KR950004020B1

KR950004020B1 - 자동유량조절장치

Info

Publication number: KR950004020B1
Application number: KR1019900022383A
Authority: KR
Inventors: 이진한; 송명훈; 정상태
Original assignee: 삼성중공업주식회사; 김연수
Priority date: 1990-12-29
Filing date: 1990-12-29
Publication date: 1995-04-22
Also published as: KR920012679A

Abstract

내용 없음.

Description

자동유량조절장치

제1도는 본 발명에 따른 굴삭기의 유압회로도,

제 2도는 제1도에 도시된 유압회로도의 블록도,

제3도는 전자식 콘트롤러의 내부구성에 대한 블록도,

제4도는 본 발명의 동작과정을 설명하기 위한 플로우챠트,

제5도는 전기조작단 조작시간과 토출유량과의 관계를 나타낸 그래프이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 엔진 2 : 출력축

3 : 제1펌프 4 : 제2펌프

5 : 제3펌프 6 : 좌측주행용 모우터

7 : 좌측주행제어밸브 8 : 디퍼스틱실린더

9 : 디퍼스틱제어밸브 10 : 스윙모우터

11 : 스윙제어밸브 12 : 우측주행용 모우터

13 : 우측주행제어밸브 14 : 버킷실린더

15 : 버킷제어밸브 16 : 부움실린더

17 : 부움제어밸브 18 : 부움실린더

19a,19b : 사판각조절밸브 20a,20b : 콘트롤러

21 : 조작레버/페달 22a,22b : 제자비례제어밸브블록

23a,23b,23c,23d,23,23f : 변위감지센서 24 : 전자식 콘트롤러

25a,25b : 증폭기 26 : 증폭기

27a,2b : 크로스라인.

본 발명은 굴삭기등과 같이 선회구조를 갖추고 있는 중장비의 선회동작시 공급유량을 조절하는 자동유량 제어장치에 관한 것이다.

기존의 유압굴삭기에 있어서는 유압식조절레버의 조작에 의해 선회동작이 상당히 많이 이루어지게 되는데, 이때 상기 조작레버의 조작에 의한 유압펌프의 토출유량은 제5도에 나타낸 토출유량곡선의 그래프와같이 스타트시 선화모터의 작동에 의해 선회동작이 이루어지기도 전에 유압펌프의 토출유량이 과도출력되어 빛금친부분만큼의 토출유량 손실이 발생되게 된다.

따라서 이와 같이 유량손실은 상당한 양으로 되어 에너지손실을 야기시키게 된다.

이는 굴삭기의 상부구조의 선회스타트시 상부구조와 작업장치의 무게로 인한 응답이 늦기 때문에 발생되는 것인 바, 이를 제5도에 도시된 실제 선회동작에 따라 토출유량을 제어하여 유량손실이 야기되지 않도록 조작하기 위해서는 운전자의 상당한 운전기술의 숙련이 필요로 한다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 선회조작에 의한 선회스타트시 운전자가 급히 조작하여도 실제 선회작동에 따라 유압펌프의 토출유량을 적절히 제어하여 출력해 줌으로써 유압손실을 줄일 수 있게 됨과 더블어 충격이 야기되지 않으면서 부드럽고 신속한 선회조작을 수행하며, 간단한 조작으로 선회조작을 수행할 수 있도록 된 자동유량제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 굴삭기 각 액튜에이터의 작동상태를 검출하기 위한 변위감지센서(23a,23b,23c,23d,23e,23f)와, 이 감지센서(23a,23b,23c,23d,23e,23f)와 상기 각 액튜에이터의 작동을 조절해 주는 조작레버/페달(21), 마이콤이 내장된 전자식 콘트롤러(24), 엔진(1)에 의해 구동되는 제1및 제2펌프(3,4)의 사판각을 내부파일롯트압력으로 조절해 주는 사판각조절밸브(19a,19b) 및, 상기 각 액튜에이터로 공급되는 작동압유의 공급량을 제어하는 각 제어밸브(7,9,11,13,15,17)의 스푸울이동량을 내부파일롯트압력으로 조절해 주는 전자 비례제어밸브블럭(22a,22b)을 구비하여 구성된 자동유량조절장치에 있어서, 상기 전자식 콘트롤(24)가, 조작레버/페달의 조작신호(Qi)읽어들이는 아날로그/디지탈신호변환부(124)와, 선회센서(23f)로부터의 선회작동위치값(Qsw)을 읽어들이는 신호변환부 및 카운터(125), 일정추가토출유량(△Q)과 목표토출유량(Q0)을 연산한 다음 다중제어밸브에 출력하는 디지탈/아날로그신호변환부(130)및 신호중폭부(131), 상기 조작레버/페달(21)의 조작량에 따라 다중제어밸브의 스푸울을 조절하도록 신호를 인가하는 디지탈/아날로그신호변환부(126)와 신호증폭부(127)및, 전체유량조절을 제어하는CPU(121)를 갖춘 구조로 되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 운전자가 전기식조작단을 조작하여 각 액튜에이터의 조작신호를 입력시키면, 전자식 콘트롤러는 이 조작신호에 따라 전자비례밸브를 통해 유압펌프의 토출유량과 다중제어밸브의 작동방향 및 작동량을 조절해 줌으로써 각 액튜에이터에 흐르는 유량을 제어하여 소정의 작업을 수행하게 되는데, 이때 선회작동용 펌프인 유압펌프의 제1펌프가 선회작동용만으로 사용시에는 토출유량의 손실없이 선회장치의 선회상태에 따라 선회모터의 토출유량을 제어하여 유압펌프와 다중제어밸브를 제어한다.

이하, 예시도면을 참조하여 본 발명 1실시예를 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 굴삭기의 유압회로로서, 엔진(1)의 출력축(2)에 각 액튜에이터의 작동압유를 공급해 주기 위한 제1및 제2펌프(3,4)와 내부파일롯트압유를 공급해주기 위한 제3펌프(5)가 각각 직렬연결되고, 상기 제1펌프(3)에는 예컨대 굴삭기의 좌축주행을 담당하는 좌측주행용 모우터(6)에 공급되는 작동압유의 흐름을 제어해 주는 좌측주행제어밸브(7)와, 굴삭기부움의 디퍼스틱(dipper stick)을 작동시켜주는 실린더(8)에 공급되는 작동압유의 흐름을 제어해 주는 디퍼스틱제어밸브(9) 및, 굴삭기의 상부 몸체를 하부몸체에 대해 선회작동시키는 스윙모우터(10)로 공급되는 작동압유의 흐름을 제어해 주는 스윙제어밸브(11)가 각각 직렬연결되어 있다.

그리고, 상기 제2펌프(4)에는 예컨대 굴삭기의 우측주행을 담당하는 우측주행용 모우터(12)에 공급되는작동압유의 흐름을 제어하는 우측주행제어밸브(13)와, 굴삭기에서 직접 흙등을 굴삭작업하는 부분인 버킷을 작동시켜 주는 실린더(14)에 공급되는 작동압유의 흐름을 제어해 주는 버킷제어밸브(15), 굴삭기의 부음전체각도를 상.하 조절해 주는 실린더(16)에 공급되는 작동압유의 흐름을 제어해 주는 부움제어벨브(17) 및, 기타 필요에 따라서 또는 수요자의 요구에 따라 부착되는 소정의 액튜에이터(도시안됨)를 작동시켜 주기 위한 작동압유의 흐름을 제어해 주는 옵션밸브(18)가 각각 직렬연결되어 있다.

한편, 상기 제3펌프(5)는 상기 제1,2펌프(3,4)보다 소형으로 되어 있으면서, 제3펌프(5)에서 가압공급되는 압유는 상기 제1,2펌프(3,4)의 경사판(3a,4a)과 상기 제어밸브(7,9,11,13,15,17,18)의 스푸울을 이동시켜 주는 내부파일롯트압유로 작동하게 되는 바, 즉 상기 제3펌프(5)에서 토출되는 압유의 일부는 전자비례밸브로 된 사판각조절밸브(19a,19b)를 통해 각펌프(3,4)의 경사판(3a,4a)을 직접 조절해 주는 사판각조절기구(20a,20b) 로 공급되어, 상기 사판각조절밸브(19a,19b) 의 조절정도에 따라 상기 사판각조절기구(20a,20b)에 가해지는 내부파일롯트압력이 가변되면서 상기 경사판(3a,4a)의 경사각을 조절해 주는 한편, 상기 제3펌프(5)에서 토출되는 압유의 나머지 일부는 또다른 경로를 통해 상기 각 액튜에이터의 조작레버/페달(21)에 의해 작동되는 전자비례제어밸브블록(22a,22b)을 매개하여 상기 각 제어밸브(7,9,11,13,15,17,18)의 스푸울과 각각 연결된 구조로 되어 있다.

여기서 상기 조작레버/페달(21)은 각 액튜에이터와 제어밸브(7,9,11,13,15,17,18)의 갯수에 부합하는 만큼의 갯수를 갖추고 있고, 상기 전자비례제어밸브블록(22a,22b)은 그 내부에 각각 담당하는 제어밸브(7,9,11,13,15,17,18)갯수만큼의 전자비례제어밸브(도시안됨)을 갖추고 있어, 해당 액튜에이터를 작동시키기 위해 관련하는 조작레버/페달(21)을 작동시키면, 그에 연관된 상기 전자비례제어밸브블럭(22a 또는 22b)내부의 제어밸브가 비례적으로 작동하면서 제3펌프(5)에서 토출되는 내부파일롯트압유를 상기 제어밸브(7,9,11,13,15,17,18)중의 하나로 공급하여 해당제어밸브의 스푸울을 좌/우로 이동시켜 주게 되어 있다.

상기한 바와 같은 유압회로의 구조에 제2도에 도시된 바와 같은 제어시스템이 부가설치되어 있는 바, 상기 각 액튜에이터, 즉 유압모우터(6,10,12)와 실린더(8,14,16)의 각각의 작동에 의한 변위를 감지하는 변위감지센서(23a,23b,23c,23d,23e,23f)가 설치되고, 상기 작동레버/페달(21)과 양쪽전자비례제어밸브블록(22a,22b)사이에는 마이콤이 내장된 전자식 콘트롤러(24)와 증폭기(25a,24b)가 설치되어 전기적으로 연결되어있는 한편, 상기 전자식 콘트롤러(24)는 사판각조절밸브(19a,19b)와도 증폭기(26)를 통해 전기적으로 연결되어 있으면서 상기 각 액튜에이터에 설치된 변위감지센서(23a,…)와도 전기적으로 연결되어 있다.

이러한 제어시스템은 상기 작동레버/페달(21)의 작동변위량에 따라 발생하는 전류가 상기 전자식 콘트롤러(24)에서 연산처리된 다음 증폭기(25a,25b)에서 증폭된 후, 상기 제어밸브용 전자비례제어밸브블록(22a,22b)으로 인가되어 제3펌프(5)에서부터 각 제어밸브(7,9,11,13,15,17,18)의 스푸울로 주입되는 내부파일롯트압유를 제어해 주게 되고, 상기 각 변위감지센서(23a,…)에 의해 감지되는 각 액튜에이터의 변위량에 부합하는 신호를 상기 전자식 콘트롤러(24)에 입력시켜 줌으로써 그에 가해지는 부하 및 작동압유의 소요토출량으로 연산처리하여 양쪽 제1및 제3펌프(3,4)를 적절히 조절해 줌으로써 과부하시에 양쪽펌프가 균등한 부하를 담당하도록 하는 한편, 이 토출유량에 따라 동시작동되는 2개이상의 액튜에이더가 상호 균등한 속도로 작동하도록 해당 제어밸브(7,9,11,13,15,17,18)의 스푸울을 변위시켜 항상 양쪽펌프가 최적유량을 토출하도록 하면서 각 액튜에이터의 작업성을 뛰어나게 제어하도록 되어 있다.

그리고 상기 각 액튜에이터(6,8,10,12,14,16)의 작동에 따른 변위를 감지하는 변위감지센서(23a,23b,23c,23d,23e,23f)는 공지된 여러종류의 센서들을 선택적으로 사용할 수가 있는 바, 예컨대 상기 부움실린더(16)와 버킷실린더(14) 및 디퍼스틱실린더(8)에 각각 부착되는 센서(23a,23b,23e)는 가변저항형 포텐셜메타나 자기저항체를 사용하여 자성체의 수를 카운트해서 전기신호를 출력하는 센서를 사용하고, 상기 스윙모우터(10)측에 부작되는 센서는 하부프레임에 대한 상부프레임의 절대위치를 검지하는 절대형 엔코더(Abosolute Type Encoder)를 사용하며, 상기 주행모우터(6,12)에 각각 부착되는 센서(23a,23d)는 인크리멘탈 엔고더(Incremental Encoder)로 구성할 수가 있다.

또한, 상기 콘트롤러(24)의 출력측에 연결된 증폭기(25a,25b,26)는 콘트롤러(24)내에서 연산처리된 제어값의 전류신호를 증폭시켜 전자비례제어밸브블록(22a,22b)과 사판각조절밸브(19a,19b)로 보내게 되어 있는 바, 즉 상기 작동레버/페달(21)의 작동변위량에 따라 발생하는 전류가 상기 콘트롤러(24)에서 연산처리된 다음 증폭기(25a,25b)에서 증폭된 후, 상기 제어밸브용 전자비례제어밸브블록(22a,22b)으로 인가되어 제3펌프(5)에서부터 각 제어밸브(7,9,11,13,15,17,18)의 스푸울로 주입되는 내부파일롯트압유를 제어해 주게되고, 상기 각 변위감지센서(23a,…)에 의해 감지되는 각 액튜에이터의 변위량에 부합하는 신호를 상기 콘트롤러(24)에 입력시켜 줌으로써 이 콘트롤러(24)가 상기 액튜에이터의 변위량을 그에 가해지는 부하 및 작동압유의 소요토출량으로 연산처리하여 양쪽 제1및 제2펌프(3,4)를 적절히 조절해 줌으로써 과부하시에 양쪽 펌프가 균등한 부하를 담당하도록 되어 있다.

제3도는 전자식 콘트롤러의 내부구성에 대한 블록도이고, 제4도는 본 발명의 동작과정을 설명하기 위한 플로우챠트로서, 먼저 운전자가 상기 조작레버/페달(21)을 조작하여 소정의 원하는 작업에 대한 신호를 보내면, 콘트롤러(24)는 조작신호(Qi)를 제3도에 도시된 아날로그/디지탈 신호변환부(124)를 통해 읽어들이고(단계 41), 선회단독동작인가를 판단하게 된다(단계 42). 여기서 단독동작이 아닌 경우에도 제1펌프(3)가 선회용으로만 사용되는가를 확인하여 단독동작인 경우에는 스타트인가를 확인한다(단계 43). 여기서 선회스타트인 경우에는 단계 44에서 선회센서(23f)로 부터 선회작동위치값(Qsw)을 제3도의 신호변화부 및 카운터(125)를 통해 읽어들인다. 이 신호변환부 및 카운터(125)는 절대형 엔코터(Absolute Type Encoder)를 사용하여 하부프레임에 대한 상부프레임의 선화위치를 펄스신호로 받아들이게 된다.

그리고, 단계 45에서 조작레버/페달(21)의 조작량(Qi)에 대한 목표토출유량(Qi)을 연산한 후, 단계 46에서 실제 선회조작량에 따른 회전속도(sw)를 구하고, 이에 따른 작동유량(Qsw)을 연산한다. 그리고, 조작량에 따른 목표토출유량과 실제 작동유량을 비교하여 그 편차를 계산하고, 단계 48에서 편차량(△Qsw)이 "0"보다 크면, 즉 이와 같은 조작에 대한 목표토출유량(Q0)을 연산한다. 이때 제5도에 나타낸 바와 같이 작동유량(Qsw)에 대해 일정추가토출유량(△Q)을 연산하고, 목표토출유량(Q0)을 연산하여 이를 제3도의 디지탈/아날로그신호변환부(130) 및 신호증폭부(131)를 통해 상기 제1펌프(3)의 사판각조절밸브(19a)에 출력하게 되면, 이 출력전기량(io)에 의해 제1펌프(3)는 토출유량(Qo)을 출력하게 되고, 이때 상기 디지탈/아날로그신호변환부(126) 및 신호증폭부(127)를 통해 조작레버/페달(21)의 조작량에 따라 선회작동을 다중제어밸브의 스푸울을 조정하여 상기 제1펌프토출유량(Qo)이 선회모터(10)에 작용되도록 한다. 이와 같은 동작을 조작레버/페달(21)의 조작량에 대한 펌프토출유량(Qi)과 선회장치의 선회속도에 의한 실제 유량(Qsw)이 동일하게 될 때까지 반복함으로써 실제 선회모터에 의한 선회장치의 선회속도에 맞추어 펌프의 토출유량을 제어함으로써 선회동작스타트시 과도토출유량에 의한 에너지손실을 감소시킬 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 선회조작에 의한 선회스타트시 운전자가 급히 조작하여도 실제 선회작동에 따라 유압펌프의 토출유량을 적절히 제어하여 출력해 줌으로써 유량손실을 줄이고, 충격이 야기되지 않으면서 부드럽고 신속한 선회조작이 가능하며, 간단한 조작으로 선회조작을 수행할 수 있게 된다.

Claims

굴삭기 각 액튜에이더의 작동상태를 검출하기 위한 변위감지센서(23a,23b,23c,23d,23e,23f)와, 이 감지센서(23a,23b,23c,23d,23e,23f)와 상기 각 액튜에이터의 작동을 조절해 주는 조작레버/페달(21), 마아콤이 내장된 전자식 콘트롤러(24), 엔진(1)에 의해 구동되는 제1및 제2펌프(3,4)의 사판각을 내부파일롯트압력으로 조절해 주는 사판각조절밸브(19a,19b) 및, 상기 각 액튜에이터로 공급되는 작동압유의 공급량을 제어하는 각 제어밸브(7,9,11,13,15,17)의 스푸울이동량을 내부파일롯트 압력으로 조절해 주는 전자비례제어밸브블럭(22a,22b)을 구비하여 구성된 자동유량조절장치에 있어서, 상기 전자식 콘트롤러(24)가, 조작레버/페 달(21)의 조작신호(Qi) 를 읽어들이는 아날로그/디지탈신호변환부(124)와, 선회센서(23f)로부터 의 선회작동위치값(Qsw)을 읽어들이는 신호변환부 및 카운터(125), 일정추가토출유량(△Q)과 목표토출유량(Qo)을 연산한 다음 사판각조절밸브(19a,19b)에 출력하는 디지탈/아날로그신호변환부(130) 및 신호증폭부(131), 상기 조작레버/페달(21)의 조작량에 따라 전자비례제어밸브블록(22a,22b)의 스푸울을 조절하는하도록 신호를 인가하는 디지탈/아날로그신호변환부(126,128)와 신호증폭부(127,129) 및, 전체 유량조절을 제어하는 CPU(121)를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동유량조절장치.