KR100439892B1 - 굴삭장치의제어장치 - Google Patents

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히다치 겡키 가부시키 가이샤
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Abstract

굴삭 장치의 치선(齒先)의 내구성을 향상시키고, 굴삭 효과도 향상시키기 위하여, 관입력(貫入力) 제어부(70)는 검출된 관입력이 설정 관입력으로 되도록 유압(油壓) 윈치 장치(HWD)를 제어하여 굴삭 장치(10)의 속도를 제어한다. 강하 속도 제어부(50)는, 검출된 강하 속도가 설정 강하 속도로 되도록 유압 윈치 장치(HWD)를 제어하여 굴삭 장치(10)의 속도를 제어한다. 관입력 제어부(70)에 의한 제어 중에 강하 속도의 검출치가 소정치를 넘으면 선택부(80)는 강하 속도 제어부(50)에 의한 제어로 이행한다. 강하 속도 제어부(50)는 비례적분 제어로 강하 속도를 제어하며, 관입력 제어부(70)는 비례미분 제어로 관입력을 제어한다.

Description

굴삭장치의 제어장치{CONTROLLER FOR EXCAVATORS}
연속벽(連續壁) 공법, 어스드릴 굴삭 공법 등에 사용되는 굴삭 장치의 제어 장치로서, 일본국 특공평 7(1995)­26414호 공보에 개시(開示)되어 있는 굴삭 장치의 굴삭 속도 제어 장치가 알려져 있다. 이 속도 제어 장치는, 굴삭 장치가 설정 속도로 강하하도록 윈치(winch) 장치의 속도를 감속비를 변경하여 행하는 속도 제어부와, 치선(齒先) 하중이 상한치로 되도록 윈치 장치의 속도를 감속비를 변경하여 행하는 하중 제어부를 가지고, 속도 제어에서 운전 중에 치선 하중이 상한치를 넘으면 하중 제어로 전환하는 것이다. 이 방식에서는, 굴삭 장치의 치선의 내구성을 고려하여 치선 하중의 상한치를 너무 작게 하면, 비교적 연약한 지반에서도 하중 제어로 굴삭이 행해지고, 굴삭 속도가 너무 빨라서 굴삭 토사의 배출이 타이밍이 맞지 않게 될 우려가 있다.
또, 일본국 특공평3(1991)­80216호 공보에 개시되어 있는 굴삭 장치의 관입력 및 속도 제어 장치도 알려져 있다. 이 속도 제어 장치에서는 굴삭 장치가 설정 속도로 강하하도록 윈치 장치의 속도를 브레이크력을 조절하여 행하는 제어부와,관입력이 설정 관입력으로 되도록 윈치 장치의 속도를 브레이크력을 조절하여 행하는 하중 제어부를 가지며, 하중 제어에서 운전 중에 속도가 소정치를 넘으면 속도제어로 전환하는 것이다. 이 방식에서는, 굴삭 속도의 상한치를 굴삭 토사의 배출능력에 따라서 결정하면 되며, 굴삭 효율을 중시하여 치선 하중의 설정치를 작게 해도, 속도 제어로 전환되었을 때에 굴삭 토사의 배출이 원할하게 행해지고, 또한 굴삭 장치의 치선의 내구성의 악화도 방지된다.
일본국 특공평3(1991)­80216호 공보에는 속도 제어와 관입력 제어의 구체적인 회로 구성이 개시되어 있지 않다. 일본국 특공평7(1995)­26414호 공보에는 속도 제어는 비례적분 제어 또는 비례적분 제어에 피드포워드 제어를 가미한 제어로 하고, 치선 하중(관입력) 제어는 비례 제어에 의한 것이 개시되어 있다. 그래서, 이러한 제어 방식을 일본국 특공평3(1991)­80216호 공보의 제어 장치에 적용하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 치선 하중 제어는 수십 톤 정도의 중량인 굴삭 장치의 강하 속도를 조절하여 치선 하중을 상한치로 제어하는 것이므로, 비례 제어나 비례적분 제어에서는 응답성이 나쁘고, 실용화할 수 없다. 또, 일정한 굴삭 속도 설정치를 기준으로 하여 하중 제어(관입력 제어)로부터 속도 제어로 또는 속도 제어로부터 하중 제어로 전환되므로, 전환 속도 설정치의 근방에서는 제어계(制御系)가 헌팅(hunting)할 우려가 있다.
본 발명의 목적은 굴삭 장치의 치선의 내구성을 향상시키는 동시에 굴삭 효율을 향상시키도록 한 굴삭 장치의 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 굴삭(掘削) 장치의 관입력(貫入力)(굴삭 하중)과 관입 속도(강하 속도)를 설정한 값으로 제어하는 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 굴삭 장치의 제어 장치의 일예를 나타낸 구성도,
도 2는 도 1의 컨트롤러의 상세예를 나타낸 블록도,
도 3은 컨트롤러의 선택부의 선택 순서를 설명하는 흐름도,
도 4a∼도 4f는, 관입력 제어와 속도 제어의 전환 조건을 설명하는 그래프,
도 5는, N값과 굴삭 속도를 나타낸 그래프, 및
도 6은, 다른 실시의 형태를 나타낸 제어 장치의 구성도이다.
본 발명에 의한 굴삭 장치의 제어 장치는 굴삭 장치를 승강시키는 윈치 장치와, 굴삭 장치의 관입력을 검출하는 관입력 검출 수단과, 관입력 검출 수단으로 검출한 관입력이 설정 관입력으로 되도록 윈치 장치를 제어하는 관입력 제어 수단과, 굴삭 장치의 강하 속도를 검출하는 강하 속도 검출 수단과, 강하 속도 검출 수단으로 검출한 강하 속도가 설정 강하 속도로 되도록 윈치 장치를 제어하는 강하 속도 제어 수단과, 관입력 제어 수단에 의한 제어 중에 강하 속도의 검출치가 소정치를 넘으면 강하 속도 제어 수단에 의한 제어로 이행하는 선택 수단을 구비하며, 강하 속도 제어 수단은 비례적분 제어로 강하 속도를 제어하고, 관입력 제어 수단은 비례미분 제어로 관입력을 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 굴삭 장치의 제어 장치에서는 관입력 제어 수단은 검출된 관입력이 설정 관입력으로 되도록 유압 윈치 장치를 제어하여 굴삭 장치의 속도를 제어한다. 강하 속도 제어 수단은 검출한 강하 속도가 설정 강하 속도로 되도록 유압 윈치 장치를 제어하여 굴삭 장치의 속도를 제어한다. 관입력 제어 수단에 의한 제어 중에 강하 속도의 검출치가 소정치를 넘으면 선택 수단은 강하 속도 제어 수단에 의한 제어로 이행한다. 강하 속도 제어 수단은 비례적분 제어로 강하 속도를 제어하고, 관입력 제어 수단은 비례미분 제어로 관입력을 제어한다.
또 본 발명에 의한 굴삭 장치의 제어 장치는 유압액을 토출하는 유압원(油壓源)과, 유압원과 제1 및 제2 유로(油路)에서 접속된 윈치용 유압 모터와, 제1 및 제2 유로의 도중에 설치된 컨트롤 밸브와, 굴삭 장치의 강하 중에 귀환측으로 되는 제2 유로에 설치된 카운터 밸런스 밸브와, 카운터 밸런스 밸브와 유압 모터의 사이에서 제2 유로의 압력을 조절하는 압력 조절 수단과, 굴삭 장치의 관입력을 검출하는 관입력 검출 수단과, 관입력 검출 수단으로 검출한 관입력과 설정 관입력의 편차가 제로로 되도록 압력 조절 수단을 제어하는 관입력 제어 수단과, 굴삭 장치의 강하 속도를 검출하는 강하 속도 검출 수단과, 강하 속도 검출 수단으로 검출한 강하 속도와 설정 강하 속도의 편차가 제로로 되도록 압력 조절 수단을 제어하는 강하 속도 제어 수단과, 관입력 제어 수단에 의한 제어 중에 강하 속도의 검출치가 소정치를 넘으면 강하 속도 제어 수단에 의한 제어로 이행하는 선택 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
전술한 본 발명에 의한 굴삭 장치의 제어 장치에서는, 관입력 제어 수단에 의한 제어 중에 강하 속도의 검출치가 소정치를 넘으면 선택 수단은 강하 속도 제어 수단에 의한 제어로 이행한다. 속도 제어는, 압력 조절 수단에 의하여 제2 유로의 압력을 조절하여 행해진다. 유로의 압력을 저감하면 유압 모터의 회전 속도가 증가하고, 압력을 증가하면 회전 속도가 저하한다.
강하 속도 제어 수단은 비례적분 제어로 강하 속도를 제어하며, 관입력 제어 수단은 비례미분 제어로 관입력을 제어하는 것이 바람직하다.
선택 수단에 의하여, 관입력 제어 수단에 의한 제어 중에 강하 속도의 검출치가 제1 소정치를 넘으면 강하 속도 제어 수단에 의한 제어로 이행하고, 최소한 강하 속도의 검출치가 제1 소정치보다 작은 제2 소정치 이하로 되면 관입력 제어 수단에 의한 제어로 이행하도록 할 수도 있다.
또 본 발명에 의한 굴삭 장치의 제어 장치는, 굴삭 장치를 승강시키는 윈치장치와, 굴삭 장치의 관입력을 검출하는 관입력 검출 수단과, 관입력 검출 수단으로 검출한 관입력이 설정 관입력으로 되도록 윈치 장치를 제어하는 관입력 제어 수단과, 굴삭 장치의 강하 속도를 검출하는 강하 속도 검출 수단과, 강하 속도 검출 수단으로 검출한 강하 속도가 설정 강하 속도로 되도록 윈치 장치를 제어하는 강하 속도 제어 수단과, 관입력 제어 수단에 의하여 제어중에 강하 속도의 검출치가 제1 소정치를 넘으면 강하 속도 제어 수단에 의한 제어로 이행하고, 최소한 강하 속도의 검출치가 제1 소정치보다 작은 제2 소정치 이하로 되면 관입력 제어 수단에 의한 제어로 이행하는 선택 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
전술한 굴삭 장치의 제어 장치에서는, 관입력 제어로부터 속도 제어로의 전환과, 그 역(逆) 전환의 조건치에 히스테리시스(hysteresis)를 부여하고 있다. 제1 소정치를 넘어 속도 제어로 이행한 후, 제1 소정치보다 작은 제2 소정치까지 강하 속도가 저하하면 관입력 제어로 전환된다.
전술한 관입력 검출 수단을, 지반을 굴삭할 때에 굴삭 장치가 받는 굴삭 부하의 참값을 관입력으로서 검출하는 굴삭 부하 검출 수단으로 할 수도 있다.
또한 본 발명에 의한 굴삭 장치의 제어 장치는, 굴삭 장치를 승강시키는 윈치 장치와, 지반을 굴삭할 때에 굴삭 장치가 받는 굴삭 부하의 참값을 검출하는 굴삭 부하 검출 수단과, 굴삭 부하 검출 수단으로 검출한 굴삭 부하가 설정 굴삭 부하로 되도록 윈치 장치를 제어하는 굴삭 부하 제어 수단과, 굴삭 장치의 강하 속도를 검출하는 강하 속도 검출 수단과, 강하 속도 검출 수단으로 검출한 강하 속도가 설정 강하 속도로 되도록 윈치 장치를 제어하는 강하 속도 제어 수단과, 굴삭 부하제어 수단에 의한 제어 중에 강하 속도의 검출치가 소정치를 넘으면 강하 속도 제어 수단에 의한 제어로 이행하는 선택 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 굴삭 장치의 제어 장치에서는, 실제로 굴삭 장치에 작용하는 부하를 관입력으로서 사용한다. 관입력 제어 수단은 검출된 관입력이 설정 관입력으로 되도록 윈치 장치를 제어하여 굴삭 장치의 속도를 제어한다. 강하 속도 제어 수단은, 검출한 강하 속도가 설정 강하 속도로 되도록 유압 윈치 장치를 제어하여 굴삭 장치의 속도를 제어한다. 관입력 제어 수단에 의한 제어 중에 강하 속도의 검출치가 소정치를 넘으면 선택 수단은 강하 속도 제어 수단에 의한 제어로 이행한다.
선택 수단에 의하여, 관입력의 검출치가 제1 관입력 소정치 이하의 경우에 강하 속도 제어 수단에 의한 속도 제어로 전환하고, 그 속도 제어 중에 관입력의 검출치가 제1 관입력 소정치를 넘으면 관입력 제어 수단에 의한 관입력 제어로 전환하고, 그 관입력 제어 중에 강하 속도의 검출치가 제1 속도 소정치를 넘으면 강하 속도 제어 수단에 의한 제어로 이행하고, 강하 속도의 검출치가 제1 속도 소정치보다 작은 제2 속도 소정치 이하로 되고, 또한 관입력의 검출치가 제1 관입력 소정치보다 큰 제2 관입력 소정치 이상일 때에 관입력 제어 수단에 의한 제어로 이행하도록 할 수도 있다.
본 발명에 의한 굴삭 장치의 제어 장치는 다음과 같은 효과를 가진다.
검출한 강하 속도가 설정 강하 속도로 되도록 굴삭 장치의 속도를 제어하는 강하 속도 제어 수단은 비례적분 제어로 강하 속도를 제어하고, 검출한 굴삭 하중이 설정 굴삭 하중으로 되도록 굴삭 장치의 속도를 제어하는 관입력 제어 수단은비례미분 제어로 강하 속도를 제어하도록 하였으므로, 속도 제어부의 정밀도와 안정성이 향상되는 동시에, 관입력 제어 수단의 응답성이 향상되고, 굴삭 장치를 미속도(微速度)에서 강하시키는 작업성이 향상된다.
미속 제어를 유압 윈치의 카운터 밸런스 밸브를 설치한 유로의 압력을 조절하여 행하도록 하면, 고저 2종류의 감속비의 감속 기구를 설치하는 경우에 비하여 소형화, 저단가화가 가능하게 되고, 또 기계식 브레이크력의 조절로 미속도를 얻는 경우와 같이 브레이크 장치의 발열, 거기에 따르는 내구성의 저하, 메이터넌스성의 악화 등을 방지할 수 있고, 낮은 초기 단가화, 낮은 가동 단가화를 도모할 수 있다.
또한, 관입력 제어와 속도 제어와의 전환 임계치에 히스테리시스를 설정하였으므로, 헌팅을 방지할 수 있고, 조작성을 향상시킬 수 있다. 굴삭 장치에 실제로 작용하는 굴삭 부하를 검출하여 관입력 제어에 이용함으로써, 정확하게 굴삭 하중을 검출할 수 있고, 정밀도가 높은 굴삭 작업이 가능하게 된다.
(제1 실시예)
도 1∼도 5에 따라서, 유압 윈치 장치가 탑재된 크롤러 크레인을 이용한 굴삭기에 본 발명을 적용한 경우에 대하여 설명한다.
제1 실시예에서는, 굴삭 장치는 유압 윈치 장치(HWD)로 매달아 올리고, 내린다. 도 1에 있어서, 유압 펌프나 릴리프 밸브로 이루어지는 유압원(1)의 유압액은 컨트롤 밸브(2)를 통하여 유압 모터(3)에 도입된다. 컨트롤 밸브(2)와 유압 모터(3)의 사이는 유로(4, 5)로 접속되고, 유로(5)에는 압력 조정 밸브(6a)와 체크 밸브(6b)로 구성되는 카운터 밸런스 밸브(6)가 설치된다. 압력 조정 밸브(6a)는 한쪽의 유로(4)의 압력에 따라서 열리고, 유로(4)에 압력이 발생하고 있지 않을 때는 닫혀 윈치의 일주(逸走)를 방지한다. 유압 모터(3)의 출력은 감속기(7)로 감속되어 리프팅 드럼(8)을 회전 구동한다. 컨트롤 밸브(2)는 수동 전환식, 유압 파일롯 전환식, 전자(電磁) 전환식 등 어느 조작 방법으로 할 수도 된다. 이상이 유압 윈치 장치(HWD)에 대한 설명이다.
리프팅 드럼(8)은 와이어 로프(9)를 감아 넣고, 풀어내어 굴삭 장치(10)를 승강시킨다. 와이어 로프(9)는 붐(11)의 시브(12)를 통하여 당겨지고, 시브(12)의 회전수를 굴삭 속도 검출기(21)로 검출하여 로프 속도, 즉 굴삭 장치(10)의 승강 속도를 검출한다. 붐(11)의 기복력(起伏力)은 붐 기복력 검출기(22)로 검출되며, 붐(11)의 각도는 붐각도계(23)로 검출되어, 기복력과 붐 각도로부터 현수 하중이 연산된다. 현수 하중으로부터 굴삭 장치(10)의 중량을 차감함으로써 관입력이 연산된다. 그리고, 관입력은 치선 하중이라고도 굴삭 하중이라고도 칭한다. 또, 부호(13)는, 유로(4)가 부압(負壓)으로 되지 않도록 탱크로부터 유압액을 보급하는 메이크업 밸브이다.
또 제1 실시예에서는, 유압 모터(3)의 속도를 미조작(微操作)하기 위하여 유로(5)의 압력을 조정하는 압력 조절 장치(PCD)가 설치되어 있다. 이 압력 조절 장치(PCD)는, 유로(4)와 유로(5)의 사이에 개재되어 유로(5)의 압력을 저감할 때에 개방측으로 조작되는 전자 비례 밸브(31)와, 유로(4)로부터 유로(5)로의 유압액의 흐름을 금지하는 체크 밸브(32)와, 전자 비례 밸브(31)로부터의 귀환유에 배압(背壓)을 거는 릴리프 밸브(33)와, 유로(5)의 압력을 증대할 때에 개방측으로 조작되는 전자 비례 밸브(34)와, 유로(5)의 유압액이 전자 비례 밸브(34)측으로 흐르지 않도록 하는 체크 밸브(35)와, 유로(4)와 유로(5) 사이의 유로를 차단하는 전자 개폐 밸브(36)를 구비한다.
전자 비례 밸브(31, 34) 및 전자 개폐 밸브(36)는 컨트롤러(40)로부터의 지령 신호로 개폐된다. 컨트롤러(40)에는, 굴삭 속도 검출기(21), 붐 각도계(23), 붐 기복력 검출기(22), 굴삭 장치(10)의 굴삭 속도 상한치를 설정하는 속도 상한치 설정부(41), 굴삭 장치(10)의 굴삭 하중 상한치를 설정하는 하중 상한치 설정부(42), 압력 조절 장치(PCD)를 사용한 미속도 모드를 지령하는 모드 스위치(43), 및 굴삭 장치(10)의 자중(自重)을 설정하는 굴삭 장치 자중 설정부(44)가 각각 접속되어 있다. 모드 스위치(43)로 미속도 모드가 선택되지 않을 때는, 전자 개폐 밸브(36)가 폐쇄된다.
본 발명은 관입력 제어 중에 굴삭 속도가 제1 소정치(속도 상한치)를 넘으면 속도 제어로 전환하며, 속도 제어 중에 굴삭 속도가 제2 소정치(제1 소정치 ×0.7)이하로 되면 관입력 제어로 전환되는 제어를 포함하는 것이며, 컨트롤러(40)는 도 2에 나타낸 바와 같이 구성된다.
도 2는 컨트롤러(40)에서 행해지는 처리를 블록도로 나타낸 것이다. 컨트롤러(40)는 실현수 하중 연산부(45), 속도 제어부(50), 관입력 제어부(70), 선택부(80) 및 출력부(90)를 가진다. 실현수 하중 연산부(45)는 붐 각도계(23)로 검출된 붐각도와 기복력 검출기(22)로 검출된 기복력이 입력되고, 주지의 연산식으로 실현수 하중을 산출한다.
속도 제어부(50)는 속도 상한치 설정부(41)로부터 출력되는 속도 상한 설정치(Vt)와 굴삭 속도 검출기(21)로부터 출력되는 실속도(Vr)의 편차(ΔV)를 산출하는 편차기(偏差器)(51)와, 편차(ΔV)에 게인(Kp)을 곱하는 승산기(52)와, 편차(ΔV)를 적분하는 적분기(53)와, 적분기(53)의 출력에 게인(Ki)을 곱하는 승산기(54)와, 승산기(52)의 출력(Kp·ΔV)과 승산기(54)의 출력(Ki·∑ΔV)을 가산하여 속도 제어 지령(Nv)을 출력하는 가산기(55)를 가지며, 굴삭 속도가 속도 상한치 설정부(41)에서 설정된 속도 상한 설정치로 되도록, 검출된 굴삭 속도(Vr)와 속도 상한 설정치(Vt)의 편차에 상당하는 속도 제어 지령 신호(Nv)를 출력한다. 이상과 같이 이 속도 제어부(50)는 비례적분 제어 방식을 채용한다.
관입력 제어부(70)는, 실현수 하중 연산부(45)로부터의 실현수 하중(Wt)과 굴삭 장치 자중 설정부(44)에서 설정한 자중(Wo)과의 편차((Wr))를 산출하는 편차기(71)와, 편차기(71)의 출력(Wr)과 관입력의 상한치(WL)와의 편차(ΔW)를 산출하는 편차기(72)와, 편차(ΔW)에 게인(Kpw)을 곱하는 승산기(73)와, 편차(ΔW)를 전회의 편차(ΔWOL)로서 기억하는 기억기(74)와, 기억기(74)에 기억된 전회의 편차(ΔWOL)와 현재의 편차(ΔW)와의 편차(ΔWD)를 산출하는 편차기(75)와, 편차(ΔWD)에 게인(Kdw)을 곱하는 승산기(76)와, 승산기(73)의 출력(Kpw·ΔW)과 승산기(76)의 출력(Kdw·ΔWD)을 가산하여 관입력 제어 지령(Nw)을 출력하는 가산기(77)를 가지며, 굴삭 하중이 하중 상한치 설정부(42)에서 설정된 상한치(WL)로 되도록, 검출된 굴삭 하중(Wr)과 상한치(WL)와의 편차에 상당하는 관입력 제어 신호(Nw)를 출력한다. 이상과 같이 이 관입력 제어부(70)는 비례미분 제어 방식을 채용한다.
선택부(80)는 속도 제어부(50)의 출력(Nv)과 관입력 제어부(70)의 출력(Nw)의 어느 한쪽을 선택하여 출력부(90)에 입력한다. 본 발명에서는 장치의 기동시에는 관입력 제어를 선택하고, 굴삭 속도와 굴삭 하중에 따라서 관입력 제어와 굴삭 속도 제어 사이에서 제어 모드를 전환하는 것이다. 선택부(80)의 선택 동작에는 히스테리시스를 부여하고 있고, 예를 들면, 도 3의 흐름도와 같이 제어 모드가 전환된다.
제어 모드 전환에 대하여 도 3의 흐름도에 따라서 설명한다. 초기 상태는 관입력 제어이고, 스텝 S1에서 상태 플래그를 0으로 한다. 스텝 S2에서 미속도 모드가 설정되어 있다면, 스텝 S3에서 전회의 제어 상태를 판정한다. 전회의 상태가 관입력 제어라면 스텝 S4으로 진행하고, 산출되어 있는 굴삭 하중(Wr)이 (상한치(WL)／4)미만이면 스텝 S9으로 진행하여 굴삭 속도 제어로 전환된다. 이 때, 상태 플래그를 1로 한다. 이상의 흐름은, 기동시에 미속도 모드가 설정되어서 관입력 제어로 전환되어 있을 때, 굴삭 하중(Wr)이 (굴삭 상한치(WL)／4)미만이면 속도 제어로 전환되는 것을 나타내고 있다.
기동 시에 스텝 S1, S2, S3, S4, S5으로 진행하고, 스텝 S5에서 굴삭 속도(Vr)가 속도 상한치(Vt)를 넘고 또한 굴삭 하중(Wr)이 하중 상한치(WL)미만일 때는 스텝 S9에서 속도 제어로 전환된다. 이상의 흐름은, 기동시에 미속도 모드가 설정되어 관입력 제어로 전환되어 있을 때, 굴삭 하중(Wr)이 (상한치(WL)／4)이상이고 또한 굴삭 속도(Vr)가 속도 상한치(Vt)를 넘어 있으면 속도 제어로 전환되는 것을 나타내고 있다.
다음에 스텝 S9에서 속도 제어로 전환된 후의 스텝 S3에서는, 상태 플래그가 1이고, 스텝 S7으로 진행한다. 산출한 굴삭 하중(Wr)이 (하중 상한치(WL)／2)이하라면 스텝 S9에서 계속하여 속도 제어를 실행한다. 이상의 흐름은, 관입력 제어로부터 속도 제어로 전환되어 있을 때, 굴삭 하중(Wr)이 (굴삭상한치(WL)／2)이하이면 속도 제어 그대로인 것을 나타내고 있다. 또, 스텝 S7에서 굴삭 하중(Wr)이 (하중 상한치(WL)／2)를 넘고 있는 경우에는 스텝 S8으로 진행하고, 굴삭 하중(Wr)이 하중 상한치(WL)미만이고 또한 굴삭 속도(Vr)가 (속도 상한치(Vt) ×0.7)를 넘고 있는가를 판정한다. 스텝 S8의 양쪽이 만족되면 스텝 S9에서 계속하여 속도 제어를 실행한다. 이상의 흐름은, 관입력 제어로부터 속도 제어로 전환되어 있을 때, 굴삭 하중(Wr)이 (굴삭 상한치(WL)／2)를 넘고 있어도, 굴삭 속도(Vr)가 (속도 상한치(Vt) ×0.7)보다 크면 속도 제어 그대로인 것을 나타내고 있다. 스텝 S8의어느 한쪽이 만족되지 않으면, 예를 들면, 굴삭 속도(V)가 (속도 상한치(Vt) ×0.7)이하로 되면 스텝 S6으로 진행하여 관입력 제어로 전환된다. 이 때, 상태 플래그를 0으로 한다. 이상의 흐름은, 관입력 제어로부터 속도 제어로 전환되어 있을 때, 굴삭 하중(Wr)이 (굴삭 상한치(WL)／2)를 넘고, 굴삭 속도(Vr)가 (속도 상한치(Vt) ×0.7)이하로 되면 속도 제어로부터 관입력 제어로 전환되는 것을 나타내고 있다.
이상을 정리하면 다음과 같다.
(ⅰ) 관입력 제어로 굴삭중
① 굴삭 하중(Wr)이 (굴삭 상한치(WL)／4) 미만일 때, 속도 제어로 전환된다. 도 3의 흐름도에서는, 스텝 S1∼스텝 S4에서 스텝 S9으로 진행할 때이고, 도 4a의 사선 영역이다.
② 굴삭 하중(Wr)이 굴삭 상한치(WL)／4 이상이고 또한 굴삭 속도(Vr)가 속도 상한치(Vt)를 넘을 때, 속도 제어로 전환된다. 도 3의 흐름도에서는, 스텝 S1∼스텝 S5에서 스텝 S9으로 진행할 때이고, 도 4b의 사선 영역이다.
③ 굴삭 하중(Wr)이 굴삭 상한치(WL)／4 이상이고 또한 굴삭 속도(Vr)가 속도 상한치(Vt) 이하일 때, 관입력 제어 그대로이다. 도 3의 흐름도에서는, 스텝 S1∼스텝 S5에서 스텝 S6으로 진행할 때이며, 도 4c의 사선 영역이다.
④ 굴삭 하중(Wr)이 굴삭 상한치(WL) 이상이고 또한 굴삭 속도(Vr)가 속도 상한치(Vt) 이하일 때, 관입력 제어 그대로이다. 도 3의 흐름도에서는, 스텝 S5∼스텝 S6으로 진행할 때이며, 도 4d의 사선 영역이다.
(ⅱ) 속도 제어로 운전중
① 굴삭 하중(Wr)이 굴삭 상한치(WL)／2를 넘고 또한 굴삭 속도(Vr)가 (속도 상한치(Vt)·0.7) 이하일 때, 관입력 제어로 전환된다. 도 3의 흐름도에서는, 스텝 S7∼스텝 S8∼스텝 S6으로 진행할 때이고, 도 4e의 사선 영역이다.
② 굴삭 하중(Wr)이 굴삭 상한치(WL)／2 이하일 때, 속도 제어 그대로이고 (도 3의 흐름도에서는, 스텝 S7에서 스텝 S9), 또 굴삭 하중(Wr)이 굴삭 상한치(WL)／2를 넘고는 있지만, 굴삭 속도(Vr)가 (속도 상한치(Vt)·0.7)보다 클 때도 속도 제어 그대로이다 (도 3의 흐름도에서는, 스텝 S7∼스텝 S8∼스텝 S9). 즉, 관입력 제어로부터 속도 제어로 전환된 후, 히스테리시스에 의하여 속도 제어의 범위는 도 4f와 같이 넓어지게 된다.
즉, 속도에 관한 임계치는, 속도 상한치(Vt)가 제1 임계치, (속도 상한치(Vt) ×0.7)가 제2 임계치로 설정되어 있으며, 관입력 제어 중에 검출된 굴삭 속도(Vr)가 상한치(제1 설정치 Vt1)를 넘으면 관입력 제어로부터 속도 제어로 전환된다. 속도 제어 중에 굴삭 속도(Vr)가 제1 소정치(Vt1)보다 작은 제2 소정치(Vt2)(＝속도 상한치(Vt) ×0.7) 이하로 되고, 또한 굴삭 하중(Wr)이 (하중 상한치(WL)／2)를 넘으면 관입력 제어로 전환된다.
한편, 굴삭 하중에 관한 임계치는, (하중 상한치(WL)／4)가 제1 임계치, (하중 상한치(WL)／2)가 제2 임계치로 설정되어 있으며, 관입력 제어 중에 검출된 굴삭 하중(Wr)이 제1 임계치 WL／4 미만이면 속도 제어로 전환되고, 속도 제어 중에 굴삭 하중(Wr)이 제2 임계치 WL／2를 넘고, 또한 속도가 (속도 상한치(Vt)×0.7)이하이면 관입력 제어로 전환된다.
출력부(90)는 선택부(80)의 출력 신호를 적분하는 적분기(91)와, 적분기(91)의 출력(Nc)의 부호를 판정하는 부호 판정기(92)와, 적분기(91)의 출력(Nc)을 일정 전류의 소정 전압으로서 출력하는 정전류(定電流) 앰프(93)와, 부호 판정기(92)로부터의 판정 결과로 접점(a) 또는 접점(b)이 닫히는 스위치(94)를 가지며, 접점(a)이 전자 비례 밸브(34)와 접속되며, 접점(b)이 전자 비례 밸브(31)와 접속되어 있다. 속도 편차 신호(Nv) 또는 하중 편차 신호(Nw)에 상당하는 신호가 접점(a, b)을 통하여 전자 비례 밸브(31, 34)에 인가된다.
이와 같이 구성된 굴삭 장치의 제어 장치의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.
오퍼레이터는 모드 스위치(43)에 의하여 미속도 모드를 선택하여 컨트롤 밸브(2)를 중립 위치에 조작한 후에 (경우에 따라서는 내림측으로 일정량만큼 열어도 됨), 속도 상한치 설정부(41)에서 굴삭 장치(10)의 굴삭 속도의 상한치(Vt)를 설정하고, 굴삭 하중 상한치 설정부(42)에서 굴삭 하중의 상한치(WL)를 설정하고, 자중설정부(44)에서 굴삭 장치(10)의 자중(Wo)을 설정한다.
실현수 하중 연산부(45)는, 기복력 검출기(22)로 검출된 붐 기복력과, 붐 각도계(23)로 검출된 붐 각도에 의하여 주지의 연산 방법으로 실현수 하중(Wt)을 산출한다. 편차기(71)는 실현수 하중(Wt)과 굴삭 장치(10)의 자중(Wo)과의 편차에 의하여, 굴삭 장치(10)가 지반으로부터 받고 있을 굴삭 하중(Wr)을 산출하고, 또한 편차기(72)는 굴삭 하중 상한치 설정부(42)에서 설정되어 있는 하중 상한치(WL)와굴삭 하중(Wr)과의 편차(ΔW)를 산출한다. 승산기(73)는 편차(ΔW)에 게인(Kpw)을 곱한 값을 출력한다. 편차(ΔW)는 기억기(74)에 전회의 편차(ΔWOL)로서 기억되고, 현재의 편차(ΔW)와 전회의 편차(ΔWOL)의 편차(ΔWD)가 편차기(75)로 산출되고, 승산기(76)는 그 편차(ΔWD)에 게인(Kdw)을 곱하여 출력한다. 가산기(77)는, 비례항인 (Kpw·(ΔW)와 미분항인 (Kdw·(ΔWD)의 가산 결과인 굴삭 제어 지령 신호(Nw)를 출력한다.
속도 제어부(50)의 동작은 다음과 같다. 굴삭 속도 검출기(21)로 검출된 강하 속도(Vr)와 속도 상한치 설정부(41)에서 설정한 상한치(Vt)와의 편차(ΔV)가 편차기(51)로 산출된다. 승산기(52)는 편차(ΔV)에 게인(Kp)을 곱하여 (Kp·ΔV)를 출력한다. 적분기(53)는 편차(ΔV)를 적분하고, 승산기(54)로 적분치(ΣΔV)에 게인(Ki)이 곱해진다. 편차기(55)는, 승산기(52)의 출력인 비례항(Kp·ΔV)과 승산기(54)의 출력인 적분항(Ki·ΣΔV)을 가산하여 속도 제어 지령 신호(Nv)를 출력한다.
선택부(80)는 전술한 바와 같이 하여 속도 제어 지령 신호(Nv)와 관입력 제어 지령 신호(Nw) 중 어느 한쪽을 선택하여 출력부(90)에 입력한다.
선택부(80)의 접점(a)이 닫혀 있는 경우 (관입력 제어) :
검출 굴삭 하중(Wr)이 상한치(WL) 이하일 때, 출력부(90)에 입력되는 굴삭 제어 지령 신호(Nw)가 정(正)으로 되고, 부호 판정기(92)에 의하여 스위치(94)는 b접점이 닫히고, 이로써, 전자 비례 밸브(34)를 폐쇄하고 전자 비례 밸브(31)를 개방측으로 조작하여 유로(5)의 압력을 저감하여 유압 모터(2)의 속도를 빠르게 한다. 그 결과, 드럼(8)의 회전 속도가 상승하여 굴삭 장치(10)에 의한 굴삭 하중이 커진다. 즉, 유로(5)로부터의 유압액의 누설량을 적극적으로 많게 하여 통상의 각 유압 기기로부터의 리크에 의한 유압 모터(3)의 미속도 회전보다 빠른 회전 속도로 유압 모터(3)를 회전한다. 그리고, 전자 비례 밸브(31)의 개방량은 지령 신호(Nw 또는 Nv)의 크기에 의존한다. 여기서, 유압 모터(3)의 미속도 회전 속도는 굴삭 장치(10)를 예를 들면 0.5 cm／min으로 강하시키는 것 같은 아주 낮은 회전 속도이다.
검출 굴삭 하중(Wr)이 상한치(WL)를 넘으면 출력부(90)에 입력되는 굴삭 제어 지령 신호(Nw)가 부(負)로 되고, 부호 판정기(92)에 의하여 스위치(94)는 a접점이 닫히고, 이로써, 전자 비례 밸브(31)를 폐쇄하고 전자 비례 밸브(34)를 개방측으로 조작하여 유로(5)의 압력을 증대하여 유압 모터(3)의 속도를 느리게 한다. 그 결과, 드럼(8)의 회전 속도가 저하하여 굴삭 장치(10)에 의한 굴삭 하중이 작아진다. 즉, 유로(5)의 압력을 높임으로써, 각 유압 기기로부터의 리크에 의한 유압 모터(3)의 미속도 회전에 유압 브레이크를 걸어 유압 모터(3)의 회전 속도를 느리게 한다.
이상과 같은 제어에 의하여, 굴삭 하중이 상한치(WL)를 넘지 않는 범위에서 굴삭 장치(10)의 속도를 조절하여 굴삭 하중 제어가 행해진다. 이 굴삭 하중 제어중에 굴삭 장치(10)의 강하 속도가 제1 소정치(Vt)를 넘으면, 선택부(80)는 접점(b)이 닫히고, 속도 제어부(50)로부터의 속도 제어 지령(Nv)을 선택한다.
선택부(80)의 접점(b)이 닫혀 있는 경우 (속도 제어) :
굴삭 속도 검출기(21)로 검출된 강하 속도(Vr)가 속도 상한치 설정부(41)에서 설정된 설정 속도(Vt)보다 느릴 때, 속도 제어부(50)는 정의 속도 제어 지령(Nv)을 출력한다. 출력부(90)의 스위치(94)는 접점(b)이 닫히고, 전자 비례 밸브(34)를 폐쇄하고 전자 비례 밸브(31)를 개방측으로 조작하여 유로(5)의 압력을 저감하여 유압 모터(3)의 속도를 빠르게 한다. 그 결과, 드럼(8)의 회전 속도가 증대하여 굴삭 장치(10)의 강하 속도가 빨라진다. 그리고, 전자 비례 밸브(34)의 개방량은 지령 신호(Nw 또는 Nv)의 크기에 의존하다.
실제의 굴삭 속도(Vr)가 설정 속도(Vt)를 넘고 있을 때 속도 제어 지령(Nv)은 부로 되고, 출력부(90)의 스위치(94)는 접점(a)이 닫히고, 전자 비례 밸브(31)를 폐쇄하고 전자 비례 밸브(34)를 개방측으로 조작하여 유로(5)의 압력을 증대하여 유압 모터(3)의 속도를 느리게 한다. 그 결과, 드럼(8)의 회전 속도가 저하하여 굴삭 장치(10)의 강하 속도가 느려진다.
한편, 실제의 굴삭 속도(Vr)가 상한치(Vt)를 넘은 후, 굴삭 장치(10)의 강하 속도가 제1 소정 속도(Vt)와 제2 소정 속도(Vt×0.7)의 범위내에서 동작할 때는, 전술한 바와 같이 히스테리시스에 의하여 선택부(80)는 접점(b)이 닫히고나서, 다음과 같은 제어로 된다.
실제의 굴삭 속도(Vr)가 설정 속도(Vt)보다 느려져서 속도 제어 지령(Nv)은 정으로 된다. 출력부(90)의 스위치(94)는 접점(b)이 닫히고, 전자 비례 밸브(34)를 폐쇄하고 전자 비례 밸브(31)를 개방측으로 조작하여 유로(5)의 압력을 저감하여 유압 모터(3)의 속도를 빠르게 한다. 그 결과, 드럼(8)의 회전 속도가 상승하여 굴삭 장치(10)의 강하 속도가 빨라진다. 지반의 N값이 커져서 강하 속도(Vr)가 제2 소정치인 (Vt×0.7)이하로 되고, 또한 굴삭 하중(Wr)이 (상한치／2)이상이면, 선택부(80)는 접점(a)이 닫혀 굴삭 제어부(70)로부터의 굴삭 제어 지령(Nw)을 선택한다.
이상의 제1 실시예에 의하면, 다음과 같은 작용 효과를 얻을 수 있다.
① 관입력 제어부(70)에 비례미분 제어 방식을 채용하고, 속도 제어부(50)에 비례적분 제어 방식을 채용하였으므로, 굴삭 하중 제어의 응답성이 향상되고, 속도 제어의 정밀도의 향상과 계의 안정을 도모할 수 있다.
② 굴삭 하중이 일정하게 되는 굴삭 하중 제어 모드를 기본 모드로 하고 있으므로, 도 5에 나타낸 바와 같이, N값이 높은 지반에서는 굴삭 속도가 느려지고, N값이 낮은 지반에서는 굴삭 속도가 빨라진다. 연약 지반에서는 굴삭 속도가 너무 빠르게 되어 굴삭 토사의 배출이 배출 펌프의 능력을 넘을 우려가 있으므로, 굴삭 속도가 소정치(상한치) 이상으로 되면 굴삭 하중 제어로부터 속도 제어로 전환된다. 속도 제어에서는, 설정한 굴삭 속도로 되도록 굴삭 장치(10)의 강하 속도가 제어되므로, 토사 배출 펌프의 능력에 따라서 강하 속도의 상한치를 결정하면, 토사가 적절하게 배출된다.
③ 강하 속도가 제1 소정치(상한치(Vt)를 넘었을 때에 굴삭 하중 제어로부터 속도 제어로 전환되고, 속도 제어 중에, 굴삭 하중이 (상한치(WL)／2)를 넘고, 또한 강하 속도가 제1 소정치(상한치(Vt)보다 느린 제2 소정치(상한치(Vt)×0.7) 이하로 되면 굴삭 하중 제어로 전환하도록 하였으므로, 즉, 제어 전환의 임계치에 히스테리시스를 설정하였으므로, 헌팅을 방지할 수 있다.
④ 유압 윈치 장치를 사용하고, 감아 내릴 때에 귀환측으로 되는 유로(5)의 압력을 조절함으로써 미속도 제어를 실현하도록 하였으므로, 유압 모터 및 고감속비의 감속 기구로 이루어지는 미속도용 윈치 동력 기구와, 유압 모터와 저감속비의 감속 기구로 이루어지는 통상 속도용 윈치 동력 기구를 설치하고, 미속도 제어에는 미속도용 윈치 동력 기구를 사용하는 방식에 비하여, 구성이 간략화되고, 단가 저감을 도모할 수 있다. 또한, 일본국 특공평3(1991)-80216호 공보의 장치와 같이, 기계식 브레이크력을 조절하여 미속도를 실현하는 경우에는, 브레이크 장치의 발열, 그것에 따르는 내구성의 저하 등의 문제가 생기지만, 이상의 실시예에 의하면 이와 같은 문제가 해결된다. 예를 들면 연속벽 공법에서 사용되는 굴삭 장치는 자중 수십 톤에도 이르고, 브레이크 장치는 대용량의 것이 사용되지만, 발열과 내구성은 실용상의 커다란 장해였다.
⑤ 유압 윈치 장치를 사용하고, 감아 내릴 때에 귀환측으로 되는 유로(5)의 압력을 조절함으로써 미속도 제어를 실현할 때, 유압 모터(3)의 한 쌍의 유로(4, 5)를 접속하는 유로로부터 탱크로 누설하는 회로를 설치하고, 그 회로에 전자 비례밸브(31)를 설치하는 동시에, 유압원(1)으로부터 유로(5)로 유압액를 도입하는 회로를 설치하고, 그 회로에 전자 비례 밸브(34)를 설치하고, 한쌍의 전자 비례 밸브(31,34)의 개폐 제어에 따라서 유로(5)의 압력을 조절하도록 하였으므로, 기존의 굴삭 작업기의 유압 윈치 장치에 미속도 제어 장치(PCD)를 매우 간단하게 부가할 수 있다.
(제2 실시예)
도 6에 나타낸 제2 실시예의 장치는, 도 1의 유압 윈치 장치(HWD)로부터 압력 조절 장치(PCD)를 생략하고, 통상의 작업에 사용하는 유압 윈치 고속 구동계(HD1)와 미속도 제어에 사용하는 유압 윈치 미속 구동계(HD2)를 클러치로 전환하도록 한 것이다.
유압 모터 고속 구동계(HD1)는 도 1의 유압 모터(3)와 감속기(7)로 이루어지고, 유압 윈치 미속 구동계(HD2)는 유압 모터(3A)와 감속기(7A)로 이루어진다. 유압 모터(3A)의 용량은 유압 모터(3)의 용량보다 작게 하고, 또한 감속기(7A)의 감속비는 감속기(7)의 감속비보다 크다. 감속기(7)와 드럼(8) 사이에는 클러치(14)가 설치되고, 감속기(7A)와 드럼(8) 사이에는 클러치(14A)가 설치된다. 윈치 미속 구동계(HD2)는 유압 펌프(1A)와, 유압 펌프(1A)로부터 유압 모터(3A)로 공급되는 유압액의 유량과 방향을 제어하는 전자 비례식 컨트롤 밸브(2A)를 구비한다.
전자 비례식 컨트롤 밸브(2A)의 조작은 컨트롤러(40A)로부터의 지령 신호로 제어된다. 컨트롤러(40A)는 도 2와 동일하게 구성되며, 굴삭 속도 검출기(21)와, 붐 기복력 검출기(22)와, 붐 각도계(23)로부터 각각의 검출 신호가 입력되고, 또한 속도 상한치 설정부(41)와, 굴삭 하중 상한치 설정부(42)와, 모드 스위치(43)와, 자중 설정부(44)로부터 각각 설정된 신호나 모드가 입력된다.
그리고, 클러치(14, 14A)의 전환은 도시하지 않은 수동 조작 장치로 어느 한쪽의 클러치를 접속하고, 다른 쪽의 클러치를 차단하도록 할 수도 있지만, 컨트롤러(40A)에 의하여, 모드 스위치(43)에 의하여 통상 속도 제어 모드가 선택되면 클러치(14)를 접속하여 클러치(14A)를 차단하고, 미속 제어 모드가 선택되면 클러치(14A)를 접속하여 클러치(14)를 차단하도록 할 수도 있다.
전자 비례식 컨트롤 밸브(2A)는, 컨트롤러(40A)로부터의 속도 제어 지령(Nv) 또는 굴삭 제어 지령(Nw)에 의하여 전환량과 전환 방향이 제어되고, 굴삭 하중 제어 중에 굴삭 장치(10)의 강하 속도가 제1 소정치(상한치)를 넘으면 속도 제어로 전환되고, 속도 제어 중에 강하 속도가 제2 소정치(상한치 ×0.7) 이하로 되면 굴삭 하중 제어로 전환되도록 제어된다.
이상의 2실시예에서는 각각, 유압 모터(3, 3A)의 회전 속도를 압력 조절 또는 감속비의 전환으로 조절하도록 하였지만, 일본국 특공평 3(1991)-80216호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 기계식 윈치 장치를 사용하는 동시에, 기계식 윈치 브레이크력을 조절하여 미속도를 얻도록 할 수도 있다. 또한, 유압 윈치 장치를 사용하는 제어 장치에 있어서, 기계식 브레이크력을 조절하여 미속도를 얻도록 할 수도 있다.
또한 이상의 실시예에서는, 붐 기복력과 붐 각도로부터 실현수 하중을 연산하고, 이미 알고 있는 굴삭 장치(10)의 자중을 실현수 하중으로부터 차감하여 굴삭 하중을 구하고 있다. 그러므로, 굴삭 장치(10)의 자중의 일부 또는 전부가 굴삭중의 벽에 지지되어 버리면, 굴삭 하중이 과대하게 검출되고, 실제의 굴삭 하중이 작음에도 불구하고 강하 속도를 저하하는 제어로 되어 버릴 우려가 있다. 그래서, 굴삭 장치(10)의 굴삭 비트에 구동력을 부여하는 동력원의 부하 상태를 검출하고, 그 검출치를 굴삭 하중의 상한치와 비교하도록 구성하면, 굴삭 하중 제어의 신뢰성이향상된다. 동력원으로서 유압 모터를 사용하는 것이면, 유압 모터의 압력으로부터 굴삭 하중을 검출할 수 있고, 전기 모터이면 전류치로부터 굴삭 하중을 검출할 수 있다.
또 제1 실시예에서는 지령 신호(Nw 또는 Nv)의 정부(正負)에 따라서, 증속할 때는 전자 비례 밸브(34)를 닫고 전자 비례 밸브(31)를 증속량에 따라서 열고, 감속할 때는 전자 비례 밸브(31)을 닫고 전자 비례 밸브(34)를 감속량에 따라서 열도록 하였지만, 다음과 같이 제어하는 것도 가능하다. 즉, 기존 회로로부터의 리크량이 적고 원하는 미속도가 얻어지지 않을 경우, 미리 전자 비례 밸브(31)를 일정량만큼 열어 대응할 수 있지만, 그 경우, 지령 신호(Nw나 Nv)가 감속 지령일 때에 전자 비례 밸브(31)의 개도(開度)를 잠그는 것에 의하여 감속하고, 전자 비례 밸브(31)를 완전히 닫아도 감속 지령이 출력될 때에 전자 비례 밸브(34)를 열도록 할 수도 있다. 또는 그 반대로, 기존 회로로부터의 리크량이 많고 원하는 미속도가 얻어지지 않을 경우, 미리 전자 비례 밸브(34)를 일정량만큼 열어 대응할 수 있지만, 그 경우, 지령 신호(Nw 또는 Nv)가 증속 지령일 때에 전자 비례 밸브(34)의 개도를 잠가서 증속하고, 전자 비례 밸브(34)를 완전히 닫아도 증속 지령이 출력될 때에 전자 비례 밸브(31)를 열도록 할 수도 있다.
본 발명에 의한 굴삭 장치의 제어 장치는, 연속벽 공법이나 어스드릴 굴삭 공법 등과 같이, 굴삭 장치의 관입력(굴삭 하중)과 관입 속도(강하 속도)를 설정한 값으로 제어하는 굴삭기의 윈치 장치에 사용할 수 있다.

Claims (16)

  1. 굴삭 장치를 승강시키는 윈치 장치,
    상기 굴삭 장치의 관입력(貫入力)을 검출하는 관입력 검출 수단,
    상기 관입력 검출 수단으로 검출한 관입력이 설정 관입력으로 되도록 상기 윈치 장치를 제어하는 관입력 제어 수단,
    상기 굴삭 장치의 강하 속도를 검출하는 강하 속도 검출 수단,
    상기 강하 속도 검출 수단으로 검출한 강하 속도가 설정 강하 속도로 되도록 상기 윈치 장치를 제어하는 강하 속도 제어 수단, 및
    상기 관입력 제어 수단에 의한 제어 중에 상기 강하 속도의 검출치가 상한치를 넘으면 상기 강하 속도 제어 수단에 의한 제어로 이행하는 선택 수단
    을 구비하며,
    상기 강하 속도 제어 수단은 비례적분 제어로 상기 강하 속도를 제어하며, 상기 관입력 제어 수단은 비례미분 제어로 상기 관입력을 제어하는 것을 특징으로 하는 굴삭 장치의 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 관입력 검출 수단은, 지반을 굴삭할 때에 상기 굴삭 장치가 받는 굴삭부하의 참값을 상기 관입력으로서 검출하는 굴삭 부하 검출 수단인 것을 특징으로 하는 굴삭 장치의 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 선택 수단은, 상기 관입력 제어 수단에 의한 제어 중에 상기 강하 속도의 검출치가 제1 상한치를 넘으면 상기 강하 속도 제어 수단에 의한 제어로 이행하며, 적어도 상기 강하 속도의 검출치가 상기 제1 상한치보다 작은 제2 상한치 이하로 되면, 상기 관입력 제어 수단에 의한 제어로 이행하는 것을 특징으로 하는 굴삭 장치의 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 선택 수단은, 상기 관입력의 검출치가 제1 관입력 소정치 이하의 경우에 상기 강하 속도 제어 수단에 의한 속도 제어로 전환하고, 상기 속도 제어 중에 상기 관입력의 검출치가 상기 제1 관입력 소정치를 넘으면 상기 관입력 제어 수단에 의한 관입력 제어로 전환하고, 상기 관입력 제어 중에 상기 강하 속도의 검출치가 제1 속도 상한치를 넘으면 상기 강하 속도 제어 수단에 의한 제어로 이행하고, 상기 강하 속도의 검출치가 상기 제1 속도 상한치보다 작은 제2 속도 상한치 이하로 되며, 또한 상기 관입력의 검출치가 상기 제1 관입력 상한치보다 큰 제2 관입력 상한치 이상일 때에 상기 관입력 제어 수단에 의한 제어로 이행하는 것을 특징으로 하는 굴삭 장치의 제어 장치.
  5. 유압액(油壓液)를 토출하는 유압원(油壓源),
    상기 유압원과 제1 및 제2 유로(油路)로 접속된 윈치용 유압 모터,
    상기 제1 및 제2 유로의 도중에 설치된 컨트롤 밸브,
    상기 굴삭 장치의 강하 중에 귀환측으로 되는 상기 제2 유로에 설치된 카운터 밸런스 밸브,
    상기 카운터 밸런스 밸브와 상기 유압 모터 사이에서 상기 제2 유로의 압력을 조절하는 압력 조절 수단,
    상기 굴삭 장치의 관입력을 검출하는 관입력 검출 수단,
    상기 관입력 검출 수단으로 검출한 관입력과 설정 관입력과의 편차가 영(zero)으로 되도록 상기 압력 조절 수단을 제어하는 관입력 제어 수단,
    상기 굴삭 장치의 강하 속도를 검출하는 강하 속도 검출 수단,
    상기 강하 속도 검출 수단으로 검출한 강하 속도와 설정 강하 속도와의 편차가 영(zero)으로 되도록 상기 압력 조절 수단을 제어하는 강하 속도 제어 수단, 및
    상기 관입력 제어 수단에 의한 제어 중에 상기 강하 속도의 검출치가 상한치를 넘으면 상기 강하 속도 제어 수단에 의한 제어로 이행하는 선택 수단
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 굴삭 장치의 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 관입력 검출 수단은, 지반을 굴삭할 때에 상기 굴삭 장치가 받는 굴삭부하의 참값을 상기 관입력으로서 검출하는 굴삭 부하 검출 수단인 것을 특징으로 하는 굴삭 장치의 제어 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 선택 수단은, 상기 관입력 제어 수단에 의한 제어 중에 상기 강하 속도의 검출치가 제1 상한치를 넘으면 상기 강하 속도 제어 수단에 의한 제어로 이행하며, 적어도 상기 강하 속도의 검출치가 성가 제1 상한치보다 작은 제2 상한치 이하로 되면 상기 관입력 제어 수단에 의한 제어로 이행하는 것을 특징으로 하는 굴삭 장치의 제어 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 선택 수단은, 상기 관입력의 검출치가 제1 관입력 상한치 이하의 경우에 상기 강하 속도 제어 수단에 의한 속도 제어로 전환하고, 상기 속도 제어 중에 상기 관입력의 검출치가 상기 제1 관입력 상한치를 넘으면 상기 관입력 제어 수단에 의한 관입력 제어로 전환하고, 상기 관입력 제어 중에 상기 강하 속도의 검출치가 제1 속도 상한치를 넘으면 상기 강하 속도 제어 수단에 의한 제어로 이행하고, 상기 강하 속도의 검출치가 상기 제1 속도 상한치보다 작은 제2 속도 상한치 이하로 되며, 또한 상기 관입력의 검출치가 상기 제1 관입력 상한치보다 큰 제2 관입력 상한치 이상일 때에 상기 관입력 제어 수단에 의한 제어로 이행하는 것을 특징으로 하는 굴삭 장치의 제어 장치.
  9. 유압액을 토출하는 유압원,
    상기 유압원과 제1 및 제2 유로에서 접속된 윈치용 유압 모터,
    상기 제1 및 제2 유로의 도중에 설치된 컨트롤 밸브,
    상기 굴삭 장치의 강하 중에 귀환측으로 되는 상기 제2 유로에 설치된 카운터 밸런스 밸브,
    상기 카운터 밸런스 밸브와 상기 유압 모터 사이에서 상기 제2 유로의 압력을 조절하는 압력 조절 수단,
    상기 굴삭 장치의 관입력을 검출하는 관입력 검출 수단,
    상기 관입력 검출 수단으로 검출한 관입력과 설정 관입력과의 편차가 영(zero)으로 되도록 상기 압력 조절 수단을 제어하는 관입력 제어 수단,
    상기 굴삭 장치의 강하 속도를 검출하는 강하 속도 검출 수단,
    상기 강하 속도 검출 수단으로 검출한 강하 속도와 설정 강하 속도와의 편차가 영으로 되도록 상기 압력 조절 수단을 제어하는 강하 속도 제어 수단, 및
    상기 관입력 제어 수단에 의한 제어 중에 상기 강하 속도의 검출치가 상한치를 넘으면 상기 강하 속도 제어 수단에 의한 제어로 이행하는 선택 수단
    을 구비하며,
    상기 강하 속도 제어 수단은 비례적분 제어로 상기 강하 속도를 제어하며, 상기 관입력 제어 수단은 비례미분 제어로 상기 관입력을 제어하는 것을 특징으로 하는 굴삭 장치의 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 관입력 검출 수단은, 지반을 굴삭할 때에 상기 굴삭 장치가 받는 굴삭부하의 참값을 상기 관입력으로서 검출하는 굴삭 부하 검출 수단인 것을 특징으로 하는 굴삭 장치의 제어 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 선택 수단은, 상기 관입력 제어 수단에 의한 제어 중에 상기 강하 속도의 검출치가 제1 상한치를 넘으면 상기 강하 속도 제어 수단에 의한 제어로 이행하며, 적어도 상기 강하 속도의 검출치가 상기 제1 상한치보다 작은 제2 상한치 이하로 되면 상기 관입력 제어 수단에 의한 제어로 이행하는 것을 특징으로 하는 굴삭 장치의 제어 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 선택 수단은, 상기 관입력의 검출치가 제1 관입력 상한치 이하의 경우에 상기 강하 속도 제어 수단에 의한 속도 제어로 전환하고, 상기 속도 제어 중에 상기 관입력의 검출치가 상기 제1 관입력 상한치를 넘으면 상기 관입력 제어 수단에 의한 관입력 제어로 전환하고, 상기 관입력 제어 중에 상기 강하 속도의 검출치가 제1 속도 상한치를 넘으면 상기 강하 속도 제어 수단에 의한 제어로 이행하고, 상기 강하 속도의 검출치가 상기 제1 속도 상한치보다 작은 제2 속도 상한치 이하로 되며, 또한 상기 관입력의 검출치가 상기 제1 관입력 상한치보다 큰 제2 관입력 상한치 이상일 때에 상기 관입력 제어 수단에 의한 제어로 이행하는 것을 특징으로하는 굴삭 장치의 제어 장치.
  13. 굴삭 장치를 승강시키는 윈치 장치,
    상기 굴삭 장치의 관입력을 검출하는 관입력 검출 수단,
    상기 관입력 검출 수단으로 검출한 관입력이 설정 관입력으로 되도록 상기 윈치 장치를 제어하는 관입력 제어 수단,
    상기 굴삭 장치의 강하 속도를 검출하는 강하 속도 검출 수단,
    상기 강하 속도 검출 수단으로 검출한 강하 속도가 설정 강하 속도로 되도록 상기 윈치 장치를 제어하는 강하 속도 제어 수단, 및
    상기 관입력 제어 수단에 의한 제어 중에 상기 강하 속도의 검출치가 제1 상한치를 넘으면 상기 강하 속도 제어 수단에 의한 제어로 이행하며, 적어도 상기 강하 속도의 검출치가 상기 제1 상한치보다 작은 제2 상한치 이하로 되면 상기 관입력 제어 수단에 의한 제어로 이행하는 선택 수단
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 굴삭 장치의 제어 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 관입력 검출 수단은, 지반을 굴삭할 때에 상기 굴삭 장치가 받는 굴삭부하의 참값을 상기 관입력으로서 검출하는 굴삭 부하 검출 수단인 것을 특징으로 하는 굴삭 장치의 제어 장치.
  15. 굴삭 장치를 승강시키는 윈치 장치,
    지반을 굴삭할 때 상기 굴삭 장치가 받는 굴삭 부하의 참값을 검출하는 굴삭 부하 검출 수단,
    상기 굴삭 부하 검출 수단으로 검출한 상기 굴삭 부하가 설정 굴삭 부하로 되도록 상기 윈치 장치를 제어하는 굴삭 부하 제어 수단,
    상기 굴삭 장치의 강하 속도를 검출하는 강하 속도 검출 수단,
    상기 강하 속도 검출 수단으로 검출한 강하 속도가 설정 강하 속도로 되도록 상기 윈치 장치를 제어하는 강하 속도 제어 수단, 및
    상기 굴삭 부하 제어 수단에 의한 제어 중에 상기 강하 속도의 검출치가 상한치를 넘으면 상기 강하 속도 제어 수단에 의한 제어로 이행하는 선택 수단
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 굴삭 장치의 제어 장치.
  16. 굴삭 장치를 승강시키는 윈치 장치,
    지반을 굴삭할 때에 상기 굴삭 장치가 받는 굴삭 부하의 참값을 검출하는 굴삭 부하 검출 수단,
    상기 굴삭 부하 검출 수단으로 검출한 상기 굴삭 부하가 설정 굴삭 부하로 되도록 상기 윈치 장치를 제어하는 굴삭 부하 제어 수단,
    상기 굴삭 장치의 강하 속도를 검출하는 강하 속도 검출 수단,
    상기 강하 속도 검출 수단으로 검출한 강하 속도가 설정 강하 속도로 되도록 상기 윈치 장치를 제어하는 강하 속도 제어 수단, 및
    상기 관입력의 검출치가 제1 관입력 상한치 이하의 경우에 상기 강하 속도 제어 수단에 의한 속도 제어로 전환하고, 상기 속도 제어 중에 상기 관입력의 검출치가 상기 제1 관입력 상한치를 넘으면 상기 관입력 제어 수단에 의한 관입력 제어로 전환하고, 상기 관입력 제어 중에 상기 강하 속도의 검출치가 제1 속도 상한치를 넘으면 상기 강하 속도 제어 수단에 의한 제어로 이행하고, 상기 강하 속도의 검출치가 상기 제1 속도 상한치보다 작은 제2 속도 상한치 이하로 되며, 또한 상기 관입력의 검출치가 상기 제1 관입력 상한치보다 큰 제2 관입력 상한치 이상일 때에 상기 관입력 제어 수단에 의한 제어로 이행하는 선택 수단
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