WO2014126355A1 - 작업용 차량의 작업기 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

작업용 차량의 작업기 제어 장치 및 그 방법 Download PDF

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WO2014126355A1
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machine control
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PCT/KR2014/000982
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박광석
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두산인프라코어 주식회사
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    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
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    • E02F3/431—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like
    • E02F3/432—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like for keeping the bucket in a predetermined position or attitude
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    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2253—Controlling the travelling speed of vehicles, e.g. adjusting travelling speed according to implement loads, control of hydrostatic transmission
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45012—Excavator

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a control method for controlling a work machine of a vehicle for construction or civil works.
  • construction machinery In general, construction machinery (construction vehicles) are used in civil engineering or building construction, and since a large force is required for the work, a vehicle using hydraulic pressure is used.
  • Types of such hydraulic work vehicles include wheel loaders, excavators, graders, cranes, transport machinery and the like.
  • the wheel loader is a work vehicle used to carry earth and sand, aggregate, etc. at a civil engineering site. As the wheel loader moves forward toward the workpiece (e.g., earth and sand), the workpiece is placed in the front work machine (e.g., the bucket of the wheel loader) according to the operator's joystick operation, and moved to the truck or target position to the workpiece. It is a dedicated equipment that repeatedly accepts dumping work to a loading position.
  • the workpiece e.g., earth and sand
  • the workpiece e.g., the bucket of the wheel loader
  • It is a dedicated equipment that repeatedly accepts dumping work to a loading position.
  • FIG. 1 is a view showing a conventional wheel loader.
  • wheel loaders operate the work machine with a joystick. That is, the driver can sit in the cabin 3 to operate by raising and lowering the position of the boom 1 and also crowding and dumping the position of the bucket 2. Can be operated.
  • FIG. 2 is a view showing the operating range of the boom and the bucket of a general wheel loader.
  • FIG. 2 shows the case of the "b" angle and the dump (that is, the bucket "a” angle in FIG. 2).
  • the wheel loader's boom 1 and the bucket 2 are operated by the joystick of the main control valve (MCV), and the driver is also using the wheel loader's traveling device during the operation. You can move forward and backward.
  • MCV main control valve
  • the driver advances the wheel loader by using a traveling device, and then manipulates the joystick to raise and lower the position of the boom 1 of the wheel loader and / or to crowd and dump the position of the bucket 2. dump).
  • the wheel loader changes the driving direction from forward to backward or backward to forward during the operation, the operation of operating the work machine (for example, the wheel loader's boom and bucket) is often performed.
  • a work vehicle for example, a wheel loader
  • a work vehicle has a characteristic that work and driving proceed simultaneously.
  • the front work machine for example, the boom and the bucket of the wheel loader
  • the impact of the front work machine for example, the operation of the boom or the bucket is stopped or the operation of the boom or the bucket is stopped
  • the impact of the front work machine may be unbalanced in the vehicle being driven, and may reduce work efficiency.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to adaptively control the impact amount and the controllability of the front work machine according to the speed of the vehicle according to the speed of the work vehicle.
  • the work machine control apparatus for a work vehicle for a work vehicle according to the present invention, the speed sensor for measuring the speed of the work vehicle; To operate the work machine (e.g. boom and bucket), the input signal of the joystick is converted into an output current for control of the propulsion valve (P / V) and the electric main controller valve (EMCV) ; And a control unit for receiving information on the speed of the vehicle from the speed sensor, controlling the output current from the EMCV according to the speed of the vehicle, and controlling the impact of the work machine while driving.
  • the speed sensor for measuring the speed of the work vehicle
  • the input signal of the joystick is converted into an output current for control of the propulsion valve (P / V) and the electric main controller valve (EMCV) ;
  • EMCV electric main controller valve
  • the work machine control device for a work vehicle includes: measuring a speed of a work vehicle; Converting the input signal of the joystick into an output current for the control of a proportional valve (P / V) for manipulating the work machine (eg boom and bucket); By comparing the speed of the vehicle with the reference speed, the impact on the working vehicle is controlled by quickly or delaying the end point of the work machine.
  • P / V proportional valve
  • the end point of the joystick when working while driving a work vehicle, the end point of the joystick may be linearly changed in consideration of the vehicle speed. That is, according to an exemplary embodiment of the present invention, when the work vehicle runs at a low speed, the work machine can be controlled accurately and quickly, while the work vehicle operates at a high speed while the work machine is operated. Delay can reduce the amount of impact on the vehicle.
  • FIG. 1 is a view showing a conventional wheel loader.
  • FIG. 2 is a view showing the operating range of the boom and the bucket of a general wheel loader.
  • FIG. 3 is an exemplary block diagram of an apparatus for controlling a work machine of a work vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exemplary circuit diagram of an apparatus for controlling a work machine of a work vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a graph illustrating an output current according to a joystick input of an electronic work machine control unit according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an exemplary graph for controlling the output current of the work machine control device according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of operating a work machine control device according to one embodiment of the present invention.
  • first and second used in the present invention may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • the term "and / or" includes any item of a plurality of related items described or a combination of a plurality of items described.
  • the basic concept of the embodiment presented by the present invention is: by adjusting the output current curve according to the input of the electronic joystick for manipulating the work machine according to the speed of the work vehicle (eg wheel loader); When the working vehicle is driving at a predetermined reference speed or more, softening the work machine response according to the joystick input; It is to reduce the impact on the driving work vehicle.
  • the work vehicle eg wheel loader
  • FIG. 3 is an exemplary block diagram of an apparatus for controlling a work machine of a work vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • the work machine control device 300 of the work vehicle includes a speed sensor 310 for measuring a speed of the work vehicle;
  • the input signal of the joystick is converted into an output current for control of the propulsion valve (P / V), thereby controlling the electric main controller valve (EMCV) ( 320);
  • the controller 330 receives the information on the speed of the vehicle from the speed sensor 310, controls the output current from the EMCV 320 according to the speed of the vehicle, and controls the impact of the work machine while driving.
  • the electronic work machine control unit (EMCV) 320 is an electronic work machine control unit (MCV: main controller valve) that receives an electronic joystick signal and controls a current of the P / V (propotional valve).
  • MCV main controller valve
  • the work machine control unit controls the operation of the work machine through the hydraulic supply to the work machine cylinder.
  • the work machine control unit may include a boom control valve and a bucket control valve, and the boom control valve and the bucket control valve are controlled in proportion to the valve opening amount according to the current applied from the controller.
  • the boom control valve also controls the boom rise and fall, and the bucket control valve controls the crowd's crowd and dump.
  • the electronic work machine control unit (EMCV) 320 may include a boom joystick 321 and a bucket joystick 322.
  • the boom joystick 321 is an input device for raising and lowering the boom
  • a bucket joystick ( 322 is an input device for dumping and crowding the bucket.
  • VCU vehicle control unit
  • FIG. 5 is a graph illustrating an output current according to a joystick input of an electronic work machine control unit according to one embodiment of the present invention. 5 shows a corresponding current value according to the joystick position of the electronic work machine control unit (EMCV) 320.
  • EMCV electronic work machine control unit
  • the degree of opening / closing of the P / V is adjusted according to the X-axis input values of the joysticks 321 and 322.
  • the input values of the joysticks 321 and 322 are 31 to 32, they correspond to the neutral values of the joysticks 321 and 322. That is, as the joystick is operated up and down based on the input values 31 to 32 of the joysticks 321 and 322, it can be seen that the output current value changes.
  • the input values of the joysticks 321 and 322 in FIG. 5 are 30, the joysticks return to neutral values (ie, 31 to 32 in FIG. 5). At this time, the output current values of the joysticks 321 and 322 are 320 mA.
  • FIG. 6 is an exemplary graph for controlling the output current of the work machine control device according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a graph illustrating in detail the timing at which the joystick returns to the neutral value in FIG. 5.
  • the embodiment of the present invention controls the front end of the joystick (boom and bucket) when the vehicle is traveling at a low speed by controlling to change the end point of the joystick linearly in consideration of the vehicle speed. While precisely and precisely controlling, while the vehicle is traveling at high speed, by delaying the time when the front work machine is stopped, the impact on the vehicle due to the sudden stop of the work machine is reduced. This can also be done using the vehicle's acceleration value. Using a speed value can simply reduce the amount of impact, but using an acceleration value can reduce the likelihood of the vehicle tipping over.
  • the front manipulator for example, a boom and a bucket
  • the front manipulator is operated to carry out soil loading.
  • the control unit 330 of the work machine control device 300 receives the information on the speed of the vehicle from the speed sensor 310, the time when the speed of the vehicle should mitigate the impact of the work machine (that is, 'A' in FIG. Branch). That is, the control unit 330 searches whether the traveling speed of the vehicle is a predetermined speed (also known as a critical speed, for example, 35 km / h). If the vehicle is searched for more than the threshold speed, it is searched whether the joysticks 321 and 322 are currently returned to the neutral values as shown in FIG. 6 (for example, the point 'A' in FIG. 6). If the joystick returns to the neutral value, the controller 330 delays the output current according to the input of the joystick currently being operated as shown in FIG. 6.
  • a predetermined speed also known as a critical speed, for example, 35 km / h
  • the control unit 330 delays the output current by the inputs of the joysticks 321 and 322 as shown in FIG. 6, thereby delaying the operation of the P / V for substantially operating the work machine.
  • the control unit 330 controls a so-called "worker control curve: 65 (that is, a control end point change curve of the work machine) which can control the output current of the joystick according to the traveling speed of the vehicle. 6, in the case of the P / V control current curve 61 of the boom (ie, the wheel loader's work machine), substantially at the point 64 where it meets the work machine control curve 65 at point C.
  • the / V control ends, where the work machine actually stops at the point C ′ where the P / V control current curve 61 meets the minimum current value at which the P / V on the Y axis actually moves, ie, the controller 330. ) Is controlled until the P / V control current curve 61 and the work machine control curve 65 meet, even if the work machine actually stops at the time C '. This is to compensate for this as it may occur.
  • the end point of the work machine is faster by BC time than the control current curve 61 of the general work machine.
  • the work machine actually stops at the point D 'when the control current curve 62 meets the minimum current value at which the P / V on the Y axis actually moves when the vehicle speed is 35 km.
  • the work machine actually stops at the point B 'when the current control curve 63 meets the minimum current value at which the P / V on the Y axis actually moves when the vehicle speed is 0 km.
  • the end point of the work machine may be quickly or slowly delayed according to the traveling speed of the vehicle.
  • the control of when to start operation can be performed in the same way.
  • the work machine is at the neutral value and out of the neutral value, when the traveling speed is high, the P / V control starts at the point where the D point and the work machine control curve meet.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of operating a work machine control device according to one embodiment of the present invention.
  • the controller 330 selects a so-called “worker control curve (for example, 65 of FIG. 6)” to speed up or delay the response of the work machine according to the input of the joystick (S710).
  • the "worker control curve” 65 is set in advance, and the driver may set the control curves having various inclinations.
  • the control unit 330 While the work vehicle is driving, while performing a specific work (eg, earth and sand loading work), the control unit 330 detects the speed sensor 310 to detect the driving speed of the vehicle (S720). At this time, the control unit 330 detects whether the input of the joystick of the electronic work machine control unit (EMCV) 320 returns to the neutral value (S730).
  • EMCV electronic work machine control unit
  • the controller 330 determines that the detected traveling speed is equal to or greater than the reference speed (preset speed value) (S740)
  • the controller 330 of the work machine is based on the “worker control curve” selected in step S710. Control to delay the end time (S750).
  • the controller 330 determines that the detected traveling speed is equal to or less than the reference speed (preset speed value) (S740)
  • the work machine is based on the “worker control curve” selected in step S710. Quickly control the end time of the step (S760).
  • the embodiment of the present invention may recognize the traveling speed of the vehicle, and adjust the output current curve according to the input of the joysticks 321 and 322 of the electronic work machine control unit 320 according to the traveling speed.
  • the embodiment of the present invention by allowing the work machine to react quickly to the input of the joystick at or below the reference speed, it is possible to precisely and precisely control the operation of the work machine.
  • by delaying the time for the work machine to respond slowly to the input of the joystick above the reference speed it is possible to precisely and precisely control the operation of the work machine.
  • embodiments of the present invention may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • a method according to embodiments of the present invention may include one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), Field programmable gate arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors and the like can be implemented.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs Field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors and the like can be implemented.
  • the method according to the embodiments of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, or function that performs the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in a memory unit and driven by a processor.
  • the memory unit may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.

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Abstract

본 발명에서 제시되는 일 실시 예는 작업 차량의 작업기 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에서 제시하는 작업용 차량의 작업기 제어 장치는, 작업 차량의 속도를 측정하여; 작업기(예를 들어, 붐 및 버켓)를 조작을 위해, 조이스틱의 입력 신호를, P/V(propotional valve)의 제어를 위한 출력 전류로 전환하고; 상기 차량의 속도와 기준 속도를 비교하여, 작업기의 종료 시점 또는 동작 시점을 빠르게 또는 지연시킴으로써, 작업 차량에 가해지는 충격을 제어한다.

Description

작업용 차량의 작업기 제어 장치 및 그 방법
본 발명은 건설 또는 토목 작업용 차량의 작업기를 제어하는 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 건설기계(건설 차량)는 토목공사 또는 건축공사에 사용되며, 작업에 큰 힘이 필요하므로 유압을 이용한 차량이 이용된다. 이와 같은 유압 작업 차량의 종류는 휠로더(wheel loader), 굴삭기, 그레이더, 크레인, 운반기계 등이 있다.
상기 휠로더는 토목공사 현장에서 토사나, 골재 등을 퍼담아 옮기는 데 사용되는 작업 차량이다. 휠로더는 작업물(예를 들어, 토사)을 향하여 전진하면서, 작업자의 조이스틱 조작에 따라 프론트 작업기(예를 들어, 휠로더의 버켓)에 작업물을 담고, 트럭이나 목표 위치로 이동하여 작업기의 작업물을 적재 위치에 덤프(dump)하는 작업을 반복하여 수용하는 전용 장비이다.
도 1은 종래 휠로더를 도시한 도면이다.
일반적으로 휠로더는 조이스틱로 작업기를 조작한다. 즉, 운전자는 캐빈(3)에 앉아, 붐(1)의 위치를 상승(raise) 및 하강(float)시켜 조작을 할 수 있고, 또한 버켓(2)의 위치를 크라우드(crowd) 및 덤프(dump)시켜 조작할 수 있다.
도 2는 일반적인 휠로더의 붐과 버켓의 동작범위를 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 붐(1)의 위치가 상승 및 하강인 경우를 도시한 것이고, 각 붐(1)의 위치에서 휠로더 버켓(2)의 위치가 크라우드(즉, 도 2에서 버켓이 "b" 각도인 상태)와, 덤프(즉, 도 2에서 버켓 "a" 각도인 상태)인 경우를 도시한 것이다.
상기 휠로더를 이용하여 작업을 수행할 경우, 작업기 조작 유닛(MCV: main control valve)의 조이스틱으로 휠로더의 붐(1)과 버켓(2)을 조작하고, 또한 작업도중에 운전자는 휠로더의 주행장치로 휠로더를 전진 및 후진을 할 수 있다. 일반적으로, 운전자는 주행장치를 이용하여 휠로더를 전진시킨 후, 조이스틱을 조작하여 휠로더의 붐(1)의 위치를 상승 및 하강, 및/또는 버켓(2)의 위치를 크라우드(crowd) 및 덤프(dump)시킨다. 특히, 휠로더는 작업도중에 전진에서 후진, 혹은 후진에서 전진으로 주행 방향을 변경하면서, 동시에 작업기(예를 들어, 휠로더의 붐과 버켓)를 조작되는 작업이 진행되는 경우가 많다.
작업 차량(예를 들어, 휠로더)은 그 특성상 작업과 주행이 동시에 진행된다. 이때, 차량의 주행 중에 프론트 작업기(예를 들어, 휠로더의 붐 및 버켓)가 조작되는 경우, 프론트 작업기의 충격(예를 들어, 붐 또는 버켓의 동작의 전환, 또는 붐 또는 버켓의 동작이 멈춤)이 주행하고 있는 차량에 미칠 수 있다. 이러한 프론트 작업기의 충격은 주행 중인 차량에 균형을 깨뜨리고, 작업 효율을 저하시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는, 작업 차량의 속도에 따라, 차량이 주행 중인 경우에는 차량의 속도에 따라 프론트 작업기의 충격량과 제어성을 적응적으로 다르게 제어하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 제시하는 작업용 차량의 작업기 제어 장치는, 작업 차량의 속도를 측정하는 스피드 센서와; 작업기(예를 들어, 붐 및 버켓)를 조작을 위해, 조이스틱의 입력 신호를, P/V(propotional valve)의 제어를 위한 출력 전류로 전환하여 전자 작업기 제어유닛(EMCV: electric main controller valve)와; 스피드 센서로부터 차량의 속도에 대한 정보를 받고, 차량의 속도에 따라 EMCV로부터의 출력전류를 제어하여, 주행 중 작업기의 충격을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.
본 발명에서 제시하는 작업용 차량의 작업기 제어 장치는, 작업 차량의 속도를 측정하여; 작업기(예를 들어, 붐 및 버켓)를 조작을 위해, 조이스틱의 입력 신호를, P/V(propotional valve)의 제어를 위한 출력 전류로 전환하고; 상기 차량의 속도와 기준 속도를 비교하여, 작업기의 종료 시점을 빠르게 또는 지연시킴으로써, 작업 차량에 가해지는 충격을 제어한다.
본 발명에서 제시된 일 실시 예에 따르면, 작업용 차량의 주행 중에 작업을 하는 경우에 있어서, 차량 속도를 감안하여 조이스틱의 종료 지점을 선형적으로 변화시킬 수 있다. 즉, 본 발명에서 제시된 일 실시 예에 따르면, 작업용 차량이 저속으로 주행하면서 작업을 할 경우엔 작업기를 정확하고 빠르게 제어할 수 있고, 한편 작업용 차량이 고속으로 주행하면서 작업을 할 경우엔 작업기의 조작을 지연시켜 차량에 가해지는 충격량을 줄일 수 있다.
도 1은 종래 휠로더를 도시한 도면이다.
도 2는 일반적인 휠로더의 붐과 버켓의 동작범위를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예로서, 작업용 차량의 작업기 제어 장치의 예시적인 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예로서, 작업용 차량의 작업기 제어 장치의 예시적인 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예로서, 전자 작업기 제어유닛의 조이스틱 입력에 따른 출력 전류를 예시적으로 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예로서, 작업기 제어 장치의 출력 전류를 제어하는 예시적인 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예로서, 작업기 제어 장치의 작동 방법을 예시적으로 도시한 흐름도이다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계 들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
또한, 본 발명에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
한편, 본 발명에서 설명하는 용어, " 및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항복들 중의 어느 항목을 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
본 발명이 제시하는 실시 예의 기본 개념은: 작업 차량(예를 들어, 휠로더)의 속도에 따라, 작업기를 조작하는 전자 조이스틱의 입력에 따른 출력 전류 커브를 조절함으로써; 작업 차량이 미리 설정한 기준 속도 이상으로 주행 중이면, 조이스틱 입력에 따른 작업기 반응을 부드럽게하여; 주행 중인 작업 차량에 충격을 줄이는 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예로서, 작업용 차량의 작업기 제어 장치의 예시적인 블록도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 작업용 차량의 작업기 제어 장치(300)는, 작업 차량의 속도를 측정하는 스피드 센서(310)와; 작업기(예를 들어, 붐 및 버켓)를 조작을 위해, 조이스틱의 입력 신호를, P/V(propotional valve)의 제어를 위한 출력 전류로 전환하여 전자 작업기 제어유닛(EMCV: electric main controller valve)(320)와; 스피드 센서(310)로부터 차량의 속도에 대한 정보를 받고, 차량의 속도에 따라 EMCV(320)로부터의 출력전류를 제어하여, 주행 중 작업기의 충격을 제어하는 제어부(330)를 포함하여 구성된다.
상기 전자 작업기 제어유닛(EMCV)(320)은, 전자 조이스틱 신호를 입력 받아, P/V(propotional valve)를 전류 제어하는 작업기 제어유닛(MCV: main controller valve)이다. 한편, 작업기 제어유닛(MCV: main controller valve)이란, 작업기 실린더에 유압 공급을 통한 작업기의 동작을 제어한다. 작업기 제어유닛은 붐 제어 밸브와 버켓 제어 밸브를 포함할 수 있는데, 붐 제어 밸브와 버켓 제어 밸브는 제어부로부터 인가되는 전류에 따라 밸브 개도량이 비례하게 제어된다. 또한, 붐 제어 밸브는 붐 상승(raise) 및 하강(float)을 제어하고, 버켓 제어 밸브는 버켓의 크라우드(crowd)와 덤프(dump)를 제어한다.
상기 전자 작업기 제어유닛(EMCV)(320)은 붐 조이스틱(321)과 버켓 조이스틱(322)을 구비할 수 있는데, 붐 조이스틱(321)은 붐을 상승 및 하강 동작을 위한 입력장치이고, 버켓 조이스틱(322)은 버켓을 덤프 및 크라우드 동작을 위한 입력장치이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예로서, 작업용 차량의 작업기 제어 장치의 예시적인 회로도이다. 다만, 도 4는 제어부가 VCU(vehicle control unit)인 것으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예로서, 전자 작업기 제어유닛의 조이스틱 입력에 따른 출력 전류를 예시적으로 도시한 그래프이다. 도 5는 전자 작업기 제어유닛(EMCV)(320)의 조이스틱 위치에 따른 해당 전류 값을 도시한 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 조이스틱(321 및 322)의 X축 입력 값에 따라 P/V의 개폐의 정도를 조절한다. 조이스틱(321 및 322)의 입력 값이 31 ~ 32 일 때, 조이스틱(321 및 322)의 중립 값에 해당한다. 즉, 조이스틱(321 및 322)의 입력 값 31 ~ 32 를 기준으로 조이스틱을 위 아래로 조작함에 따라, 출력 전류 값이 변하는 것을 알 수 있다. 또한, 도 5에서 조이스틱(321 및 322)의 입력 값이 30 인 때, 조이스틱이 중립 값(즉, 도 5에서 31 ~ 32)으로 복귀하는 위치가 된다. 이때, 조이스틱(321 및 322)의 출력 전류 값은 320mA이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예로서, 작업기 제어 장치의 출력 전류를 제어하는 예시적인 그래프이다. 도 6은 도 5에서 조이스틱이 중립 값으로 복귀하는 시점을 상세히 그린 그래프이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예는, 차량 속도를 감안하여 조이스틱의 종료 지점을 선형적으로 변화시키도록 제어함으로써, 차량이 저속으로 주행 중인 경우엔 프론트 작업기(붐과 버켓)를 정확하고 섬세하게 제어를 하고, 반면 차량이 고속으로 주행중인 경우엔 프론트 작업기의 동작이 정지되는 시점을 지연시킴으로써, 작업기의 급격한 정지로 인해 차량에 가해지는 충격량을 줄이는 것이다. 이는 차량의 가속도 값을 이용해서 진행 할 수도 있다. 속도값을 이용한 경우 단순히 충격량을 줄일 수 있지만, 가속도 값을 이용한 경우 차량의 전복 가능성을 낮출 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 6를 참조하여, 본 발명의 실시 예를 설명한다.
운전자가 작업용 차량(예를 들어, 휠로더)을 주행하면서, 프론트 작업기(예를 들어, 붐과 버켓)를 조작하며 토사 로딩 작업을 하고 있다고 전제한다.
이때, 작업기 제어 장치(300)의 제어부(330)는 스피드 센서(310)로부터 차량의 속도에 대한 정보를 받아, 차량의 속도가 작업기의 충격을 완화시켜야 할 시점(즉, 도 6에서 'A' 지점)인지를 판단한다. 즉, 제어부(330)는 차량의 주행속도가 미리 정한 속도(일명 임계속도로서, 예를 들어 시속 35 km)인지를 탐색한다. 만일 차량이 임계속도 이상으로 탐색되면, 조이스틱(321 및 322)이 현재 도 6과 같이 중립 값으로 복귀하는 시점(예를 들어, 도 6에서 'A' 지점)인지를 탐색한다. 만일 조이스틱이 중립 값으로 복귀하는 시점이라면, 제어부(330)는 현재 조작 중에 있는 조이스틱의 입력에 따른 출력 전류를 도 6과 같이 지연시킨다.
도 6과 같이, 제어부(330)는 조이스틱(321 및 322)의 입력에 의한 출력 전류를 도 6과 같이 지연시켜, 작업기를 실질적으로 동작시키는 P/V의 동작을 지연시킨다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제어부(330)는 차량의 주행 속도에 따라 조이스틱의 출력전류를 제어할 수 있는, 일명 "작업기 제어 곡선:(65)(즉, 작업기의 제어 종료 지점 변화 곡선)을 선택한다. 도 6에서, 붐(즉, 휠로더의 작업기)의 P/V 제어 전류 곡선(61)의 경우, C 시점에서 작업기 제어 곡선(65)과 만나는 지점(64)에서, 실질적으로 붐의 P/V 제어가 종료된다. 여기서, 실제로 작업기는 P/V 제어 전류 곡선(61)과 Y축 상의 P/V가 실제 움직이게 되는 최소 전류 값이 만나는 C' 시점에서 정지하게 된다. 즉, 제어부(330)는 작업기가 실제로 C'시점에서 정지하더라도 P/V 제어 전류 곡선(61)과 작업기 제어 곡선(65)이 만나는 시점까지 제어한다. 이는 차량마다 P/V가 실제 움직이게 되는 최소 전류 값의 편차가 발생할 수 있기 때문에 이를 보완하기 위함이다.
한편, 차량의 속도가 0 km 일 때는, 전류 제어 곡선(63)과 작업기 제어 곡선(65)이 만나는 B 시점에서, 작업기(예를 들어, 붐 또는 버켓)의 P/V 제어가 종료된다. 또한, 차량의 속도가 35 km 일 때는, 제어 전류 곡선(62)과 작업기 제어 곡선(65)이 만나는 D 시점에서, 작업기(예를 들어, 붐 또는 버켓)의 P/V 제어가 종료된다. 따라서, 일반적인 작업기의 제어 전류 곡선(61)에 비해, 차량이 속도가 35 km일 때 CD 시간만큼 작업기의 종료시점이 지연된다. 반면, 차량의 속도가 0km 일 때는, 일반적인 작업기의 제어 전류 곡선(61)에 비해, BC 시간만큼 작업기의 종료시점이 빨라진다. 이때, 작업기는 실제로 차량이 속도가 35 km일 때 제어 전류 곡선(62)과 Y축 상의 P/V가 실제 움직이게 되는 최소 전류 값이 만나는 D' 시점에서 정지하게 된다. 또한, 작업기는 실제로 차량이 속도가 0 km일 때 전류 제어 곡선(63)과 Y축 상의 P/V가 실제 움직이게 되는 최소 전류 값이 만나는 B' 시점에서 정지하게 된다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따라, 차량의 주행속도에 따라 작업기의 종료시점을 빠르게 하거나 또는 느리게 지연시킬 수 있다.
반대로 작업기가 P/V의 움직이게 되는 최소 전류값보다 낮은값을 가질 때, 즉 작업기가 작업하고 있지 않을 때 동작을 시작하는 시점에 대한 제어도 같은 방식으로 할 수 있다. 예를 들어, 작업기가 중립 값에 있다가 중립 값에서 벗어났을 때, 주행속도가 빠른 경우에는 D점과 작업기 제어곡선이 만나는 지점에서 P/V제어를 시작한다.
이상, 전술한 구성요소들은 모두 반드시 필요한 것은 아니며, 일부 생략될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예로서, 작업기 제어 장치의 작동 방법을 예시적으로 도시한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 제어부(330)는 조이스틱의 입력에 따라 작업기의 반응 빠르게 또는 지연시키기 위한, 일명 "작업기 제어 곡선(예를 들어, 도 6의 65)"를 선택한다(S710). 이때, "작업기 제어 곡선"(65)은 미리 설정된 것으로, 다양한 기울기를 가진 제어 곡선들을 운전자가 설정할 수 있다.
작업용 차량이 주행을 하면서, 특정 작업(예를 들어, 토사 로딩 작업)을 하는 중, 제어부(330)가 스피드 센서(310)을 탐지하여 차량의 주행 속도를 탐지한다(S720). 이때, 제어부(330)는 전자 작업기 제어유닛(EMCV)(320)의 조이스틱의 입력이 중립 값으로 복귀하는지를 탐지한다(S730).
제어부(330)는 상기 탐지한 주행 속도가 기준속도(미리 설정한 속도 값) 이상으로 판단하면(S740), 상기 S710 단계에서 선택한 "작업기 제어 곡선"에 기초하여 작업기(붐 및/또는 버켓)의 종료 시점을 지연시키도록 제어한다(S750). 한편, 제어부(330)는 상기 탐지한 주행 속도가 기준속도(미리 설정한 속도 값) 이하로 판단하면(S740), 상기 S710 단계에서 선택한 "작업기 제어 곡선"에 기초하여 작업기(붐 및/또는 버켓)의 종료 시점을 빠르게 제어한다(S760).
이상과 같이, 본 발명의 실시 예는 차량의 주행 속도를 인식하여, 주행 속도에 따라, 전자 작업기 제어유닛(320)의 조이스틱(321 및 322) 입력에 따른 출력 전류 커브를 조절할 수 있다. 이로써, 본 발명의 실시 예는 기준 속도 이하에서는 조이스틱의 입력에 대해 작업기가 빠르게 반응하도록 함으로써, 작업기의 조작을 정확하고 섬세하게 제어할 수 있다. 또한, 이로써, 본 발명의 실시 예는 기준 속도 이상에서는 조이스틱의 입력에 대해 작업기가 느리게 반응하도록 시간 지연을 시킴으로써, 작업기의 조작을 정확하고 섬세하게 제어할 수 있다.
이상 설명한 각 단계들은 모두 반드시 필요한 것은 아니며, 일부 단계는 생략될 수 있다.
이상, 전술한 방법은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시 예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시 예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
이상에서 본 발명에 개시된 실시 예들을 첨부된 도면들을 참조로 설명하였다. 이와 같이 각 도면에 도시된 실시 예들은 한정적으로 해석되면 아니되며, 본 발명의 내용을 숙지한 당업자에 의해 서로 조합될 수 있고, 조합될 경우 일부 구성 요소들은 생략될 수도 있는 것으로 해석될 수 있다.
여기서, 본 발명 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명에 개시된 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 발명에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명에 개시된 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명에 개시된 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

Claims (8)

  1. 차량의 속도를 측정하는 스피드 센서와;
    작업기 조작을 위해 조이스틱의 입력 신호를 P/V(propotional valve)의 제어를 위한 출력 전류로 전환하는 전자 작업기 제어유닛과;
    상기 스피드 센서로부터 차량의 속도에 대한 정보를 받고, 작업기 제어 곡선을 선택하고, 상기 차량의 속도와 상기 선택한 작업기 제어 곡선에 기초하여 상기 전자 작업기 제어유닛의 출력전류를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업용 차량의 작업기 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 차량의 속도가 기준속도 이상 또는 이하인지를 판단하고,
    상기 판단에 기초하여 작업기의 동작 시점 또는 종료 시점을 제어하는 것을 특징으로 하는 작업용 차량의 작업기 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 차량의 속도가 기준속도 이상이면, 상기 선택한 작업기 제어 곡선에 기초하여 상기 출력 전류를 변환시켜 작업기의 반응을 기준속도의 반응보다 지연시키고,
    상기 차량의 속도가 기준속도 이하이면, 상기 선택한 작업기 제어 곡선에 기초하여 상기 출력 전류를 변환시켜 작업기의 반응을 기준속도의 반응보다 빠르게 제어하는 것을 특징으로 하는 작업용 차량의 작업기 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 작업기 제어 곡선은
    상기 전자 작업기 제어유닛의 출력전류를 선형적으로 변환하고, 작업기의 종료 시점 또는 동작 시점을 결정하는 것을 특징으로 하는 작업용 차량의 작업기 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 스피드 센서를 통해서 받은 속도값을 이용해서 가속도 값을 계산하고, 상기 가속도 값과 상기 상기 선택한 작업기 제어 곡선에 기초하여 상기 전자 작업기 제어유닛의 출력전류를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업용 차량의 작업기 제어 장치.
  6. 차량의 주행 속도를 탐지하는 단계와;
    전자 작업기 제어유닛의 조이스틱의 입력이 동작 값으로 전환되거나, 중립 값으로 복귀되는지를 탐지하는 단계와;
    상기 탐지한 주행 속도를 기준속도와 비교 판단하여, 작업기 종료 시점 또는 동작시점을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업용 차량의 작업기 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 작업기 종료 시점 또는 동작 시점을 제어하기 위한 작업기 제어 곡선을 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 작업용 차량의 작업기 제어 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 작업기 제어 곡선은
    상기 전자 작업기 제어유닛의 출력전류를 선형적으로 변환하고, 작업기의 종료 시점 또는 동작 시점을 결정하는 것을 특징으로 하는 작업용 차량의 작업기 제어 방법.
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