KR20120024661A - 작업 기계 및 작업 기계의 제어 방법 - Google Patents

작업 기계 및 작업 기계의 제어 방법 Download PDF

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가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
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Abstract

본 발명의 과제는, 복합 조작 시에 액츄에이터의 동작 속도가 지연되는 것, 및 유압의 손실이 발생하는 것을 억제할 수 있는 작업 기계를 제공하는 것에 있다. 유압 셔블(shovel)에 있어서 제어부(30)는, 복합 조작이 실행된 경우의 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적이, 단독 조작이 실행된 경우의 제1 암(arm) 조작 밸브(41)의 개구 면적 이하로 되도록 파일럿 제어 밸브(48, 49)를 제어한다. 복합 조작이란, 암 실린더(25)와 붐(boom) 실린더(24)가 동시에 조작되는 것을 의미한다. 단독 조작이란, 암 실린더(25)와 붐 실린더(24) 중 암 실린더(25)만이 조작되는 것을 의미한다. 또한, 제어부(30)는, 복합 조작이 실행된 경우의 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적을 유압 센서(92)가 검지한 암 실린더압에 기초하여 결정한다.

Description

작업 기계 및 작업 기계의 제어 방법{WORK MACHINE AND CONTROL METHOD FOR WORK MACHINES}
본 발명은 작업 기계 및 작업 기계의 제어 방법에 관한 것이다.
유압 셔블(shovel) 등의 작업 기계는, 복수 개의 액츄에이터가 공통의 유압 펌프에 의해 구동되는 유압 회로를 가지고 있다. 이와 같은 작업 기계에 있어서, 복수 개의 액츄에이터가 동시에 구동되는 복합 조작이 행해지면, 작동유의 대부분이 부하가 작은 쪽의 액츄에이터로 흐른다. 이 경우, 부하가 큰 쪽의 액츄에이터에 있어서 작동유의 유량이 부족한 문제가 생긴다.
상기한 문제점을 해결하기 위해, 종래의 작업 기계에서는, 복합 조작이 행해진 경우에, 한쪽의 액츄에이터(이하, 「비우선측의 액츄에이터」라고 함)의 컨트롤 밸브의 개구의 크기를 단독 조작 시의 값보다 작게 하는 제어가 행해진다(특허 문헌 1 참조). 이로써, 다른 쪽의 액츄에이터(이하, 「우선측의 액츄에이터」라고 함)에 공급되는 작동유의 유량을 확보할 수 있다.
일본공개특허 제2006-97854호 공보
그러나, 종래의 작업 기계에서는, 액츄에이터의 동작을 지시하기 위한 조작부의 조작에만 기초하여, 비우선측의 액츄에이터의 컨트롤 밸브의 개구가 작게 되어 있다. 그러므로, 비우선측의 액츄에이터에 큰 부하가 걸려 있는 경우라도, 조작부가 소정의 조작을 받았을 경우에는, 컨트롤 밸브의 개구가 작게 되어 버린다. 그러므로, 액츄에이터의 동작 속도가 저하될 우려가 있다. 또한, 비우선측의 액츄에이터에 큰 부하가 걸려 있는 경우에는, 우선측의 액츄에이터에 작동유가 쉽게 흐르지 않게 되어 있으므로, 비우선측의 액츄에이터의 컨트롤 밸브의 개구를 작게 하지 않고도 우선측의 액츄에이터로의 유량을 확보할 수 있다. 그것에도 관계없이, 비우선측의 컨트롤 밸브의 개구를 작게 하는 것으로 되어, 유압의 손실이 생긴다.
본 발명의 과제는, 복합 조작 시에 액츄에이터의 동작 속도가 저하되는 것, 및 유압의 손실이 발생하는 것을 억제할 수 있는 작업 기계 및 작업 기계의 제어 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제1 태양에 관한 작업 기계는, 작동유를 토출하는 유압 펌프와, 제1 액츄에이터와, 제1 방향 전환 밸브와, 제2 액츄에이터와, 제2 방향 전환 밸브와, 조작부와, 제1 유압 검지부와, 파일럿압 제어 밸브와, 제어부를 포함한다. 제1 액츄에이터는, 유압 펌프로부터 토출된 작동유에 의해 구동된다. 제1 방향 전환 밸브는, 유압 펌프로부터의 작동유의 공급 방향을 전환 가능하며, 작동유의 유로(流路)의 개구 면적을 변경함으로써, 제1 액츄에이터에 공급되는 작동유의 유량을 변경한다. 제2 액츄에이터는, 유압 펌프로부터 토출된 작동유에 의해 구동된다. 제2 방향 전환 밸브는, 유압 펌프로부터의 작동유의 공급 방향을 전환 가능하며, 작동유의 유로의 개구 면적을 변경함으로써, 제2 액츄에이터에 공급되는 작동유의 유량을 변경한다. 조작부는, 제1 액츄에이터 및 제2 액츄에이터를 조작하기 위한 것이다. 제1 유압 검지부는, 제1 액츄에이터에 공급되는 유압을 검지한다. 파일럿압 제어 밸브는, 제1 방향 전환 밸브의 파일럿 포트에 입력되는 파일럿압을 조정한다. 제어부는, 파일럿압 제어 밸브를 제어함으로써 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적을 제어한다. 제어부는, 복합 조작이 실행된 경우의 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적이, 단독 조작이 실행된 경우의 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적 이하로 되도록 파일럿압 제어 밸브를 제어한다. 복합 조작이란, 제1 액츄에이터와 제2 액츄에이터가 동시에 조작되는 것을 의미한다. 단독 조작이란, 제1 액츄에이터와 제2 액츄에이터 중 제1 액츄에이터만이 조작되는 것을 의미한다. 또한, 제어부는, 복합 조작이 실행된 경우의 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적을 제1 유압 검지부가 검지한 유압에 기초하여 결정한다.
본 발명의 제2 태양에 관한 작업 기계는, 제1 태양의 작업 기계로서, 제어부는, 복합 조작이 실행된 경우의 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적을, 단독 조작이 실행된 경우의 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적보다 작게 하는 경우, 제1 유압 검지부가 검지한 유압이 커질수록 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적을 크게한다.
본 발명의 제3 태양에 관한 작업 기계는, 제2 태양의 작업 기계로서, 조작부는, 제1 액츄에이터를 조작하기 위한 제1 조작부와, 제2 액츄에이터를 조작하기 위한 제2 조작부를 가진다. 제어부는, 복합 조작이 실행된 경우에는 제1 조작부의 조작량과 제2 조작부의 조작량에 따라, 제1 액츄에이터에 공급되는 작동유의 유량과 제2 액츄에이터에 공급되는 작동유의 유량을 결정한다. 그리고, 제어부는, 제1 액츄에이터에 공급되는 작동유의 유량과 제1 유압 검지부가 검지한 유압과 제2 액츄에이터에 공급되는 유압에 기초하여 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적을 결정한다.
본 발명의 제4 태양에 관한 작업 기계는, 제3 태양의 작업 기계로서, 제어부는, 복합 조작이 실행된 경우에는, 제2 액츄에이터에 공급되는 유압으로서, 미리 기억된 고정값을 사용한다.
본 발명의 제5 태양에 관한 작업 기계는, 제1 태양으로부터 제4 태양 중 어느 하나의 작업 기계로서, 차량 본체와, 차량 본체에 장착되는 붐(boom)과, 붐에 장착되는 암(arm)과, 암에 장착되는 작업 부속품(attachment)을 더 포함한다. 그리고, 제1 액츄에이터는 암을 구동한다. 제2 액츄에이터는 붐을 구동한다.
본 발명의 제6 태양에 관한 작업 기계는, 제1 태양으로부터 제4 태양 중 어느 하나의 작업 기계로서, 차량 본체와, 차량 본체에 장착되는 붐과, 붐에 장착되는 암과, 암에 장착되는 작업 부속품을 더 포함한다. 차량 본체는, 주행체와, 주행체 상에 탑재되는 선회체(旋回體)를 가진다. 그리고, 제1 액츄에이터는 붐을 구동하고, 제2 액츄에이터는 선회체를 선회시킨다.
본 발명의 제7 태양에 관한 작업 기계의 제어 방법은, 작동유를 토출하는 유압 펌프와, 제1 액츄에이터와, 제1 방향 전환 밸브와, 제2 액츄에이터와, 제2 방향 전환 밸브와, 조작부와, 제1 유압 검지부와, 파일럿압 제어 밸브를 포함하는 작업 기계의 제어 방법이다. 제1 액츄에이터는, 유압 펌프로부터 토출된 작동유에 의해 구동된다. 제1 방향 전환 밸브는, 유압 펌프로부터의 작동유의 공급 방향을 전환 가능하며, 작동유의 유로의 개구 면적을 변경함으로써, 제1 액츄에이터에 공급되는 작동유의 유량을 변경한다. 제2 액츄에이터는, 유압 펌프로부터 토출된 작동유에 의해 구동된다. 제2 방향 전환 밸브는, 유압 펌프로부터의 작동유의 공급 방향을 전환 가능하며, 작동유의 유로의 개구 면적을 변경함으로써, 제2 액츄에이터에 공급되는 작동유의 유량을 변경한다. 조작부는, 제1 액츄에이터 및 제2 액츄에이터를 조작하기 위한 것이다. 제1 유압 검지부는, 제1 액츄에이터에 공급되는 유압을 검지한다. 파일럿압 제어 밸브는, 제1 방향 전환 밸브의 파일럿 포트에 입력되는 파일럿압을 조정한다. 그리고, 이 작업 기계의 제어 방법에서는, 파일럿압 제어 밸브를 제어함으로써 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적이 제어된다. 그리고, 복합 조작이 실행된 경우의 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적이, 단독 조작이 실행된 경우의 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적 이하로 되도록 파일럿압 제어 밸브를 제어한다. 복합 조작이란, 제1 액츄에이터와 제2 액츄에이터가 동시에 조작되는 것을 의미한다. 단독 조작이란, 제1 액츄에이터와 제2 액츄에이터와의 쳐 제1 액츄에이터만이 조작되는 것을 의미한다. 또한, 이 작업 기계의 제어 방법에서는, 복합 조작이 실행된 경우의 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적을 제1 유압 검지부가 검지한 유압에 기초하여 결정한다.
본 발명의 제1 태양에 관한 작업 기계에서는, 복합 조작이 행해진 경우에는, 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적을 단독 조작이 행해지고 있는 경우의 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적 이하로 하지만, 그 개구 면적의 크기는, 제1 유압 검지부가 검지한 유압에 기초하여 결정된다. 그러므로, 실제의 제1 액츄에이터의 부하에 따라 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적을 결정할 수 있다. 이로써, 제1 방향 전환 밸브가 불필요하게 좁아지는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 복합 조작 시에 액츄에이터의 동작 속도가 저하되는 것, 및 유압의 손실이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 제2 태양에 관한 작업 기계에서는, 복합 조작 시에 제1 방향 전환 밸브가 좁아지는 경우, 제1 액츄에이터에 걸려 있는 부하에 따라, 그 조리개의 크기가 조정된다. 그러므로, 실제의 작업 상황에 따라 적절히 대응한 제1 방향 전환 밸브의 제어를 행할 수 있다.
본 발명의 제3 태양에 관한 작업 기계에서는, 제1 조작부와 제2 조작부와의 조작량에 따라, 제1 액츄에이터와 제2 액츄에이터에 각각 분배되는 작동유의 유량이 결정된다. 그리고, 결정된 제1 액츄에이터에 공급되는 작동유의 유량과 제1 유압 검지부가 검지한 유압과 제2 액츄에이터에 공급되는 유압에 기초하여, 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적이 결정된다. 즉, 결정된 유량의 작동유를 제1 액츄에이터에 공급하기 위해 필요한 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적이, 제1 액츄에이터에 걸려 있는 부하를 고려하여, 결정된다. 이로써, 실제로 제1 액츄에이터에 공급되는 작동유의 유량을, 결정된 유량에 근사(近似)시킬 수 있다.
본 발명의 제4 태양에 관한 작업 기계에서는, 제2 액츄에이터에 공급되는 유압으로서, 미리 기억된 고정값이 사용된다. 그러므로, 제2 액츄에이터에 공급되는 유압을 검지하기 위한 유압 검지부를 설치할 필요가 없어, 유압 검지부의 수를 저감할 수 있다. 또한, 제1 액츄에이터에 공급되는 유압과 제2 액츄에이터에 공급되는 유압이 함께 변동하는 경우에, 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적을, 제1 액츄에이터에 공급되는 유압과 제2 액츄에이터에 공급되는 유압에 기초하여 결정하면, 제1 액츄에이터에 헌팅(hunting)이 생길 우려가 있다. 그러나, 제2 액츄에이터에 공급되는 유압으로서 고정값을 사용함으로써, 이와 같은 헌팅의 발생을 억제할 수 있다.
본 발명의 제5 태양에 관한 작업 기계에서는, 암과 붐과의 복합 조작이 행해진 경우에는, 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적을 암의 단독 조작이 행해지고 있는 경우의 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적 이하로 한다. 그 때, 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적의 크기는, 암에 걸려 있는 부하에 따라 결정된다. 굴삭 작업 시 등, 암에 걸리는 부하는, 붐에 걸리는 부하보다 변동이 크다. 그러므로, 암을 구동하는 제1 액츄에이터의 유압을 고려함으로써, 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적을 보다 적절히 제어할 수 있다.
본 발명의 제6 태양에 관한 작업 기계에서는, 붐의 구동과 선회체의 선회와의 복합 조작이 행해진 경우에는, 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적을 붐의 단독 조작이 행해지고 있는 경우의 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적 이하로 한다. 그 때, 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적의 크기는, 붐에 걸려 있는 부하에 따라 결정된다. 붐을 사용한 작업 시에 붐에 걸리는 부하는, 선회 시에 선회체에 걸리는 부하보다 변동이 크다. 그러므로, 붐을 구동하는 제1 액츄에이터의 유압을 고려함으로써, 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적을 보다 적절히 제어할 수 있다.
본 발명의 제7 태양에 관한 작업 기계의 제어 방법에서는, 복합 조작이 행해진 경우에는, 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적을 단독 조작이 행해지고 있는 경우의 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적 이하로 하지만, 그 개구 면적의 크기는, 제1 유압 검지부가 검지한 유압에 기초하여 결정된다. 그러므로, 실제의 제1 액츄에이터의 부하에 따라 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적을 결정할 수 있다. 이로써, 제1 방향 전환 밸브가 불필요하게 좁아지는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 복합 조작 시에 액츄에이터의 동작 속도가 저하되는 것, 및 유압의 손실이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 유압 셔블의 외관도이다.
도 2는 유압 셔블이 구비하는 유압 회로의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 3은 유압 펌프의 PQ 특성을 나타낸 그래프이다.
도 4는 유압 셔블의 복합 조작 시의 제어를 나타낸 플로우차트이다.
도 5는 유압 셔블이 구비하는 제어부에 기억된 분류비(分流比) 테이블이다.
도 6은 다른 실시예에 관한 유압 셔블이 구비하는 유압 회로의 구성을 나타낸 개략도이다.
＜외관 구성＞
본 발명의 일 실시예에 관한 유압 셔블(10)을 도 1에 나타낸다. 이 유압 셔블(10)은, 주행체(11)와 선회체(12)와 작업기(13)를 구비하고 있다.
주행체(11)는, 한쌍의 주행 장치(11a, 11b)를 가진다. 각 주행 장치(11a, 11b)는, 크롤러(crawler) 트랙(14a, 14b)과 주행 모터(도시하지 않음)를 가지고, 크롤러 트랙(14a, 14b)이 주행 모터에 의해 구동되는 것에 의해, 유압 셔블(10)을 주행시킨다.
선회체(12)는, 주행체(11) 상에 탑재되어 있다. 선회체(12)는, 선회 모터(27)(도 2 참조)에 의해 주행체(11) 상에서 선회한다. 또한, 선회체(12)의 앞부분 좌측 위치에는 운전실(15)이 설치되어 있다.
작업기(13)는, 선회체(12)의 앞부분 중앙 위치에 장착되어 있고, 붐(21), 암(22), 패킷(23)을 가진다. 붐(21)의 기단부(基端部)는, 선회체(12)에 회전 가능하게 연결되어 있다. 또한, 붐(21)의 선단부는 암(22)의 기단부에 회전 가능하게 연결되어 있다. 암(22)의 선단부는, 패킷(23)에 회전 가능하게 연결되어 있다. 또한, 붐(21), 암(22) 및 패킷(23)의 각각에 대응하도록 유압 실린더[붐 실린더(24), 암 실린더(25) 및 패킷 실린더(26)]가 배치되어 있다. 이들 유압 실린더(24~26)가 구동되는 것에 의해 작업기(13)가 구동되고, 이로써, 굴삭 등의 작업이 행해진다.
＜유압 시스템의 구성＞
다음에, 유압 셔블(10)이 구비하는 유압 시스템의 구성을 도 2에 나타낸다. 이 유압 시스템은, 특히, 전술한 붐 실린더(24), 암 실린더(25), 패킷 실린더(26), 및 선회 모터(27)를 구동시키기 위한 구성을 나타내고 있다. 제1 유압 펌프(31) 및 제2 유압 펌프(32)는, 붐 실린더(24), 암 실린더(25), 패킷 실린더(26), 선회 모터(27)를 구동시키기 위한 구동원으로 된다. 제1 유압 펌프(31) 및 제2 유압 펌프(32)는 엔진(도시하지 않음)에 의해 구동된다.
제1 유압 펌프(31) 및 제2 유압 펌프(32)는, 경사판의 경사각이 변경되는 것에 의해 토출 용량을 변경 가능한 가변 용량형의 유압 펌프이다. 각각의 유압 펌프(31, 32)에는, 경사판의 경사각을 변경하기 위한 가변 용량 밸브(33, 34)가 부설되어 있다. 가변 용량 밸브(33, 34)는, 인가되는 파일럿압에 따라 경사판의 경사각을 변경한다. 가변 용량 밸브(33, 34)에 인가되는 파일럿압은, 펌프 제어 밸브(35, 36)에 의해 제어된다. 펌프 제어 밸브(35, 36)는, 전자 비례 제어 밸브이며, 제어부(30)로부터의 지령 신호에 의해 가변 용량 밸브(33, 34)에 출력하는 파일럿압을 제어한다. 제어부(30)는, 도 3에 나타낸 PQ 특성과 같이 펌프압에 따라 펌프 용량이 변화하도록, 펌프 제어 밸브(35, 36)를 제어한다. 즉, 제어부(30)는, 펌프의 흡수 마력(P×Q)이 일정하게 되도록, 펌프압에 따라 펌프 용량을 제어한다.
제1 유압 펌프(31)로부터 토출된 작동유는, 조작 밸브(41~43)를 통하여, 암 실린더(25), 붐 실린더(24), 패킷 실린더(26), 좌측 주행 모터(도시하지 않음) 등의 유압 액츄에이터에 공급된다. 제2 유압 펌프(32)로부터 토출된 작동유는, 조작 밸브(44~47)를 통하여, 암 실린더(25), 붐 실린더(24), 선회 모터(27), 패킷 실린더(26), 우측 주행 모터(도시하지 않음) 등의 유압 액츄에이터에 공급된다. 또한, 유압 액츄에이터에 공급된 작동유는, 조작 밸브(41~47)를 통하여 탱크로 회수된다.
구체적으로는, 조작 밸브(41~47)는, 제1 암 조작 밸브(41), 제1 붐 조작 밸브(42), 제1 패킷 조작 밸브(43), 제2 암 조작 밸브(44), 제2 붐 조작 밸브(45), 선회 모터 조작 밸브(46), 제2 패킷 조작 밸브(47)를 가진다.
제1 유압 펌프(31)에는, 유로(1A)가 접속되어 있다. 유로(1A)에는, 제1 암 조작 밸브(41), 제1 붐 조작 밸브(42), 제1 패킷 조작 밸브(43)가 설치되어 있다. 유로(1A)로부터는 유로(1B)가 분기되어 있다. 제1 암 조작 밸브(41)는 체크 밸브(51)를 통하여 유로(1B)와 접속되어 있다. 제1 붐 조작 밸브(42)는, 체크 밸브(52)를 통하여 유로(1B)와 접속되어 있다. 제1 패킷 조작 밸브(43)는, 체크 밸브(53)를 통하여 유로(1B)와 접속되어 있다. 이와 같이, 제1 암 조작 밸브(41), 제1 붐 조작 밸브(42), 제1 패킷 조작 밸브(43)는 서로 병렬로 유로(1B)와 접속되어 있다. 유로(1A)에는, 유압 센서(91)가 접속되어 있다. 유압 센서(91)는, 제1 유압 펌프(31)로부터 토출된 작동유의 압력(이하, 「제1 펌프압」이라고 함)을 검출한다. 유압 센서(91)는, 검출한 제1 펌프압에 대응하는 검지 신호를 제어부(30)에 보낸다.
또한, 암 실린더(25)의 보텀(bottom)측 오일실에는 유로(3A)가 접속되어 있다. 유로(3A)에는, 유압 센서(92)가 접속되어 있다. 유압 센서(92)는, 암 실린더(25)의 보텀측 오일실에 공급되는 작동유의 압력(이하, 「암 실린더압」이라고 함)을 검출한다. 유압 센서(92)는, 검출한 암 실린더압에 대응하는 검지 신호를 제어부(30)에 보낸다. 또한, 암 실린더(25)의 헤드측 오일실에는 유로(3B)가 접속되어 있다. 붐 실린더(24)의 보텀측 오일실에는 유로(4A)가 접속되어 있다. 붐 실린더(24)의 헤드측 오일실에는 유로(4B)가 접속되어 있다. 선회 모터(27)의 우측 선회 포트 R에는 유로(5A)가 접속되어 있다. 선회 모터(27)의 좌측 선회 포트 L에는 유로(5B)가 접속되어 있다. 패킷 실린더(26)의 헤드측 오일실에는 유로(6B)가 접속되어 있다. 패킷 실린더(26)의 보텀측 오일실에는 유로(6A)가 접속되어 있다.
제1 암 조작 밸브(41), 제1 붐 조작 밸브(42), 제1 패킷 조작 밸브(43)는, 각각, 제1 유압 펌프(31)로부터의 작동유의 공급 방향을 전환할 수 있는 방향 전환 밸브이다. 제1 암 조작 밸브(41), 제1 붐 조작 밸브(42), 제1 패킷 조작 밸브(43)는, 각각, 파일럿 포트 X, Y에 공급되는 파일럿압에 따라 상태 A, 상태 N, 및 상태 B로 전환된다. 또한, 제1 암 조작 밸브(41), 제1 붐 조작 밸브(42), 제1 패킷 조작 밸브(43)는, 인가되는 파일럿압에 따라 작동유의 유로의 개구 면적을 변경함으로써, 접속된 유압 액츄에이터에 공급되는 작동유의 유량을 변경할 수 있다.
제1 암 조작 밸브(41)는, 제1 유압 펌프(31)로부터 암 실린더(25)로의 작동유의 공급을 제어한다. 상태 A에서는, 제1 암 조작 밸브(41)는, 유로(1B)와 유로(3A)를 연통시키고, 또한 유로(3B)와 탱크를 연통시킨다. 이로써, 제1 유압 펌프(31)로부터 암 실린더(25)의 보텀측 오일실에 작동유가 공급되고, 암 실린더(25)의 헤드측 오일실로부터 작동유가 배출된다. 그 결과, 암 실린더(25)는 신장된다. 상태 B에서는, 제1 암 조작 밸브(41)는, 유로(1B)와 유로(3B)를 연통시키고, 또한 유로(3A)와 탱크를 연통시킨다. 이로써, 제1 유압 펌프(31)로부터 암 실린더(25)의 헤드측 오일실에 작동유가 공급되고, 암 실린더(25)의 보텀측 오일실로부터 작동유가 배출된다. 그 결과, 암 실린더(25)는 수축된다. 상태 N에서는, 제1 암 조작 밸브(41)는, 유로(1A)의 제1 유압 펌프(31)측과 제1 붐 조작 밸브(42)측을 연통시킨다. 또한, 암 실린더(25)와, 제1 유압 펌프(31) 및 탱크와의 사이의 작동유의 흐름을 차단한다.
제1 붐 조작 밸브(42)는, 제1 유압 펌프(31)로부터 붐 실린더(24)로의 작동유의 공급을 제어한다. 상태 A에서는, 제1 붐 조작 밸브(42)는, 유로(1B)와 유로(4A)를 연통시키고, 또한 유로(4B)와 탱크를 연통시킨다. 이로써, 제1 유압 펌프(31)로부터 붐 실린더(24)의 보텀측 오일실에 작동유가 공급되고, 붐 실린더(24)의 헤드측 오일실로부터 작동유가 배출된다. 그 결과, 붐 실린더(24)는 신장된다. 상태 B에서는, 제1 붐 조작 밸브(42)는, 유로(1B)와 유로(4B)를 연통시키고, 또한 유로(4A)와 탱크를 연통시킨다. 이로써, 제1 유압 펌프(31)로부터 붐 실린더(24)의 헤드측 오일실에 작동유가 공급되고, 붐 실린더(24)의 보텀측 오일실로부터 작동유가 배출된다. 그 결과, 붐 실린더(24)는 수축된다. 상태 N에서는, 제1 붐 조작 밸브(42)는, 유로(1A)의 제1 암 조작 밸브(41)측과 제1 패킷 조작 밸브(43)측을 연통시킨다. 또한, 붐 실린더(24)와, 제1 유압 펌프(31) 및 탱크와의 사이의 작동유의 흐름을 차단한다.
제1 패킷 조작 밸브(43)는, 제1 유압 펌프(31)로부터 패킷 실린더(26)로의 작동유의 공급을 제어한다. 상태 A에서는, 제1 패킷 조작 밸브(43)는, 유로(1B)와 유로(6A)를 연통시키고, 또한 유로(6B)와 탱크를 연통시킨다. 이로써, 제1 유압 펌프(31)로부터 패킷 실린더(26)의 보텀측 오일실에 작동유가 공급되고, 패킷 실린더(26)의 헤드측 오일실로부터 작동유가 배출된다. 그 결과, 패킷 실린더(26)는 신장된다. 상태 B에서는, 제1 패킷 조작 밸브(43)는, 유로(1B)와 유로(6B)를 연통시키고, 또한 유로(6A)와 탱크를 연통시킨다. 이로써, 제1 유압 펌프(31)로부터 패킷 실린더(26)의 헤드측 오일실에 작동유가 공급되고, 패킷 실린더(26)의 보텀측 오일실로부터 작동유가 배출된다. 그 결과, 패킷 실린더(26)는 수축된다. 상태 N에서는, 제1 패킷 조작 밸브(43)는, 유로(1A)의 제1 붐 조작 밸브(42)측과 탱크측을 연통시킨다. 또한, 패킷 실린더(26)와, 제1 유압 펌프(31) 및 탱크와의 사이의 오일의 흐름을 차단한다.
또한, 제2 유압 펌프(32)에는, 유로(2A)가 접속되어 있다. 유로(2A)에는, 제2 암 조작 밸브(44), 제2 붐 조작 밸브(45), 선회 모터 조작 밸브(46), 제2 패킷 조작 밸브(47)가 설치되어 있다. 유로(2A)로부터는 유로(2B)가 분기되어 있다. 제2 암 조작 밸브(44)는 체크 밸브(54)를 통하여 유로(2B)와 접속되어 있다. 제2 붐 조작 밸브(45)는, 체크 밸브(55)를 통하여 유로(2B)와 접속되어 있다. 선회 모터 조작 밸브(46)는, 체크 밸브(56)를 통하여 유로(2B)와 접속되어 있다. 제2 패킷 조작 밸브(47)는, 체크 밸브(57)를 통하여 유로(2B)와 접속되어 있다. 이와 같이, 제2 암 조작 밸브(44), 제2 붐 조작 밸브(45), 선회 모터 조작 밸브(46), 제2 패킷 조작 밸브(47)는 서로 병렬로 유로(2B)와 접속되어 있다. 유로(2A)에는, 유압 센서(93)가 접속되어 있다. 유압 센서(93)는, 제2 유압 펌프(32)로부터 토출된 작동유의 압력(이하, 「제2 펌프압」이라고 함)을 검출한다. 유압 센서는, 검출한 제2 펌프압에 대응하는 검지 신호를 제어부(30)에 보낸다.
제2 암 조작 밸브(44), 제2 붐 조작 밸브(45), 선회 모터 조작 밸브(46), 제2 패킷 조작 밸브(47)는, 각각, 제2 유압 펌프(32)로부터의 작동유의 공급 방향을 전환할 수 있는 방향 전환 밸브이다. 제2 암 조작 밸브(44), 선회 모터 조작 밸브(46), 제2 패킷 조작 밸브(47)는, 각각, 파일럿 포트 X, Y에 공급되는 파일럿압에 따라 상태 A, 상태 N, 및 상태 B로 전환된다. 또한, 제2 붐 조작 밸브(45)는, 파일럿 포트 X, Y에 공급되는 파일럿압에 따라 상태 A 및 상태 N으로 전환된다. 제2 암 조작 밸브(44), 제2 붐 조작 밸브(45), 선회 모터 조작 밸브(46), 제2 패킷 조작 밸브(47)는, 인가되는 파일럿압에 따라 작동유의 유로의 개구 면적을 변경함으로써, 접속된 유압 액츄에이터에 공급되는 작동유의 유량을 변경할 수 있다.
제2 암 조작 밸브(44)는, 제2 유압 펌프(32)로부터 암 실린더(25)로의 작동유의 공급을 제어한다. 상태 A에서는, 제2 암 조작 밸브(44)는, 유로(2B)와 유로(3A)를 연통시키고, 또한 유로(3B)와 탱크를 연통시킨다. 이로써, 제2 유압 펌프(32)로부터 암 실린더(25)의 보텀측 오일실에 작동유가 공급되고, 암 실린더(25)의 헤드측 오일실로부터 작동유가 배출된다. 그 결과, 암 실린더(25)는 신장된다. 상태 B에서는, 제2 암 조작 밸브(44)는, 유로(2B)와 유로(3B)를 연통시키고, 또한 유로(3A)와 탱크를 연통시킨다. 이로써, 제2 유압 펌프(32)로부터 암 실린더(25)의 헤드측 오일실에 작동유가 공급되고, 암 실린더(25)의 보텀측 오일실로부터 작동유가 배출된다. 그 결과, 암 실린더(25)는 수축된다. 상태 N에서는, 제2 암 조작 밸브(44)는, 유로(2A)의 제2 유압 펌프(32)측과 제2 붐 조작 밸브(45)측을 연통시킨다. 또한, 암 실린더(25)와 제2 유압 펌프(32) 및 탱크와의 사이의 오일의 흐름을 차단한다.
제2 붐 조작 밸브(45)는, 제2 유압 펌프(32)로부터 붐 실린더(24)로의 작동유의 공급을 제어한다. 상태 A에서는, 제2 붐 조작 밸브(45)는, 유로(2B)와 유로(4A)를 연통시키고, 또한 유로(4B)와 탱크를 연통시킨다. 이로써, 제2 유압 펌프(32)로부터 붐 실린더(24)의 보텀측 오일실에 작동유가 공급되고, 붐 실린더(24)의 헤드측 오일실로부터 작동유가 배출된다. 그 결과, 붐 실린더(24)는 신장된다. 상태 N에서는, 제2 붐 조작 밸브(45)는, 유로(2A)의 제2 암 조작 밸브(44)측과 선회 모터 조작 밸브(46) 측을 연통시킨다. 또한, 붐 실린더(24)와, 제2 유압 펌프(32) 및 탱크와의 사이의 오일의 흐름을 차단한다.
선회 모터 조작 밸브(46)는, 제2 유압 펌프(32)로부터 선회 모터(27)로의 작동유의 공급을 제어한다. 상태 A에서는, 선회 모터 조작 밸브(46)는, 유로(2B)와 유로(5A)를 연통시키고, 또한 유로(5B)와 탱크를 연통시킨다. 이로써, 제2 유압 펌프(32)로부터 선회 모터(27)의 우측 선회 포트 R에 작동유가 공급되고, 선회 모터(27)의 좌측 선회 포트 L로부터 작동유가 배출된다. 그 결과, 선회 모터(27)는, 선회체(12)의 우측 주위에 대응하는 방향으로 회전한다. 상태 B에서는, 선회 모터 조작 밸브(46)는, 유로(2B)와 유로(5B)를 연통시키고, 또한 유로(5A)와 탱크를 연통시킨다. 이로써, 제2 유압 펌프(32)로부터 선회 모터(27)의 좌측 선회 포트 L에 작동유가 공급되고, 선회 모터(27)의 우측 선회 포트 R로부터 작동유가 배출된다. 그 결과, 선회 모터(27)는 선회체(12)의 좌측 주위에 대응하는 방향으로 회전한다. 상태 N에서는, 선회 모터 조작 밸브(46)는, 유로(2A)의 제2 붐 조작 밸브(45)측과 제2 패킷 조작 밸브 측을 연통시킨다. 또한, 선회 모터(27)와, 제2 유압 펌프(32) 및 탱크와의 사이의 오일의 흐름을 차단한다.
제2 패킷 조작 밸브(47)는, 제2 유압 펌프(32)로부터 패킷 실린더(26)로의 작동유의 공급을 제어한다. 상태 A에서는, 제2 패킷 조작 밸브(47)는, 유로(2B)와 유로(6A)를 연통시키고, 또한 유로(6B)와 탱크를 연통시킨다. 이로써, 제2 유압 펌프(32)로부터 패킷 실린더(26)의 보텀측 오일실에 작동유가 공급되고, 패킷 실린더(26)의 헤드측 오일실로부터 작동유가 배출된다. 그 결과, 패킷 실린더(26)는 신장된다. 상태 B에서는, 제2 패킷 조작 밸브(47)는, 유로(2B)와 유로(6B)를 연통시키고, 또한 유로(6A)와 탱크를 연통시킨다. 이로써, 제2 유압 펌프(32)로부터 패킷 실린더(26)의 헤드측 오일실에 작동유가 공급되고, 패킷 실린더(26)의 보텀측 오일실로부터 작동유가 배출된다. 그 결과, 패킷 실린더(26)는 수축된다. 상태 N에서는, 제2 패킷 조작 밸브(47)는, 유로(2A)의 선회 모터 조작 밸브(46)측과 탱크측을 연통시킨다. 또한, 패킷 실린더(26)와, 제2 유압 펌프(32) 및 탱크와의 사이의 오일의 흐름을 차단한다.
전술한 조작 밸브(41~47)는, 각각 한쌍의 파일럿 포트 X, Y를 가지고 있고, 각 파일럿 포트 X, Y에 소정의 파일럿압의 작동유가 공급되는 것에 의해, 각 조작 밸브(41~47)가 제어된다. 이들 조작 밸브(41~47)에 인가되는 파일럿압은, 조작부(60)가 조작되는 것에 의해 제어된다. 즉, 조작부(60)가 조작되는 것에 의해, 작업기(13)의 동작 및 선회체(12)의 선회 동작이 제어된다.
조작부(60)는, 암 실린더(25), 붐 실린더(24), 선회 모터(27), 패킷 실린더(26)를 조작하기 위한 장치이다. 조작부(60)는, 암 조작부(61), 붐 조작부(62), 선회 조작부(63), 및 패킷 조작부(64)를 가진다. 암 조작부(61), 붐 조작부(62), 선회 조작부(63), 및 패킷 조작부(64)는, 각각 조작 레버(65)와 파일럿 밸브(66)를 가진다. 조작 레버(65)는, 운전실(15) 내에 배치되어 있고, 오퍼레이터에 의해 조작되는 조작 부재이다. 파일럿 밸브(66)는, 파일럿 유압 펌프(37)로부터 토출된 작동유를 조작 레버(65)의 조작량에 따른 압력으로 조정하여 출력한다.
암 조작부(61)의 파일럿 밸브(66)로부터 출력된 파일럿압은, 제1 암 조작 밸브(41) 및 제2 암 조작 밸브(44)의 파일럿 포트 X, Y에 인가된다. 암 조작부(61)로부터 출력되는 파일럿압은, 유압 센서(94)에 의해 검지된다. 붐 조작부(62)의 파일럿 밸브(66)로부터 출력된 파일럿압은, 제1 붐 조작 밸브(42) 및 제2 붐 조작 밸브(45)의 파일럿 포트 X, Y에 인가된다. 붐 조작부(62)로부터 출력되는 파일럿압은, 유압 센서(95)에 의해 검지된다. 선회 조작부(63)의 파일럿 밸브(66)로부터 출력된 파일럿압은, 선회 모터 조작 밸브(46)의 파일럿 포트 X, Y에 인가된다. 선회 조작부(63)로부터 출력되는 파일럿압은, 유압 센서(96)에 의해 검지된다. 패킷 조작부(64)의 파일럿 밸브(66)로부터 출력된 파일럿압은, 제1 패킷 조작 밸브(43) 및 제2 패킷 조작 밸브(47)의 파일럿 포트 X, Y에 인가된다. 패킷 조작부(64)로부터 출력되는 파일럿압은, 유압 센서(97)에 의해 검지된다. 유압 센서(94~97)는, 각각 검지한 파일럿압에 대응한 검지 신호를 제어부(30)에 보낸다.
또한, 암 조작부(61)와 제1 암 조작 밸브(41)의 파일럿 포트 X, Y를 접속하는 파일럿 유로(7A, 7B)에는, 제1 파일럿 제어 밸브(48)와 제2 파일럿 제어 밸브(49)가 설치되어 있다. 제1 파일럿 제어 밸브(48)는, 제어부(30)로부터의 지령 신호에 따라, 제1 암 조작 밸브(41)의 제1 파일럿 포트 X에 입력되는 파일럿압을 조정하는 전자 비례 제어 밸브이다. 제2 파일럿 제어 밸브(49)는, 제어부(30)로부터의 지령 신호에 따라, 제1 암 조작 밸브(41)의 제2 파일럿 포트 Y에 입력되는 파일럿압을 조정하는 전자 비례 제어 밸브이다. 그러므로, 제어부(30)는, 제1 파일럿 제어 밸브(48) 및 제2 파일럿 제어 밸브(49)를 제어함으로써, 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적을 전기적으로 제어할 수 있다.
＜유압 액츄에이터의 조작＞
이하, 조작부(60)에 의한 유압 액츄에이터의 조작에 대하여 설명한다. 먼저, 복수 개의 액츄에이터 중 1개의 액츄에이터만이 조작되는 단독 조작이 행해지는 경우에 대하여 설명한다.
암 조작부(61)의 조작 레버(65)가 한쪽으로 넘어지면, 파일럿 밸브(66)는, 제1 암 조작 밸브(41) 및 제2 암 조작 밸브(44)의 제1 파일럿 포트 X와 파일럿 유압 펌프(37)를 연통시키므로, 제1 암 조작 밸브(41) 및 제2 암 조작 밸브(44)의 제2 파일럿 포트 Y를 탱크와 연통시킨다. 이로써, 조작 레버(65)의 조작량에 따른 파일럿압이 제1 암 조작 밸브(41) 및 제2 암 조작 밸브(44)의 제1 파일럿 포트 X에 인가된다. 그리고, 제1 암 조작 밸브(41) 및 제2 암 조작 밸브(44)가 상태 A로 전환되고, 또한 각 암 조작 밸브(41, 44)의 개구 면적이, 인가된 파일럿압에 따른, 즉 조작 레버(65)의 조작량에 따른 크기로 설정된다. 이로써, 암 실린더(25)의 보텀측 오일실에 작동유가 공급되고, 암 실린더(25)가 신장된다. 이로써, 유압 셔블(10)은 작업기(13)에 의한 굴삭 작업을 행할 수 있다. 이하, 이와 같이 암 실린더(25)를 신장시키는 조작을 「암 굴삭 조작」이라고 한다.
암 조작부(61)의 조작 레버(65)가 상기한 방향과는 반대의 다른 쪽으로 넘어지면, 파일럿 밸브(66)는, 제1 암 조작 밸브(41) 및 제2 암 조작 밸브(44)의 제2 파일럿 포트 Y와 파일럿 유압 펌프(37)를 연통시키므로, 제1 암 조작 밸브(41) 및 제2 암 조작 밸브(44)의 제1 파일럿 포트 X를 탱크와 연통시킨다. 이로써, 조작 레버(65)의 조작량에 따른 파일럿압이 제1 암 조작 밸브(41) 및 제2 암 조작 밸브(44)의 제2 파일럿 포트 Y에 인가된다. 그리고, 제1 암 조작 밸브(41) 및 제2 암 조작 밸브(44)가 상태 B로 전환되고, 또한 각 암 조작 밸브(41, 44)의 개구 면적이, 인가된 파일럿압에 따른, 즉 조작 레버(65)의 조작량에 따른 크기로 설정된다. 이로써, 암 실린더(25)의 헤드측 오일실에 작동유가 공급되고, 암 실린더(25)가 수축된다. 이로써, 유압 셔블(10)은 작업기(13)에 의한 덤프 작업을 행할 수 있다. 이하, 이와 같이 암 실린더(25)를 수축시키는 조작을 「암 덤프 조작」이라고 한다.
붐 실린더(24)의 조작에 대해서는, 제2 붐 조작 밸브(45)가 상태 B로는 전환되지 않는 점을 제외하고, 상기한 암 실린더(25)의 조작과 같다. 붐 조작부(62)의 조작 레버(65)를 한쪽으로 넘어뜨리는 것에 의해, 붐 실린더(24)가 신장된다. 이하, 이와 같이 붐 실린더(24)를 신장시키는 조작을 「붐 인상 조작」이라고 한다. 또한, 붐 조작부(62)의 조작 레버(65)를 다른 쪽으로 넘어뜨리는 것에 의해, 붐 실린더(24)가 수축된다. 이로써, 붐의 인하 조작을 행할 수 있다.
선회 모터(27)의 조작에 대해서는, 제1 유압 펌프(31)에 대응하는 선회 모터 조작 밸브가 설치되어 있지 않은 점을 제외하고, 상기한 암 실린더(25)의 조작과 같다. 선회 조작부(63)의 조작 레버(65)를 한쪽으로 넘어뜨리는 것에 의해, 선회 모터 조작 밸브(46)가 상태 A로 전환된다. 이로써, 선회 모터(27)가 우측 방향으로 회전하여, 선회체(12)를 우측 방향으로 선회시킬 수 있다. 또한, 선회 조작부(63)의 조작 레버(65)를 다른 쪽으로 넘어뜨리는 것에 의해, 선회 모터 조작 밸브(46)가 상태 B로 전환된다. 이로써, 선회 모터(27)가 좌측 방향으로 회전하여, 선회체(12)를 좌측 방향으로 선회시킬 수 있다.
패킷 실린더(26)의 조작에 대해서는, 상기한 암 실린더(25)의 조작과 같다. 패킷 조작부(64)의 조작 레버(65)를 한쪽으로 넘어뜨리는 것에 의해, 패킷 실린더(26)가 신장되어 굴삭 작업을 행할 수 있다. 또한, 패킷 조작부(64)의 조작 레버(65)를 다른 쪽으로 넘어뜨리는 것에 의해, 패킷 실린더(26)가 수축되어 덤프 작업을 행할 수 있다.
다음에, 복수 개의 액츄에이터의 액츄에이터가 동시에 조작되는 복합 조작이 행해지는 경우에 대하여 설명한다. 복합 조작 시에는, 기본적으로는, 상기한 단독 조작의 제어가 중첩되어 행해진다. 예를 들면, 암 조작부(61)와 패킷 조작부(64)가 동시에 조작된 경우에는, 암 조작 밸브(41, 44)가 암 조작부(61)의 조작 방향 및 조작량에 따라, 제어되고, 또한 패킷 조작 밸브(43, 47)가 패킷 조작부(64)의 조작 방향 및 조작량에 따라, 제어된다. 단, 특정한 액츄에이터의 특정한 조작이 조합되어 동시에 행해지는 경우에는, 제어부(30)는, 한쪽의 액츄에이터에 대응하는 조작 밸브의 개구 면적을 단독 조작 시의 값(이하 「기준값」이라고 함)보다 작게 하고, 다른 쪽의 액츄에이터에 작동유가 쉽게 흐르도록 하기 위한 제어를 행한다. 이하, 이와 같은 복합 조작 시의 제어에 대하여 도 4의 플로우차트에 기초하여 상세하게 설명한다.
그리고, 이하의 제어가 행해지고 있는 동안, 암 실린더압은 유압 센서(92)에 의해 검지되고, 제어부(30)에 의해 항상 모니터링되고 있다.
먼저, 단계 S1에 있어서, 암 굴삭 조작이 행해졌는지의 여부가 판단된다. 여기서는, 유압 센서(94)가 검지한 파일럿압에 기초하여, 암 굴삭 조작이 행해졌는지의 여부가 판단된다. 그리고, 유압 센서(94)가 검지한 파일럿압이, 제1 암 조작 밸브(41)가 상태 A로 전환되는 값 이상이면, 제2 암 조작 밸브(44)의 상태에 관계없이 암 굴삭 조작이 행해진 것으로 판단된다. 암 굴삭 조작이 행해진 경우에는, 단계 S2로 진행한다.
단계 S2에서는, 붐 인상 조작이 행해졌는지의 여부가 판단된다. 여기서는, 유압 센서(95)가 검지한 붐 조작부(62)로부터의 파일럿압에 기초하여, 붐 인상 조작이 행해졌는지의 여부가 판단된다. 붐 인상 조작이 행해진 경우에는, 단계 S3으로 진행한다.
단계 S3에서는, 유압 센서(95)가 검지한 붐 조작부(62)로부터의 파일럿압 Ppb가 소정의 임계값 ps1보다 큰지의 여부가 판단된다. 임계값 ps1은, 붐 조작 레버(65)를 약간 조작한 경우의 파일럿압에 상당한다. 붐 조작부(62)로부터의 파일럿압 Ppb가 소정의 임계값 ps1보다 클 때는 단계 S4로 진행한다.
단계 S4에서는, 유압 센서(92)가 검지한 암 실린더압 Pca가 소정의 임계값 ps2보다 작은지의 여부가 판단된다. 임계값 ps2는, 암 실린더(25)에 큰 부하가 걸려 있는 경우의 암 실린더압에 상당하고, 후술하는 붐 실린더압 Pcb로서 제어부(30)에 기억되어 있는 고정값보다 작은 값이다. 암 실린더압 Pca가 임계값 ps2보다 작은 경우에는 단계 S5로 진행한다.
단계 S5에서는, 붐 실린더(24)의 분류비가 결정된다. 여기서는, 유압 센서(95)가 검지한 붐 조작부(62)로부터의 파일럿압에 기초하여, 붐 실린더(24)의 분류비가 결정된다. 제어부(30)는, 도 5에 예시한 분류비 테이블을 기억하고 있다. 분류비 테이블은, 붐 조작부(62)로부터의 파일럿압 Ppb와, 이 파일럿압 Ppb에 대응하는 붐 실린더(24)의 분류비 r를 나타낸 것이다. 분류비 테이블은, 암 굴삭 조작과 붐 인상 조작과의 복합 조작이 행해진 경우에 있어서, 붐 실린더(24)로의 작동유의 적절한 분류비를 나타낸 것이다. 도 5에 있어서, 분류비 테이블의 최상단의 행에는, 붐 조작부(62)로부터의 파일럿압 Ppb가 나타나 있다. 그리고, 위로부터 2번째의 행에는, 각각의 파일럿압 Ppb에 대응하는 붐 실린더(24)로의 분류비 r가 나타나 있다. 이 분류비 r은, 제1 유압 펌프(31)의 전체 유량을 10으로 한 경우의 붐 실린더(24)로의 유량의 비율을 나타내고 있다. 그리고, 분류비 테이블에 포함되어 있지 않은 파일럿압에 대응하는 분류비는, 분류비 테이블에 포함되어 있는 값으로부터의 비례 계산에 의해 산출된다. 제어부(30)는, 이와 같은 분류비 테이블을 참조함으로써, 붐 실린더(24)로의 분류비를 결정한다.
다음에, 단계 S6에서는, 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적이 산출된다. 여기서는, 이하의 식에 따라 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적이 산출된다.
[수식 1]
Figure pct00001
단, Pca＞Pcb 일 때는, A=A0로 한다.
A는 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적이다. Q는 제1 유압 펌프(31)의 전체 유량이다. r은 단계 S5에서 결정된 붐 실린더(24)의 분류비이다. Ca는 소정의 상수이다. Pcb는, 붐 실린더(24)에 공급되는 작동유의 압력(이하 「붐 실린더압」이라고 함)이며, 제어부(30)에 기억된 고정값이 사용된다. Pca는, 유압 센서(92)에 의해 검지된 암 실린더압이다. A0는, 암 실린더(25)가 단독 조작되고 있는 경우의 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적의 값이며, 제1 암 조작 밸브(41)의 밸브 스풀의 개구 형상을 따라 정해지는 일정값이다.
그리고, 단계 S7에 있어서, 제어부(30)는, 제1 파일럿 제어 밸브(48) 및 제2 파일럿 제어 밸브(49)에 지령 신호를 출력한다. 이 지령 신호에 의해, 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적이 단계 S6에서 산출한 값으로 되도록, 제1 파일럿 제어 밸브(48) 및 제2 파일럿 제어 밸브(49)가 제어된다.
그리고, 단계 S3에 있어서, 붐 조작부(62)로부터의 파일럿압 Ppb가 임계값 ps1 이하인 경우에는, 단계 S8로 진행한다. 또한, 단계 S4에 있어서, 암 실린더압 Pca가 임계값 ps2 이상인 경우에도 단계 S8로 진행한다.
단계 S8에서는, 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적이 기준값으로 설정된다. 기준값은, 전술한 바와 같이, 암 실린더(25)가 단독 조작되고 있는 경우의 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적의 값 A0이다.
그리고, 암 실린더압 Pca와 붐 실린더압 Pcb가 근접한 값의 경우에는, 단계 S6에 있어서, A＞A0로 되는 경우가 있다. 이 경우에는, 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적은, 단독 조작 시의 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적 A0로 설정된다.
그리고, 단계 S7에 있어서, 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적이 단계 S8에서 결정된 값으로 되도록, 파일럿 제어 밸브(48, 49)에 지령 신호가 출력된다.
상기한 플로우에 의해 결정되는 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적의 일례를 도 5에 나타낸다. 도 5에서는, 전술한 분류비 테이블과 함께, 암 실린더압 Pca에 대응한 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적의 값을 나타내고 있다. 여기서는, 제1 유압 펌프(31)의 전체 유량 Q를 500, 붐 실린더압 Pcb(고정값)를 160, 상수 Ca를 0.5, 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적의 기준값을 700으로 한 경우의 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적을 예시하고 있다. 또한, 전술한 임계값 ps1은 8로 설정되어 있고, 임계값 ps2는 140으로 설정되어 있다.
도 5에 나타낸 표에서는, 붐 조작부(62)로부터의 파일럿압 Ppb가 제로일 때, 즉 암 실린더(25)의 단독 조작이 행해지는 경우에는, 암 실린더압 Pca의 크기와 관계없이 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적은 기준값 700으로 일정하다. 또한, 붐 조작부(62)로부터의 파일럿압 Ppb가 임계값(8) 이하의 경우에는, 암 실린더압 Pca의 크기와 관계없이 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적은 기준값 700으로 일정하다. 암 실린더압 Pca가 임계값 140 이상인 경우에는, 파일럿압 Ppb의 크기와 관계없이 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적은 기준값 700으로 일정하다. 즉, 붐 조작부(62)로부터의 파일럿압 Ppb가 임계값 8 이하의 경우 또는 암 실린더압 Pca가 임계값 140 이상인 경우에는, 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적은, 단독 조작 시의 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적(기준값)과 같은 값으로 설정된다.
파일럿압 PPb가 임계값 8보다 크고 또한 암 실린더압 Pca가 임계값 140 미만인 경우[도 5의 2점 쇄선(鎖線)으로 에워싸인 영역 참조]에는, 전술한 수식 1에 기초하여 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적이 산출된다. 여기서 산출된 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적은, 기준값 700보다 작은 값이다. 산출된 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적은, 붐 실린더(24)로의 분류비 r이 클수록 작다. 또한, 산출된 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적은, 암 실린더압 Pca가 클수록 크다. 즉, 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적은, 암 실린더압 Pca에 기초하여 결정되어 있다.
＜특징＞
유압 셔블(10)에서는, 암 굴삭 조작과 붐 인상 조작의 복합 조작이 행해진 경우에는, 상기한 수식 1에 의해, 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적의 값이 산출된다. 그리고, 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적이, 수식 1에 의해 산출된 값으로 되도록, 제1 파일럿 제어 밸브(48) 및 제2 파일럿 제어 밸브(49)가 제어된다. 제1 파일럿 제어 밸브(48)와 제2 파일럿 제어 밸브(49)는 전자 비례 제어 밸브이므로, 제어부(30)로부터의 지령 신호에 의해, 제1 암 조작 밸브(41)로의 파일럿압을 원하는 값으로 정밀도 양호하게 제어할 수 있다. 그러므로, 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적이, 수식 1에 의해 산출된 값으로 되도록, 제1 암 조작 밸브(41)를 용 이하게 제어할 수 있다.
또한, 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적이, 암 실린더(25)가 단독 조작된 경우의 값보다 작은 값으로 결정되면, 제1 암 조작 밸브(41)의 유로가 단독 조작 시보다 작게 좁아진다. 이로써, 붐 실린더(24)에 작동유가 쉽게 흐를 수 있어, 붐 실린더(24)에 공급되는 작동유를 확보할 수 있다.
또한, 붐 실린더(24)의 분류비 r이 클수록, 즉 붐 조작부(62)의 조작량이 클수록, 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적은 작아진다. 그러므로, 붐 실린더(24)에 큰 출력이 요구되고 있어 붐 조작부(62)가 크게 조작된 경우에는, 제1 암 조작 밸브(41)의 유로가 보다 작게 좁아진다. 이로써, 붐 실린더(24)에 많은 유량을 확보할 수 있다. 반대로 말하면, 붐 조작부(62)의 조작량이 작을수록, 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적은 커진다. 그러므로, 붐 실린더(24)에 큰 출력이 요구되고 있지 않은 경우에는, 제1 암 조작 밸브(41)를 불필요하게 좁히는 것이 억제된다. 이로써, 유압의 손실을 저감할 수 있다.
또한, 암 실린더압 Pca가 클수록, 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적은 커진다. 그러므로, 암 실린더(25)에 큰 부하가 걸려 있는 경우에는, 제1 암 조작 밸브(41)의 좁힘이 억제되거나 또는 좁힘이 행해지지 않는다. 이로써, 제1 암 조작 밸브(41)를 무리하게 좁히는 것이 억제되어, 유압의 손실이 생기는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제1 암 조작 밸브(41)의 좁힘이 억제되거나 또는 좁혀지지 않는 것에 의해, 제1 유압 펌프(31)의 펌프압의 상승을 억제할 수 있다. 그러므로, 제1 유압 펌프(31)의 펌프 용량이 저하되는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 암 실린더(25) 및 붐 실린더(24)의 동작 속도가 저하되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 붐 조작부(62)로부터의 파일럿압이 임계값 ps1 이하인 경우에는, 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적이 기준값으로 설정된다. 그러므로, 붐 조작부(62)의 조작 레버(65)가 약간 조작된 경우에는, 제1 암 조작 밸브(41)는 좁혀지지 않는다. 이로써, 붐 조작부(62)의 매우 작은 조작에 과민하게 반응하여 제1 암 조작 밸브(41)가 좁혀지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 수식 1을 사용하여 제1 암 조작 밸브(41)의 개구 면적이 산출될 때는, 붐 실린더압은 제어부(30)에 기억된 고정값이 사용된다. 그러므로, 붐 실린더압을 검지하기 위한 유압 센서를 설치할 필요가 없다. 또한, 붐 실린더(24)는 암 실린더(25)와 비교하여 부하의 변동이 작으므로, 암 실린더압의 변동은 작다. 그러므로, 암 실린더압으로서 고정값을 사용해도, 제1 암 조작 밸브(41)의 적절한 개구 면적을 정밀도 양호하게 산출할 수 있다.
또한, 작업기(13)를 공중(空中)에서 복합 동작시키는 경우, 유지압을 확보할 수 없으므로, 암 실린더압과 붐 실린더압이 함께 변동되는 경우가 있고, 이와 같은 유압의 변동에 의해 작업기(13)에 헌팅이 발생할 우려가 있다. 그래서, 상기한 바와 같이, 붐 실린더압으로서 고정값이 사용되는 것에 의해, 헌팅의 발생을 억제할 수 있다.
(다른 실시예)
(a) 상기한 실시예에서는, 제1 액츄에이터로서 암 실린더(25)가 사용되고, 제2 액츄에이터로서 붐 실린더(24)가 사용되고 있지만, 제1 액츄에이터 및 제2 액츄에이터로서 다른 액츄에이터가 사용되어도 된다. 예를 들면, 제1 액츄에이터로서 붐 실린더(24)가 사용되고, 제2 액츄에이터로서 선회 모터(27)가 사용되어도 된다. 이 경우, 유압 셔블(10)이 구비하는 유압 회로는 도 6에 나타낸 바와 같은 회로인 것이 바람직하다. 이 유압 회로에서는, 제1 파일럿 제어 밸브(48)와 제2 파일럿 제어 밸브(49)가, 제2 붐 조작 밸브(45)와 붐 조작부(62)의 파일럿 밸브(66)를 연결하는 파일럿 유로(8A, 8B)에 설치되어 있다. 또한, 붐 실린더(24)의 보텀측 오일실에 공급되는 작동유의 압력(이하 「붐 실린더압」이라고 함)을 검지하는 유압 센서(98)가 설치되어 있다. 그리고, 붐 인상 조작과 선회 모터(27)의 조작의 복합 조작이 행해진 경우에는, 전술한 복합 조작 시의 플로우와 마찬가지로 하여, 제2 붐 조작 밸브(45)의 개구 면적이 결정된다. 이 경우, 이하의 식을 이용하여, 제2 붐 조작 밸브(45)의 개구 면적이 산출된다.
[수식 2]
Figure pct00002
수식 2에 있어서, Q는 제2 유압 펌프(32)의 전체 유량이다. r은 선회 모터(27)의 분류비이며, 분류비 테이블로부터 구해진다. Pcm은, 선회 모터(27)에 공급되는 작동유의 압력(이하, 「선회 모터압」이라고 함)이며, 제어부(30)에 기억된 고정값이 사용된다. Pcb는 유압 센서(98)에 의해 검지된 붐 실린더압이다.
이 경우에도 상기한 실시예와 마찬가지로, 제2 유압 펌프(32)에서의 유압의 손실을 방지할 수 있다. 또한, 제2 유압 펌프(32)의 펌프 용량의 저하가 억제되는 것에 의해, 붐 실린더(24)와 선회 모터(27)와의 속도 저하를 방지할 수 있다.
또한, 2종류의 액츄에이터에 한정되지 않고, 3종류 이상의 액츄에이터의 복합 조작에 대해서도 본 발명의 적용이 가능하다. 또한, 3종류의 액츄에이터의 복합 조작의 경우에는, 1개의 액츄에이터의 유량만을 변경하고, 다른 2개의 액츄에이터의 유량을 고정으로 하는 제어가 행해져도 된다.
(b) 상기한 실시예에서는, 붐 실린더압으로서 제어부(30)에 기억된 고정값이 사용되고 있지만, 붐 실린더압을 검지하는 유압 센서가 설치되고, 유압 센서에 의해 검지된 유압이 붐 실린더압으로서 이용되어도 된다. 또한, 전술한 다른 실시예(a)의 선회 모터압에 대해서도 마찬가지로, 유압 센서에 의해 검지되어도 된다. 이 경우, 보다 정밀도 양호하게 조작 밸브의 개구 면적을 산출할 수 있다.
(c) 상기한 실시예에서는, 작업 부속품으로서 패킷(23)이 사용되고 있지만, 브레이커 등의 다른 작업 부속품이 사용되어도 된다. 또한, 복수 개의 액츄에이터의 복합 조작이 행해지는 것이면, 유압 셔블(10) 이외의 작업 기계에 대하여 본 발명이 적용되어도 된다. 또한, 상기한 실시예에서는, 패킷(23)이 운전실(15)측 방향으로 장착된, 이른바 백호(backhoe)라고 하는 유압 셔블에 본 발명을 적용하고 있지만, 패킷(23)이 운전실(15)측과는 반대 방향으로 장착된, 이른바 로딩(loading) 셔블에 대하여 본 발명을 적용해도 된다.
(d) 상기한 실시예에서는, 수식에 의해 개구 면적을 산출하고 있지만, 맵으로부터 개구 면적의 값을 결정해도 된다. 즉, 개구 면적과 유압과의 관계를 맵화하여 제어부에 기억시켜, 검지한 유압과 맵으로부터 개구 면적을 결정해도 된다.
[산업 상의 이용 가능성]
본 발명은, 복합 조작 시에 액츄에이터의 동작 속도가 지연되는 것, 및 유압의 손실이 발생하는 것을 억제할 수 있는 효과를 가지고, 작업 기계 및 작업 기계의 제어 방법으로서 유용하다.
10: 유압 셔블(작업 기계)
12: 선회체(차량 본체)
21: 붐
22: 암
23: 패킷(작업 부속품)
24: 붐 실린더(제2 액츄에이터)
25: 암 실린더(제1 액츄에이터)
30: 제어부
31: 제1 유압 펌프
41: 제1 암 조작 밸브(제1 방향 전환 밸브)
42: 제1붐 조작 밸브(제2 방향 전환 밸브)
48: 제1 파일럿 제어 밸브(파일럿압 제어 밸브)
49: 제2 파일럿 제어 밸브(파일럿압 제어 밸브)
60: 조작부
92: 유압 센서(제1 유압 검지부)
61: 암 조작부(제1 조작부)
62: 붐 조작부(제2 조작부)

Claims (7)

  1. 작동유를 토출하는 유압 펌프;
    상기 유압 펌프로부터 토출된 상기 작동유에 의해 구동되는 제1 액츄에이터;
    상기 유압 펌프로부터의 작동유의 공급 방향을 전환 가능하며, 상기 작동유의 유로의 개구 면적을 변경함으로써, 상기 제1 액츄에이터에 공급되는 상기 작동유의 유량을 변경하는 제1 방향 전환 밸브;
    상기 유압 펌프로부터 토출된 상기 작동유에 의해 구동되는 제2 액츄에이터;
    상기 유압 펌프로부터의 상기 작동유의 공급 방향을 전환 가능하며, 상기 작동유의 유로의 개구 면적을 변경함으로써, 상기 제2 액츄에이터에 공급되는 상기 작동유의 유량을 변경하는 제2 방향 전환 밸브;
    상기 제1 액츄에이터 및 상기 제2 액츄에이터를 조작하기 위한 조작부;
    상기 제1 액츄에이터에 공급되는 유압을 검지하는 제1 유압 검지부;
    상기 제1 방향 전환 밸브의 파일럿 포트에 입력되는 파일럿압을 조정하는 파일럿압 제어 밸브;
    상기 파일럿압 제어 밸브를 제어함으로써, 상기 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적을 제어하고, 상기 제1 액츄에이터와 상기 제2 액츄에이터가 동시에 조작되는 복합 조작이 실행된 경우의 상기 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적이, 상기 제1 액츄에이터와 상기 제2 액츄에이터 중 상기 제1 액츄에이터만이 조작되는 단독 조작이 실행된 경우의 상기 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적 이하로 되도록 상기 파일럿압 제어 밸브를 제어하고, 상기 복합 조작이 실행된 경우의 상기 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적을 상기 제1 유압 검지부가 검지한 유압에 기초하여 결정하는 제어부
    를 포함하는, 작업 기계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 복합 조작이 실행된 경우의 상기 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적을, 상기 단독 조작이 실행된 경우의 상기 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적보다 작게 하는 경우, 상기 제1 유압 검지부가 검지한 유압이 커질수록 상기 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적을 크게 하는, 작업 기계.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 조작부는, 상기 제1 액츄에이터를 조작하기 위한 제1 조작부와, 상기 제2 액츄에이터를 조작하기 위한 제2 조작부를 가지고,
    상기 제어부는, 상기 복합 조작이 실행된 경우에는 상기 제1 조작부의 조작량과 상기 제2 조작부의 조작량에 따라, 상기 제1 액츄에이터에 공급되는 작동유의 유량과 상기 제2 액츄에이터에 공급되는 작동유의 유량을 결정하고, 상기 제1 액츄에이터에 공급되는 작동유의 유량과 상기 제1 유압 검지부가 검지한 유압과 상기 제2 액츄에이터에 공급되는 유압에 기초하여 상기 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적을 결정하는, 작업 기계.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 복합 조작이 실행된 경우에는, 상기 제2 액츄에이터에 공급되는 유압으로서, 미리 기억된 고정값을 사용하는, 작업 기계.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    차량 본체;
    상기 차량 본체에 장착되는 붐(boom);
    상기 붐에 장착되는 암(arm);
    상기 암에 장착되는 작업 부속품(attachment)
    을 더 포함하고,
    상기 제1 액츄에이터는 상기 암을 구동하고,
    상기 제2 액츄에이터는 상기 붐을 구동하는, 작업 기계.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    주행체와, 상기 주행체 상에 탑재되는 선회체(旋回體)를 가지는 차량 본체;
    상기 차량 본체에 장착되는 붐;
    상기 붐에 장착되는 암;
    상기 암에 장착되는 작업 부속품
    을 더 포함하고,
    상기 제1 액츄에이터는 상기 붐을 구동하고,
    상기 제2 액츄에이터는 상기 선회체를 선회시키는, 작업 기계.
  7. 작동유를 토출하는 유압 펌프와, 상기 유압 펌프로부터 토출된 상기 작동유에 의해 구동되는 제1 액츄에이터와, 상기 유압 펌프로부터의 상기 작동유의 공급 방향을 전환 가능하며, 상기 작동유의 유로의 개구 면적을 변경함으로써, 상기 제1 액츄에이터에 공급되는 상기 작동유의 유량을 변경하는 제1 방향 전환 밸브와, 상기 유압 펌프로부터 토출된 상기 작동유에 의해 구동되는 제2 액츄에이터와, 상기 유압 펌프로부터의 상기 작동유의 공급 방향을 전환 가능하며, 상기 작동유의 유로의 개구 면적을 변경함으로써, 상기 제2 액츄에이터에 공급되는 작동유의 유량을 변경하는 제2 방향 전환 밸브와, 상기 제1 액츄에이터 및 상기 제2 액츄에이터를 조작하기 위한 조작부와, 상기 제1 액츄에이터에 공급되는 유압을 검지하는 제1 유압 검지부와, 상기 제1 방향 전환 밸브의 파일럿 포트에 입력되는 파일럿압을 조정하는 파일럿압 제어 밸브를 포함하는 작업 기계의 제어 방법으로서,
    상기 파일럿압 제어 밸브를 제어함으로써 상기 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적을 제어하고, 상기 제1 액츄에이터와 상기 제2 액츄에이터가 동시에 조작되는 복합 조작이 실행된 경우의 상기 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적이, 상기 제1 액츄에이터와 상기 제2 액츄에이터 중 상기 제1 액츄에이터만이 조작되는 단독 조작이 실행된 경우의 상기 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적 이하로 되도록 상기 파일럿압 제어 밸브를 제어하고, 상기 복합 조작이 실행된 경우의 상기 제1 방향 전환 밸브의 개구 면적을 상기 제1 유압 검지부가 검지한 유압에 기초하여 결정하는,
    작업 기계의 제어 방법.
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