KR940009215B1 - 토목ㆍ건설기계의 유압구동장치 - Google Patents

토목ㆍ건설기계의 유압구동장치 Download PDF

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히데아끼 다나까
도이찌 히라다
겐로꾸 스기야마
마사가즈 하가
유스께 가지다
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히다찌 겐끼 가부시기가이샤
오까다 하지메
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Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
토목ㆍ건설기계의 유압구동장치
[도면의 간단한 설명]
제1도는 본원 발명의 유압구동장치가 장비되는 유압쇼벨의 측면도이다.
제2도는 그 유압쇼벨로 행해지는 수평끌기작업을 도시한 측면도이다.
제3도는 본원 발명의 일실시예에 의한 유압구동장치의 개략도이다.
제4도는 그 유압구동장치의 펌프레귤레이터의 상세를 나타낸 도면이다.
제5도, 제6도 및 제7도는 제3도에 도시한 유압구동장치의 콘트롤러의 기억부에 기억되는 제어력과 로드센싱차압과의 함수관계를 나타낸 도면이다.
제8도는 제3도에 도시한 유압구동장치의 콘트롤러에 있어서의 처리수준을 도시한 플로챠트이다.
제9도는 제3도에 도시한 유압구동장치에 구비된 분류보상밸브의 구동부에 작용하는 힘의 균형을 나타낸 도면이다.
제10도는 제3도에 도시한 유압구동장치로 얻어지는 특성을 나타낸 도면이다.
제11도는 본원 발명의 다른 실시예에 의한 유압구동장치의 개략도이다.
제12도, 제13도 및 제14도는 제11도에 도시한 유압구동장치의 콘트롤러의 기억부에 기억되는 제어력과 로드센싱차압과의 함수관계를 나타낸 도면이다.
[발명의 상세한 설명]
[기술분야]
본원 발명은 유압쇼벨등의 토목ㆍ건설기계의 유압구동장치에 관한 것이며, 특히 유압펌프의 압유를 복수의 압력보상밸브 및 유량제어밸브를 통해서 대응하는 암실린더 및 붐실린더를 포함하는 복수의 액튜에이터의 각각에 분류(分流)하여 공급하고, 이들 복합구동을 행하게 하여 소망의 복합조작을 행하게 하는 토목ㆍ건설기계의 유압구동장치에 관한 것이다.
[배경기술]
암실린더 및 붐실린더를 포함하는 복수의 액튜에이터의 복합구동을 행하게 하여 소망의 복합조작을 행하게 하는 토목ㆍ건설기계의 일예로서 유압쇼벨이 있다. 유압쇼벨은 유압쇼벨을 이동시키기 위한 하부주행체, 이 하부주행체상에 선회가능하게 재치된 상부선회체 및 붐, 암, 버킷으로 이루어지는 프론트기구로 구성되어 있다. 상부선회체에는 운전실, 원동기, 유압펌프등의 여러가지 설비가 장치되고 또한 프론트기구가 장착되어 있다.
그런데, 이 종류의 토목ㆍ건설기계에 사용되는 유압구동장치는 유압펌프의 토출압력이 복수의 액튜에이터의 최대부하압력보다 일정치만큼 높아지도록 펌프토출유량을 제어하고, 액튜에이터의 구동에 필요한 유량을 유압펌프로부터 토출시키는 로드센싱시스템이라고 하는 시스템이 있다. 이 로드센싱시스템은 전형적으로 예를 들면 일본국 특개소 60(1985)-11706호 공보에 기재된 바와 같이, 유압펌프의 토출압력과 검출관로에서 추출된 복수의 액튜에이터의 최구부하압력에 응답하여 작동하고, 압유의 공급 및 배출을 제어하는 전환밸브와, 이 전환밸브에 의해 제어된 압유에 의해서 구동이 제어되고, 유압펌프의 배기량을 변화시키는 작동실린더를 가진 펌프레귤레이터를 구비하고 있다. 전환밸브에는 펌프토출압력과 최고부하압력과의 차압에 대향하는 방향으로 전환밸브를 부세하는 스프링이 배설되어 있다. 이 펌프레귤레이터에 있어서, 최고부하압력이 상승하면 전환밸브가 작동하여 작동실린더를 구동하고, 유압펌프의 배기량을 증가시킴으로써 펌프토출유량을 증가시켜, 펌프토출압력을 증가시킨다. 이로써, 펌프토출압력은 최고부하압력보다도 스프링에 의해서 정해지는 규정치 만큼 높아지도록 제어된다.
또, 로드센싱시스템에서는 각 유량제어밸브의 상류측에 압력보상밸브를 배치하는 것이 일반적이며, 이로써 유량제어밸브의 전후차압이 압력보상밸브의 스프링에 의해서 정해지는 규정치로 유지된다. 이와 같이 압력보상밸브를 배치하여 유량제어밸브의 전후차압을 규정치로 유지함으로써, 복수의 액튜에이터를 동시에 구동했을 때는 그 모든 액튜에이터에 관련되는 유량제어밸브의 전후차압이 규정치로 유지되며, 이 때문에 부하압력의 변동에 관계없이 모든 유량제어밸브에서의 유량제어가 정확하게 행해지며, 소망의 구동속도로 안정된 액튜에이터의 복합구동을 실시할 수 있다.
또, 일본국 특개소 60(1985)-11706호 공보에 기재된 로드센싱시스템에 있어서는 압력보상밸브의 스프링 대신에 펌프토출압력과 최대부하압력을 대향해서 부하하는 수단을 설치하고, 양자의 차압에 의해 상기 규정치를 설정하도록 하고 있다. 상술한 바와 같이, 펌프토출압력과 최대부하압력은 펌프레귤레이터에 있어서의 전환밸브의 스프링에 의해서 정해지는 규정치로 유지되어 있다. 따라서, 펌프토출압력과 최대부하압력과의 차압에 의해서 유량제어밸브의 전후차압의 목표치로서의 규정치를 설정할 수 있고, 상기와 같이 안정된 액튜에이터의 복합구동이 가능해진다.
또, 스프링 대신에 당해 차압을 사용한 경우에는 유압펌프가 포화하고, 요구유량에 대하여 토출유량이 부족했을 때는 펌프토출압력과 최대부하압력과의 차압이 저하하고, 이 저하된 같은 차압이 모든 압력보상밸브에 부하되므로, 모든 유량제어밸브의 전후차압이 일률적으로 통상시의 규정치보다 작은 값으로 유지된다. 그 결과, 펌프토출유량의 부족시에 있어서 저부하측의 액튜에이터에 우선적으로 많은 유량이 공급되는 것이 회피되고, 요구유량의 비율에 따른 비율로 펌프토출유량이 분류된다. 즉, 압력보상밸브는 유압펌프의 포화시에 있어서도 분류보상(分流補償)기능을 발휘한다. 이 분류보상기능에 의해 유압펌프의 포화시에 있어서도 복수의 액튜에이터의 구동속도비가 적절히 제어되고, 안정된 액튜에이터의 복합구동이 가능하게 된다.
또한, 이와 같이 유압펌프의 포화시에 있어서도 분류보상기능을 발휘하도록 설치된 압력보상밸브를 본 명세서에서는 편의상 “분류보상밸브”라고 칭하기로 한다.
그러나, 상술한 종래의 유압구동장치에는 다음과 같은 문제점이 있다.
유압쇼벨에 의해 행하는 작업에는 토사등을 굴삭하는 통상작업외에, 암을 자기앞으로 회전시키는 동작 즉 암크라우드동작을 포함하는 특정의 작업, 예를 들면 암크라우드와 붐올리기를 조합하여 버킷의 선단을 자기 앞방향으로 수평으로 끌어서 지면을 평탄하게 고르는 수평끌기작업이 있다. 이 수평끌기작업은 최초 암크라우드에 의해 버킷의 선단을 지면에 접근시키고, 버킷선단이 지면에 접촉된 후, 버킷선단이 지면과 평행한 궤적을 그리도록 암크라우드를 행하면서 붐을 위쪽으로 회전시키는 수순으로 행해진다.
그런데, 유압쇼벨의 유압구동장치에 있어서, 유압펌프는 고가의 기기의 하나이며, 제조 코스트의 관점에서는 유압펌프의 용량은 작은쪽이 바람직하며, 이 이유로해서 유압펌프의 용량은 최대토출유량이 암용 조작레벨을 풀스트로크로 조작했을 때의 유량제어밸브의 요구유량보다 작아지도록 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 유압펌프의 용량을 설정하여, 상술한 수순으로 수평끌기작업을 행한 경우, 다음과 같은 문제점이 발생한다.
즉, 최초에 암의 작동속도를 빠르게 할 것을 의도하여 암용 조작레버를 풀스트로크로 조작하면 유압펌프는 최대토출유량에 달하고, 그 전유량이 암실린더에 공급되며, 유압펌프는 포화상태가 된다. 이와 같은 상태로부터 붐올리기를 위해 붐용의 조작레버를 조작하여 붐용의 유량제어밸브를 조작하면, 일본국 특개소 60(1985)-11706호 공보에 기재된 유압구동장치에서는 상술한 압력보상밸브의 분류보상기능에 의해 조작레버의 조작량(요구유량)의 비율에 따른 비율로 펌프토출유량이 분류되고, 붐실린더의 구동이 가능하게 된다. 그러나, 이때 동시에 암실린더에 공급되는 유량은 감소하므로, 암실린더의 작동속도가 늦어지며, 결국 이와 같은 암실린더의 작동속도의 변화와 병행하여 붐실린더를 작동시키지 않으면 안되므로, 신중하고 곤란한 조작을 요하며, 조작성이 악화된다.
또, 이와 같은 암실린더의 작동속도의 변화에 의한 영향을 제거하기 위해 미리 붐실린더에 유입하는 유량을 고려하여 암용 조작레버의 조작량을 풀스트로크이하의 작은 조작량으로 조작하는 것을 고려할 수 있으나, 이와 같이 하면 조작레버의 스트로크범위가 좁기 때문에 미묘한 조작을 행하기 어렵게 되어 상술한 바와는 별도의 관점에서 조작성이 악화된다.
또한, 상술한 어느 경우에나 조작성이 악화되기 때문에, 수평끌기작업의 정밀도에 불균일이 생기기 쉽고, 또 이와 같은 정밀도의 불균일을 방지하려고 하면 작업에 시간이 걸려서 작업능률의 향상을 기대하기 어렵다.
또한, 상기에 있어서는 암크라우드동작과 붐올리기의 복합조작에 의한 수평끌기작업에 대해 기술하였으나, 이 수평끌기작업에 있어서 버킷을 아울러 회전시키는 수도 있으며, 이와 같이 버킷도 작동시키는 경우에는 암용, 붐용, 버킷용이 합해서 3개의 조작레버로 조작하지 않으면 안되므로, 더욱 조작이 곤란하게 되고, 한층 수평끌기작업의 정밀도의 불균일이 발생되어 작업능률의 저하를 초래하기 쉽다.
이상은 암크라우드동작을 포함하는 특정작업의 예로서 수평끌기작업에 대해 언급한 경우이지만, 사면을 형성하는 법면(法面)작업등, 다른 암크라우드동작을 포함하는 특정작업에 있어서도 같은 문제가 있다.
본원 발명의 목적은 암크라우드동작을 포함하는 특정작업을 실시함에 있어서, 암실린더의 작동속도의 변화를 발생하지 않고 복수의 액튜에이터의 복합구동을 실시할 수 있으며, 더욱이 암용 조작레버의 조작영역을 충분히 크게할 수 있는 토목ㆍ건설기계의 유압구동장치를 제공하는데 있다.
[발명의 개시]
상기 목적을 달성하기 위해, 본원 발명에 의하면 유압펌프와 상기 유압펌프로부터 공급되는 압유에 의해서 구동되는 암실린더 및 붐실린더를 포함하는 복수의 액튜에이터와, 이들 액튜에이터에 공급되는 압유의 흐름을 각각 제어하는 암용 방향제어밸브 및 붐용 방향제어밸브를 포함하는 복수의 유량제어밸브와, 이들 유량제어밸브의 전후차압을 각각 제어하는 복수의 분류보상밸브를 구비하고, 상기 분류보상밸브는 각각 대응하는 유량제어밸브의 전후차압의 목표치를 설정하는 구동수단을 가진 토목ㆍ건설기계의 유압구동장치에 있어서, 상기 암실린더의 구동에 의한 암크라우드동작을 검출하는 제1의 수단과, 상기 암크라우드동작이 검출되었을 때에, 최소한 상기 암실린더에 관련되는 유량제어밸브의 전후차압의 목표치가 감소하도록 대응하는 분류보상밸브의 구동수단을 제어하는 제2의 수단을 가진 구성으로 한 것이다.
본원 발명은 이상과 같이 구성되어 있으므로, 암크라우드동작을 요하는 특정의 작업이 실시될때는 제1의 수단이 그것을 검출하고, 제2의 수단은 최소한 암실린더에 관련되는 유량제어밸브의 전후차압의 목표치가 감소하도록 대응하는 분류보상밸브의 구동수단을 제어한다. 이로써, 암실린더에 공급되는 유량이 통상작업시에 비해 작은 유량으로 조정되어, 암실린더의 속도변화를 발생하는 일이 없는 복합구동이 가능하게 된다. 또, 암용 유량제어밸브를 통과하는 유량의 레버스트로크에 대한 비율이 통상작업시에 비하여 작아지며, 따라서 유량을 변화시킬 수 있는 레버의 조작영역을 충분히 크게할 수 있다.
바람직하기로는 상기 제2의 수단은 상기 암크라우드동작이 검출되었을 때에, 상기 암실린더에 관련되는 유량제어밸브의 전후차압의 목표치와 상기 붐실린더에 관련되는 유량제어밸브의 전후차압의 목표치를 함께 감소하도록 각각의 분류보상밸브의 구동수단을 제어한다.
바람직하기로는 상기 제2의 수단은 통상작업과 암크라우드동작을 포함하는 특정의 작업의 어느것을 실시하는가에 따라 조작되며, 대응하는 선택신호를 출력하는 수단을 포함하고, 상기 선택신호가 암크라우드동작을 포함하는 특정의 작업에 대응하는 신호일때에, 상기 분류보상밸브의 구동수단의 제어를 실행한다.
또한 바람직하기로는 상기 제2의 수단은 상기 유압펌프의 토출압력과 상기 복수의 액튜에이터의 최대부하압력과의 차압을 검출하는 수단과, 암크라우드동작을 포함하는 특정의 작업에 대응하여 미리 설정된 상기 차압과 제1의 제어력과의 제1의 함수관계 및 통상작업에 대응하여 미리 설정된 상기 차압과 제2의 제어력과의 제2의 함수관계를 기억한 수단을 포함하며, 상기 암크라우드동작이 검출되지 않을때는 상기 검출된 차압과 제2의 함수관계로부터 그 차압에 상응한 상기 제2의 제어력을 구하고, 이 제2의 제어력이 발생하도록 상기 분류보상밸브의 구동수단을 제어하며, 상기 암크라우드동작이 검출되면 상기 검출된 차압과 제1의 함수관계로부터 그 차압에 상응한 상기 제1의 제어력을 구하고, 이 제1의 제어력이 발생하도록 상기 분류보상밸브의 구동수단을 제어한다.
또 바람직하기로는 상기 제2의 수단은 상기 분류보상밸브의 구동수단에 의해 발생할 제어력을 연산하고, 대응하는 제어력신호를 출력하는 콘트롤러와, 상기 제어력신호에 의거하여 그 연산된 제어력에 상응한 제어압력을 발생하는 제어압력발생수단을 포함한다.
또 바람직하기로는, 상기 제어력발생수단은 파이롯유압원과, 이 유압원에 의거하여 상기 제어압력을 발생하는 전자비례밸브를 포함한다.
또 바람직하기로는 상기 암실린더에 관련된 유량제어밸브는 파이롯압력에 의해 구동되는 파이롯조작식의 밸브이며, 상기 제1의 수단은 상기 암실린더를 신장방향으로 구동하는 상기 파이롯압력을 검출하는 수단이다.
또 바람직하기로는 상기 분류보상밸브의 구동수단은 제어력을 발생하여 이 분류보상밸브를 개방방향으로 구동하는 단일의 구동부를 포함하며, 상기 제2의 수단은 상기 암크라우드동작이 검출되었을 때에 상기 구동부에서 발생하는 제어력을 통상보다 작게 한다.
상기 분류보상밸브의 구동수단은 이 분류보상밸브를 개방방향으로 구동하는 스프링과, 제어력을 발생하여 그 분류보상밸브를 폐쇄방향으로 구동하는 구동부를 포함하는 구성이라도 되며, 이 경우에는 상기 제2의 수단은 상기 암크라우드동작이 검출되었을 때에 상기 구동부에서 발생하는 제어력을 통상보다 크게 한다.
[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
이하, 본원 발명의 적합한 실시예를 작업기계로서 유압쇼벨을 예로 들어 제1도 내지 제10도에 의해 설명한다.
[구성]
유압쇼벨은 제1도에 도시한 바와 같이, 프론트를 구성하는 붐(1), 암(2), 버킷(3) 및 붐(1)을 회전시키는 붐실린더(4), 암(2)을 회전시키는 암실린더(5), 버킷(3)을 회전시키는 버킷실린더(6)를 구비하고 있으며, 토사등을 굴삭하는 통상작업외에 제2도에 도시한 바와 같이 화살표(7)방향으로 암(2)을 회전시키고, 화살표(8)방향으로 붐(1)을 회전시켜, 버킷(3)의 선단을 화살표(9)로 표시한 바와 같이 자기앞방향으로 수평으로 끌어서 지면을 평탄하게 고르는 수평끌기작업등을 행한다. 화살표(7)방향으로 암(2)을 회전시키는 동작을 암크라우드동작이라고 칭하고 있다.
상기 유압쇼벨에서는 본 실시예의 유압구동장치가 장비되어 있다. 이 유압구동장치는 원동기(10)와, 이 원동기(10)에 의해서 구동되는 가변용량형 유압펌프 즉 메인펌프(11)를 구비하는 동시에, 메인펌프(11)로부터 상기 붐실린더(4)에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 유량제어밸브 즉 붐용 방향제어밸브(12)와, 이 붐용 방향제어밸브(12)의 전후차압 PZ2-PL2를 제어하는 압력보상밸브 즉 분류보상밸브(13)외, 메인펌프(11)로부터 암실린더(5)에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 유량제어벨브 즉 암용 방향제어밸브(14)와, 이 암용 방향제어밸브(14)의 전후차압 PZ1-PL1을 제어하는 압력보상밸브 즉 분류보상밸브(15)와, 메인펌프(11)로부터 버킷실린더(6)에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 유량제어밸브 즉 버킷용 방향제어밸브(16)와, 이 버킷용 방향제어밸브(16)의 전후차압 PZ3-PL2을 제어하는 압력보상밸브 즉 분류보상밸브(17)를 구비하고 있다.
유량제어밸브(12)는 파이롯관로(12P1).(12P2)에 접속된 구동부(12x), (12y)를 가지며, 파이롯관로(12P1), (12P2)는 붐용의 조작레버(12a)를 가진 조작장치(12b)에 접속되어 있다. 조작장치(12b)는 조작레버(12a)가 조작되면 그 조작량에 상응한 파이롯압력을 그 조작방향에 따라 파이롯관로(12P1)과 (12P2)의 어느 한쪽에 출력한다. 유량제어밸브(14), (16)에 관해서도 동일하며, 파이롯관로(14P1), (14P2) 및 (16P1), (16P2)에 구동부(14x), (14y) 및 (16x), (16y)가 접속되며 파이롯관로 (14P1), (14P2) 및 (16P1), (16P2)는 암용 및 버킷용의 조작레버(14a), (16a)를 가진 조작장치(14b), (16b)에 접속되어 있다.
유량제어밸브(12), (14), (16)에는 각각 붐실린더(4), 암실린더(5) 및 버킷실린더(6)의 부하압력을 추출하는 검출관로(12c), (14c), (16c)가 접속되며, 검출관로(12c), (14c)에 전달된 부하압력중 높은쪽의 압력이 셔틀밸브(18)에 의해 선택되어서 검출관로(18a)에 출력되고, 검출관로(16c), (18c)에 전달된 부하압력중 높은 쪽의 압력 즉 최대부하압력 Pamax이 셔틀밸브(19)에 의해 선택되어서 검출관로(19a)에 출력된다.
분류보상밸브(13), (15), (17)는 관로(13a), (15a), (17a)를 통해서 검출관로(12c), (14c), (16c)에 추출된 부하압력(대응하는 유량제어밸브(12), (14), (16)의 출측의 압력)(PL2), (PL1), (PL3)이 도입되고, 분류보상밸브를 개방방향으로 부세하는 구동부(13x), (15x), (17x)와, 관로(13b), (15b), (17b)를 통해서 대응하는 유량제어밸브(12), (14), (16)의 입측의 압력(PZ2), (PZ1), (PZ3)이 도입되고, 분류보상밸브를 폐쇄방향으로 부세하는 구동부(13y), (15y), (17y)와, 관로(13c), (15c), (17c)를 통해서 후술하는 제어압력 FC2, FC1, FC3이 도입되고, 분류보상밸브를 개방방향으로 부세하는 구동부(13d), (15d), (17d)를 구비하고 있다. 구동부(13d), (15d), (17d)는 유량제어밸브(12), (14), (16)의 전후차압 PZ2-PL2, PZ1-PL1및 PZ3-PL3의 목표치를 설정하기 위한 것이다. 구동부(13x), (15x), (17x) 및 (13y), (15y), (17y)는 그 전후차압을 피드백하는 것이며, 구동부(13d), (15d), (17d)에 제어압력 FC2, FC1, FC3을 부하함으로서 이들 구동부에는 그것에 대응한 제어력이 발생하며, 유량제어밸브(12), (14), (16)의 전후차압은 그 제어력에 의해서 결정되는 값으로 유지된다.
메인펌프(11)는 배기량가변기구(이하, 사판(斜板)으로 대표됨)(11a)를 가지며, 사판(11a)의 경전량(傾轉量)(배기량)은 로드센싱형의 펌프레귤레이터(22)에 의해 제어된다.
펌프레귤레이터(22)는 제4도에 도시한 바와 같이, 메인펌프(11)의 사판(11a)에 연결되고, 사판(11a)을 구동하는 작동실린더(22a)를 가지며, 작동실린더(22a)의 로드측실은 관로(22b)를 통해서 메인펌프(11)의 토출관로(11b)에 접속되고, 버텀측실은 제1 및 제2의 2개의 전환밸브(22c), (22d)를 통해서 관로(22d)와 탱크(20)에 선택적으로 연통가능하게 되어 있다.
제1의 전환밸브(22c)는 로드센싱제어용의 전환밸브이며, 한쪽의 옆의 구동부(22e)에 관로(22b)로부터 펌프토출압력 Ps이 부하되고, 다른쪽의 옆의 구동부(22f)에 검출관로(19a)를 통해서 셔틀밸브(19)에서 선택된 최대부하압력 Pamax이 부하되어 있다. 또 전환밸브(22c)의 구동부(22f)의 옆에는 스프링(22g)이 설치되어 있다.
셔틀밸브(19)에서 선택된 최대부하압력 Pamax이 암실린더(5)의 부하압력이라고 하면, 그 부하압력이 상승하면 전환밸브(22c)가 도시한 좌측으로 구동되고, 전환밸브(22c)는 작동실린더(22a)의 버텀측실을 탱크(20)에 연락하며, 이로써 작동실린더(22a)는 수축방향으로 구동되고, 사판(11a)의 경전량을 증가시킨다. 그 결과, 메인펌프(11)의 토출유량을 증가하고, 펌프토출압력 Ps이 상승한다. 펌프토출압력이 상승하면 전환밸브(22c)는 도시한 우측으로 복귀되고, 펌프토출압력과 부하압력과의 차압이 스프링(22g)에 의해서 정해지는 규정치에 달하면 전환밸브(22c)는 정지하고, 작동실린더(22a)의 구동도 정지한다. 반대로, 부하압력이 감소하면 전환밸브(22c)는 도시한 우측으로 구동되고, 전환밸브(22c)는 작동실린더(22a)의 버텀측실을 관로(22b)에 연락하며, 이로써 작동실린더(22a)는 버텀측실과 로드측실의 수압면적차에 의해 신장방향으로 구동되고, 사판(11a)의 경전량을 감소시킨다. 그 결과, 메인펌프(11)의 토출유량은 감소하고, 펌프토출압력이 저하한다. 펌프토출압력이 저하하면 전환밸브(22c)는 도시한 좌측으로 복귀되고, 펌프토출압력과 부하압력과의 차압이 스프링(22g)에 의해서 정해지는 규정치에 달한 시점에 전환밸브(22c)는 정지하고, 작동실린더(22a)의 구동도 정지한다. 이로써 펌프토출압력은 암실린더(5)의 부하압력보다 스프링(22g)에 의해서 정해지는 규정치만큼 높아지도록 제어된다.
제2의 전환밸브(22d)는 마력제한제어를 행하는 전환밸브이며, 사판(11a)의 경전위치를 피드백하는 서보밸브로서 구성되어 있다. 이로써 펌프토출압력이 상승하여 소정치를 초과하면, 토출압력의 상승에 따라 메인펌프(11)의 최대가능토출압력이 감소하도록 펌프토출유량이 제어된다.
제3도로 돌아가서 본 실시예의 유압구동장치는 또한 암실린더(5)의 신장방향의 동작 즉 암크라우드동작을 검출하는 센서, 예를 들면 암용 방향제어밸브(14)의 구동부(14y)에 부여되는 파이롯압력을 검출하고, 암크라우드검출신호 Y를 출력하는 암크라우드센서(21)와, 펌프토출압력 Ps과 액튜에이터의 부하압력중 최대부하압력 Pamax과의 차압인 로드센싱차압 ΔPLS을 검출하는 차압센서(23)와, 작업의 종류 예를 들면 토사의 굴삭작업등의 통상작업인지, 암크라우드동작을 포함하는 특정의 작업 예를 들면 수평끌기작업인지에 따라서 조작되며, 대응하는 선택신호 X를 출력하는 선택장치(24)를 구비하고 있다.
또한, 유압구동장치는 상기 센서(21), (23)로부터의 검출신호 Y, ΔLS및 선택장치(24)로부터의 선택신호 X를 입력하고, 이들 신호에 의거하여 분류보상밸브(13), (15), (17)의 구동부(13d), (15d), (17d)에 의해 발생할 제어력 F1, F2, F3을 연산하여 대응하는 제어력신호를 출력하는 콘트롤러(30)와, 그 제어력신호에 의거하여 연산된 제어력에 상응한 제어압력 FC1, FC2, FC3을 발생하는 제어압력발생수단(31)을 구비하고 있다.
콘트롤러(30)는 입력부(26), 기억부(27), 연산부(28) 및 출력부(29)를 가지고 있다. 제어압력발생수단(31)은 분류보상밸브(13), (15), (17)의 구동부(13d), (15d), (17d)의 각각에 연락되는 전자비례밸브(32), (33), (34)와, 메인펌프(11)와 동기하여 구동하고, 전자비례밸브(32), (33), (34)의 각각에 압유를 공급하는 파이롯펌프(35)를 구비하고 있다.
콘트롤러(30)의 입력부(26)에는 상술한 암크라우드센서(21), 차압센서(23) 및 선택장치(24)가 접속되고, 이들로부터의 암크라우드신호 Y, 로드센싱차압신호 ΔLS및 선택신호 X가 입력되며, 기억부(27)에는 제5도에 도시한 바와 같이 암실린더(5)에 관련되는 분류보상밸브(15)에 대응해서 미리 설정된 로드센싱차압 ΔPLS과 이 분류보상밸브(15)를 제어하는 제어력 F1과의 함수관계와, 제6도에 도시한 바와 같이 붐실린더(4)에 관련되는 분류보상밸브(13)에 대응하여 미리 설정된 로드센싱차압 ΔPLS과 이 분류보상밸브(13)를 제어하는 제어력 F2과의 함수관계와, 제7도에 도시한 바와 같이 버킷실린더(6)에 대응하여 미리 설정된 로드센싱차압 ΔPLS과 이 분류보상밸브(17)를 제어하는 제어력 F3과의 함수관계가 기억되어 있다.
제5도, 제6도 및 제7도에 있어서, 실선으로 표시한 특성선(39), (40), (41)은 암크라우드동작을 포함하는 특정의 작업 즉 수평끌기작업의 암크라우드동작에 관련하여 설정한 제1의 함수관계이며, 파선으로 도시한 특성선(36), (37), (38)은 통상작업에 관련하여 설정된 제2의 함수관계이며, 1점쇄선으로 표시한 특성선(42), (43), (44)은 수평끌기작업의 암덤프동작에 관련하여 설정한 제3의 함수관계이다.
이 실시예에서는 구동부(15d), (13d), (17d)에서 발생되는 제어력 F1, F2, F3이 밸브개방방향으로 작용하기 때문에, 로드센싱차압 ΔPLS의 저하에 따라서 제어력 F1, F2, F3이 작아지는 관계로 설정되어 있다. 또, 수평끌기작업의 암덤프동작이 행해질때 암용 방향제어밸브(14), 붐용 방향제어밸브(12) 및 버킷용 방향제어밸브(16)의 전후차압의 목표치가 최대로 되고, 각 액튜에이터를 최대속도로 구동하는 용량이 공급가능하도록 제3의 함수관계를 표시하는 특성선(42), (43), (44)의 경사는 크게 설정되어 있으며, 또 통상작업일때는 방향제어밸브(14), (12), (16)의 전후차압의 목표치가 그 최대목표치보다 약간 작아지며, 각 액튜에이터를 그 최대속도보다 약간 작은 속도로 구동하는 유량이 공급가능하도록 제2의 함수관계를 표시하는 특성선(36), (37), (38)의 경사는 제3의 함수관계를 표시하는 특성선(42), (43), (44)의 경사에 비하면 약간 작지만 비교적 크게 설정되어 있으며, 또 수평끌기작업의 암크라우드동작시에는 방향제어밸브(14), (12), (16)의 전후차압의 목표치가 최소가 되고, 최소한 암실린더(5)에는 붐실린더(4) 및 버킷실린더(6)의 복합구동에 있어서 다른 액튜에이터에 의한 속도변화를 발생하지 않는 범위에서 적절히 큰 유량이 공급가능하도록 제1의 함수관계를 표시하는 특성선(39), (40), (41)의 경사는 제2의 함수관계를 표시하는 특성선(36), (37), (38)의 경사에 비해 작게 설정되어 있다.
또, 상술한 콘트롤러(30)의 출력부(29)로부터 출력되는 제어력 또는 전자비례밸브(32), (33), (34)의 각각의 구동부에 부여된다.
[동작]
이와 같이 구성한 실시예에 있어서의 동작을 제8도에 도시한 플로챠트에 의거하여 다음에 설명한다.
지금 가령, 선택장치(24)에서 토사의 굴삭등 통상작업이 선택되었다고 하면, 이에 따라 콘트롤러(30)에 있어서는 제8도에 도시한 처리가 행해진다. 즉 처음에 수순 S1에서 나타낸 바와 같이, 차압센서(23)로부터 출력되는 로드센싱차압신호 ΔPLS와, 선택장치(24)로부터 출력되는 선택신호 X와, 암크라우드센서(21)로부터 출력되는 검출신호 Y가 콘트롤러(30)의 입력부(26)를 통해서 연산부(28)에 독해입력된다. 이어서 수순 S2으로 이행하고, 연산부(28)에서 선택신호 X가 수평끌기작업에 대응하는 것인지 여부가 판단된다. 지금, 통상작업이므로 이 판단을 만족되지 않으며, 수순 S3으로 이행한다. 이 수순 S3에서는 콘트롤러(30)의 기억부(27)에 기억되어 있는 제2의 함수관계 즉 제5도의 암실린더(5)에 관련되는 분류보상밸브(15)에 대응하는 통상작업의 특성선(36)과, 제6도의 붐실린더(4)에 관련되는 분류보상밸브(13)에 대응하는 통상작업의 특성선(37)과, 제7도의 버킷실린더(6)에 관련되는 분류보상밸브(17)에 대응하는 통상작업의 특성선(38)이 연산부(28)에 독출되고, 로드센싱차압 ΔPLS에 대응하는 제어력 F1, F2, F3이 구해진다.
이어서, 제8도의 수순 S4으로 이행하여 수순 S3에서 얻어진 제어력 F1, F2, F3에 대응하는 제어력신호가 출력부(29)로부터 전자비례밸브(33), (32), (34)의 구동부에 출력된다. 이에 따라 전자비례밸브(33), (32), (34)는 적절히 개방되고, 파이롯펌프(35)로부터 토출되는 파이롯압력이 이들 전자비례밸브(33), (32), (34)의 개도에 따라 그 크기를 바꾸어 제어압력 FC1, FC2, FC3으로서 분류보상밸브(15), (13), (17)의 구동부(15d), (13d), (17d)에 부여되고, 이들 분류보상밸브(15), (13), (17)는 상술한 제어력 F1, F2, F3으로 밸브개방방향으로 구동된다. 이때 예를들면 붐, 암, 버킷의 복합조작의 의도되어, 붐용방향제어밸브(12), 암용 방향제어밸브(14), 버킷용 방향제어밸브(16)의 조작레버(12a), (14a), (16a)가 조작되면, 메인펌프(11)로부터 토출되는 유량이 이들 분류보상밸브(13), (15), (17), 붐용 방향제어밸브(12), 암용 방향제어밸브(14) 및 버킷용 방향제어밸브(16)을 통해서 붐실린더(4), 암실린더(5) 및 버킷실린더(6)에 부여되고, 이들 각 실린더(4), (5), (6)이 작동하여 붐, 암, 버킷의 복합구동이 행해지며 이로써 토사의 굴삭등 통상작업이 행해진다.
이때, 예를들면 제9도를 참조하여 암실린더(5)에 관련되는 분류보상밸브(15)의 구동부(15x), (15y) 및 (15d)에 작용하는 힘의 균형에 대해 생각하면, 구동부(15x)의 수압면적을 aL1, 구동부(15y)의 수압면적을 aZ1, 구동부(15d)의 수압면적을 aS1이라 하면, 그 균형은
PL1ㆍaL1+FC1ㆍaS1=PZ1ㆍaZ1................................................ (1)
이 된다. 여기서 편의상 aL1=aZ1=aS1이라 하면, 암용 방향제어밸브(14)의 전후차압 PZ1-PL1은
PZ1-PL1=FC1......................................................................(2)
이 된다. 여기서 제어압력 FC1은 제어력 F1에 대응하는 제어압력 즉 제2의 함수관계의 특성선(36)을 충족시키는 제어압력이며, 특성선(36)의 구배를 비례상수 α라 하면, 상기 (2)식은 하기의 (3)식과 같이 표현된다.
PZ1-PL1=αㆍΔPLS........................................................... (3)
마찬가지로, 붐실린더(4)에 관련되는 분류보상밸브(13)의 구동부(13x), (13y), (13d)에 작용하는 힘의 균형은 구동부(13x)의 수압면적을 aL2, 구동부(13y)의 수압면적을 aZ2, 구동부(13d)의 수압면적을 aS2라 하면,
PL2ㆍaL2+FC2ㆍaS2=PZ2ㆍaZ2.............................................. (4)
이며, 편의상 aL2=aZ2=aS2라 하면, 붐용 방향제어밸브(12)의 전후차압 PZ2-PL2는
PZ2-PL2=FC2......................................................................(5)
가 되며, 제6도의 특성선(37)의 구배를 비례상수 β라 하면,
PZ2-PL2=βㆍΔPLS............................................................ (6)
로 표현할 수 있다.
또, 버킷실린더(6)에 관련되는 분류보상밸브(17)의 구동부(17x), (17y), (17d)에 작용하는 힘의 균형은 구동부(17x)의 수압면적을 aL3, 구동부(17y)의 수압면적 aZ3, 구동부(17d)의 수압면적을 aS3이라 하면,
PL3ㆍaL3+FC3ㆍaS3=PZ3ㆍaZ3................................................ (7)
이며, 편의상 aL3=aZ3=aS3이라 하면, 버킷용 방향제어밸브(16)의 전후차압 PZ3-PL3은
PZ3-PL3=FC3...................................................................... (8)
이 되고, 제7도의 특성선(38)의 구배를 비례상수 γ라 하면,
PZ3-PL3=γㆍΔPLS.............................................................. (9)
로 표현할 수 있다.
여기서 일반적으로 방향제어밸브를 통과하는 유량을 Q, 그 개구면적을 A, 그 전후차압을 ΔP, 비례상수를 K라하면,
의 관계가 있다.
따라서, 암용 방향제어밸브(14), 붐용 방향제어밸브(12), 버킷용 방향제어밸브(16)를 통과하는 유량을 각각 Q1, Q2, Q3, 개구면적을 각각 A1, A2, A3, 비례상수를 각각 K1, K2, K3으로 하면, 암용 방향제어밸브(14)에 대해서는
붐용 방향제어밸브(12)에 대해서는
버킷용 방향제어밸브(16)에 대해서는
이 성립한다. 상기 식(11)(12)(13)으로부터 암용 방향제어밸브(14), 붐용 방향제어밸브(12), 버킷용 방향제어밸브(16)를 통과하는 유량의 비 즉 암실린더(5), 붐실린더(4), 버킷실린더(6)에 공급되는 유량의 비인 분류비는
가 된다. 여기서 K1, K2, K3및 α, β, γ는 일정하며, 또 A1, A2, A3도 조작레버(12a), (14a), (16a)의 레버스트로크가 일정하면 일정하므로, (14)식의 분류비 Q1/Q2/Q3는 일정하게 된다.
즉, 붐(1), 암(2) 및 버킷(3)의 복합구동에 있어서, 서로 다른 액튜에이터의 부하변동의 영향을 받지 않고 안정된 유량을 암실린더(5), 붐실린더(4) 및 버킷실린더(6)의 각각에 공급할 수 있고, 각 조작레버(14a), (12a), (16a)의 레버스트로크에 상응한 속도로 양호한 복합구동을 실현할 수 있다. 또한, 이와같은 통상 작업시에 있어서의 암실린더(5)의 작동속도와 조작레버(14a)의 레버스트로크와의 관계는 예를들면 제10도의 파선으로 표시한 특성선(50)과 같이 된다. 또, 제10도에 있어서, Lm은 암실린더(5)의 작동속도가 최대가 되는 암용 방향제어밸브(14)의 개구면적 즉 최대개구면적에 상당하는 레버스트로크를 표시하고 있다.
제8도로 돌아가서, 선택장치(24)에서 암크라우드동작을 포함하는 특정작업 즉 수평끌기작업이 선택되었다고 하면, 제8도의 수순 2의 판단이 충족되므로 수순 S5으로 이행한다. 이 수순 S5에서는 콘트롤러(30)의 연산부(28)에서 암크라우드의 검출신호 Y가 입력되어 있는지 여부가 판단된다. 지금 가령, 암용 방향제어밸브(14)의 구동(14y)에 조작레버(14a)의 조작량에 상응한 레벨의 파이롯압력이 공급되고, 암크라우드센서(21)로부터 검출신호 Y가 출력된 것이라고 하면, 이 수순 S5의 판단이 충족되고, 수순 S6으로 이행한다.
이 수순 S6에서는 기억부(27)에 기억되어 있는 제1의 함수관계 즉 제5도의 암실린더(5)에 관련되는 분류보상밸브(15)에 대응하는 수평끌기작업의 암크라우드동작시의 특성선(39)과, 제6도의 붐실린더(4)에 관련되는 분류보상밸브(13)에 대응하는 수평끌기작업의 암크라우드동작시의 특성선(40)과, 제7도의 버킷실린더(6)에 관련되는 분류보상밸브(17)에 대응하는 수평끌기작업의 암크라우드동작시의 특성선(41)이 연산부(28)에 독출되고, 로드센싱차압 ΔPLS에 대응하는 제어력 F1, F2, F3이 구해진다. 이때의 제어력 F1, F2, F3은 제5도-제7도로부터 명백한 바와같이, 통상작업시의 특성선(36), (37), (38)에 있어서의 F1, F2, F3에 비하여 작은 값으로 되어 있다.
이어서 수순 S4으로 이행하고, 출력부(29)로부터 전자비례밸브(33), (32), (34)의 구동부의 각각에 그 제어력 F1, F2, F3에 상당하는 제어력신호가 출력된다. 이에 따라 전자비례밸브(33), (32), (34)는 적절히 개방되고, 파이롯펌프(35)로부터 토출되는 파이롯압력이 이들 전자비례밸브(33), (32), (34)의 개폐도에 따라 그 크기를 바꾸어서 제어압력 FC1, FC2, FC3으로서 분류보상밸브(15), (13), (17)의 구동부(15d), (13d), (17d)에 부여되고, 이들 분류보상밸브(15), (13), (17)는 통상작업시보다는 작은 제어력 F1, F2, F3으로 밸브개방방향으로 구동된다. 이로써, 분류보상밸브(5), (13), (17)에 의해 설정되는 암용방향제어밸브(14), 붐용 방향제어밸브(12) 및 버킷용 방향제어밸브(16)의 전후차압의 목표치가 제어력 F1, F2, F3의 감소에 따라 작아지며, 이들 방향제어밸브(14), (12), (16)를 통과하는 유량의 각각은 통상작업시에 비하여 작아진다. 환언하면, 상기 식(11), (12), (13)에 있어서 비례상수 α, β, γ가 제5도-제7도의 특성선(39), (40), (41)에 대응하여 작아지고, 방향제어밸브(14), (12), (16)을 통과하는 유량 Q1, Q2, Q3의 각각도 통상작업시에 비하여 작아진다. 또, 식 (14)로부터 특성선(39), (40), (41)의 경사에 대응하는 비례상수, α, β, γ에 대응한 일정한 분류비 Q1/Q2/Q3가 얻어진다.
여기서, 제5도-제7도에 도시한 특성선(39), (40), (41)의 구배(비례상수)는 수평끌기작업의 암크라우드 동작시에 암용 방향제어밸브(14)가 붐용 방향제어밸브(12) 및 버킷용 방향제어밸브(16)의 요구유량의 총합이 메인펌프(11)의 최대토출유량보다 작아지도록 설정해둔다. 이와같이 특성선(39), (40), (41)의 구배를 설정해둠으로써, 암실린더(5), 붐실린더(4) 및 버킷실린더(6)의 작동속도는 통상작업시에 비하면 늦어지지만, 암용 조작레버(14a)를 풀스트로크로 조작하여 암크라우드한 후, 암크라우드와 함께 붐실린더(4) 및/또는 버킷실린더(6)를 구동했다고 해도, 그 붐실린더(4) 및/또는 버킷실린더(6)의 복합구동시에 암실린더(5)의 작동속도에 변화를 발생하는 일은 없으며, 안정된 수평끌기작업을 행할 수 있다. 또한, 이 수평끌기작업의 암크라우드동작시의 암실린더(5)의 작동속도와 조작레버(14a)의 레버스트로크와의 관계는 제10도의 특성선(51)으로 표시하는 바와같이 된다.
그리고, 상술한 제8도의 수순 S5의 판단이 충족되지 않을 경우에는 수평끌기작업의 암덤프동작일 때이며, 수순 S7으로 이행한다.
이 수순 S7에서는 기억부(27)에 기억되어 있는 제3의 함수관계, 즉 제5도의 암실린더에 관련되는 분류보상밸브(15)에 대응하는 수평끌기작업의 암덤프동작시의 특성선(42)과, 제6도의 붐실린더(4)에 관련되는 분류보상밸브(13)에 대응하는 수평끌기작업의 암덤프동작시의 특성선(43)과, 제7도의 버킷실린더(6)에 관련되는 분류보상밸브(17)에 대응하는 수평끌기작업의 암덤프동작시의 특성선(4)이 연산부에 독출되고, 로드센싱차압 ΔPLS에 대응하는 제어력 F1, F2, F3이 구해진다. 이때의 제어력 F1, F2, F3은 제5도-제7도로부터 명백한 바와같이 통상작업시의 특성선(36), (37), (38)에 있어서의 F1, F2, F3에 비하여 큰 값으로 되어 있다.
이어서, 수순 S4으로 이행하고, 출력부(29)로부터 전자비례밸브(33), (32), (34)의 구동부의 각각에 그 제어력 F1, F2, F3에 상당하는 제어력신호가 출력되며, 이에 대응하여 전자비례밸브(33), (32), (34)로부터는 제어력신호에 상응한 크기의 제어압력 FC1, FC2, FC3이 출력되며, 분류보상밸브(15), (13), (17)의 구동부(15d), (13d), (17d)에는 통상작업시보다 큰 밸브개방방향의 제어력 F1, F2, F3이 발생한다. 이로써, 분류보상밸브(15), (13), (17)에 의해 설정되는 암용 방향제어밸브(14), 붐용 방향제어밸브(12) 및 버킷용 방향제어밸브(16)의 전후차압의 목표치가 제어력 F1, F2, F3의 증가에 따라 커지며, 이들 방향제어밸브(14), (12), (16)을 통과하는 각 유량은 개구면적이 같다고하면 통상작업시에 비하여 작아진다.
그런데, 수평끌기작업의 암덤프동작시의 암실린더(5), 붐실린더(4) 및 버킷실린더(6)의 동작은 로드측 실린더실에 압유가 공급되는 수축동작이며, 로드측 실린더실의 유효수압면적은 버텀측 실린더실의 유효수압면적의 약 절반이다. 이 때문에 암용, 붐용 및 버킷용 방향제어밸브(14), (12), (16)의 레버스트로크에 대한 개도면적의 특성은 이들 실린더(5), (4), (6)를 신장방향으로 구동할때의 개도특성에 비하여 최대개도가 약 절반이 되도록 설정되어 있다. 또, 암덤프동작시는 그 대부분이 암실린더(6)의 단독구성이며, 암실린더(5), 붐실린더(4) 및 버킷실린더(6)의 복합구동의 비율은 매우 적다.
따라서, 분류보상밸브(15), (13), (17)에 의해 설정되는 유량제어밸브(14), (12), (16)의 전후차압의 목표치가 제어력 F1, F2, F3의 증가에 따라 커졌다고 해도, 실제로는 방향제어밸브(14), (12), (16)을 통과하는 유량은 통상작업시에 비하여 작아진다. 단, 암실린더(5), 붐실린더(4) 및 버킷실린더(6)의 작동속도는 통상작업시 보다 빨라진다.
환원하면, 상기 식(11), (12), (13)에 있어서 비례상수 α, β, γ가 제5도-제7도의 특성선(42), (43), (44)에 대응하여 커지며, 개구면적 A1, A2, A3은 레버스트로크를 갖게 하면 반대로 작아지며, 결과적으로 방향제어밸브(14), (12), (16)을 통과하는 각 유량 Q1, Q2, Q3은 통상작업시에 비해 작아진다. 또, 식 (14)로부터 특성선(42), (43), (44)의 경사에 대응하는 비례상수 α, β, γ에 상응한 일정한 분류비 Q1/Q2/Q3가 얻어진다.
이와같이 암실린더(5)를 포함하는 액튜에이터는 비교적 빠른 속도로 작동하여, 암덤프동작을 행한다. 또한, 이 수평끌기작업의 암덤프동작시의 암실린더(5)의 작동속도와 조작레버(14a)의 레버스트로크와의 관계는 제10도의 특성선(52)으로 표시한 바와같이 된다.
[효과]
이와같이 구성한 실시예에서는 상술한 바와같이 콘트롤러(30)의 기억부(27)에서 제5도, 제6도 및 제7도의 특성선(39), (40), (41)로 표시한 제1의 함수관계를 설정할 때에 미리 수평끌기작업의 암크라우드동작에 따라 암실린더(5)의 이외의 다른 액튜에이터, 즉 붐실린더(4) 및 버킷실린더(6)에 공급되는 유량을 고려해둠으로써, 수평끌기작업의 암크라우드시의 암실린더(5)의 작동속도의 변화를 발생하지 않고 암실린더(5), 붐실린더(4), 버킷실린더(6)의 복합구동을 실시할 수 있다.
또, 수평끌기작업의 암크라우드시 및 수평끌기작업의 암덤프시에는 분류보상밸브(15)의 제어 F1에 의한 암용 방향제어밸브(14)의 전후차압 PZ1-PL1의 변경에 의해서 이 암용 방향제어밸브(14)를 통과하는 유량 Q1의 크기를 변화시킬 수 있으며, 제10도에 도시한 바와같이 통상작업시, 수평끌기작업의 암크라우드동작시, 수평끌기작업의 암덤프동작시의 각각의 경우에 있어서, 암실린더(5)의 작동속도가 최대가 되기에 이르는 레버스트로크, 즉 암용 방향제어밸브(14)의 최대개구면적이 얻어지기에 이르는 레버스트로크를 Lm에 일치시킬 수 있다. 따라서, 수평작업의 암크라우드동작시의 유량을 변화시킬 수 있는 레버의 조작영역을 충분히 크게하여, 통상작업시와 동등한 조작영역으로 할 수 있으며, 이 암크라우드동작시에 있어서의 미소조작을 용이하게 가능하게 할 수 있는 동시에, 암실린더(5)와 다른 액튜에이터와의 복합구동에 있어서 오퍼레이터에 위화감을 주지 않고, 우수한 조작성이 얻어진다. 이로써, 수평끌기작업의 정밀도를 비교적 용이하게 확보할 수 있으며, 이 정밀도의 향상을 위해 요구되는 신중한 동작이 적어지며, 이 수평끌기작업의 능률을 향상시킬 수 있다.
또한, 수평끌기작업의 암덤프동작시에는 암실린더(5)의 작동속도를 빨리하여 단시간중에 다음번 암크라우드동작에의 대기상태로 할 수 있으며, 이 점에서도 작업능률을 향상시킬 수 있다.
[다른 실시예]
본원 발명의 다른 실시예를 제11도-제14도에 의해 설명한다. 도면중, 제1도에 도시한 부재와 동일한 부재에는 동일부호를 붙였다. 본 실시예는 분류보상밸브와 펌프레귤레이터의 구성에 변경을 가한 것이다.
제11도에 있어서, 분류보상밸브(13A), (15A), (17A)는 제1도의 실시예와 마찬가지로 유량제어밸브(12), (14), (16)의 전후차압 PZ2-PL2, PZ1-PL1및 PZ3-PL3을 피드백하기 위한 수단으로서 구동부(13x), (15x), (17x) 및 구동부(13y), (15y), (17y)를 가지고 있다. 또, 분류보상밸브(13A), (15A), (17A)는 유량제어밸브(12), (14), (16)의 전후차압 PZ2-PL2, PZ1-PL1및 PZ3-PL3의 목표치를 설정하기 위한 수단으로서, 분류보상밸브를 일정의 힘 F으로 개방방향으로 부세하는 스프링(13e), (15e), (17e)과, 관로(13c), (15c), (17c)를 통해서 후술하는 제어압력 FC2, FC1, FC3이 도입되고, 분류보상밸브를 폐쇄방향으로 부세하는 구동부(13f), (15f), (17f)를 구비하고 있다. 구동부(13f), (15f), (17f)에 제어압력 FC2, FC1, FC3을 부하함으로써 이들 구동부에는 그것에 대응한 제어력 F2, F1, F3이 발생하고, 분류보상밸브(15A), (13A), (17A)는 F-F1, F-F2, F-F3의 제어력으로 밸브개방방향으로 부세되며, 결국 유량제어밸브(12), (14), (16)의 전후차압은 그 제어력 F-F1, F-F2, F-F3에 의해서 정해지는 값으로 유지된다.
콘트롤러(30A)의 기억부(27A)에는 제5도-제7도에 도시한 제어력 F1, F2, F3과 로드센싱차압 ΔPLS과의 함수관계 대신에 제12도-제14도에 도시한 함수관계 기억되고 있다.
제12도, 제13도 및 제14도에 있어서, 실선으로 표시한 특성선(39A), (40A), (41A)는 암크라우드동작을 포함하는 특정의 작업, 즉 수평끌기작업의 암크라우드동작에 관련하여 설정한 제1의 함수관계이며, 파선으로 표시한 특성선(36A), (37A), (38A)은 통상작업에 관련하여 설정한 제2의 함수관계이며, 1점쇄선으로 표시한 특성선(42A), (43A), (44A)은 수평끌기작업의 암덤프동작에 관련하여 설정한 제3의 함수관계이다.
이 실시예에서는 구동부(15f), (13f), (17f)에서 발생하는 제어력 F1, F2, F3이 제1도의 실시예의 구동부(15d), (13d), (17d)와는 반대로 밸브폐쇄방향으로 작용하기 때문에, 로드센싱차압 ΔPLS의 저하에 따라서 제어력 F1, F2, F3이 커지는 함수관계로 되어 있다. 또, 수평끌기작업의 암덤프동작이 행해질 때 암용 방향제어밸브(14), 붐용 방향제어밸브(12) 및 버킷용 방향제어밸브(16)의 전후차압의 목표치가 최대가 되며, 각 액튜에이터를 최대속도로 구동하는 유량이 공급 가능하도록 제3의 함수관계를 표시하는 특성선(42A), (43A), (44A)의 경사는 작게 설정되어 있으며, 또 통상작업시에는 방향제어밸브(14), (12), (16)의 전후차압의 목표치가 그 최대의 목표치보다 약간 작아지며, 각 액튜에이터를 그 최대속도보다 약간 작은 속도로 구동하는 유량이 공급가능하도록 제2의 함수관계를 표시하는 특성선(36A), (37A), (38A)의 경사는 제3의 함수관계를 표시하는 특성선(42), (43), (44)의 경사에 비하면 약간 크지만 비교적 작게 설정되어 있으며, 또 수평끌기작업의 암크라우드동작시에는 방향제어밸브(14), (12), (16)의 전후차압의 목표치가 최소가 되고, 최소한 암실린더(5)에는 붐실린더(4) 및 버킷실린더(6)와의 복합구동에 있어서 다른 액튜에이터에 의한 속도변화를 발생하지 않는 범위에서 적절히 큰 유량이 공급가능하도록 제1의 함수관계를 표시하는 특성선(39A), (40A), (41A)의 경사는 제2의 함수관계를 표시한 특성선(36A), (37A), (38A)의 경사에 비해 크게 설정되어 있다.
상술한 콘트롤러(30)의 출력부(29)로부터 출력되는 제어력신호는 전자비례밸브(32), (33), (34)의 각 구동부에 부여된다.
한편, 본 실시예에서는 메인펌프(11A)는 고정용량형의 유압펌프이며, 메인펌프(11A)의 토출관로(11b)는 언로드밸브(22A)를 통해서 탱크(40)에 접속되어 있다. 언로드밸브(22A)는 대향하는 구동부(22x), (22y)와 언로드압력을 설정하는 스프링(22h)을 가지며, 구동부(22x)에는 관로(22b)를 통해서 펌프토출압력 Ps이 부하되고, 구동부(22y)에는 검출관로(19a)를 통해서 최대부하압력 Pamax가 도입되고 있다.
이와같이 구성한 본 실시예에 있어서도 언로드밸브(22A)의 기능에 의해, 펌프토출압력은 검출관로(19a)에 나타나는 부하압력 보다 스프링(22h)에 의해서 정해지는 규정치만큼 높아지도록 제어되므로, 앞서의 실시예와 마찬가지로 로드센싱시스템을 구성할 수 있다.
또, 분류보상밸브(15A), (13A), (17A)의 구동부(15f), (13f), (17f)에 제어압력 FC1, FC2, FC3이 부하되었을 때의 스프링(15e), (13e), (17e)과 구동부(15f), (13f), (17f)가 분류보상밸브에 미치는 밸브개방밸브방향의 제어력은 F-F1, F-F2, F-F3이며, F는 일정하며, F1, F2, F3은 제12도-제14도에 도시한 바와같이 설정되어 있으므로, 결국 제1의 실시예와 마찬가지로 수평끌기작업의 암크라우드동작시에는 보통작업시 보다 작은 밸브개방방향의 제어력 F-F1, F-F2, F-F3이 설정되고, 암덤프동작시에는 보통작업시보다 약간 큰 밸브개방방향의 제어력 F-F1, F-F2, F-F3이 설정되며, 따라서 수평끌기작업시에 있어서 제1도의 실시예와 같은 효과를 얻을 수 있다.
또한, 이상의 실시예에서는 암크라우드동작을 검출하는데 파이롯압력을 검출하는 센서(21)를 사용하였으나, 조작레버(14a)의 동작 또는 방향제어밸브의 동작을 검출하는 센서에 의해 암크라우드동작을 검출해도 된다.
또, 수평끌기작업의 암덤프시에 분류보상밸브에 의해 설정되는 암용, 붐용 및 버킷용 방향제어밸브(12), (14), (16)의 전후차압의 목표치를 최대로 하고, 통상작업시에는 그것에 비해 약간 작은 전후차압이 설정되도록 되어 있으나, 본원 발명은 이에 한정되지 않으며, 통상작업시와 수평끌기작업의 암덤프시 양쪽모두 같은 최대의 전후차압이 설정되도록 해도 된다.
또한, 이상에서 붐, 암, 버킷의 3개의 복합조작을 포함해서 기술하였으나, 붐과 암과의 2개의 복합조작에 의해서 수평끌기작업을 행하는 경우에도 상기 실시예와 동일하게 하여 행할 수 있다.
[산업상의 이용가능성]
본원 발명에 의하면, 암크라우드동작을 요하는 특정의 작업을 실시하는 복합조작에 있어서, 암실린더의 작동속도의 변화를 발생하지 않고 복합구동을 실시할 수 있으며, 더욱이 암용 방향제어밸브의 유량을 변화시킬 수 있는 레버의 조작영역을 충분히 크게 할 수 있고, 암크라우드동작의 미소조작이 용이해진다. 이 때문에 종래에 비해서 조작성이 향상하며, 더욱이 특별히 신중한 동작을 요하지 않고 상기 특정작업을 높은 정밀도로 행할 수 있으며, 이 특정의 작업의 능률의 향상에 공헌하는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 유압펌프(11, 11A)와, 상기 유압펌프로부터 공급되는 압유에 의해서 구동되는 암실린더(5) 및 붐실린더(4)를 포함하는 복수의 액튜에이터(4-6)와, 이들 액튜에이터에 공급되는 압유의 흐름을 각각 제어하는 암용 방향제어밸브(14) 및 붐용 방향제어밸브(12)를 포함하는 복수의 유량제어밸브(12, 14, 16)와, 이들 유량 제어밸브의 전후차압을 각각 제어하는 복수의 분류(分流)보상밸브(13, 15, 17 : 13A, 15A, 17A)를 구비하고, 상기 분류보상밸브는 각각 대응하는 유량제어밸브의 전후차압의 목표치를 설정하는 구동수단(13d, 15d, 17d ; 13e, 13f, 15e, 15f, 17e, 17f)을 가진 토목ㆍ건설기계의 유압구동장치에 있어서, 상기 암실린더(5)의 구동에 의한 암크라우드동작을 검출하는 제1의 수단(21)과, 상기 암크라우드동작이 검출되었을 때에, 최소한 상기 암실린더에 관련되는 유량제어밸브(14)의 전후차압의 목표치가 감소하도록 대응하는 분류보상밸브(15 ; 15A)의 구동수단(15d ; 15f)을 제어하는 제2의 수단(24, 30, 31 ; 24, 30A, 31)을 가진 것을 특징으로 하는 토목ㆍ건설기계의 유압구동장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2의 수단(24, 30, 31 ; 24, 30A, 31)은 상기 암크라우드동작이 검출되었을 때에, 상기 암실린더(5)에 관련되는 유량제어밸브(14)의 전후차압의 목표치와 상기 붐실린더(4)에 관련되는 유량제어밸브(12)의 전후차압의 목표치를 함께 감소하도록 각각의 분류보상밸브(15, 13 ; 15A, 13A)의 구동수단(15d, 13d ; 15f, 13f)을 제어하는 것을 특징으로 하는 토목ㆍ건설기계의 유압 구동장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2의 수단(24, 30, 31 ; 24, 30A, 31)은 통상작업과 암크라우드동작을 포함하는 특정의 작업의 어느것을 실시하는가에 따라 조작되며, 대응하는 선택신호를 출력하는 수단(24)을 포함하고, 상기 선택신호가 암크라우드동작을 포함하는 특정의 작업에 대응하는 신회일 때에, 상기 분류보상밸브(15, 13 ; 15A, 13A)의 구동수단(15d, 13d ; 15f, 13f)의 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 토목ㆍ건설기계의 유압구동장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2의 수단은 상기 유압펌프(11 ; 11A)의 토출압력과 상기 복수의 액튜에이터(4-6)의 최대부하압력과의 차압을 검출하는 수단(18, 19, 19a)과, 암크라우드동작을 포함하는 특정의 작업에 대응하여 미리 설정된 상기 차압과 제1의 제어력과의 제1의 함수관계 및 통상작업에 대응하여 미리 설정된 상기 차압과 제2의 제어력과의 제2의 함수관계를 기억한 수단(27, 30 ; 27A, 30A)을 포함하며, 상기 암크라우드동작이 검출되지 않을 때는, 상기 검출된 차압과 제2의 함수관계로부터 그 차압에 상응한 상기 제2의 제어력을 구하고, 이 제2의 제어력이 발생하도록 상기 분류보상밸브(15, 13 ; 15A, 13A)의 구동수단(15d, 13d ; 15f, 13f)을 제어하며, 상기 암크라우드동작이 검출되면 상기 검출된 차압과 제1의 함수관계로부터 그 차압에 상응한 상기 제1의 제어력을 구하고, 이 제1의 제어력이 발생하도록 상기 분류보상밸브(15, 13 ; 15A, 13A)의 구동수단(15d, 15f, 13f)을 제어하는 것을 특징으로 하는 토목ㆍ건설기계의 유압구동장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2의 수단은 상기 분류보상밸브(15, 13 ; 15A, 13A)의 구동수단(15d, 13d ; 15f, 13f)에 의해 발생할 제어력을 연산하고, 대응하는 제어력신호를 출력하는 콘트롤러(30, 30A)와, 상기 제어력신호에 의거하여 그 연산된 제어력에 상응한 제어압력을 발생하는 제어압력발생수단(31)을 포함하는 것을 특징으로 하는 토목ㆍ건설기계의 유압구동장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제어력발생수단은, 파이롯유압원(35)과, 이 유압원에 의거하여 상기 제어압력을 발생하는 전자비례밸브(32, 33, 34)를 포함하는 것을 특징으로 하는 토목ㆍ건설기계의 유압구동장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 암실린더(5)에 관련된 유량제어밸브(14)는 파이롯압력에 의해 구동되는 파이롯 조작시의 밸브이며, 상기 제1의 수단은 상기 암실린더를 신장방향으로 구동하는 상기 파이롯압력을 검출하는 수단(21)인 것을 특징으로 하는 토목ㆍ건설기계의 유압구동장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 분류보상밸브(13, 15, 17)의 구동수단은 제어력을 발생하여 이 분류보상밸브를 개방방향으로 구동하는 단일의 구동부(13d, 15d, 17d)를 포함하며, 상기 제2의 수단(30, 31)은 상기 암크라우드동작이 검출되었을 때에 상기 구동부에서 발생하는 제어력을 통상보다 작게하는 것을 특징으로 하는 토목ㆍ건설기계의 유압구동장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 분류보상밸브(13A, 15A, 17A)의 구동수단은 이 분류보
    상밸브를 개방방향으로 구동하는 스프링(13e, 15e, 17e)과, 제어력을 발생하여 그 분류보상밸브를 폐쇄방향으로 구동하는 구동부(13f, 15f, 17f)를 포함하며, 상기 제2의 수단(30A, 31)은 상기 암크라우드동작이 검출되었을 때에 상기 구동부에서 발생하는 제어력을 통상보다 크게하는 것을 특징으로 하는 토목ㆍ건설기계의 유압구동장치.
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