KR101595038B1 - 유압제어장치 및 유압제어방법 - Google Patents

유압제어장치 및 유압제어방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101595038B1
KR101595038B1 KR1020147005342A KR20147005342A KR101595038B1 KR 101595038 B1 KR101595038 B1 KR 101595038B1 KR 1020147005342 A KR1020147005342 A KR 1020147005342A KR 20147005342 A KR20147005342 A KR 20147005342A KR 101595038 B1 KR101595038 B1 KR 101595038B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
virtual
hydraulic pump
pressure
hydraulic
negative control
Prior art date
Application number
KR1020147005342A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140050086A (ko
Inventor
에이스케 마츠자키
Original Assignee
스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 filed Critical 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Publication of KR20140050086A publication Critical patent/KR20140050086A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101595038B1 publication Critical patent/KR101595038B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/38—Control of exclusively fluid gearing
    • F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/4061—Control related to directional control valves, e.g. change-over valves, for crossing the feeding conduits
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/30—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom
    • E02F3/32—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom working downwardly and towards the machine, e.g. with backhoes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2203—Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2221—Control of flow rate; Load sensing arrangements
    • E02F9/2232—Control of flow rate; Load sensing arrangements using one or more variable displacement pumps
    • E02F9/2235—Control of flow rate; Load sensing arrangements using one or more variable displacement pumps including an electronic controller
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278—Hydraulic circuits
    • E02F9/2296—Systems with a variable displacement pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/16—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with two or more servomotors
    • F15B11/161—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with two or more servomotors with sensing of servomotor demand or load
    • F15B11/165—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with two or more servomotors with sensing of servomotor demand or load for adjusting the pump output or bypass in response to demand
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/31—Directional control characterised by the positions of the valve element
    • F15B2211/3105—Neutral or centre positions
    • F15B2211/3116—Neutral or centre positions the pump port being open in the centre position, e.g. so-called open centre

Abstract

본 발명은, 유압액추에이터가 클로즈드 센터형의 방향전환밸브를 통하여 유압펌프에 접속됨과 함께 조작부재의 조작량에 따라 상기 방향전환밸브의 위치가 가변되는 건설기계에 있어서, 상기 유압펌프를 제어하는 유압제어장치로서, 조작부재의 조작량과 상기 유압펌프의 토출압에 근거하여, 네거티브 컨트롤시스템을 가상한 경우의 가상 네거티브 컨트롤압을 산출하는 가상 네거티브 컨트롤압 산출수단과, 가상 네거티브 컨트롤압에 근거하여, 상기 유압펌프에 대한 제어지령치를 산출하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

유압제어장치 및 유압제어방법{Hydraulic control device and hydraulic control method}
본 발명은, 유압액추에이터가 클로즈드 센터형의 방향전환밸브를 통하여 유압펌프에 접속됨과 함께 조작부재의 조작량에 따라 방향전환밸브의 위치가 가변되는 건설기계에 있어서, 유압펌프를 제어하는 유압제어장치 및 유압제어방법에 관한 것이다.
종래부터, 컨트롤밸브의 조작량에 따라 블리드 유량을 변화시킴으로써, 유압액추에이터 속도를 제어하는 일반적인 블리드 제어 대신에, 클로즈드 센터형의 컨트롤밸브를 이용하는 한편, 컨트롤밸브에 가상의 블리드 개구를 설정하여, 이 가상 블리드 개구의 면적(가상 블리드 개구 면적)을 조작량에 따라 변화시키는 가변용량펌프의 제어방법이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이 제어방법에서는, 가상 블리드 개구 면적과, 이에 근거하는 가상 블리드양을 이용하여 필요한 펌프토출압력이 계산되어, 당해 펌프토출압력이 실현되도록 펌프 제어가 실행된다.
선행기술문헌
(특허문헌)
특허문헌 1: 일본 특허공개공보 평10-47306호
그러나, 상술한 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 가상의 블리드 개구를 설정할 뿐이며, 네거티브 컨트롤 스로틀을 가상하고 있지 않기 때문에, 가상적으로 네거티브 컨트롤시스템을 재현하는 것은 아니다. 일반적으로 알려진 바와 같이, 네거티브 컨트롤시스템은, 부하가 높은 경우에 유압액추에이터의 속도가 저속이 되고, 부하가 낮은 경우에 유압액추에이터의 속도가 고속이 되는 점에서 인간의 관성에 부합하는 것이다.
따라서, 본 발명은, 유압액추에이터가 클로즈드 센터형의 방향전환밸브를 통하여 펌프에 접속되는 건설기계용 유압회로에 있어서, 가상적으로 네거티브 컨트롤시스템을 재현할 수 있는 유압제어장치 및 유압제어방법의 제공을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 의하면, 유압액추에이터가 클로즈드 센터형의 방향전환밸브를 통하여 유압펌프에 접속됨과 함께 조작부재의 조작량에 따라 상기 방향전환밸브의 위치가 가변되는 건설기계에 있어서, 상기 유압펌프를 제어하는 유압제어장치로서,
상기 조작부재의 조작량과 상기 유압펌프의 토출압에 근거하여, 네거티브 컨트롤시스템을 가상한 경우의 가상 네거티브 컨트롤압을 산출하는 가상 네거티브 컨트롤압 산출수단과,
상기 가상 네거티브 컨트롤압에 근거하여, 상기 유압펌프에 대한 제어지령치를 산출하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 유압제어장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, 유압액추에이터가 클로즈드 센터형의 방향전환밸브를 통하여 펌프에 접속되는 건설기계용 유압회로에 있어서, 가상적으로 네거티브 컨트롤시스템을 재현할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 건설기계(1)의 구성예를 나타내는 도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 유압제어시스템(60)을 나타내는 회로도이다.
도 3은 오픈센터형(네거티브 컨트롤) 시스템에서 이용되는 방향전환밸브의 개략도이다.
도 4는 본 실시예의 컨트롤러(10)에 의하여 실현되는 가상 블리드시스템에 있어서 재현되는 네거티브 컨트롤시스템의 블록도이다.
도 5는 가상 방향전환밸브 및 방향전환밸브의 특성의 일례를 나타내는 도이다.
도 6은 본 실시예의 컨트롤러(10)에 의하여 실현되는 가상 블리드시스템의 일례를 나타내는 제어 블록도이다.
도 7은 가상 블리드시스템에서 재현되는 네거티브 컨트롤시스템의 일례의 개요를 나타내는 도이다.
도 8은 가상 네거티브 컨트롤압-유량 테이블 및 개구면적-유량 테이블의 각 일례를 나타내는 도이다.
도 9는 본 실시예의 컨트롤러(10)에 의하여 실현되는 가상 블리드시스템의 다른 일례를 나타내는 제어 블록도이다.
도 10은 본 실시예의 컨트롤러(10)에 의하여 실현되는 펌프토출압 보정계수(Kμ)의 산출방법의 일례를 나타내는 플로우차트이다.
도 11은 도 10에 관련된 펌프토출압 보정계수(Kμ)의 산출 블록도이다.
도 12는 본 실시예의 컨트롤러(10)에 의하여 실현되는 펌프토출지령 보정계수(KQ)의 산출방법의 일례를 나타내는 플로우차트이다.
도 13은 도 12에 관련된 펌프토출지령 보정계수(KQ)의 산출 블록도이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를 설명한다.
도 1은, 본 발명에 관한 건설기계(1)의 구성예를 나타내는 도이다. 건설기계(1)는, 유압쇼벨, 포크리프트, 크레인 등과 같은, 사람이 조작을 행하는 유압시스템을 탑재한 기계이다. 도 1에 있어서, 건설기계(1)는, 크롤러식의 하부 주행체(2) 위에, 선회기구를 통하여, 상부 선회체(3)를 X축 둘레에 선회 가능하게 탑재하고 있다. 또, 상부 선회체(3)는, 전방 중앙부에, 붐(4), 암(5) 및 버킷(6), 및, 이들을 각각 구동하는 유압액추에이터로서의 붐실린더(7), 암실린더(8) 및 버킷실린더(9)로 구성되는 굴삭 어태치먼트를 구비한다. 굴삭 어태치먼트는, 브레이커나 파쇄기 등과 같은 다른 어태치먼트여도 된다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 의한 유압제어시스템(60)을 나타내는 회로도이다. 유압제어시스템(60)은, 1회전당 토출량(cc/rev)이 가변인 가변용량형의 유압펌프(11)를 포함한다. 유압펌프(11)는, 엔진(17)에 접속되어, 엔진(17)에 의하여 회전구동된다. 유압펌프(11)는, 공급라인(13) 및 클로즈드 센터형의 방향전환밸브(컨트롤밸브)(20, 22, 24)를 통하여 붐실린더(7), 암실린더(8) 및 버킷실린더(9)(유압액추에이터의 일례)에 병렬로 접속된다. 또, 탱크(T)에 연결되는 복귀라인(14)에는, 방향전환밸브(20, 22, 24)를 통하여 붐실린더(7), 암실린더(8) 및 버킷실린더(9)가 병렬로 접속된다. 유압펌프(11)는, 레귤레이터장치(12)에 의하여 제어된다. 다만, 방향전환밸브(20, 22, 24)는, 유압에 의하여 위치제어되는 타입이어도 되고, 도시와 같은 컨트롤러(10)로부터의 전기신호(구동신호)에 의하여 위치제어되는 타입이어도 된다.
다만, 유압제어시스템(60)은, 주행용 유압모터나 선회용 유압모터와 같은 다른 유압액추에이터를 포함해도 된다. 또, 유압제어시스템(60)에 포함되는 유압액추에이터의 수는, 도 2에 나타내는 예에서는, 3개이지만, 1개를 포함하는 임의의 수여도 된다.
유압펌프(11)로부터의 공급라인(13)에는, 유압펌프(11)의 토출압(펌프토출압)을 검출하는 유압센서(30)가 설치된다. 유압센서(30)는, 펌프토출압에 따른 전기신호를 컨트롤러(10)에 입력해도 된다.
공급라인(13)에는, 언로드밸브(18)가 설치된다. 언로드밸브(18)에는 탱크(T)에 연결되는 복귀라인(14)이 접속된다. 이와 같이 하여, 공급라인(13)은, 언로드밸브(18)를 통하여 탱크(T)에 연통한다. 언로드밸브(18)는, 그 위치에 따라, 공급라인(13)이 탱크(T)에 연통하는 상태와, 공급라인(13)이 탱크(T)로부터 차단된 상태를 전환한다. 언로드밸브(18)는, 각 방향전환밸브(20, 22, 24)에 있어서의 각 유압액추에이터(붐실린더(7), 암실린더(8) 및 버킷실린더(9))로의 유로(액추에이터라인)의 개폐 상태에 따라, 제어되어도 된다. 예를 들면, 언로드밸브(18)는, 각 방향전환밸브(20, 22, 24)에 있어서의 각 액추에이터라인 중 어느 1개라도 개방되어 있는 경우에는, 폐쇄되어, 유압펌프(11)로부터 토출된 오일이 탱크(T)로 배출되지 않도록 한다. 한편, 언로드밸브(18)는, 각 방향전환밸브(20, 22, 24)에 있어서의 각 액추에이터라인 모두가 폐쇄되어 있는 경우에는, 개방되어, 유압펌프(11)로부터 토출된 오일이 탱크(T)로 배출되는 상태를 형성한다. 다만, 언로드밸브(18)는, 유압에 의하여 위치제어되는 타입이어도 되고, 도시와 같은 전기신호에 의하여 위치제어되는 타입이어도 된다.
또, 공급라인(13)에는, 릴리프밸브(19)가 설치된다. 또, 복귀라인(14)은, 각 대응하는 릴리프밸브(21a, 21b, 23a, 23b, 25a, 25b)를 통하여, 붐실린더(7), 암실린더(8) 및 버킷실린더(9)의 각 헤드측 및 로드측에 각각 접속된다. 다만, 도시한 예에서는, 릴리프밸브(21a, 21b, 23a, 23b, 25a, 25b)는, 보급역지밸브를 포함한다. 릴리프밸브(19, 21a, 21b, 23a, 23b, 25a, 25b)는, 유압에 의하여 위치제어되는 타입이어도 되고, 도시와 같은 전기신호에 의하여 위치제어되는 타입이어도 된다.
컨트롤러(10)는, 마이크로컴퓨터를 중심으로 구성되어 있으며, 예를 들면, CPU, 제어 프로그램 등을 격납하는 ROM, 연산 결과 등을 격납하는 읽기 쓰기 가능한 RAM, 타이머, 카운터, 입력 인터페이스, 및 출력 인터페이스 등을 가진다.
컨트롤러(10)에는, 각종 조작부재(40, 42, 43)가 전기적으로 접속된다. 조작부재(40, 42)는, 유저가 건설기계(1)를 조작하기 위하여 각 방향전환밸브(20, 22, 24)의 위치를 가변 조작하기 위한 부재이다. 조작부재(40, 42, 43)는, 예를 들면 레버나 페달의 형태여도 된다. 본 예에서는, 조작부재(40, 42, 43)는, 각각, 암(5)을 조작하기 위한 암조작레버, 붐(4)을 조작하기 위한 붐조작레버, 버킷(6)을 조작하기 위한 버킷조작레버이다. 유저에 의한 조작부재(40, 42, 43)의 조작량(스트로크)은, 전기신호로서 컨트롤러(10)에 입력된다. 유저에 의한 조작부재(40, 42, 43)의 조작량의 검지방법은, 파일럿압을 압력 센서로 검지하는 방법이어도 되고, 레버 각도를 검지하는 방법이어도 된다.
컨트롤러(10)는, 조작부재(40, 42, 43)의 조작량 등에 근거하여, 방향전환밸브(20, 22, 24), 언로드밸브(18)를 제어한다. 다만, 방향전환밸브(20, 22, 24)가 유압에 의하여 위치제어되는 타입인 경우에는, 방향전환밸브(20, 22, 24)는, 조작부재(40, 42, 43)의 조작에 따라 변화되는 파일럿압에 의하여 다이렉트로 제어된다. 예를 들면, 암조작량(LS1), 붐조작량(LS2) 및 버킷조작량(LS3)의 각각이, 각각 대응하는 소정의 임계값(LSth1, LSth2, LSth3) 이하인 경우에, 언로드밸브(18)를 개방하고, 암조작량(LS1), 붐조작량(LS2) 및 버킷조작량(LS3) 중 어느 것이, 각각 대응하는 소정의 임계값(LSth1, LSth2, LSth3)보다 큰 경우에, 언로드밸브(18)를 폐쇄하는 것으로 해도 된다. 소정의 임계값(LSth1, LSth2, LSth3)은, 각 방향전환밸브(20, 22, 24)의 액추에이터라인의 개구가 개방되기 시작할 때의 조작량에 대응해도 된다.
또, 컨트롤러(10)는, 조작부재(40, 42, 43)의 조작량 등에 근거하여, 레귤레이터장치(12)를 통하여 유압펌프(11)를 제어한다. 다만, 이 유압펌프(11)의 제어방법에 대해서는, 이후에 상세히 서술한다.
다음으로, 본 실시예의 컨트롤러(10)에 의한 특징적인 제어방법에 대해 설명한다.
본 실시예의 컨트롤러(10)는, 도 2에 나타낸 클로즈드 센터형의 방향전환밸브(20, 22, 24)를 구비하는 유압회로에 있어서, 오픈센터형(네거티브 컨트롤시스템)의 제어 특성을 펌프 제어에 의하여 재현한다. 이하, 이러한 시스템을, “가상 블리드시스템”이라고 한다.
도 3은, 오픈센터형(네거티브 컨트롤) 시스템에서 이용되는 방향전환밸브의 개략도이다. 네거티브 컨트롤시스템에서는, 방향전환밸브가 중립 상태에 있을 때, 도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이, 유압펌프의 토출유량은, 센터바이패스라인을 통과하여 모두 탱크로 언로드된다. 예를 들면 조작부재의 조작에 따라, 방향전환밸브가 우측으로 움직였을 때, 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 유압액추에이터로의 유로가 개방됨과 동시에 센터바이패스라인이 좁혀진다. 풀조작 상태가 되면, 도 3의 (c)에 나타내는 바와 같이, 센터바이패스라인은 완전히 폐쇄되어, 유압펌프의 토출유량은, 모두 유압액추에이터로 공급된다. 이들의 관계는, 다음과 같이 나타낼 수 있다.
[수 1]
Figure 112014019634316-pct00001
여기에서, ρ는 밀도이고, Qd, pd는, 유압펌프의 토출유량 및 토출압이며, cb, Ab는, 방향전환밸브에 있어서의 센터바이패스라인에 관한 유량계수 및 개구면적(블리드 개구 면적)이고, ca, Aa는, 방향전환밸브에 있어서의 액추에이터라인에 관한 유량계수 및 개구면적이며, pact는, 액추에이터라인압이다. 네거티브 컨트롤시스템에서는, 센터바이패스라인은, 방향전환밸브의 후단에 네거티브 컨트롤 스로틀이 설치되어, 네거티브 컨트롤 스로틀을 통하여 탱크로 연통된다(도 7 참조).
수 1의 식으로부터 알 수 있듯이, 부하에 의하여 액추에이터라인압이 상승하면 차압(pd-pact)이 감소하여, 유압액추에이터에 유입되는 유량이 감소한다. 유압펌프로부터의 토출유량(Qd)이 동일하면, 이 감소분이 센터바이패스라인을 통과하여 흐르게 된다. 이것은, 유압액추에이터의 부하에 의하여, 동일 조작량이더라도 유압액추에이터의 속도가 상이한 것을 의미하고 있다.
도 4는, 본 실시예의 컨트롤러(10)에 의하여 실현되는 가상 블리드시스템에 있어서 재현되는 네거티브 컨트롤시스템의 블록도이다. 다만, 도 4에 있어서, Qb는 언로드밸브 통과유량, K는 체적탄성률, Vp는 펌프-컨트롤밸브 용량, Va는 컨트롤밸브 실린더 용량, A는 실린더 수압(受壓) 면적, M은 실린더 용량, F는 외란을 나타낸다.
본 실시예에서는, 가상 블리드시스템에 있어서 네거티브 컨트롤시스템을 재현하기 위하여, 도 4의 블록(70)에 나타내는 바와 같이, 오픈센터형의 방향전환밸브(도 3 참조)를 가상하여, 이 가상 방향전환밸브에 있어서의 블리드 부분을 연산하여 가상 블리드양(Qb)을 산출하고, 네거티브 컨트롤시스템의 제어칙에 근거하는 유압펌프의 토출유량의 목표치(Qdt)로부터 가상 블리드양(Qb)을 감산한 양을 지령치로 하여, 유압펌프(11)를 제어한다.
가상 블리드양(Qb)은, 실제의 네거티브 컨트롤시스템에서는 센터바이패스라인에 있어서 네거티브 컨트롤 스로틀에 의하여 배압이 발생하고 있는 것을 고려하여, 이하와 같이 산출되어도 된다. 즉, 가상 블리드시스템에 있어서는, 실제의 네거티브 컨트롤시스템을 모델화하기 위하여, 가상 방향전환밸브로부터의 센터바이패스라인에, 탱크에 연통하는 네거티브 컨트롤 스로틀이 설치되는 것을 가상하여, 이 가상 네거티브 컨트롤 스로틀에 의한 배압이 고려되어도 된다.
[수 2]
Figure 112014019634316-pct00002
여기에서, pn은, 가상 네거티브 컨트롤 스로틀에 의한 배압(이하, “가상 네거티브 컨트롤압”이라고 함)이다.
한편, 가상 네거티브 컨트롤 스로틀에서는, 이하의 식이 성립된다.
[수 3]
Figure 112014019634316-pct00003
여기에서, pt는, 탱크압이며, 여기에서는 제로로 한다. 가상 네거티브 컨트롤압(pn)에 대해서는, 소정의 상한치(pnmax)가 설정된다. 상한치(pnmax)는, 가상한 네거티브 컨트롤시스템에 있어서의 릴리프밸브의 설정압에 대응해도 된다.
수 2와 수 3의 식으로부터 가상 네거티브 컨트롤압(pn)은, 이하와 같이 나타낼 수 있다.
[수 4]
Figure 112014019634316-pct00004
수 4의 식으로부터, 가상 방향전환밸브에 있어서의 센터바이패스라인에 관한 유량계수(cb) 및 개구면적(Ab), 및, 가상 네거티브 컨트롤 스로틀에 있어서의 유량계수(cn) 및 개구면적(An)에 근거하여, 유압펌프(11)의 토출압(pd)으로부터 가상 네거티브 컨트롤압(pn)을 산출할 수 있음을 알 수 있다. 여기에서, 유량계수(cb) 및 개구면적(Ab), 및, 유량계수(cn) 및 개구면적(An)에 대해서는, 가상의 값으로서 초기적으로 설정할 수 있다(따라서, 이들은 이미 알고 있음). 유량계수(cn) 및 개구면적(An)에 대해서는, 상정되는 가상 네거티브 컨트롤 스로틀의 특성에 근거한다. 개구면적(Ab)의 특성의 일례에 대해서는, 후술한다.
이와 같이 하여, 실제의 블리드 개구가 없어도(즉, 센터바이패스라인이나 네거티브 컨트롤 스로틀이 존재하지 않아도), 가상한 네거티브 컨트롤시스템의 특성(유량계수(cb) 및 개구면적(Ab), 및, 유량계수(cn) 및 개구면적(An))에 근거하여, 유압펌프(11)의 토출압(pd)(예를 들면 유압센서(30)의 검출치)으로부터 가상 네거티브 컨트롤압(pn)을 산출할 수 있고, 가상 네거티브 컨트롤압(pn)에 근거하여, 유압펌프(11)의 토출유량을 제어할 수 있다. 즉, 가상 네거티브 컨트롤압(pn)을, 네거티브 컨트롤시스템에서 얻어지는 네거티브 컨트롤압과 동일하게 취급하여 유압펌프(11)의 토출유량을 제어함으로써, 네거티브 컨트롤시스템을 재현할 수 있다.
도 5는, 가상 방향전환밸브 및 방향전환밸브의 특성의 일례를 나타내는 도이다. 구체적으로는, 특성 C1은, 가상 방향전환밸브에 있어서의 조작량(스트로크)과 개구면적(가상 블리드 개구 면적)(Ab)의 관계를 나타내는 곡선이다. 특성 C2는, 방향전환밸브에 있어서의 미터인측의 개구 특성을 나타내고, 특성 C3은, 방향전환밸브에 있어서의 미터인측의 개구 특성을 나타낸다. 특성 C1을 나타내는 테이블은, 블리드 개구 데이터 테이블로서, 방향전환밸브(20, 22, 24)의 각각에 대해 준비된다.
도 6은, 본 실시예의 컨트롤러(10)에 의하여 실현되는 가상 블리드시스템의 일례를 나타내는 제어 블록도이다. 다만, 이하의 설명에서는, 네거티브 컨트롤시스템과 포지티브 컨트롤시스템이 선택적으로 실현되는 구성에 대해 설명하지만, 네거티브 컨트롤시스템만이 가상 블리드시스템에 있어서 재현되어도 된다. 다만, 네거티브 컨트롤시스템은, 도 6의 블록(90)에 대응하고, 포지티브 컨트롤시스템은, 도 6의 블록(92)에 대응한다. 포지티브 컨트롤시스템의 제어 블록은, 통상의 포지티브 컨트롤시스템과 동일하므로, 여기에서는, 특히 네거티브 컨트롤시스템의 제어 블록에 대해서 설명한다. 다만, 도 6에 나타내는 블록(90)은, 도 4에 나타낸 블록(70)의 부분에 대응한다.
이 가상 블리드시스템에서는, 일례로서, 도 7에 나타내는 네거티브 컨트롤시스템이 재현된다. 이 네거티브 컨트롤시스템에서는, 클로즈드 센터형의 방향전환밸브(20, 22, 24)의 각각에 대응하는 오픈센터형의 방향전환밸브(V1, V2, V3)(가상 블리드시스템에서의 가상 방향전환밸브에 대응)가 직렬로 접속되고, 센터바이패스라인(100)의 후단에는 네거티브 컨트롤 스로틀(104)(가상 블리드시스템에서의 가상 네거티브 컨트롤 스로틀에 대응)이 배치되어 있다. 다만, 도 7에서는, 각 방향전환밸브(V1, V2, V3)에 대해서 설치되는 각 유압액추에이터(붐실린더(7), 암실린더(8) 및 버킷실린더(9))에 대해서는 도시가 생략되어 있다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 네거티브 컨트롤시스템 및 포지티브 컨트롤시스템의 블록(90, 92)에는, 조작부재(40, 42, 43)의 조작량, 즉 암조작량(LS1), 붐조작량(LS2) 및 버킷조작량(LS3)을 나타내는 신호가 입력된다. 또, 네거티브 컨트롤시스템 및 포지티브 컨트롤시스템의 블록(90, 92)에는, 유압펌프(11)의 토출압(pd)(이하, 간단히 “펌프토출압(pd)”이라고 함)을 나타내는 신호가 입력된다. 다만, 펌프토출압(pd)은, 유압센서(30)의 검출치여도 된다.
암조작량(LS1), 붐조작량(LS2) 및 버킷조작량(LS3)은, 각각, 대응하는 블리드 개구 데이터 테이블(도 5 참조)(90-1)에서, 개구면적(Ab)으로 변환되고, 블록(90-2)에서, 대응하는 유량계수(cb)가 곱셈되어, 블록(90-5)에 입력된다. 블록(90-5)은, 직렬로 접속된 스로틀의 등가개구면적(Ae)을 이하의 식으로 나타낼 수 있는 것에 근거하여, 각 가상 방향전환밸브의 전체로서의 파라미터(ceAe)를 산출한다.
[수 5]
Figure 112014019634316-pct00005
여기에서, Ai는, 각 가상 방향전환밸브(방향전환밸브(20, 22, 24)의 각각에 대응하는 각 가상 방향전환밸브)의 가상 블리드 개구 면적이다. 여기에 유량계수를 가하면, 이하와 같이 된다.
[수 6]
Figure 112014019634316-pct00006
여기에서, ci는, 각 가상 방향전환밸브(방향전환밸브(20, 22, 24)의 각각에 대응하는 각 가상 방향전환밸브)의 유량계수이다. 다만, i는, 방향전환밸브의 수(나아가서는 유압액추에이터의 수)에 대응하여, 예를 들면 방향전환밸브(20)만 존재하는 구성에서는, 시그마를 취하지 않는 계산식이 된다(즉, 단순히 방향전환밸브(20)에 관한 유량계수(c) 및 개구면적(A)의 곱이 산출되게 된다).
이와 같이 하여 얻어진 ceAe는, 블록(90-6)에 입력된다. 블록(90-6)에는, 그 외, Ancn 및 펌프토출압(pd)이 입력된다. Ancn은, 가상 네거티브 컨트롤 스로틀에 있어서의 개구면적(An)에 가상 네거티브 컨트롤 스로틀에 있어서의 유량계수(cn)를 곱한 것이며, 블록(90-3 및 90-4)으로부터 입력된다. 블록(90-6)에서는, 상술한 수 4의 식에 근거하여, 가상 네거티브 컨트롤압(pn)이 산출된다. 이와 같이 하여 산출된 가상 네거티브 컨트롤압(pn)은, 블록(90-7 및 90-8)에 입력된다.
블록(90-7)에서는, 펌프토출압(pd)과 가상 네거티브 컨트롤압(pn)으로부터, 상술한 수 2의 식에 근거하여, 유압펌프(11)의 가상 블리드양(Qb)이 산출된다. 블록(90-8)에서는, 부여되는 가상 네거티브 컨트롤압-유량 테이블(도 8의 (a) 참조)에 근거하여, 가상 네거티브 컨트롤압(pn)으로부터 유압펌프(11)의 토출유량의 목표치(Qdt)가 산출된다. 유압펌프(11)의 토출유량의 목표치(Qdt)는, 네거티브 컨트롤시스템의 제어칙에 근거하여 결정된다. 즉, 가상 네거티브 컨트롤압-유량 테이블은, 가상 네거티브 컨트롤압(pn)과 유압펌프(11)의 토출유량의 목표치(Qdt)와의 관계를 표시하고, 이 관계는, 가상되는 네거티브 컨트롤시스템의 제어칙에 근거하여 결정되어도 된다. 도 8의 (a)에 나타내는 가상 네거티브 컨트롤압-유량 테이블은, 가상 네거티브 컨트롤압(pn)이 높을 때는, 토출유량의 목표치(Qdt)가 작아지고, 가상 네거티브 컨트롤압(pn)이 저하되면, 토출유량의 목표치(Qdt)가 커지는 관계를 가진다. 여기에서, 가상 블리드시스템에서는, 실제의 네거티브 컨트롤시스템과 달리, 가상 블리드양(Qb)이 여분이므로, 유압펌프(11)의 토출유량의 목표치(Qdt)로부터, 가상 블리드양(Qb)이 감산되어, 유압펌프(11)의 토출유량의 지령치(가상 네거티브 컨트롤제어 목표치)가 산출된다. 다만, 도시하고 있지 않지만, 엔진 회전수와 설정 토크로부터 마력제어 시의 최대 유량(마력제어 목표치)이 산출되고, 가상 네거티브 컨트롤제어 목표치와 마력제어 목표치 중 어느 작은 것이 최종 목표치로서 선택된다.
다만, 모드셀렉터(94)는, 포지티브 컨트롤시스템을 실현하는 포지티브 컨트롤모드와 네거티브 컨트롤시스템을 실현하는 네거티브 컨트롤모드를 전환한다. 모드셀렉터(94)는, 유저의 조작에 따라 이들 모드를 전환해도 되고, 소정의 조건에 따라 자동적으로 모드를 전환해도 된다. 다만, 포지티브 컨트롤모드에서는, 블록(92-1)에서, 암조작량(LS1), 붐조작량(LS2) 및 버킷조작량(LS3)에 근거하여, 액추에이터라인의 개구면적이 산출되고, 블록(92-2)에서, 개구면적과 액추에이터 요구유량의 관계를 나타내는 개구면적-유량 테이블(도 8의 (b) 참조)에 근거하여, 각 유압액추에이터의 액추에이터 요구유량의 지령치(포지티브 컨트롤제어 목표치)가 산출된다. 다만, 각 유압액추에이터의 액추에이터 요구유량은, 암조작량(LS1), 붐조작량(LS2) 및 버킷조작량(LS3)에 근거하여, 조작량-유량 테이블에 의하여 다이렉트로 산출되어도 된다. 또, 가상 네거티브 컨트롤제어 목표치의 경우와 마찬가지로, 엔진 회전수와 설정 토크로부터 마력제어 시의 최대 유량(마력제어 목표치)이 산출되고, 포지티브 컨트롤제어 목표치와 마력제어 목표치 중 어느 작은 것이 최종 목표치로서 선택된다.
이와 같이 모드셀렉터(94)를 설정함으로써, 정밀한 조작을 가능하게 할 수 있는 포지티브 컨트롤시스템과, 인간의 감성에 부합한다고 알려진 네거티브 컨트롤시스템을 적절히 전환하여 사용할 수 있다.
이상 설명한 본 실시예의 유압제어장치에 의하면, 특히, 이하와 같이 뛰어난 효과가 나타난다.
상술한 바와 같이, 클로즈드 센터형의 방향전환밸브(20, 22, 24)를 사용하기 때문에, 네거티브 컨트롤시스템에서 필요하게 되는 블리드가 불필요해져, 에너지 절약성을 높일 수 있다. 또, 가상 방향전환밸브의 특성은, 전자데이터에 근거하는 것이며, 용이하게 변경할 수 있어, 결과적으로, 가상 방향전환밸브의 특성(특히 가상 블리드 개구 면적의 특성, 도 5의 특성 C1 참조)의 조정을 용이하게 실현할 수 있다. 이에 대해서는, 가상 네거티브 컨트롤 스로틀의 특성에 대해서도 동일하다. 또, 클로즈드 센터형의 방향전환밸브(20, 22, 24)를 사용하기 때문에, 방향전환밸브의 블리드라인이 불필요해져, 방향전환밸브의 코스트다운을 도모할 수 있다.
그런데, 상술한 가상 블리드시스템에 있어서는, 펌프토출압을 검출하는 유압센서(30)는, 그 제어 원리로부터, 바람직하게는, 방향전환밸브(20, 22, 24)의 근방(직전)에 설치된다. 그러나, 기계적인 접속이나 코스트 등의 관점으로부터, 이러한 유압센서(30)의 배치를 실현할 수 없는 경우도 있다. 예를 들면, 유압센서(30)는, 유압펌프(11)에 설치되는 경우가 있다. 이러한 경우, 유압센서(30)에 의하여 검출되는 펌프토출압은, 유압센서(30)로부터 방향전환밸브(20, 22, 24)까지의 배관 저항에 의한 압손분이 추가된 압력이 된다. 따라서, 바람직하게는, 유압센서(30)에 의하여 검출되는 펌프토출압에, 유압펌프(11)의 토출유량의 지령치를 참고로 하여 게인이나 바이어스를 미리 가함으로써, 방향전환밸브(20, 22, 24)에 가해지는 실제 압력을 예측한다. 이로써, 유압센서(30)가 방향전환밸브(20, 22, 24)의 근방에 배치되지 않는 경우에도, 방향전환밸브(20, 22, 24)에 가해지는 실제 압력을 예측함으로써, 실제의 네거티브 컨트롤압에 고정밀도로 적합한 가상 네거티브 컨트롤압을 산출할 수 있으며, 이에 따라, 가상 블리드시스템에 있어서 네거티브 컨트롤시스템의 재현성을 높일 수 있다.
더욱 바람직하게는, 오일의 시간이 지남에 따른 열화에 의하여 오일의 점도가 변화하는 것이나, 기기의 경년 열화에 의하여 유압펌프(11)의 누출 손실이 증가하는 것(이로써, 지령치를 실현할 수 없는 경우가 있는 것)이 고려되어, 이들이 보상된다.
구체적으로는, 오일의 점도의 변화에 대해서는, 언로드밸브(18)가 방향전환밸브(20, 22, 24)의 근방(직전)에 설치됨으로써 해결되어도 된다. 예를 들면, 도 2에 있어서, 언로드밸브(18)는, 공급라인(13)의 분기점(P)의 직전에 설치되어도 된다(이 때, 구조상 가능한 경우에는, 언로드밸브(18)는, 가장 유압펌프(11)에 가까운 방향전환밸브(20)의 블록에 장착되어도 된다.). 이 경우, 언로드밸브(18)가 작동 중(개방되어 있는 상태)이고 스로틀이 없는 상태에서는, 유압센서(30)에 의하여 검출되는 펌프토출압은, 실질적으로 배관압손 자체가 된다. 따라서, 미리 설정해 둔 압손의 값과, 유압센서(30)에 의하여 검출되는 펌프토출압을 비교함으로써, 동점도의 차 또는 비를 구할 수 있다. 다만, 이 산출에는, 예를 들면 하기의 하겐·푸아죄유의 식이 이용되어도 된다. 그리고, 유압센서(30)에 의하여 검출되는 펌프토출압에 가하는 게인이나 바이어스는, 이 동점도(動粘度)의 차 또는 비에 따라 설정되어도 된다.
[수 7]
Figure 112014019634316-pct00007
여기에서, r은 관 내 직경이고, l은 배관 길이이며, μ는 동점도이고, Δp는 차압이다.
또, 유압펌프(11)의 경년 열화에 대해서는, 언로드밸브(18)가 비례밸브에 의하여 구성됨으로써 해결되어도 된다. 이 경우, 유압펌프(11)에 일정한 토출유량의 지령치를 부여하고, 일정한 유량을 토출시킨 후에 언로드밸브(18)를 조이면 펌프토출압이 증가한다. 언로드밸브(18)의 스로틀 개방도는 미리 알 수 있게 할 수 있으므로, 계측한 펌프토출압으로부터 하기의 스로틀의 식(수 8)에 의하여 언로드밸브(18)를 통과하는 유량, 즉 유압펌프(11)의 실제 유량을 산출할 수 있다. 그리고, 유압펌프(11)의 토출유량의 지령치에 대한 게인이나 바이어스는, 이와 같이 하여 산출된 실제 유량과 토출유량의 지령치와의 차이에 근거하여 설정되어도 된다.
[수 8]
Figure 112014019719006-pct00022
여기에서, cU, AU는, 언로드밸브(18)에 있어서의 유량계수 및 스로틀 개방도이다.
이하, 이러한 오일의 점도의 변화나 기기의 경년 열화를 보상하기 위한 구체적인 예에 대해 설명한다.
도 9는, 본 실시예의 컨트롤러(10)에 의하여 실현되는 가상 블리드시스템의 다른 일례를 나타내는 제어 블록도이다. 도 9에서는, 도 6과 달리, 네거티브 컨트롤시스템의 부분만이 나타난다. 포지티브 컨트롤시스템에 대해 선택적으로 실현되는 구성을 채용하는 경우에는, 도 6과 마찬가지로, 모드셀렉터(94)와 함께 포지티브 컨트롤시스템의 블록(92)이 추가되면 된다.
도 9에 나타내는 네거티브 컨트롤시스템의 블록(90’)은, 도 6에 나타낸 예에 의한 블록(90)에 대해서, 펌프토출압(pd)에 토출압 조정게인(Kμ)(이하, 펌프토출압 보정계수(Kμ)라고도 함)을 곱하는 블록(90-9)과, 유압펌프(11)의 토출유량에 토출유량 조정게인(KQ)(이하, 펌프토출지령 보정계수(KQ)라고도 함)을 곱해 최종 지령치를 생성하는 블록(90-10)이 추가된 점이 주로 상이하다. 이하, 주로 이 상이점에 대해 상세히 서술한다.
도 10은, 본 실시예의 컨트롤러(10)에 의하여 실현되는 펌프토출압 보정계수(Kμ)의 산출방법의 일례를 나타내는 플로우차트이다. 도 11은, 도 10에 관련된 펌프토출압 보정계수(Kμ)의 산출 블록도이다.
스텝 1000에서는, 건설기계(1)의 가동 상태가 검출된다.
스텝 1002에서는, 엔진(17)이 아이들링 중인지 아닌지가 판정된다. 엔진(17)이 아이들링 중인 경우에는, 스텝 1004로 진행되고, 엔진(17)이 아이들링 중이 아닌 경우에는, 아이들링이 발생할 때까지 대기한다. 다만, 엔진(17)이 아이들링 중일 때, 암조작량(LS1), 붐조작량(LS2) 및 버킷조작량(LS3)은 모두 제로이며, 언로드밸브(18)는 개방 상태(최대 개방도)로 유지된다.
스텝 1004에서는, 소정의 유압펌프(11)의 토출유량의 지령이 출력된다. 여기에서, 지령되는 소정의 유압펌프(11)의 토출유량은, 스텝 1006에서 펌프토출압(pd)을 적절히 검출할 수 있는 범위 내이면, 임의의 양이어도 된다. 또, 지령되는 소정의 유압펌프(11)의 토출유량은, 일정 유량이어도 되고, 시간과 함께(예를 들면 일정한 변화율로) 증감해도 된다.
스텝 1006에서는, 유압센서(30)에 의하여 검출되는 펌프토출압(pd)이 취득된다.
스텝 1008에서는, 상기 스텝 1004에서 지령된 소정의 유압펌프(11)의 토출유량과, 유압센서(30)에 의하여 검출되는 펌프토출압(pd)에 근거하여, 유압펌프(11)로부터 토출되는 오일의 점도(실제 점도)(μP)가 산출(추정)된다. 점도(μP)는, 수 7로 나타낸 하겐·푸아죄유의 식을 이용하여 산출되어도 된다(도 11의 블록(90-9a) 참조). 다만, 이 때, 수 7의 식에 있어서, 차압(Δp)으로서 유압센서(30)에 의하여 검출되는 펌프토출압(pd)이 대입된다. 이것은, 언로드밸브(18)는 개방 상태일 때, 유압센서(30)에 의하여 검출되는 펌프토출압(pd)은, 상술한 바와 같이, 실질적으로 배관압손 자체가 되기 때문이다.
스텝 1010에서는, 유온(油溫)센서(도시하지 않음)에 의하여 검출되는 유온이 취득된다.
스텝 1012에서는, 유온센서에 의하여 검출된 유온과, 유압센서(30)에 의하여 검출되는 펌프토출압(pd)에 근거하여, 부여되는 유온·압력-점성특성 테이블로부터 점도(μT)가 산출된다(도 11의 블록(90-9b) 참조). 유온·압력-점성특성 테이블은, 오일의 열화 등이 없는 노미널 상태에서 계측된 값을 이용하여 미리 생성되어도 된다. 따라서, 여기에서 산출되는 점도(μT)는, 소기의 노미널치(기준 점도)에 대응한다.
스텝 1014에서는, 상기 스텝 1008에서 산출된 점도(μP)와 상기 스텝 1012에서 산출된 점도(μT)와의 차의 절대치가 소정 임계값 이상인지 아닌지가 판정된다. 소정 임계값은, 이들의 차가, 후술하는 펌프토출압 보정계수(Kμ)에 의한 보정에 의하여 보상될 필요가 있을 정도로 큰지 아닌지를 판단하기 위한 임계값이며, 필요한 제어의 정밀도에 따라 결정되어도 된다. 점도(μP)와 점도(μT)와의 차의 절대치가 소정 임계값 이상인 경우에는, 스텝 1016로 진행되고, 점도(μP)와 점도(μT)와의 차의 절대치가 소정 임계값 미만인 경우에는, 현단계에서는 보정의 필요성은 없다고 판단하여 종료한다.
스텝 1016에서는, 펌프토출압 보정계수(Kμ)가 산출되어, 종전치가 변경(갱신)된다. 펌프토출압 보정계수(Kμ)는, 점도(μP)와 점도(μT)와의 비(Kμ=μP/μT)로서 산출되어도 된다(도 11의 블록(90-9c) 참조). 이와 같이 하여, 스텝 1002와 스텝 1014의 조건이 만족되면, 도 11에 나타내는 블록(90-9a, 9b, 9c)에 의하여 펌프토출압 보정계수(Kμ)가 산출된다. 이와 같이 하여 산출된 펌프토출압 보정계수(Kμ)는, 도 9에 나타낸 블록(90-9)에서 펌프토출압(pd)에 곱해져, 펌프토출압(pd)이 보정된다.
이와 같이 도 9 내지 도 11에 나타내는 구성에 의하면, 오일의 경년 열화에 의하여 오일의 점도가 변화된 경우에도, 이러한 점도 변화를 보상한 가상 블리드시스템을 실현할 수 있다. 즉, 점도 변화를 보상함으로써, 방향전환밸브(20, 22, 24)에 가해지는 실제 압력을 정밀도 좋게 산출할 수 있어, 가상 블리드시스템에 있어서 네거티브 컨트롤시스템의 재현성을 높일 수 있다.
도 12는, 본 실시예의 컨트롤러(10)에 의하여 실현되는 펌프토출지령 보정계수(KQ)의 산출방법의 일례를 나타내는 플로우차트이다. 도 13은, 도 12에 관련된 펌프토출지령 보정계수(KQ)의 산출 블록도이다.
스텝 1200에서는, 건설기계(1)의 가동 상태가 검출된다.
스텝 1202에서는, 엔진(17)이 아이들링 중인지 아닌지가 판정된다. 엔진(17)이 아이들링 중인 경우에는, 스텝 1004로 진행되고, 엔진(17)이 아이들링 중이 아닌 경우에는, 아이들링이 발생할 때까지 대기한다. 다만, 엔진(17)이 아이들링 중일 때, 암조작량(LS1), 붐조작량(LS2) 및 버킷조작량(LS3)은 모두 제로이며, 언로드밸브(18)는 개방 상태(최대 개방도)로 유지된다.
스텝 1204에서는, 소정의 유압펌프(11)의 토출유량의 지령이 출력된다. 여기에서, 지령되는 소정의 유압펌프(11)의 토출유량(QO)은, 스텝 1208에서 펌프토출압(pd)을 적절히 검출할 수 있는 범위 내이면, 임의의 양이어도 된다. 또, 지령되는 소정의 유압펌프(11)의 토출유량(QO)은, 일정 유량이어도 되고, 시간과 함께(예를 들면 일정한 변화율로) 증감해도 된다.
스텝 1206에서는, 언로드밸브(18)의 개구가 임의의 변화율로 변경된다. 예를 들면, 언로드밸브(18)의 개구는, 소정 시간에 걸쳐 서서히 최대 개방도까지 증가하는 양태로 변경되어도 된다(예를 들면 도 13의 언로드밸브개구 지령(AU) 참조). 혹은, 언로드밸브(18)는, 제로와 최대치 사이의 임의의 소정치로 변경·유지되어도 된다.
스텝 1208에서는, 언로드밸브(18)의 개구가 변경되고 있는 동안에 유압센서(30)에 의하여 검출되는 펌프토출압(pd)이 취득된다. 혹은, 임의의 소정치로 유지되고 있는 동안의 펌프토출압(pd)이 취득되어도 된다.
스텝 1210에서는, 언로드밸브(18)의 개구의 지령치(언로드밸브개구 지령(AU))와, 언로드밸브(18)의 개구가 변경되고 있는 동안에 유압센서(30)에 의하여 검출되는 펌프토출압(pd)에 근거하여, 언로드밸브(18)의 개구가 변경되고 있는 동안에 있어서의 유압펌프(11)의 실제 토출유량(QR)이 산출된다. 유압펌프(11)의 실제 토출유량(QR)은, 상기의 스로틀의 식(수 8)을 이용하여 산출되어도 된다(도 13의 블록(90-10a) 참조). 도 13의 블록(90-10a)에서는, 상기의 스로틀의 식(수 8)에 있어서의 차압으로서는, 펌프토출압(pd)과 탱크압(pt)의 차압이 사용된다. 탱크압(pt)은 제로로 가정되어도 된다.
스텝 1212에서는, 지령되는 유압펌프(11)의 토출유량(QO)과 상기 스텝 1210에서 산출된 실제 토출유량(QR)과의 차의 절대치가 소정 임계값 이상인지 아닌지가 판정된다. 소정 임계값은, 이들의 차가, 후술하는 펌프토출지령 보정계수(KQ)에 의한 보정에 의하여 보상될 필요가 있을 정도로 큰지 아닌지를 판단하기 위한 임계값이며, 필요한 제어의 정밀도에 따라 결정되어도 된다. 지령되는 유압펌프(11)의 토출유량(QO)과 실제 토출유량(QR)과의 차의 절대치가 소정 임계값 이상인 경우에는, 스텝 1214로 진행되고, 지령되는 유압펌프(11)의 토출유량(QO)과 실제 토출유량(QR)과의 차의 절대치가 소정 임계값 미만인 경우에는, 현단계에서는 보정의 필요성은 없다고 판단하여 종료한다.
스텝 1214에서는, 펌프토출지령 보정계수(KQ)가 산출되어, 종전치가 변경(갱신)된다. 펌프토출지령 보정계수(KQ)는, 지령되는 유압펌프(11)의 토출유량(QO)과 실제 토출유량(QR)과의 비(KQ=QR/QO)로서 산출되어도 된다(도 13의 블록(90-10b) 참조). 이와 같이 하여, 스텝 1202와 스텝 1212의 조건이 충족되면, 도 13에 나타내는 블록(90-10a, 10b)에 의하여 펌프토출지령 보정계수(KQ)가 산출된다. 이와 같이 하여 산출된 펌프토출지령 보정계수(KQ)는, 도 9에 나타낸 블록(90-10)에서 유압펌프(11)의 토출유량의 지령치에 곱해져, 토출유량의 지령치가 보정된다.
이와 같이 도 9, 도 12, 도 13에 나타내는 구성에 의하면, 경년 열화에 의하여 유압펌프(11)의 토출유량의 지령치와 실제 토출유량과의 사이에 괴리가 발생한 경우에도, 이러한 괴리를 보상한 가상 블리드시스템을 실현할 수 있다. 즉, 점도 변화를 보상함으로써, 방향전환밸브(20, 22, 24)에 가해지는 실제 압력을 정밀도 좋게 산출할 수 있어, 가상 블리드시스템에 있어서 네거티브 컨트롤시스템의 재현성을 높일 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명했지만, 본 발명은, 상술 한 실시예에 제한되는 일은 없으며, 본 발명의 범위를 일탈하는 일 없이, 상술한 실시예에 각종 변형 및 치환을 더할 수 있다.
다만, 본 국제출원은, 2011년 9월 21일에 출원한 일본 특허출원 2011-206441호에 근거하는 우선권을 주장하는 것이며, 그 전체 내용은 본 국제출원에 여기에서의 참조에 의하여 원용되는 것으로 한다.
1: 건설기계
2: 하부 주행체
3: 상부 선회체
4: 붐
5: 암
6: 버킷
7: 붐실린더
8: 암실린더
9: 버킷실린더
10: 컨트롤러
11: 유압펌프
12: 레귤레이터장치
13: 공급라인
14: 복귀라인
17: 엔진
18: 언로드밸브
19: 릴리프밸브
20: 방향전환밸브
21a, 21b: 릴리프밸브
22: 방향전환밸브
23a, 23b: 릴리프밸브
24: 방향전환밸브
25a, 25b: 릴리프밸브
30: 유압센서
40, 42, 43: 조작부재
60: 유압제어시스템
100: 센터바이패스라인
104: 네거티브 컨트롤 스로틀

Claims (5)

  1. 유압액추에이터가 클로즈드 센터형의 방향전환밸브를 통하여 유압펌프에 접속됨과 함께 조작부재의 조작량에 따라 상기 방향전환밸브의 위치가 가변되는 건설기계에 있어서, 상기 유압펌프를 제어하는 유압제어장치로서,
    상기 조작부재의 조작량에 대하여 부여되는 가상 블리드 개구 면적 특성으로부터 가상 블리드 개구 면적을 산출하고, 산출한 가상 블리드 개구 면적과 상기 유압펌프의 토출압에 근거하여, 네거티브 컨트롤시스템을 가상한 경우의 가상 네거티브 컨트롤압을 산출하는 가상 네거티브 컨트롤압 산출수단과,
    상기 가상 네거티브 컨트롤압에 근거하여, 상기 유압펌프에 대한 제어지령치를 산출하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 유압제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가상 네거티브 컨트롤압 산출수단은, 상기 조작부재의 조작량에 근거하여, 부여되는 가상 블리드 개구 면적 특성으로부터 가상 블리드 개구 면적을 산출하고, 산출한 가상 블리드 개구 면적과, 상기 유압펌프의 토출압에 근거하여, 상기 가상 네거티브 컨트롤압을 산출하는, 유압제어장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 건설기계는, 상기 방향전환밸브와 상기 유압펌프의 사이에, 탱크에 연결되는 언로드밸브가 설치되고,
    아이들링 중에 소정의 토출유량의 지령치를 상기 유압펌프에 부여하여, 그 때에 얻어지는 상기 유압펌프의 토출압으로부터 추정되는 실제 점도와, 그 때에 얻어지는 유온으로부터 추정되는 기준 점도에 근거하여, 상기 유압펌프에 대한 제어지령치를 보정하는 보정 수단을 구비하는, 유압제어장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 건설기계는, 상기 방향전환밸브와 상기 유압펌프의 사이에, 탱크에 연결되는 비례밸브가 설치되고,
    아이들링 중에 소정의 토출유량의 지령치를 상기 유압펌프에 부여함과 함께, 상기 비례밸브의 개방도를 제로와 최대치 사이의 소정의 개방도로 유지하여, 그 때에 얻어지는 상기 유압펌프의 토출압으로부터 추정되는 실제 토출유량과, 상기 소정의 토출유량의 지령치에 근거하여, 상기 유압펌프에 대한 제어지령치를 보정하는 보정 수단을 구비하는, 유압제어장치.
  5. 유압액추에이터가 클로즈드 센터형의 방향전환밸브를 통하여 유압펌프에 접속됨과 함께 조작부재의 조작량에 따라 상기 방향전환밸브의 위치가 가변되는 건설기계에 있어서, 상기 유압펌프를 제어하는 유압제어방법으로서,
    상기 조작부재의 조작량에 대하여 부여되는 가상 블리드 개구 면적 특성으로부터 가상 블리드 개구 면적을 산출하고, 산출한 가상 블리드 개구 면적과 상기 유압펌프의 토출압에 근거하여, 네거티브 컨트롤시스템을 가상한 경우의 가상 네거티브 컨트롤압을 산출하는 가상 네거티브 컨트롤압 산출스텝과,
    상기 가상 네거티브 컨트롤압에 근거하여, 상기 유압펌프에 대한 제어지령치를 산출하는 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 유압제어방법.
KR1020147005342A 2011-09-21 2012-08-09 유압제어장치 및 유압제어방법 KR101595038B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011206441A JP5631829B2 (ja) 2011-09-21 2011-09-21 油圧制御装置及び油圧制御方法
JPJP-P-2011-206441 2011-09-21
PCT/JP2012/070388 WO2013042484A1 (ja) 2011-09-21 2012-08-09 油圧制御装置及び油圧制御方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140050086A KR20140050086A (ko) 2014-04-28
KR101595038B1 true KR101595038B1 (ko) 2016-02-17

Family

ID=47914264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147005342A KR101595038B1 (ko) 2011-09-21 2012-08-09 유압제어장치 및 유압제어방법

Country Status (6)

Country Link
US (2) US9784368B2 (ko)
EP (1) EP2759713A4 (ko)
JP (1) JP5631829B2 (ko)
KR (1) KR101595038B1 (ko)
CN (1) CN103765016B (ko)
WO (1) WO2013042484A1 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9765499B2 (en) * 2014-10-22 2017-09-19 Caterpillar Inc. Boom assist management feature
US9822507B2 (en) * 2014-12-02 2017-11-21 Cnh Industrial America Llc Work vehicle with enhanced implement position control and bi-directional self-leveling functionality
JP6567301B2 (ja) * 2015-03-12 2019-08-28 住友重機械工業株式会社 ショベル
US20170328382A1 (en) * 2016-05-13 2017-11-16 Robert Bosch Gmbh Hydraulic system for controlling an implement
JP6845736B2 (ja) * 2017-04-28 2021-03-24 川崎重工業株式会社 液圧駆動システム
EP3724409A4 (en) * 2017-12-14 2022-01-12 Volvo Construction Equipment AB HYDRAULIC MACHINE
JP6860519B2 (ja) * 2018-03-26 2021-04-14 株式会社日立建機ティエラ 建設機械
JP6957414B2 (ja) * 2018-06-11 2021-11-02 日立建機株式会社 作業機械
JP7043457B2 (ja) 2019-05-07 2022-03-29 住友重機械工業株式会社 ショベル
JP7163432B2 (ja) * 2021-02-10 2022-10-31 住友重機械工業株式会社 ショベル及びショベル用のシステム

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0235545B1 (en) * 1986-01-25 1990-09-12 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Hydraulic drive system
JP2631125B2 (ja) * 1988-04-27 1997-07-16 東芝機械株式会社 負荷圧補償ポンプ吐出流量制御回路
JPH04285301A (ja) * 1991-03-15 1992-10-09 Komatsu Ltd ロ−ドセンシングシステムにおける作業精度向上油圧回路
JPH06280810A (ja) * 1993-03-23 1994-10-07 Hitachi Constr Mach Co Ltd 油圧作業機の油圧駆動装置
JPH07127607A (ja) * 1993-09-07 1995-05-16 Yutani Heavy Ind Ltd 作業機械の油圧装置
US5758499A (en) * 1995-03-03 1998-06-02 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Hydraulic control system
EP0795690B1 (en) * 1995-07-10 2001-12-05 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Hydraulic driving device
DE69732177D1 (de) * 1996-02-28 2005-02-10 Komatsu Mfg Co Ltd Steuervorrichtung einer hydraulikantriebsmaschine
JP3745038B2 (ja) 1996-07-30 2006-02-15 ボッシュ・レックスロス株式会社 可変容量ポンプを使用したブリードオフ制御方法
JPH11158941A (ja) * 1997-11-27 1999-06-15 Hitachi Constr Mach Co Ltd 油圧駆動装置
JPH11303809A (ja) * 1998-04-20 1999-11-02 Komatsu Ltd 油圧駆動機械のポンプ制御装置
US6199378B1 (en) * 1999-09-21 2001-03-13 Caterpillar Inc. Off-setting rate of pressure rise in a fluid system
DE10146421A1 (de) * 2000-09-28 2002-05-08 Caterpillar Inc Verfahren und Vorrichtung, die zur Ausführung einer Viskositätskompensation für ein Nutzlastmeßsystem konfiguriert ist
GB0303789D0 (en) * 2003-02-19 2003-03-26 Cnh Belgium Nv Apparatus and method for providing hydraulic power to an agricultural implement
JP2006183413A (ja) * 2004-12-28 2006-07-13 Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd 建設機械の制御回路
US9429152B2 (en) 2010-10-28 2016-08-30 Bosch Rexroth Corporation Method for controlling variable displacement pump
JP2014015945A (ja) * 2010-10-28 2014-01-30 Bosch Rexroth Corp 油圧回路の制御方法
EP2652341B1 (en) * 2010-12-17 2014-12-03 Parker-Hannifin Corporation Hydraulic system with return pressure control
JP5430549B2 (ja) * 2010-12-27 2014-03-05 株式会社クボタ 作業機の油圧システム及び作業機の油圧制御方法
JP5336558B2 (ja) * 2011-08-19 2013-11-06 ボッシュ・レックスロス株式会社 可変容量ポンプの制御方法
KR101638339B1 (ko) * 2012-03-02 2016-07-12 봇슈 렉스로스 가부시키가이샤 가변 용량 펌프의 제어 방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN103765016B (zh) 2016-08-24
CN103765016A (zh) 2014-04-30
US20140196448A1 (en) 2014-07-17
JP5631829B2 (ja) 2014-11-26
US10393260B2 (en) 2019-08-27
WO2013042484A1 (ja) 2013-03-28
US20180045307A1 (en) 2018-02-15
US9784368B2 (en) 2017-10-10
KR20140050086A (ko) 2014-04-28
JP2013068256A (ja) 2013-04-18
EP2759713A4 (en) 2015-11-04
EP2759713A1 (en) 2014-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101595038B1 (ko) 유압제어장치 및 유압제어방법
JP3561667B2 (ja) 油圧ポンプの制御装置
US8539762B2 (en) Hydraulic control circuit for construction machine
KR101693129B1 (ko) 작업 기계
US20040231326A1 (en) Control device for working machine
KR101725617B1 (ko) 작업 기계의 유압 구동 장치
US9920780B2 (en) Slewing drive apparatus for construction machine
JP2004270923A (ja) 電磁油圧比例制御バルブを制御するための速度に基づく方法
EP2733362A1 (en) Hydraulic actuator damping control system for construction machinery
US20130160439A1 (en) Flow rate control device for variable displacement type hydraulic pump for construction equipment
US20170009424A1 (en) Hydraulic Control System for Work Machine
KR101592483B1 (ko) 유압제어장치 및 유압제어방법
JP2012031998A (ja) 可変容量ポンプの制御方法
JP2019020132A (ja) エンジンの耐久試験装置
CN114555957A (zh) 再生装置、具备该再生装置的液压驱动系统及其控制装置
WO2020031974A1 (ja) 作業機械の油圧駆動装置
KR20180024695A (ko) 건설기계의 제어 시스템 및 건설기계의 제어 방법
US20190017247A1 (en) Excavator and control valve for excavator
US10883245B2 (en) Hydraulic driving apparatus of work machine
JP2008224039A (ja) 油圧駆動機械の制御装置
JP6629154B2 (ja) 建設機械の油圧システム
JP3705886B2 (ja) 油圧駆動制御装置
JPH1182414A (ja) 作業機の油圧制御装置
JP2006194273A (ja) 流体圧制御装置
JPH05272461A (ja) 油圧ポンプの吐出量制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190130

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200205

Year of fee payment: 5