KR101681434B1

KR101681434B1 - 유압 셔블

Info

Publication number: KR101681434B1
Application number: KR1020157000650A
Authority: KR
Inventors: 도루 마츠야마; 다케시 다카우라
Original assignee: 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
Priority date: 2014-09-05
Filing date: 2014-09-05
Publication date: 2016-11-30
Also published as: WO2015030265A1; US20160273193A1; DE112014000129T5; DE112014000129B4; CN104520511B; CN104520511A; JPWO2015030265A1; US9702119B2; KR20160041838A; JP5823060B2

Abstract

정밀도가 높은 정지 작업이 가능한 유압 셔블을 제공한다.
붐 하강용 파일럿 포트에 접속되어 있는 붐 하강용 파일럿 관로에는, 붐 하강용 비례 전자 밸브가 설치되어 있다. 아암을 덤프 조작하기 위한 아암 덤프 신호가 유압 신호에 포함되어 있을 때, 컨트롤러는, 붐 하강용 비례 전자 밸브에 대하여 출력하는 전류치를, 아암을 굴삭 조작하기 위한 아암 굴삭 신호가 유압 신호에 포함되어 있을 때보다 급하게 증가시킨다.

Description

유압 셔블{HYDRAULIC EXCAVATOR}

본 발명은 유압 셔블에 관한 것이다.

종래의 유압 셔블에 관해, 일본 특허 공개 평7-207697호 공보(특허문헌 1)에는, 붐용 파일럿 전환 밸브의 붐 하강용 파일럿 포트에 접속되는 관로에 스로틀을 갖는 유로 위치를 구비한 전자 전환 밸브를 설치하는 구성이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 1에는, 붐 하강용 파일럿 포트측에 압력 센서를 설치하고, 그 압력 센서가 검출하는 압력 신호를 컨트롤러에 입력하는 구성이 개시되어 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 평7-207697호 공보

외부에서 설계 지형 정보를 취득한 후에, 작업기의 위치 검출을 행하고, 설계 지형 정보와 검출된 작업기의 위치에 기초하여 작업기를 자동 제어하는 작업 차량이 고안되어 있다. 유압 셔블을 이용한 정지(整地) 작업에 있어서 작업기를 자동 제어하는 경우, 설계 지형보다 깊게 파는 것을 피하기 위해, 버킷의 날끝이 설계 지형보다 내려가려고 할 때 붐을 자동으로 강제적으로 상승시키는 제어가 행해진다.

버킷의 날끝은 붐의 선단을 중심으로 하여 원호형의 궤적을 그리기 때문에, 평탄면을 형성하는 정지 작업시에 붐의 하강 동작을 행하지 않으면, 버킷의 날끝이 설계 지형으로부터 떨어져 버릴 가능성이 있다. 이 때문에, 유압 셔블을 조작하는 오퍼레이터는, 정지 작업시에는 조작 레버를 붐 하강측으로 계속해서 조작하는 것이 바람직하다. 이와 같이 조작 레버를 붐 하강측으로 계속해서 조작하면, 상기 조작 레버에 미진동(채터링)이 발생하여, 조작 레버를 파지하고 있는 오퍼레이터에게 불쾌감을 주었다.

그래서 본 출원인은, 붐 하강용 비례 전자 밸브에 대하여 출력하는 전류치를 0부터 서서히 증가시키는 발명을 이미 출원하였다(PCT/JP2013/082825). 본 발명에 의해, 조작 레버와 붐 하강용 비례 전자 밸브 사이에 존재하는 오일량의 변동을 억제할 수 있기 때문에, 상기 오일의 압력 변동을 억제할 수 있고, 따라서, 조작 레버의 미진동의 발생을 억제할 수 있다.

그런데, 작업기의 아암은, 아암이 작업 차량 본체에 근접하는 굴삭 방향과, 아암이 작업 차량 본체로부터 떨어지는 덤프 방향의 양방향으로 작동 가능하다. 아암을 덤프 방향으로 작동하면서 정지 작업을 행하는 경우, 상술한 바와 같이 붐 하강용 비례 전자 밸브에 대하여 출력하는 전류치를 0부터 서서히 증가시키면, 자동 제어에 의한 버킷의 날끝이 안정되지 않아, 헌팅(hunting)이 생길 가능성이 있다.

본 발명의 목적은, 이러한 헌팅을 방지하여 정밀도가 높은 정지 작업이 가능한 유압 셔블을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 유압 셔블은, 작업기와, 붐용 파일럿 전환 밸브와, 붐 하강용 파일럿 관로와, 붐 하강용 비례 전자 밸브와, 조작 부재와, 컨트롤러를 구비하고 있다. 작업기는, 붐과, 붐에 부착된 아암을 갖고 있다. 붐용 파일럿 전환 밸브는, 붐 하강용 파일럿 포트를 갖고 있고, 붐을 작동 제어한다. 붐 하강용 파일럿 관로는, 붐 하강용 파일럿 포트에 접속되어 있다. 붐 하강용 비례 전자 밸브는, 붐 하강용 파일럿 관로에 설치되어 있다. 조작 부재는, 작업기를 구동하는 사용자 조작을 접수하고, 사용자 조작에 따른 유압 신호를 출력한다. 컨트롤러는, 붐 하강용 비례 전자 밸브의 개방도를 제어한다. 아암을 덤프 조작하기 위한 아암 덤프 신호가 유압 신호에 포함되어 있을 때, 컨트롤러는, 붐 하강용 비례 전자 밸브에 대하여 출력하는 전류치를, 아암을 굴삭 조작하기 위한 아암 굴삭 신호가 유압 신호에 포함되어 있을 때보다 급하게 증가시킨다.

본 발명의 유압 셔블에 의하면, 아암 굴삭 신호가 유압 신호에 포함되어 있을 때, 조작 부재와 붐 하강용 비례 전자 밸브 사이의 유압의 변동을 억제할 수 있기 때문에, 조작 부재의 미진동의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 아암 덤프 신호가 유압 신호에 포함되어 있을 때, 붐을 조속히 하강시킬 수 있기 때문에, 작업기의 헌팅의 발생을 억제할 수 있고, 정밀도가 높은 정지 작업을 실행할 수 있다.

상기한 유압 셔블에 있어서, 컨트롤러가 붐 하강용 비례 전자 밸브에 대하여 개방도 증가를 지시하는 지령 신호를 출력하는 경우의 단위 시간당의 전류의 증가량은, 아암 굴삭 신호가 유압 신호에 포함되어 있을 때보다, 아암 덤프 신호가 유압 신호에 포함되어 있을 때에, 더 크다. 이와 같이 하면, 아암 덤프 신호가 유압 신호에 포함되어 있을 때, 붐 하강용 비례 전자 밸브의 개방 속도를 상대적으로 크게 함으로써, 붐을 보다 조속히 하강시킬 수 있다.

상기한 유압 셔블에 있어서, 아암 덤프 신호가 유압 신호에 포함되어 있을 때, 컨트롤러는, 붐 하강용 비례 전자 밸브에 대하여 출력하는 전류치를, 스텝형으로 증가시킨다. 이와 같이 하면, 붐 하강용 비례 전자 밸브에 대하여 출력하는 전류치의 단위 시간당의 증가량이 보다 커져, 붐을 보다 조속히 하강시킬 수 있다.

상기한 유압 셔블에 있어서, 작업기는, 버킷을 더 갖고 있다. 버킷은, 아암에 부착되어 있고, 날끝을 갖고 있다. 컨트롤러는, 정지 대상의 목표 형상을 나타내는 설계 지형보다 날끝의 위치가 내려가지 않도록, 붐을 제어한다. 이와 같이 하면, 설계 지형에 맞춰 정지 작업을 행할 수 있기 때문에, 유압 셔블을 이용한 정지 작업의 품질 및 효율을 향상시킬 수 있다.

상기한 유압 셔블에 있어서, 컨트롤러는, 위성 통신을 통해 외부와의 사이에서 정보를 송수신한다. 이와 같이 하면, 외부와의 사이에서 송수신된 정보에 기초한 시공이 가능해져, 유압 셔블을 이용한 고효율 또한 고정밀도의 정지 작업을 실현할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 아암 굴삭 신호가 유압 신호에 포함되어 있을 때, 조작 부재와 붐 하강용 비례 전자 밸브 사이의 유압의 변동을 억제할 수 있기 때문에, 조작 부재의 미진동의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 아암 덤프 신호가 유압 신호에 포함되어 있을 때, 붐을 조속히 하강시킬 수 있기 때문에, 작업기의 헌팅의 발생을 억제할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일실시형태에서의 유압 셔블의 구성을 도시한 개략 사시도이다.
도 2는, 유압 셔블의 캡 내부의 사시도이다.
도 3은, 유압 셔블에 정보의 송수신을 행하는 구성의 개략을 도시한 모식도이다.
도 4는, 유압 셔블에 적용되는 유압 회로도이다.
도 5는, 파일럿압 제어 밸브의 중립시의 단면도이다.
도 6은, 파일럿압 제어 밸브의 밸브 조작시의 단면도이다.
도 7은, 유압 셔블을 이용한, 아암 굴삭 조작에 의한 정지 작업의 개략도이다.
도 8은, 본 발명 적용 전의 유압 셔블에서의, 아암 굴삭 조작시의 붐 하강 지령 전류의 변화를 도시한 그래프이다.
도 9는, 실시형태의 유압 셔블에서의, 아암 굴삭 조작시의 붐 하강 지령 전류의 변화를 도시한 그래프이다.
도 10은, 비례 전자 밸브의 개방도를 증가시킬 때의 전류치의 증가를 도시한 그래프이다.
도 11은, 비례 전자 밸브의 개방도를 감소시킬 때의 전류치의 감소를 도시한 그래프이다.
도 12는, 유압 셔블을 이용한, 아암 덤프 조작에 의한 정지 작업의 개략도이다.
도 13은, 본 발명 적용 전의 유압 셔블에서의, 아암 덤프 조작시의 붐 하강 지령 전류의 변화를 도시한 그래프이다.
도 14는, 본 실시형태의 유압 셔블에서의, 아암 덤프 조작시의 붐 하강 지령 전류의 변화를 도시한 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 관해 도면에 기초하여 설명한다.

우선, 본 발명의 사상을 적용할 수 있는 유압 셔블의 구성에 관해 설명한다.

도 1은, 본 발명의 일실시형태에서의 유압 셔블(1)의 구성을 도시한 개략 사시도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 유압 셔블(1)은, 주행체(2)와, 선회체(3)와, 작업기(5)를 주로 구비하고 있다. 주행체(2)와 선회체(3)에 의해, 작업 차량 본체가 구성되어 있다.

주행체(2)는, 좌우 한쌍의 크롤러 벨트를 갖고 있다. 한쌍의 크롤러 벨트가 회전함으로써, 유압 셔블(1)이 스스로 주행할 수 있도록 구성되어 있다. 선회체(3)는, 주행체(2)에 대하여 선회 가능하게 설치되어 있다.

선회체(3)는, 오퍼레이터가 유압 셔블(1)을 조작하기 위한 공간인 캡(4)을 포함하고 있다. 캡(4)은, 작업 차량 본체에 포함되어 있다. 선회체(3)는, 후방측(B)에, 엔진을 수납하는 엔진룸, 및 카운터 웨이트를 포함하고 있다. 또, 본 실시형태에서는, 오퍼레이터가 캡(4) 내에 착석했을 때에, 오퍼레이터의 전방측(정면측)을 선회체(3)의 전방측(F)이라 칭하고, 오퍼레이터의 후방측을 선회체(3)의 후방측(B)이라 칭하며, 착석 상태에서의 오퍼레이터의 좌측을 선회체(3)의 좌측(L)이라 칭하고, 착석 상태에서의 오퍼레이터의 우측을 선회체(3)의 우측(R)이라 칭한다. 이하에서는, 선회체(3)의 전후좌우와 유압 셔블(1)의 전후좌우는 일치하는 것으로 한다.

토사의 굴삭 등의 작업을 행하는 작업기(5)는, 상하 방향으로 작동 가능하게, 선회체(3)에 의해 피봇 지지되어 있다. 작업기(5)는, 선회체(3)의 전방측(F)의 대략 중앙부에 상하 방향으로 작동 가능하게 부착된 붐(6)과, 붐(6)의 선단부에 전후 방향으로 작동 가능하게 부착된 아암(7)과, 아암(7)의 선단부에 전후 방향으로 작동 가능하게 부착된 버킷(8)을 갖고 있다. 버킷(8)은, 그 선단에 날끝(8a)을 갖고 있다. 붐(6), 아암(7) 및 버킷(8)은 각각, 유압 실린더인 붐 실린더(9), 아암 실린더(10) 및 버킷 실린더(11)에 의해, 구동되도록 구성되어 있다.

캡(4)은, 선회체(3)의 전방측(F)의 좌측(L)에 배치되어 있다. 작업기(5)는, 캡(4)에 대하여, 캡(4)의 한쪽의 측부측인 우측(R)에 설치되어 있다. 또, 캡(4)과 작업기(5)의 배치는 도 1에 도시한 예에 한정되지 않고, 예컨대 선회체(3)의 전방 우측에 배치된 캡(4)의 좌측에 작업기(5)가 설치되어 있어도 좋다.

도 2는, 유압 셔블(1)의 캡(4) 내부의 사시도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 캡(4)의 내부에는, 오퍼레이터가 전방측(F)을 향해 착석하는 운전석(24)이 배치되어 있다. 캡(4)은, 운전석(24)을 덮어 배치되어 있는 지붕 부분과, 지붕 부분을 지지하는 복수의 필라(pillar)를 포함하고 있다. 복수의 필라는, 운전석(24)에 대하여 전방측(F)에 배치된 프론트 필라와, 운전석(24)에 대하여 후방측(B)에 배치된 리어 필라와, 프론트 필라와 리어 필라 사이에 배치된 중간 필라를 갖고 있다. 각각의 필라는, 수평면에 대하여 직교하는 수직 방향을 따라 연장되고, 캡(4)의 바닥부와 지붕 부분에 연결되어 있다.

각각의 필라와, 캡(4)의 바닥부 및 지붕 부분에 의해 둘러싸인 공간은, 캡(4)의 실내 공간을 형성하고 있다. 운전석(24)은, 캡(4)의 실내 공간에 수용되어 있고, 캡(4)의 바닥부의 거의 중앙부에 배치되어 있다. 캡(4)의 좌측(L)의 측면에는, 오퍼레이터가 캡(4)에 승강하기 위한 도어가 설치되어 있다.

운전석(24)에 대하여 전방측(F)에, 전창(front window)이 배치되어 있다. 전창은, 투명 재료에 의해 형성되어 있고, 운전석(24)에 착석한 오퍼레이터는 전창을 통해 캡(4)의 외부를 시인할 수 있다. 예컨대 도 2에 도시한 바와 같이, 운전석(24)에 착석한 오퍼레이터는, 전창을 통해, 토사를 굴삭하는 버킷(8)을 직접 볼 수 있다.

캡(4) 내부의 전방측(F)에는, 모니터 장치(26)가 설치되어 있다. 모니터 장치(26)는, 캡(4) 내의 우측 전방의 모서리부에 배치되어 있고, 캡(4)의 바닥부로부터 연장되는 지지대에 의해 지지되어 있다.

모니터 장치(26)는, 다목적으로 사용되기 때문에, 각종 모니터 기능을 갖는 평면형의 표시면(26d)과, 복수의 스위치를 갖는 스위치부(27)와, 표시면(26d)에 표시되는 내용을 음성으로 표현하는 음성 발생기(28)를 구비하고 있다. 이 표시면(26d)은 액정 표시기, 유기 EL 표시기 등의, 그래픽 표시기에 의해 구성되어 있다. 스위치부(27)는 복수의 키 스위치로 이루어져 있지만, 이것에 한정되지 않고 터치 패널식의 터치 스위치여도 상관없다.

운전석(24)의 전방측(F)에는, 좌우 각 크롤러 벨트의 주행 조작 레버(좌우 주행 조작 레버)(22a, 22b)가 설치되어 있다. 좌우 주행 조작 레버(22a, 22b)는, 주행체(2)를 조작하기 위한 주행 조작부(22)를 구성하고 있다.

운전석(24)의 우측(R)에는, 캡(4)에 탑승하고 있는 오퍼레이터가 작업기(5) 중 붐(6) 및 버킷(8)의 구동을 조작하기 위한, 제1 조작 레버(44)가 설치되어 있다. 운전석(24)의 우측(R)에는 또한, 각종 스위치류를 갖는 스위치 패널(29)이 설치되어 있다. 운전석(24)의 좌측(L)에는, 오퍼레이터가 작업기(5) 중 아암(7)의 구동, 및 선회체(3)의 선회를 조작하기 위한, 제2 조작 레버(45)가 설치되어 있다.

모니터 장치(26)의 상측에는, 모니터(21)가 배치되어 있다. 모니터(21)는, 평면형의 표시면(21d)을 갖고 있다. 모니터(21)는, 한쌍의 프론트 필라 중, 작업기(5)에 근접하는 측인 우측(R)의 프론트 필라에 부착되어 있다. 모니터(21)는, 운전석(24)에 착석한 오퍼레이터의 우측 전방으로의 시선 중에서, 프론트 필라의 앞쪽에 배치되어 있다. 캡(4)의 우측(R)에 작업기(5)를 구비하는 유압 셔블(1)에 있어서, 모니터(21)를 우측(R)의 프론트 필라에 부착함으로써, 오퍼레이터는, 작업기(5)와 모니터(21)의 양쪽을, 작은 시선 이동량으로 볼 수 있다.

도 3은, 유압 셔블(1)에 정보의 송수신을 행하는 구성의 개략을 도시한 모식도이다. 유압 셔블(1)은, 컨트롤러(20)를 구비하고 있다. 컨트롤러(20)는, 작업기(5)의 동작, 선회체(3)의 선회, 및 주행체(2)의 주행 구동 등을 제어하는 기능을 갖고 있다. 컨트롤러(20)와 모니터(21)는, 쌍방향의 네트워크 통신 케이블(23)을 통해 접속되어 있고, 유압 셔블(1) 내의 통신 네트워크를 형성하고 있다. 모니터(21) 및 컨트롤러(20)는, 네트워크 통신 케이블(23)을 경유하여 서로 정보를 송수신할 수 있게 되어 있다. 또, 모니터(21) 및 컨트롤러(20)는 각각, 마이크로 컴퓨터 등의 컴퓨터 장치를 주체로 하여 구성되어 있다.

컨트롤러(20)와 외부의 감시국(96) 사이에서, 정보의 송수신이 가능하게 되어 있다. 본 실시형태에서는, 컨트롤러(20)와 감시국(96)은, 위성 통신을 통해 통신하고 있다. 컨트롤러(20)에는, 위성 통신 안테나(92)를 갖는 통신 단말(91)이 접속되어 있다. 위성 통신 안테나(92)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 선회체(3)에 탑재되어 있다. 지상의 감시국(96)에는, 통신 위성(93)과 전용 통신 회선으로 통신하는 통신 지구국(94)에 전용 회선으로 연결된 네트워크 관제국(95)이, 인터넷 등을 경유하여 접속되어 있다. 이에 따라, 통신 단말(91), 통신 위성(93), 통신 지구국(94) 및 네트워크 관제국(95)을 경유하여, 컨트롤러(20)와 소정의 감시국(96) 사이에서 데이터가 송수신된다.

3차원 CAD(Computer Aided Design)로 작성된 시공 설계 데이터는, 미리 컨트롤러(20)에 보존되어 있다. 모니터(21)는, 외부에서 수신한 유압 셔블(1)의 현상 위치를 화면 상에 실시간으로 갱신하여 표시한다. 이에 따라, 오퍼레이터가 유압 셔블(1)의 작업 상태를 항상 확인할 수 있다.

컨트롤러(20)는, 시공 설계 데이터와 작업기(5)의 위치 및 자세를 실시간으로 비교하고, 그 비교 결과에 기초하여 유압 회로를 구동함으로써, 작업기(5)를 제어한다. 보다 구체적으로는, 작업 대상의 시공 설계 데이터에 따른 목표 형상(설계 지형, 또는 목표 설계 지형)과 버킷(8)의 위치를 비교하여, 설계 지형 이상은 파지 않도록, 버킷(8)의 날끝(8a)이 설계 지형보다 낮게 위치하지 않도록 제어된다. 이에 따라, 시공 효율 및 시공 정밀도를 향상시킬 수 있고, 고품질의 건설 시공을 용이하게 행할 수 있게 된다.

도 4는, 유압 셔블(1)에 적용되는 유압 회로도이다. 도 4에 도시한 본 실시형태의 유압 시스템에서는, 제1 유압 펌프(31) 및 제2 유압 펌프(32)가, 엔진(33)에 의해 구동된다. 제1 유압 펌프(31) 및 제2 유압 펌프(32)는, 붐 실린더(9), 아암 실린더(10), 버킷 실린더(11), 및 주행 모터(16, 17) 등의 유압 액추에이터를 구동하기 위한 구동원이 된다. 제1 유압 펌프(31) 및 제2 유압 펌프(32)로부터 토출된 작동유는, 메인 조작 밸브(34)를 경유하여, 유압 액추에이터에 공급된다. 유압 액추에이터에 공급된 작동유는, 메인 조작 밸브(34)를 통해 탱크(35)로 배출된다.

메인 조작 밸브(34)는, 아암용 파일럿 전환 밸브(36), 붐용 파일럿 전환 밸브(37), 좌주행용 파일럿 전환 밸브(38), 우주행용 파일럿 전환 밸브(39), 및 버킷용 파일럿 전환 밸브(40)를 갖고 있다.

아암용 파일럿 전환 밸브(36)는, 아암 실린더(10)에 대한 작동유의 공급 및 배출을 제어하여, 아암(7)을 작동 제어한다. 붐용 파일럿 전환 밸브(37)는, 붐 실린더(9)에 대한 작동유의 공급 및 배출을 제어하여, 붐(6)을 작동 제어한다. 좌주행용 파일럿 전환 밸브(38)는, 좌주행 모터(17)에 대한 작동유의 공급 및 배출을 제어하여, 좌주행 모터(17)를 작동 제어한다. 우주행용 파일럿 전환 밸브(39)는, 우주행 모터(16)에 대한 작동유의 공급 및 배출을 제어하여, 우주행 모터(16)를 작동 제어한다. 버킷용 파일럿 전환 밸브(40)는, 버킷 실린더(11)에 대한 작동유의 공급 및 배출을 제어하여, 버킷(8)을 작동 제어한다.

아암용 파일럿 전환 밸브(36)는, 한쌍의 파일럿 포트(pa1, pa2)를 갖고 있다. 붐용 파일럿 전환 밸브(37)는, 한쌍의 파일럿 포트(pb1, pb2)를 갖고 있다. 좌주행용 파일럿 전환 밸브(38)는, 한쌍의 파일럿 포트(pl1, pl2)를 갖고 있다. 우주행용 파일럿 전환 밸브(39)는, 한쌍의 파일럿 포트(pr1, pr2)를 갖고 있다. 버킷용 파일럿 전환 밸브(40)는, 한쌍의 파일럿 포트(pbk1, pbk2)를 갖고 있다. 각 파일럿 포트에 공급되는 파일럿유의 압력(파일럿압)에 따라, 각 파일럿 전환 밸브(36∼40)가 제어된다.

붐용 파일럿 전환 밸브(37) 및 버킷용 파일럿 전환 밸브(40)의 각 파일럿 포트에 인가되는 파일럿압은, 제1 조작 레버 장치(41)가 조작됨으로써 제어된다. 아암용 파일럿 전환 밸브(36)의 각 파일럿 포트에 인가되는 파일럿압은, 제2 조작 레버 장치(42)가 조작됨으로써 제어된다. 오퍼레이터는, 제1 조작 레버 장치(41) 및 제2 조작 레버 장치(42)를 조작함으로써, 작업기(5)의 동작 및 선회체(3)의 선회 동작을 제어한다. 제1 조작 레버 장치(41) 및 제2 조작 레버 장치(42)는, 작업기(5)를 구동하는 오퍼레이터의 조작을 접수하는 조작 부재를 구성하고 있다.

좌주행용 파일럿 전환 밸브(38) 및 우주행용 파일럿 전환 밸브(39)의 각 파일럿 포트에 인가되는 파일럿압은, 도 2에 도시한 좌우 주행 조작 레버(22a, 22b)가 조작됨으로써 제어된다. 오퍼레이터는, 좌우 주행 조작 레버(22a, 22b)를 조작함으로써, 주행체(2)의 주행 동작을 제어한다.

제1 조작 레버 장치(41)는, 오퍼레이터에 의해 조작되는 제1 조작 레버(44)를 갖고 있다. 제1 조작 레버 장치(41)는, 제1 파일럿압 제어 밸브(41A), 제2 파일럿압 제어 밸브(41B), 제3 파일럿압 제어 밸브(41C), 및 제4 파일럿압 제어 밸브(41D)를 갖고 있다. 제1 조작 레버(44)의 전후좌우의 4방향에 대응하여, 제1 파일럿압 제어 밸브(41A), 제2 파일럿압 제어 밸브(41B), 제3 파일럿압 제어 밸브(41C), 제4 파일럿압 제어 밸브(41D)가 설치되어 있다.

제2 조작 레버 장치(42)는, 오퍼레이터에 의해 조작되는 제2 조작 레버(45)를 갖고 있다. 제2 조작 레버 장치(42)는, 제5 파일럿압 제어 밸브(42A), 제6 파일럿압 제어 밸브(42B), 제7 파일럿압 제어 밸브(42C), 및 제8 파일럿압 제어 밸브(42D)를 갖고 있다. 제2 조작 레버(45)의 전후좌우의 4방향에 대응하여, 제5 파일럿압 제어 밸브(42A), 제6 파일럿압 제어 밸브(42B), 제7 파일럿압 제어 밸브(42C), 제8 파일럿압 제어 밸브(42D)가 설치되어 있다.

제1 조작 레버(44) 및 제2 조작 레버(45)에는, 작업기(5)용의 유압 실린더(9, 10, 11), 및 선회 모터의 구동을 조작하기 위한 파일럿압 제어 밸브(41A∼41D, 42A∼42D)가 각각 접속되어 있다. 좌우 주행 조작 레버(22a, 22b)에는, 좌우 주행 모터(16, 17)의 구동을 조작하기 위한 파일럿압 제어 밸브가 각각 접속되어 있다.

제1 파일럿압 제어 밸브(41A)는, 제1 펌프 포트(X1)와, 제1 탱크 포트(Y1)와, 제1 급배 포트(Z1)를 갖고 있다. 제1 펌프 포트(X1)는, 펌프 유로(51)에 접속되어 있다. 제1 탱크 포트(Y1)는, 탱크 유로(52)에 접속되어 있다. 펌프 유로(51) 및 탱크 유로(52)는, 파일럿유를 저류하는 탱크(35)에 접속되어 있다. 펌프 유로(51)에는, 제3 유압 펌프(50)가 설치되어 있다. 제3 유압 펌프(50)는, 상술한 제1 유압 펌프(31) 및 제2 유압 펌프(32)와는 별개의 펌프이다. 다만, 제3 유압 펌프(50) 대신에 제1 유압 펌프(31) 또는 제2 유압 펌프(32)가 사용되어도 좋다.

제1 급배 포트(Z1)는, 제1 파일럿 관로(53)에 접속되어 있다. 제1 파일럿 관로(53)는, 제1 조작 레버 장치(41)의 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)와, 붐용 파일럿 전환 밸브(37)의 제2 파일럿 포트(pb2)를 접속하고 있다.

제1 파일럿압 제어 밸브(41A)는, 제1 조작 레버(44)의 조작에 따라, 출력 상태와, 배출 상태로 전환된다. 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)는, 출력 상태에서는, 제1 펌프 포트(X1)와 제1 급배 포트(Z1)를 연통시키고, 제1 조작 레버(44)의 조작량에 따른 압력의 파일럿유를 제1 급배 포트(Z1)로부터 제1 파일럿 관로(53)로 출력한다. 또한, 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)는, 배출 상태에서는, 제1 탱크 포트(Y1)와 제1 급배 포트(Z1)를 연통시킨다.

제2 파일럿압 제어 밸브(41B)는, 제2 펌프 포트(X2)와, 제2 탱크 포트(Y2)와, 제2 급배 포트(Z2)를 갖고 있다. 제2 펌프 포트(X2)는, 펌프 유로(51)에 접속되어 있다. 제2 탱크 포트(Y2)는, 탱크 유로(52)에 접속되어 있다.

제2 급배 포트(Z2)는, 제2 파일럿 관로(54)에 접속되어 있다. 제2 파일럿 관로(54)는, 제1 조작 레버 장치(41)의 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)와, 붐용 파일럿 전환 밸브(37)의 제1 파일럿 포트(pb1)를 접속하고 있다.

제2 파일럿압 제어 밸브(41B)는, 제1 조작 레버(44)의 조작에 따라, 출력 상태와, 배출 상태로 전환된다. 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)는, 출력 상태에서는, 제2 펌프 포트(X2)와 제2 급배 포트(Z2)를 연통시키고, 제1 조작 레버(44)의 조작량에 따른 압력의 파일럿유를 제2 급배 포트(Z2)로부터 제2 파일럿 관로(54)로 출력한다. 또한, 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)는, 배출 상태에서는, 제2 탱크 포트(Y2)와 제2 급배 포트(Z2)를 연통시킨다.

제1 파일럿압 제어 밸브(41A)와 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)는, 쌍을 이루고 있고, 서로 반대 방향의 제1 조작 레버(44)의 조작 방향에 대응하고 있다. 예컨대, 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)가 제1 조작 레버(44)의 전방측(F)으로의 조작에 대응하고, 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)가 제1 조작 레버(44)의 후방측(B)으로의 조작에 대응하고 있다. 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)와 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)는, 제1 조작 레버(44)의 조작에 의해, 택일적으로 선택된다. 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)가 출력 상태일 때, 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)는 배출 상태가 된다. 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)가 배출 상태일 때, 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)는 출력 상태가 된다.

제1 파일럿압 제어 밸브(41A)는, 붐용 파일럿 전환 밸브(37)의 제2 파일럿 포트(pb2)에 대한 파일럿유의 공급 및 배출을 제어한다. 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)는, 붐용 파일럿 전환 밸브(37)의 제1 파일럿 포트(pb1)에 대한 파일럿유의 공급 및 배출을 제어한다. 제1 조작 레버(44)의 조작에 따라, 붐 실린더(9)에 대한 작동유의 공급 및 배출이 제어되어, 붐 실린더(9)의 신장과 수축이 제어된다.

제1 조작 레버(44)는, 붐(6)을 구동하는 사용자 조작을 접수한다. 제1 조작 레버(44)는, 붐(6)을 상승시키고자 하는 사용자 조작에 따른 유압 신호를, 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)를 통해 출력한다. 제1 조작 레버(44)는, 붐(6)을 하강시키고자 하는 사용자 조작에 따른 유압 신호를, 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)를 통해 출력한다. 제1 조작 레버(44)의 조작에 의해 출력되는 유압 신호는, 붐(6)을 상승 조작하기 위한 붐 상승 신호와, 붐(6)을 하강 조작하기 위한 붐 하강 신호를 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1 조작 레버(44)의 조작에 따라, 붐(6)의 상승 방향 또는 하강 방향으로의 동작이 제어된다.

붐용 파일럿 전환 밸브(37)의 제1 파일럿 포트(pb1)는, 붐(6)을 상승시키는 동작시에 파일럿유가 공급되는, 붐 상승용 파일럿 포트로서의 기능을 갖고 있다. 붐용 파일럿 전환 밸브(37)의 제2 파일럿 포트(pb2)는, 붐(6)을 하강시키는 동작시에 파일럿유가 공급되는, 붐 하강용 파일럿 포트로서의 기능을 갖고 있다.

제1 파일럿압 제어 밸브(41A)를 통해 제1 파일럿 관로(53)에 공급되는 파일럿유의 압력은, 유압 센서(63)에 의해 검지된다. 유압 센서(63)는, 검지한 유압에 따른 전기적인 검지 신호인 압력 신호(P3)를, 컨트롤러(20)에 출력한다. 또한, 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)를 통해 제2 파일럿 관로(54)에 공급되는 파일럿유의 압력은, 유압 센서(64)에 의해 검지된다. 유압 센서(64)는, 검지한 유압에 따른 전기적인 검지 신호인 압력 신호(P4)를, 컨트롤러(20)에 출력한다.

제1 조작 레버 장치(41) 및 제2 조작 레버 장치(42)와 메인 조작 밸브(34)를 접속하는 유압 경로에는, 중계 블록(70)이 설치되어 있다. 중계 블록(70)은, 복수의 비례 전자 밸브(73∼79)를 포함하여 구성되어 있다. 비례 전자 밸브(73)는, 제1 파일럿 관로(53)에 설치되어 있다. 유압 센서(63)는, 제1 파일럿 관로(53) 내의, 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)와 비례 전자 밸브(73) 사이에 설치되어 있다. 비례 전자 밸브(74)는, 제2 파일럿 관로(54)에 설치되어 있다. 유압 센서(64)는, 제2 파일럿 관로(54) 내의, 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)와 비례 전자 밸브(74) 사이에 설치되어 있다. 비례 전자 밸브(73, 74)는, 제1 조작 레버(44)의 조작에 따라 붐(6)의 상하 동작을 제어하기 위해 설치되어 있다.

컨트롤러(20)는, 유압 센서(63)가 검지한 제1 파일럿 관로(53)의 유압에 기초하여, 비례 전자 밸브(73)를 제어한다. 유압 센서(63)는, 제1 조작 레버(44)의 조작에 따라 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)와 비례 전자 밸브(73) 사이의 제1 파일럿 관로(53) 내에 생기는 유압을 검출하는, 제1 압력 센서로서의 기능을 갖고 있다.

컨트롤러(20)는, 유압 센서(63)에서 검출한 유압에 따라, 비례 전자 밸브(73)에 대하여 붐 하강을 지시하는 지령 신호를 출력한다. 컨트롤러(20)는, 비례 전자 밸브(73)에 지령 신호(G3)를 출력하여 그 개방도를 조절한다. 이에 따라 컨트롤러(20)는, 제1 파일럿 관로(53)를 흐르는 파일럿유의 유량을 변화시켜, 붐용 파일럿 전환 밸브(37)의 제2 파일럿 포트(pb2)에 전해지는 파일럿압을 제어한다. 제2 파일럿 포트(pb2)에 전해지는 파일럿압의 크기에 따라, 붐(6)을 하강시킬 때의 붐(6)의 속도가 조정된다.

컨트롤러(20)는, 유압 센서(64)가 검지한 제2 파일럿 관로(54)의 유압에 기초하여, 비례 전자 밸브(74)를 제어한다. 유압 센서(64)는, 제1 조작 레버(44)의 조작에 따라 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)와 비례 전자 밸브(74) 사이의 제2 파일럿 관로(54) 내에 생기는 유압을 검출하는, 제2 압력 센서로서의 기능을 갖고 있다.

컨트롤러(20)는, 유압 센서(64)에서 검출한 유압에 따라, 비례 전자 밸브(74)에 대하여 붐 상승을 지시하는 지령 신호를 출력한다. 컨트롤러(20)는, 비례 전자 밸브(74)에 지령 신호(G4)를 출력하여 그 개방도를 조절한다. 이에 따라 컨트롤러(20)는, 제2 파일럿 관로(54)를 흐르는 파일럿유의 유량을 변화시켜, 붐용 파일럿 전환 밸브(37)의 제1 파일럿 포트(pb1)에 전해지는 파일럿압을 제어한다. 제1 파일럿 포트(pb1)에 전해지는 파일럿압의 크기에 따라, 붐(6)을 상승시킬 때의 붐(6)의 속도가 조정된다.

제2 파일럿 관로(54)에는, 셔틀 밸브(80)가 설치되어 있다. 셔틀 밸브(80)는, 2개의 입구 포트와 1개의 출구 포트를 갖고 있다. 셔틀 밸브(80)의 출구 포트는, 제2 파일럿 관로(54)를 통해, 붐용 파일럿 전환 밸브(37)의 제1 파일럿 포트(pb1)에 접속되어 있다. 셔틀 밸브(80)의 입구 포트의 한쪽은, 제2 파일럿 관로(54)를 통해, 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)에 접속되어 있다. 셔틀 밸브(80)의 입구 포트의 다른쪽은, 펌프 유로(55)에 접속되어 있다.

펌프 유로(55)는, 펌프 유로(51)로부터 분기되어 있다. 펌프 유로(55)의 한쪽끝은 펌프 유로(51)에 접속되어 있고, 펌프 유로(55)의 다른쪽끝은 셔틀 밸브(80)에 접속되어 있다. 제3 유압 펌프(50)에 의해 이송되는 파일럿유는, 펌프 유로(51)를 경유하여 제1 조작 레버 장치(41) 및 제2 조작 레버 장치(42)로 흐르고, 또한, 펌프 유로(51, 55)를 경유하여 셔틀 밸브(80)로 흐른다.

셔틀 밸브(80)는, 고압 우선형의 셔틀 밸브이다. 셔틀 밸브(80)는, 입구 포트의 한쪽에 접속된 제2 파일럿 관로(54) 내의 유압과, 입구 포트의 다른쪽에 접속된 펌프 유로(55) 내의 유압을 비교하여, 고압측의 압력을 선택한다. 셔틀 밸브(80)는, 제2 파일럿 관로(54)와 펌프 유로(55) 중, 고압측의 유로를 출구 포트에 연통하고, 상기 고압측의 유로를 흐르는 파일럿유를 붐용 파일럿 전환 밸브(37)의 제1 파일럿 포트(pb1)에 공급한다.

펌프 유로(55)에는, 중계 블록(70)에 포함되어 있는 비례 전자 밸브(75)가 설치되어 있다. 비례 전자 밸브(75)는, 붐 상승 강제 개입용의 밸브이다. 비례 전자 밸브(75)는, 컨트롤러(20)로부터 출력된 지령 신호(G5)를 받아 그 개방도를 조절한다. 컨트롤러(20)는, 오퍼레이터에 의한 제1 조작 레버 장치(41)의 조작에 상관없이, 비례 전자 밸브(75)의 지령 신호(G5)를 출력하여 그 개방도를 조절한다. 이에 따라 컨트롤러(20)는, 펌프 유로(55)를 흐르는 파일럿유의 유량을 변화시켜, 붐용 파일럿 전환 밸브(37)의 제1 파일럿 포트(pb1)에 전해지는 파일럿압을 제어한다. 컨트롤러(20)는, 비례 전자 밸브(75)의 개방도 조절에 의해, 붐(6)의 강제적인 상승 동작을 제어한다.

제3 파일럿압 제어 밸브(41C) 및 제4 파일럿압 제어 밸브(41D)는, 상술한 제1 파일럿압 제어 밸브(41A) 및 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)와 동일한 구성을 갖고 있다. 제3 파일럿압 제어 밸브(41C) 및 제4 파일럿압 제어 밸브(41D)는, 제1 파일럿압 제어 밸브(41A) 및 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)와 마찬가지로, 쌍을 이루고 있고, 제1 조작 레버(44)의 조작에 의해 택일적으로 선택된다. 예컨대, 제3 파일럿압 제어 밸브(41C)가 제1 조작 레버(44)의 좌측(L)으로의 조작에 대응하고, 제4 파일럿압 제어 밸브(41D)가 제1 조작 레버(44)의 우측(R)으로의 조작에 대응하고 있다.

제3 파일럿압 제어 밸브(41C)는, 펌프 유로(51), 탱크 유로(52), 및 제3 파일럿 관로(56)에 접속되어 있다. 제3 파일럿 관로(56)는, 제1 조작 레버 장치(41)의 제3 파일럿압 제어 밸브(41C)와, 버킷용 파일럿 전환 밸브(40)의 제2 파일럿 포트(pbk2)를 접속하고 있다. 제4 파일럿압 제어 밸브(41D)는, 펌프 유로(51), 탱크 유로(52), 및 제4 파일럿 관로(57)에 접속되어 있다. 제4 파일럿 관로(57)는, 제1 조작 레버 장치(41)의 제4 파일럿압 제어 밸브(41D)와, 버킷용 파일럿 전환 밸브(40)의 제1 파일럿 포트(pbk1)를 접속하고 있다.

제3 파일럿압 제어 밸브(41C)는, 버킷용 파일럿 전환 밸브(40)의 제2 파일럿 포트(pbk2)에 대한 파일럿유의 공급 및 배출을 제어한다. 제4 파일럿압 제어 밸브(41D)는, 버킷용 파일럿 전환 밸브(40)의 제1 파일럿 포트(pbk1)에 대한 파일럿유의 공급 및 배출을 제어한다. 제1 조작 레버(44)의 조작에 따라, 버킷 실린더(11)에 대한 작동유의 공급 및 배출이 제어되어, 버킷 실린더(11)의 신장과 수축이 제어된다.

제1 조작 레버(44)는, 버킷(8)을 구동하는 사용자 조작을 접수한다. 제1 조작 레버(44)는, 버킷(8)의 날끝(8a)이 선회체(3)로부터 떨어지는 개방 방향으로 버킷(8)을 이동시키고자 하는 사용자 조작에 따른 유압 신호를, 제4 파일럿압 제어 밸브(41D)를 통해 출력한다. 제1 조작 레버(44)는, 버킷(8)의 날끝(8a)이 선회체(3)에 근접하는 굴삭 방향으로 버킷(8)을 이동시키고자 하는 사용자 조작에 따른 유압 신호를, 제3 파일럿압 제어 밸브(41C)를 통해 출력한다. 제1 조작 레버(44)의 조작에 의해 출력되는 유압 신호는, 버킷(8)을 개방 조작하기 위한 버킷 개방 신호와, 버킷(8)을 굴삭 조작하기 위한 버킷 굴삭 신호를 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1 조작 레버(44)의 조작에 따라, 버킷(8)의 굴삭 방향 또는 개방 방향으로의 동작이 제어된다.

제3 파일럿압 제어 밸브(41C)를 통해 제3 파일럿 관로(56)에 공급되는 파일럿유의 압력은, 유압 센서(66)에 의해 검지된다. 유압 센서(66)는, 검지한 유압에 따른 압력 신호(P6)를, 컨트롤러(20)에 출력한다. 비례 전자 밸브(76)는, 제3 파일럿 관로(56)에 설치되어 있다. 컨트롤러(20)는, 유압 센서(66)에서 검출한 유압에 따라, 비례 전자 밸브(76)에 지령 신호(G6)를 출력하여, 버킷용 파일럿 전환 밸브(40)의 제2 파일럿 포트(pbk2)에 전해지는 파일럿압을 제어한다. 제2 파일럿 포트(pbk2)에 전해지는 파일럿압의 크기에 따라, 버킷(8)을 굴삭 방향으로 이동시킬 때의 버킷(8)의 속도가 조정된다.

제4 파일럿압 제어 밸브(41D)를 통해 제4 파일럿 관로(57)에 공급되는 파일럿유의 압력은, 유압 센서(67)에 의해 검지된다. 유압 센서(67)는, 검지한 유압에 따른 압력 신호(P7)를, 컨트롤러(20)에 출력한다. 비례 전자 밸브(77)는, 제4 파일럿 관로(57)에 설치되어 있다. 컨트롤러(20)는, 유압 센서(67)에서 검출한 유압에 따라, 비례 전자 밸브(77)에 지령 신호(G7)를 출력하여, 버킷용 파일럿 전환 밸브(40)의 제1 파일럿 포트(pbk1)에 전해지는 파일럿압을 제어한다. 제1 파일럿 포트(pbk1)에 전해지는 파일럿압의 크기에 따라, 버킷(8)을 개방 방향으로 이동시킬 때의 버킷(8)의 속도가 조정된다.

제5 파일럿압 제어 밸브(42A), 제6 파일럿압 제어 밸브(42B), 제7 파일럿압 제어 밸브(42C), 및 제8 파일럿압 제어 밸브(42D)는, 상술한 제1 파일럿압 제어 밸브(41A), 제2 파일럿압 제어 밸브(41B), 제3 파일럿압 제어 밸브(41C), 제4 파일럿압 제어 밸브(41D)와 동일한 구성을 갖고 있다. 제5 파일럿압 제어 밸브(42A)와 제6 파일럿압 제어 밸브(42B)는 쌍을 이루고 있고, 제2 조작 레버(45)의 조작에 의해 택일적으로 선택된다. 제7 파일럿압 제어 밸브(42C)와 제8 파일럿압 제어 밸브(42D)는 쌍을 이루고 있고, 제2 조작 레버(45)의 조작에 의해 택일적으로 선택된다.

예컨대, 제5 파일럿압 제어 밸브(42A)가 제2 조작 레버(45)의 전방측(F)으로의 조작에 대응하고, 제6 파일럿압 제어 밸브(42B)가 제2 조작 레버(45)의 후방측(B)으로의 조작에 대응하고, 제7 파일럿압 제어 밸브(42C)가 제2 조작 레버(45)의 좌측(L)으로의 조작에 대응하고, 제8 파일럿압 제어 밸브(42D)가 제2 조작 레버(45)의 우측(R)으로의 조작에 대응하고 있다.

제5 파일럿압 제어 밸브(42A)는, 펌프 유로(51), 탱크 유로(52), 및 제5 파일럿 관로(60)에 접속되어 있다. 제6 파일럿압 제어 밸브(42B)는, 펌프 유로(51), 탱크 유로(52), 및 제6 파일럿 관로(61)에 접속되어 있다. 선회체(3)를 선회시키는 도시하지 않은 전동 모터는, 제5 파일럿압 제어 밸브(42A)를 통해 제5 파일럿 관로(60)에 공급되는 파일럿유의 압력, 및, 제6 파일럿압 제어 밸브(42B)를 통해 제6 파일럿 관로(61)에 공급되는 파일럿유의 압력에 기초하여, 제어된다. 상기 전동 모터는, 제5 파일럿 관로(60)에 파일럿유가 공급되는 경우와, 제6 파일럿 관로(61)에 파일럿유가 공급되는 경우에서는, 반대 방향으로 회전 구동한다. 제2 조작 레버(45)의 조작 방향 및 조작량에 따라, 선회체(3)의 선회 방향과 선회 속도가 제어된다.

제7 파일럿압 제어 밸브(42C)는, 펌프 유로(51), 탱크 유로(52), 및 제7 파일럿 관로(58)에 접속되어 있다. 제7 파일럿 관로(58)는, 제2 조작 레버 장치(42)의 제7 파일럿압 제어 밸브(42C)와, 아암용 파일럿 전환 밸브(36)의 제1 파일럿 포트(pa1)를 접속하고 있다. 제8 파일럿압 제어 밸브(42D)는, 펌프 유로(51), 탱크 유로(52), 및 제8 파일럿 관로(59)에 접속되어 있다. 제8 파일럿 관로(59)는, 제2 조작 레버 장치(42)의 제8 파일럿압 제어 밸브(42D)와, 아암용 파일럿 전환 밸브(36)의 제2 파일럿 포트(pa2)를 접속하고 있다.

제7 파일럿압 제어 밸브(42C)는, 아암용 파일럿 전환 밸브(36)의 제1 파일럿 포트(pa1)에 대한 파일럿유의 공급 및 배출을 제어한다. 제8 파일럿압 제어 밸브(42D)는, 아암용 파일럿 전환 밸브(36)의 제2 파일럿 포트(pa2)에 대한 파일럿유의 공급 및 배출을 제어한다. 제2 조작 레버(45)의 조작에 따라, 아암 실린더(10)에 대한 작동유의 공급 및 배출이 제어되어, 아암 실린더(10)의 신장과 수축이 제어된다.

제2 조작 레버(45)는, 아암(7)을 구동하는 사용자 조작을 접수한다. 제2 조작 레버(45)는, 아암(7)이 선회체(3)에 근접하는 아암 굴삭 방향으로 아암(7)을 이동시키고자 하는 사용자 조작에 따른 유압 신호를, 제8 파일럿압 제어 밸브(42D)를 통해 출력한다. 제2 조작 레버(45)는, 아암(7)을 굴삭 조작하기 위한 아암 굴삭 신호를, 제8 파일럿압 제어 밸브(42D)를 통해 출력한다.

제2 조작 레버(45)는, 아암(7)이 선회체(3)로부터 떨어지는 아암 덤프 방향으로 아암(7)을 이동시키고자 하는 사용자 조작에 따른 유압 신호를, 제7 파일럿압 제어 밸브(42C)를 통해 출력한다. 제2 조작 레버(45)는, 아암(7)을 덤프 조작하기 위한 아암 덤프 신호를, 제7 파일럿압 제어 밸브(42C)를 통해 출력한다. 제2 조작 레버(45)의 조작에 의해 출력되는 유압 신호는, 아암(7)을 덤프 조작하기 위한 아암 덤프 신호와, 아암(7)을 굴삭 조작하기 위한 아암 굴삭 신호를 포함할 수 있다. 이에 따라, 제2 조작 레버(45)의 조작에 따라, 아암(7)의 굴삭 방향 또는 덤프 방향으로의 동작이 제어된다.

제7 파일럿압 제어 밸브(42C)를 통해 제7 파일럿 관로(58)에 공급되는 파일럿유의 압력은, 유압 센서(68)에 의해 검지된다. 유압 센서(68)는, 검지한 유압에 따른 압력 신호(P8)를, 컨트롤러(20)에 출력한다. 비례 전자 밸브(78)는, 제7 파일럿 관로(58)에 설치되어 있다. 컨트롤러(20)는, 유압 센서(68)에서 검출한 유압에 따라, 비례 전자 밸브(78)에 지령 신호(G8)를 출력하여, 아암용 파일럿 전환 밸브(36)의 제1 파일럿 포트(pa1)에 전해지는 파일럿압을 제어한다. 제1 파일럿 포트(pa1)에 전해지는 파일럿압의 크기에 따라, 아암 덤프 방향으로 아암(7)을 이동시킬 때의, 아암(7)의 속도가 조정된다.

제8 파일럿압 제어 밸브(42D)를 통해 제8 파일럿 관로(59)에 공급되는 파일럿유의 압력은, 유압 센서(69)에 의해 검지된다. 유압 센서(69)는, 검지한 유압에 따른 압력 신호(P9)를, 컨트롤러(20)에 출력한다. 비례 전자 밸브(79)는, 제8 파일럿 관로(59)에 설치되어 있다. 컨트롤러(20)는, 유압 센서(69)에서 검출한 유압에 따라, 비례 전자 밸브(79)에 지령 신호(G9)를 출력하여, 아암용 파일럿 전환 밸브(36)의 제2 파일럿 포트(pa2)에 전해지는 파일럿압을 제어한다. 제2 파일럿 포트(pa2)에 전해지는 파일럿압의 크기에 따라, 아암 굴삭 방향으로 아암(7)을 이동시킬 때의, 아암(7)의 속도가 조정된다.

제1 조작 레버(44) 및 제2 조작 레버(45)의 조작 방향과, 작업기(5)의 동작 및 선회체(3)의 선회 동작의 대응 관계는, 원하는 패턴으로 설정을 전환할 수 있게 되어 있어도 좋다. 예컨대, 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)와 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)는, 제1 조작 레버(44)의 전후 방향으로의 조작에 각각 대응하고 있어도 좋고, 좌우 방향으로의 조작에 각각 대응하고 있어도 좋다.

도 5는, 파일럿압 제어 밸브의 중립시의 단면도이다. 도 5 및 후술하는 도 6에서는, 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)를 예로 들어 설명하지만, 다른 파일럿압 제어 밸브(41B∼41D, 42A∼42D)도 또한, 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)와 동일한 구성을 구비하고 있고, 동작도 동일하다.

밸브 본체(81)에는, 중공의 바닥이 있는 통형상의 실린더부(82)가 형성되어 있고, 실린더부(82)의 내부에는 피스톤(83)이 배치되어 있다. 피스톤(83)은, 실린더부(82)의 축방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되어 있다. 피스톤(83)은, 단차부(83a)를 갖고 있고, 단차부(83a)에서 피스톤(83)의 직경이 변화되어 있다. 피스톤(83)은, 단차부(83a)에서 직경이 작아진 측(도 5, 6 중의 상측)의 단부에 상단부(83b)를 갖고 있고, 단차부(83a)에서 직경이 커진 측(도 5, 6 중의 하측)의 단부에 하단부(83c)를 갖고 있다. 하단부(83c)의 직경은 상단부(83b)에 비해 크고, 상단부(83b)는 하단부(83c)에 비해 세(細)직경으로 형성되어 있다.

피스톤(83)은, 상단부(83b)에서, 제1 조작 레버(44)와 접촉하고 있다. 상단부(83b)는 구형의 외표면을 갖고 있고, 이에 따라 제1 조작 레버(44)의 조작에 추종하여 피스톤(83)이 실린더부(82)의 축방향으로 순조롭게 이동 가능하도록 되어 있다. 피스톤(83)의 하단부(83c)는, 실린더부(82)의 저면(82b)에 대향하고 있다.

피스톤(83)은, 중공으로 형성되어 있다. 피스톤(83)의 단차부(83a)의 내벽에는, 판형의 리테이너(84)가 설치되어 있다. 리테이너(84)에는, 그 중앙부에, 리테이너(84)를 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍이 형성되어 있다. 리테이너(84)의 관통 구멍을 관통하여, 스풀(85)이 배치되어 있다. 스풀(85)은, 피스톤(83)에 의해 규정된 중공의 공간 내에 배치되어 있다. 리테이너(84)는, 피스톤(83)의 동작에 추종하여, 실린더부(82)의 축방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되어 있다. 스풀(85)도 또한, 실린더부(82)의 축방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되어 있다.

스풀(85)은, 피스톤(83)의 상단부(83b)측의 단부인 선단 직경 확장부(85a)와, 선단 직경 확장부(85a)에 비해 소직경인 세직경부(85b)와, 세직경부(85b)에 비해 대직경인 중간 직경 확장부(85c)를 갖고 있다. 리테이너(84)에 형성된 관통 구멍과 비교하여, 선단 직경 확장부(85a) 및 중간 직경 확장부(85c)는 관통 구멍보다 대직경이고, 세직경부(85b)는 관통 구멍보다 소직경으로 형성되어 있다. 세직경부(85b)는 리테이너(84)의 관통 구멍에 삽입 관통이 가능한 반면, 선단 직경 확장부(85a)와 중간 직경 확장부(85c)는 리테이너(84)의 관통 구멍에 삽입 관통이 불가능하다.

세직경부(85b)의 길이는, 리테이너(84)의 두께보다 크다. 이 때문에 스풀(85)은, 세직경부(85b)의 길이의 범위에서, 리테이너(84)에 대하여 상대적으로 실린더부(82)의 축방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되어 있다. 선단 직경 확장부(85a) 및 중간 직경 확장부(85c)는, 리테이너(84)에 대한 스풀(85)의 상대 상하 이동을 규제하고 있다. 리테이너(84)가 선단 직경 확장부(85a)에 접촉하는 위치로부터, 리테이너(84)가 중간 직경 확장부(85c)에 접촉하는 위치까지의 범위에서, 스풀(85)은 리테이너(84)에 대하여 상대 이동 가능하게 되어 있다.

리테이너(84)와, 실린더부(82)의 저면(82b) 사이에는, 메인 스프링(86)이 설치되어 있다. 메인 스프링(86)은, 피스톤(83)을 도 5 중의 상방향으로 밀어 올려 유지함과 함께, 리테이너(84)를 피스톤(83)에 압박하고 있다. 스풀(85)에는 단차부(85d)가 형성되어 있고, 이 단차부(85d)와 리테이너(84) 사이에 스프링(87)이 설치되어 있다. 스프링(87)은, 스풀(85)의 외주이면서 메인 스프링(86)의 내주에 설치되어 있다. 스프링(87)은, 스풀(85)을 도 5 중의 하방향으로 밀어 내려, 리테이너(84)와 스풀(85)의 선단 직경 확장부(85a)가 서로 접촉하도록 리테이너(84)와 스풀(85)의 상대 위치를 정하고 있다.

메인 스프링(86)은, 피스톤(83)의 하단부(83c)가 실린더부(82)의 저면(82b)에 근접하는 방향(도면 중 하방향)으로의, 실린더부(82)에 대한 피스톤(83)의 상대 이동량에 비례한 반력을 생성한다. 스프링(87)은, 스풀(85)의 중간 직경 확장부(85c)와 리테이너(84)가 서로 근접하는 방향으로의, 리테이너(84)에 대한 스풀(85)의 상대 이동량에 비례한 반력을 생성한다.

도 5에는, 제1 조작 레버(44)가 어떤 방향으로도 조작되지 않은 중립 위치에 있을 때의, 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)의 상태가 도시되어 있다. 이 때, 메인 스프링(86)의 작용에 의해, 리테이너(84)는 피스톤(83)의 단차부(83a)에 압박되고 있다. 또한 스프링(87)의 작용에 의해, 스풀(85)의 선단 직경 확장부(85a)와 리테이너(84)가 접촉하여 유지되고 있다.

도 6은, 파일럿압 제어 밸브의 밸브 조작시의 단면도이다. 도 6에는, 제1 조작 레버(44)가 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)측으로 조작되어 있어, 제1 조작 레버(44)에 의해 피스톤(83)의 상단부(83b)가 압박되고, 그 결과 피스톤(83)이 도 6 중의 하방향으로 변위되어 있는 상태가 도시되어 있다. 피스톤(83)은, 도 6 중의 하방향, 즉 피스톤(83)의 하단부(83c)가 실린더부(82)의 저면(82b)에 근접하는 방향으로, 실린더부(82)에 대하여 상대 이동되어 있다. 리테이너(84)는, 피스톤(83)의 단차부(83a)에 의해 밀려 내려가, 피스톤(83)과 함께 저면(82b)에 근접하는 방향으로 상대 이동되어 있다.

리테이너(84)는, 스풀(85)의 선단 직경 확장부(85a)로부터 떨어져 중간 직경 확장부(85c)에 근접하는 방향으로, 스풀(85)에 대하여 상대 이동한다. 리테이너(84)가 스풀(85)의 세직경부(85b)를 따라 이동하는 동안에는, 리테이너(84)는 스풀(85)에 대하여 응력을 작용하는 경우가 없고, 스풀(85)은 도 5에 도시한 원래의 위치에 유지된다. 리테이너(84)가 이동을 계속하여 중간 직경 확장부(85c)에 접촉한 상태에서, 피스톤(83)이 더욱 밀려 내려가면, 스풀(85)은, 피스톤(83) 및 리테이너(84)와 함께, 실린더부(82)에 대하여 상대 이동한다.

이 스풀(85)의 이동에 의해, 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)로부터 제1 파일럿 관로(53)로, 소정의 압력을 갖는 파일럿유가 공급된다. 이에 따라, 붐용 파일럿 전환 밸브(37)의 파일럿 포트(pb2)에 파일럿압이 공급되어, 붐(6)을 하강시키는 방향으로의 붐(6)의 동작이 제어된다. 오퍼레이터에 의한 제1 조작 레버(44)의 조작에 의해, 붐 실린더(9)에 이송되는 작동유의 유량이 정해져 있다. 제1 조작 레버(44)의 경사 각도가 클수록, 파일럿유의 유량이 커지고, 붐용 파일럿 전환 밸브(37)의 스풀의 이동 속도도 커진다.

이상의 구성을 구비하는 유압 셔블(1)을 이용한 정지 작업에 관해, 이하 설명한다. 작업기(5)의 아암(7)은, 아암(7)이 선회체(3)에 근접하는 굴삭 방향과, 아암(7)이 선회체(3)로부터 떨어지는 덤프 방향의 양방향으로 작동 가능하다. 아암(7)이 굴삭 방향과 덤프 방향 중 어느 방향으로 작동하는 것은, 제2 조작 레버 장치(42)가 출력하는 유압 신호에, 아암 굴삭 신호와 아암 덤프 신호 중 어느 한쪽이 포함되어 있음으로써, 검출된다. 아암 굴삭인지, 아암 덤프인지의 판단은, 유압 센서(68, 69)에서 검출된 파일럿유의 압력에 기초하여, 컨트롤러(20)에서 판단되면 된다.

예컨대, 제7 파일럿 관로(58)에 설치되어 있는 유압 센서(68)에서 검지되는 파일럿유의 압력이, 소정의 값을 상회하고 있을 때, 제7 파일럿압 제어 밸브(42C)가 출력 상태이고, 아암(7)을 덤프 방향으로 조작하기 위한 유압 신호인 아암 덤프 신호가 출력되고 있는 것으로 판단된다. 제8 파일럿 관로(59)에 설치되어 있는 유압 센서(69)에서 검지되는 파일럿유의 압력이, 소정의 값을 상회하고 있을 때, 제8 파일럿압 제어 밸브(42D)가 출력 상태이고, 아암(7)을 굴삭 방향으로 조작하기 위한 유압 신호인 아암 굴삭 신호가 출력되고 있는 것으로 판단된다.

우선, 아암(7)을 굴삭 방향으로 작동하는 아암 굴삭 조작시의 정지 작업에 관해 설명한다. 도 7은, 유압 셔블(1)을 이용한, 아암 굴삭 조작에 의한 정지 작업의 개략도이다. 도 7 및 후술하는 도 12에 도시한 설계면(S)은, 작업 대상의 시공 설계 데이터에 따른 정지 대상의 목표 형상(설계 지형 또는 목표 설계 지형)이다. 시공 설계 데이터는, 컨트롤러(20)(도 4)에 미리 보존되어 있다. 컨트롤러(20)는, 시공 설계 데이터와 작업기(5)의 현재 위치 정보에 기초하여, 작업기(5)를 제어한다. 도 7 중의 화살표로 나타낸 바와 같이, 아암 굴삭 방향으로 아암(7)을 이동시켜, 버킷(8)의 날끝(8a)(도 1 참조)이 설계면(S)을 따라 이동하도록 작업기(5)를 동작시킴으로써, 버킷(8)의 날끝(8a)에 의해 지면이 수평으로 고르게 되어, 설계 지형에 대한 정지가 행해진다.

버킷(8)의 날끝(8a)은 원호형의 궤적을 그려 이동하기 때문에, 설계면(S)이 평탄면인 경우에는, 붐(6)의 하강 조작을 행하지 않으면, 버킷(8)의 날끝(8a)이 설계면으로부터 떨어져 버릴 가능성이 있다. 이 때문에, 작업기(5)를 조작하는 오퍼레이터는, 제2 조작 레버(45)를 조작하여 아암(7)의 굴삭 조작을 행함과 함께, 제1 조작 레버(44)를 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)측으로 계속해서 조작하여 붐(6)을 하강시키는 조작을 행한다.

오퍼레이터의 이 조작들에 따라 작업기(5)를 조작하면 버킷(8)의 날끝(8a)이 설계면(S)보다 하측으로 이동하여 지나치게 파게 되는 경우에는, 컨트롤러(20)로부터 붐(6)을 강제적으로 상승시키는 지령이 출력된다. 컨트롤러(20)는, 버킷(8)의 날끝(8a)이 설계면(S)보다 아래로 이동하려고 할 때에, 버킷(8)의 날끝(8a)의 위치가 설계면(S)보다 내려가지 않도록, 붐(6)을 자동으로 상승시키는 제어를 실행한다. 이 때 컨트롤러(20)는, 비례 전자 밸브(73)의 개방도를 감소시키는 지령 신호(G3), 및, 비례 전자 밸브(75)의 개방도를 증가시키는 지령 신호(G5)를 출력한다. 이에 따라, 개방 상태이던 비례 전자 밸브(73)가 완전 폐쇄 상태가 되고, 또한, 완전 폐쇄 상태이던 비례 전자 밸브(75)가 개방 상태가 된다.

비례 전자 밸브(75)를 개방으로 하면, 펌프 유로(55)를 경유하여, 제3 유압 펌프(50)의 출구측의 토출압이 셔틀 밸브(80)에 작용한다. 고압 우선형의 셔틀 밸브(80)는, 펌프 유로(55)와 붐용 파일럿 전환 밸브(37)의 제1 파일럿 포트(pb1)를 연통시키도록 동작한다. 이에 따라, 붐용 파일럿 전환 밸브(37)의 제1 파일럿 포트(pb1)에 고압의 파일럿유가 공급되게 되고, 그 결과, 붐(6)의 상승 동작이 행해진다.

붐(6)의 상승 동작을 계속하여 버킷(8)의 날끝(8a)이 지면으로부터 떨어져 버리게 되는 경우에는, 붐(6)의 강제적인 상승이 중지되고, 제1 조작 레버(44)의 하강 조작에 따라 컨트롤러(20)로부터 붐(6)을 하강시키는 지령이 출력된다. 이 때 컨트롤러(20)는, 비례 전자 밸브(73)의 개방도를 증가시키는 지령 신호(G3), 및, 비례 전자 밸브(75)의 개방도를 감소시키는 지령 신호(G5)를 출력한다. 이에 따라, 완전 폐쇄 상태이던 비례 전자 밸브(73)가 개방 상태가 되고, 또한, 개방 상태이던 비례 전자 밸브(75)가 완전 폐쇄 상태가 된다.

비례 전자 밸브(73)를 개방으로 하면, 제1 파일럿 관로(53)를 경유하여 붐용 파일럿 전환 밸브(37)의 제2 파일럿 포트(pb2)에 소정의 파일럿압을 갖는 파일럿유가 공급되고, 그 결과, 붐(6)의 하강 동작이 행해진다.

제1 파일럿 관로(53)는, 붐용 파일럿 전환 밸브(37)의 제2 파일럿 포트(pb2)에 접속된, 붐 하강용 파일럿 관로로서의 기능을 갖고 있다. 제2 파일럿 관로(54) 및 펌프 유로(55)는, 셔틀 밸브(80)를 통해 붐용 파일럿 전환 밸브(37)의 제1 파일럿 포트(pb1)에 접속된, 붐 상승용 파일럿 관로로서의 기능을 갖고 있다. 제1 파일럿 관로(53)에 설치된 비례 전자 밸브(73)는, 붐 하강용 비례 전자 밸브로서의 기능을 갖고 있다. 제2 파일럿 관로(54)에 설치된 비례 전자 밸브(74)는, 붐 상승용 비례 전자 밸브로서의 기능을 갖고 있다. 펌프 유로(55)에 설치된 비례 전자 밸브(75)는, 붐 상승용 비례 전자 밸브로서의 기능을 갖고 있다.

한편, 제2 파일럿 관로(54) 및 펌프 유로(55)는, 모두 붐 상승용 파일럿 관로로서의 기능을 갖고 있다. 더욱 상세히 서술하면, 제2 파일럿 관로(54)는, 붐 통상 상승용 파일럿 관로로서 기능하고, 펌프 유로(55)는, 붐 강제 상승용 파일럿 관로로서 기능한다. 또한, 비례 전자 밸브(74)는, 붐 통상 상승용 비례 전자 밸브로 표현할 수 있고, 비례 전자 밸브(75)는, 붐 강제 상승용 비례 전자 밸브로 표현할 수 있다.

유압 센서(63)는, 제1 조작 레버(44)의 조작에 따라 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)와 비례 전자 밸브(73) 사이의 제1 파일럿 관로(53) 내에 생기는 유압을 검출한다. 컨트롤러(20)는, 유압 센서(63)에 의해 검출된 유압에 기초하여, 비례 전자 밸브(73)에 지령 신호(G3)를 출력하여, 비례 전자 밸브(73)의 개방도를 제어한다. 유압 센서(64)는, 제1 조작 레버(44)의 조작에 따라 제2 파일럿압 제어 밸브(41B)와 비례 전자 밸브(74) 사이의 제2 파일럿 관로(54) 내에 생기는 유압을 검출한다. 컨트롤러(20)는, 유압 센서(64)에 의해 검출된 유압에 기초하여, 비례 전자 밸브(74)에 지령 신호(G4)를 출력하여, 비례 전자 밸브(74)의 개방도를 제어한다. 컨트롤러(20)는, 비례 전자 밸브(75)에 지령 신호(G5)를 출력하여, 비례 전자 밸브(75)의 개방도를 제어한다.

버킷(8)의 날끝(8a)의 현재 위치와 설계면(S)을 비교하여, 날끝(8a)이 설계면(S)보다 높은 위치에 있을 때, 제1 조작 레버(44)의 하강 조작에 따라 붐(6)을 하강시키는 제어가 행해진다. 또한, 날끝(8a)이 설계면(S)을 침식할 가능성이 높아졌을 때, 붐(6)을 상승시키는 제어가 행해진다. 그 때문에, 버킷(8)의 날끝(8a)의 현재 위치가 설계면(S)에 대하여 변동되면, 비례 전자 밸브(73) 및 비례 전자 밸브(75)의 개방도 설정도 빈번히 변하게 된다.

도 8은, 본 발명 적용 전의 유압 셔블에서의, 아암 굴삭 조작시의 붐 하강 지령 전류의 변화를 도시한 그래프이다.

도 8 중의 3개 그래프의 횡축은, 모두 시간을 나타낸다. 도 8 중의 3개 그래프 중 하측 그래프의 종축은, 컨트롤러(20)가 지령 신호(G3)를 전송할 때에 비례 전자 밸브(73)에 대하여 출력하는 전류를 나타내고, 이것을 붐 하강 EPC 전류라고 칭한다. 비례 전자 밸브(73), 및 비례 전자 밸브(75)는, 전류치 제로일 때 개방도 제로(완전 폐쇄)이고, 전류치의 증가에 대응하여 개방도를 연속적으로 증대시키는 사양의 밸브이다.

도 8 중의 가운데 그래프의 종축은, 붐 실린더(9)를 동작시키기 위한 붐용 파일럿 전환 밸브(37)의 스풀의 중립 위치를 좌표 제로로 한 경우의, 스풀의 상대 위치를 나타내고, 이것을 붐 스풀 스트로크라고 칭한다. 도 8 중의 상측 그래프의 종축은, 유압 센서(63)에 의해 검출된, 제1 파일럿 관로(53) 내의 유압을 나타내고, 이것을 붐 하강 PPC압이라고 칭한다.

도 8 중의 하측 그래프에 나타낸 붐 하강 EPC 전류의 값은, 전류치 제로로부터 증가할 때 급격히 증가하고, 그 때문에, 그래프의 기울기는 급하게 되어 있다. 또한 마찬가지로, 전류치 제로를 향해 감소할 때에도 급격히 감소하여, 그래프의 기울기는 급하게 되어 있다. 그 때문에, 비례 전자 밸브(73)는, 붐(6)을 하강시키는 지령을 받아 급격히 개방도를 증가시키고, 또한 붐(6)을 하강시키지 않게 하는 지령을 받아 급격히 개방도를 감소시킨다.

이와 같이 비례 전자 밸브(73)의 개방도가 급격히 변동함으로써, 비례 전자 밸브(73)가 개방도 제로로부터 개방도를 증가시켰을 때, 제1 파일럿 관로(53) 내를 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)측으로부터 붐용 파일럿 전환 밸브(37)측으로 비례 전자 밸브(73)를 경유하여 파일럿유가 급격히 흐른다. 이 때, 펌프 유로(51)를 경유한 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)로의 파일럿유의 공급이 지연되면, PPC압이 순간적으로 저하되고, 도 8 중의 상측 그래프에 나타낸 바와 같이, PPC압은 급격히 감소한다.

PPC압이 감소하면, 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)의 스풀(85)과 리테이너(84)(도 5, 6 참조)가 상대 이동하여, 스풀(85)이 리테이너(84)로부터 떨어진다. 그 후 펌프 유로(51)로부터 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)에 파일럿유가 보충되고, PPC압이 상승하면, 스풀(85)과 리테이너(84)가 원래의 접촉한 상태가 되도록 이동하여, 스풀(85)과 리테이너(84)가 충돌한다. PPC압이 급격한 증감을 반복함으로써 스풀(85)과 리테이너(84)의 충돌이 빈발하게 되고, 제1 조작 레버(44)에 미진동이 발생하여, 제1 조작 레버(44)를 조작하는 오퍼레이터에게 불쾌감을 주었다.

도 9는, 실시형태의 유압 셔블(1)에서의, 아암 굴삭 조작시의 붐 하강 지령 전류의 변화를 도시한 그래프이다.

도 9 중의 4개 그래프의 횡축은, 모두 시간을 나타낸다. 도 9 중의 4개 그래프 중 가장 하측 그래프의 종축은, 도 8과 동일한 붐 하강 EPC 전류를 나타낸다. 도 9 중의 아래에서 2번째 그래프의 종축은, 컨트롤러(20)가 지령 신호(G5)를 전송할 때에 비례 전자 밸브(75)에 대하여 출력하는 전류를 나타내고, 이것을 붐 상승 EPC 전류라고 칭한다. 도 9 중의 위에서 2번째 그래프의 종축은, 도 8과 동일한 붐 스풀 스트로크를 나타낸다. 도 9 중의 가장 상측 그래프의 종축은, 도 8과 동일한 붐 하강 PPC압을 나타낸다.

도 9에 도시한 본 실시형태의 유압 셔블(1)에서는, 아암 굴삭 조작시에 있어서 붐(6)을 하강시킬 때, 컨트롤러(20)가 비례 전자 밸브(73)에 대하여 출력하는 전류치의 상승이 완만하게 되어 있고, 전류치는 0부터 서서히 증가하고 있다. 도 9 중의 4개 그래프 중 가장 하측 그래프와 아래에서 2번째 그래프를 비교하여, 컨트롤러(20)가 비례 전자 밸브(73)에 대하여 개방도 증가를 지시하는 지령 신호를 출력할 때의 단위 시간당의 전류의 증가량은, 컨트롤러(20)가 비례 전자 밸브(75)에 대하여 개방도 증가를 지시하는 지령 신호를 출력할 때의 단위 시간당의 전류의 증가량보다, 작게 되어 있다.

단위 시간당의 전류의 증가량에 관해 설명한다. 도 10은, 비례 전자 밸브의 개방도를 증가시킬 때의 전류치가 증가를 나타내는 그래프이다. 도 10에 도시한 바와 같이, 어느 시각 t1에 있어서 비례 전자 밸브에 출력되는 EPC 전류의 값을 i1로 하고, 시각 t1보다 후의 어느 시각 t2에 있어서 비례 전자 밸브에 출력되는 EPC 전류의 값을 i2로 한다. i2>i1의 관계가 성립하고 있어, 시각 t2에서의 EPC 전류의 값이 시각 t1에서의 EPC 전류의 값보다 증가되어 있는 경우, 단위 시간당의 전류의 증가량은, EPC 전류의 증가량을 시각 t1부터 시각 t2까지의 시간으로 나눈 값이 된다.

이상으로부터, 단위 시간당의 전류의 증가량은, 이하의 식에 의해 산출된다.

(단위 시간당의 전류의 증가량)=(i2-i1)/(t2-t1)

또한, 도 9 중의 4개 그래프 중 가장 하측 그래프를 참조하면, 도 9에 도시한 본 실시형태의 유압 셔블(1)에서는, 아암 굴삭 조작시에 있어서, 컨트롤러(20)가 비례 전자 밸브(73)에 대하여 개방도 증가를 지시하는 지령 신호를 출력할 때의 단위 시간당의 전류의 증가량은, 컨트롤러(20)가 비례 전자 밸브(73)에 대하여 개방도 감소를 지시하는 지령 신호를 출력할 때의 단위 시간당의 전류의 감소량보다, 작게 되어 있다.

단위 시간당의 전류의 감소량에 관해 설명한다. 도 11은, 비례 전자 밸브의 개방도를 감소시킬 때의 전류치의 감소를 나타내는 그래프이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 어느 시각 t3에 있어서 비례 전자 밸브에 출력되는 EPC 전류의 값을 i3으로 하고, 시각 t3보다 후의 어느 시각 t4에 있어서 비례 전자 밸브에 출력되는 EPC 전류의 값을 i4로 한다. i3>i4의 관계가 성립하고 있어, 시각 t4에서의 EPC 전류의 값이 시각 t3에서의 EPC 전류의 값보다 감소되어 있는 경우, 단위 시간당의 전류의 감소량은, EPC 전류의 감소량을 시각 t3부터 시각 t4까지의 시간으로 나눈 값이 된다.

즉, 단위 시간당의 전류의 감소량은, 이하의 식에 의해 산출된다.

(단위 시간당의 전류의 감소량)=(i3-i4)/(t4-t3)

다음으로, 아암(7)을 덤프 방향으로 작동시키는 아암 덤프 조작시의 정지 작업에 관해 설명한다. 도 12는, 유압 셔블(1)을 이용한, 아암 덤프 조작에 의한 정지 작업의 개략도이다. 도 12 중의 화살표로 나타낸 바와 같이, 아암 덤프 방향으로 아암(7)을 이동시켜, 버킷(8)의 날끝(8a)(도 1 참조)이 설계면(S)을 따라 이동하도록 작업기(5)를 동작시킴으로써, 버킷(8)의 날끝(8a)에 의해 지면이 수평으로 고르게 되어, 설계 지형에 대한 정지가 행해진다.

작업기(5)를 조작하는 오퍼레이터는, 제2 조작 레버(45)를 조작하여 아암(7)의 덤프 조작을 행함과 함께, 제1 조작 레버(44)를 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)측으로 계속해서 조작하여 붐(6)을 하강시키는 조작을 행한다.

오퍼레이터의 이 조작들에 따라 작업기(5)를 조작하면 버킷(8)의 날끝(8a)이 설계면(S)보다 하측으로 이동하여 지나치게 파게 되는 경우에는, 컨트롤러(20)로부터 붐(6)을 강제적으로 상승시키는 지령이 출력된다. 컨트롤러(20)는, 버킷(8)의 날끝(8a)이 설계면(S)보다 아래로 이동하려고 할 때에, 설계면(S)보다 버킷(8)의 날끝(8a)이 내려가지 않도록, 붐(6)을 자동으로 상승시키는 제어를 실행한다.

붐(6)의 상승 동작을 계속하여 버킷(8)의 날끝(8a)이 지면으로부터 떨어지게 되는 경우에는, 붐(6)의 강제적인 상승이 중지되고, 제1 조작 레버(44)의 하강 조작에 따라 컨트롤러(20)로부터 붐(6)을 하강시키는 지령이 출력된다.

아암 덤프 조작시에 있어서도, 아암 굴삭 조작시와 마찬가지로, 버킷(8)의 날끝(8a)의 현재 위치와 설계면(S)을 비교하여, 날끝(8a)이 설계면(S)보다 높은 위치에 있을 때, 제1 조작 레버(44)의 하강 조작에 따라 붐(6)을 하강시키는 제어가 행해진다. 또한, 날끝(8a)이 설계면(S)을 침식할 가능성이 높아졌을 때, 붐(6)을 상승시키는 제어가 행해진다.

도 13은, 본 발명 적용 전의 유압 셔블에서의, 아암 덤프 조작시의 붐 하강 지령 전류의 변화를 도시한 그래프이다. 도 13 중의 2개 그래프의 횡축은, 모두 시간을 나타낸다. 도 13 중의 하측 그래프의 종축은, 도 8과 동일한 붐 하강 EPC 전류를 나타낸다. 도 13 중의 상측 그래프의 종축은, 버킷(8)의 날끝(8a)과 설계면(S) 사이의 거리를 나타낸다.

버킷(8)의 날끝(8a)이 설계면(S)보다 높은 위치에 있을 때, 붐(6)을 하강시켜, 설계면(S)을 따라 날끝(8a)이 이동하도록 제어가 행해진다. 도 13 중의 하측 그래프에 나타낸 붐 하강 EPC 전류의 값은, 도 9에 도시한 아암 굴삭 조작시와 마찬가지로, 0부터 서서히 증가하고 있다.

비례 전자 밸브(73)는, 완전 폐쇄 상태로부터 개방도를 증가시키는 경우, 전류치가 제로로부터 소정의 임계치까지 증가했을 때에 개방 동작을 시작하는 사양을 갖고 있다. 예컨대, 비례 전자 밸브(73)는, 정격 전류의 40%까지 붐 하강 EPC 전류가 증가했을 때에 개방 동작을 시작하는 사양이어도 좋다. 이러한 사양의 비례 전자 밸브(73)에 대하여, 컨트롤러(20)는, 서서히 증가하는 전류치를 출력한다. 이에 따라, 오퍼레이터의 조작에 대한 붐(6)의 하강 동작의 응답 속도가, 저하되어 있다.

그 때문에, 붐 하강 EPC 전류가 증가하기 시작하고 나서 실제로 붐(6)이 하강 동작을 시작할 때까지 시간이 걸린다. 도 13 중의 상측 그래프에 도시한 바와 같이, 버킷(8)의 날끝(8a)이 설계면(S)보다 높은 위치에 있는 시간이 길어지고, 그 결과, 날끝(8a)이 설계면(S)에 대하여 상하로 진동하는 헌팅이 발생하여, 날끝(8a)을 설계면(S)에 정정(整定)시키기 위해 긴 시간이 필요하게 되었다.

본 실시형태의 유압 셔블(1)은, 이 사상을 해결하기 위한 것이다. 도 14는, 본 실시형태의 유압 셔블(1)에서의, 아암 덤프 조작시의 붐 하강 지령 전류의 변화를 도시한 그래프이다. 도 14 중의 2개 그래프의 횡축은, 모두 시간을 나타낸다. 도 14 중의 하측 그래프의 종축은, 도 13과 동일한 붐 하강 EPC 전류를 나타낸다. 도 14 중의 상측 그래프의 종축은, 도 13과 동일한 버킷(8)의 날끝(8a)과 설계면(S) 사이의 거리를 나타낸다.

도 14 중의 하측 그래프에 도시한 바와 같이, 본 실시형태의 유압 셔블(1)에서는, 아암 덤프 조작시에 있어서, 컨트롤러(20)는, 비례 전자 밸브(73)에 대하여 출력하는 전류치를, 스텝 함수형으로 급격히 증가시키고 있다. 도 14 중의 하측 그래프에 나타낸 붐 하강 EPC 전류의 값은, 전류치 제로로부터 증가할 때 급격히 증가하고, 그 때문에, 그래프의 기울기는 급하게 되어 있다. 비례 전자 밸브(73)는, 붐(6)을 하강시키는 지령을 받아 급격히 개방도를 증가시킨다.

도 13 중의 하측 그래프와, 도 14 중의 하측 그래프를 비교하면, 도 14에 도시한 본 실시형태의 유압 셔블(1)에서는, 아암 덤프 조작시에 있어서 붐(6)을 하강시킬 때, 컨트롤러(20)가 비례 전자 밸브(73)에 대하여 출력하는 전류치의 상승이 급하게 되어 있고, 전류치는 0부터 급속히 증가하고 있다. 본 실시형태의 유압 셔블(1)에서는, 컨트롤러(20)가 비례 전자 밸브(73)에 대하여 개방도 증가를 지시하는 지령 신호를 출력할 때의 단위 시간당의 전류의 증가량은, 아암 굴삭 조작시보다, 아암 덤프 조작시에 있어서, 더 크게 되어 있다.

다음으로, 본 실시형태의 작용 효과에 관해 설명한다.

본 실시형태에 의하면, 도 9에 도시한 바와 같이, 아암 굴삭 조작시에 있어서 붐(6)을 하강시킬 때, 컨트롤러(20)가 비례 전자 밸브(73)에 대하여 출력하는 전류치가, 0부터 서서히 증가하고 있다. 도 9에 나타낸 붐 하강 EPC 전류는, 스텝 함수형으로 급격히 증가하는 것이 아니라, 시간의 경과와 함께 서서히 증가하고 있다. 붐 하강 EPC 전류는, 시간에 대하여 경사를 갖고 증가하고 있다. 컨트롤러(20)는, 비례 전자 밸브(73)의 개방도 증가시에, 시간의 경과에 대하여 비례 전자 밸브(73)의 개방도가 순조롭게 증대되도록, 붐 하강 EPC 전류의 증가를 시간적으로 지연시켜 출력하는 제어를 실행하고 있다.

도 8에 도시한 본 발명 적용 전의 그래프와, 도 9에 도시한 본 실시형태의 그래프를 비교하면, 값 제로로부터 전류치가 증가하여 동일한 값에 도달하기까지의 시간은, 본 실시형태에 있어서, 보다 길게 되어 있다. 붐 하강 EPC 전류를 증대시킬 때의 증폭률을 작게 하여, 비례 전자 밸브(73)를 개방으로 할 때의 전류의 증가율을 상대적으로 작게 함으로써, 비례 전자 밸브(73)의 감도가 저하되고, 비례 전자 밸브(73)의 밸브 개방 속도가 작게 되어 있다.

비례 전자 밸브(73)를 개방으로 할 때의 밸브 개방 속도를 작게 함으로써, 비례 전자 밸브(73)를 경유하여 파일럿유가 붐용 파일럿 전환 밸브(37)측으로 급격히 흐르는 것을 억제할 수 있다. 그 때문에, 제1 조작 레버 장치(41)를 구성하는 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)와 비례 전자 밸브(73) 사이의 제1 파일럿 관로(53) 내에 존재하는 파일럿유의 양이 급격히 감소하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)와 비례 전자 밸브(73) 사이의 파일럿유의 압력 변동을 억제할 수 있기 때문에, 도 9 중의 가장 상측 그래프에 도시한 바와 같이, PPC압이 증감하는 빈도가 작게 되어 있다.

도 8의 상측 그래프에서는, PPC압의 저하가 빈번히 발생하고 있고, 그 때마다 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)의 스풀(85)과 리테이너(84)의 충돌이 발생하고, 이것이 제1 조작 레버(44)에서의 미진동의 원인이 되고 있다. 이에 대하여, 도 9의 가장 상측 그래프에서는, PPC압의 저하가 한번밖에 발생하지 않았다. 즉, 본 실시형태의 유압 셔블(1)에서는, PPC압의 저하가 빈번히 발생하는 것이 방지되어 있고, 이에 따라, 제1 파일럿압 제어 밸브(41A)의 스풀(85)과 리테이너(84)가 충돌하는 빈도가 저하되어 있다.

따라서, 본 실시형태의 유압 셔블(1)에서는, 제1 조작 레버(44)에서의 미진동의 발생을 억제할 수 있기 때문에, 오퍼레이터에게 불쾌감을 주는 채터링의 발생을 회피할 수 있다.

비례 전자 밸브(73)의 개방도를 증가시킬 때의 전류의 증가율을 지나치게 작게 하면, 오퍼레이터의 조작에 대한 응답성이 저하된다. 즉, 오퍼레이터가 제1 조작 레버(44)를 조작하고 나서 붐(6)이 동작할 때까지 시간이 걸려, 붐(6)의 동작이 느리다고 느낀 오퍼레이터에게 스트레스가 될 가능성이 있다. 그 때문에, 매뉴얼 조작시의 작업기(5)의 동작의 응답성에 영향을 주지 않는 범위에서, 비례 전자 밸브(73)의 개방도를 증가시킬 때의 전류의 증가율을 작게 하는 것이 바람직하다. 비례 전자 밸브(73)의 개방도를 증가시킬 때의 전류의 증가율은, 예컨대, 비례 전자 밸브(75)의 개방도를 증가시킬 때의 전류의 증가율의 1/100배 이상 1/2배 이하의 범위가 되도록, 설정하면 된다.

한편, 도 14에 도시한 바와 같이, 아암 덤프 조작시에 있어서 붐(6)을 하강시킬 때, 컨트롤러(20)가 비례 전자 밸브(73)에 대하여 출력하는 전류치는, 아암 굴삭 조작시보다 급하게 증가하고 있다. 도 14에 도시한 붐 하강 EPC 전류가 0부터 증가할 때의 기울기는, 도 9에 나타낸 붐 하강 EPC 전류의 기울기와 비교하여, 보다 급하게 되어 있다.

도 9에 나타낸 아암 굴삭 조작시의 붐 하강 EPC 전류와, 도 14에 나타낸 아암 덤프 조작시의 붐 하강 EPC 전류를 비교하면, 값 제로로부터 전류치가 증가하여 동일한 값에 도달하기까지의 시간은, 아암 덤프 조작시에 있어서, 보다 짧게 되어 있다. 아암 덤프 조작시에 붐 하강 EPC 전류를 증대시킬 때의 증폭률을 크게 하여, 비례 전자 밸브(73)를 개방으로 할 때의 전류의 증가율을 상대적으로 크게 함으로써, 비례 전자 밸브(73)의 감도가 증대되고, 비례 전자 밸브(73)의 밸브 개방 속도가 크게 되어 있다.

아암 덤프 조작시에는 비례 전자 밸브(73)를 개방으로 할 때의 밸브 개방 속도를 크게 함으로써, 버킷(8)의 날끝(8a)이 설계면(S)에 대하여 상측에 위치하고 있을 때에, 붐(6)을 조속히 하강시켜, 날끝(8a)을 설계면(S)에 단시간에 근접시키는 제어가 가능해진다. 버킷(8)의 날끝(8a)이 설계면으로부터 떨어진 위치에 있을 때, 붐(6)을 재빠르게 상승 동작 또는 하강 동작시켜, 날끝(8a)을 신속히 설계면(S)에 맞출 수 있다. 따라서, 버킷(8)의 날끝(8a)을 설계면(S)에 따르게 하여 안정적으로 이동시킬 수 있기 때문에, 헌팅의 발생을 억제할 수 있고, 정밀도가 높은 정지 작업을 실행할 수 있다.

또한 도 9, 14에 도시한 바와 같이, 컨트롤러(20)가 비례 전자 밸브(73)에 대하여 개방도 증가를 지시하는 지령 신호를 출력하는 경우의 단위 시간당의 전류의 증가량은, 아암 굴삭 조작시보다, 아암 덤프 조작시에, 더 크다. 아암 굴삭 조작시에 비례 전자 밸브(73)에 출력되는 전류치가 증가할 때와, 아암 덤프 조작시에 비례 전자 밸브(73)에 출력되는 전류치가 증가할 때를 비교하면, 동일한 전류치분만큼 변화되기 위해 필요한 시간은, 아암 덤프 조작시에 있어서, 보다 짧아진다. 아암 덤프 조작시에 비례 전자 밸브(73)의 개방도가 단위 시간당 증가하는 비율은, 아암 굴삭 조작시에 비례 전자 밸브(73)의 개방도가 단위 시간당 증가하는 비율보다, 크게 되어 있다.

아암 덤프 조작시의 비례 전자 밸브(73)의 밸브 개방 속도를 상대적으로 크게 함으로써, 붐(6)을 보다 조속히 하강시킬 수 있다. 그 때문에, 버킷(8)의 날끝(8a)이 설계면(S)에 대하여 띄워진 위치에 있을 때에, 버킷(8)의 날끝(8a)을 설계면(S)에 보다 빠르게 근접시켜, 날끝(8a)을 설계면(S)에 따르게 하는 것이 가능해진다. 따라서, 유압 셔블(1)을 사용하여 지면을 정지하는 작업을 시공할 때의 효율 및 품질을 향상시킬 수 있다.

또한 도 14에 도시한 바와 같이, 아암 굴삭 조작시에 있어서, 컨트롤러(20)는, 비례 전자 밸브(73)에 대하여 출력하는 전류치를, 스텝형으로 증가시키고 있다. 붐 하강 EPC 전류의 상승의 경사 각도를 보다 크게 함으로써, 붐 하강 EPC 전류의 단위 시간당의 증가량이 보다 커져, 붐(6)을 보다 조속히 하강시킬 수 있다. 따라서, 붐(6)을 재빠르게 하강 동작시켜 날끝(8a)을 신속히 설계면(S)에 맞추어, 정밀도가 높은 정지 작업을 실행할 수 있다.

이번에 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것은 아니다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라, 청구의 범위에 의해 개시되며, 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것을 의도한다.

1 : 유압 셔블, 2 : 주행체, 3 : 선회체, 4 : 캡, 5 : 작업기, 6 : 붐, 7 : 아암, 8 : 버킷, 8a : 날끝, 9 : 붐 실린더, 20 : 컨트롤러, 34 : 메인 조작 밸브, 35 : 탱크, 36 : 아암용 파일럿 전환 밸브, 37 : 붐용 파일럿 전환 밸브, 41 : 제1 조작 레버 장치, 41A∼41D, 42A∼42D : 파일럿압 제어 밸브, 42 : 제2 조작 레버 장치, 44 : 제1 조작 레버, 45 : 제2 조작 레버, 50 : 제3 유압 펌프, 51, 55 : 펌프 유로, 52 : 탱크 유로, 53, 54, 56∼61 : 파일럿 관로, 63, 64, 66∼69 : 유압 센서, 70 : 중계 블록, 73∼79 : 비례 전자 밸브, 80 : 셔틀 밸브, 81 : 밸브 본체, 82 : 실린더부, 83 : 피스톤, 84 : 리테이너, 85 : 스풀, 86 : 메인 스프링, 87 : 스프링, G3∼G9 : 지령 신호, P3, P4, P6∼P9 : 압력 신호, S : 설계면, pa1, pb1, pbk1 : 제1 파일럿 포트, pa2, pb2, pbk2 : 제2 파일럿 포트.

Claims

붐과, 상기 붐에 부착된 아암을 갖는 작업기와,
붐 하강용 파일럿 포트를 갖고, 상기 붐을 작동 제어하는 붐용 파일럿 전환 밸브와,
상기 붐 하강용 파일럿 포트에 접속된 붐 하강용 파일럿 관로와,
상기 붐 하강용 파일럿 관로에 설치된 붐 하강용 비례 전자 밸브와,
상기 작업기를 구동하는 사용자 조작을 접수하고, 상기 사용자 조작에 따른 유압 신호를 출력하는 조작 부재와,
상기 붐 하강용 비례 전자 밸브의 개방도를 제어하는 컨트롤러를 구비하고,
상기 아암을 덤프 조작하기 위한 아암 덤프 신호가 상기 유압 신호에 포함되어 있을 때, 상기 컨트롤러는, 상기 붐 하강용 비례 전자 밸브에 대하여 출력하는 전류치를, 상기 아암을 굴삭 조작하기 위한 아암 굴삭 신호가 상기 유압 신호에 포함되어 있을 때보다 급하게 증가시키는 것인 유압 셔블.
제1항에 있어서, 상기 컨트롤러가 상기 붐 하강용 비례 전자 밸브에 대하여 개방도 증가를 지시하는 지령 신호를 출력하는 경우의 단위 시간당의 전류의 증가량은, 상기 아암 굴삭 신호가 상기 유압 신호에 포함되어 있을 때보다, 상기 아암 덤프 신호가 상기 유압 신호에 포함되어 있을 때에, 더 큰 것인 유압 셔블.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 아암 덤프 신호가 상기 유압 신호에 포함되어 있을 때, 상기 컨트롤러는, 상기 붐 하강용 비례 전자 밸브에 대하여 출력하는 전류치를, 스텝형으로 증가시키는 것인 유압 셔블.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 작업기는, 상기 아암에 부착되고, 날끝을 갖는 버킷을 더 갖고,
상기 컨트롤러는, 작업 대상의 목표 형상을 나타내는 설계 지형보다 상기 날끝이 내려가지 않도록, 상기 붐을 제어하는 것인 유압 셔블.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 위성 통신을 통해 외부와의 사이에서 정보를 송수신하는, 유압 셔블.