KR100244098B1 - 유압식 건설기계의 원동기 회전수 제어방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유압식 건설기계의 원동기 회전수 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원동기와, 이 원동기에 의해 구동하는 가변용량형 유압펌프와, 상기 원동기 회전속도 조절수단 및 회전속도 검출수단과, 상기 원동기의 드로틀레버를 회전시키는 드로틀 구동모터의 위치를 검출하는 드로틀 구동모터 위치검출수단과, 상기 유압펌프로부터 토출되는 유량을 조정하여 액튜에이터의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 유량조절밸브와, 상기 수단으로부터 입력되는 신호에 따라 상기 드로틀 구동모터의 펄스를 연산하는 콘트롤러와, 이 콘트롤러부터의 신호에 따라 드로틀레버를 구동하는 드로틀 구동모터와, 펌프 사판조절용 전자비레밸브를 구비하는 유압식 건설기계의 원동기 회전수 제어방법에 있어서, 상기 원동기 회전속도 조절수단의 각 단계별 무부하 목표 원동기 회전속도를 상기 콘트롤러의 기억장소에 사전에 저장시키는 제 1 단계와, 상기 원동기 시동후 상기 원동기 회전속도 조절수단으로부터 현재의 원동기 회전속도 조절단계를 입력받아 현단계가 원동기 시동후 최초로 선택되었는지의 유무를 판단하는 제 2 단계와, 상기 원동기 회전속도 조절수단으로부터 입력되는 신호가 원동기 시동후 최초로 선택된 경우에는 원동기 회전속도기준 피이드백 제어를 수행하며, 최초로 선택된 경우가 아니면 드로틀 구동모터 위치기준 제어를 수행하는 제 3 단계를 포함하는것을 특징으로 하는 유압식 건설기계의 원동기 회전수 제어방법을 제공한다.
Description
본 발명은 유압식 건설기계의 원동기 회전수 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유압식 건설기계의 작업환경 및 작업특성에 따라 원동기 회전속도를 임의의 회전속도로 설정하고자 하는 경우, 간단한 초기 조정작업과 엔진속도 검출수단 및 드로틀 구동모터 위치검출수단을 이용하여 원동기의 출력특성을 최적의 상태로 설정할 수 있도록 한 유압식 건설기계의 원동기 회전수 제어방법에 관한 것이다.
도 1에 도시된 바와같이, 종래기술에 의한 유압식 건설기계의 원동기-펌프시스템은, 디이젤엔진의 원동기(1)와, 이 원동기(1)에 의해 직결구동하며 원동기(1)의 기계적 에너지를 유체에너지로 변환하는 적어도 하나이상의 가변용량형 유압펌프(2)와, 유압펌프(2)에 연결되어 구동하는 액튜에이터(4)와, 전술한 유압펌프(2)와 액튜에이터(4)사이에 설치되어 작동유의 흐름방향을 제어하여 전술한 액튜에이터(4)의 기동,정지 및 방향전환을 제어하는 유량제어밸브(3)를 구비하여 구성된다.
그리고, 위와같이 구성되는 유압식 건설기계의 원동기-펌프시스템의 제어방법은, 일반적으로 두가지 방식이 사용되고 있으며, 즉 도 1에 도시된 바와같이 원동기 회전수를 기준으로 피이드백 제어하는 방식과, 도 2에 도시된 바와같이 드로틀 구동모터의 위치를 피이드백 제어하는 방식이 이용되고 있다.
전술한 원동기 회전수를 기준으로 피이드백 제어하는 방식은, 원동기 회전속도 조절수단(11)으로부터의 신호에 의거하여 콘트롤러(10)에서는 무부하 목표 원동기 회전속도를 설정하며, 원동기 회전속도 검출수단(12)으로부터 얻어진 현재의 원동기 회전속도와 전술한 무부하 목표 원동기 회전속도와 비교연산하여, 현재의 원동기 회전속도가 목표 회전속도의 일정공차 범위내에 들도록 드로틀 구동모터(13)를 구동, 드로틀 제어기구(9)를 통하여 드로틀레버(8)를 회전시킴으로서 원동기(1)의 바람직한 출력특성 상태로 원동기 회전속도를 기준으로 피이드백 제어할 수 있는 것이다.
그러나, 위와같은 제어방법은 무부하 상태에서 원동기 회전속도 조절수단(11)의 입력으로부터 목표 회전속도를 설정했을 경우에는 별 문제가 없으나, 작업중에 부하가 발생되는 경우에는 제어된 원동기 특성이 설정하고자 하는 원동기 특성과 상이하게 되는 문제점이 있었다.
한편, 전술한 드로틀 구동모터의 위치를 기준으로 피드백 제어하는 방식은,도 1에 도시된 원동기 회전속도 검출수단(12)을 이용하지 않고 드로틀 구동모터 위치검출수단(14)을 이용하며, 원동기 회전속도 조절수단(11)으로부터의 신호에 의거하여 콘트롤러(10)에서는 목표 회전속도에 대응하는 목표 드로틀 위치를 설정하며이를 드로틀 구동모터 위치검출수단(14)으로부터의 현재 드로틀 구동용 모터(13)를 구동, 드로틀 제어기구(9)를 통하여 드로틀레버(8)를 회전시켜 원동기(1)의 바람직한 출력특성상태로 드로틀 구동모터(13)의 위치를 기준으로 피이드백 제어할 수 있게된다.
그러나, 위와같은 후자의 방법도, 드로틀 구동모터(13)와 드로틀레버(8)를 연결하는 드로틀 제어기구(9)의 공차 및 장시간 작동에 의한 경년변화에 의한 기계적유동 등에 의해, 제어된 원동기 특성이 설정하고자 하는 원동기 특성과 상이하게 되는 문제점을 갖게된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 유압식 건설기계의 작업환경 및 작업특성에 따라 원동기 회전속도를 임의의 회전속도로 설정하고자 하는 경우, 간단한 초기 조정작업과 엔진속도 검출수단 및 드로틀 구동모터 위치검출수단을 이용하여 원동기의 출력특성을 최적의 상태로 설정할 수 있도록 하며, 원동기의 회전속도를 장기간에 걸쳐 안정적 및 고정도로 제어할 수 있도록 한 유압식 건설기계의 원동기 회전수 제어방법을 제공하는 것이다.
도 1은 종래기술에 의한 유압식 건설기계의 원동기-펌프시스템중 원동기 회전수를 기준으로 피드백 제어하는 방식을 설명하기위한 개략도,
도 2는 종래기술에 의한 유압식 건설기계의 원동기-펌프시스템중 드로틀 구동모터의 위치를 기준으로 피드백 제어하는 방식을 설명하기위한 개략도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 유압식 건설기계의 원동기 회전수 제어방법을 설명하기위한 개략도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 유압식 건설기계의 원동기 회전수 제어방법을 설명하기위한 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1: 원동기
2: 가변 용량형 유압펌프
3: 유량조절밸브
4: 액튜에이터
8: 드로틀레버
9: 드로틀제어기구
10: 콘트롤러
11: 원동기 회전속도 조절수단
12: 원동기 회전속도 검출수단
13: 드로틀 구동모터
14: 드로틀 구동모터 위치검출수단
15: 펌프사판 조절용 전자비례감압밸브
전술한 본 발명의 목적은, 원동기와, 이 원동기에 의해 구동하는 가변용량형 유압펌프와, 상기 원동기 회전속도 조절수단 및 회전속도 검출수단과, 상기 원동기의 드로틀레버를 회전시키는 드로틀 구동모터의 위치를 검출하는 드로틀 구동모터 위치검출수단과, 상기 유압펌프로부터 토출되는 유량을 조정하여 액튜에이터의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 유량조절밸브와, 상기 수단으로부터 입력되는 신호에 따라 상기 드로틀 구동모터의 펄스를 연산하는 콘트롤러와, 이 콘트롤러부터의 신호에 따라 드로틀레버를 구동하는 드로틀 구동모터와, 펌프 사판조절용 전자비레밸브를 구비하는 유압식 건설기계의 원동기 회전수 제어방법에 있어서, 상기 원동기 회전속도 조절수단의 각 단계별 무부하 목표 원동기 회전속도를 상기 콘트롤러의 기억장소에 사전에 저장시키는 제 1 단계와, 상기 원동기 시동후 상기 원동기 회전속도 조절수단으로부터 현재의 원동기 회전속도 조절단계를 입력받아 현단계가 원동기 시동후 최초로 선택되었는지의 유무를 판단하는 제 2 단계와, 상기 원동기 회전속도 조절수단으로부터 입력되는 신호가 원동기 시동후 최초로 선택된 경우에는 원동기 회전속도기준 피이드백 제어를 수행하며, 최초로 선택된 경우가 아니면 드로틀 구동모터 위치기준 제어를 수행하는 제 3 단계를 포함 하는것을 특징으로 하는 유압식 건설기계의 원동기 회전수 제어방법을 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 특징은, 상기 원동기 회전속도기준 피이드백 제어수행시 상기 원동기의 드로틀을 구동하기 전에 상기 펌프사판 조절용 전자비례 감압밸브에 최대전류를 보내 상기 유압펌프의 토출유량을 최소화시키는 단계를 더 포함 하는것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 다른 특징은, 상기 원동기 회전속도기준 피이드백 제어수행이 완료된 후 상기 펌프사판 조절용 전자비례감압밸브에 원동기 회전속도 조절수단의 현단계에 해당되는 전류값을 출력하고, 상기 드로틀 구동모터 위치검출수단의 현재 위치값을 원동기 회전속도 조절수단의 현단계의 목표위치값으로 설정하는 단계를 더 포함 하는것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부도면에 따라 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 유압식 건설기계의 원동기 회전수 제어방법을 설명하기위한 개략도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 유압식 건설기계의 원동기 회전수 제어방법을 설명하기위한 흐름도 이다.
도면에 상세하게 도시된 바와같이, 본 발명이 적용되는 유압식 건설기계의 원동기-펌프시스템은, 원동기(1)와, 이 원동기(1)에 의해 직결구동하며 원동기(1)의 기계적 에너지를 유체에너지로 변환하는 적어도 하나이상의 가변용량형 유압펌프(2)와, 이 유압펌프(2)에 연결되어 구동하는 액튜에이터(4)와, 전술한 유압펌프(2)와 액튜에이터(4)사이에 설치되어 작동유의 흐름방향을 제어하여 전술한 액튜에이터(4)의 기동,정지 및 방향전환을 제어하는 유량제어밸브(3)와, 원동기의 회전속도 조절수단(11) 및 회전속도 검출수단(12)과, 원동기의 드로틀레버(8)를 회전시키는 드로틀 구동모터(13)의 위치를 검출하는 드로틀 구동모터 위치검출수단(14)과, 전술한 각각의 수단으로부터 입력되는 신호에 따라 전술한 드로틀 구동모터(13)를 구동시키는 펄스를 연산하는 콘트롤러(10)와, 이 콘트롤러(10)부터의 신호에 따라 전술한 드로틀레버(8)를 구동하는 드로틀 구동모터(13)와, 전술한 유압펌프(2)의 사판경사각을 조정하는 펌프사판 조절용 전자비레감압밸브(15)를 구비하게 된다.
위와같이 구성되는 유압식 건설기계에 대하여 본 발명에 의한 제어방법을 설명하면 다음과 같다.
전술한 원동기 회전속도 조절수단(11)의 각 단계별 무부하 목표 원동기 회전 속도값을 전술한 콘트로러(10)의 기억장소에 저장시키며, 원동기(1)의 시동이 걸리면 콘트롤러(10)에서는 전술한 원동기 회전속도 조절수단(11)으로부터 현재 단계를 검출하여 현재 단계가 원동기(1) 시동후 최초로 선택되었는지의 유무를 판단하며, 최초로 선택된 경우에는 전술한 펌프사판 조절용 전자비례감압밸브(15)에 최대전류를 보내 유압펌프(2)의 토출유량을 최소로 줄인 후 원동기 회전속도기준 피이드백 제어를 수행하여 목표 원동기 회전속도에 맞춘다음, 현재 드로틀 구동모터(13)의 위치값을 현단계의 목표 위치값으로 설정하며, 최초로 선택된 경우가 아니면 최초 선택시 설정된 목표위치로 드로틀 구동모터 위치기준 피이드백 제어를 수행하여 원동기의 바람직한 출력특성상태로 드로틀레버(8)를 이동시키는 것이다.
이하, 본 발명의 제어방법을 각 단계별로 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
스텝 1(20)에서는, 콘트롤러(10)의 기억장소에 원동기 회전속도 조절수단(11)의 각 단계별 무부하 목표 원동기 회전속도 Nt를 저장하고 스텝 2로 진행한다.
스텝 2(21)에서는, 원동기(1)의 시동여부를 판단하여 원동기(1)가 시동되지않으면 계속 대기하고, 원동기(1)가 시동되면 스텝 3으로 진행한다.
스텝 3(22)에서는, 원동기 회전속도 조절수단(11)으로부터 현재 단계의 값을 입력받고 스텝 4로 진행한다.
스텝 4(23)에서는, 원동기 회전속도 조절수단(11)으로부터 입력된 현재 단계가 시동 후 최초로 선택되었는지를 판단하여 최초로 선택되었으면 스텝 5로 진행하며, 그렇지 않는경우에는 스텝 13으로 진행한다.
스텝 5(24)에서는, 전술한 스텝 1(20)에서 저장된 값 중에서 원동기 회전속도 조절수단(11)의 현 단계에 대응하는 무부하 목표 원동기 회전속도 Nt를 설정하고 스텝 6으로 진행한다.
스텝 6(25)에서는, 원동기 회전속도 조절수단(11)으로부터 현재 원동기 회전속도 N을 입력받고 스텝 7으로 진행한다.
스텝 7(26)에서는, 전술한 스텝들에서 설정된 Nt, N 및 드로틀 구동모터(13)사양, 드로틀 총 회전각도 사양을 파라미터로 하는 연산 P1=f(Nt, N, 드로틀 구동모터 사양, 드로틀 총 회전각도 사양)을 통하여 드로틀 구동모터(13)로 출력할 펄스수 P1을 연산하고 스텝 8으로 진행한다.
스텝 8(27)에서는, 펌프사판 조절용 전자비례감압밸브(15)에 최대 전류를 공급하여 유압펌프(2)의 토출유량을 최소로 줄이고 스텝 9로 진행한다.
스텝 9(28)에서는, 전술한 스텝 7(26)에서 연산된 펄스수 P1을 드로틀 구동모터(13)로 출력하고 스텝 10으로 진행한다.
스텝 10(29)에서는, 전술한 │Nt-N│를 연산하고 그 크기가 일정공차범위 Э1보다 크면 스텝 6으로 진행하여 원동기 회전속도 기준 피이드백 제어를 계속하고, 그렇지 않는경우에는 스텝 11으로 진행한다.
스텝 11(30)에서는, 펌프사판 조절용 전자비례감압밸브(15)에 원동기 회전속도 조절수단(11)의 현재 단계에 해당하는 전류값을 출력하고 스텝 12로 진행한다.
스텝 12(31)에서는, 드로틀 구동모터 위치검출수단(14)의 현 위치값 θ를 원동기 회전속도 조절수단(11)의 현 단계의 목표 위치값 θt로 설정하고, 이 값을 콘트롤러(10)의 기억장소에 저장한 다음 스텝 3으로 진행하여 무한 루프를 구성한다.
스텝 13(32)에서는, 원동기 회전속도 조절수단(11)의 현 단계에 대응하는 드로틀 구동모터(13)의 목표 위치값 θt를 설정하고 스텝 14로 진행한다.
스텝 14(33)에서는, 드로틀 구동모터 위치검출수단(14)으로부터 드로틀 구동모터(13)의 현재 위치값 θ를 입력받고 스텝 15로 진행한다.
스텝 15(34)에서는, 전술한 스텝들에서의 θt,θ및 드로틀 구동모터(13)사양을 파라미터로 하는 연산 P2=f(Nt,N,드로틀 구동모터 사양)를 통하여 드로틀 구동모터(13)로 출력할 펄스수 P2를 연산하고 스텝 16으로 진행한다.
스텝 16(35)에서는, 전술한 펄스수 P2를 드로틀 구동모터(13)로 출력하고 스텝 17으로 진행한다.
스텝 17(36)에서는, 전술한│θt-θ│를 연산하여 그 크기가 일정공차 범위 Э2보다 크면 스텝 14로 진행하여 드로틀 구동모터 위치기준 피이드백 제어를 계속하고, 그렇지 않는 경우 스텝 3으로 진행한다.
이때, 일정공차 범위 Э2는 시스템에서 허용하는 드로틀 구동모터 위치검출 수단(14) 및 기구적 오차를 의미한다.
이상에서와같이, 본 발명에 의한 유압식 건설기계의 원동기 회전수 제어방법은, 드로틀 구동모터의 위치기준제어와 원동기 회전속도 기준제어의 혼합수행을 통해 장비의 부하상태와 원동기 회전속도 제어장치의 종합적인 공차에 무관하게 원동기 출력특성을 최적으로 설정할 수 있으며, 이로인해 종래기술이 갖게되는 원동기출력특성이 상이하게 되는 문제점을 해결할 수 있으며, 원동기 회전속도를 제어하는 건설기계의 기본 성능을 향상시킬 수 있는 이점을 갖게된다.
Claims (3)
- 원동기와, 이 원동기에 의해 구동하는 가변용량형 유압펌프와, 상기 원동기 회전속도 조절수단 및 회전속도 검출수단과, 상기 원동기의 드로틀레버를 회전시키는 드로틀 구동모터의 위치를 검출하는 드로틀 구동모터 위치검출수단과, 상기 유압펌프로부터 토출되는 유량을 조정하여 액튜에이터의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 유량조절밸브와, 상기 수단으로부터 입력되는 신호에 따라 상기 드로틀 구동모터의 펄스를 연산하는 콘트롤러와, 이 콘트롤러부터의 신호에 따라 드로틀레버를 구동하는 드로틀 구동모터와, 펌프 사판조절용 전자비레밸브를 구비하는 유압식 건설기계의 원동기 회전수 제어방법에 있어서,상기 원동기 회전속도 조절수단의 각 단계별 무부하 목표 원동기 회전속도를 상기 콘트롤러의 기억장소에 사전에 저장시키는 제 1 단계와,상기 원동기 시동후 상기 원동기 회전속도 조절수단으로부터 현재의 원동기 회전속도 조절단계를 입력받아 현단계가 원동기 시동후 최초로 선택되었는지의 유무를 판단하는 제 2 단계와,상기 원동기 회전속도 조절수단으로부터 입력되는 신호가 원동기 시동후 최초로 선택된 경우에는 원동기 회전속도기준 피이드백 제어를 수행하며, 최초로 선택된 경우가 아니면 드로틀 구동모터 위치기준 제어를 수행하는 제 3 단계를 포함 하는것을 특징으로 하는 유압식 건설기계의 원동기 회전수 제어방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 원동기 회전속도기준 피이드백 제어수행시 상기 원동기의 드로틀을 구동하기 전에 상기 펌프사판 조절용 전자비례 감압밸브에 최대전류를 보내 상기 유압펌프의 토출유량을 최소화시키는 단계를 더 포함 하는것을 특징으로 하는 유압식 건설기계의 원동기 회전수 제어방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 원동기 회전속도기준 피이드백 제어수행이 완료된 후 상기 펌프사판 조절용 전자비례 감압밸브에 원동기 회전속도 조절수단의 현단계에 해당되는 전류값을 출력하고, 상기 드로틀 구동모터 위치검출수단의 현재 위치값을 원동기 회전속도 조절수단의 현단계의 목표위치값으로 설정하는 단계를 더 포함 하는것을 특징으로 하는 유압식 건설기계의 원동기 회전수 제어방법.
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Publications (2)
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