WO2012077833A1 - 하이브리드 건설기계용 선회 제어시스템 - Google Patents

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WO2012077833A1
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turning
motor
parking brake
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PCT/KR2010/008697
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이춘한
석옥진
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볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비
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    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/225—Control of steering, e.g. for hydraulic motors driving the vehicle tracks

Definitions

  • the present invention relates to a swing control system for a hybrid construction machine that swings an upper swing structure by an electric swing motor drive.
  • the present invention relates to a swing control system for a hybrid construction machine that can automatically control driving stop of a swing motor using a swing parking brake by a preset algorithm when an error occurs in a swing operation lever and an electric swing motor.
  • a turning parking brake 4 which is released in response to an operation signal input of the turning operation lever 1 and drives the turning motor 3;
  • the swing control device of the hybrid construction machine of the prior art has a push button type emergency button so that the driver can recognize the problem and respond immediately in an emergency situation in which the electric swing motor has an error when the upper swing body swings. Installed in a location that is easy for the driver to reach. Or in case of emergency during operation, the driver can lower the safety lever and cut off the main power supplied to the turning motor.
  • the swing control device of the hybrid construction machine the driving direction and the driving speed of the electric motor is controlled according to the control signal transmitted from the controller (V-ECU) of the equipment.
  • the controller V-ECU
  • the driver may not immediately recognize these problems.
  • the driver may not immediately take emergency measures, so that the driver may face overturning of the equipment or a second accident in which the driver in the cab may be injured.
  • Embodiment of the present invention in case of an emergency in which an error occurs in the swing operating lever and the electric swing motor during operation, automatically limits the driving of the swing motor to avoid the driver from the dangerous situation, It relates to a swing control system for a hybrid construction machine to prevent breakage.
  • Embodiments of the present invention relate to a swing control system for a hybrid construction machine in which the driver is informed of the current abnormal state of the equipment so that the driver can solve the problem.
  • a hydraulic pump connected to the engine A hydraulic pump connected to the engine,
  • An electric swing motor that swings the upper swing body with respect to the lower travel body when driven in accordance with an electrical control signal corresponding to the manipulated amount of the swing operation lever;
  • a swing parking brake that is released in response to an operation signal from the swing operation lever and drives the swing motor
  • a controller for controlling the turning parking brake or controlling the driving of the turning motor by switching a control valve in accordance with an operating signal from the turning operating lever.
  • the controller If the controller detects an error in the input value or the output torque of the turning motor by the turning lever, the controller sets the turning parking brake when the turning speed is low. When the motor is stopped and the machine's turning speed is high speed, the turning motor can be stopped after repeating the release and setting of the turning parking brake at regular intervals.
  • Controls the swing parking brake by switching the control valve according to the operation signal from the swing operation lever and the control valve for driving the parking brake hydraulic cylinder to release the parking brake when the brake and the operation signal from the swing operation lever are switched.
  • the swing control system for a hybrid construction machine comprising a controller for controlling the driving of the swing motor or
  • the swing control system for a hybrid construction machine according to the embodiment of the present invention configured as described above has the following advantages.
  • turning drive brake automatically limits the driving motor of the turning motor to protect the driver from danger and prevent equipment damage. Reliability can be secured.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a turning control device for a construction machine according to the prior art
  • Figure 2 is a graph for explaining the rapid deceleration of the swing motor by the swing parking brake in the swing control device for a hybrid construction machine according to the prior art
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a swing control system for a hybrid construction machine according to an embodiment of the present invention
  • 5 (a, b) is a graph for explaining the deceleration of the turning motor by the turning parking brake in normal and emergency in the swing control system for a hybrid construction machine according to an embodiment of the present invention.
  • a hydraulic pump 12 connected to an engine (not shown),
  • An electric swing motor (EM) 13 (hereinafter referred to as a “swing motor”) that swings the upper swing body with respect to the lower travel body when driven in accordance with an electrical control signal corresponding to the amount of manipulation of the swing operating lever 11,
  • a swing parking brake 14 which is released in response to an operation signal from the swing operation lever 11 and drives the swing motor 13;
  • a control valve for releasing the swing parking brake 14 by driving the hydraulic cylinder for parking brake 15 by the hydraulic oil from the hydraulic pump 12 (an example) Solenoid valve can be used as
  • the controller 17 detects an error in the input value caused by the swing operating lever 11 or the output torque value of the swing motor 13 and controls the driving of the swing motor 13, the swing speed of the equipment is increased.
  • the turning motor brake 13 is set to stop the turning motor 13, and when the turning speed of the equipment is the high speed rotation, the release and setting of the turning parking brake 14 is repeated at regular intervals. After the turning motor 13 can be stopped.
  • reference numeral 18 denotes an inverter which converts the current DC in the form of direct current into alternating current AC by the control signal from the controller 17 and supplies it to the swing motor 13.
  • Electric swing motor 13 for turning the upper swing body with respect to the lower traveling body in accordance with a control signal corresponding to the swing amount of the swing operation lever 11, the hydraulic pump 12, and the swing operation lever 11 Swing motor "), swing parking brake 14 which is released in response to the operation signal from the swing operation lever 11 and drives the swing motor 13, and the operation signal from the swing operation lever 11;
  • the control valve 16 which drives the parking brake hydraulic cylinder 15 to release the parking brake 14 at the time of switching, and the control valve 16 are switched according to the operation signal from the turning operation lever 11, and turning parking
  • a swing control system for a hybrid construction machine comprising a controller (17) for controlling the brake (14) or controlling the drive of the swing motor (13),
  • the torque value of the swing motor 13 in the second step S200 is greater than the feedback torque value, and the rotational speed feedback value of the swing motor 13 in the fourth step S400 exceeds the set value Sh. If so, the fifth step (S500) of repeating the setting and release of the turning parking brake 14 at regular intervals until the rotational speed feedback value of the turning motor 13 is within the low-speed turning section, and
  • the torque value of the turning motor 13 in the second step S200 is greater than the feedback torque value, and the rotation speed feedback value of the turning motor 13 in the fourth step S400 is smaller than the set value Sh.
  • a sixth step S600 of setting the turning parking brake 14 is included.
  • the turning parking brake 14 supporting the turning motor shaft 19 is switched to the released state, the turning motor 13 is driven by the hydraulic oil supplied from the hydraulic pump (not shown) to the lower traveling body.
  • the upper swing can swing.
  • the controller 17 described above causes an error in the input value caused by the swing operation lever 11 or the output torque value of the swing motor 13 (the swing motor 13 according to the operation of the swing operation lever 11 by the driver).
  • the driving of the turning motor 13 can be controlled using the turning parking brake 14. have.
  • the turning parking brake 14 is set (that is, converted to the braking state) due to the switching of the control valve 16 to turn the turning.
  • the motor 13 is stopped (shown in Fig. 5 (a))
  • the turning speed of the equipment is a high speed rotation
  • the turning parking brake 14 is released (changed into the driving state due to the switching of the control valve 16).
  • the setting motor is repeated at regular time intervals, and then the turning motor 13 is stopped (shown in FIG. 5 (b)).
  • the torque value of the turning motor 13 requested by the driver is compared with the difference value between the torque value of the feedback turning motor 13.
  • the difference between the torque value of the turning motor 13 requested by the turning operation lever 11 and the actual torque value according to the driving of the turning motor 13 is the torque dead zone value Td. If larger than), proceed to "S400". On the other hand, when the difference between the torque value of the turning motor 13 requested by the driver and the actual torque value according to the driving of the turning motor 13 is smaller than the torque dead zone value Td, the process proceeds to “S300”.
  • the driver's torque value of the swing motor 13 according to the operation of the swing control lever 11 is larger than the feedback torque value (see S200), and the rotational speed feedback value of the swing motor 13 is the set value.
  • (Sh) is exceeded (that the turning motor 13 is rotated at a high speed) (see S400)
  • the turning parking brake 14 until the rotational speed feedback value of the turning motor 13 is within the low speed turning section.
  • the setting and release of are repeated at regular time intervals (as shown in FIG. 5 (b)).
  • the turning parking brake 14 may be set and released at regular intervals until the rotational speed feedback value of the turning motor 13 is within the low speed turning section. At this time, when the rotational speed feedback value of the turning motor 13 is smaller than the set value Sh, the turning parking brake 14 is set to stop the turning motor 13.
  • the driver 17 is embarrassed when the controller 17 determines that an emergency has occurred in the equipment and suddenly sets the turning parking brake 14 to stop the turning motor 13.
  • the driver's embarrassment can lead to other dangerous situations. It may also be damaged when the turning motor shaft 19 is turning at a high speed and brakes by the turning parking brake 14. In particular, excessive deceleration of the turning motor 13 by the turning parking brake 14 may result in the overturning of the equipment or a secondary accident applied to the driver in the cab (see FIG. 2).
  • the controller 17 determines that the equipment is turning at high speed and repeats setting and releasing at predetermined time intervals using the turning parking brake 14. Therefore, the high speed rotation state of the equipment is gradually reduced to a low speed rotation state until the rotational speed feedback value of the turning motor 13 is within the low speed turning section, and then the turning motor 13 is operated using the turning parking brake 14. ) Can be stopped in a safe state (shown in FIG. 5 (b)).
  • the driver's torque value of the turning motor 13 according to the operation of the turning operation lever 11 is larger than the feedback torque value (see S200), and the rotational speed feedback value of the turning motor 13 is the set value. If smaller than Sh (refers to the fact that the turning motor 13 is rotated at a low speed) (see S400), the turning parking brake 14 is set to stop the turning motor 13.
  • the turning motor 13 when the turning motor 13 is rotating at a low speed, the turning motor 13 is stopped by the turning parking brake 14, and the driver is informed that an abnormality of the equipment occurs, leading the driver to a safe state. Can help you solve problems with the equipment.
  • the present invention having the above-described configuration, by automatically turning the driving of the swing motor by the turning parking brake in an emergency situation in which the turning device has an error during operation, it protects the driver from dangerous situations and prevents damage to the equipment. can do. Inform the driver of the current abnormal state of the machine and induce the driver to solve the problem, thus making the machine reliable.

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Abstract

전동식 선회모터 구동에 의해 상부 선회체를 선회시키는 하이브리드 건설기계용 선회 제어시스템을 개시한다. 본 발명에 따른 하이브리드 건설기계용 선회 제어시스템에 있어서, 선회 조작레버와, 엔진에 연결되는 유압펌프와, 선회 조작레버의 조작량에 대응되는 전기적 제어신호에 따라 구동시 상부 선회체를 하부 주행체에 대해 선회시키는 전동식 선회모터와, 선회 조작레버로부터의 조작신호에 따라 해제되어 선회모터를 구동시키는 선회 주차 브레이크와, 선회 조작레버로부터 조작신호 입력으로 절환될 경우 유압펌프로부터의 작동유에 의해 주차 브레이크용 유압실린더를 구동시켜 선회 주차 브레이크를 해제시키는 제어밸브와, 선회 조작레버로부터의 조작신호에 따라 제어밸브를 절환시켜 선회 주차 브레이크를 제어하거나 선회모터의 구동을 제어하는 컨트롤러를 포함하여 이뤄지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설기계용 선회 제어장치를 제공한다.

Description

하이브리드 건설기계용 선회 제어시스템
본 발명은 전동식 선회모터 구동에 의해 상부 선회체를 선회시키는 하이브리드 건설기계용 선회 제어시스템에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 선회 조작레버 및 전동식 선회모터에 오류 발생시 미리 설정된 알고리즘에 의해 선회 주차 브레이크를 이용하여 선회모터의 구동 정지를 자동으로 제어할 수 있도록 한 하이브리드 건설기계용 선회 제어시스템에 관한 것이다.
도 1에 도시된 종래 기술에 의한 건설기계용 선회 제어장치는,
선회 조작레버(1)와,
엔진에 연결되는 유압펌프(2)와,
미도시된 유압펌프로부터 공급되는 작동유에 의해 구동시 상부 선회체를 선회시키는 유압식 선회모터(3)와,
선회 조작레버(1)의 조작신호 입력에 따라 해제되어 선회모터(3)를 구동시키는 선회 주차 브레이크(4)와,
선회 조작레버(1)로부터 조작신호 입력에 따라 절환될 경우, 유압펌프(2)로부터의 작동유에 의해 주차 브레이크용 유압실린더(5)를 구동시킴에 따라 주차 브레이크(4)를 해제시키는 제어밸브(6)를 포함한다.
전술한 바와 같은 유압식 선회 제어장치에 있어서, 운전자에 의해 선회 조작레버(1)를 조작함에 따라 조작신호가 제어밸브(6)의 밸브스프링(6a)의 대향측에 공급되어 스풀(spool)을 도면상, 하측 방향으로 절환시킨다. 이로 인해 유압펌프(2)로부터 토출되는 작동유는 절환된 제어밸브(6)를 경유하여 주차 브레이크용 유압실린더(5)에 공급되어 스프링(7)을 가압한다. 이때 선회모터 축(8)을 지지하고 있는 주차 브레이크(4)가 해제상태로 전환되므로, 유압펌프로부터의 작동유에 의해 선회모터(3)가 구동되어 하부 주행체에 대해 상부 선회체를 선회시킬 수 있다.
전술한 상부 선회체를 선회시키는 유압식 선회모터(3)에 오류가 발생되는 경우에, 이에 따른 문제가 발생되어 장비에 이상현상이 나타난다. 이때 운전자가 바로 문제점 발생을 인식할 수 있어 그에 대응하여 응급조치를 취할 수 있다.
한편, 전기에너지에 의해 구동되는 전동식 선회모터를 이용하여 하부 주행체에 대해 상부 선회체를 선회시키는 선회장치가 장착되는 하이브리드형 굴삭기와 같은 건설기계가 이용되고 있다.
종래 기술의 하이브리드형 건설기계의 선회 제어장치는, 상부 선회체의 선회구동시 전동식 선회모터에 오류가 발생되는 긴급상황시 운전자가 문제를 인식하여 바로 대처할 수 있도록 누름 버튼타입의 비상버튼이 작업도중에 운전자가 닿기 쉬운 위치에 설치된다. 또는 작업도중에 긴급상황 발생시 운전자가 안전레버를 내려 선회모터쪽으로 공급되는 주요 전원을 차단할 수 있다.
이와 같이 작업도중에 긴급상황 발생시 운전자가 취할 수 있는 응급조치들은 운전자의 판단을 기초로 하여 장비에 문제 발생시 즉각 대처하게 된다.
한편, 하이브리드형 건설기계의 선회 제어장치는, 장비의 컨트롤러(V-ECU)로부터 전송되는 제어신호에 따라 전동모터의 구동방향 및 구동속도가 제어된다. 이로 인해 선회모터를 제어하기 위한 전력변환장치 등의 전력계통에 전기적인 고장이 발생되는 긴급상황시에도 운전자가 이들 문제를 바로 인식할 수 없다.
따라서 경사지 등에서 작업하는 도중에 선회장치에 긴급상황이 발생되는 경우에도, 운전자가 바로 응급조치를 취하지 못해 장비의 전복이나, 운전실 내의 운전자가 상해를 입게되는 2차 사고에 직면할 수 있는 문제점을 갖는다.
본 발명의 실시예는, 작업도중에 선회 조작레버 및 전동식 선회모터에 오류가 발생되는 긴급상황시, 선회모터의 구동을 자동으로 제한함으로서 위험상황으로부터 운전자를 모면시키고, 선회모터의 이상으로 인한 장비의 파손을 방지할 수 있도록 한 하이브리드 건설기계용 선회 제어시스템과 관련된다.
본 발명의 실시예는, 운전자에게 장비의 현재 이상상태를 주지시켜 운전자가 문제를 해결할 수 있도록 한 하이브리드 건설기계용 선회 제어시스템과 관련된다.
본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 건설기계용 선회 제어시스템은,
하이브리드 건설기계용 선회 제어시스템에 있어서,
선회 조작레버와,
엔진에 연결되는 유압펌프와,
선회 조작레버의 조작량에 대응되는 전기적 제어신호에 따라 구동시 상부 선회체를 하부 주행체에 대해 선회시키는 전동식 선회모터와,
선회 조작레버로부터의 조작신호에 따라 해제되어 선회모터를 구동시키는 선회 주차 브레이크와,
선회 조작레버로부터 조작신호 입력으로 절환될 경우, 유압펌프로부터의 작동유에 의해 주차 브레이크용 유압실린더를 구동시켜 주차 브레이크를 해제시키는 제어밸브와,
선회 조작레버로부터의 조작신호에 따라, 제어밸브를 절환시켜 선회 주차 브레이크를 제어하거나 선회모터의 구동을 제어하는 컨트롤러를 포함하여 이뤄지고,
컨트롤러에 의해 선회 조작레버 조작에 의한 입력값 오류 또는 선회모터의 출력 토크값에 이상이 감지되어 선회모터의 구동을 제어할 경우, 장비의 선회속도가 저속회전일 경우에는 선회 주차 브레이크를 설정시켜 선회모터를 정지시키고, 장비의 선회속도가 고속회전일 경우에는 선회 주차 브레이크의 해제 및 설정을 일정시간 간격으로 반복시킨 후 선회모터를 정지시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 건설기계용 선회 제어시스템은,
선회 조작레버와, 유압펌프와, 선회 조작레버의 조작량에 대응되는 제어신호에 따라 상부 선회체를 선회시키는 전동식 선회모터와, 선회 조작레버로부터의 조작신호에 따라 해제되어 선회모터를 구동시키는 선회 주차 브레이크와, 선회 조작레버로부터의 조작신호에 의해 절환시 주차 브레이크용 유압실린더를 구동시켜 주차 브레이크를 해제시키는 제어밸브와, 선회 조작레버로부터의 조작신호에 따라 제어밸브를 절환시켜 선회 주차 브레이크를 제어하거나 선회모터의 구동을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 하이브리드 건설기계용 선회 제어시스템에 있어서,
운전자에 의해 요구되는 전동식 선회모터의 토오크 값과, 전동식 선회모터의 실제 토오크 값을 피드백 받는 제1단계와,
운전자에 의해 요구된 선회모터의 토오크 값과, 피드백된 선회모터의 토오크값의 차이값을 비교판단하는 제2단계와,
[규칙 제91조에 의한 정정 04.01.2011]　
제2단계에 의한 토오크 값 차이가 토오크 데드존 값보다 작은 경우 선회 주차 브레이크를 해제시키는 제3단계와,
선회모터의 회전속도 피드백값이 설정값을 초과하는 지를 판단하는 제4단계와,
제2단계에 의한 선회모터의 토오크 값이 피드백된 토오크 값보다 크고, 제4단계에 의한 선회모터의 회전속도 피드백값이 설정값을 초과할 경우, 선회모터의 회전속도 피드백값이 저속 선회구간 내에 들어올 때까지 선회 주차 브레이크의 설정 및 해제를 일정시간 간격으로 반복하는 제5단계와,
제2단계에 의한 선회모터의 토오크 값이 피드백된 토오크 값보다 크고, 제4단계에 의한 선회모터의 회전속도 피드백값이 설정값보다 작을 경우 선회 주차 브레이크를 설정시키는 제6단계를 포함한다.
전술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 건설기계용 선회 제어시스템은 아래와 같은 이점을 갖는다.
하이브리형 굴삭기를 이용하여 작업하는 도중에 선회장치에 오류가 발생되는 긴급상황시, 선회 주차 브레이크에 의해 선회모터의 구동을 자동으로 제한하여 위험상황으로부터 운전자를 보호하고 장비의 파손을 방지하므로, 장비의 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한, 운전자에게 장비의 현재 이상상태를 주지시켜 운전자에 의해 문제를 해결하도록 유도할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 건설기계용 선회 제어장치의 개략도,
도 2는 종래 기술에 의한 하이브리드 건설기계용 선회 제어장치에서, 선회 주차 브레이크에 의해 선회모터의 급감속시킴을 설명하기 위한 그래프,
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 건설기계용 선회 제어시스템의 개략도,
도 5(a,b)은 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 건설기계용 선회 제어시스템에서, 평상시와 비상시에 선회 주차 브레이크에 의해 선회모터의 감속시킴을 설명하기 위한 그래프이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 참조부호의 설명〉
11; 선회 조작레버
12; 유압펌프
13; 전동식 선회모터
14; 선회 주차 브레이크
15; 주차 브레이크용 유압실린더
16; 제어밸브
17; 컨트롤러
18; 인버터(inverter)
19; 선회모터 축
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.
도 3에 도시된 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 건설기계용 선회 제어시스템은,
하이브리드 건설기계용 선회 제어시스템에 있어서,
선회 조작레버(11)와,
엔진(미도시됨)에 연결되는 유압펌프(12)와,
선회 조작레버(11)의 조작량에 대응되는 전기적 제어신호에 따라 구동시 상부 선회체를 하부 주행체에 대해 선회시키는 전동식 선회모터(EM)(13)(이하 "선회모터" 라고 함)와,
선회 조작레버(11)로부터의 조작신호에 따라 해제되어 선회모터(13)를 구동시키는 선회 주차 브레이크(14)와,
선회 조작레버(11)로부터 조작신호 입력으로 절환될 경우, 유압펌프(12)로부터의 작동유에 의해 주차 브레이크용 유압실린더(15)를 구동시켜 선회 주차 브레이크(14)를 해제시키는 제어밸브(일 예로서 솔레노이드밸브가 사용될 수 있음)(16)와,
선회 조작레버(11)로부터의 조작신호에 따라, 제어밸브(16)를 절환시켜 선회 주차 브레이크(14)를 제어하거나 선회모터(13)의 구동을 제어하는 컨트롤러(17)를 포함하여 이뤄지고,
컨트롤러(17)에 의해 선회 조작레버(11) 조작에 의한 입력값 오류 또는 선회모터(13)의 출력 토크값에 이상이 감지되어 선회모터(13)의 구동을 제어할 경우, 장비의 선회속도가 저속회전일 경우에는 선회 주차 브레이크(14)를 설정시켜 선회모터(13)를 정지시키고, 장비의 선회속도가 고속회전일 경우에는 선회 주차 브레이크(14)의 해제 및 설정을 일정시간 간격으로 반복시킨 후 선회모터(13)를 정지시킬 수 있다.
도면중 미 설명부호 18은 컨트롤러(17)로부터의 제어신호에 의해 직류형태의 전류(DC)를 교류(AC)로 변환시켜 선회모터(13)에 공급하는 인버터(inverter)이다.
도 4 및 도 5(a,b)에 도시된 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 건설기계용 선회 제어시스템은,
본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 건설기계용 선회 제어시스템은,
선회 조작레버(11)와, 유압펌프(12)와, 선회 조작레버(11)의 조작량에 대응되는 제어신호에 따라 상부 선회체를 하부 주행체에 대해 선회시키는 전동식 선회모터(13)(이하 "선회모터" 라고 함)와, 선회 조작레버(11)로부터의 조작신호에 따라 해제되어 선회모터(13)를 구동시키는 선회 주차 브레이크(14)와, 선회 조작레버(11)로부터의 조작신호에 의해 절환시 주차 브레이크용 유압실린더(15)를 구동시켜 주차 브레이크(14)를 해제시키는 제어밸브(16)와, 선회 조작레버(11)로부터의 조작신호에 따라 제어밸브(16)를 절환시켜 선회 주차 브레이크(14)를 제어하거나 선회모터(13)의 구동을 제어하는 컨트롤러(controller)(17)를 포함하는 하이브리드 건설기계용 선회 제어시스템에 있어서,
운전자에 의해 요구되는 선회모터(13)의 토오크 값과, 선회모터(13)의 실제 토오크 값을 피드백 받는 제1단계(S100)와,
운전자에 의해 요구된 선회모터(13)의 토오크 값과, 피드백된 선회모터(13)의 토오크값의 차이값을 비교판단하는 제2단계(S200)와,
[규칙 제91조에 의한 정정 04.01.2011]　
제2단계(S200)에 의한 토오크 값 차이가 토오크 데드존 값(Td)보다 작은 경우 선회 주차 브레이크(14)를 해제시키는 제3단계(S300)와,
선회모터(13)의 회전속도 피드백값이 설정값(Sh)을 초과하는 지를 판단하는 제4단계(S400)와,
제2단계(S200)에 의한 선회모터(13)의 토오크 값이 피드백된 토오크 값보다 크고, 제4단계(S400)에 의한 선회모터(13)의 회전속도 피드백값이 설정값(Sh)을 초과할 경우, 선회모터(13)의 회전속도 피드백값이 저속 선회구간 내에 들어올 때까지 선회 주차 브레이크(14)의 설정 및 해제를 일정시간 간격으로 반복하는 제5단계(S500)와,
제2단계(S200)에 의한 선회모터(13)의 토오크 값이 피드백된 토오크 값보다 크고, 제4단계(S400)에 의한 선회모터(13)의 회전속도 피드백값이 설정값(Sh)보다 작을 경우 선회 주차 브레이크(14)를 설정시키는 제6단계(S600)를 포함한다.
이하에서, 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 건설기계용 선회 제어시스템의 사용예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3에서와 같이, 운전자에 의해 선회 조작레버(11)를 조작함에 따라 조작신호가 제어밸브(16)의 밸브스프링(16a)의 대향측에 공급되어 스풀(spool)을 도면상, 하측 방향으로 절환시킨다. 이로 인해 유압펌프(12)로부터 토출되는 작동유는 절환된 제어밸브(16)를 경유하여 주차 브레이크용 유압실린더(15)에 공급되어 이의 스프링(15a)을 가압한다.
이때 선회모터 축(19)을 지지하고 있는 선회 주차 브레이크(14)가 해제상태로 전환되므로, 유압펌프(미도시됨)로부터 공급되는 작동유에 의해 선회모터(13)가 구동되어 하부 주행체에 대해 상부 선회체를 선회시킬 수 있다.
한편, 전술한 선회 조작레버(11)의 조작량에 따른 입력값이 컨트롤러(17)에 입력됨에 따라, 이와 대응되도록 컨트롤러(17)로부터의 제어신호가 인버터(18)를 통해 선회모터(13)에 출력되므로, 선회모터(13)를 구동시킬 수 있다.
전술한 컨트롤러(17)에 의해 선회 조작레버(11) 조작에 의한 입력값 오류 또는 선회모터(13)의 출력 토크값에 이상(운전자에 의한 선회 조작레버(11)의 조작에 따른 선회모터(13)의 토오크 출력값과, 실제 구동된 선회모터(13)의 토오크 값에 편차가 발생되는 경우를 말함)이 감지될 경우 선회 주차 브레이크(14)를 이용하여 선회모터(13)의 구동을 제어할 수 있다.
즉 선회모터(13)의 구동을 제한하기 위하여, 장비의 선회속도가 저속회전일 경우에는 제어밸브(16)의 절환으로 인해 선회 주차 브레이크(14)를 설정(제동상태로 변환됨을 말함)시켜 선회모터(13)를 정지시키고(도 5(a)에 도시됨), 장비의 선회속도가 고속회전일 경우에는 제어밸브(16)의 절환으로 인해 선회 주차 브레이크(14)의 해제(구동상태로 변환됨을 말함) 및 설정을 일정시간 간격으로 반복시킨 후 선회모터(13)를 정지시킨다(도 5(b)에 도시됨).
한편, 전술한 선회모터(13) 구동으로 인해 장비를 고속으로 선회시키는 작업도중에, 운전자가 인식하지 못하는 긴급상황 발생시 선회 주차 브레이크(14)를 이용하여 선회모터(13)의 정지를 제어하는 것을 첨부된 도면에 따라 설명한다.
도 4에 도시된 S100에서와 같이, 전술한 컨트롤러(17)에서 운전자에 의한 선회 조작레버(11) 조작에 따라 요구되는 선회모터(13)의 토오크 값과, 선회모터(13)의 구동에 따른 실제 토오크 값을 피드백 받는다.
S200에서와 같이, 운전자에 의해 요구된 선회모터(13)의 토오크 값과, 피드백된 선회모터(13)의 토오크 값의 차이값을 비교 판단한다.
즉 선회 조작레버(11)의 조작에 의해 요구된 선회모터(13)의 토오크 값과, 선회모터(13)의 구동에 따른 실제 토오크 값의 차이값이 토오크 데드존(torque dead zone) 값(Td)보다 클 경우 "S400"으로 진행한다. 반면에 운전자에 의해 요구된 선회모터(13)의 토오크 값과, 선회모터(13)의 구동에 따른 실제 토오크 값의 차이값이 토오크 데드존 값(Td)보다 작을 경우 "S300"으로 진행한다.
[규칙 제91조에 의한 정정 04.01.2011]　
S300에서와 같이, 제2단계(S200)에 의한 토오크 값 차이가 토오크 데드존 값(Td)보다 작은 경우에는 주차 브레이크(14)를 해제시켜 선회가 정상 동작되도록 한다.
S400에서와 같이, 선회모터(13)의 회전속도 피드백 값이 설정값(Sh)을 초과하는 지를 판단한다.
즉 선회모터(13)의 회전속도 피드백 값이 설정값(Sh)을 초과할 경우(선회모터(13)가 고속으로 회전됨을 말함)에 "S500"으로 진행한다. 반면에 선회모터(13)의 회전속도 피드백 값이 설정값(Sh)보다 작을 경우(선회모터(13)가 저속으로 회전됨을 말함)에는 "S600"으로 진행한다.
S500에서와 같이, 운전자가 선회 조작레버(11)의 조작에 따른 선회모터(13)의 토오크 값이 피드백된 토오크 값보다 크고(S200 참조), 선회모터(13)의 회전속도 피드백값이 설정값(Sh)을 초과할 경우(선회모터(13)가 고속으로 회전됨을 말함)(S400 참조)에는, 선회모터(13)의 회전속도 피드백값이 저속 선회구간 내에 들어올 때까지 선회 주차 브레이크(14)의 설정 및 해제를 일정시간 간격으로 반복한다(도 5(b)에 도시됨).
즉, 선회모터(13)의 회전속도 피드백값이 저속 선회구간 내에 들어올 때까지 선회 주차 브레이크(14)를 일정시간 간격으로 설정 및 해제를 반복할 수 있다. 이때 선회모터(13)의 회전속도 피드백값이 설정값(Sh)보다 작을 경우 선회 주차 브레이크(14)를 설정시켜 선회모터(13)를 정지시킨다.
이로 인해, 장비가 고속으로 선회중일 경우, 컨트롤러(17)에서 장비에 긴급상황이 발생된 것으로 판단하여 선회 주차 브레이크(14)를 급작스럽게 설정시켜 선회모터(13)를 정지시킬 경우에 운전자는 당황하게 되며, 운전자의 당황으로 인해 다른 위험한 상황을 초래할 수 있다. 또한 고속으로 선회중인 선회모터 축(19)이 선회 주차 브레이크(14)에 의해 제동될 경우에 파손될 수 있다. 특히 선회 주차 브레이크(14)에 의해 선회모터(13)의 과도한 감속이 이뤄질 경우 장비의 전복이나 운전실캡 내의 운전자에게 가해지는 2차 사고를 초래할 수 있다(도 2 참조).
따라서, 장비가 고속으로 선회중일 경우에는, 컨트롤러(17)에서 장비의 고속 선회중임을 판단하여 선회 주차 브레이크(14)를 이용하여 일정시간 간격으로 설정 및 해제를 반복하게 된다. 이로 인해 선회모터(13)의 회전속도 피드백값이 저속 선회구간 내에 들어올 때까지 장비의 고속회전 상태를 서서히 감속시켜 저속회전 상태로 변환시킨 후, 선회 주차 브레이크(14)를 이용하여 선회모터(13)를 안전한 상태에서 정지시킬 수 있다(도 5(b)에 도시됨).
S600에서와 같이, 운전자가 선회 조작레버(11)의 조작에 따른 선회모터(13)의 토오크 값이 피드백된 토오크 값보다 크고(S200 참조), 선회모터(13)의 회전속도 피드백값이 설정값(Sh)보다 작을 경우(선회모터(13)가 저속으로 회전됨을 말함)(S400 참조)에는 선회 주차 브레이크(14)를 설정시켜 선회모터(13)를 정지시킨다.
즉 전술한 컨트롤러(17)로부터의 제어신호에 의해 제어밸브(16)를 절환시킬 경우, 유압펌프(12)로부터 제어밸브(16)를 경유하는 작동유에 의해 주차 브레이크용 유압실린더(15)를 구동시켜 선회 주차 브레이크(14)를 제동상태로 변환시킴에 따라, 선회모터(13)의 구동을 바로 정지시킬 수 있다.
전술한 바와 같이 선회모터(13)가 저속 회전중일 경우 선회 주차 브레이크(14)에 의해 선회모터(13)를 정지시킨 후, 운전자에게 장비의 이상발생됨을 주지시켜 운전자를 안전한 상태로 유도하고, 운전자가 장비에 발생된 문제를 해결할 수 있도록 도움을 줄 수 있다.
전술한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 작업도중에 선회장치에 오류가 발생되는 긴급상황시에 선회 주차브레이크에 의해 선회모터의 구동을 자동으로 제한함에 따라 위험상황으로부터 운전자를 보호하고 장비의 파손을 방지할 수 있다. 운전자에게 장비의 현재 이상상태를 주지시켜 운전자가 문제를 해결하도록 유도하므로 장비에 대한 신뢰성을 갖는다.

Claims (2)

  1. 하이브리드 건설기계용 선회 제어시스템에 있어서:
    선회 조작레버와,
    엔진에 연결되는 유압펌프와,
    상기 선회 조작레버의 조작량에 대응되는 전기적 제어신호에 따라 구동시 상부 선회체를 하부 주행체에 대해 선회시키는 전동식 선회모터와,
    상기 선회 조작레버로부터의 조작신호에 따라 해제되어 선회모터를 구동시키는 선회 주차 브레이크와,
    상기 선회 조작레버로부터 조작신호 입력으로 절환될 경우, 상기 유압펌프로부터의 작동유에 의해 주차 브레이크용 유압실린더를 구동시켜 선회 주차 브레이크를 해제시키는 제어밸브와,
    상기 선회 조작레버로부터의 조작신호에 따라, 상기 제어밸브를 절환시켜 상기 선회 주차 브레이크를 제어하거나 상기 선회모터의 구동을 제어하는 컨트롤러를 포함하여 이뤄지고,
    상기 컨트롤러에 의해 상기 선회 조작레버 조작에 의한 입력값 오류 또는 선회모터의 출력 토크값에 이상이 감지되어 선회모터의 구동을 제어할 경우, 장비의 선회속도가 저속회전일 경우에는 선회 주차 브레이크를 설정시켜 선회모터를 정지시키고, 장비의 선회속도가 고속회전일 경우에는 선회 주차 브레이크의 해제 및 설정을 일정시간 간격으로 반복시킨 후 선회모터를 정지시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설기계용 선회 제어시스템.
  2. [규칙 제91조에 의한 정정 04.01.2011]　
    선회 조작레버와, 유압펌프와, 선회 조작레버의 조작량에 대응되는 제어신호에 따라 상부 선회체를 선회시키는 전동식 선회모터와, 선회 조작레버로부터의 조작신호에 따라 해제되어 선회모터를 구동시키는 선회 주차 브레이크와, 선회 조작레버로부터의 조작신호에 의해 절환시 주차 브레이크용 유압실린더를 구동시켜 주차 브레이크를 해제시키는 제어밸브와, 선회 조작레버로부터의 조작신호에 따라 제어밸브를 절환시켜 주차 브레이크를 제어하거나 선회모터의 구동을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 하이브리드 건설기계용 선회 제어시스템에 있어서: 운전자에 의해 요구되는 상기 전동식 선회모터의 토오크 값과, 상기 전동식 선회모터의 실제 토오크 값을 피드백 받는 제1단계와, 운전자에 의해 요구된 선회모터의 토오크 값과, 피드백된 선회모터의 토오크값의 차이값을 비교판단하는 제2단계와, 상기 제2단계에 의한 토오크 값 차이가 토오크 데드존 값보다 작은 경우, 상기 선회 주차 브레이크를 해제시키는 제3단계와, 상기 선회모터의 회전속도 피드백값이 설정값을 초과하는 지를 판단하는 제4단계와, 상기 선회모터의 토오크 값이 피드백된 토오크 값보다 크고, 상기 선회모터의 회전속도 피드백값이 설정값을 초과할 경우, 선회모터의 회전속도 피드백값이 저속 선회구간 내에 들어올 때까지 상기 선회 주차 브레이크의 설정 및 해제를 일정시간 간격으로 반복하는 제5단계와, 상기 선회모터의 토오크 값이 피드백된 토오크 값보다 크고, 상기 선회모터의 회전속도 피드백값이 설정값보다 작을 경우, 선회 주차 브레이크를 설정시키는 제6단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설기계용 선회 제어시스템.
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