KR101973306B1

KR101973306B1 - 작업 기계의 유압 구동 장치

Info

Publication number: KR101973306B1
Application number: KR1020177021668A
Authority: KR
Inventors: 히로아키 아마노; 고지 이시카와; 신야 이무라; 히데카즈 모리키; 료헤이 야마시타; 세이지 히지카타
Original assignee: 히다찌 겐끼 가부시키가이샤
Priority date: 2015-06-02
Filing date: 2016-02-22
Publication date: 2019-04-26
Also published as: EP3306110A4; WO2016194409A1; JP6356634B2; US10364550B2; JP2016223593A; EP3306110B1; EP3306110A1; CN107250562B; CN107250562A; KR20170102331A; US20180038079A1

Abstract

유압 펌프의 압력 손실 및 드래그 손실을 저감함으로써, 작업 기계의 연비를 개선할 수 있는 유압 구동 장치를 제공한다. 전동기(M)와, 상기 전동기(M)에 의해 구동되는 제3 펌프(P3)와, 상기 제3 펌프(P3)의 토출유가 공급되는 제3 펌프 유로(L3)와, 상기 제3 펌프 유로(L3)에 설치되고, 아암 조작 장치(19)에 의해 전환 조작되고, 상기 제3 유압 펌프(P3)로부터 아암 실린더(8)에 공급되는 압유의 유량을 제어하는 제3 방향 제어 밸브(V4)와, 상기 전동기(M)를 구동 제어하는 컨트롤러(18)를 구비하고, 상기 컨트롤러(18)는 파일럿압 센서(S6, S7, S10, S11)에 의해 선회·아암 복합 조작이 검출되었을 때, 상기 전동기(M)에 의해 상기 제3 펌프(P3)를 구동한다.

Description

작업 기계의 유압 구동 장치

본 발명은, 유압 셔블이나 크레인 등의 작업 기계에 탑재되는 유압 구동 장치에 관한 것이다.

유압 셔블 등의 유압식 작업 기계에서는, 엔진에 의해 유압 펌프를 회전 구동하고, 유압 펌프로부터 토출된 압유에 의해, 유압 실린더 등의 유압 액추에이터를 조작하는 것이 일반적이다. 이러한 작업 기계에 탑재되는 유압 구동 장치로서, 예를 들어 특허문헌 1 및 2에 기재된 것이 있다.

특허문헌 1에 기재된 유압 구동 장치는, 1대의 유압 펌프로부터 토출되는 압유를 분류하여 복수의 액추에이터에 공급함으로써 복합 동작을 가능하게 하고 있다.

한편, 특허문헌 2에 기재된 유압 구동 장치는, 엔진 구동의 유압 펌프 2대와 전동식 유압 펌프 1대를 구비하고, 각 액추에이터를 개별의 유압 펌프에 의해 구동함으로써, 복합 동작에 있어서의 조작의 독립성을 실현하고 있다.

일본 특허 공개 평8-105078 일본 특허 제4509877호 공보

특허문헌 1에 기재된 유압 구동 장치에서는, 1대의 유압 펌프에 의해 복수의 액추에이터를 구동하기 위해, 유압 펌프를 회전 구동할 때에 발생하는 드래그 손실이 작다. 그러나, 복수의 액추에이터를 구동하는 복합 동작 시에, 유압 펌프의 토출유를 분류하는 제어 스로틀에 있어서 압력 손실이 발생한다.

한편, 특허문헌 2에 기재된 유압 구동 장치에서는, 각 액추에이터가 개별의 유압 펌프에 의해 구동되기 때문에, 복합 동작 시에도 분류에 수반되는 압력 손실은 발생하지 않는다. 그러나, 전동식 유압 펌프에 의해 구동하도록 구성된 버킷만을 조작하는 단독 동작 시에, 엔진 구동의 유압 펌프와 함께 3대의 유압 펌프가 구동되게 되어, 드래그 손실이 커진다.

본 발명은, 상기한 과제에 비추어 이루어진 것이며, 그 목적은, 유압 펌프의 압력 손실 및 드래그 손실을 저감함으로써, 작업 기계의 연비를 개선할 수 있는 유압 구동 장치를 제공하는 것이다.

(1) 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 엔진과, 상기 엔진에 의해 구동되는 제1 및 제2 유압 펌프와, 상기 제1 및 제2 유압 펌프의 토출유가 각각 공급되는 제1 및 제2 펌프 유로와, 상기 제1 펌프 유로로부터 공급되는 압유에 의해 구동되는 적어도 하나의 제1 액추에이터와, 상기 제2 펌프 유로로부터 공급되는 압유에 의해 구동되는 복수의 제2 액추에이터와, 상기 제1 펌프 유로에 설치되고, 상기 제1 액추에이터에 공급되는 압유의 유량을 제어하는 제1 방향 제어 밸브와, 상기 제2 펌프 유로에 설치되고, 상기 복수의 제2 액추에이터에 공급되는 압유의 유량을 각각 제어하는 복수의 제2 방향 제어 밸브와, 상기 제1 방향 제어 밸브 및 상기 복수의 제2 방향 제어 밸브를 각각 전환 조작함으로써 상기 제1 액추에이터 및 상기 복수의 제2 액추에이터를 조작하는 복수의 조작 장치와, 전동기와, 상기 전동기에 의해 구동되는 제3 유압 펌프와, 상기 제3 유압 펌프의 토출유가 공급되는 제3 펌프 유로와, 상기 제3 펌프 유로에 설치되고, 상기 복수의 제2 액추에이터 중 특정 액추에이터를 조작하는 상기 복수의 조작 장치 중 특정 조작 장치에 의해 전환 조작되고, 상기 제3 유압 펌프로부터 상기 특정 액추에이터에 공급되는 압유의 유량을 제어하는 제3 방향 제어 밸브와, 상기 복수의 제2 액추에이터의 조작에 따라서 상기 전동기를 구동 제어하는 제어 장치를 구비하는 것으로 한다.

이와 같이 구성한 본 발명에 있어서는, 특정 액추에이터를 엔진 구동의 제2 유압 펌프와 전동기 구동의 제3 유압 펌프에 의해 선택적으로 구동 가능하게 함으로써, 제2 유압 펌프의 압력 손실 및 제3 유압 펌프의 드래그 손실이 억제되어, 작업 기계의 연비를 개선할 수 있다.

(2) 상기 (1)에 있어서, 바람직하게는 상기 복수의 조작 장치의 조작량을 각각 검출하는 복수의 조작량 검출 장치를 더 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 복수의 조작량 검출 장치에 의해 상기 복수의 제2 액추에이터 중 상기 특정 액추에이터를 포함하는 2개 이상의 제2 액추에이터의 복합 조작이 검출되었을 때, 상기 전동기에 의해 상기 제3 유압 펌프를 구동한다.

이와 같이, 특정 액추에이터를 포함하는 2개 이상의 제2 액추에이터의 복합 동작 시는, 제3 유압 펌프에 의해 특정 액추에이터가 구동되고, 제2 유압 펌프로부터 특정 액추에이터에 압유가 공급되지 않기 때문에, 제2 유압 펌프의 압력 손실이 억제된다.

(3) 상기 (2)에 있어서, 바람직하게는 상기 특정 액추에이터의 부하압을 검출하는 부하압 검출 장치를 더 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 복수의 조작량 검출 장치에 의해 상기 복수의 제2 액추에이터 중 상기 특정 액추에이터를 포함하는 2개 이상의 제2 액추에이터의 복합 조작이 검출되고, 또한 상기 부하압 검출 장치에 의해 검출된 상기 특정 액추에이터의 부하압이 소정의 부하압보다 높을 때에는, 상기 전동기에 의해 상기 제3 유압 펌프를 구동하지 않는다.

이와 같이, 특정 액추에이터를 포함하는 2개 이상의 제2 액추에이터의 복합 동작 시이며, 또한 중부하 작업 시는, 엔진 구동의 제2 유압 펌프에 의해 특정 액추에이터를 구동함으로써, 전동기의 전력 손실을 억제함과 함께, 종래와 동등한 조작성을 유지할 수 있다.

(4) 상기 (1)에 있어서, 바람직하게는 상기 제 특정의 액추에이터가 아암 실린더이다.

이와 같이, 경부하 작업 시에 복합 조작되는 빈도가 높고, 또한 대유량을 요하는 아암 실린더를, 엔진 구동의 제2 유압 펌프와 전동기 구동의 제3 유압 펌프에 의해 선택적으로 구동 가능한 특정 액추에이터로 함으로써, 제2 유압 펌프의 압력 손실 및 제3 유압 펌프의 드래그 손실의 저감 효과를 향상시킬 수 있다.

(5) 상기 (1)에 있어서, 바람직하게는 상기 전동기를 포함하는 전동 계통의 이상을 검출하는 이상 검출 장치를 더 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 이상 검출 장치에 의해 상기 전동 계통의 이상이 검출되었을 때에는, 상기 전동기에 의해 상기 제3 유압 펌프를 구동하지 않는다.

이와 같이, 전동기를 포함하는 전동 계통에 이상이 발생한 경우는, 엔진 구동의 제2 유압 펌프에 의해 특정 액추에이터를 구동함으로써, 전동 계통에 관계되는 중대한 고장을 방지함과 함께, 종래와 동등한 조작성을 유지할 수 있다.

(6) 상기 (1)에 있어서, 바람직하게는 상기 전동기를 구동하기 위한 전력을 축적하는 배터리와, 상기 배터리의 충전율을 검출하는 충전율 검출 장치를 더 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 충전율 검출 장치에 의해 검출된 배터리 충전율이 소정의 충전율보다 낮을 때에는, 상기 전동기에 의해 제3 유압 펌프를 구동하지 않는다.

이와 같이, 배터리의 잔량이 부족한 경우는, 엔진 구동의 제2 유압 펌프에 의해 특성의 액추에이터를 구동함으로써, 종래와 동등한 조작성을 유지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 유압 펌프의 압력 손실 또는 드래그 손실을 저감함으로써, 작업 기계의 연비를 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 유압 구동 장치를 구비한 유압 셔블의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 관한 유압 구동 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 메인 컨트롤러에 의한 제어를 나타내는 흐름도이다.
도 4a는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 엔진 회전수와 제1 및 제2 펌프의 기준 동력의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4b는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 배터리 SOC와 제3 펌프의 기준 동력의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 펌프 기준 유량의 연산 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 아암 부하압과 제3 펌프의 기준 유량의 보정 게인의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 전동 계통으로부터 메인 컨트롤러에의 데이터 플로우를 나타내는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 메인 컨트롤러에 의한 전동 계통 이상 플래그의 설정 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 9는 아암 실린더의 구동 모드와 에너지 손실의 관계를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 형태로서, 본 발명을 유압 셔블의 유압 구동 장치에 적용한 경우를 예로 들어 설명한다.

∼구성∼

도 1은, 본 실시 형태에 관한 유압 셔블의 외관을 도시한 도면이다. 유압 셔블은, 하부 주행체(1)와, 상부 선회체(2)와, 프론트 작업 장치(3)를 구비하고 있다.

하부 주행체(1)는, 좌우의 크롤러 벨트(11a, 11b)(좌측만 도시)와 좌우의 주행 유압 모터(12a, 12b)(좌측만 도시)를 구비하고, 좌우의 주행 유압 모터(12a, 12b)에 의해 좌우의 크롤러 벨트(11a, 11b)를 각각 구동함으로써 주행한다.

상부 선회체(2)는, 지지 기구로서의 선회 프레임(2a)을 갖고, 선회 프레임(2a) 상에는, 원동기로서의 엔진(13), 전동기(M)(도시하지 않음), 엔진(13)에 연결된 발전 전동기(GM)(도시하지 않음), 엔진(13)에 의해 구동되는 유압 펌프(P1, P2), 전동기에 의해 구동되는 유압 펌프(P3)(도시하지 않음), 하부 주행체(1)에 대해 상부 선회체(2)(선회 프레임(2a))를 선회 구동하는 선회 유압 모터(10), 유압 펌프(P1∼P3)의 토출유를 각 액추에이터(7∼10, 12a, 12b)로 분배하여 공급하는 컨트롤 밸브(15) 등이 탑재되어 있다.

프론트 작업 장치(3)는, 상부 선회체(2)에 상하 방향으로 회전 가능하게 설치된 붐(4)과, 붐(4)의 선단에 회전 가능하게 설치된 아암(5)과, 아암(5)의 선단에 회전 가능하게 설치된 버킷(6)을 갖고 있다. 붐(4)은, 붐 실린더(7)의 신축에 의해 상하 방향으로 회전하고, 아암(5)은 아암 실린더(8)의 신축에 의해 상하·전후 방향으로 회전하고, 버킷(6)은 버킷 실린더(9)의 신축에 의해 상하·전후 방향으로 회전한다.

도 2는, 본 발명의 실시 형태에 관한 유압 구동 장치의 구성도이다. 유압 구동 장치는, 엔진(13)과, 발전 전동기(GM)와, 전동기(M)와, 3개의 유압 펌프(이하, 적절하게 제1∼제3 펌프라고 함)(P1∼P3)와, 컨트롤 밸브(15)와, 복수의 액추에이터(8∼10)와, 각 액추에이터(8∼10)를 각각 조작하는 복수의 조작 장치(19∼21)와, 제어 장치로서의 메인 컨트롤러(이하, 적절하게 컨트롤러라고 함)(18)를 구비하고 있다.

또한, 도 1에 도시한 붐 실린더(7) 및 좌우의 주행 유압 모터(12a, 12b)는 제1, 제2 펌프(P1, P2) 중 어느 하나에 의해 구동되지만, 액추에이터(7, 12a, 12b)의 동작은 이하의 논의에 영향을 미치지 않기 때문에, 도 2에서는 액추에이터(7, 12a, 12b)의 구동에 관련된 부분은 생략하고 있다.

엔진(13)의 출력축에는 발전 전동기(GM)가 연결되어 있고, 발전 전동기(GM)의 출력축에는 제1, 제2 펌프(P1, P2)가 연결되어 있다. 발전 전동기(GM)는, 엔진(13)의 구동력 및 배터리(14)에 축적된 전기 에너지 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 의해 작동하여, 제1, 제2 펌프(P1, P2)를 구동한다. 발전 전동기(GM)는, 제1 인버터(INV1)를 통해 배터리(14) 및 제2 인버터(INV2)에 접속되어 있고, 엔진(13)의 동력을 전기 에너지로 변환하여 배터리(14) 또는 제2 인버터(INV2)에 출력하는 발전기로서의 기능과, 제1 인버터(INV1)를 통해 공급되는 배터리(14)의 전기 에너지에 의해 제1, 제2 펌프(P1, P2)를 어시스트 구동하는 전동기로서의 기능을 갖는다.

전동기(M)의 출력축에는, 제3 펌프(P3)가 연결되어 있다. 전동기(M)는, 제2 인버터(INV2)를 통해 배터리(14) 및 제1 인버터(INV1)에 접속되어 있고, 배터리(14)에 축적된 전기 에너지 및 발전 전동기(GM)에 의해 발전한 전기 에너지 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 의해 작동하여, 제3 펌프(P3)를 구동한다.

제1, 제2 펌프(P1, P2)는, 가변 용량형 유압 펌프이며, 각각 제1, 제2 펌프 레귤레이터(R1, R2)를 통해 펌프 용량(배기 용적)을 조정함으로써 토출 유량이 제어된다. 제3 펌프(P3)는, 고정 용량형 유압 펌프이며, 제2 인버터(INV2)를 통해 전동기(M)의 회전수를 조정함으로써 토출 유량이 제어된다.

컨트롤 밸브(15)는, 제1∼제3 펌프(P1∼P3)와 복수의 액추에이터(8∼10) 사이에 배치되고, 제1∼제3 펌프(P1∼P3)의 토출유를 각 액추에이터(8∼10)에 분배하여 공급한다. 컨트롤 밸브(15)의 내부에는, 복수의 펌프 유로(이하, 적절하게 제1∼제3 펌프 유로라고 함)(L1∼L3)가 형성되어 있고, 제1 펌프 유로(L1)에는 버킷 실린더(9)에 공급하는 압유의 방향 및 유량을 제어하는 방향 제어 밸브(V2)가 배치되고, 제2 펌프 유로(L2)에는 아암 실린더(8)에 공급하는 압유의 방향 및 유량을 제어하는 방향 제어 밸브(V1)와 선회 유압 모터(10)의 공급하는 압유의 방향 및 유량을 제어하는 방향 제어 밸브(V3)가 배치되고, 제3 펌프 유로(L3)에는 아암 실린더(8)에 공급하는 압유의 방향 및 유량을 제어하는 방향 제어 밸브(V4)가 배치되어 있다. 제1∼제3 유압 펌프(P1∼P3)의 토출유는, 제1∼제3 펌프 유로(L1∼L3)에 각각 유도되고, 각 방향 제어 밸브(V1∼V4)를 통해 각 액추에이터(8∼10)에 공급된다.

제1∼제3 펌프 유로(L1∼L3)에는, 제1∼제3 펌프(P1∼P3)의 토출압을 검출하는 펌프압 센서(S1∼S3)가 각각 설치되어 있고, 아암 실린더(8)와 방향 제어 밸브(V1, V4)를 접속하는 헤드측 유로(L5) 및 로드측 유로(L6)에는, 아암 실린더(8)의 부하압을 검출하는 부하압 센서(S4, S5)가 각각 설치되어 있다. 펌프압 센서(S1∼S3) 및 부하압 센서(S4, S5)의 검출 신호는, 컨트롤러(18)에 입력된다.

조작 장치(이하, 적절하게 아암 조작 장치라고 함)(19)는, 파일럿 밸브(19a)와, 파일럿 밸브(19a)에 연결된 조작 레버(이하, 적절하게 아암 조작 레버라고 함)(19b)를 구비하고 있다. 파일럿 밸브(19a)는, 파일럿 펌프 및 파일럿 릴리프 밸브 등으로 구성되는 파일럿 유압원(17)에 접속되어 있고, 조작 레버(19b)의 조작 방향 및 조작량에 따라서 파일럿 유압원(17)으로부터 입력되는 파일럿 1차압을 감압하여, 파일럿압(PL1, PL2)으로서 출력한다. 파일럿압(PL1, PL2)은, 방향 제어 밸브(V1, V4)의 좌우 파일럿 수압부에 각각 유도되고, 아암 조작용 방향 제어 밸브(V1, V4)를 좌우 어느 한쪽의 방향으로 전환 조작한다. 파일럿 밸브(19a)에 접속된 2개의 파일럿 유로에는, 파일럿압(PL1, PL2)을 검출하는 파일럿압 센서(S6, S7)가 각각 설치되어 있고, 파일럿압 센서(S6, S7)의 검출 신호는, 컨트롤러(18)에 입력된다.

조작 장치(20)(이하, 적절하게 버킷 조작 장치라고 함)는, 파일럿 밸브(20a)와, 파일럿 밸브(20a)에 연결된 조작 레버(이하, 적절하게 버킷 조작 레버라고 함)(20b)를 구비하고 있다. 파일럿 밸브(20a)는, 파일럿 유압원(17)에 접속되어 있고, 조작 레버(20b)의 조작 방향 및 조작량에 따라서 파일럿 유압원(17)으로부터 입력되는 파일럿 1차압을 감압하여, 파일럿압(PL3, PL4)으로서 출력한다. 파일럿압(PL3, PL4)은, 버킷 조작용 방향 제어 밸브(V2)의 좌우 파일럿 수압부에 각각 유도되고, 방향 제어 밸브(V2)를 좌우 어느 한쪽의 방향으로 전환 조작한다. 파일럿 밸브(20a)에 접속된 2개의 파일럿 유로에는, 파일럿압(PL3, PL4)을 검출하는 파일럿압 센서(S8, S9)가 각각 설치되어 있고, 파일럿압 센서(S8, S9)의 검출 신호는, 컨트롤러(18)에 입력된다.

조작 장치(21)(이하, 적절하게 선회 조작 장치라고 함)는, 파일럿 밸브(21a)와, 파일럿 밸브(21a)에 연결된 조작 레버(이하, 적절하게 선회 조작 레버라고 함)(21b)를 구비하고 있다. 파일럿 밸브(21a)는, 파일럿 유압원(17)에 접속되어 있고, 조작 레버(21b)의 조작 방향 및 조작량에 따라서 파일럿 유압원(17)으로부터 입력되는 파일럿 1차압을 감압하여, 파일럿압(PL5, PL6)으로서 출력한다. 파일럿압(PL5, PL6)은, 선회 조작용 방향 제어 밸브(V3)의 좌우의 파일럿 수압부에 각각 유도되고, 방향 제어 밸브(V3)를 좌우 어느 한쪽의 방향으로 전환 조작한다. 파일럿 밸브(21a)에 접속된 2개의 파일럿 유로에는, 파일럿압(PL5, PL6)을 검출하는 파일럿압 센서(S10, S11)가 각각 설치되어 있고, 파일럿압 센서(S10, S11)의 검출 신호는, 컨트롤러(18)에 입력된다.

컨트롤러(18)는, 제1∼제3 펌프(P1∼P3)가 제한값을 초과하지 않도록 펌프압 센서(S1∼S3)의 검출값(제1∼제3 펌프(P1∼P3)의 토출압)을 감시함과 함께, 펌프압 센서(S1∼S3)의 검출값(제1∼제3 펌프(P1∼P3)의 토출압), 부하압 센서(S4, S5)의 검출값(아암 부하압) 및 파일럿압 센서(S6∼S11)의 검출값(파일럿압(P1∼P6))에 따라서 제1∼제3 펌프(P1∼P3)의 목표 유량을 설정하고, 제1∼제3 펌프(P1∼P3)의 토출 유량이 각각의 목표 유량과 일치하도록, 제1, 제2 펌프(P1, P2)의 용량(배기 용적) 및 전동기(M)의 회전수를 제어한다. 제1, 제2 펌프(P1, P2)의 펌프 용량(배기 용적)은, 컨트롤러(18)가 제1, 제2 펌프 레귤레이터(R1, R2)에 틸팅 제어 신호를 송신함으로써 제어되고, 전동기(M)의 회전수는, 컨트롤러(18)가 제2 인버터(INV2)에 회전수 제어 신호를 송신함으로써 제어된다.

∼제어∼

본 실시 형태에 관한 유압 구동 장치의 제어 방법을, 도 3을 사용하여 설명한다.

도 3은, 컨트롤러(18)에 의한 제어를 나타낸 흐름도이다. 도 3의 제어 플로우를 구성하는 각 스텝에 대해, 이하 차례로 설명한다.

스텝 S101에서는, 미리 설정한 테이블(일례를 도 4a에 나타냄)을 참조하여, 엔진 현재 회전수 또는 엔진 회전수 목표값으로부터 제1·제2 펌프 기준 동력 Pow12를 결정한다. 여기서, 상기 테이블은, 제1·제2 펌프 기준 동력 Pow12가 엔진 최대 출력 HP1을 초과하지 않도록 설정되어 있다.

스텝 S102에서는, 미리 설정한 테이블(일례를 도 4b에 나타냄)을 참조하여, 배터리 충전량(SOC)으로부터 제3 펌프 기준 동력 Pow3을 결정한다. 여기서, 상기 테이블은, 제3 펌프 기준 동력 Pow3이 전동기(M)의 최대 출력 HP2를 초과하지 않도록, 또한 소정의 배터리 잔량(SOC2)을 하회하면, 제3 펌프 기준 동력이 제로로 되도록 설정되어 있다.

스텝 S103에서는, 전동 계통 이상 플래그가 오프인지 여부를 판정하여, 전동 계통 이상 플래그가 오프인 경우는 스텝 S105로 진행한다. 전동 계통 이상 플래그가 온인 경우는 스텝 S104로 진행하고, 제3 펌프 기준 동력 Pow3을 제로로 설정하여 스텝 S105로 진행한다.

스텝 S105에서는, 도 5에 나타낸 연산 플로우에 기초하여, 각종 조작 신호와, 제1∼제3 펌프 토출압(펌프압 센서(S1∼S3)의 검출값) Sv1∼Sv3과, 펌프 기준 동력 Pow12, Pow3으로부터, 각 펌프의 기준 유량 Q1c, Q2c, Q3c를 결정한다.

도 5의 연산 플로우에 있어서, 먼저, 제1, 제2 펌프(P1, P2)의 기준 유량을 연산하는 플로우를 설명한다.

우선, 테이블 T1을 참조하여, 제1 펌프(P1)에 접속된 액추에이터의 조작 파일럿압의 최댓값 PLm1로부터 유량 Q1a를 결정한다. 마찬가지로 테이블 T2를 참조하여, 제2 펌프(P2)에 접속된 액추에이터의 조작 파일럿압의 최댓값 PLm2로부터 유량 Q2a를 결정한다.

다음으로, 제1, 제2 펌프 토출압 Sv1, Sv2와 제1·제2 펌프 기준 동력 Pow12로부터, 이하의 식에 따라서 유량 Q12b를 계산한다(유량 연산 C1).

마지막으로, Q1a, Q12b의 최솟값을 제1 펌프 기준 유량 Q1c로 설정하고, Q2a, Q12b의 최솟값을 제2 펌프 기준 유량 Q2c로 설정한다.

다음으로, 도 5의 연산 플로우에 있어서, 제3 펌프(P3)의 기준 유량을 연산하는 플로우를 설명한다.

우선, 테이블 T3을 참조하여, 제3 펌프(P3)에 접속된 액추에이터의 조작 파일럿압의 최댓값 PLm3으로부터 유량 Q3a를 결정한다.

다음으로, 제3 펌프 토출압 Sv3과 제3 펌프 기준 동력 Pow3으로부터, 이하의 식에 따라서 유량 Q3b를 계산한다(유량 연산 C2).

마지막으로, Q3a, Q3b의 최솟값을 제3 펌프 기준 유량 Q3c로 설정한다. 여기서, 특히 스텝 S102 및 S104에서 제3 펌프 기준 동력 Pow3이 제로로 된 경우는, 제3 펌프 기준 유량 Q3c가 제로로 된다.

스텝 S106에서는, 조작 파일럿압 센서값으로부터, 아암 조작과 선회 조작이 동시에 행해지고 있는지를 판정하여, 동시에 행해지고 있는 경우는 스텝 S108로 진행한다. 동시에 행해지고 있지 않은 경우에는 스텝 S107로 진행하여, 제3 펌프 기준 유량 Q3c를 제로로 설정한다.

스텝 S108에서는, 미리 설정한 테이블(일례를 도 6에 나타냄)을 참조하여, 부하압 센서(S4, S5)의 검출값 Sv4, Sv5로부터 보정 게인(G)을 결정하고, 이하의 식으로 제3 펌프 기준 유량을 보정한다.

여기서, G는 0 내지 1의 값을 취하고, 액추에이터 부하압이 어느 일정 이상의 값(도 6에 있어서의 Pam2)에서는 0이 된다.

스텝 S109에서는, 제2 펌프 기준 유량으로부터 보정 후의 제3 펌프 기준 유량 Q3ｃ'을 감산하고, 보정 후 제2 펌프 기준 유량 Q2ｃ'을 연산한다.

스텝 S110에서는, 제1∼제3 펌프 목표 유량 Q1d, Q2d, Q3d를 결정한다. 여기서, 제1 펌프 목표 유량 Q1d는 Q1c, 제2 펌프 목표 유량 Q2d는 보정 후 제2 펌프 기준 유량 Q2ｃ'로 하고, 제3 펌프 목표 유량 Q3d는 보정 후 제3 펌프 기준 유량 Q3ｃ'로 한다.

스텝 S111에서는, 제1, 제2 펌프 목표 유량 Q1d, Q2d와 엔진 현재 회전수 또는 엔진 목표 회전수로부터 제1 및 제2 펌프 목표 배기 용적을 연산하고, 제1, 제2 펌프 레귤레이터(R1, R2)에 틸팅 지령을 송신한다.

스텝 S112에서는, 제3 펌프 목표 유량 Q3d와 제3 펌프 배기 용적으로부터 전동기 목표 회전수를 연산하고, 제2 인버터(INV2)에 전동기 회전수 지령을 송신하여 전동기 회전수를 제어하고, 플로우를 종료한다.

다음으로, 메인 컨트롤러(18)에 의한 배터리 충전율의 취득 방법 및 전동 계통 이상 플래그의 설정 방법에 대해, 도 7 및 도 8을 사용하여 설명한다.

도 7은, 전동 계통(30)으로부터 메인 컨트롤러(18)에의 데이터 플로우를 나타낸 블록도이다. 전동 계통(30)은, 배터리(14), 발전 전동기(GM), 전동기(M), 제1 인버터(INV1), 제2 인버터(INV2) 등의 제3 펌프(P3)의 구동에 관계되는 장치로 구성되어 있다. 배터리(14)에 탑재된 배터리 컨트롤러(22)는, 배터리 온도, 배터리 전압 및 배터리 전류값에 기초하여 배터리 충전율을 계산하고, 메인 컨트롤러(18)에 송신한다. 또한, 배터리 컨트롤러(22)는, 배터리 온도에 기초하여 배터리 이상 플래그를 오프 또는 온으로 설정하고, 메인 컨트롤러(18)에 송신한다. 여기서, 배터리 이상 플래그는, 배터리 온도가 정상적인 온도 범위에 있는 경우는 오프로 설정되고, 배터리 온도가 정상적인 온도 범위로부터 벗어난 경우는 온으로 설정된다.

제1 인버터(INV1)에 탑재된 제1 인버터용 컨트롤러(23)는, 인버터 온도와 발전 전동기(GM)에 설치된 발전 전동기용 서미스터(25)로부터 수신한 발전 전동기 온도에 기초하여 발전 전동기 이상 플래그를 오프 또는 온으로 설정하고, 메인 컨트롤러(18)에 송신한다. 여기서, 발전 전동기 이상 플래그는, 인버터 온도 및 발전 전동기 온도가 각각 정상적인 온도 범위에 있는 경우는 오프로 설정되고, 인버터 온도 또는 발전 전동기 온도 중 어느 하나가 정상적인 온도 범위로부터 벗어난 경우는 온으로 설정된다.

제2 인버터(INV2)에 탑재된 제2 인버터용 컨트롤러(24)는, 인버터 온도와 전동기(M)에 설치된 전동기용 서미스터(26)로부터 수신한 전동기 온도에 기초하여 전동기 이상 플래그를 오프 또는 온으로 설정하고, 메인 컨트롤러(18)에 송신한다. 여기서, 전동기 이상 플래그는, 인버터 온도 및 전동기 온도가 각각 정상적인 온도 범위에 있는 경우는 오프로 설정되고, 인버터 온도 또는 전동기 온도 중 어느 하나가 정상적인 온도 범위로부터 벗어난 경우는 온으로 설정된다.

도 8은, 메인 컨트롤러(18)에 의한 전동 계통 이상 플래그의 설정 처리를 나타낸 흐름도이다. 도 8의 플로우를 구성하는 각 스텝에 대해, 이하 차례로 설명한다.

메인 컨트롤러(18)는 먼저, 배터리 컨트롤러(22)로부터 수신한 배터리 이상 플래그가 오프인지 여부를 판정한다(스텝 S201).

스텝 S201에서 "예"(배터리 이상 플래그가 오프)라고 판정된 경우는, 제1 인버터용 컨트롤러(23)로부터 수신한 발전 전동기 이상 플래그가 오프인지 여부를 판정한다(스텝 S202).

스텝 S202에서 "예"(배터리 이상 플래그가 오프)라고 판정된 경우는, 제2 인버터용 컨트롤러(24)로부터 수신한 전동기 이상 플래그가 오프인지 여부를 판정한다(스텝 S203).

스텝 S203에서 "예"(전동기 이상 플래그가 오프)라고 판정된 경우는, 전동기기 이상 플래그를 오프로 설정하고(스텝 S204), 플로우를 종료한다.

한편, 스텝 S201∼S203 중 어느 하나에서 "아니오"라 판정된 경우는, 전동 계통 이상 플래그를 온으로 설정하고(스텝 S205), 플로우를 종료한다.

이상의 플로우에 의해, 전동 계통(30)을 구성하는 기기 모두가 정상적인 경우는, 전동 계통 이상 플래그는 오프로 설정되고, 전동 계통(30)을 구성하는 기기 중 어느 하나에 이상이 발생한 경우는, 전동 계통 이상 플래그가 온으로 설정된다.

∼동작∼

상술한 컨트롤러(18)의 제어 플로우에 의해 실현되는 유압 구동 장치의 동작을, 도 2를 사용하여 설명한다.

(아암·버킷 복합 동작)

아암 조작 레버(19b) 및 버킷 조작 레버(20b)가 동시에 조작되면, 각 레버의 조작 방향 및 조작량에 따라서 파일럿압 PL1, PL2 및 파일럿압 PL3, PL4가 파일럿 밸브(19a, 20a)로부터 각각 출력된다.

컨트롤러(18)는, 제1, 제2 펌프(P1, P2)의 토출압(펌프압 센서(S1, S2)의 검출값)에 따라서 제1, 제2 펌프(P1, P2)의 목표 유량을 설정하고, 제1, 제2 펌프(P1, P2)의 토출 유량이 각각의 목표 유량과 일치하도록, 제1, 제2 펌프(P1, P2)의 틸팅각을 제어한다. 또한, 선회·아암 복합 조작은 아니기 때문에, 제3 펌프(P3)의 목표 유량을 제로로 설정하고, 전동기(M)를 작동시키지 않는다.

아암 조작 장치(19)로부터 출력된 아암 파일럿압 PL1, PL2는, 방향 제어 밸브(V1, V4)를 좌우 어느 한 방향으로 전환 조작한다. 버킷 조작 장치(20)로부터 출력된 버킷 파일럿압 PL3, PL4는, 방향 제어 밸브(V2)를 좌우 어느 한 방향으로 전환 조작한다.

이에 의해, 아암 조작 레버(19b)의 조작에 따라서 제2 펌프 유로(L2)로부터 아암 실린더(8)에 압유가 공급됨과 함께, 버킷 조작 레버(20b)의 조작에 따라서 제1 펌프 유로(L1)로부터 버킷 실린더(9)에 압유가 공급되어, 아암·버킷 복합 조작이 실현된다. 이때, 전동기(M)는 작동하지 않으므로, 제3 유압 펌프(P3)로부터 아암 실린더(8)에 압유가 공급되는 일은 없다.

(아암·버킷·선회 복합 동작(경부하))

아암 조작 레버(19b), 버킷 조작 레버(20b) 및 선회 조작 레버(21b)가 동시에 조작되면, 각 레버의 조작 방향 및 조작량에 따라서 파일럿압 PL1, PL2, 파일럿압 PL3, PL4 및 파일럿압 PL5, PL6이 파일럿 밸브(19a∼21a)로부터 각각 출력된다.

컨트롤러(18)는, 도 3의 제어 플로우에 기초하여 제1∼제3 펌프(P1∼P3)의 토출 유량을 제어한다. 먼저, 엔진 회전수로부터 Pow12를 결정하고, 배터리 충전량으로부터 Pow3을 결정한다. 배터리 충전량이 소정의 값(도 4b의 SOC2)을 하회하면 Pow3은 제로로 되고, 이후에 연산되는 제3 펌프 목표 유량이 제로로 되는 점에서, 배터리 충전량이 소정의 값 이하로 되면 제3 펌프(P3)를 구동하는 전동기(M)는 작동하지 않는다.

도 5에 있어서의 각 펌프의 기준 유량의 연산에 대해 설명한다. 테이블 T1을 참조하여, 제1 펌프(P1)에 접속된 액추에이터의 최대 조작압 PLm1(이 경우는, 버킷 조작 파일럿압)로부터 Qa1을 결정한다. 또한, 테이블 T2를 참조하여, 제2 펌프(P2)에 접속된 액추에이터의 최대 조작압 PLm2(이 경우는, 아암 조작 파일럿압, 선회 조작 파일럿압의 최댓값)로부터 Qa2를 결정한다. 유량 연산 C1에 의해, 제1, 제2 펌프 토출압 Sv1, Sv2와 제1·제2 펌프 기준 동력 Pow12로부터 Q12b를 결정하고, Q1a, Q12b의 최솟값을 제1 펌프 기준 유량 Q1c로 하고, Q2a, Q12b의 최솟값을 제2 펌프 기준 유량 Q2c로 한다.

또한, 테이블 T3을 참조하여, 제3 펌프(P3)에 접속된 액추에이터의 최대 조작압 PLm3(이 경우는, 아암 조작 파일럿압)으로부터 기준 유량 Qa3을 결정한다. 유량 연산 C2에 의해, 제3 펌프 토출압 Sv3과 제3 펌프 기준 동력 Pow3으로부터 기준 유량 Q3b를 결정하고, 기준 유량 Q3a, Q3b의 최솟값을 제3 펌프 기준 유량 Q3c로 한다. 여기서, 선회·아암 복합 조작이 이루어져 있고, 또한 아암 부하압이 경부하(도 6에 있어서의 Pam1 이하)로 되면, 제3 펌프 목표 유량 Q3d는 Q3c로 되고, 제2 펌프 목표 유량 Q2d는 제2 펌프 기준 유량 Q2c로부터 Q3c를 감산한 것이 된다. 제1 펌프 목표 유량은 보정되지 않고, Q1d＝Q1c로 된다.

이상과 같이 계산한 각 펌프 목표 유량에 기초하여, 제1, 제2 펌프(P1, P2)의 틸팅각 및 제3 펌프(P3)를 구동하는 전동기(M)의 회전수를 제어한다.

아암 조작 장치(19)로부터 출력되는 파일럿압 PL1, PL2는, 방향 제어 밸브(V1, V4)의 좌우 파일럿 수압부로 각각 유도되고, 방향 제어 밸브(V1, V4)를 좌우 어느 한 방향으로 전환 조작한다. 버킷 조작 장치(20)로부터 출력되는 파일럿압 PL3, PL4는, 방향 제어 밸브(V2)의 좌우 파일럿 수압부로 각각 유도되고, 방향 제어 밸브(V2)를 좌우 어느 한 방향으로 전환 조작한다. 선회 조작 장치(21)로부터 출력되는 파일럿압 PL5, PL6은, 방향 제어 밸브(V3)의 좌우 파일럿 수압부로 각각 유도되고, 방향 제어 밸브(V3)를 좌우 어느 한 방향으로 전환 조작한다.

이에 의해, 아암 조작 레버(19b)의 조작에 따라서 제3 펌프(P3)로부터 아암 실린더(8)에 압유가 공급되고, 버킷 조작 레버(20b)의 조작에 따라서 제1 펌프(P1)로부터 버킷 실린더(9)에 압유가 공급되고, 선회 조작 레버(21b)의 조작에 따라서 제2 펌프(P2)로부터 선회 유압 모터(10)에 압유가 공급되어, 경부하 작업에 있어서의 아암·버킷·선회의 복합 동작이 실현된다. 이때, 제2 펌프 유로(L2)가 방향 제어 밸브(V1, V2)를 통해 아암 실린더(8) 및 선회 유압 모터(10)의 양쪽과 연통되게 되지만, 방향 제어 밸브(V1)는 방향 제어 밸브(V3)에 대해 탠덤 접속의 하류측에 설치되어 있고, 또한 패럴렐 유로(L4)에 스로틀이 설치되어 있기 때문에, 제2 펌프(P2)의 토출유는 아암 실린더(8)에 거의 공급되지 않는다. 따라서, 제2 펌프(P2)의 토출유를 아암 실린더(8)에 분류하는 제어 스로틀에 있어서 압력 손실은 거의 발생하지 않는다.

(아암·버킷·선회 복합 동작(중부하))

아암 조작 레버(19b), 버킷 조작 레버(20b) 및 선회 조작 레버(21b)가 동시에 조작되면, 각 조작 레버의 조작에 따라서 파일럿압 PL1∼PL6이 파일럿 밸브(19a∼21a)로부터 출력된다.

컨트롤러(18)는, 도 3의 제어 플로우에 기초하여, 제1∼제3 펌프(P1∼P3)의 토출 유량을 제어한다. 여기서, 아암 부하압이 소정의 값 이상(도 6에 있어서의 Pam2 이상)이 되면, 제3 펌프 보정 게인(G)이 제로가 되고, 보정 후 제3 펌프 기준 유량이 제로가 된다. 이에 의해, 제3 펌프 목표 유량은 제로가 되고, 제2 펌프 목표 유량은 제2 펌프 기준 유량에 일치한다.

아암 조작 장치(19)로부터 출력된 파일럿압 PL1, PL2는, 방향 제어 밸브(V1, V4)의 좌우 파일럿 수압부로 각각 유도되고, 방향 제어 밸브(V1, V4)를 좌우 어느 한 방향으로 전환 조작한다. 버킷 조작 장치(20)로부터 출력된 파일럿압 PL3, PL4는, 방향 제어 밸브(V2)의 좌우 파일럿 수압부로 각각 유도되고, 방향 제어 밸브(V2)를 좌우 어느 한 방향으로 전환 조작한다. 선회 조작 장치(21)로부터 출력된 파일럿압 PL5, PL6은, 방향 제어 밸브(V3)의 좌우 파일럿 수압부로 각각 유도되고, 방향 제어 밸브(V3)을 좌우 어느 한 방향으로 전환 조작한다.

이에 의해, 아암 조작 레버(19b) 및 선회 조작 레버(21b)의 조작에 따라서 제2 펌프(P2)의 토출유가 아암 실린더(8) 및 선회 유압 모터(10)에 분류되어 공급되고, 버킷 조작 레버(20b)의 조작에 따라서 제1 펌프(P1)의 토출유가 버킷 실린더(9)에 공급되어, 중부하 작업에 있어서의 아암·버킷·선회의 복합 동작이 실현된다. 이때, 전동기(M)는 작동하지 않으므로, 제3 펌프(P3)로부터 아암 실린더(8)에 압유가 공급되는 일은 없다.

도 9는, 본 실시 형태에 관한 유압 구동 장치에 있어서, 아암 부하압(경부하/중부하), 아암 조작(단독/복합) 및 아암 구동원(제2 펌프(P2)/제3 펌프(P3))에 조합에 의해 정해지는 구동 모드 M1∼M8과 각 구동 모드에 있어서 발생하는 에너지 손실(드래그 손실, 압력 손실 및 전력 손실)의 관계를 나타낸 도면이다.

(구동 모드 M1, M2)

아암 단독의 경부하 작업에 있어서, 아암 실린더(8)를 엔진 구동의 제2 펌프(P2)에 의해 구동한 경우(구동 모드 M1), 제3 펌프(P3)의 구동에 수반되는 드래그 손실 및 전동기(M)의 작동에 수반되는 전력 손실은 발생하지 않는다. 또한, 제2 펌프(P2)의 토출유는 아암 실린더(8)에만 공급되기 때문에, 분류에 수반되는 압력 손실은 발생하지 않는다. 한편, 아암 실린더(8)를 전동기 구동의 제3 펌프(P3)에 의해 구동한 경우(구동 모드 M2), 구동 모드 M1과 마찬가지로 분류에 수반되는 압력 손실은 발생하지 않지만, 제3 펌프(P3)의 구동에 수반되는 드래그 손실 및 전동기(M)의 작동에 수반되는 전력 손실이 발생한다. 따라서, 아암 단독의 경부하 작업에 있어서는, 엔진 구동의 제2 펌프(P2)에 의해 아암 실린더(8)를 구동(구동 모드 M5를 선택)한 쪽이, 에너지 손실이 작다(연비가 좋다).

(구동 모드 M3, M4)

선회·아암 복합의 경부하 작업에 있어서, 아암 실린더(8)와 선회 유압 모터(10)를 엔진 구동의 제2 펌프(P2)에 의해 구동한 경우(구동 모드 M3), 제3 펌프(P3)의 구동에 수반되는 드래그 손실 및 전동기(M)의 작동에 수반되는 전력 손실은 발생하지 않는다. 그러나, 제2 펌프(P2)가 아암 실린더(8)와 선회 유압 모터(10)에 연통됨과 함께, 제2 펌프(P2)로부터 부하압이 작은 아암 실린더(8)에 다량의 압유가 분류되어 공급되기 때문에, 큰 압력 손실이 발생한다. 한편, 선회 유압 모터(10)를 제2 펌프(P2)에 의해 구동하고, 아암 실린더(8)를 제3 펌프(P3)에 의해 구동한 경우(구동 모드 M4), 제3 펌프(P3)의 구동에 수반되는 드래그 손실 및 전동기(M)의 작동에 수반되는 전력 손실이 발생하지만, 아암 부하압이 낮고 전동기(M)의 소비 전력이 작기 때문에, 전력 손실은 작다. 또한, 제2 펌프(P2)의 토출유는 선회 유압 모터(10)에만 공급되기 때문에, 분류에 수반되는 압력 손실은 발생하지 않는다. 따라서, 선회·아암 복합의 경부하 작업에 있어서는, 전동기 구동의 제3 펌프(P3)에 의해 아암 실린더(8)를 구동(구동 모드 M4를 선택)한 쪽이, 에너지 손실이 작다(연비가 좋다).

(구동 모드 M5, M6)

아암 단독의 중부하 작업에 있어서, 아암 실린더(8)를 엔진 구동의 제2 펌프(P2)에 의해 구동한 경우(구동 모드 M5), 제3 펌프(P3)의 구동에 수반되는 드래그 손실 및 전동기(M)의 작동에 수반되는 전력 손실은 발생하지 않는다. 또한, 제2 펌프(P2)의 토출유는 아암 실린더(8)에만 공급되기 때문에, 분류에 수반되는 압력 손실은 발생하지 않는다. 한편, 아암 실린더(8)를 전동기 구동의 제3 펌프(P3)에 의해 구동한 경우(구동 모드 M6), 제3 펌프(P3)의 구동에 수반되는 드래그 손실 및 전동기(M)의 작동에 수반되는 전력 손실은 발생하지만, 아암 실린더(8)의 부하압이 낮고 전동기(M)의 소비 전력이 작기 때문에, 전력 손실은 작다. 따라서, 아암 단독의 중부하 작업에 있어서는, 엔진 구동의 제2 펌프(P2)에 의해 아암 실린더(8)를 구동(구동 모드 M5를 선택)한 쪽이, 에너지 손실은 작다(연비가 좋다).

(구동 모드 M7, M8)

선회·아암 복합의 중부하 작업에 있어서, 아암 실린더(8)와 선회 유압 모터(10)를 엔진 구동의 제2 펌프(P2)에 의해 동시에 구동한 경우(구동 모드 M7), 제3 펌프(P3)의 구동에 수반되는 드래그 손실 및 전동기(M)의 작동에 수반되는 전력 손실은 발생하지 않는다. 또한, 제2 펌프(P2)는 아암 실린더(8)와 선회 유압 모터(10)에 연통되게 되지만, 아암 부하압이 높고 제2 펌프(P2)로부터 아암 실린더(8)로 분류되어 공급되는 압유가 소량이기 때문에, 큰 압력 손실은 발생하지 않는다. 한편, 선회 유압 모터(10)를 제2 펌프(P2)에 의해 구동하고, 아암 실린더(8)를 제3 펌프(P3)에 의해 구동한 경우(구동 모드 M8), 제2 펌프(P2)의 토출유는 선회 유압 모터(10)에만 공급되기 때문에, 분류에 수반되는 압력 손실은 발생하지 않는다. 그러나, 제3 펌프(P3)의 구동에 수반되는 드래그 손실이 발생함과 함께, 부하압이 높은 아암 실린더(8)를 전동기 구동의 제3 펌프(P3)에 의해 구동함으로써, 전동기(M)의 소비 전력이 증대되어, 큰 전력 손실이 발생한다. 따라서, 선회·아암 복합의 중부하 작업에 있어서는, 엔진 구동의 제2 펌프(P2)에 의해 아암 실린더(8)를 구동(구동 모드 M7을 선택)한 쪽이, 에너지 손실이 작다(연비가 좋다).

본 실시 형태에 관한 유압 구동 장치에서는, 컨트롤러(18)가 도 3에 도시한 제어 플로우를 실행함으로써, 아암 조작, 선회 조작 및 아암 부하압에 따라서 에너지 손실이 작은(연비가 좋은) 구동 모드 M1, M4, M5, M7 중 어느 하나가 선택된다.

∼효과∼

상술한 본 발명의 실시 형태에 의하면, 제2 펌프 유로(L2)에 접속된 복수의 액추에이터(8, 10) 중 아암 실린더(8)만이 조작되는 단독 동작 시는, 전동기(M)를 작동시키지 않고, 제2 펌프(P2)에 의해 아암 실린더(8)를 구동함으로써, 제3 유압 펌프(P3)의 구동에 수반되는 드래그 손실의 발생을 억제할 수 있다. 한편, 제2 펌프 유로(L2)에 접속된 아암 실린더(8)를 포함하는 복수의 액추에이터(8, 10)가 동시에 조작되는 복합 동작 시는, 전동기(M)를 작동시켜, 제3 펌프(P3)에 의해 아암 실린더(8)를 구동함으로써, 제2 펌프(P2)의 토출유를 분류하여 아암 실린더(8)에 공급한 경우에 발생하는 압력 손실을 억제할 수 있다. 이와 같이, 아암 조작 및 선회 조작에 따라서 아암 실린더(8)를 엔진 구동의 제2 펌프(P2)와 전동기 구동의 제3 펌프(P3)에 의해 선택적으로 구동하고, 분류에 수반되는 압력 손실 및 제3 펌프(P3)의 구동에 수반되는 드래그 손실을 억제함으로써, 작업 기계의 연비를 개선할 수 있다. 또한, 경부하 작업에 있어서 복합 조작되는 빈도가 높고, 또한 대유량을 요하는 아암 실린더(8)를, 제2 펌프(P2)와 제3 펌프(P3)에 의해 선택적으로 구동 가능한 특정 액추에이터로 함으로써, 그 밖의 액추에이터를 특정 액추에이터로 한 경우보다 압력 손실 및 드래그 손실의 억제 효과를 높일 수 있다.

또한, 상술한 본 발명의 실시 형태에 의하면, 중부하 작업(아암 실린더(8)의 부하압이 Pam2 이상)에 있어서, 전동기(M)를 작동시키지 않고, 제2 펌프(P2)에 의해 아암 실린더(8)를 구동함으로써, 전동기(M)의 소비 전력이 과도하게 상승하는 것을 방지하여, 전동기(M)의 작동에 수반되는 전력 손실의 증대를 방지할 수 있다.

또한, 상술한 본 발명의 실시 형태에 의하면, 제3 펌프(P3)의 구동에 관계되는 전동 계통에 이상이 발생한 경우는, 전동기(M)를 작동시키지 않고, 엔진 구동의 제2 펌프(P2)의 토출유를 아암 실린더(8)와 선회 유압 모터(10)로 분류하여 공급함으로써, 전동 계통에 관계되는 중대한 고장을 방지함과 함께, 종래와 동등한 조작성을 유지할 수 있다. 또한, 배터리(14)의 잔량이 불충분한 경우도 마찬가지로, 전동기(M)를 작동시키지 않고, 엔진 구동의 제2 펌프(P2)의 토출유를 아암 실린더(8)와 선회 유압 모터(10)로 분류하여 공급함으로써, 종래와 동등한 조작성을 유지할 수 있다.

1 : 하부 주행체
2 : 상부 선회체
2a : 선회 프레임
3 : 프론트 작업 장치
4 : 붐
5 : 아암
6 : 버킷
7 : 붐 실린더
8 : 아암 실린더(제2 액추에이터/특정 액추에이터)
9 : 버킷 실린더(제1 액추에이터)
10 : 선회 유압 모터(제2 액추에이터)
11a, 11b : 크롤러 벨트
12a, 12b : 주행 유압 모터
13 : 엔진
14 : 배터리
15 : 컨트롤 밸브
17 : 파일럿 유압원
18 : 메인 컨트롤러(제어 장치)
19 : 아암 조작 장치
20 : 버킷 조작 장치
21 : 선회 조작 장치
19a∼21a : 파일럿 밸브
19b : 아암 조작 레버
20b : 버킷 조작 레버
21b : 선회 조작 레버
22 : 배터리 컨트롤러(충전율 검출 장치)
23 : 제1 인버터용 컨트롤러
24 : 제2 인버터용 컨트롤러
25 : 발전 전동기용 서미스터
26 : 전동기용 서미스터
30 : 전동 계통
GM : 발전 전동기
INV1 : 제1 인버터
INV2 : 제2 인버터
L1 : 제1 펌프 유로
L2 : 제2 펌프 유로
L3 : 제3 펌프 유로
L4 : 패럴렐 유로
L5 : 헤드측 유로
L6 : 로드측 유로
M : 전동기
M1∼M8 : 구동 모드
P1 : 제1 펌프
P2 : 제2 펌프
P3 : 제3 펌프
PL1∼PL6 : 파일럿압
R1 : 제1 펌프 레귤레이터
R2 : 제2 펌프 레귤레이터
S1∼S3 : 펌프압 센서
S4, S5 : 부하압 센서(부하압 검출 장치)
S6∼S11 : 파일럿압 센서(조작량 검출 장치)
T1, T2 : 변환 테이블
V1 : 방향 제어 밸브(제2 방향 제어 밸브)
V2 : 방향 제어 밸브(제1 방향 제어 밸브)
V3 : 방향 제어 밸브(제2 방향 제어 밸브)
V4 : 방향 제어 밸브(제3 방향 제어 밸브)

Claims

엔진과,
상기 엔진에 의해 구동되는 제1 및 제2 유압 펌프와,
상기 제1 및 제2 유압 펌프의 토출유가 각각 공급되는 제1 및 제2 펌프 유로와,
상기 제1 펌프 유로로부터 공급되는 압유에 의해 구동되는 적어도 하나의 제1 액추에이터와,
상기 제2 펌프 유로로부터 공급되는 압유에 의해 구동되는 복수의 제2 액추에이터와,
상기 제1 펌프 유로에 설치되고, 상기 제1 액추에이터에 공급되는 압유의 유량을 제어하는 제1 방향 제어 밸브와,
상기 제2 펌프 유로에 설치되고, 상기 복수의 제2 액추에이터에 공급되는 압유의 유량을 각각 제어하는 복수의 제2 방향 제어 밸브와,
상기 제1 방향 제어 밸브 및 상기 복수의 제2 방향 제어 밸브를 각각 전환 조작함으로써 상기 제1 액추에이터 및 상기 복수의 제2 액추에이터를 조작하는 복수의 조작 장치와,
전동기와,
상기 전동기에 의해 구동되는 제3 유압 펌프와,
상기 제3 유압 펌프의 토출유가 공급되는 제3 펌프 유로와,
상기 제3 펌프 유로에 설치되고, 상기 복수의 제2 액추에이터 중 특정 액추에이터를 조작하는 상기 복수의 조작 장치 중 특정 조작 장치에 의해 전환 조작되고, 상기 제3 유압 펌프로부터 상기 특정 액추에이터에 공급되는 압유의 유량을 제어하는 제3 방향 제어 밸브와,
상기 복수의 제2 액추에이터를 조작하는 조작 장치의 조작에 따라서 상기 전동기를 구동 제어하는 제어 장치와,
상기 복수의 조작 장치의 조작량을 각각 검출하는 복수의 조작량 검출 장치와,
상기 특정 액추에이터의 부하압을 검출하는 부하압 검출 장치
를 구비하고,
상기 제어 장치는, 상기 복수의 조작량 검출 장치에 의해 상기 복수의 제2 액추에이터 중 상기 특정 액추에이터를 포함하는 2개 이상의 제2 액추에이터의 복합 조작이 검출되었을 때, 상기 전동기에 의해 상기 제3 유압 펌프를 구동하고,
상기 제어 장치는, 상기 복수의 조작량 검출 장치에 의해 상기 복수의 제2 액추에이터 중 상기 특정 액추에이터를 포함하는 2개 이상의 제2 액추에이터의 복합 조작이 검출되고, 또한 상기 부하압 검출 장치에 의해 검출된 상기 특정 액추에이터의 부하압이 소정의 부하압보다 높을 때에는, 상기 전동기에 의해 상기 제3 유압 펌프를 구동하지 않는 것을 특징으로 하는, 작업 기계의 유압 구동 장치.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 특정 액추에이터가 아암 실린더인 것을 특징으로 하는, 작업 기계의 유압 구동 장치.
제1항에 있어서,
상기 전동기를 포함하는 전동 계통의 이상을 검출하는 이상 검출 장치를 더 구비하고,
상기 제어 장치는, 상기 이상 검출 장치에 의해 상기 전동 계통의 이상이 검출되었을 때에는, 상기 전동기에 의해 상기 제3 유압 펌프를 구동하지 않는 것을 특징으로 하는, 작업 기계의 유압 구동 장치.
제1항에 있어서,
상기 전동기를 구동하기 위한 전력을 축적하는 배터리와,
상기 배터리의 충전율을 검출하는 충전율 검출 장치를 더 구비하고,
상기 제어 장치는, 상기 충전율 검출 장치에 의해 검출된 배터리 충전율이 소정의 충전율보다 낮을 때에는, 상기 전동기에 의해 제3 유압 펌프를 구동하지 않는 것을 특징으로 하는, 작업 기계의 유압 구동 장치.