WO2011078580A2 - 건설기계의 유압제어장치 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a construction machine, such as an excavator, in particular, by using a main control valve that is converted by an electrical signal to ensure the flow rate preferentially to the work prioritized according to the working mode to improve the work efficiency and fuel economy And a hydraulic control device for a construction machine.
- construction machinery such as excavators perform a variety of tasks, such as excavation, transport, loading. Most of these tasks not only have to bear a large workload or require a high work speed, but also the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump must be efficiently distributed to each working machine.
- a work tool frequently used for each work type or a work tool requiring a large power should be controlled to smoothly supply a flow rate to improve workability as well as increase power efficiency.
- the present invention has been made in view of the above-described point, it is possible to divide and control the priority work required to be prioritized by various tasks to improve the workability as well as to improve the fuel economy by reducing power loss.
- the purpose of the present invention is to provide a hydraulic control device for a construction machine.
- Another object of the present invention is to provide a hydraulic control device for a construction machine that can ensure the flow rate preferentially to the work machine is required prior to adding a separate flow control valve to reduce the manufacturing cost.
- Hydraulic control device for a construction machine for achieving the above object is a hydraulic pump (11) (12); Each of them controls the flow direction of the hydraulic oil discharged from the hydraulic pumps (11) (12) to supply to each of the first and second working machines, and each of the first and second working machines and the hydraulic pumps (11) (12) First and second control valve units for controlling the opening amount of each of the flow paths connecting the first and second control valve units; And a control unit 70 for controlling the first and second control valve units in accordance with an operation signal input from each of the first and second operation units, wherein the control unit 70 prioritizes whether the current operation mode is the general operation mode. It is determined whether the operation mode is the operation mode.
- the first normal flow path opening amount according to the operation signal input from the first operation unit is calculated and output to the first control valve unit, and from the second operation unit.
- the second normal flow path opening amount is calculated and output to the second control valve unit according to the input operation signal, and as a result of the determination, in the preferred working mode, the flow rate of the hydraulic oil supplied to the first working machine is preferentially secured.
- the control signal is output to the second control valve unit so that the opening amount of the second control valve unit is smaller than the first normal flow path opening amount.
- control unit 70 controls the second control valve unit so that the opening degree of the second control valve unit is smaller as the opening amount of the first control valve unit is increased. To control.
- the first work machine is a boom cylinder 32
- the second work machine may be at least one of the bucket cylinder 52 and the swing motor 62
- the control unit 70 is the first operation unit 31
- the boom 30 rising signal is inputted and the driving signal of at least one of the bucket 50 and the swinging motor 62 is input from the second operation portion, it is determined that the current working mode is the priority working mode. Can be.
- the controller may regard the work machine having a relatively large amount of manipulation of the driver as the first work machine and the remaining work machines as the second work machine. have.
- the hydraulic pumps 11 and 12 may include first and second pumps 11 and 12, and each of the first and second work machines may include a boom cylinder 32 and an arm cylinder 42.
- the first control valve unit may include: a boom first speed control valve 21a for controlling the flow direction of the hydraulic oil discharged from the first pump 11 to supply the boom cylinder 32; And a boom 2-speed control valve 21b for controlling the flow direction of the hydraulic oil discharged from the second pump 12 to supply the hydraulic oil of the first pump 11 to the boom cylinder 32.
- the second control valve unit includes: an arm first speed control valve 22a for controlling the flow direction of the hydraulic oil discharged from the second pump 12 to supply the arm cylinder 42; And an arm 2-speed control valve 22b that controls the flow direction of the hydraulic oil discharged from the first pump 11 and supplies the hydraulic cylinder of the second pump 12 to the arm cylinder 42. And the control unit 70 controls the opening speed of the arm 2 speed control valve 22b to be smaller than the normal opening amount when the priority operation mode is the boom 30 priority operation mode. 22b) can be controlled.
- the above object is the first and second pump (11, 12);
- a boom first speed control valve 21a for controlling the flow direction of the hydraulic oil discharged from the first pump 11 to supply the boom cylinder 32 and to adjust the opening amount of the flow path;
- a boom two-speed control valve for controlling the flow direction of the hydraulic oil discharged from the second pump 12 to supply the hydraulic oil of the first pump 11 to the boom cylinder 32 and to adjust the opening amount of the flow path.
- An arm first speed control valve 22a for controlling the flow direction of the hydraulic oil discharged from the second pump 12 to supply the arm cylinder 42 and to adjust the opening amount of the flow path
- Arm 2 speed control valve for controlling the flow direction of the hydraulic oil discharged from the first pump 11 to supply the hydraulic cylinder of the second pump 12 with the hydraulic cylinder 42 and to adjust the opening amount of the flow path (22b); Conversion of the boom 1,2 speed control valves 21a and 21b and the arm 1,2 speed control valves 22a and 22b in accordance with signals input from the first and second operation sections 31 and 41, respectively.
- a controller 70 for controlling a direction and an opening amount wherein the controller 70 determines whether the current work mode is a normal work mode or a flattened work mode, and as a result of the determination, the current work mode is a general work mode.
- first and second normal flow path opening amounts are calculated in accordance with an operation signal input from each of the first and second operation units 31 and 41 to control the boom second speed control valve 21b and the arm second speed control.
- the opening amounts of the boom second speed control valve 21b and the arm second speed control valve 22b are normal to the first and second normal when the current operation mode is the flattening operation mode.
- the boom 2-speed control valve 21b and the arm 2-speed control valve so as to be smaller than each flow path opening amount. It can be achieved by a hydraulic control system for a construction machine, characterized in that for outputting a control signal.
- the controller 70 determines that the opening amount of the boom 2-speed control valve 21b is smaller as the opening amount of the arm 1-speed control valve 22a becomes larger and the arm 2 speed is increased.
- the opening amount of the control valve 22b is outputted to the boom second speed control valve 21b and the arm second speed control valve 22b so that the opening amount of the boom first speed control valve 21a becomes smaller. Can be.
- each control valve by controlling each control valve by the output signal of the control unit, it is possible to more precisely and efficiently distribute the flow rate, as well as to reduce the manufacturing cost without adding a separate flow control valve.
- the flow rate decrease of the other work machines may be gradually increased to further increase the speed and efficiency of the work.
- the swing drive speed can be increased by reducing the flow rate supplied to the arm cylinder by judging the swing priority work mode, whereby the swing drive speed such as trench work is increased. You can perform important tasks efficiently and quickly.
- the current working mode is the flattening working mode
- the opening amount of the boom 2-speed control valve and the arm 2-speed control valve by reducing the opening amount of the boom 2-speed control valve and the arm 2-speed control valve, the flow rate sharing ratio of the boom cylinder and the arm cylinder can be reduced, whereby each cylinder is individually As a result, a stable flow rate can be secured, so that the planarization work can be performed stably.
- both cylinders can be completely separated so that each of the two pumps can be used independently, thereby further improving the stability of the boom and the arm drive.
- FIG. 1 is a view schematically showing a hydraulic control device of a construction machine according to an embodiment of the present invention
- FIG. 2 schematically shows the opening amounts of the boom 1,2 speed control valve and the arm 1,2 speed control valve for the operation signals of the boom control unit and the arm control unit when the current operation mode of the construction machine of FIG. 1 is the general operation mode. graph
- FIG. 3 schematically shows the opening amounts of boom 1,2 speed control valves and arm 1,2 speed control valves for operation signals of the boom control unit and the arm operation unit when the current operation mode of the construction machine of FIG. 1 is the boom priority operation mode. Graph shown,
- Figure 4 schematically shows the opening amount of the boom 1,2 speed control valve and the arm 1,2 speed control valve for the operation signal of the boom operation unit and the arm operation unit when the current operation mode of the construction machine of FIG. Graph shown,
- FIG. 5 schematically shows the opening amounts of boom 1,2 speed control valves and arm 1,2 speed control valves for operation signals of the boom control unit and the arm operation unit when the current operation mode of the construction machine of FIG. 1 is a flattening operation mode. It is a graph.
- the hydraulic control device of a construction machine by selecting a priority work machine to give a priority function according to the type of work other than the priority work machine to ensure the flow rate preferentially to the priority work machine
- a priority work machine for limiting the flow rate supplied to the working machine, from the hydraulic pump (11) (12) including the first and second pump (11) (12), and from the first and second pump (11) (12)
- the main control valve 20 and the main control valve 20 for controlling the flow direction of the hydraulic oil discharged, and for controlling the opening amount of each flow path for passing the hydraulic oil of each of the pumps 11 and 12,
- a control unit 70 for controlling.
- the first and second pumps 11 and 12 are configured as variable displacement pumps with variable discharge flow rates, and are directly connected to a driving source 10 such as an engine or an electric motor.
- the main control valve 20 is composed of an electronic control valve that is converted in accordance with the control signal output from the control unit 70, the boom control valve 21a (21b), the arm control valve 22a (22b) and , Bucket control valve 23, swing control valve 24, and the like.
- the boom control valves 21a and 21b are for controlling the flow direction of the hydraulic oil supplied to the boom cylinder 32 and the opening amount of the flow path, and controlling the hydraulic oil of the first pump 11 to control the boom cylinder 32.
- the boom cylinder 32 is supplied with hydraulic oil of the first and second pumps 11 and 12 by the boom 1,2 speed control valves 21a and 21b.
- the arm control valves 22a and 22b are for controlling the flow direction of the hydraulic oil supplied to the arm cylinder 42 and the opening amount of the flow path, and controlling the hydraulic oil of the second pump 12 to control the arm cylinder 42.
- the arm 1 speed control valve 22a supplied to (), and the arm 2 speed control valve 22b which controls the hydraulic oil of the said 2nd pump 12, and supplies it to the arm cylinder 42 are included. In this way, the hydraulic cylinders of the first and second pumps 11 and 12 are supplied together to the arm cylinder 42 by the arm 1,2 speed control valves 22a and 22b.
- the bucket control valve 23 is for controlling the flow direction of the operating oil supplied to the bucket cylinder 52 and the opening amount of the flow path.
- the bucket control valve 23 controls the operating oil of the first pump 11 to the bucket cylinder 52. Supply.
- the swing control valve 24 is for controlling the flow direction of the hydraulic oil supplied to the swing motor 62 and the opening amount of the flow path, and controls the hydraulic oil of the second pump 12 to the swing motor 62. Supply.
- the cylinders 32, 42, 52 and the swing motor 62 which are the respective working machines 32, 42, 52, 62, are the first and second pumps 11, 12.
- the hydraulic oil discharged from the gas is shared. Therefore, when a large amount of hydraulic oil is supplied to one work machine, the flow rate of the hydraulic oil supplied to the other work machine is reduced. And a working machine with a small flow rate of the hydraulic oil supplied is reduced the drive speed. For this reason, by selecting a work machine that must first secure the flow rate of the working oil for each work, and supplying a large amount of working oil to the selected work machine, it is possible to improve work efficiency and fuel economy.
- the controller 70 first selects a work machine from an operation signal input from the operation units 31, 41, 51, and 61, and reduces a flow rate supplied to another work machine so that a large amount of hydraulic oil is supplied to the selected first work machine.
- the control unit 70 determines whether the current work mode is the priority work mode or the general work mode.
- the priority operation mode may be determined as the boom priority operation mode when the boom rising signal, and in the trenching operation may be determined as the turning priority operation mode when turning with the arm crowd.
- the control unit 70 determines the operation mode as described above from the operation signals input from the operation units 31, 41, 51, and 61.
- the control unit 70 generates the operation signal for a predetermined time. If it is stored and matches the preset priority mode, it may be determined as the priority mode.
- the control unit 70 may determine whether or not the priority operation mode according to a signal input from a separate priority operation mode switch.
- the boom priority operation mode in which the largest flow rate is used will be described.
- the boom 30 performs an excavation operation or a loading operation
- the boom 30 needs to have a large driving speed to efficiently perform the operation.
- a large flow rate must be supplied to the boom cylinder 32. Therefore, when the boom up signal is input from the boom operating part 31, when the signal input from each operation part 31, 41, 51, 61 matches the pattern of the boom priority operation or from the boom priority operation switch.
- the controller 70 determines that the boom priority work mode is present.
- the boom cylinder 32 uses both the hydraulic fluid of the 1st and 2nd pump 11 and 12, in order to ensure the flow volume supplied to the boom cylinder 32 preferentially, the arm cylinder 42 and The flow rate of the hydraulic oil supplied to at least one of the bucket cylinder 52 and the swing motor 62 should be reduced.
- the controller 70 may be determined to be a work machine that preferentially ensures a flow rate of the work machine having a relatively large amount of operation by the driver. Can be.
- the operation amount of the arm operation part 41 is larger than the operation amount of the boom operation part 31, it may be controlled so that hydraulic fluid may be preferentially secured to the arm cylinder 42 rather than the boom cylinder 32.
- FIG. Hereinafter, an example of securing the hydraulic fluid in the boom cylinder 32 will be described.
- the arm cylinder 42 has an arm first speed control valve 22a for controlling the flow rate of the working oil of the second pump 12 and an arm second speed control valve 22b for controlling the flow rate of the working oil of the first pump 11. Hydraulic oil is supplied.
- the control part 70 adjusts the opening amount of the arm 2 speed control valve 22b among the arm 1, 2 speed control valves 22a and 22b, and adjusts the flow volume of the hydraulic oil supplied to the arm cylinder 42.
- FIG. At this time, the opening amount of the arm 2 speed control valve 22b is controlled to become smaller as the opening amount of the boom 1 speed control valve 21a becomes larger.
- each control valve 21a, 21b, 22a, 22b, 23, 24 is proportional to ⁇ , which is the magnitude of the operation signal, and as shown in FIG. 2, the boom 1,2 speed control valve.
- ⁇ which is the magnitude of the operation signal, and as shown in FIG. 2, the boom 1,2 speed control valve.
- the opening amounts of the 21a and 21b and the arm 1,2 speed control valves 22a and 22b are determined.
- the opening amount of the arm 2 speed control valve 22b in the boom priority operation mode can be determined by the following equation (2).
- Sa2 is the opening amount of the arm 2-speed control valve 22b in the boom priority operation mode
- Soa2 is the normal flow opening amount of the arm 2-speed control valve 22b in the normal operation mode
- Smax is each control valve.
- the maximum opening amounts of (21a, 21b) (22a, 22b) (23) and (24), and Sob1 are the normal flow path opening amounts of the boom first speed control valve 21a in the normal working mode.
- the opening amount of the arm second speed control valve 22b is smaller as the normal opening amount of the boom first speed control valve 21a is increased.
- the ratio which reduces the opening amount of the arm 2 speed control valve 22b is determined by the coefficient (alpha). If ⁇ is 1, as shown in Fig. 3, the boom 100% is given priority and the arm 2 speed control valve 22b is in a state where the opening amount is 0 when the magnitude of the operation signal of the boom operating portion 31 is maximum. .
- the flow rate of the hydraulic oil supplied to the boom cylinder 32 through the boom 1,2 speed control valves 21a and 21b can be secured first, whereby the driving speed of the boom 30 can be improved. This enables the boom priority work to be performed quickly and efficiently.
- Sbk and Ss are the opening amounts of the bucket control valve 23 and the swing control valve 24 in the boom priority operation mode, respectively, and Sobk and Sos are the bucket control valve 23 and the swing control valve in the normal operation mode.
- (24) is the normal opening amount of the flow path
- Smax is the maximum opening amount of the bucket control valve 23 and the swing control valve
- Sob1 is the normal flow path opening of the boom 1 speed control valve 21a in the normal operation mode. It is measure.
- the opening amount of the arm 2 speed control valve 22b, the bucket control valve 23, and the swing control valve 24 is limited to smaller than the normal opening amount, so that the boom cylinder 32 is preferred. It is possible to secure the flow rate.
- the opening amount of the boom 2-speed control valve 21b may be limited in the arm priority operation mode. This is represented by Equation 5 below.
- Sb2 is the opening amount of the boom 2-speed control valve 21b in the arm priority operation mode
- Soa2 is the normal flow opening amount of the boom 2-speed control valve 21b in the normal operation mode
- Smax is each control valve. It is the maximum opening amount of (21a, 21b) (22a, 22b) (23) and 24, Soa1 is the normal flow path opening amount of the arm 1 speed control valve 22a in a normal operation mode.
- the opening amount of the boom 2-speed control valve 21b is smaller as the normal opening amount of the arm 1-speed control valve 22a becomes larger.
- the ratio in which the opening amount of the arm second speed control valve 22b is reduced by the coefficient ⁇ is determined. If ⁇ is 1, as shown in Fig. 4, the arm 100% is given priority, and when the magnitude of the operation signal of the arm operating portion 41 is the maximum, the boom second speed control valve 21b is in a state where the opening amount is zero. .
- the flow volume of the hydraulic fluid supplied to the arm cylinder 42 via the arm 1, 2 speed control valves 22a and 22b can be ensured preferentially, and the driving speed of the arm 40 can be improved by this. This enables the boom priority work to be performed quickly and efficiently.
- Sa1 is the opening amount of the arm 1 speed control valve 22a in the turning priority operation mode
- Soa1 is the normal flow opening amount of the arm 1 speed control valve 22a in the normal operation mode
- Smax is the arm 1 speed control.
- Sos is the normal flow path opening amount of the swing control valve 24 in the normal operation mode.
- the opening amount of the arm first speed control valve 22a is smaller as the opening amount of the normal flow path of the swing control valve 24 becomes larger.
- the ratio by which the opening amount of the arm single-speed control valve 22a is reduced by the coefficient (gamma) is determined. If ⁇ is 1, the swing speed 100% is prioritized and the arm first speed control valve 22a is in a state where the opening amount is 0 when the magnitude of the operation signal of the swing operation section 61 is maximum.
- the flow rate of the hydraulic oil supplied to the swing motor 62 through the swing control valve 24 can be secured first, thereby improving the swing drive speed, so that the swing priority work can be performed quickly and efficiently. It becomes possible.
- the control unit 70 can determine that the current work mode is the swing priority operation mode. have.
- it is possible to determine whether the turning priority work mode by comparing the predetermined working time pattern with the predetermined turning priority work pattern, and also determine whether the turning priority work mode is based on the signal input from the turning work priority switch. .
- the opening amount Sa2 of the arm second speed control valve 22b is set to be smaller as the normal flow path opening amount Sob1 of the boom first speed control valve 21a becomes larger, and the The opening amount Sb2 is set to be smaller as the normal flow path opening amount Soa1 of the arm 1 speed control valve 22a becomes larger.
- the coefficients ⁇ and ⁇ are both set to 1
- the boom cylinder 32 and the arm cylinder 42 are supplied with hydraulic oil in a state where they are separated from each other. That is, the hydraulic oil of the first pump 11 is supplied only to the boom cylinder 32 through the boom first speed control valve 21a, and the hydraulic oil of the second pump 12 is arm via the arm first speed control valve 22a. It is supplied only to the cylinder 42.
- the hydraulic oil supplied to the boom cylinder 32 and the arm cylinder 42 mutually, even if the boom 30 and the arm 40 operate simultaneously, it does not affect the driving amount of each other, flattening the flat or the surface The work can be performed precisely.
- each control valve by controlling each control valve by the output signal of the control unit, it is possible to more precisely and efficiently distribute the flow rate, as well as to reduce the manufacturing cost without adding a separate flow control valve.
- the flow rate decrease of the other work machines may be gradually increased to further increase the speed and efficiency of the work.
- the swing drive speed can be increased by reducing the flow rate supplied to the arm cylinder by judging the swing priority work mode, whereby the swing drive speed such as trench work is increased. You can perform important tasks efficiently and quickly.
- the current working mode is the flattening working mode
- the opening amount of the boom 2-speed control valve and the arm 2-speed control valve by reducing the opening amount of the boom 2-speed control valve and the arm 2-speed control valve, the flow rate sharing ratio of the boom cylinder and the arm cylinder can be reduced, whereby each cylinder is individually As a result, a stable flow rate can be secured, so that the planarization work can be performed stably.
- both cylinders can be completely separated so that each of the two pumps can be used independently, thereby further improving the stability of the boom and the arm drive.
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Abstract
본 발명에 따른 건설기계의 유압제어장치는 유압펌프(11)(12); 각각이 상기 유압펌프(11)(12)로부터 토출되는 작동유의 흐름 방향을 제어하여 제 1 및 제 2 작업기 각각에 공급함과 아울러 상기 제 1 및 제 2 작업기 각각과 상기 유압펌프(11)(12)를 연결하는 유로 각각의 개도량을 제어하는 제 1 및 제 2 제어밸브유닛; 및 제 1 및 제 2 조작부 각각으로부터 입력되는 조작신호에 따라 상기 제 1 및 제 2 제어밸브유닛을 제어하는 제어부(70)를 포함하며, 상기 제어부(70)는 현재 작업모드가 일반작업모드인지 우선작업모드인지를 판단하고, 판단결과, 일반작업모드이면, 상기 제 1 조작부로부터 입력되는 조작신호에 따른 제 1 정상 유로 개도량을 산출하여 상기 제 1 제어밸브유닛에 출력하고, 상기 제 2 조작부로부터 입력되는 조작신호에 따라 제 2 정상 유로 개도량을 산출하여 상기 제 2 제어밸브유닛에 출력하며, 판단결과, 우선작업모드이면, 상기 제 1 작업기에 공급되는 작동유의 유량을 우선적으로 확보할 수 있도록 상기 제 2 제어밸브유닛의 개도량을 상기 제 1 정상 유로 개도량보다 작아지도록 상기 제 2 제어밸브유닛에 제어신호를 출력한다.
Description
본 발명은 굴삭기 등과 같은 건설기계에 관한 것으로서, 특히 전기신호에 의해 변환되는 메인 컨트롤 밸브를 이용하여 작업모드에 따라 우선시되는 작업기에 우선적으로 유량을 확보할 수 있도록 하여 작업의 효율성 및 연비를 향상시킬 수 있는 건설기계의 유압제어장치에 관한 것이다.
일반적으로, 굴삭기와 같은 건설기계는 굴착, 운반, 상차 등 다양한 작업을 수행한다. 이러한 대부분의 작업들은 큰 작업 부하를 감당해야 하거나 빠른 작업 속도를 필요로 할 뿐만 아니라 유압펌프로부터 토출되는 작동유를 각 작업기마다 효율적으로 분배되어야 한다. 특히, 작업 종류별로 자주사용되는 작업기나 큰 동력이 필요한 작업기에는 유량이 원활하게 공급되도록 제어되어야 작업성을 향상시킬 수 있음은 물론 동력효율을 높일 수 있다.
일 예로 붐 상승시, 붐 실린더에는 많은 유량이 공급되어야 한다. 그러나 붐 실린더에 공급되는 작동유는 아암 실린더와 버킷 실린더 및 선회모터에 함께 공급된다. 이러한 이유로 붐 실린더에 더 많은 유량을 확보하기 위해서는 아암 실린더와 버킷 실린더 및 선회모터 중 적어도 어느 하나에 공급되는 작동유의 유량을 줄여야 한다.
그러나 파일럿 압력에 의해 변환되는 유압식 메인 컨트롤 밸브를 사용할 경우, 작업마다 우선적으로 작동유를 공급해야 하는 작업기를 판단하기 어려울 뿐만 아니라 각 작업기마다 유량 조정을 미세하게 할 수 없는 단점이 있다. 더욱이, 유량 배분을 조정하기 위해서는 각 작업기 제어밸브와 연결되는 별도의 유량조절밸브를 추가해야 하나, 건설기계의 설치공간이 협소하여 유량조절밸브를 추가하기 어려울 뿐만 아니라 건설기계의 제조원가가 상승되는 문제점이 있다.
또한, 유량조절밸브를 추가하더라도, 작업기에 공급되는 작동유는 각 유량조절밸브를 통과하여야 하기 때문에 압력의 손실에 따른 동력 손실이 증가할 뿐만 아니라 작동유의 온도를 상승시켜 작업의 정밀성을 저해하는 경우가 발생한다.
본 발명은 전술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 우선 작업이 요구되는 우선작업을 다양한 작업별로 구분하여 제어할 수 있어 작업성을 향상시킬 수 있음은 물론 동력 손실을 줄여 연비를 개선할 수 있는 건설기계의 유압제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 별도의 유량조절밸브를 추가하지 않고도 우선 작업이 요구되는 작업기에 유량을 우선적으로 확보할 수 있어 제조원가를 절감할 수 있는 건설기계의 유압제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 건설기계의 유압제어장치는 유압펌프(11)(12); 각각이 상기 유압펌프(11)(12)로부터 토출되는 작동유의 흐름 방향을 제어하여 제 1 및 제 2 작업기 각각에 공급함과 아울러 상기 제 1 및 제 2 작업기 각각과 상기 유압펌프(11)(12)를 연결하는 유로 각각의 개도량을 제어하는 제 1 및 제 2 제어밸브유닛; 및 제 1 및 제 2 조작부 각각으로부터 입력되는 조작신호에 따라 상기 제 1 및 제 2 제어밸브유닛을 제어하는 제어부(70)를 포함하며, 상기 제어부(70)는 현재 작업모드가 일반작업모드인지 우선작업모드인지를 판단하고, 판단결과, 일반작업모드이면, 상기 제 1 조작부로부터 입력되는 조작신호에 따른 제 1 정상 유로 개도량을 산출하여 상기 제 1 제어밸브유닛에 출력하고, 상기 제 2 조작부로부터 입력되는 조작신호에 따라 제 2 정상 유로 개도량을 산출하여 상기 제 2 제어밸브유닛에 출력하며, 판단결과, 우선작업모드이면, 상기 제 1 작업기에 공급되는 작동유의 유량을 우선적으로 확보할 수 있도록 상기 제 2 제어밸브유닛의 개도량을 상기 제 1 정상 유로 개도량보다 작아지도록 상기 제 2 제어밸브유닛에 제어신호를 출력한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 우선작업모드시, 상기 제어부(70)는 상기 제 1 제어밸브유닛의 개도량이 커질수록 상기 제 2 제어밸브유닛의 개도량이 작아지도록 상기 제 2 제어밸브유닛을 제어한다.
한편, 상기 제 1 작업기는 붐 실린더(32)이고, 상기 제 2 작업기는 버킷 실린더(52)와 선회 모터(62) 중 적어도 어느 하나일 수 있으며, 상기 제어부(70)는 상기 제 1 조작부(31)로부터 붐(30) 상승신호가 입력되고, 상기 제 2 조작부로부터 버킷(50)과 상기 선회 모터(62) 중 적어도 어느 하나의 구동신호가 입력되면, 현재 작업모드가 우선작업모드인 것으로 판단할 수 있다.
또한, 복수의 작업장치들이 복합적으로 구동되도록 운전자에 의해 조작될 경우, 상기 제어부는, 상기 운전자의 조작량이 상대적으로 큰 작업기를 상기 제 1 작업기로 간주하고 나머지 작업기들을 상기 제 2 작업기로 간주할 수 있다.
한편, 상기 유압펌프(11)(12)는 제 1 및 제 2 펌프(11)(12)를 포함할 수 있고, 상기 제 1 및 제 2 작업기 각각은 붐 실린더(32)와 아암 실린더(42)일 수 있으며, 상기 제 1 제어밸브유닛은 상기 제 1 펌프(11)로부터 토출되는 작동유의 흐름 방향을 제어하여 상기 붐 실린더(32)에 공급하는 붐 1속 제어밸브(21a); 및 상기 제 2 펌프(12)로부터 토출되는 작동유의 흐름 방향을 제어하여 상기 제 1 펌프(11)의 작동유와 함께 상기 붐 실린더(32)에 공급하는 붐 2속 제어밸브(21b)를 포함할 수 있고, 상기 제 2 제어밸브유닛은 상기 제 2 펌프(12)로부터 토출되는 작동유의 흐름 방향을 제어하여 상기 아암 실린더(42)에 공급하는 아암 1속 제어밸브(22a); 및 상기 제 1 펌프(11)로부터 토출되는 작동유의 흐름 방향을 제어하여 상기 제 2 펌프(12)의 작동유와 함께 상기 아암 실린더(42)에 공급하는 아암 2속 제어밸브(22b)를 포함할 수 있고, 상기 제어부(70)는 상기 우선작업모드가 붐(30) 우선 작업모드이면, 상기 아암 2속 제어밸브(22b)의 유로 개도량을 정상 유로 개도량보다 작아지도록 상기 아암 2속 제어밸브(22b)를 제어할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같은 목적은 제 1 및 제 2 펌프(11)(12); 상기 제 1 펌프(11)로부터 토출되는 작동유의 흐름 방향을 제어하여 상기 붐 실린더(32)에 공급함과 아울러 유로의 개도량을 조절하는 붐 1속 제어밸브(21a); 상기 제 2 펌프(12)로부터 토출되는 작동유의 흐름 방향을 제어하여 상기 제 1 펌프(11)의 작동유와 함께 상기 붐 실린더(32)에 공급함과 아울러 유로의 개도량을 조절하는 붐 2속 제어밸브(21b); 상기 제 2 펌프(12)로부터 토출되는 작동유의 흐름 방향을 제어하여 상기 아암 실린더(42)에 공급함과 아울러 유로의 개도량을 조절하는 아암 1속 제어밸브(22a); 상기 제 1 펌프(11)로부터 토출되는 작동유의 흐름 방향을 제어하여 상기 제 2 펌프(12)의 작동유와 함께 상기 아암 실린더(42)에 공급함과 아울러 유로의 개도량을 조절하는 아암 2속 제어밸브(22b); 제 1 및 제 2 조작부(31)(41) 각각으로부터 입력되는 신호에 따라 상기 붐 1,2속 제어밸브(21a)(21b)와 상기 아암 1,2속 제어밸브(22a)(22b)의 변환 방향과 개도량을 제어하는 제어부(70)를 포함하며, 상기 제어부(70)는 현재 작업모드가 일반작업모드와 평탄화 작업모드 중 어느 모드인지를 판단하고, 판단결과, 현재 작업모드가 일반 작업모드이면, 상기 제 1 및 제 2 조작부(31)(41) 각각으로부터 입력되는 조작신호에 따라 제 1 및 제 2 정상 유로 개도량을 산출하여 상기 붐 2속 제어밸브(21b) 및 상기 아암 2속 제어밸브(22b) 각각에 출력하고, 판단결과, 현재 작업모드가 평탄화 작업모드이면, 상기 붐 2속 제어밸브(21b)와 상기 아암 2속 제어밸브(22b)의 개도량이 상기 제 1 및 제 2 정상 유로 개도량 각각보다 작아지도록 상기 붐 2속 제어밸브(21b) 및 상기 아암 2속 제어밸브에 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압제어장치에 의해서도 달성될 수 있다.
또한, 현재 작업모드가 평탄화 작업모드이면, 상기 제어부(70)는 상기 붐 2속 제어밸브(21b)의 개도량은 상기 아암 1속 제어밸브(22a)의 개도량이 커질수록 작아지고 상기 아암 2속 제어밸브(22b)의 개도량은 상기 붐 1속 제어밸브(21a)의 개도량이 커질수록 작아지도록 상기 붐 2속 제어밸브(21b)와 상기 아암 2속 제어밸브(22b)에 제어신호를 출력할 수 있다.
전술한 바와 같은 과제 해결 수단에 의하면, 우선작업모드에서 우선작업이 요구되는 작업기에 유량을 확보할 수 있도록 다른 작업기의 유량을 제한함으로써, 작업을 신속하게 진행할 수 있음은 물론 작업의 효율성을 향상시켜 연비를 향상시킬 수 있다.
특히, 제어부의 출력신호에 의해 각 제어밸브가 제어됨으로써, 유량의 분배를 더욱 정밀하고 효율적으로 수행할 수 있음은 물론 별도의 유량조절밸브를 추가하지 않아도 되어 제조원가를 절감할 수 있게 된다.
또한, 우선작업이 요구되는 작업기의 요구유량이 증대될수록 다른 작업기의 유량 감소량을 점진적으로 증가시킴으로써 작업의 신속성 및 효율성을 더욱 증대시킬 수 있게 된다.
구체적으로, 붐 상승신호가 입력시 붐 우선작업모드로 판단하고, 버킷 실린더와 선회 모터에 공급되는 유량을 줄임으로써, 붐 상승속도를 향상시켜 굴삭 작업이나 상차 작업을 효율적이고 신속하게 수행할 수 있다.
또한, 선회 구동 신호와 아암 크라우드 신호가 동시에 입력되는 경우, 선회 우선작업모드로 판단하여 아암 실린더에 공급되는 유량을 줄임으로써, 선회 구동을 신속하게 할 수 있고, 이에 의해 트랜치 작업 등 선회 구동속도가 중요한 작업을 효율적이고 신속하게 수행할 수 있다.
또한, 붐 우선작업모드에서 아암 2속 제어밸브의 유량을 감소시킴으로써, 아암 1속 제어밸브를 통해 아암 실린더를 안정적으로 구동할 수 있으면서도 붐 실린더에 많은 유량을 확보할 수 있어 전체적인 작업의 안정성 및 효율성을 동시에 향상시킬 수 있다.
한편, 현재 작업모드가 평탄화 작업모드인 경우, 붐 2속 제어밸브와 아암 2속 제어밸브의 개도량을 줄임으로써, 붐 실린더와 아암 실린더의 유량 공유 비중을 줄일 수 있고, 이에 의해 각 실린더가 개별적으로 안정적인 유량을 확보할 수 있어 평탄화 작업를 안정적으로 수행할 수 있다.
또한, 붐 실린더와 아암 실린더 각각에 최대 유량이 필요한 경우, 양 실린더를 완전히 분리하여 2개의 펌프 각각을 독립적으로 사용하도록 할 수 있고, 이에 의해 붐과 아암 구동의 안정성을 더욱더 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압제어장치를 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 도 1의 건설기계의 현재 작업모드가 일반 작업모드인 경우 붐 조작부 및 아암 조작부의 조작신호에 대한 붐 1,2속 제어밸브와 아암 1,2속 제어밸브의 개도량을 개략적으로 나타낸 그래프,
도 3은 도 1의 건설기계의 현재 작업모드가 붐 우선작업모드인 경우 붐 조작부 및 아암 조작부의 조작신호에 대한 붐 1,2속 제어밸브와 아암 1,2속 제어밸브의 개도량을 개략적으로 나타낸 그래프,
도 4는 도 1의 건설기계의 현재 작업모드가 아암 우선작업모드인 경우 붐 조작부 및 아암 조작부의 조작신호에 대한 붐 1,2속 제어밸브와 아암 1,2속 제어밸브의 개도량을 개략적으로 나타낸 그래프,
도 5는 도 1의 건설기계의 현재 작업모드가 평탄화 작업모드인 경우 붐 조작부 및 아암 조작부의 조작신호에 대한 붐 1,2속 제어밸브와 아암 1,2속 제어밸브의 개도량을 개략적으로 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>
11, 12; 제 1 및 제 2 펌프 21a, 21b; 붐 1,2속 제어밸브
22a, 22b; 아암 1,2속 제어밸브 23; 버킷 제어밸브
24; 선회 제어밸브 30; 붐
31; 붐 조작부 32; 붐 실린더
40; 아암 41; 아암 조작부
42; 아암 실린더 50; 버킷
51; 버킷 조작부 52; 버킷 실린더
61; 선회 조작부 62; 선회 모터
이하, 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 유압제어장치에 대하여 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압제어장치는 작업 종류에 따라 우선 기능을 부여할 우선 작업기를 선택하여 우선 작업기에 우선적으로 유량을 확보할 수 있도록 우선 작업기 이외의 작업기에 공급되는 유량을 제한하기 위한 것으로서, 제 1 및 제 2 펌프(11)(12)를 포함하는 유압펌프(11)(12)와, 상기 제 1 및 제 2 펌프(11)(12)로부터 토출되는 작동유의 흐름 방향을 제어함과 아울러 상기 각 펌프(11)(12)의 작동유를 통과시키는 각 유로의 개도량을 제어하기 위한 메인 컨트롤 밸브(20)와, 상기 메인 컨트롤 밸브(20)를 제어하기 위한 제어부(70)를 포함하다.
상기 제 1 및 제 2 펌프(11)(12)는 토출유량이 가변되는 가변용량형 펌프로 구성되며, 엔진이나 전동기와 같은 구동원(10)과 직결되어 구동된다.
상기 메인 컨트롤 밸브(20)는 상기 제어부(70)로부터 출력되는 제어신호에 따라 변환되는 전자식 제어밸브로 구성되며, 붐 제어밸브(21a)(21b)와, 아암 제어밸브(22a)(22b)와, 버킷 제어밸브(23) 및 선회 제어밸브(24) 등을 포함한다.
상기 붐 제어밸브(21a)(21b)는 붐 실린더(32)에 공급되는 작동유의 흐름 방향 및 유로의 개도량을 제어하기 위한 것으로서, 제 1 펌프(11)의 작동유를 제어하여 상기 붐 실린더(32)에 공급하는 붐 1속 제어밸브(21a)와, 상기 제 2 펌프(12)의 작동유를 제어하여 상기 붐 실린더(32)에 공급하는 붐 2속 제어밸브(21b)를 포함한다. 이와 같이, 상기 붐 실린더(32)에는 붐 1,2속 제어밸브(21a)(21b)에 의해 제 1 및 제 2 펌프(11)(12)의 작동유가 함께 공급된다.
상기 아암 제어밸브(22a)(22b)는 아암 실린더(42)에 공급되는 작동유의 흐름 방향 및 유로의 개도량을 제어하기 위한 것으로서, 제 2 펌프(12)의 작동유를 제어하여 상기 아암 실린더(42)에 공급하는 아암 1속 제어밸브(22a)와, 상기 제 2 펌프(12)의 작동유를 제어하여 상기 아암 실린더(42)에 공급하는 아암 2속 제어밸브(22b)를 포함한다. 이와 같이, 상기 아암 실린더(42)에는 아암 1,2속 제어밸브(22a)(22b)에 의해 제 1 및 제 2 펌프(11)(12)의 작동유가 함께 공급된다.
상기 버킷 제어밸브(23)는 버킷 실린더(52)에 공급되는 작동유의 흐름 방향 및 유로의 개도량을 제어하기 위한 것으로서, 상기 제 1 펌프(11)의 작동유를 제어하여 상기 버킷 실린더(52)에 공급한다.
상기 선회 제어밸브(24)는 선회 모터(62)에 공급되는 작동유의 흐름 방향 및 유로의 개도량을 제어하기 위한 것으로서, 상기 제 2 펌프(12)의 작동유를 제어하여 상기 선회 모터(62)에 공급한다.
전술한 바와 같이, 각 작업기(32)(42)(52)(62)인 각 실린더(32)(42)(52) 및 선회 모터(62)는 제 1 및 제 2 펌프(11)(12)로부터 토출되는 작동유를 공유하게 된다. 따라서, 어느 하나의 작업기에 작동유가 많이 공급되면 다른 작업기에 공급되는 작동유의 유량이 감소하게 된다. 그리고 공급되는 작동유의 유량이 작은 작업기는 그 구동속도가 감소하게 된다. 이러한 이유로 작업별로 우선적으로 작동유의 유량을 확보해야 하는 작업기를 선정하여 선정된 작업기에 작동유를 많이 공급하게 되면, 작업의 효율성은 물론 연비를 향상시킬 수 있게 된다.
이와 같이, 작업별로 우선 작업기를 선택하는 역할은 제어부(70)에 의해 수행된다. 상기 제어부(70)는 조작부(31)(41)(51)(61)로부터 입력되는 조작신호로부터 우선 작업기를 선택하게 되고, 선택된 우선 작업기에 많은 작동유가 공급되도록 다른 작업기에 공급되는 유량을 줄인다.
보다 구체적으로, 조작부(31)(41)(51)(61)로부터 조작신호가 입력되면, 제어부(70)는 현재 작업모드가 우선작업모드인지 일반작업모드인지를 판단한다. 이때, 우선작업모드의 일 예는 붐 상승신호시 붐 우선작업모드로 판단될 수 있고, 트랜칭 작업에서는 암 크라우드와 선회 동작시 선회 우선작업모드로 판단될 수 있다. 이와 같이 제어부(70)는 조작부(31)(41)(51)(61)로부터 입력되는 조작신호로부터 전술한 바와 같은 작업모드를 판단하는 것을 예시하였으나, 본 실시예와 달리 조작신호를 일정 시간동안 저장하여 기설정된 우선작업모드와 일치하면 우선작업모드로 판단할 수도 있다. 또한, 본 실시예와 달리 제어부(70)는 별도의 우선작업모드 스위치로부터 입력되는 신호에 따라 우선작업모드 여부를 판단할 수도 있다.
우선, 가장 많은 유량이 사용되는 붐 우선작업모드인 경우에 대하여 살펴본다. 붐(30)은 굴삭 작업이나 상차 작업 등을 수행할 때 구동 속도가 커야 효율적으로 작업을 수행할 수 있다. 특히 붐(30) 상승시 붐 실린더(32)에 많은 유량을 공급해야 한다. 따라서, 붐 조작부(31)로부터 붐 상승신호가 입력시, 각 조작부(31)(41)(51)(61)로부터 입력되는 신호가 붐 우선작업의 패턴과 일치하는 경우 또는 붐 우선작업 스위치로부터 붐 우선작업모드 신호가 입력된 경우, 제어부(70)는 붐 우선작업모드인 것으로 판단한다. 이때, 붐 실린더(32)는 제 1 및 제 2 펌프(11)(12)의 작동유를 모두 사용하고 있기 때문에, 붐 실린더(32)에 공급되는 유량을 우선적으로 확보하기 위해서는 아암 실린더(42)와 버킷 실린더(52) 및 선회 모터(62) 중 적어도 어느 하나에 공급되는 작동유의 유량을 줄여야 한다. 여기서, 전술한 실시예와 달리 복수의 작업장치들이 복합적으로 구동되도록 운전자에 의해 조작될 경우, 상기 제어부(70)는 상기 운전자의 조작량이 상대적으로 큰 작업기를 우선적으로 유량을 확보할 작업기로 판단될 수 있다. 즉, 붐 조작부(31)의 조작량보다 아암 조작부(41)의 조작량이 크면, 붐 실린더(32)보다 아암 실린더(42)에 작동유를 우선적으로 확보하도록 제어될 수도 있다. 이하에서는 붐 실린더(32)에 우선적으로 작동유를 확보하는 예에 대하여 설명한다.
우선, 아암 실린더(42)에 공급되는 작동유의 유량을 줄이는 것에 대해 살펴본다. 아암 실린더(42)에는 제 2 펌프(12)의 작동유의 유량을 제어하는 아암 1속 제어밸브(22a)와 제 1 펌프(11)의 작동유의 유량을 제어하는 아암 2속 제어밸브(22b)에 의해 작동유가 공급된다. 제어부(70)는 아암 1,2속 제어밸브(22a)(22b) 중 아암 2속 제어밸브(22b)의 개도량을 조절하여 아암 실린더(42)에 공급되는 작동유의 유량을 조절한다. 이때, 아암 2속 제어밸브(22b)의 개도량은 붐 1속 제어밸브(21a)의 개도량이 커질수록 작아지게 제어된다.
이를 수식으로 설명하면 다음과 같다.
각 제어밸브(21a, 21b)(22a, 22b)(23)(24)의 일반작업모드에서의 정상개도량을 So라고 하면, 각 조작부(31)(41)(51)(61)의 조작신호의 크기인 θ와 다음의 수학식 1과 같은 관계가 설정된다.
즉, 각 제어밸브(21a, 21b)(22a, 22b)(23)(24)의 정상개도량은 조작신호의 크기인 θ에 비례하며, 도 2에 도시된 바와 같이 붐 1,2속 제어밸브(21a)(21b) 및 아암 1,2속 제어밸브(22a)(22b)의 개도량이 결정된다.
반면, 붐 우선작업모드에서 아암 2속 제어밸브(22b)의 개도량은 다음과 같은 수학식 2에 의해 결정될 수 있다.
여기서, Sa2는 붐 우선작업모드에서의 아암 2속 제어밸브(22b)의 개도량이고, Soa2는 일반작업모드에서의 아암 2속 제어밸브(22b)의 정상 유로 개도량이며, Smax는 각 제어밸브(21a, 21b)(22a, 22b)(23)(24)의 최대 개도량이고, Sob1은 일반작업모드에서의 붐 1속 제어밸브(21a)의 정상 유로 개도량이다.
수학식 2를 참조하면, 아암 2속 제어밸브(22b)의 개도량은 붐 1속 제어밸브(21a)의 정상 개도량이 커질수록 작아진다. 이때, 계수 α에 의해 아암 2속 제어밸브(22b)의 개도량이 줄어드는 비율이 결정된다. 만약 α가 1이라면, 도 3에 도시된 바와 같이, 붐 100% 우선이 되어 붐 조작부(31)의 조작신호의 크기가 최대일 때 아암 2속 제어밸브(22b)는 개도량이 0인 상태가 된다. 이에 의해, 붐 1,2속 제어밸브(21a)(21b)를 통해 붐 실린더(32)에 공급되는 작동유의 유량을 우선적으로 확보될 수 있고, 이에 의해 붐(30)의 구동속도를 향상시킬 수 있어 붐 우선작업을 신속하고 효율적으로 수행할 수 있게 된다.
한편, 붐 우선작업모드에서 버킷 제어밸브(23)의 개도량을 줄이거나 선회 제어밸브(24)의 개도량을 줄일 수 있다. 이를 각각 수학식 3 및 4와 같이 나타낼 수 있다.
여기서, Sbk와 Ss는 각각 붐 우선작업모드에서의 버킷 제어밸브(23)와 선회 제어밸브(24)의 개도량이고, Sobk와 Sos는 일반작업모드에서의 버킷 제어밸브(23)와 선회 제어밸브(24)의 정상 유로 개도량이며, Smax는 버킷 제어밸브(23)와 선회 제어밸브(24)의 최대 개도량이고, Sob1은 일반작업모드에서의 붐 1속 제어밸브(21a)의 정상 유로 개도량이다.
이와 같이, 붐 우선작업모드에서는 아암 2속 제어밸브(22b)와, 버킷 제어밸브(23) 및 선회 제어밸브(24)의 개도량을 정상 개도량보다 작게 제한하므로서, 붐 실린더(32)에 우선적으로 유량을 확보할 수 있게 된다.
한편, 아암 우선작업모드에서 붐 2속 제어밸브(21b)의 개도량을 제한하는 경우가 있다. 이를 수학식으로 나타내면, 아래의 수학식 5와 같다.
여기서, Sb2는 아암 우선작업모드에서의 붐 2속 제어밸브(21b)의 개도량이고, Soa2는 일반작업모드에서의 붐 2속 제어밸브(21b)의 정상 유로 개도량이며, Smax는 각 제어밸브(21a, 21b)(22a, 22b)(23)(24)의 최대 개도량이고, Soa1은 일반작업모드에서의 아암 1속 제어밸브(22a)의 정상 유로 개도량이다.
수학식 5를 참조하면, 붐 2속 제어밸브(21b)의 개도량은 아암 1속 제어밸브(22a)의 정상개도량이 커질수록 작아진다. 이때, 계수 β에 의해 아암 2속 제어밸브(22b)의 개도량이 줄어드는 비율이 결정된다. 만약 β가 1이라면, 도 4에 도시된 바와 같이, 아암 100% 우선이 되어 아암 조작부(41)의 조작신호의 크기가 최대일 때 붐 2속 제어밸브(21b)는 개도량이 0인 상태가 된다. 이에 의해, 아암 1,2속 제어밸브(22a)(22b)를 통해 아암 실린더(42)에 공급되는 작동유의 유량을 우선적으로 확보될 수 있고, 이에 의해 아암(40)의 구동속도를 향상시킬 수 있어 붐 우선작업을 신속하고 효율적으로 수행할 수 있게 된다.
한편, 트랜칭 작업 등에서는 작은 범위로 신속하게 미세한 선회 구동이 빈번하게 발생한다. 이러한 이유로, 선회 모터(62)에 우선적으로 유량을 확보해야 한다. 선회 모터(62)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 아암 1속 제어밸브(22a)를 통해 아암 실린더(42)와 제 2 펌프(12)의 작동유를 공유하고 있다. 따라서, 선회 우선작업모드에서 아암 1속 제어밸브(22a)의 개도량을 감소시켜야 선회 모터(62)에 우선적으로 유량을 확보할 수 있다. 이는 다음의 수학식 6과 같이 표현될 수 있다.
여기서, Sa1는 선회우선 작업모드에서 아암 1속 제어밸브(22a)의 개도량이고, Soa1는 일반작업모드에서의 아암 1속 제어밸브(22a)의 정상 유로 개도량이며, Smax는 아암 1속 제어밸브(22a)의 최대 개도량이고, Sos은 일반 작업모드에서 선회 제어밸브(24)의 정상 유로 개도량이다.
수학식 6을 참조하면, 아암 1속 제어밸브(22a)의 개도량은 선회 제어밸브(24)의 정상 유로 개도량이 커질수록 작아진다. 이때, 계수 γ에 의해 아암 1속 제어밸브(22a)의 개도량이 줄어드는 비율이 결정된다. 만약 γ가 1이라면, 선회 100% 우선이 되어 선회 조작부(61)의 조작신호의 크기가 최대일 때 아암 1속 제어밸브(22a)는 개도량이 0인 상태가 된다. 이에 의해, 선회 제어밸브(24)를 통해 선회 모터(62)에 공급되는 작동유의 유량을 우선적으로 확보될 수 있고, 이에 의해 선회 구동속도를 향상시킬 수 있어 선회 우선작업을 신속하고 효율적으로 수행할 수 있게 된다.
한편, 선회 우선작업모드는, 아암 조작부(41)로부터 아암 크라우드 신호가 입력되고 선회 조작부(61)로부터 선회 신호가 입력되면, 제어부(70)는 현재 작업모드가 선회 우선작업모드인 것으로 판단할 수 있다. 물론, 일정시간 작업패턴을 기설정된 선회우선 작업패턴과 비교하여 선회 우선작업모드인지 여부를 판단할 수 있을 뿐만 아니라 선회 작업 우선 스위치로부터 입력되는 신호에 의해서도 선회 우선작업모드인지 여부를 판단할 수도 있다.
한편, 평지나 법면을 평탄화작업시에는 붐 실린더(32)와 아암 실린더(42)는 상호간에 유량이 공유되지 않는 것이 작업의 효율성을 증대시킨다. 이러한 이유로, 다음의 수학식 7과 같이 아암 2속 제어밸브(22b)와 붐 2속 제어밸브(21b)를 제어할 수 있다.
즉, 아암 2속 제어밸브(22b)의 개도량(Sa2)은 붐 1속 제어밸브(21a)의 정상 유로 개도량(Sob1)이 커질수록 작아지도록 설정하고, 붐 2속 제어밸브(21b)의 개도량(Sb2)은 아암 1속 제어밸브(22a)의 정상 유로 개도량(Soa1)이 커질수록 작아지도록 설정한다. 여기서, 계수 α,β가 모두 1로 설정되면, 붐 실린더(32)와 아암 실린더(42)는 각각 상호 분리된 상태로 작동유가 공급되게 된다. 즉, 제 1 펌프(11)의 작동유는 붐 1속 제어밸브(21a)를 통해 붐 실린더(32)에만 공급되고, 제 2 펌프(12)의 작동유는 아암 1속 제어밸브(22a)를 통해 아암 실린더(42)에만 공급된다. 이와 같이, 붐 실린더(32)와 아암 실린더(42)에 공급되는 작동유를 상호 분리함으로써, 붐(30)과 아암(40)은 동시 동작하더라도 서로의 구동량에 영향을 미치지 않아 평지나 법면의 평탄화 작업을 정밀하게 수행할 수 있다.
전술한 바와 같은 과제 해결 수단에 의하면, 우선작업모드에서 우선작업이 요구되는 작업기에 유량을 확보할 수 있도록 다른 작업기의 유량을 제한함으로써, 작업을 신속하게 진행할 수 있음은 물론 작업의 효율성을 향상시켜 연비를 향상시킬 수 있다.
특히, 제어부의 출력신호에 의해 각 제어밸브가 제어됨으로써, 유량의 분배를 더욱 정밀하고 효율적으로 수행할 수 있음은 물론 별도의 유량조절밸브를 추가하지 않아도 되어 제조원가를 절감할 수 있게 된다.
또한, 우선작업이 요구되는 작업기의 요구유량이 증대될수록 다른 작업기의 유량 감소량을 점진적으로 증가시킴으로써 작업의 신속성 및 효율성을 더욱 증대시킬 수 있게 된다.
구체적으로, 붐 상승신호가 입력시 붐 우선작업모드로 판단하고, 버킷 실린더와 선회 모터에 공급되는 유량을 줄임으로써, 붐 상승속도를 향상시켜 굴삭 작업이나 상차 작업을 효율적이고 신속하게 수행할 수 있다.
또한, 선회 구동 신호와 아암 크라우드 신호가 동시에 입력되는 경우, 선회 우선작업모드로 판단하여 아암 실린더에 공급되는 유량을 줄임으로써, 선회 구동을 신속하게 할 수 있고, 이에 의해 트랜치 작업 등 선회 구동속도가 중요한 작업을 효율적이고 신속하게 수행할 수 있다.
또한, 붐 우선작업모드에서 아암 2속 제어밸브의 유량을 감소시킴으로써, 아암 1속 제어밸브를 통해 아암 실린더를 안정적으로 구동할 수 있으면서도 붐 실린더에 많은 유량을 확보할 수 있어 전체적인 작업의 안정성 및 효율성을 동시에 향상시킬 수 있다.
한편, 현재 작업모드가 평탄화 작업모드인 경우, 붐 2속 제어밸브와 아암 2속 제어밸브의 개도량을 줄임으로써, 붐 실린더와 아암 실린더의 유량 공유 비중을 줄일 수 있고, 이에 의해 각 실린더가 개별적으로 안정적인 유량을 확보할 수 있어 평탄화 작업를 안정적으로 수행할 수 있다.
또한, 붐 실린더와 아암 실린더 각각에 최대 유량이 필요한 경우, 양 실린더를 완전히 분리하여 2개의 펌프 각각을 독립적으로 사용하도록 할 수 있고, 이에 의해 붐과 아암 구동의 안정성을 더욱더 향상시킬 수 있다.
Claims (6)
- 유압펌프;각각이 상기 유압펌프로부터 토출되는 작동유의 흐름 방향을 제어하여 제 1 및 제 2 작업기 각각에 공급함과 아울러 상기 제 1 및 제 2 작업기 각각과 상기 유압펌프를 연결하는 유로 각각의 개도량을 제어하는 제 1 및 제 2 제어밸브유닛; 및제 1 및 제 2 조작부 각각으로부터 입력되는 조작신호에 따라 상기 제 1 및 제 2 제어밸브유닛을 제어하는 제어부(70)를 포함하며,상기 제어부(70)는,현재 작업모드가 일반작업모드인지 우선작업모드인지를 판단하고,판단결과, 일반작업모드이면, 상기 제 1 조작부로부터 입력되는 조작신호에 따른 제 1 정상 유로 개도량을 산출하여 상기 제 1 제어밸브유닛에 출력하고, 상기 제 2 조작부로부터 입력되는 조작신호에 따라 제 2 정상 유로 개도량을 산출하여 상기 제 2 제어밸브유닛에 출력하며,판단결과, 우선작업모드이면, 상기 제 1 작업기에 공급되는 작동유의 유량을 우선적으로 확보할 수 있도록 상기 제 2 제어밸브유닛의 개도량을 상기 제 1 정상 유로 개도량보다 작아지도록 상기 제 2 제어밸브유닛에 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압제어장치.
- 제1항에 있어서,상기 우선작업모드시, 상기 제어부(70)는 상기 제 1 제어밸브유닛의 개도량이 커질수록 상기 제 2 제어밸브유닛의 개도량이 작아지도록 상기 제 2 제어밸브유닛을 제어하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압제어장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,복수의 작업장치들이 복합적으로 구동되도록 운전자에 의해 조작될 경우,상기 제어부는, 상기 운전자의 조작량이 상대적으로 큰 작업기를 상기 제 1 작업기로 간주하고 나머지 작업기들을 상기 제 2 작업기로 간주하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압제어장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 유압펌프(11)(12)는 제 1 및 제 2 펌프(11)(12)를 포함하고,상기 제 1 및 제 2 작업기 각각은 붐 실린더(32)와 아암 실린더(42)이며,상기 제 1 제어밸브유닛은,상기 제 1 펌프(11)로부터 토출되는 작동유의 흐름 방향을 제어하여 상기 붐 실린더(32)에 공급하는 붐 1속 제어밸브(21a); 및상기 제 2 펌프(12)로부터 토출되는 작동유의 흐름 방향을 제어하여 상기 제 1 펌프(11)의 작동유와 함께 상기 붐 실린더(32)에 공급하는 붐 2속 제어밸브(21b)를 포함하며,상기 제 2 제어밸브유닛은,상기 제 2 펌프(12)로부터 토출되는 작동유의 흐름 방향을 제어하여 상기 아암 실린더(42)에 공급하는 아암 1속 제어밸브(22a); 및상기 제 1 펌프(11)로부터 토출되는 작동유의 흐름 방향을 제어하여 상기 제 2 펌프(12)의 작동유와 함께 상기 아암 실린더(42)에 공급하는 아암 2속 제어밸브(22b)를 포함하고,상기 제어부(70)는,상기 우선작업모드가 붐(30) 우선 작업모드이면, 상기 아암 2속 제어밸브(22b)의 유로 개도량을 정상 유로 개도량보다 작아지도록 상기 아암 2속 제어밸브(22b)를 제어하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압제어장치.
- 제 1 및 제 2 펌프(11)(12);상기 제 1 펌프(11)로부터 토출되는 작동유의 흐름 방향을 제어하여 상기 붐 실린더(32)에 공급함과 아울러 유로의 개도량을 조절하는 붐 1속 제어밸브(21a);상기 제 2 펌프(12)로부터 토출되는 작동유의 흐름 방향을 제어하여 상기 제 1 펌프(11)의 작동유와 함께 상기 붐 실린더(32)에 공급함과 아울러 유로의 개도량을 조절하는 붐 2속 제어밸브(21b);상기 제 2 펌프(12)로부터 토출되는 작동유의 흐름 방향을 제어하여 상기 아암 실린더(42)에 공급함과 아울러 유로의 개도량을 조절하는 아암 1속 제어밸브(22a);상기 제 1 펌프(11)로부터 토출되는 작동유의 흐름 방향을 제어하여 상기 제 2 펌프(12)의 작동유와 함께 상기 아암 실린더(42)에 공급함과 아울러 유로의 개도량을 조절하는 아암 2속 제어밸브(22b); 및제 1 및 제 2 조작부(31)(41) 각각으로부터 입력되는 신호에 따라 상기 붐 1,2속 제어밸브(21a)(21b)와 상기 아암 1,2속 제어밸브(22a)(22b)의 변환 방향과 개도량을 제어하는 제어부(70)를 포함하며,상기 제어부(70)는,현재 작업모드가 일반작업모드와 평탄화 작업모드 중 어느 모드인지를 판단하고,판단결과, 현재 작업모드가 일반 작업모드이면, 상기 제 1 및 제 2 조작부(31)(41) 각각으로부터 입력되는 조작신호에 따라 제 1 및 제 2 정상 유로 개도량을 산출하여 상기 붐 2속 제어밸브(21b) 및 상기 아암 2속 제어밸브(22b) 각각에 출력하고,판단결과, 현재 작업모드가 평탄화 작업모드이면, 상기 붐 2속 제어밸브(21b)와 상기 아암 2속 제어밸브(22b)의 개도량이 상기 제 1 및 제 2 정상 유로 개도량 각각보다 작아지도록 상기 붐 2속 제어밸브(21b) 및 상기 아암 2속 제어밸브에 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압제어장치.
- 제5항에 있어서,현재 작업모드가 평탄화 작업모드이면, 상기 제어부(70)는,상기 붐 2속 제어밸브(21b)의 개도량은 상기 아암 1속 제어밸브(22a)의 개도량이 커질수록 작아지고 상기 아암 2속 제어밸브(22b)의 개도량은 상기 붐 1속 제어밸브(21a)의 개도량이 커질수록 작아지도록 상기 붐 2속 제어밸브(21b)와 상기 아암 2속 제어밸브(22b)에 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압제어장치.
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