KR100212771B1 - 기계 구성체의 제어 장치 - Google Patents

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가즈노리 요시노
후미히코 이시세
도모히로 아카키
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마코토 사메지마
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사쿠마 하지메
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Abstract

본 발명은 기계 구성체의 제어 장치에 관한 것이다. 수동 조작 수단(30a, 30b)로부터의 조작 목표값과 검출 수단(102)으로부터의 검출 결과가 수신될 때, 액튜에이터(7A, 7B)에 요구된 유동률 정보(Qra, qrb)는 수동 조작 수단(30A, 30B)으로 설정되고 작동유 공급 수단으로부터 작동유 공급 유동률 정보는 서로 비교되고 액튜에이터(7A, 7B)에 최적 공급율은 제어 수단에 공급된 밸브 제어 수단(31)의 분산 기능에 의해 비교의 결과를 근거로 결정되며, 밸브 수단은 최적 공급 유동률로 제어된다.

Description

기계 구성체의 제어 장치
통상적으로, 유압 셔블과 같은 기계 구성의 유압 구동 시스템에서, 메인 제어 밸브의 개방부는 액튜에이터(예를 들면, 유압 셔블, 붐 실린더, 스틱 실린더 등)에 작동유의 유동률을 조정하기 위해 유압 또는 전자기 유압 필롯 밸브를 사용할 때 제어가 불량하다.
그러나, 조작자의 의도에 따라 다른 부하가 동시 조작되는 복수의 액튜에이터를 조작자가 구동시키기 위해, 유압 에너지 공급원으로서 제공되는 엔진 구동 변경 송출 유압 펌프의 송출 유동률과 송출 압력의 조정 및 제어 레버의 상호 조작이 실행되고, 고도의 기술이 요구된다.
동시 조작이 비교적 빨리 실행될 수 있는 부하 감지형 1-펌프 시스템 즉, 서로 평행하게 연결된 폐쇄된 센터형의 메인 제어 벨브(밸브 각각을 가로지르는 압력의 차이가 일정하고 유동률이 밸브의 개방부에 비례하여 증가된다)가 채택되는 유압 구동 시스템은 현재로 제안되고 있다.
여기에서, 상술된 바와 같이 상기 부하 감지형 1-펌프 시스템의 대표적인 예는 제7도에 참고로 묘사된다. 제7도는 국제 출원 번호 WO93-16285(일본 특허 출원번호 헤이세이 5-510414)에 개시된 유압 구동 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
조작량 검출기(450A, 450B)는 수동 조작 레버(405A, 405B)의 조작량에 응답하는 전자 신호를 설정하고 밸브 유동률 제어 장치(411A, 411B) 각각에 전자 신호를 출력시킨다.
반면, 압력 보상된 유동 제어 밸브(440A, 440B)를 통하여 가변 송출 유압 펌프(401)에서 복수의 유압 액튜에이터(403A, 403B)로 공급된 작동유의 유동률이 유동률 검출기(410A, 410B)에 의해 검출되고, 상기 검출 정보는 밸브 유동률 제어 장치(411A, 411B) 각각에 피드백된다.
이어서, 밸브 유동률 제어 장치(411A, 411B)로부터 펌프 경사 제어 장치(412)에 출력된 제어 신호는 가변 송출 유압 펌프(401)의 체적 변경 기구(401a)를 조작하기 위한 펌프 레귤레이터(420)를 제어하기 위해 사용되고, 제어 장치(411A, 411B) 각각에 의해 압력 보상된 유동 제어 밸브(440A, 440B)의 유동률 제어과 방향제어에 영향을 입힌다.
특히, 종래 장치는 유동률 서보형의 시스템 및 에너지 저장형의 유압원 시스템(요구된 유동률보다 낮은 펌프 유동률이 송출되는)으로서 구성되어 있고 최고 부하 압력의 유동률 제어 밸브의 개방부가 유동률 제어 밸브의 압력 손실을 최소로 줄이기 위해 최대한 크게 이루어져 있다.
반면, 제8도는 국제 출원 번호 WO93-18308(일본 특허 공개 번호 헤이세이 5-514375)에 개시된 유압 구동 장치의 구성이 개략적으로 도시된 도면이다. 유압 구동 장치는 유동률 제어 밸브(503a, 503b) 각각을 사용하는 복수의 액튜에이터(502, 502b)에 가변 송출 유압 펌프(501)로부터 공급된 작동유의 방향 제어 및 유동률 제어에 영향을 입힌다.
유동률 제어 밸브(503a, 503b)는 솔레노이드 와이어링 라인(511, 512, 513, 514)을 통하여 콘트롤러(510)로부터 전달된 전류값에 응답하여 배치된 스풀을 포함한다.
반면, 무부하 밸브(507)가 유압 펌프(501)에 연결되고, 셔틀 밸브(506)를 통하여 추출된 가변 송출 유압 펌프(501)의 송출압과 최대 부하 압력 사이의 압력차가 소정값을 초과할 때, 무부하 밸브(507)가 개방되도록 유압 펌프(501)로부터 전달된 작동유가 탱크로 복귀된다. 다른 압력 설정 스크류(507a)는 무부하 밸브(507)의 측부에 조작하는 부하 압력에 공급된다.
무부하 밸브(507)로부터 유출되는 작동유의 유동률에 응답하여 제어 압력을 발생시키기 위해 고착된 오리피스(508)는 무부하 밸브(507)의 하부에 연결되고, 고착된 오리피스(508)에 의해 발생된 제어 압력은 압력 센서(515)에 의해 검출된다.
부가로, 가변 송출 유압 펌프(501)는 펌프 레귤레이터(509)와, 콘트롤러(510)와, 압력 센서(515)와, 배치 센서(516) 등으로 구성되고, 고착된 오리피스(508)에 의해 발생된 제어 압력이 높을 때, 유압 펌프(501)의 송출 유동률이 저하되고, 제어 압력이 낮을 때, 송출 유동률은 증가된다.
또한, 방향 제어 밸브(530)는 고착 오리피스(508)에 대하여 상부 위치에서 무부하 밸브(507)와 평행하게 연결되어 있다. 솔레노이드 조작된 비례 압력 저감 밸브(531)는 필롯 유압원(521)으로부터 방향 제어 밸브(530)에 필롯 유압을 제어하기 위해 수동 조작 레버 장치(505)로부터 조작 신호에 응답하여 콘트롤러(510)로부터 출력된 신호에 의해 제어된다.
결과적으로, 방향 제어 밸브(530)는 제어되고, 수동 조작 레버(504)의 조작량이 작을 때, 방향 제어 밸브(530)의 개방 영역이 크고, 수동 조작 레버(504)의 조작량이 증가될 때, 개방 영역은 감소된다.
따라서, 무부하 밸브(507)에 의해 부하 감지 제어 및 방향 제어 밸브(530)에 의해 브리드-오프 제어(breed-off control)은 조작 레버 장치(505)의 조작량에 응답하여 선택적으로 실행되고, 복수의 액튜에이터(502a, 502b)는 두 제어의 대부분의 특징을 이루는 유동률 제어에 의해 구동된다.
부가로, 회전시 부하 감지 시스템을 포함하는 유압 구동 제어 장치는 밸브를 가로지르는 압력차를 설정하기 위한 압력 보상 밸브 및 미터-인(meter-in) 및 미터-아웃(meter-out) 분리 밸브를 포함한다.
그러나, 상술된 바와 같이 상기 종래 유압 구동 시스템의 시스템 개념은 에너지의 저장에 모두 영향을 받고, 종래 유압 장치 바디와 종래 유압 장치 조정 시스템의 물질은 시스템을 구성하기 위해 개별적으로 수집되어 있다. 특히, 액튜에이터의 제어에서, 응력은 고변속 효율의 펌프 제어에 위치되고, 제어 밸브(예를 들면, 상술된 유동률 제어 밸브(503a, 503b) 또는 압력 보상된 유동 제어 밸브(440A, 440B)를 위해, 응력이 방향 전환 기능을 위치시키므로 그것은 비교적 압력을 낮게 손실시킨다.
따라서, 유압원과 밸브 유동률 조정 시스템 사이의 상호 간섭(상호 간섭은 동시 조작시 액튜에이터의 유동률이 변화되므로 압력이 다른 액튜에이터에 부하를 변경시킴으로써 변화된다)은 전혀 증대되지 않고, 조작성(특히 우수한 조작성)은 불충분하다.
부가로, 유동률 조정 시스템의 메인 제어 밸브는 유동률 조정으로만 사용되고, 제어 밸브만 사용하는 피드백으로 압력 제어에 영향을 작용하기 위해 고려되어진다.
그러나, 유압 구동 시스템에서, 관성 부하가 빈번하게 작용하고, 유압 구동 시스템은 관성 부하(기계의 쥠 또는 부하에 응답하여 변화된) 및 피핑 특성을 기반으로 공진 주파수를 가지고, 시스템이 매우 많은 진동을 발생시키는 문제점을 가진다.
조작 장치(버킷 등)가 갑작스런 수동 조작 또는 바위와 같은 경질체와 과격하게 충돌될 때 발생하는 갑작스런 부하 변경 또는 함몰 위치가 높낮이가 조화될 때 상기 갑작스런 부하 변경은 기계 바디에 때때로 생성된다. 결과적으로, 구동감은 불량하고 작업성이 불량하다.
본 발명은 유압 굴착 기계, 유압 셔블 등의 기계에 사용하기 적합한 기계 구성체의 제어 장치에 관한 것이다.
제1도는 본 발명의 제1실시예로서 기계 구성의 제어 장치의 중요 부분을 개략적으로 도시하는 유압 회로 다이아그램이다.
제2도는 본 발명의 제1실시예로서 기계 구성의 제어 장치의 일반적인 구성을 개략적으로 도시하는 유압 블록 다이아그램이다.
제3도는 본 발명의 제1실시예로서 기계 구성의 제어 장치에 있어 조작 시스템의 제어 시스템을 도시하는 블록 다이아그램이다.
제4도는 본 발명의 제1실시예로서 기계 구성의 제어 장치의 변형을 도시하는 도면이고, 조작 모드 각각의 계수 설정의 데이터 테이블을 도시하는 도면이다.
제5는 본 발명의 제1실시예로서 기계 구성의 제어 장치의 적용가능한 유압 회로의 다른 예를 도시하는 도면이다.
제6도는 본 발명의 제2실시예로서 기계 구성의 제어 장치를 개략적으로 도시한 유압 회로 다이아그램이다.
제7도는 종래 기계 구성의 유압 구동 회로의 예를 도시하는 유압 회로 다이아그램이다.
제8도는 종래 기계 구성의 유압 구동 회로의 다른 예를 도시하는 유압 회로 다이아그램이다.
본 발명은 상술된 바와 같이 상기 환경의 관점으로 이루어져 있고, 기계 구성의 작업성의 향상과 구동감의 상승, 수동 작업성의 향상을 성취하기 위한 목적이 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 기계 구성체의 제어 장치에 있어서, 조작자에 의해 수동으로 조작가능한 수동 조작 수단과, 원동기로 구동된 유압 펌프를 구비하는 작동유 공급 수단과, 상기 작동유 공급 수단으로부터 작동유로 구동되는 복수의 액튜에이터를 구비하는 구동 수단과, 상기 구동 수단과 상기 구동 수단을 제어하기 위한 상기 작동유 공급 수단 사이에 삽입된 복수의 제어 밸브를 구비하는 밸브 수단과, 상기 작동유 공급 수단으로부터 작동유의 공급 유동율을 검출하기 위한 작동유 공급 유동률 검출 수단을 포함하는 검출 수단과, 상기 수동 조작 수단으로부터의 조작 목표값과 상기 검출 수단으로부터의 검출 결과를 수신하고, 상기 수동 조작 수단에 의해 설정된 상기 액튜에이터의 요구된 유동률 정보와 상기 작동유 공급 수단으로부터 작동유 공급 유동률 정보를 비교하는 디스트리뷰터 기능에 의해 상기 밸브 수단을 제어하며 비교 결과에 응답하여 상기 액튜에이터에 최적 공급 유동률을 결정하기 위한 밸브 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
구성에 있어서, 디스트리뷰터 기능을 가지는 밸브 제어 수단으로부터 작동 신호는 복수의 제어 밸브에 공급 유동률 설정 목표값으로서 출력된다. 액튜에이터는 유압 펌프로부터 유압으로 작동된다. 밸브 제어 수단은 디스트리뷰터 수단에 의해, 작동유 공급 유동율로부터 작동유 공급 유동율 정보를 가진 수동 조작 수단에 의해 설정되는 액튜에이터에 요구된 유동율 정보를 포함하고 비교 결과에 응답하여 액튜에이터에 최적 공급 유동률을 결정한다. 결과적으로, 액튜에이터에 요구된 유동률의 분배는 정확하게 실현될 수 있다.
밸브 제어 수단은 요구된 유동률 정보가 작동유 공급 유동률 정보보다 낮을 때 액튜에이터 유동률 설정 신호로서 상기 수동 조작 수단에 의해 상기 액튜에이터에 요구된 유동률 신호가 출력되나, 요구된 유동률의 전체 합이 작동유 공급 유동률보다 높을 때 액튜에이터 유동률 설정 신호로서 1보다 작은 계수로 상기 액튜에이터에 요구된 유동률을 곱함으로써 얻어진 값이 출력되는 디스트리뷰터를 포함한다.
디스트리뷰터에 의해, 작동 시스템에서 메인 제어 밸브까지 산출된 작동 신호에 의거하여, 작동자에 의해 요구된 액튜에이터 유동율 분배는 액튜에이터에 부하에 관계없이 펌프의 전달 유동율로 실현될 수 있다. 연속적으로, 작동성 향상과, 특히 동시 작동성에 있어서 향상 및 우수한 작동성이 기대되고, 작업성 향상이 기대되며, 본 발명의 숙련자는 능숙하게 작동시킬 수 있다.
1보다 작은 계수는 요구된 유동률 정보의 전체 합을 가는 작동유 공급 유동률의 표준화에 의해 얻어진 정보를 갖는다.
상기 디스트리뷰터에 의해 설정된 액튜에이터 유동률 설정 신호는 상기 기계 구성체의 각 작동 모드로 설정된다.
상기 예에서, 액튜에이터에 최적 공급 유동율은 작동 모드에 응답하여 결정되고, 액튜에이터에 요구된 유동율의 분배는 정확하게 실현될 수 있다. 연속적으로, 복수의 액튜에이터는 고도로 숙련되지 않고 조작자의 의지에 따라 동일 시간으로 구동될 수 있고, 작업 효율이 향상된다.
구성 기계용 제어 장치는, 상기 검출 수단이 상기 밸브 수단의 작동 상태를 검출하기 위한 조정 검출 수단을 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 밸브 제어 수단은 상기 조종 검출 수단으로부터 검출 결과를 수신하고 디스트리뷰터 작용을 정정하기 위한 정정 수단을 갖는다.
상기 조종 검출 수단은 상기 제어 밸브의 스풀 위치를 피드백시키고 측정하기 위한 스풀 위치 센서와, 부하 압력을 피드백시키고 측정하기 위한 부하 감지 부하 압력 센서 및, 상기 액튜에이터에 공급된 유동률을 피드백시키고 측정하기 위한 유동률 센서를 포함한다. 상기 구조에 의해, 제어 밸브의 스풀 위치는 정확하게 제어될 수 있다.
상기 부하를 감지하는 부하 압력 센서 각각은 그 출력부에서 밴드-패스 필터를 포함하고, 이것은 스풀 위치 제어시 오버쇼트를 방지할 수 있다.
상기 작동유 공급 수단은 작동유를 상기 유압 펌프는 방출 측부상에 축적하기 위한 어큐뮬레이터를 포함한다. 부가로, 상기 작동유 공급 수단은 상기 어큐뮬레이터의 캐피시티가 소정량을 초과할 때 무부하 상태에서 상기 유압 펌프의 방출 유동률을 바이패스하기 위한 무부하 밸브를 포함한다.
상술된 구성에 의거하여, 공급 압력 변경은 수동 작동시 변경과, 유동율의 큰 변경 또는 유동율의 갑작스런 변경에 대하여 낮게 억압할 수 있고, 액튜에이터 사이의 공급 변경시 상호 차이는 제거될 수 있고 구조 기계 구조의 낮은 하모니 또는 변동은 억압되며 부가로 작동성 및 캐브시 조작자의 구동시킬 때 증대가 기대된다. 부가로, 불필요한 펌프 유동율은 무부하 밸브에 의해 바이패스되고, 연료 비용을 절감시킬 수 있다. 또한, 펌프 송출 유동율보다 높은 유동율은 어큐뮬레이터에서 축적된 유압에 의해 일시적으로 공급될 수 있고, 이것은 생산성을 향상시킨다.
구조 기계의 제어 장치는, 상기 무부하 밸브가 상기 유압 펌프의 방출 측부상의 작동유 공급 통로와 평행하게 공급되는 반면, 상기 어큐뮬레이터는 상기 작동유 공급 통로로 상기 무부하 밸브의 연결점에 대하여 하부 측부상에서 상기 작동유 공급 통로의 일부분과 평행하게 공급되고, 상기 어큐뮬레이터로부터 후방 유동을 방지하기 위한 체크 밸브는 상기 작동유 공급 통로로 상기 무부하 밸브의 연결 부분과 상기 어큐뮬레이터의 연결 부분 사이에서 상기 작동유 공급 통로의 일부분에 배치된 것과 같이 구성될 수 있다.
상기 수동 조작 수단은 일정한 상기 유압 펌프의 방출 압력을 유지하기 위한 공급 압력 설정 유니트를 포함한다. 이것은 소위 고착된 공급 압력 작동을 허용하고, 상승시 프로그램된 펌프 송출 압력 목표값 신호는 작업의 내용에 응답하여 공급되며, 작업성을 향상시킬 수 있다.
구조 기계의 제어 장치는 작동유 공급 수단이 상기 유압 펌프의 방출 측부상에 작동유를 축적하기 위한 어큐뮬레이터를 포함하고, 상기 밸브 제어 수단은 요구된 유동률의 전체 합이 작동유 공급 유동률보다 낮을 때 액튜에이터 유동률 설정 신호로서 상기 수동 조작 수단에 의해 상기 액튜에이터에 요구된 유동률 신호를 출력하지만, 요구된 유동률의 전체 합이 작동유 공급 유동률보다 높을 때 액튜에이터 유동률 설정 신호로서 1보다 작은 제1계수로 상기 액튜에이터에 요구된 유동률을 곱함으로써 얻어진 값을 출력하고, 허용가능한 공급 유동률로서 작동유 공급 유동률과 상기 어큐뮬레이터의 축적 공급 유동률의 합을 계산하며 및, 액튜에이터 유동률 설정 신호로서 요구된 유동률의 전체 합과 함게 허용가능한 공급 유동률의 표준화로 얻어진 정보를 가지는 제2계수로 상기 액튜에이터에 요구된 유동률을 곱함으로써 얻어진 값을 출력하는 디스트리뷰터를 포함하는 것과 같이 구성될 수 있다.
구성 기계의 제어 장치는 제1계수가 요구된 유동률의 전체 합과 함께 작동유 공급 유동률의 표준화에 의해 얻어진 정보를 가지고, 제1계수와 제2계수의 적어도 하나는 구성 기계의 작업 모드 각각을 설정하는 것과 같이 구성될 수 있다.
구조 기계의 제어 장치는, 상기 검출 수단이 상기 작동유 공급 수단의 작동 상태를 검출하기 위한 전원 측부 검출 수단을 포함하고, 상기 제어 수단은 상기 전원 측부 검출 수단으로부터의 검출 결과를 수신 및 상기 작동유 공급 수단을 제어하기 위한 전원 측부 제어 수단을 포함하는 것과 같이 구성될 수 있다.
부가로, 상기 전원 측부 검출 수단은 상기 원동기의 회전 상태를 검출하기 위한 회전 상태 센서와, 상기 원동기의 출력 동력 상태를 검출하기 위한 출력 동력 센서 및, 상기 작동유 공급 수단으로부터 작동유의 압력을 검출하기 위한 작동유 압력 센서를 포함한다.
본 발명의 구조 기계의 다른 제어 장치는, 조작자에 의해 수동으로 조작가능한 수동 조작 수단과, 엔진에 의해 구동된 적어도 하나의 가변 방출 유압 펌프와, 상기 가변 방출 유압 펌프로부터 방출된 유압에 의해 구동된 복수의 유압 액튜에이터와, 상기 유압 액튜에이터에서 유동률과 방향을 제어하기 위해 상기 유압 액튜에이터와 상기 가변 방출 유압 펌프 사이에 배치된 복수의 메인 제어 밸브와, 유압을 축적하기 위해 상기 가변 방출 유압 펌프와 상기 메인 제어 밸브 사이의 액체 통로에 설치된 어큐뮬레이터와, 상기 어큐뮬레이터의 캐피시티가 캐피시티의 최대값에 근접할 때 무부하 상태에서 상기 가변 방출 유압 펌프의 방출 유동률을 바이패스시키기 위해 상기 가변 방출유압 펌프와 상기 메인 제어 밸브 사이의 상기 유체 통로에 설치된 무부하 밸브와, 상기 수동 조작 수단에 의해 상기 액튜에이터에 요구된 유동률의 전체 합이 상기 가변 방출 유압 펌프부다 낮을 때 그것이 액튜에이터 유동률 설정 신호로서 상기 수동 조작 수단에 의해 상기 액튜에이터에 요구된 유동률 신호를 출력시키지만, 요구된 유동률의 전체 합이 펌프 방출 유동률이 높을 때, 액튜에이터 유동률 설정 신호로서 요구된 유동률의 전체 합으로 펌프 방출 유동률을 분리함으로써 얻어진 값에 의해 상기 유압 액튜에이터에 요구된 유동률을 곱함으로써 얻어진 값을 산출하기 위한 제1계산 수단과, 요구된 유동률의 전체 합에 의해 펌프 방출 유동률과 상기 어큐뮬레이터의 축적 공급 유동률의전체로서 계산된 허용가능한 공급 유동률을 분리함으로써 얻어진 값으로 상기 액튜에이터에 요구된 유동률을 곱하고 액튜에이터 유동률 설정 신호로서 표준화의 결과를 출력하기 위한 제2계산 수단을 포함하는 디스트리뷰터와, 일정한 펌프 방출 출력을 유지하기 위해 상기 수동 조작 수단에 설치된 공급 압력 설정 유니트와, 상기 디스트리뷰터로부터 액튜에이터 유동률 설정 신호를 수신하고 상기 메인 제어 밸브에 작동 신호를 공급하기 위한 밸브 콘트롤러와, 상기 밸브 콘트롤러가 제공되고, 메인 제어 밸브의 스풀 위치를 측정하고 피드백시키기 위한 스플 위치 센서와, 부하 압력을 측정하고 피드백시키기 위한 밴드-패스 필터를 가진 부하를 감지하는 부하 압력 센서 및, 상기 유압 액튜에이터에 공급된 유동률을 측정하고 피드백시키기 위한 유동률 센서를 포함하는 조정 측부 센서 그룹과, 엔진 속도를 측정하기 위한 회전 상태 센서와, 엔진 연료 펌프의 랙 개방부를 측정하기 위한 랙 개방부 센서와, 펌프 경사각을 측정하기 위한 경사각 센서와, 펌프 방출 압력을 측정하기 위한 방출 압력 센서와, 시스템 공급 압력을 측정하기 위한 공급 압력 센서 및, 상기 어큐뮬레인터의 캐피시티를 측정하기 위한 어큐뮬레이터 캐피시티 센서를 포함하는 전원 측부 센서 그룹과, 상기 공급 압력 센서로부터 피드백 신호와 상기 공급 압력 설정 유니트에 의해 설정되는 압력간의 차이의 합에 의거하여 상기 가변 방출 유압 펌프의 경사각 목표값 신호 및 그 차이의 적분값을 발생하기 위한 제1목표값 수단과, 상기 부하를 감지하는 부하 압력 센서와 상기 공급 압력 설정 유니트중 하나로부터 최대 신호를 선택하고, 최대 신호값이 일정 시간 주기보다 더 많이 연속될 때 목표값 신호로서 최대 신호값에 일정 값을 부가함으로써 얻어진 값을 결정하고, 상기 공급 압력 센서로부터 피드백 신호와 목표값 신호간의 차이의 합을 기반으로 상기 가변 방출 유압 펌프의 경사각 목표값 신호 및 그 차이의 적분값을 발생하기 위한 제2목표값 수단과, 공급 압력이 특정 값에 의해 예정값보다 높게 증가되고 상기 어큐뮬레이터의 캐피시티가 그 최대값의 근처에 있을 때 무부하 상태로 상기 가변 방출 유압 펌프의 방출 유동률을 바이패스시키기 위해 상기 무부하 밸브를 개방시키고, 공급 압력이 특정 값에 의해 예정값보다 낮게 저하되거나 또는 상기 어큐뮬레이터의 캐피시티가 그 최소값 근처의 값으로 저하될 때 상기 무부하 밸브를 가까이 하기 위한 신호를 발생하기 위한 제3목표값 수단과, 엔진-펌프의 효율 특성 및 상기 엔진의 출력 방출 동력의 작용으로서 상기 엔진의 출력 동력의 범위내에 상기 가변 방출 유압 펌프의 허용가능한 경사각 목표값 신호를 발생하기 위한 제4목표값 수단과, 조작자의 유동률 요구에 비례하여 증가되는 펌프 유동률을 고정하기 위한 상기 가변 방출 유압 펌프의 경사각 목표값 신호를 발생하기 위한 제5목표값 수단 및, 상기 가변 방출 유압 펌프의 경사각 목표값 신호로서 가장 낮게 발생된 하나의 목표값 신호를 선택하고 상기 경사각 센서로부터 피드백 신호와 선택된 경사각 목표값 신호간의 차이를 기반으로 펌프 경사각을 위치시키기 위한 펌프 콘트롤러를 포함한다.
상술된 구성에 따라, 시스템의 응답, 안전성 및 유동율 제어 정확성이 기대된다. 메인 제어 밸브의 고속 압력 제어 기능을 부가함으로써, 프론트 작동 기계 또는 기계 바디의 높은 하모니는 억제되고, 조작자의 동시 작동과, 우수한 작업성 및 구동감이 기대된다.
부가로, 유압 장치와 전자적 제어된 장치 사이에 할당되는 기능이 관점, 작업성의 향상, 구동감의 기대 및 작업성의 향상의 자동화로부터 통상 유압 구동 시스템을 구성적으로 향상시키는 유압 전자 제어 시스템화가 얻어진다.
부가로, 본 발명의 구조 기계의 제어 장치는 조작자에 의해 수동으로 조작가능한 수동 조작 수단과, 원동기로 구동된 유압 펌프와, 상기 유압 펌프로부터 작동유에 의해 구동된 복수의 액튜에이터와, 상기 액튜에이터를 제어하기 위한 복수의 제어 밸브 및, 상기 수동 조작 수단에 의해 설정되는 상기 액튜에이터에 요구된 유동률 정보를 상기 유압 펌프로부터 작동액 공급 유동률 정보와 비교하고, 비교된 결과를 기반으로 상기 액튜에이터에서 최적 공급 유동률을 결정하며 및, 최적 공급 유동률을 가진 상기 밸브 수단을 제어하는 밸브 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
구성에 있어서, 복수의 액튜에이터는 높은 숙련을 요구하지 않고 조작자의 의지에 따라 동일 시간내에 구동될 수 있고, 작업성의 효율이 향상된다.
이하, 본 발명은 제1도
Figure kpo00001
제6도를 참고로 실시예와 관련하여 설명한다.
(1) 제1실시예의 설명
제1도에는, 원동기로서 디젤 엔진(1; 이하, 엔진이라 칭함), 엔진(1)에 의해 구동된 유압 펌프로서 공급되는 가변 송출 압력 펌프(2; 이하, 유압 펌프라 칭함), 유압 펌프(2)로부터 송출된 고압 조작 액체에 의해 구동된 복수의 유압 액튜에이터(7A, 7B)를 포함하는 장치가 도시되어 있다.
복수의 메인 제어 밸브(6A, 6B; 폐쇄된 중심 밸브)가 유압 펌프(2)와 유압 액튜에이터(7A, 7B) 사이에 삽입되도록, 유압 액튜에이터(7A, 7B)에 공급된 작동유의 방향과 유동률은 조작자에 의해 조작된 수동 시스템으로부터 조작 목표값 신호에 응답하여 제어될 수 있다.
특히, 액튜에이터(7A, 7B)는 수동 조작 수단으로서 제공되는 수동 조작 레버(30A, 30B)의 수동 조작 상태에 응답하여 조작된다. 체크 밸브를 가진 유동률 센서(106A, 106B)는 메인 제어 밸브(6A, 6B) 각각의 하측부에 공급된다.
부가로, 유압 펌프(2)와 메인 제어 밸브(6A, 6B) 사이의 유로에는 부하가 제공되지 않을 때 유압 펌프(2)에서 유압 탱크(9)까지 송출된 작동유가 바이패스되는 무부하 밸브(3) 및 유압 펌프(2)로부터 송출된 작동유를 축적하기 위한 어큐뮬레이터(5)가 평행하게 연결된다.
여기에서, 유압 펌프(2)의 송출 측부의 작동유 공급로(유로)는 하측부에서 두 방향으로 분기되고, 무부하 밸브(3)가 2개의 유로중 하나에 공급되며 어큐뮬레이터(5)는 체크 밸브(4)를 통하여 다른 유로에 제공된다.
부가로, 본 발명의 장치는 액튜에이터(7A, 7B)와, 유압 펌프(2)와, 메인 제어 밸브(6A, 6B)의 조작을 제어하기 위한 제어 수단이 포함된다. 상기 소자 사이로부터 메인 제어 밸브(6A, 6B)의 조작은 제어 수단에 공급된 밸브 제어 수단(31)에 의해 제어된다.
밸브 제어 수단(31)은 하술될 센스 검출의 결과 및 수동 조작 레버(30A, 30B)로 조작 목표값을 수용하고, 유압 펌프(2)의 조작 액체 공급 유동률 정보(30A, 30B)로 설정되는 액튜에이터(7A, 7B)에 요구된 정보를 비교하며 및 비교 결과를 응답하여 액튜에이터(7A, 7B)에 최적 공급 유동률을 결정하는 디스트리뷰터(31a)를 포함한다.
수동 조작 레버(30A, 30B)의 조작 상태에 따라 액튜에이터(7A, 7B)에 액체를 조작시키기 위한 요규된 유동률의 전체 합이 유압 펌프(2)의 송출 유동률, 신호를 설정하는 액튜에이터 유동률만큼 수동 조작 레버(30A, 30B)로 액튜에이터(7A, 7B)에 요구된 유동률 신호보다 낮을 때, 디스트리뷰터(31a)는 출력된다. 다른 한편 요구된 유동률의 전체 합이 펌프 송출 유동률보다 높을 때, 디스트리뷰터(31a)는 요구된 유동률의 전체 합으로 펌프 송출 유동률을 분리함으로써 얻어진 값
Figure kpo00002
(
Figure kpo00003
1 : 제1계수)로 요구된 유동률을 곱하고, 새로이 조작액 요구량만큼 곱하여 얻어진 값을 설정하며, 신호를 설정하는 액튜에이터 유동률만큼 설정 요구된 유동율 신호를 출력시킨다.
부가로, 디스트리뷰터(31a)는 허용 공급 유동률만큼 유압 펌프(2)로부터 송출 유동률 및 어큐뮬레이터(5)의 축적의 합을 계산하고, 요구된 유동률의 전체 합으로 허용 공급 유동률을 분리함으로써 얻어진 값(
Figure kpo00004
)에 의해 액튜에이터(7A, 7B)에 요구된 유동률을 곱하며, 조작액 요구량만큼 새로이 곱함으로써 얻어진 값을 설정하며, 신호를 설정하는 액튜에이터 유동률만큼 요구된 유동률 신호를 출력시킨다.
부가로 본 발명은 유압 펌프(2)의 송출 압력을 고정 레벨에 유지하기 위한 공급 압력 설정 유니트(20)를 포함한다.
스풀 위치(즉, 밸브 개방부)를 검출하기 위한 스풀 위치 센서(107A, 107B)는 메인 제어 밸브(6A, 6B)에 제공되고, 스풀 위치용 피드백 시스템과, 밴드-패스 필터(band-pass filter)를 가진 부하 압력 피스백 시스템 및 유동률 피드백 시스템은 조작 신호를 메인 제어 밸브(6A, 6B)에 각각 출력하기 위한 밸브 콘트롤러(보정 수단)가 공급된다.
특히, 조정 검출 수단(또는 조정 사이드 센서 그룹)은 액튜에이터(7A, 7B)에 각각 공급된 유동률을 측정 및 공급하기 위한 체크 밸브(위치 센서 또는 액튜에이터 속도 센서로 대치될 수 있는)를 가진 유동률 센서(106A, 106B)와, 메인 제어 밸브(6A, 6B) 각각의 스풀 위치(밸브 개방부)를 측정 및 피드백하기 위한 스풀 위치센서(107A, 107B)와, 공급된 메인 제어 밸브의 출력 측부상에 부하 압력을 측정 및 피드백하기 위한 밴드-패스 필터(200; 제3도에 언급)를 각각 포함하는 부하 센서용 A 포트 부하 압력 센서(108A, 108B) 및 B 포트 부하 압력 센서(109A, 109B)를 포함한다.
부가로, 전원 사이드 검출 수단(또는 전원 사이드 센서 그룹)은 엔진(1)의 연료 펌프의 랙 개방부를 측정하기 위한 검출 수단(또는 전원 사이드 검출 센스)과, 엔진(1)의 속도를 측정하기 위한 엔진 속도 센서(101; 회전 상태 센서)와, 유압 펌프(2)의 송출 출력을 측정하기 위한 펌프 경사각 센서(103)와, 체크 밸브(4)로부터 공급 압력을 측정하기 위한 공급 압력 센서(104) 및 공급된 어큐뮬레이터 캐피시티를 측정하기 위한 어큐뮬레이트 캐피시티 센서(105)를 포함한다.
부가로, 본 발명 장치의 제어 수단은 전원 제어 수단(26; 펌프 콘트롤러)를 포함한다. 펌프 콘트롤러(26)는 제1목표값 수단(a)과, 제2목표값 수단(b)과, 제3목표값 수단(c)과, 제4목표값 수단(d) 및 제5목표값 수단(e)를 포함한다.
펌프 콘트롤러(26)는 유압 펌프(2)의 경사각 센서(103)로부터 피드백 신호 및 선택된 경사각 목표값 신호 사이의 차이를 근거로 펌프 경사각 위치시킴 및 유압 펌프(2)의 경사각 목표값 신호로 상술된 목표값 수단(a, b, c, d, e)으로부터 방출된 가장 낮은 하나의 신호를 선택하고 사용하는 기능을 가진다.
여기에서, 상술된 목표값 수단이 설명된다. 제1목표값 수단(a)은 공급 압력 설정 유니트(20)에 의한 압력 설정과 공급 압력 센서(104) 사이의 차이 및 그 차이의 집적값의 합을 근거로 유압 펌프(2)의 경사각 목표값 신호(Φp)를 발생시키기 위한 수단이고, PI 콘트롤러로써의 기능을 가진다.
상기 값이 고정된 시간 이상으로 연속될 때, 제2목표값 수단(b)은 상기 값에 부가함으로써 얻어진 값과, 공급 압력 센서(104)로부터 송출 신호와 피드백 신호 사이의 차이와 그 차이의 집적값의 값을 근거로 유압 펌프(2)의 경사각 목표값 신호(Φpls)로서 고정된 값(P10)을 결정하는 공급 압력 설정 유니트(20)에 부가하여 메인 제어 밸브(6A, 6B)의 부하를 감지하기 위한 A 포트 부하 압력 센서(108A, 108B) 및 B 포트 부하 압력 센서(109A, 109B)에 의해 검출된 부하 정보내에로부터 최고 높은 부하 정보를 가지는 신호(Plmax)를 선택하기 위한 수단이다. 따라서 상기 제2목표값 수단(b)은 P1 콘트롤러로서의 기능을 가진다.
어큐뮬레이트 캐피시티 및 프리세트 값보다 높은 어떤 값보다 높게 되는 공급 압력의 최대값에 근접될 때, 제3목표값 수단(c)은 유압 펌프(2)의 목표값 양을 무부하 상태로 바이패스하기 위해 무부하 밸브(3)를 개방하기 위한 그러나 공급 압력이 프리세트 값 또는 어큐뮬레이트 캐피시티보다 낮은 어떤 값보다 낮게 떨어질 때 최소값의 가까운 값으로 떨어지는 무부하 밸브(3)를 폐쇄하는 신호를 발생시키기 위한 수단이다.
제4목표값 수단(d)은 엔진(1)의 출력 전원과, 유압 펌프(2)의 송출 압력 및 엔진-펌프의 효율 특징을 구비하는 3개의 파라미터의 기능으로서 엔진(1)의 출력 전원의 범위내에 유압 펌프(2)의 허용가능한 경사각 목표값 신호(Φ11)를 발생시키기 위한 수단이다.
제5목표값 수단(e)은 조작자의 유동률 요구에 비례하여 증가되는 펌프 유동률을 고정하기 위한 펌프 압력 펌프(2)의 경사각 목표값 신호(Φf)를 발생하는 수단이다.
그런데, 제2도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 기능이 통지에 작용될 때, 기계 구성의 조작자에 의해 조작된 조작 시스템과, 유압을 공급하기 위한 동력 공급 시스템 및, 유압을 제어하기 위한 조정 시스템으로 분리될 수 있다. 상기 시스템은 제1, 2도를 참고로 설명된다.
(a) 동력 공급 시스템
동력 공급 시스템의 동력원이 있는 디젤 엔진(1)은 엔진 드로틀(10)에 의해 부하(8A, 8B)에 대응하는 엔진 속도 세트를 가진다. 특히, 엔진 속도 콘트롤러(11)는 엔진 드로틀(10)의 개방부에 응답하여 목표값 신호를 출력하고, 엔진 속도를 자동적으로 설정하기 위해 연료 펌프의 랙 개방부 센서(101)로부터의 피드백 신호와 랙 개방부 센서(100)로부터의 다른 피드백 신호에 응답하여 연료 폄프의 랙 개방부를 위치시킨다.
동력 공급 사이드 제어 수단(26; 펌프 콘트롤러)은 공급 압력 콘트롤러(21)와, 엔진 부하 리미터(22)와, 펌프 유동 콘트롤러(23)와, 최소 신호 셀렉터(24) 및 경사각 레귤레이터(25)로 구성된다.
이어서, 유압 펌프(2)가 펌프 콘트롤러(26)로 제어되도록 유압 펌프는 엔진(1)과 유사한 부하(8A, 8B)를 확인하는 공급 압력을 공급한다. 공급 압력 신호는 공급 압력 설정 유니트(20)에 설정되고 유압 펌프(2)와 어큐뮬레이터(5)용 공급 압력 콘트롤러(21)로 출력된다.
특히, 공급 압력 콘트롤러(21)는 공급 압력 센서(104)로부터 피드백 신호 및 공급 압력 설정 유니트(20)에 의해 설정되는 압력 사이의 차이와 차이(PI 제어)의 집적 값의 합을 사용하는 유압 펌프(2; 제1목표값 수단(a))의 경사각 목표값 신호(Φp)를 설정한다.
상기 값은 시간의 고정 주기 이상으로 연속될 때, 공급 압력 콘트롤러(21)는 부하를 감지하기 위한 부하 압력 센서(108A, 108B, 109A, 109B)사이로부터 최대 신호(P1max)를 선택하고, 고정값(P10)을 상기 값에 부가함으로써 얻어진 값을 설정하며, 공급 압력 설정 유니트(20)에 의해 압력 설정과 공급 압력 센서(104)로부터의 피드백 신호 사이의 차이 및 차이(PI 제어)의 집적값의 합을 사용하는 유압 펌프(2; 제2목표값 수단(b))의 경사각 목표값 신호(Φpls)를 설정한다.
공급 압력이 프리세트 값보다 높은 어떤 값보다 높게 상승되고 어큐뮬레이트 캐피시티가 최대값에 인접될 때, 상술된 유압 펌프(2)의 경사각 조작 알고리즘에 부가하여, 공급 압력 콘트롤러(21)는 무부하 상태에서 가변 송출형 펌프 유동의 바이패스를 허용하기 위해 무부하 값을 가지고, 공급 압력이 어떤 값 이하로 떨어질 때 무부하 값(3) 폐쇄 값 이하이거나 또는 어큐뮬레이터 캐피시티는 그 최소값(제3목표값 수단(c))의 근접에 있는 값으로 떨어진다.
유압 펌프(2)가 무부하 상태일 때 체크 밸브(4)는 고압 작동유가 어큐뮬레이터(5)로부터 후방으로 유동되지 못하도록 제공된다.
엔진 부하 리미터(22)는 종래 동력 모드 셀렉터 대신에 제공되고 펌프 캐피시티, 엔진 속도 센서(101)의 출력(Ne), 펌프 송출 압력 센서(102)의 출력(Pp), 엔진-펌프(제4목표값 수단(d))의 효율 특성의 기능으로서 엔진 출력 동력의 범위내에 유압 펌프(2)의 허용가능한 경사각 목표값 신호(Φ11)를 설정한다.
펌프 유동 콘트롤러(23)는 종래 정 유동률 제어와 유사하고 조작자의 유동률 요구에 비례하여 증가하는 펌프 유동률을 고정시키기 위해 유압 펌프(2)의 경사각 목표값 신호(Φf)를 출력시킨다. 펌프 콘트롤러(26)는 전방 이송 신호의 하나로서 경사각 목표값 신호(Φf; 제5목표값 수단(e))를 대신할 수 있다.
이어서, 최소 신호 셀렉터(24)는 최저값에 펌프 경사각을 설정하는 상술된 수단으로부터 발생된 펌프 경사각 목표값 신호(Φp, Φpls, Φ11, Φf)의 하나를 선택한다.
펌프 경사각 레귤레이터(25)는 입력 신호로서 최소 신호 셀렉터(24)의 출력 신호를 수용하고 펌프 경사각 센서(103)로부터 피드백 신호에 응답하여 유압 펌프(2)의 경사각을 위치시킨다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 전원 시스템은 이후 상술되고 소위 로우-패스 시스템 특성을 가지는 조정 시스템에 전원을 고정하기 위한 큰 에너지 저장고를 나타내는 전원 시스템으로서 구성된다.
(b) 조정 시스템
액튜에이터 유동률 요구 신호(Qra, Qrb,…)가 수동 조작 레버(30A, 30B; 수동 조작 수단으로서 여기에서는 2개만 도시)로부터 입력될 때 밸브 제어 수단으로서 작용하는 디스트리뷰터(31a)는 전원 시스템의 위치에 응답하여 밸브 콘트롤러(32A, 32B, …)에 액튜에이터 유동률 설정 신호를 출력시킨다.
액튜에이터 유동률 요구 신호(Qra, Qrb,…)는 서로 독립적으로 설정되는 신호이고, 액튜에이터(7A, 7B)에 공급될 작동유의 우선 범위는 신호에 의해 나타난 요구 유동률의 크기에 따라 설정된다.
이어서 상술된 바와 같이 상기 액튜에이터 유동률 설정 신호(Qsa, Qsb,…)를 설정하기 위한 수단은 2개의 하기 경우의 각각에 활용할 수 있다.
① 수동 조작 레버(30A, 30B,…)에 의해 유압 액튜에이터(7A, 7B)에 요구된 유동률의 전체 합계가 유압 펌프(2)의 송출 유동률보다 낮을 때, 수동 조작 레버(30A, 30B,…)에 의해 액튜에이터(7A, 7B)에 요구된 유동률 신호는 그것이 액튜에이터 유동률 설정 신호일 때 사용된다.
다른 한편, 요구된 유동률의 전체 합계가 펌프 송출 유동률보다 높을 때, 수동 조작 레버(30A, 30B)에 의해 요구된 유동량 설정은 [펌프 송출 유동률]/[요구된 유동률의 전체 합]=
Figure kpo00005
(
Figure kpo00006
1 : 제1계수)로 곱해지고, 계산에 의해 얻어진 값은 값 콘트롤러(32A, 32B,…)에 액튜에이터 유동률 설정 신호로서 출력된다. 달리 표현하면, Qsa=
Figure kpo00007
Qra, Qsb=
Figure kpo00008
Qrb,…
② 동력 공급 시스템의 허용 공급 유동률(Qs)=함수 F(Xa, Qp, Ps)Qp는 어큐뮬레이터(5)용 캐피시티 검출 센서(105)의 출력 신호(Xa)와, 펌프 송출 유동률신호(Qp)=함수 F(Ne, Φ, Pp) 및 공급 압력 센서(104)의 출력 신호(Ps)를 기반으로 계산되고, 액튜에이터(7A, 7B,…)에 요구된 신호는 액튜에이터 유동률 설정 신호를 만들기 위해 요구된 유동률의 전체 합계에 의해 허용 공급 유동률(Qs)를 분리함으로써 얻어진 값
Figure kpo00009
(
Figure kpo00010
1 : 제2계수)로 곱해진다. 달리 표현하면, Qsa=
Figure kpo00011
Qra, Qsb=
Figure kpo00012
Qrb,…이다.
결과적으로, 액튜에이터에 의해 요구된 액튜에이터 유동률 분산은 정확하게 실현될 수 있고, 조작성은 매우 향상되며 조작성의 향상이 기대된다.
본 발명의 조정 시스템은, 메인 제어 밸브(6A, 6B)가 높은 응답과 중복 기능을 갖도록 유압 액튜에이터(7A, 7B)를 구동하는 부하 조작은 수동과 부하 변화로부터 발생하는 모든 유동률과 압력 변화를 제어하기 위해 단일 메인 제어 밸브를 전자적으로 제어함으로써 제어되고, 조정 시스템은 단일 기능의 유압 제어 밸브를 최소로 축소되며, 단일 부재/시스템 기능을 정확하게 하기 위해 지시되며 정확성과 신뢰성이 향상된다.
부가로, 조작자 스스로의 경험을 토대로 조작자에 의해 통상적으로 수동 조작된 동시 조작에서 수동 조작 레버(30A, 30B)의 복잡한 수동 조작에 의해 유압 펌프(2)의 유동률 분산 또는 제어는 작업 내용을 기반으로 작업자의 바람직한 방법으로 설정될 수 있다. 달리 표현하면, 다른 선취권은 작업 내용에 따라 액튜에이터(7A, 7B)를 조작시킬 수 있다.
결과적으로, 조작자가 작업 기계의 부하 상태의 쥘 때 응력을 가하는 동안 조정 시스템은 수동 조작 레버(30A, 30B)를 수동 조작으로만 부하(8A, 8B)와 무관하게 정확한 유동률 제어에 자동적으로 영향을 미치게 하기 위해 상술된 전원 시스템과 공동 조작시킬 수 있다.
(c) 밸브 제어 시스템
연속적으로, 밸브 제어 시스템의 조작은 제3도를 참고로 액튜에이터(7A; 유압 실린더)를 언급하여 설명된다.
일차로, 디스트리뷰터(31a)로부터 출력된 액튜에이터 유동률 설정 신호(Qsa)는 밸브 콘트롤러(32A)에 입력된다. 반면에, 액튜에이터(7a)에 유동률 신호(Qsaa)는 체크 밸브와 함께 유동률 센서(106A)로 피드백된다. 이어서, 상수(Kp)로 신호(Qsa)와 신호(Qsaa) 사이의 다른 신호를 곱함으로써 얻어진 신호(P 제어 신호)와, 상수(1/T)로 신호(Qsa)와 신호(Qsaa) 사이의 다른 신호의 집적 값을 곱함으로써 얻어진 다른 신호(I 제어 신호)와, 신호(Qsa)의 피드포워드(feedforward) 신호인 부가 신호(F(Qsa))가 가해진다. 메인 제어 밸브(6A)의 유동률은 체크 밸브를 가진 유동률 센서(106A)를 대신하여 메인 제어 밸브(6A)를 가로질러 압력차(Ps-P11a 또는 Ps-P12a)와 메인 제어 밸브(6A)의 스풀 위치 센서(107A)의 출력(Xca) 등으로부터 선택적으로 계산된다.
부가로, 상술된 바와 같이, 밸브 제어 시스템은 대량의 공진과 반공진점을 가지므로 많은 범위 이상으로 변화되는 매스 부하(8A, 8B)가 구동되고, 메인 제어 밸브(6A)의 A 포트 부하 압력 센서(108A)로부터의 신호(P11a)와 메인 제어 밸브(6A)의 B 포트 부하 압력 센서(109A)로부터의 신호(P12a)는 밴드-패스 필터(200)를 통하여 밸브 콘트롤러(32A)에 피드백된다. 달리 포현하면, 본 시스템은 동압 피드백 시스템이다.
최종적으로, 메인 제어 밸브의 서보 밸브에 입력 전류 밸브(Xci)에 비례하여 증가되는 스풀 위치(스풀 개방부)의 신호(Xca)가 스풀 위치 센서(107A)로부터 얻어지므로, 메인 제어 밸브(6A; 3단 곱셈형 메인 제어 밸브)는 메인 제어 밸브(6A)의 스풀을 위치시키기 위해 밸브 콘트롤러(32A)에 상기 신호(Xca)가 피드백되도록 액튜에이터 유동률 설정 신호(Qsa)와 동일한 신호(Qsaa)가 자동적으로 얻어진다.
본 시스템은 수동으로 실행된 액튜에이터(7A, 7B)에 통상적인 유동률 조정에 대응하는 자동 유동률 제어 형태의 서브 기구이고, 유동률에서의 응답, 안전성, 정확성의 기간이 향상된다.
본 발명의 제1실시예의 변형은 제4도를 참고로 설명된다. 본 변형은 상술된 제1실시예의 그것과 실질적으로 유사한 방법으로 구성이 이루어지고, 특히 제1실시예로부터의 그 변형은 하술된다. 디스트리뷰터(31a)에 의해 설정되는 액튜에이터 유동률 설정 신호(Qsa, Qsb)가 기계 구성의 각각의 조작 모드(예를 들면, 굴착 조작 모드, 하우스 파괴 조작 모드 등)를 위해 설정되는 것과 같이 본 변형이 이루어진다.
특히, 상술된 제1실시예에서, 수동 조작 레버(30A, 30B…)로 유압(7A, 7B…)에 요구된 유동률의 전체 합이 펌프 송출 유동률보다 높을 때, ① 제1계수
Figure kpo00013
가 [펌프 송출 유동률]/[요구된 유동률의 전체 합]으로 계산되고, 수동 조작 레버(30A, 30B…)로 설정되는 요구된 유동률이 Qsa=
Figure kpo00014
Qra, Qsb=
Figure kpo00015
Qrb,…와 같이 액튜에이터 유동률 설정 신호를 설정하기 위해 제1계수(
Figure kpo00016
)로 곱해지거나, 또는 ② 제2계수
Figure kpo00017
가 [허용 공급 유동률]/[요구된 유동률의 전체 합]으로 계산되고, 수동 조작 레버(30A, 30B…)로 설정되는 요구된 유동률은 Qsa=
Figure kpo00018
Qra, Qsb=
Figure kpo00019
Qrb,…와 같이 액튜에이터 유동률 설정 신호를 설정하기 위해 제2계수(
Figure kpo00020
)로 곱해진다.
상기 예에서, 액튜에이터(7A, 7B…)에 요구된 유동률 Qra, Qrb,…이 곱해지는 계수(제1계수(
Figure kpo00021
) 또는 제2계수(
Figure kpo00022
))는 모든 액튜에이터(7A, 7B)와 동일한 값을 가진다. 특히, 상술된 ①의 경우에서 모든 Qra, Qrb는 제1계수(
Figure kpo00023
)로 균일하게 곱해지고, ②의 경우에서, 모든 Qra, Qrb는 제2계수(
Figure kpo00024
)로 균일하게 곱해진다.
그런데, 요구된 유동률 Qra, Qrb,…이 수동 조작 레버(30A, 30B)의 수동 조작 상태에 응답하여 모두 설정되므로, 다른 선취권이 설정 요구 신호 Qra, Qrb,…의 크기에 의존하여 액튜에이터(7A, 7b,…)의 조작에 이미 적용되는 반면, 제1계수(
Figure kpo00025
) 또는 제2계수(
Figure kpo00026
)가 액튜에이터 각각에 개별적으로 설정되면, 개별 액튜에이터의 선취권은 명확하게 되고 작업성은 향상된다. 간단하게, 조작 모드에 의존하면, 수동 조작 레버(30A, 30B)의 수동 조작 상태에 응답하여 설정되는 요구된 유동률 Qra, Qrb,…가 동일값의 계수
Figure kpo00027
(또는
Figure kpo00028
)를 사용하여 보정되지 않고, 액튜에이터 유동률 설정 신호 Qsa, Qsb,…가 조작 모드에 일치하여 요구된 유동률 Qra, Qrb,…에 압박함으로써 얻어진 계수를 사용하여 설정되고, 이어서 조작성과 작업성이 부가적으로 향상될 수 있다.
그러므로, 본 발명에서, 요구된 유동률 Qra, Qrb가 곱해지는 계수
Figure kpo00029
(또는
Figure kpo00030
)는 조작 모드 또는 액튜에이터에 응답하여 개별 액튜에이터로 설정되는 보정 계수(kij)로 곱해진다.
여기에서, 보정 계수(kij)가 설명된다. 보정 계수(kij)는 액튜에이터(i)와 조작 모드(j)에 의존하여 설정되고, kij=F(i, j)로서 나타내어질 수 있다.
특히, 디스트리뷰터(30a)는 제4도에 도시된 바와 같이 상기 데이터 테이블을 가지고, 데이터 테이블에서, 액튜에이터 번호(i)와 조작 모드 번호(j)에 의존하여 설정되는 보정 계수(kij)는 테이블의 형태로 저장된다.
여기에서, 조작 모드는 예를 들면, j=1의 굴착 모드와 j=2의 하우스 파괴가 설정될 때, 조작자와 상기 모드에 의해 독단적으로 설정되는 조작 모드이다. 조작자는 조작자 캐브(cab)에서 수동 부재를 수동으로 조작함으로써 조작 모드의 설정과 설정 조작 모드의 변경을 실행할 수 있고, 조작 모드 각각에 적합한 선취권은 개별 액튜에이트(i=1, 2,…)로 설정될 수 있다.
반면, i=액튜에이터를 지시하는 번호이고, 기계 구성은 예를 들면, 유압셔블(shovel)이고, i=1은 붐 실린더를 나타내고, i=2는 스틱 실린더를 나타내고, i=3은 버킷 실린더를 나타내고, i=4는 스윙 모터를 나타낸다.
조작자가 조작 모드로서 굴착 모드(j=1)를 선택하면, 보정 계수(k11, k21)는 붐 실린더(i=1), 스틱 실린더(i=2),…로 설정된다.
따라서, 수동 조작 레버(30A, 30B,...)에 의해 유압 액튜에이터 (7A, 7B,…)에 요구된 유동률의 전체 합이 펌프 송출 레버(30A, 30B)보다 높을 때, ① 제1계수
Figure kpo00031
가 [펌프 송출 유동률]/[요구된 유동률의 전체 합]으로 계산 되고, 수동 조작 레버(30A, 30B,…)로 설정되는 요구된 유동률 Qra, Qrb,… 및, 개별 액튜에이터로 설정되는 보정 계수(k11, k21)는 액튜에이터 유동률 설정 신호는 Qsa=
Figure kpo00032
·k11·Qra, Qsb=
Figure kpo00033
·k12·Qrb,…로서 설정된다.
다른 한편, 또한 ② 제2계수(
Figure kpo00034
)가 [허용 공급 유동률]/[요구된 유동률의 전체 합]으로 계산되고, 액튜에이터 유동 설정 신호는 상술된 바와 같은 유사 방법으로 Qsa=
Figure kpo00035
·k11·Qra, Qsb=
Figure kpo00036
·k12·Qrb,…과 같이 설정된다.
이어서, 기계 구성의 액튜에이터 각각과 조작 모드 각각을 개별적으로 설정하는 보정 계수(kij)를 사용하는 디스트리뷰터(31a)로 설정될 액튜에이터 유동률 설정 신호 Qsa, Qsb를 설정함으로써, 기계 구성의 조작 모드에 적합한 액튜에이터에 유동률 분산이 실현될 수 있다. 특히, 복수의 액튜에이터의 조작과 조작자의 의지로 고려되는 동시 조작이 실현될 수 있다.
결과적으로, 조작자의 의지로 확인하는 조작은 특정의 기술을 요구하지 않고 실행될 수 있고, 작업성이 매우 향상된다.
반면, 상술된 예에서, 제1계수(
Figure kpo00037
)와 제2계수(
Figure kpo00038
)가 곱해지는 보정 계수(kij)가 동일한 값으로 설정되고, 보정 계수(kij)는 제1계수(
Figure kpo00039
)와 제2계수(
Figure kpo00040
) 사이의 값이 달리 설정될 수 있다.
그런데, 상술된 제1실시예와 변형에서, 하나의 3웨이 솔레노이드 밸브가 메인 제어 밸브 각각의 하나의 액튜에이터에 사용되고, 유압 액튜에이터에 공급될 작동유의 방향과 유동률은 3웨이 솔레노이드 밸브의 조작 제어로 제어된다. 그러나, 본 발명은 제5도에 도시된 바와 같이 상술된 구조체와 공급될 서로 독립적인 액튜에이터(207)로부터 작동유의 송출과 액튜에이터(207)에 작동유의 제어공급에 복수의 2웨이 솔레노이드 밸브(201
Figure kpo00041
204)를 사용하는 분리 제어형 밸브 수단을 가지는 장치에 한정되지 않는다.
여기에서, 제5도에 도시된 바와 같이 상기 분리 제어형 밸브 수단은 액튜에이터(207)에 응답하여 조작을 지시하고 서로 독립적으로 제공된 솔레노이드 밸브(201
Figure kpo00042
204)를 독립적으로 제어함으로써 빠르고 정확하게 작동유의 공급과 송출을 실행할 수 있다.
반면, 참조 번호 205는 속도 센서를 지시하고, 207은 유압 액튜에이터를 지시하고, 208, 209는 유압 센서 각각을 지시하고, 210, 211은 밸브 위치센서 각각을 지시하고, 212, 213은 체크 밸브(방향 제어 체크 밸브) 각각을 지시한다.
본 유압 회로에서, 솔레노이드 밸브(201
Figure kpo00043
204)에 제어 신호는 솔레노이드 밸브(201
Figure kpo00044
204)의 전환 상태를 제어하기 위해 센서(205, 208)로부터 검출 정보를 기반으로 도시 되지 않은 제어 수단으로 설정된다.
응답과 안정성이 우수한 스풀형 솔레노이드 밸브는 2웨이 솔레노이드 밸브(201
Figure kpo00045
204)로 사용된다. 높은 액체 조임을 가지는 포핏 밸브형의 솔레노이드 밸브가 솔레노이드 밸브(201
Figure kpo00046
204)로 사용될 수 있는 반면, 안정 응답을 가지는 스풀형의 솔레노이드 밸브는 더욱 적절하다.
(2) 제2실시예의 설명
연속적으로, 본 발명의 제2실시예가 설명된다. 제6도에 도시된 바와 같이 본 제2실시에는 어큐뮬레이터(5)가 도시 생략된 것을 제외하고 원칙적으로 제1실시예와 유사한 방법으로 구성된다.
어큐뮬레이터(5)에 일치로 공급된 무부하 밸브(3), 체크 밸브(4), 공급 압력 센서(104), 어큐뮬레이터 캐피시티 센서(105) 등이 생략된다. 제6도의 그것에 공급된 제1도의 그것과 같이 동일 참고 심벌을 가지는 상기 소자는 제1실시예에 설명된 바와 같이 실질적으로 동일 소자이고, 그 상세한 설명은 생략된다.
수동 조작 레버(30A, 30B)의 수동 상태에 의해 액튜에이터(7A, 7B)에 작동유의 요구된 유동률의 전체 합이 유압 펌프(2)의 송출 유동률보다 낮을 때, 디스트리뷰터(31a)는 그것이 액튜에이터 유동률 설정 신호 만큼 수동 조작 레버(30A, 30B)로 액튜에이터(7A, 7B)에 요구된 유동률 신호를 출력시킨다. 그러나, 요구된 유동률의 전체 합이 펌프 송출 유동률보다 높을 때, 액튜에이터(7A, 7B)에 요구된 유동률은 요구된 유동률의 전체 합에 의해 펌프 송출 유동률을 분리함으로써 얻어진 값
Figure kpo00047
(
Figure kpo00048
1 : 계수)으로 곱해지고, 곱셈으로 얻어진 결과는 작동유 요구량으로서 새로이 설정된다. 이어서, 디스트리뷰터(31a)는 액튜에이터 유동률 설정 신호로서 요구된 유동률 신호를 출력한다.
달리 표현하면, 수동 조작 레버(30A, 30B)로부터 액튜에이터 유동률 요구 신호 Qra, Qrb…가 입력될 때 밸브 제어 수단으로서 기능을 하는 디스트리뷰터(31a)는 전원 시스템의 상태에 응답하여 밸브 콘트롤러(32A, 32B,… )에 액튜에이터 유동률 설정 신호 Qsa, Qsb,…를 출력한다.
액튜에이터 유동률 요구 신호 Qra, Qrb,…는 서로 독립적으로 설정되는 신호이고, 액튜에이터(7A, 7B)에 공급될 작동유의 선취권 범위는 신호로 나타난 요구 유동률의 크기에 의존하여 설정된다.
수동 조작 레버(30A, 30B, …)로 유압 액튜에이터(7A, 7B, …)에 요구된 유동률의 전체 합이 유압 펌프(2)의 송출 유동률보다 낮을 때, 수동 조작 레버(30A, 30B,…)로 액튜에이터(7A, 7B)에 요구된 유동률 신호가 액튜에이터 유동률 설정 신호와 같이 사용된다. 달리 표현하면, Qsa=Qra, Qsb=Qrb, …이다.
다른 한편, 요구된 유동률의 전체 합이 펌프 송출 유동률보다 높을 때, 수동조작 레버(30A, 30B)로 설정되는 요구된 유동률은 [펌프 송출 유동률]/[요구된 유동률의 전체 합]=
Figure kpo00049
로 곱해지고, 곱셈으로 얻어진 값은 밸브 콘트롤러(32A, 32B,…)에 액튜에이터 유동률 설정 신호로서 출력된다. 달리 표현하면, Qsa=
Figure kpo00050
Qra, Qsb=
Figure kpo00051
Qrb,…이다.
상술된 바와 같이 상기 디스트리뷰터(31a)가 제공되므로, 조작자 스스로의 경험에 의존하여 조작자에 의해 통상적으로 수동으로 조작되고 조정된 동시적인 조작시 수동 조작 레버(30A, 30B)의 복잡한 수동 조작으로 유압 펌프(2)의 유동률 분산 및 제어는 작업 내용에 따라 작업자의 바람직한 방법으로 설정될 수 있다. 달리 표현하면, 다른 선취권은 작업 내용에 따라 액튜에이터(7A, 7B)의 조작으로 공급될 수 있다.
결과적으로, 밸브 제어 시스템이 설명된다. 또는 밸브 제어 시스템은 제1실시예와 관련하여 상술된 것과 유사하다.
특히, 액튜에이터(7A; 유압 실린더)가 설명된다. 일차적으로, 디스트리뷰터(31a)로부터 출력된 액튜에이터 유동률 설정 신호 Qsa는 밸브 콘트롤러(32A)에 입력된다. 반면에, 액튜에이터(7A)에 유동률 신호 Qsaa는 유동률 센서(106A)에 의해 피드백된다. 이어서, 상수(Kp)에 의한 신호(Qsa)와 신호(Qssa) 사이의 차이 신호를 곱함으로써 얻어진 신호(P 제어 신호)와, 상수(1/T)에 의해 신호(Qsa)와 신호 (Qsaa) 사이의 다른 신호의 집적값을 곱함으로써 얻어진 다른 신호(I 제어 신호) 및 신호(Qsa)의 피드포워드 신호인 부가 신호(Qsa)가 첨가된다.
메인 제어 밸브(6A)의 유동률이 유동률 센서(106A)를 대신하여, 메인 제어 밸브(6A)를 가로질러 압력 차이(Ps
Figure kpo00052
P11a 또는 Ps
Figure kpo00053
P12a)와, 메인 제어 밸브(6A)의 스풀 위치 센서(107A)의 출력(Xca) 등으로부터 선택적으로 계산된다.
부가로, 본 발명의 제2실시예와 관련하여 상술된 장치에서, 제1실시예와 관련하여 상술된 것과 유사하게, 밸브 광범위 이상으로 변화되는 매스 부하(8A, 8B)가 구동되므로, 밸브 제어 시스템은 대량의 공진과 반공진 포인트를 가지고, 특히 저주파를 가지는 락킹(rocking) 현상이 구동감을 하락시키게 되므로, 메인 제어 밸브(6A)의 A 포트 부하 압력 센서(108A)로부터의 신호(P11a)와 메인 제어 밸브(6A)의 B 포트 부하 압력 센서(109A)로부터의 신호(P12a)가 밴드-패스 필터(200)를 통하여 콘트롤러 (32A)로 피드백된다. 달리 표현하면, 본 시스템은 정압 피드백 시스템이다.
최종적으로, 메인 제어 밸브를 위한 서보 밸브에 입력 전류 밸브(Xci)에 비례하여 증가되는 스풀 위치(스풀 개방부)의 신호(Xca)가 스풀 위치 센서(107A)로부터 얻어지므로, 메인 제어 밸브(6A; 3단 증폭형 메인 제어 밸브)가 메인 제어 밸브(6A)의 스풀을 위치시키기 위해 밸브 콘트롤러(32A)에 상기 신호(Xca)를 피드백시킬 수 있도록, 액튜에이터 유동률 설정 신호(Qsa)와 동일한 신호(Qsaa)가 자동적으로 얻어질 수 있다.
조작자 스스로의 경험에 의존하여 조작자에 의해 통상적으로 수동으로 조작되고 조정된 동시 조작 상태에서 수동 조작 레버(30A, 30B)의 복잡한 수동조작으로 유압 펌프(2)의 유동률 분산 또는 제어는 작업 내용을 기반으로 조작자의 바람직한 방법으로 설정될 수 있다. 달리 표현하면, 다른 선취권은 작업 내용에 따라 액튜에이터(7A, 7B)의 조작에 공급될 수 있다.
결과적으로, 조작자는 수동 조작 레버(30A, 30B)를 수동 조작에 의해서만 부하(8A, 8B)에 관계없이 정확한 유동률을 자동적으로 제어할 수 있고 조작 기계의 부하 상태의 조임시 응력이 가해진다.
연속적으로, 본 발명의 제2실시예의 변형이 설명된다. 본 변형은 제1실시예 변형의 그것과 같은 실질적으로 유사 방법으로 구성되고, 상술된 제2실시예에서, 디스트리뷰터(31a)에 의해 설정된 액튜에이터 유동률 설정 신호(Qsa, Qsb)는 기계 구성의 각각의 조작 모드(예를 들면, 굴착 작업 모드, 하우스 파괴 작업 모드 등)가 설정된다.
특히, 상술된 제2실시예에서, 수동 조작 레버(30A, 30B)로 유압 액튜에이터(7A, 7B)에 요구된 유동률의 전체 합은 펌프 송출 유동률보다 높고, 계수(
Figure kpo00054
)는 [펌프 송출 유동률]/[요구된 유동률의 전체 합]으로 계산되고, 수동 조작 레버(30A, 30B, …)로 설정되는 요구된 유동율은 Qsa=
Figure kpo00055
Qra, Qsb=
Figure kpo00056
Qrb로서 액튜에이터 유동률 설정 신호를 설정하기 위해 계수(
Figure kpo00057
)가 곱해진다.
상기 예에서, 액튜에이터(7A, 7B)에 요구된 유동률(Qra, Qrb, …)이 곱해지는 계수(
Figure kpo00058
)는 모든 액튜에이터(7A, 7B)와 동일한 값을 가진다. 특히, 모든 Qra, Qrb는 계수(
Figure kpo00059
)로 균일하게 곱해진다.
그런데, 요구된 유동률(Qra, Qrb, …)은 수동 조작 레버(30A, 30B)의 수동 상태에 응답하여 모두 설정되고, 다른 선취권은 설정 요구 신호(Qra, Qrb, …)의 크기에 의존하여 액튜에이터(7A, 7B)의 조작에 공급되며, 상술된 계수(
Figure kpo00060
)가 액튜에이터 각각이 개별적으로 설정되면, 액튜에이터의 선취권은 명확하게 되고 작업성이 향상된다. 간략하게, 조작 모드에 의존되면, 수동 조작 레버(30A, 30B)의 수동 상태에 응답하여 설정되는 요구된 유동률(Qra, Qrb, …)이 동일 값의 계수(
Figure kpo00061
)를 이용하여 보정되지 않고, 액튜에이터 유동률 설정 신호(Qsa, Qsb, …)가 조작 모드에 일치하여 요구된 유동률(Qra, Qrb, …)을 가중치를 줌으로써 얻어진 계수를 사용하여 설정되어 조작성과 작업성이 부가로 향상된다.
그러므로, 제2실시예의 본 변형에서, 요구된 유동률(Qra, Qrb)이 곱해진 계수(
Figure kpo00062
)는 조작 모드 또는 액튜에이터에 응답하여 개별 액튜에이터로 설정되는 보정 계수(kij)로 곱해진다.
특히, 상기 예에서 디스트리뷰터(31a)는 제4도에 도시된 바와 같이 데이터 테이블을 가지고, 데이터 테이블에 있어서, 액튜에이터 번호(i)와 조작 모드 번호(j)에 의존하여 설정되는 보정 계수(kij)는 테이블의 형태로 저장된다.
조작 모드는 조작자에 의해 독단적으로 설정되는 조작 모드이고, 예를 들면, j=1의 굴착 모드와 j=2의 하우스 파괴 모드와 같은 상기 모드가 설정된다. 조작자는 작업자 케브에서의 수동 부재를 수동으로 조작함으로써 세트 조작 모드의 변경 또는 조작 모드의 설정을 실행할 수 있고, 조작 모드 각각의 적절한 선취권은 개별 액튜에이터(i=1, 2, …)로 설정될 수 있다.
반면, i=액튜에이터 지시 번호이고, 기계 구성은 예를 들면, 유압 셔블이며, i=1은 붐 실린더를 나타내고, i=2는 스틱 실린더를 나타내고, i=3은 버킷 실린더를 나타내며, i=4는 스윙 모터를 나타낸다.
조작자가 조작 모드로서 굴착 모드(j=1)로 선택되고, 보정 계수(k11, k21)가 붐 실린더(i=1), 스틱 실린더(i=2), … 각각으로 설정된다.
예를 들면, 조작자가 조작 모드로서 굴착 모드(j=1)로 설택되면, 보정 계수(k11, k21,…)가 붐 실린더(i=1), 스틱 실린더(i=2),…로 설정된다.
따라서, 수동 조작 레버(30A, 30B,…)로 유압 액튜에이터(7A, 7B,…)에 요구된 유동률의 전체 합이 펌프 송출 유동률보다 높을 때, 계수(
Figure kpo00063
)와, 수동 조작 레버(30A, 30B,…)로 설정되는 요구된 유동률(Qra, Qrb,…) 및 개별 액튜에이터를 설정하는 보정 계수(k11, k21)는 액튜에이터 유동률 설정 신호(Qsa, Qsb,…)를 설정하기 위해 서로 곱해진다. 특히, 액튜에이터 유동률 설정 신호는 Qsa=
Figure kpo00064
·k11·Qra, Qsb=
Figure kpo00065
·k12·Qrb,…와 같이 설정된다.
이어서, 기계 구성의 액튜에이터 각각과 조작 모드 각각을 개별적으로 설정하는 보정 계수(kij)를 사용하는 디스트리뷰터(31a)에 의해 설정될 액튜에이터 유동률 설정 신호(Qsa, Qsb)를 설정함으로써, 기계 구성으로 이루어진 조작 모드를 위해 적절한 액튜에이터에 유동률 분산을 실현할 수 있다. 특히, 조작자의 의지가 고려되는 조작과, 복수의 액튜에이터의 동시 조작시 실현될 수 있다.
결과적으로, 조작자의 의지를 확신하는 조작은 특정의 기술이 요구되지 않고 실행될 수 있고, 작업성이 매우 향상된다.
제2실시예와 변형에서, 예를 들어 제5도에 도시된 바와 같이 복수의 솔레노이드 밸브(201
Figure kpo00066
204)를 포함하는 분리 제어형 밸브 수단은 메인 제어 밸브(6A, 6B) 대신에 사용될 수 있다. 이어서, 상기 구성에 의해, 액튜에이터(207)로부터 작동유의 송출과 액튜에이터(207)에 작동유의 공급이 서로 독립적으로 제어될 수 있다.
(3) 기타
본 발명은 상술된 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 특허청구범위로부터 이탈됨이 없이 다양한 형태로 구체화될 수 있다.
본 발명은 유압 굴착 기계 또는 유압 셔블과 같은 기계 구성에 적용되고, 압력 변화에 의해 발생된 다른 액튜에이터 사이의 상호 간섭이 제거되며, 기계 구성의 저음이 억제되며, 조작자가 구동시킬 때 작업성이 향상된다. 부가로, 조작자에 의해 요구된 액튜에이터 유동률 분산과, 디스트리뷰터의 작용은 액튜에이터에 부하의 영향을 입지 않고 정확하게 실현할 수 있고, 조작의 향상 특히, 동시 조작성과 우수한 조작성이 기대된다. 따라서, 복수의 액튜에이터가 조작자의 의지에 따라 동시에 구동될 수 있고, 작업시의 효율이 향상된다. 따라서, 본 발명은 기계 구성의 작업성 또는 조작성을 향상시킬 수 있고, 본 발명의 실용성이 매우 높다.

Claims (18)

  1. 기계 구성체의 제어 장치에 있어서 : 조작자에 의해 수동으로 조작가능한 수동 조작 수단(30A, 30B)과, 원동기(1)로 구동된 유압 펌프(2)를 구비하는 작동유 공급 수단과, 상기 작동유 공급 수단으로부터 작동유로 구동되는 복수의 액튜에이터(7A, 7B)를 구비하는 구동 수단과, 상기 구동 수단과 상기 구동 수단을 제어하기 위한 상기 작동유 공급 수단 사이에 삽입된 복수의 제어 밸브(6A, 6B)를 구비하는 밸브 수단과, 상기 작동유 공급 수단으로부터 작동유의 공급 유동율을 검출하기 위한 작동유 공급 유동율 검출 수단(102)을 포함하는 검출 수단과, 상기 수동 조작 수단(30A, 30B)으로부터의 조작 목표값과 상기 검출 수단(102)으로부터의 검출 결과를 수신하고, 상기 수동 조작 수단(30A, 30B)에 의해 설정된 상기 액튜에이터(7A, 7B)의 요구된 유동률 정보(Qra, Qrb)와 상기 작동유 공급 수단으로부터 작동유 공급 유동률 정보를 비교하는 디스트리뷰터 기능에 의해 상기 밸브 수단을 제어하며 비교 결과에 응답하여 상기 액튜에이터(7A, 7B)에 최적 공급 유동률을 결정하기 위한 밸브 제어 수단(31)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기계 구성체의 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 밸브 제어 수단(31)은 요구된 유동률 정보(Qra, Qrb)가 작동유 공급 유동율 정보보다 낮을 때 액튜에이터 유동률 설정 신호(Qp)로서 상기 수동 조작 수단(30A, 30B)에 의해 상기 액튜에이터(7A, 7B)에 요구된 유동률 신호(Qra, Qrb)가 출력되나, 요구된 유동률(Qra, Qrb)의 전체 합이 작동유 공급유동률(Qp)보다 높을 때 액튜에이터 유동률 설정 신호(Qsa, Qsb)로서 1보다 작은 계수(
    Figure kpo00067
    )로 상기 액튜에이터(7A, 7B)에 요구된 유동률(Qra, Qrb)를 곱함으로써 얻어진 값이 출력되는 디스트리뷰터(31a)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계 구성체의 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서, 1보다 작은 계수(
    Figure kpo00068
    )는 요구된 유동률(Qra, Qrb)의 전체 합을 갖는 작동유 공급 유동률(Qp)의 표준화에 의해 얻어진 정보를 갖는 것을 특징으로 하는 기계 구성체의 제어 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 디스트리뷰터(31a)에 의해 설정된 액튜에이터 유동률 설정 신호(Qsa, Qsb)는 상기 기계 구성체의 각 작동 모드로 설정된 것을 특징으로 하는 기계 구성체의 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 검출 수단은 상기 밸브 수단의 작동 상태를 검출하기 위한 조정 검출 수단(106A, 106B, 107A, 107B, 108A, 108B, 109A, 109B)을 포함하고, 상기 밸브 제어 수단(31)은 상기 조정 검출 수단(106A
    Figure kpo00069
    109B)으로부터 검출결과를 수신하고 디스트리뷰터 작용을 정정하기 위한 정정 수단(32A, 32B)을 갖는 것을 특징으로 하는 기계 구성체의 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 조정 검출 수단(106A, 106B)은 상기 제어 밸브(6A, 6B)의 스풀 위치를 피드백시키고 측정하기 위한 스풀 위치 센서(107A, 107B)와, 부하 압력을 피드백시키고 측정하기 위한 부하 김지 부하 압력 센서(108A, 108B, 109A, 109B) 및 상기, 액튜에이터(7A, 7B)에 공급된 유동률을 피드백시키고 측정하기 위한 유동률 센서(106A, 106B)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계 구성체의 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 부하를 감지하는 부하 압력 센서(108A, 108B, 109A, 109B) 각각은 그 출력부에서 밴드-패스 필터(200; band-pass filter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계 구성체의 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 작동유 공급 수단은 작동유를 상기 유압 펌프(2)의 방출 측부상에 축적하기 위한 어큐뮬레이터(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계 구성체의 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 작동유 공급 수단은 상기 어큐물레이터(5)의 캐피시티가 소정량을 초과할 때 무부하 상태에서 상기 유압 펌프(2)의 방출 유동률을 바이패스하기 위한 무부하 밸브(3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계 구성체의 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 무부하 밸브(3)는 상기 유압 펌프(2)의 방출 측부상의 작동유 공급 통로와 평행하게 공급되는 반면, 상기 어큐뮬레이터(5)는 상기 작동유 공급 통로로 상기 무부하 밸브(3)의 연결점에 대하여 하부 측부상에서 상기 작동유 공급 통로의 일부분과 평행하게 공급되고, 상기 어큐뮬레이터(5)로부터 후방 유동을 방지하기 위한 체크 밸브(4)는 상기 작동유 공급 통로로 상기 무부하 밸브의 연결 부분과 상기 어큐뮬레이터(5)의 연결 부분 사이에서 상기 작동유 공급통로의 일부분에 배치된 것을 특징으로 하는 기계 구성체의 제어 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 수동 조작 수단(30A, 30B)은 일정한 상기 유압 펌프(2)의 펌프 방출 압력을 유지하기 위한 공급 압력 설정 유니트(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계 구성체의 제어 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 작동유 공급 수단은 상기 유압 펌프(2)의 방출 측부상에 작동유를 축적하기 위한 어큐뮬레이터(5)를 포함하고, 상기 밸브 제어 수단(31)은 요구된 유동률(Qra, Qrb)의 전체 합이 작동유 공급 유동률(Qp)보다 낮을 때 액튜에이터 유동률 설정 신호(Qsa)로서 상기 수동 조작 수단(30A, 30B)에 의해 상기 액튜에이터(7A, 7B)에 요구된 유동률 신호(Qra, Qrb)를 출력하지만, 요구된 유동률(Qra, Qrb)의 전체 합이 작동유 공급 유동률(Qp)보다 높을 때 액튜에이터(7A, 7B)에 요구된 유동률(Qra, Qrb)을 곱함으로써 얻어진 값을 출력하고, 허용가능한 공급 유동률의 합을 계산하며 및 액튜에이터 유동률 설정 신호(Qsa, Qsb)로서 요구된 유동률(Qra, Qrb)의 전체 함과 함께 허용 가능한 공급 유동률(Qs)의 표준화로 얻어진 정보를 가지는 제2계수(
    Figure kpo00070
    )로 상기 액튜에이터(7A, 7B)에 요규된 유동률(Qra, Qrb)을 곱함으로써 얻어진 값을 출력하는 디스트리뷰터(31a)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계 구성체의 제어 장치.
  13. 제12항에 있어서, 제1계수(
    Figure kpo00071
    )는 요구된 유동률(Qra, Qrb)의 전체 합과 함께 작동유 공급 유동률(Qp)의 표준화에 의해 얻어진 정보를 가지는 것을 특징으로 하는 기계 구성체의 제어장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 디스트리뷰터(31a)로 설정되는 액튜에이터 유동률 설정 신호(Qsa, Qsb)는 상기 기계 구성체의 작동 모드 각각으로 설정되는 것을 특징으로 하는 기계 구성체의 제어 장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 검출 수단은 상기 작동유 공급 수단의 작동 상태를 검출하기 위한 전원 측부 검출 수단(100
    Figure kpo00072
    102)을 포함하고, 상기 제어 수단은 상기 전원 측부 검출 수단(100
    Figure kpo00073
    102)으로부터의 검출 결과를 수신 및 상기 작동유 공급 수단을 제어하기 위한 전원 측부 제어 수단(26)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기계 구성체의 제어 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 전원 측부 검출 수단(100
    Figure kpo00074
    102)은 상기 원동기(1)의 회전 상태를 검출하기 위한 회전 상태 센서(101)와, 상기 원동기(1)의 출력 동력 상태를 검출하기 위한 출력 동력 센서(100) 및, 상기 작동유 공급 수단으로부터 작동유의 압력을 검출하기 위한 작동유 압력 센서(102)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계 구성체의 제어 장치.
  17. 조작자에 의해 수동으로 조작가능한 수동 조작 수단(30A, 30B)과, 엔진(1)에 의해 구동된 적어도 하나의 가변 방출 유압 펌프(2)와, 상기 가변 방출 유압 펌프(2)로부터 방출된 유압에 의해 구동된 복수의 유압 액튜에이터(7A, 7B)와, 상기 유압 액튜에이터(7A, 7B)에서 유동률과 방향을 제어하기 위해 상기 유압 액튜에이터(7A, 7B)와 상기 가변 방출 유압 펌프(2)사이에 배치된 복수의 메인 제어 밸브(6A, 6B)와, 유압을 축적하기 위해 상기 가변 방출 유압 펌프(2)와 상기 메인 제어 밸브(6A, 6B) 사이의 액체 통로에 설치된 어큐뮬레이터(5)와, 상기 어큐뮬레이터(5)의 캐피시티가 캐피시티의 최대값에 근접할 때 무부하 상태에서 상기 가변 방출 유압 펌프(2)의 방출 유동률을 바이패스시키기 위해 상기 가변 방출 유압 펌프(2)와 상기 메인 제어 밸브(6A, 6B) 사이의 상기 유체 통로에 설치된 무부하 밸브(3)와, 상기 수동 조작 수단(30A, 30B)에 의해 상기 액튜에이터(7A, 7B)에 요구된 유동률의 전체 합이 상기 가변 방출 유압 펌프(2)보다 낮을 때 그것이 액튜에이터 유동률 설정 신호로서 상기 수동 조작 수단(30A, 30B)에 의해 상기 액튜에이터(7A, 7B)에 요구된 유동률 신호를 출력시키지만, 요구된 유동률의 전체 합이 펌프 방출 유동률이 높을 때, 액튜에이터 유동률 설정 신호로서 요구된 유동률의 전체 합으로 펌프 방출 유동률을 분리함으로써 얻어진 값(
    Figure kpo00075
    )에 의해 상기 유압 액튜에이터(7A, 7B)에 요구된 유동률을 곱함으로써 얻어진 값을 산출하기 위한 제1계산 수단과, 요구된 유동률의 전체 합에 의해 펌프 방출 유동률과 상기 어큐뮬레이터(5)의 축적 공급 유동률의 전체로서 계산된 허용가능한 공급 유동률을 분리함으로써 얻어진 값(
    Figure kpo00076
    )으로 상기 액튜에이터(7A, 7B)에 요구된 유동률을 곱하고 액튜에이터 유동률 설정 신호로서 표준화의 결과를 출력하기 위한 제2계산 수단을 포함하는 디스트리뷰터(31a)와, 일정한 펌프 방출 출력을 유지하기 위해 상기 수동 조작 수단(30A, 30B)에 설치된 공급 압력 설정 유니트(20)와, 상기 디스트리뷰터(31a)로부터 액튜에이터 유동률 설정 신호를 수신하고 상기 메인 제어 밸브(6A, 6B)에 작동 신호를 공급하기 위한 밸브 콘트롤러(32A)와, 상기 밸브 콘트롤러(32A)가 제공되고, 메인 제어 밸브(6A, 6B)의 스풀 위치를 측정하고 피드백시키기 위한 스풀 위치 센서(107A, 107B)와, 부하 압력을 측정하고 피드백시키기 위한 밴드-패스 필터(200)를 가진 부하를 감지하는 부하 압력 센서(108A, 108B, 109A, 109B) 및, 상기 유압 액튜에이터(7A, 7B)에 공급된 유동률을 측정하고 피드백시키기 위한 유동률 센서(106A, 106B)를 포함하는 조성 측부 센서 그룹과, 엔진 속도를 측정하기 위한 회전 상태 센서(101)와, 엔진 연료 펌프의 랙 개방부를 측정하기 위한 랙 개방부 센서(100)와, 펌프 경사각을 측정하기 위한 경사각 센서(103)와, 펌프 방출 압력을 측정하기 위한 방출 압력 센서(102)와, 시스템 공급 압력을 측정하기 위한 공급 압력 센서(104) 및, 상기 어큐뮬레이터(5)의 캐피시티를 측정하기 위한 어큐뮬레이터 캐피시티 센서(105)를 포함하는 전원 측부 센서 그룹과, 상기 공급 압력 센서로부터 피드백 신호와 상기 공급 압력 설정 유니트(20)에 의해 설정되는 압력간의 차이의 합에 의거하여 상기 가변 방출 유압 펌프(2)의 경사각 목표값 신호 및 그 차이의 적분값을 발생하기 위한 제1목표값 수단과, 상기 부하를 감지하는 부하 압력 센서(108A, 108B, 109A, 109B)와 상기 공급 압력 설정 유니트(20)중 하나로부터 최대 신호를 선택하고, 최대 신호값이 일정 시간 주기보다 더 많이 연속될 때 목표값 신호로서 최대 신호값에 일정 값을 부가함으로써 얻어진 값을 결정하고, 상기 공급 압력 센서(104)로부터 피드백 신호와 목표값 신호간의 차이의 합을 기반으로 상기 가변 방출 유압 펌프(2)의 경사각 목표값 신호 및 그 차이의 적분값을 발생하기 위한 제2목표값 수단과, 공급 압력이 특정 값에 의해 예정값보다 높게 증가되고 상기 어큐뮬레이터(5)의 캐피시티가 그 최대값의 근처에 있을 때 무부하 상태로 상기 가변 방출 유압 펌프(2)의 방출 유동률을 바이패스시키기 위해 상기 무부하 밸브(3)를 개방시키고, 공급 압력이 특정 값에 의해 예정값보다 낮게 저하되거나 또는 상기 어큐뮬레이터(5)의 캐피시티가 그 최소값 근처의 값으로 저하될 때 상기 무부하 밸브(3)를 가까이 하기 위한 신호를 발생하기 위한 제3목표값 수단과, 엔진-펌프의 효율 특성 및 상기 엔진(1)의 출력 방출 동력의 작용으로서 상기 엔진(1)의 출력 동력의 범위내에 상기 가변 방출 유압 펌프(2)의 허용가능한 경사각 목표값 신호를 발생하기 위한 제4목표값 수단과, 조작자의 유동률 요구에 비례하여 증가되는 펌프 유동률을 고정하기 위한 상기 가변 방출 유압 펌프(2)의 경사각 목표값 신호를 발생하기 위한 제5목표값 수단 및, 상기 가변 방출 유압 펌프(2)의 경사가 목표값 신호로서 가장 낮게 발생된 하나의 목표값 신호를 선택하고 상기 경사각 센서로부터 피드백 신호와 선택된 경사각 목표값 신호간의 차이를 기반으로 펌프 경사각을 위치시키기 위한 펌프 콘트롤러(26)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계 구성체의 제어 장치.
  18. 조작자에 의해 수동으로 조작가능한 수동 조작 수단(30A, 30B)과, 원동기(1)로 구동된 유압 펌프(2)와, 상기 유압 펌프(2)로부터 작동유에 의해 구동된 복수의 액튜에이터(7A, 7B)와, 상기 액튜에이터(7A, 7B)를 제어하기 위한 복수의 제어 밸브(6A, 6B) 및, 상기 수동 조작 수단(30A, 30B)에 의해 설정되는 상기 액튜에이터(7A, 7B)에 요구된 유동률 정보를 상기 유압 펌프(2)로부터 작동액 공급 유동률 정보와 비교하고, 비교된 결과를 기반으로 상기 액튜에이터(7A, 7B)에서 최적 공급 유동률을 결정하며 및, 최적 공급 유동률을 가진 상기 밸브 수단을 제어하는 밸브 제어 수단(31)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기계 구성체의 제어 장치.
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