KR20240012052A - 건설기계 - Google Patents

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KR20240012052A
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김태윤
정우용
김기용
박희환
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에이치디현대인프라코어 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예는 건설기계에 관한 것으로, 선회 모터와 붐 실린더와 암 실린더를 포함하는 건설기계는, 상기 선회 모터로 압유를 공급하는 제1 펌프와 상기 붐 실린더 또는 상기 암 실린더 중 어느 하나 이상으로 압유를 공급하는 제2 펌프를 포함하는 메인 펌프부와, 상기 제1 펌프 또는 상기 제2 펌프 중 어느 하나가 저장된 마력비의 최대 값으로 동작되도록 붐 우선 동작 또는 선회 우선 동작 선택하는 조작부, 그리고 상기 제1 펌프 또는 상기 제2 펌프 중 상기 조작부에 의해 선택되지 않은 나머지 펌프의 성능을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

건설기계{CONSTRUCTION MACHINE}
본 발명의 실시예는 건설기계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 붐 우선 또는 선회 우선에 따라 펌프의 마력분배를 통해 선회체의 선회 속도 또는 붐의 높이 변화의 자유도를 종래에 비해 증가시킬 수 있는 건설기계에 관한 것이다.
일반적으로 건설기계는 선회체가 주행체 상부에 회전 가능하게 지지되며, 선회체에 배치된 붐과 암 그리고 어태치먼트의 조작을 통해 작업을 수행한다.
펌프는 엔진이 생산하는 동력을 제공받아 압유를 생성하고, 이러한 압유의 흐름, 유량, 압력 제어 등을 통해 건설기계가 동작된다.
블리오프 유압회를 갖는 건설기계의 경우, 선회 모터로 압유를 공급하는 선회 펌프와 선회 모터를 제외한 작업기로 압유를 공급 가능한 붐 펌프를 포함한다. 건설기계는 고정된 선회 펌프와 붐 펌프의 마력비를 통해 작업이 진행된다.
구체적으로, 어느 한 펌프로 마력비를 크게 상승시킨다고 하여도, 마력분배가 이뤄지는 기구학적 특성에 따라 펌프에 부여된 마력으로 실제 펌프가 구동되지 않는 문제점이 있다.
또한, 건설기계는, 작업자에 의해 선회 우선 동작이 선택되는 경우, 선회 동작과 붐 상승이 동시에 동작되면 붐 실린더로의 작동유의 공급이 제한된다. 따라서, 선회체의 선회가 0도에서 90도까지 이뤄지며 붐이 함께 움직이는 복합 동작이 이뤄지는 경우 붐의 상승 높이가 억제되는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 펌프의 마력분배를 통해 기구적으로 확장하기 힘든 붐 실린더의 신장 자유도를 증가시킬 수 있는 건설기계를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 선회 모터와 붐 실린더와 암 실린더를 포함하는 건설기계는, 상기 선회 모터로 압유를 공급하는 제1 펌프와 상기 붐 실린더 또는 상기 암 실린더 중 어느 하나 이상으로 압유를 공급하는 제2 펌프를 포함하는 메인 펌프부와, 상기 제1 펌프 또는 상기 제2 펌프 중 어느 하나가 저장된 마력비의 최대 값으로 동작되도록 붐 우선 동작 또는 선회 우선 동작 선택하는 조작부, 그리고 상기 제1 펌프 또는 상기 제2 펌프 중 상기 조작부에 의해 선택되지 않은 나머지 펌프의 성능을 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 제어부가 제어하는 펌프의 성능은 펌프의 응답성과, 펌프의 제어 속도를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부에는, 상기 펌프의 응답성과 상기 펌프의 제어 속도를 변경 가능한 모드가 저장될 수 있다.
또한, 상기 펌프의 응답성은 펌프의 초기 마력 변경을 포함할 수 있다.
또한, 상기 펌프의 제어 속도는 펌프의 마력 상승 기울기 변경을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 조작부에 의해 상기 제2 펌프가 선택된 경우, 상기 제1 펌프의 최대 압력 제어를 위한 압력 지령값을 변경하여 상기 펌프의 제어 속도를 변경할 수 있다.
또한, 상술한 건설기계는 상기 모드의 선택 상태를 표시하고, 상기 모드의 설정 변경을 위한 정보를 입력 받는 정보 입출력부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 정보 입출력부는 상기 조작부에 기저장된 마력비의 설정을 변경할 수 있다.
또는, 본 발명의 일 실시예에 따른 선회체를 회전시키는 선회 모터와 상기 선회체에 지지되는 붐의 높이를 변경하는 붐 실린더 및 상기 붐에 지지되는 암과 상기 붐 사이의 각도를 변경하는 암 실린더를 포함하는 건설기계는 상기 선회 모터로 압유를 공급하는 제1 펌프와 상기 붐 실린더로 압유를 공급하는 제2 펌프를 포함하는 메인 펌프부와, 제1 펌프 및 상기 제2 펌프가 기저장된 마력비로 제어되어 붐 우선 동작 또는 선회 우선 동작 중 어느 하나를 선택하는 조작부, 그리고 상기 조작부에 의해 상기 붐 우선 동작이 선택된 경우 상기 제2 펌프가 기저장된 최대 마력비로 제어되도록 하고 상기 선회체의 선회 속도 상승률이 저감되도록 상기 제1 펌프의 성능을 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 제어부에는 펌프의 응답성과 펌프의 제어 속도가 서로 다르게 설정된 복수의 모드가 저장될 수 있다.
또한, 상기 제어부는 압력 지령값을 조절하여 상기 제1 펌프의 성능을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 건설기계는 펌프의 제어를 위한 펌프의 초기 압력과 펌프의 토크 상승의 기울기를 조절하여 선회체의 90도 회전상태에서 붐의 이동에 따른 상차의 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 구성을 블록도로 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 모드 설정을 나타낸다.
도 4 및 도 5는 메인 펌프부의 총 마력 대비 제1 펌프 또는 제2 펌프의 마력비를 나타낸다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 제1 펌프의 마력 상승 기울기 변화에 따른 건설기계의 붐 상승과 선회체의 선회가 함께 동작되는 경우의 압력, 마력, 그리고 속도 변화를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 펌프의 초기 마력을 변수로 가변하는 상태를 나타낸다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 펌프의 압력 상승 기울기 또는 초기 압력 변화에 따른 건설기계의 선회체의 선회 동작만 되는 경우의 압력 그리고 속도 변화를 나타낸다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 선회체가 90도로 회전한 상태를 나타낸다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 지령값 변화에 따른 선회체의 0도부터 90도까지 소요되는 시간 및 붐 실린더의 신장 길이 변화를 나타낸다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 도 1 내지 도 15를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계(101)를 설명한다.
건설기계(101)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 선회체(140)와 주행체(130)와 붐(110)과 암(120)과 선회 모터(230)와 붐 실린더(210) 그리고 암 실린더(220)를 포함한다.
선회체(140)는 주행체(130)에 선회 가능하게 지지된다. 선회 모터(230)는 주행체(130)로부터 선회체(140)가 선회 가능하도록 한다. 구체적으로, 선회 모터(230)는 압유를 전달받아 동작된다.
붐(110)은 선회체(140)에 지지된다. 붐 실린더(210)는 압유를 전달받아 신장 또는 수축되며 붐(110)의 높이 및 회전 각도를 변경한다.
암(120)은 붐(110)에 지지된다. 암 실린더(220)는 압유를 전달받아 신장 또는 수축되며 붐(110)과 암(120) 사이의 각도를 변경한다. 또한, 붐(110)에 지지되지 않는 암(120)의 일영역에는 어태치먼트가 설치된다.
따라서, 건설기계(101)는 선회체(140)의 선회 동작과 붐(110) 또는 암(120)의 각도 변경을 통해 지면과 어태치먼트 사이의 높이를 조절하여 작업을 수행한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계(101)는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 메인 펌프부(300)와 조작부(400) 그리고 제어부(500)를 포함한다. 구체적으로, 건설기계(101)는 메인 펌프부(300)에서 토출된 압유의 일부를 탱크로 되돌리는 블리드오프제어를 행할 수 있다.
메인 펌프부(300)는 제1 펌프(310)와 제2 펌프(320)를 포함한다. 구체적으로, 메인 펌프부(300)는 도시되지 않은 엔진에 의해 동작되어 압유를 생성한다. 일예로, 메인 펌프부(300)는 전자펌프일 수 있다.
메인 펌프부(300)는 선회체(140)와 붐(110)과 암(120)의 동작을 위해, 선회 모터(230)와 붐 실린더(210) 그리고 암(120) 실린더에 압유를 공급한다.
메인 펌프부(300)는 제1 펌프(310)와 제2 펌프(320)를 포함한다. 일예로, 메인 펌프부(300)는 전자펌프일 수 있다.
제1 펌프(310)는 선회 모터(230)에 압유를 공급한다. 또는, 제1 펌프(310)는 암 실린더(220)로 압유를 공급할 수 있다.
제2 펌프(320)는 붐 실린더(210)로 압유를 공급할 수 있다. 또한, 제2 펌프(320)는 붐 실린더(210) 및 암 실린더(220)로 압유를 공급할 수 있다. 붐 실린더(210)는 제1 펌프(310) 및 제2 펌프(320)로 압유를 전달받을 수 있다.
조작부(400)는 작업자에 의해 조작된다. 또한, 조작부(400)를 통해 작업자는 붐 우선 동작 또는 선회 우선 동작을 선택한다. 그리고, 조작부(400)에는 붐 우선 동작 또는 선회 우선 동작에 따라 제1 펌프(310) 또는 제2 펌프(320) 중 어느 하나가 저장된 마력비의 최대 값으로 동작되도록 설정되어 있다.
구체적으로, 조작부(400)에 의해 붐 우선 동작이 선택된 경우, 제2 펌프(320)는 저장된 마력비의 최대 값으로 동작될 수 있다.
일예로, 제2 펌프(320)는 붐 우선 펌프일 수 있다.
또는, 조작부(400)에 의해 선회 우선 동작이 선택된 경우, 제1 펌프(310)는 저장된 마력비의 최대 값으로 동작될 수 있다. 그리고 제1 펌프(310)는 조이스틱의 조작 신호에 따라 선회 모터(230) 또는 암 실린더(220)로 압유를 우선 공급할 수 있다.
일예로, 제1 펌프(310)는 선회 우선 펌프 또는 암 우선 펌프일 수 있다.
즉, 작업자가 조작부(400)의 선택에 따른 붐 우선 동작 또는 선회 우선 동작에 따라 제1 펌프(310) 또는 제2 펌프(320) 중 어느 하나가 기저장된 마력비의 최대 값으로 동작될 수 있다.
구체적으로, 조작부(400)에 의해 붐 우선 동작이 선택되는 경우, 제2 펌프(320)가 기저장된 마력비의 최대 값으로 동작될 수 있다. 또는, 조작부(400)에 의해 선회 우선 동작이 선택되는 경우, 제1 펌프(310)가 기저장된 마력비의 최대 값으로 동작될 수 있다.
마력비는, 도 6 및 도 5에 도시한 바와 같이, 엔진에 의해 동작되는 메인 펌프부(300)의 전체의 총마력 중 제1 펌프(310)와 제2 펌프(320)로 분배되는 마력의 비율일 수 있다. 따라서, 엔진에 의한 메인 펌프부(300)의 전체의 마력 중 제1 펌프(310)와 제2 펌프(320)로 각각 분배되는 마력비가 붐 우선 동작 또는 선회 우선 동작에 따라 기저장되어 있다.
제어부(500)는 제1 펌프(310) 또는 제2 펌프(320) 중 조작부(400)에 의해 선택되지 않은 나머지 펌프의 성능을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(500)는 붐 우선 동작 또는 선회 우선 동작 중 어느 하나가 조작부(400)에 의해 선택된 경우, 다른 펌프의 성능을 제어하고, 선택된 붐 우선 동작 또는 선택된 선회 우선 동작이 선택된 펌프는 기저장된 최대 마력비로 제어되도록 할 수 있다.
즉, 건설기계(101)는 조작부(400)를 통해 붐 우선 동작 또는 선회 우선 동작을 선택하여 제1 펌프(310) 또는 제2 펌프(320) 중 어느 하나가 선택된 동작을 위해 저장된 최대 마력비로 제어되도록 하고, 선택되지 않은 펌프의 성능을 제어할 수 있다.
이와 같은 구성에 의해, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계(101)는 붐 우선 동작 또는 선회 우선 동작을 작업자가 조작부(400)를 통해 선택할 수 있어, 작업자의 필요에 따라 종래의 건설기계에 비해 붐(110)의 높이 조절 범위를 증가시키고 선회체(140)의 선회가 더 빠르게 이뤄지도록 할 수 있다. 즉, 건설기계(101)는 붐 우선 동작 또는 선회 우선 동작을 작업자가 조작부(400)를 통해 선택할 수 있어, 붐 실린더(210)의 신장 길이가 종래의 건설기계에 비해 더 늘어나도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프의 성능은 펌프의 응답성(710)과 펌프의 제어 속도(720)를 포함할 수 있다.
제어부(500)는 펌프의 응답성(710)과 펌프의 제어 속도(720)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(500)는 펌프의 초기 마력(711)과 펌프의 마력 상승 기울기(721)(펌프의 토크 상승 기울기)를 제어할 수 있다.
펌프의 응답성(710)은 펌프의 초기 마력(711)을 변경하여 제어될 수 있다.
구체적으로, 제어부(500)는 펌프의 응답성(710) 제어를 위해, 펌프의 초기 동작시의 초기 압력(StartP)을 제어할 수 있다. 이때, 펌프의 초기 압력(StartP)은 펌프의 동작 신호에 의해 작업기의 동작을 위한 즉시 상승된 압력일 수 있다. 즉, 펌프의 초기 압력(StartP)은 펌프의 동작을 위한 on신호 입력시 출력되는 초기의 펌프 압력일 수 있다.
구체적으로, 도 10에 도시한 바와 같이, 제2 펌프(320)의 초기 압력(StartP)을 고정시키고, 제1 펌프(310)의 초기 압력(StartP)을 변경할 수 있다.
펌프의 제어 속도(720)는 펌프의 마력 상승 기울기(721)를 변경하여 제어될 수 있다.
제어부(500)는 펌프의 제어 속도(720) 제어를 위해, 펌프의 초기 마력(711) 이후의 펌프의 마력 상승 기울기(721) 일 수 있다. 즉, 펌프의 마력 상승 기울기(721)는 펌프의 초기 압력(StartP) 이후 펌프의 목표 제어 압력까지의 상승 기울기일 수 있다. 따라서, 제어부(500)는 펌프의 압력 상승 기울기(upPrate)의 제어를 통해 펌프의 제어 속도(720)의 가속도를 조절할 수 있다.
즉, 종래의 건설기계의 경우 펌프의 마력비 제어로만 펌프를 제어시, 마력제어(펌프의 한계 마력)에 의해 펌프가 그 이상의 마력을 내지 못하는 문제를 본 발명의 건설기계(101)의 제어부(500)는 펌프의 초기 마력 및 펌프의 마력 상승 기울기의 조절을 통해 펌프의 성능을 효과적으로 조절할 수 있다.
일예로, 도 6 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 조작부(400)가 붐(110) 우선으로 선택되어, 붐(110)의 상승 동작과 선회체(140)의 선회가 함께 이뤄지는 상태를 나타낸다. 제어부(500)는 제2 펌프(320)를 최대 마력으로 동작시키고 제1 펌프(310)의 성능을 제어하는 상태를 나타낸다.
도 6은 기준예를 나타내고, 제1 펌프(310) 및 제2 펌프(320)가 동일한 초기 압력(StartP)과 펌프의 마력 상승 기울기(721)로 동작됨을 나타낸다. 구체적으로, 도 6(a)에 도시한 바와 같이, 제2 펌프(320)는 초기 압력(StartP)이 200이고, 펌프의 압력 상승 기울기(upPrate)가 500으로 설정되고, 제1 펌프(310)는 초기 압력(StartP)이 200이고, 펌프의 압력 상승 기울기(upPrate)가 500으로 설정된 상태임을 나타낸다.
붐(110)의 상승 동작과 선회체(140)의 선회가 함께 동작되는 경우, 도 6(e)에 도시한 바와 같이, 시간에 따른 선회체(140)의 선회 각속도(sw spd(deg/s))와 붐(110)의 상승 속도(bm spd(cm/s)) 그래프 상에 표기한 바와 같이, 선회체(140)의 0도에서 90도까지 선회 시간은 td가 소요됨을 나타낸다. 이때, 붐(110) 상승의 높이는 Dd임을 나타낸다.
또한, 도 6(d)에 도시한 바와 같이, 시간에 따른 제1 펌프(310)(P1)의 압력과 제2 펌프(320)(P2)의 압력 그래프를 나타낸다.
또한, 도 6(b)에 도시한 바와 같이, 시간에 따른 제1 펌프(310)(swP)의 마력과 제2 펌프(320)(bmP)의 마력 그래프를 나타낸다.
또한, 도 6(c)는 제2 붐 밸브와 선회 밸브(620) 또는 제1 붐 밸브(610)의 제어를 위한 파일럿 압력을 나타낸다.
도 7의 도 7(a)에 도시한 바와 같이, 제2 펌프(320)는 초기 압력(StartP)이 200이고, 펌프의 압력 상승 기울기(upPrate)가 500으로 설정된 상태이고, 제1 펌프(310)는 초기 압력(StartP)이 200이고, 펌프의 압력 상승 기울기(upPrate)가 100으로 설정된 상태임을 나타낸다.
도 8의 도 8(a)에 도시한 바와 같이, 제2 펌프(320)는 초기 압력(StartP)이 200이고, 펌프의 압력 상승 기울기(upPrate)가 500으로 설정된 상태이고, 제1 펌프(310)는 초기 압력(StartP)이 200이고, 펌프의 압력 상승 기울기(upPrate)가 70으로 설정된 상태임을 나타낸다.
도 9의 도 9(a)에 도시한 바와 같이, 제2 펌프(320)는 초기 압력(StartP)이 200이고, 펌프의 압력 상승 기울기(upPrate)가 500으로 설정된 상태이고, 제1 펌프(310)는 초기 압력(StartP)이 200이고, 펌프의 압력 상승 기울기(upPrate)가 50으로 설정된 상태임을 나타낸다.
도 6(b) 내지 도 9(b)를 비교하면, 조작부(400)가 붐 우선 동작으로 선택되어 제2 펌프(320)가 최대 마력비로 동작되는 경우, 각 도면의 사각 영역의 화살표를 참조하면, 제1 펌프(310)는 펌프의 압력 상승 기울기(upPrate)가 작은 값을 가질수록 시간에 따른, 도 6(d) 내지 도 9(d)에 도시한 바와 같이, 제1 펌프(310)의 압력 기울기가 완만해짐을 알 수 있다.
이때 도 6(e) 내지 도 9(e)를 비교하면, 선회체(140)의 0도에서 90도까지 선회 시간은 증가되는 경향 및 붐(110) 상승의 길이는 증가됨을 알 수 있다.
구체적으로, 선회체(140)의 0도에서 90도까지 선회 시간은 td > t1 > t3 > t2 가 소요됨을 나타낸다. 이때, 붐(110)의 연장 길이는 D3 > D2 >D1 >Dd 임을 나타낸다.
따라서, 제1 펌프(310)의 압력 상승 기울기(upPrate)가 종래에 비해 낮게 설정될수록 선회체(140)의 0도부터 90도까지의 회전 속도가 낮아지는 경향을 가진다. 또한, 붐 실린더(210)의 연장 길이는 길어짐을 나타낸다.
또한, 도 6(d) 내지 도 9(d)를 비교하면, 제1 펌프(310)의 펌프 압력 상승의 기울기가 제1 펌프(310)의 마력 상승 기울기가 상대적으로 낮아짐에 따라 함께 낮아짐을 알 수 있다.
이에 따라, 도 1 및 도 6 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 조작부(400)가 붐(110) 우선으로 선택되고, 붐(110)의 상승 동작과 선회체(140)의 선회가 함께 이뤄지는 경우, 제1 펌프(310)의 마력 상승 기울기가 낮게 설정될수록 제1 펌프(310)의 압력 상승 기울기가 낮아져 선회체(140)의 선회 동작이 느려짐을 알 수 있다. 이때, 붐 실린더(210)의 연장 길이도 증가됨을 알 수 있다. 즉, 제2 펌프(320)의 마력비가 최대로 동작되고, 제1 펌프(310)의 성능을 제어할 수 있어, 붐 실린더(210)의 신장변화의 자유도가 증가되고 선회체(140)의 선회 속도가 종래에 비해 완만하게 가변될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(500)에는, 도 2 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 펌프의 응답성(710)과 펌프의 제어 속도(720)를 변경 가능한 모드(510)가 저장되어 있을 수 있다.
제어부(500)에는 펌프의 응답성(710)과 펌프의 제어 속도(720)를 작업자가 설정 변경 가능한 모드(510)가 저장되어 있을 수 있다.
구체적으로, 제어부(500)에는 서로 다른 펌프의 응답성(710) 또는 서로 다른 펌프의 제어 속도(720)를 갖는 복수의 모드(510)가 저장되어 있을 수 있다.
이러한 복수의 모드(510) 중 어느 하나를 작업자가 선택하거나, 모드(510)에 저장된 펌프의 응답성(710) 또는 펌프의 제어 속도(720)를 작업자가 설정 변경할 수 있다.
따라서, 건설기계(101)는 펌프의 성능을 제어 가능한 복수의 모드(510)가 제어부(500)에 설정되어 있어, 펌프의 성능 정도의 조절을 다양하게 적용하며 작업을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계(101)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 정보 입출력부(700)를 더 포함할 수 있다.
정보 입출력부(700)는 선회체(140)의 캐빈 내에 설치되어, 모드(510)의 선택 상태 정보를 작업자에게 표시할 수 있다.
또한, 정보 입출력부(700)는 모드(510)의 펌프의 응답성(710) 또는 펌프의 제어 속도(720) 설정 변경을 위한 정보를 작업자로부터 입력 받을 수 있다.
구체적으로, 정보 입출력부(700)는 펌프의 응답성(710) 또는 펌프의 제어 속도(720)를 작업자가 인지하기 용이하도록 복수의 차등을 갖는 단계로 표시할 수 있다.
또는, 정보 입출력부(700)는 펌프의 응답성(710) 또는 펌프의 제어 속도(720)를 작업자가 인지하기 용이하도록 숫자로 표시할 수 있다.
일예로, 정보 입출력부(700)는 터치 패널로 형성될 수 있다. 또는, 정보 입출력부(700)는 계기판일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 입출력부(700)는 작업자가 조작부(400)에 저장된 마력비의 설정을 변경하도록 안내할 수 있다.
작업자는 정보 입출력부(700)를 통해 조작부(400)의 조작시 붐 우선 동작 또는 선회 우선 동작에 따른 제1 펌프(310)와 제2 펌프(320)의 마력비의 설정을 변경할 수 있다.
이렇게 변경된 붐 우선 동작 또는 선회 우선 동작에 따른 제1 펌프(310)와 제2 펌프(320)의 마력비는 재설정되어 조작부(400)를 작업자가 선택시 변경된 마력비로 제1 펌프(310)와 제2 펌프(320)가 동작되도록 할 수 있다.
일예로, 조작부(400)가 붐 우선 동작으로 선택된 경우, 저장된 제1 펌프(310)와 제2 펌프(320)의 마력비는 3:7의 비율을 갖고 제어될 수 있다. 이때, 제2 펌프(320)는 최대 마력비인 7로 제어될 수 있다.
또는, 조작부(400)가 선회 우선 동작으로 선택된 경우, 저장된 제1 펌프(310)와 제2 펌프(320)의 마력비는 5:5로 제어될 수 있다. 이때, 제1 펌프(310)는 최대 마력비인 5로 제어될 수 있다.
상술한 붐 우선 동작 또는 선회 우선 동작 시에 따른 제1 펌프(310)와 제2 펌프(320)의 마력비를 작업자가 정보 입출력부(700)를 통해 변경설정 할 수 있다.
이후, 조작부(400)의 붐 우선 동작 또는 붐 선회 동작의 선택에 따라 변경설정 저장된 제1 펌프(310)와 제2 펌프(320)의 마력비를 기초로 제1 펌프(310)와 제2 펌프(320)가 제어될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계(101)는, 도 2 및 도 11 내지 도 13에 도시한 바와 같이, 펌프 압력 센서(900)를 더 포함할 수 있다.
펌프 압력 센서(900)는 메인 펌프부(300)의 압력을 검출할 수 있다. 구체적으로, 펌프 압력 센서(900)는 제1 펌프(310)로부터 토출되는 압유의 압력을 검출할 수 있다. 또한, 펌프 압력 센서(900)가 검출한 제1 펌프(310)로부터 토출되는 압유의 압력정보는 제어부(500)에 전달할 수 있다.
제1 펌프(310)로부터 토출되는 압유의 압력은 선회 모터(230)로 공급시 작동유의 압력이 압력 지령값(SWcmd)을 초과하지 않고 유지되도록 할 수 있다. 제어부(500)는 압력 지령값(SWcmd)를 변경할 수 있다.
즉, 제어부(500)는 압력 지령값(SWcmd)을 변경하여, 선회 모터(230)로 작동유의 압력이 압력 지령값(SWcmd)을 초과하지 않고 유지되도록 할 수 있다. 또한, 제어부(500)는 펌프 압력 센서(900)로부터 전달받은 압유의 압력정보를 기초로 제1 펌프(310)로부터 토출되는 압력의 상태정보를 확인할 수 있다. 즉, 제어부(500)는 펌프 압력 센서(900)가 검출한 압력정보를 통해 선회 가속을 위한 압력 지령값(SWcmd)을 조정 및 변경할 수 있다. 다시 말해, 메인 펌프부(300)에서 형성된 압력 지령값(SWcmd)이 조절되어 건설기계(101)의 선회 가속성을 가변 형성할 수 있다.
이때, 제1 펌프(310)의 압력 지령값(SWcmd)은 선회 릴리프 압력일 수 있다. 즉, 제1 펌프(310)가 출력 해야할 최대 압력을 제어부(500)가 압력 지령값(SWcmd)을 제어함으로 제어할 수 있다. 그리고 제어부(500)는 제1 펌프(310)의 출력 압력 정보를 검출하는 펌프 압력 센서(900)의 정보를 기초로 현재 제1 펌프(310)로부터 출력되는 압력 제어 상태를 확인할 수 있다.
따라서, 제어부(500)의 압력 지령값(SWcmd)은 시간에 따른 제1 펌프(310)의 압력 선도 상에서 펌프의 초기 마력(711)이후 제1 펌프(310)가 유지해야 하는 압력이다. 구체적으로, 제어부(500)는 압력 지령값(SWcmd)을 제어하여 제1 펌프(310)가 유지하여야 하는 압력의 최대 값을 제어할 수 있다. 이에 따라, 제어부(500)는 압력 지령값(SWcmd) 및 압력 상승 기울기(upPrate) 그리고 펌프의 초기 압력(StartP)을 조절하여, 제1 펌프(310)의 가속 기울기를 조절할 수 있다. 제어부(500)가 조절하는 압력 지령값(SWsmd)에 의해 펌프의 성능이 제어되어 선회체(140)의 선회 가속성이 가변될 수 있다.
즉, 제어부(500)가 압력 지령값(SWcmd)을 제어하는 것으로 제1 펌프(310)가 유지해야 하는 최대 압력값이 결정되고, 이로 향하는 펌프의 마력 압력 상승 기울기(upPrate)에 따른 선회체(140)의 회전의 속도를 조절할 수 있다.
이에 따라, 건설기계(101)의 선회체(140)가 0도에서 90도로 회전하는데 걸리는 시간을 조절할 수 있다.
다시 말해, 제어부(500)는 제1 펌프(310)의 토출 압력제어를 통해 제1 펌프(310)의 마력 상승 기울기(721)를 조절할 수 있다.
또는, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계(101)은 선회 릴리프 밸브(800)를 더 포함할 수 있다.
선회 릴리프 밸브(800)는 유로를 선택적으로 개폐하여, 제1 펌프(310)로부터 토출되는 압유의 압력이 선회 모터(230)로 공급시 작동유의 압력 지령값을 초과하지 않고 유지되도록 할 수 있다. 즉, 선회 릴리프 밸브(800)가 압력 지령값을 가변적으로 제어부(500)에 의해 제어되어 선회 가속성을 변경시킬 수 있다.
도 11 내지 도 13은, 붐(110)의 조작 없이 선회체(140)의 회전만 실행한 경우를 나타낸다.
도 11에 도시한 바와 같이, 도 11(a)는 압력 지령값(SWcmd)이 300으로 설정되고, 펌프의 초기 압력(StartP)이 200으로 설정되고 펌프의 압력 상승 기울기(swrate)가 500으로 설정된 경우 시간에 따른 제1 펌프(310)의 압력 변화를 나타낸다.
도 12에 도시한 바와 같이, 12(a)는 압력 지령값(SWcmd)이 300으로 설정되고, 펌프의 초기 압력(StartP)이 200으로 설정되고 펌프의 압력 상승 기울기(swrate)가 50으로 설정된 경우 시간에 따른 제1 펌프(310)의 압력 변화를 나타낸다.
도 13에 도시한 바와 같이, 13(a)는 압력 지령값(SWcmd)이 300으로 설정되고, 펌프의 초기 압력(StartP)이 150으로 설정되고 펌프의 압력 상승 기울기(swrate)가 70으로 설정된 경우 시간에 따른 제1 펌프(310)의 압력 변화를 나타낸다.
따라서, 도 11(a) 보다 도 12(a) 및 도 13(a)의 제1 펌프(310)의 압력 상승 기울기가 상대적으로 완만함을 알 수 있다. 즉, 이렇게 제1 펌프(310)의 압력 상승 기울기가 완만한 경우라면, 도 11(a)의 제1 펌프(310)의 선회체(140)가 도(11b)와 도(12b)의 제1 펌프(310)의 선회체(140)보다 0도에서 90도까지 회전하는 걸리는 소요시간이 늘어남을 알 수 있다.
구체적으로, 도 11(b) 내지 도 13(b)에 도시한 바와 같이, 선회체(140)가 0도에서 90도까지 회전하는 걸리는 소요시간은 tsd < ts1 < ts2이다.
제어부(500)는 제1 펌프(310)의 토출 압력이 설정압을 유지하도록 압력 지령값(SWcmd)을 조절하여 제1 펌프(310)의 압력 상승 기울기를 제어할 수 있다. 이에 따라, 건설기계(101)는 선회 가속도를 제어할 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 15를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계(101)의 작동과정을 설명한다.
작업자는 필요에 따라 붐 우선 동작 또는 선회 우선 동작이 필요한지 판단한다.
조작부(400)가 조작되어 붐 우선이 선택된 경우, 제어부(500)는 제2 펌프(320)가 설정된 최대 마력을 갖고 동작 되도록 한다. 즉, 제어부(500)는 제2 펌프(320)가 최대 마력으로 동작되도록 한다.
제어부(500)는 제1 펌프(310)의 성능을 제어한다. 구체적으로, 제어부(500)는 작업자가 선택한 모드(510)로 제1 펌프(310)의 성능을 제어한다. 복수의 모드(510)는, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 제어부(500)에 설정되어 저장되고, 이러한 설정은 작업자에 의해 변경 가능하다.
즉, 제어부(500)는 선택한 모드(510)로 제1 펌프(310)의 초기 압력(StartP) 및 펌프의 마력 상승 기울기(721)로 제어되도록 할 수 있다.
구체적으로, 제어부(500)는 압력 지령값(SWcmd)을 제어하여 제1 펌프(310)의 마력 상승 기울기(721)를 제어할 수 있다.
이때, 작업자는 조이스틱을 조작하여 붐을 동작 시키고, 이의 신호에 따라 붐 실린더(210)로 제2 펌프(320)가 최대 마력으로 동작된 압유가 전달된다. 또한, 작업자는 조이스틱을 조작하여 선회체(140)의 선회도 함께 동작시키며, 제1 펌프(310)는 선회 마력 상승 기울기가 제한된 상태로 조작되어 선회체(140)의 선회 속도가 느리게 형성될 수 있다.
제어부(500)는 조작부(400)의 선택 및 작업자에 의해 선택 저장된 모드(510)에 따라 제1 펌프(310) 및 제2 펌프(320)의 마력비를 조절한다.
제어부(500)는 메인 컨트롤 밸브(600)를 제어하여 메인 펌프부(300)의 압유를 공급한다. 구체적으로, 제어부(500)는 조이스틱의 정보를 전달받아, 제1 붐 밸브(610)를 제어하여 붐 실린더(210)로 압유를 공급하거나, 제2 붐 밸브 또는 선회 밸브(620)를 제어하여 붐 실린더(210) 또는 선회 모터(230)로 압유를 공급할 수 있다.
따라서, 조작부(400)에 의해 선택된 정보에 따라 제어부(500)는 선회 우선 또는 붐 우선 동작을 수행할 수 있다.
이러한 경우, 도 14 및 도 15에 도시한 바와 같이, 선회체(140)가 0도의 회전각으로부터 선회체(140)가 90도까지 동작되며 붐(110)도 함께 조작되는 경우 종래(Default)에 비해 붐의 높이 조절의 자유도가 크게 형성될 수 있다. 구체적으로, 선회체(140)가 90도에서의 붐 실린더(210)의 인장 길이가 종래에 비해 향상됨을 알 수 있다.
구체적으로, 도 15에 도시한 바와 같이, 제1 펌프(310)의 시작점(StartP)을 고정한 상태에서 제어부(500)의 압력 지령값(SWcmd)의 변경에 따라 선회체(140)가 90도까지 회전되는 경우 붐(110)의 높이 즉, 붐 실린더(210)의 신장 길이가 가변됨을 나타낸다.
즉, 제어부(500)의 압력 지령값(SWcmd) 변화에 따라 제1 펌프(310)의 마력 상승 기울기(721)가 가변되며 이에 따른 붐 실린더(210)의 신장 길이의 자유도가 가변될 수 있다.
이와 같은 구성에 의해, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계(101)는 선회체(140)의 90도 회전시 붐(110)의 높이 조절을 통한 상차의 효율성을 증대시킬 수 있다. 구체적으로, 선회체(140)의 90도 회전시 종래에 비해 붐과 지면 사이의 높이 조절이 증대되어 붐을 이용한 상차의 효율성이 증대될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
101: 건설기계 110: 붐
120: 암 140: 선회체
210: 붐 실린더 220: 암 실린더
230: 선회 모터
300: 메인 펌프부 310: 제1 펌프
320: 제2 펌프 400: 조작부
500: 제어부 510: 모드
700: 정보 입출력부 710: 펌프의 응답성
711: 펌프의 초기 마력 720: 펌프의 제어 속도
721: 펌프의 마력 상승 기울기 900: 펌프 압력 센서
SWcmd: 압력 지령값

Claims (11)

  1. 선회 모터와 붐 실린더와 암 실린더를 포함하는 건설기계에 있어서,
    상기 선회 모터로 압유를 공급하는 제1 펌프와, 상기 붐 실린더 또는 상기 암 실린더 중 어느 하나 이상으로 압유를 공급하는 제2 펌프를 포함하는 메인 펌프부;
    상기 제1 펌프 또는 상기 제2 펌프 중 어느 하나가 저장된 마력비의 최대 값으로 동작되도록 붐 우선 동작 또는 선회 우선 동작 선택하는 조작부; 및
    상기 제1 펌프 또는 상기 제2 펌프 중 상기 조작부에 의해 선택되지 않은 나머지 펌프의 성능을 제어하는 제어부
    를 포함하는 건설기계.
  2. 제1항에서,
    상기 제어부가 제어하는 펌프의 성능은,
    펌프의 응답성과, 펌프의 제어 속도를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계.
  3. 제2항에서,
    상기 제어부에는,
    상기 펌프의 응답성과 상기 펌프의 제어 속도를 변경 가능한 모드가 저장된 것을 특징으로 하는 건설기계.
  4. 제3항에서,
    상기 펌프의 응답성은 펌프의 초기 마력 변경을 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계.
  5. 제3항에서,
    상기 펌프의 제어 속도는 펌프의 마력 상승 기울기 변경을 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계.
  6. 제3항에서,
    상기 제어부는,
    상기 조작부에 의해 상기 제2 펌프가 선택된 경우, 상기 제1 펌프의 최대 압력 제어를 위한 압력 지령값을 변경하여 상기 펌프의 제어 속도를 변경하는 것을 특징으로 하는 건설기계.
  7. 제3항에서,
    상기 모드의 선택 상태를 표시하고, 상기 모드의 설정 변경을 위한 정보를 입력 받는 정보 입출력부를 더 포함하는 건설기계.
  8. 제7항에서,
    상기 정보 입출력부는 상기 조작부에 기저장된 마력비의 설정을 변경 가능한 것을 특징으로 하는 건설기계.
  9. 선회체를 회전시키는 선회 모터와, 상기 선회체에 지지되는 붐의 높이를 변경하는 붐 실린더, 및 상기 붐에 지지되는 암과 상기 붐 사이의 각도를 변경하는 암 실린더를 포함하는 건설기계에 있어서,
    상기 선회 모터로 압유를 공급하는 제1 펌프와, 상기 붐 실린더로 압유를 공급하는 제2 펌프를 포함하는 메인 펌프부;
    제1 펌프 및 상기 제2 펌프가 기저장된 마력비로 제어되어, 붐 우선 동작 또는 선회 우선 동작 중 어느 하나를 선택하는 조작부; 및
    상기 조작부에 의해 상기 붐 우선 동작이 선택된 경우, 상기 제2 펌프가 기저장된 최대 마력비로 제어되도록 하고, 상기 선회체의 선회 속도 상승률이 저감되도록 상기 제1 펌프의 성능을 제어하는 제어부
    를 포함하는 건설기계.
  10. 제9항에서,
    상기 제어부에는 펌프의 응답성과 펌프의 제어 속도가 서로 다르게 설정된 복수의 모드가 저장된 것을 특징으로 하는 건설기계.
  11. 제10항에서,
    상기 제어부는 압력 지령값을 조절하여 상기 제1 펌프의 성능을 제어 가능한 것을 특징으로 하는 건설기계.
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