KR0167428B1

KR0167428B1 - 유압제어장치

Info

Publication number: KR0167428B1
Application number: KR1019960705062A
Authority: KR
Inventors: 겐로꾸 스기야마; 도이치 히라타
Original assignee: 오까다 하지메; 히다치 겡끼 가부시키 가이샤
Priority date: 1995-03-03
Filing date: 1996-09-13
Publication date: 1998-12-01
Also published as: US5758499A; EP0773370A1; CN1147847A; CN1072778C; EP0773370B1; DE69628529T2; DE69628529D1; WO1996027741A1; EP0773370A4

Abstract

유압제어장치에 있어서, 유압구동계의 상태량에 따라 유압펌프(1)의 디스플레이스먼트를 제어할 때에 제어유닛(13)을 사용하고, 전기적으로 제어하는 이점을 가지면서 전기계통의 고장시에 용이하게 유압적인 백업을 행할 수 있도록 하기 위해, 펌프레귤레이터(16)를 제2유압신호(Pc)의 압력이 저하됨에 따라 경사판(1a)의 경전량(θ)이 증가하도록 구성하고, 펌프레귤레이터를 제2유압신호 대신에 네거티브콘트롤 압력(Pco)을 사용할 수 있는 특성으로 하고, 고정드로틀(10)과 펌프레귤레이터의 스프링(18d)특성을 네거티브 콘트롤 압력의 작동범위에서 펌프레귤레이터가 작동할 수 있도록 설정한다. 제어유닛(13)에 있어서, 블록(102)에서 보정후의 네거티브 콘트롤 압력(Pc1)을 제2유압신호의 목표치로 하고, 이 값에 따른 제2전기신호(E)를 구하고, 전자비례벨브(15)가 발생하는 제2유압신호의 작동범위를 네거티브 콘트롤 압력과 대략 같은 레벨로 한다.

Description

유압제어장치

유압구동계의 상태량에 따라 유압펌프의 디스플레이스먼트을 제어하는 펌프레귤레이터를 구비한 유압제어장치로서는, 일반적으로 유압구동계의 상태량에 따른 압력을 제1유압신호로서 발생시키는 신호압력 발생장치와, 이 신호압력 발생장치로부터의 제1유압신호를 검출하여 제1전기신호로 변환하는 압력검출장치와, 이 압력검출장치로부터의 제1전기신호에 따라 연산처리를 행하고 제2전기신호를 출력하는 제어유닛과, 제어유닛으로부터의 제2전기신호에 따라 구동되고 유압펌프의 디스플레이스먼트을 제어하는 펌프레귤레이터를 구비한 것이 알려져 있다. 일례로서, 일본국 실개 평5-64506호 공보에 기재된 것이 있는데, 이 종래기술에서는 유압구동계에 포함되는 유량제어밸브로서 센터 바이패스 타입의 유량제어밸브를 사용하고, 상기 신호압력 발생장치로서 센터 바이패스 라인의 하류측에 드로틀을 설치하고, 상기 압력 검출자치에서 그 드로틀에 의해 발생한 이른바 네거티브 콘트롤 압력을 상기 제1유압신호로서 검출하는 동시에, 상기 제어유닛과 펌프레귤레이터와의 사이에 상기 제2전기신호에 따라 파일롯압력을 제2유압신호로 변환하는 전자 비례밸브를 설치하고, 이 전자비례밸브로부터의 제2유압신호에 의해 퍼므레귤레이터를 구동하고 있다.

본 발명은 유압셔블, 크레인 등의 건설기계에 탑재되는 유압 제어장치에 관한 것으로, 특히 유압구동계의 상태량에 따라 유압펌프의 디스플레이스먼트(displacement)을 제어하는 펌프레귤레이터를 구비한 유압제어장치에 관한 것이다.

제1도는 본 발명의 제1실시예에 의한 유압제어장치의 시스템 구성도.

제2도는 제1도에 나타난 유압제어장치에 있어서의 센터바이패스 유량과 네거티브 콘트롤 압력(제1유압신호)과의 관계를 나타낸 도.

제3도는 제1도에 나타낸 유압제어장치에 있어서의 유량제어밸브 스트로크와 네거티브 콘트롤 압력(제1유압신호)과의 관계를 나타낸 도.

제4도는 제1도에 나타낸 유압제어장치의 펌프 제어장치 및 파일롯 회로를 상세하게 나타낸 회로도.

제5도는 제4도에 나타낸 펌프제어장치의 제2유압신호와 펌프경전량과의 관계를 나타낸 도.

제6도는 제1도에 나타낸 유압제어장치의 제어유닛의 구성을 나타낸 도.

제7도는 제1도에 나타낸 유압제어장치의 제어유닛의 연산처리 내용을 나타낸 기능블록도.

제8도는 제1도에 나타낸 전자비례밸브의 유량제어밸브 스트로크와 제2유압신호와의 관계를 나타낸 도.

제9도는 보조관로의 선단부분의 상세 및 전자비례밸브 및 레굴레이터의 관로 접속부의 상세를 나타낸 도.

제10도는 제1도에 나타낸 유압제어장치의 고장시의 운전상태를 나타낸 도.

제11도는 제4도에 나타낸 펌프제어장치의 고장시의 운전상태를 나타낸 도.

제12도는 보조관로의 레귤레이터와의 접속부를 상세하게 나타낸 도.

제13도는 본 발명의 제2실시예에 의한 유압제어장치의 시스템 구성도.

제14도는 제13도에 나타낸 유압제어장치의 펌프제어장치 및 파일롯회로를 상세하게 나타낸 회로도.

제15도는 제13도에 나타낸 유압제어장치의 제어유닛의 연산처리 내용을 나타낸 기능블록도.

제16도는 본발명의 제3실시예에 의한 유압제어장치의 시스템 구성도.

제17도는 제16도에 나타낸 유압제어장치에 있어서의 펌프 토출유량과 차압(제1유압신호)과의 관계를 나타낸 도.

제18도는 제16도에 나타낸 유압제어장치의 펌프 제어장치 및 파일롯 회로를 상세하게 나타낸 회로도.

제19도는 제18도에 나타낸 펌프제어장치의 제2유압신호와 펌프경전량의 증가분과의 관계를 나타낸 도.

제20도는 제16도에 나타낸 유압제어장치의 제어유닛의 구성을 나타낸 도.

제21도는 제16도에 나타낸 유압제어장치의 제어유닛의 연산처리 내용을 나타낸 기능 블록도.

제22도는 전자비례밸브 및 레귤레이터의 관로접속부의 상세 및 차압센서와 차압검출용 관로와의 접속부를 상세하게 나타낸 도.

제23도는 제16도에 나타낸 유압제어장치의 고장시의 운전상태를 나타낸 도.

제24도는 제18도에 나타낸 펌프제어장치의 고장시의 운전상태를 나타낸 도.

제25도는 차압검출용 관로와 레귤레이터와의 접속부를 상세하게 나타낸 도.

상기 종래기술은, 유압구동계의 상태량에 따라 유압펌프의 디스플레이스먼트을 제어할 때에 제어유닛을 사용하고, 전기적으로 제어하므로 유온보정 등의 기능을 용이하게 부가할 수 있는 등의 이점을 가지고 있다. 그러나, 제어유닛을 사용하여 전기적으로 제어하는 경우는, 압력검출장치에서 제1유압신호를 검출하고 나서 전자비례밸브를 제2전기신호로 구동할 때 까지 모든 전기적인 신호를 사용하여 처리하게 되므로, 배선의 접촉불량, 제어유닛의 이상 등, 전기계통의 고장이 발생한 경우에는 펌프레귤레이터가 정상적으로 작동하지 않게 되어, 유압펌프로부터 항상 최대유량이 토출되어 유압회로에 과도한 부담이 가해지거나, 혹은 항상 최소유량이 토출되어 작업에 지장이 발생하는 문제가 있다. 이와 같은 상태는, 전기계통을 수리하지 않는 한 개선될 수 없고, 또 일반적으로 전기적인 수리는 기계적인 수리에 비교하여 트러블슈트가 곤란하다는 것은 주지와 같다.

본 발명의 목적은, 유압구동계의 상태량에 따라 유압펌프의 디스플레이스먼트을 제어할 때에 제어유닛을 사용하고, 전기적으로 제어하는 이점을 가지면서 전기계통의 고장시에 용이하게 유압적인 백업을 행할 수 있는 유압제어장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다음의 구성을 채용한다. 즉, 가변용량형의 유압펌프, 이 유압펌프로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 유압액츄에이터, 및 상기 유압펌프로부터의 상기 유압액츄에이터에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 유량제어밸브 및 상기 유량제어밸브를 조작하기 위한 조작수단을 포함하는 압유구동계와, 이 압유구동계의 상태량에 따른 압력을 제1압유신호로서 발생시키는 제1신호압력 발생수단과, 이 제1신호압력 발생수단이 발생하는 제1압유신호를 검출하고 제1전기신호로 변환하는 압력 검출수단, 이 압력 검출수단으로부터의 제1전기신호를 입력하여 소정의 연산처리를 행하고 제2전기신호를 출력하는 제어유닛, 및 상기 제어유닛으로부터의 제2전기신호에 따라 구동되고 상기 유압펌프의 디스플레이스먼트을 제어하는 펌프 레귤레이터를 포함하는 펌프 제어장치를 구비한 유압 제어장치에 있어서, 상기 펌프 제어장치는 제어유닛으로부터의 제2전기신호에 따라 제2유압신호를 생성하고, 이 제2유압신호에 의해 상기 펌프 레귤레이터의 특성을, 상기 제1신호압력 발생수단이 발생하는 제1유압신호에 의해 펌프레귤레이터가 작동될 수 있도록 설정하고, 상기 제어유닛과 제2신호압력 발생수단의 특성을, 상기 제2신호압력 발생수단이 발생하는 제2유압신호의 작동범위가 상기 제1신호압력 발생수단에 발생하는 제1유압신호의 작동범위와 대략 동일레벨이 되도록 설정한다.

바람직하게는, 상기 펌프레귤레이터는, 상기 유압펌프의 디스플레이스먼트 가변기구를 작동시키는 액츄에이터와, 이 액츄에이터의 구동을 제어하는 제어용 변환밸브를 가지며, 상기 제어용 변환밸브는 제어스풀과, 제어스풀의 일단에 설치되고 상기 제2유압신호를 입력하는 수압부와, 상기 제어스풀의 수압부와 반대측의 단부에 설치된 가세수단을 구비하고, 상기 가세수단의 특성을, 상기 제1신호압력 발생수단이 발생하는 제1유압신호에 의해 상기 제어용 변환밸브가 작동할 수 있고, 또 제1유압신호의 작동범위에서 펌프레귤레이터가 상기 유압펌프의 디스플레이스먼트 가변구성을 작동시킬 수 있도록 설정한다.

또 바람직하게는, 상기 제어유닛은, 상기 압력 검출수단으로부터의 제1전기신호에 의거하여 상기 제2신호압력 발생수단이 발생하는 제2유압신호의 작동범위를 상기 제1신호압력 발생수단이 발생하는 제1유압신호의 작동범위와 대략 동일레벨로 하는 값을 연산하고, 이 값을 상기 제2신호압력 발생수단이 발생하는 제2유압신호의 목표치로서 상기 제2전기신호로 변환하여 상기 제2신호압력 발생수단에 출력한다.

또한 바람직하게는, 상기 펌프제어장치는, 상기 제2신호압력 발생수단과 상기 압력검출수단 사이의 분기부로부터 상기 펌프레귤레이터의 가까이 까지 연장되고 상기 제1유압신호를 유도하는 보조관로를 가진다.

또 바람직하게는, 상기 펌프 제어장치는, 상기 압력검출수단, 제어유닛, 제2신호압력 발생수단 중 어느 하나에 이상이 발생했음을 검출하는 이상검출수단과, 상기 제1 및 제2유압신호가 유도되어, 상기 이상검출수단에서 이상이 검출되지 않을때는 상기 제2유압신호를 선택하여 상기 펌프레귤레이터에 작용시키고, 상기 이상 검출수단에서 이상이 검출되면 상기 제1유압신호를 선택하여 상기 펌프레귤레이터에 작용시키는 변환수단을 가진다. 이 경우, 상기 이상검출수단은 예를들어 상기 유압펌프의 디스플레이스먼트을 검출하는 수단과, 상기 제어유닛에서 연산된 목표 디스플레이스먼트과 상기 검출수단에 의해 검출된 디스플레이스먼트을 비교하여 이상을 판정하는 수단을 가진다.

또, 상기 제1신호압력 발생수단은, 예를들어 상기 제1유압신호로서 상기 유압구동계의 센터바이패스 유량에 따른 네거티브 콘트롤 압력을 발생시키는 흐름 저항수단을 포함하는 구성으로 한다.

또한, 상기 제1신호압력 발생수단은, 상기 유압펌프의 토출압력을 유도하는 관로와 상기 유압구동계의 최대 부하압력을 유도하는 관로를 포함하고, 이들 관로에 의해 상기 제1유압신호로서 유압펌프의 토출압력과 유압회로의 최대 부하압력과의 차압을 검출하는 것이어도 된다.

또, 바람직하게는, 상기 제2신호압력 발생수단은 전자비례밸브로 한다.

이상과 같이 구성한 본 발명에서는, 제어유닛을 설치하여 펌프레귤레이터를 제어하는 동시에, 펌프레귤레이터의 특성을, 제1신호압력 발생수단이 발생하는 제1유압신호에 의해 펌프레귤레이터가 작동될수 있도록 설정하고, 제어유닛과 제2신호압력 발생수단의 특성을 제2신호압력 발생수단이 발생하는 제2유압신호의 작동범위가 제1신호압력 발생수단이 발생하는 제1유압신호의 작동범위와 대략 동일 레벨이 되도록 설정한 것이므로, 정상시에는 제어유닛을 개재하여 펌프 토출유량의 전기적인 제어가 행해질 수 있는 동시에, 전기계통의 고장시에는 제1신호압력 발생수단이 발생하는 제1유압신호를 제2신호압력 발생수단이 발생하는 제2유압신호 대신에 펌프레귤레이터에 유도함으로써, 펌프레귤레이터는 제1유압신호에 의해 고장전과 동등한 작동이 가능해지고, 용이하게 유압적인 백업을 행할 수 있어 기계의 고장정지시간을 종래에 비하여 줄일 수 있게 된다.

제2신호압력 발생수단과 압력검출수단 사이의 분기부로부터 상기 펌프레굴레이터의 가까이 까지 제1유압신호를 유도하는 보조관로를 설치함으로써, 전기계통의 고장시에 그 관로를 펌프레귤레이터에 접속함으로써 단시간에 제1신호압력이 펌프레귤레이터에 유도되므로, 고장정지시간을 더욱 줄일 수 있게 된다.

이상검출수단에서 이상이 검출되면 제1유압신호를 선택하여 펌프레귤레이터에 작용시키는 변환수단을 설치함으로써, 고장시에 자동적으로 제1유압신호가 펌프레귤레이터에 유도되므로 고장정지시간을 더욱 줄일 수 있게 된다.

제1유압신호로서 유압구동계의 센터바이패스 유량에 따른 네거티브 콘트롤 압력을 발생시키는 흐름 저항수단을 제1신호압력 발생수단으로 함으로써, 센터바이패스형의 유량제어밸브를 구비한 유압구동계에서 네거티브 콘트롤 제어의 펌프 제어장치를 탑재하는 것에 본 발명을 적용하여 상기의 작용이 얻어진다.

유압펌프의 토출압력을 유도하는 관로와 유압구동계의 최대 부하압력을 유도하는 관로를 제1신호압력 발생수단으로 하고, 상기 제1유압신호로서 유압펌프의 토출압력과 유압구동계의 최대 부하압력과의 차압을 검출함으로써, 클로즈센터형의 유량제어밸브를 구비한 유압회로에서 로드센싱제어의 펌프제어장치를 탑재하는 것에 본 발명을 적용하여 상기의 작용이 얻어진다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. 먼저, 본 발명의 제1실시예를 제1도내지 제10도에 의해 설명한다.

제1도에 있어서, 본 발명의 제1실시예에 의한 유압제어장치는, 디스플레이스먼트 가변기구(이하, 경사판으로 대표시킨다)(1a)를 가지는 가변용량형의 유압펌프(1)와, 이 유압펌프(1)로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 유압액츄에이터, 예를들어 유압실린더(2)와, 유압펌프(1)로부터 유압실린더(2)에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 센터 바이패스형의 유량제어밸브(3)와, 이 유량제어밸브(3)의 센터 바이패스를 관통하는 센터 바이패스 라인(4)과, 유량제어밸브(3)를 구동하는 조작레버(3a)로 구성되는 유압구동계를 가지며, 센터 바이패스 라인(4)의 상류측은 유압펌프(1)에 접속되고, 하류측은 탱크에 접속되어 있다. 또, 유량제어밸브(3)는 조작레버(3a)의 조작방향 및 조작량에 따른 위치로 변환된다. 또, 본 실시예의 유압제어장치는 건설기계, 예를들어 유압쇼벨에 탑재되는 것이고, 유압구동계는 복수의 작업부재를 구동시키는 복수의 유압액츄에이터 및 유량제어밸브를 포함하는 것이나, 도시의 간략화를 위해 하나의 유압액츄에이터 및 유량제어밸브만을 나타낸다.

또, 본 실시예의 유압제어장치는, 센터 바이패스 라인(4)의 하류측에 설치되고, 센터 바이패스 라인(4)을 흐르는 센터 바이패스 유량(Qt)이 통과할 때에 제1유압신호로서 네거티브 콘트롤 압력(Pco)을 발생시키는 고정드로틀(10)과, 이 네거티브 콘트롤 압력(Pco)을 검출하여 제1전기신호로 변환하는 압력센서(11)와, 유압구동계의 유온을 검출하는 유온센서(12)와, 압력센서(11)로부터의 제1전기신호 및 유온센서(12)로부터의 전기신호를 입력하여 소정의 연산처리를 행하고 제2전기신호를 출력하는 제어유닛(13)과, 파일롯 압력을 발생하는 파일롯회로(14)와, 제어유닛(13)으로부터의 제2전기신호에 의해 작동하고, 당해 제2전기신호에 따라 파일롯 압력을 제2유압신호(Pc)로 변환하는 전자비례밸브(15)와, 이 전자비례밸브(15)로부터의 제2유압신호가 관로(50)를 거쳐 부여되고, 그 제2유압신호에 의해 구동되는 펌프레귤레이터(16)로 구성되는 펌프제어장치(50)를 구비하고 있다.

유량제어밸브(3)가 중립위치에 있을 때에는 센터 바이패스 라인(4)의 통로를 완전히 개방하고, 센터 바이패스 라인(4)을 흐르는 유량(Qt)은 최대가 된다. 유량제어밸브(3)가 조작레버(3a)에 의해 중립위치로부터 조작됨에 따라 센터 바이패스 라인(4)의 통로가 조여지고, 센터 바이패스 유량(Qt)도 이것에 따라 감소하여, 유량제어밸브(3)가 풀스트로크 위치에서는 센터 바이패스 라인(4)의 통로가 완전히 폐쇄되어, 센터 바이패스 유량(Qt)은 0으로 된다. 한편, 센터 바이패스 유량(Qt)이 고정드로틀(10)을 통과할 때에 발생하는 제1유압신호로서의 네거티브 콘트롤 압력(Pco)은, 제2도에 나타낸 바와 같이 유량(Qt)의 증가에 따라 증가한다. 이 때문에, 고정드로틀(10)에서 발생하는 네거티브 콘트롤 압력(Pco)은 제3도에 나타낸 바와 같이, 유량제어밸브(3)가 중립위치에 있을 때에는 최고로 되고, 유량제어밸브(3)가 중립위치로부터 조작됨에 따라 감소하고, 유량제어밸브(3)가 풀스트로크 위치로 조작되면 최저로 된다. 이와 같이 네거티브 콘트롤 압력(Pco)은 유압구동계의 상태량인 유량제어밸브(3)의 스트로크량(요구유량)에 따라 변화하고, 본 실시예의 펌프제어장치는 이 압력을 사용하여 유압펌프(1)의 토출유량을 제어한다.

이상의 펌프제어장치에 있어서, 고정드로틀(10)의 드로틀 온도특성은 제2도에 나타낸 바와 같고, 점도의 영향에 의해 저온에서는 네거티브 콘트롤 압력(Pco)이 높고 고온에서는 낮아진다.

또, 펌프레귤레이터(16)는 제4도에 나타낸 바와 같이, 경사판(1a)을 작동시키는 액츄에이터(17)와, 이 액츄에이터(17)에 관로(20a,20b)를 거쳐 접속되고 액츄에이터(17)의 구동을 제어하는 제어용 변환밸브(18)를 가지고 있다. 액츄에이터(17)는 경사판(1a)에 작동적으로 연결되고, 양단의 수압면적이 다른 서보피스톤(17a)과, 서보피스톤(17a)의 소경측의 단부를 수납하는 소경측실(17b)과, 서포피스톤(17a)의 대경측의 단부를 수납하는 대경측실(17c)로 구성되고, 소경측실(17b)이 관로(20a)에 접속되고, 대경측실(17c)이 관로(20b)에 접속되어 있다. 제어용 전환밸브(18)는 제어스풀(18a)과, 제어스풀(18a)의 양단에 설치된 수압부(18b,18c)와, 제어스풀(18a)의 수압부(18c)측의 단부에 설치된 스프링(18b)과, 제어스풀(18a)의 외주에 슬라이딩 자유롭게 끼워 맞추어진 피이드백 슬리브(18e)로 구성되고, 수압부(18b)에는 전자비례밸브(15)로부터 출력된 제2유압신호(Pc)가 유도되고, 수압부(18c)는 탱크에 접속되고, 피이드백 슬리브(18e)는 링크(19)를 개재하여 서보피스톤(17a)에 접속되고, 서보피스톤(17a)에 연동하여 작동한다.

파일롯회로(14)는 파일롯펌프(14a)와 파일롯 릴리프밸브(14b)로 구성되고, 파일롯 릴리프밸브(14b)의 설정에 따른 파일롯 압력이 얻어진다.

상기의 펌프레귤레이터(16)로 유압펌프(1)가 제어될 때의 제2유압신호(Pc)에 대한 경사판(1a)의 경전량(θ)의 특성은, 제5도에 나타낸 바와 같이 된다. 즉, 전자비례밸브(15)로부터 어떤 제2유압신호(Pc)가 출력되었을 때, 이 제2유압신호(Pc)에 의해 수압부(18b)에 발생하는 유압력과 이 유압력에 대항하여 스프링(18d)이 가세하는 힘의 균형으로, 제어스풀(18a)의 위치가 결정된다. 이 때, 제2유압신호(Pc)의 압력이 그 때 까지의 압력보다 낮아지면, 제어스풀(18a)은 슬리브(18e)에 대한 도시좌측의 위치로 움직이고, 관로(20a)를 거쳐 소경측실(17b)에 파일롯 회로(13)의 파일롯 압력이 유도되고, 대경측실(17c)은 관로(20b)를 거쳐 탱크에 연결되고, 서보피스톤(17a)을 도시좌방의 경사판(1a)의 경전량을 증가시키는 방향으로 이동시킨다. 역으로, 제2유압신호(Pc)의 압력이 그 때 까지의 아력보다 높아지면, 제어스풀(18a)은 슬리브(18e)에 대하여 도시 우측의 위치로 움직이고, 관로(20a,20b)를 거쳐 소경측실(17b)과 대경측실(17c)에 파일롯 회로(24)의 같은 파일롯 압력이 유도되고, 그 수압면적 차이에 의해 서보피스톤(17a)을 도시 우방의 경사판(1a)의 경전량을 감소시키는 방향으로 이동시킨다. 또, 이와 같이 제어스풀(18a)과 슬리브(18e) 사이의 어긋난 방향에 따라 서보피스톤(17a)이 이동할 때, 서보피스톤(17a)은 링크(19)를 거쳐 그 어긋남을 없애는 방향으로 슬리브(18e)를 이동시키고, 제어스풀(18a)의 균형위치로 슬리브(18e)를 정지시켜, 유압펌프의(1) 경사판(1a)의 경전량이 정해진다. 이 결과, 제2유압신호와 경사판(1a)의 경전량(θ)의 관계는, 제5도에 나타낸 바와 같이 제2유압신호(Pc)의 압력이 저하됨에 따라 경사판(1a)의 경전량(θ)이 증가하는 관계가 된다.

제어유닛(13)은 마이크로컴퓨터로 구성되고, 제6도에 나타낸 바와 같이 압력센서(11)로부터 출력되는 제1전기신호와, 유온센서(12)로부터의 출력되는 전기신호를 입력하고 이들을 디지탈신호로 변환하는 A/D컨버터(13a)와, 중앙연산장치(CPU)(13b)와, 제어순서의 프로그램을 격납하는 리드온리 메모리(ROM(13c))와, 연산 도중의 수치를 일시적으로 기억하는 랜덤억세스 메모리(RAM(13d))와, 출력용의 I/O인터페이스(13e)와, 상술한 전자비례밸브(15)에 접속되는 증폭기(13g)를 구비하고 있다.

제어유닛(13)의 중앙연산장치(13b)에서 행해지는 연산처리 기능을 제7도에 기능블록도로 나타낸다. 제7도에 있어서 블록(100)에서는 유온센서(12)로부터의 전기신호를 입력하고, 도시한 바와 같이 온도보정 테이블을 사용하여 유온(T)에 따른 네거티브 콘트롤 압력의 보정치(ΔPco)를 연산한다. 온도보정 테이블은 일반적으로 유압기계가 작동할 때의 유압구동계의 유온 50℃일때의 보정치(ΔPco)를 0으로 하고, 그것보다 저온측에서는 마이너스의 보정치(ΔPco)를 연산하고, 고온측에서는 플러스의 보정치(ΔPco)를 연산하도록 설정되어 있다. 가산부(101)에서는 이와 같이 하여 구한 보정치(ΔPco)를 압력센서(11)로부터의 제1전기신호에 의한 네거티브 콘트롤 압력(Pco)에 가산하여 네거티브 콘트롤 압력을 온도 보정하고, 블록(102)에 의해 보정후의 네거티브 콘트롤 압력(Pc1)을 전자비례밸브(15)의 제2유압신호(Pc)의 목표치로 하고, 이 값(Pc1)에 따른 제2전기신호(E)를 구하고, 이것을 전자비례밸브(15)에 출력한다.

전자비례밸브(15)가 제2전기신호(E)에 의해 작동할 때의 유량제어밸브(3)의 스트로크량과 전자비례밸브(15)로부터 출력되는 제2유압신호(Pc)와의 관계를 제8도에 나타낸다. 전자비례밸브(15)가 출력하는 제2유압신호(Pc)는 제3도에 나타낸 고정드로틀(10)의 특성과 마찬가지로, 유량제어밸브(3)가 중립위치에 있을 때에는 최고로 되고, 유량제어밸브(3)가 중립위치로부터 조작됨에 따라 감소하고, 유량제어밸브(3)가 풀스트로크 위치로 조작되면 최저가 되는 관계로 되어 있다.

이상에 있어서, 펌프레귤레이터(16)의 특성은, 펌프레귤레이터(16)가 고정드로틀(10)이 발생하는 제1유압신호, 즉 네거티브 콘트롤 압력(Pco)에 의해 동작될 수 있도록 설정되고, 제어유닛(13)과 전자비례밸브(15)의 특성은, 전자비례밸브(15)가 발생하는 제2유압신호(Pc)의 작동범위가 고정드로틀(10)이 발생하는 네거티브 콘트롤 압력(Pco)의 작동범위와 대략 동일레벨이 되도록 설정되어 있다.

즉, 펌프레귤레이터(16)는 상술한 바와 같이, 제2유압신호(Pc)의 압력이 저하됨에 따라 경사판(1a)의 경전량(θ)이 증가하도록 구성되어 있고(제5도참조), 네거티브 콘트롤 압력(Pco)은 제3도에 나타낸 바와 같이 유량제어밸브(3)가 중립위치로부터 조작됨에 따라 저하되므로, 펌프 토출유량을 증감시킬 때의 펌프레귤레이터(16)의 입력신호(제2유압신호(Pc))의 변화와 네거티브 콘트롤 압력(Pco)의 변화는 대응하며, 펌프레귤레이터(16)는 압력의 레벨을 맞추면 제2유압신호(Pc)대신에 네거티브 콘트롤 압력(Pco)을 사용할 수 있는 구조로 되어 있다. 그래서, 먼저 펌프레귤레이터(16)의 제어용 전환밸브(18)의 스프링(18d)의 특성은, 고정드로틀(10)이 발생하는 네거티브 콘트롤 압력(Pco)에 의해 제어용 전환밸브(18)가 동작할 수 있고, 또 유압구동계의 유온 50℃일때의 네거티브 콘트롤 압력(Pco)의 작동범위에서 펌프레귤레이터(16)가 제5도에 나타낸 특성을 발휘할 수 있도록 설정되어 있다.

예를들어, 본 실시예에서는 파일롯 회로(14)의 파일롯 압력을 종래대로 예를들어 50kg/cm²로 하고, 이 파일롯 압력을 사용하여 전자비례밸브(15)가 발생시키는 제2유압신호(Pc)로 펌프레귤레이터(16)가 동작할 수 있게 하기 위해, 고정드로틀(10)의 드로틀 정도를 종래보다 느슨하게 하고(개구면적을 크게하고), 센터 바이패스 유량(Qt)에 따라 대략 0내지 50kg/cm²의 작동범위를 갖는 제1유압신호(네거티브 콘트롤 압력(Pco))을 발생시킬 수 있도록 설정하고, 펌프레귤레이터(16)에 있어서 이 0내지 50kg/cm²의 작동범위를 갖는 유압신호로 펌프레귤레이터(16)가 제5도에 나타낸 특성을 발휘할 수 있도록 스프링(18d)의 특성을 설정하고 있다.

다음에, 제어유닛(13)은 상기와 같이 블록(102)에 의해 보정후의 네거티브 콘트롤압력(Pc1)을 전자비례밸브(15)의 제2유압신호(Pc)의 목표치로 하고, 이 값(Pc1)에 따른 제2전기신호(E)를 출력하고, 전자비례밸브(15)는 그 제2전기신호(E)에 의해 작동하게 되나, 제어유닛(13)에 있어서는 제2유압신호(Pc)의 목표치로서 고정 드로틀(10)이 발생하는 제1유압신호(Pco)와 대략 같은 레벨의 작동범위를 갖는 값을 계산하고, 전자비례밸브(15)에서는 마찬가지로 Pco와 대략 같은 레벨의 작동범위를 갖는 제2유압신호(Pc)를 발생하도록 되어 있다.

구체적으로는 상기 예에서는, 전자비례밸브(15)는 50kg/cm²의 파일롯 압력을 사용하여 0 내지 50kg/cm²의 작동범위를 갖는 제2유압신호(Pc)를 발생한다.

또한, 고정드로틀(10)의 설정은 종래대로 하고, 펌프레귤레이터(16)의 스프링(18d)의 특성이나 제어유닛(13) 및 전자비례밸브(15)의 특성을 그것에 적합하도록 변경하여도 된다. 이 경우는, 전자비례밸브(15)가 출력하는 제2유유압신호의 압력레벨을 상기 고정드로틀(10)의 특성에 맞게 할 필요가 있으므로, 파일롯 회로(14)도 그것에 적합한 파일롯 압력을 발생시킬 수 있도록 설정을 변경할 필요가 있다. 또, 고정드로틀(10)의 설정과 펌프레귤레이터, 제어유닛 및 전자비례밸브(15)의 특성 설정의 양쪽을 변경하여도 된다.

제1도로 되돌아가, 고정드로틀(10)과 압력센서(11)와의 사이에 분기부(21)를 설치하고, 이 분기부(21)로부터 펌프레귤레이터(16)의 가까이 까지 네거티브 콘트롤 압력(Pco)을 유도하는 보조관로(22)가 마련되어 있다.

제9도에 보조관로(22)의 선단부분의 상세 및 전자비례밸브(15) 및 레귤레이터(16)의 관로 접속부를 상세하게 나타낸다. 보조관로(22)의 선단에는 내측에 암나사가 가공된 개구부를 가지며 외측에 너트부(60a)를 가지는 마우스피스(6)가 설치되고, 마우스피스(60)의 개구부에 플러그(61)를 나사 결합함으로써 관로(22)의 선단은 막혀있다. 플러그(61)는 너트부(61a)와 숫나사가 가공된 삽입부(61b)를 가지며, 이 삽입부(61b)를 마우스피스(60)의 개구부에 삽입하고, 너트부(60a) 또는 (61a)를 돌림으로써 플러그(61)는 마우스피스(60)에 나사결합된다.

레귤레이터(16)의 관로(50)와의 접속부에는 어댑터(65)가 설치되고, 어댑터(65)는 플러그(61)와 마찬가지로 너트부(65a)와 숫나사가 가공된 삽입부(65b)를 가지고 있다. 한편, 관로(50)의 대응하는 단부에는 마우스피스(60)와 마찬가지의 마우스피스(67)가 설치되고, 마우스피스(67)는 내측에 암나사가 가공된 개구부를 가지며 외측에 너트부(67a)를 가지며, 어댑터(65)의 삽입부(65b)에 마우스피스(67)의 개구부를 삽입하고, 너트부(67a)를 돌림으로써 마우스피스(67)는 어댑터(65)에 나사결합된다. 전자비례밸브(15)와 관로(50)와의 접속부도 마찬가지이다.

이상과 같이 구성한 본 실시예에서는, 유량제어밸브(3)가 중립위치에 있고, 센터바이패스 유량(Qt)이 많을 때는, 제3도, 제5도및 제8도의 관계로부터 알 수 있는 바와 같이 유압펌프(1)의 디스플레이스먼트을 감소시키고, 유량제어밸브(3)가 중립위치로부터 조작되고 센터 바이패스 유량(Qt)이 감소함에 따라 유압펌프(1)의 디스플레이스먼트을 증가시켜, 요구유량에 따라 유압펌프(1)의 토출유량이 제어된다.

또, 제2도에 나타낸 바와 같이 유압구동계의 유온이 50℃보다 낮을때에는 네거티브 콘트롤 압력(Pco)은 높고, 50℃보다 높을때에는 네거티브 콘트롤 압력(Pco)은 낮아진다. 이 때문에, 온도보정을 행하지 않으면 유압펌프(1)의 토출유량을 정확하게 제어할 수 없게 된다. 본 실시예에서는 상기와 같이 유압구동계의 유온을 검출하고, 제어유닛(13)내에서 네거티브 콘트롤 압력(Pco)을 온도 보정하고 있기 때문에, 유압구동계의 유온 영향을 보정하여 유압펌프(1)의 토출유량을 정확하게 제어할 수 있다.

그리고, 압력센서(11), 제어유닛(13), 전자비례밸브(15)의 이상, 또는 배선의 접촉 불량 등, 전기계통의 고장시에는 제10도 및 제11도에 나타낸 바와 같이, 전자비례밸브(14)와 펌프레귤레이터(16)의 제어용 변환밸브(18)와의 접속을 끊고, 보조관로(22)를 제어용 전환밸브(18)에 접속하고, 고정드로틀(10)에서 발생한 네거티브 콘트롤 압력(Pco)을 제어용 변환밸브(18)에 직접 유도한다. 이것에 의해, 상기와 같이 펌프레귤레이터(16)의 특성과 제어유닛(13) 및 전자비례밸브(15)의 특성을 설정하기 때문에, 펌프레귤레이터(16)는 네거티브 콘트롤 압력(Pco)에 의해 일반적인 작업시의 유온조건하에서는 고장전과 동등한 작동이 가능해진다.

제12도에 보조관로(22)와 레귤레이터(16)와의 접속부를 상세하게 나타낸다. 보조관로(22)를 레귤레이터(16)에 접속하기 위해서는 먼저 보조관로(22)의 선단 마우스피스피스(60)를 막는 플러그(61)를 떼어내는 동시에, 레귤레이터(16)의 어댑터(65)로부터 관로(50)의 마우스피스(67)를 떼어내고, 이어서 보조관로(22)의 마우스피스(6)를 어댑터(65)에 연결한다. 이 연결은, 어댑터(65)의 삽입부(65b)에 마우스피스(60)의 개구부를 꽂고, 너트(60a)를 돌려 나사결합함으로써 행해진다. 이 때, 관로(50)측의 마우스피스(67)에는 플러그(61)와 같은 플러그(61A)를 꽂아 나사 결합하여, 마우스피스(67)의 개구부를 막아두는 것이 바람직하다.

이상과 같이 본 실시예에 의하면, 유압구동계의 상태량에 따라 유압펌프이 디스플레이스먼트을 제어할 때에, 제어유닛을 사용하여 전기적으로 제어하는 이점을 가지면서, 전기계통의 고장시에 용이하게 유압적인 백업을 행할 수 있어, 기계의 고장 정지시간을 종래에 비하여 줄일 수 있게 되고, 또 일반적인 작업시에서의 유온조건하에서는 고장전과 동등한 성능을 발휘할 수 있다.

본 발명의 제2실시예를 제13도 내지 제15에 의해 설명한다. 도면 중, 제1도, 제4도 및 제7도에 나타낸 부재 및 기능과 동등한 것에는 같은 부호를 붙인다.

본 실시예의 유압제어장치에 있어서는, 펌프제어장치(50A)는 제13도 및 제14에 나타낸 바와 같이, 제1실시예의 구성에 더하여 유압펌프(1)의 경사판(1a)의 경전위치(θ)를 검출하는 경전위치센서(30)와, 전자비례밸브(15) 및 보조관로(22)와 펌프레귤레이터(16)와의 사이에 접속된 전자전환밸브(31)를 구비하고 있다. 전자전환밸브(31)는 제14에 나타낸 바와 같이, 전자비례밸브(15)로부터의 제2유압신호(Pc)와 고정드로틀(10)에서 발생하고 보조관로(22)에 의해 유도된 제1유압신호(Pco)를 선택적으로 펌프레귤레이터(16)의 제어용 변환밸브(18)의 수압부(18b)에 유도하는 구성으로 되어 있다.

제어유닛(13A)은 제15에 나타낸 바와 같이, 블록(110)에서 온도보정한 네거티브 콘트롤 압력(Pc1)에 대응하는 목표펌프 경전(θr)을 연산하고, 연산부(111)에서 이 목표 경전위치(θr)와 경전 위치센서(30)로부터의 전기신호에 의한 실경전위치(θ)와의 차이(Δθ)(θr-θ)를 구하고, 블록(112)에서 그 차이(Δθ)가 미리 설정된 값의 범위내에 있을 때에는 전기계통은 정상이라고 판단하여, 전자전환밸브(31)에 전환신호를 출력하지 않고, 블록(112)에서 그 차이(Δθ)가 미리 설정된 값보다 클때는 전기계통에 이상이 발생한 것으로 판단하고, 저자전환밸브(31)에 전환신호를 출력한다. 전자전환밸브(31)는 전환신호가 없을 때에는 도시의 위치로 유지되고, 전자전환밸브로부터의 제2유압신호(Pc)를 제어용 변환밸브(18)에 유도하고, 제어유닛(13A)으로부터 전환신호가 출력되면 도시의 위치로부터 전환되고, 고정드로틀(10)에서 발생한 네거티브 콘트롤 압력(Pco)을 제어용 변환밸브(18)에 직접 유도한다.

이상과 같이 구성한 본 실시예에서는, 전기계통이 고장나면 자동적으로 네거티브 콘트롤 압력(Pco)이 펌프레귤레이터(16)에 유도되므로, 고장정지시간을 더욱 줄일 수 있게 된다.

본 발명의 제3실시예를 제16내지 제25도에 의해 설명한다. 도면 중, 제1도, 제4도, 제6도, 제9도, 제11도에 나타낸 부재와 동등한 부재에는 같은 부호를 붙인다. 본 실시예는 로드센싱 제어의 유압구동계를 갖는 유압제어장치에 본 발명을 적용한 것이다.

제16도에 있어서, 본 실시예의 유압제어장치는, 가변용량형의 유압펌프(1)와 유압실린더(2)와, 유압펌프(1)로부터 유압실린더(2)에 공급되는 유압의 흐름을 제어하는 클로즈센터형의 유량제어밸브(3B)와, 유압펌프(1)와 이 유량제어밸브(3B)과의 사이에 설치되고 유량제어밸브(3B)의 전후 차압을 보상하는 압력보상밸브(37)와, 유압펌프(1)의 토출관로에 접속되고, 유압펌프(1)의 토출압력(Pd)과 최대 부하압력(P1)과의 차압을 소정치(최대 차압)(ΔPmax)내로 제한하는 언로드밸브(38)와, 유량제어밸브(3B)를 구동하는 조작레버(3a)로 구성되는 유압구동계를 가지며, 이 유압구동계에는 도시하지 않은 다른 하나 또는 복수의 유압액츄에이터 및 이것에 대응하는 유량제어밸브, 압력보상밸브가 접속되어 있다.

또, 본 실시예의 유압제어장치는 유압실린더(2)의 부하압력을 유도하는 관로(39a), 이 관로(39a)와 다른 액츄에이터에 관계된 동일한 관로에 접속되고, 상기 유압구동계의 최대 부하압력(P1)을 선택하는 셔틀밸브(40), 셔틀밸브(40)에서 선택된 최대부하압력(P1)이 유도되는 관로(41) 및 유압펌프(1)의 토출압력(Pd)이 유도되는 관로(42)와, 관로(41)에 유도된 최대 부하압력과 관로(42)에 유도된 펌프 토출압력과의 차압(ΔP)을 제1유압신호로서 검출하고 제1전기신호로 변환하는 차압센서(43)와, 유압구동계의 유온을 검출하고 제2전기신호로 변환하는 유온센서(12)와, 유압펌프(1)의 경사판(1a)의 경전위치(θ)를 검출하는 경전위치센서(30)와, 차압센서(43)로부터의 제1전기신호, 유온센서(12) 및 경전위치센서(30)로부터의 전기신호를 입력하고 소정의 연산처리를 행하고 제2전기신호를 출력하는 제어유닛(13B)과, 제어용의 파일롯 압력을 발생하는 파일롯 회로(14)와, 제어유닛(13B)으로부터의 제2전기신호에 의해 작동하고, 당해 제2전기신호에 따라 파일롯 압력을 제2유압신호(Pc)로 변환하는 전자비례밸브(15)와, 이 전자비례밸브(15)로부터의 제2유압신호에 의해 구동되는 펌프레귤레이터(16B)로 구성되는 펌프 제어장치(50B)를 구비하고 있다.

유량제어밸브(3B)가 중립위치에 있고 폐쇄되어 있을 때에는 관로(39a)에는 탱크압이 유도되고, 다른 액츄에이터도 구동되지 않는다고 하면 셔틀밸브(41)에 의해 선택되는 최대 부하압력도 탱크압으로 되고, 유압펌프(1)의 토출압력과 최대 부하압력과의 차압(ΔP)은 최대로 된다. 유량제어밸브(3B)가 조작되면 유량제어밸브(3B)의 스트로크량(요구유량)에 따른 유량이 유압실린더(2)에 공급되고, 유압펌프(1)의 토출유량이 요구유량보다 적으면 유압펌프(1)의 토출압력이 저하되고, 차압(ΔP)은 감소한다. 한편, 유압펌프의 토출압력이 증가하고, 펌프 토출유량이 요구유량보다 많아지면 유압폄프(1)의 토출압력은 상승하고, 차압(ΔP)은 증가한다. 이와 같이 최대 부하압력과 펌프토출압력과의 차압(ΔP)은 유압구동계의 상태량인 유량제어밸브(3B)의 스트로크량에 따라 변화하고, 본 실시예의 펌프 제어장치는 이 차압(ΔP)을 이용하여 유압펌프(1)의 토출유량을 제어한다. 여기서, 상기의 관로(41)와 관로(42)는 유압구동계의 상태량에 따른 압력(차압)을 제1유압신호로서 발생시키는 제1신호압력 발생수단을 구성한다.

이상의 펌프제어장치에 있어서, 차압(ΔP)을 이용하여 유압펌프(1)의 토출유량(Qp)을 제어할 때의 온도특성은 제17도에 나타낸 바와 같고, 점도의 영햐에 의해 같은 유압펌프의 토출유량(Qp)에 대하여 저온에서는 차압(ΔP)은 높고, 고온에서는 낮아진다.

또, 펌프레귤레이터(16B)는 제18도에 나타낸 바와 같이, 경사판(1a)을 작동시키는 액츄에이터(17)와, 이 액츄에이터(17) 관로(20a,20b)를 거쳐 접속되고 액츄에이터(17)의 구동을 제어하는 제어용 전환밸브(18B)를 가지고 있다. 액츄에이터(17)의 구성은 제1실시예와 같다. 제어용 전환밸브(18B)는 제어스풀(18a)과, 제어스풀(18a)의 양단에 설치된 수압부(18b,18c)와, 제어스풀(18a)의 수압부(18c)측의 단부에 설치되며 펌프레귤레이터(16B)의 특성을 설정하는 스프링(18d)으로 구성되고, 수압부(18b)에는 전자비례밸브(15)로부터 출력된 제2유압신호(Pz)가 유도되고, 수압부(18c)는 탱크에 접속되어 있다.

상기의 펌프레귤레이터(16B)에서 유압펌프(1)가 제어될 때의 제2유압신호(Pc)에 대한 경사판(1a)의 경전량(θ)의 증가분(Δθ)의 특성은, 제19도에 나타낸 바와 같이 된다. 즉, 전자비례밸브(14)로부터 어느 한 제2유압신호(Pc)가 출력되고, 이 제2유압신호(Pc)의 압력이 스프링(18d)의 설정치(ΔPs)보다 작을 때에는, 제어스풀(18a)은 도시한 좌측의 위치로 움직이고, 관로(20a)를 거쳐 소경측실(17b)에 파일롯회로(13)의 파일롯 압력이 유도되고, 대경측실(17c)은 관로(20b)를 거쳐 탱크에 연결되고, 서보피스톤(17a)을 도시 좌방의 경사판(1a)의 경전량을 증가시키는 방향으로 이동시킨다. 역으로, 제2유압신호(Pc)의 압력이 스프링(18d)의 설정치(ΔPs)보다 클 때에는, 제어스풀(18a)은 도시 우측의 위치로 움직이고, 관로(20a,20b)를 거쳐 소경측실(17b)과 대경측실(17c)에 파일롯 회로(14)와 같은 파일롯 압력이 유도되고, 그 수압면적 차이에 의해 서보피스톤(17a)을 도시 우방의 경사판(1a)의 경전량을 감소시키는 방향으로 이동시킨다. 제2유압신호(Pc)의 압력이 스프링(18d)의 설정치(ΔPs)와 같을 때에는, 제어스풀(18a)은 도시의 위치로 유지되고, 서보피스톤(17a)을 도시의 위치로 유지하여 그 때의 경사판(1a)의 경전량을 유지한다. 이 결과, 제2유압신호(Pc)와 경사판(1a)의 경전량(θ)의 증가분(Δθ)과의 관계는 제19도에 나타낸 바와 같이, 스프링(18d)의 설정치(ΔPs)를 경계로 하여 제2유압신호(Pc)의 압력이 설정치(ΔPs)보다 작아짐에 따라 증가분(Δθ)이 플러스 방향으로 증가하고, 제2유압신호(Pc)의 압력이 스프링(18d)의 설정치(ΔPs)보다 커짐에 따라 증가분(Δθ)이 마이너스 방향으로 감소하는 관계로 된다.

제어유닛(13B)은 마이크로컴퓨터로 구성되고, 제20도에 나타낸 바와 같이 차압센서(43)로부터 출력되는 제1전기신호와, 유온센서(12) 및 경전위치센서(30)로부터 출력되는 전기신호를 입력하고 이들을 디지탈 신호로 변환하는 A/D컨버터(13a)와, 중앙연산장치(CPU)(13b)와, 제어 순서의 프로그램을 격납하는 리드온리메모리(ROM(13c))와, 연산 도중의 수치를 일시적으로 기억하는 랜덤억세스메모리(RAM(13d))와, 출력용의 I/O인터페이스(13e)와, 상술한 전자비례밸브(15)에 접속되는 증폭기(13g)를 구비하고 있다.

제어유닛(13B)의 중앙연산장치(13b)에서 행해지는 연산처리 기능을 제21도에 기능블록도로 나타낸다. 제21도에 있어서, 블록(200)에서는 유온센서(12)로부터의 전기신호를 입력하고, 도시와 같은 온도보정테이블을 이용하여 유온(T)에 따른 목표차압(ΔPo)을 연산한다. 온도보정 테이블은 일반적으로 유압기계가 작동할 때의 유압구동계의 유온 50℃일때의 목표차압(ΔPo)을 상기 펌프레귤레이터(16B)의 스프링(18d)의 설정치(ΔPs)에 일치시키고, 그것보다 저온측에서는 ΔPs보다 큰 목표차압(ΔPo)을 연산하고, 고온측에서는 ΔPs보다 작은 목표차압(ΔPo)을 연산하도록 설정되어 있다. 감산부(201)에서는 이와 같이 하여 구한 목표차압(ΔPo)으로부터 차압센서(43)로부터의 제1전기신호에 의한 차압(ΔP)을 감산하여 차압편차(Δ(ΔP))를 구하고, 또 블록(205) 및 가산부(206)에서 적분제어에 의해 유압펌프(1)의 목표 경전위치(θo)를 연산하고, 감산부(207)에서 그 목표경전 위치(θo)와 경전위치센서(30)에서 검출한 실제의 경전위치(θ)를 비교하여 편차(Z)를 구하고, 블록(208)에서 도시와 같은 테이블을 이용하여 편차(Z)에 따른 전자비례밸브(15)의 제2유압신호(Pc)의 목표치(Pz1)를 구하고, 블록(209)에서 목표치(Pz1)에 따른 제2전기신호(E)를 구해, 이것을 전자비례밸브(15)에 출력한다. 또, 블록(203)은 적분 제어연산을 위한 적분계수(Ki)를 출력하는 부분이며, 블록(205)에서는 이 적분계수에 차압편차(Δ(ΔP))를 곱하여 목표경전위치의 증가분(ΔθΔP)을 구하고, 블록(206)에서는 전회 연산한 경사판 목표위치(θo)에 그 증가분을 가산하고, 금회의 경가판 목표위치를 구한다.

이상에 있어서, 펌프레귤레이터(16B)의 특성은 제1신호압력 발생수단인 관로(41,42)가 발생하는 제1유압신호, 즉 최대부하 압력(P1)과 펌프 토출압력(Pd)와의 차압(ΔP)에 의해 동작될 수 있도록 설정되고, 제어유닛(13B)과 전자비례밸브(15)의 특성은, 전자비례밸브(15)가 발생하는 제2유압신호(Pc)의 작동범위가 차압(ΔP)의 작동범위와 대략 동일레벨로 되도록 설정되어 있다.

즉, 펌프레귤레이터(16B)는 상술한 바와 같이, 제2유압신호(Pc)의 압력이 스프링(18d)의 설정치(ΔPs)보다 작을 때에는 경사판(1a)의 경전량을 증가시키고, 역으로 제2유압신호(Pc)의 압력이 스프링(18d)의 설정치(ΔPs)보다 클 때에는 경사판(1a)의 경전량을 감소시키도록 구성되어 있다. 한편, 차압(ΔP)은 펌프 토출유량이 요구유량보다 적을 때에는 저하되고, 펌프 토출유량이 요구유량보다 많을 때에는 상승한다. 따라서, 펌프 토출유량을 증감시킬 때의 펌프레귤레이터(16B)의 입력신호(제2유압신호(Pc))의 변화와 펌프토출유량이 증감할 때의 차압(ΔP)의 변화는 대응하고 있고, 펌프레귤레이터(16B)는 압력레벨을 맞추면 제2유압신호(Pc)대신에 차압(ΔP)를 사용할 수 있는 구조로 되어 있다. 그래서, 먼저 펌프레귤레이터(16B)의 제어용 전환밸브(18)의 스프링(18d)의 특성은, 차압(ΔP)에 의해 제어용 전환밸브(18)가 동작할 수 있고, 또 유압구동계의 유온이 50℃일 때의 차압(ΔP)의 동작범위에서 펌프레귤레이터(16B)가 제19에 나타낸 특성을 발휘할 수 있도록 설정되어 있다. 여기서, 차압(ΔP)은 스프링(18d)의 설정치(ΔPs)에 일치하도록 제어되므로, 이 설정치(ΔPs)는 로드센싱 제어의 목표차압이 된다.

일례로서, 관로(41,42)에 0 내지 30kg/cm²의 차압이 발생하도록 언로드밸브(38)가 설정되어 있다고 하면, 펌프레귤레이터(16B)의 스프링(18d)특성은, 초리설정에서 20kg/cm²상당의 힘을 발생하고, 0 내지 30kg/cm²의 작동범위를 갖는 차압(ΔP)에서 펌프레귤레이터(16B)가 제19도에 나타낸 특성을 발휘할 수 있도록 설정되어 있다.

다음에, 제어유닛(13B)에 있어서는 상기와 같이 블록(208)에서 도시와 같은 테이블을 이용하여 편차(Z)에 따른 제2유압신호(Pc)의 목표치(Pz1)를 연산하고, 이 목표치(Pz1)에 따른 제2전기신호(E)를 출력하고 있다. 여기서, 블록(208)의 테이블은 편차 Z=0, 즉 목표경전위치(θo)와 실제의 경전위치(θ)와의 차이가 없을 때에는, 제2유압신호의 목표치(Pz1)가 펌프레귤레이터(16B)의 제어용 변환밸브(18)의 스프링(18d) 설정치(ΔPs)(즉 블록(200)에서 설정된 유온 50℃일 때의 목표차압(ΔPs)과 같아지고, Z0, 즉 목표경전위치(θo)보다 실제의 경전위치(θ)가 적을 때에는, 제2유압신호의 목표치(Pz1)가 스프링(18d)의 설정치(ΔPs)보다 작아지며, Z0, 즉 목표경전위치(θo)보다 실제의 경전위치(θ)가 많을 때에는 제2유압신호의 목표치(Pz1)가 스프링(18d)의 설정치(ΔPs)보다 커지도록 설정되어 있다. 또, 전자비례밸브(15)는 이것에서 출력되는 제2유압신호(Pc)가, Z=0 에서는 스프링(18d)의 설정치(ΔPs)와 같아지고, Z0에서는 스프링의(18d) 설정치(ΔPs)보다 작아지고, Z0에서는 스프링(18d)의 설정치(ΔPs)보다 커지도록 설정되어 있고, 이것에 의해 펌프레귤레이터(16B)는 제19도에 나타낸 특성으부터, Z=0에서는 경사판(1a)의 경전위치를 유지하고, Z0에서는 경사판(1a)의 경전량을 증가시키고, Z0에서는 경사판(1a)의 경전량을 감소시킨다.

이상과 같이 전자비례밸브(15)가 발생하는 제2유압신호(Pc)는 스프링(18d)의 설정치(ΔPs)(즉 블록(200)에서 설정된 유온이 50℃일 때의 목표차압(ΔPo)을 중심으로하여 변화하도록 설정되고, 또 상술한 바와 같이 스프링(18d)의 특성은 유압구동계의 유온이 50℃일 때의 차압(ΔP)의 작동범위에서 펌프레귤레이터(16B)가 제19도에 나타낸 특성을 발휘할 수 있도록 설정되어 있으므로, 제2유압신호(Pc)의 작동범위는 차압(ΔP)의 작동범위와 대략 동일레벨로 된다.

상기의 예에서는 블록(208)의 테이블 설정에 의해 전자비례밸브(15)는 0 내지 30kg/cm²의 작동범위를 갖는 제2유압신호(Pc)를 발생한다.

제22도에 전자비례밸브(15) 및 레귤레이터(16B)의 관로 접속부의 상세 및 차압센서(43)와 관로(41,42)와의 접속부를 상세하게 나타낸다. 전자비례밸브(15) 및 레귤레이터(16B)와 관로(50)의 접속부는 제9도에 나타낸 제1실시예의 것과 같은 구조로 되어 있다. 또, 레귤레이터(16B)의 탱크측 관로(80)와의 접속부도 같고, 레귤레이터(16B)의 접속부에는 어댑터(65A)가 설치되고, 탱크에 이르는 관로(80)의 선단에는 마우스피스(57A)가 설치되고, 양자는 나사결합되어 있다.

한편, 차압센서(43)의 관로(41,42)와의 접속부에는 어댑터(70,71)가 설치되고, 어댑터(70,71)는 제9도에 나타낸 어댑터(65)와 마찬가지로 너트부(70a,71a)와 숫나사가 가공된 삽입부(70b,71b)를 가지고 있다. 한편, 관로(41,42)의 대응하는 단부에는 제9도에 나타낸 마우스피스(60)와 같은 마우스피스(72,73)가 설치되고, 마우스피스(72,73)는 내측에 암나사가 가공된 개구부를 가지고 외측에 너트부(72a,73a)를 가지며, 어댑터(70,71)의 삽입부(70b,71b)에 마우스피스(71,73)의 개구부를 삽입하고, 너트부(72a,73a)를 돌림으로써 마우스피스(72)는 어댑터(70)에, 마우스피스(73)는 어댑터(71)에 가각 나사결합된다.

이상과 같이 구성한 본 실시예에 있어서는, 유량제어밸브(3B)가 중립위치에 있어 막혀져 있을 때에는, 차압(ΔP)은 최대로 되므로 유압펌프(1)의 디스플레이스먼트을 최소로 감소시키고, 유량제어밸브(3B)가 중립위치로부터 조작되어 차압(ΔP)이 저하됨에 따라 유압펌프(1)의 디스플레이스먼트을 증가시킴으로써, 요구유량에 따라 유압펌프(1)의 토출유량이 제어된다.

또, 제17도에 나타낸 바와 같이 유압구동계의 유온이 50℃보다 낮을 때에는 차압(ΔP)은 높고, 50℃보다 높을때에는 차압(ΔP)이 낮아진다. 이 때문에 온도보정을 행하지 않으면 유압펌프(1)의 토출유량을 정확하게 제어할 수 없게 된다. 본 실시예에서는 상기와 같이 유압구동계의 유온을 검출하고, 제어유닛(13B)내에서 목표차압(ΔPo)을 온도보정하고 있기 때문에, 유압구동계의 유온영향을 보정하고, 유압펌프(1)의 토출유량을 정확하게 제어할 수 있다.

그리고, 차압센서(43), 제어유닛(13B), 전자비례밸브(15)의 이상, 또는 배선의 접촉불량 등, 전기계통의 고장시에는 제23도 및 제24도에 나타낸 바와 같이, 펌프레귤레이터(16B)의 제어용 변환밸브(18)와 전자비례밸브(15) 및 탱크와의 접속, 차압센서(43)와 관로(41,42)와의 접속을 떼어내고, 관로(41)를 제어용 변환밸브(18)의 수압부(18C)에 접속하고, 관로(42)를 제어용 변환밸브(18)의 수압부(18b)에 접속한다. 이것에 의해 상기와 같이 펌프레귤레이터(16B)의 특성 및 제어유닛(13B)과 전자비례밸브(15)의 특성이 설정되고 나서, 펌프레귤레이터(16B)는 차압(ΔP)에 의해 일반적인 작업시의 유온조건하에서는 고장전과 동등한 작업이 가능해진다.

제25도에 관로(41,42)와 레귤레이터(16B)와의 접속부를 상세하게 나타낸다. 관로(41,42)를 레귤레이터(16B)에 접속하기 위해서는 먼저 관로(41,42)의 마우스피스(72,73)를 차압센서(43)의 어댑터(70,71)로부터 떼어내는 동시에, 관로(50,80)의 마우스피스(67,67A)를 레귤레이터(16B)의 어댑터(65,65A)로부터 떼어내고, 이어서 관로(41,42)의 마우스피스(72,73)를 어댑터(65,65A)에 앞의 실시예 경우와 마찬가지로 연결한다. 이 때, 차압센서(43)는 어댑터(70,71)와 떼어내고, 플러그(74,75)로 막아 두는 것이 바람직하다. 또, 전자비례밸브(15)측에서는 관로(50)측의 마우스피스(67)를 플러그로 막는 대신에, 관로(50) 및 어댑터를 떼어내고, 플러그(76)로 막아두어도 된다.

이상과 같이 본 실시예에 의해서도 유압구동계의 상태량에 따라 유압펌프의 디스플레이스먼트을 제어할 때에, 제어유닛을 이용하여 전기적으로 제어하는 이점을 가지면서 전기계통의 고장시에 용이하게 유압적인 백업을 행할 수 있고, 기계의 고장정지시간을 종래에 비하여 줄일 수 있게 되며, 또 일반적인 작업시의 유온조건하에서는 고장전과 대략 동등한 성능을 발휘할 수 있다.

또, 이상의 실시예에서는 유압구동계의 상태량에 따른 압력(제1유압신호)으로서, 네거티브 콘트롤 압력(도1실시예) 또는 펌프토출압과 최대 부압압력과의 차압(제16실시예)을 사용하였으나, 조작장치가 발생하는 파일롯 압력으로 펌프레귤레이터를 구동하여 펌프 토출유량을 제어하는 유압구동계에 있어서는, 그 파일롯 압력을 유압구동계의 상태량에 따른 압력(제1유압신호)으로서 사용하여도 되고, 이 경우에도 같은 설정을 행함으로써 동등한 효과가 얻어진다.

본 발명에 의하면 유압구동계의 상태량에 따라 유압펌프의 디스플레이스먼트을 제어할 때에, 제어유닛을 사용하여 전기적으로 제어하는 이점을 가지면서 전기계통의 고장시에 용이하게 유압적인 백업을 행할 수 있고, 기계의 고장정지시간을 종래에 비하여 줄일 수 있게 되며, 또 일반적인 작업시에서의 유온조건하에서는 고장전과 대략 동등한 성능을 발휘할 수 있다.

Claims

가변용량형의 유압펌프(1)와, 상기 유압펌프로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 유압액츄에이터(2)와, 상기 유압펌프로부터 상기 유압액츄에이터로 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 유량제어밸브(3), 및 상기 유량제어밸브를 조작하기 위한 조작수단(3a)으로 포함하는 유압구동계와, 상기 유압구동계의 상태량에 따른 압력을 제1유압신호로서 발생시키는 제1신호압력 발생수단(10,41,42)과, 상기 제1신호압력 발생수단이 발생하는 제1유압신호를 검출하여 제1전기신호로 변환하는 압력검출수단(11,43)과, 상기 압력검출수단으로부터의 제1전기신호를 입력하고 소정의 연산처리를 행하여 제2전기신호를 출력하는 제어유닛(13,13A,13B), 및 상기 제어유닛으로부터의 제2전기신호에 따라 구동되고 상기 유압펌프의 디스플레이스먼트을 제어하는 펌프레귤레이터(16,16B)를 포함하는 펌프제어장치(50,50A,50B)를 구비한 유압제어장치에 있어서, 상기 펌프제어장치(50,50A,50B)는 상기 제어유닛(13,13A,13B)으로부터의 제2전기신호에 따라 제2유압신호를 생성하고, 상기 제2유압샌호에 의해 상기 펌프레귤레이터(16,16B)를 구동하는 제2신호압력 발생수단(15)을 더욱 가지며, 상기 펌프레귤레이터(16,16B)는, 상기 유압펌프(1)의 디스플레이스먼트 가변기구(1a)를 작동시키는 액츄에이터(17)와, 상기 액츄에이터의 구동을 제어하는 제어용 변환밸브(18,18B)를 가지고, 상기 제어용 변환밸브는 제어스풀(18a)과, 제어스풀의 일단에 설치되며 상기 제2유압신호를 입력하는 수압부(18b)와, 상기 제어스풀의 수압부와 반대측의 단부에 설치된 가세수단(18d)을 구비하고, 상기 가세수단의 특성을, 상기 제1신호압력 발생수단(10,41,42)이 발생하는 제1유압신호에 의해 상기 제어용 변환밸브(18,18B)가 작동가능하고, 또 제1유압신호의 작동범위에서 펌프레귤레이터(16,16B)가 상기 유압펌프(1)의 디스플레이스 먼트 가변기구(1a)를 작동시킬 수 있도록 설정하고, 그러나 상기 펌프레귤레이터(16,16B)의 특성을, 상기 제1신호압력 발생수단(10,41,42)이 발생하는 제1유압신호에 의해 펌프레귤레이터가 작동될 수 있도록 설정하고, 상기 제어유닛(13,13A,13B)은 상기 압력검출수단(11,43)으로부터의 제1전기신호에 의거하여, 상기 제2신호압력 발생수단(15)이 발생하는 제2유압신호의 작동범위를 상기 제1신호압력 발생수단이 발생하는 제1유압신호의 작동범위와 대략 동일레벨로 하는 값을 연산하고, 이 값을 상기 제2신호압력 발생수단이 발생하는 제2유압신호의 목표치로서 상기 제2전기신호로 변환하여 상기 제2신호압력 발생수단에 입력하고, 그러나, 상기 제어유닛(13,13A,13B)과 제2신호압력 발생수단(15)의 특성을, 상기 제2신호압력 발생수단이 발생하는 제2유압신호의 작동범위가 상기 제1신호압력 발생수단이 발생하는 제1유압신호의 작동범위와 대략 동일레벨이 되도록 설정한 것을 특징으로 하는 유압제어장치.
제1항에 있어서, 상기 펌프제어장치(50)는, 상기 제2신호압력 발생수단(15)과 상기 압력검출수단(11)사이의 분기부로부터 상기 펌프레귤레이터(16)의 가까이 까지 연장되고, 상기 제1유압신호를 유도하는 보조관로(22)를 더욱 가지는 것을 특징으로 하는 유압제어장치.
제1항에 있어서, 상기 펌프제어수단(50A)은, 상기 압력검출수단(11), 제어유닛(13A), 제2신호압력 발생수단(15) 중 어느 하나에 이상이 발생했음을 검출하는 이상검출수단(30,110,111,112)과, 상기 제1 및 제2유압신호가 유도되어, 상기 이상검출수단에서 이상이 검출되지 않을 때는 상기 제2유압신호를 선택하여 상기 펌프레귤레이터(16)에 작용시키고, 상기 이상검출수단에서 이상이 검출되면 상기 제1유압신호를 선택하여 상기 펌프레귤레이터에 작용시키는 전환수단(31)을 더욱 가지는 것을 특징으로 하는 유압제어장치.
제3항에 있어서, 상기 이상검출수단은 상기 유압펌프의 디스플레이스먼트를 검출하는 수단(30,110)과, 상기 제어유닛에서 연산된 목표 디스플레이스먼트와 상기 검출수단에서 검출된 디스플레이스먼트를 비교하여 이상을 판정하는 수단(111,112)을 가지는 것을 특징으로 하는 유압제어장치.
제1항에 있어서, 상기 제1신호압력 발생수단은, 상기 제1유압신호로서 상기 유압구동계의 센터 바이패스 유량에 따른 네거티브 콘트롤 압력을 발생시키는 흐름저항수단(10)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압제어장치.
제1 항에 있어서, 상기 제1신호압력 발생수단은, 상기 유압펌프(1)의 토출압력을 유도하는 관로(42)와 상기 유압구동계의 최대 부하압력을 유도하는 관로(41)를 포함하고, 이들 관로에 의해 상기 제1유압신호로서 유압펌프의 토출압력과 유압구동계의 최대 부하압력과의 차압을 검출하는 것을 특징으로 하는 유압제어장치.
제1항에 있어서, 상기 제2신호압력 발생수단은 전자비례밸브(15)인 것을 특징으로 하는 유압구동장치.