WO2015099440A1 - 건설기계의 메인컨트롤밸브의 제어 방법 및 제어 장치 - Google Patents

건설기계의 메인컨트롤밸브의 제어 방법 및 제어 장치 Download PDF

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joystick
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valve
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이택진
정우용
김기용
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Doosan Infracore Co Ltd
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    • G05G9/04—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously
    • G05G9/047—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks

Definitions

  • the present invention relates to a control method and control device for a main control valve of a construction machine, and more particularly, to a control method and control device for a main control valve of a construction machine including at least two control valve units controlled by one joystick. It is about.
  • the hydraulic system is equipped with a joystick, and by operating the joystick, a specific control valve unit is operated and an actuator connected to the control valve is operated.
  • FIG. 1 is a view illustrating an example in which two types of control valves are controlled by one joystick.
  • the joystick J may be provided with two joysticks J1 and J2 as shown in FIG.
  • the joystick J can be operated in the front-rear direction or in the left-right direction.
  • the actuator has a linear type and a rotary type.
  • Linear type actuators are either contracted or extended.
  • Rotary type actuators operate in clockwise or counterclockwise rotation. That is, all actuators perform the opposite action.
  • one joystick (J) can generate a total of four signals, and one actuator requires two signals, thus controlling two types of actuators.
  • either joystick J1 may be in charge of a boom and a bucket.
  • the other joystick J2 may be in charge of the arm and the swing.
  • the boom actuator When the joysticks J and J1 are pulled, the boom actuator may be extended to operate, and the boom may be raised, and when pushed, the boom actuator may be contracted to lower the boom. Similarly, when the joysticks J and J1 are flipped to the left side, the bucket actuator expands and the bucket crowd is operated. When the joysticks J and J1 are flipped to the right side, the bucket actuator is contracted and the bucket dump is operated.
  • 2 and 3 are hydraulic circuits comprising two types of control valve units.
  • the hydraulic oil is discharged from the pump P.
  • the hydraulic fluid is moved along the central hydraulic line L1.
  • First and second control valve units 10 and 20 are installed on the central hydraulic line L1.
  • the auxiliary hydraulic line (L2) is arranged in parallel with the central hydraulic line (L1).
  • the auxiliary hydraulic line L2 provides hydraulic oil to the subordinated control valve unit even when the senior control valve unit is in operation.
  • the priority and the subordinate order means the rank given in the order close to the pump P on the central hydraulic line L1.
  • each of the first and second control valve units 10 and 20 returns hydraulic oil from each actuator, and the returned hydraulic oil is discharged through the discharge hydraulic line L3.
  • any particular control valve unit 20 may include a third control valve unit 30 so that the hydraulic fluid flow rate is reduced when the hydraulic oil is supplied from the auxiliary hydraulic line (L2). That is, the third control valve unit 30 normally provides hydraulic oil to the corresponding control valve unit 20 in the auxiliary hydraulic line L2, but requires a higher flow rate from another actuator, for example, a boom actuator. Can work.
  • the third control valve unit 30 When the third control valve unit 30 is operated, the flow rate provided to the corresponding control valve unit 20 is reduced, so that more flow rate can be provided to the other control valve unit. Referring to FIG. 2, when the third control valve unit 30 is operated, the flow rate provided to the second control valve unit 20 to control the bucket actuator is reduced, and the first control valve unit to control the boom actuator. More flow rate is provided at (10).
  • the joystick (J) does not cause any problem when the boom and the bucket are operated at the same time clearly.
  • the operator can operate the joystick J in the left or right direction with the intention of operating the bucket but can be operated with the joystick J inclined forward or rearward.
  • the operator did not intend to operate the boom, but there is a problem that the boom is operated due to an operation error of the joystick.
  • Manipulating the joystick J to operate the bucket causes the bucket crowd pilot pressure pi Bk cd or bucket dump pilot pressure pi Bk dp to move the spool in the second control valve unit 20. More specifically, when the bucket crowd operation is attempted, the spool of the second control valve unit 20 is shifted in position so that hydraulic oil is provided to the head of the bucket actuator, and the hydraulic oil on the bucket actuator rod side is returned and discharged.
  • the boom raising pilot pressure pi Bmup is applied to the spool of the first control valve unit 10.
  • the first control valve unit 10 blocks the central hydraulic line L1 and receives hydraulic oil through the parallel hydraulic line L2. That is, the boom operation is not intended but can be operated.
  • the second control valve unit 20 blocks the central hydraulic line L1 and the flow path of the parallel hydraulic line L2 is reduced due to the operation of the boom. do. More specifically, the flow rate of the hydraulic fluid to be provided to the second control valve unit 20 by the flow rate provided to the boom actuator is reduced, the operation of the bucket may be unstable.
  • the operator does not intend to move the boom, but there is a problem that the boom moves due to a mistake in operating the joystick J, and the operation of the bucket may be operated differently from the worker's will. have.
  • 4 is a flowchart illustrating a conventional main control valve control method.
  • 5 is a view for explaining a conventional main control valve control method.
  • the joystick is operated so that the displacement of the joystick is input to the controller (S110).
  • the joystick displacement amount When the joystick displacement amount is input to the control unit, it is necessary to determine whether it is a value for single operation or a combination operation. If multiple joystick displacements are entered even in standalone operation, the minimum threshold is applied. For example, when 100% of the joystick is operated as much as possible, it is generally determined as a composite operation when a joystick displacement value of 1% to 5% or more is input (S120). That is, the amount of joystick displacement that is input in combination is judged to be a noise signal and ignored.
  • valve stroke is calculated according to the true joystick displacement value (S130).
  • a command for controlling the valve according to the valve displacement value is output (S140). If the control valve units 10 and 20 are valves that are electronically controlled, the command may be output as a current value. The current value is to open the corresponding control valve (see 10, 20) and provide the desired flow rate to the corresponding actuator to perform the desired operation.
  • FIG. 6 is a graph illustrating a valve displacement compared to a joystick displacement according to a conventional main control valve control method.
  • 7 is a graph illustrating the corresponding actuator pressure in comparison with the pump pressure according to the conventional main control valve control method.
  • the conventional main control valve control method has a problem in that an unwanted control valve unit can be operated and waste oil as much as an unwanted actuator is operated.
  • the conventional main control valve control method has a problem that the fuel economy is worse as the waste oil.
  • the present invention provides a control method and a control device of a main control valve to control a control valve unit by receiving a signal of a joystick displacement amount in order to control at least two types of control valve units with one joystick. Therefore, it is possible to control the control valve unit only when the unintentional joystick displacement is ignored and is actually a signal for controlling the control valve unit by determining the authenticity of the newly input joystick displacement when the control valve is in operation. have.
  • a first joystick signal or a second control valve unit for controlling the first control valve unit from one joystick Receive a second joystick signal for controlling the. It is determined whether a joystick signal for controlling the other control valve unit is input when one of the first and second control valve units is in operation. If a joystick signal for controlling the other control valve unit is input when any one of the first and second control valve units is in operation, the valve operation start threshold for the joystick displacement is input. The valve start threshold value is set upward by applying a weight. When the input joystick displacement value satisfies the upwardly set valve operation start threshold value, the valve displacement value corresponding to the input joystick displacement value is calculated to output the valve displacement value.
  • the first control valve unit may include a bucket control valve
  • the second control valve unit may include a boom control valve
  • the first control valve unit may include an arm control valve
  • the second control valve unit may include a swing control valve
  • an actuator control start time may be delayed according to the raised valve start limit value.
  • the upward valve start threshold may be set to 15% or less of the maximum joystick displacement.
  • the raised valve start limit value may be set to be proportional to the control valve displacement of the control valve unit in operation among the first and second control valve units.
  • the minimum value of the raised valve start threshold may correspond to the minimum value of the control valve displacement
  • the maximum value of the raised valve start threshold may correspond to the maximum value of the control valve displacement. Can be.
  • the first joystick signal for controlling the first control valve unit from one joystick or the second control valve unit
  • the joystick displacement A processor configured to set the valve operation start threshold value upward by applying a weight to a valve operation start threshold value, and the input joystick displacement value satisfies the valve operation start threshold value set by the processor. Outputting the valve displacement value by calculating the valve displacement value corresponding to the joystick displacement value It includes parts.
  • the signal for controlling the control valve whether the joystick displacement (%) is a noise signal You can judge the cognition accurately.
  • the wrong actuator can not be operated unnecessarily, and the work can be performed stably.
  • 1 is a view for explaining an example in which two types of control valve is controlled by one joystick.
  • 2 and 3 are hydraulic circuits composed of two types of control valve units.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a conventional main control valve control method.
  • FIG. 5 is a view for explaining a conventional main control valve control method.
  • FIG. 6 is a graph illustrating a valve displacement compared to a joystick displacement according to a conventional main control valve control method.
  • FIG. 7 is a graph illustrating the corresponding actuator pressure in comparison with the pump pressure according to the conventional main control valve control method.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a control method and a control apparatus of a main control valve of a construction machine according to exemplary embodiments.
  • FIGS. 9 and 10 are diagrams for describing methods of setting a valve operation start limit value for a joystick displacement according to exemplary embodiments.
  • FIG. 11 is a graph illustrating a valve displacement according to a joystick displacement according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 12 is a graph for comparing a pump pressure and a pressure of a corresponding actuator according to an embodiment.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms may be used for the purpose of distinguishing one component from another component.
  • first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may be referred to as the first component.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a control method and a control apparatus of a main control valve of a construction machine according to exemplary embodiments.
  • 9 and 10 are diagrams for describing methods of setting a valve operation start limit value for a joystick displacement according to exemplary embodiments.
  • the same joystick when the joystick is operated to input a joystick displacement value, the same joystick may be determined by determining whether or not the authenticity of other joystick displacement values that are simultaneously input is determined. Corresponding to prevent interference between the shared control valves.
  • the joystick displacement value is input to the input unit of the control device.
  • the first joystick signal for controlling the first control valve unit or the second joystick signal for controlling the second control valve unit is received from one joystick.
  • the first and second control valve units can be controlled by the operation of the same joystick.
  • a true composite signal would be to operate both actuators simultaneously.
  • one of the two types of signals may be a noise signal generated unintentionally.
  • the first joystick signal and the second joystick signal which can be clearly distinguished can be input.
  • the input first joystick signal may have a very large value of the joystick displacement
  • the second joystick signal may have a negligibly small joystick displacement.
  • the second step is a step of processing in the processing unit, and it is determined whether a joystick signal for controlling the other control valve unit is input when one of the first and second control valve units is in operation. Judging.
  • a joystick displacement value (first joystick signal) and a joystick displacement value (second joystick signal) for controlling the control valve may be input in combination.
  • the joystick can be manipulated very well so that one kind of signal is strongly input with a large value and the other signal can be input with a very small value as a noise level.
  • the second step determines whether the input signal is a composite signal or a single signal.
  • the joystick signal for controlling the other control valve unit is input when the control valve unit of any one of the first and second control valve units is in operation in the second step (S220), the joystick A step of adjusting the valve operation start threshold (first limit value) with respect to the displacement to a second valve operation start limit value (second limit value) larger than the first limit value is applied.
  • a weight may be applied to the valve operation start limit value (first limit value) for a signal value having a smaller value among the first and second joystick signals.
  • the upwardly adjusted valve start limit value may be set by adjusting upwardly to 3% to 15% of the total input displacement of the joystick.
  • the second threshold value is less than 3%, since the input signal value is very small, it can be regarded as a joystick malfunction and can be ignored. Only when the second threshold value is greater than 3%, it is determined that the actuator is truly willing to operate. On the other hand, if the second threshold value is greater than 15%, the valve response may be too late. That is, there may be a concern that the offset time may be increased until the actuator actually performs an operation by operating the joystick. Therefore, the second limit value is preferably set to 15% or less.
  • the fourth step applies a general threshold value (first limit value) to a signal value having a smaller value among the first and second joystick signals when it is determined to be a single signal in the second step.
  • the first threshold may be set to a value of 1% to 5% of the total input displacement of the joystick.
  • a true signal value among the first joystick signal and the second joystick signals according to the joystick displacement is calculated as the valve displacement value.
  • pilot signals for controlling the two control valve units are generated.
  • the joystick displacement value corresponding to the true signal is calculated as the valve displacement value, and the valve displacement value is generated as a pilot signal for controlling the control valve unit.
  • the sixth step is performed by the output unit and outputs the pilot signal generated in the fifth step.
  • the above-described pilot signal may be a current signal. That is, the current value is provided to the solenoid, and the solenoid moves the spool of the corresponding control valve unit by a value corresponding to the current value.
  • the above-described pilot signal may be a pilot oil pressure. That is, the pilot oil is provided to the hydraulic pressure portion of the control valve unit, the spool of the control valve unit is moved by the flow rate corresponding to the pilot oil.
  • the valve start limit value (first limit value) is 1% of the maximum displacement value of the joystick. Can be set to 5%.
  • the first threshold value is a value used to determine the authenticity of the general joystick displacement (%).
  • the other one control valve unit can be newly operated when any one of the two control valve units is operating. have.
  • the first threshold value may be increased and set as the new second threshold value.
  • the upwardly set second limit value may be set within a range of 3% to 15% of the maximum displacement value of the joystick.
  • the first threshold for the other control valve may be changed. If either control valve is on (On), the first limit value for joystick displacement for the other control valve is weighted and set high as the second limit value. In this case, the set second limit value may be tuned according to dynamic characteristics of the corresponding construction machine.
  • control valve displacement% may be set to have a predetermined range among the control valve total displacements.
  • the minimum value of the control valve displacement (%) may be a% and the maximum value of the control valve displacement (%) may be set to 100%.
  • the first limit value for the joystick displacement may be set to b%, and the upwardly adjusted second limit value may be set to c%.
  • the maximum value of the second limit value may be 15% of the joystick maximum displacement. If the second limit value is set too large, there is a fear that the response of the control valve unit to the joystick operation becomes insensitive when the joystick is operated. Therefore, the second limit value is preferably limited to 15%.
  • the spool of one of the operating control valve units may change the first threshold value for the joystick displacement for controlling the other control valve unit in proportion to the moving distance to the second limit value.
  • the proportional ratio can be tuned to reflect the dynamic characteristics of the construction machine.
  • control valve displacement% may be set to have a predetermined range among the control valve total displacements.
  • the minimum value of the control valve displacement (%) may be set to d%, and the maximum value of the control valve displacement (%) may be set to 100%.
  • the minimum value of the second limit value for the joystick displacement may be set to e%, and the maximum value of the second limit value may be set to 100%.
  • the minimum value d of the control valve displacement is set to 15% and the minimum value e of the second limit value for the joystick displacement is set to 1% corresponding to the minimum value of the control valve displacement.
  • the second limit value for the joystick displacement is controlled to increase from 1% to 100% in proportion thereto.
  • control valve displacement (%) when the control valve displacement (%) is 15%, when the joystick displacement (%) reaches 1%, it is judged as a true signal and not a noise signal.
  • control valve displacement (%) 50%, when the joystick displacement (%) reaches 3%, it is judged as a true signal and not a noise signal.
  • Each threshold of the control valve displacement (%) may be provided as a table by presetting a threshold. That is, when the control valve displacement (%) reaches a specific section, the limit value corresponding to the section is called and set.
  • control valve displacement (%) is divided into a plurality of sections (for example, first to fifth sections) between a minimum value and a maximum value, and second limit values are respectively set in correspondence with the sections.
  • second limit values are respectively set in correspondence with the sections.
  • the limit value corresponding to the second section may be set as the second limit value.
  • 11 is a graph illustrating a valve displacement according to a joystick displacement according to an exemplary embodiment.
  • 12 is a graph for comparing a pump pressure and a corresponding actuator pressure according to one embodiment.
  • only the intended control valve unit can be operated and the unintended actuator is prevented from operating. Furthermore, the fuel economy is improved by preventing the supply of hydraulic oil in an unintended position.
  • the wrong actuator can not be operated unnecessarily, and the work can be performed stably.
  • control method and control apparatus of the main control valve of the construction machine according to the present invention can be used to prevent the unintended control valve unit from operating when at least two control valve units are controlled by one joystick. .

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Abstract

건설기계의 메인컨트롤밸브의 제어 방법에 있어서, 하나의 조이스틱으로부터 제1 제어밸브 유닛을 제어하기 위한 제1 조이스틱 신호 또는 제2 제어밸브 유닛을 제어하기 위한 제2 조이스틱 신호를 입력 받는다. 상기 제1 및 제 2 제어밸브 유닛들 중에서 어느 하나의 제어밸브 유닛이 작동 중일 때에 다른 하나의 제어밸브 유닛을 제어하기 위한 조이스틱 신호가 입력되는지를 판단한다. 상기 제1 및 제 2 제어밸브 유닛들 중에서 어느 하나의 제어밸브 유닛이 작동 중일 때에 다른 하나의 제어밸브 유닛을 제어하기 위한 조이스틱 신호가 입력되면, 조이스틱 변위에 대한 밸브 동작개시 한계값(Threshold)에 가중치를 적용하여 상기 밸브 동작개시 한계값을 상향 설정한다. 상기 입력된 조이스틱 변위값이 상기 상향 설정된 밸브 동작개시 한계값을 충족하면 상기 입력된 조이스틱 변위값에 해당하는 밸브 변위값을 계산하여 상기 밸브 변위값을 출력한다.

Description

건설기계의 메인컨트롤밸브의 제어 방법 및 제어 장치
본 발명은 건설기계의 메인컨트롤밸브의 제어 방법 및 제어 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 조이스틱으로 제어되는 적어도 두 개의 제어밸브 유닛들을 포함하는 건설기계의 메인컨트롤밸브의 제어 방법 및 제어 장치에 관한 것이다.
유압시스템은 조이스틱이 구비되고, 조이스틱을 조작함으로써 특정한 제어밸브 유닛이 작동하며 해당 제어밸브와 연결된 액추에이터가 작동한다.
도 1을 참조하여 조이스틱의 일반적인 기능을 설명한다. 첨부도면 도 1은 하나의 조이스틱에 의해 두 종류의 제어밸브가 제어되는 예를 설명하기 위한 도면이다.
조이스틱(J)은 도 1에 나타낸 바와 같이 2개의 조이스틱(J1, J2)으로 제공될수 있다. 조이스틱(J)은 전후 방향으로, 또는 좌우방향으로 조작할 수 있다.
한편, 액추에이터는 리니어 타입이 있고, 로터리 타입이 있다. 리니어 타입 액추에이터는 수축 작동되거나 확장 작동된다. 로터리 타입 액추에이터는 시계방향 선회 작동 또는 반시계방향 선회 작동한다. 즉 모든 액추에이터는 상반된 작용을 수행한다.
따라서 하나의 조이스틱(J)은 총 4가지의 신호를 발생시킬 수 있고, 하나의 액추에이터에는 2가지의 신호가 필요하므로 결국 2종류의 액추에이터를 제어할 수 있는 것이다.
예를 들면, 도 1에 나타낸 바와 같이, 어느 하나의 조이스틱(J1)은 붐(Boom)과 버킷(Bucket)을 담당할 수 있다. 다른 하나의 조이스틱(J2)은 암(Arm)과 스윙(Swing)을 담당할 수 있다.
조이스틱(J, J1)은 당기면 붐 액추에이터가 확장 작동하여 붐이 상승될 수 있고, 밀면 붐 액추에이터가 수축 작용하여 붐이 하강될 수 있다. 마찬가지로 조이스틱(J, J1)을 좌측으로 젖히면 버킷 액추에이터가 확장 작용하여 버킷 크라우드 작동되고, 조이스틱(J, J1)을 우측으로 젖히면 버킷 액추에이터가 수축 작용하여 버킷 덤프 작동된다.
마찬가지로 다른 조이스틱(J, J2)을 당기거나 밀도록 조작하면 암 액추에이터가 작동되고, 좌우방향으로 조작하면 상부체 선회가 이루어진다.
도 2 및 도 3을 참조하여, 유압회로를 설명한다. 첨부도면 도 2 및 도 3은 두 종류의 제어밸브 유닛이 구성된 유압회로이다.
펌프(P)에서 작동유가 토출된다. 작동유는 중앙 유압라인(L1)을 따라 이동된다. 중앙유압라인(L1) 상에는 제1, 제2 제어밸브 유닛(10, 20)이 설치된다.
한편, 중앙 유압라인(L1)과 병렬로 보조 유압라인(L2)이 배치된다. 보조 유압라인(L2)은 선순위의 제어밸브 유닛이 작동 중이더라도 후순위의 제어밸브 유닛에 작동유를 제공한다. 여기서 선순위와 후순위라 함은 중앙 유압라인(L1) 상에서 펌프(P)로부터 가까운 순서에 따라 부여된 순위를 의미한다.
또한, 각 제1, 2 제어밸브 유닛(10, 20)은 각 액추에이터로부터 작동유가 되돌아 오는데, 그 되돌아오는 작동유는 배출 유압라인(L3)을 통하여 배출된다.
한편, 어느 특정한 제어밸브 유닛(20 참조)은 보조 유압라인(L2)으로부터 작동유를 제공받을 때에 작동유 유량이 감소되도록 제3 제어밸브 유닛(30)을 포함할 수 있다. 즉, 제3 제어밸브 유닛(30)은 평소에는 보조 유압라인(L2)에서 해당 제어밸브 유닛(20 참조)에 작동유를 제공하도록 하지만, 다른 액추에이터, 예를 들면, 붐 액추에이터에서 더 많은 유량이 필요한 경우에 작동될 수 있다. 제3 제어밸브 유닛(30)이 작동되면, 해당 제어밸브 유닛(20 참조)에 제공되는 유량은 감소되고, 그만큼 다른 제어밸브 유닛에 더 많은 유량이 제공될 수 있다. 도 2를 참조하면, 제3 제어밸브 유닛(30)이 작동되면 버킷액추에이터를 제어하도록 하는 제2 제어밸브 유닛(20)에 제공되는 유량이 감소되고, 붐 액추에이터를 제어하도록 하는 제1 제어밸브 유닛(10)에 더 많은 유량이 제공되는 것이다.
종래의 메인컨트롤밸브 제어 방법에서, 조이스틱(J)은 붐과 버킷을 명확하게 동시 작동하는 경우에는 별다른 문제가 발생되지 않는다.
그러나 해당 조이스틱(J)에 연결된 두 종류의 제어밸브 유닛 중에 어느 하나의 제어밸브 유닛만 작동시키고자 할 때에, 간섭이 발생될 수 있다.
즉, 작업자가 조이스틱을 정확한 방향으로 조작하는 경우에는 문제가 발생하지 않지만, 의도하지 않게 다른 방향으로 기울어지게 조작되는 경우가 있다.
예를 들면, 작업자는 버킷을 작동시킬 의도로 조이스틱(J)을 좌측 또는 우측방향으로 조작하지만 조이스틱(J)이 전방 또는 후방 쪽으로 기울어진 상태로 조작될 수 있다. 이로써, 작업자는 붐을 작동시킬 의도가 없었지만, 조이스틱의 조작실수로 붐이 작동되는 문제가 있다.
도 2 및 도 3에 제시된 유압회로를 참조하여 좀 더 상세하게 설명한다.
버킷을 작동시키기 위하여 조이스틱(J)을 조작하면 버킷 크라우드 파일럿 압력(pi Bk cd) 또는 버킷 덤프 파일럿 압력(pi Bk dp)이 제2 제어밸브 유닛(20)에서 스풀을 움직인다. 좀 더 구체적으로 버킷 크라우드 작동을 시도한다면, 제2 제어밸브 유닛(20)의 스풀은 위치가 전환되고, 이로써 작동유가 버킷 액추에이터의 헤드 쪽에 제공되고, 버킷 액추에이터 로드 쪽의 작동유는 되돌아와 배출된다.
조이스틱(J)이 붐 상승 작동이 수행되는 쪽으로 기울어진 경우에, 이때 도 3에 나타낸 바와 같이, 붐 상승 파일럿 압력(pi Bmup)이 제1 제어밸브 유닛(10)의 스풀에 작용된다. 이로써 제1 제어밸브 유닛(10)는 중앙 유압라인(L1)을 차단하고, 병렬 유압라인(L2)을 통하여 작동유를 제공받는다. 즉, 붐 작동은 의도하지 않았지만 작동될 수 있는 것이다.
또한, 앞서 설명한 예에서 버킷의 단독작동을 의도하였지만 붐이 작동됨으로써 제2 제어밸브 유닛(20)은 중앙 유압라인(L1)이 차단되고 병렬 유압라인(L2)의 유로가 줄어들게 되어 유량손실이 발생된다. 좀 더 구체적으로 작동유가 붐 액추에이터에 제공되는 유량만큼 제2 제어밸브 유닛(20)에 제공될 유량이 감소됨으로써 버킷의 작동이 불안정할 수 있다.
이처럼 종래의 메인컨트롤밸브 제어 방법은, 작업자는 붐을 움직일 의도가 없었지만, 조이스틱(J)을 조작함에 있어서 실수로 인하여 붐이 움직이는 문제가 있고, 아울러 버킷의 작동이 작업자의 의지와 다르게 작동될 수 있다.
종래의 메인컨트롤밸브 제어 방법을 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.
도 4는 종래의 메인컨트롤밸브 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 5는 종래의 메인컨트롤밸브 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
조이스틱이 조작되어 조이스틱의 변위량이 제어부에 입력된다(S110).
제어부에 조이스틱 변위량이 입력되면, 진정으로 단독 작동을 위한 값인지, 복합 작동을 위한 값인지를 판단하여야 한다. 단독 작동임에도 복합적인 조이스틱 변위량이 입력되는 경우에, 최소한의 한계값(Threshold)을 적용한다. 예를 들면 조이스틱을 최대한 조작했을 때를 100%라고 하면, 일반적으로 1% ~ 5% 이상의 조이스틱 변위값이 입력되었을 때에 복합작동으로 판단하는 것이다(S120). 즉, 복합적으로 입력되는 조이스틱 변위량은 노이즈 신호로 판단하여 무시하는 것이다.
이후, 해당 진정한 조이스틱 변위값에 따라 밸브 변위(stroke)가 계산된다(S130).
이후, 밸브 변위가 결정되면 밸브 변위값에 따른 밸브를 제어하기 위한 지령을 출력된다(S140). 제어밸브 유닛(10, 20 참조)이 전자 제어되는 밸브이라면 지령은 전류값으로 출력될 수 있다. 전류값은 해당 제어밸브(10, 20 참조)를 개방하여 소망하는 유량을 해당 액추에이터에 제공하여 소망하는 작업을 수행하는 것이다.
종래의 메인컨트롤밸브 제어 방법에 따라 제어될 때의 제어 상황을 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다.
도 6은 종래의 메인컨트롤밸브 제어 방법에 따른 조이스틱 변위에 대비한 밸브 변위를 설명하기 위한 그래프이다. 도 7은 종래의 메인컨트롤밸브 제어 방법에 따른 펌프 압력에 대비한 해당 액추에이터 압력을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 암(Arm)을 작동하기 위하여 조이스틱(J)을 조작하였을 때에 스윙(Swing)의 작동은 의도하지 않았지만 스윙에 따른 조이스틱 입력값이 발생한 예이다. 한편, 도 7에 나타낸 바와 같이, 펌프에서의 압력은 암 실린더헤드에 작용되는 압력과 매우 큰 차이를 보인다.
이는 펌프에서 토출되는 작동유의 일부가 스윙 액추에이터에 제공됨으로써 압력 손실이 발생했음을 의미한다.
즉, 종래의 메인컨트롤밸브 제어 방법은 원하지 않은 제어밸브 유닛이 작동될수 있고, 원하지 않은 액추에이터가 작동되는 것만큼의 작동유를 낭비하는 문제점이 있다. 특히 종래의 메인컨트롤밸브 제어 방법은 작동유를 낭비한 만큼 연비가 나빠지는 문제점이 있다.
하기의 특허문헌에는 조이스틱을 제어하는 일반적인 기술 사상이 기재되어 있다.
* 선행기술문헌
* 특허문헌
대한민국공개특허공보 제10-2009-0070167호(2009.07.01.)
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 하나의 조이스틱으로 적어도2종류의 제어밸브 유닛들을 제어하기 위하여 조이스틱 변위량에 대한 신호를 입력받아 해당 제어밸브 유닛을 제어하도록 하는 메인컨트롤밸브의 제어 방법 및 제어 장치에 있어서, 어느 하나의 제어밸브가 작동 중일 때 새롭게 입력되는 조이스틱 변위량의 진위 여부를 판단하여 의도하지 않은 조이스틱 변위량은 무시되고 실제로 제어밸브 유닛을 제어하기 위한 신호인 경우에만 해당 제어밸브 유닛을 제어할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 따른 건설기계의 메인컨트롤밸브의 제어 방법에 있어서, 하나의 조이스틱으로부터 제1 제어밸브 유닛을 제어하기 위한 제1 조이스틱 신호 또는 제2 제어밸브 유닛을 제어하기 위한 제2 조이스틱 신호를 입력받는다. 상기 제1 및 제 2 제어밸브 유닛들 중에서 어느 하나의 제어밸브 유닛이 작동 중일 때에 다른 하나의 제어밸브 유닛을 제어하기 위한 조이스틱 신호가 입력되는지를 판단한다. 상기 제1 및 제 2 제어밸브 유닛들 중에서 어느 하나의 제어밸브 유닛이 작동 중일 때에 다른 하나의 제어밸브 유닛을 제어하기 위한 조이스틱 신호가 입력되면, 조이스틱 변위에 대한 밸브 동작개시 한계값(Threshold)에 가중치를 적용하여 상기 밸브 동작개시 한계값을 상향 설정한다. 상기 입력된 조이스틱 변위값이 상기 상향 설정된 밸브 동작개시 한계값을 충족하면 상기 입력된 조이스틱 변위값에 해당하는 밸브 변위값을 계산하여 상기 밸브 변위값을 출력한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 제어밸브 유닛은 버킷 제어밸브를 포함하고, 상기 제2 제어밸브 유닛은 붐 제어밸브를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 제어밸브 유닛은 암 제어밸브를 포함하고, 상기 제2 제어밸브 유닛은 스윙 제어밸브를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 상향된 밸브 동작개시 한계값에 따라 액추에이터 제어 개시 시점이 지연(offset)될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 상향된 밸브 동작개시 한계값은 조이스틱 최대 변위의 15% 이하로 설정될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 상향된 밸브 동작개시 한계값은 상기 제1 및 제 2 제어밸브 유닛들 중에서 작동 중인 제어밸브 유닛의 제어밸브 변위에 비례하도록 설정될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 상향된 밸브 동작개시 한계값의 최소값은 상기 제어밸브 변위의 최소값에 대응하고, 상기 상향된 밸브 동작개시 한계값의 최대값은 상기 제어밸브 변위의 최대값에 대응할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 메인컨트롤밸브의 제어 장치는, 하나의 조이스틱으로부터 제1 제어밸브 유닛을 제어하기 위한 제1 조이스틱 신호 또는 제2 제어밸브 유닛을 제어하기 위한 제2 조이스틱 신호를 입력받는 입력부, 상기 제1 및 제2 제어밸브 유닛들 중에서 어느 하나의 제어밸브 유닛이 작동 중일 때에 다른 하나의 제어밸브 유닛을 제어하기 위한 조이스틱 신호가 입력되면, 조이스틱 변위에 대한 밸브 동작개시 한계값(Threshold)에 가중치를 적용하여 상기 밸브 동작개시 한계값을 상향 설정하는 처리부, 및 상기 입력된 조이스틱 변위값이 상기 처리부에서 설정된 밸브 동작개시 한계값을 충족하면 상기 입력된 조이스틱 변위값에 해당하는 밸브 변위값을 계산하여 상기 밸브 변위값을 출력하는 출력부를 포함한다.
상기한 바와 같이 이루어진 건설기계의 메인컨트롤밸브의 제어 방법 및 제어 장치에 따르면, 조이스틱이 조작되어 조이스틱 변위(%)가 입력되면, 상기 조이스틱 변위(%)가 노이즈 신호인지 제어밸브를 제어하기 위한 신호인지를 정확하게 판단할 수 있다.
이로써, 불필요하게 엉뚱한 액추에이터를 작동시키지 않을 수 있어 작업을 안정되게 수행할 수 있다.
또한, 작동유의 낭비를 감소시킬 수 있고 나아가 낭비 요소를 배제함으로써 연비를 향상시킬 수 있다.
도 1은 하나의 조이스틱에 의해 두 종류의 제어밸브가 제어되는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3은 두 종류의 제어밸브 유닛이 구성된 유압회로이다.
도 4는 종래의 메인컨트롤밸브 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 종래의 메인컨트롤밸브 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6는 종래의 메인컨트롤밸브 제어 방법에 따른 조이스틱 변위에 대비한 밸브 변위를 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 종래의 메인컨트롤밸브 제어 방법에 따른 펌프 압력에 대비한 해당 액추에이터 압력을 설명하기 위한 그래프이다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 메인컨트롤밸브의 제어 방법 및 제어 장치를 설명하기 위한 순서도이다.
도 9 및 도 10은 예시적인 실시예들에 따른 조이스틱 변위에 대한 밸브 동작개시 한계값을 설정하는 방법들을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 조이스틱 변위에 따른 밸브 변위를 설명하기 위한 그래프이다.
도 12은 일 실시예에 따른 펌프 압력과 해당 액추에이터의 압력을 서로 비교하기 위한 그래프이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
이하, 도 8 내지 도 10를 참조하여 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 메인컨트롤밸브의 제어 방법 및 제어 장치에 대해서 설명한다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 메인컨트롤밸브의 제어 방법 및 제어 장치를 설명하기 위한 순서도이다. 도 9 및 도 10은 예시적인 실시예들에 따른 조이스틱 변위에 대해 밸브 동작개시 한계값을 설정하는 방법들을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 예시적인 실시예들에 따른 간섭 밸브 제어 장치 및 방법에 있어서, 조이스틱이 조작되어 조이스틱 변위값이 입력되었을 때에 동시에 입력되는 다른 조이스틱 변위값에 대한 진정성 여부를 판단하여 동일한 조이스틱을 공유하는 제어밸브들 간의 간섭을 방지할 수 있도록 대응할 수 있다.
제1 단계(S210): 신호 입력 단계
제1 단계는 조이스틱이 조작되면 조이스틱 변위값이 제어 장치의 입력부에 입력된다. 상세하게는, 하나의 조이스틱으로부터 제1 제어밸브 유닛을 제어하기 위한 제1 조이스틱 신호 또는 제2 제어밸브 유닛을 제어하기 위한 제2 조이스틱 신호를 입력받는다. 여기서, 상기 제1 및 제2 제어밸브 유닛들은 동일한 조이스틱의 조작에 의해 제어될 수 있다.
진정한 복합 신호이라면 두 종류의 액추에이터를 동시에 작동시키기 위한 신호일 것이다. 그러나 2 종류의 신호 중에 어느 하나는 의도하지 않게 발생된 노이즈 신호일 가능성이 있다.
한편, 조작자가 조이스틱을 매우 정교하게 잘 조작할 경우, 명확히 구별될 수 있는 제1 조이스틱 신호 및 제2 조이스틱 신호가 입력될 수 있다. 이 경우에 있어서, 입력되는 제1 조이스틱 신호는 매우 큰 값의 조이스틱 변위량을 가질 수 있고, 제2 조이스틱 신호는 무시할만큼 매우 작은 조이스틱 변위량을 가질 수 있다.
제2 단계(S220): 복합 신호 판단 단계
제2 단계는 처리부에서 처리하는 단계로써, 상기 제1 및 제2 제어밸브 유닛들 중에 어느 하나의 제어밸브 유닛이 작동 중일 때에 다른 하나의 제어밸브 유닛을 제어하기 위한 조이스틱 신호가 입력되는 지 여부를 판단하는 단계이다.
상기 제어부에 입력되는 조이스틱 변위값들로서, 제어밸브를 제어하기 위한 조이스틱 변위값(제1 조이스틱 신호)과 조이스틱 변위값(제2 조이스틱 신호)이 복합적으로 입력될 수 있다. 또는, 조이스틱을 매우 잘 조작하여 한 종류의 신호가 큰 값으로 강하게 입력되고, 다른 신호는 노이즈 수준으로 매우 작은 값이 입력될 수 있다.
상기 제2 단계는 전술한 바와 같이, 입력되는 신호가 복합 신호인지 단독 신호인지를 판단한다.
제3 단계(S230): 한계값 가중치 적용 단계
제3 단계는 상기 제2 단계(S220)에서 상기 제1 및 제2 제어밸브 유닛들 중에 어느 하나의 제어밸브 유닛이 작동 중일 때에 다른 하나의 제어밸브 유닛을 제어하기 위한 조이스틱 신호가 입력되면, 조이스틱 변위에 대한 밸브 동작개시 한계값(Threshold)(제1 한계값)에 가중치를 적용하여 상기 제1 한계값보다 큰 제2 밸브 동작개시 한계값(제2 한계값)으로 상향 조정하는 단계이다.
제3 단계는 제2 단계에서 복합 신호라고 판단되었을 때에 상기 제1 및 제2 조이스틱 신호들 중에 작은 값의 신호값에 대하여 상기 밸브 동작개시 한계값(제1 한계값)에 가중치를 적용할 수 있다.
상기 상향 조정된 밸브 동작개시 한계값(제2 한계값)은 조이스틱의 전체 입력 변위의 3% 내지 15%로 상향 조정하여 설정될 수 있다. 상기 제2 한계값이 3%보다 작을 때에는 입력되는 신호값이 매우 작으므로 조이스틱 오동작으로 간주하여 이를 무시할 수 있고, 3%보다 큰 경우에만 진정으로 액추에이터를 작동시킬 의지가 있는 것으로 판단하는 것이다. 한편, 상기 제2 한계값이 15%보다 큰 경우에는 밸브 반응이 너무 늦어질 수 있다. 즉, 조이스틱을 조작하여 해당 액추에이터가 실제로 작동을 수행하기까지 지연 시간(offset time)이 길어질 우려가 있을 수 있다. 따라서 상기 제2 한계값은 15% 이하로 설정되는 것이 바람직하다.
후술하는 바와 같이, 상기 밸브 동작개시 한계값에 대한 가중치 적용 설정은 도 9 및 도 10을 참조하여 차후에 상세하게 설명하기로 한다.
제4 단계(S240): 한계값 일반 적용 단계
제4 단계는 상기 제2 단계에서 단독 신호라고 판단되었을 때에 상기 제1 및 제2 조이스틱 신호들 중에 작은 값의 신호값에 대하여 일반적인 한계값(Threshold)(제1 한계값)으로 적용한다. 상기 제1 한계값은 조이스틱의 전체 입력 변위의 1% ~ 5%의 값으로 설정될 수 있다.
제5단계(S250): 밸브 변위 계산 단계
제5 단계는 상기 제3 및 제 4 단계 이후에, 조이스틱 변위에 따른 제1 조이스틱 신호 및 제2 조이스틱 신호들 중에서 진정한 신호값을 밸브 변위값으로 계산하는 단계이다.
즉, 2 종류의 신호가 모두 진정한 신호인 경우에 두 가지 제어밸브 유닛들을 제어하기 위한 파일럿 신호로 생성되는 것이다.
만약, 2 종류의 신호 중에 어느 하나는 노이즈 신호로 판단되면 진정한 신호에 해당하는 조이스틱 변위값이 밸브 변위값으로 계산되고, 그 밸브 변위값은 제어밸브 유닛을 제어하기 위한 파일럿 신호로 생성되는 것이다.
제6 단계(S260): 밸브 제어 지령 출력
제6 단계는 출력부에서 수행하는 단계로써, 제5 단계에서 생성된 파일럿 신호를 출력하는 단계이다.
제어밸브 유닛이 솔레노이드에 의해 제어되는 형식이라면 상술한 파일럿 신호는 전류 신호일 수 있다. 즉, 전류값이 솔레노이드에 제공되고, 솔레노이드는 해당 제어밸브 유닛의 스풀을 전류값에 해당되는 값만큼 이동시키게 된다.
제어밸브 유닛이 파일럿 작동유에 의해 제어되는 형식이라면 상술한 파일럿 신호는 파일럿 작동유 압력일 수 있다. 즉, 파일럿 작동유는 해당 제어밸브 유닛의 수압부에 제공되고, 해당 제어밸브 유닛의 스풀은 파일럿 작동유에 해당하는 유량만큼 이동된다.
이하, 밸브 동작개시 한계값에 가중치를 적용하는 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 하나의 조이스틱에 의해 제어되는 2개의 제어밸브 유닛들이 있고, 그 2개의 제어밸브 유닛들 모두가 작동하지 않을 때에는 밸브 동작개시 한계값(제1 한계값)은 조이스틱의 최대 변위값의 1% ~ 5%로 설정될 수 있다. 상기 제1 한계값은 일반적인 조이스틱 변위량(%)의 진위 판단에 이용되는 값이다.
상술한 바와 같이, 하나의 조이스틱에 의해 제어되는 2개의 제어밸브 유닛들이 있고, 상기 2개의 제어밸브 유닛들 중에서 어느 하나의 제어밸브 유닛이 작동하고 있을 때에 새롭게 나머지 하나의 제어밸브 유닛이 작동될 수 있다. 새롭게 입력되는 조이스틱 변위값이 노이즈인지 진정한 값인지 여부를 판단하기 위하여 상기 제1 한계값을 상향하여 새로운 제2 한계값으로 설정할 수 있다. 상향 설정된 제2 한계값은 조이스틱의 최대 변위값의 3% ~ 15% 범위 이내로 설정될 수 있다.
<제1실시예> 스텝(step) 제어
어느 하나의 제어밸브의 작동 여부(On/Off)에 따라 다른 하나의 제어 밸브를 위한 제1 한계값(Threshold)을 변경할 수 있다. 어느 하나의 제어밸브가 작동하면(On), 다른 하나의 제어밸브를 위한 조이스틱 변위에 대한 제1 한계값에 가중치를 적용하여 제2 한계값으로 높게 설정한다. 이때 설정된 제2 한계값은 해당 건설기계의 동특성에 따라 튜닝될 수 있다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 제어밸브 변위(%)는 제어밸브 전체 변위 중에서 소정 범위를 갖도록 설정될 수 있다. 예를 들면, 제어밸브 변위(%)의 최소값은 a%이고, 제어밸브 변위(%)의 최대값은 100%로 설정될 수 있다. 또한, 조이스틱 변위에 대한 제1 한계값은 b%이고, 상향 조정된 제2 한계값은 c%로 설정될 수 있다. 따라서, 같은 조이스틱을 사용하는 두 개의 제어밸브 유닛들 중 하나의 밸브가 작동 중이라면, 다른 밸브를 위한 제1 한계값은 상기 제2 한계값으로 상향 조정될 수 있다.
예를 들면, 상기 제2 한계값의 최대값은 조이스틱 최대 변위의 15%일 수 있다. 상기 제2 한계값이 너무 크게 설정되면 조이스틱을 조작하였을 때에 조이스틱 조작에 대한 제어밸브 유닛의 반응이 둔감해 질 우려가 있다. 따라서 상기 제2 한계값은 15%로 제한되는 것이 바람직하다.
<제2실시예>: 선형(Linear) 제어
어느 하나의 동작하고 있는 제어밸브 유닛의 스풀이 이동 거리에 비례하여 다른 하나의 제어밸브 유닛을 제어하기 위한 조이스틱 변위에 대한 제1 한계값(Threshold)을 제2 한계값으로 변경할 수 있다. 비례 비율은 해당 건설기계의 동특성을 반영하여 튜닝될 수 있다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 제어밸브 변위(%)는 제어밸브 전체 변위 중에서 소정 범위를 갖도록 설정될 수 있다. 예를 들면, 제어밸브 변위(%)의 최소값은 d%이고, 제어밸브 변위(%)의 최대값은 100%로 설정될 수 있다. 또한, 조이스틱 변위에 대한 제2 한계값의 최소값은 e%이고, 상기 제2 한계값의 최대값은 100%로 설정될 수 있다. 따라서, 같은 조이스틱을 사용하는 두 개의 제어밸브 유닛들 중 하나의 밸브가 빠른 속도로 동작 중이라면, 조작자가 의도치 않은 오동작 입력이 발생할 가능성이 높기 때문에, 다른 밸브를 위한 제1 한계값은 동작하는 제어밸브의 변위에 비례하여 상기 제2 한계값으로 상향 조정될 수 있다.
예를 들면, 제어밸브 변위의 최소값(d)이 15%로 설정되고, 조이스틱 변위에 대한 상기 제2 한계값의 최소값(e)은 상기 제어밸브 변위의 최소값에 대응하여 1%로 설정된다고 가정하면, 제어밸브 변위가 15%에서 100%까지 증가할 때, 조이스틱 변위에 대한 상기 제2 한계값은 이에 비례하여 1%에서 100%까지 증가하도록 제어되는 것이다.
즉, 제어밸브 변위(%)가 15%일 때에는 조이스틱 변위(%)가 1%에 도달하면 노이즈 신호가 아닌 진정한 신호로 판단하는 것이다. 다른 예로써 제어밸브 변위(%)가 50%일 때에는 조이스틱 변위(%)가 3%에 도달하면 노이즈 신호가 아닌 진정한 신호로 판단하는 것이다.
<제3실시예>테이블(Table) 제어
제어밸브 변위(%)의 구간별로 한계값(Threshold)을 미리 설정하여 테이블로 제공될 수 있다. 즉, 제어밸브 변위(%)가 특정한 구간에 도달되면 그 구간에 해당되는 한계값이 호출되어 설정되는 것이다.
구체적으로, 제어밸브 변위(%)가 최소값과 최대값 사이에서 복수의 구간들(예를 들면, 제1 내지 제5 구간)로 구분되고, 상기 구간들 각각에 대응하여 제2 한계값들이 각각 설정될 수 있다. 예를 들면, 제어밸브 변위가 제2 구간에 해당할 경우, 상기 제2 구간에 대응하는 한계값이 제2 한계값으로 설정될 수 있다.
이하, 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 메인컨트롤밸브의 제어 방법에 있어서 제어밸브 유닛의 제어 상황에 대하여 도 11 및 도 12를 참조하여 설명한다.
도 11은 일 실시예에 따른 서 조이스틱 변위에 따른 밸브 변위를 설명하기 위한 그래프이다. 도 12는 일 실시예에 따른 펌프 압력과 해당 액추에이터 압력을 서로 비교하기 위한 그래프이다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 암(Arm)을 작동하기 위하여 조이스틱(J)을 조작하였을 때에 스윙(Swing)의 작동은 의도하지 않았을 경우, 밸브 작동개시 한계값에 가중치를 적용하여 밸브들 사이의 간섭을 제거함으로써 실제로 스윙 동작을 위한 조이스틱 입력값이 생성되지 않는다. 따라서, 도 12에 나타낸 바와 같이, 펌프에서의 압력은 암 실린더 헤드에 작용되는 압력과 매우 유사하고 편차가 매우 작다.
이는 펌프에서 토출되는 압력이 소망하는 액추에이터 즉, 암 액추에이터에 양호하게 전달되고, 나아가 압력 손실이 거의 발생되지 않았음을 의미한다.
예시적인 실시예들에 따르면, 의도된 제어밸브 유닛만을 작동시킬 수 있고, 의도하지 않은 액추에이터가 작동되는 것이 방지된다. 나아가 의도하지 않은 곳에 작동유가 제공되는 것이 방지됨으로써 그 만큼 연비가 향상된다.
예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 메인컨트롤밸브의 제어 방법에 있어서, 조이스틱이 조작되어 조이스틱 변위(%)가 입력되면, 그 조이스틱 변위(%)가 노이즈 신호인지, 제어밸브를 제어하기 위한 신호인 지를 정확하게 판단할 수 있다.
이로써, 불필요하게 엉뚱한 액추에이터를 작동시키지 않을 수 있어 작업을 안정되게 수행할 수 있다. 또한, 엉뚱한 액추에이터를 작동시키지 않음으로써 그만큼 작동유의 낭비를 감소시킬 수 있고 나아가 낭비 요소를 배제함으로써 연비를 향상시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 건설기계의 메인컨트롤밸브의 제어 방법 및 제어 장치는 하나의 조이스틱으로 적어도 두 개의 제어밸브 유닛이 제어될 때, 의도하지 않은 제어밸브 유닛이 작동되는 것을 방지하는 데에 이용될 수 있다.
* 부호의 설명
J, J1, J2: 조이스틱
P: 펌프
10, 20, 30: 제1, 2, 3 제어밸브유닛
L1: 중앙유압라인
L2: 보조유압라인
L3: 배출유압라인

Claims (11)

  1. 하나의 조이스틱으로부터 제1 제어밸브 유닛을 제어하기 위한 제1 조이스틱 신호 또는 제2 제어밸브 유닛을 제어하기 위한 제2 조이스틱 신호를 입력받는 신호입력 단계;
    상기 제1 및 제2 제어밸브 유닛들 중에서 어느 하나의 제어밸브 유닛이 작동 중일 때에 다른 하나의 제어밸브 유닛을 제어하기 위한 조이스틱 신호가 입력되는지 판단하는 판단단계;
    상기 판단단계에서 상기 제1 및 제2 제어밸브 유닛들 중에서 어느 하나의 제어밸브 유닛이 작동 중일 때에 다른 하나의 제어밸브 유닛을 제어하기 위한 조이스틱 신호가 입력되면, 조이스틱 변위에 대한 밸브 동작개시 한계값(Threshold)에 가중치를 적용하여 상기 밸브 동작개시 한계값을 상향 설정하는 한계값 변경단계; 및
    상기 입력된 조이스틱 변위값이 상기 상향 설정된 밸브 동작개시 한계값을 충족하면 상기 입력된 조이스틱 변위값에 해당하는 밸브 변위값을 계산하여 출력하는 출력단계를 포함하는 건설기계의 메인컨트롤밸브의 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 제어밸브 유닛은 버킷 제어밸브를 포함하고, 상기 제2 제어밸브 유닛은 붐 제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 메인컨트롤밸브의 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 제어밸브 유닛은 암 제어밸브를 포함하고, 상기 제2 제어밸브 유닛은 스윙 제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 메인컨트롤밸브의 제어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 상향된 밸브 동작개시 한계값에 따라 액추에이터 제어 개시 시점이 지연(offset)되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 메인컨트롤밸브의 제어 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 상향된 밸브 동작개시 한계값은, 조이스틱 최대 변위의 15% 이하로 설정되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 메인컨트롤밸브의 제어 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 상향된 밸브 동작개시 한계값은, 상기 제1 및 제 2 제어밸브 유닛들 중에서 작동 중인 제어밸브 유닛의 제어밸브 변위에 비례하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 메인컨트롤밸브의 제어 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 상향된 밸브 동작개시 한계값의 최소값은 상기 제어밸브 변위의 최소값에 대응하고, 상기 상향된 밸브 동작개시 한계값의 최대값은 상기 제어밸브 변위의 최대값에 대응하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 메인컨트롤밸브의 제어 방법.
  8. 하나의 조이스틱으로부터 제1 제어밸브 유닛을 제어하기 위한 제1 조이스틱신호 또는 제2 제어밸브 유닛을 제어하기 위한 제2 조이스틱 신호를 입력받는 입력부;
    상기 제1 및 제2 제어밸브 유닛들 중에서 어느 하나의 제어밸브 유닛이 작동 중일 때에 다른 하나의 제어밸브 유닛을 제어하기 위한 조이스틱 신호가 입력되면, 조이스틱 변위에 대한 밸브 동작개시 한계값(Threshold)에 가중치를 적용하여 상기 밸브 동작개시 한계값을 상향 설정하는 처리부; 및
    상기 입력된 조이스틱 변위값이 상기 처리부에서 설정된 밸브 동작개시 한계값을 충족하면 상기 입력된 조이스틱 변위값에 해당하는 밸브 변위값을 계산하여 상기 밸브 변위값을 출력하는 출력부를 포함하는 건설기계의 메인컨트롤밸브의 제어 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 상향된 밸브 동작개시 한계 값은, 조이스틱 최대 변위의 15% 이하로 설정되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 메인컨트롤밸브의 제어 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 상향된 밸브 동작개시 한계값은, 상기 제1 및 제2 제어밸브 유닛들 중에서 작동 중인 제어밸브 유닛의 제어밸브 변위에 비례하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 메인컨트롤밸브의 제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 상향된 밸브 동작개시 한계값의 최소값은 상기 제어밸브 변위의 최소값에 대응하고, 상기 상향된 밸브 동작개시 한계값의 최대값은 상기 제어밸브 변위의 최대값에 대응하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 메인컨트롤밸브의 제어 장치.
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