KR20240035571A - 작업 기계 - Google Patents

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KR20240035571A
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겐토 구마가이
신야 이무라
야스타카 츠루가
다카아키 치바
신지로 야마모토
히로아키 아마노
신지 니시카와
아키히로 나라자키
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히다치 겡키 가부시키 가이샤
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Abstract

본 발명은, 선회 모터와 그 외의 액추에이터를 동시에 구동하는 복합 조작 시에, 액추에이터의 속도 제어와 선회 모터의 토크 제어를 간소한 구성으로 행하는 것이 가능한 작업 기계를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그 때문에, 컨트롤러는, 액추에이터 목표 유량과 선회 목표 유량을 기초로 펌프 목표 유량을 산출하고, 상기 액추에이터 목표 유량과 펌프압과 액추에이터 미터 인압을 기초로 액추에이터 방향 제어 밸브의 목표 미터 인 개구 면적을 산출하고, 조작 장치의 입력량과 자세 센서의 출력값을 기초로 선회 모터의 목표 토크를 산출하고, 상기 목표 토크와 선회 미터 인압을 기초로 선회 목표 미터 아웃압을 산출하고, 상기 선회 목표 미터 아웃압과 선회 미터 아웃압을 기초로 선회 방향 제어 밸브의 목표 미터 아웃 개구 면적을 산출한다.

Description

작업 기계
본 발명은, 유압 셔블 등의 작업 기계에 관한 것이다.
일반적으로, 예를 들면 유압 셔블 등의 작업 기계에는 다양한 유압 액추에이터가 마련되지만, 이러한 유압 액추에이터에 대한 오일 급배(給排) 제어를 행하기 위한 제어 회로로서, 종래부터, 1개의 스풀 밸브로, 유압 액추에이터에 대한 작동유의 급배 방향을 전환하는 방향 전환 제어와, 유압 펌프로부터 유압 액추에이터로의 공급 유량을 제어하는 미터 인 개구 제어와, 유압 액추에이터로부터 작동유 탱크로의 배출 유량을 제어하는 미터 아웃 개구 제어를 행하도록 구성한 것이 널리 알려져 있다.
이와 같이 미터 인 개구 제어와 미터 아웃 개구 제어를 1개의 스풀 밸브로 행하는 경우, 당해 스풀 밸브의 이동 위치에 대한 미터 인측의 개구 면적과 미터 아웃측의 개구 면적의 관계가 일의적으로 결정되어버린다.
그러므로, 하나의 유압 액추에이터를 단독으로 구동시키는 단독 동작이나 복수의 유압 액추에이터를 동시에 구동시키는 복합 동작, 혹은 경(輕)작업이나 중(重)작업 등의 다양한 작업 내용에 따라 미터 인측의 개구 면적과 미터 아웃측의 개구 면적의 관계를 변경시킬 수 없어, 미터 인 개구 제어에 의해 액추에이터로의 공급 유량을 제어할 때, 또는, 미터 아웃 개구 제어에 의해 액추에이터로부터의 배출 유량을 제어할 때에, 일방의 개구 제어가 타방의 개구 제어에 간섭해버려, 조작성이 저하되어 버릴 가능성이 있다.
그래서, 종래, 유압 액추에이터에 대한 오일 급배 제어를, 유압 펌프로부터 유압 실린더의 헤드측 유실(油室), 로드측 유실로의 공급 유량을 각각 제어하는 헤드측, 로드측 공급 밸브(헤드 엔드, 로드 엔드 공급 밸브)와, 헤드측 유실, 로드측 유실로부터 오일 탱크로의 배출 유량을 각각 제어하는 헤드측, 로드측 배출 밸브(헤드 엔드, 로드 엔드 드레인 밸브)의 4개의 미터링 밸브를 이용하여 형성한 브리지 회로에 의해 행하는 제어 회로가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1).
특허문헌 1의 제어 회로에서는, 4개의 미터링 밸브가 컨트롤러로부터의 지령에 의거하여 개별적으로 작동하기 때문에, 작업 내용 등에 따라 미터 인 개구와 미터 아웃 개구의 관계를 용이하게 변경하는 것이 가능하다.
또한, 상기 서술한 방향 전환 제어와 미터 인 개구 제어와 미터 아웃 개구 제어를 1개의 스풀 밸브로 행하는 방향 전환 밸브의 상류측에 가변 저항 기능을 가지는 보조 밸브를 배치하고, 당해 보조 밸브에 의해 단독 동작이나 복합 동작 등의 작업 내용 등에 따라 방향 전환 밸브에 대한 압유 공급을 보조적으로 행하는 제어 회로도 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 2).
일본국 특허 제5214450호 공보 일본국 공개특허 특개 제3511425호 공보
그러나, 특허문헌 1의 제어 회로에 있어서는, 유압 액추에이터에 대한 오일 급배 제어를 4개의 미터링 밸브로 행하기 때문에, 4개의 미터링 밸브를 각각 구성하는 4개의 스풀(또는 포핏)에 추가하여, 각 스풀을 구동하기 위한 4개의 액추에이터(특허문헌 1에 있어서는 솔레노이드)가 필요하며, 회로의 복잡화 및 부품수의 증가에 의해 비용이 증대한다고 하는 과제가 있다.
한편, 특허문헌 2의 제어 회로에 있어서는, 보조 밸브에 의해 복합 작업 시에 있어서의 각 유압 액추에이터로의 압유 배분이나 우선 정도를 제어할 수는 있지만, 하나의 방향 전환 밸브로 유압 액추에이터에 대한 미터 인 개구 제어와 미터 인 개구 제어를 행하는 것은 종래대로이기 때문에, 일방의 개구 제어에 타방의 개구 제어가 간섭해버린다고 하는 문제는 여전히 해소되지 않는다.
본 발명은, 상기의 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 액추에이터와 선회 모터를 동시에 구동하는 복합 조작 시에, 액추에이터의 속도 제어와 선회 모터의 토크 제어를 간소한 구성으로 행하는 것이 가능한 작업 기계를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 주행체와, 상기 주행체 상에 선회 가능하게 장착된 선회체와, 상기 선회체에 장착된 작업 장치와, 작동유 탱크와, 상기 작동유 탱크로부터 작동유를 흡입하여 토출하는 가변 용량형의 유압 펌프와, 상기 유압 펌프의 용량을 제어하는 레귤레이터와, 상기 작업 장치를 구동하는 액추에이터와, 상기 선회체를 구동하는 선회 모터와, 상기 유압 펌프로부터 상기 액추에이터에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 액추에이터 방향 제어 밸브와, 상기 유압 펌프로부터 상기 선회 모터에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 선회 방향 제어 밸브와, 상기 액추에이터 및 상기 선회 모터의 동작을 지시하는 조작 장치와, 상기 조작 장치의 입력량에 따라 상기 레귤레이터, 상기 액추에이터 방향 제어 밸브, 및 상기 선회 방향 제어 밸브를 제어하는 컨트롤러를 구비한 작업 기계에 있어서, 상기 유압 펌프의 토출압인 펌프압을 검출하는 제 1 압력 센서와, 상기 액추에이터의 미터 인측의 압력인 액추에이터 미터 인압을 검출하는 제 2 압력 센서와, 상기 선회 모터의 미터 인측의 압력인 선회 미터 인압, 및 상기 선회 모터의 미터 아웃측의 압력인 선회 미터 아웃압을 검출하는 제 3 압력 센서와, 상기 선회체 및 상기 작업 장치의 자세를 검출하는 자세 센서를 구비하고, 상기 액추에이터 방향 제어 밸브 및 상기 선회 방향 제어 밸브는, 각각, 미터 인 개구와 미터 아웃 개구가 동일 밸브체로 형성되며, 상기 액추에이터 방향 제어 밸브는, 밸브 변위에 대하여 미터 인 개구쪽이 미터 아웃 개구보다도 작아지도록 형성되고, 상기 선회 방향 제어 밸브는, 밸브 변위에 대하여 미터 아웃 개구쪽이 미터 인 개구보다도 작아지도록 형성되고, 상기 컨트롤러는, 상기 조작 장치의 입력량을 기초로, 상기 유압 펌프로부터 상기 액추에이터에 공급되는 압유의 유량의 목표값인 액추에이터 목표 유량을 산출하고, 상기 조작 장치의 입력량을 기초로, 상기 유압 펌프로부터 상기 선회 모터에 공급되는 압유의 유량의 목표값인 선회 목표 유량을 산출하고, 상기 액추에이터 목표 유량과 상기 선회 목표 유량을 기초로, 상기 유압 펌프의 토출 유량의 목표값인 펌프 목표 유량을 산출하고, 상기 액추에이터 목표 유량과 상기 펌프압과 상기 액추에이터 미터 인압을 기초로, 상기 액추에이터 방향 제어 밸브의 미터 인 개구 면적의 목표값인 목표 미터 인 개구 면적을 산출하고, 상기 조작 장치의 입력량과 상기 자세 센서의 출력값을 기초로, 상기 선회 모터로의 입력 토크의 목표값인 목표 토크를 산출하고, 상기 목표 토크와 상기 선회 미터 인압을 기초로, 상기 선회 미터 아웃압의 목표인 선회 목표 미터 아웃압을 산출하고, 상기 선회 목표 미터 아웃압과 상기 선회 미터 아웃압을 기초로, 상기 선회 방향 제어 밸브의 미터 아웃 개구 면적의 목표값인 목표 미터 아웃 개구 면적을 산출하고, 상기 펌프 목표 유량에 따라 상기 레귤레이터를 제어하고, 상기 목표 미터 인 개구 면적에 따라 상기 액추에이터 방향 제어 밸브를 제어하고, 상기 목표 미터 아웃 개구 면적에 따라 상기 선회 방향 제어 밸브를 제어하는 것으로 한다.
이상과 같이 구성한 본 발명에 의하면, 선회 모터와 그 외의 액추에이터를 동시에 구동하는 복합 조작 시에, 붐 방향 제어 밸브의 전후 차압에 따라 미터 인 개구를 조정하여 목표대로의 유량을 붐 실린더에 공급함으로써, 붐을 목표 속도대로 동작시킬 수 있다. 또한, 선회 방향 제어 밸브의 미터 아웃 개구를 조정하여 목표대로의 토크를 선회 모터에 입력함으로써, 선회체의 관성에 의한 지나침 등을 방지할 수 있다. 추가로, 유압 펌프의 펌프 목표 유량은 붐 목표 유량과 선회 목표 유량의 합계이고, 또한, 유압 펌프의 토출 유량에서 붐 실린더로의 공급 유량을 뺀 유량이 선회 모터에 공급되기 때문에, 선회체를 목표 속도대로 동작시킬 수 있다. 이에 의해, 동일 밸브체로 미터 인 개구 제어와 미터 아웃 개구 제어를 행하는 방향 제어 밸브를 이용한 간소한 구성으로, 선회 모터와 그 외의 액추에이터를 동시에 구동하는 복합 조작 시에, 액추에이터의 속도 제어와 선회 모터의 토크 제어를 행하는 것이 가능해진다.
본 발명에 관련된 작업 기계에 의하면, 선회 모터와 그 외의 액추에이터를 동시에 구동하는 복합 조작 시에, 액추에이터의 속도 제어와 선회 모터의 토크 제어를 간소한 구성으로 행하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 실시형태와 관련되는 유압 셔블의 측면도이다.
도 2a는 도 1에 나타내는 유압 셔블에 탑재되는 유압 구동 장치의 회로도(1/2)이다.
도 2b는 도 1에 나타내는 유압 셔블에 탑재되는 유압 구동 장치의 회로도(2/2)이다.
도 3은 도 2a에 나타내는 방향 제어 밸브(선회 방향 제어 밸브 이외)의 개구 특성을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2a에 나타내는 선회 방향 제어 밸브의 개구 특성을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 2b에 나타내는 컨트롤러의 기능 블록도이다.
도 6은 도 2a에 나타내는 블리드 오프 밸브의 조작 레버 입력량에 대한 개구 특성을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 2b에 나타내는 컨트롤러의 펌프 유량 제어에 관련되는 처리를 나타내는 플로우 차트이다.
도 8은 도 2b에 나타내는 컨트롤러의 붐 방향 제어 밸브의 개구 제어에 관련되는 처리를 나타내는 플로우 차트이다.
도 9는 도 2b에 나타내는 컨트롤러의 선회 방향 제어 밸브의 개구 제어에 관련되는 처리를 나타내는 플로우 차트이다.
도 10은 도 2b에 나타내는 컨트롤러의 블리드 오프 밸브의 개구 제어에 관련되는 처리를 나타내는 플로우 차트이다.
이하, 본 발명의 실시형태와 관련되는 작업 기계로서 유압 셔블을 예로 들고, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 각 도면 중, 동등한 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 적절히 생략한다.
도 1은, 본 실시형태와 관련되는 유압 셔블의 측면도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 유압 셔블(901)은, 주행체(201)와, 주행체(201) 상에 선회 가능하게 배치되며, 차체를 구성하는 선회체(202)와, 선회체(202)에 상하 방향으로 회전 운동 가능하게 장착되며, 토사의 굴삭 작업 등을 행하는 작업 장치(203)를 구비하고 있다. 선회체(202)는, 선회 모터(211)에 의해 구동된다.
작업 장치(203)는, 선회체(202)에 상하 방향으로 회전 운동 가능하게 장착된 붐(204)과, 붐(204)의 선단에 상하 방향으로 회전 운동 가능하게 장착된 아암(205)과, 아암(205)의 선단에 상하 방향으로 회전 운동 가능하게 장착된 버킷(206)과, 붐(204)을 구동하는 액추에이터인 붐 실린더(204a)와, 아암(205)을 구동하는 액추에이터인 아암 실린더(205a)와, 버킷(206)을 구동하는 액추에이터인 버킷 실린더(206a)를 가진다. 작업 장치(203)에는, 붐(204), 아암(205), 버킷(206)의 자세 및 동작 상태를 검출하는 관성 계측 장치(212,213,214)가 설치되어 있다. 선회체(202)에는, 선회체(202)의 자세나 회전 속도를 검출하는 관성 계측 장치(215,216)가 설치되어 있다. 즉, 본 실시형태에 있어서의 관성 계측 장치(212~216)는, 선회체(202) 및 작업 장치(203)의 자세를 검출하는 자세 센서를 구성하고 있다.
선회체(202) 상의 전측(前側) 위치에는 운전실(207)이 마련되어 있으며, 후측 위치에는 차체의 중량 밸런스를 확보하기 위한 카운터 웨이트(209)가 장착되어 있다. 운전실(207)과 카운터 웨이트(209)의 사이에는, 기계실(208)이 마련되어 있다. 기계실(208)에는, 엔진(도시 생략), 컨트롤 밸브(210), 선회 모터(211), 유압 펌프(1~3)(도 2a에 나타낸다) 등이 수용되어 있다. 컨트롤 밸브(210)는, 유압 펌프로부터 각 액추에이터로의 작동유의 흐름을 제어한다.
도 2a 및 도 2b는, 유압 셔블(901)에 탑재되는 유압 구동 장치의 회로도이다.
(구성)
유압 구동 장치(902)는, 3개의 주(主)유압 펌프(예를 들면, 가변 용량형 유압 펌프로 이루어지는 제 1 유압 펌프(1), 제 2 유압 펌프(2), 및 제 3 유압 펌프(3))와, 파일럿 펌프(91)와, 유압 펌프(1~3) 및 파일럿 펌프(91)에 오일을 공급하는 작동유 탱크(5)를 구비한다. 유압 펌프(1~3) 및 파일럿 펌프(91)는, 엔진(도시 생략)에 의해 구동된다.
제 1 유압 펌프(1)의 틸팅각은, 제 1 유압 펌프(1)에 부설한 레귤레이터에 의해 제어된다. 제 1 유압 펌프(1)의 레귤레이터는 유량 제어 지령압 포트(1a)를 가지며, 유량 제어 지령압 포트(1a)에 작용하는 지령압에 의해 구동된다. 제 2 유압 펌프(2)의 틸팅각은, 제 2 유압 펌프(2)에 부설한 레귤레이터에 의해 제어된다. 제 2 유압 펌프(2)의 레귤레이터는, 유량 제어 지령압 포트(2a)를 가지며, 유량 제어 지령압 포트(2a)에 작용하는 지령압에 의해 구동된다. 제 3 유압 펌프(3)의 틸팅각은, 제 3 유압 펌프(3)에 부설한 레귤레이터에 의해 제어된다. 제 3 유압 펌프(3)의 레귤레이터는, 유량 제어 지령압 포트(3a)를 가지며, 유량 제어 지령압 포트(3a)에 작용하는 지령압에 의해 구동된다.
제 1 유압 펌프(1)의 펌프 라인(40)에는, 주행 우 방향 제어 밸브(6), 버킷 방향 제어 밸브(7), 제 2 아암 방향 제어 밸브(8), 및 제 1 붐 방향 제어 밸브(9)가 각각 유로(41,42), 유로(43,44), 및 유로(45,46), 유로(47,48)를 개재하여 패럴렐로 접속된다. 유로(41,42), 유로(43,44), 및 유로(45,46), 유로(47,48)에는, 펌프 라인(40)으로의 압유의 역류를 방지하기 위하여, 체크 밸브(21~24)가 각각 배치되어 있다. 주행 우 방향 제어 밸브(6)는, 제 1 유압 펌프(1)로부터, 주행체(201)를 구동하는 한 쌍의 주행 모터 중 도시하지 않은 주행 우 모터에 공급되는 압유의 흐름을 제어한다. 버킷 방향 제어 밸브(7)는, 제 1 유압 펌프(1)로부터 버킷 실린더(206a)에 공급되는 압유의 흐름을 제어한다. 제 2 아암 방향 제어 밸브(8)는, 제 1 유압 펌프(1)로부터 아암 실린더(205a)에 공급되는 압유의 흐름을 제어한다. 제 1 붐 방향 제어 밸브(9)는, 제 1 유압 펌프(1)로부터 붐 실린더(204a)에 공급되는 압유의 흐름을 제어한다. 펌프 라인(40)은, 과잉한 압력 상승으로부터 회로를 보호하기 위하여, 메인 릴리프 밸브(18)를 개재하여 작동유 탱크(5)에 접속된다. 펌프 라인(40)은, 유압 펌프(1)의 잉여한 토출유를 배출하기 위하여, 블리드 오프 밸브(35)를 개재하여 작동유 탱크(5)에 접속된다.
제 2 유압 펌프(2)의 펌프 라인(50)에는, 제 2 붐 방향 제어 밸브(10), 제 1 아암 방향 제어 밸브(11), 제 1 어태치먼트 방향 제어 밸브(12), 및 주행 좌 방향 제어 밸브(13)가 각각 유로(51,52), 유로(53,54), 유로(55,56), 및 유로(57,58)를 개재하여 패럴렐로 접속된다. 유로(51,52), 유로(53,54), 유로(55,56), 및 유로(57,58)에는, 펌프 라인(50)으로의 압유의 역류를 방지하기 위하여, 체크 밸브(25~28)가 각각 배치되어 있다. 제 2 붐 방향 제어 밸브(10)는, 제 2 유압 펌프(2)로부터 붐 실린더(204a)에 공급되는 압유의 흐름을 제어한다. 제 1 아암 방향 제어 밸브(11)는, 제 2 유압 펌프(2)로부터 아암 실린더(205a)에 공급되는 압유의 흐름을 제어한다. 제 1 어태치먼트 방향 제어 밸브(12)는, 제 2 유압 펌프(2)로부터, 예를 들면 버킷(206) 대신에 마련되는 소할기(小割機) 등의 제 1 특수 어태치먼트를 구동하는 도시하지 않은 제 1 액추에이터에 공급되는 압유의 흐름을 제어한다. 주행 좌 방향 제어 밸브(13)는, 제 2 유압 펌프(2)로부터, 주행체(201)를 구동하는 한 쌍의 주행 모터 중 도시하지 않은 주행 좌 모터에 공급되는 압유의 흐름을 제어한다. 펌프 라인(50)은, 과잉한 압력 상승으로부터 회로를 보호하기 위하여, 메인 릴리프 밸브(19)를 개재하여 작동유 탱크(5)에 접속된다. 펌프 라인(50)은, 유압 펌프(2)의 잉여한 토출유를 배출하기 위하여, 블리드 오프 밸브(36)를 개재하여 작동유 탱크(5)에 접속된다. 펌프 라인(50)은, 제 1 유압 펌프(1)의 토출유를 합류시키기 위하여, 합류 밸브(17)를 개재하여 펌프 라인(40)에 접속된다. 펌프 라인(50) 중 유로(55)와 유로(57)를 접속하는 부분에는, 체크 밸브(32)가 마련되어 있다. 체크 밸브(32)는, 제 1 유압 펌프(1)로부터 합류 밸브(17)를 개재하여 펌프 라인(50)에 합류하는 압유가 주행 좌 방향 제어 밸브(13) 이외의 방향 제어 밸브(10~12)로 유입하는 것을 방지한다.
제 3 유압 펌프(3)의 펌프 라인(60)에는, 선회 방향 제어 밸브(14), 제 3 붐 방향 제어 밸브(15), 및 제 2 어태치먼트 방향 제어 밸브(16)가 각각 유로(61,62), 유로(63,64), 및 유로(65,66)를 개재하여 패럴렐로 접속된다. 유로(61,62), 유로(63,64), 및 유로(65,66)에는, 펌프 라인(60)으로의 압유의 역류를 방지하기 위하여, 체크 밸브(29~31)가 각각 배치되어 있다. 선회 방향 제어 밸브(14)는, 제 3 유압 펌프(3)로부터 선회 모터(211)에 공급되는 압유의 흐름을 제어한다. 제 3 붐 방향 제어 밸브(15)는, 제 3 유압 펌프(3)로부터 붐 실린더(204a)에 공급되는 압유의 흐름을 제어한다. 제 2 어태치먼트 방향 제어 밸브(16)는, 제 1 특수 어태치먼트에 추가하여 제 2 액추에이터를 구비한 제 2 특수 어태치먼트가 장착되었을 때, 또는, 제 1 특수 액추에이터 대신에 제 1 액추에이터와 제 2 액추에이터의 2개의 액추에이터를 구비한 제 2 특수 어태치먼트가 장착되었을 때에, 제 2 액추에이터에 공급되는 압유의 흐름을 제어하기 위하여 사용된다. 펌프 라인(60)은, 과잉한 압력 상승으로부터 회로를 보호하기 위하여, 메인 릴리프 밸브(20)를 개재하여 작동유 탱크(5)에 접속된다. 펌프 라인(60)은, 유압 펌프(3)의 잉여한 토출유를 배출하기 위하여, 블리드 오프 밸브(37)를 개재하여 작동유 탱크(5)에 접속된다.
펌프 라인(60)에는, 제 3 유압 펌프(3)의 토출압(펌프압 PPmp3)을 검출하는 압력 센서(85)가 마련되어 있다. 선회 모터(211)와 선회 방향 제어 밸브(14)를 접속하는 유로(70,71)에는, 선회 모터(211)의 공급측 포트의 압력(선회 미터 인압 PMISwg) 또는 배출측 포트의 압력(선회 미터 아웃압 PMOSwg)을 검출하기 위한 압력 센서(86,87)가 마련되어 있다. 붐 실린더(204a)와 붐 방향 제어 밸브(9,10,15)를 접속하는 유로(72,73)에는, 붐 실린더(204a)의 공급측 포트의 압력(붐 미터 인압 PMIBm)을 검출하기 위한 압력 센서(88,89)가 마련되어 있다. 압력 센서(85~89)의 출력값은 컨트롤러(94)에 입력된다.
선회 방향 제어 밸브(14) 이외의 방향 제어 밸브(6~13,15,16)는, 도 3에 나타내는 개구 특성을 가진다. 도 3에 있어서, 미터 인 개구 면적은, 스풀 변위에 따라 제로에서 최대 개구 면적까지 증가한다. 미터 아웃 개구 면적도 마찬가지로, 스풀 변위에 따라 제로에서 최대 개구 면까지 증가하지만, 스풀 변위에 대하여 미터 인 개구 면적보다도 작은 값으로 설정되어 있다. 이에 의해, 액추에이터의 구동 속도를 미터 인 개구로 제어하는 것이 가능해진다.
선회 방향 제어 밸브(14)는, 도 4에 나타내는 개구 특성을 가진다. 도 4에 있어서, 미터 인 개구 면적은, 스풀 변위에 따라 제로에서 최대 개구 면까지 증가한다. 미터 아웃 개구 면적도 마찬가지로, 스풀 변위에 따라 제로에서 최대 개구 면까지 증가하지만, 스풀 변위에 대하여 미터 인 개구 면적보다도 작은 값으로 설정되어 있다. 이에 의해, 선회 모터(211)의 배압을 미터 아웃 개구로 제어하는 것이 가능해진다.
도 2b에 있어서, 파일럿 펌프(91)의 토출 포트는, 파일럿 1차압 생성용의 파일럿 릴리프 밸브(92)를 개재하여 작동유 탱크(5)에 접속되는 것과 함께, 유로(80)를 개재하여, 전자 밸브 유닛(93)에 내장되는 전자 밸브(93a~93f)의 일방의 입력 포트에 접속된다. 전자 밸브(93a~93f)의 타방의 입력 포트는, 유로(81)를 개재하여 작동유 탱크(5)에 접속된다. 전자 밸브(93a~93f)는, 각각, 컨트롤러(94)로부터의 지령 신호에 따라 파일럿 1차압을 감압하고, 지령압으로서 출력한다.
전자 밸브(93a)의 출력 포트는, 제 2 유압 펌프(2)의 레귤레이터의 유량 제어 지령압 포트(2a)에 접속된다. 전자 밸브(93b,93c)의 출력 포트는, 제 2 붐 방향 제어 밸브(10)의 파일럿 포트에 접속된다. 전자 밸브(93d,93e)의 출력 포트는, 제 1 아암 방향 제어 밸브(11)의 파일럿 포트에 접속된다. 전자 밸브(93f)의 출력 포트는, 블리드 오프 밸브(37)의 지령압 포트(37a)에 접속된다.
또한, 설명을 간략화하기 위하여, 제 1 유압 펌프(1) 및 제 2 유압 펌프(2)의 레귤레이터의 유량 제어 지령압 포트(1a,2a)용의 전자 밸브, 주행 우 방향 제어 밸브(6)용의 전자 밸브, 버킷 방향 제어 밸브(7)용의 전자 밸브, 제 2 아암 방향 제어 밸브(8)용의 전자 밸브, 제 1 붐 방향 제어 밸브(9)용의 전자 밸브, 제 2 붐 방향 제어 밸브(10)용의 전자 밸브, 제 1 아암 방향 제어 밸브(11)용의 전자 밸브, 제 1 어태치먼트 방향 제어 밸브(12)용의 전자 밸브, 주행 좌 방향 제어 밸브(13)용의 전자 밸브, 제 2 어태치먼트 방향 제어 밸브(16)용의 전자 밸브, 블리드 오프 밸브(35,36)용의 전자 밸브에 대해서는, 도시를 생략하고 있다.
유압 구동 장치(902)는, 제 1 붐 방향 제어 밸브(9), 제 2 붐 방향 제어 밸브(10), 및 제 3 붐 방향 제어 밸브(15)를 전환 조작 가능한 붐 조작 레버(95a)와, 선회 방향 제어 밸브(14)를 전환 조작 가능한 선회 조작 레버(95b)를 구비하고 있다. 또한, 설명을 간략화하기 위하여, 주행 우 방향 제어 밸브(6)를 전환 조작하는 주행 우 조작 레버, 버킷 방향 제어 밸브(7)를 전환 조작하는 버킷 조작 레버, 제 1 아암 방향 제어 밸브(11) 및 제 2 아암 방향 제어 밸브(8)를 전환 조작 가능한 아암 조작 레버, 제 1 어태치먼트 방향 제어 밸브(12)를 전환 조작하는 제 1 어태치먼트 조작 레버, 주행 좌 방향 제어 밸브(13)를 전환 조작하는 주행 좌 조작 레버, 선회 방향 제어 밸브(14)를 전환 조작하는 선회 조작 레버, 제 2 어태치먼트 방향 제어 밸브(16)를 전환 조작하는 제 2 어태치먼트 조작 레버에 대해서는, 도시를 생략하고 있다.
유압 구동 장치(902)는 컨트롤러(94)를 구비한다. 컨트롤러(94)는, 조작 레버(95a,95b)의 입력량에 따라, 전자 밸브 유닛(93)이 가지는 전자 밸브(93a~93f)(도시하지 않은 전자 밸브를 포함한다)로 지령 신호를 출력한다.
도 5는, 컨트롤러(94)의 기능 블록도이다. 도 5에 있어서, 컨트롤러(94)는, 붐 목표 유량 연산부(94a)와, 선회 목표 유량 연산부(94b)와, 블리드 오프 밸브 목표 개구 연산부(94c)와, 추정 블리드 오프 유량 연산부(94d)와, 펌프 목표 유량 연산부(94e)와, 펌프 제어 지령 출력부(94f)와, 붐 방향 제어 밸브 목표 미터 인 개구 연산부(94g)와, 붐 방향 제어 밸브 제어 지령 출력부(94h)와, 요구 토크 연산부(94i)와, 중력 토크 연산부(94j)와, 관성 토크 연산부(94k)와, 목표 토크 연산부(94l)와, 선회 목표 미터 아웃압 연산부(94m)와, 선회 방향 제어 밸브 목표 미터 아웃 개구 연산부(94n)와, 선회 방향 제어 밸브 제어 지령 출력부(94o)와, 블리드 오프 밸브 제어 지령 출력부(94p)를 가진다.
붐 목표 유량 연산부(94a)는, 조작 레버 입력량을 기초로, 붐 실린더(204a)에 공급하는 유량(붐 유량)의 목표값(붐 목표 유량 QTgtBm)을 산출한다. 구체적으로는, 미리 설정된 조작 레버 입력량에 대한 붐 유량 특성에 따라, 조작 레버 입력량에 따른 붐 목표 유량 QTgtBm을 산출한다. 선회 목표 유량 연산부(94b)는, 조작 레버 입력량을 기초로, 선회 모터(211)에 공급하는 유량(선회 유량)의 목표값(선회 목표 유량 QTgtSwg)을 산출한다. 구체적으로는, 미리 설정된 조작 레버 입력량에 대한 선회 유량 특성에 따라, 조작 레버 입력량에 따른 선회 목표 유량 QTgtSwg를 산출한다. 블리드 오프 밸브 목표 개구 연산부(94c)는, 조작 레버 입력량을 기초로 블리드 오프 밸브(35~37)의 목표 개구 면적(블리드 오프 밸브 목표 개구 면적)을 산출한다. 구체적으로는, 미리 설정된 조작 레버 입력량에 대한 블리드 오프 밸브 개구 특성(도 6에 나타낸다)에 따라, 조작 레버 입력량에 따른 블리드 오프 밸브 목표 개구 면적을 산출한다.
추정 블리드 오프 유량 연산부(94d)는, 블리드 오프 밸브 목표 개구 연산부(94c)에서 산출된 블리드 오프 밸브 목표 개구 면적과 압력 센서(85)의 출력값으로부터 얻어지는 펌프압 PPmp3를 기초로 블리드 오프 유량의 추정값(추정 블리드 오프 유량 QEstBO)을 산출한다. 펌프 목표 유량 연산부(94e)는, 붐 목표 유량 연산부(94a)에서 산출된 붐 목표 유량 QTgtBm과 선회 목표 유량 연산부(94b)에서 산출된 선회 목표 유량 QTgtSwg와 추정 블리드 오프 유량 연산부(94d)에서 산출된 추정 블리드 오프 유량 QEstBO를 기초로 펌프 목표 유량 QTgtPmp를 산출한다. 펌프 제어 지령 출력부(94f)는, 미리 설정된 펌프 유량에 대한 전자 밸브 지령 신호 특성에 따라, 펌프 목표 유량 연산부(94e)에서 산출된 펌프 목표 유량 QTgtPmp에 따른 지령 신호(펌프 유량 제어 지령 신호)를 전자 밸브(93a)로 출력한다.
붐 방향 제어 밸브 목표 미터 인 개구 연산부(94g)는, 붐 목표 유량 연산부(94a)에서 산출된 붐 목표 유량 QTgtBm과 압력 센서(85)의 출력값으로부터 얻어지는 펌프압 PPmp3와 압력 센서(88)(89)의 출력값으로부터 얻어지는 붐 미터 인압 PMIBm을 기초로 붐 방향 제어 밸브(9,10,15)의 목표 미터 인 개구 면적 ATgtMIBm을 산출한다. 붐 방향 제어 밸브 제어 지령 출력부(94h)는, 미리 설정된 붐 방향 제어 밸브(9,10,15)의 미터 인 개구 면적에 대한 전자 밸브 지령 신호 특성에 따라, 붐 방향 제어 밸브 목표 미터 인 개구 연산부(94g)에서 산출된 붐 방향 제어 밸브(9,10,15)의 목표 미터 인 개구 면적 ATgtMIBm에 따른 지령 신호(붐 방향 제어 밸브 제어 지령 신호)를 전자 밸브(93b)(93c)로 출력한다.
요구 토크 연산부(94i)는, 미리 설정된 조작 레버 입력량에 대한 선회 요구 토크 특성에 따라, 조작 레버 입력량에 따른 선회 요구 토크를 산출한다. 중력 토크 연산부(94j)는, 관성 계측 장치(212~216)의 출력값과 차체 사양값을 기초로, 선회 모멘트의 중력 성분을 중력 토크 TGravity로서 산출한다. 관성 토크 연산부(94k)는, 중력 토크 연산부(94j)에서 산출된 중력 토크 TGravity와 관성 계측 장치(212~216)의 출력값을 기초로, 선회 모멘트의 관성 성분을 관성 토크 TInertia로서 산출한다. 목표 토크 연산부(94l)는, 요구 토크 연산부(94i)에서 산출된 선회 요구 토크와 중력 토크 연산부(94j)에서 산출된 중력 토크 TGravity와 관성 토크 연산부(94k)에서 산출된 관성 토크 TInertia를 기초로 선회 모터(211)의 목표 토크 TTgtSwg를 산출한다.
선회 목표 미터 아웃압 연산부(94m)는, 목표 토크 연산부(94l)에서 산출된 선회 모터(211)의 목표 토크 TTgtSwg와 압력 센서(86)(87)의 출력값으로부터 얻어지는 선회 미터 인압 PMISwg를 기초로 선회 목표 미터 아웃압 PMOTgtSwg를 산출한다. 선회 방향 제어 밸브 목표 미터 아웃 개구 연산부(94n)는, 선회 목표 미터 아웃압 연산부(94m)에서 산출된 선회 목표 미터 아웃압 PMOTgtSwg와 압력 센서(86)(87)의 출력값으로부터 얻어지는 선회 미터 아웃압 PMOSwg를 기초로 선회 방향 제어 밸브(14)의 목표 미터 아웃 개구 면적 ATgtMOSwg를 산출한다. 선회 방향 제어 밸브 제어 지령 출력부(94o)는, 미리 설정된 선회 방향 제어 밸브(14)의 미터 아웃 개구 면적에 대한 전자 밸브 지령 신호 특성에 따라, 선회 방향 제어 밸브 목표 미터 아웃 개구 연산부(94n)에서 산출된 선회 방향 제어 밸브(14)의 목표 미터 아웃 개구 면적 ATgtMOSwg에 따른 지령 신호(선회 방향 제어 밸브 제어 지령 신호)를 전자 밸브(93d)(93e)로 출력한다.
블리드 오프 밸브 제어 지령 출력부(94p)는, 미리 설정된 블리드 오프 밸브(35~37)의 개구 면적에 대한 전자 밸브 지령 신호 특성에 따라, 블리드 오프 밸브 목표 개구 연산부(94c)에서 산출된 블리드 오프 밸브 목표 개구 면적에 따른 지령 신호(블리드 오프 밸브 제어 지령 신호)를 전자 밸브(93f)로 출력한다.
도 7은, 컨트롤러(94)의 펌프 유량 제어에 관련되는 처리를 나타내는 플로우 차트이다. 이하에서는, 제 3 유압 펌프(3)의 유량 제어에 관련되는 처리만을 설명한다. 또한, 그 외의 유압 펌프의 유량 제어에 관련되는 처리는 이와 마찬가지이기 때문에, 설명은 생략한다.
컨트롤러(94)는, 우선, 조작 레버 입력이 없는지 아닌지를 판정한다(단계 S101). 여기에서 말하는 조작 레버 입력은, 제 3 유압 펌프(3)의 펌프 라인(60)에 접속된 액추에이터(204a,211)에 대한 조작 레버 입력이다. 단계 S101에서 조작 레버 입력이 없다고(YES) 판정한 경우에는, 당해 플로우를 종료한다.
단계 S101에서 조작 레버 입력이 있다고(NO) 판정한 경우에는, 붐 목표 유량 연산부(94a)는, 미리 설정된 조작 레버 입력량에 대한 붐 목표 유량 특성에 따라, 조작 레버 입력량에 따른 붐 목표 유량 QTgtBm을 산출한다(단계 S102A).
단계 S102A와 병행하여, 선회 목표 유량 연산부(94b)는, 미리 설정된 조작 레버 입력량에 대한 선회 목표 유량 특성에 따라, 조작 레버 입력량에 따른 선회 목표 유량 QTgtSwg를 산출한다(단계 S102B). 또한, 도시는 생략하고 있지만, 제 3 유압 펌프(3)의 펌프 라인(60)에 접속되어 있는 그 외의 액추에이터에 대해서도 마찬가지로 목표 유량을 산출한다.
단계 S102A, S102B와 병행하여, 추정 블리드 오프 유량 연산부(94d)는, 블리드 오프 밸브 목표 개구 연산부(94c)에서 산출된 블리드 오프 밸브(37)의 목표 개구 면적 ATgtBO와 압력 센서(85)의 출력값으로부터 얻어지는 펌프압 PPmp3를 이용하여, 이하의 식으로부터 추정 블리드 오프 유량 QEstBO를 산출한다(단계 S103).
[수식 1]
Figure pct00001
여기서, Cd는 유량 계수, PTank는 탱크압, ρ는 작동유 밀도이다.
단계 S102A, S102B, S103에 이어서, 펌프 목표 유량 연산부(94e)는, 붐 목표 유량 QTgtBm과 선회 목표 유량 QTgtSwg와 추정 블리드 오프 유량 QEstBO를 이용하여, 이하의 식으로부터 펌프 목표 유량 QTgtPmp를 산출한다(단계 S104).
[수식 2]
Figure pct00002
단계 S104에 이어서, 펌프 제어 지령 출력부(94f)는, 미리 설정된 펌프 유량에 대한 전자 밸브 지령 신호 특성에 따라, 펌프 목표 유량 연산부(94e)에서 산출된 펌프 목표 유량 QTgtPmp에 따른 지령 신호(펌프 유량 제어 지령 신호)를 제 3 유압 펌프(3)의 펌프 유량 제어용의 전자 밸브(93a)로 출력한다(단계 S105).
단계 S105에 이어서, 제 3 유압 펌프(3)의 펌프 유량 제어용의 전자 밸브(93a)에 지령압을 생성시키고(단계 S106), 당해 지령압에 따라 제 3 유압 펌프(3)의 틸팅을 변화시키고(단계 S107), 당해 플로우를 종료한다.
도 8은, 컨트롤러(94)의 붐 방향 제어 밸브(9,10,15)의 개구 제어에 관련되는 처리를 나타내는 플로우 차트이다. 이하에서는, 제 3 붐 방향 제어 밸브(15)의 개구 제어에 관련되는 처리만을 설명한다. 선회 방향 제어 밸브(14)를 제외한 그 외의 방향 제어 밸브의 개구 제어에 관련되는 처리는 이와 마찬가지이기 때문에, 설명은 생략한다.
컨트롤러(94)는, 우선, 조작 레버 입력이 없는지 아닌지를 판정한다(단계 S201). 단계 S201에서 조작 레버 입력이 없다고(YES) 판정한 경우에는, 당해 플로우를 종료한다.
단계 S201에서 조작 레버 입력이 있다고(NO) 판정한 경우에는, 붐 목표 유량 연산부(94a)는, 미리 설정된 조작 레버 입력량에 대한 붐 목표 유량 특성에 따라, 조작 레버 입력량에 따른 붐 목표 유량 QTgtBm을 산출한다(단계 S202).
단계 S202에 이어서, 붐 방향 제어 밸브 목표 미터 인 개구 연산부(94g)는, 붐 목표 유량 연산부(94a)에서 산출된 붐 목표 유량 QTgtBm과 압력 센서(85)의 출력값으로부터 얻어지는 제 3 유압 펌프(3)의 펌프압 PPmp3와 압력 센서(88)(89)의 출력값으로부터 얻어지는 붐 미터 인압 PMIBm을 기초로, 이하의 식을 이용하여 제 3 붐 방향 제어 밸브(15)의 목표 미터 인 개구 면적 ATgtMIBm을 산출한다(단계 S203).
[수식 3]
Figure pct00003
여기서, Cd는 유량 계수, ρ는 작동유 밀도이다.
단계 S203에 이어서, 붐 방향 제어 밸브 제어 지령 출력부(94h)는, 미리 설정된 제 3 붐 방향 제어 밸브(15)의 미터 인 개구 면적에 대한 전자 밸브 지령 신호 특성에 따라, 붐 방향 제어 밸브 목표 미터 인 개구 연산부(94g)에서 산출된 목표 미터 인 개구 면적 ATgtMIBm에 따른 지령 신호를 제 3 붐 방향 제어 밸브(15)용의 전자 밸브(93b)(93c)로 출력한다(단계 S204).
단계 S204에 이어서, 제 3 붐 방향 제어 밸브(15)용의 전자 밸브(93b,93c)에 지령압을 생성시키고(단계 S205), 당해 지령압에 따라 제 3 붐 방향 제어 밸브(15)를 개구시키고(단계 S206), 당해 플로우를 종료한다.
도 9는, 컨트롤러(94)의 선회 방향 제어 밸브(14)의 개구 제어에 관련되는 처리를 나타내는 플로우 차트이다.
컨트롤러(94)는, 우선, 선회 조작 레버 입력이 없는지 아닌지를 판정한다(단계 S301). 단계 S201에서 선회 조작 레버 입력이 없다고(YES) 판정한 경우에는, 당해 플로우를 종료한다.
단계 S301에서 선회 조작 레버 입력이 있다고(NO) 판정한 경우에는, 요구 토크 연산부(94i)는, 미리 설정된 선회 조작 레버 입력량에 대한 선회 요구 토크 특성에 따라, 조작 레버 입력량에 따른 선회 요구 토크 TReqSwg를 산출한다(단계 S302).
단계 S302와 병행하여, 중력 토크 연산부(94j)는, 관성 계측 장치(212~216)의 출력값과 차체 사양값(주로 구조물의 치수 등)을 기초로, 선회 모멘트의 중력 성분을 중력 토크 TGravity로서 산출한다(단계 S303).
단계 S303에 이어서, 관성 토크 연산부(94k)는, 중력 토크 연산부(94j)가 산출한 중력 토크 TGravity와 관성 계측 장치(212~216)의 출력값을 기초로, 선회 모멘트의 관성 성분을 관성 토크 TInertia로서 산출한다(단계 S304).
단계 S302, S304에 이어서, 목표 토크 연산부(94l)는, 요구 토크 연산부(94i)에서 산출된 선회 요구 토크 TReqSwg와, 중력 토크 연산부(94j)에서 산출된 중력 토크 TGravity와, 관성 토크 연산부(94k)에서 산출된 관성 토크 TInertia를 이용하여, 이하의 식으로부터 선회 모터(211)의 목표 토크 TTgtSwg를 산출한다(단계 S305).
[수식 4]
Figure pct00004
여기서, 선회 요구 토크 TReqSwg와 동일 회전 방향의 토크를 정(正)으로 한다.
단계 S305에 이어서, 선회 목표 미터 아웃압 연산부(94m)는, 목표 토크 연산부(94l)에서 산출된 선회 모터(211)의 목표 토크 TTgtSwg와 압력 센서(86)(87)의 출력값으로부터 얻어지는 선회 미터 인압 PMISwg를 이용하여, 이하의 식으로부터 선회 목표 미터 아웃압 PMOTgtSwg를 산출한다(단계 S306).
[수식 5]
Figure pct00005
여기서, q는 모터 용량, η는 전달 효율이다.
단계 S306에 이어서, 선회 방향 제어 밸브 목표 미터 아웃 개구 연산부(94n)는, 선회 목표 미터 아웃압 연산부(94m)에서 산출된 선회 목표 미터 아웃압 PTgtMOSwg와 압력 센서(86)(87)의 출력값으로부터 얻어지는 선회 미터 아웃압 PMOSwg의 차분이 작아지도록 선회 방향 제어 밸브(14)의 목표 미터 아웃 개구 면적 ATgtMOSwg를 산출한다(단계 S307).
단계 S307에 이어서, 선회 방향 제어 밸브 제어 지령 출력부(94o)는, 미리 설정된 선회 방향 제어 밸브(14)의 미터 아웃 개구 면적에 대한 전자 밸브 지령 신호 특성에 따라, 선회 방향 제어 밸브 목표 미터 아웃 개구 연산부(94n)에서 산출된 목표 미터 아웃 개구 면적 ATgtMOSwg에 따른 지령 신호(선회 방향 제어 밸브 제어 지령 신호)를 선회 방향 제어 밸브(14)용의 전자 밸브(93d)(93e)로 출력한다(단계 S308).
단계 S308에 이어서, 전자 밸브(93d)(93e)에 선회 방향 제어 밸브(14)의 지령압을 생성시키고(단계 S309), 당해 지령압에 따라 선회 방향 제어 밸브(14)를 개구시키고(단계 S310), 당해 플로우를 종료한다.
도 10은, 컨트롤러(94)의 블리드 오프 밸브(35~37)의 제어 제어에 관련되는 처리를 나타내는 플로우 차트이다. 이하에서는, 제 3 유압 펌프(3)의 펌프 라인(60)에 마련된 블리드 오프 밸브(37)의 개구 제어에 관련되는 처리만을 설명한다. 그 외의 블리드 오프 밸브의 개구 제어에 관련되는 처리는 이와 마찬가지이기 때문에, 설명은 생략한다.
컨트롤러(94)는, 우선, 조작 레버 입력이 없는지 아닌지를 판정한다(단계 S401). 여기에서 말하는 조작 레버 입력은, 제 3 유압 펌프(3)의 펌프 라인(60)에 접속된 액추에이터(204a,211)에 대한 조작 레버 입력이다. 단계 S401에서 조작 레버 입력이 없다고(YES) 판정한 경우에는, 당해 플로우를 종료한다.
단계 S401에서 조작 레버 입력이 있다고(NO) 판정한 경우에는, 블리드 오프 밸브 목표 개구 연산부(94c)는, 미리 설정된 조작량 레버 입력량에 대한 블리드 오프 밸브 개구 특성(도 6에 나타낸다)에 따라, 조작 레버 입력량에 따른 블리드 오프 밸브(37)의 목표 개구 면적 ATgtBO를 산출한다(단계 S402). 또한, 여기에서 말하는 조작 레버 입력량은, 동일한 펌프 라인에 접속되어 있는 복수의 액추에이터에 대한 각 조작 레버 입력량의 최대값에 상당한다.
단계 S402에 이어서, 블리드 오프 밸브 제어 지령 출력부(94p)는, 미리 설정된 블리드 오프 밸브(37)의 개구 면적에 대한 전자 밸브 지령 신호 특성에 따라, 블리드 오프 밸브(37)의 목표 개구 면적 ATgtBO에 따른 지령 신호를 블리드 오프 밸브(37)용의 전자 밸브(93f)로 출력한다(단계 S403).
단계 S403에 이어서, 전자 밸브(93f)에 블리드 오프 밸브(37)의 지령압을 생성시키고(단계 S404), 당해 지령압에 따라 블리드 오프 밸브(36)를 개구시키고(단계 S405), 당해 플로우를 종료한다.
(동작)
붐 실린더(204a)와 선회 모터(211)를 동시에 구동하는 복합 조작이 행해졌을 경우의 유압 구동 장치(902)의 동작으로서, 제 3 유압 펌프(3), 제 3 붐 방향 제어 밸브(15), 선회 방향 제어 밸브(14), 및 블리드 오프 밸브(37)의 동작을 설명한다.
「제 3 유압 펌프」
컨트롤러(94)는, 붐 조작 레버(95a) 및 선회 조작 레버(95b)의 입력량을 기초로 제 3 유압 펌프(3)의 펌프 목표 유량 QTgtPmp를 산출하고, 펌프 목표 유량 QTgtPmp에 따른 지령 신호를 전자 밸브(93a)로 출력한다. 전자 밸브(93a)는, 지령 신호에 따른 지령압을 생성하여, 제 3 유압 펌프(3)의 토출 유량을 구동한다.
「제 3 붐 방향 제어 밸브」
컨트롤러(94)는, 붐 조작 레버(95a)의 입력량을 기초로 산출되는 붐 목표 유량 QTgtBm과, 압력 센서(85)에 의해 검출되는 펌프압 PPmp3와, 압력 센서(88)(89)에 의해 검출되는 붐 미터 인압 PMIBm을 기초로 목표 미터 인 개구 면적 ATgtMIBm을 산출하고, 목표 미터 인 개구 면적 ATgtMIBm에 따른 지령 신호를 전자 밸브(93b)(93c)로 출력한다. 전자 밸브(93b)(93c)는, 지령 신호에 따른 지령압을 생성하여, 제 3 붐 방향 제어 밸브(15)의 미터 인 개구 면적을 제어한다.
「선회 방향 제어 밸브」
컨트롤러(94)는, 선회 조작 레버(95b)의 입력량 및 차체의 중력 토크 TGravity나 관성 토크 TInertia로부터 산출되는 목표 토크 TTgtSwg와, 압력 센서(86,87)에 의해 검출되는 선회 미터 인압 PMISwg 및 선회 미터 아웃압 PMOSwg를 기초로 목표 미터 아웃 개구 면적 ATgtMOSwg를 산출하고, 목표 미터 아웃 개구 면적 ATgtMOSwg에 따른 지령 신호를 전자 밸브(93d)(93e)로 출력한다. 전자 밸브(93d)(93e)는, 지령 신호에 따른 지령압을 생성하여, 선회 방향 제어 밸브(14)의 미터 아웃 개구 면적을 제어한다.
「블리드 오프 밸브」
컨트롤러(94)는, 붐 조작 레버(95a) 및 선회 조작 레버(95b)의 입력량을 기초로 블리드 오프 밸브(37)의 목표 개구 면적 ATgtBO를 산출하고, 목표 개구 면적 ATgtBO에 따른 지령 신호를 전자 밸브(93f)로 출력한다. 전자 밸브(93f)는, 지령 신호에 따른 지령압을 생성하여, 블리드 오프 밸브(37)의 개구 면적을 제어한다.
(정리)
본 실시형태에서는, 주행체(201)와, 주행체(201) 상에 선회 가능하게 장착된 선회체(202)와, 선회체(202)에 장착된 작업 장치(203)와, 작동유 탱크(5)와, 작동유 탱크(5)로부터 작동유를 흡입하여 토출하는 가변 용량형의 유압 펌프(3)와, 유압 펌프(3)의 용량을 제어하는 레귤레이터(3a)와, 작업 장치(203)를 구동하는 액추에이터(204a)와, 선회체(202)를 구동하는 선회 모터(211)와, 유압 펌프(3)로부터 액추에이터(204a)에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 액추에이터 방향 제어 밸브(15)와, 유압 펌프(3)로부터 선회 모터(211)에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 선회 방향 제어 밸브(14)와, 액추에이터(204a) 및 선회 모터(211)의 동작을 지시하는 조작 장치(95a,95b)와, 조작 장치(95a,95b)의 입력량에 따라 레귤레이터(3a), 액추에이터 방향 제어 밸브(15), 및 선회 방향 제어 밸브(14)를 제어하는 컨트롤러(94)를 구비한 작업 기계(901)에 있어서, 유압 펌프(3)의 토출압인 펌프압 PPmp3를 검출하는 제 1 압력 센서(85)와, 액추에이터(204a)의 미터 인측의 압력인 액추에이터 미터 인압 PMIBm을 검출하는 제 2 압력 센서(86,87)와, 선회 모터(211)의 미터 인측의 압력인 선회 미터 인압 PMISwg, 및 선회 모터(211)의 미터 아웃측의 압력인 선회 미터 아웃압을 검출하는 제 3 압력 센서(88,89)와, 선회체(202) 및 작업 장치(203)의 자세를 검출하는 자세 센서(212~216)를 구비하고, 액추에이터 방향 제어 밸브(15) 및 선회 방향 제어 밸브(14)는, 각각, 미터 인 개구와 미터 아웃 개구가 동일 밸브체로 형성되며, 액추에이터 방향 제어 밸브(15)는, 밸브 변위에 대하여 미터 인 개구쪽이 미터 아웃 개구보다도 작아지도록 형성되고, 선회 방향 제어 밸브(14)는, 밸브 변위에 대하여 미터 아웃 개구쪽이 미터 인 개구보다도 작아지도록 형성되고, 컨트롤러(94)는, 조작 장치(95a,95b)의 입력량을 기초로, 유압 펌프(3)로부터 액추에이터(204a)에 공급되는 압유의 유량의 목표값인 액추에이터 목표 유량 QTgtBm을 산출하고, 조작 장치(95a,95b)의 입력량을 기초로, 유압 펌프(3)로부터 선회 모터(211)에 공급되는 압유의 유량의 목표값인 선회 목표 유량 QTgtSwg를 산출하고, 액추에이터 목표 유량 QTgtBm과 선회 목표 유량 QTgtSwg를 기초로, 유압 펌프(3)의 토출 유량의 목표값인 펌프 목표 유량 QTgtPmp를 산출하고, 액추에이터 목표 유량 QTgtBm과 펌프압 PPmp3와 액추에이터 미터 인압 PMIBm을 기초로, 액추에이터 방향 제어 밸브(15)의 미터 인 개구 면적의 목표값인 목표 미터 인 개구 면적 ATgtMIBm을 산출하고, 조작 장치(95a,95b)의 입력량과 자세 센서(212~216)의 출력값을 기초로, 선회 모터(211)로의 입력 토크의 목표값인 목표 토크 TTgtSwg를 산출하고, 목표 토크 TTgtSwg와 선회 미터 인압 PMISwg를 기초로, 선회 미터 아웃압 PMOSwg의 목표인 선회 목표 미터 아웃압 PMOTgtSwg를 산출하고, 선회 목표 미터 아웃압 PMOTgtSwg와 선회 미터 아웃압 PMOSwg를 기초로, 선회 방향 제어 밸브(14)의 미터 아웃 개구 면적의 목표값인 목표 미터 아웃 개구 면적 ATgtMOSwg를 산출하고, 펌프 목표 유량 QTgtPmp에 따라 레귤레이터(3a)를 제어하고, 목표 미터 인 개구 면적 ATgtMIBm에 따라 액추에이터 방향 제어 밸브(15)를 제어하고, 목표 미터 아웃 개구 면적 ATgtMOSwg에 따라 선회 방향 제어 밸브(14)를 제어한다.
이상과 같이 구성된 본 실시형태에 의하면, 선회 모터(211)와 그 외의 액추에이터(204a)를 동시에 구동하는 복합 조작 시에, 붐 방향 제어 밸브(9,10,15)의 전후 차압에 따라 미터 인 개구를 조정하여 목표대로의 유량을 붐 실린더(204a)에 공급함으로써, 붐(204)을 목표 속도대로 동작시킬 수 있다. 또한, 선회 방향 제어 밸브(14)의 미터 아웃 개구를 조정하여 목표대로의 토크를 선회 모터(211)에 입력함으로써, 선회체(202)의 관성에 의한 지나침 등을 방지할 수 있다. 추가로, 유압 펌프(3)의 펌프 목표 유량 QTgtPmp는 붐 목표 유량 QTgtBm과 선회 목표 유량 QTgtSwg의 합계와 동등하고, 또한, 유압 펌프(3)의 토출 유량에서 붐 실린더(204a)로의 공급 유량을 뺀 유량이 선회 모터(211)에 공급되기 때문에, 선회체(202)를 목표 속도대로 동작시킬 수 있다. 이에 의해, 동일 밸브체로 미터 인 개구 제어와 미터 아웃 개구 제어를 행하는 방향 제어 밸브를 이용한 간소한 구성으로, 선회 모터(211)와 그 외의 액추에이터(204a)를 동시에 구동하는 복합 조작 시에, 액추에이터(204a)의 속도 제어와 선회 모터(211)의 토크 제어를 행하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태에 있어서의 작업 기계(901)는, 유압 펌프(3)로부터 토출된 작동유를 작동유 탱크(5)로 배출하는 블리드 오프 밸브(37)를 구비하고, 컨트롤러(94)는, 조작 장치(95a,95b)의 입력량을 기초로, 블리드 오프 밸브(37)의 개구 면적의 목표값인 블리드 오프 밸브 목표 개구 면적 ATgtBO를 산출하고, 블리드 오프 밸브 목표 개구 면적 ATgtBO와 펌프압 PPmp3를 기초로, 블리드 오프 밸브(37)의 통과 유량의 추정값인 추정 블리드 오프 유량 QEstBO를 산출하고, 액추에이터 목표 유량 QTgtBm과 선회 목표 유량 QTgtSwg와 추정 블리드 오프 유량 QEstBO의 합계를 펌프 목표 유량 QTgtPmp로서 산출한다. 이에 의해, 액추에이터(204a)의 조작 개시 시에, 유압 펌프(3)의 토출유의 잉여분이 작동유 탱크(5)로 배출되기 때문에, 액추에이터(204a)의 튀어나옴을 막는 것이 가능해진다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 상세히 서술하였지만, 본 발명은, 상기한 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들면, 상기한 실시예는, 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위하여 상세하게 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다.
1…제 1 유압 펌프
1a…유량 제어 지령압 포트(레귤레이터)
2…제 2 유압 펌프
2a…유량 제어 지령압 포트(레귤레이터)
3…제 3 유압 펌프
3a…유량 제어 지령압 포트(레귤레이터)
5…작동유 탱크
6…주행 우 방향 제어 밸브
7…버킷 방향 제어 밸브
8…제 2 아암 방향 제어 밸브
9…제 1 붐 방향 제어 밸브(액추에이터 방향 제어 밸브)
10…제 2 붐 방향 제어 밸브(액추에이터 방향 제어 밸브)
11…제 1 아암 방향 제어 밸브
12…제 1 어태치먼트 방향 제어 밸브
13…주행 좌 방향 제어 밸브
14…선회 방향 제어 밸브
15…제 3 붐 방향 제어 밸브(액추에이터 방향 제어 밸브)
16…제 2 어태치먼트 방향 제어 밸브
17…합류 밸브
18~20…메인 릴리프 밸브
21~32…체크 밸브
35~37…블리드 오프 밸브
37a…지령압 포트
40…펌프 라인
41~48…유로
50…펌프 라인
51~58…유로
60…펌프 라인
61~68…유로
70~73…유로
80, 81…유로
85…압력 센서(제 1 압력 센서)
86, 87…압력 센서(제 2 압력 센서)
88, 89…압력 센서(제 3 압력 센서)
91…파일럿 펌프
92…파일럿 릴리프 밸브
93…전자 밸브 유닛
93a~93f…전자 밸브
94…컨트롤러
94a…붐 목표 유량 연산부
94b…선회 목표 유량 연산부
94c…블리드 오프 밸브 목표 개구 연산부
94d…추정 블리드 오프 유량 연산부
94e…펌프 목표 유량 연산부
94f…펌프 제어 지령 출력부
94g…붐 방향 제어 밸브 목표 미터 인 개구 연산부
94h…붐 방향 제어 밸브 제어 지령 출력부
94i…요구 토크 연산부
94j…중력 토크 연산부
94k…관성 토크 연산부
94l…목표 토크 연산부
94m…선회 목표 미터 아웃압 연산부
94n…선회 방향 제어 밸브 목표 미터 아웃 개구 연산부
94o…선회 방향 제어 밸브 제어 지령 출력부
94p…블리드 오프 밸브 제어 지령 출력부
95a…붐 조작 레버(조작 장치)
95b…선회 조작 레버(조작 장치)
201…주행체
202…선회체
203…작업 장치
204…붐
204a…붐 실린더(액추에이터)
205…아암
205a…아암 실린더(액추에이터)
206…버킷
206a…버킷 실린더(액추에이터)
207…운전실
208…기계실
209…카운터 웨이트
210…컨트롤 밸브
211…선회 모터(액추에이터)
212~216…관성 계측 장치(자세 센서)
901…유압 셔블(작업 기계)
902…유압 구동 장치

Claims (2)

  1. 주행체와,
    상기 주행체 상에 선회 가능하게 장착된 선회체와,
    상기 선회체에 장착된 작업 장치와,
    작동유 탱크와,
    상기 작동유 탱크로부터 작동유를 흡입하여 토출하는 가변 용량형의 유압 펌프와,
    상기 유압 펌프의 용량을 제어하는 레귤레이터와,
    상기 작업 장치를 구동하는 액추에이터와,
    상기 선회체를 구동하는 선회 모터와,
    상기 유압 펌프로부터 상기 액추에이터에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 액추에이터 방향 제어 밸브와,
    상기 유압 펌프로부터 상기 선회 모터에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 선회 방향 제어 밸브와,
    상기 액추에이터 및 상기 선회 모터의 동작을 지시하는 조작 장치와,
    상기 조작 장치의 입력량에 따라 상기 레귤레이터, 상기 액추에이터 방향 제어 밸브, 및 상기 선회 방향 제어 밸브를 제어하는 컨트롤러를 구비한 작업 기계에 있어서,
    상기 유압 펌프의 토출압인 펌프압을 검출하는 제 1 압력 센서와,
    상기 액추에이터의 미터 인측의 압력인 액추에이터 미터 인압을 검출하는 제 2 압력 센서와,
    상기 선회 모터의 미터 인측의 압력인 선회 미터 인압, 및 상기 선회 모터의 미터 아웃측의 압력인 선회 미터 아웃압을 검출하는 제 3 압력 센서와,
    상기 선회체 및 상기 작업 장치의 자세를 검출하는 자세 센서를 구비하고,
    상기 액추에이터 방향 제어 밸브 및 상기 선회 방향 제어 밸브는, 각각, 미터 인 개구와 미터 아웃 개구가 동일 밸브체로 형성되며,
    상기 액추에이터 방향 제어 밸브는, 밸브 변위에 대하여 미터 인 개구쪽이 미터 아웃 개구보다도 작아지도록 형성되고,
    상기 선회 방향 제어 밸브는, 밸브 변위에 대하여 미터 아웃 개구쪽이 미터 인 개구보다도 작아지도록 형성되고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 조작 장치의 입력량을 기초로, 상기 유압 펌프로부터 상기 액추에이터에 공급되는 압유의 유량의 목표값인 액추에이터 목표 유량을 산출하고,
    상기 조작 장치의 입력량을 기초로, 상기 유압 펌프로부터 상기 선회 모터에 공급되는 압유의 유량의 목표값인 선회 목표 유량을 산출하고,
    상기 액추에이터 목표 유량과 상기 선회 목표 유량을 기초로, 상기 유압 펌프의 토출 유량의 목표값인 펌프 목표 유량을 산출하고,
    상기 액추에이터 목표 유량과 상기 펌프압과 상기 액추에이터 미터 인압을 기초로, 상기 액추에이터 방향 제어 밸브의 미터 인 개구 면적의 목표값인 목표 미터 인 개구 면적을 산출하고,
    상기 조작 장치의 입력량과 상기 자세 센서의 출력값을 기초로, 상기 선회 모터로의 입력 토크의 목표값인 목표 토크를 산출하고,
    상기 목표 토크와 상기 선회 미터 인압을 기초로, 상기 선회 미터 아웃압의 목표인 선회 목표 미터 아웃압을 산출하고,
    상기 선회 목표 미터 아웃압과 상기 선회 미터 아웃압을 기초로, 상기 선회 방향 제어 밸브의 미터 아웃 개구 면적의 목표값인 목표 미터 아웃 개구 면적을 산출하고,
    상기 펌프 목표 유량에 따라 상기 레귤레이터를 제어하고,
    상기 목표 미터 인 개구 면적에 따라 상기 액추에이터 방향 제어 밸브를 제어하고,
    상기 목표 미터 아웃 개구 면적에 따라 상기 선회 방향 제어 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유압 펌프로부터 토출된 작동유를 상기 작동유 탱크로 배출하는 블리드 오프 밸브를 구비하며,
    상기 컨트롤러는,
    상기 조작 장치의 입력량을 기초로, 상기 블리드 오프 밸브의 개구 면적의 목표값인 블리드 오프 밸브 목표 개구 면적을 산출하고,
    상기 블리드 오프 밸브 목표 개구 면적과 상기 펌프압을 기초로, 상기 블리드 오프 밸브의 통과 유량의 추정값인 추정 블리드 오프 유량을 산출하고,
    상기 액추에이터 목표 유량과 상기 선회 목표 유량과 상기 추정 블리드 오프 유량의 합계를 상기 펌프 목표 유량으로서 산출하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
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