KR960010453B1 - 포오크리프트의 제어장치 - Google Patents

포오크리프트의 제어장치 Download PDF

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KR960010453B1
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유키오 우치야마
토시유키 미도리카와
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코오노 미찌아키
미쯔비시주우고오교오 가부시기가이샤
사키야마 히데오
엠.에이치.아이 사가미하이테크 가부시기가이샤
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Abstract

내용없음.

Description

포오크리프트의 제어장치
제1도는 본 발명의 실시예에 의한 제어장치로부터 발췌된 주요부분을 도시한 블록다이어그램.
제2도는 본 발명의 제1실시예에 의한 유량제어신호의 특성을 도시한 그래프.
제3도는 본 발명의 제2실시예에 의한 유량제어신호의 특성을 도시한 그래프.
제4도는 본 발명의 실시예가 적용된는 포오크리프트의 사시도.
제5도는 본 발명의 일실시예에 의한 전자제어장치의 제어회로 다이어그램.
제6도는 종래 기술의 포오크리프트의 제어장치를 도시한 블록다이어그램.
제7도는 작업기계레버의 조작량과 제6도에 도신한 제어장치의 유량제어신호사이의 관계를 도시한 그래프.
제8(a)도 및 8(b)도는 작업기계레버의 조작량의 유량제어신호사이의 관계 및 조작량과 유량사이의 관계를 비교한 그래프.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 리프트실린더 2 : 외부라스트
3 : 내부마스트 4 : 포오크
5 : 브래킷 6 : 차체
7 : 틸트실린더 8a,8b,8c,8d,8e : 작업기계레버
9 : 제어기 10 : 전자비례제어밸브
11 : 안전스위치 12 : 조이스틱박스
13 : 시이트스위치 14 : 시이트(좌석)
15 : 오일파이프라인 16 : 유압센서
17 : 경고램프 18 : 콘소울박스(조작반)
19 : 스타터스위치 20 : 배터리(건지)
21 : 유압펌프 22 : 유압원
본 발명은 포오크리프트의 제어장치에 관한 것이다. 특히, 전자식으로 제어되는 포오크리프트에 유용하게 적용되는 제어장치에 관한 것이며 이 포오크리프트에서는 전자비례제어밸브의 개도가, 작업기계레버의 작동에 의해 출력되는 작업기계레버의 조작량에 응답하는 전기신호에 따라 제어된다.
공지되어 있는 바와 같이, 포오크리프트는 화물을 처리하는 산업용 차량이며, 이것은 차량의 앞부분에 화물을 상승/하강시키는 마스트를 가지고 있으며, 화물을 이 위치에서 저위치로 이동시킬 수 있다.
종래의 기계식 포오크리프트는 최근 전자식으로 제어되는 포오크리프트로 급속하게 대체되고 있다. 기계식 포오크리프트에서는, 작동레버의 조작량이 기계적 링크를 거쳐 조절밸브에 전달되며, 이 조절밸브의 개도의 제어에 의해 오일의 양이 조절되므로, 상승/하강속도가 제어된다. 이와 반면에, 전자식으로 제어되는 포오크리프트는 작업기계레버를 훨씩 더 가벼운 작동동력으로 작동시킴으로써 필요한 제어를 실행한다.
제6도는 유압장치와 함께 종래 기술에 의한 전자식으로 제어되는 포오크리프트의 제어장치를 도시하는 블록다이어그램이다. 이 도면에 도시한 바와 같이, 작업기계레버(01a),(01b)는 상승/하강 및 경사용의 유압 실린더(02a),(02b)의 작동을 각각 제어하는 레버이다. 작업기계레버는 제어기(03)에 레버조작신호를 보내며, 이 레버조작신호는 레버의 조작량에 대응하는 전기신호이다. 이 작업기계레버(01a),(01b)는 보통 운전석 근처에 설치되므로, 포오크리프트의 운전석에 않아 있는 운전자는 그것을 용이하게 작동시킬 수 있다. 제어기(03)는 레버조작신호를 처리해서 유량제어신호를 보내며, 이 유량제어신호는 전자비례제어밸브(04a),(04b)의 개도를 제어하는 전기신호이다. 전자비례제어밸브(04a),(04b)는 유량제어신호에 따라 화일럿압을 거쳐 스푸울을 이동시킴으로써 개도를 조절하여 오일파이프라인(05a),(05b)내에 흐르는 압유의 유량을 제어한다.
제어장치는, 유량제어신호가 작업기계레버(01a),(01b)의 조작량에 관해서 제7도에 도시한 특성을 가지도록 구성되어 있다. 이 도면에 도시한 바와 같이, 이 특성은 작업기계레버(01a),(01b)의 중립위치 근처에 있는 특정 범위에 설정된 사영역(dead zone)(①) 및 사영역(①)을 초과하는 작업영역(work zone)(②)을 갖는다. 이 도면에서, 중립점(N)의 오른쪽은 상승 및 전방경사모우드를 나타내며, 왼쪽은 하강 및 후방경사모우드를 나타낸다.
유량제어신호는, 작업기계레버(01a),(01b)가 작업영역(②)에 있을때, 작업기계레버(01a),(01b)의 위치에 대응하는 전류신호이다. 인칭영역(③)에서, 신호의 변화는 작업기계레버(01a),(01b)의 조작량에 대해서 작다. 통상 영역(④)에서, 신호의 변화는 작업기계레버(01a),(01b)의 조작량에 대해서 크다. 따라서, 인칭영역(③)에서 비교적 낮은 값으로 그리고 통상 영역(④)에서 비교적 높은 값으로 상승/하강 및 경사속도를 설정함으로써, 우수한 작업성 및 작업속도와의 조화가 얻어진다.
제8(a)도는 상승모우드의 일부가 제7도에서 발췌된 다이어그램이다.
제8(b)도는, 전자비례제어신호(044a)가 제8(a)도에 도시한 특성의 유량제어신호에 의해 제어될때, 오일파이프라인(05a)내에 흐르고 있는 오일의 유량(전자비례제어밸브(04a)의 개도)을 작업기계레버(10a)의 조작량의 함수로서 나타내는 특성 다이어그램이다.
제8(b)도에 도시한 특성(A),(B),(C),(D) 및 (E)는 리프트실린더(02a)에 의해 상승된 부하를 변화시킴으로써 얻어지는 측정결과를 나타낸다. 부하는 (A)에서 (E)로 단계적으로 증가한다. 제8(b)도에서, 최경량 부하를 나타내는 특성(A)는 제8(a)도에 도시한 특성과 유사하다는 것이 명백하며, 부하가 증가하면, 전자비례제어밸브(04a)의 작동의 사영역(①)이 (①A)에서 (①B),(①C),(①D),(①E)로 확정되며, 따라서 인칭역역(③)은 (③A)에서 (③B),(③C),(③D) 및 (③E)로 감소한다. 통상 영역(④)에서, 부하에 의거한 유량의 차이는 조작량이 최대치에 접근함에 따라 감소하며, 유량은 부하에 관계없이 최대 조작량에서 일정한다.
따라서, 특히 작업기계레버(01a)의 제어량이 작은 인칭역역(③)에서, 오일파이프라인(05a)내의 실제 유량으로부터의 유량제어신호의 편차는 부하의 증가와 함께 증가한다. 이것은 전자비례제어밸브(04a)의 스푸울의 이동이 압유에 작용하는 부하에 따락 억제되기 때문이며, 억제의 정도는, 스푸울의 이동거리가 작고 유량의 비율이 낮을때 더 크다, 부하에 의한 인칭영역(③)의 폭의 변화는 특히 인칭영역(③)이 좁은 고부하에서 작업감각을 해쳐서, 작업성을 악화시킨다. 고부하에서는 작업기계레버(01a)가 작동될때에도 부하는 상승하지 않으며, 일단 부하가 상승하기 시작하면, 인칭영역(③)은 짧은 시간내에 지나가고 곤 작업영역(④)에 들어가며, 따라서, 부하의 실제상승은 운전자의 작업감각과 달라진다.
전자비례제어밸브와 유량제어밸브의 조합은 특히 건설기계에 사용되어서, 상승시에 유량을 부하에 관계없이 일정치에 유지하여, 양호한 조작성을 확보한다. 그러나, 이 장치는, 비용을 상승시키는 추가적인 유량제어 밸브가 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 유량제어밸브의 사용없이 각기의 부하에 대해서 균일한 인칭특성을 갖는 포오크리프트의 제어장치를 제공하는 것이다.
다시 말하면, 본 발명의 목적은 부하에 관계없이 작업기계레버의 조작량에 따라 전자비례제어밸브의 소정의 개도를 형성함으로써 실제의 작업감각을 정확히 재생하는 인칭특성을 갖는 포오크리프트의 제어장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 부하에 관계없이 일정기간 동안 연속적인 인칭영역을 유지하는 포오크리프트의 제어장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 첫번째 특징은 다음과 같다.
포오크리프트의 제어장치는, (a) 조작량에 대응하는 전기신호인 레버조작신호를 보내는 작업기계레버와, (b) 조작량이 비교적 작은 인칭영역에서는 조작량에 대한 변화량이 비교적 작으며, 이 인칭영역과 인접하고 또한 조작량이 비교적 큰 통상 영역에서는 상기 변화량이 비교적 큰 전기신호인 유량제어신호를 상기 조작레버신호에 따라서 형성하고 보내는 제어기와, (c) 상기 유량제어신호에 따라 개도를 조정함으로써 오일파이프라인내에 흐르는 압유의 유량을 조절해서 유압실린더의 작동을 제어하는 전자비례제어신호를 포함하며, 여기서, 상기 포오크리프트의 제어장치는, (d) 상승/하강용 유압실린더에 압유를 공급하는 상기 오일파이프라인내에 배치되고, 상기 오일파이프라인내에 흐르는 압유의 압력을 검출해서 이 압력을 표시하는 전기신호인 유압신호를 보내는 유압검출수단을 포함하고, (e) 상기 제어기는, 인칭영역에서 유압신호에 의거해서 검출된 상승/하강용 유압실린더에 대한 부하에 따라서, 조작량이 같더라도 중부하이면 더 큰 미리 정해진 값이 되는 유량제어신호를 보낸다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 두번째 특성은 다음과 같다.
포오크리프트의 제어장치는, (a) 조작량에 대응하는 전기신호인 레버조작신호를 보내는 작업기계레버와, (b) 조작량이 비교적 작은 인칭영역에서는 조작량에 대한 변화량이 비교적 작으며, 이 인칭영역과 인접하고 또한 조작량이 비교적 큰 통상 영역에서는 상기 변화량이 비교적 큰 전기신호인 유량제어신호를 상기 조작레버신호에 따라서 형성해서 보내는 제어기와, (c) 상기 유량제어신호에 따라 개도를 조절함으로써 오일파이프라인내에 흐르는 압유의 유량을 조절해서 유압실린더의 작동을 제어하는 전자비례제어밸브를 포함하며, 그리고 상기 제어기는, 인칭영역에 있어서는 미리 정해진 조작량에 대해 단계적으로 증가하는 동시에 동일한 기울기로 변화하는 유량제어신호를 보낸다.
본 발명의 첫번째 특징에 의하면, 전자비례제어밸브는 부하에 따른 유량제어신호에 의해서, 즉 인칭영역에서 중부하일때에 높은 값으로 설정된 유량제어신호에 의해 제어된다. 그 결과, 전자비례제어밸브의 개도는 부하에 관계없이 작업기계레버의 조작량에 관해서 일정한다.
본 발명의 두번째 특징에 의하면, 유량제어신호는 인칭영역에서 단계적으로 그리고 같은 기울기를 가지고 증가하는 특성을 가지므로, 부하가 크더라도 부하에 대응하는 유량제어신호가 전자비례제어밸브에 공급된다.
그 결과, 일정기간 동안 계속되는 인칭영역이 부하에 관계없이 확보될 수 있다.
본 발명의 실시예를 제1도 내지 제5도를 참조해서 아래에 상세히 설명한다.
제4도는 본 발명의 실시예가 적용되는 대표적인 포오크리프트의 사시도이다.
이 도면에 도시한 바와 같이 리프트실린더(1)는 한쌍의 좌우 외부마스트(2)에 견고하게 고정되어 있어, 한쌍의 좌우 내부마스트(3)가, 피스톤로드(1a)가 신장되거나 수축될때 외부마스트(2)를 가이드로 사용해서 상승/하강한다.
내부마스트(2)는 차체(6)의 앞부분에 차체(6)에 고정되어 있다. 따라서, 체인(도시생략)에 매달려 있는 브래킷(5) 및 화물을 직접 운반하는 포오크(4)로 이루어진 리프트부분은, 내부마스트(3)가 상승/하강할때, 상승/하강한다.
틸트(tilt)실린더(7)는 외부마스트(2) 및 내부마스트(3)는 물론 리프트부분을 앞으로(차체(6)로부터 떨어지게) 또는 뒤로(차체(6)를 향해서) 기울도록 작용한다. 리프트부분은 화물을 내릴때 앞으로 기울어지며, 화물을 싣고 운반할때 뒤로 기울어져서, 각각의 작업성을 양호하게 유지하고 그리고 안전성을 확보한다.
작업기계레버(8a),(8b)는 운전자에 의해 조작되어 제어기(9) 및 전자비례제어밸브(10)을 거쳐 리프트실린더(1) 및 틸트실린더(7)를 제어한다. 이 레버는 비상정지용 안전스위치(11)와 함께 조이스틱박스(12)내에 수용된다. 작업기계레버(8c),(8d),(8e)는 로울클램프 및 베일클램프와 같으 여러가지 부속품용 예비레버이다. 시이트스위치(13)는, 운전자가 운전석(1)에 않을때 작동되며, 그 출력신호는 제어기(9)에 보내진다.
제5도는 상술한 대표적인 포오크리프트용 제어장치의 회로도이다. 이 도면에서, 동일한 부호가 제4도의 그것과 동일한 요소에 적용되며, 반복설명은 생략한다.
포텐쇼미이터로 구성되는 작업기계레버(8a),(8b)는 레버조작신호(S1)를 제5도에 도시한 제어기(9)에 보내며, 이 포텐쇼미터내에서 전류치는 조작량에 비례한다. 제어기(9)는 유량제어신호(S2)를 보내며, 이 신호(S2)는 레버조작신호(S1)에 따라 전자비례제어밸브(10)내의 스푸울의 개도를 제어한다. 전자비례제어밸브(10)는 유량제어신호(S2)의 크기에 비례해서 움직이는 스푸울에 의해 오일파이프라인(15)내의 오일의 흐름을 조절하므로, 리프트실린더(1) 및 틸트실린더(7)의 작업속도는 작업기계레버(8a),(8b)의 조작량에 따라서 제어된다. 유압센서(16)는 오일파이프라인(15)내에 배치되어 이 오일파이프라인(15)내의 압유의 압력을 표시하는 유압신호(S3)를 보낸다.
제어기(9)는 유압신호(S3)를 처리해서 리프트실린더(1) 및 틸트실린더(7)에 작용하는 부하를 연산한다.
또한, 제어기(9)는, 경고램프(17)와 함께 콘소울박스(18)에 수용된 스타터스위치(19)가 통전될때 배터리(20)에 의해 공급된 전력에 의해 작동된다. 안전스위치(11)가 온(on)이고 시이트스위치(13)가 오프(off)일때, 제어기(9)는 유량제어신호(S2)의 전류치가 영이 되고 전자비례제어신호(10)가 영이되게 제어를 실행한다.
제5도에서, (21)은 유압펌프, (22)는 유압원을 표시한다. 전자비례제어밸브(10), 오일파이프라인(15), 및 유압센서(16)등의 유압장치내의 부품의 수는 작업기계레버(8a) 내지 (8e)의 수에 대응한다. 이 실시예에서, 기계가 상승/하강 및 경사용의 2개의 작업기계레버(8a),(8b)를 갖고 있기 때문에, 2개의 유압장치가 설치된다.
제1도는 실시예의 제어장치에서 발췌한 주요부분을 도시한 블록다이어그램이다. 이 도면에서, 동일한 부호가 제4도 및 5도의 그것과 동일한 요소에 적용되며, 반복설명은 생략한다.
제1도에 도시한 바와 같이, 작업기계레버(8a)에 의해 보내진 레버조작신호(S1)는 제어량 추출수단(23)에 공급된다. 제어량 추출수단(23)은, 부하연산부(25)에서 연산된 부하를 표시하는 부하신호(S4)에 따라 조작량/제어량 대응표를 참조해서 레버조작신호(S1)에 대응하는 전자비례제어신호(10)의 제어량을 표시하는 유량제어신호(S2)를 보낸다. 부하연산부(25)는, 유압센서(16)에 의해 검출된 오일파이프라인(15)내의 압유의 압력을 표시하는 유압신호(S3)에 따라 리프트실린더(1)에 작용하는 부하를 연산한다.
조작량/제어량 대응표(24)에는, 리프트실린더(1)의 상승모우드용인, 제2도에 도시한 바와 같은 특성(A),(B),(C),(D),(E)의 표가 기억되어 있다. 이 표는 인칭영역(③)내의 부하신호(S4)에 따라 다섯종류의 유량제어신호처를 갖고 있으므로, 부하에 대응하는 특성(A) 내지 (E)의 어떤것도 선택될 수 있다. 특성(A)는 최경량 부하용이며 ; 부하가 증가하면 특성은 (B),(C) 및 (D) 순서로 단계적으로 변화하며, 최중량 부하일때, 특성(E)가 선택된다. 이 특성(A) 내지 (E)는 제8도(b)에서 특성(A) 내지 (E)를 주로 부하에 대응한다. 부하가 커질수도록 유량제어신호(S2)의 전류치는 작업기계레버(8a)의 조작량이 같을때에도 커진다.
제어량 출력수단(26)은 제어량 추출수단(23)으로부터 공급된 유량제어신호(S2)를 전자비례제어신호(10)에 보낸다.
상기 실시예에 의하면, 중부하일때, 그 부하에 대응하는 유량제어신호(S2)가 전자비례제어신호(10)에 공급되므로, 부하에 따른 압유의 반작용에 의해 비교적 큰 힘으로 스푸울의 이동이 억제되면서도 소정의 개도를 유지하기 위해서 개도가 조정된다. 그러므로, 작업기계레버(8a)의 조작량에 대응하는 전자비례제어신호(10)의 개도는 부하에 관계없이 거의 일정하며, 실제의 작업감각을 충실히 재현하는 인칭특성을 확보하게 한다.
조작량/ 제어량 대응표에 기억된 표는 리프트실린더(1)의 상승모우드에 대하여 제3도에 도시한 특성을 가진 표이어도 된다. 이 표는, 인칭영역(③)에 있어서 유량제어신호(S2)의 값이 각각의 미리 설정된 조작량(α)에 대해 단계적으로 증가하는 동시에 동일한 기울기로 변화하도록 형성된다.
이 실시예에 의하면, 전류치가 비교적 높은 영역은 각각의 조작량(α)에 대해 인칭영역(③)내에 존재하므로, 필요전류치의 유량제어신호(S2)는 부하에 따라 전자비례제어신호(10)에 공급될 수 있으며, 이 전자비례제어신호(10)는 리프트실린더(1)를 작업기계레버(8a)의 인칭작동에 대응하는 소정의 동작을 실행할 수 있게 한다. 중부하일때, 압유(제8도 참조)의 유량에 있어서의 인칭영역(③A) 내지 (③E)는 전보다 더 넓어진다. 제2도 및 제3도에서, 동일한 번호가 제8(a)도의 그것과 동일한 요소에 적용된다.
제1도에 도시한 실시예는 상승시의 제어가 적용되지만, 그것은 이 경우에만 한정되는 것을 아니다. 그것은, 예를들면, 인칭특성이 부하에 의해 영향받는다면, 경사시의 털트실린더의 제어에도 적용될 수 있다. 이 경우에도 부하에 관한 정보는 리프트실린더의 유압센서로부터 얻어진다.
실시예에서 구체적으로 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 부하에 대응하는 값의 유량제어신호는, 중부하일때에도 인칭영역내의 전자비례제어신호에 공급될 수 있으므로, 부하에 관계없이 작업기계레버의 조작감각에 맞는 인칭특성이 얻어질 수 있으며, 이에 의해 조작제어가 양호한 화물처리작업이 보장된다.

Claims (4)

  1. (a) 조작량에 대응하는 전기신호인 레버조작신호(S1)를 보내는 작업긱계레버(8a)와, (b) 상기 조작량이 비교적 작은 인칭영역(③)에서는 조작량에 대한 변화량이 비교적 작으며, 이 인칭영역과 인접하고 또한 조작량이 비교적 큰 통상 영역에서는 상기 변화량이 비교적 큰 전기신호인 유량제어신호(S2)를, 상기 레버조작신호(S1)에 따라서 형성하고 보내는 제어기(9)와, (c) 상기 유량제어신호(S2)에 따라 개도(the degree of opening)를 조절함으로써 오일파이프라인내에 흐르는 압유의 유량을 조절해서 유압실린더(1)의 작동을 제어하는 전자비례제어신호(10)를 포함하는 포오크리프트의 제어장치에 있어서, (d) 상승/하강용 유압실린더에 압유를 공급하는 상기 오일파이프라인내에 배치되고, 상기 오일파이프라인내에 흐르는 압유의 압력을 검출해서 이 압력을 표시하는 전기신호인 유압신호(S3)를 보내는 유압검출수단(16)을 포함하고, (e) 상기 제어기(9)는, 인칭영역(③)에서 유압신호(S3)에 의거해서 검출된 상승/하강용 유압실린더(1)에 대한 부하에 따라서, 조작량이 같더라도 중부하이면 더 큰 미리 정해진 값이 되는 유량제어신호(S2)를 보내는 것을 특징으로 하는 포오크리프트의 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유량제어신호(S2)를 보내는 상기 제어기(9)는, 상기 레버조작신호(S1)가 보내지는 제어량 추출수단(23)과, 상기 유압검출수단(16)으로부터 보내진 유압신호(S3)에 따라서 부하신호(S4)를 상기 제어량 추출수단(23)에 보내는 부하연산부(25)와, 상기 레버조작신호(S1) 및 부하신호(S4)에 따라서 상기 제어량 추출수단(23)으로부터 보내진 유량제어신호(S2)를 결정하기 위한 조작량/제어량 대응표(24)와, 그리고 상기 유량제어신호(S2)를 상기 전자비례제어신호(10)에 보내는 제어량 추출수단(26)을 포함하는 것을 특징으로 하는 포오크리프트의 제어장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 조작량/ 제어량 대응표(24)는 복수개의 특성의 표가 기억되고, 그 특성은 부하가 증가함에 다라 단계적인 모우드(mode)로 변환되어 선택되므로 상기 유량제어신호의 전류치는, 작업기계레버(8a)의 상기 조작량이 같더라도 부하가 증가함에 따라 증가하는 것을 특징으로 하는 포오크리프트의 제어장치.
  4. (a) 조작량에 대응하는 전기신호인 레버조작신호(S1)를 보내는 작업기계레버(8a)와, (b) 상기 조작량이 비교적 작은 인칭영역(③)에서는 조작량에 대한 변화량이 비교적 작으며, 이 인칭영역(③)과 인접하고 또한 조작량이 비교적 큰 통상 영역에서는 상기 변화량이 비교적 큰 전기신호인 유량제신호(S3)를 상기 레버조작신호에 따라서 형성해서 보내는 제어기(9)와, (c) 상기 유량제어신호(S2)에 따라 개도를 조절함으로써 오일파이프라인내에 흐르는 압유의 유량을 조절해서 유압실린더(1)의 작동을 제어하는 전자비례제어신호(10)를 포함하는 포오크리프트의 제어장치에 있어서, 상기 제어기는 인칭영역(③)에 있어서는 미리 정해진 조작량에 대해 단계적으로 증가하는 동시에 동일한 기울기로 변화하는 유량제어신호(S2)를 보내는 것을 특징으로 하는 포오크리프트의 제어장치.
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