KR930005027B1 - 건설기계에 있어서의 조작레버의 조작반력 제어장치 - Google Patents

건설기계에 있어서의 조작레버의 조작반력 제어장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

건설기계에 있어서의 조작레버의 조작반력 제어장치
제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 반력제어장치의 구조를 도시하는 도면.
제2도는 이 장치에 따른 제어특성도.
제3도는 본 발명의 제2실시예에 따른 반력제어장치의 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1,18 : 조작레버 2 : 조작밸브
3,4 : 푸쉬로드 5,6 : 파일럿감압밸브
10,11 : 반력피스톤 12,22,23 : 전자비례갑압밸브
13,21,24 : 제어기 14,15 : 압력센서(레버조작량 검출부재)
16 : 부하검출기 19 : 모터(반력장치)
20 : 전위차계
본 발명은, 건설기계에 있어서의 액츄에이터 조작레버의 조작반력을 대소제어하는 조작반력 제어장치에 관한 것이다.
종래, 예컨대 크레인의 윈치에 있어서, 작업하중(매달림하물의 중량)에 따른 조작레버의 조작반력을 대소 제어하기 위한 수단은 일본국 실용신안공보 제3976/1983호에 개시되어 있는 바와같이 주지되어 있는데, 이 공보에는 방향 제어밸브의 스풀상에 작용하는 액츄에이터(유압 모터)의 부하압력을, 조작레버에 의해 조작되는 조작밸브에 귀환시키며, 이에따라 메달림 하중에 상응하는 조작반력을 조작레버에 가한다.
또한, 일본국 실용신안공보 제14077/1987호에 개시된 바와같은 수단도 주지되어 있는데, 이 공보에는 신축실린더와 이 신축실린더의 로드의 끝에 설치된 스프링을 각각 포함하고 있는 반력장치들이 조작레버의 조작방향의 대항쪽에 대칭적으로 배치되어 있으며, 신축실린더는 하중검출기에 의해 검출된 매달림하중에 따라 신장되어 스프링을 조작레버에 접촉되게 하여 이 스프링힘에 의한 조작반력을 얻는다.
그러나 상기 종래 기술중의 어느것에 있어서는, 단지 작업부하(매달림 하중)만이 반력을 결정하기 위한 조건으로서 사용되고, 반력은 레버조작량의 대소에 관계없이 결정된다. 따라서, 예컨대 매달림하중을 조금씩 감아올리기 위하여 레버를 소조작량으로 조작하는 미동작업에 있어서는 통상의 감아올리기 작업의 반력과 동일한 반력이 작용하며, 따라서 조작이 어려워지게 되며, 결과적으로 조작성이 나빠지게 된다. 기계부하(예컨대, 윈치의 경우에는 윈치부하)가 작업부하와 작업속도(레버조작량)의 2개의 요소에 의해 결정되는 사실에도 불구하고, 매달림하중만을 검출하는 상기 시스템에 의하면, 실제의 윈치총부하에 따른 적절한 반력제어가 달성될 수 없다는 결점을 갖는다.
또한, 다른 건설기계, 예컨대 유압셔블에 있어서도, 소조작량의 버킷조작에 의한 미동작업시의 레버조작성이 나쁠때, 상기 윈치의 경우와 동일한 문제가 있다.
따라서 본 발명의 목적은, 작업부하와 레버조작량에 따라 적절한 반력제어를 수행할 수 있는 건설기계에 있어서의 조작레버의 반력제어장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 출력이 가변적으로 구성되며, 이 출력을 조작반력으로서 액츄에이터의 조작레버에 가하는 반력장치와 작업부하를 검출하는 부하검출부재와, 상기 조작레버의 조작량을 검출하는 레버 조작량 검출부재, 및 상기 부하검출부재 및 상기 레버조작량 검출부재에 의한 검출량을 근거로하여 작업부하 및 레버조작량에 상응하는 값의 출력을 상기 반력장치에 지령하는 제어기로 구성되는 건설기계의 조작레버의 조작반력 제어장치가 제공되어 있다.
상기 구조에 의하면, 반력이 작업부하와 레버조작량에 따라 결정되므로, 조작성이 양호하고 게다가 윈치등의 총부하에 상응하는 적절한 반력제어가 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예를 도면에 의거 설명한다.
이 실시예에서는, 크레인의 윈치조작레버의 조작반력을 제어하는 경우에 의한다.
[제1실시예(제1도 및 제2참조)]
제1도에 대하여 설명하면, 1로 표시된 조작레버를 조작함으로써, 조작밸브(2)에 있어서 감아올리기쪽과 감아내리기쪽에 각각 구비되어 있는 양 푸쉬로드(3 및 4)중의 하나가 조작판(1a)에 의해 밀려 내려진다.
감아올리기쪽과 감아내리기쪽의 각각에 있는 양 파일럿 감압밸브(5 및 6)는 양 푸쉬로드(3 및 4)아래에 배열되어 있다.
밀려내려진 푸쉬로드에 상응하는 쪽의 감압밸브(5 또는 6)는 레버조작용에 따른 개방도로 개방되며, 이 2차압력에 의해 제어밸브(방향 제어밸브 ; 7)가 작동하여 감아올리기 작업 또는 감아내리기 작업이 행하여진다.
참조번호 8은 펌프를 표시되며, 9는 릴리이프 밸브를, 3a, 4a는 푸쉬로드(3, 4)의 복귀스프링을, 5a, 6a는 감압밸브(5, 6)의 푸쉬스프링을 각각 나타낸다.
조작밸브(2)는 감아올리쪽기과 감아내리기쪽 각각에 반력피스톤(10, 11)을 가지고 있는데, 이들은 푸쉬로드(3 및 4)와 일직선으로 수직으로 미끄럼 이동 가능하게 장착되어 있다. 반력피스톤(10, 11)은 펌프에 연결된 전자 비례감압밸브(12)의 2차 압력으로 가해질때 윗쪽으로 이동되며, 레버가 조작될때 이 피스톤로드의 끝을 조작판(1a)의 하부표면과 접촉하게 되어(레버(1)를 중립위치쪽으로 되돌려 밀도록 적용되는 힘인)조작반력을 조작레버(1)에 가한다. 즉, 반력피스톤(10, 11)과 전자비례 감압밸브(12)는 출력이 가변적인 반력장치를 구성하고 있다.
피스톤로드(10, 11)는, 최대 상승상태의 로드의 끝이 접촉압력이 0인 상태에서의 레버중립상태에서 조작판(1a)의 하부표면과 접촉하게 되도록, 스트로우크가 설정되므로 반력은 레버가 중립위치에 있을때는 가해지지 않으나 반력은 레버 조작개시와 동시에 가해진다. 참조번호 2a는 전자비례감압밸브(12)의 2차압력(압력유)을 조작밸브(2)내의 반력피스톤(10 및 11) 아래의 부분에 안내하기 위한 유로를 표시한다.
전자비례감압밸브(12)의 2차압력은 제어기(13)로부터의 출력유동에 의해 제어되며 이에따라 조작레버(1)에 대하여 조작반력으로서 작용하는 반력피스톤(10, 11)의 배압 즉 반력장치의 출력이 제어된다.
제어기(13)에는, 레버조작량 검출부재로서의 압력센서(14, 15)와 부하 검출기(16)에 의한 검출값들이 입력된다.
압력센서(14 및 15)는 파일럿 감압밸브(5, 6)의 2차 압력을 레버 조작량으로서 검출하여, 이 조작량을 전기량으로 변환시켜 제어기(13)에 출력한다. 반면에, 부하검출기(16)는 작업부하로서의 윈치의 매달림하중을 전기량으로서 검출한다. 이 부하 검출기(16)에는, 감아올리기 로우프의 장력을 매달림하중으로서 검출하기 위한 로우드셀, 또는 힌지달린 붐 기복실린더의 압력을 매달림하중으로서 검출하기 위한 압력센서등이 사용된다.
또한, 이 부하검출수단으로서, 레버조작에 의한 액츄에이터(유압 모터)의 부하압력을 검출하여 간접적으로 매달림하중은 검출하는 수단도 고려될 수 있다. 그러나, 이 수단에 의하면, 예컨대 매달림 하물을 인양상태로부터 감겨올리는 경우에 있어서, 조작레버가 작동되고 그런다음 액츄에이터가 작동되어, 실제적으로 매달림 하물이 이동하기 시작하여 처음으로 조작반력이 가해지는 때문에 레버조작의 개시로부터의 응답 지연이 발생한다고 하는 결점이 있기 때문에, 상기한 바와같이 로우드셀등으로 매달림하중으로 직접 검출하는 수단을 사용하는 것이 바람직하다.
제어기(13)는, 상기 양 검출치에 의거하여, 매달림하중 및 레버조작량에 상응하는 조작반력을 전자비례 감압밸브(12)에 지령한다.
더욱 더 상세히 설명하면, 매달림하중에 의거하여, 필요한 조작반력값(전자비례 감압밸브(12)에의 출력유동값)을 구하고, 이 구하여진 반력값이 조작레버(1)의 스트로우크엔드에서의 값(최대 반력값)으로 되도록 레버 스트로우트에 상응하는 반력값지령을 출력한다.
이 구성에 있어서, 조작레버(1)가 중립위치로부터 감아올리기 쪽으로 조작되면, 감아올리기쪽의 파일럿감압밸브(5)가 감아올리기쪽의 푸쉬로드(3)에 의해 밀려서 열리며, 이 파일럿 압력에 의해 제어밸브(7)가 작동하여 감아올리기 작업이 개시된다. 이때, 파일럿감압밸브(5)의 파일럿 압력이 압력센서(14)에 의해 검출되어, 레버조작량의 검출값으로 제어기(13)에 입력된다. 또한, 이때 매달림하중은 이미 부하검출기(16)에 의해 검출되어 있으며 이 검출값은 제어기(13)에 입력되어 있다.
제어기(13)는 상기한 바와같이 이들 양검출치에 의거하여 매달림하중 및 레버조작량에 상응하는 반력값의 지령을 전자비례 감압밸브(12)에 출력하고, 이 감압밸브(12)의 2차 압력에 의해 감아올리기쪽의 반력피스톤(10)이 상승하여 조작판(1a)에 접촉하며, 이에따라 조작레버(1)에 조작반력을 가한다. 또한, 이때 감아내리기쪽의 반력피스톤(11)도 동시에 상승하지만, 피스톤의 스트로우크는 최대상승상태에서도 중립시의 조작판(1a)보다 윗쪽으로는 돌출하지 않도록 설정되어 있기 때문에, 이 감아내리기쪽의 반력 피스톤(11)은 조작레버(1)에 대하여는 영향을 주지않는다.
이러한 방식으로, 매달림하중과 레버조작량에 다른 조작반력은 조작레버(1)에 가해진다. 예컨대, 레버조작량이 작은 미동작업시는 조작반력이 작아서 조작을 용이하게 하며, 조작성이 양호하다. 레버조작량이 큰 경우(감아올리기 속도가 큰 경우)에는 조작반력이 커서 레버속도를 억제한다. 따라서 윈치부하에 따른 적절한 제어가 이루어질 수 있다.
이 장치에 의해 얻어진 제어특성의 1실시예가 제2도에 도시되어 있으며, 이 경우에 있어서 조작반력은 레버조작량에 비례하여 선형적으로 변화된다. 이 도면에 있어서, 직선(a)은 최소 경부하 상태에서의 조작반력의 변화를 나타낸다. 하중이 증가함에 따라 조작 반력의 최대치는 직선(b 내지 d)로 도시된 바와같이 증가하며, 또한 레버조작량이 증가함에 따라 반력값도 증가한다. 도면부호(X)는 푸쉬로드(3, 4)의 복귀스프링(3a, 4a)과 파일럿 감압밸브(5, 6)의 푸쉬스프링(5a, 6a)의 각각에 의해 야기된 중립상태에서의 반력을 나타낸다.
이러한 반력제어는 제어기(13)에 의해 전기적으로 처리되기 때문에, 이 제어 특성은 작업상태등에 따라 적절히 선택될 수 있다.
예컨대;
Ⅰ. 경부하에서 조차도 큰 조직반력이 작용하도록 하는 제어.
Ⅱ. 레버조작량이 작은 범위에서도 반력의 시작이 크게되도록 하고 그 이후에는 일정 반력을 유지하거나, 또는 시작상태가 둔화되도록 하는 꺽음선 제어.
Ⅲ. 중립상태에서의 상기 반력을 매우 작게 설정하고 또한 레버조작량의 작은 미동작업시에 조작반력이 더욱 작게 되도록 하는 제어.
등의 각 제어 패턴을 취할 수 있다.
제1도에서 참조번호 17은 제어기(13)의 동력원 회로에 설치된 선택스위치를 표시한다. 레버가 자주 조작되거나 또한 유사한 상태일때에는 조작반력의 제어가 필요하지 않는 경우인데, 이때에는 선택스위치(7)가 OFF됨으로써 본제어장치의 작용을 정지시킬 수 가 있다.
[제2실시예]
제3도에는 제2실시예가 도시되어 있다.
제3도에 도시된 제2실시예에 있어서, 조작레버(18)의 조작량을 전기적으로 검출하여 제어밸브(7)를 제어하는 방식을 취한 윈치 제어장치에 있어서, 반력 장치로서는, 상기 제1실시예에서 사용된 반력 피스톤(10, 11)과 전자비례감압밸브(12)의 조합 대신에 모터(보통, 직류모터)를 사용하고 있다.
보다 더 상세하게는 참조번호 20은 조작레버(1)의 조작량을 검출하기 위한 전위차계를 표시한다. 이 전위차계(20)의 출력이 제어밸브를 제어하기 위한 주 제어기(21)를 경유하여, 제1실시예의 파일럿 감압밸브(5, 6)에 각각 상응하는 감아올리기쪽과 감아내리기쪽 전자비례감압밸브(22, 23)중의 하나에 입력되며, 이에 따라 제어밸브가 작동하여 감아올리기 또는 감아내리기 작업이 행하여진다.
또한 전위차계(20)의 출력은 반력제어용 제어기(24)에도 보내져서, 이 레버조작량의 검출값과 제1실시예와 동일한 부하검출기(16)에 의한 검출값을 근거로하여 매달림하중 및 레버 조작량에 따라 전기출력이 모터(19)에 회전방향 및 회전 토오크의 지령으로서 공급된다.
이 모터(19)는 그 회전축이 조작레버(18)의 레버축(18a)에 연결되는 상태로 설치되며, 이 모터(19)의 회전 토오크가 조작레버(18)의 조작반력으로서 작용한다. 제2실시예도 역시 근본적으로 제1실시예와 같은 작용 및 효과가 얻어질 수 있다.
[다른 실시예]
(1) 제1실시예에서의 레버 조작량 검출수단으로서 제2실시예에서 사용된 전위 차계가 사용될 수 있다.
(2) 반력장치로서 모터(19)를 사용하는 제2실시예의 구성은, 제1실시예에 도시된 조작레버(1)와, 푸시로드 부착 조작밸브(2)와, 파일럿 감압밸브(5, 6)를 사용하는 제어방식을 취하는 경우에도 그대로 적용될 수 있다.
(3) 제1실시예의 구조에 있어서, 반력 피스톤(10, 11) 대신에 독립된 유압실린더가 감아올리기쪽과 감아내리기쪽에 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 크레인의 윈치에 한하지 않고, 반력제어에 전하여 이것과 동일한 사정을 갖는 유압셔블 등, 다른 건설기계에도 적용될 수 있다.
상기한 바와같이 본 발명에 의하면, 작업부하와 조작레버의 조작량을 각각 검출기에 의하여 검출하고, 이 검출된 작업부하 및 레버 조작량에 따라 반력장치에 의한 조작반력을 제어하는 구성으로 되어 있기 때문에, 조작성이 양호하고 또한 윈치등의 총 부하에 따라 적절한 제어가 수행될 수 있다.

Claims (4)

  1. 액츄에이터 조작레버에 조작반력을 가하는 반력장치와, 작업부하를 검출하는 부하검출부재와, 상기 조작레버의 조작량을 검출하는 레버조작량 검출부재, 및 상기 부하검출부재와 상기 레버조작량 검출부재에 의한 검출량을 근거로하여 작업부하 및 레버조작량에 상응하는 값의 출력을 상기 반력 장치에 지령하는 제어기로 구성하는 것을 특징으로 하는, 건설기계의 조작레버의 조작반력 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반력장치는 모터로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 건설기계의 조작레버의 조작반력 제어장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 레버조작량 검출부재는 전위차계로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 건설기계의 조작레버의 조작반력 제어장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 반력장치는 독립된 유압실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는, 건설기계의 조작레버의 조작반력 제어장치.
KR1019890002657A 1988-03-03 1989-03-03 건설기계에 있어서의 조작레버의 조작반력 제어장치 KR930005027B1 (ko)

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