KR102078224B1 - 작업 기계의 유압 제어 시스템 - Google Patents

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세이지 히지카타
마사토시 호시노
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히다치 겡키 가부시키 가이샤
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Abstract

펌프 출력 전환 장치의 이상의 상태에 상관없이, 펌프 출력 전환 장치의 이상을 검지할 수 있는 작업 기계의 유압 제어 시스템을 제공한다.
유압 셔블의 유압 제어 시스템은, 파일럿 펌프(17)와 파일럿 밸브(20)의 사이의 유로(25A)에 접속된 어큐뮬레이터(21)와, 펌프 출력 전환 장치인 언로드 밸브(27)와, 파일럿 밸브(20)에 공급되는 압유의 압력을 검출하는 압력 센서(29)와, 압력 센서(29)에서 검출된 압력에 따라 언로드 밸브(27)를 전환하는 펌프 출력 제어부(31)를 가지는 컨트롤러(30)를 구비한다. 컨트롤러(30)는, 언로드 밸브(27)에 출력하는 지령이 변화하고 있지 않은 상태의 지령 계속 시간을 연산하고, 이 지령 계속 시간이 소정값 이상인 경우에 언로드 밸브(27)의 이상이라고 판정하여, 그 판정 결과를 출력하는 이상 판정부(32)를 더 가진다.

Description

작업 기계의 유압 제어 시스템
본 발명은, 유압 셔블 등의 작업 기계에 관련된 것으로서, 특히, 어큐뮬레이터를 구비한 작업 기계의 유압 제어 시스템에 관한 것이다.
특허문헌 1은 유압 셔블의 유압 제어 시스템을 개시하고 있다. 이하, 그 상세를 설명한다.
유압 셔블의 유압 제어 시스템은, 엔진에 의해 구동되는 메인 펌프 및 파일럿 펌프와, 메인 펌프으로부터 토출된 압유에 의해 구동하는 유압 액추에이터(상세하게는, 예를 들면 붐 실린더)와, 메인 펌프으로부터 유압 액추에이터로의 압유의 흐름을 제어하는 제어 밸브와, 제어 밸브를 조작하는 파일럿 밸브를 구비하고 있다.
파일럿 밸브는, 파일럿 펌프 및 후술하는 어큐뮬레이터 중의 어느 일방으로부터 공급된 압유의 압력을 원압(元壓)(1차압)으로 하여, 조작 레버의 조작량에 대응하는 파일럿압(2차압)을 생성하고, 이 파일럿압에 의해 제어 밸브를 조작하도록 되어 있다.
유압 셔블의 유압 제어 시스템은, 파일럿 펌프의 토출측과 파일럿 밸브를 접속하는 유로와, 이 유로에 마련된 펌프용 역지 밸브와, 유로의 펌프용 역지 밸브보다 파일럿 펌프측에 접속된 언로드 밸브와, 유로의 펌프용 역지 밸브보다 파일럿 펌프측에 접속된 릴리프 밸브와, 유로의 펌프용 역지 밸브보다 파일럿 밸브측에 접속된 어큐뮬레이터와, 유로의 펌프용 역지 밸브보다 파일럿 밸브측에 마련된 압력 센서와, 컨트롤러를 더 구비하고 있다.
펌프용 역지 밸브는, 파일럿 펌프로부터 파일럿 밸브 및 어큐뮬레이터로의 압유의 흐름을 허용하고, 어큐뮬레이터로부터 파일럿 펌프로의 압유의 흐름을 저지한다. 압력 센서는, 파일럿 밸브에 공급되는 압유의 압력을 검출하여 컨트롤러에 출력한다.
컨트롤러는, 압력 센서에서 검출된 압력에 따라 언로드 밸브를 차단 위치와 연통 위치로 선택적으로 전환한다. 언로드 밸브가 차단 위치인 경우에는, 파일럿 펌프로부터 토출된 압유가 파일럿 밸브 및 어큐뮬레이터에 공급된다. 반면, 언로드 밸브가 연통 위치인 경우에는, 파일럿 펌프로부터 토출된 압유가 언로드 밸브를 개재하여 탱크에 방출된다. 이에 의해, 파일럿 펌프의 출력을 저감하도록 되어 있다.
어큐뮬레이터는, 언로드 밸브가 차단 위치인 경우에(즉, 파일럿 펌프의 고출력 시에), 파일럿 펌프로부터 토출된 압유의 일부를 축적한다. 반면, 언로드 밸브가 연통 위치인 경우에(즉, 파일럿 펌프의 저출력 시에), 파일럿 밸브에 압유를 공급하도록 되어 있다.
유압 셔블의 유압 제어 시스템은, 붐 실린더로부터의 리턴 오일을 어큐뮬레이터에 공급하기 위한 회수 관로와, 회수 관로에 마련된 회생 밸브와, 회생 밸브와 어큐뮬레이터의 사이에 마련된 회생용 역지 밸브와, 파일럿압 센서를 더 구비하고 있다.
회생용 역지 밸브는, 회생 밸브로부터 어큐뮬레이터로의 압유의 흐름을 허용하고, 어큐뮬레이터로부터 회생 밸브로의 압유의 흐름을 저지한다. 파일럿압 센서는, 파일럿 밸브로부터 제어 밸브에 출력된 파일럿압을 검출하여 컨트롤러에 출력한다.
컨트롤러는, 압력 센서에서 검출된 압력과 파일럿압 센서에서 검출된 파일럿압에 따라 회생 밸브를 차단 위치와 연통 위치로 선택적으로 전환한다. 회생 밸브가 연통 위치인 경우에는, 붐 실린더로부터의 리턴 오일이 어큐뮬레이터에 공급된다.
국제공개 제2016/147283호
상술한 유압 셔블의 유압 제어 시스템에서는, 어큐뮬레이터에 축적된 압유가 충분한 경우, 언로드 밸브(환언하면, 펌프 출력 전환 장치)를 차단 위치로부터 연통 위치로 전환함으로써, 파일럿 펌프의 출력을 저감하여, 엔진의 연비를 향상시킨다. 그런데, 어떠한 이유로 언로드 밸브가 차단 위치에서 고착된 경우에는, 파일럿 펌프의 출력을 저감할 수 없어, 엔진의 연비를 향상시킬 수 없다. 또한, 어떠한 이유로 언로드 밸브가 차단 위치와 연통 위치의 사이의 중간 위치에서 고착된 경우에도, 파일럿 펌프의 출력을 충분히 저감할 수 없어, 엔진의 연비를 충분히 향상시킬 수 없다. 또한, 어떠한 이유로 언로드 밸브가 연통 위치에서 고착된 경우에는, 시간의 경과에 의해 어큐뮬레이터 내의 압유가 없어져, 파일럿 밸브가 충분히 기능하지 않게 될 가능성이 있다.
그래서, 예를 들면 압력 센서의 압력 검출값에 의해, 언로드 밸브의 이상을 검지하는 방법을 생각할 수 있다. 이 방법에서는, 언로드 밸브가 연통 위치에서 고착된 상태의 이상이 발생하면, 압력 검출값이 정상인 범위로부터 벗어나므로, 그 이상을 검지할 수 있다. 그러나, 언로드 밸브가 차단 위치 또는 중간 위치에서 고착된 상태의 이상이 발생하면, 압력 검출값이 정상인 범위 내에 있기 때문에, 그 이상을 검지할 수 없다.
본 발명은, 상기 사항을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 펌프 출력 전환 장치의 이상의 상태에 상관없이, 펌프 출력 전환 장치의 이상을 검지할 수 있는 작업 기계의 유압 제어 시스템을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 유압 펌프와, 상기 유압 펌프의 토출측에 접속된 유압 기기와, 상기 유압 펌프를 고출력과 저출력으로 선택적으로 전환하는 펌프 출력 전환 장치와, 상기 유압 펌프와 상기 유압 기기의 사이의 유로에 접속되고, 상기 유압 펌프의 고출력 시에 상기 유압 펌프로부터 토출된 압유의 일부를 축적하여, 상기 유압 펌프의 저출력 시에 상기 유압 기기에 압유를 공급하는 어큐뮬레이터와, 상기 유압 펌프로부터 상기 유압 기기 및 상기 어큐뮬레이터로의 압유의 흐름을 허용하고, 상기 어큐뮬레이터로부터 상기 유압 펌프로의 압유의 흐름을 저지하는 펌프용 역지 밸브와, 상기 유압 펌프 및 상기 어큐뮬레이터 중의 어느 일방으로부터 상기 유압 기기에 공급되는 압유의 압력을 검출하는 압력 센서와, 상기 유압 펌프의 고출력 시에 상기 압력 센서의 압력 검출값이 미리 설정된 상한값 이상이 되는 경우, 상기 유압 펌프를 저출력으로 전환하기 위하여 상기 펌프 출력 전환 장치에 저출력 지령을 출력하고, 상기 유압 펌프의 저출력 시에 상기 압력 센서의 압력 검출값이 미리 설정된 하한값 이하가 되는 경우, 상기 유압 펌프를 고출력으로 전환하기 위하여 상기 펌프 출력 전환 장치에 고출력 지령을 출력하는 펌프 출력 제어부를 가지는 컨트롤러를 구비한 작업 기계의 유압 제어 시스템으로서, 상기 컨트롤러는, 상기 펌프 출력 제어부로부터 상기 펌프 출력 전환 장치에 출력하는 지령이 변화하고 있지 않은 상태의 지령 계속 시간을 연산하고, 이 지령 계속 시간이 미리 설정된 소정값 이상인 경우에 상기 펌프 출력 전환 장치의 이상이라고 판정하여, 그 판정 결과를 출력하는 이상 판정부를 더 가진다.
본 발명에 의하면, 펌프 출력 전환 장치에 출력하는 지령이 변화하고 있지 않은 상태의 지령 계속 시간을 연산하고, 이 지령 계속 시간이 소정값 이상인 경우에 펌프 출력 전환 장치가 이상이라고 판정한다. 이에 의해, 펌프 출력 전환 장치의 이상의 상태에 상관없이, 펌프 출력 전환 장치의 이상을 검지할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 유압 셔블의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 유압 셔블의 유압 제어 시스템의 구성 중, 붐 실린더의 구동에 관련되는 메인 회로의 구성을 나타내는 도이다.
도 3은, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 유압 셔블의 유압 제어 시스템의 구성 중, 붐 실린더의 구동에 관련되는 파일럿 회로의 구성을 나타내는 도이다.
도 4는, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 컨트롤러의 기능적 구성을 관련 기기와 함께 나타내는 블록도이다.
도 5는, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 컨트롤러의 펌프 출력 제어부의 처리 내용을 나타내는 플로우 차트이다.
도 6은, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 컨트롤러의 이상 판정부의 처리 내용을 나타내는 플로우 차트이다.
도 7은, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 압력 검출값의 변화와 지령 계속 시간의 변화를 나타내는 타임 차트이고, 언로드 밸브가 정상인 경우를 나타낸다.
도 8은, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 압력 검출값의 변화와 지령 계속 시간의 변화를 나타내는 타임 차트이고, 언로드 밸브가 연통 위치에 고착된 상태의 이상이 발생한 경우를 나타낸다.
도 9는, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 압력 검출값의 변화와 지령 계속 시간의 변화를 나타내는 타임 차트이고, 언로드 밸브가 차단 위치에 고착된 상태의 이상이 발생한 경우를 나타낸다.
도 10은, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 압력 검출값의 변화와 지령 계속 시간의 변화를 나타내는 타임 차트이고, 언로드 밸브가 중간 위치에 고착된 상태의 이상이 발생한 경우를 나타낸다.
도 11은, 본 발명의 제 1 변형례에 있어서의 컨트롤러의 이상 판정부의 처리 내용을 나타내는 플로우 차트이다.
도 12는, 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서의 유압 셔블의 유압 제어 시스템의 구성 중, 붐 실린더의 구동에 관련되는 파일럿 회로의 구성을 나타내는 도이다.
도 13은, 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서의 컨트롤러의 기능적 구성을 관련 기기와 함께 나타내는 블록도이다.
도 14는, 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서의 컨트롤러의 펌프 출력 제어부의 처리 내용을 나타내는 플로우 차트이다.
도 15는, 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서의 컨트롤러의 이상 판정부의 처리 내용을 나타내는 플로우 차트이다.
도 16은, 본 발명의 제 2 변형례에 있어서의 컨트롤러의 이상 판정부의 처리 내용을 나타내는 플로우 차트이다.
도 17은, 본 발명의 제 3 실시형태에 있어서의 유압 셔블의 유압 제어 시스템의 구성 중, 붐 실린더의 구동에 관련되는 메인 회로 및 파일럿 회로의 구성을 나타내는 도이다.
도 18은, 본 발명의 제 3 실시형태에 있어서의 컨트롤러의 기능적 구성을 관련 기기와 함께 나타내는 블록도이다.
도 19는, 본 발명의 제 3 실시형태에 있어서의 컨트롤러의 회생 제어부의 처리 내용을 나타내는 플로우 차트이다.
도 20은, 본 발명의 제 3 실시형태에 있어서의 컨트롤러의 이상 판정부의 처리 내용을 나타내는 플로우 차트이다.
본 발명의 제 1 실시형태를 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은, 본 실시형태에 있어서의 유압 셔블의 구조를 나타내는 도이다.
본 실시형태의 유압 셔블은, 차체(1)와 프론트 작업 장치(2)를 구비하고 있다. 차체(1)는, 크롤러식의 하부 주행체(3)와, 하부 주행체(3)의 상측에 선회 가능하게 마련된 상부 선회체(4)로 구성되어 있다. 하부 주행체(3)는, 좌측 및 우측의 주행 모터(5)(도 1에서는, 좌측의 주행 모터(5)만 나타냄)의 회전 구동에 의해 주행하도록 되어 있다. 상부 선회체(4)는, 선회 모터(도시 생략)의 회전 구동에 의해 선회하도록 되어 있다.
프론트 작업 장치(2)는, 상부 선회체(4)의 전부(前部)에 연직 방향으로 회동(回動) 가능하게 연결된 붐(6)과, 붐(6)에 연직 방향으로 회동 가능하게 연결된 아암(7)과, 아암(7)에 연직 방향으로 회동 가능하게 연결된 버킷(8)을 구비하고 있다. 붐(6), 아암(7) 및 버킷(8)은, 붐 실린더(9), 아암 실린더(10) 및 버킷 실린더(11)의 신축 구동에 의해 각각 회동하도록 되어 있다.
상부 선회체(4)의 전부에는 운전실(12)이 마련되고, 상부 선회체(4)의 후부에는 기계실(13)이 마련되어 있다. 기계실(13)에는, 엔진(14)(후술하는 도 2 참조) 등의 기기가 탑재되어 있다.
운전실(12)에는, 운전자가 착좌하는 운전석(도시 생략)과, 좌측 및 우측의 주행용 조작 부재(상세하게는, 도시하지 않지만, 조작 페달 및 조작 레버를 일체화한 것)가 마련되어 있다. 그리고, 운전자가 좌측의 주행용 조작 부재를 전후 방향으로 조작하여 좌측의 주행 모터(5)의 동작을 지시하고, 우측의 주행용 조작 부재를 전후 방향으로 조작하여 우측의 주행 모터(5)의 동작을 지시하도록 되어 있다.
또한, 운전실(12)에는, 좌측의 작업용 조작 부재(상세하게는, 도시하지 않지만, 조작 레버)와, 우측의 작업용 조작 부재(15)(상세하게는, 후술하는 도 2 및 도 3에서 나타내는 바와 같이, 조작 레버)가 마련되어 있다. 그리고, 운전자가 좌측의 작업용 조작 부재를 전후 방향으로 조작하여 아암 실린더(10)의 동작을 지시하고, 좌측의 작업용 조작 부재를 좌우 방향으로 조작하여 선회 모터의 동작을 지시하도록 되어 있다. 또한, 운전자가 우측의 작업용 조작 부재(15)를 전후 방향으로 조작하여 붐 실린더(9)의 동작을 지시하고, 우측의 작업용 조작 부재(15)를 좌우 방향으로 조작하여 버킷 실린더(11)의 동작을 지시하도록 되어 있다.
다음에, 본 실시형태의 유압 셔블의 유압 제어 시스템에 대하여 설명한다. 도 2는, 본 실시형태에 있어서의 유압 셔블의 유압 제어 시스템의 구성 중, 붐 실린더(9)의 구동에 관련되는 메인 회로의 구성을 나타내는 도이다. 도 3은, 본 실시형태에 있어서의 유압 셔블의 유압 제어 시스템의 구성 중, 붐 실린더(9)의 구동에 관련되는 파일럿 회로의 구성을 나타내는 도이다. 도 4는, 본 실시형태에 있어서의 컨트롤러의 기능적 구성을 관련 기기와 함께 나타내는 블록도이다.
본 실시형태의 유압 제어 시스템은, 상술한 엔진(14)과, 엔진(14)에 의해 구동되는 가변 용량형의 메인 펌프(16) 및 고정 용량형의 파일럿 펌프(17)와, 메인 펌프(16)로부터 토출된 압유에 의해 구동하는 붐 실린더(9)(유압 액추에이터)와, 메인 펌프(16)로부터 붐 실린더(9)로의 압유의 흐름을 제어하는 파일럿 조작식의 제어 밸브(18)와, 제어 밸브(18)를 조작하는 조작 장치(19)를 구비하고 있다.
조작 장치(19)는, 상술한 작업용 조작 부재(15)와, 조작 부재(15)의 전후 방향의 조작에 의해 작동하는 한 쌍의 파일럿 밸브(20)(유압 기기)를 가지고 있다. 파일럿 밸브(20)는, 파일럿 펌프(17)(유압 펌프) 및 후술하는 어큐뮬레이터(21) 중의 어느 일방으로부터 공급된 압유의 압력을 원압(1차압)으로 하여, 조작 부재(15)의 조작량에 대응하는 파일럿압(2차압)을 생성하고, 이 파일럿압에 의해 제어 밸브(18)를 조작하도록 되어 있다.
상세하게 설명하면, 일방의 파일럿 밸브(20)는, 조작 부재(15)의 전측의 조작량에 대응하는 파일럿압(Pd)을 생성하고, 이 파일럿압(Pd)을 제어 밸브(18)의 수압부(22A)에 출력하여, 제어 밸브(18)를 전환한다. 이에 의해, 메인 펌프(16)로부터 붐 실린더(9)의 로드측 유실에 압유가 공급되고, 붐 실린더(9)의 보텀측 유실로부터 압유가 배출되어, 붐 실린더(9)가 축단(縮短)한다. 따라서, 붐(6)이 내려간다. 또한, 파일럿압(Pd)은, 후술하는 파일럿 조작식의 역지 밸브(23)에도 출력된다.
타방의 파일럿 밸브(20)는, 조작 부재(15)의 후측의 조작량에 대응하는 파일럿압(Pu)을 생성하고, 이 파일럿압(Pu)을 제어 밸브(18)의 수압부(22B)에 출력하여, 제어 밸브(18)를 전환한다. 이에 의해, 메인 펌프(16)로부터 붐 실린더(9)의 보텀측 유실에 압유가 공급되어, 붐 실린더(9)의 로드측 유실로부터 압유가 배출되어, 붐 실린더(9)가 신장한다. 따라서, 붐(6)이 올라간다.
제어 밸브(18)와 붐 실린더(9)의 로드측 유실은 관로(24A)로 접속되어 있다. 제어 밸브(18)와 붐 실린더(9)의 보텀측 유실은 관로(24B)로 접속되고, 관로(24B)에는 파일럿 조작식의 역지 밸브(23)가 마련되어 있다. 역지 밸브(23)는, 파일럿 밸브(20)로부터의 파일럿압(Pd)이 입력되지 않는 경우에, 붐 실린더(9)의 보텀측 유실로의 압유의 유입을 허용하나, 붐 실린더(9)의 보텀측 유실로부터의 압유의 배출을 저지한다(역류 방지 기능). 이에 의해, 프론트 작업 장치(2)의 자중에 의해 붐 실린더(9)가 축단하는 것을 방지하도록 되어 있다. 역지 밸브(23)는, 파일럿 밸브(20)로부터의 파일럿압(Pd)이 입력된 경우에, 전술한 역류 방지 기능을 무효화한다. 이에 의해, 붐 실린더(9)의 보텀측 유실로부터의 압유의 배출을 허용하도록 되어 있다.
본 실시형태의 유압 제어 시스템은, 파일럿 펌프(17)의 토출측과 파일럿 밸브(20)를 접속하는 유로(25A)와, 유로(25A)에 마련된 펌프용 역지 밸브(26)와, 유로(25A)의 펌프용 역지 밸브(26)보다 파일럿 펌프(17)측에 유로(25B)를 개재하여 접속된 언로드 밸브(27)(펌프 출력 전환 장치)와, 유로(25A)의 펌프용 역지 밸브(26)보다 파일럿 밸브(20)측에 유로(25C)를 개재하여 접속된 어큐뮬레이터(21)와, 유로(25A)의 펌프용 역지 밸브(26)보다 파일럿 밸브(20)측에 유로(25D)를 개재하여 접속된 릴리프 밸브(28)와, 유로(25A)의 펌프용 역지 밸브(26)보다 파일럿 밸브(20)측에 마련된 압력 센서(29)와, 컨트롤러(30)를 더 구비하고 있다.
펌프용 역지 밸브(26)는, 파일럿 펌프(17)로부터 파일럿 밸브(20) 및 어큐뮬레이터(21)로의 압유의 흐름을 허용하고, 어큐뮬레이터(21)로부터 파일럿 펌프(17)로의 압유의 흐름을 저지한다.
언로드 밸브(27)는, 차단 위치와 연통 위치로 선택적으로 전환됨으로써, 파일럿 펌프(17)를 고출력과 저출력으로 선택적으로 전환한다. 상세하게 설명하면, 언로드 밸브(27)가 차단 위치인 경우에는, 파일럿 펌프(17)로부터 토출된 압유가 파일럿 밸브(20) 및 어큐뮬레이터(21)에 공급된다. 반면, 언로드 밸브(27)가 연통 위치인 경우에는, 파일럿 펌프(17)로부터 토출된 압유가 언로드 밸브(27)를 개재하여 탱크에 방출된다. 이에 의해, 파일럿 펌프(17)의 출력을 저감하도록 되어 있다.
어큐뮬레이터(21)는, 언로드 밸브(27)가 차단 위치인 경우에(즉, 파일럿 펌프(17)의 고출력 시에), 파일럿 펌프(17)로부터 토출된 압유의 일부를 축적한다. 반면, 언로드 밸브(27)가 연통 위치인 경우에(즉, 파일럿 펌프(17)의 저출력 시에), 파일럿 밸브(20)에 압유를 공급하도록 되어 있다.
릴리프 밸브(28)는, 파일럿 밸브(20)에 공급되는 압유의 압력(Pi)이 규정압(본 실시형태에서는, 후술하는 상한값(Ph)과 동일)을 넘지 않도록 제한한다. 즉, 릴리프 밸브(28)는, 압력(Pi)이 규정압을 넘은 경우에, 유로(25A)의 압유를 탱크에 방출하도록 되어 있다. 압력 센서(29)는, 파일럿 밸브(20)에 공급되는 압유의 압력(Pi)을 검출하여 컨트롤러(30)에 출력한다.
컨트롤러(30)는, 프로그램에 기초하여 연산 처리나 제어 처리를 실행하는 연산 제어부(예를 들면 CPU)와, 프로그램이나 연산 처리의 결과를 기억하는 기억부(예를 들면 ROM, RAM) 등을 가지는 것이다. 컨트롤러(30)는, 기능적 구성으로서, 펌프 출력 제어부(31) 및 이상 판정부(32)를 가지고 있다.
컨트롤러(30)의 펌프 출력 제어부(31)는, 압력 센서(29)에서 검출된 압력(Pi)에 따라 언로드 밸브(27)를 제어한다. 그 상세를 도 5을 이용하여 설명한다. 도 5는, 본 실시형태에 있어서의 컨트롤러(30)의 펌프 출력 제어부(31)의 처리 내용을 나타내는 플로우 차트이다.
단계 S101에서, 펌프 출력 제어부(31)는, 언로드 밸브(27)에 폐쇄 지령(고출력 지령)을 출력하여(구체적으로는, 구동 신호를 출력하지 않고), 언로드 밸브(27)를 차단 위치로 한다. 이에 의해, 파일럿 펌프(17)로부터 토출된 압유가 파일럿 밸브(20) 및 어큐뮬레이터(21)에 공급된다. 따라서, 파일럿 펌프(17)로부터 토출된 압유의 일부가 어큐뮬레이터(21)에 축적됨과 함께, 파일럿 밸브(20)에 공급되는 압유의 압력(Pi)이 상승한다.
단계 S102로 진행되어, 펌프 출력 제어부(31)는, 압력 센서(29)의 압력 검출값(Pi)이 미리 설정된 상한값(Ph) 이상인지의 여부를 판정한다. 압력 검출값(Pi)이 상한값(Ph) 미만인 경우에는, 단계 S101로 되돌아가 상기 동일한 순서를 반복한다. 반면, 압력 검출값(Pi)이 상한값(Ph) 이상인 경우에는, 단계 S103으로 이동한다.
단계 S103에서, 펌프 출력 제어부(31)는, 언로드 밸브(27)에 개방 지령(저출력 지령)을 출력하여(구체적으로는, 구동 신호를 출력하여), 언로드 밸브(27)를 연통 위치로 한다. 이에 의해, 파일럿 펌프(17)로부터 토출된 압유가 언로드 밸브(27)를 개재하여 탱크에 방출된다. 또한, 어큐뮬레이터(21)에 축적된 압유가 파일럿 밸브(20)에 공급된다. 따라서, 파일럿 밸브(20)에 공급되는 압유의 압력(Pi)이 하강한다.
단계 S104로 진행되어, 펌프 출력 제어부(31)는, 압력 센서(29)의 압력 검출값(Pi)이 미리 설정된 하한값(Pl)(단, Pl<Ph) 이하인지의 여부를 판정한다. 압력 검출값(Pi)이 하한값(Pl)을 넘는 경우에는, 단계 S103으로 되돌아가 상기 동일한 순서를 반복한다. 반면, 압력 검출값(Pi)이 하한값(Pl) 이하인 경우에는, 단계 S101로 되돌아가 상기 동일한 순서를 반복한다.
본 실시형태의 주요부인 컨트롤러(30)의 이상 판정부(32)는, 펌프 출력 제어부(31)로부터 언로드 밸브(27)에 출력하는 지령이 변화하고 있지 않은 상태의 지령 계속 시간을 연산하고, 이 지령 계속 시간에 기초하여 언로드 밸브(27)가 이상인지의 여부를 판정하여, 그 판정 결과를 출력한다. 그 상세를 도 6을 이용하여 설명한다. 도 6은, 본 실시형태에 있어서의 컨트롤러(30)의 이상 판정부(32)의 처리 내용을 나타내는 플로우 차트이다.
단계 S111에서, 이상 판정부(32)는, 지령 계속 시간으로서, 언로드 밸브(27)로의 폐쇄 지령의 출력을 개시하고 나서 개방 지령의 출력으로 전환될 때까지의 시간을 카운트한다. 또는, 언로드 밸브(27)로의 개방 지령의 출력을 개시하고 나서 폐쇄 지령의 출력으로 전환될 때까지의 시간을 카운트한다.
단계 S112로 진행되어, 이상 판정부(32)는, 지령 계속 시간(카운트값)이 소정값(Cerr)(상세하게는, 후술하는 도 7에서 나타내는 바와 같이, 언로드 밸브(27)가 정상인 경우의 지령 계속 시간의 최대값(Cn)보다 커지도록 미리 설정된 값) 이상인지의 여부를 판정한다. 지령 계속 시간이 소정값(Cerr) 미만인 경우에는, 단계 S113으로 진행되어, 언로드 밸브(27)가 정상이라고 판정한다.
지령 계속 시간이 소정값(Cerr) 이상인 경우에는, 단계 S114로 진행되어, 이상 판정부(32)는 언로드 밸브(27)가 이상이라고 판정한다. 그리고, 유압 셔블의 운전실(12) 내의 모니터(33)에 이상 발생 정보를 송신하여 표시시켜, 운전자에게 통지한다. 또한, 메인터넌스원(員)이 소지하는 휴대 단말(35)에 통신 장치(34)를 개재하여 이상 발생 정보를 송신하여 표시시켜, 메인터넌스원에게 통지한다.
다음에, 본 실시형태의 동작 및 작용 효과를 도 7∼도 10을 이용하여 설명한다.
도 7∼도 10은, 본 실시형태에 있어서의 압력 검출값의 변화와 지령 계속 시간의 변화를 나타내는 타임 차트이다. 도 7은 언로드 밸브(27)가 정상인 경우를 나타내고, 도 8은 언로드 밸브(27)가 연통 위치에서 고착된 상태의 이상이 발생한 경우를 나타내며, 도 9는 언로드 밸브(27)가 차단 위치에서 고착된 상태의 이상이 발생한 경우를 나타내고, 도 10은 언로드 밸브(27)가 중간 위치에서 고착된 상태의 이상이 발생한 경우를 나타낸다.
먼저, 도 7을 이용하여 언로드 밸브(27)가 정상인 경우를 설명한다. 엔진(14)의 기동 시(시각 T0), 어큐뮬레이터(21)에 압유가 축적되어 있지 않으면, 압력 센서(29)의 압력 검출값(Pi)이 제로이다. 컨트롤러(30)의 펌프 출력 제어부(31)는, 언로드 밸브(27)에 폐쇄 지령을 출력하여, 언로드 밸브(27)를 차단 상태로 한다. 이에 의해, 압력 센서(29)의 압력 검출값(Pi)이 상승한다.
컨트롤러(30)의 펌프 출력 제어부(31)는, 압력 센서(29)의 압력 검출값(Pi)이 상한값(Ph)으로 상승하기까지의 동안(시각 T0∼시각 T1의 동안), 언로드 밸브(27)로의 폐쇄 지령의 출력을 계속한다. 이 동안, 컨트롤러(30)의 이상 판정부(32)는, 폐쇄 지령의 계속 시간을 카운트하고, 이 폐쇄 지령의 계속 시간이 소정값(Cerr) 미만이므로, 언로드 밸브(27)가 정상이라고 판정한다. 또한, 언로드 밸브(27)가 정상이면, 기동 개시 직후의 폐쇄 지령의 계속 시간이 최대값(Cn)이 된다.
압력 센서(29)의 압력 검출값(Pi)이 상한값(Ph)까지 상승하면(시각 T1), 컨트롤러(30)의 펌프 출력 제어부(31)는, 언로드 밸브(27)에 개방 지령을 출력하여, 언로드 밸브(27)를 연통 상태로 한다. 이에 의해, 압력 센서(29)의 압력 검출값(Pi)이 하강한다.
컨트롤러(30)의 펌프 출력 제어부(31)는, 압력 센서(29)의 압력 검출값(Pi)이 하한값(Pl)으로 하강하기까지의 동안(시각 T1∼시각 T2의 동안), 언로드 밸브(27)로의 개방 지령의 출력을 계속한다. 이 동안, 컨트롤러(30)의 이상 판정부(32)는, 개방 지령의 계속 시간을 카운트하고, 이 개방 지령의 계속 시간이 소정값(Cerr) 미만이므로, 언로드 밸브(27)가 정상이라고 판정한다.
압력 센서(29)의 압력 검출값(Pi)이 하한값(Pl)까지 하강하면(시각 T2), 컨트롤러(30)의 펌프 출력 제어부(31)는, 언로드 밸브(27)에 폐쇄 지령을 출력하여, 언로드 밸브(27)를 차단 상태로 한다. 이에 의해, 압력 센서(29)의 압력 검출값(Pi)이 상승한다.
컨트롤러(30)의 펌프 출력 제어부(31)는, 압력 센서(29)의 압력 검출값(Pi)이 상한값(Ph)으로 상승하기까지의 동안(시각 T2∼시각 T3의 동안), 언로드 밸브(27)로의 폐쇄 지령의 출력을 계속한다. 이 동안, 컨트롤러(30)의 이상 판정부(32)는, 폐쇄 지령의 계속 시간을 카운트하고, 이 폐쇄 지령의 계속 시간이 소정값(Cerr) 미만이므로, 언로드 밸브(27)가 정상이라고 판정한다. 이후, 이것을 반복한다.
다음에, 도 8을 이용하여, 언로드 밸브(27)가 연통 위치에서 고착된 상태의 이상이 발생한 경우에 대하여 설명한다. 언로드 밸브(27)가 연통 위치에서 고착된 상태의 이상이 발생하고(시각 T4), 그 후, 압력 센서(29)의 압력 검출값(Pi)이 하강하여 Pl에 도달하면(시각 T5), 컨트롤러(30)의 펌프 출력 제어부(31)는, 언로드 밸브(27)에 폐쇄 지령을 출력한다. 또한, 컨트롤러(30)의 이상 판정부(32)는, 폐쇄 지령의 계속 시간을 카운트한다.
그러나, 언로드 밸브(27)가 연통 위치에서 고착된 상태이기 때문에, 연통 위치로부터 차단 위치로 전환되지 않고, 압력 센서(29)의 압력 검출값(Pi)이 더 하강한다. 그리고, 압력 검출값(Pi)이 상한값(Ph) 이상으로 되지 않기 때문에, 폐쇄 지령의 계속 시간이 소정값(Cerr)에 도달한다(시각 T6). 이에 의해, 컨트롤러(30)의 이상 판정부(32)는 언로드 밸브(27)가 이상이라고 판정한다.
다음에, 도 9를 이용하여, 언로드 밸브(27)가 차단 위치에서 고착된 상태의 이상이 발생한 경우에 대하여 설명한다. 언로드 밸브(27)가 차단 위치에서 고착된 상태의 이상이 발생하고(시각 T7), 그 후, 압력 센서(29)의 압력 검출값(Pi)이 상승하여 Ph에 도달하면(시각 T8), 컨트롤러(30)의 펌프 출력 제어부(31)는, 언로드 밸브(27)에 개방 지령을 출력한다. 또한, 컨트롤러(30)의 이상 판정부(32)는 개방 지령의 계속 시간을 카운트한다.
그러나, 언로드 밸브(27)가 차단 위치에서 고착된 상태이기 때문에, 차단 위치로부터 연통 위치로 전환되지 않고, 압력 센서(29)의 압력 검출값(Pi)이 릴리프 밸브(28)의 규정압(본 실시형태에서는, 상한값(Ph))이 된다. 그리고, 압력 검출값(Pi)이 하한값(Pl) 이하로 되지 않기 때문에, 개방 지령의 계속 시간이 소정값(Cerr)에 도달한다(시각 T9). 이에 의해, 컨트롤러(30)의 이상 판정부(32)는 언로드 밸브(27)가 이상이라고 판정한다.
다음에, 도 10을 이용하여, 언로드 밸브(27)가 연통 위치와 차단 위치의 사이의 중간 위치에서 고착된 상태의 이상이 발생한 경우에 대하여 설명한다. 언로드 밸브(27)가 중간 위치에서 고착된 상태의 이상이 발생하면(시각 T10), 압력 센서(29)의 압력 검출값(Pi)이 상한값(Ph)과 하한값(Pl)의 사이의 중간값이 된다. 그리고, 압력 검출값(Pi)이 상한값(Ph) 이상 또는 하한값(Pl) 이하로 되지 않기 때문에, 지령 계속 시간이 소정값(Cerr)에 도달한다(시각 T11). 이에 의해, 컨트롤러(30)의 이상 판정부(32)는 언로드 밸브(27)가 이상이라고 판정한다.
이상과 같이 본 실시형태에 있어서는, 언로드 밸브(27)에 출력하는 지령이 변화하고 있지 않은 상태의 지령 계속 시간을 연산하고, 이 지령 계속 시간이 소정값(Cerr) 이상인 경우에 언로드 밸브(27)가 이상이라고 판정한다. 이에 의해, 언로드 밸브(27)의 이상의 상태(특히, 언로드 밸브(27)가 차단 위치에서 고착된 상태나 언로드 밸브(27)가 중간 위치에서 고착된 상태)에 상관없이, 언로드 밸브(27)의 이상을 검지할 수 있다.
또한, 제 1 실시형태에 있어서는, 특별히 설명하지 않았지만, 컨트롤러(30)의 이상 판정부(32)는, 언로드 밸브(27)가 이상이라고 판정한 경우에, 압력 센서(29)의 압력 검출값(Pi)에 따라 이상의 상태를 식별해도 된다. 이와 같은 변형례를 도 11을 이용하여 설명한다. 도 11은, 본 변형례에 있어서의 컨트롤러(30)의 이상 판정부(32)의 처리 내용을 나타내는 플로우 차트이다.
단계 S111∼S114는 제 1 실시형태와 동일하다. 단계 S114에서 이상 판정부(32)는 언로드 밸브(27)가 이상이라고 판정한 후, 단계 S115로 이동한다.
단계 S115에서, 이상 판정부(32)는, 압력 센서(29)의 압력 검출값(Pi)이 하한값(Pl) 미만인지의 여부를 판정한다. 압력 검출값(Pi)이 하한값(Pl) 미만인 경우에는, 단계 S116으로 진행되어, 언로드 밸브(27)가 연통 위치에서 고착된 상태의 이상이라고 특정한다. 압력 검출값(Pi)이 하한값(Pl) 이상인 경우에는, 단계 S117로 진행되어, 압력 센서(29)의 압력 검출값(Pi)이 상한값(Ph) 이상인지의 여부를 판정한다. 압력 검출값(Pi)이 상한값(Ph) 이상인 경우에는, 단계 S118로 진행되어, 언로드 밸브(27)가 차단 위치에서 고착된 상태의 이상이라고 특정한다. 압력 검출값(Pi)이 상한값(Ph) 미만인 경우에는, 단계 S119로 진행되어, 언로드 밸브(27)가 중간 위치에서 고착된 상태의 이상이라고 특정한다.
그리고, 컨트롤러(30)의 이상 판정부(32)는, 언로드 밸브(27)의 이상 발생 정보 및 이상 상태 정보를 모니터(33) 및 휴대 단말(35)에 송신하여 표시시킨다. 이에 의해, 언로드 밸브(27)의 이상 대응에 일조할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시형태를 도 12∼도 15를 이용하여 설명한다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 제 1 실시형태와 동등한 부분은 동일한 부호를 부여하고, 적절히 설명을 생략한다.
도 12는, 본 실시형태에 있어서의 유압 셔블의 유압 제어 시스템의 구성 중, 붐 실린더(9)의 구동에 관련되는 파일럿 회로의 구성을 나타내는 도이다. 도 13은, 본 실시형태에 있어서의 컨트롤러의 기능적 구성을 관련 기기와 함께 나타내는 블록도이다.
본 실시형태의 유압 제어 시스템은, 파일럿 펌프(17A)가 가변 용량형이다. 그리고, 제 1 실시형태의 언로드 밸브(27) 대신에, 파일럿 펌프(17A)를 미리 설정된 대용량과 소용량으로 선택적으로 전환하는 펌프 용량 전환 장치(36)를 구비하고 있다. 펌프 용량 전환 장치(36)는, 파일럿 펌프(17A)의 경사판의 틸팅각을 전환함으로써, 파일럿 펌프(17A)의 용량을 전환하도록 되어 있다.
어큐뮬레이터(21)는, 파일럿 펌프(17A)가 대용량인 경우에(즉, 파일럿 펌프(17)의 고출력 시에), 파일럿 펌프(17)로부터 토출된 압유의 일부를 축적한다. 반면, 파일럿 펌프(17A)가 소용량인 경우에(즉, 파일럿 펌프(17)의 저출력 시에), 파일럿 밸브(20)에 압유를 공급하도록 되어 있다.
컨트롤러(30A)의 펌프 출력 제어부(31A)는, 압력 센서(29)에서 검출된 압력(Pi)에 따라 펌프 용량 전환 장치(36)를 제어한다. 그 상세를 도 14를 이용하여 설명한다. 도 14는, 본 실시형태에 있어서의 컨트롤러(30A)의 펌프 출력 제어부(31A)의 처리 내용을 나타내는 플로우 차트이다.
단계 S201에서, 펌프 출력 제어부(31A)는, 펌프 용량 전환 장치(36)에 대용량 지령(고출력 지령)을 출력한다. 이 대용량 지령에 따라, 펌프 용량 전환 장치(36)는 파일럿 펌프(17)를 대용량으로 한다. 이에 의해, 파일럿 펌프(17)로부터 토출된 압유가 파일럿 밸브(20) 및 어큐뮬레이터(21)에 공급된다. 따라서, 파일럿 펌프(17)로부터 토출된 압유의 일부가 어큐뮬레이터(21)에 축적됨과 함께, 파일럿 밸브(20)에 공급되는 압유의 압력(Pi)이 상승한다.
단계 S202로 진행되어, 펌프 출력 제어부(31A)는, 압력 센서(29)의 압력 검출값(Pi)이 상한값(Ph) 이상인지의 여부를 판정한다. 압력 검출값(Pi)이 상한값(Ph) 미만인 경우에는, 단계 S201로 되돌아가 상기 동일한 순서를 반복한다. 반면, 압력 검출값(Pi)이 상한값(Ph) 이상인 경우에는 단계 S203으로 이동한다.
단계 S203에서, 펌프 출력 제어부(31A)는, 펌프 용량 전환 장치(36)에 소용량 지령(저출력 지령)을 출력한다. 이 소용량 지령에 따라, 펌프 용량 전환 장치(36)는 파일럿 펌프(17)를 소용량으로 한다. 이에 의해, 어큐뮬레이터(21)에 축적된 압유가 파일럿 밸브(20)에 공급된다. 따라서, 파일럿 밸브(20)에 공급되는 압유의 압력(Pi)이 하강한다.
단계 S204로 진행되어, 펌프 출력 제어부(31A)는, 압력 센서(29)의 압력 검출값(Pi)이 하한값(Pl) 이하인지의 여부를 판정한다. 압력 검출값(Pi)이 하한값(Pl)을 넘는 경우에는, 단계 S203으로 되돌아가 상기 동일한 순서를 반복한다. 반면, 압력 검출값(Pi)이 하한값(Pl) 이하인 경우에는, 단계 S201로 되돌아가 상기 동일한 순서를 반복한다.
본 실시형태의 주요부인 컨트롤러(30A)의 이상 판정부(32A)는, 펌프 출력 제어부(31A)로부터 펌프 용량 전환 장치(36)에 출력하는 지령이 변화하고 있지 않은 상태의 지령 계속 시간을 연산하고, 이 지령 계속 시간에 기초하여 펌프 용량 전환 장치(36)가 이상인지의 여부를 판정하여, 그 판정 결과를 출력한다. 그 상세를 도 15를 이용하여 설명한다. 도 15는, 본 실시형태에 있어서의 컨트롤러(30A)의 이상 판정부(32A)의 처리 내용을 나타내는 플로우 차트이다.
단계 S211에서, 이상 판정부(32A)는, 지령 계속 시간으로서, 펌프 용량 전환 장치(36)로의 대용량 지령의 출력을 개시하고 나서 소용량 지령의 출력으로 전환될 때까지의 시간을 카운트한다. 또는, 펌프 용량 전환 장치(36)로의 소용량 지령의 출력을 개시하고 나서 대용량 지령의 출력으로 전환될 때까지의 시간을 카운트한다.
단계 S212로 진행되어, 이상 판정부(32A)는, 지령 계속 시간(카운트값)이 소정값(상세하게는, 펌프 용량 전환 장치(36)가 정상인 경우의 최대 지령 계속 시간보다 커지도록 미리 설정된 값) 이상인지의 여부를 판정한다. 지령 계속 시간이 소정값 미만인 경우에는, 단계 S213으로 진행되어, 펌프 용량 전환 장치(36)가 정상이라고 판정한다.
지령 계속 시간이 소정값 이상인 경우에는, 단계 S214로 진행되어, 이상 판정부(32A)는, 펌프 용량 전환 장치(36)가 이상이라고 판정한다. 그리고, 유압 셔블의 운전실(12) 내의 모니터(33)에 이상 발생 정보를 송신하여 표시시켜, 운전자에 통지한다. 또한, 메인터넌스원이 소지하는 휴대 단말(35)에 통신 장치(34)를 개재하여 이상 발생 정보를 송신하여 표시시켜, 메인터넌스원에게 통지한다.
이상과 같이 본 실시형태에 있어서는, 펌프 용량 전환 장치(36)에 출력하는 지령이 변화하고 있지 않은 상태의 지령 계속 시간을 연산하고, 이 지령 계속 시간이 소정값 이상인 경우에 펌프 용량 전환 장치(36)가 이상이라고 판정한다. 이에 의해, 펌프 용량 전환 장치(36)의 이상의 상태(특히, 펌프 대용량으로 고정된 상태나 펌프 중용량으로 고정된 상태)에 상관없이, 펌프 용량 전환 장치의 이상을 검지할 수 있다.
또한, 제 2 실시형태에 있어서는 특별히 설명하지 않았지만, 컨트롤러(30A)의 이상 판정부(32A)는, 펌프 용량 전환 장치(36)가 이상이라고 판정한 경우에, 압력 센서(29)의 압력 검출값(Pi)에 따라 이상의 상태를 식별해도 된다. 이와 같은 변형례를 도 16을 이용하여 설명한다. 도 16은, 본 변형례에 있어서의 컨트롤러(30A)의 이상 판정부(32A)의 처리 내용을 나타내는 플로우 차트이다.
단계 S211∼S214는 제 2 실시형태와 동일하다. 단계 S214에서 이상 판정부(32A)는 펌프 용량 전환 장치(36)가 이상이라고 판정한 후, 단계 S215로 이동한다.
단계 S215에서, 이상 판정부(32A)는, 압력 센서(29)의 압력 검출값(Pi)이 하한값(Pl) 미만인지의 여부를 판정한다. 압력 검출값(Pi)이 하한값(Pl) 미만인 경우에는, 단계 S216으로 진행되어, 펌프 소용량으로 고정된 상태의 이상이라고 특정한다. 압력 검출값(Pi)이 하한값(Pl) 이상인 경우에는, 단계 S217로 진행되어, 압력 센서(29)의 압력 검출값(Pi)이 상한값(Ph) 이상인지의 여부를 판정한다. 압력 검출값(Pi)이 상한값(Ph) 이상인 경우에는, 단계 S218로 진행되어, 펌프 대용량으로 고정된 상태의 이상이라고 특정한다. 압력 검출값(Pi)이 상한값(Ph) 미만인 경우에는, 단계 S219로 진행되어, 펌프 중용량으로 고정된 상태의 이상이라고 특정한다.
그리고, 컨트롤러(30)의 이상 판정부(32)는, 펌프 용량 전환 장치(36)의 이상 발생 정보 및 이상 상태 정보를 모니터(33) 및 휴대 단말(35)에 송신하여 표시시킨다. 이에 의해, 펌프 용량 전환 장치(36)의 이상 대응에 일조할 수 있다.
또한, 제 1 실시형태에 있어서는, 펌프 출력 전환 장치로서 언로드 밸브(27)를 구비한 경우를 예로 들어 설명하고, 제 2 실시형태에 있어서는, 펌프 출력 전환 장치로서 펌프 용량 전환 장치(36)를 구비한 경우를 예로 들어 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 기술 사상을 일탈하지 않는 범위 내에서 변형이 가능하다. 예를 들면, 언로드 밸브(27)와 펌프 용량 전환 장치(36)의 양방을 구비해도 된다. 또는, 파일럿 펌프(17)를 전동기에 의해 구동하도록 구성하고, 파일럿 펌프(17)를 미리 설정된 고회전과 저회전으로 선택적으로 전환하는 인버터를 구비해도 된다. 이와 같은 경우에도 상기 동일한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 제 3 실시형태를 도 17∼도 20을 이용하여 설명한다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 제 1 실시형태와 동등한 부분은 동일한 부호를 부여하고, 적절히 설명을 생략한다.
도 17은, 본 실시형태에 있어서의 유압 셔블의 유압 제어 시스템의 구성 중, 붐 실린더(9)의 구동에 관련되는 메인 회로 및 파일럿 회로의 구성을 나타내는 도이다. 도 18은, 본 실시형태에 있어서의 컨트롤러의 기능적 구성을 관련 기기와 함께 나타내는 블록도이다.
본 실시형태의 유압 제어 시스템은, 파일럿 펌프(17)의 토출측과 조작 장치(19)의 파일럿 밸브(20)를 접속하는 유로(25A)와, 유로(25A)에 마련된 펌프용 역지 밸브(26)와, 유로(25A)의 펌프용 역지 밸브(26)보다 파일럿 펌프(17)측에 유로(25B)를 개재하여 접속된 언로드 밸브(27)와, 유로(25A)의 펌프용 역지 밸브(26)보다 파일럿 밸브(20)측에 유로(25C)를 개재하여 접속된 어큐뮬레이터(21)와, 유로(25C)에 마련된 역지 밸브가 있는 감압 밸브(37)와, 유로(25A)의 펌프용 역지 밸브(26)보다 파일럿 펌프(17)측에 유로(25D)를 개재하여 접속된 릴리프 밸브(28)와, 유로(25A)의 펌프용 역지 밸브(26)보다 파일럿 밸브(20)측에 마련된 압력 센서(29)와, 컨트롤러(30B)를 구비하고 있다.
역지 밸브가 있는 감압 밸브(37)는, 어큐뮬레이터(21)측의 압력이 유로(25A)측(상세하게는, 펌프용 역지 밸브(26)의 하류측)의 압력보다 높은 경우에, 어큐뮬레이터(21)로부터의 압유를 감압하여 유로(25A)(즉, 파일럿 밸브(20))에 공급한다. 반면, 유로(25A)측(상세하게는, 펌프용 역지 밸브(26)의 하류측)의 압력이 어큐뮬레이터(21)측의 압력보다 높은 경우에, 유로(25A)(즉, 파일럿 펌프(17))로부터의 압유를 어큐뮬레이터(21)에 공급하도록 되어 있다.
본 실시형태의 유압 제어 시스템은, 관로(24B)에 있어서의 제어 밸브(18)와 역지 밸브(23)의 사이로부터 분기 접속되고, 유로(25C)에 합류 접속된 회수 관로(38)와, 회수 관로(38)에 마련되어 차단 위치와 연통 위치로 선택적으로 전환되는 회생 밸브(39)(전자 전환 밸브)와, 회생 밸브(39)와 어큐뮬레이터(21)의 사이에 마련된 회생용 역지 밸브(40)와, 파일럿압 센서(41)를 더 구비하고 있다.
회수 관로(38)는, 붐 실린더(9)가 축단할 때의 붐 실린더(9)의 보텀측 유실로부터의 리턴 오일을 어큐뮬레이터(21)에 공급하기 위한 것이다. 회생용 역지 밸브(40)는, 회생 밸브(39)로부터 어큐뮬레이터(21)로의 압유의 흐름을 허용하고, 어큐뮬레이터(21)로부터 회생 밸브(39)로의 압유의 흐름을 저지한다. 파일럿압 센서(41)는, 조작 장치(19)의 파일럿 밸브(20)로부터 제어 밸브(18)의 수압부(22A)에 출력된 파일럿압(Pd)을 검출하여, 컨트롤러(30B)에 출력한다.
컨트롤러(30B)는, 기능적 구성으로서, 회생 제어부(42), 펌프 출력 제어부(31) 및 이상 판정부(32B)를 가지고 있다. 제 1 실시형태와 마찬가지로, 펌프 출력 제어부(31)는, 압력 센서(29)에서 검출된 압력(Pi)에 따라 언로드 밸브(27)를 제어한다.
컨트롤러(30B)의 회생 제어부(42)는, 압력 센서(29)에서 검출된 압력(Pi)과 파일럿압 센서(41)에서 검출된 파일럿압(Pd)에 따라 회생 밸브(39)를 제어한다. 그 상세를 도 19를 이용하여 설명한다. 도 19는, 본 실시형태에 있어서의 컨트롤러(30B)의 회생 제어부(42)의 처리 내용을 나타내는 플로우 차트이다.
단계 S301에서, 회생 제어부(42)는, 회생 밸브(39)에 폐쇄 지령을 출력하여(구체적으로는, 구동 신호를 출력하지 않고), 회생 밸브(39)를 차단 위치로 한다. 단계 S302로 진행되어, 회생 제어부(42)는, 압력 센서(29)의 압력 검출값(Pi)이 상한값(Ph) 미만인지의 여부를 판정한다. 압력 검출값(Pi)이 상한값(Ph) 이상인 경우에는, 단계 S301로 되돌아가 상기 동일한 순서를 반복한다. 반면, 압력 검출값(Pi)이 상한값(Ph) 미만인 경우에는, 단계 S303으로 이동한다.
단계 S303에서, 회생 제어부(42)는, 파일럿압 센서(41)의 압력 검출값(Pd)이 미리 설정된 문턱값을 넘는지의 여부를 판정한다. 압력 검출값(Pd)이 문턱값 미만인 경우에는, 단계 S301로 되돌아가 상기 동일한 순서를 반복한다. 반면, 압력 검출값(Pd)이 문턱값을 넘는 경우에는, 단계 S304로 이동한다.
단계 S304에서, 회생 제어부(42)는, 회생 밸브(39)에 개방 지령을 출력하여(구체적으로는, 구동 신호를 출력하여), 회생 밸브(39)를 연통 위치로 한다. 이에 의해, 붐 실린더(9)의 보텀측 유실로부터의 리턴 오일이 어큐뮬레이터(21)에 공급된다.
본 실시형태의 주요부인 컨트롤러(30B)의 이상 판정부(32B)는, 회생 밸브(39)가 차단 위치인 경우에, 펌프 출력 제어부(31)로부터 언로드 밸브(27)에 출력하는 지령이 변화하고 있지 않은 상태의 지령 계속 시간을 연산하고, 이 지령 계속 시간에 기초하여 언로드 밸브(27)가 이상인지의 여부를 판정하여, 그 판정 결과를 출력한다. 그 상세를 도 20을 이용하여 설명한다. 도 20은, 본 실시형태에 있어서의 컨트롤러(30B)의 이상 판정부(32B)의 처리 내용을 나타내는 플로우 차트이다.
단계 S111∼S114는 제 1 실시형태와 동일하다. 그들의 전단계인 단계 S110에서, 이상 판정부(32B)는, 회생 제어부(42)로부터 회생 밸브(39)에 폐쇄 지령이 출력되어 있는지의 여부를 판정함으로써, 회생 밸브(39)가 차단 위치인지의 여부를 판정한다. 회생 밸브(39)가 차단 위치가 아니라고 판정한 경우에는, 단계 S110을 반복한다. 반면, 회생 밸브(39)가 차단 위치라고 판정한 경우에는, 단계 S111로 이동한다.
이상과 같이 구성된 본 실시형태에 있어서도, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 언로드 밸브(27)의 이상의 상태에 상관없이, 언로드 밸브(27)의 이상을 검지할 수 있다.
또한, 제 3 실시형태에 있어서는 특별히 설명하지 않았지만, 컨트롤러(30B)의 이상 판정부(32B)는, 언로드 밸브(27)가 이상이라고 판정한 경우에, 압력 센서(29)에서 검출된 압력(Pi)에 따라 이상의 상태를 식별해도 된다(상술의 도 11 참조).
또한, 제 3 실시형태에 있어서는, 펌프 출력 전환 장치로서 언로드 밸브(27)를 구비한 경우를 예로 들어 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 기술 사상을 일탈하지 않는 범위 내에서 변형이 가능하다. 제 2 실시형태와 마찬가지로, 펌프 용량 전환 장치(36)를 구비해도 되고, 또는 언로드 밸브(27)와 펌프 용량 전환 장치(36)의 양방을 구비해도 된다. 또는, 파일럿 펌프(17)를 전동기에 의해 구동하도록 구성하고, 파일럿 펌프(17)를 고회전과 저회전으로 선택적으로 전환하는 인버터를 구비해도 된다. 이와 같은 경우에도 상기 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 이상에 있어서는, 유압 셔블의 유압 제어 시스템으로서, 인력 조작식의 파일럿 밸브(20)(유압 기기)와 파일럿 펌프(17)(유압 펌프)의 사이의 유로에 접속된 어큐뮬레이터(21)를 구비한 구성에 본 발명을 적용한 경우를 예로 들어 설명하였지만, 이에 한정되지 않는다. 즉, 예를 들면, 조작 부재의 조작량을 검출하는 검출기와, 이 검출기에서 검출된 조작 부재의 조작량에 대응하는 구동 신호를 생성하여 출력하는 컨트롤러의 조작 제어부와, 컨트롤러의 조작 제어부로부터의 구동 신호에 의해 구동되는 전기 조작식의 파일럿 밸브(전자 비례 밸브)와, 이 파일럿 밸브와 파일럿 펌프의 사이의 유로에 접속된 어큐뮬레이터를 구비한 구성에 본 발명을 적용해도 된다. 또한, 파일럿 밸브 이외의 다른 유압 기기와 유압 펌프의 사이에 접속된 어큐뮬레이터를 구비한 구성에 본 발명을 적용해도 되고, 유압 셔블 이외의 다른 작업 기계의 유압 제어 시스템에 본 발명을 적용해도 된다.
9 : 붐 실린더
12 : 운전실
15 : 작업용 조작 부재
16 : 메인 펌프
17, 17A : 파일럿 펌프
18 : 제어 밸브
19 : 조작 장치
20 : 파일럿 밸브
21 : 어큐뮬레이터
26 : 펌프용 역지 밸브
27 : 언로드 밸브
29 : 압력 센서
30, 30A, 30B : 컨트롤러
31, 31A : 펌프 출력 제어부
32, 32A : 이상 판정부
33 : 모니터
34 : 통신 장치
35 : 휴대 단말
36 : 펌프 용량 전환 장치
38 : 회수 관로
39 : 회생 밸브
40 : 회생용 역지 밸브
41 : 파일럿압 센서
42 : 회생 제어부

Claims (8)

  1. 유압 펌프와,
    상기 유압 펌프의 토출측에 접속된 유압 기기와,
    상기 유압 펌프를 고출력과 저출력으로 선택적으로 전환하는 펌프 출력 전환 장치와,
    상기 유압 펌프와 상기 유압 기기의 사이의 유로에 접속되고, 상기 유압 펌프의 고출력 시에 상기 유압 펌프로부터 토출된 압유의 일부를 축적하여, 상기 유압 펌프의 저출력 시에 상기 유압 기기에 압유를 공급하는 어큐뮬레이터와,
    상기 유압 펌프로부터 상기 유압 기기 및 상기 어큐뮬레이터로의 압유의 흐름을 허용하고, 상기 어큐뮬레이터로부터 상기 유압 펌프로의 압유의 흐름을 저지하는 펌프용 역지 밸브와,
    상기 유압 펌프 및 상기 어큐뮬레이터 중의 어느 일방으로부터 상기 유압 기기에 공급되는 압유의 압력을 검출하는 압력 센서와,
    상기 유압 펌프의 고출력 시에 상기 압력 센서의 압력 검출값이 미리 설정된 상한값 이상이 되는 경우, 상기 유압 펌프를 저출력으로 전환하기 위하여 상기 펌프 출력 전환 장치에 저출력 지령을 출력하고, 상기 유압 펌프의 저출력 시에 상기 압력 센서의 압력 검출값이 미리 설정된 하한값 이하가 되는 경우, 상기 유압 펌프를 고출력으로 전환하기 위하여 상기 펌프 출력 전환 장치에 고출력 지령을 출력하는 펌프 출력 제어부를 가지는 컨트롤러를 구비한 작업 기계의 유압 제어 시스템으로서,
    상기 컨트롤러는, 상기 펌프 출력 제어부로부터 상기 펌프 출력 전환 장치에 출력하는 지령이 상기 저출력 지령으로부터 상기 고출력 지령으로, 또는 상기 고출력 지령으로부터 상기 저출력 지령으로 변화하고 있지 않은 상태의 지령 계속 시간을 연산하고, 이 지령 계속 시간이 미리 설정된 소정값 이상인 경우에 상기 펌프 출력 전환 장치의 이상이라고 판정하여, 그 판정 결과를 출력하는 이상 판정부를 더 가지는 것을 특징으로 하는 작업 기계의 유압 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러의 상기 이상 판정부는, 상기 펌프 출력 전환 장치의 이상이라고 판정한 경우에, 상기 압력 센서의 압력 검출값에 따라 이상의 상태를 식별하고, 그 식별 결과를 출력하는 것을 특징으로 하는 작업 기계의 유압 제어 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 펌프 출력 전환 장치는, 상기 유압 펌프와 상기 펌프용 역지 밸브의 사이의 유로에 접속되고, 차단 위치와 연통 위치로 선택적으로 전환되는 언로드 밸브로서,
    상기 펌프 출력 제어부로부터 상기 고출력 지령이 출력되었을 때에는, 상기 언로드 밸브를 차단 위치로 전환하여 상기 유압 펌프로부터 토출된 압유를 상기 유압 기기 및 상기 어큐뮬레이터에 공급하고, 상기 펌프 출력 제어부로부터 상기 저출력 지령이 출력되었을 때에는, 상기 언로드 밸브를 연통 위치로 전환하여 상기 유압 펌프로부터 토출된 압유를 상기 언로드 밸브를 개재하여 방출하는 것을 특징으로 하는 작업 기계의 유압 제어 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유압 펌프는, 가변 용량형이고,
    상기 펌프 출력 전환 장치는, 상기 유압 펌프를 고출력이 되는 대용량과 저출력이 되는 소용량으로 선택적으로 전환하는 펌프 용량 전환 장치인 것을 특징으로 하는 작업 기계의 유압 제어 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러의 상기 이상 판정부는, 작업 기계의 운전실 내의 모니터에 이상 발생 정보를 송신하여 표시시키는 것을 특징으로 하는 작업 기계의 유압 제어 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러의 상기 이상 판정부는, 통신 장치를 개재하여 휴대 단말에 이상 발생 정보를 송신하여 표시시키는 것을 특징으로 하는 작업 기계의 유압 제어 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    메인 펌프와,
    상기 메인 펌프로부터 토출된 압유에 의해 구동하는 유압 액추에이터와,
    상기 메인 펌프로부터 상기 유압 액추에이터로의 압유의 흐름을 제어하는 제어 밸브를 구비하고,
    상기 유압 기기는, 상기 유압 펌프 및 상기 어큐뮬레이터 중의 어느 일방으로부터 공급된 압유의 압력을 원압으로 하여, 조작 부재의 조작량에 대응하는 파일럿압을 생성하고, 이 파일럿압에 의해 상기 제어 밸브를 조작하는 파일럿 밸브인 것을 특징으로 하는 작업 기계의 유압 제어 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 유압 액추에이터로부터의 리턴 오일을 상기 어큐뮬레이터에 공급하기 위한 회수 관로와,
    상기 회수 관로에 마련되어 차단 위치와 연통 위치로 선택적으로 전환되는 회생 밸브와,
    상기 회생 밸브로부터 상기 어큐뮬레이터로의 압유의 흐름을 허용하고, 상기 어큐뮬레이터로부터 상기 회생 밸브로의 압유의 흐름을 저지하는 회생용 역지 밸브와,
    상기 파일럿 밸브로부터 상기 제어 밸브에 출력된 파일럿압을 검출하는 파일럿압 센서를 구비하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 압력 센서에서 검출된 압력과 상기 파일럿압 센서에서 검출된 파일럿압에 따라 상기 회생 밸브를 차단 위치와 연통 위치로 선택적으로 전환하는 회생 제어부를 더 가지며,
    상기 컨트롤러의 상기 이상 판정부는, 상기 회생 밸브가 차단 위치인 경우에, 상기 펌프 출력 제어부로부터 상기 펌프 출력 전환 장치에 출력하는 지령이 변화하고 있지 않은 상태의 지령 계속 시간을 연산하고, 이 지령 계속 시간이 미리 설정된 소정값 이상인 경우에 상기 펌프 출력 전환 장치의 이상이라고 판정하여, 그 판정 결과를 출력하는 것을 특징으로 하는 작업 기계의 유압 제어 시스템.
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