KR20230149608A

KR20230149608A - 작업차의 승강암 헌팅 방지를 위한 제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20230149608A
Application number: KR1020220049037A
Authority: KR
Inventors: 최대운
Original assignee: 주식회사 대동
Priority date: 2022-04-20
Filing date: 2022-04-20
Publication date: 2023-10-27

Abstract

작업기의 무게에 비례하여 발생하는 오일 리크(LEAK)에 따른 3점 히치 승강암의 높이 변화를 보상하는 보상 제어 시 승강암의 급격한 상승에 따른 헌팅 충격을 완화시키기 위한 작업차의 승강암 헌팅 방지를 위한 제어 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 승강암 헌팅 방지를 위한 제어 장치는, 승강 레버의 조작 위치를 검출하는 승강 레버 센서, 승강암의 승강 변위를 검출하는 승강암 센서, 승강 콘트롤러의 통제를 받아 승강 실린더에 대한 작동유체의 흐름을 규제하는 전자식 승강제어밸브 및 승강 레버 센서와 승강암 센서로부터 전달받은 승강 레버 위치 및 승강암의 승강 변위 정보에 기초하여 승강제어밸브를 통제하여 승강암의 승강 위치를 제어하는 승강 콘트롤러를 포함하며, 승강 레버의 위치 값이 일정 값으로 유지되고 승강제어밸브 제어를 위한 출력이 없는 상태로 일정 시간 경과 후 승강암의 하강이 검출되면, 승강암을 설정 위치에 복귀시키기 위한 위치 보상 값을 산출하고 그에 상응하는 출력신호를 발생시켜 승강제어밸브에 출력하되, 위치 보상 값에 따라 결정되는 목표 제어 전류 값까지 제어 전류 값을 단계적으로 상승시켜 승강암이 서서히 상승될 수 있도록 한 것을 요지로 한다.

Description

작업차의 승강암 헌팅 방지를 위한 제어 장치 및 방법{WORK VEHICLE LIFTING ARM HUNTING PREVENTION CONTROL APPRATUS AND METHODS}

본 발명은 작업차의 승강암 헌팅 방지를 위한 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 상세하게는 오일 리크(LEAK)에 따른 3점 히치 승강암의 높이 변화를 보상하는 보상 제어 시 승강암의 급격한 상승에 따른 헌팅 충격 완화를 위한 작업차의 승강암 헌팅 방지 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 '트랙터'로 불리우는 작업차는 후미의 3점 히치(hitch)에 작업기를 장착하여 용도에 따라 다양한 작업을 수행함에 있어 유리한 구조와 특성을 가지고 있다. 예를 들면, 트랙터는 레이크(rake), 로터베이터(rotavator), 플로우(plow), 해로우(harrow) 등의 작업기를 히치에 부착하여 경운, 쇄토 작업 및 병해충방제, 양수, 탈곡 등 각종 농작업을 수행할 수 있다.

3점 히치(hitch)는 작업차의 운전석 주위에 설치된 제어장치의 레버 조작에 따라 상승 또는 하강하며, 이로 인해 히치에 장착된 작업기의 높낮이가 조절된다. 따라서 트랙터 후미에 작업기를 부착한 상태에서 목적하는 작업을 수행함에 있어 작업자는, 제어박스의 다이얼 또는 레버를 조작하여 작업기에 맞는 작업을 적절히 수행하게 된다.

도 1은 종래 3점 히치의 구성을 개략 도시한 도면이다.

도 1의 개략도에 도시된 바와 같이, '트랙터'와 같은 작업차에 적용되는 3점 히치(hitch)는, 차체(3)와 작업기(1)를 연결하는 한 쌍의 로워 링크(116), 승강 실린더(110)에 의해 로워 링크(116)를 승강시키는 방향으로 회동되는 승강암(112), 로워 링크(116)와 상기 승강암(112)을 연결하는 승강로드(115) 및 수평 실린더(114) 등을 포함한다.

승강암(112) 주변의 승강암 센서(111)가 승강암(112)의 회전변위를 검출하여 승강 콘트롤러(미도시)에 제공하며, 승강 콘트롤러는 승강 레버의 조작 값과 상기 회전변위 검출 값을 비교하고, 두 값의 차가 데드 밴드(Dead_band) 범위를 초과하면 승강제어밸브(미도시)에 승강암 상승/하강 출력신호를 보내 두 값의 차가 데드 밴드 범위를 만족할 때까지 승강암(112)을 피드백 제어한다.

승강제어밸브는 유압펌프(미도시)와 승강 실린더(110) 사이의 유압 회로에 설치되며, 상기 승강 콘트롤러의 통제를 받아 승강 실린더(110)에 대한 작동유체의 흐름을 규제한다. 유압식 승강제어밸브는 유체 흐름을 제어하는 밸브 특성상 무거운 작업기를 부착하여 높이 제어를 할 경우 해당 작업기 무게에 비례하여 오일 리크(LEAK)가 필연적으로 발생한다.

오일 리크(LEAK)가 발생하면, 그 리크(LEAK) 량에 비례하는 만큼 작업기(1)를 지지하는 승강암(112)의 높이에 변화가 생긴다. 이에 일정시간을 주기로 오일 리크(LEAK)에 따른 승강암(112)의 높이를 보상하는 제어 기술이 적용된다. 승강암의 높이 보상 제어는 운전자의 의도와는 무관하게 승강암의 높이 변화가 일정 수준을 넘어서면 자동으로 수행된다.

오일 리크(LEAK)에 따른 승강암의 높이 보상 제어는 운전자의 의도된 승강 조작에 따른 연속적인 높이 제어 중에는 실행되지 않는다. 승강 조작이 행해지지 않는 상태로 장시간 유지되는 경우 일정시간을 주기로 실행되는데, 높이 보상 제어 시 승강암의 급격한 상승에 따른 승강암 헌팅 충격이 발생하여 운전자에게 스트레스를 주는 문제가 있다.

일본공개특허 제2006-061024호(공개일 2004. 03. 09)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 작업기의 무게에 비례하여 발생하는 오일 리크(LEAK)에 대응하여 승강암의 높이 변화를 보상하는 보상 제어 시 승강암의 급격한 상승에 따른 헌팅 충격을 억제할 수 있는 작업차의 승강암 헌팅 방지를 위한 제어 장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 일 측면에 따르면,

오일 리크(LEAK)에 따른 3점 히치 승강암의 높이 변화를 보상하는 보상 제어 시 승강암의 급격한 상승에 따른 헌팅 충격을 완화시켜주기 위한 제어 장치로서,

상기 승강암의 승강 조작을 위한 승강 레버의 조작 위치를 검출하고, 검출된 승강 레버의 위치 정보를 승강 콘트롤러에 전송하는 승강 레버 센서;

상기 승강 레버 조작에 따른 승강 실린더 구동으로 승강 운동하는 상기 승강암의 승강 변위를 검출하고, 검출된 승강 변위 정보를 승강 콘트롤러에 제공하는 승강암 센서;

유압펌프와 상기 승강 실린더 사이의 유압 회로에 설치되며, 승강 콘트롤러의 통제를 받아 상기 승강 실린더에 대한 작동유체의 흐름을 규제하는 전자식 승강제어밸브; 및

상기 승강 레버 센서와 승강암 센서로부터 전달받은 승강 레버 위치 및 승강암의 승강 변위 정보에 기초하여 제어 전류 값을 결정하고, 결정된 제어 전류 값을 가지고 승강제어밸브를 통제하여 상기 승강암의 승강 위치를 제어하는 승강 콘트롤러;를 포함하며,

상기 승강 레버의 위치 값이 일정 값으로 유지되고 승강제어밸브 제어를 위한 출력이 없는 상태로 일정 시간 경과 후 승강암의 하강이 검출되면, 상기 승강 콘트롤러가 승강 레버 센서와 승강암 센서로부터 출력되는 신호를 처리하여 승강암을 설정 위치에 복귀시키기 위한 위치 보상 값을 산출하고, 위치 보상 값에 상응하는 출력신호를 발생시켜 상기 승강제어밸브에 출력하되,

상기 승강 콘트롤러는 상기 위치 보상 값에 따라 결정되는 목표 제어 전류 값까지 제어 전류 값을 단계적으로 상승시켜 승강암이 서서히 상승시키는 프로세스를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업차의 승강암 헌팅 방지를 위한 제어 장치를 제공한다.

여기서, 승강암 높이 변화에 따른 보상 제어 시 상기 승강 콘트롤러는, 상기 승강 레버 센서의 출력 값으로부터 파악되는 승강암의 설정 위치 값(Set position value, P₁)과 승강암 센서의 출력 값으로부터 파악되는 승강암의 현재 위치 값(Present position value, P₂)의 차이로부터 위치 보상 값과 상응하는 출력신호를 발생시키도록 설정될 수 있다.

바람직하게는, 상기 P₁과 P₂의 차가 미리 설정된 데드 밴드(Dead_band) 범위에 있는 경우에만 상기 위치 보상 값 및 상응하는 출력신호를 발생시키는 프로세스가 진행되며, P₁과 P₂의 차가 미리 설정된 데드 밴드(Dead_band) 범위를 벗어난 경우에는 운전자의 승강 레버 조작에 따른 정상적인 승강 조작으로 인식하고 해당 승강 조작에 상응하는 출력신호, 예컨대 상승 출력 또는 하강 출력신호를 발생시킬 수 있다.

보다 바람직하게는, 상기 P₁과 P₂의 차가 미리 설정된 데드 밴드(Dead_band) 범위에 있을 때, 상기 데드 밴드(Dead_band) 범위의 중간 값에 상응하는 위치 값을 목표 위치 값으로 하여 보상 값을 산출할 수 있다.

또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 승강제어밸브를 통해 승강 실린더에 공급되는 작동유체의 온도를 검출하고 검출된 온도 정보를 승강 콘트롤러에 제공하는 유온 센서;를 더 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 승강 콘트롤러는 유온 센서로부터 획득되는 작동유체의 온도 값에 따라 다른 값으로 기록된 보정 값을 선택하고 보정 값을 적용하여 상기 목표 제어 전류 값을 보정하도록 설정될 수 있다.

또한, 승강암 높이 변화에 따른 보상 제어에 따라 승강암이 설정 위치에 복귀한 경우, 보상 제어 과정에서의 상기 목표 제어 전류 값을 학습 값으로 저장하고, 학습 값에 따라 다른 값으로 기록된 하강 방지 제어 전류 값을 승강제어밸브에 출력하여 소량의 작동유체가 상기 승강 실린더에 주기적으로 보충되도록 함으로써, 오일 리크에 따른 승강암의 하강을 방지하고 승강암이 설정 높이에 위치한 상태로 유지되도록 할 수도 있다.

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 다른 측면에 따르면,

(a) 승강 레버의 조작 여부를 파악하는 데에 필요한 정보를 획득하는 단계;

(b) 획득된 정보로부터 승강 레버의 조작 여부를 판단하는 단계;

(c) 승강 레버가 조작된 것으로 확인된 경우, 승강 레버 센서의 출력 값으로부터 파악되는 승강암의 설정 위치 값(Set position value, P₁)과 승강암 센서의 출력 값으로부터 파악되는 승강암의 현재 위치 값(Present position value, P₂)의 차이(P1 - P2)를 계산하는 단계;

(d) 상기 (c) 단계에서 계산된 차이(P1 - P2)가 데드 밴드(Dead_band) 범위 안의 값인지를 판단하는 단계;

(e) 상기 (d) 단계를 통한 판단결과 상기 차이(P1 - P2)가 데드 밴드(Dead_band) 범위에 있거나, 상기 (b) 단계를 통한 판단결과 승강 레버가 조작되지 않은 것으로 판단되면, 승강제어밸브 제어를 위한 출력을 오프(Off) 상태로 유지시키는 단계;

(f) 승강제어밸브 제어를 위한 출력이 오프(Off) 상태로 유지되는 동안 일정 시간(T1)을 주기로 승강암의 하강 여부를 승강암 센서가 제공하는 정보로부터 파악하는 단계; 및

(g) 상기 (f) 단계에서 승강암 하강이 감지되면, 승강암을 원래의 위치로 상승시키기 위한 출력신호를 발생시켜 승강제어밸브에 출력하는 단계;를 포함하며,

상기 (g) 단계에서는 승강 레버 센서와 승강암 센서로부터 출력되는 신호를 처리하여 승강암을 설정 위치에 복귀시키기 위한 위치 보상 값을 산출하고, 위치 보상 값에 상응하는 출력신호를 발생시켜 승강제어밸브에 전달하되,

승강암이 서서히 상승될 수 있도록 상기 위치 보상 값에 따라 결정되는 목표 제어 전류 값까지 제어 전류 값을 단계적으로 상승시키는 것을 특징으로 하는 작업차의 승강암 헌팅 방지를 위한 제어 방법을 제공한다.

여기서, 상기 (g) 단계에서는 승강 레버 센서의 출력 값으로부터 파악되는 승강암의 설정 위치 값을 기준으로 한 데드 밴드(Dead_band) 범위의 중간 값에 상응하는 위치 값을 목표 위치 값으로 하여 상기 보상 값과 목표 제어 전류 값을 산출할 수 있다.

그리고, 상기 (g) 단계는 유온 센서로부터 획득되는 작동유체의 온도 값에 따라 다른 값으로 기록된 보정 값을 적용하여 상기 목표 제어 전류 값을 보정하는 과정을 포함할 수 있다.

또한, (h) 상기 (g) 단계를 거쳐 승강암이 설정 위치에 복귀한 경우, 상기 목표 제어 전류 값을 학습 값으로 저장하고, 학습 값에 따라 다른 값으로 기록된 하강 방지 제어 전류 값을 승강제어밸브에 출력하여 승강암의 높이가 설정 위치로 유지될 수 있도록 하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 작업기의 무게에 비례하여 발생하는 오일 리크(LEAK)에 대응하여 승강암의 높이 변화를 보상하는 보상 제어 시 제어 전류 값을 단계적으로 상승시켜 승강암을 서서히 상승시킴으로써, 승강암의 급격한 상승에 따른 헌팅 충격을 방지 또는 억제할 수 있으며, 결국 승강암 높이 보상 제어 시 헌팅 충격에 의한 운전자 스트레스를 해소할 수 있다.

또한, 승강암 높이 보상 제어 시 헌팅 충격을 방지 또는 억제할 수 있음에 따라, 작업기가 견인되는 작업차 후미의 3점 히치를 통해 작업차 본기에 전가되는 충격과 진동이 현저히 줄게 된다. 이에 따라 차량의 주행 또는 작업 안정성이 향상되고, 조향감과 승차감 등을 대폭 개선할 수 있어 제품에 대한 소비자 만족도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 작업차 후미에 설치되는 3점 히치의 개략도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 작업차의 승강암 헌팅 방지를 위한 제어 장치의 개념도.
도 3은 높이 보상 제어 시 승강암 헌팅 방지를 위한 일련의 제어 과정을 개략 도시한 순서도.
도 4는 도 3에 도시된 제어 과정을 보다 구체적으로 도시한 제어 흐름도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

더하여, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 작업차의 승강암 헌팅 방지를 위한 제어 장치의 개념도이다.

도 2를 참조하면, 작업차의 승강암 헌팅 방지를 위한 제어 장치는 승강 레버 센서(20)를 포함한다. 승강 레버 센서(20)는 3점 히치(70)를 구성하는 승강암(72)의 승강 조작을 위한 승강 레버(10)의 조작 위치를 검출하고, 검출된 승강 레버(10)의 조작 위치 정보를 승강 콘트롤러(40)에 전송한다. 여기서 승강 레버(10)는 작업차 운전석의 제어박스에 설치될 수 있으며, 승강 레버 센서(20)는 포텐셔 미터일 수 있다.

물론 포텐셔 미터에 국한되는 것은 아니다. 승강 레버(10)의 위치 변화 또는 회전 각도 변화에 따라 이를 감지하여 다른 값으로 전기신호를 출력하고, 그 출력신호를 상기 승강 콘트롤러(40)에 제공하는 공지된 모든 형태의 검출수단이 적용될 수 있다. 예를 들어 빛(전자파)이나 초음파를 이용하여 측정 대상으로부터 비접촉 방식으로 정보를 얻는 비접촉 센서로 대체 가능하다.

중립 위치를 기준으로 승강 레버(10)를 상승 또는 하강 위치에 조작했을 때 상기 승강 레버 센서(20)가 출력하는 검출신호가 승강 콘트롤러(40)에 입력되면, 승강 콘트롤러(40)는 검출신호에 상응하는 전류 제어 값을 결정한다. 그리고 그 결정된 제어 전류 값을 가지고 승강제어밸브(50)를 통제하여 승강암(72)이 승강 레버(10)에 의해 설정된 위치까지 상승 또는 하강시키기 위한 제어를 실행한다.

승강 콘트롤러(40)는 바람직하게, 승강 레버 센서(20) 및 승강암(72)의 승강 변위를 검출하는 승강암 센서(30)가 제공하는 정보(승강 레버 위치 및 승강암의 변위 정보)를 바탕으로 현재의 승강암(72) 위치(높이)를 기준으로 상기 승강 레버(10) 조작에 따라 새로이 설정된 위치 값에 상응하는 전류 제어 값을 출력하여 상기 승강제어밸브(50)에 출력할 수 있다.

보다 구체적으로는, 승강 레버(10)의 조작 값(승강 레버 센서 검출 값)과 상기 승강 변위 검출 값(승강암 센서 검출 값)을 비교하고, 두 값의 차가 데드 밴드(Dead_band) 범위를 초과한 경우에 한하여 승강제어밸브(50)에 승강암(72) 상승/하강 출력신호를 보내 두 검출 값의 차가 데드 밴드 범위를 만족할 때까지 승강암(72)을 상승 또는 하강시키는 피드백 제어를 실행한다.

참고로, 데드 밴드(Dead_band)는 입력의 변화량이 미소하여 출력 측에 아무런 변화도 나타나지 않는 대역을 말하는 것으로, 출력 측의 변화를 전혀 감지할 수 없게 되는 입력 변화량의 유한 범위로서 불감대(不感帶)라고 하며, 본 발명에서는 승강암(72)의 승강 출력이 나타나지 않는 승강 레버(10)의 조작범위로 규정할 수 있다.

승강암 센서(30)는 승강암(72) 변위 시 이를 검출하고 해당 정보(승강 변위 정보)를 상기 승강 콘트롤러(40)에 제공한다. 즉 승강 레버(10) 조작으로 승강제어밸브(50)가 승강 실린더(60)에 대한 압유 공급을 허용하는 측으로 작동되어 승강 실린더(60)가 구동될 때, 상기 승강암(72)의 승강 변위를 검출하고 그 검출신호를 승강 콘트롤러(40)에 제공한다.

승강암 센서(30)는 승강암(72)의 회전축에 설치되며, 회전축의 회전 각도에 대응하여 달라지는 저항 값에 따라 그에 상응하는 전기신호를 다른 값으로 출력하는 포텐셔 미터일 수 있다. 물론 포텐셔 미터에 국한되는 것은 아니다. 승강암(72)의 변위를 감지하여 다른 값으로 전기신호를 출력하고, 그 출력신호를 상기 승강 콘트롤러(40)에 제공하는 공지된 모든 형태의 검출수단이 적용될 수 있다.

승강제어밸브(50)는 유압을 발생시켜 필요 유압기기에 공급하는 유압펌프(도시 생략)와 승강암(72)을 승강시키기 위한 구동력을 발생시키는 상기 승강 실린더(60) 사이의 유압 회로에 설치될 수 있다. 승강제어밸브(50)는 센서(승강 레버 및 승강암 센서) 검출 값에 기초한 상기 승강 콘트롤러(40)의 통제를 받아 상기 승강 실린더(60)에 대한 작동유체의 흐름을 규제하는 전자식 제어밸브 일 수 있다.

한편, 승강제어밸브(50)는 유체 흐름을 제어하는 밸브의 특성상 승강암(72)에 무거운 작업기(90)를 부착하여 높이 제어를 할 경우 해당 작업기 무게에 비례하여 오일 리크(LEAK)가 필연적으로 발생한다. 오일 리크(LEAK)가 발생하면 그 리크(LEAK) 량에 비례하는 만큼 작업기(90)를 지지하는 상기 승강암(72)이 아래로 쳐지게 된다.

승강 레버(10)에 의해 설정된 값보다 승강암(72)이 아래로 쳐진 상태가 되면, 이후 승강암(72)의 높이 제어가 부정확해져 작업기(90) 컨트롤이 어려워질 수 있다. 대응수단으로서 승강 콘트롤러(40)에는 높이 보상 제어와 관련한 프로세스를 포함한다. 즉 오일 리크에 따른 높이 변화를 보상하는 제어가 상기 승강 콘트롤러(40)에 의해 실행된다.

높이 보상 제어는 차량의 상태가 특정 조건을 만족하는지 여부를 판단하고, 그 조건에 부합되는 경우 승강 콘트롤러(40)의 제어에 따라 자동으로 실행될 수 있다. 이때 특정 조건은 바람직하게, 승강 레버(10)의 위치 값이 일정 값으로 유지되고 승강제어밸브(50) 제어를 위한 출력이 없는 상태로 일정 시간 경과 후 승강암(72)의 하강이 검출된 경우일 수 있다.

즉 높이 보상 제어 실행을 위한 전제 조건은 운전자의 의도된 작업기 승강 조작이 아님에도 승강암(72)이 하강한 경우로서, 승강 레버(10)에 승강 조작을 위한 조작력이 입력되지 않은 상태(승강제어밸브(50)에 승강 제어를 위한 출력이 없는 상태)로 일정 시간이 경과했을 때 승강암 센서(30)가 제공하는 정보로부터 파악되는 승강암(72)의 높이가 설정 높이 보다 아래에 위치한 경우일 수 있다.

승강 레버(10) 조작 여부와 승강암 센서(30)에 파악되는 3점 히치(70) 상태가 특정 조건에 부합되어 높이 보상 제어가 실행되면, 승강 콘트롤러(40)는 상기 승강 레버 센서(20)와 승강암 센서(30)로부터 출력되는 신호를 처리하여 승강암(72)을 승강 레버(10)에 의해 설정된 위치에 복귀시키기 위한 위치 보상 값을 산출한다. 그리고 위치 보상 값에 상응하는 출력신호를 발생시켜 승강제어밸브(50)에 출력한다.

위치 보상 값은 구체적으로, 승강 레버 센서(20)와 승강암 센서(30)의 검출 값의 차이로부터 산출될 수 있으며, 위치 보상 값이 산출되면, 그 차이 값에 대응하여 제어 전류 출력의 데이터를 저장한 맵에서 목표 제어 전류 값을 선택하고, 목표 제어 전류 값까지 제어 전류 값을 단계적으로 상승시켜 승강암(72)이 서서히 상승될 수 있도록 함으로써 승강암(72)의 헌팅 충격을 최소화 한다.

즉 높이 보상 제어 시 승강 콘트롤러(40)는, 승강 레버 센서(20)의 출력 값으로부터 파악되는 승강암(72)의 설정 위치 값(Set position value, P₁)과 승강암 센서(30)의 출력 값으로부터 파악되는 승강암(72)의 현재 위치 값(Present position value, P₂)의 차이로부터 위치 보상 값과 그에 상응하는 출력신호를 발생시키되, 출력신호를 단계적으로 상승시켜 승강암(72)이 서서히 상승될 수 있도록 하는 프로세스를 포함한다.

바람직하게는, P₁과 P₂의 차가 미리 설정된 데드 밴드(Dead_band) 범위에 있는 경우에만 상기 위치 보상 값 및 상응하는 출력신호를 발생시키는 프로세스가 진행되며, P₁과 P₂의 차가 미리 설정된 데드 밴드(Dead_band) 범위를 벗어난 경우에는 운전자의 의도된 조작에 따른 정상적인 승강 조작으로 인식하고 해당 승강 조작에 상응하는 출력신호를 발생시키게 된다.

P₁과 P₂의 차가 P1 값에 따라 결정되는 데드 밴드(Dead_band) 범위에 존재하고 승강암(72)의 하강으로 높이 보상 제어가 실행될 경우 승강 콘크롤러는 바람직하게, 상기 데드 밴드(Dead_band) 범위의 중간 값에 상응하는 위치 값을 목표 위치 값으로 하여 보상 값 및 대응되는 목표 제어 전류 값을 산출하도록 설정될 수 있다.

한편, 승강 실린더(60)를 작동시키는 작동유체는 온도에 따라 수축 및 팽창된다. 따라서 작동유체 온도 변화에 맞춰 높이 보상 제어 시 제어 전류 값에 대해 적절한 보정이 수행되면, 보다 정확하고 정밀한 높이 보상 제어가 이루어질 수 있다. 이에 본 발명의 실시 예는 작동유체 유온 변화에 대응하는 제어 전류 값을 보정하는 기능을 더 포함할 수 있다.

유온 변화에 대응한 제어 전류 값의 보정을 위해 유온 센서(80)가 부가될 수 있다. 유온 센서(80)는 작동유체의 온도를 검출하고 검출된 유온 정보를 승강 콘트롤러(40)에 제공하며, 승강 콘트롤러(40)는 작동유체 온도 별 전류 보정 값을 저장한 보정 맵으로부터 유온 센서(80)로부터 획득되는 온도 값에 대응되는 보정 값을 선택하고 적용하여 상기 목표 제어 전류 값을 보정할 수 있다.

다른 한편, 승강암(72) 높이 변화에 따른 보상 제어에 따라 승강암(72)이 설정 위치에 복귀되면, 이후 발생될 오일 리크에 의해 승강암(72)이 재차 하강되는 것을 방지하고, 따라서 승강암(72)이 설정 높이(높이 보상 제어에 의해 복귀된 높이)에 위치한 상태로 유지되도록, 높이 보상 제어 과정에서 학습된 제어 값에 기초해 승강암(72)을 설정 높이에 유지시키도록 제어하는 기능이 더 부가될 수 있다.

이는 보상 제어 과정에서의 상기 목표 제어 전류 값을 학습 값으로 저장하고, 학습 값에 대응하여 특정 맵에 다른 값으로 기록된 하강 방지 제어 전류 값을 찾아내고 승강제어밸브(50)에 출력하여 소량의 작동유체가 상기 승강 실린더(60)에 주기적으로 보충(오일 리크에 상응하는 량만큼 보충)되도록 함으로써 구현될 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하여 오일 리크에 대응한 높이 보상 제어 시 승강암의 헌팅을 방지하기 위한 일련의 제어과정을 살펴보기로 한다.

도 3은 높이 보상 제어 시 승강암 헌팅 방지를 위한 일련의 제어 과정을 개략 도시한 순서도이며, 도 4는 도 3에 도시된 제어 과정을 보다 구체적으로 도시한 제어 흐름도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 먼저 승강암에 대한 높이 보상 제어가 필요한지 여부를 파악하는 과정으로서, 승강 레버의 조작 여부를 파악하는 데에 필요한 정보를 획득하는 단계(S100)가 진행된다. 승강 레버 조작 여부 파악에 필요한 정보는, 전술한 승강 레버 센서 및 승강암 센서가 제공하는 검출 정보일 수 있으며, 획득된 정보로부터 승강 레버의 조작 여부를 판단한다(S200).

승강 레버 센서 및 승강암 센서의 검출 정보를 토대로 승강 레버 조작 여부 판단 결과, 승강 레버가 조작된 것으로 확인되면, 승강 레버 센서의 출력 값으로부터 파악되는 승강암의 설정 위치 값(Set position value, P₁)과 승강암 센서의 출력 값으로부터 파악되는 승강암의 현재 위치 값(Present position value, P₂)의 차이(P1 - P2)를 계산한다(S300).

계속해서, S300 단계에서 계산된 차이(P1 - P2)가 데드 밴드(Dead_band) 범위 안의 값인지를 판단하는 단계가 수행된다(S400). S400 단계를 통한 판단결과, 상기 차이(P1 - P2)가 데드 밴드(Dead_band) 범위에 있거나, 상기 S200 단계를 통한 판단결과 승강 레버가 조작되지 않은 것으로 판단되면, 승강제어밸브 제어를 위한 출력을 오프(Off) 상태로 유지시키는 제어가 실행된다(S500).

만약, S300 단계에서 계산된 차이(P1 - P2)가 데드 밴드(Dead_band) 범위를 벗어난 경우라면 의도된 승강 조작일 확률이 높다. 오일 리크로 승강암 하강이 발생하더라도 대부분이 데드 밴드 범위 내에서 하강하기 때문이다. 그러므로 P₁과 P₂의 차가 P₁값에 따라 결정되는 데드 밴드(Dead_band) 범위를 벗어난 경우라면 정상적인 승강 조작으로 인식한다.

운전자에 의해 의도된 정상적인 승강 조작으로 파악되면, P₁과 P₂의 차이 값의 차이로부터 하강 또는 상승 방향 위치 값을 계산하고(S600), 그 계산된 위치 값에 상응하는 제어 전류 값을 결정한다. 그리고 결정된 제어 전류 값을 승강제어밸브에 출력(S610)한다. 즉해당 승강 조작에 상응하는 출력신호를 발생시켜 승강암 승강을 제어하는 승강제어밸브에 출력하는 것이다.

한편, S500 단계를 통해 승강제어밸브 제어를 위한 출력이 오프(Off) 상태로 유지되는 동안 일정 시간(T1)을 주기로 승강암의 하강 여부를 승강암 센서가 제공하는 정보로부터 파악한다(S510). 일정 시간(T1)은 10초 일 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다. 3점 히치에 부착되는 작업기의 무게, 승강 실린더 및 승강제어밸브의 용량 또는 사양 등에 따라 달라질 수 있기 때문이다.

S510 단계를 통한 모니터링 과정에서 승강암의 하강이 감지되면, 승강암을 원래의 위치로 상승시키기 위한 출력신호를 발생시켜 승강제어밸브에 출력하는 단계가 진행된다(S520). 이는 오일 리크에 따른 승강암의 높이 변화를 보상하는 단계로서, 데드 밴드 범위 안에서의 상기 차이(P1 - P2)로부터 그에 상응하는 목표 제어 전류 값을 산출한다.

구체적으로는, 두 센서로부터 출력되는 신호를 처리(P1 - P2)하여 승강암을 설정 위치에 복귀시키기 위한 위치 보상 값을 산출하고, 위치 보상 값에 상응하는 출력신호, 즉 목표 제어 전류 값을 선택하여 승강제어밸브에 전달하되, 승강암이 서서히 상승될 수 있도록 상기 위치 보상 값에 따라 결정되는 목표 제어 전류 값까지 제어 전류 값을 단계적으로 상승시킨다.

S520 단계에서는 바람직하게, 승강 레버 센서의 출력 값으로부터 파악되는 승강암의 설정 위치 값을 기준으로 한 데드 밴드(Dead_band) 범위의 중간 값에 상응하는 위치 값을 목표 위치 값으로 하여 상기 보상 값과 목표 제어 전류 값을 산출할 수 있다.

한편, S520 단계에는 유온 센서로부터 획득되는 작동유체의 온도 값에 따라 다른 값으로 기록된 보정 값을 적용하여 상기 목표 제어 전류 값을 보정하는 과정이 포함될 수 있다. 이 과정에서는 작동유체 온도 별 제어 전류 보정 값을 저장한 보정 맵으로부터 유온 센서로부터 획득되는 온도 값에 대응되는 보정 값을 선택하고 적용하여 목표 제어 전류 값을 보정할 수 있다.

S520 단계를 통해 승강암이 설정 위치에 복귀되면, 이후 발생될 오일 리크로 인하여 승강암이 재차 하강되는 것을 방지하고, 따라서 승강암이 설정 높이(높이 보상 제어에 의해 복귀된 높이)에 위치한 상태로 유지되도록, 높이 보상 제어 과정에서 학습된 제어 값에 기초해 승강암을 설정 높이에 유지시키는 제어 과정(S530)이 부가될 수 있다.

이는 높이 보상 제어 과정(S520)에서의 상기 목표 제어 전류 값을 학습 값으로 저장하고, 학습 값에 대응하여 특정 맵에 다른 값으로 기록된 하강 방지 제어 전류 값을 찾아내고 승강제어밸브에 출력하여 소량의 작동유체가 상기 승강 실린더에 주기적으로 보충(오일 리크에 상응하는 량만큼 보충)되도록 함으로써 구현될 수 있다.

이상에서 살펴본 본 발명의 실시 예에 따르면, 작업기의 무게에 비례하여 발생하는 오일 리크(LEAK)에 대응하여 승강암의 높이 변화를 보상하는 보상 제어 시 제어 전류 값을 단계적으로 상승시켜 승강암을 서서히 상승시킴으로써, 승강암의 급격한 상승에 따른 헌팅 충격을 방지 또는 억제할 수 있으며, 결국 승강암 높이 보상 제어 시 헌팅 충격에 의한 운전자 스트레스를 해소할 수 있다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 승강 레버
20 : 승강 레버 센서
30 : 승강암 센서
40 : 승강 콘트롤러
50 : 승강제어밸브
60 : 승강 실린더
70 : 3점 히치
72 : 승강암
80 : 유온 센서
90 : 작업기

Claims

오일 리크(LEAK)에 따른 3점 히치(70) 승강암(72)의 높이 변화를 보상하는 보상 제어 시 승강암(72)의 급격한 상승에 따른 헌팅 충격을 완화시켜주기 위한 제어 장치로서,
상기 승강암(72)의 승강 조작을 위한 승강 레버(10)의 조작 위치를 검출하고, 검출된 승강 레버(10)의 위치 정보를 승강 콘트롤러(40)에 전송하는 승강 레버 센서(20);
상기 승강 레버(10) 조작에 따른 승강 실린더(60) 구동으로 승강 운동하는 상기 승강암(72)의 승강 변위를 검출하고, 검출된 승강 변위 정보를 승강 콘트롤러(40)에 제공하는 승강암 센서(30);
유압펌프와 상기 승강 실린더(60) 사이의 유압 회로에 설치되며, 승강 콘트롤러(40)의 통제를 받아 상기 승강 실린더(60)에 대한 작동유체의 흐름을 규제하는 전자식 승강제어밸브(50); 및
상기 승강 레버 센서(20)와 승강암 센서(30)로부터 전달받은 승강 레버(10) 위치 및 승강암(72)의 승강 변위 정보에 기초하여 제어 전류 값을 결정하고, 결정된 제어 전류 값을 가지고 승강제어밸브(50)를 통제하여 상기 승강암(72)의 승강 위치를 제어하는 승강 콘트롤러(40);를 포함하며,
상기 승강 레버(10)의 위치 값이 일정 값으로 유지되고 승강제어밸브(50) 제어를 위한 출력이 없는 상태로 일정 시간 경과 후 승강암(72)의 하강이 검출되면, 상기 승강 콘트롤러(40)가 승강 레버 센서(20)와 승강암 센서(30)로부터 출력되는 신호를 처리하여 승강암(72)을 설정 위치에 복귀시키기 위한 위치 보상 값을 산출하고, 위치 보상 값에 상응하는 출력신호를 발생시켜 상기 승강제어밸브(50)에 출력하되,
상기 승강 콘트롤러(40)는 상기 위치 보상 값에 따라 결정되는 목표 제어 전류 값까지 제어 전류 값을 단계적으로 상승시켜 승강암(72)이 서서히 상승시키는 프로세스를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업차의 승강암 헌팅 방지를 위한 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
승강암(72) 높이 변화에 따른 보상 제어 시 상기 승강 콘트롤러(40)는,
상기 승강 레버 센서(20)의 출력 값으로부터 파악되는 승강암(72)의 설정 위치 값(Set position value, P₁)과 승강암 센서(30)의 출력 값으로부터 파악되는 승강암(72)의 현재 위치 값(Present position value, P₂)의 차이로부터 위치 보상 값과 상응하는 출력신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 작업차의 승강암 헌팅 방지를 위한 제어 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 P₁과 P₂의 차가 미리 설정된 데드 밴드(Dead_band) 범위에 있는 경우에만 상기 위치 보상 값 및 상응하는 출력신호를 발생시키는 프로세스가 진행되는 것을 특징으로 하는 작업차의 승강암 헌팅 방지를 위한 제어 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 P₁과 P₂의 차가 미리 설정된 데드 밴드(Dead_band) 범위에 있을 때, 상기 데드 밴드(Dead_band) 범위의 중간 값에 상응하는 위치 값을 목표 위치 값으로 하여 보상 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 작업차의 승강암 헌팅 방지를 위한 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 승강제어밸브(50)를 통해 승강 실린더(60)에 공급되는 작동유체의 온도를 검출하고 검출된 온도 정보를 승강 콘트롤러(40)에 제공하는 유온 센서(80);를 더 포함하며,
상기 승강 콘트롤러(40)는 유온 센서(80)로부터 획득되는 작동유체의 온도 값에 따라 다른 값으로 기록된 보정 값을 선택하고 보정 값을 적용하여 상기 목표 제어 전류 값을 보정하는 것을 특징으로 하는 작업차의 승강암 헌팅 방지를 위한 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
승강암(72) 높이 변화에 따른 보상 제어에 따라 승강암(72)이 설정 위치에 복귀한 경우, 보상 제어 과정에서의 상기 목표 제어 전류 값을 학습 값으로 저장하고, 학습 값에 따라 다른 값으로 기록된 하강 방지 제어 전류 값을 승강제어밸브(50)에 출력하여 소량의 작동유체가 상기 승강 실린더(60)에 주기적으로 보충되도록 하여 승강암(72)의 높이가 설정 위치로 유지될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 작업차의 승강암 헌팅 방지를 위한 제어 장치.
(a) 승강 레버의 조작 여부를 파악하는 데에 필요한 정보를 획득하는 단계;
(b) 획득된 정보로부터 승강 레버의 조작 여부를 판단하는 단계;
(c) 승강 레버가 조작된 것으로 확인된 경우, 승강 레버 센서의 출력 값으로부터 파악되는 승강암의 설정 위치 값(Set position value, P₁)과 승강암 센서의 출력 값으로부터 파악되는 승강암의 현재 위치 값(Present position value, P₂)의 차이(P1 - P2)를 계산하는 단계;
(d) 상기 (c) 단계에서 계산된 차이(P1 - P2)가 데드 밴드(Dead_band) 범위 안의 값인지를 판단하는 단계;
(e) 상기 (d) 단계를 통한 판단결과 상기 차이(P1 - P2)가 데드 밴드(Dead_band) 범위에 있거나, 상기 (b) 단계를 통한 판단결과 승강 레버가 조작되지 않은 것으로 판단되면, 승강제어밸브 제어를 위한 출력을 오프(Off) 상태로 유지시키는 단계;
(f) 승강제어밸브 제어를 위한 출력이 오프(Off) 상태로 유지되는 동안 일정 시간(T1)을 주기로 승강암의 하강 여부를 승강암 센서가 제공하는 정보로부터 파악하는 단계; 및
(g) 상기 (f) 단계에서 승강암 하강이 감지되면, 승강암을 원래의 위치로 상승시키기 위한 출력신호를 발생시켜 승강제어밸브에 출력하는 단계;를 포함하며,
상기 (g) 단계에서는 승강 레버 센서와 승강암 센서로부터 출력되는 신호를 처리하여 승강암을 설정 위치에 복귀시키기 위한 위치 보상 값을 산출하고, 위치 보상 값에 상응하는 출력신호를 발생시켜 승강제어밸브에 전달하되,
승강암이 서서히 상승될 수 있도록 상기 위치 보상 값에 따라 결정되는 목표 제어 전류 값까지 제어 전류 값을 단계적으로 상승시키는 것을 특징으로 하는 작업차의 승강암 헌팅 방지를 위한 제어 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 (g) 단계에서는 승강 레버 센서의 출력 값으로부터 파악되는 승강암의 설정 위치 값을 기준으로 한 데드 밴드(Dead_band) 범위의 중간 값에 상응하는 위치 값을 목표 위치 값으로 하여 상기 보상 값과 목표 제어 전류 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 작업차의 승강암 헌팅 방지를 위한 제어 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 (g) 단계는 유온 센서로부터 획득되는 작동유체의 온도 값에 따라 다른 값으로 기록된 보정 값을 적용하여 상기 목표 제어 전류 값을 보정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 작업차의 승강암 헌팅 방지를 위한 제어 장치.
제 7 항에 있어서,
(h) 상기 (g) 단계를 거쳐 승강암이 설정 위치에 복귀한 경우, 상기 목표 제어 전류 값을 학습 값으로 저장하고, 학습 값에 따라 다른 값으로 기록된 하강 방지 제어 전류 값을 승강제어밸브에 출력하여 승강암의 높이가 설정 위치로 유지될 수 있도록 하는 단계;를 더 포함하는 작업차의 승강암 헌팅 방지를 위한 제어 방법.