 있다. 제2 압력 센서(324)는 제2 그룹의 전자비례감압밸브(322)에 의해 제어되어 상기 제2 스풀의 일측에 공급되는 작동유의 압력(2차 압력)을 측정할 수 있다.

제어부(500)는 제1 및 제2 압력 센서들(314, 324)로부터 검출된 2차 압력과 제1 및 제2 그룹들의 전자비례감압밸브들(312, 322)에 입력된 상기 압력지령 신호를 비교하여 상기 전자비례감압밸브들의 고장 여부를 판단할 수 있다.

제어부(500)는 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312)의 고장 여부를 판단하는 제1 제어부(510) 및 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322)의 고장 여부를 판단하는 제2 제어부(520)를 포함할 수 있다.

제1 제어부(510)는 제1 압력 센서들(314)로부터 검출된 2차 압력과 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312)에 입력된 상기 압력지령 신호를 비교하여 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312)의 고장 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 압력 센서로부터 검출된 2차 압력과 상기 압력지령 신호와의 차이값이 기 설정된 값(임계값)을 초과하는 경우, 상기 제1 압력 센서에 의해 측정된 2차 압력을 출력한 전자비례감압밸브가 고장이라고 판단할 수 있다.

제2 제어부(520)는 제2 압력 센서들(324)로부터 검출된 2차 압력과 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322)에 입력된 상기 압력지령 신호를 비교하여 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322)의 고장 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 압력 센서로부터 검출된 2차 압력과 상기 압력지령 신호와의 차이값이 기 설정된 값(임계값)을 초과하는 경우, 상기 제2 압력 센서에 의해 측정된 2차 압력을 출력한 전자비례감압밸브가 고장이라고 판단할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 제1 개폐 밸브(410)는 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312)로 파일럿 작동유를 공급하기 위한 제1 제어 유로(412)에 설치되며, 외부의 차단 신호에 의해 제1 제어 유로(412)를 선택적으로 개폐할 수 있다. 제2 개폐 밸브(420)는 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322)로 파일럿 작동유를 공급하기 위한 제2 제어 유로(422)에 설치되며, 외부의 차단 신호에 의해 제2 제어 유로(422)를 선택적으로 개폐할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 및 제2 개폐 밸브들은 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다.

제1 제어부(510)는 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312) 중 어느 하나가 고장이라고 판단한 경우 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312) 전체로의 파일럿 작동유의 공급을 차단하기 위한 제1 차단 신호를 발생시키고 상기 제1 차단 신호를 제1 개폐 밸브(410)로 출력할 수 있다. 따라서, 제1 개폐 밸브(410)는 상기 제1 차단 신호에 의해 폐쇄되어 제1 제어 유로(412)를 통한 파일럿 작동유의 공급이 중지됨으로써, 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312) 전체가 작동하지 않게 된다.

제2 제어부(520)는 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322) 중 어느 하나가 고장이라고 판단한 경우 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322) 전체로의 파일럿 작동유의 공급을 차단하기 위한 제2 차단 신호를 발생시키고 상기 제2 차단 신호를 제2 개폐 밸브(420)로 출력할 수 있다. 따라서, 제2 개폐 밸브(420)는 상기 제2 차단 신호에 의해 폐쇄되어 제2 제어 유로(422)를 통한 파일럿 작동유의 공급이 중지됨으로써, 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322) 전체가 작동하지 않게 된다.

제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312) 중 적어도 하나가 고장이라고 판명난 경우 제1 개폐 밸브(410)가 폐쇄되어 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312) 전체로 공급되는 파일럿 작동유를 차단시킬 수 있다. 이에 따라, 사용자의 조작 레버(30)의 조작에도 불구하고 제1 그룹의 엑추에이터들(10a, 10b, 10c)은 작동하지 않게 되는 반면, 제2 그룹의 엑추에이터들(20a, 20b, 20c)은 사용자의 조작에 의해 여전히 작동 가능하다.

제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322) 중 적어도 하나가 고장이라고 판명난 경우 제2 개폐 밸브(420)가 폐쇄되어 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322) 전체로 공급된 파일럿 작동유를 차단시킬 수 있다. 이에 따라, 사용자의 조작 레버(30)의 조작에도 불구하고 제2 그룹의 엑추에이터(20a, 20b, 20c)는 작동하지 않게 되는 반면, 제1 그룹의 엑추에이터들(10a, 10b, 10c)은 사용자의 조작에 의해 여전히 작동 가능하다.

예시적인 실시예들에 있어서, 안전 개폐 밸브(400)는 파일럿 유로(212)에 설치될 수 있다. 파일럿 유로(212)는 제1 및 제2 제어 유로들(412, 422)에 연결될 수 있다. 파일럿 펌프(210)로부터 토출된 파일럿 작동유는 제1 제어 유로(412)를 통해 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312)로 공급되고 제2 제어 유로(422)를 통해 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322)로 공급될 수 있다. 예를 들면, 안전 개폐 밸브(400)는 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다.

안전 개폐 밸브(400)는 운전석에 마련된 안전 레버의 조작 또는 엔진 긴급 정지 버튼의 누름에 의해 폐쇄되도록 제어되어 파일럿 유로(212)를 통한 파일럿 작동유의 흐름을 차단할 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(312, 322) 전체로의 파일럿 작동유의 공급이 차단됨으로써, 사용자의 조작 레버(30)의 조작에도 불구하고 제1 및 제2 그룹들의 엑추에이터들(10a, 10b, 10c, 20a, 20b, 20c)는 작동하지 않게 된다.

이하에서는, 도 1의 건설기계의 유압 시스템을 이용하여 건설기계의 유압 제어 방법에 대하여 설명하기로 한다.

도 3은 도 1의 제어 시스템을 이용하여 건설기계의 메인컨트롤밸브를 제어하는 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 먼저, 메인컨트롤밸브(300)의 전자비례감압밸브들을 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312) 및 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322)로 분류한 후, 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312)의 2차 압력을 검출하고(S100), 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322)의 2차 압력을 검출한다(S102).

예시적인 실시예들에 있어서, 건설기계의 엑추에이터들을 적어도 두 개의 그룹들로 분류되고, 상기 메인컨트롤밸브의 전자비례감압밸브들도 상기 그룹들의 엑추에이터들을 각각 제어하도록 상기 그룹들에 대응하도록 그룹별로 분류될 수 있다.

예를 들며, 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312)은 제1 그룹의 엑추에이터의 동작을 제어하기 위한 제1 스풀(310a, 310b, 310c)에 외부의 압력지령 신호에 비례하는 2차 압력을 출력할 수 있다. 상기 제1 그룹의 엑추에이터들은 우측 주행유압모터(10a), 좌측 주행유압모터(10b) 및 선회 모터(10c)를 포함할 수 있다. 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322)은 제2 그룹의 엑추에이터의 동작을 제어하기 위한 제2 스풀(320a, 320b, 320c)에 외부의 압력지령 신호에 비례하는 2차 압력을 출력할 수 있다. 상기 제2 그룹의 엑추에이터들은 붐 실린더(20a), 암 실린더(20b) 및 버킷 실린더(20c)를 포함할 수 있다.

제1 압력 센서들(314)을 통해 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312)로부터 출력된 2차 압력을 검출하고, 제2 압력 센서들(324)을 통해 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322)로부터 출력된 2차 압력을 검출할 수 있다. 제1 및 제2 압력 센서들(314, 324)는 상기 메인컨트롤밸브에 각각 설치될 수 있다.

이어서, 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312) 및 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(314)의 고장 여부를 판단한다(S110, S112).

제1 및 제2 압력 센서들(314, 324)로부터 검출된 2차 압력과 각각의 상기 전자비례감압밸브들로 공급된 외부의 압력지령 신호를 비교하여 상기 전자비례감압밸브들의 고장 여부를 판단할 수 있다. 구체적으로, 제1 압력 센서들(314)로부터 검출된 2차 압력과 상기 압력지령 신호를 비교하여 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312)의 고장 여부를 판단할 수 있다. 제2 압력 센서들(324)로부터 검출된 2차 압력과 상기 압력지령 신호를 비교하여 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322)의 고장 여부를 판단할 수 있다.

이 후, 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312) 중 적어도 어느 하나가 고장이라고 판단된 경우 제1 개폐 밸브(410)를 폐쇄시켜 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312) 전체로의 파일럿 작동유의 공급을 차단시키고(S120), 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322) 중 적어도 어느 하나가 고장이라고 판단된 경우 제2 개폐 밸브(420)를 폐쇄시켜 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322) 전체로의 파일럿 작동유의 공급을 차단할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 제1 제어부(510)가 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312) 중 어느 하나가 고장이라고 판단한 경우 제1 개폐 밸브(410)로 제1 차단 신호를 출력하고, 제1 개폐 밸브(410)는 상기 제1 차단 신호에 의해 폐쇄되어 제1 제어 유로(412)를 통한 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312) 전체로의 파일럿 작동유의 공급을 차단할 수 있다. 제2 제어부(520)가 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322) 중 어느 하나가 고장이라고 판단한 경우 제2 개폐 밸브(42)로 제2 차단 신호를 출력하고, 제2 개폐 밸브(420)는 상기 제2 차단 신호에 의해 폐쇄되어 제2 제어 유로(422)를 통한 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322) 전체로의 파일럿 작동유의 공급을 차단할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 어느 특정 그룹에 속한 전자비례감압밸브가 고장난 경우, 상기 특정 그룹에 속한 전자비례감압밸브들의 동작만을 중지시키고, 다른 그룹에 속한 전자비례감압밸브들은 동작 가능하도록 제어될 수 있다. 따라서, 고장된 전자비례감압밸브가 속한 그룹의 전자비례감압밸브들의 동작만 불능이 되고 다른 그룹의 전자비례감압밸브들은 동작 가능하다.

예를 들면, 붐, 암 및 버킷의 동작 제어에 관련된 전자비례감압밸브들 중 어느 하나만 고장난 경우, 고장난 전자비례감압밸브가 속하는 특정 그룹의 전자비례감압밸브들만의 작동을 정지시킨다. 이에 따라, 붐, 암 및 버킷은 움직이지 못하지만, 선회 또는 주행모터는 동작하여 위험 지역을 탈출하고 수리 가능 지역으로 이동할 수 있다.

상술한 바와 같이, 전자비례감압밸브에 관련된 고장을 즉각적으로 검출하고, 고장난 전자비례감압밸브와 관련된 엑추에이터의 동작을 정지시키고 다른 엑추에이터를 통한 동작에는 영향을 최소화하여 위험 지역을 탈출하거나 수리 지역으로 이동할 수 있다.

도 4는 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 제어 시스템을 나타내는 유압 회로도이다. 상기 제어 시스템은 유압식 컨트롤밸브를 더 포함하는 점을 제외하고는 도 1을 참조로 설명한 건설기계의 제어 시스템과 실질적으로 동일하거나 유사하다. 이에 따라, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략한다.

도 4를 참조하면, 메인컨트롤밸브(300)는 엑추에이터들 중에서 제1 그룹의 엑추에이터(10a, 10b, 10c)의 동작을 제어하기 위한 제1 스풀들(310a, 310b, 310c), 상기 엑추에이터들 중에서 제2 그룹의 엑추에이터(20a, 20b)의 동작을 제어하기 위한 제2 스풀들(320a, 320b), 및 상기 엑추에이터들 중에서 제3 그룹의 엑추에이터(20c)의 동작을 제어하기 위한 적어도 하나의 제3 스풀(320c)를 포함할 수 있다.

예를 들면, 상기 제1 그룹의 엑추에이터들은 우측 주행유압모터(10a), 좌측 주행유압모터(10b) 및 선회 모터(10c)를 포함할 수 있다. 상기 제2 그룹의 엑추에이터들은 암 실린더(20a) 및 버킷 실린더(20b)를 포함할 수 있다. 상기 제3 그룹의 엑추에이터는 암 실린더(20c)를 포함할 수 있다.

제1 스풀들(310a, 310b, 310c)은 외부의 압력지령 신호에 비례하는 2차 압력을 출력하는 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312)에 의해 제어될 수 있다. 제2 스풀들(320a, 320b)은 외부의 압력지령 신호에 비례하는 2차 압력을 출력하는 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322)에 의해 제어될 수 있다. 제3 스풀(320c)은 조작 레버(30)의 조작량에 비례하는 파일럿 압력에 의해 제어될 수 있다.

따라서, 일부의 엑추에이터들은 전자유압식 컨트롤밸브들에 의해 제어되고 나머지 엑추에이터들은 유압식 컨트롤밸브에 의해 제어될 수 있다.

구체적으로, 사용자가 조작 레버(30)를 조작함에 따라, 조작량에 비례하도록 파일럿 펌프(210)로부터 토출되어 조작 레버(30)를 통과하는 파일럿 작동유가 제3 및 제4 제어 유로들(432, 434)을 통해 제3 스풀(320c)에 공급될 수 있다. 따라서, 상기 파일럿 작동유의 파일럿 압력에 비례하여 제3 스풀(320c)의 변위가 발생하므로 메인 유압펌프(200)로부터의 작동유는 제3 스풀(320c)을 거쳐 제3 그룹의 엑추에이터(20c)에 공급될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 어느 특정 그룹에 속한 전자비례감압밸브가 고장난 경우, 상기 특정 그룹에 속한 전자비례감압밸브들의 동작만을 중지시키고, 다른 그룹에 속한 전자비례감압밸브들은 동작 가능하도록 제어되고 상기 유압식 컨트롤밸브에 의해 제어되는 엑추에이터 역시 독립적으로 제어될 수 있다. 따라서, 고장된 전자비례감압밸브가 속한 그룹의 전자비례감압밸브들의 동작만 불능이 되고 다른 그룹의 엑추에이터들은 이에 대한 영향없이 독립적으로 제어될 수 있다.

상술한 실시예들은 굴삭기에 대하여 적용한 예를 들어 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 휠 로더, 크레인차, 불도저 등과 같이 전자 유압식 메인컨트롤밸브가 사용되는 유압 시스템을 갖는 다른 건설기계에 대하여 적용할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10a: 우측 주행유압모터 10b: 좌측 주행유압모터
10c: 선회 모터 20a: 붐 실린더
20b: 암 실린더 20c: 버킷 실린더
30: 조작 레버 100: 엔진
200: 메인 유압펌프 202: 유압라인
210: 파일럿 펌프 212: 파일럿 유로
220: 어큐뮬레이터 300: 메인컨트롤밸브
302: 제2 신호용 블록 310a, 310b, 310c: 제1 스풀
312: 제1 그룹의 전자비례감압밸브
314: 제1 압력 센서 320a, 320b, 320c: 제2 스풀
322: 제2 그룹의 전자비례감압밸브
324: 제2 압력 센서 330: 유입 포트
332: 드레인 포트 410: 제1 개폐 밸브
412: 제1 제어 유로 420: 제2 개폐 밸브
422: 제2 제어 유로 500: 제어부
510: 제1 제어부 520: 제2 제어부

Claims (8)

1. 유압 펌프 및 엑추에이터들 사이의 유로에 설치되고, 상기 엑추에이터들 중에서 제1 그룹의 엑추에이터의 동작을 제어하기 위한 제1 스풀에 외부의 압력지령 신호에 비례하는 2차 압력을 출력하는 제1 그룹의 전자비례감압밸브들 및 상기 엑추에이터들 중에서 제2 그룹의 엑추에이터의 동작을 제어하기 위한 제2 스풀에 외부의 압력지령 신호에 비례하는 2차 압력을 출력하는 제2 그룹의 전자비례감압밸브들을 구비하는 메인컨트롤밸브;
   상기 제1 그룹의 전자비례감압밸브들로부터 출력된 2차 압력을 검출하기 위한 제1 압력 센서들 및 상기 제2 그룹의 전자비례감압밸브들로부터 출력된 2차 압력을 검출하기 위한 제2 압력 센서들; 및
   건설기계의 조작 신호에 따라 상기 전자비례감압밸브들로 상기 압력지령 신호를 각각 공급하고, 상기 제1 및 제2 압력 센서들로부터 검출된 2차 압력과 상기 압력지령 신호를 비교하여 상기 전자비례감압밸브들의 고장 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 건설기계의 제어 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 그룹의 전자비례감압밸브들로 파일럿 작동유를 공급하기 위한 제1 제어 유로에 설치되며, 상기 제1 제어 유로를 선택적으로 개폐하는 제1 개폐 밸브; 및
   상기 제2 그룹의 전자비례감압밸브들로 파일럿 작동유를 공급하기 위한 제2 제어 유로에 설치되며, 상기 제2 제어 유로를 선택적으로 개폐하는 제2 개폐 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 제어 시스템.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 그룹의 전자비례감압밸브들 중 적어도 어느 하나가 고장이라고 판단한 경우 상기 제1 개폐 밸브를 폐쇄시켜 상기 제1 그룹의 전자비례감압밸브들 전체로의 파일럿 작동유의 공급을 차단하고,
   상기 제어부는 상기 제2 그룹의 전자비례감압밸브들 중 적어도 어느 하나가 고장이라고 판단한 경우 상기 제2 개폐 밸브를 폐쇄시켜 상기 제2 그룹의 전자비례감압밸브들 전체로의 파일럿 작동유의 공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 제어 시스템.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 개폐 밸브들은 솔레노이드 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 제어 시스템.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 그룹의 엑추에이터는 우측 주행유압모터, 좌측 주행유압모터 및 선회 모터 중에서 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 제2 그룹의 엑추에이터는 붐 실린더, 암 실린더 및 버켓 실린더 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 제어 시스템.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는
   상기 제1 압력 센서들로부터 검출된 2차 압력과 상기 압력지령 신호를 비교하여 상기 제1 그룹의 전자비례감압밸브들의 고장 여부를 판단하는 제1 제어부; 및
   상기 제2 압력 센서들로부터 검출된 2차 압력과 상기 압력지령 신호를 비교하여 상기 제2 그룹의 전자비례감압밸브들의 고장 여부를 판단하는 제2 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 제어 시스템.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 제1 제어부는 상기 제1 그룹의 전자비례감압밸브들 중 어느 하나가 고장이라고 판단한 경우 상기 제1 그룹의 전자비례감압밸브들 전체로의 파일럿 작동유의 공급을 차단하기 위한 제1 차단 신호를 발생시키고,
   상기 제2 제어부는 상기 제2 그룹의 전자비례감압밸브들 중 어느 하나가 고장이라고 판단한 경우 상기 제2 그룹의 전자비례감압밸브들 전체로의 파일럿 작동유의 공급을 차단하기 위한 제2 차단 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 건설기계의 제어 시스템.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 메인컨트롤밸브는 상기 엑추에이터들 중에서 제3 그룹의 엑추에이터의 동작을 제어하기 위한 제3 스풀을 조작 레버의 조작량에 비례하는 파일럿 압력에 의해 제어하는 유압식 컨트롤밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 제어 시스템.

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