KR0167408B1

KR0167408B1 - 유압펌프제어장치

Info

Publication number: KR0167408B1
Application number: KR1019950701771A
Authority: KR
Inventors: 도이찌 히라따; 겐로꾸 스기야마; 히로시 와따나베; 시게히로 요시나가
Original assignee: 오까다 하지모; 히다찌 겡끼 가부시끼 가이샤
Priority date: 1993-11-30
Filing date: 1994-11-30
Publication date: 1998-12-01
Also published as: JP3179786B2; KR950704619A; WO1995015441A1; CN1035961C; CN1116872A; EP0695875B1; EP0695875A4; DE69427535D1; EP0695875A1; DE69427535T2; US5575148A

Abstract

컨트롤러(24)에는 함수발생기(151. 152)가 구비되고, 하수발생기(151)에는 네가티브 제어압력의 압력센서(21)의 검출치(P_N)가 감소하면 제2 목표경전량(θ_N)이 최소값으로부터 최대값으로 증가하는 특성이, 함수발생기(152)에는 붐실린더(6)를 구동하는 조작량(파이롯트압력)의 검출치(P_B)가 증가하면 제2목표경전량(θ_B)이 소정 최소값으로부터 상기 최대값과 동일한 최대값으로 증가하는 특성이 설정되고, 얻어진 양 목표경전량들 중 최소경전량을 선택하고, 이 최소경전량에 근거하여 비례전자밸브(25)를 구동한다. 이에 의해, 네가티브 제어압력에 대응한 경전량제어를 행하는 경우에 생기는 선회모터(9) 등 붐실린더 이외의 특정 유압작동기의 원치 않는 속도증가를 확실히 억제할 수 있다.

Description

[발명의 명칭]

유압펌프제어장치

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은 유압굴착기등의 유압작업기의 유압구동장치에 구비되는 유압펌프 제어장치에 관한 것으로, 특히 복수의 유압작동기를 구동하는 유업펌프의 유량제어를 수행하는 유압펌프 제어장치에 관한 것이다.

[배경기술]

유압굴착기등의 유압작업기는 복수의 유압작동기와, 유압펌프 등을 포함한 유압구동장치를 탑재하고 유압펌프에 의해 복수의 유압작동기를 구동시켜 다양한 소정작업을 수행한다. 이러한 유압구동장치는 가변용량형 유압펌프와, 이 유압펌프에 의해 구동되는 복수의 유압작동기와, 이 유압작동기들의 구동을 제어하는 센터바이패스형 복수의 유량제어밸브, 및 이 유량제어벨브들의 센터바이패스를 직렬로 연결하는 센터바이패스라인을 포함하는 것이 일반적으로 사용된다. 또, 이러한 유압구동장치에는, 일본국 공개공보 제89-025921호에 기재된 바와 같이, 센터 바이패스 라인의 하류측에 설치되고 센터바이패스라인내에 네가티브 제어압력을 발생시키는 유량저항수단, 예를 들어 고정 드로틀과, 센터 바이패스라인 내에 발생하는 네가티브 제어압력을 검출하는 압력센서와, 이 압력센서의 검출치에 근거하여 사전에 정해진 특성에 따라 유압펌프의 목표변위용적[즉, 사판(斜板)의 기울어진 양]을 산출하여 이 산출값에 대응하는 전기신호를 출력하는 컨트롤러, 및 이 전기신호에 의해 구동되어 유압펌프의 변위용적을 제어하는 레귤레이터를 구비한 유압펌프제어장치가 구비되어 있다.

각 유량제어밸브의 센터바이패스는 연관된 유량제어밸브가 중립위치에 있을 때 완전히 개방되고, 이 중립위치로부터 밸브가 이동됨에 따라 점차로 좁아진다. 모든 유량제어밸브들이 중립위치들에 있얼 때 즉 어떠한 유량작동기도 구동되지 않을때는, 유압펌프로부터 토출된 유압유체가 센터바이패스라인을 통해 최대유량비로 지나가고, 압력센서에 의해 검출되는 네가티브 제어압력은 최대가 된다. 컨트롤러는 사전에 정해진 특성에 따라 최소 목표변위용적을 산출하고, 유압펌프는 그 변위용적(즉, 토출유량)이 최소가 되도록 제어된다. 따라서, 예를 들어 한 개의 유압작동기를 구동시키려고 대용 유량제어밸브를 조작하면, 조작된 밸브의 센터바이패스가 줄어들어 센터바이패스라인을 통해 지나가는 유량비가 감소하고, 압력센서에 의해 검출된 네가티브 제어압력도 감소하게 된다. 이 때문에, 컨트롤러에 의해 산출되는 목표변위용적이 사전에 정해진 특성에 따라 증가하고, 그 결과 유압펌프는 변위용적을 증가시켜 유압펌프로부터 유압 작동기를 구동시키기에 충분한 유량의 유압유체가 토출된다.

[발명의 개시]

상기 종래의 유압펌프제어장치에서는, 구동될 유압작동기의 종류에 관계없이, 유압펌프의 변위용적이 각 유압작동기의 조작량에 근거하여 발생하는 네가티브 제어압력에 대응하여 컨트롤러에 의해 사전에 결정된 특성에 따라 균일하게 결정된다. 그러나, 유압작동기의 바람직한 구동속도는 각각의 유압작동기에 따라 다르고, 또한 통상의 조작시에 있어서 조작레버가 풀조작(full stroke)되는 것이 많은 것이현실이다.

전술한 바람직한 구동속도에 대하여 유압굴착기를 일예로 들면 붐실린더는 작업효율상 최대구동속도가 큰 쪽이 바람직하다. 또, 선회모터는 관성이 크게 만들어져 정확한 위치에 정지시키는 것이어렵기 때문에 최대 구동속도가 작은 것이 바람직하다. 또한 버킷 실린더는 크기가 작고 구동시에 스트로크엔드에 종종 충돌하기 때문에, 충격 또는 내구성악화, 쓸데없는 릴리프 등을 피하기 위하여 최대구동속도가 작은 쪽이 바람직하다. 또, 암실린더는 붐실린더보다 크기가 작고 버킷실린더와 동일한 문제를 갖고 있으나, 작업중의 동작이 붐실린더의 동작과 밀접하게 관련 되는 것이 많으므로, 암실린더는 붐실린더와 동일한 최대구동속도를 갖는 것이 바람직하다.

한편, 작업을 효율적으로 수행하기 위해서, 컨트롤러에 의해 결정된 특성은 예를들어 붐실린더를 만족스러운 속도로 구동할 수 있도록 통상적으로 선정된다. 따라서 선회조작레버 또는 버킷조작레버가 풀조작(full stroke)되면 선회모터와 버킷실린더는 과속이 되고, 선회모터에 대해서는 정확한 위치에서의 정지가 어려워지며, 선회모터 자체와 감속기어류의 내구성이 저하하는 동시에 소음이 크게 되는 문제가 생기며, 또한 버킷실린더에 대해서는 스트로크엔드에 충돌함에 따라 충격과 쓸데없는 릴리프가 생길 뿐만 아니라 내구성이 악화하는 문제가 발생한다.

이러한 문제점들은 예를 들어 상기한 유압굴착기에서만 발새아는 것이 아니라, 복수의 유압작동기를 구비한 유압굴착기 이외의 각종 유압작업기에서도 발생한다.

본 발명의 목적은 상기한 종래기술의 과제를 해결하고, 유압작동기의 원치않는 속도증가를 억제할 수 있는 유압펌프제어장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 가변용량형 유압펌프와, 이 유압펌프에 의해 구동되는 복수의 유압작동기와, 이 유압작동기의 구동을 제어하는 센터바이패스형의 복수의 유량제어밸브와, 이 유량제어밸브의 센터바이패스가 직렬로 연결되는 센터바이패스라인을 가지는 유압 구동장치에 구비되고, 상기 센터바이패스라인의 하류측에 설치된 유량저항수단에 의해 생성되는 네가티브 제어압력을 아용하여 상기유압펌프의 변위용적을 제어하는 유압펌프제어장치에 있어서, 상기 센터바이패스라인에 발생하는 네가티브 제어압력을 검출하는 압력검출수단과, 상기 압력검출수단의 검출치에 근거하여 사전에 정해진 제1특성에 따라 상기 유압펌프의 제1목표변위용적을 산출하는 제1 목표변위용적 연산수단과, 상기 복수의 유압작동기중 적어도 하나의 유압작동기에 관련한 조작량을 검출하는 제1 조작량검출수단과, 상기 압력검출수단의 검출치에 근거하여 상기 제1 목표변위용적 연산수단으로 연산되는 제1 목표변위용적의 최대값을 상기 제1 조작량검출수단의 검출치에 대응하여 제한하고, 출력용 목표변위용적을 얻는 최대 목표변위용적 제한수단과, 상기 출력용 목표변위용적에 대응하여 상기 유압펌프의 변위용적을 제어하는 레귤레이터를 구비하는 구성을 갖는다.

이상의 유압펌프제어장치에 있어서, 1개 또는 복수의 유압작동기를 구동시키기 위해서 대응하는 조작수단이 조작되면 네가티브 제어압력을 검출하는 압력검출수단의 검출치가 변화하고, 제1 목표변위용적 연산수단에서는 사전에 정해진 제1특성에 따라 상기 검출치에 대응하는 제1 목표변위용적이 산출된다. 한편, 이때 제1 조작량 검출수단에서는 상기 적어도 하나의 유압작동기에 관련한 조작량이 검출되고, 최대 목표변위용적 제한수단에서는 제1 목표변위용적 연산수단으로 연산되는 제1목표 변위용적의 최대값을 제1조작량 검출수단의 검출치에 대응하여 제한하고, 출력용 목표변위용적을 얻는다. 이 경우에, 상기 구동될 유압작동기가 상기 적어도 하나의 유압작동기인 경우에는 제1 조작량검출수단의 검출치는 조작량에 대응하는 값이고, 최대 목표변위용적 제한수단에 의해 제한되는 제1목표변위용적의 최대값은 그 검출치에 근거한 최대값이 된다. 예를 들어, 조작레버를 풀조작하면, 제1 조작량검출수단의 검출치가 최대가 되고 최대목표변위용적 제한수단에 의해 제한되는 제1 목표 변위용적의 최대값이 가장 크게 된다. 이 때문에, 유압펌프의 변위용적인 최대변위용적이 가장 크게 되도록 제어되고, 상기 적어도 하나의 유압 작동기의 최대구동속도를 증가시킬 수 있다.

한편, 상기 구동될 유압작동기가 상기 적어도 하나의 유압작동기 이외의 유압작동기인 경우에, 제1 조작량 검출수단에 의해 검출되는 조작량은 0이고, 최대목표변위용적 제한수단에서는 제1 목표 변위용적의 최대값이 가장 작게 되도록 제한되고, 이 최대값이 작은 제1 목표변위용적을 출력용 목표변위용적으로서 유압펌프가 제어된다. 이 때문에, 상기 적어도 하나의 유압작동기 이외의 유압작동기의 원치않는 속도증가를 억제할 수 있다.

상기 유압펌프제어장치에 있어서, 바람직하기로는, 상기 최대목표변위용적 제한수단이, 상기 제1 조작량검출수단의 검출치에 근거하여 사전에 정해진 상기 제1특성과는 다른 제2의 특성에 따라 상기 유압펌프의 제2 목표변위용적을 산출하는 제2의 특성에 따라 상기 유압펌프의 제2 목표변위용적을 산출하는 제2의 목표변위용적 연산수단과, 상기 제1 및 제2의 목표변위용적중 작은 쪽을 선택하여 상기 출력용 목표변위용적으로서 선택하는 최소값선택수단을 구비한다.

이 경우에, 바람직하게는, 상기 제 1특성은 상기 압력검출수단의 검출치의 증가에 따라 소정 최대값으로부터 소정 최소값까지 상기 제1 목표변위용적이 감소하는 특성이고, 상기 제2 특성은 상기 제1 조작량검출 수단의 검출치의 증가에 따라 소정 최소값으로부터 소정 최대값까지 상기 제2 목표변위용적이 증가하는 특성이고, 상기 제2 특성의 소정 최소값이 상기 제1 특성의 소정 최대값보다 작다. 이 경우에, 상기 제2특성이 소정 최대값은 상기 제1 특성의 소정 최대값과 동일한 값인 것이 바람직 하다.

또, 상기 유압펌프제어장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 복수의 유압작동기의 이외의 유압작동기에 관련한 조작량 또는 상기 적어도 하나의 유압작동기에 관련한 상기 조작량과는 방향이 다른 조작량을 검출하는 제 2조작량검출수단을 더 구비하고, 상기 최대목표변위용적 제한수단은, 상기 제2 조작량검출수단의 검출치에 근거하여 사전에 정해진 상기 제1 및 제2 특성과는 다른 제3 특성에 따라 상기 유압펌프의 제3 목표 변위용적을 산출하는 제3 목표변위용적 연산수단을 구비하고, 상기 최소값 선택수단은 제1, 제2 및 제3 목표변위용적중 최소값을 선택하여 상기 출력용 목표변위용적을 얻는다.

이 경우에, 바람직하게는, 상기 제3 특성은 상기 제2 조작량검출수단의 검출치 증가에 따라 소정이 최대값으로부터 소정의 최소값까지 상기 제3목표변위용적이 감소하는 특성이다.

또, 상기 유압펌프제어장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 적어도 하나의 작동기는 바람직한 최대구동속도가 비교적 큰 작동기이다. 일예로서, 상기 바람직한 최대구동속도가 비교적 큰 작동기는 유압굴착기의 붐을 작동시키는 붐실린더이다. 또, 상기 바람직한 최대구동속도가 비교적 큰 작동기는 유압굴착기의 암을 동작시키는 암실린더여도 된다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 유압구동장치의 유압펌프제어장치의 유압회로도이다.

제2도는 조작레버유닛의 구체적 구성을 나타내는 도이다.

제3도는 본 발명이 관련되는 유압구동장치가 탑재되는 유압굴착기의 측면도이다.

제4도는 제1도에 나타낸 컨트롤러의 기능을 설명하는 블럭도이다.

제5도는 제4도에 나타난 블록도에 있어서의 목표경전량의 최대값을 제한하는 기능을 나타낸 설명도이다.

제6도는 본 발명의 제2실시예에 따른 유압구동장치의 유압펌프제어장치의 유압회로도이다.

제7도는 제6도에 나타낸 컨트롤러의 기능을 설명하는 블럭도이다.

[발명을 실현하기 위한 최선의 형태]

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 의해 설명한다. 이들 실시예는 본 발명을 유압굴착기의 유압구동장치에 적용한 것이다.

제1도에 있어서, 본 발명의 제1 실시예에 관련한 유압구동장치는, 변위용적 가변구기[이하, 사판(斜板 : swash plate)로 표시됨](la)를 구비한 가변용량형 유압펌프(1)와, 이 유압펌프(1)에 의해 구동되는 복수의 유압작동기 즉, 붐실린더(6), 암실린더(7), 버킷실린더(8) 및 선회모터(9)와, 이들 유압작동기의 구동을 제어하는 센터바이패스형의 복수의 유량제어 밸브(10, 11, 12, 13)와, 이들 유량제어밸브의 센터바이패스가 직렬로 연결되는 센터바이패스라인(5)을 구비하고, 센터바이패스라인(5)의 상류측이 유압펌프(1)에 접속되며 하류측이 탱크에 접속된다. 또, 유량제어벨브(10∼13)의 각 입력포트는 바이패스라인(14)을 거쳐 유압펌프(1)에 병렬로 접속된다.

유량제어밸브(10∼13)는 각각 유압파이롯트조작밸브이고, 각각 제2도에 나타낸 조작레버유닛(62, 63)으로부터 출력되는 파이롯트압력(A∼H)에 의해 조작된다. 즉, 조작레버유닛(62)은 붐용 파이롯트밸브(62a, 62b) 및 버킷용 파이롯트밸브(62c, 62d)와, 이들 파이롯트밸브를 선택적으로 조작하는 십자상 4방향으로 조작가능한 공통의 조작레버(62e)를 구비하고, 파이롯트밸브(62, 62b 및 62c, 62d)는 조작레버(62e)의 십자가 4방향 각각의 방향의 조작량에 대응하여 조작되고, 이 조작량에 대응한 파이롯트 압력(A, B, C, D)을 출력한다. 조작레버유닛(63)은 암용 파이롯트밸브(63a, 63b) 및 선회용 파이롯트밸브(63c, 63d)와, 이 파이롯트밸브를 선택적으로 조작하는 십자상 4방향으로 조작가능한 공통의 조작레버(63e)를 구비하고, 파이롯트밸브(63a, 63b 및 63c, 63d)는 조작레버(63e)의 십자상 4방향 각각의 방향의 조작량에 대응하여 조작되고, 이 조작량에 대응한 파이롯트압력(E, F, G, H)을 출력한다.

상기 유압구동장치가 탑재되는 유압굴착기는, 제3도에 나타낸 바와 같이, 하부주행체(100), 상부선회체(101) 및 작업용 프론트기구(103)를 가지고, 작업용 프론트기구(103)는 붐(104), 암(105) 및 버킷(106)으로 구성되고, 붐(104)은 붐실린더(6)에 의해 상하로 구동되고, 암(105)은 암실린더(7)에 의해 전후로 구동되며, 버킷(106)은 버킷실린더(8)에 의해 상하·전후로 구동되고, 상부선회체(101)는 선회모터(9)에 의해 선회된다.

유압굴착기에 있어서는, 유압작동기(6∼9)의 적절한 구동속도는 유압 작동기마다 다르다. 즉, 붐실린더(6)는 작업효율상 최대구동속도가 큰 것이 바람직하다. 또한 선회모터(9)는 관성이 크고 정확한 위치에 정지시키는 것이 곤란하기 때문에 최대구동속도가 작은 쪽이 바람직하다. 또한 버킷실린더(8)는 크기가 작고 구동시 스트로크엔드에 충돌하는 일이 많기 때문에, 충격 도는 내구성악화 혹은 쓸데없는 릴리프를 방지하기 위해 최대구동속도가 작은 것으 바람직하다. 또, 암실린더(7)는 크기가 붐실린더(6)에 비해 작고 버킷실린더(8)와 동일한 문제점을 갖고 있으나, 작업중이 동작이 붐실린더(6)의 동작과 밀접하게 관련되는 일이 많기 때문에 붐실린더(6)와 동일한 최대구동속도를 갖는 것이 바람직하다.

이상의 유압구동장치에 본 실시예의 유압펌프제어장치가 구비되어 있다. 본 실시예의 유압펌프제어장치는, 유압펌프(1)의 사판(1a)의 경전량(tlted amount)(즉 유압펌프(1)의 변위용적)을 제어하는 레귤레이터(26)와, 센터바이패스라인(5)의 하류측에 설치되고, 센터바이패스라인(5)에 네가티브 제어압력을 발생시키는 고정 드로틀(20)과, 센터바이패스라인(5)에 발생하는 네가티브 제어압력을 검출하는 압력센서(21)와, 유량제어벨브(10)의 붐업측에 작용하는 파이롯트압력(A)을 검출하는 압력센서(22)와, 유량제어벨브(11)의 암크라우드측에 작용하는 파이롯트압력(E)을 검출하는 압력센서(23)와, 압력센서(21, 22, 23)의 검출치(P_N, P_B, P_A)를 입력하여 소정의 처리를 행하고, 전기신호(전류)를 출력하는 컨트롤러(24)와, 이 전기신호에 의해 작동하는 비례전자밸브(25)를 구비하고, 비례전자밸브(25)로부터 출력된 제어압력이 레귤레이터(26)에 입력된다.

레귤레이터(26)는 사판(1a)을 경전시키는 유압실린더(2), 마력제어용서보밸브(3), 유량제어용 서브밸브(4)로 구성되고, 마력제어용 서보밸브(3)의 일단에는 유압펌프(1)의 토출압력이 작용하여, 펌프토출압력이 제한값을 초과하지 않도록 사판의 경전량을 제어하고, 유량제어용 서보밸브(4)의 일단에는 상기 비례전자밸브(25)로부터 출력된 제어압력이 작용하여, 제어압력에 대응한 펌프유량이 얻어지도록 사판의 경전량을 제어한다.

제4도는 제1도에 나타낸 컨트롤러(24)의 기능을 나타내는 블럭도이다. 컨트롤러(24)는, 압력센서(21)에 의해 검출된 네가티브 제어압력의 검출치(P_N)에 대응한 목표경전량(목표변위용적)(θ_N)을 산출하는 함수발생기(151), 압력센서(22)로부터 검출된 붐업 파이롯트압력(A)의 검출치(P_B)에 대응한 목표경전량(θ_B)을 산출하는 함수발생기(152), 압력센서(23)로부터 검출된 암크라우드 파이롯트압력(E)의 검출치(P_A)에 대응한 목표경전량(θ_A)을 산출하는 함수발생기(153), 목표경전량(θ_B,θ_A)중 큰 쪽을 선택하여 목표경전량(θ_O)으로서 출력하는 최대값선택부(154), 목표경전량(θ_B, θ_O)의 작은 쪽을 선택하여 목표경전량(θ)으로서 출력하는 최소값선택부(155), 목표경전량(θ)에 대응한 전류치(I)(지령치)를 산출하는 함수발생기(256)를 구비하고, 함수발생기(156)로부터 얻어진 전류치(I)는 전원장치(도시되지 않음)에 가해져, 해당 전원장치는 전류치(I)에 대응한 전기신호를 비례전자밸브(25)에 출력한다.

함수발생기(151)의 특성은, 소정 최대값(θ_N1) 및 소정 최소값 (θ_N2)을 가지고, 검출치(P_N)의 소정 범위내에 있어서 검출치(P_N)가 감소하면 이 감소에 따라 경전량(θ_N)은 최소값 (θ_N2)으로부터 최대값(θ_N1)까지 증가하는 특성이다.

함수발생기(152)의 특성은, 소정 최대값 (θ_B1) 및 소정 최소값 (θ_B2)을 가지고, 검출치(P_B)의 소정 범위내에 있어서 검출치(P_B)가 증가하면 이 증가에 따라 경전량(θ_B)는 최소값 (θ_B2)으로부터 최대값 (θ_B1)까지 증가한다는 특성이다. 여기서, θ_B1= θ_{N1 ,}θ_N2θ_B2θ_N1로 설정되어 있다.

함수발생기(153)의 특성은 함수발생기(152)와 동일한 특성을 갖는 함수발생기이고, 소정 최대값(θ_A1(=θ_B1)) 및 소정 최소값 (θ_A2(=θ_B2))를 갖고, 검출치(P_A)의 소정 범위내에 있어서 검출치(P_A)가 증가되면 이 증가에 따라 경전량 (θ_A)은 최소값 (θ_A2)으로부터 최대값 (θ_A1)까지 증가하는 특성이다.

이상에있어서, 함수발생기(152, 153), 최대값선택부(154) 및 최소값선택부(155)는, 제5도에 나타난 바와 같이, 압력센서(21)의 검출치 (P_N)에 의거하여 함수발생기(151)에서 산출되는 목표경전량(θ_N)의 최대값을 압력센서(22 또는 23)의 검출치(P_B또는 P_A)에 따라 제한하고, 출력용 목표경전량(θ)을 얻는 최대 목표변위용적 제한수단을 구성한다.

이하, 본 실시예의 동작을 설명한다. 먼저, 조작레버(62e, 63e)의 어느 것도 조작되지 않고 모든 유량제어밸브(10∼13)도 중립위치에 있을 경우에는, 각 유량제어밸브의 센터바이패스는 완전히 개방되어 유압펌프(1)로부터의 토출유량의 전량이 센터바이패스라인(5)을 흘러, 고정드로틀(20)에 의해 발생하는 네가티브 제어압력은 최대가 되고, 압력센서(21)의 검출치(P_N)도 최대가 된다. 이 압력센서(21)의 검출치(P_N)는 컨트롤러(24)의 함수발생기(151)에 입력되어, 목표경전량(θ_N)으로서 최대값 (θ_N1)이 산출된다.

또, 어떤 유량제어밸브(10∼13)도 중립위치에 있는 경우에는 파이롯트압력(A, E)이 출력되지 않고, 압력센서(22, 23)의 검출치(P_B, P_A)으로서는 0이 출력된다. 이 검출치 (P_B, P_A)는 컨트롤러(24)의 함수발생기(152, 153)에 입력되고, 목표경전량(θ_B, θ_A)로서 최소치 (θ_B2, θ_A2(=θ_B2))가 산출되고, 최대값선택부(154)에서는 θ_B2와 θ_A2중 , 예를 들어 θ_B2가 목표경전량(θ_O)으로 선택된다.

여기서, 상기한 바와 같이 θ_N2θ_B2θ_N1이기 때문에, 최소값 선택부(155)에서는 출력용 목표경전량(θ)으로서 θ_N2가 선택되고, θ_N2에 대응한 전기신호가 비례전자밸브(25)에 출력된다. 따라서, 유압펌프(1)의 사판(1a)은 최소 목표경전량(θ_N2)이 되도록 경전되고, 유압펌프(1)는 토출 유량이 최소로 유지된다.

다음에, 오퍼레이터가 조작레버(62e)를 붐실린더(6)의 신장방향으로 단독으로 풀조작하면, 유량제어벨브(10)가 제 1도에서의 좌측방향으로 구동되어 유량제어밸브(10)의 센터바이패스가 죄어져 센터바이패스라인(15)을 흐르는 유량이 감소하고, 고정드로틀(20)에 의해 발생하는 네가티브 제어압력 및 압력센서(21)의 검출치(P_N)는 조작레버(62e)의 조작량이 증가함에 따라 작아진다. 이 압력센서(21)의 검출치(P_N)는 컨트롤러(24)의 함수발생기(151)에 입력되고, 함수발생기(151)에서 산출되는 목표경전량(θ_N)은 최소값 (θ_N2)으로부터 최대값 (θ_N1)으로 변화한다.

또, 붐실린더 신장방향의 파이롯트압력(A)이 압력센서(22)로부터 검출되어 검출치(P_B)가 출력된다. 이 검출치(P_B)는 컨트롤러(24)의 함수발생기(152)에 입력되어, 조작레버(62e)의 조작량이 증가함에 따라 산출디는 목표경전량(θ_B)이 증가하고, 최종적으로 최대 목표경전량(θ_B1)이 산출된다. 이 경우, 조작레버(63e)는 암실린더(7)의 신장방향으로 조작되어 있지 않기 때문에 함수발생기(153)으로부터 산출되는 목표경전량(θ_A)은 최소값 (θ_A2(θ_B1))이다. 이 때문에, 최대값선택부(154)에서는 목표경전량(θ_O)으로서 θ_B1이 선택된다.

여기서, 상기한 바와 같이 θ_B1= θ_N1이기 때문에, 최소값선택부(155)에서는 θ_B1과 θ_BN1중 하나, 예를 들면 θ_N1이 출력용 목표경전량(θ)으로서 선택되고, θ_N1에 대응하는 전기신호가 비례전자밸브(25)에 출력된다. 따라서, 유압펌프(1)의 사판(1a)은 최대 목표경전량(θ_n1)이 되도록 경전되어 유압펌프(1)의 토출유량은 최대가 되어, 붐실린더(6)를 충분히 빠른 속도로 구동시킬 수 있다.

오퍼레이터가 조작레버(63e)를 암실린더(7)의 신장방향으로 단독으로 풀조작했을 경우에도, 상기와 마찬가지로 유압펌프(1)의 사판(1a)은 최대 목표경전량(θ_N1)이 되도록 경전되고 유압펌프(1)의 토출유량은 최대로 되며, 암실린더(7)를 충분히 빠른 속도로 구동시킬 수 있다.

또, 오퍼레이터가 조작레버(63e)를 선회모터(9)의 구동방향으로 단독조작하면, 유량제어밸브(13)가 제1도에서 예를 들어 좌측방향으로 구동되고, 유량제어밸브(13)의 센터바이패스가 죄어져 센터바이패스라인(15)을 흐르는 유량이 감소하고, 고정드로틀(20)에 의해 발생하는 네가티브 제어 압력 및 압력센서(21)의 검출치(P_N)는 조작레버(63e)의 조작량이 증가함에 따라 작아진다. 이 압력센서(21)의 검출치(P_N)는 컨트롤러(24)의 함수발생기(151)에 입력되고, 함수발생기(151)에서는 조작레버(63e)의 조작량에 대응하여 증가하는 목표경전량(θ_N)이 산출된다.

이 경우, 조작레버(62e)는 붐실린더(6)의 신장방향으로 조작되어 있지 않고, 조작레버(63e)도 암시린더(7)의 신장방향으로 조작되지 않기 때문에, 함수발생기 (152, 153)으로부터 산출되는 목표경전량(θ_B, θ_A)는 각각 최소값 (θ_B2, θ_A2)(θ_B2=θ_A2)이고, 최대값 선택부(154)에서는 θ_B2와 θ_A2중 예를 들어 θ_B2가 목표경전량(θ_O)으로서 선택된다. 이 때문에, 조작레버(63e)의 하프조작의 범위내에서 함수발생기(151)에서 산출되는 목표경전량 θ_N이 θ_B2보다 작은 경우(θ_Nθ_B23)는, 최소값선택부(155)에서는 목표경전량(θ)으로서 θ_N가 선택되고, 조작레버(63e)의 조작량이 증대하여 함수발생기(151)로부터 산출되는 목표경전량(θ_N)은 크게 되어, θ_Nθ_B2이 되면 최소값선택부(155)에서는, 상기한 제5도에 나타낸 바와 같이, 압력센서(21)의 검출치(P_N)에 의거하여 함수발생기(151)로부터 산출되는 목표경전량(θ_N)의 최대값을 압력센서(22 또는 23)의 검출치(P_B또는 P_A)에 대응하여 제한된 출력용 목표경전량(θ)가 얻어진다.

유압펌프(1)의 사판(1a)은 이렇게 하여 얻어진 목표경전량(θ_N또는 θ_B2)이 되도록 경전되어, 유압펌프(1)는 토출용량이 θ_B2에 의해 얻어지는 토출유량을 초과하지 않도록 제어된다. 이에 의해, 오퍼레이터가 조작레버(63e)를 선회방향으로 풀조작하더라도 선회모터(9)의 속도를 확실하게 억제하여 과도한 속도를 방지할 수 있다.

오퍼레이터가 조작레버(62e)를 버킷실린더(8)의 조작방향으로 단독조작한 경우에도, 상기와 마찬가지로 유압펌프(1)는 토출유량이 θ_B2에 의해 얻어지는 토출유량을 초과하지 않도록 제어되고, 오퍼레이터가 조작레버(63e)를 풀조작하더라도 버킷실린더(8)의 속도를 확실히 억제하여 과속을 방지할 수 있다.

다음에, 오퍼레이터가 조작레버(62e)을 붐실리더(6)의 신장방향으로 조작하고 동시에 조작레버(63e)를 선회모터(9)의 구동방향으로 조작한 경우, 네가티브 제어압력과 붐조작용 파이롯트압력(A)가 발생하여 함수발생기(151, 152)에서는 압력센서(21, 22)의 검출치(P_N, P_B)에 따른 경전량(θ_N, θ_B)이 산출된다. 이 경우, 조작레버(62e)가 붐실린더(6)의 신장방향으로 풀조작됨으로써, 최종적으로는 함수발생기(151, 152)로부터 동일한 최대 목표경전량(θ_N1(=θ_B1))이 산출되고, 최대값선택부(154)에서는 목표경전량(θ_O)으로서 θ_B1이 선택되고, 최소값선택부(155)에서는 목표경전량(θ)으로서 θ_N1과 θ_B1중 예를 들면 θ_N1이 선택되고, 이에 대응하여 사판(la)이 최대경전이 되도록 제어된다. 이 경우, 유압펌프(1)의 토출유량은 최대까지 증대하지만, 이 토출유량은 붐실린더(6)와 선회모터(9)의 양쪽으로 분류되기 때문에 선회모터(9)가 과속도가 되지 않는다.

오퍼레이터가 조작레버(63e)를 암실린더(7)가 신장방향으로 조작하고 동시에 조작레버(62e)를 버킷실린더(8)의 구동방향으로 조작한 경우에도 상기와 동일하게 유압펌프(1)의 토울유량이 최대까지 증대하나, 이 토출 유량은 암실린더(7)와 버킷실린더(8)의 양쪽으로 분류되기 때문에 버킷실린더(8)가 과속이 되는 일은 없다.

따라서 본 실시예에 의하면, 최대구동속도가 작은 것이 바람직한 선회모터(9)와 버킷실린더(8)에 대해서는 속도를 확실하게 억제할 수 있어, 선회모터(9)의 과속도에 의한 정지위치의 부정확함이나, 선회모터 자체와 감속기어 류의 내구성저하와 소음 등을 방지할 수 있음과 동시에, 버킷실린더(8)가 스트로크엔드에 충돌함으로써 충격과 쓸데없는 릴리프의 발생, 내구성이 악화 등을 방지할 수 있다. 또, 함수발생기(152, 153)의 연속적으로 변화하는 특성에 의해 유압펌프의 유량변화가 원활하게 되어, 각 유압작동기의 속도가 급격히 변화하지 않는다.

본 발명의 제2 실시예를 제6도에 의해 설명한다. 유압굴착기에 있어서는 평토작업(leveling work)시 암을 수평방향으로 밀어냄에 있어서 암(105)의 속도를 늦게하는 것이 요구된다. 본 실시예는 이러한 요망에 따라 그러한 기능을 추가한 것이다. 도면에서, 제1도 및 제 4도에 나타낸 것과 동등한 부재 및 기능은 도일한 부호로 나타내고 있다.

제6도에 있어서, 본 실시예의 유압펌프제어장치는, 제1실시예의 장치에 추가하여, 유량제어밸브(11)의 암댐프측에 작용하는 파이롯트압력(F)을 검출하는 압력센서(30)와, 평토작업을 행하는 경우에 오퍼레이터에 의해 눌려지는 선택스위치(31)를 더 구비하고, 컨트롤러(24A)가 압력센서(21, 22, 23)의 검출치(P_N, P_B, P_A)에 추가하여 압력센서(30)의 검출치(P_AD)및 선택스위치 (31)의 선택시노(S)를 입력하여 소정의 처리를 행하고, 전기신호(전류)를 비례전자밸브(25)에 출력한다.

제7도에 있어서, 컨트롤러(24A)는 제1실시예의 제4도에 나타난 기능 이외에도, 압력센서(30)에서 검출된 암댐프의 파이롯트압력(F)의 검출치(P_AD)에 대응하는 목표경전량(θ_AD)을 산출하는 함수발생기(157), 선택스위치(31)가 눌려지지 않고 선택신호(S)가 OFF인 경우는 함수발생기(157)로부터 산출된 목표경전량(θ_AD)을 출력하지 않지만 선택스위치(31)가 눌려지는 선택신호(S)가 ON되면 함수발생기(157)로부터 산출된 목표경전량(θ_AD)을 출력하는 선택부(158)를 구비하고, 선택부(158)로부터 출력된 목표경전량(θ_AD)은 최소값선택부(155)에 보내지는 구성으로 되어 있다.

함수발생기(157)의 특성은, 나타낸 바와 같이 소정 최대값(θ_AD1) 및 소정 최소값(θ_AD2)을 가지고, 검출치(P_AD)가 증가함에 따라 최대값(θ_AD1)으로부터 최소값(θ_AD2)으로 감소하는 특성이다. 여기서, θ_AD1=θ_N1, θ_N2≤ θ_AD2θ_N1로 설정되어 있다.

이상의 구성에 있어서, 선택스위치(31)가 눌려지지 않은 경우는 선택부(158)로부터 함수발생기(157)에서 산출된 목표경전량(θ_AD)은 출력되지 않고, 제1실시예와 동일한 동작이 얻어진다.

선택스위치(31)가 눌려지면, 함수발생기(157)로부터 산출된 목표경전량(θ_AD)이 선택부(158)로부터 최소값선택부(155)에 출력된다. 이 때문에, 오퍼레이터가 유압굴착기의 붐업 또는 붐다운과 암댐프의 복합조작에 의해 평토작업의 수평밀어냄을 행할 때에 있어, 조작레버(63e)를 암실린더(7)의 수축방향으로 크게 조작하였더하더라도 함수발생기(157)에서는 최소값(θ_AD2(θ_N1)) 또는 그에 근사한 목표경전량(θ_AD)으로서 산출되고, 최소값선택부(155)에서는 그 최소 목표경전량(θ_AD2) 또는 그에 가까운 값이 목표경전량(θ)으로서 선택되고, θ_AD2또는 그에 가까운 값에 대응한 전기신호가 비레전자밸브(25)에 출력된다. 따라서, 유압펌프(1)의 사판(1a)은 θ_AD1또는 그에 가까운 값이 되도록 경전되어, 유압펌프(1)의 토출 유량이 θ_AD2또는 그에 가까운 값에 대응하는 소유량으로 제어된다. 이 때문에, 암댐프의 속도기 늦어지므로 미세조작성이 우수한 수평압출을 행할 수 있다.

또, 오퍼레이터가 붐업을 단독으로 행하려고 조작레버(62e)를 풀조작한 경우에는, 제1 실시예에서 나타낸 바와 같이 목표경전량으로서 함수발생기(151)에서는 최대값(θ_N1)이 산출되고, 함수발생기(152)에서는 최대치(θ_B1)(=θ_N1)이 산출되는 한편, 함수발생기(157)에서는 조작레버(63e)가 암실린더(7)의 수축방향으로는 구동되지 않고 있기 때문에 최대값(θ_AD1(=θ_N1))이 산출되고, 최소값선택부(155)에서는 결국 최대값(θ_N1)의 목표경전량이 선택된다. 이 때문에 함수발생기(157)에서 산출되는 목표경전량(θ_AD)이 제한되지 않고 붐실린더(6)를 빠른 속도로 구동시킬 수 있어, 붐업을 신속히 행할 수 있다.

또, 이상의 실시예에서는 유압굴착기의 선회모터, 붐실린더, 암실린더, 버킷실린더에 대해서 설명하였으나, 최대구동속도가 큰 쪽이 바람직한 주행모터에도 본 발명이 적용될 수 있다. 또한 유압굴착기외의 작업 기계의 유압작동기에 적용할 수도 있다. 또한, 조작레버의 검출을 파이롯트압력으로 행하는 예에 대해서 설명하였지만 전기적으로 행하여도 좋다. 또, 레귤레이터는 컨트롤러에 의해 얻어진 목표경전량을 반영할 수 있는 레귤레이터라면 어떠한 방식의 레귤레이터이더라도 지장을 주지 않는다. 또한, 각 함수발생기, 최대값선택부 및 최소값선택부는 마이크로컴퓨터를 이용하여 구성될 수 있는 것은 분명하다.

[산업상의 이용 가능성]

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 네가티브 제어압력에 대응한 경전량제어를 행하는 경우에 생기는 특정 유압작동기의 원치않는 속도 증가를 확실히 억제할 수 있다.

Claims

가변용량형 유압펌프(1)와, 상기 유압펌프에 의해 구동되는 복수의 유압작동기(6∼9)와, 상기 유압작동기의 구동을 제어하는 센터바이패스형의 복수의 유량제어밸브(10∼13)와, 상기 유량제어밸브의 센터바이패스가 직렬로 연결되는 센터바이패스라인(5)을 갖춘 유압구동장치에 구비되고, 상기 센터바이패스라인의 하류측에 설치된 유량저항수단(20)에 의해 생성되는 네가티브 제어압력을 이용하여 상기 유압펌프의 변위용적을 제어하는 유압펌프제어장치에 있어서, 상기 세..바이패스라인(5)에 발생하는 네가티브 제어압력을 검출하는 압력검출수단(21)과, 상기 압력검출수간의 검출치에 근거하여 사전에 정해진 제1의 특성에 따라 상기 유압펌프(1)의 제1 목표변위용적을 산출하는 제1목표변위용적 연산수단(151)과, 상기 복수의 유압작동기 중 하나의 유압작동기(6 또는 7)에 관련한 조작량을 검출하는 제1 조작량검출수단(22 또는 23)과, 상기 압력검출수단의 검출치에 근거하여 상기 제1 목표변위용적 연산수단으로부터 연산되는 제1 목표변위용적의 최대값을 상기 제1조작량 검출수단의 검출치에 대응하여 제한하고, 출력용 목표변위용적을 얻는 최대목표변위용적 제한수단(152∼155). 및 상기 출력용 목표변위용적에 대응하여 상기 유압펌프의 변위용적을 제어하는 레귤레이터(26)를 구비하는 것을 특징으로 하는 유압펌프제어장치.
제1항에 있어서, 상기 최대목표변위용적 제한수단은, 상기 제1조작량검출수단(22 또는 23)의 검출치에 근거하여 사전에 정해진 상기 제1특성과는 다른 제2특성에 따라 상기 유압펌프의 ... 제2 목표변위용적을 산출하는 제2 목표변위용적 연산수단(152 또는 153)과, 상기 제1 및 제2 목표벼누이용적중 작은 쪽을 선택하여 상기 출력용 목표변위용적으로 하는 최소값선택수단(155)을 구비하는 것을 특징으로 하는 유압펌프제어장치.
제2항에 있어서, 상기 제1특성은 상기 압력검출수단(21)의 검출치의 감소에 따라 소정 최소값(θ_N2)으로부터 소정 최대값 (θ_N1)까지 상기 제1 목표변위용적이 증가하는 특성이고, 상기 제2특성은, 상기 제1 조작량검출수단(22 또는 23)의 검출치의 증가에 따라 소정 최소값(θ_B2또는 θ_A2)으로부터 소정 최대값(θ_B1또는 θ_A1)까지 상기 제2 목표변위용적이 증가하는 특성이고, 상기 제2특성의 소정 최소값(θ_B2또는θ_A2)이 상기 제1특성의 소정 최대값(θ_N1)보다 작은 것을 특징으로 하는 유압펌프제어장치.
제3항에 있어서, 상기 제2특성의 소정 최대값(θ_B1또는 θ_A1)은 상기 제1특성의 소정 최대값(θ_N1)과 동일한 값인 것을 특징으로 하는 유압펌프제어장치,
제2항에 있어서, 상기 복수의 유압작동기의 다른 유압작동기(7)에 관련한 조작량을 검출하는 제2조작량검출수단(30)을 더 구비하고, 상기 최대목표변위용적 제한수단은, 상기 제2 조작량검출수단의 검출치에 근거하여 사전에 정해진 상기 제1 및 제2 특성과는 다른 제3특성에 따라 상기 유압펌프(1)의 제3목표변위용적을 산출하는 제3의 목표변위용적 연산수단(157)을 더 구비하고, 상기 최소값선택수단(155)은 제1, 제2 및 제3 목표변위용적중 최소값을 선택하여 상기 출력용 목표변위용적을 얻는 것을 특징으로 하는 유압펌프제어장치.
제5항에 있어서, 상기 제3특성은 상기 제2조작량검출수단의 검출치 증가에 따라 소정 최대값(θ_AD1)으로부터 소정 최소값 (θ_AD2)까지 상기 제3목표변위용적이 감소하는 특성인 것을 특징으로 하는 유압펌프제어장치.
제1항에 있어서, 상기 하나의 작동기는 최대구동속도가 큰 작동기(6 또는 7)인 것을 특징으로 하는 유압펌프제어장치.
제7항에 있어서, 상기 최대구동속도가 큰 작동기는 유압굴착기의 붐(104)을 구동시키는 붐실린더(6)인 것을 특징으로 하는 유압펌프제어장치.
제7항에 있어서, 상기 최대구동속도가 큰 작동기는 유압굴착기의 암(105)을 구동시키는 암실린더(7)인 것을 특징으로 하는 유압펌프제어장치.
제1항에 있어서, 상기 복수의 유압작동기의 다른 유압작동기(7)에 관련한 조작량을 검출하는 제3조작량검출수단(23)을 더욱 구비하고, 상기 최대목표변위용적 제한수단은, 상기 제1 조작량검출수단(22)의 검출치에 의거하여 사전에 정해진 상기 제1 특성과는 다른 제2 특성에 따라 상기 유압펌프의 제2 목표변위용적을 산출하는 제2 목표변위용적 연산수단(152)과, 상기 제3조작량검출수단(23)의 검출치에 의거하여 사전에 정해진 상기 제1특성과는 다른 제4 특성에 따라 상기 유압펌프의 제4 목표변위용적을 산출하는 제4 목표변위용적 연산수단(153)과 상기 제1 및 제4 목표변위용적 중 큰 쪽을 선택하는 최대값선택수단(154)과, 이 최대값선택수단으로 선택한 목표변위용적과 상기 제1 목표변위용적 중 작은 쪽을 선택하여 상기 출력용 목표변위용적으로 하는 최소값 선택수단(155)을 가지는 것을 특징으로 하는 유압펌프제어장치.