WO2016114556A1 - 건설기계의 제어 시스템 - Google Patents

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proportional pressure
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조용락
임현식
이수광
조영식
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두산인프라코어 주식회사
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    • F15B21/08—Servomotor systems incorporating electrically operated control means

Definitions

  • the present invention relates to a control system of a construction machine, and more particularly to a control system of a construction machine having an electro-hydraulic main control valve using an electromagnetic proportional pressure reducing valve.
  • an electro-hydraulic main control valve which is electronically controlled through an electronic proportional pressure reducing valve (EPPRV) may be used. Accordingly, the risk of failure of the electronic proportional pressure reducing valve is increased compared to the conventional hydraulic main control valve, and the countermeasure is becoming more important in the event of a failure.
  • EPPRV electronic proportional pressure reducing valve
  • the secondary pressure of the electromagnetic proportional pressure reducing valve may or may not be generated smaller than the external pressure command signal and may be generated larger or generated at the maximum pressure than the external pressure command signal.
  • the actuator of the vehicle does not move or moves slowly, and in the latter case the actuator of the vehicle moves, either fast or not.
  • the driver judges to lower the hydraulic safety lever provided in the driver's seat or press the engine emergency stop button. Since this is done at the driver's discretion, in some cases, the action may be too late to create a risk.
  • An object of the present invention is to provide a control system for a construction machine that can detect the failure of the electromagnetic proportional pressure reducing valve of the electro-hydraulic main control valve and prevent the risk caused by the failure.
  • the control system of the construction machine is installed in the flow path between the hydraulic pump and the actuators to control the operation of the first group of actuators
  • the first proportional solenoid pressure reducing valves for outputting a secondary pressure proportional to an external pressure command signal and a second spool for controlling the operation of a second group of actuators among the actuators
  • a main control valve having a second group of electromagnetic proportional pressure reducing valves for outputting a secondary pressure proportional to the pressure command signal, and a first pressure for detecting secondary pressure output from the electromagnetic proportional pressure reducing valves of the first group
  • Second pressure sensors for detecting the secondary pressure output from the sensors and the proportional pressure reducing valves of the second group, and the operation scene of the construction machine Supplying the pressure command signal to the electromagnetic proportional pressure reducing valves, and comparing the secondary pressure detected from the first and second pressure sensors with the pressure command signal to determine whether the electromagnetic proportional pressure reducing valves are faulty. It may include a control unit.
  • control system of the construction machine is installed in a first control flow path for supplying pilot hydraulic fluid to the first proportional electromagnetic proportional pressure reducing valves to selectively open and close the first control flow path.
  • a second on / off valve installed in the first control valve and a second control flow path for supplying pilot hydraulic fluid to the electromagnetic proportional pressure reducing valves of the second group, and selectively opening and closing the second control flow path.
  • the controller when the controller determines that at least one of the electromagnetic proportional pressure reducing valves of the first group is faulty, the controller closes the first on / off valve to the entire electromagnetic proportional pressure reducing valves of the first group.
  • the second on-off valve When the supply of the pilot hydraulic fluid of the control unit, and the control unit determines that at least one of the electronic proportional pressure reducing valves of the second group is closed, the second on-off valve to close the entire electronic proportional pressure reducing valves of the second group The supply of pilot oil to the furnace can be shut off.
  • the first and second on / off valves may include a solenoid valve.
  • the first group of actuators may include a right traveling hydraulic motor, a left traveling hydraulic motor or a turning motor
  • the second group of actuators may include a boom cylinder, an arm cylinder, or a bucket cylinder. have.
  • the controller may be configured to compare the secondary pressures detected by the first pressure sensors with the pressure command signal to determine whether the electronic proportional pressure reducing valves of the first group are faulty. And a second controller configured to compare the secondary pressure detected by the second pressure sensors with the pressure command signal to determine whether the electronic proportional pressure reducing valves of the second group are faulty.
  • the first controller when the first control unit determines that one of the first proportional solenoid pressure reducing valves is faulty, the first controller cuts off the supply of pilot oil to all the proportional pressure reducing valves of the first group. Generating a first shutoff signal, and the second controller is configured to supply pilot hydraulic oil to all of the electromagnetic proportional pressure reducing valves of the second group if it is determined that any one of the proportional pressure reducing valves of the second group It may generate a second blocking signal for blocking.
  • the main control valve further comprises a hydraulic control valve for controlling the third spool for controlling the operation of the third group of actuators by the pilot pressure proportional to the operation amount of the operation lever. It may include.
  • an electromagnetic proportional pressure reducing valve belonging to a specific group when an electromagnetic proportional pressure reducing valve belonging to a specific group is broken, only the operation of the electromagnetic proportional pressure reducing valves belonging to the specific group is stopped, and the electromagnetic proportional pressure reducing valves belonging to the other group may be controlled to be operable. Can be. Therefore, only the operation of the electromagnetic proportional pressure reducing valves of the group to which the failed electromagnetic proportional pressure reducing valve belongs is disabled and the other proportional pressure reducing valves are operable.
  • FIG. 1 is a hydraulic circuit diagram illustrating a control system of a construction machine according to exemplary embodiments.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a part of the main control valve of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of controlling a main control valve of a construction machine using the control system of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a hydraulic circuit diagram illustrating a control system of a construction machine according to exemplary embodiments.
  • first, second, etc. are used herein to describe various members, parts, regions, and / or parts, it is obvious that these members, parts, regions, and / or parts should not be limited by these terms. Do. These terms are only used to distinguish one member, part, region or part from another region or part. Thus, the first member, part, region, or portion, which will be described below, may refer to the second member, component, region, or portion without departing from the teachings of the present invention.
  • FIG. 1 is a hydraulic circuit diagram illustrating a control system of a construction machine according to exemplary embodiments.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a part of the main control valve of FIG. 1.
  • a control system of a construction machine includes at least one main hydraulic pump 200, a main hydraulic pump 200, and actuators 10a, 10b, 10c, 20a, 20b connected to an engine 100. And a main control valve 300 installed in a flow path between the 20c and the main control valve 300 to control the operation of the actuators 10a, 10b, 10c, 20a, 20b, and 20c and the driver's operation signal.
  • the controller 500 may output a pressure command signal as an electrical control signal.
  • the engine 100 may include a diesel engine as a driving source of construction machinery such as an excavator.
  • the main hydraulic pump 200 may be connected to the engine 100 through a power transmission device.
  • a pilot pump 210 and additional hydraulic pumps may be connected to the engine 100. Accordingly, power from the engine 100 may be transmitted to the main hydraulic pump 200 and the pilot pump 210.
  • the main hydraulic pump 200 may be connected to the main control valve (MCV) 300 through the hydraulic line 202.
  • the main control valve 300 may be a control device for performing control of the hydraulic system in the excavator.
  • the main control valve 300 may receive hydraulic oil from the main hydraulic pump 200 through the hydraulic line 202 and supply the hydraulic fluid to the actuators 10a, 10b, 10c, 20a, 20b, and 20c.
  • the actuators may be classified into a plurality of groups and controlled by groups.
  • the first group of actuators may include a right traveling hydraulic motor 10a, a left traveling hydraulic motor 10b, and a turning motor 10c.
  • the second group of actuators may include a boom cylinder 20a, an arm cylinder 20b and a bucket cylinder 20c. Therefore, each of the actuators may be driven by the hydraulic pressure of the hydraulic oil discharged from the main hydraulic pump 200.
  • actuators are classified into two groups and one group includes three different actuators, but is not limited thereto.
  • the main control valve 300 may include first spools 310a, 310b, and 310c for controlling the right traveling hydraulic motor 10a, the left traveling hydraulic motor 10b, and the turning motor 10c, respectively.
  • the main control valve 300 may include second spools 320a, 320b, and 320c for controlling the boom cylinder 20a, the arm cylinder 20b, and the bucket cylinder 20c, respectively.
  • the main control valve 300 may be an electro-hydraulic main control valve including an electro proportional pressure reducing valve (EPPRV) for controlling pilot hydraulic oil applied to the spool according to an input electrical signal.
  • EPPRV electro proportional pressure reducing valve
  • the second group of electromagnetic proportional pressure reducing valves 322 for outputting a secondary pressure proportional to an external pressure command signal may be included in 320b and 320c.
  • the pilot pump 210 discharges the pilot hydraulic oil through the pilot oil passage 212, and the discharged pilot hydraulic oil is supplied to the first group of electromagnetic proportional pressure reducing valves 312 through the first control oil passage 412 and the second hydraulic oil is discharged. It may be supplied to the electromagnetic proportional pressure reducing valves 322 of the second group through the control passage 422.
  • the control unit 500 receives an operation signal proportional to a user's operation amount from the operation lever 30 and outputs the pressure command signal to the electromagnetic proportional pressure reducing valves 312 and 322 to correspond to the operation signal of the construction machine, respectively. can do.
  • the electromagnetic proportional pressure reducing valves 312 and 322 output secondary pressures proportional to the pressure command signal to the corresponding spools, thereby controlling the spools by an electrical signal.
  • a pair of electromagnetic proportional pressure reducing valves may be provided on both sides of the spool, respectively.
  • the electromagnetic proportional pressure reducing valve supplies a secondary pressure proportional to the pressure command signal to the spool, and displacement of the spool occurs in proportion to the secondary pressure.
  • the hydraulic oil from the main hydraulic pump 200 may be supplied to the actuator via the spool.
  • control system of the construction machine comprises a first group of first pressure sensors 314 and a second group for detecting secondary pressure output from the electromagnetic proportional pressure reducing valves 312 of the first group.
  • the second pressure sensors 324 for detecting the secondary pressure output from the electromagnetic proportional pressure reducing valves 322 may be included.
  • the main control valve 300 is provided in a main block (not shown) in which the spools are installed, and is provided on one side of the main block to control pilot oil for moving the spools in one direction.
  • a first signal block (not shown) provided with pressure reducing valves and second proportional pressure reducing valves 312 and 322 provided on the other side of the main block to control pilot oil for moving the spools in the other direction.
  • the signal block 302 may be included.
  • the first proportional solenoid pressure reducing valves 312 are spaced apart in one direction on the first side of the second signal block 302, and the second proportional solenoid pressure reducing valves 322 are separated from the second signal block ( The second side of the 302 may be spaced apart in one direction.
  • the first pressure sensors 314 are spaced apart in one direction on the first side of the second signal block 302, and the second pressure sensors 324 are the second side of the second signal block 302. Can be installed spaced apart in one direction.
  • the first pressure sensor 314 may be installed adjacent to the electromagnetic proportional pressure reducing valve 312 of the first group.
  • the first pressure sensor 314 may be controlled by the electromagnetic proportional pressure reducing valve 312 of the first group to measure the pressure (secondary pressure) of the hydraulic oil supplied to one side of the first spool.
  • the second pressure sensor 324 may be installed adjacent to the electromagnetic proportional pressure reducing valve 322 of the second group.
  • the second pressure sensor 324 may be controlled by the electromagnetic proportional pressure reducing valve 322 of the second group to measure the pressure (secondary pressure) of the hydraulic oil supplied to one side of the second spool.
  • the control unit 500 may output the secondary pressure detected from the first and second pressure sensors 314 and 324 and the pressure command signal input to the electromagnetic proportional pressure reducing valves 312 and 322 of the first and second groups. In comparison, it is possible to determine whether the electromagnetic proportional pressure reducing valves are broken.
  • the control unit 500 determines whether the first control unit 510 that determines whether the first proportional pressure reducing valves 312 are broken and the second that determines whether the electromagnetic proportional pressure reducing valves 322 that belong to the second group fail.
  • the control unit 520 may be included.
  • the first control unit 510 compares the secondary pressure detected from the first pressure sensors 314 with the pressure command signal input to the first proportional electromagnetic proportional pressure reducing valves 312 to proportion the electromagnetic proportion of the first group. It may be determined whether the pressure reducing valves 312 are broken. For example, when the difference value between the secondary pressure detected from the first pressure sensor and the pressure command signal exceeds a preset value (threshold value), the secondary pressure measured by the first pressure sensor is measured. It can be determined that the output electromagnetic proportional pressure reducing valve is faulty.
  • the second control unit 520 compares the secondary pressure detected from the second pressure sensors 324 with the pressure command signal input to the second proportional electromagnetic proportional pressure reducing valves 322, and the second proportional electromagnetic proportion of the second group. It may be determined whether the pressure reducing valves 322 are broken. For example, when the difference value between the secondary pressure detected from the second pressure sensor and the pressure command signal exceeds a preset value (threshold value), the secondary pressure measured by the second pressure sensor is measured. It can be determined that the output electromagnetic proportional pressure reducing valve is faulty.
  • the first on-off valve 410 is installed in the first control flow path 412 for supplying pilot hydraulic fluid to the first proportional electromagnetic proportional pressure reducing valves 312, the external cutoff signal
  • the first control flow path 412 can be selectively opened and closed by.
  • the second open / close valve 420 is installed in the second control flow path 422 for supplying pilot hydraulic fluid to the second proportional electromagnetic proportional pressure reducing valves 322, and the second control flow path 422 by an external cutoff signal. ) Can be opened and closed selectively.
  • the first and second open / close valves may include a solenoid valve.
  • the first control unit 510 determines that any one of the first proportional electromagnetic proportional pressure reducing valves 312 is faulty, the first control unit 510 stops supply of the pilot hydraulic oil to the entirety of the proportional electromagnetic proportional pressure reducing valves 312 of the first group.
  • the first blocking signal may be generated and the first blocking signal may be output to the first opening / closing valve 410. Accordingly, the first open / close valve 410 is closed by the first shutoff signal to stop the supply of the pilot hydraulic oil through the first control flow path 412, so that the entire electromagnetic proportional pressure reducing valves 312 of the first group are closed. It will not work.
  • the second control unit 520 may block supply of the pilot oil to the entirety of the proportional pressure reducing valves 322 of the second group.
  • a second blocking signal may be generated and the second blocking signal may be output to the second open / close valve 420. Accordingly, the second open / close valve 420 is closed by the second blocking signal to stop the supply of the pilot hydraulic oil through the second control flow path 422, so that the entire electromagnetic proportional pressure reducing valves 322 of the second group are closed. It will not work.
  • the first shut-off valve 410 is closed to supply the pilot hydraulic oil supplied to the entirety of the first proportional solenoid pressure reducing valves 312. Can be blocked. Accordingly, the actuators 10a, 10b, and 10c of the first group are not operated despite the manipulation of the manipulation lever 30 of the user, while the actuators 20a, 20b, and 20c of the second group are not operated by the user. It is still possible to operate by the operation of.
  • the second on / off valve 420 is closed to supply the pilot hydraulic oil supplied to the entirety of the proportional pressure reducing valves 322 of the second group. Can be blocked. Accordingly, despite the manipulation of the manipulation lever 30 of the user, the actuators 20a, 20b, and 20c of the second group are not operated, whereas the actuators 10a, 10b, and 10c of the first group are It is still operable by operation.
  • the safety shutoff valve 400 may be installed in the pilot flow passage 212.
  • the pilot flow path 212 may be connected to the first and second control flow paths 412 and 422. Pilot hydraulic fluid discharged from the pilot pump 210 is supplied to the first group of electromagnetic proportional pressure reducing valves 312 through the first control flow path 412 and the second proportional electromagnetic flow through the second control flow path 422. It may be supplied to the pressure reducing valves 322.
  • the safety shutoff valve 400 may include a solenoid valve.
  • the safety shutoff valve 400 may be controlled to be closed by an operation of a safety lever provided in a driver's seat or pressing an engine emergency stop button to block the flow of pilot hydraulic oil through the pilot oil passage 212. Accordingly, the supply of pilot hydraulic oil to the entirety of the first and second groups of the proportional pressure reducing valves 312 and 322 is cut off, so that the first and second groups of the first and second groups are not operated.
  • the actuators 10a, 10b, 10c, 20a, 20b, 20c will not work.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of controlling a main control valve of a construction machine using the control system of FIG. 1.
  • the electromagnetic proportional pressure reducing valves of the main control valve 300 are classified into the electromagnetic proportional pressure reducing valves 312 of the first group and the electromagnetic proportional pressure reducing valves 322 of the second group. Then, the secondary pressure of the electromagnetic proportional pressure reducing valves 312 of the first group is detected (S100), and the secondary pressure of the electromagnetic proportional pressure reducing valves 322 of the second group is detected (S102).
  • the actuators of the construction machine are classified into at least two groups, and the electromagnetic proportional pressure reducing valves of the main control valve are also classified into groups so as to correspond to the groups to respectively control the actuators of the groups. Can be.
  • the first proportional electromagnetic proportional pressure reducing valves 312 may have a secondary pressure proportional to an external pressure command signal to the first spools 310a, 310b, and 310c for controlling the operation of the first group of actuators.
  • the first group of actuators may include a right traveling hydraulic motor 10a, a left traveling hydraulic motor 10b, and a turning motor 10c.
  • the electronic proportional pressure reducing valves 322 of the second group may output secondary pressures proportional to an external pressure command signal to the second spools 320a, 320b, and 320c for controlling the operation of the second group of actuators.
  • the second group of actuators may include a boom cylinder 20a, an arm cylinder 20b and a bucket cylinder 20c.
  • First and second pressure sensors 314 and 324 may be installed in the main control valve, respectively.
  • the secondary pressure detected from the first and second pressure sensors (314, 324) and the external pressure command signal supplied to each of the electromagnetic proportional pressure reducing valves may be compared to determine whether the electromagnetic proportional pressure reducing valves are faulty.
  • the secondary pressure detected from the first pressure sensors 314 and the pressure command signal may be compared to determine whether the electronic proportional pressure reducing valves 312 of the first group have failed.
  • the secondary pressure detected from the second pressure sensors 324 and the pressure command signal may be compared to determine whether the electromagnetic proportional pressure reducing valves 322 of the second group have failed.
  • the first opening / closing valve 410 is closed to the entire electromagnetic proportional pressure reducing valves 312 of the first group.
  • Shut off the supply of the pilot oil (S120) and if it is determined that at least one of the electromagnetic proportional pressure reducing valves 322 of the second group is faulty, closes the second on-off valve 420 to reduce the electromagnetic proportional pressure of the second group Supply of pilot hydraulic oil to the valves 322 as a whole can be shut off.
  • the first controller 510 when the first controller 510 determines that any one of the first proportional solenoid pressure reducing valves 312 is broken, the first controller 510 outputs a first shutoff signal to the first on / off valve 410.
  • the first opening / closing valve 410 may be closed by the first blocking signal to block supply of pilot hydraulic oil to the first group of electromagnetic proportional pressure reducing valves 312 through the first control flow passage 412.
  • the second controller 520 determines that any one of the electromagnetic proportional pressure reducing valves 322 of the second group is faulty
  • the second control unit 520 outputs a second shutoff signal to the second on-off valve 42, and the second on-off valve 420. May be closed by the second blocking signal to block the supply of the pilot hydraulic fluid to the entire electromagnetic proportional pressure reducing valves 322 of the second group through the second control flow passage 422.
  • an electromagnetic proportional pressure reducing valve belonging to a specific group fails, only the operation of the electromagnetic proportional pressure reducing valves belonging to the specific group is stopped, and the electromagnetic proportional pressure reducing valves belonging to the other group may be controlled to be operable. Can be. Therefore, only the operation of the electromagnetic proportional pressure reducing valves of the group to which the failed electromagnetic proportional pressure reducing valve belongs is disabled and the other proportional pressure reducing valves are operable.
  • the fault associated with the solenoid pressure reducing valve can be detected immediately, the operation of the actuator associated with the failing solenoid pressure reducing valve is stopped, and the operation through other actuators is minimized to escape the hazardous area or move to the repair area. Can be.
  • FIG. 4 is a hydraulic circuit diagram illustrating a control system of a construction machine according to exemplary embodiments.
  • the control system is substantially the same as or similar to the control system of the construction machine described with reference to FIG. 1 except that the control system further includes a hydraulic control valve. Accordingly, the same components are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions of the same components are omitted.
  • the main control valve 300 may include first spools 310a, 310b, and 310c for controlling the operation of the first group of actuators 10a, 10b, and 10c among the actuators, among the actuators.
  • Second spools 320a and 320b for controlling the operation of the second group of actuators 20a and 20b, and at least one third for controlling the operation of the third group of actuators 20c among the actuators. It may include a spool 320c.
  • the first group of actuators may include a right traveling hydraulic motor 10a, a left traveling hydraulic motor 10b, and a turning motor 10c.
  • the second group of actuators may include an arm cylinder 20a and a bucket cylinder 20b.
  • the third group of actuators may include an arm cylinder 20c.
  • the first spools 310a, 310b, 310c may be controlled by a first group of electromagnetic proportional pressure reducing valves 312 that output secondary pressure proportional to an external pressure command signal.
  • the second spools 320a and 320b may be controlled by a second group of electromagnetic proportional pressure reducing valves 322 that output secondary pressure proportional to an external pressure command signal.
  • the third spool 320c may be controlled by a pilot pressure proportional to the amount of manipulation of the manipulation lever 30.
  • actuators may be controlled by electrohydraulic control valves and the other actuators may be controlled by hydraulic control valve.
  • the pilot hydraulic oil discharged from the pilot pump 210 and passed through the manipulation lever 30 to be proportional to the manipulation amount may cause the third and fourth control flow passages 432 and 434.
  • an electromagnetic proportional pressure reducing valve belonging to a specific group fails, only the operation of the electromagnetic proportional pressure reducing valves belonging to the specific group is stopped, and the electromagnetic proportional pressure reducing valves belonging to the other group are controlled to be operable.
  • the actuator controlled by the hydraulic control valve can also be independently controlled. Therefore, only the operation of the electromagnetic proportional pressure reducing valves of the group to which the defective electromagnetic proportional pressure reducing valve belongs is disabled, and the actuators of other groups can be controlled independently without affecting them.
  • the present invention can be applied to other construction machinery having a hydraulic system in which an electro-hydraulic main control valve is used, such as a wheel loader, a crane car, a bulldozer, and the like.
  • pilot pump 212 pilot flow path
  • first pressure sensor 320a, 320b, 320c second spool
  • drain port 410 first opening and closing valve
  • first control flow path 420 second open / close valve
  • first control unit 520 second control unit

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Abstract

건설기계의 제어 시스템은 유압 펌프 및 엑추에이터들 사이의 유로에 설치되고 상기 엑추에이터들 중에서 제1 그룹의 엑추에이터의 동작을 제어하기 위한 제1 스풀에 외부의 압력지령 신호에 비례하는 2차 압력을 출력하는 제1 그룹의 전자비례감압밸브들 및 상기 엑추에이터들 중에서 제2 그룹의 엑추에이터의 동작을 제어하기 위한 제2 스풀에 외부의 압력지령 신호에 비례하는 2차 압력을 출력하는 제2 그룹의 전자비례감압밸브들을 구비하는 메인컨트롤밸브, 상기 제1 그룹의 전자비례감압밸브들로부터 출력된 2차 압력을 검출하기 위한 제1 압력 센서들 및 상기 제2 그룹의 전자비례감압밸브들로부터 출력된 2차 압력을 검출하기 위한 제2 압력 센서들, 및 건설기계의 조작 신호에 따라 상기 전자비례감압밸브들로 상기 압력지령 신호를 각각 공급하고 상기 제1 및 제2 압력 센서들로부터 검출된 2차 압력과 상기 압력지령 신호를 비교하여 상기 전자비례감압밸브들의 고장 여부를 판단하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

건설기계의 제어 시스템
본 발명은 건설기계의 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자비례감압밸브를 이용한 전자 유압식 메인컨트롤밸브를 갖는 건설기계의 제어 시스템에 관한 것이다.
최근 지능형 굴삭 작업을 위한 건설기계의 전자 제어에 대한 연구가 증가하는 추세에 있다. 특히, 건설기계에 있어서, 전자비례감압밸브(EPPRV)를 통해 전자 제어하는 전자 유압식 메인컨트롤밸브가 사용될 수 있다. 이에 따라, 기존의 유압식 메인컨트롤밸브에 비해 전자비례감압밸브의 고장으로 인한 위험성이 더욱 늘어나고, 고장이 발생한 경우 대응방안이 더욱 중요해지고 있다.
전자비례감압밸브가 고장난 경우, 상기 전자비례감압밸브의 2차 압력이 외부의 압력지령 신호에 비해서 작게 생성되거나 생성되는 않을 수 있는 경우와 외부의 압력지령 신호에 비해서 크게 생성되거나 최대 압력으로 생성되는 경우가 있다. 전자의 경우, 차량의 엑추에이터가 움직이지 않거나 느리게 움직이고, 후자의 경우 차량의 엑추에이터가 빠르게 움직이거나 움직이지 않아야 하는데 움직이는 경우이다.
이 때, 의도치 않게 움직이는 경우가 더욱 위험하며, 이런 경우 종래에는 운전자가 판단하여 운전석에 마련되어 있는 유압식 안전 레버(Safety-lever)를 내리거나 엔진 긴급 정지(emergency stop) 버튼을 누르게 된다. 이는 운전자의 판단에 의해 조치되는 것이므로, 경우에 따라, 조치가 너무 늦어 위험이 발생될 수 있다.
더욱이, 안전 레버가 조작된 경우, 차량이 어떤 동작도 하지 않기 때문에, 고장 수리를 위해서 위험지역을 벗어나는 것 조차 어려울 수 있다. 따라서, 일부 또는 전체 동작이 전자제어로 구성되어 있는 기존의 시스템에 있어서, 전자비례감압밸브들 중 일부만 고장난 경우에도 어떤 동작도 할 수 없거나 차량이 이동할 수 없어 고장 검출 및 안전 조치가 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 일 과제는 전자 유압식 메인컨트롤밸브의 전자비례감압밸브의 고장을 감지하고 고장으로 인한 위험을 방지할 수 있는 건설기계의 제어 시스템을 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 일 과제를 달성하기 위하여, 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 제어 시스템은 유압 펌프 및 엑추에이터들 사이의 유로에 설치되고 상기 엑추에이터들 중에서 제1 그룹의 엑추에이터의 동작을 제어하기 위한 제1 스풀에 외부의 압력지령 신호에 비례하는 2차 압력을 출력하는 제1 그룹의 전자비례감압밸브들 및 상기 엑추에이터들 중에서 제2 그룹의 엑추에이터의 동작을 제어하기 위한 제2 스풀에 외부의 압력지령 신호에 비례하는 2차 압력을 출력하는 제2 그룹의 전자비례감압밸브들을 구비하는 메인컨트롤밸브, 상기 제1 그룹의 전자비례감압밸브들로부터 출력된 2차 압력을 검출하기 위한 제1 압력 센서들 및 상기 제2 그룹의 전자비례감압밸브들로부터 출력된 2차 압력을 검출하기 위한 제2 압력 센서들, 및 건설기계의 조작 신호에 따라 상기 전자비례감압밸브들로 상기 압력지령 신호를 각각 공급하고 상기 제1 및 제2 압력 센서들로부터 검출된 2차 압력과 상기 압력지령 신호를 비교하여 상기 전자비례감압밸브들의 고장 여부를 판단하는 제어부를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 건설기계의 제어 시스템은, 상기 제1 그룹의 전자비례감압밸브들로 파일럿 작동유를 공급하기 위한 제1 제어 유로에 설치되며 상기 제1 제어 유로를 선택적으로 개폐하는 제1 개폐 밸브, 및 상기 제2 그룹의 전자비례감압밸브들로 파일럿 작동유를 공급하기 위한 제2 제어 유로에 설치되며, 상기 제2 제어 유로를 선택적으로 개폐하는 제2 개폐 밸브를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 그룹의 전자비례감압밸브들 중 적어도 어느 하나가 고장이라고 판단한 경우 상기 제1 개폐 밸브를 폐쇄시켜 상기 제1 그룹의 전자비례감압밸브들 전체로의 파일럿 작동유의 공급을 차단하고, 상기 제어부는 상기 제2 그룹의 전자비례감압밸브들 중 적어도 어느 하나가 고장이라고 판단한 경우 상기 제2 개폐 밸브를 폐쇄시켜 상기 제2 그룹의 전자비례감압밸브들 전체로의 파일럿 작동유의 공급을 차단할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 및 제2 개폐 밸브들은 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 그룹의 엑추에이터는 우측 주행유압모터, 좌측 주행유압모터 또는 선회 모터를 포함하고, 상기 제2 그룹의 엑추에이터는 붐 실린더, 암 실린더 또는 버켓 실린더를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1 압력 센서들로부터 검출된 2차 압력과 상기 압력지령 신호를 비교하여 상기 제1 그룹의 전자비례감압밸브들의 고장 여부를 판단하는 제1 제어부, 및 상기 제2 압력 센서들로부터 검출된 2차 압력과 상기 압력지령 신호를 비교하여 상기 제2 그룹의 전자비례감압밸브들의 고장 여부를 판단하는 제2 제어부를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 제어부는 상기 제1 그룹의 전자비례감압밸브들 중 어느 하나가 고장이라고 판단한 경우 상기 제1 그룹의 전자비례감압밸드들 전체로의 파일럿 작동유의 공급을 차단하기 위한 제1 차단 신호를 발생시키고, 상기 제2 제어부는 상기 제2 그룹의 전자비례감압밸브들 중 어느 하나가 고장이라고 판단한 경우 상기 제2 그룹의 전자비례감압밸브들 전체로의 파일럿 작동유의 공급을 차단하기 위한 제2 차단 신호를 발생시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 메인컨트롤밸브는 상기 엑추에이터들 중에서 제3 그룹의 엑추에이터의 동작을 제어하기 위한 제3 스풀을 조작 레버의 조작량에 비례하는 파일럿 압력에 의해 제어하는 유압식 컨트롤밸브를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 어느 특정 그룹에 속한 전자비례감압밸브가 고장난 경우, 상기 특정 그룹에 속한 전자비례감압밸브들의 동작만을 중지시키고, 다른 그룹에 속한 전자비례감압밸브들은 동작 가능하도록 제어될 수 있다. 따라서, 고장된 전자비례감압밸브가 속한 그룹의 전자비례감압밸브들의 동작만 불능이 되고 다른 그룹의 전자비례감압밸브들은 동작 가능하다.
이에 따라, 전자비례감압밸브에 관련된 고장을 즉각적으로 검출하고, 고장난 전자비례감압밸브와 관련된 엑추에이터의 동작을 정지시키고 다른 엑추에이터를 통한 동작에는 영향을 최소화하여 위험 지역을 탈출하거나 수리 지역으로 이동할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 제어 시스템을 나타내는 유압 회로도이다.
도 2는 도 1의 메인컨트롤밸브의 일부를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1의 제어 시스템을 이용하여 건설기계의 메인컨트롤밸브를 제어하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 제어 시스템을 나타내는 유압 회로도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 구성요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상술한 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역 또는 부분을 다른 영역 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 부품, 영역 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 부품, 영역 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 장치의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 장치가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상술한 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 구성 요소가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 이하 실시예들은 하나 또는 복수 개를 조합하여 구성할 수도 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 제어 시스템을 나타내는 유압 회로도이다. 도 2는 도 1의 메인컨트롤밸브의 일부를 나타내는 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 건설기계의 제어 시스템은 엔진(100)에 연결된 적어도 하나의 메인 유압펌프(200), 메인 유압펌프(200)와 엑추에이터들(10a, 10b, 10c, 20a, 20b, 20c) 사이의 유로에 설치되어 엑추에이터들(10a, 10b, 10c, 20a, 20b, 20c)의 동작을 제어하는 메인컨트롤밸브(300) 및 운전자의 조작 신호에 대응하도록 메인컨트롤밸브(300)에 전기적 제어신호로서 압력지령 신호를 출력하는 제어부(500)를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 엔진(100)은 굴삭기와 같은 건설기계의 구동원으로서 디젤 엔진을 포함할 수 있다. 메인 유압펌프(200)는 동력전달장치를 통하여 엔진(100)에 연결될 수 있다. 도면에 도시되지는 않았지만, 파일럿 펌프(210) 및 추가적인 유압펌프들이 엔진(100)에 연결될 수 있다. 따라서, 엔진(100)으로부터의 동력은 메인 유압펌프(200) 및 파일럿 펌프(210)에 전달될 수 있다.
메인 유압펌프(200)는 유압라인(202)을 통하여 메인컨트롤밸브(MCV)(300)에 연결될 수 있다. 메인컨트롤밸브(300)는 굴삭기에 있어서 유압 시스템의 제어를 수행하기 위한 제어장치일 수 있다. 메인컨트롤밸브(300)는 유압라인(202)을 통하여 메인 유압펌프(200)로부터 작동유를 공급받아 엑추에이터들(10a, 10b, 10c, 20a, 20b, 20c)로 공급할 수 있다.
상기 엑추에이터들은 다수개의 그룹들로 분류되고 그룹별로 제어될 수 있다. 예를 들면, 제1 그룹의 엑추에이터들은 우측 주행유압모터(10a), 좌측 주행유압모터(10b) 및 선회 모터(10c)를 포함할 수 있다. 제2 그룹의 엑추에이터들은 붐 실린더(20a), 암 실린더(20b) 및 버킷 실린더(20c)를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 액추에이터들 각각은 메인 유압펌프(200)로부터 토출된 작동유의 유압에 의해 구동될 수 있다.
상기 엑추에이터들을 두 개의 그룹들로 분류되고 하나의 그룹이 세 개의 서로 다른 엑추에이터들을 포함하고 있지만, 이에 제한되지 않음을 이해할 수 있을 것이다.
메인컨트롤밸브(300)은 우측 주행유압모터(10a), 좌측 주행유압모터(10b) 및 선회 모터(10c)를 각각 제어하기 위한 제1 스풀들(310a, 310b, 310c)를 포함할 수 있다. 메인컨트롤밸브(300)는 붐 실린더(20a), 암 실린더(20b) 및 버킷 실린더(20c)를 각각 제어하기 위한 제2 스풀들(320a, 320b, 320c)을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 메인컨트롤밸브(300)는 입력되는 전기적 신호에 따라 상기 스풀에 가해지는 파일럿 작동유를 제어하는 전자비례감압밸브(EPPRV)를 포함하는 전자유압식 메인컨트롤밸브일 수 있다.
구체적으로, 메인컨트롤밸브(300)는 상기 엑추에이터들 중에서 제1 그룹의 엑추에이터(10a, 10b, 10c)의 동작을 제어하기 위한 제1 스풀들(310a, 310b, 310c)에 외부의 압력지령 신호에 비례하는 2차 압력을 출력하는 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312) 및 상기 엑추에이터들 중에서 제2 그룹의 엑추에이터(20a, 20b, 20c)의 동작을 제어하기 위한 제2 스풀들(320a, 320b, 320c)에 외부의 압력지령 신호에 비례하는 2차 압력을 출력하는 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322)을 포함할 수 있다.
파일럿 펌프(210)는 파일럿 유로(212)을 통하여 파일럿 작동유를 토출하고, 토출된 파일럿 작동유는 제1 제어 유로(412)를 통해 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312)로 공급되고 제2 제어 유로(422)를 통해 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322)로 공급될 수 있다.
제어부(500)는 조작 레버(30)로부터 사용자의 조작량에 비례하는 조작 신호를 수신하고, 상기 건설기계의 조작 신호에 대응하도록 전자비례감압밸브들(312, 322)로 상기 압력지령 신호를 각각 출력할 수 있다. 전자비례감압밸브들(312, 322)은 상기 압력지령 신호에 비례하는 2차 압력을 대응하는 상기 스풀들에 각각 출력함으로써, 전기적 신호로 상기 스풀들을 제어할 수 있다.
한 쌍의 상기 전자비례감압밸브들이 스풀의 양측에 각각 구비될 수 있다. 상기 전자비례감압밸브는 상기 압력지령 신호에 비례하는 2차 압력을 상기 스풀로 공급하고, 2차 압력에 비례하여 상기 스풀의 변위가 발생하게 된다. 메인 유압펌프(200)로부터의 작동유는 상기 스풀을 거쳐 상기 엑추에이터에 공급할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 건설기계의 제어 시스템은 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312)로부터 출력된 2차 압력을 검출하기 위한 제1 압력 센서들(314) 및 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322)로부터 출력된 2차 압력을 검출하기 위한 제2 압력 센서들(324)을 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 메인컨트롤밸브(300)은 상기 스풀들이 설치된 메인 블록(도시되지 않음), 상기 메인 블록의 일측에 마련되며 상기 스풀들을 일방향으로 이동시키기 위한 파일럿 작동유를 제어하는 전자비례감압밸브들이 설치된 제1 신호용 블록(도시되지 않음) 및 상기 메인 블록의 타측에 마련되며 상기 스풀들을 타방향으로 이동시키기 위한 파일럿 작동유를 제어하는 전자비례감압밸브들(312, 322)이 설치된 제2 신호용 블록(302)을 포함할 수 있다.
제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312)은 제2 신호용 블록(302)의 제1 측면에 일방향을 따라 이격 설치되고, 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322)은 제2 신호용 블록(302)의 제2 측면에 일방향을 따라 이격 설치될 수 있다. 제1 압력 센서들(314)은 제2 신호용 블록(302)의 상기 제1 측면에 일방향을 따라 이격 설치되고, 제2 압력 센서들(324)은 제2 신호용 블록(302)의 상기 제2 측면에 일방향을 따라 이격 설치될 수 있다.
제1 압력 센서(314)는 제1 그룹의 전자비례감압밸브(312)에 인접하게 설치될 수 있다. 제1 압력 센서(314)는 제1 그룹의 전자비례감압밸브(312)에 의해 제어되어 상기 제1 스풀의 일측에 공급되는 작동유의 압력(2차 압력)을 측정할 수 있다. 제2 압력 센서(324)는 제2 그룹의 전자비례감압밸브(322)에 인접하게 설치될 수 있다. 제2 압력 센서(324)는 제2 그룹의 전자비례감압밸브(322)에 의해 제어되어 상기 제2 스풀의 일측에 공급되는 작동유의 압력(2차 압력)을 측정할 수 있다.
제어부(500)는 제1 및 제2 압력 센서들(314, 324)로부터 검출된 2차 압력과 제1 및 제2 그룹들의 전자비례감압밸브들(312, 322)에 입력된 상기 압력지령 신호를 비교하여 상기 전자비례감압밸브들의 고장 여부를 판단할 수 있다.
제어부(500)는 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312)의 고장 여부를 판단하는 제1 제어부(510) 및 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322)의 고장 여부를 판단하는 제2 제어부(520)를 포함할 수 있다.
제1 제어부(510)는 제1 압력 센서들(314)로부터 검출된 2차 압력과 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312)에 입력된 상기 압력지령 신호를 비교하여 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312)의 고장 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 압력 센서로부터 검출된 2차 압력과 상기 압력지령 신호와의 차이값이 기 설정된 값(임계값)을 초과하는 경우, 상기 제1 압력 센서에 의해 측정된 2차 압력을 출력한 전자비례감압밸브가 고장이라고 판단할 수 있다.
제2 제어부(520)는 제2 압력 센서들(324)로부터 검출된 2차 압력과 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322)에 입력된 상기 압력지령 신호를 비교하여 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322)의 고장 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 압력 센서로부터 검출된 2차 압력과 상기 압력지령 신호와의 차이값이 기 설정된 값(임계값)을 초과하는 경우, 상기 제2 압력 센서에 의해 측정된 2차 압력을 출력한 전자비례감압밸브가 고장이라고 판단할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 개폐 밸브(410)는 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312)로 파일럿 작동유를 공급하기 위한 제1 제어 유로(412)에 설치되며, 외부의 차단 신호에 의해 제1 제어 유로(412)를 선택적으로 개폐할 수 있다. 제2 개폐 밸브(420)는 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322)로 파일럿 작동유를 공급하기 위한 제2 제어 유로(422)에 설치되며, 외부의 차단 신호에 의해 제2 제어 유로(422)를 선택적으로 개폐할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 및 제2 개폐 밸브들은 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다.
제1 제어부(510)는 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312) 중 어느 하나가 고장이라고 판단한 경우 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312) 전체로의 파일럿 작동유의 공급을 차단하기 위한 제1 차단 신호를 발생시키고 상기 제1 차단 신호를 제1 개폐 밸브(410)로 출력할 수 있다. 따라서, 제1 개폐 밸브(410)는 상기 제1 차단 신호에 의해 폐쇄되어 제1 제어 유로(412)를 통한 파일럿 작동유의 공급이 중지됨으로써, 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312) 전체가 작동하지 않게 된다.
제2 제어부(520)는 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322) 중 어느 하나가 고장이라고 판단한 경우 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322) 전체로의 파일럿 작동유의 공급을 차단하기 위한 제2 차단 신호를 발생시키고 상기 제2 차단 신호를 제2 개폐 밸브(420)로 출력할 수 있다. 따라서, 제2 개폐 밸브(420)는 상기 제2 차단 신호에 의해 폐쇄되어 제2 제어 유로(422)를 통한 파일럿 작동유의 공급이 중지됨으로써, 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322) 전체가 작동하지 않게 된다.
제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312) 중 적어도 하나가 고장이라고 판명난 경우 제1 개폐 밸브(410)가 폐쇄되어 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312) 전체로 공급되는 파일럿 작동유를 차단시킬 수 있다. 이에 따라, 사용자의 조작 레버(30)의 조작에도 불구하고 제1 그룹의 엑추에이터들(10a, 10b, 10c)은 작동하지 않게 되는 반면, 제2 그룹의 엑추에이터들(20a, 20b, 20c)은 사용자의 조작에 의해 여전히 작동 가능하다.
제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322) 중 적어도 하나가 고장이라고 판명난 경우 제2 개폐 밸브(420)가 폐쇄되어 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322) 전체로 공급된 파일럿 작동유를 차단시킬 수 있다. 이에 따라, 사용자의 조작 레버(30)의 조작에도 불구하고 제2 그룹의 엑추에이터(20a, 20b, 20c)는 작동하지 않게 되는 반면, 제1 그룹의 엑추에이터들(10a, 10b, 10c)은 사용자의 조작에 의해 여전히 작동 가능하다.
예시적인 실시예들에 있어서, 안전 개폐 밸브(400)는 파일럿 유로(212)에 설치될 수 있다. 파일럿 유로(212)는 제1 및 제2 제어 유로들(412, 422)에 연결될 수 있다. 파일럿 펌프(210)로부터 토출된 파일럿 작동유는 제1 제어 유로(412)를 통해 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312)로 공급되고 제2 제어 유로(422)를 통해 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322)로 공급될 수 있다. 예를 들면, 안전 개폐 밸브(400)는 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다.
안전 개폐 밸브(400)는 운전석에 마련된 안전 레버의 조작 또는 엔진 긴급 정지 버튼의 누름에 의해 폐쇄되도록 제어되어 파일럿 유로(212)를 통한 파일럿 작동유의 흐름을 차단할 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(312, 322) 전체로의 파일럿 작동유의 공급이 차단됨으로써, 사용자의 조작 레버(30)의 조작에도 불구하고 제1 및 제2 그룹들의 엑추에이터들(10a, 10b, 10c, 20a, 20b, 20c)는 작동하지 않게 된다.
이하에서는, 도 1의 건설기계의 유압 시스템을 이용하여 건설기계의 유압 제어 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 3은 도 1의 제어 시스템을 이용하여 건설기계의 메인컨트롤밸브를 제어하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 먼저, 메인컨트롤밸브(300)의 전자비례감압밸브들을 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312) 및 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322)로 분류한 후, 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312)의 2차 압력을 검출하고(S100), 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322)의 2차 압력을 검출한다(S102).
예시적인 실시예들에 있어서, 건설기계의 엑추에이터들을 적어도 두 개의 그룹들로 분류되고, 상기 메인컨트롤밸브의 전자비례감압밸브들도 상기 그룹들의 엑추에이터들을 각각 제어하도록 상기 그룹들에 대응하도록 그룹별로 분류될 수 있다.
예를 들며, 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312)은 제1 그룹의 엑추에이터의 동작을 제어하기 위한 제1 스풀(310a, 310b, 310c)에 외부의 압력지령 신호에 비례하는 2차 압력을 출력할 수 있다. 상기 제1 그룹의 엑추에이터들은 우측 주행유압모터(10a), 좌측 주행유압모터(10b) 및 선회 모터(10c)를 포함할 수 있다. 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322)은 제2 그룹의 엑추에이터의 동작을 제어하기 위한 제2 스풀(320a, 320b, 320c)에 외부의 압력지령 신호에 비례하는 2차 압력을 출력할 수 있다. 상기 제2 그룹의 엑추에이터들은 붐 실린더(20a), 암 실린더(20b) 및 버킷 실린더(20c)를 포함할 수 있다.
제1 압력 센서들(314)을 통해 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312)로부터 출력된 2차 압력을 검출하고, 제2 압력 센서들(324)을 통해 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322)로부터 출력된 2차 압력을 검출할 수 있다. 제1 및 제2 압력 센서들(314, 324)는 상기 메인컨트롤밸브에 각각 설치될 수 있다.
이어서, 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312) 및 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(314)의 고장 여부를 판단한다(S110, S112).
제1 및 제2 압력 센서들(314, 324)로부터 검출된 2차 압력과 각각의 상기 전자비례감압밸브들로 공급된 외부의 압력지령 신호를 비교하여 상기 전자비례감압밸브들의 고장 여부를 판단할 수 있다. 구체적으로, 제1 압력 센서들(314)로부터 검출된 2차 압력과 상기 압력지령 신호를 비교하여 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312)의 고장 여부를 판단할 수 있다. 제2 압력 센서들(324)로부터 검출된 2차 압력과 상기 압력지령 신호를 비교하여 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322)의 고장 여부를 판단할 수 있다.
이 후, 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312) 중 적어도 어느 하나가 고장이라고 판단된 경우 제1 개폐 밸브(410)를 폐쇄시켜 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312) 전체로의 파일럿 작동유의 공급을 차단시키고(S120), 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322) 중 적어도 어느 하나가 고장이라고 판단된 경우 제2 개폐 밸브(420)를 폐쇄시켜 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322) 전체로의 파일럿 작동유의 공급을 차단할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 제어부(510)가 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312) 중 어느 하나가 고장이라고 판단한 경우 제1 개폐 밸브(410)로 제1 차단 신호를 출력하고, 제1 개폐 밸브(410)는 상기 제1 차단 신호에 의해 폐쇄되어 제1 제어 유로(412)를 통한 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312) 전체로의 파일럿 작동유의 공급을 차단할 수 있다. 제2 제어부(520)가 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322) 중 어느 하나가 고장이라고 판단한 경우 제2 개폐 밸브(42)로 제2 차단 신호를 출력하고, 제2 개폐 밸브(420)는 상기 제2 차단 신호에 의해 폐쇄되어 제2 제어 유로(422)를 통한 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322) 전체로의 파일럿 작동유의 공급을 차단할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 어느 특정 그룹에 속한 전자비례감압밸브가 고장난 경우, 상기 특정 그룹에 속한 전자비례감압밸브들의 동작만을 중지시키고, 다른 그룹에 속한 전자비례감압밸브들은 동작 가능하도록 제어될 수 있다. 따라서, 고장된 전자비례감압밸브가 속한 그룹의 전자비례감압밸브들의 동작만 불능이 되고 다른 그룹의 전자비례감압밸브들은 동작 가능하다.
예를 들면, 붐, 암 및 버킷의 동작 제어에 관련된 전자비례감압밸브들 중 어느 하나만 고장난 경우, 고장난 전자비례감압밸브가 속하는 특정 그룹의 전자비례감압밸브들만의 작동을 정지시킨다. 이에 따라, 붐, 암 및 버킷은 움직이지 못하지만, 선회 또는 주행모터는 동작하여 위험 지역을 탈출하고 수리 가능 지역으로 이동할 수 있다.
상술한 바와 같이, 전자비례감압밸브에 관련된 고장을 즉각적으로 검출하고, 고장난 전자비례감압밸브와 관련된 엑추에이터의 동작을 정지시키고 다른 엑추에이터를 통한 동작에는 영향을 최소화하여 위험 지역을 탈출하거나 수리 지역으로 이동할 수 있다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 제어 시스템을 나타내는 유압 회로도이다. 상기 제어 시스템은 유압식 컨트롤밸브를 더 포함하는 점을 제외하고는 도 1을 참조로 설명한 건설기계의 제어 시스템과 실질적으로 동일하거나 유사하다. 이에 따라, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 메인컨트롤밸브(300)는 엑추에이터들 중에서 제1 그룹의 엑추에이터(10a, 10b, 10c)의 동작을 제어하기 위한 제1 스풀들(310a, 310b, 310c), 상기 엑추에이터들 중에서 제2 그룹의 엑추에이터(20a, 20b)의 동작을 제어하기 위한 제2 스풀들(320a, 320b), 및 상기 엑추에이터들 중에서 제3 그룹의 엑추에이터(20c)의 동작을 제어하기 위한 적어도 하나의 제3 스풀(320c)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 제1 그룹의 엑추에이터들은 우측 주행유압모터(10a), 좌측 주행유압모터(10b) 및 선회 모터(10c)를 포함할 수 있다. 상기 제2 그룹의 엑추에이터들은 암 실린더(20a) 및 버킷 실린더(20b)를 포함할 수 있다. 상기 제3 그룹의 엑추에이터는 암 실린더(20c)를 포함할 수 있다.
제1 스풀들(310a, 310b, 310c)은 외부의 압력지령 신호에 비례하는 2차 압력을 출력하는 제1 그룹의 전자비례감압밸브들(312)에 의해 제어될 수 있다. 제2 스풀들(320a, 320b)은 외부의 압력지령 신호에 비례하는 2차 압력을 출력하는 제2 그룹의 전자비례감압밸브들(322)에 의해 제어될 수 있다. 제3 스풀(320c)은 조작 레버(30)의 조작량에 비례하는 파일럿 압력에 의해 제어될 수 있다.
따라서, 일부의 엑추에이터들은 전자유압식 컨트롤밸브들에 의해 제어되고 나머지 엑추에이터들은 유압식 컨트롤밸브에 의해 제어될 수 있다.
구체적으로, 사용자가 조작 레버(30)를 조작함에 따라, 조작량에 비례하도록 파일럿 펌프(210)로부터 토출되어 조작 레버(30)를 통과하는 파일럿 작동유가 제3 및 제4 제어 유로들(432, 434)을 통해 제3 스풀(320c)에 공급될 수 있다. 따라서, 상기 파일럿 작동유의 파일럿 압력에 비례하여 제3 스풀(320c)의 변위가 발생하므로 메인 유압펌프(200)로부터의 작동유는 제3 스풀(320c)을 거쳐 제3 그룹의 엑추에이터(20c)에 공급될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 어느 특정 그룹에 속한 전자비례감압밸브가 고장난 경우, 상기 특정 그룹에 속한 전자비례감압밸브들의 동작만을 중지시키고, 다른 그룹에 속한 전자비례감압밸브들은 동작 가능하도록 제어되고 상기 유압식 컨트롤밸브에 의해 제어되는 엑추에이터 역시 독립적으로 제어될 수 있다. 따라서, 고장된 전자비례감압밸브가 속한 그룹의 전자비례감압밸브들의 동작만 불능이 되고 다른 그룹의 엑추에이터들은 이에 대한 영향없이 독립적으로 제어될 수 있다.
상술한 실시예들은 굴삭기에 대하여 적용한 예를 들어 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 휠 로더, 크레인차, 불도저 등과 같이 전자 유압식 메인컨트롤밸브가 사용되는 유압 시스템을 갖는 다른 건설기계에 대하여 적용할 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.
<부호의 설명>
10a: 우측 주행유압모터 10b: 좌측 주행유압모터
10c: 선회 모터 20a: 붐 실린더
20b: 암 실린더 20c: 버킷 실린더
30: 조작 레버 100: 엔진
200: 메인 유압펌프 202: 유압라인
210: 파일럿 펌프 212: 파일럿 유로
220: 어큐뮬레이터 300: 메인컨트롤밸브
302: 제2 신호용 블록 310a, 310b, 310c: 제1 스풀
312: 제1 그룹의 전자비례감압밸브
314: 제1 압력 센서 320a, 320b, 320c: 제2 스풀
322: 제2 그룹의 전자비례감압밸브
324: 제2 압력 센서 330: 유입 포트
332: 드레인 포트 410: 제1 개폐 밸브
412: 제1 제어 유로 420: 제2 개폐 밸브
422: 제2 제어 유로 500: 제어부
510: 제1 제어부 520: 제2 제어부

Claims (8)

  1. 유압 펌프 및 엑추에이터들 사이의 유로에 설치되고, 상기 엑추에이터들 중에서 제1 그룹의 엑추에이터의 동작을 제어하기 위한 제1 스풀에 외부의 압력지령 신호에 비례하는 2차 압력을 출력하는 제1 그룹의 전자비례감압밸브들 및 상기 엑추에이터들 중에서 제2 그룹의 엑추에이터의 동작을 제어하기 위한 제2 스풀에 외부의 압력지령 신호에 비례하는 2차 압력을 출력하는 제2 그룹의 전자비례감압밸브들을 구비하는 메인컨트롤밸브;
    상기 제1 그룹의 전자비례감압밸브들로부터 출력된 2차 압력을 검출하기 위한 제1 압력 센서들 및 상기 제2 그룹의 전자비례감압밸브들로부터 출력된 2차 압력을 검출하기 위한 제2 압력 센서들; 및
    건설기계의 조작 신호에 따라 상기 전자비례감압밸브들로 상기 압력지령 신호를 각각 공급하고, 상기 제1 및 제2 압력 센서들로부터 검출된 2차 압력과 상기 압력지령 신호를 비교하여 상기 전자비례감압밸브들의 고장 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 건설기계의 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 그룹의 전자비례감압밸브들로 파일럿 작동유를 공급하기 위한 제1 제어 유로에 설치되며, 상기 제1 제어 유로를 선택적으로 개폐하는 제1 개폐 밸브; 및
    상기 제2 그룹의 전자비례감압밸브들로 파일럿 작동유를 공급하기 위한 제2 제어 유로에 설치되며, 상기 제2 제어 유로를 선택적으로 개폐하는 제2 개폐 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 제어 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 그룹의 전자비례감압밸브들 중 적어도 어느 하나가 고장이라고 판단한 경우 상기 제1 개폐 밸브를 폐쇄시켜 상기 제1 그룹의 전자비례감압밸브들 전체로의 파일럿 작동유의 공급을 차단하고,
    상기 제어부는 상기 제2 그룹의 전자비례감압밸브들 중 적어도 어느 하나가 고장이라고 판단한 경우 상기 제2 개폐 밸브를 폐쇄시켜 상기 제2 그룹의 전자비례감압밸브들 전체로의 파일럿 작동유의 공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 제어 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 개폐 밸브들은 솔레노이드 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 제어 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 그룹의 엑추에이터는 우측 주행유압모터, 좌측 주행유압모터 및 선회 모터 중에서 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 제2 그룹의 엑추에이터는 붐 실린더, 암 실린더 및 버켓 실린더 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 제어 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 제1 압력 센서들로부터 검출된 2차 압력과 상기 압력지령 신호를 비교하여 상기 제1 그룹의 전자비례감압밸브들의 고장 여부를 판단하는 제1 제어부; 및
    상기 제2 압력 센서들로부터 검출된 2차 압력과 상기 압력지령 신호를 비교하여 상기 제2 그룹의 전자비례감압밸브들의 고장 여부를 판단하는 제2 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 제어 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제1 제어부는 상기 제1 그룹의 전자비례감압밸브들 중 어느 하나가 고장이라고 판단한 경우 상기 제1 그룹의 전자비례감압밸브들 전체로의 파일럿 작동유의 공급을 차단하기 위한 제1 차단 신호를 발생시키고,
    상기 제2 제어부는 상기 제2 그룹의 전자비례감압밸브들 중 어느 하나가 고장이라고 판단한 경우 상기 제2 그룹의 전자비례감압밸브들 전체로의 파일럿 작동유의 공급을 차단하기 위한 제2 차단 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 건설기계의 제어 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 메인컨트롤밸브는 상기 엑추에이터들 중에서 제3 그룹의 엑추에이터의 동작을 제어하기 위한 제3 스풀을 조작 레버의 조작량에 비례하는 파일럿 압력에 의해 제어하는 유압식 컨트롤밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 제어 시스템.
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