KR101918434B1 - 건설 기계의 유압 제어 장치 - Google Patents

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료헤이 야마시타
신야 이무라
고지 이시카와
히데카즈 모리키
히로아키 아마노
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히다찌 겐끼 가부시키가이샤
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Abstract

유압 액추에이터에 작용하는 부의 부하의 변화에 따라서 미터아웃 압력 손실을 저감할 수 있어, 부의 부하의 크기를 검출하는 압력 센서에 이상 상태가 발생해도, 조작성의 악화를 방지할 수 있는 건설 기계의 유압 제어 장치를 제공한다. 유압 액추에이터로부터 배출되는 압유가 흐르는 미터아웃 유로와, 미터아웃 유로에 설치된 가변 스로틀과, 외력에 의해 유압 액추에이터에 가해지는 부하이며, 유압 액추에이터의 동작 방향과 동일한 방향의 부하인 부의 부하의 크기를 검출하는 부하 검출기와, 부하 검출기의 이상을 검출하지 않을 때에는, 가변 스로틀의 개구 면적의 합계값을, 부하 검출기에 의해 검출되는 부의 부하의 크기의 증가와 조작량 검출기의 조작량에 따라서 저감하고, 부하 검출기의 이상을 검출하였을 때에는, 가변 스로틀의 개구 면적의 합계값을, 조작량 검출기의 조작량에 따라서 미리 정한 값까지 저감하는 제어 장치를 구비한다.

Description

건설 기계의 유압 제어 장치
본 발명은 건설 기계의 유압 제어 장치에 관한 것이다.
유압 셔블 등의 건설 기계는, 일반적으로, 유압 펌프와, 당해 유압 펌프로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 유압 액추에이터와, 당해 유압 액추에이터에 대한 압유의 급배를 제어하는 유량 제어 밸브를 구비하고 있다. 예를 들어, 유압 셔블의 경우, 유압 액추에이터는, 프론트 작업 장치의 붐을 구동하는 붐 실린더, 아암을 구동하는 아암 실린더, 버킷을 구동하는 버킷 실린더, 선회체를 선회시키기 위한 선회 유압 모터, 주행체를 주행시키기 위한 주행 유압 모터 등이며, 각각의 액추에이터에 대하여 유량 제어 밸브가 설치되어 있다. 또한, 각 유량 제어 밸브는 미터인 스로틀과 미터아웃 스로틀을 갖고, 미터인 스로틀에 의해 유압 펌프로부터 해당하는 유압 액추에이터에 공급되는 압유의 유량을 제어하고, 미터아웃 스로틀에 의해 당해 유압 액추에이터로부터 탱크에 배출되는 압유의 유량을 제어한다.
이와 같은 유압 액추에이터를 구비하는 건설 기계에서는, 유압 액추에이터의 지지 대상물(예를 들어, 아암 실린더이면 아암 및 버킷(어태치먼트))의 자체 중량이, 당해 유압 액추에이터의 동작 방향과 동일한 방향의 부하(이하, 「부의 부하」라 칭하는 경우가 있음)로서 작용하면, 당해 유압 액추에이터의 동작 속도가 증가함과 함께, 이에 의해 미터인측의 압유의 유량이 부족하여, 공동 현상(캐비테이션)이 발생하는 경우가 있다. 이 결과, 건설 기계의 조작성이 악화될 우려가 발생한다.
이와 같은 문제에 대하여, 유압 실린더의 로드측에 접속되는 로드측 관로로부터 분기되어 탱크에 연락되는 미터아웃 관로에 파일럿식의 가변 개구 밸브를 설치하고, 로드측의 압력에 따라서 가변 개구 밸브의 개구 면적을 제어하도록 구성한 유압 회로가 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2006-177402호 공보
그런데, 상술한 부의 부하를 지지하는 데 필요한 로드측의 압력, 즉 미터아웃 압력 손실은, 아암과 어태치먼트의 중량뿐만 아니라, 아암의 자세에 의해서도 변화된다. 예를 들어, 아암을 공중에서 지면에 대하여 수평에 가까운 각도로부터 연직까지 크라우드 동작하는 경우, 아암 실린더의 신장 개시 직후, 즉 아암의 각도가 수평에 가까운 상태에서는, 부의 부하를 지지하기 위해 높은 로드측의 압력이 필요로 되는 데 반해, 아암 실린더가 신장한 아암의 각도가 연직에 가까운 상태에서는, 신장 개시 직후보다도 낮은 로드측의 압력으로 부의 부하를 지지할 수 있다.
본 발명의 출원인과 발명자는, 이 점을 근거로 하여, 이하의 구성의 유압 제어 장치를 발명하여 특허 출원되어 있다. 즉, 유압 액추에이터에 대한 압유의 급배를 제어하는 제어 밸브와, 상기 제어 밸브의 스풀 위치를 조작하는 조작 레버와, 상기 유압 액추에이터로부터 배출되는 압유가 흐르는 미터아웃 유로와, 상기 미터아웃 유로 상에 설치된 가변 스로틀과, 상기 유압 액추에이터에 작용하는 부의 부하의 크기를 검출하는 압력 센서와, 상기 조작 레버의 조작량을 검출하기 위한 압력 센서를 구비하고, 검출한 상기 부의 부하의 크기와 상기 조작 레버의 조작량에 따라서 상기 제어 밸브의 스풀 위치를 이동시킴과 함께, 상기 가변 스로틀의 개구 면적을 제어하는 것을 특징으로 하는 유압 제어 장치. 이와 같은 유압 제어 장치에 의하면, 예를 들어 부의 부하의 크기가 증가한 경우에는, 가변 스로틀의 개구 면적을 저감시키도록 제어한다.
그러나, 상술한 구성의 유압 제어 장치에 있어서, 유압 액추에이터에 작용하는 부의 부하의 크기를 검출하는 압력 센서에 고장 혹은 이상 상태가 발생한 경우, 부의 부하의 크기를 정확하게 검출할 수 없게 되므로, 가변 스로틀의 개구 면적을 부의 부하를 지지하는 데 필요한 크기로 저감할 수 없는 것이 상정된다. 이 결과, 공동 현상이 발생하여 조작성을 악화시킴과 함께, 최악의 경우에는, 유압 기기의 손상을 초래할 우려가 있다.
본 발명은 상술한 사항에 기초하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 유압 액추에이터에 작용하는 부의 부하의 변화에 따라서 미터아웃 압력 손실을 저감할 수 있음과 함께, 부의 부하의 크기를 검출하는 압력 센서에 고장 혹은 이상 상태가 발생한 경우라도, 조작성의 악화나 유압 기기의 손상을 방지할 수 있는 건설 기계의 유압 제어 장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 제1 발명은, 유압 펌프로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 유압 액추에이터와, 상기 유압 액추에이터로부터 배출되는 압유가 흐르는 1개 또는 복수의 미터아웃 유로와, 상기 1개의 미터아웃 유로에 설치된 1개의 가변 스로틀, 또는 복수의 미터아웃 유로에 각각 설치된 복수의 가변 스로틀과, 상기 유압 액추에이터의 동작 지령 신호를 조작량에 따라서 출력하는 조작 장치와, 상기 조작 장치의 조작량을 검출하는 조작량 검출기와, 외력에 의해 상기 유압 액추에이터에 가해지는 부하이며, 상기 유압 액추에이터의 동작 방향과 동일한 방향의 부하인 부의 부하의 크기를 검출하는 부하 검출기와, 상기 부하 검출기의 고장 혹은 이상 상태를 검출하는 부하 이상 검출기와, 상기 부하 이상 검출기가 상기 부하 검출기의 고장 혹은 이상 상태를 검출하지 않을 때에는, 상기 1개의 미터아웃 유로에 설치된 상기 1개의 가변 스로틀의 개구 면적, 또는 상기 복수의 미터아웃 유로에 각각 설치된 상기 복수의 가변 스로틀 개구 면적의 합계값을, 상기 부하 검출기에 의해 검출되는 부의 부하의 크기의 증가와 상기 조작량 검출기에 의해 검출되는 조작량에 따라서 저감하고, 상기 부하 이상 검출기가 상기 부하 검출기의 고장 혹은 이상 상태를 검출하였을 때에는, 상기 1개의 가변 스로틀의 개구 면적, 또는 상기 복수의 가변 스로틀의 개구 면적의 합계값을, 상기 조작량 검출기에 의해 검출되는 조작량에 따라서 미리 정한 값까지 저감하는 제어 장치를 구비하는 것으로 한다.
본 발명에 따르면, 부의 부하의 크기를 검출하는 압력 센서에 고장 혹은 이상 상태가 발생한 경우라도, 조작성의 악화나 유압 기기의 손상을 방지할 수 있는 건설 기계의 유압 제어 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 건설 기계의 유압 제어 장치의 제1 실시 형태를 구비한 유압 셔블을 도시하는 측면도이다.
도 2는 본 발명의 건설 기계의 유압 제어 장치의 제1 실시 형태에 있어서, 아암 실린더에 관한 제어ㆍ유압 회로를 도시하는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 건설 기계의 유압 제어 장치의 제1 실시 형태를 구성하는 컨트롤러의 처리 기능을 도시하는 기능 블록도이다.
도 4는 본 발명의 건설 기계의 유압 제어 장치의 제1 실시 형태에 있어서, 아암을 공중에서 지면에 대하여 수평에 가까운 각도로부터 연직까지 크라우드한 경우의 아암 각도와 아암 실린더에 작용하는 부하의 관계를 도시하는 특성도이다.
도 5는 본 발명의 건설 기계의 유압 제어 장치의 제1 실시 형태에 있어서, 아암을 공중에서 지면에 대하여 수평에 가까운 각도로부터 연직까지 크라우드한 경우의 아암 각도와 미터아웃 스로틀(23a)의 목표 개구 면적의 관계를 도시하는 특성도이다.
도 6은 본 발명의 건설 기계의 유압 제어 장치의 제2 실시 형태에 있어서, 아암 실린더에 관한 제어ㆍ유압 회로를 도시하는 개념도이다.
도 7은 본 발명의 건설 기계의 유압 제어 장치의 제2 실시 형태에 있어서의, 미터아웃 스로틀(52a, 23a)의 개구 면적 특성을 도시하는 특성도이다.
도 8은 본 발명의 건설 기계의 유압 제어 장치의 제2 실시 형태를 구성하는 컨트롤러의 처리 기능을 도시하는 기능 블록도이다.
도 9는 본 발명의 건설 기계의 유압 제어 장치의 제2 실시 형태에 있어서, 아암을 공중에서 지면에 대하여 수평에 가까운 각도로부터 연직까지 크라우드한 경우의 아암 각도와 아암 실린더에 작용하는 부하의 관계를 도시하는 특성도이다.
도 10은 본 발명의 건설 기계의 유압 제어 장치의 제2 실시 형태에 있어서, 아암을 공중에서 지면에 대하여 수평에 가까운 각도로부터 연직까지 크라우드한 경우의 아암 각도와 미터아웃 스로틀(52a)의 목표 개구 면적의 관계를 도시하는 특성도이다.
이하, 건설 기계로서 유압 셔블을 예로 들어 본 발명의 실시 형태를 도면을 사용하여 설명한다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 건설 기계의 유압 제어 장치의 제1 실시 형태를 구비한 유압 셔블을 도시하는 측면도이다.
도 1에 있어서, 유압 셔블(301)은 좌우 한 쌍의 크롤러(302a, 302b)를 구비한 주행체(303)와, 주행체(303)의 상부에 선회 가능하게 설치한 선회체(304)와, 일단이 선회체(304)에 연결된 다관절형의 작업 장치(300)를 구비하고 있다.
주행체(303)에는, 크롤러(302a, 302b)를 구동시키는 주행 유압 모터(318a, 318b)가 탑재되어 있다. 선회체(304) 중앙부에는, 선회체(304)를 선회시키는 선회 유압 모터(319)가 구비되어 있다. 선회체(304)의 전방 좌측에는 조작 레버(조작 장치)(6)(도 2 참조)가 저장된 운전실(305)이 설치되어 있다. 선회체(304) 전방 중앙부에는 작업 장치(300)가 설치되어 있다.
작업 장치(300)는 선회체(304)의 전방 중앙부에 설치된 붐 푸트(도시하지 않음)에 상하 요동 가능하게 설치된 붐(310)과, 붐(310)의 선단에 전후 방향으로 요동 가능하게 설치된 아암(312)과, 아암(312)의 선단에 상하 회동 가능하게 설치된 작업구(어태치먼트)인 버킷(314)을 구비하고 있다.
또한, 작업 장치(300)는 붐 푸트와 붐(310)에 연결되며, 붐(310)을 상하 방향으로 요동시키는 붐 실린더(유압 실린더)(311)와, 붐(310)과 아암(312)에 연결되며, 아암(312)을 상하 방향으로 요동시키는 아암 실린더(유압 실린더)(4)와, 아암(312)과 작업구(314)에 연결되며, 버킷(314)을 상하 방향으로 회동시키는 버킷 실린더(유압 실린더)(315)를 갖고 있다. 즉, 작업 장치(300)는 이들 각 유압 실린더(311, 4, 315)에 의해 구동된다.
도 2는 본 발명의 건설 기계의 유압 제어 장치의 제1 실시 형태에 있어서, 아암 실린더에 관한 제어ㆍ유압 회로를 도시하는 개념도이다. 도 2에 있어서, 본 실시 형태에 관한 유압 제어 장치는, 원동기(1)와, 이 원동기(1)에 의해 구동되는 유압 펌프(2)와, 유압 펌프(2)의 토출 라인(3)에 접속되며, 아암 실린더(4)에 공급되는 압유의 유량 및 방향을 제어하는 아암용의 제어 밸브(31)를 갖는 밸브 장치(5)와, 아암용의 조작 레버 장치인 파일럿 밸브(6)를 구비하고 있다.
유압 펌프(2)는 가변 용량형이며, 배기 용적 가변 부재, 예를 들어 경사판(2a)을 갖고, 경사판(2a)은 유압 펌프(2)의 토출압이 높아짐에 따라서 용량을 저감시키도록 마력 제어 액추에이터(2b)에 의해 제어된다.
제어 밸브(31)는 센터 바이패스형이며, 센터 바이패스부(21)가 센터 바이패스 라인(32) 상에 위치하고 있다. 센터 바이패스 라인(32)은 상류측이 유압 펌프(2)의 토출 라인(3)에 접속되고, 하류측이 탱크(33)에 접속되어 있다. 또한, 제어 밸브(31)는 펌프 포트(31a) 및 탱크 포트(31b)와 액추에이터 포트(31c, 31d)를 갖고, 펌프 포트(31a)는 센터 바이패스 라인(32)에 접속되고, 탱크 포트(31b)는 탱크(33)에 접속되며, 액추에이터 포트(31c, 31d)는 액추에이터 라인(35, 34)을 통해 아암 실린더(4)의 1보텀측 유실과 로드측 유실에 접속되어 있다.
파일럿 밸브(6)는 조작 레버(36)와, 한 쌍의 감압 밸브(도시하지 않음)를 내장한 파일럿압 발생부(37)를 갖고, 파일럿압 발생부(37)는 파일럿 라인(38, 39)을 통해 제어 밸브(31)의 파일럿압 수압부(31e, 31f)에 접속되어 있다. 조작 레버(36)가 조작되면 지령 파일럿압 발생부(37)는 그 조작 방향에 따라서 한 쌍의 감압 밸브 중 한쪽을 작동시키고, 그 조작량에 따른 파일럿압을 파일럿 라인(38, 39) 중 한쪽에 출력한다.
제어 밸브(31)는 중립 위치 A와 전환 위치 B, C를 갖고, 파일럿 라인(38)으로부터 수압부(31e)에 파일럿압이 부여되면, 도시 좌측의 전환 위치 B로 전환된다. 이때, 액추에이터 라인(35)이 미터인측에, 액추에이터 라인(34)이 미터아웃측으로 되고, 아암 실린더(4)의 보텀측 유실에 압유가 공급되어, 아암 실린더(4)의 피스톤 로드가 신장한다.
한편, 파일럿 라인(39)으로부터 수압부(31f)에 파일럿압이 부여되면, 도시 우측의 위치 C로 전환된다. 이때, 액추에이터 라인(34)이 미터인측에, 액추에이터 라인(35)이 미터아웃측으로 되고, 아암 실린더(4)의 로드측 유실에 압유가 공급되어, 아암 실린더(4)의 피스톤 로드가 수축한다. 아암 실린더(4)의 피스톤 로드의 신장은 아암을 끌어들이는 동작 즉 크라우드 활동작에 대응하고, 아암 실린더(4)의 피스톤 로드의 수축은 아암을 밀어내는 동작 즉 덤프 동작에 대응한다.
또한, 제어 밸브(31)는 미터인 스로틀(22a, 22b) 및 미터아웃 스로틀(23a, 23b)을 갖고 있다. 제어 밸브(31)가 전환 위치 B에 있을 때는 미터인 스로틀(22a)에 의해 아암 실린더(4)에 공급되는 압유의 유량을 제어하고, 미터아웃 스로틀(23a)에 의해 아암 실린더(4)로부터의 복귀유의 유량을 제어한다. 한편, 제어 밸브(31)가 전환 위치 C에 있을 때는 미터인 스로틀(22b)에 의해 아암 실린더(4)에 공급되는 압유의 유량을 제어하고, 미터아웃 스로틀(23b)에 의해 아암 실린더(4)로부터의 복귀유의 유량을 제어한다.
본 발명의 건설 기계의 유압 제어 장치의 제1 실시 형태는, 그 특징적 구성으로서, 아암 실린더(4)의 보텀측 유실의 압력을 검출하는 압력 센서(41)와, 아암 실린더(4)의 로드측 유실의 압력을 검출하는 압력 센서(42)와, 파일럿 밸브(6)로부터 출력되는 아암 크라우드 파일럿압을 검출하는 압력 센서(43)와, 파일럿 라인(38)에 배치되는 전자 비례 밸브(44)와, 압력 센서(41), 압력 센서(42) 및 압력 센서(43)의 검출 신호를 입력하고, 소정의 연산 처리를 행하여, 전자 비례 밸브(44)에 지령 전류를 출력하는 컨트롤러(45)를 갖고 있다.
다음에, 본 실시 형태에 있어서의 컨트롤러의 처리 내용을 도 3을 사용하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 건설 기계의 유압 제어 장치의 제1 실시 형태를 구성하는 컨트롤러의 처리 기능을 도시하는 기능 블록도이다.
컨트롤러(45)는 아암 실린더 부하 연산부(45a)와, 제1 미터아웃 개구 연산부(45b)와, 제2 미터아웃 개구 연산부(45c)와, 실린더 압력 센서 고장 검출부(45d)와, 출력 선택부(45e)와, 솔레노이드 전류 연산부(45f)를 구비하고 있다.
아암 실린더 부하 연산부(45a)는 압력 센서(41)가 검출한 아암 실린더(4)의 보텀측 유실의 압력 신호와, 압력 센서(42)가 검출한 아암 실린더(4)의 로드측 유실의 압력 신호를 입력하고, 아암 실린더(4)의 보텀측 유실의 압력 신호와 보텀측 유실의 수압 면적의 곱으로부터 아암 실린더(4)의 로드측 유실의 압력 신호와 로드측 유실의 수압 면적의 곱을 감산하여, 아암 실린더(4)의 부하를 산출한다.
구체적으로는, 압력 센서(41)가 검출한 아암 실린더(4)의 보텀측 유실의 압력 신호를 제1 입력으로서 입력하고, 보텀측 유실의 수압 면적에 상당하는 신호를 제2 입력으로서 입력하고, 제1 입력과 제2 입력의 승산한 결과를 출력하는 제1 승산기 A1과, 압력 센서(42)가 검출한 아암 실린더(4)의 로드측 유실의 압력 신호를 제1 입력으로서 입력하고, 로드측 유실의 수압 면적에 상당하는 신호를 제2 입력으로서 입력하고, 제1 입력과 제2 입력의 승산한 결과를 출력하는 제2 승산기 A2와, 제1 승산기 A1의 출력 신호를 제1 입력으로서 입력하고, 제2 승산기 A2의 출력 신호를 제2 입력으로서 입력하고, 제1 입력으로부터 제2 입력을 감산한 결과를 출력하는 감산기 B를 구비하고 있다. 산출한 아암 실린더(4)의 부하 신호는, 제1 미터아웃 개구 연산부(45b)에 출력된다.
아암 실린더 부하 연산부(45a)는, 예를 들어 굴삭 작업 등의 시와 같이 아암 실린더(4)의 피스톤 로드가 신장하는 방향과 반대의 방향의 부하가 작용하는 경우, 보텀측 유실의 압력 신호와 보텀측 유실의 수압 면적의 곱인 제1 승산기 A1의 출력 쪽이, 로드측 유실의 압력 신호와 로드측 유실의 수압 면적의 곱인 제2 승산기 A2의 출력보다도 커져, 감산의 결과인 감산기 B의 출력은 정으로 되고, 아암 실린더(4)의 부하로서, 정의 부하를 산출한다.
한편, 아암과 어태치먼트의 중량에 의한 부하와 같이 아암 실린더(4)의 피스톤 로드가 신장하는 방향과 동일한 방향의 부하가 작용하는 경우, 보텀측 유실의 압력 신호와 보텀측 유실의 수압 면적의 곱인 제1 승산기 A1의 출력쪽이, 로드측 유실의 압력 신호와 로드측 유실의 수압 면적의 곱인 제2 승산기 A2의 출력보다도 작아져, 감산의 결과인 감산기 B의 출력은 부로 되고, 아암 실린더(4)의 부하로서, 부의 부하를 산출한다.
제1 미터아웃 개구 연산부(45b)는 압력 센서(43)가 검출한 아암 크라우드 파일럿 압력 신호와, 아암 실린더 부하 연산부(45a)에서 산출된 아암 실린더(4)의 부하를 입력하고, 도 3 중에 도시한 테이블을 사용하여 아암 실린더(4)의 부하와 아암 크라우드 파일럿압에 따른 미터아웃 스로틀(23a)의 목표 개구 면적을 산출한다. 산출한 미터아웃 스로틀(23a)의 목표 개구 면적 신호는, 출력 선택부(45e)에 출력된다.
제1 미터아웃 개구 연산부(45b)의 테이블에 있어서, 실선으로 나타내는 특성 A는, 아암 실린더 부하 연산부(45a)에서 산출한 아암 실린더(4)의 부하 신호가 정일 때에 있어서의, 아암 크라우드 파일럿압에 따른 미터아웃 스로틀(23a)의 목표 개구 면적 신호의 특성(최댓값)을 나타낸다. 이 특성은, 부하 신호가 정이면, 그 크기에는 의존하지 않는다. 한편, 파선으로 나타내는 특성 B는, 아암 실린더 부하 연산부(45a)에서 산출한 아암 실린더(4)의 부하 신호가 부이며 그 절댓값이 최대일 때에 있어서의, 아암 크라우드 파일럿압에 따른 미터아웃 스로틀(23a)의 목표 개구 면적 신호의 특성(최솟값)을 나타낸다. 동일한 아암 크라우드 파일럿압에 있어서, 특성 B는 아암 실린더(4)의 부하 신호가 부이며 절댓값이 최대인 경우이고, 절댓값이 작아짐에 따라서, 특성 A의 방향으로 미터아웃 스로틀(23a)의 목표 개구 면적 신호가 증가하는 특성선이 존재한다.
바꾸어 말하면, 일정한 아암 크라우드 파일럿압에 있어서, 아암 실린더(4)의 부하 신호가 부이며 절댓값이 최대일 때에는, 미터아웃 스로틀(23a)의 목표 개구 면적 신호를 최솟값까지 감소시키고, 절댓값이 작아짐에 따라서, 미터아웃 스로틀(23a)의 목표 개구 면적 신호를 특성 A의 방향으로 증가시키고 있다.
제2 미터아웃 개구 연산부(45c)는 압력 센서(43)가 검출한 아암 크라우드 파일럿 압력 신호를 입력하고, 도 3 중에 도시한 테이블을 사용하여 아암 크라우드 파일럿압에 따른 미터아웃 스로틀(23a)의 목표 개구 면적을 산출한다. 산출한 미터아웃 스로틀(23a)의 목표 개구 면적 신호는, 출력 선택부(45e)에 출력된다. 또한, 제2 미터아웃 개구 연산부(45c)의 테이블에 있어서의 특성은, 제1 미터아웃 개구 연산부(45b)의 특성 B와 동일하며, 아암 크라우드 파일럿압에 따른 미터아웃 스로틀(23a)의 목표 개구 면적 신호의 특성(최솟값)을 나타낸다.
실린더 압력 센서 고장 검출부(45d)는, 압력 센서(41)가 검출한 아암 실린더(4)의 보텀측 유실의 압력 신호와, 압력 센서(42)가 검출한 아암 실린더(4)의 로드측 유실의 압력 신호를 입력하고, 이들 압력 신호의 값과 최대 역치와 최소 역치를 비교하여, 역치를 초과하는 상태가 일정 시간 계속된 경우에, 실린더 압력 센서가 고장/이상 상태라고 판단한다. 예를 들어, 회로의 단선이나 접속부의 접촉 불량이 발생한 경우에는, 센서의 출력 전압은 최소 전압으로 되고, 회로가 단락된 경우에는, 센서의 출력 전압은 최대 전압으로 되는 것이 상정된다. 이 때문에, 역치를 초과하는 것과, 그 상태가 일정 시간 계속됨으로써 고장/이상 상태라고 판단한다.
구체적으로는, 압력 센서(41)가 검출한 아암 실린더(4)의 보텀측 유실의 압력 신호를 제1 입력으로서 입력하고, 최대 역치를 제2 입력으로서 입력하는 제1 비교기(콤퍼레이터) C1과, 제1 비교기 C1과 동일한 제1 입력이며, 최소 역치를 제2 입력으로서 입력하는 제2 비교기(콤퍼레이터) C2와, 압력 센서(42)가 검출한 아암 실린더(4)의 로드측 유실의 압력 신호를 제1 입력으로서 입력하고, 최대 역치를 제2 입력으로서 입력하는 제3 비교기(콤퍼레이터) C3과, 제3 비교기 C3과 동일한 제1 입력이며, 최소 역치를 제2 입력으로서 입력하는 제4 비교기(콤퍼레이터) C4와, 제1 비교기 A1의 출력 신호를 입력하는 제1 한시 연산기(타이머) D1과, 제2 비교기 C2의 출력 신호를 입력하는 제2 한시 연산기(타이머) D2와, 제3 비교기 C3의 출력 신호를 입력하는 제3 한시 연산기(타이머) D3과, 제4 비교기 C4의 출력 신호를 입력하는 제4 한시 연산기(타이머) D4와, 제1 한시 연산기 D1∼제4 한시 연산기 D4의 출력 신호를 입력하는 논리합 연산기 E를 구비하고 있다.
여기서, 제1 비교기 C1과 제3 비교기 C3은, 제1 입력이 역치인 제2 입력 초과인 경우에 디지털 출력 신호 1을 출력한다. 제2 비교기 C2와 제4 비교기 C4는, 제1 입력이 역치인 제2 입력 미만인 경우에 디지털 출력 신호 1을 출력한다. 또한, 제1 한시 연산기 D1∼제4 한시 연산기 D4는, 입력 신호가 입력된 후, 미리 정해진 시간 경과 후에 디지털 출력 신호 1을 출력한다. 논리합 연산기 E는, 입력된 4개의 신호 중 어느 하나가 1이면, 디지털 출력 신호 1을 출력한다. 산출한 디지털 출력 신호는, 출력 선택부(45e)에 출력된다.
출력 선택부(45e)는 제1 미터아웃 개구 연산부(45b)의 출력 신호를 제1 입력, 제2 미터아웃 개구 연산부(45c)의 출력 신호를 제2 입력으로서 입력하고, 전환 신호로서 실린더 압력 센서 고장 검출부(45d)의 논리합 연산기 C로부터의 디지털 출력 신호를 입력하고 있다. 출력 선택부(45e)는 전환 신호인 디지털 출력 신호가 1일 때에는, 출력 신호로서 제2 입력인 제2 미터아웃 개구 연산부(45c)의 출력 신호를 출력한다. 또한, 입력하고 있는 전환 신호의 논리합 연산기 E로부터의 디지털 출력 신호가 0일 때에는, 출력 신호로서 제1 입력인 제1 미터아웃 개구 연산부(45b)의 출력 신호를 출력한다. 출력 선택부(45e)의 출력 신호는, 솔레노이드 전류 연산부(45f)에 입력되고 있다.
솔레노이드 전류 연산부(45f)는 제1 미터아웃 개구 연산부(45b) 또는 제2 미터아웃 개구 연산부(45c)에서 산출된 미터아웃 스로틀(23a)의 목표 개구 면적을 출력 선택부(45e)로부터 입력하고, 입력값에 따른 솔레노이드 전류값을 산출하여, 전자 비례 밸브(44)에 제어 신호로서 출력한다.
다음에, 본 발명의 건설 기계의 유압 제어 장치의 제1 실시 형태의 동작을 도 4 및 도 5를 사용하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 건설 기계의 유압 제어 장치의 제1 실시 형태에 있어서, 아암을 공중에서 지면에 대하여 수평에 가까운 각도로부터 연직까지 크라우드한 경우의 아암 각도와 아암 실린더에 작용하는 부하의 관계를 도시하는 특성도, 도 5는 본 발명의 건설 기계의 유압 제어 장치의 제1 실시 형태에 있어서, 아암을 공중에서 지면에 대하여 수평에 가까운 각도로부터 연직까지 크라우드한 경우의 아암 각도와 미터아웃 스로틀의 목표 개구 면적의 관계를 도시하는 특성도이다.
또한, 압력 센서(41, 42)가 정상 상태에 있는 경우와, 압력 센서(41, 42) 중 어느 한쪽, 또는 그 양쪽에 고장 혹은 이상 상태가 발생한 경우를 비교하여 설명한다.
먼저, 압력 센서(41, 42)가 정상 상태에 있는 경우의 동작에 대하여 설명한다. 도 4의 횡축에 나타내는 아암 각도란, 수평면에 대한 아암(312)의 각도이며, 아암(312)이 공중에서 지면에 대하여 수평으로 보유 지지된 상태를 0도라 하고, 이 상태로부터 아암 실린더(4)를 신장하여 도 1 중의 반시계 방향으로 아암(312)을 회동시켜 아암(312)이 수평면에 대하여 연직으로 보유 지지된 상태를 90도라 한다.
도 4에 있어서, 실선으로 나타내는 특성 A는, 표준 버킷을 장착한 경우의 아암 실린더(4)의 부하를 나타내고, 파선으로 나타내는 특성 B는, 표준 버킷보다 무거운 어태치먼트를 장착한 경우의 아암 실린더(4)의 부하를 나타낸다. 어느 경우도, 아암 각도가 0도(수평)에 가까운 상태에서는, 아암(312)과 어태치먼트의 중량에 의해 아암 실린더 부하는 부의 부하로 되지만, 아암 각도가 연직에 가까워짐에 따라서 부의 부하의 절댓값은 감소하고, 연직 부근에서 정의 부하로 된다.
이때의 아암 각도와 컨트롤러(45)의 제1 미터아웃 개구 연산부(45b)에서 산출되는 미터아웃 스로틀(23a)의 목표 개구 면적 신호의 관계를 도 5에 도시한다. 도 5에 있어서, 실선으로 나타내는 특성 A는, 표준 버킷을 장착한 경우의 미터아웃 스로틀(23a)의 목표 개구 면적을 나타내고, 파선으로 나타내는 특성 B는, 표준 버킷보다 무거운 어태치먼트를 장착한 경우의 미터아웃 스로틀(23a)의 목표 개구 면적을 나타낸다.
표준 버킷을 장착한 경우에는, 아암 각도가 0도(수평)에 가까운 상태에서는, 미터아웃 스로틀(23a)의 목표 개구 면적은 좁혀져 있지만, 아암 각도가 연직에 가까워짐에 따라서 증가하여, 최댓값으로 된다. 여기서, 이 최댓값은, 도 3의 제1 미터아웃 개구 연산부(45b)의 실선으로 나타내는 특성 A의 개구 면적 특성에 상당한다.
표준 버킷보다 무거운 어태치먼트를 장착한 경우에는, 아암 각도가 0도(수평)에 가까운 상태에서는, 미터아웃 스로틀(23a)의 목표 개구 면적은 최솟값으로 되지만, 아암 각도가 연직에 가까워짐에 따라서 증가하여, 최댓값으로 된다. 여기서, 이 최솟값은, 도 3의 제1 미터아웃 개구 연산부(45b)의 파선으로 나타내는 특성 B의 개구 면적 특성에 상당한다.
이와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 아암 실린더(4)의 부하에 따라서 미터아웃 스로틀(23a)의 목표 개구 면적을 변화시키므로, 미터아웃 압력 손실을 저감할 수 있고, 에너지 손실도 저감할 수 있다.
여기서, 본 실시 형태의 이해를 용이하게 하기 위해, 도 3에 도시한 컨트롤러(45)에 있어서, 제2 미터아웃 개구 연산부(45c)와 실린더 압력 센서 고장 검출부(45d)와 출력 선택부(45e)를 구비하지 않는 경우이며, 압력 센서가 고장 혹은 이상 상태인 경우의 동작을 설명한다.
예를 들어, 압력 센서(41)의 출력이 실제의 검출 압력과 무관계하게 최고 압력에서 일정해진 경우에는, 도 3에 도시한 아암 실린더 부하 연산부(45a)에서 산출한 아암 실린더(4)의 부하 신호는 항상 정의 부하로 되므로, 제1 미터아웃 개구 연산부(45b)에서 산출되는 미터아웃 스로틀(23a)의 목표 개구 면적 신호는, 실선으로 나타내는 특성 A의 개구 면적 특성이 출력된다.
이와 같은 상황에 있어서, 아암을 공중에서 지면에 대하여 수평에 가까운 각도로부터 연직까지 크라우드하면, 실제로는 도 4에서 도시한 바와 같이 아암 각도가 0도(수평)에 가까운 상태에서는, 부의 부하가 작용하고 있음에도 불구하고, 도 5에서 도시한 바와 같이 미터아웃 스로틀(23a)의 개구 면적이 부의 부하를 지지하는 데 필요한 개구 면적까지 저감되지 않는다. 이것에 의해, 공동 현상이 발생하여, 조작성의 악화나 아암 실린더(4)나 밸브 장치(5)의 손상을 초래할 우려가 있다. 본 발명의 건설 기계의 유압 제어 장치는, 이와 같은 압력 센서의 고장/이상 상태에 있어서도, 조작성의 악화나 유압 기기의 손상을 방지하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 건설 기계의 유압 제어 장치의 제1 실시 형태에 있어서, 압력 센서(41, 42) 중 어느 한쪽, 또는 그 양쪽에 고장 혹은 이상 상태가 발생한 경우에 대하여 도 3을 사용하여 설명한다.
예를 들어, 압력 센서(41)의 출력이 실제의 검출 압력과 무관계하게 최고 압력에서 일정해진 경우에는, 실린더 압력 센서 고장 검출부(45d)의 제1 비교기 C1의 제1 입력이 최대 역치인 제2 입력을 초과하므로, 디지털 출력 신호 1이 출력되어, 제1 한시 연산기 D1에 입력된다. 제1 한시 연산기 D1은, 입력 신호가 입력된 후 미리 정해진 시간 경과 후에 디지털 출력 신호를 논리합 연산기 E에 출력한다. 논리합 연산기 E로부터 디지털 출력 신호 1이 출력 선택부(45e)에 출력된다.
출력 선택부(45e)는 전환 신호인 디지털 출력 신호 1을 입력하였으므로, 제1 입력인 제1 미터아웃 개구 연산부(45b)의 출력 신호로부터, 제2 입력인 제2 미터아웃 개구 연산부(45c)의 출력 신호로 출력 신호를 전환하여 솔레노이드 전류 연산부(45f)에 출력하고, 솔레노이드 전류 연산부(45f)는 입력값에 따른 솔레노이드 전류값을 산출하여 전자 비례 밸브(44)를 제어한다.
제2 미터아웃 개구 연산부(45c)의 테이블에는, 제1 미터아웃 개구 연산부(45b)의 특성 B와 동일한 아암 크라우드 파일럿압에 따른 미터아웃 스로틀(23a)의 목표 개구 면적 신호의 특성(최솟값)이 설정되어 있으므로, 아암 실린더(4)에 작용하는 부의 부하의 절댓값이 최대로 되는 조건, 예를 들어 무거운 어태치먼트를 장착한 아암이 지면에 대하여 수평에 가까운 자세여도, 미터아웃 스로틀(23a)의 개구 면적이 부의 부하를 지지하는 데 필요한 개구 면적까지 저감되기 때문에, 공동 현상이 발생하는 일은 없다.
이와 같이, 압력 센서(41, 42) 중 어느 한쪽, 또는 그 양쪽에 고장 혹은 이상 상태가 발생하였을 때에는, 조작 레버(36)의 조작량에 기초하여 미터아웃 스로틀(23a)의 개구 면적을 제어하므로, 아암 실린더(4)에 부의 부하가 작용할 때의 조작성의 악화를 방지할 수 있다.
상술한 본 발명의 건설 기계의 유압 제어 장치의 제1 실시 형태에 따르면, 부의 부하의 크기를 검출하는 압력 센서(41, 42)에 고장 혹은 이상 상태가 발생한 경우라도, 조작성의 악화나 유압 기기의 손상을 방지할 수 있는 건설 기계의 유압 제어 장치를 제공할 수 있다.
실시예 2
이하, 본 발명의 건설 기계의 유압 제어 장치의 제2 실시 형태를 도면을 사용하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 건설 기계의 유압 제어 장치의 제2 실시 형태에 있어서, 아암 실린더에 관한 제어ㆍ유압 회로를 도시하는 개념도, 도 7은 본 발명의 건설 기계의 유압 제어 장치의 제2 실시 형태에 있어서의, 미터아웃 스로틀(52a, 23a)의 개구 면적 특성을 도시하는 특성도이다. 도 6 및 도 7에 있어서, 도 1 내지 도 5에 도시한 부호와 동일 부호의 것은 동일 부분이므로, 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 건설 기계의 유압 제어 장치의 제2 실시 형태에 있어서, 제어ㆍ유압 회로의 개략 시스템은, 제1 실시 형태와 대략 동일하지만, 파일럿 라인(38)에 배치된 전자 비례 밸브(44)를 생략하고, 아암 크라우드 지령 시의 미터아웃측의 액추에이터 라인(34)으로부터 분기하여 탱크(33)에 접속하는 미터아웃 분기 라인(51)을 설치하고, 미터아웃 분기 라인(51)에 미터아웃 제어 밸브(52)를 배치하고, 미터아웃 제어 밸브(52)의 스풀 위치의 전환을 행하기 위한 전자 비례 밸브(53)를 설치한 점이 상이하다.
미터아웃 제어 밸브(52)는 2포트 2위치 밸브이며, 미터아웃 스로틀(52a)과 수압부(52b)를 구비하고 있다. 수압부(52b)는 아암 크라우드 지령측의 파일럿 라인(38)에 신호압 라인(54)을 통해 접속되어 있다. 신호압 라인(54)에는 전자 비례 밸브(53)가 배치되어 있다.
전자 비례 밸브(53)는 컨트롤러(45)로부터 출력되는 지령 전류에 따라서 아암 크라우드 파일럿압을 감압하고, 수압부(52b)에 신호압을 출력한다.
제1 실시 형태에서는, 유량 제어 밸브(31) 내의 미터아웃 스로틀(23a)만의 개구 면적을 부의 부하의 크기에 따라서 제어함으로써 미터아웃 압력 손실의 저감을 도모하였던 것에 반해, 본 실시 형태에서는, 제어 밸브(31) 내의 미터아웃 스로틀(23a)의 개구 면적과 미터아웃 제어 밸브(52) 내의 미터아웃 스로틀(52a)의 개구 면적의 합계값을 부의 부하의 크기에 따라서 제어함으로써 미터아웃 압력 손실의 저감을 도모하고 있는 점이 주된 특징이다. 본 실시 형태에서는, 부의 부하의 크기에 따라서 미터아웃 스로틀(52a)의 개구 면적을 변경함으로써 2개의 스로틀(23a, 52a)의 개구 면적의 합계값을 제어하고 있다.
본 실시 형태에 있어서의 미터아웃 스로틀(52a) 및 미터아웃 스로틀(23a)의 개구 면적 특성, 즉 미터아웃 제어 밸브(52) 및 제어 밸브(31)의 스트로크(스풀 위치)와 개구 면적의 관계를 도 7에 도시한다. 도면 중, 실선 A가 미터아웃 제어 밸브(52)에 아암 크라우드 파일럿압이 부여되었을 때의 미터아웃 스로틀(52a)의 개구 면적 특성을 나타내고, 파선 B가 제어 밸브(31)에 아암 크라우드 파일럿압이 부여되었을 때의 미터아웃 스로틀(23a)의 개구 면적 특성을 나타내고 있다. 점선 C는, 미터아웃 스로틀(52a) 및 미터아웃 스로틀(23a)의 합계 개구 면적 특성을 나타내고 있다.
본 발명의 건설 기계의 유압 제어 장치의 제2 실시 형태는, 그 특징적 구성으로서, 아암 실린더(4)의 보텀측 유실의 압력을 검출하는 압력 센서(41)와, 아암 실린더(4)의 로드측 유실의 압력을 검출하는 압력 센서(42)와, 파일럿 밸브(6)로부터 출력되는 아암 크라우드 파일럿압을 검출하는 압력 센서(43)와, 미터아웃 분기 라인(51)에 배치되는 미터아웃 제어 밸브(52)와, 미터아웃 제어 밸브(52)의 스풀 위치의 전환을 행하는 전자 비례 밸브(53)와, 압력 센서(41), 압력 센서(42) 및 압력 센서(43)의 검출 신호를 입력하고, 소정의 연산 처리를 행하여, 전자 비례 밸브(53)에 지령 전류를 출력하는 컨트롤러(45)를 갖고 있다.
다음에, 본 실시 형태에 있어서의 컨트롤러의 처리 내용을 도 8을 사용하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 건설 기계의 유압 제어 장치의 제2 실시 형태를 구성하는 컨트롤러의 처리 기능을 도시하는 기능 블록도이다. 도 8에 있어서, 도 1 내지 도 7에 도시한 부호와 동일 부호의 것은 동일 부분이므로, 그 상세한 설명은 생략한다.
컨트롤러(45)는 아암 실린더 부하 연산부(45a)와, 제3 미터아웃 개구 연산부(45g)와, 제4 미터아웃 개구 연산부(45h)와, 실린더 압력 센서 고장 검출부(45d)와, 출력 선택부(45e)와, 솔레노이드 전류 연산부(45f)를 구비하고 있다. 아암 실린더 부하 연산부(45a)와 실린더 압력 센서 고장 검출부(45d)와 출력 선택부(45e)와 솔레노이드 전류 연산부(45f)는, 제1 실시 형태와 동일하기 때문에 설명은 생략한다. 또한, 제3 미터아웃 개구 연산부(45g)와 제4 미터아웃 개구 연산부(45h)는, 그 테이블 설정만이 제1 실시 형태와 상이하다.
제3 미터아웃 개구 연산부(45g)의 테이블에는, 아암 크라우드 파일럿압의 증가에 수반하여 미터아웃 스로틀(52a)의 목표 개구 면적을 증가시키는 특성이 설정되어 있고, 실선으로 나타내는 특성 A는, 아암 실린더 부하 연산부(45a)에서 산출한 아암 실린더(4)의 부하 신호가 정일 때에 있어서의, 아암 크라우드 파일럿압에 따른 미터아웃 스로틀(52a)의 목표 개구 면적 신호의 특성(최댓값)을 나타낸다. 이 특성은, 부하 신호가 정이면, 그 크기에는 의존하지 않는다. 한편, 파선으로 나타내는 특성 B는, 아암 실린더 부하 연산부(45a)에서 산출한 아암 실린더(4)의 부하 신호가 부이며 그 절댓값이 최대일 때에 있어서의, 아암 크라우드 파일럿압에 따른 미터아웃 스로틀(52a)의 목표 개구 면적 신호의 특성(최솟값)을 나타낸다.
제4 미터아웃 개구 연산부(45h)의 테이블에는, 아암 크라우드 파일럿압의 증가에 수반하여 미터아웃 스로틀(52a)의 목표 개구 면적을 증가시키는 특성이 설정되어 있고, 이 테이블에 있어서의 특성은, 제3 미터아웃 개구 연산부(45g)의 특성 B와 동일하며, 아암 크라우드 파일럿압에 따른 미터아웃 스로틀(52a)의 목표 개구 면적 신호의 특성(최솟값)을 나타낸다.
다음에, 본 발명의 건설 기계의 유압 제어 장치의 제2 실시 형태의 동작을 도 9 및 도 10을 사용하여 설명한다. 도 9는 본 발명의 건설 기계의 유압 제어 장치의 제2 실시 형태에 있어서, 아암을 공중에서 지면에 대하여 수평에 가까운 각도로부터 연직까지 크라우드한 경우의 아암 각도와 아암 실린더에 작용하는 부하의 관계를 도시하는 특성도, 도 10은 본 발명의 건설 기계의 유압 제어 장치의 제2 실시 형태에 있어서, 아암을 공중에서 지면에 대하여 수평에 가까운 각도로부터 연직까지 크라우드한 경우의 아암 각도와 미터아웃 스로틀(52a)의 목표 개구 면적의 관계를 도시하는 특성도이다.
먼저, 압력 센서(41 및 42)가 정상 상태에 있는 경우의 동작에 대하여 설명한다. 압력 센서(41 및 42)가 정상 상태에 있을 때, 실린더 압력 센서 고장 검출부(45d)로부터는, 출력 선택부(45e)에 전환 신호가 출력되지 않으므로, 제3 미터아웃 개구 연산부(45g)에서 산출된 목표 개구 면적이 출력 선택부(45e)로부터 솔레노이드 전류 연산부(45f)에 출력되고, 솔레노이드 전류 연산부(45f)는 입력값에 따른 솔레노이드 전류값을 산출하여 전자 비례 밸브(53)를 제어한다.
도 9에 있어서, 실선으로 나타내는 특성 A는, 표준 버킷을 장착한 경우의 아암 실린더(4)의 부하를 나타내고, 파선으로 나타내는 특성 B는, 표준 버킷보다 무거운 어태치먼트를 장착한 경우의 아암 실린더(4)의 부하를 나타낸다. 어느 경우도, 아암 각도가 0도(수평)에 가까운 상태에서는, 아암(312)과 어태치먼트의 중량에 의해 아암 실린더 부하는 부의 부하로 되지만, 아암 각도가 연직에 가까워짐에 따라서 부의 부하의 절댓값은 감소하여, 연직 부근에서 정의 부하로 된다.
이때의 아암 각도와 컨트롤러(45)의 제3 미터아웃 개구 연산부(45g)에서 산출되는 미터아웃 스로틀(52a)의 목표 개구 면적 신호의 관계를 도 10에 도시한다. 도 10에 있어서, 실선으로 나타내는 특성 A는, 표준 버킷을 장착한 경우의 미터아웃 스로틀(52a)의 목표 개구 면적을 나타내고, 파선으로 나타내는 특성 B는, 표준 버킷보다 무거운 어태치먼트를 장착한 경우의 미터아웃 스로틀(52a)의 목표 개구 면적을 나타낸다.
표준 버킷을 장착한 경우에는, 아암 각도가 0도(수평)에 가까운 상태에서는, 미터아웃 스로틀(52a)의 목표 개구 면적은 좁혀져 있지만, 아암 각도가 연직에 가까워짐에 따라서 증가하여, 최댓값으로 된다. 또한, 표준 버킷보다 무거운 어태치먼트를 장착한 경우에는, 아암 각도가 0도(수평)에 가까운 상태에서는, 미터아웃 스로틀(52a)의 목표 개구 면적은 최솟값으로 되지만, 아암 각도가 연직에 가까워짐에 따라서 증가하여, 최댓값으로 된다. 이에 의해, 미터아웃 스로틀(52a 및 23a)의 개구 면적의 합계값을 도 7에 있어서의 파선 B로부터 점선 C로 나타내는 범위에서 변화시키고 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 아암 실린더(4)의 부하에 따라서 미터아웃 스로틀(52a 및 23a)의 개구 면적의 합계값을 변화시키므로, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 미터아웃 압력 손실을 저감할 수 있고, 에너지 손실도 저감할 수 있다.
다음에, 압력 센서(41, 42) 중 어느 한쪽, 또는 그 양쪽에 고장 혹은 이상 상태가 발생한 경우에 대하여 설명한다.
압력 센서(41 또는 42), 혹은 그 양쪽이 고장 혹은 이상 상태에 있을 때, 실린더 압력 센서 고장 검출부(45d)로부터는, 출력 선택부(45e)에 전환 신호가 출력되고, 제4 미터아웃 개구 연산부(45h)에서 산출된 목표 개구 면적이 출력 선택부(45e)로부터 솔레노이드 전류 연산부(45f)에 출력되고, 솔레노이드 전류 연산부(45f)는 입력값에 따른 솔레노이드 전류값을 산출하여 전자 비례 밸브(53)를 제어한다.
제4 미터아웃 개구 연산부(45h)의 테이블에는, 제3 미터아웃 개구 연산부(45g)의 특성 B와 동일한 아암 크라우드 파일럿압에 따른 미터아웃 스로틀(52a)의 목표 개구 면적 신호의 특성(최솟값)이 설정되어 있으므로, 아암 실린더(4)에 작용하는 부의 부하의 절댓값이 최대로 되는 조건, 예를 들어 무거운 어태치먼트를 장착한 아암이 지면에 대하여 수평에 가까운 자세여도, 미터아웃 스로틀(52a)의 개구 면적이 부의 부하를 지지하는 데 필요한 개구 면적까지 저감되기 때문에, 공동 현상이 발생하는 일은 없다.
이와 같이, 압력 센서(41, 42) 중 어느 한쪽, 또는 그 양쪽에 고장 혹은 이상 상태가 발생하였을 때에는, 조작 레버(36)의 조작량에 기초하여 미터아웃 스로틀(52a)의 개구 면적을 제어하므로, 아암 실린더(4)에 부의 부하가 작용할 때의 조작성의 악화를 방지할 수 있다.
상술한 본 발명의 건설 기계의 유압 제어 장치의 제2 실시 형태에 따르면, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명을 유압 셔블의 아암 실린더(4)의 밸브 장치에 적용한 경우를 예로 각 실시 형태를 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 유압 셔블의 버킷 크라우드 조작에 있어서도, 마찬가지의 문제가 있어, 본 발명을 버킷 실린더의 밸브 장치에 적용해도 된다. 이 경우, 예를 들어 도 2, 도 6에 도시한 유압 회로에서 아암 실린더(4)를 버킷 실린더로, 아암용의 제어 밸브(31)를 버킷용의 제어 밸브로, 아암용의 조작 레버 장치(6)를 버킷용의 조작 레버 장치로 각각 치환하면 된다.
또한, 본 발명은 유압 액추에이터에 대소 다양한 부의 부하가 작용하는 것이면, 유압 셔블의 아암 실린더나 버킷 실린더 이외의 유압 액추에이터의 밸브 장치, 혹은 유압 셔블 이외의 건설 기계(예를 들어, 휠 로더, 크레인 등)의 유압 액추에이터의 밸브 장치에도 마찬가지로 적용 가능하다.
또한, 본 발명은 상기의 각 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내의 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들어, 본 발명은 상기의 실시 형태에서 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되지 않고, 그 구성의 일부를 삭제한 것도 포함된다. 또한, 어느 실시 형태에 따른 구성의 일부를, 다른 실시 형태에 따른 구성에 추가 또는 치환하는 것이 가능하다.
1 : 원동기
2 : 유압 펌프
2a : 배기 용적 가변 부재(경사판)
2b : 마력 제어 액추에이터
3 : 토출 라인
4 : 아암 실린더
5 : 밸브 장치
6 : 파일럿 밸브
21 : 센터 바이패스부
22a : 미터인 스로틀
22b : 미터인 스로틀
23a : 미터아웃 스로틀
23b : 미터아웃 스로틀
31 : 제어 밸브
31e, f : 수압부
32 : 센터 바이패스 라인
33 : 탱크
34, 35 : 액추에이터 라인
36 : 조작 레버
37 : 파일럿압 발생부
38, 39 : 파일럿 라인
41 : 압력 센서
42 : 압력 센서
43 : 압력 센서
44 : 전자 비례 밸브
45 : 컨트롤러
45a : 아암 실린더 부하 연산부
45b : 제1 미터아웃 개구 연산부
45c : 제2 미터아웃 개구 연산부
45d : 실린더 압력 센서 고장 검출부
45e : 출력 선택부
45f : 솔레노이드 전류 연산부
45g : 제3 미터아웃 개구 연산부
45h : 제4 미터아웃 개구 연산부
51 : 분기 라인
52 : 미터아웃 제어 밸브
52a : 미터아웃 스로틀
52b : 수압부
53 : 전자 비례 밸브
54 : 신호압 라인
300 : 작업 장치
312 : 아암
314 : 버킷(어태치먼트)
315 : 버킷 실린더

Claims (5)

  1. 유압 펌프로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 유압 액추에이터와,
    상기 유압 액추에이터로부터 배출되는 압유가 흐르는 1개 또는 복수의 미터아웃 유로와,
    상기 1개의 미터아웃 유로에 설치된 1개의 가변 스로틀, 또는 복수의 미터아웃 유로에 각각 설치된 복수의 가변 스로틀과,
    상기 유압 액추에이터의 동작 지령 신호를 조작량에 따라서 출력하는 조작 장치와,
    상기 조작 장치의 조작량을 검출하는 조작량 검출기와,
    외력에 의해 상기 유압 액추에이터에 가해지는 부하이며, 상기 유압 액추에이터의 동작 방향과 동일한 방향의 부하인 부의 부하의 크기를 검출하는 부하 검출기와,
    상기 부하 검출기의 고장 혹은 이상 상태를 검출하는 부하 이상 검출기와,
    상기 부하 이상 검출기가 상기 부하 검출기의 고장 혹은 이상 상태를 검출하지 않을 때에는, 상기 1개의 미터아웃 유로에 설치된 상기 1개의 가변 스로틀의 개구 면적, 또는 상기 복수의 미터아웃 유로에 각각 설치된 상기 복수의 가변 스로틀 개구 면적의 합계값을, 상기 부하 검출기에 의해 검출되는 부의 부하의 크기의 증가와 상기 조작량 검출기에 의해 검출되는 조작량에 따라서 저감하고,
    상기 부하 이상 검출기가 상기 부하 검출기의 고장 혹은 이상 상태를 검출하였을 때에는, 상기 1개의 가변 스로틀의 개구 면적, 또는 상기 복수의 가변 스로틀의 개구 면적의 합계값을, 상기 조작량 검출기에 의해 검출되는 조작량에 따라서 미리 정한 값까지 저감하는 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는, 건설 기계의 유압 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부하 검출기에 의해 검출되는 부의 부하의 크기의 증가에 따라서 상기 1개의 가변 스로틀의 개구 면적, 또는 상기 복수의 가변 스로틀의 개구 면적의 합계값이 상기 제어 장치에 의해 변화되는 범위에는, 상기 조작 장치의 조작량마다 상한값과 하한값이 존재하고,
    상기 부하 이상 검출기가 상기 부하 검출기의 고장 혹은 이상 상태를 검출하였을 때에는, 상기 1개의 가변 스로틀의 개구 면적, 또는 상기 복수의 가변 스로틀의 개구 면적의 합계값을 상기 조작 장치의 조작량마다 존재하는 하한값으로 저감하는 것을 특징으로 하는, 건설 기계의 유압 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유압 액추에이터에 대한 상기 압유의 급배를 스풀 위치에 따라서 제어하는 제어 밸브를 더 구비하고,
    상기 1개의 미터아웃 유로는, 상기 유압 액추에이터가 상기 부의 부하와 동일한 방향으로 동작할 때에 상기 유압 액추에이터로부터 배출되는 압유가 흐르는 유로이며, 상기 제어 밸브 내를 통과하는 제1 유로이고,
    상기 1개의 가변 스로틀은, 상기 제1 유로에 있어서의 상기 제어 밸브 내에 설치된 제1 가변 스로틀이고,
    상기 제어 장치는, 상기 부하 검출기에 의해 검출되는 부의 부하의 크기의 증가와 상기 조작량 검출기에 의해 검출되는 조작량에 따라서 상기 제어 밸브의 스풀 위치를 변경함으로써 상기 제1 가변 스로틀의 개구 면적을 저감하는 것을 특징으로 하는, 건설 기계의 유압 제어 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유압 액추에이터에 대한 상기 압유의 급배를 스풀 위치에 따라서 제어하는 제어 밸브를 더 구비하고,
    상기 복수의 미터아웃 유로는,
    상기 유압 액추에이터가 상기 부의 부하와 동일한 방향으로 동작할 때에 상기 유압 액추에이터로부터 배출되는 압유가 흐르는 유로이며, 상기 제어 밸브 내를 통과하는 제1 유로와,
    상기 유압 액추에이터가 상기 부의 부하와 동일한 방향으로 동작할 때에 상기 유압 액추에이터로부터 배출되는 압유가 흐르는 유로인 제2 유로이고,
    상기 복수의 가변 스로틀은,
    상기 제1 유로에 있어서의 상기 제어 밸브 내에 설치되며, 상기 조작 장치의 조작량의 증가에 따라서 개구 면적이 증가하는 제1 가변 스로틀과,
    상기 제2 유로에 설치되며, 유압원으로부터 출력되는 파일럿압의 증가에 따라서 개구 면적이 증가하는 제2 가변 스로틀이고,
    상기 제어 장치는, 상기 부하 검출기에 의해 검출되는 부의 부하의 크기의 증가와 상기 조작량 검출기에 의해 검출되는 조작량에 따라서 상기 제2 가변 스로틀의 개구 면적을 저감함으로써, 상기 제1 가변 스로틀과 상기 제2 가변 스로틀의 개구 면적의 합계값을 저감하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 유압 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유압 액추에이터는, 유압 셔블의 아암을 구동하는 아암 실린더, 혹은 버킷을 구동하는 버킷 실린더인 것을 특징으로 하는 건설 기계의 유압 제어 장치.
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