KR20160144707A - 건설기계의 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

건설기계의 제어 시스템은, 작업자의 조작에 따라 건설기계의 액츄에이터에 대한 조작 신호를 발생시키는 컨트롤러, 건설기계의 차량 경사각을 측정하기 위한 각도 센서, 건설기계의 작업 방향을 파악하기 위한 자세 검출 센서, 파일럿 펌프로부터 토출된 제어유를 공급받아 액츄에이터와 연결된 메인 컨트롤 밸브 내부의 유압 스풀의 이동을 제어하기 위한 파일럿 신호압을 발생시키는 감압밸브, 및 컨트롤러, 각도 센서, 및 자세 검출 센서로부터 각각 조작 신호, 경사각 정보, 및 작업 방향에 대한 정보를 수신하여 작업 모드를 판단하고 감압밸브로 제어 신호를 출력하여 작업 모드 및 경사각에 대응하도록 파일럿 신호압의 세기를 제어하기 위한 제어부를 포함한다.

Description

건설기계의 제어 시스템{CONTROL SYSTEM FOR CONSTRUCTION MACHINERY}

본 발명은 건설기계의 제어 시스템에 관한 것이다. 더욱 자세하게는, 파일럿 신호압을 발생시켜 메인 컨트롤 밸브를 제어하는 건설기계의 제어 시스템에 관한 것이다.

건설기계, 예를 들어 굴삭기는 평지뿐만 아니라 경사지에서도 굴삭, 평탄화, 브레이킹 등의 다양한 작업들을 수행할 수 있다. 이 때, 경사지에서 작업을 수행하는 경우에는 경사각에 따라 장비에 작용하는 하중의 영향이 달라질 수 있다.

그러나, 종래의 건설기계는 평지와 경사지를 구분하지 않고 동일한 방식으로 액츄에이터들을 제어하기 때문에, 액츄에이터들이 평지에서와 동일한 작업 성능을 발휘하지 못하여 작업 효율 및 생산성이 저하될 수 있다.

본 발명의 과제는 경사각에 따라 파일럿 신호압의 세기를 제어할 수 있는 건설기계의 제어 시스템을 제공하는데 있다.

상술한 본 발명의 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 제어 시스템은, 작업자의 조작에 따라 건설기계의 액츄에이터에 대한 조작 신호를 발생시키는 컨트롤러, 상기 건설기계의 차량 경사각을 측정하기 위한 각도 센서, 상기 건설기계의 작업 방향을 파악하기 위한 자세 검출 센서, 파일럿 펌프로부터 토출된 제어유를 공급받아 상기 액츄에이터와 연결된 메인 컨트롤 밸브 내부의 유압 스풀의 이동을 제어하기 위한 파일럿 신호압을 발생시키는 감압밸브, 및 상기 컨트롤러, 상기 각도 센서, 및 상기 자세 검출 센서로부터 각각 상기 조작 신호, 상기 경사각 정보, 및 상기 작업 방향에 대한 정보를 수신하여 작업 모드를 판단하고 상기 감압밸브로 제어 신호를 출력하여 상기 작업 모드 및 상기 경사각에 대응하도록 상기 파일럿 신호압의 세기를 제어하기 위한 제어부를 포함한다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 액츄에이터는 붐, 암, 버켓, 주행 모터, 및 선회 모터를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 작업 모드는 붐 업, 붐 다운, 암 덤프, 암 크라우드, 버켓 덤프, 버켓 크라우드, 상승 주행, 하강 주행, 상승 선회, 및 하강 선회를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어부는 상기 선택된 작업 모드가 상기 붐 다운, 상기 암 크라우드, 상기 버켓 덤프, 상기 하강 주행, 및 상기 하강 선회 가운데 하나인 경우 상기 경사각 증가에 따라 상기 파일럿 신호압의 세기가 감소하도록 상기 감압밸브를 제어할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어부는 상기 선택된 작업 모드가 상기 붐 업, 상기 암 덤프, 상기 버켓 크라우드, 상기 상승 주행, 및 상기 상승 선회 가운데 하나인 경우 상기 경사각 증가에 따라 상기 파일럿 신호압의 세기가 증가하도록 상기 감압밸브를 제어할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 감압밸브는 전자비례 감압(Electronic Proportional Pressure Reducing, EPPR)밸브일 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 감압밸브는 상기 파일럿 펌프와 상기 유압 스풀의 일측을 연결하는 제1 파일럿 라인에 설치되며 상기 유압 스풀을 제1 방향으로 이동시키기 위한 제1 파일럿 신호압을 발생시키는 제1 감압밸브 및 상기 파일럿 펌프와 상기 유압 스풀의 타측을 연결하는 제2 파일럿 라인에 설치되며 상기 유압 스풀을 상기 제1 방향과 반대 방향으로 이동시키기 위한 제2 파일럿 신호압을 발생시키는 제2 감압밸브를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 경사각이 일정한 경우, 상기 제1 파일럿 신호압은 상기 제2 파일럿 신호압과 그 세기가 서로 다를 수 있다.

예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 제어 시스템은, 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 제어 시스템은 경사각 및 작업 모드에 따라 메인 컨트롤 밸브의 유압 스풀로 공급되는 파일럿 신호압의 세기를 가변적으로 제어할 수 있다. 이에 따라, 경사지에서도 평지에서와 동일한 작업 성능을 발휘할 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 2 및 도 3은 작업 모드 및 경사각 변화에 따른 파일럿 신호압의 세기 변화를 나타내는 그래프들이다.
도 4는 도 1의 제어 시스템을 이용하여 건설기계를 제어하는 방법을 나타내는 순서도이다.

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.

제1, 제2 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 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 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 2 및 도 3은 작업 모드 및 경사각 변화에 따른 파일럿 신호압의 세기 변화를 나타내는 그래프들이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 제어 시스템은 액츄에이터를 구동시키는 유압 실린더(40)로의 작동유 공급을 제어하기 위한 유압 스풀(32), 파일럿 펌프(22)와 유압 스풀(30) 사이에 설치되어 파일럿 신호압을 발생시키는 제1 및 제2 감압밸브들(140, 142), 작업자의 조작에 대응하여 상기 액츄에이터에 대한 조작 신호를 발생시키는 컨트롤러(110), 상기 건설기계의 차량 경사각을 측정하기 위한 각도 센서(120), 상기 건설기계의 작업 방향을 파악하기 위한 자세 검출 센서(130), 및 상기 각도 정보들 및 상기 조작 신호를 수신하여 감압밸브들(140, 142)을 제어하기 위한 제어부(100)를 포함할 수 있다.

상기 건설기계는 굴삭기, 휠 로더, 및 지게차 등을 포함할 수 있다. 이하에서는 상기 건설기계가 굴삭기인 경우에 대하여 설명하기로 한다. 다만, 이로 인하여 본 발명의 제어 시스템이 굴삭기를 제어하기 위한 것으로 한정되는 것은 아니며, 휠 로더, 지게차 등에도 이와 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다.

상기 액츄에이터는 붐, 암, 버켓, 주행 모터, 및 선회 모터를 포함할 수 있다. 이 경우에 있어서, 유압 스풀(32) 및 유압 실린더(40)는 각각 상기 액츄에이터에 대응하는 스풀 및 실린더일 수 있다. 예를 들어, 상기 액츄에이터가 상기 붐인 경우에는, 상기 유압 스풀은 붐 스풀이고 상기 유압 실린더는 붐 실린더일 수 있다.

유압 펌프(20)는 엔진(10)의 출력축에 연결되며, 상기 출력축이 회전함에 따라 구동되어 작동유를 토출할 수 있다. 유압 펌프(20)로부터 토출된 작동유는 메인 유압 라인(L1)을 통해 메인 컨트롤 밸브(30)로 제공될 수 있다.

파일럿 펌프(22)는 엔진(10)의 상기 출력축에 연결되며, 상기 출력축이 회전함에 따라 구동되어 제어유를 토출할 수 있다. 예를 들면, 상기 파일럿 펌프는 기어펌프일 수 있다. 이 경우에 있어서, 상기 작동유 및 상기 제어유는 실질적으로 동일한 물질을 포함할 수 있다.

작업자는 컨트롤러(110)를 조작하여 제어유를 매개로 하는 파일럿 신호압을 발생시킬 수 있다. 상기 파일럿 신호압은 메인 컨트롤 밸브(30)의 유압 스풀(32)로 공급될 수 있다.

예를 들면, 제1 감압밸브(140)에서 발생한 제1 파일럿 신호압은 제1 파일럿 라인(P1)을 통해 유압 스풀(32)의 일측으로 공급될 수 있고, 제2 감압밸브(142)에서 발생한 제2 파일럿 신호압은 제2 파일럿 라인(P2)을 통해 유압 스풀(32)의 타측으로 공급될 수 있다.

메인 컨트롤 밸브(30)는 메인 유압 라인(L1)에 설치되며, 유압 펌프(20)로부터 작동유를 공급받아 유압 실린더(40)의 제1 챔버(42) 또는 제2 챔버(44)로 제공할 수 있다. 이 때, 상기 작동유의 공급 방향은 메인 컨트롤 밸브(30) 내부에서 유압 스풀(32)이 이동하는 방향에 의해 결정될 수 있다.

유압 스풀(32)은 메인 컨트롤 밸브(30) 내부에 이동 가능하도록 설치되며, 유압 펌프(20)와 메인 유압 라인(L1) 및 병렬 유압 라인(L2)을 통해 연결될 수 있다. 유압 펌프(20)에서 토출된 작동유는 메인 유압 라인(L1) 및 병렬 유압 라인(L2)을 통해 유압 스풀(32)로 공급되며, 유압 스풀(32)이 이동함에 따라 유압 실린더(40)의 제1 챔버(42) 또는 제2 챔버(44)로 선택적으로 제공될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 유압 스풀(32)은 붐 스풀, 암 스풀, 버켓 스풀, 주행 스풀, 및 선회 스풀 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 유압 스풀이 상기 붐 스풀인 경우에는 상기 유압 실린더는 붐 실린더이고, 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버는 각각 상승측 챔버 및 하강측 챔버일 수 있다. 상기 상승측 챔버로 작동유가 공급되면 상기 붐은 상승하고, 상기 하강측 챔버로 작동유가 공급되면 상기 붐은 하강할 수 있다.

유압 스풀(32)의 이동은 파일럿 신호압에 의해 제어될 수 있다. 즉, 파일럿 신호압의 공급 방향에 따라 유압 스풀(32)의 이동 방향이 결정되며, 파일럿 신호압의 세기에 따라 유압 스풀(32)의 이동 량이 결정될 수 있다.

예를 들어, 파일럿 신호압이 제1 파일럿 라인(P1)을 통해 유압 스풀(32)로 공급되면 유압 스풀(30)은 좌측으로 이동하고, 유압 펌프(20)에서 토출된 작동유는 메인 유압 라인(L1)에서 분기한 병렬 유압 라인(L2)을 거쳐 유압 실린더(40)의 제1 챔버(42)로 공급될 수 있다.

반대로, 파일럿 신호압이 제2 파일럿 라인(P2)을 통해 유압 스풀(32)로 공급되면 유압 스풀(32)은 우측으로 이동하고, 유압 펌프(20)에서 토출된 작동유는 유압 실린더(40)의 제2 챔버(44)로 공급될 수 있다.

유압 실린더(40)는 메인 컨트롤 밸브(30)로부터 작동유를 공급받아 상기 액츄에이터의 움직임을 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 유압 실린더가 붐 실린더인 경우에는 상기 액츄에이터는 상기 붐일 수 있고, 상기 붐 실린더는 상기 붐의 움직임을 제어할 수 있다. 즉, 제1 챔버(42)로 작동유가 공급되면 피스톤(46)이 전진하여 상기 붐은 상승할 수 있고, 제2 챔버(44)로 작동유가 공급되면 피스톤(46)이 후진하여 상기 붐은 하강할 수 있다.

제1 감압밸브(140)는 파일럿 펌프(22)와 유압 스풀(32)의 일측을 연결하는 제1 파일럿 라인(P1)에 설치되며, 파일럿 펌프(22)로부터 제어유를 공급받아 유압 스풀(32)을 좌측으로 이동시키기 위한 제1 파일럿 신호압을 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 감압밸브는 전자비례 감압(Electronic Proportional Pressure Reducing, EPPR)밸브일 수 있다. 상기 전자비례 감압밸브는 수신된 제어 신호의 세기, 예를 들면, 전류의 세기에 비례하는 파일럿 신호압을 발생시킬 수 있다. 즉, 상기 제1 파일럿 신호압의 세기는 제1 감압밸브(140)가 수신한 제어 신호의 세기에 의해 결정되며, 유압 스풀(32)의 좌측으로의 이동 량은 상기 제1 파일럿 신호압의 세기에 의해 결정될 수 있다.

제2 감압밸브(142)는 파일럿 펌프(22)와 유압 스풀(32)의 타측을 연결하는 제2 파일럿 라인(P2)에 설치되며, 파일럿 펌프(22)로부터 제어유를 공급받아 유압 스풀(32)을 우측으로 이동시키기 위한 제2 파일럿 신호압을 발생시킬 수 있다. 이 경우에 있어서, 유압 스풀(32)의 상기 타측은 상기 제1 파일럿 신호압을 수신하는 유압 스풀(32)의 상기 일측과 서로 반대 방향일 수 있다.

예를 들면, 상기 제2 감압밸브는 전자비례 감압(Electronic Proportional Pressure Reducing, EPPR)밸브일 수 있다. 상기 전자비례 감압밸브는 수신된 제어 신호의 세기, 예를 들면, 전류의 세기에 비례하는 파일럿 신호압을 발생시킬 수 있다. 즉, 상기 제2 파일럿 신호압의 세기는 제2 감압밸브(142)가 수신한 제어 신호의 세기에 의해 결정되며, 유압 스풀(32)의 우측으로의 이동 량은 상기 제2 파일럿 신호압의 세기에 의해 결정될 수 있다.

컨트롤러(110)는 작업자의 조작에 따라 상기 액츄에이터의 작동을 제어하기 위한 조작 신호를 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 컨트롤러는 조이스틱 및 페달을 포함할 수 있다. 상기 조이스틱은 상기 건설기계의 캐빈 내부에 설치되며, 상부 선회체의 선회 동작 및 상기 붐 등의 움직임을 제어할 수 있다. 상기 가속페달은 상기 건설기계의 상기 캐빈 내부에 설치되며, 상기 건설기계의 주행 동작을 제어할 수 있다.

작업자가 컨트롤러(110)를 조작하면, 상기 조작에 대응하는 조작 신호가 발생될 수 있다. 제어부(100)는 상기 조작 신호를 수신하여 상기 조작 신호에 대응하도록 메인 컨트롤 밸브(30)를 제어함으로써 상기 액츄에이터를 작동시킬 수 있다.

각도 센서(120)는 지면 방향으로 작용하는 중력 가속도를 측정할 수 있고, 이를 통해 상기 건설기계의 지면에 대한 경사각 정보를 획득할 수 있다. 예를 들면, 상기 각도 센서는 상기 건설기계의 상부 선회체, 메인 프레임, 또는 캐빈장치 등에 설치될 수 있다.

상기 획득된 경사각 정보는 무선 통신, 예를 들면, CAN(Controller Area Network), LIN(Local Interconnect Network), FlexRay 등을 통해 제어부(100)로 송신될 수 있다. 이와 다르게, 각도 센서(120)가 유선을 통해 직접 제어부(100)와 연결될 수도 있다.

자세 검출 센서(130)는 상부 선회체의 회전 정도를 측정할 수 있고, 이를 통해 상기 건설기계의 작업 방향을 파악할 수 있다. 예를 들면, 상기 자세 검출 센서는 근접 센서일 수 있다.

상기 작업 방향에 대한 정보는 무선 통신을 통해 제어부(100)로 송신될 수 있다. 이와 다르게, 자세 검출 센서(130)가 유선을 통해 직접 제어부(100)와 연결될 수도 있다.

제어부(100)는 컨트롤러(110)로부터 상기 조작 신호를 수신하고, 각도 센서(120) 및 자세 검출 센서(130)로부터 각각 상기 경사각 정보 및 상기 작업 방향에 대한 정보를 수신할 수 있다. 제어부(100) 상기 수신된 조작 신호 및 작업 방향에 대한 정보로부터 상기 건설기계의 작업 모드를 판단하고, 상기 작업 모드 및 상기 수신된 경사각에 대응하는 제어 신호를 제1 감압밸브(140) 및 제2 감압밸브(142)로 출력할 수 있다. 상기 제어 신호를 수신한 제1 감압밸브(140) 및 제2 감압밸브(142)는 파일럿 펌프(22)로부터 토출된 제어유를 매개로 하는 제1 파일럿 신호압 및 제2 파일럿 신호압을 각각 발생시킬 수 있다. 상기 제1 파일럿 신호압 및 상기 제2 파일럿 신호압은 유압 스풀(32)로 공급될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 작업 모드는 붐 업, 붐 다운, 암 덤프, 암 크라우드, 버켓 덤프, 버켓 크라우드, 상승 주행, 하강 주행, 상승 선회, 및 하강 선회를 포함할 수 있다.

상기 건설기계는 상기 상승 주행 모드에서는 경사면을 따라 위로 올라가는 주행 상태이고, 상기 하강 주행 모드에서는 경사면을 따라 아래로 내려오는 주행 상태일 수 있다. 또한, 상기 건설기계는 상기 상승 선회 모드에서는 상기 붐 등의 작업장치가 경사면의 고도가 낮은 방향에서 고도가 높은 방향을 향하여 선회하는 상태이고, 상기 하강 선회 모드에서는 상기 작업장치가 경사면의 고도가 높은 방향에서 고도가 낮은 방향을 향하여 선회하는 상태일 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 경사각이 일정한 경우 상기 제1 파일럿 신호압의 세기는 상기 제2 파일럿 신호압의 세기와 서로 다를 수 있다.

예를 들어, 평지 위에서 상기 붐을 작동시키는 경우에 상기 붐을 상승시키기 위한 파일럿 신호압의 세기와 상기 붐을 하강시키기 위한 파일럿 신호압의 세기는 서로 다를 수 있다. 이는 붐 등 작업장치 자체의 하중으로 인하여 더 적은 힘으로도 상기 붐을 하강시킬 수 있기 때문에다.

예시적인 실시예들에 있어서, 제어부(100)는 감압 밸브들(140, 142)로 제어 신호를 출력하여 상기 파일럿 신호압의 세기가 상기 작업 모드 및 상기 경사각에 대응하도록 제어할 수 있다.

예를 들면, 상기 제어부는 상기 경사각 증가에 따라 상기 액츄에이터를 작동시키기 위한 상기 파일럿 신호압의 세기를 증가시키거나 또는 감소시킬 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 선택된 작업 모드가 상기 붐 다운, 상기 암 크라우드, 상기 버켓 덤프, 상기 하강 주행, 및 상기 하강 선회 가운데 하나인 경우, 상기 제어부는 상기 경사각 증가에 따라 상기 파일럿 신호압의 세기가 감소하도록 상기 감압밸브를 제어할 수 있다.

이와 다르게, 상기 선택된 작업 모드가 상기 붐 업, 상기 암 덤프, 상기 버켓 크라우드, 상기 상승 주행, 및 상기 상승 선회 가운데 하나인 경우 상기 경사각 증가에 따라 상기 파일럿 신호압의 세기가 증가하도록 상기 감압밸브를 제어할 수 있다.

이 경우에 있어서, 도 2 및 도 3에는 상기 경사각 변화에 대한 상기 파일럿 신호압의 세기 변화가 직선 형태로 증가하거나 또는 감소하는 것으로 도시되어 있으나 이에 제한되지 않으며, 필요에 따라 포물선 형태 등 다양한 패턴으로 제어될 수 있다.

상술한 바와 같이, 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 제어 시스템은 경사각 및 작업 모드에 따라 메인 컨트롤 밸브의 유압 스풀로 공급되는 파일럿 신호압의 세기를 가변적으로 제어할 수 있다. 이에 따라, 경사지에서도 평지에서와 동일한 작업 성능을 발휘할 수 있다.

이하에서는 도 1의 제어 시스템을 이용하여 건설기계를 제어하는 방법에 대하여 설명하기로 한다. 도 4는 도 1의 제어 시스템을 이용하여 건설기계를 제어하는 방법을 나타내는 순서도이다.

도 1 및 도 4를 참조하면, 먼저 차량 경사각 정보, 작업 방향에 대한 정보, 및 액츄에이터에 대한 조작 신호를 획득한다(S100).

컨트롤러(110)는 작업자의 조작에 따라 상기 액츄에이터의 작동을 제어하기 위한 조작 신호를 발생시킬 수 있고, 각도 센서(120)는 차량의 경사각을 측정할 수 있고, 자세 검출 센서(130)는 상부 선회체의 선회각을 측정하여 상기 건설기계의 작업 방향을 파악할 수 있다. 제어부(100)는 상기 조작 신호, 상기 경사각 정보, 및 상기 작업 방향 정보를 수신할 수 있다.

상기 수신된 정보들을 바탕으로 작업 모드를 판단한다(S110).

제어부(100)는 상기 조작 신호 및 상기 작업 방향 정보를 이용하여 상기 건설기계의 작업 모드를 판단할 수 있다. 예를 들면, 상기 작업 모드는 붐 업, 붐 다운, 암 덤프, 암 크라우드, 버켓 덤프, 버켓 크라우드, 상승 주행, 하강 주행, 상승 선회, 및 하강 선회 중에서 선택된 하나일 수 있다.

상기 작업 모드 및 상기 경사각에 대응하여 파일럿 신호압의 세기를 제어한다(S120).

제어부(100)는 상기 작업 모드 및 상기 경사각에 대응하는 제어 신호를 감압밸브들(140, 142)로 출력할 수 있다. 감압밸브들(140, 142)은 상기 제어 신호에 대응하는 파일럿 신호압을 발생시켜 메인 컨트롤 밸브(30)의 유압 스풀(32)로 제공할 수 있다. 상기 파일럿 신호압의 세기 및 공급 방향에 따라 유압 스풀(32)의 이동량 및 이동 방향이 결정될 수 있고, 유압 스풀(32)과 연결된 상기 액츄에이터의 작동이 제어될 수 있다.

이 경우에 있어서, 상기 작업 모드 및 상기 경사각에 따라 파일럿 신호압의 세기를 다르게 제어함으로써, 경사지에서도 평지에서와 동일한 작업 성능을 발휘하도록 제어할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 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.

10: 엔진 20: 유압 펌프
22: 파일럿 펌프 30: 메인 컨트롤 밸브
32: 유압 스풀 40: 유압 실린더
42: 제1 챔버 44: 제2 챔버
46: 피스톤 100: 제어부
110: 컨트롤러 120: 각도 센서
130: 자세 검출 센서 140: 제1 감압밸브
142: 제2 감압밸브 L1: 메인 유압 라인
L2: 병렬 유압 라인 P1: 제1 파일럿 라인
P2: 제2 파일럿 라인 T: 오일 탱크

Claims (8)

1. 작업자의 조작에 따라 건설기계의 액츄에이터에 대한 조작 신호를 발생시키는 컨트롤러;
   상기 건설기계의 차량 경사각을 측정하기 위한 각도 센서;
   상기 건설기계의 작업 방향을 파악하기 위한 자세 검출 센서;
   파일럿 펌프로부터 토출된 제어유를 공급받아 상기 액츄에이터와 연결된 메인 컨트롤 밸브 내부의 유압 스풀의 이동을 제어하기 위한 파일럿 신호압을 발생시키는 감압밸브; 및
   상기 컨트롤러, 상기 각도 센서, 및 상기 자세 검출 센서로부터 각각 상기 조작 신호, 상기 경사각 정보, 및 상기 작업 방향에 대한 정보를 수신하여 작업 모드를 판단하고, 상기 감압밸브로 제어 신호를 출력하여 상기 작업 모드 및 상기 경사각에 대응하도록 상기 파일럿 신호압의 세기를 제어하기 위한 제어부를 포함하는 건설기계의 제어 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 액츄에이터는 붐, 암, 버켓, 주행 모터, 및 선회 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 제어 시스템.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 작업 모드는 붐 업, 붐 다운, 암 덤프, 암 크라우드, 버켓 덤프, 버켓 크라우드, 상승 주행, 하강 주행, 상승 선회, 및 하강 선회를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 제어 시스템.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 선택된 작업 모드가 상기 붐 다운, 상기 암 크라우드, 상기 버켓 덤프, 상기 하강 주행, 및 상기 하강 선회 가운데 하나인 경우 상기 경사각 증가에 따라 상기 파일럿 신호압의 세기가 감소하도록 상기 감압밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 제어 시스템.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 선택된 작업 모드가 상기 붐 업, 상기 암 덤프, 상기 버켓 크라우드, 상기 상승 주행, 및 상기 상승 선회 가운데 하나인 경우 상기 경사각 증가에 따라 상기 파일럿 신호압의 세기가 증가하도록 상기 감압밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 제어 시스템.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 감압밸브는 전자비례 감압(Electronic Proportional Pressure Reducing, EPPR)밸브인 것을 특징으로 하는 건설기계의 제어 시스템.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 감압밸브는,
   상기 파일럿 펌프와 상기 유압 스풀의 일측을 연결하는 제1 파일럿 라인에 설치되며, 상기 유압 스풀을 제1 방향으로 이동시키기 위한 제1 파일럿 신호압을 발생시키는 제1 감압밸브; 및
   상기 파일럿 펌프와 상기 유압 스풀의 타측을 연결하는 제2 파일럿 라인에 설치되며, 상기 유압 스풀을 상기 제1 방향과 반대 방향으로 이동시키기 위한 제2 파일럿 신호압을 발생시키는 제2 감압밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 제어 시스템.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 경사각이 일정한 경우, 상기 제1 파일럿 신호압은 상기 제2 파일럿 신호압과 그 세기가 서로 다른 것을 특징으로 하는 건설기계의 제어 시스템.

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