KR102004391B1 - 제어 시스템 및 작업 기계 - Google Patents

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KR102004391B1
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다다시 가와구치
유타 가모시타
겐지 오시마
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가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
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Abstract

제어 시스템은, 제1 유압 액추에이터 및 제2 유압 액추에이터 각각의 작동유의 압력과 제1 유압 액추에이터 및 제2 유압 액추에이터 각각을 구동시키기 위해 조작되는 조작 장치의 조작량에 기초하여, 제1 유압 액추에이터 및 제2 유압 액추에이터 각각에 공급되는 상기 작동유의 배분 유량을 산출하는 배분 유량 산출부와, 배분 유량에 기초하여, 합류 상태에 있어서 요구되는 제1 유압 펌프의 출력 및 제2 유압 펌프의 출력을 나타내는 합류 상태 펌프 출력을 산출하는 합류 상태 펌프 출력 산출부와, 배분 유량에 기초하여, 분류 상태에 있어서 요구되는 제1 유압 펌프의 출력 및 제2 유압 펌프의 출력을 나타내는 분류 상태 펌프 출력을 산출하는 분류 상태 펌프 출력 산출부와, 합류 상태 펌프 출력과 분류 상태 펌프 출력에 기초하여, 엔진의 잉여 출력을 산출하는 잉여 출력 산출부와, 잉여 출력에 기초하여 엔진의 목표 출력을 보정하여, 목표 출력보다도 저감된 엔진의 저감 출력을 산출하는 저감 출력 산출부와, 분류 상태에 있어서, 저감 출력에 기초하여 엔진을 제어하는 엔진 제어부를 구비한다.

Description

제어 시스템 및 작업 기계
본 발명은, 제어 시스템 및 작업 기계에 관한 것이다.
작업기(work unit)를 구비하는 작업 기계(work machine)의 일종으로서 유압 셔블이 알려져 있다. 유압 셔블의 작업기는, 유압(油壓) 실린더에 의해 구동된다. 유압 실린더는, 유압 펌프로부터 토출된 작동유에 의해 작동한다. 특허문헌 1에는, 제1 유압 펌프로부터 토출된 작동유와 제2 유압 펌프로부터 토출된 작동유가 합류하는 합류 상태와 합류하지 않는 분류(分流) 상태를 전환하는 합분류(合分流) 밸브를 가지는 유압 제어 장치가 기재되어 있다. 분류 상태에 있어서는, 제1 유압 펌프로부터 토출된 작동유에 의해 제1 유압 액추에이터가 작동하고, 제2 유압 펌프로부터 토출된 작동유에 의해 제2 유압 액추에이터가 작동한다.
국제 공개 제2005/047709호
제1 유압 펌프 및 제2 유압 펌프는 각각, 엔진에 의해 구동된다. 분류 상태에 있어서, 예를 들면, 제1 유압 액추에이터에 작용하는 부하가 클 경우, 엔진의 출력을 상승시켜 제1 유압 펌프로부터 토출(吐出)되는 작동유의 토출 압력을 상승시킬 필요가 있다. 그러나, 분류 상태에 있어서, 제2 유압 펌프로부터 토출되는 작동유의 토출 압력을 상승시킬 필요가 없는 경우, 제1 유압 펌프로부터 토출되는 작동유의 토출 압력을 상승시키기 위해 엔진의 출력을 상승시켜 버리면, 엔진은 불필요하게 높은 출력으로 구동되게 된다. 엔진이 불필요하게 높은 출력으로 구동되면, 엔진의 연비의 향상이 저해된다.
본 발명의 태양(態樣)은, 제1 유압 펌프 및 제2 유압 펌프를 구동시키는 엔진의 연비를 저감하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 태양에 따르면, 엔진과, 상기 엔진에 의해 구동되는 제1 유압 펌프 및 제2 유압 펌프와, 상기 제1 유압 펌프와 상기 제2 유압 펌프를 접속하는 유로(流路; flow path)에 설치되고, 상기 유로가 개방되는 합류 상태와 상기 유로가 폐쇄되는 분류 상태를 전환 가능한 개폐 장치와, 상기 분류 상태에 있어서 상기 제1 유압 펌프로부터 토출된 작동유가 공급되는 제1 유압 액추에이터와, 상기 분류 상태에 있어서 상기 제2 유압 펌프로부터 토출된 작동유가 공급되는 제2 유압 액추에이터와, 상기 제1 유압 액추에이터 및 상기 제2 유압 액추에이터 각각의 작동유의 압력과 상기 제1 유압 액추에이터 및 상기 제2 유압 액추에이터 각각을 구동시키기 위해 조작되는 조작 장치의 조작량에 기초하여, 상기 제1 유압 액추에이터 및 상기 제2 유압 액추에이터 각각에 공급되는 상기 작동유의 배분 유량(流量)을 산출하는 배분 유량 산출부(distribution flow rate calculation unit)와, 상기 배분 유량에 기초하여, 상기 합류 상태에 있어서 요구되는 상기 제1 유압 펌프의 출력 및 상기 제2 유압 펌프의 출력을 나타내는 합류 상태 펌프 출력을 산출하는 합류 상태 펌프 출력 산출부와, 상기 배분 유량에 기초하여, 상기 분류 상태에 있어서 요구되는 상기 제1 유압 펌프의 출력 및 상기 제2 유압 펌프의 출력을 나타내는 분류 상태 펌프 출력을 산출하는 분류 상태 펌프 출력 산출부와, 상기 합류 상태 펌프 출력과 상기 분류 상태 펌프 출력에 기초하여, 상기 엔진의 잉여 출력을 산출하는 잉여 출력 산출부와, 상기 잉여 출력에 기초하여 상기 엔진의 목표 출력을 보정하여, 상기 목표 출력보다도 저감된 상기 엔진의 저감 출력을 산출하는 저감 출력 산출부와, 상기 분류 상태에 있어서, 상기 저감 출력에 기초하여 상기 엔진을 제어하는 엔진 제어부를 구비하는 제어 시스템이 제공된다.
본 발명의 태양에 의하면, 제1 유압 펌프 및 제2 유압 펌프를 구동시키는 엔진의 연비를 저감할 수 있다.
도 1은, 본 실시형태에 관한 작업 기계의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 2는, 본 실시형태에 관한 제어 시스템의 일례를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 3은, 본 실시형태에 관한 유압 시스템의 일례를 나타낸 도면이다.
도 4는, 본 실시형태에 관한 제어 장치의 일례를 나타낸 기능 블록도이다.
도 5는, 본 실시형태에 관한 합류 상태 펌프 출력 산출부, 분류 상태 펌프 출력 산출부, 및 잉여 출력 산출부에 의한 처리의 일례를 나타낸 플로우차트이다.
도 6은, 본 실시형태에 관한 목표 출력 산출부에 의한 처리의 일례를 나타낸 플로우차트이다.
도 7은, 본 실시형태에 관한 저감 출력 산출부에 의한 처리의 일례를 나타낸 플로우차트이다.
도 8은, 본 실시형태에 관한 목표 회전수 산출부, 하한 회전수 설정부, 및 필터 처리부에 의한 처리의 일례를 나타낸 플로우차트이다.
도 9는, 본 실시형태에 관한 엔진의 토크선도의 일례를 나타낸 도면이다.
도 10은, 본 실시형태에 관한 엔진 및 유압 펌프의 매칭 상태의 일례를 나타낸 도면이다.
도 11은, 본 실시형태에 관한 엔진 및 유압 펌프의 매칭 상태의 일례를 나타낸 도면이다.
도 12는, 본 실시형태에 관한 작업 기계의 제어 방법의 일례를 나타낸 플로우차트이다.
도 13은, 본 실시형태에 관한 스로틀 다이얼의 설정값과 엔진의 상한 회전수와의 관계를 나타내는 제4 상관 데이터의 일례를 나타낸 도면이다.
도 14는, 본 실시형태에 관한 작업 모드와 엔진의 최고 출력과의 관계를 나타내는 제5 상관 데이터의 일례를 나타낸 도면이다.
도 15는, 본 실시형태에 관한 제3 상관 데이터의 일례를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명에 관한 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 이하에서 설명하는 각각의 실시형태의 구성 요소는 적절히 조합시키는 것이 가능하다. 또한, 일부의 구성 요소를 이용하지 않는 경우도 있다.
[작업 기계]
도 1은, 본 실시형태에 관한 작업 기계(1)의 일례를 나타낸 사시도이다. 본 실시형태에 있어서는, 작업 기계(1)가 하이브리드 방식의 유압 셔블인 것으로 한다. 이하의 설명에 있어서는, 작업 기계(1)를 적절히, 유압 셔블(1)이라고 한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 유압 셔블(1)은, 작업기(10)와, 작업기(10)를 지지하는 상부 선회체(旋回體)(2)와, 상부 선회체(2)를 지지하는 하부 주행체(3)와, 엔진(4)과, 엔진(4)에 의해 구동되는 발전 전동기(27)와, 엔진(4)에 의해 구동되는 유압 펌프(30)와, 작업기(10)를 작동시키는 유압 실린더(20)와, 상부 선회체(2)를 선회(旋回)시키는 전동 모터(25)와, 하부 주행체(3)를 주행시키는 유압 모터(24)와, 작업기(10)를 조작하기 위한 조작 장치(5)와, 제어 장치(100)를 구비한다.
엔진(4)은, 유압 셔블(1)의 동력원이다. 엔진(4)은, 발전 전동기(27) 및 유압 펌프(30)와 연결되는 출력 샤프트(4S)를 가진다. 엔진(4)은, 예를 들면, 디젤 엔진이다. 엔진(4)은, 상부 선회체(2)의 기계실(7)에 수용된다.
발전 전동기(27)는, 엔진(4)의 출력 샤프트(4S)와 연결되고, 엔진(4)의 작동에 의해 발전한다. 발전 전동기(27)는, 예를 들면, 스위치드 릴럭턴스(switched reluctance) 모터이다. 그리고, 발전 전동기(27)는, PM(Permanent Magnet) 모터라도 된다.
유압 펌프(30)는, 엔진(4)의 출력 샤프트(4S)와 연결되고, 엔진(4)의 작동에 의해 작동유를 토출한다. 본 실시형태에 있어서, 유압 펌프(30)는, 출력 샤프트(4S)와 연결되고, 엔진(4)에 의해 구동되는 제1 유압 펌프(31)와, 출력 샤프트(4S)와 연결되고, 엔진(4)에 의해 구동되는 제2 유압 펌프(32)를 포함한다. 유압 펌프(30)는, 상부 선회체(2)의 기계실(7)에 수용된다.
유압 실린더(20)는, 유압 펌프(30)로부터 공급되는 작동유에 의해 작동한다. 유압 실린더(20)는, 작업기(10)를 작동시키기 위한 동력을 발생하는 유압 액추에이터이다. 작업기(10)는, 유압 실린더(20)가 발생하는 동력에 의해 작동 가능하다. 유압 실린더(20)는, 버킷(bucket)(11)을 작동시키는 버킷 실린더(21)와, 암(arm)(12)을 작동시키는 암 실린더(22)와, 붐(boom)(13)을 작동시키는 붐 실린더(23)를 포함한다.
전동 모터(25)는, 발전 전동기(27)로부터 공급되는 전력에 의해 작동한다. 전동 모터(25)는, 상부 선회체(2)를 선회시키기 위한 동력을 발생하는 전동 액추에이터이다. 상부 선회체(2)는, 전동 모터(25)가 발생하는 동력에 의해 선회축(RX)을 중심으로 선회할 수 있다.
유압 모터(24)는, 유압 펌프(30)로부터 공급되는 작동유에 의해 작동한다. 유압 모터(24)는, 하부 주행체(3)를 주행시키기 위한 동력을 발생하는 유압 액추에이터이다. 하부 주행체(3)의 크롤러 벨트(crawler belt)(8)는, 유압 모터(24)가 발생하는 동력에 의해 회전 가능하다.
조작 장치(5)는, 운전실(6)에 배치된다. 조작 장치(5)는, 유압 셔블(1)의 운전자에 의해 조작되는 조작 부재를 포함한다. 조작 부재는, 조작 레버 또는 죠이스틱을 포함한다. 조작 장치(5)가 조작됨으로써, 작업기(10)가 작동한다.
[제어 시스템]
도 2는, 본 실시형태에 관한 제어 시스템(1000)의 일례를 모식적으로 나타낸 도면이다. 제어 시스템(1000)은, 유압 셔블(1)에 탑재되고, 유압 셔블(1)을 제어한다. 제어 시스템(1000)은, 제어 장치(100)와, 유압 시스템(1000A)과, 전동 시스템(1000B)을 포함한다.
유압 시스템(1000A)은, 유압 펌프(30)와, 유압 펌프(30)로부터 토출된 작동유가 흐르는 유압 회로(40)와, 유압 회로(40)를 통하여 유압 펌프(30)로부터 공급된 작동유에 의해 작동하는 유압 실린더(20)와, 유압 회로(40)를 통하여 유압 펌프(30)로부터 공급된 작동유에 의해 작동하는 유압 모터(24)를 가진다.
엔진(4)의 출력 샤프트(4S)는, 유압 펌프(30)와 연결된다. 엔진(4)이 구동함으로써, 유압 펌프(30)가 작동한다. 유압 실린더(20) 및 유압 모터(24)는, 유압 펌프(30)로부터 토출된 작동유에 기초하여 작동한다. 엔진(4)의 회전수[rpm]를 검출하는 엔진 회전수 센서(4R)가 엔진(4)에 설치된다.
유압 펌프(30)는, 가변(可變) 용량형 유압 펌프이다. 본 실시형태에 있어서, 유압 펌프(30)는, 경사판식 유압 펌프이다. 유압 펌프(30)의 경사판(30A)은, 서보 기구(機構)(30B)에 의해 구동된다. 서보 기구(30B)에 의해 경사판(30A)의 각도가 조정되는 것에 의해, 유압 펌프(30)의 용량[cc/rev]이 조정된다. 유압 펌프(30)의 용량이란, 유압 펌프(30)와 연결된 엔진(4)의 출력 샤프트(4S)가 1회 바뀌었을 때 유압 펌프(30)로부터 토출되는 작동유의 토출량[cc/rev]을 말한다.
본 실시형태에 있어서, 유압 펌프(30)의 경사판(30A)은, 제1 유압 펌프(31)의 경사판(31A)과, 제2 유압 펌프(32)의 경사판(32A)을 포함한다. 서보 기구(30B)는, 제1 유압 펌프(31)의 경사판(31A)의 각도를 조정하는 서보 기구(31B)와, 제2 유압 펌프(32)의 경사판(32A)의 각도를 조정하는 서보 기구(32B)를 포함한다.
전동 시스템(1000B)은, 발전 전동기(27)와, 축전기(14)와, 변압기(14C)와, 제1 인버터(15G)와, 제2 인버터(15R)와, 발전 전동기(27)로부터 공급된 전력에 의해 작동하는 전동 모터(25)를 가진다.
엔진(4)의 출력 샤프트(4S)는, 발전 전동기(27)와 연결된다. 엔진(4)이 구동함으로써, 발전 전동기(27)가 작동한다. 엔진(4)이 구동되면, 발전 전동기(27)의 로터가 회전한다. 발전 전동기(27)의 로터가 회전함으로써, 발전 전동기(27)가 발전한다. 그리고, 발전 전동기(27)는, PTO(Power Take Off)와 같은 동력 전달 기구를 통하여 엔진(4)의 출력 샤프트(4S)와 연결되어도 된다.
전동 모터(25)는, 발전 전동기(27)로부터 출력된 전력에 기초하여 작동한다. 전동 모터(25)는, 상부 선회체(2)를 선회시키는 동력을 발생한다. 전동 모터(25)에 회전 센서(16)가 설치된다. 회전 센서(16)는, 예를 들면, 리졸버(resolver) 또는 로터리 인코더를 포함한다. 회전 센서(16)는, 전동 모터(25)의 회전 각도 또는 회전 속도를 검출한다.
전동 모터(25)는, 감속 시에 있어서 회생(回生) 에너지를 발생한다. 축전기(14)는, 예를 들면, 전기 이중층 축전기를 포함하고, 전동 모터(25)가 발생한 회생 에너지에 의해 충전된다. 그리고, 축전기(14)는, 니켈 수소 전지 또는 리튬 이온 전지와 같은 2차 전지라도 된다.
운전실(6)에는, 운전자에 의해 조작되는 조작 장치(5), 스로틀 다이얼(33), 및 작업 모드 선택기(34)가 설치된다.
조작 장치(5)는, 하부 주행체(3)를 조작하는 조작 부재, 상부 선회체(2)를 조작하는 조작 부재, 및 작업기(10)를 조작하는 조작 부재를 포함한다. 하부 주행체(3)를 주행시키는 유압 모터(24)는, 조작 장치(5)의 조작에 기초하여 작동한다. 상부 선회체(2)를 선회시키는 전동 모터(25)는, 조작 장치(5)의 조작에 기초하여 작동한다. 작업기(10)를 작동시키는 유압 실린더(20)는, 조작 장치(5)의 조작에 기초하여 작동한다.
본 실시형태에 있어서, 조작 장치(5)는, 운전석(6S)에 착석한 운전자의 우측에 배치되는 우측 조작 레버(5R)와, 좌측에 배치되는 좌측 조작 레버(5L)를 포함한다. 우측 조작 레버(5R)가 전후 방향으로 조작되면, 붐(13)은 하강 동작 또는 상승 동작한다. 우측 조작 레버(5R)가 좌우 방향으로 조작되면, 버킷(11)은 굴삭 동작(excavating operation) 또는 덤핑 동작(dumping operation)한다. 좌측 조작 레버(5L)가 전후 방향으로 조작되면, 암(12)은 덤핑 동작 또는 굴삭 동작한다. 좌측 조작 레버(5L)가 좌우 방향으로 조작되면, 상부 선회체(2)는 좌측 선회 또는 우측 선회한다. 그리고, 좌측 조작 레버(5L)가 전후 방향으로 조작되었을 때 상부 선회체(2)가 우측 선회 또는 좌측 선회하고, 좌측 조작 레버(5L)가 좌우 방향으로 조작되었을 때 암(12)이 덤핑 동작 또는 굴삭 동작해도 된다.
제어 시스템(1000)은, 조작 장치(5)의 조작량을 검출하는 조작량 센서(90)를 가진다. 조작량 센서(90)는, 버킷(11)을 작동시키는 버킷 실린더(21)를 구동시키기 위해 조작된 조작 장치(5)의 조작량을 검출하는 버킷 조작량 센서(91)와, 암(12)을 작동시키는 암 실린더(22)를 구동시키기 위해 조작된 조작 장치(5)의 조작량을 검출하는 암 조작량 센서(92)와, 붐(13)을 작동시키는 붐 실린더(23)를 구동시키기 위해 조작된 조작 장치(5)의 조작량을 검출하는 붐 조작량 센서(93)를 포함한다.
스로틀 다이얼(33)은, 엔진(4)에 분사되는 연료 분사량을 설정하기 위한 조작 부재이다. 스로틀 다이얼(33)에 의해, 엔진(4)의 상한 회전수 Nmax[rpm]가 설정된다.
작업 모드 선택기(34)는, 엔진(4)의 출력 특성을 설정하기 위한 조작 부재이다. 작업 모드 선택기(34)에 의해, 엔진(4)의 최고 출력[kW]이 설정된다.
제어 장치(100)는, 컴퓨터 시스템을 포함한다. 제어 장치(100)는, CPU(Central Processing Unit)와 같은 프로세서를 포함하는 연산 처리 장치와, ROM(Read Only Memory) 또는 RAM(Random Access Memory)과 같은 메모리를 포함하는 기억 장치와, 입출력 인터페이스 장치를 가진다. 제어 장치(100)는, 유압 시스템(1000A) 및 전동 시스템(1000B)을 제어하는 지령 신호를 출력한다. 본 실시형태에 있어서, 제어 장치(100)는, 유압 시스템(1000A)을 제어하는 펌프 컨트롤러(100A)와, 전동 시스템(1000B)을 제어하는 하이브리드 컨트롤러(100B)와, 엔진(4)을 제어하는 엔진 컨트롤러(100C)를 포함한다.
펌프 컨트롤러(100A)는, 하이브리드 컨트롤러(100B)로부터 송신된 지령 신호, 엔진 컨트롤러(100C)로부터 송신된 지령 신호, 및 조작량 센서(90)로부터 송신된 검출 신호 중 하나 이상에 기초하여, 제1 유압 펌프(31) 및 제2 유압 펌프(32)를 제어하는 지령 신호를 출력한다.
본 실시형태에 있어서, 펌프 컨트롤러(100A)는, 유압 펌프(30)의 용량[cc/rev]을 조정하기 위한 지령 신호를 출력한다. 펌프 컨트롤러(100A)는, 서보 기구(30B)에 지령 신호를 출력하여, 유압 펌프(30)의 경사판(30A)의 각도를 제어함으로써, 유압 펌프(30)의 용량[cc/rev]을 조정한다. 유압 펌프(30)는, 경사판(30A)의 각도를 검출하는 경사판각 센서(30S)를 가진다. 경사판각 센서(30S)의 검출 신호는, 펌프 컨트롤러(100A)에 출력된다. 펌프 컨트롤러(100A)는, 경사판각 센서(30S)의 검출 신호에 기초하여, 서보 기구(30B)에 지령 신호를 출력하여, 경사판(30A)의 각도를 제어한다.
유압 펌프(30)는, 엔진(4)에 의해 구동된다. 엔진(4)의 회전수[rpm]가 높아지고 유압 펌프(30)와 연결되어 있는 엔진(4)의 출력 샤프트(4S)의 단위 시간당의 회전수가 높아지는 것에 의해, 유압 펌프(30)로부터 토출되는 단위 시간당의 작동유의 토출 유량 Q[l/min]가 증대한다. 엔진(4)의 회전수[rpm]가 낮아지고 유압 펌프(30)와 연결되어 있는 엔진(4)의 출력 샤프트(4S)의 단위 시간당의 회전수가 낮아지는 것에 의해, 유압 펌프(30)로부터 토출되는 단위 시간당의 작동유의 토출 유량 Q[l/min]가 감소한다.
유압 펌프(30)가 최대 용량[cc/rev]으로 조정된 상태에서 엔진(4)이 최고 회전수[rpm]로 구동되었을 때, 유압 펌프(30)는, 최대 토출 유량 Qmax[l/min]로 작동유를 토출한다.
본 실시형태에 있어서, 펌프 컨트롤러(100A)는, 제1 유압 펌프(31)의 용량[cc/rev]및 제2 유압 펌프(32)의 용량[cc/rev]의 각각을 조정하기 위한 지령 신호를 출력한다.
펌프 컨트롤러(100A)는, 경사판각 센서(31S)의 검출 신호에 기초하여 서보 기구(31B)에 지령 신호를 출력하여, 제1 유압 펌프(31)의 경사판(31A)의 각도를 제어함으로써, 제1 유압 펌프(31)의 용량[cc/rev]을 조정한다. 펌프 컨트롤러(100A)는, 경사판각 센서(32S)의 검출 신호에 기초하여 서보 기구(32B)에 지령 신호를 출력하여, 제2 유압 펌프(32)의 경사판(32A)의 각도를 제어함으로써, 제2 유압 펌프(32)의 용량[cc/rev]을 조정한다.
유압 펌프(30)로부터 토출되는 작동유의 토출 유량 Q[l/min]는, 제1 유압 펌프(31)로부터 토출되는 작동유의 토출 유량 Q1[l/min]과, 제2 유압 펌프(32)로부터 토출되는 작동유의 토출 유량 Q2[l/min]를 포함한다. 엔진(4)의 회전수가 높아지고 제1 유압 펌프(31) 및 제2 유압 펌프(32)와 연결되어 있는 엔진(4)의 출력 샤프트(4S)의 단위 시간당의 회전수가 높아지는 것에 의해, 제1 유압 펌프(31)의 토출 유량 Q1[l/min] 및 제2 유압 펌프(32)의 토출 유량 Q2[l/min]가 증대한다. 엔진(4)의 회전수가 낮아지고 제1 유압 펌프(31) 및 제2 유압 펌프(32)와 연결되어 있는 엔진(4)의 출력 샤프트(4S)의 단위 시간당의 회전수가 낮아지는 것에 의해, 제1 유압 펌프(31)의 토출 유량 Q1[l/min] 및 제2 유압 펌프(32)의 토출 유량 Q2[l/min]가 감소한다.
유압 펌프(30)의 최대 토출 유량 Qmax[l/min]는, 제1 유압 펌프(31)의 최대 토출 유량 Q1max[l/min]와, 제2 유압 펌프(32)의 최대 토출 유량 Q2max[l/min]를 포함한다. 제1 유압 펌프(31)가 최대 용량[cc/rev]으로 조정된 상태에서 엔진(4)이 최고 회전수로 구동되었을 때, 제1 유압 펌프(31)는, 최대 토출 유량 Q1max로 작동유를 토출한다. 마찬가지로, 제2 유압 펌프(32)가 최대 용량[cc/rev]으로 조정된 상태에서 엔진(4)이 최고 회전수로 구동되었을 때, 제2 유압 펌프(32)는, 최대 토출 유량 Q2max로 작동유를 토출한다. 본 실시형태에 있어서, 최대 토출 유량 Q1max와 최대 토출 유량 Q2max와는 같다.
하이브리드 컨트롤러(100B)는, 회전 센서(16)의 검출 신호에 기초하여, 전동 모터(25)를 제어한다. 전동 모터(25)는, 발전 전동기(27) 또는 축전기(14)로부터 공급된 전력에 기초하여 작동한다. 본 실시형태에 있어서, 하이브리드 컨트롤러(100B)는, 변압기(14C)와 제1 인버터(15G) 및 제2 인버터(15R) 사이에서의 전력 수수(授受)의 제어와, 변압기(14C)와 축전기(14) 사이에서의 전력 수수의 제어를 실시한다.
또한, 하이브리드 컨트롤러(100B)는, 발전 전동기(27), 전동 모터(25), 축전기(14), 제1 인버터(15G), 및 제2 인버터(15R)의 각각에 설치된 온도 센서의 검출 신호에 기초하여, 발전 전동기(27), 전동 모터(25), 축전기(14), 제1 인버터(15G), 및 제2 인버터(15R)의 각각의 온도를 조정한다. 또한, 하이브리드 컨트롤러(100B)는, 축전기(14)의 충방전 제어, 발전 전동기(27)의 발전 제어, 및 발전 전동기(27)에 의한 엔진(4)의 어시스트 제어를 행한다.
엔진 컨트롤러(100C)는, 스로틀 다이얼(33)의 설정값에 기초하여 지령 신호를 생성하여, 엔진(4)에 설치되어 있는 코먼 레일 제어부(29)에 출력한다. 코먼 레일 제어부(29)는, 엔진 컨트롤러(100C)로부터 송신된 지령 신호에 기초하여, 엔진(4)에 대한 연료 분사량을 조정한다.
[유압 시스템]
도 3은, 본 실시형태에 관한 유압 시스템(1000A)의 일례를 나타낸 도면이다. 유압 시스템(1000A)은, 작동유를 토출하는 유압 펌프(30)와, 유압 펌프(30)로부터 토출된 작동유가 흐르는 유압 회로(40)와, 유압 회로(40)를 통하여 유압 펌프(30)로부터 토출된 작동유가 공급되는 유압 실린더(20)와, 유압 실린더(20)에 공급되는 작동유의 방향 및 작동유의 배분 유량 Qa를 조정하는 주조작(主操作) 밸브(60)와, 압력 보상 밸브(70)를 구비한다.
유압 펌프(30)는, 제1 유압 펌프(31)와 제2 유압 펌프(32)를 포함한다. 유압 실린더(20)는, 버킷 실린더(21)와 암 실린더(22)와 붐 실린더(23)를 포함한다.
주조작 밸브(60)는, 유압 펌프(30)로부터 버킷 실린더(21)에 공급되는 작동유의 방향 및 작동유의 배분 유량 Qabk를 조정하는 제1 주조작 밸브(61)와, 유압 펌프(30)로부터 암 실린더(22)에 공급되는 작동유의 방향 및 작동유의 배분 유량 Qaar을 조정하는 제2 주조작 밸브(62)와 유압 펌프(30)로부터 붐 실린더(23)에 공급되는 작동유의 방향 및 작동유의 배분 유량 Qabm을 조정하는 제3 주조작 밸브(63)를 포함한다. 주조작 밸브(60)는, 슬라이딩 스풀(spool) 방식의 방향 제어 밸브이다.
압력 보상 밸브(70)는, 압력 보상 밸브(71)와 압력 보상 밸브(72)와 압력 보상 밸브(73)와, 압력 보상 밸브(74)와, 압력 보상 밸브(75)와, 압력 보상 밸브(76)를 포함한다.
또한, 유압 시스템(1000A)은, 제1 유압 펌프(31)와 제2 유압 펌프(32)를 접속하는 합류 유로(55)에 설치되고, 합류 유로(55)가 개방되는 합류 상태와 합류 유로(55)가 폐쇄되는 분류 상태를 전환 가능한 개폐 장치인 제1 합분류 밸브(67)를 구비한다.
유압 회로(40)는, 제1 유압 펌프(31)와 접속되는 제1 유압 펌프 유로(41)와 제2 유압 펌프(32)와 접속되는 제2 유압 펌프 유로(42)를 가진다.
유압 회로(40)는, 제1 유압 펌프 유로(41)과 접속되는 제1 공급 유로(43) 및 제2 공급 유로(44)와 제2 유압 펌프 유로(42)와 접속되는 제3 공급 유로(45) 및 제4 공급 유로(46)을 가진다.
제1 유압 펌프 유로(41)는, 제1 분기부 Br1에 있어서, 제1 공급 유로(43)과 제2 공급 유로(44)로 분기(分岐)된다. 제2 유압 펌프 유로(42)는, 제4 분기부 Br4에 있어서, 제3 공급 유로(45)와 제4 공급 유로(46)로 분기된다.
유압 회로(40)는, 제1 공급 유로(43)과 접속되는 제1 분기 유로(47) 및 제2 분기 유로(48)와, 제2 공급 유로(44)와 접속되는 제3 분기 유로(49) 및 제4 분기 유로(50)를 가진다. 제1 공급 유로(43)은, 제2 분기부 Br2에 있어서, 제1 분기 유로(47)와 제2 분기 유로(48)로 분기된다. 제2 공급 유로(44)는, 제3 분기부 Br3에 있어서, 제3 분기 유로(49)와 제4 분기 유로(50)로 분기된다.
유압 회로(40)는, 제3 공급 유로(45)와 접속되는 제5 분기 유로(51)와, 제4 공급 유로(46)와 접속되는 제6 분기 유로(52)를 가진다.
제1 주조작 밸브(61)는, 제1 분기 유로(47) 및 제3 분기 유로(49)와 접속된다. 제2 주조작 밸브(62)는, 제2 분기 유로(48) 및 제4 분기 유로(50)와 접속된다. 제3 주조작 밸브(63)는, 제5 분기 유로(51) 및 제6 분기 유로(52)와 접속된다.
유압 회로(40)는, 제1 주조작 밸브(61)와 버킷 실린더(21)의 캡측 공간(21C)을 접속하는 제1 버킷 유로(21A)와 제1 주조작 밸브(61)와 버킷 실린더(21)의 로드 측 공간(21L)을 접속하는 제2 버킷 유로(21B)을 가진다.
유압 회로(40)는, 제2 주조작 밸브(62)와 암 실린더(22)의 로드 측 공간(22L)을 접속하는 제1 암 유로(22A)와, 제2 주조작 밸브(62)와 암 실린더(22)의 캡측 공간(22C)을 접속하는 제2 암 유로(22B)을 가진다.
유압 회로(40)는, 제3 주조작 밸브(63)와 붐 실린더(23)의 캡측 공간(23C)을 접속하는 제1 붐 유로(23A)와, 제3 주조작 밸브(63)와 붐 실린더(23)의 로드 측 공간(23L)을 접속하는 제2 붐 유로(23B)을 가진다.
유압 실린더(20)의 캡측 공간이란, 실린더 헤드 커버와 피스톤과의 사이의 공간이다. 유압 실린더(20)의 로드 측 공간이란, 피스톤 로드가 배치되는 공간이다.
버킷 실린더(21)의 캡측 공간(21C)에 작동유가 공급되고, 버킷 실린더(21)가 신장되는 것에 의해, 버킷(11)은 굴삭 동작한다. 버킷 실린더(21)의 로드 측 공간(21L)에 작동유가 공급되고, 버킷 실린더(21)가 축퇴(縮退)함으로써, 버킷(11)은 덤핑 동작한다.
암 실린더(22)의 캡측 공간(22C)에 작동유가 공급되고, 암 실린더(22)가 신장되는 것에 의해, 암(12)은 굴삭 동작한다. 암 실린더(22)의 로드 측 공간(22L)에 작동유가 공급되고, 암 실린더(22)가 축퇴함으로써, 암(12)은 덤핑 동작한다.
붐 실린더(23)의 캡측 공간(23C)에 작동유가 공급되고, 붐 실린더(23)가 신장되는 것에 의해, 붐(13)은 상승 동작한다. 붐 실린더(23)의 로드 측 공간(23L)에 작동유가 공급되고, 붐 실린더(23)가 축퇴함으로써, 붐(13)은 하강 동작한다.
제1 주조작 밸브(61)는, 버킷 실린더(21)에 작동유를 공급하고, 버킷 실린더(21)로부터 배출된 작동유를 회수한다. 제1 주조작 밸브(61)의 스풀은, 버킷 실린더(21)에 대한 작동유의 공급을 정지하여 버킷 실린더(21)를 정지시키는 정지(停止) 위치 PT0와, 캡측 공간(21C)에 작동유가 공급되도록 제1 분기 유로(47)와 제1 버킷 유로(21A)를 접속하여 버킷 실린더(21)를 신장시키는 제1 위치 PT1과, 로드 측 공간(21L)에 작동유가 공급되도록 제3 분기 유로(49)와 제2 버킷 유로(21B)를 접속하여 버킷 실린더(21)를 축퇴시키는 제2 위치 PT2를 이동할 수 있다. 버킷 실린더(21)가 정지 상태, 신장(伸長) 상태, 및 축퇴 상태 중 적어도 하나로 되도록, 제1 주조작 밸브(61)가 조작된다.
제2 주조작 밸브(62)는, 암 실린더(22)에 작동유를 공급하고, 암 실린더(22)로부터 배출된 작동유를 회수한다. 제2 주조작 밸브(62)는, 제1 주조작 밸브(61)와 동등한 구조이다. 제2 주조작 밸브(62)의 스풀은, 암 실린더(22)에 대한 작동유의 공급을 정지하여 암 실린더(22)를 정지시키는 정지 위치와, 캡측 공간(22C)에 작동유가 공급되도록 제4 분기 유로(50)와 제2 암 유로(22B)를 접속하여 암 실린더(22)를 신장시키는 제2 위치와, 로드 측 공간(22L)에 작동유가 공급되도록 제2 분기 유로(48)와 제1 암 유로(22A)를 접속하여 암 실린더(22)를 축퇴시키는 제1 위치를 이동할 수 있다. 암 실린더(22)가 정지 상태, 신장 상태, 및 축퇴 상태 중 적어도 하나로 되도록, 제2 주조작 밸브(62)가 조작된다.
제3 주조작 밸브(63)는, 붐 실린더(23)에 작동유를 공급하고, 붐 실린더(23)로부터 배출된 작동유를 회수한다. 제3 주조작 밸브(63)는, 제1 주조작 밸브(61)와 동등한 구조이다. 제3 주조작 밸브(63)의 스풀은, 붐 실린더(23)에 대한 작동유의 공급을 정지하여 붐 실린더(23)를 정지시키는 정지 위치와, 캡측 공간(23C)에 작동유가 공급되도록 제5 분기 유로(51)와 제1 붐 유로(23A)를 접속하여 붐 실린더(23)를 신장시키는 제1 위치와, 로드 측 공간(23L)에 작동유가 공급되도록 제6 분기 유로(52)와 제2 붐 유로(23B)를 접속하여 붐 실린더(23)를 축퇴시키는 제2 위치를 이동할 수 있다. 붐 실린더(23)가 정지 상태, 신장 상태, 및 축퇴 상태 중 적어도 하나로 되도록, 제3 주조작 밸브(63)가 조작된다.
제1 주조작 밸브(61)는, 조작 장치(5)에 의해 조작된다. 조작 장치(5)가 조작되는 것에 의해, 조작 장치(5)의 조작량에 기초하여 결정되는 파일럿압이 제1 주조작 밸브(61)에 작용한다. 제1 주조작 밸브(61)에 파일럿압이 작용함으로써, 제1 주조작 밸브(61)로부터 버킷 실린더(21)에 공급되는 작동유의 방향 및 작동유의 배분 유량 Qabk가 결정된다. 버킷 실린더(21)의 로드는, 공급되는 작동유의 방향에 대응하는 이동 방향으로 이동하고, 공급되는 작동유의 배분 유량 Qabk에 대응하는 실린더 속도로 작동한다. 버킷 실린더(21)가 작동함으로써, 버킷 실린더(21)의 이동 방향 및 실린더 속도에 기초하여 버킷(11)이 작동한다.
마찬가지로, 제2 주조작 밸브(62)는, 조작 장치(5)에 의해 조작된다. 조작 장치(5)가 조작되는 것에 의해, 조작 장치(5)의 조작량에 기초하여 결정되는 파일럿압이 제2 주조작 밸브(62)에 작용한다. 제2 주조작 밸브(62)에 파일럿압이 작용함으로써, 제2 주조작 밸브(62)로부터 암 실린더(22)에 공급되는 작동유의 방향 및 작동유의 배분 유량 Qaar이 결정된다. 암 실린더(22)의 로드는, 공급되는 작동유의 방향에 대응하는 이동 방향으로 이동하고, 공급되는 작동유의 배분 유량 Qaar에 대응하는 실린더 속도로 작동한다. 암 실린더(22)가 작동함으로써, 암 실린더(22)의 이동 방향 및 실린더 속도에 기초하여 암(12)이 작동한다.
마찬가지로, 제3 주조작 밸브(63)는, 조작 장치(5)에 의해 조작된다. 조작 장치(5)가 조작되는 것에 의해, 조작 장치(5)의 조작량에 기초하여 결정되는 파일럿압이 제3 주조작 밸브(63)에 작용한다. 제3 주조작 밸브(63)에 파일럿압이 작용함으로써, 제3 주조작 밸브(63)로부터 붐 실린더(23)에 공급되는 작동유의 방향 및 작동유의 배분 유량 Qabm이 결정된다. 붐 실린더(23)의 로드는, 공급되는 작동유의 방향에 대응하는 이동 방향으로 이동하고, 공급되는 작동유의 배분 유량 Qabm에 대응하는 실린더 속도로 작동한다. 붐 실린더(23)가 작동함으로써, 붐 실린더(23)의 이동 방향 및 실린더 속도에 기초하여 붐(13)이 작동한다.
버킷 실린더(21), 암 실린더(22), 및 붐 실린더(23)의 각각으로부터 배출된 작동유는, 배출 유로(53)을 통하여 탱크(54)에 회수된다.
제1 유압 펌프 유로(41)과 제2 유압 펌프 유로(42)는, 합류 유로(55)에 의해 접속된다. 합류 유로(55)는, 제1 유압 펌프(31)와 제2 유압 펌프(32)를 접속하는 유로이다. 합류 유로(55)는, 제1 유압 펌프 유로(41)과 제2 유압 펌프 유로(42)를 통하여 제1 유압 펌프(31)와 제2 유압 펌프(32)를 접속한다.
제1 합분류 밸브(67)는, 합류 유로(55)를 개폐하는 개폐 장치이다. 제1 합분류 밸브(67)는, 합류 유로(55)를 개폐함으로써, 합류 유로(55)가 개방되는 합류 상태와 합류 유로(55)가 폐쇄되는 분류 상태를 전환한다. 본 실시형태에 있어서, 제1 합분류 밸브(67)는, 전환 밸브이다. 그리고, 합류 유로(55)를 개폐 가능하면, 합류 유로(55)를 개폐하는 개폐 장치는, 전환 밸브가 아니라도 된다.
제1 합분류 밸브(67)의 스풀은, 합류 유로(55)를 개방하여 제1 유압 펌프 유로(41)과 제2 유압 펌프 유로(42)를 접속하는 합류 위치와, 합류 유로(55)를 폐쇄하여 제1 유압 펌프 유로(41)과 제2 유압 펌프 유로(42)를 분리하는 분류 위치를 이동할 수 있다. 제어 장치(100)는, 제1 유압 펌프 유로(41)와 제2 유압 펌프 유로(42)가 합류 상태 및 분류 상태 중 어느 한쪽으로 되도록, 제1 합분류 밸브(67)를 제어한다.
합류 상태란, 제1 유압 펌프 유로(41)과 제2 유압 펌프 유로(42)를 접속하는 합류 유로(55)가 제1 합분류 밸브(67)에 있어서 개방되는 것에 의해, 제1 유압 펌프 유로(41)과 제2 유압 펌프 유로(42)가 합류 유로(55)를 통하여 접속되고, 제1 유압 펌프 유로(41)으로부터 토출된 작동유와 제2 유압 펌프 유로(42)로부터 토출된 작동유가 제1 합분류 밸브(67)에 있어서 합류하는 상태를 말한다. 합류 상태에 있어서는, 제1 유압 펌프(31) 및 제2 유압 펌프(32)의 양쪽으로부터 토출된 작동유가, 버킷 실린더(21), 암 실린더(22), 및 붐 실린더(23)의 각각에 공급된다.
분류 상태란, 제1 유압 펌프 유로(41)과 제2 유압 펌프 유로(42)를 접속하는 합류 유로(55)가 제1 합분류 밸브(67)에 의해 폐쇄되는 것에 의해, 제1 유압 펌프 유로(41)와 제2 유압 펌프 유로(42)가 분리되고, 제1 유압 펌프 유로(41)로부터 토출된 작동유와 제2 유압 펌프 유로(42)로부터 토출된 작동유가 분리된 상태를 말한다. 분류 상태에 있어서는, 제1 유압 펌프(31)로부터 토출된 작동유가 버킷 실린더(21) 및 암 실린더(22)에 공급되고, 제2 유압 펌프(32)로부터 토출된 작동유가 붐 실린더(23)에 공급된다.
즉, 본 실시형태에 있어서는, 분류 상태에 있어서 제1 유압 펌프(31)로부터 토출된 작동유가 공급되는 제1 유압 액추에이터는, 버킷 실린더(21) 및 암 실린더(22)이다. 분류 상태에 있어서 제2 유압 펌프(32)로부터 토출된 작동유가 공급되는 제2 유압 액추에이터는, 붐 실린더(23)이다. 분류 상태에 있어서는, 제1 유압 펌프(31)로부터 토출된 작동유는, 붐 실린더(23)에는 공급되지 않는다. 분류 상태에 있어서는, 제2 유압 펌프(32)로부터 토출된 작동유는, 버킷 실린더(21) 및 암 실린더(22)에는 공급되지 않는다.
합류 상태에 있어서는, 제1 유압 펌프(31) 및 제2 유압 펌프(32)의 각각으로부터 토출된 작동유는, 제1 유압 펌프 유로(41), 제2 유압 펌프 유로(42), 제1 주조작 밸브(61), 제2 주조작 밸브(62), 및 제3 주조작 밸브(63)의 각각을 통과한 후, 버킷 실린더(21), 암 실린더(22), 및 붐 실린더(23)의 각각에 공급된다.
분류 상태에 있어서는, 제1 유압 펌프(31)로부터 토출된 작동유는, 제1 유압 펌프 유로(41), 제1 주조작 밸브(61), 및 제2 주조작 밸브(62)의 각각을 통과한 후, 버킷 실린더(21) 및 암 실린더(22)에 공급된다. 또한, 분류 상태에 있어서는, 제2 유압 펌프(32)로부터 토출된 작동유는, 제2 유압 펌프 유로(42), 및 제3 주조작 밸브(63)를 통과한 후, 붐 실린더(23)에 공급된다.
유압 시스템(1000A)은, 제1 주조작 밸브(61)와 제2 주조작 밸브(62)와의 사이에 설치된 셔틀 밸브(701)와 제2 합분류 밸브(68)와 제3 주조작 밸브(63)와의 사이에 설치된 셔틀 밸브(702)를 가진다. 또한, 유압 시스템(1000A)은, 셔틀 밸브(701) 및 셔틀 밸브(702)와 접속되는 제2 합분류 밸브(68)를 가진다.
제2 합분류 밸브(68)는, 셔틀 밸브(701) 및 셔틀 밸브(702)에 의해, 버킷 실린더(21), 암 실린더(22), 및 붐 실린더(23)의 각각에 공급되는 작동유를 감압한 로드 센싱압(LS압)의 최대 압력을 선택한다. 로드 센싱압이란, 압력 보상에 사용되는 파일럿압이다.
제2 합분류 밸브(68)가 합류 상태일 때는, 버킷 실린더(21)로부터 붐 실린더(23) 중의 최대 LS압이 선택되고, 버킷 실린더(21)로부터 붐 실린더(23) 각각의 압력 보상 밸브(70)와 제1 유압 펌프(31)의 서보 기구(31B) 및 제2 유압 펌프(32)의 서보 기구(32B)에 공급된다.
제2 합분류 밸브(68)가 분류 상태일 때는, 버킷 실린더(21)와 암 실린더(22)와의 최대 LS압이 버킷 실린더(21)와 암 실린더(22)의 압력 보상 밸브(70)와 제1 유압 펌프(31)의 서보 기구(31B)에 공급되고, 붐 실린더(23)의 LS압이 붐 실린더(23)의 압력 보상 밸브(70)와 제2 유압 펌프(32)의 서보 기구(32B)에 공급된다.
셔틀 밸브(701) 및 셔틀 밸브(702)는, 제1 주조작 밸브(61), 제2 주조작 밸브(62), 및 제3 주조작 밸브(63)로부터 출력된 파일럿압 중, 최대값을 나타내는 파일럿압을 선택한다. 선택된 파일럿압은, 압력 보상 밸브(70)와, 유압 펌프(30)[31, 32]의 서보 기구(31B, 32B)에 공급된다.
<압력 센서>
유압 시스템(1000A)은, 유압 실린더(20)의 작동유의 압력 PL을 검출하는 부하 압력 센서(80)를 가진다. 유압 실린더(20)의 작동유의 압력 PL은, 유압 실린더(20)에 공급되는 작동유의 부하 압력이다. 부하 압력 센서(80)의 검출 신호는, 제어 장치(100)에 출력된다.
본 실시형태에 있어서, 부하 압력 센서(80)는, 버킷 실린더(21)의 작동유의 압력 PLbk를 검출하는 버킷 부하 압력 센서(81)와, 암 실린더(22)의 작동유의 압력 PLar을 검출하는 암 부하 압력 센서(82)와, 붐 실린더(23)의 작동유의 압력 PLbm을 검출하는 붐 부하 압력 센서(83)를 포함한다.
버킷 부하 압력 센서(81)는, 제1 버킷 유로(21A)에 설치되고, 버킷 실린더(21)의 캡측 공간(21C)의 작동유의 압력 PLbkc를 검출하는 버킷 부하 압력 센서(81C)와, 제2 버킷 유로(21B)에 설치되고, 버킷 실린더(21)의 로드 측 공간(21L)의 작동유의 압력 PLbkl을 검출하는 버킷 부하 압력 센서(81L)를 포함한다.
암 부하 압력 센서(82)는, 제2 암 유로(22B)에 설치되고, 암 실린더(22)의 캡측 공간(22C)의 작동유의 압력 PLarc을 검출하는 암 부하 압력 센서(82C)와, 제1 암 유로(22A)에 설치되고, 암 실린더(22)의 로드 측 공간(22L)의 작동유의 압력 PLarl을 검출하는 암 부하 압력 센서(82L)를 포함한다.
붐 부하 압력 센서(83)는, 제1 붐 유로(23A)에 설치되고, 붐 실린더(23)의 캡측 공간(23C)의 작동유의 압력 PLbmc를 검출하는 붐 부하 압력 센서(83C)와, 제2 붐 유로(23B)에 설치되고, 붐 실린더(23)의 로드 측 공간(23L)의 작동유의 압력 PLbml를 검출하는 붐 부하 압력 센서(83L)를 포함한다.
또한, 유압 시스템(1000A)은, 유압 펌프(30)로부터 토출되는 작동유의 토출 압력 P를 검출하는 토출 압력 센서(800)를 가진다. 토출 압력 센서(800)의 검출 신호는, 제어 장치(100)에 출력된다.
토출 압력 센서(800)는, 제1 유압 펌프(31)와 제1 유압 펌프 유로(41)과의 사이에 설치되고, 제1 유압 펌프(31)로부터 토출되는 작동유의 토출 압력 P1을 검출하는 토출 압력 센서(801)와, 제2 유압 펌프(32)와 제2 유압 펌프 유로(42)와의 사이에 설치되고, 제2 유압 펌프(32)로부터 토출되는 작동유의 토출 압력 P2를 검출하는 토출 압력 센서(802)를 포함한다.
<압력 보상 밸브>
압력 보상 밸브(70)는, 연통과 흐름 제한(throttling)과 차단을 선택하기 위한 선택 포트를 가진다. 압력 보상 밸브(70)는, 자기압(自己壓; self-pressure)에 의해 차단과 흐름 제한과 연통과의 전환을 가능하게 하는, 스로틀 밸브를 포함한다. 압력 보상 밸브(70)는, 각각의 유압 실린더(20)의 부하압이 상이하게 되어 있어도, 각각의 주조작 밸브(60)의 미터링 개구 면적의 비율에 따라 유량 분배를 보상하는 것을 목적으로 하고 있다. 압력 보상 밸브(70)가 없는 경우, 저부하측의 유압 실린더(20)에 대부분의 작동유가 흘러버린다. 압력 보상 밸브(70)는, 저부하압의 유압 실린더(20)의 주조작 밸브(60)의 출구 압력이, 최대 부하압의 유압 실린더(20)의 주조작 밸브(60)의 출구 압력과 동등하게 되도록, 저부하압의 유압 실린더(20)에 압력 손실을 작용시킴으로써, 각각의 주조작 밸브(60)의 출구 압력이 동일해지므로, 유량 분배의 기능을 실현한다.
압력 보상 밸브(70)는, 제1 주조작 밸브(61)에 접속되는 압력 보상 밸브(71) 및 압력 보상 밸브(72)와, 제2 주조작 밸브(62)에 접속되는 압력 보상 밸브(73) 및 압력 보상 밸브(74)와, 제3 주조작 밸브(63)에 접속되는 압력 보상 밸브(75) 및 압력 보상 밸브(76)를 포함한다.
압력 보상 밸브(71)는, 캡측 공간(21C)에 작동유가 공급되도록 제1 분기 유로(47)와 제1 버킷 유로(21A)가 접속된 상태에 있어서 제1 주조작 밸브(61)의 전후 차압(差壓)(미터링 차압)을 보상한다. 압력 보상 밸브(72)는, 로드 측 공간(21L)에 작동유가 공급되도록 제3 분기 유로(49)와 제2 버킷 유로(21B)가 접속된 상태에 있어서 제1 주조작 밸브(61)의 전후 차압(미터링 차압)을 보상한다.
압력 보상 밸브(73)는, 로드 측 공간(22L)에 작동유가 공급되도록 제2 분기 유로(48)와 제1 암 유로(22A)가 접속된 상태에 있어서 제2 주조작 밸브(62)의 전후 차압(미터링 차압)을 보상한다. 압력 보상 밸브(74)는, 캡측 공간(22C)에 작동유가 공급되도록 제4 분기 유로(50)와 제2 암 유로(22B)가 접속된 상태에 있어서 제2 주조작 밸브(62)의 전후 차압(미터링 차압)을 보상한다.
그리고, 주조작 밸브(60)의 전후 차압(미터링 차압)은, 주조작 밸브(60)의 유압 펌프(30) 측에 대응하는 입구 포트의 압력과 유압 실린더(20) 측에 대응하는 출구 포트의 압력과의 차이를 말하며, 유량을 계측(metering)하기 위한 차압이다.
압력 보상 밸브(70)에 의해, 버킷 실린더(21) 및 암 실린더(22)의 한쪽의 유압 실린더(20)에 경부하가 작용하고, 다른 쪽의 유압 실린더(20)에 고부하가 작용한 경우에도, 버킷 실린더(21) 및 암 실린더(22)의 각각에, 조작 장치(5)의 조작량에 따른 유량으로 작동유를 분배할 수 있다.
압력 보상 밸브(70)는, 복수의 유압 실린더(20)의 부하에 의하지 않고, 조작에 기초한 유량을 공급 가능하게 한다. 예를 들면, 버킷 실린더(21)에 고부하가 작용하고, 암 실린더(22)에 경부하가 작용하는 경우, 경부하 측에 배치된 압력 보상 밸브(70)[73, 74]는, 제1 주조작 밸브(61)로부터 버킷 실린더(21)에 작동유가 공급되고 발생하는 미터링 차압 ΔP1에 관계없이, 제2 주조작 밸브(62)로부터 암 실린더(22)에 작동유가 공급될 때, 제2 주조작 밸브(62)의 조작량에 기초한 유량이 공급되도록, 경부하 측인 암 실린더(22) 측의 미터링 차압 ΔP2가 버킷 실린더(21) 측의 미터링 차압 ΔP1과 대략 동일한 압력으로 되도록 보상한다.
암 실린더(22)에 고부하가 작용하고, 버킷 실린더(21)에 경부하가 작용하는 경우, 경부하 측에 배치된 압력 보상 밸브(70)[71, 72]는, 제2 주조작 밸브(62)로부터 암 실린더(22)에 작동유가 공급되어 발생하는 미터링 차압 ΔP2에 관계없이, 제1 주조작 밸브(61)로부터 버킷 실린더(21)에 작동유가 공급될 때, 제1 주조작 밸브(61)의 조작량에 기초한 유량이 공급되도록, 경부하 측의 미터링 차압 ΔP1을 보상한다.
<언로드 밸브>
유압 회로(40)는, 언로드 밸브(69)를 가진다. 유압 회로(40)에 있어서는, 유압 실린더(20)를 구동하지 않을 때에 있어서도, 유압 펌프(30)로부터는 최소 용량에 상당하는 유량의 작동유가 토출된다. 유압 실린더(20)를 구동하지 않을 때 있어서 유압 펌프(30)로부터 토출된 작동유는, 언로드 밸브(69)를 통하여 배출(언로드)된다.
[제어 장치]
도 4는, 본 실시형태에 관한 제어 장치(100)의 일례를 나타낸 기능 블록도이다. 제어 장치(100)는, 컴퓨터 시스템을 포함한다. 제어 장치(100)는, 연산 처리 장치(101)와, 기억 장치(102)와, 입출력 인터페이스 장치(103)를 가진다.
제어 장치(100)는, 제1 합분류 밸브(67) 및 제2 합분류 밸브(68)와 접속되고, 제1 합분류 밸브(67) 및 제2 합분류 밸브(68)에 지령 신호를 출력한다.
또한, 제어 장치(100)는, 유압 실린더(20)의 압력 PL을 검출하는 부하 압력 센서(80), 유압 펌프(30)로부터 토출되는 작동유의 토출 압력 P를 검출하는 토출 압력 센서(800), 및 조작 장치(5)의 조작량 S를 검출하는 조작량 센서(90)의 각각과 접속된다.
본 실시형태에 있어서, 조작량 센서(90)[91, 92, 93]는, 압력 센서이다. 버킷 실린더(21)를 구동시키기 위해 조작 장치(5)가 조작되었을 조작 장치(5)의 조작량 Sbk에 기초하여, 제1 주조작 밸브(61)에 작용하는 파일럿압이 변화한다. 또한, 암 실린더(22)를 구동시키기 위해 조작 장치(5)가 조작되었을 때, 그 조작 장치(5)의 조작량 Sar에 기초하여, 제2 주조작 밸브(62)에 작용하는 파일럿압이 변화한다. 또한, 붐 실린더(23)를 구동시키기 위해 조작 장치(5)가 조작되었을 때, 그 조작 장치(5)의 조작량(Sbm)에 기초하여, 제3 주조작 밸브(63)에 작용하는 파일럿압이 변화한다. 버킷 조작량 센서(91)는, 버킷 실린더(21)를 구동시키기 위해 조작 장치(5)가 조작되었을 때 제1 주조작 밸브(61)에 작용하는 파일럿압을 검출한다. 암 조작량 센서(92)는, 암 실린더(22)를 구동시키기 위해 조작 장치(5)가 조작되었을 때 제2 주조작 밸브(62)에 작용하는 파일럿압을 검출한다. 붐 조작량 센서(93)는, 붐 실린더(23)를 구동시키기 위해 조작 장치(5)가 조작되었을 때 제3 주조작 밸브(63)에 작용하는 파일럿압을 검출한다.
연산 처리 장치(101)는, 배분 유량 산출부(112)와, 개폐 장치 제어부(114)와, 펌프 유량 산출부(116)와, 합류 상태 펌프 출력 산출부(118)와, 분류 상태 펌프 출력 산출부(120)와, 잉여 출력 산출부(122)와, 목표 출력 산출부(124)와, 저감 출력 산출부(126)와, 목표 회전수 산출부(128)와, 하한 회전수 설정부(130)와, 필터 처리부(132)와, 엔진 제어부(134)를 가진다.
기억 장치(102)는, 제1 상관 데이터를 기억하는 기억부(141)와, 제2 상관 데이터를 기억하는 기억부(142)와, 제3 상관 데이터를 기억하는 기억부(143)와, 제4 상관 데이터를 기억하는 기억부(144)와, 제5 상관 데이터를 기억하는 기억부(145)와, 그 외의 각종 데이터를 기억하는 기억부(146)를 가진다.
<배분 유량 산출부>
배분 유량 산출부(112)는, 복수의 유압 실린더(20)의 각각의 작동유의 압력 PL과 복수의 유압 실린더(20)의 각각을 구동시키기 위해 조작되는 조작 장치(5)의 조작량 S에 기초하여, 복수의 유압 실린더(20)의 각각에 공급되는 작동유의 배분 유량 Qa를 산출한다. 본 실시형태에 있어서, 배분 유량 산출부(112)는, 유압 실린더(20)의 작동유의 압력 PL과 조작 장치(5)의 조작량 S와, 유압 펌프(30)로부터 토출되는 작동유의 토출 압력 P에 기초하여, 배분 유량 Qa를 산출한다.
유압 실린더(20)의 작동유의 압력 PL은, 부하 압력 센서(80)에 의해 검출된다. 배분 유량 산출부(112)는, 버킷 부하 압력 센서(81)로부터 버킷 실린더(21)의 작동유의 압력 PLbk를 취득하고, 암 부하 압력 센서(82)로부터 암 실린더(22)의 작동유의 압력 PLar을 취득하고, 붐 부하 압력 센서(83)로부터 붐 실린더(23)의 작동유의 압력 PLbm을 취득한다.
조작 장치(5)의 조작량 S는, 조작량 센서(90)에 의해 검출된다. 배분 유량 산출부(112)는, 버킷 조작량 센서(91)로부터 버킷 실린더(21)를 구동시키기 위해 조작되는 조작 장치(5)의 조작량 Sbk를 취득하고, 암 조작량 센서(92)로부터 암 실린더(22)를 구동시키기 위해 조작되는 조작 장치(5)의 조작량 Sar을 취득하고, 붐 조작량 센서(93)로부터 붐 실린더(23)를 구동시키기 위해 조작되는 조작 장치(5)의 조작량(Sbm)을 취득한다.
유압 펌프(30)의 작동유의 토출 압력 P는, 토출 압력 센서(800)에 의해 검출된다. 배분 유량 산출부(112)는, 토출 압력 센서(801)로부터 제1 유압 펌프(31)의 작동유의 토출 압력 P1을 취득하고, 토출 압력 센서(802)로부터 제2 유압 펌프(32)의 작동유의 토출 압력 P2를 취득한다.
배분 유량 산출부(112)는, 복수의 유압 실린더(20)[21, 22, 23]의 각각의 작동유의 압력 PL(PLbk, PLar, PLbm)과, 복수의 유압 실린더(20)[21, 22, 23]의 각각을 구동시키기 위해 조작되는 조작 장치(5)의 조작량 S(Sbk, Sar, Sbm)에 기초하여, 복수의 유압 실린더(20)[21, 22, 23]의 각각에 공급되는 작동유의 배분 유량 Qa(Qabk, Qaar, Qabm)를 산출한다.
배분 유량 산출부(112)는, (1)식에 기초하여 배분 유량 Qa를 산출한다.
Qa=Qd×√{(P-PL)/ΔPC} …(1)
(1)식에 있어서, Qd는, 유압 실린더(20)의 작동유의 요구 유량이다. P는, 유압 펌프(30)로부터 토출되는 작동유의 토출 압력이다. PL은, 유압 실린더(20)의 작동유의 부하 압력이다. ΔPC는, 주조작 밸브(60)의 입구측과 출구측과의 설정 차압이다. 본 실시형태에 있어서, 주조작 밸브(60)의 입구측과 출구측과의 차압이 설정 차압 ΔPC로 설정된다. 설정 차압 ΔPC는, 제1 주조작 밸브(61), 제2 주조작 밸브(62), 및 제3 주조작 밸브(63)의 각각에 대하여 미리 설정되고, 기억부(146)에 기억되어 있다.
버킷 실린더(21)의 배분 유량 Qabk, 암 실린더(22)의 배분 유량 Qaar, 및 붐 실린더(23)의 배분 유량 Qabm의 각각은, (2)식, (3)식, 및 (4)식에 기초하여 산출된다.
Qabk=Qdbk×√{(P-PLbk)/ΔPC} …(2)
Qaar=Qdar×√{(P-PLar)/ΔPC} …(3)
Qabm=Qdbm×√{(P-PLbm)/ΔPC} …(4)
(2)식에 있어서, Qdbk는, 버킷 실린더(21)의 작동유의 요구 유량이다. PLbk는, 버킷 실린더(21)의 작동유의 압력이다. (3)식에 있어서, Qdar은, 암 실린더(22)의 작동유의 요구 유량이다. PLar은, 암 실린더(22)의 작동유의 압력이다. (4)식에 있어서, Qdbm은, 붐 실린더(23)의 작동유의 요구 유량이다. PLbm은, 붐 실린더(23)의 작동유의 부하 압력이다. 본 실시형태에 있어서, 제1 주조작 밸브(61)의 입구측과 출구측과의 설정 차압 ΔPC와, 제2 주조작 밸브(62)의 입구측과 출구측과의 설정 차압 ΔPC와 제3 주조작 밸브(63)의 입구측과 출구측과의 설정 차압 ΔPC는, 같은 값이다.
요구 유량 Qd(Qdbk, Qdar, Qdbm)는, 조작 장치(5)의 조작량 S(Sbk, Sar, Sbm)에 기초하여 산출된다. 본 실시형태에 있어서, 요구 유량 Qd(Qdbk, Qdar, Qdbm)는, 조작량 센서(90)[91, 92, 93]에 의해 검출된 파일럿압에 기초하여 산출된다. 조작 장치(5)의 조작량 S(Sbk, Sar, Sbm)과 조작량 센서(90)[91, 92, 93]에 의해 검출된 파일럿압과는 1 대 1로 대응한다. 배분 유량 산출부(112)는, 조작량 센서(90)에 의해 검출된 파일럿압을 주조작 밸브(60)의 스풀 스트로크로 변환하여, 스풀 스트로크에 기초하여 요구 유량 Qd를 산출한다. 파일럿압과 주조작 밸브(60)의 스풀 스트로크와의 관계를 나타내는 제1 상관 데이터, 및 주조작 밸브(60)의 스풀 스트로크와 요구 유량 Qd와의 관계를 나타내는 제2 상관 데이터는, 기지(旣知) 데이터이며, 기억부(141) 및 기억부(142)의 각각에 기억되어 있다. 파일럿압과 주조작 밸브(60)의 스풀 스트로크와의 관계를 나타내는 제1 상관 데이터, 및 주조작 밸브(60)의 스풀 스트로크와 요구 유량 Qd와의 관계를 나타내는 제2 상관 데이터의 각각은, 변환 테이블 데이터를 포함한다.
배분 유량 산출부(112)는, 제1 주조작 밸브(61)에 작용하는 파일럿압을 검출한 버킷 조작량 센서(91)의 검출 신호를 취득한다. 배분 유량 산출부(112)는, 기억부(141)에 기억되어 있는 제1 상관 데이터를 사용하여, 제1 주조작 밸브(61)에 작용하는 파일럿압을 제1 주조작 밸브(61)의 스풀 스트로크로 변환한다. 이로써, 버킷 조작량 센서(91)의 검출 신호와 기억부(141)에 기억되어 있는 제1 상관 데이터에 기초하여, 제1 주조작 밸브(61)의 스풀 스트로크가 산출된다. 또한, 배분 유량 산출부(112)는, 기억부(142)에 기억되어 있는 제2 상관 데이터를 사용하여, 산출된 제1 주조작 밸브(61)의 스풀 스트로크를 버킷 실린더(21)의 요구 유량 Qdbk로 변환한다. 이로써, 배분 유량 산출부(112)는, 버킷 실린더(21)의 요구 유량 Qdbk를 산출할 수 있다.
배분 유량 산출부(112)는, 제2 주조작 밸브(62)에 작용하는 파일럿압을 검출한 암 조작량 센서(92)의 검출 신호를 취득한다. 배분 유량 산출부(112)는, 기억부(141)에 기억되어 있는 제1 상관 데이터를 사용하여, 제2 주조작 밸브(62)에 작용하는 파일럿압을 제2 주조작 밸브(62)의 스풀 스트로크로 변환한다. 이로써, 암 조작량 센서(92)의 검출 신호와 기억부(141)에 기억되어 있는 제1 상관 데이터에 기초하여, 제2 주조작 밸브(62)의 스풀 스트로크가 산출된다. 또한, 배분 유량 산출부(112)는, 기억부(142)에 기억되어 있는 제2 상관 데이터를 사용하여, 산출된 제2 주조작 밸브(62)의 스풀 스트로크를 암 실린더(22)의 요구 유량 Qdar로 변환한다. 이로써, 배분 유량 산출부(112)는, 암 실린더(22)의 요구 유량 Qdar을 산출할 수 있다.
배분 유량 산출부(112)는, 제3 주조작 밸브(63)에 작용하는 파일럿압을 검출한 붐 조작량 센서(93)의 검출 신호를 취득한다. 배분 유량 산출부(112)는, 기억부(141)에 기억되어 있는 제1 상관 데이터를 사용하여, 제3 주조작 밸브(63)에 작용하는 파일럿압을 제3 주조작 밸브(63)의 스풀 스트로크로 변환한다. 이로써, 붐 조작량 센서(93)의 검출 신호와 기억부(141)에 기억되어 있는 제1 상관 데이터에 기초하여, 제3 주조작 밸브(63)의 스풀 스트로크가 산출된다. 또한, 배분 유량 산출부(112)는, 기억부(142)에 기억되어 있는 제2 상관 데이터를 사용하여, 산출된 제3 주조작 밸브(63)의 스풀 스트로크를 붐 실린더(23)의 요구 유량 Qdbm으로 변환한다. 이로써, 배분 유량 산출부(112)는, 붐 실린더(23)의 요구 유량 Qdbm을 산출할 수 있다.
그리고, 전술한 바와 같이, 버킷 부하 압력 센서(81)는, 버킷 부하 압력 센서(81C)와 버킷 부하 압력 센서(81L)를 포함하고, 버킷 실린더(21)의 작동유의 압력 PLbk는, 버킷 실린더(21)의 캡측 공간(21C)의 작동유의 압력 PLbkc와, 버킷 실린더(21)의 로드 측 공간(21L)의 작동유의 압력 PLbkl을 포함한다. (2)식을 이용하여 배분 유량 Qabk를 산출할 때, 배분 유량 산출부(112)는, 제1 주조작 밸브(61)의 스풀의 이동 방향을 따라 압력 PLbkc 및 압력 PLbkl 중 어느 한쪽을 선택한다. 예를 들면, 제1 주조작 밸브(61)의 스풀이 제1 방향으로 이동하는 경우, 배분 유량 산출부(112)는, 버킷 부하 압력 센서(81C)에 의해 검출된 압력 PLbkc를 사용하여, (2)식에 기초하여 배분 유량 Qabk를 산출한다. 제1 주조작 밸브(61)의 스풀이 제1 방향과는 반대 방향인 제2 방향으로 이동하는 경우, 배분 유량 산출부(112)는, 버킷 부하 압력 센서(81L)에 의해 검출된 압력 PLbkl을 사용하여, (2)식에 기초하여 배분 유량 Qabk를 산출한다.
마찬가지로, 암 부하 압력 센서(82)는, 암 부하 압력 센서(82C)와 암 부하 압력 센서(82L)를 포함하고, 암 실린더(22)의 작동유의 압력 PLar은, 암 실린더(22)의 캡측 공간(22C)의 작동유의 압력 PLarc와, 암 실린더(22)의 로드 측 공간(22L)의 작동유의 압력 PLarl을 포함한다. (3)식을 이용하여 배분 유량 Qaar을 산출할 때, 배분 유량 산출부(112)는, 제2 주조작 밸브(62)의 스풀의 이동 방향을 따라 압력 PLarc 및 압력 PLarl 중 어느 한쪽을 선택한다. 예를 들면, 제2 주조작 밸브(62)의 스풀이 제1 방향으로 이동하는 경우, 배분 유량 산출부(112)는, 암 부하 압력 센서(82C)에 의해 검출된 압력 PLarc를 사용하여, (3)식에 기초하여 배분 유량 Qaar을 산출한다. 제2 주조작 밸브(62)의 스풀이 제1 방향과는 반대 방향인 제2 방향으로 이동하는 경우, 배분 유량 산출부(112)는, 암 부하 압력 센서(82L)에 의해 검출된 압력 PLarl을 사용하여, (3)식에 기초하여 배분 유량 Qaar을 산출한다.
마찬가지로, 붐 부하 압력 센서(83)는, 붐 부하 압력 센서(83C)와 붐 부하 압력 센서(83L)를 포함하고, 붐 실린더(23)의 작동유의 압력 PLbm은, 붐 실린더(23)의 캡측 공간(23C)의 작동유의 압력 PLbmc와, 붐 실린더(23)의 로드 측 공간(23L)의 작동유의 압력 PLbml을 포함한다. (4)식을 이용하여 배분 유량 Qabm을 산출할 때, 배분 유량 산출부(112)는, 제3 주조작 밸브(63)의 스풀의 이동 방향을 따라 압력 PLbmc 및 압력 PLbml 중 어느 한쪽을 선택한다. 예를 들면, 제3 주조작 밸브(63)의 스풀이 제1 방향으로 이동하는 경우, 배분 유량 산출부(112)는, 붐 부하 압력 센서(83C)에 의해 검출된 압력 PLbmc를 사용하여, (4)식에 기초하여 배분 유량 Qabm을 산출한다. 제3 주조작 밸브(63)의 스풀이 제1 방향과는 반대 방향인 제2 방향으로 이동하는 경우, 배분 유량 산출부(112)는, 붐 부하 압력 센서(83L)에 의해 검출된 압력 PLbml을 사용하여, (4)식에 기초하여 배분 유량 Qabm을 산출한다.
본 실시형태에 있어서는, 유압 펌프(30)로부터 토출되는 작동유의 토출 압력 P는, 토출 압력 센서(800)에 의해 검출된다. 그리고, (1)식 내지 (4)식에 있어서, 유압 펌프(30)가 토출되는 작동유의 토출 압력 P가 미지(未知)인 경우, 배분 유량 산출부(112)는, (5)식이 수속하도록 반복 수치 계산을 실시하여, 배분 유량 Qabk, Qaar, Qabm을 산출해도 된다.
Qlp=Qabk＋Qaar＋Qabm… (5)
(5)식에 있어서, Qlp는, 펌프 제한 유량이다. 펌프 제한 유량 Qlp는, 유압 펌프(30)의 최대 토출 유량 Qmax, 제1 유압 펌프(31)의 목표 출력에 기초하여 결정되는 제1 유압 펌프(31)의 목표 토출 유량 Qt1, 및 제2 유압 펌프(32)의 목표 출력에 기초하여 결정되는 제2 유압 펌프(32)의 목표 토출 유량 Qt2 중 가장 작은 값이다.
그리고, 본 실시형태에 있어서는, 조작 장치(5)는 파일럿압 방식의 조작 레버를 포함하고, 조작량 센서(90)[91, 92, 93]로서 압력 센서가 사용된다. 조작 장치(5)가 전기 방식의 조작 레버를 포함해도 된다. 조작 장치(5)가 전기 방식의 조작 레버를 포함하는 경우, 조작량 센서(91, 92, 93)로서 조작 레버의 스트로크를 나타내는 레버 스트로크를 검출 가능한 스트로크 센서가 사용된다. 배분 유량 산출부(112)는, 조작량 센서(90)에 의해 검출된 레버 스트로크를 주조작 밸브(60)의 스풀 스트로크로 변환하여, 스풀 스트로크에 기초하여 요구 유량 Qd를 산출할 수 있다. 배분 유량 산출부(112)는, 미리 정해져 있는 변환 테이블을 사용하여, 레버 스트로크를 스풀 스트로크로 변환할 수 있다.
<개폐 장치 제어부>
개폐 장치 제어부(114)는, 배분 유량 산출부(112)에 의해 산출된 배분 유량 Qa와 임계값 Qs라는 비교 결과에 기초하여, 합류 상태 또는 분류 상태 중 어느 한쪽으로 되도록 제1 합분류 밸브(67)를 제어하는 지령 신호를 출력한다.
임계값 Qs는, 유압 실린더(20)의 배분 유량 Qa에 대한 임계값이다. 배분 유량 산출부(112)에 의해 산출된 배분 유량 Qa가 임계값 Qs 이하일 때, 개폐 장치 제어부(114)는, 분류 상태로 되도록 제1 합분류 밸브(67)에 지령 신호를 출력한다. 배분 유량 산출부(112)에 의해 산출된 배분 유량 Qa가 임계값 Qs보다도 많을 때, 개폐 장치 제어부(114)는, 합류 상태로 되도록 제1 합분류 밸브(67)에 지령 신호를 출력한다.
본 실시형태에 있어서, 임계값 Qs는, 제1 유압 펌프(31) 및 제2 유압 펌프(32)의 각각이 토출 가능한 작동유의 최대 토출 유량 Qmax이다. 즉, 본 실시형태에 있어서, 개폐 장치 제어부(114)는, 배분 유량 Qa와 최대 토출 유량 Qmax라는 비교 결과에 기초하여, 제1 합분류 밸브(67)를 제어한다. 배분 유량 Qa가 최토출 유량 Qmax 이하일 때, 개폐 장치 제어부(114)는, 분류 상태로 되도록 제1 합분류 밸브(67)에 지령 신호를 출력한다. 배분 유량 Qa가 최대 토출 유량 Qmax보다도 많을 때, 개폐 장치 제어부(114)는, 합류 상태로 되도록 제1 합분류 밸브(67)에 지령 신호를 출력한다.
본 실시형태에 있어서는, 버킷 실린더(21)에 공급되는 작동유의 배분 유량 Qabk와 암 실린더(22)에 공급되는 작동유의 배분 유량 Qaar과의 합이 제1 유압 펌프(31)의 최대 토출 유량 Q1max 이하, 또한 붐 실린더(23)에 공급되는 작동유의 배분 유량 Qabm이 제2 유압 펌프(32)의 최대 토출 유량 Q2max 이하일 때, 개폐 장치 제어부(114)는, 분류 상태로 되도록 제1 합분류 밸브(67)에 지령 신호를 출력한다. 버킷 실린더(21)에 공급되는 작동유의 배분 유량 Qabk와 암 실린더(22)에 공급되는 작동유의 배분 유량 Qaar과의 합이 제1 유압 펌프(31)의 최대 토출 유량 Q1max보다도 많을 때, 또는 붐 실린더(23)에 공급되는 작동유의 배분 유량 Qabm이 제2 유압 펌프(32)의 최대 토출 유량 Q2max보다도 많을 때, 개폐 장치 제어부(114)는, 합류 상태로 되도록 제1 합분류 밸브(67)에 지령 신호를 출력한다.
<펌프 유량 산출부>
펌프 유량 산출부(116)는, 배분 유량 산출부(112)에 의해 산출된 배분 유량 Qa에 기초하여, 분류 상태에 있어서 제1 유압 펌프(31)로부터 토출되는 작동유의 토출 유량 Q1 및 제2 유압 펌프(32)로부터 토출되는 작동유의 토출 유량 Q2의 각각을 산출한다. 본 실시형태에 있어서, 분류 상태에 있어서 제1 유압 펌프(31)로부터 토출되는 작동유의 토출 유량 Q1은, 버킷 실린더(21)에 공급되는 작동유의 배분 유량 Qabk와 암 실린더(22)에 공급되는 작동유의 배분 유량 Qaar과의 합이다(Q1=Qabk＋Qaar). 분류 상태에 있어서 제2 유압 펌프(32)로부터 토출되는 작동유의 토출 유량 Q2는, 붐 실린더(23)에 공급되는 작동유의 배분 유량 Qabm이다(Q2=Qabm).
그리고, 펌프 유량 산출부(116)는, 경사판각 센서(30S)[31S, 32S]의 검출값으로부터 산출되는 유압 펌프(30)[31, 32]의 용량[cc/rev]와 엔진 회전수 센서(4R)에 의해 검출되는 엔진(4)의 회전수에 기초하여, 토출 유량 Q1, Q2를 산출할 수 있다.
<합류 상태 펌프 출력 산출부·분류 상태 펌프 출력 산출부·잉여 출력 산출부>
합류 상태 펌프 출력 산출부(118)는, 배분 유량 산출부(112)에 의해 산출된 배분 유량 Qa에 기초하여, 합류 상태에 있어서 요구되는 제1 유압 펌프(31)의 출력 Wa1 및 제2 유압 펌프(32)의 출력 Wa2를 나타내는 합류 상태 펌프 출력 Wa를 산출한다. 본 실시형태에 있어서, 합류 상태 펌프 출력 Wa는, 합류 상태에 있어서 요구되는 제1 유압 펌프(31)의 출력 Wa1과 제2 유압 펌프(32)의 출력 Wa2와의 합이다(Wa=Wa1＋Wa2).
분류 상태 펌프 출력 산출부(120)는, 배분 유량 산출부(112)에 의해 산출된 배분 유량 Qa에 기초하여, 분류 상태에 있어서 요구되는 제1 유압 펌프(31)의 출력 Wb1 및 제2 유압 펌프(32)의 출력 Wb2를 나타내는 분류 상태 펌프 출력 Wb를 산출한다. 본 실시형태에 있어서, 분류 상태 펌프 출력 Wb는, 분류 상태에 있어서 요구되는 제1 유압 펌프(31)의 출력 Wb1과 제2 유압 펌프(32)의 출력 Wb2와의 합이다(Wb=Wb1＋Wb2).
잉여 출력 산출부(122)는, 합류 상태 펌프 출력 Wa와 분류 상태 펌프 출력 Wb에 기초하여, 엔진(4)의 잉여 출력 Ws를 산출한다. 본 실시형태에 있어서, 잉여 출력 Ws는, 합류 상태 펌프 출력 Wa와 분류 상태 펌프 출력 Wb와의 차이이다(Ws=Wa-Wb).
합류 상태 펌프 출력 산출부(118)는, 분류 상태에 있어서 제1 유압 펌프(31)로부터 토출되는 작동유의 토출 압력 P1 및 제2 유압 펌프(32)로부터 토출되는 작동유의 토출 압력 P2 중 높은 쪽의 토출 압력 Pmax와 분류 상태에 있어서 제1 유압 펌프(31)로부터 토출되는 작동유의 토출 유량 Q1와 분류 상태에 있어서 제2 유압 펌프(32)로부터 토출되는 작동유의 토출 유량 Q2에 기초하여, 합류 상태 펌프 출력 Wa를 산출한다.
본 실시형태에 있어서, 분류 상태 펌프 출력 산출부(120)는, 분류 상태에 있어서 제1 유압 펌프(31)로부터 토출되는 작동유의 토출 압력 P1 및 토출 유량 Q1와 분류 상태에 있어서 제2 유압 펌프(32)로부터 토출되는 작동유의 토출 압력 P2 및 토출 유량 Q2에 기초하여, 분류 상태 펌프 출력 Wb를 산출한다.
도 5는, 본 실시형태에 관한 합류 상태 펌프 출력 산출부(118), 분류 상태 펌프 출력 산출부(120), 및 잉여 출력 산출부(122)에 의한 처리 SA의 일례를 나타낸 플로우차트이다. 그리고, 도 5에 있어서, 스텝 SA2(SA21, SA22, SA23, SA24)의 처리는, 합류 상태 펌프 출력 산출부(118)에 의한 처리이며, 스텝 SA3(SA31, SA32, SA33)의 처리는, 분류 상태 펌프 출력 산출부(120)에 의한 처리이며, 스텝 SA4(SA41, SA42, SA43, SA44)의 처리는, 잉여 출력 산출부(122)에 의한 처리이다.
도 5에 나타낸 처리는, 분류 상태에서의 처리이다. 전술한 바와 같이, 배분 유량 산출부(112)에 의해 산출된 배분 유량 Qa가 임계값 Qs 이하일 때, 개폐 장치 제어부(114)는, 유압 회로(40)를 분류 상태로 한다.
제어 장치(100)는, 분류 상태에서의 제1 유압 펌프(31)의 토출 압력 P1, 제2 유압 펌프(32)의 토출 압력 P2, 제1 유압 펌프(31)의 토출 유량 Q1, 및 제2 유압 펌프(32)의 토출 유량 Q2를 취득한다(스텝 SA1).
토출 유량 Q1 및 토출 유량 Q2는, 펌프 유량 산출부(116)에 의해 산출된다. 토출 압력 P1 및 토출 압력 P2는, 토출 압력 센서(800)[801, 802]에 의해 취득된다.
유압 회로(40)는 분류 상태이지만, 합류 상태 펌프 출력 산출부(118)는, 유압 회로(40)가 합류 상태인 것으로 가정하여, 그 합류 상태에서의 유압 펌프(30)의 출력 Wa를 산출한다. 합류 상태 펌프 출력 산출부(118)는, 분류 상태에 있어서 제1 유압 펌프(31)로부터 토출되는 작동유의 토출 압력 P1 및 제2 유압 펌프(32)로부터 토출되는 작동유의 토출 압력 P2 중 높은 쪽의 토출 압력 Pmax를 선택한다(스텝 SA21). 본 실시형태에 있어서는, 토출 압력 Pmax가 토출 압력 P1인 것으로 한다.
합류 상태 펌프 출력 산출부(118)는, 토출 압력 Pmax와 분류 상태에 있어서 제1 유압 펌프(31)로부터 토출되는 작동유의 토출 유량 Q1에 기초하여, 유압 회로(40)가 합류 상태인 것으로 가정했을 때 요구되는 제1 유압 펌프(31)의 출력 Wa1을 산출한다(스텝 SA22). 출력 Wa1은, 토출 압력 Pmax(P1)와 토출 유량 Q1과의 곱에 기초하여 산출된다.
합류 상태 펌프 출력 산출부(118)는, 토출 압력 Pmax와, 분류 상태에 있어서 제2 유압 펌프(32)로부터 토출되는 작동유의 토출 유량 Q2에 기초하여, 유압 회로(40)가 합류 상태인 것으로 가정했을 때 요구되는 제2 유압 펌프(32)의 출력 Wa2를 산출한다(스텝 SA23). 출력 Wa2는, 토출 압력 Pmax(P1)와 토출 유량 Q2과의 곱에 기초하여 산출된다.
합류 상태 펌프 출력 산출부(118)는, 유압 회로(40)가 합류 상태인 것으로 가정했을 때 요구되는 합류 상태 펌프 출력 Wa를 산출한다(스텝 SA24). 본 실시형태에 있어서, 합류 상태 펌프 출력 Wa는, 유압 회로(40)가 합류 상태인 것으로 가정했을 때 요구되는 제1 유압 펌프(31)의 출력 Wa1과 제2 유압 펌프(32)의 출력 Wa2와의 합이다(Wa=Wa1＋Wa2).
유압 회로(40)는 분류 상태이며, 분류 상태 펌프 출력 산출부(120)는, 분류 상태에서의 유압 펌프(30)의 출력 Wb를 산출한다. 분류 상태 펌프 출력 산출부(120)는, 분류 상태에 있어서 제1 유압 펌프(31)로부터 토출되는 작동유의 토출 압력 P1과, 분류 상태에 있어서 제1 유압 펌프(31)로부터 토출되는 작동유의 토출 유량 Q1에 기초하여, 유압 회로(40)가 분류 상태일 때 요구되는 제1 유압 펌프(31)의 출력 Wb1을 산출한다(스텝 SA31). 출력 Wb1은, 토출 압력 P1과 토출 유량 Q1과의 곱에 기초하여 산출된다.
분류 상태 펌프 출력 산출부(120)는, 분류 상태에 있어서 제2 유압 펌프(32)로부터 토출되는 작동유의 토출 압력 P2와, 분류 상태에 있어서 제2 유압 펌프(32)로부터 토출되는 작동유의 토출 유량 Q2에 기초하여, 유압 회로(40)가 분류 상태일 때 요구되는 제2 유압 펌프(32)의 출력 Wb2를 산출한다(스텝 SA32). 출력 Wb2는, 토출 압력 P2와 토출 유량 Q2과의 곱에 기초하여 산출된다.
분류 상태 펌프 출력 산출부(120)는, 유압 회로(40)가 분류 상태에서의 분류 상태 펌프 출력 Wb를 산출한다(스텝 SA33). 본 실시형태에 있어서, 분류 상태 펌프 출력 Wb는, 유압 회로(40)가 분류 상태일 때 요구되는 제1 유압 펌프(31)의 출력 Wb1과 제2 유압 펌프(32)의 출력 Wb2와의 합이다(Wb=Wb1＋Wb2).
잉여 출력 산출부(122)는, 합류 상태 펌프 출력 산출부(118)에 의해 산출된 합류 상태 펌프 출력 Wa와, 분류 상태 펌프 출력 산출부(120)에 의해 산출된 분류 상태 펌프 출력 Wb에 기초하여, 엔진(4)의 잉여 출력 Ws를 산출한다(스텝 SA41). 본 실시형태에 있어서, 잉여 출력 Ws는, 합류 상태 펌프 출력 Wa와 분류 상태 펌프 출력 Wb와의 차이를 포함한다(Ws=Wa-Wb).
유압 회로(40)가 합류 상태일 때, 유압 회로(40)를 흐르는 작동유의 압력은, 제1 유압 펌프(31)의 토출 압력 P1 및 제2 유압 펌프(32)의 토출 압력 P2 중, 높은 쪽의 토출 압력 Pmax로 된다. 따라서, 유압 회로(40)가 합류 상태인 것으로 가정했을 때의 유압 펌프(30)의 출력 Wa는, 토출 압력 Pmax에 기초하여 산출된다. 한편, 유압 회로(40)가 분류 상태에 있어서는, 유압 회로(40)를 흐르는 작동유의 압력은, 제1 유압 펌프(31)의 토출 압력 P1과 제2 유압 펌프(32)의 토출 압력 P2와로 분리된다. 따라서, 유압 회로(40)가 분류 상태일 때의 유압 펌프(30)의 출력 Wb는, 토출 압력 P1 및 토출 압력 P2의 각각에 기초하여 산출된다. 또한, 토출 압력 Pmax에 기초하여 산출되는 합류 상태 펌프 출력 Wa는, 토출 압력 P1 및 토출 압력 P2의 각각에 기초하여 산출되는 분류 상태 펌프 출력 Wb보다도 큰 값으로 된다. 그러므로, 잉여 출력 Ws는, 플러스 값으로 된다.
본 실시형태에 있어서, 잉여 출력 산출부(122)는, 스텝 SA41에서 산출한 잉여 출력 Ws를 펌프 토크 효율로 보정한다(스텝 SA42). 또한, 본 실시형태에 있어서는, 잉여 출력 Ws의 상한값을 나타내는 상한 잉여 출력 Wsmax가 미리 설정되고, 기억부(146)에 기억되어 있다. 잉여 출력 산출부(122)는, 기억부(146)에 기억되어 있는 상한 잉여 출력 Wsmax 및 스텝 SA41에서 산출한 잉여 출력 Ws 중 작은 값의 쪽을 선택한다(스텝 SA43).
잉여 출력 산출부(122)는, 스텝 SA43에 있어서 선택한 상한 잉여 출력 Wsmax 및 잉여 출력 Ws 중 어느 한쪽을 최종적인 잉여 출력 Ws로서 결정한다(스텝 SA44).
<목표 출력 산출부>
도 4에 있어서, 목표 출력 산출부(124)는, 조작 장치(5)의 조작량 S와, 제1 유압 펌프(31)로부터 토출되는 작동유의 토출 압력 P1과, 제2 유압 펌프(32)로부터 토출되는 작동유의 토출 압력 P2에 기초하여, 엔진(4)의 목표 출력 Wr을 산출한다.
본 실시형태에 있어서, 엔진(4)의 목표 출력 Wr은, 작업기(10)의 구동을 위해 필요한 엔진(4)의 목표 출력과, 엔진(4)을 냉각시키는 팬(fan)의 구동을 위해 필요한 엔진(4)의 목표 출력과의 합에 기초하여 산출된다.
도 6은, 본 실시형태에 관한 목표 출력 산출부(124)에 의한 처리 SB의 일례를 나타낸 플로우차트이다. 도 6에 나타낸 처리는, 분류 상태에서의 처리이다.
제어 장치(100)는, 분류 상태에서의 조작 장치(5)의 조작량 S, 제1 유압 펌프(31)의 토출 압력 P1, 및 제2 유압 펌프(32)의 토출 압력 P2를 취득한다(스텝 SB1).
조작 장치(5)의 조작량 S는, 조작량 센서(90)[91, 92, 93]에 의해 취득된다. 토출 압력 P1 및 토출 압력 P2는, 토출 압력 센서(800)[801, 802]에 의해 취득된다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 제어 장치(100)는, 스로틀 다이얼(33)의 설정값, 및 작업 모드 선택기(34)에 의해 선택된 작업 모드도 취득한다.
목표 출력 산출부(124)는, 조작 장치(5)의 조작량 S와, 제1 유압 펌프(31)의 토출 압력 P1과, 제2 유압 펌프(32)의 토출 압력 P2와 스로틀 다이얼(33)의 설정값과, 작업 모드 선택기(34)에 의해 선택된 작업 모드에 기초하여, 작업기(10)의 구동을 위해 필요한 엔진(4)의 목표 출력을 산출한다(스텝 SB2).
또한, 목표 출력 산출부(124)는, 엔진(4)을 냉각시키는 팬의 구동을 위해 필요한 엔진(4)의 목표 출력을 산출한다(스텝 SB3).
본 실시형태에 있어서는, 전동 모터(25)의 출력에 의해 유압 셔블(1) 중 적어도 일부가 구동된다. 목표 출력 산출부(124)는, 전동 모터(25)의 목표 출력을 산출한다(스텝 SB4).
목표 출력 산출부(124)는, 스텝 SB2에서 산출한 작업기(10)의 구동을 위해 필요한 엔진(4)의 목표 출력과, 스텝 SB3에서 산출한 팬의 구동을 위해 필요한 엔진(4)의 목표 출력과의 합을 산출한다. 또한, 목표 출력 산출부(124)는, 작업기(10)의 구동을 위해 필요한 엔진(4)의 목표 출력과 팬의 구동을 위해 필요한 엔진(4)의 목표 출력과의 합으로부터, 스텝 SB4에서 산출한 전동 모터(25)의 목표 출력을 감소시킨다(스텝 SB5). 즉, 본 실시형태에 있어서는, 유압 셔블(1)은, 하이브리드 방식의 유압 셔블이며, 엔진(4)의 출력에 전동 모터(25)의 출력이 보충되어. 그러므로, 전동 모터(25)의 목표 출력의 분만큼, 엔진(4)의 목표 출력을 저감할 수 있다.
목표 출력 산출부(124)는, 스텝 SB5에서 산출한 엔진(4)의 목표 출력을 최종적인 엔진(4)의 목표 출력 Wr로 결정한다(스텝 SB6).
<저감 출력 산출부>
도 4에 있어서, 저감 출력 산출부(126)는, 잉여 출력 산출부(122)에 의해 산출된 잉여 출력 Ws에 기초하여, 목표 출력 산출부(124)에 의해 산출된 엔진(4)의 목표 출력 Wr을 보정하여, 목표 출력 Wr보다도 저감된 엔진(4)의 저감 출력 Wc를 산출한다.
도 7은, 본 실시형태에 관한 저감 출력 산출부(126)에 의한 처리 SC의 일례를 나타낸 플로우차트이다. 도 7에 나타낸 처리는, 분류 상태에서의 처리이다.
저감 출력 산출부(126)는, 잉여 출력 산출부(122)에 의해 산출된 엔진(4)의 잉여 출력 Ws를 취득한다(스텝 SC1).
또한, 저감 출력 산출부(126)는, 목표 출력 산출부(124)에 의해 산출된 엔진(4)의 목표 출력 Wr을 취득한다(스텝 SC2).
저감 출력 산출부(126)는, 엔진(4)의 목표 출력 Wr로부터 잉여 출력 Ws를 감소하여, 분류 상태에서의 엔진(4)의 최종적인 목표 출력인 저감 출력 Wc를 결정한다(스텝 SC3). 본 실시형태에 있어서, [Wc=Wr-Ws]이다.
<목표 회전수 산출부·하한 회전수 설정부·필터 처리부>
도 4에 있어서, 목표 회전수 산출부(128)는, 목표 출력 산출부(124)에서 산출된 엔진(4)의 목표 출력과 기억부(143)에 기억되어 있는 제3 상관 데이터에 기초하여, 분류 상태에서의 엔진(4)의 목표 회전수 Nr을 산출한다. 기억부(143)에 기억되어 있는 제3 상관 데이터는, 엔진(4)의 출력과 엔진(4)의 회전수와의 관계를 나타내는 기지 데이터이다. 엔진(4)의 출력과 엔진(4)의 회전수와의 관계를 나타내는 제3 상관 데이터는, 변환 테이블 데이터를 포함한다.
하한 회전수 설정부(130)는, 분류 상태에 있어서, 버킷 실린더(21), 암 실린더(22), 및 붐 실린더(23)의 각각에, 배분 유량 산출부(112)에 의해 산출된 배분 유량 Qabk, 배분 유량 Qaar, 및 배분 유량 Qabm으로 작동유가 공급되도록, 엔진(4)의 회전수의 하한값을 나타내는 하한 회전수 Nmin을 설정한다.
전술한 바와 같이, 개폐 장치 제어부(114)는, 배분 유량 산출부(112)에 의해 산출된 배분 유량 Qa에 기초하여, 유압 회로(40)를 분류 상태로 할 것인지의 여부를 결정한다. 본 실시형태에 있어서, 하한 회전수 Nmin 이상의 엔진(4)의 회전수는, 분류 상태를 유지할 수 있는 엔진(4)의 회전수이다. 하한 회전수 Nmin 이상의 회전수로 엔진(4)이 구동됨으로써, 복수의 유압 실린더(20)[21, 22, 23]의 각각에, 배분 유량 산출부(112)에 의해 산출된 배분 유량 Qa로 작동유가 공급되고, 분류 상태가 유지된다.
필터 처리부(132)는, 분류 상태에 있어서, 조작 장치(5)의 조작 속도가 미리 정해진 규정값 이상일 때 조작 장치(5)의 조작량 S를 필터 처리한다. 조작 장치(5)의 조작 속도란, 단위 시간당의 조작 장치(5)의 조작량의 변화량을 말한다.
전술한 바와 같이, 조작 장치(5)의 조작량 S와 조작량 센서(90)의 검출값(파일럿압의 압력값)과는 1 대 1로 대응한다. 조작 장치(5)의 조작 속도는, 단위 시간당의 조작량 센서(90)의 검출값의 변화량과 등가(等價)이다. 본 실시형태에 있어서, 필터 처리부(132)는, 분류 상태에 있어서, 조작량 센서(90)의 검출값의 변화 속도가 미리 정해진 규정값 이상일 때 조작량 센서(90)의 검출값을 필터 처리한다.
본 실시형태에 있어서, 배분 유량 산출부(112)는, 필터 처리부(132)에서 필터 처리된 후의 조작 장치(5)의 조작량 S에 기초하여, 버킷 실린더(21), 암 실린더(22), 및 붐 실린더(23)의 각각에 공급되는 작동유의 배분 유량 Qabk, 배분 유량 Qaar, 및 배분 유량 Qabm을 산출한다.
도 8은, 본 실시형태에 관한 목표 회전수 산출부(128), 하한 회전수 설정부(130), 및 필터 처리부(132)에 의한 처리 SD의 일례를 나타낸 플로우차트이다. 도 8에 나타낸 처리는, 분류 상태에서의 처리이다.
필터 처리부(132)는, 분류 상태에 있어서, 조작 장치(5)의 조작 속도가 규정값 이상일 때 조작 장치(5)의 조작량 S(Sbk, Sar, Sbm)을 필터 처리한다(스텝 SD1).
본 실시형태에 있어서, 필터 처리는, 1차 로패스 필터 처리를 포함한다. 필터 처리부(132)는, 조작 장치(5)의 조작 속도가 높을수록 1차 로패스 필터 처리의 시정수(時定數)를 크게 한다.
배분 유량 산출부(112)는, 필터 처리부(132)에서 필터 처리된 후의 조작 장치(5)의 조작량 S에 기초하여, 버킷 실린더(21), 암 실린더(22), 및 붐 실린더(23)의 각각에 공급되는 작동유의 배분 유량 Qabk, 배분 유량 Qaar, 및 배분 유량 Qabm을 산출한다(스텝 SD2).
하한 회전수 설정부(130)는, 스텝 SD2에서 산출된 배분 유량 Qabk, 배분 유량 Qaar, 및 배분 유량 Qabm 중 가장 많은 배분 유량 Qamax를 선택한다(스텝 SD3). 본 실시형태에 있어서는, 가장 많은 배분 유량 Qamax가 배분 유량 Qabk인 것으로 한다.
하한 회전수 설정부(130)는, 배분 유량 Qamax에 미리 설정되어 있는 여유 유량을 가산한다(스텝 SD4). 하한 회전수 설정부(130)는, 스텝 SD3에서 선택된 배분 유량 Qamax와 여유 유량과의 합을, 배분 유량 Qamax로서 결정한다.
하한 회전수 설정부(130)는, 스텝 SD4에서 결정된 배분 유량 Qamax와 유압 펌프(30)의 최대 용량 qmax[cc/rev]에 기초하여, 하한 회전수 Nmin을 산출한다(스텝 SD5).
<엔진 제어부>
도 4에 있어서, 엔진 제어부(134)는, 분류 상태에 있어서, 저감 출력 산출부(126)에서 산출된 엔진(4)의 저감 출력 Wc에 기초하여, 엔진(4)을 제어하는 지령 신호를 출력한다. 본 실시형태에 있어서, 엔진 제어부(134)는, 하한 회전수 설정부(130)에서 산출된 하한 회전수 Nmin 이상의 회전수로 구동하도록, 엔진(4)을 제어한다. 또한, 엔진 제어부(134)는, 목표 회전수 산출부(128)에서 산출된 엔진(4)의 목표 회전수 Nr과 하한 회전수 설정부(130)에서 산출된 하한 회전수 Nmin을 비교하여, 목표 회전수 Nr 및 하한 회전수 Nmin 중 높은 쪽의 회전수로 구동하도록, 엔진(4)을 제어한다.
[엔진 제어]
도 9는, 본 실시형태에 관한 엔진(4)의 토크선도의 일례를 나타낸 도면이다. 엔진(4)의 상한 토크 특성이, 도 9에 나타낸 최대 출력 토크선(torque line) La에 의해 규정된다. 엔진(4)의 드르프 특성이, 도 9에 나타낸 엔진 드르프선 Lb에 의해 규정된다. 엔진 목표 출력이, 도 9에 나타낸 등출력선(等出力線) Lc에 의해 규정된다.
제어 장치(100)는, 상한 토크 특성, 드르프 특성, 및 엔진 목표 출력에 기초하여, 엔진(4)을 제어한다. 제어 장치(100)는, 엔진(4)의 회전수 및 토크가, 최대 출력 토크선 La, 엔진 드르프선 Lb, 및 등출력선 Lc를 초과하지 않도록, 엔진(4)을 제어한다.
즉, 제어 장치(100)는, 엔진(4)의 회전수 및 토크가, 최대 출력 토크선 La와 엔진 드르프선 Lb와 등출력선 Lc에 의해 규정되는 엔진 출력 토크선 Lt를 초과하지 않도록, 엔진(4)을 제어하는 지령 신호를 출력한다.
예를 들면, 작업기(10)의 굴삭 동작 시에는, 엔진(4)은, 큰 부하가 걸려 있는 고부하 상태로 구동한다. 한편, 작업기(10)를 중력 방향으로 내리는 것과 같은 조작을 한 경우에는, 엔진(4)은, 대부분 부하가 걸리지 않는 무부하 상태로 구동한다.
본 실시형태에 있어서, 무부하 상태에서의 엔진(4)의 목표 회전수인 상한 회전수 Nmax가 설정된다. 토크선도에 있어서, 엔진 드르프선 Lb는, 상한 회전수 Nmax를 통하여, 미리 결정된 규정의 경사를 가지도록 설정된다.
제어 장치(100)는, 조작 장치(5)의 조작량 S와 작업기(10)에 걸리는 부하에 기초하여, 엔진(4)의 회전수를 변화시키는 지령 신호를 출력한다. 예를 들면, 아이들링 상태의 엔진(4)이 아이들링 회전수 Na로 회전하고 있을 때 무부하 상태로부터 부하 상태로 천이했을 때, 엔진(4)의 회전수는, 아이들링 회전수 Na로부터 실제 회전수 Nr까지 상승한다. 그리고, 엔진(4)의 실제 회전수 Nr은, 상한 회전수 Nmax 이상으로 되지 않도록 제어된다. 또한, 엔진(4)이 실제 회전수 Nr로 회전하고 있을 때 부하 상태로부터 무부하 상태로 천이했을 때, 엔진(4)의 회전수는 급격하게 상승하지만, 상한 회전수 Nmax 이상으로 되지 않도록 제어된다.
운전자는, 스로틀 다이얼(33)을 조작하여, 엔진(4)에 대한 연료 분사량을 설정한다. 스로틀 다이얼(33)에 의해, 엔진(4)의 상한 회전수 Nmax가 설정된다. 제어 장치(100)는, 엔진(4)의 실제 회전수 Nr이 스로틀 다이얼(33)에 의해 설정된 상한 회전수 Nmax 이상으로 되지 않도록, 작업기(10)의 부하 변동에 기초하여, 연료 분사량을 제어하는 지령 신호를 출력한다.
도 10 및 도 11은, 본 실시형태에 관한 엔진(4) 및 유압 펌프(30)의 매칭 상태의 일례를 나타낸 도면이다.
도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 유압 펌프(30)의 흡수 토크는, 엔진(4)의 실제 회전수 Nr에 따라 변화하는 흡수 토크 특성 Lp에 따라 설정된다. 또한, 분류 상태에서의 유압 펌프(30)의 합계 토크 특성이, 제1 유압 펌프(31)의 배분 토크와 제2 유압 펌프(32)의 배분 토크와의 합계값으로서, 펌프 합계 토크선 Lq에 의해 규정된다. 최종적인 유압 펌프(30)의 흡수 토크는 Lp와 Lq에 의해 정해지는 토크 중 작은 쪽의 값에 의해 설정한다.
흡수 토크 특성 Lp와 엔진 출력 토크선 Lt와의 교점(交点)에 매칭점(M1)이 규정된다. 펌프 합계 토크선과 엔진 출력 토크선과의 교점에 매칭점(M2)이 규정된다.
예를 들면, 작업기(10)의 부하가 증가하면, 엔진(4)의 회전수는, 매칭점(M1) 및 매칭점(M2) 중 엔진(4)의 토크가 작은 쪽의 매칭점으로 이행한다. 도 10에 있어서는, 매칭점(M1)의 엔진(4)의 토크가 매칭점(M2)의 엔진(4)의 토크보다도 작으므로, 엔진(4)의 회전수는, 매칭점(M1)에 있어서 안정된다. 도 11에 있어서는, 매칭점(M2)의 엔진(4)의 토크가 매칭점(M1)의 엔진(4)의 토크보다도 작으므로, 엔진(4)의 회전수는, 매칭점(M2)에 있어서 안정된다.
즉, 도 10에 나타낸 바와 같이, 작업기(10)가 고부하 상태에서, 엔진(4)의 회전수가 낮고, 매칭점(M1)의 토크가 매칭점(M2)의 토크보다도 작을 경우, 제어 장치(100)는, 매칭점(M1)과 엔진(4)의 출력과 유압 펌프(30)의 출력을 매칭시켜 작업기(10)를 작동시킨다.
한편, 도 11에 나타낸 바와 같이, 매칭점(M2)의 토크가 매칭점(M1)의 토크보다도 작을 경우, 제어 장치(100)는, 매칭점(M2)과 엔진(4)의 출력과 유압 펌프(30)의 출력과를 매칭시켜 작업기(10)를 작동시킨다.
[제어 방법]
전술한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 유압 회로(40)는 합류 상태와 분류 상태로 전환된다. 작업기(10)의 굴삭 동작에 있어서, 작업기(10)의 선단측에 설치되는 작업기 요소(要素; component)인 버킷(11) 또는 암(12)에 작용하는 부하는 클 가능성이 높다한편, 작업기(10)의 굴삭 동작에 있어서, 작업기(10)의 기단측(基端側)에 설치되는 작업기 요소인 붐(13)에 작용하는 부하는 작은 가능성이 높다. 그와 같은 경우, 유압 회로(40)를 분류 상태로 함으로써, 제1 유압 펌프(31)의 토출 압력 P1을 높게 한 상태에서, 제2 유압 펌프(32)의 토출 압력 P2를 낮게 할 수 있다.
한편, 유압 회로(40)가 합류 상태인 경우, 압력 보상 밸브(70)의 기능에 의해 제2 유압 펌프(32)의 토출 압력 P2는, 고압 측인 제1 유압 펌프(31)의 토출 압력 P1과 동등한 압력까지 상승한다. 그러므로, 합류 상태를 상정하여 엔진(4)의 출력을 설정한 경우, 분류 상태에 있어서는 부하에 대하여 엔진(4)은 불필요하게 높은 출력으로 구동되게 된다. 엔진(4)이 불필요하게 높은 출력으로 구동되면, 엔진(4)의 연비의 향상이 저해된다.
본 실시형태에 있어서는, 유압 회로(40)가 분류 상태에 있어서, 그 유압 회로(40)가 합류 상태인 것으로 가정했을 때의 유압 펌프(30)의 출력을 나타내는 합류 상태 펌프 출력 Wa가 산출된다. 또한, 유압 회로(40)가 분류 상태에 있어서, 그만큼 류 상태에서의 유압 펌프(30)의 출력을 나타내는 분류 상태 펌프 출력 Wb가 산출된다. 합류 상태 펌프 출력 Wa와 분류 상태 펌프 출력 Wb에 기초하여, 엔진(4)의 잉여 출력 Ws가 산출된다. 그 잉여 출력 Ws에 기초하여, 엔진(4)의 목표 출력 Wr보다도 저감된 엔진(4)의 저감 출력 Wc가 산출된다.
본 실시형태에 있어서는, 유압 회로(40)가 분류 상태에 있어서, 엔진(4)은 저감 출력 Wc에 기초하여 제어된다. 이로써, 엔진(4)이 불필요하게 높은 출력으로 구동되는 것이 억제된다.
도 12는, 본 실시형태에 관한 유압 셔블(1)의 제어 방법의 일례를 나타낸 플로우차트이다. 제어 장치(100)는, 분류 상태에서의 조작 장치(5)의 조작량 S, 제1 유압 펌프(31)의 토출 압력 P1, 제2 유압 펌프(32)의 토출 압력 P2, 제1 유압 펌프(31)의 토출 유량 Q1, 제2 유압 펌프(32)의 토출 유량 Q2, 스로틀 다이얼(33)의 설정값, 및 작업 모드 선택기(34)를 통하여 선택된 작업 모드를 취득한다(스텝 SP1).
전술한 바와 같이, 스로틀 다이얼(33)의 설정값에 기초하여, 엔진(4)의 상한 회전수 Nmax가 설정된다. 또한, 작업 모드에 기초하여, 엔진(4)의 최고 출력이 설정된다.
도 13은, 본 실시형태에 관한 스로틀 다이얼(33)의 설정값과 엔진(4)의 상한 회전수 Nmax와의 관계를 나타내는 제4 상관 데이터의 일례를 나타낸 도면이다. 도 13에 나타낸 그래프에 있어서, 가로축은 스로틀 다이얼(33)의 설정값이며, 세로축은 엔진(4)의 상한 회전수 Nmax이다. 제4 상관 데이터는, 기지 데이터이며, 기억부(144)에 기억되어 있다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 스로틀 다이얼(33)의 설정값에 기초하여, 엔진(4)의 상한 회전수 Nmax가 변화한다. 스로틀 다이얼(33)의 설정값과 엔진(4)의 상한 회전수 Nmax와는 1 대 1로 대응한다. 운전자는, 스로틀 다이얼(33)을 조작하여, 엔진(4)의 상한 회전수 Nmax를 조정할 수 있다.
도 14는, 본 실시형태에 관한 작업 모드와 엔진(4)의 최고 출력과의 관계를 나타내는 제5 상관 데이터의 일례를 나타낸 도면이다. 도 14에 나타낸 그래프에 있어서, 가로축은 엔진(4)의 회전수이며, 세로축은 엔진(4)의 토크이다.
본 실시형태에 있어서, 운전자는, 작업 모드 선택기(34)를 조작하여, 제1 작업 모드(P모드) 및 제2 작업 모드(E모드) 중 어느 한쪽을 선택 가능하다. 작업 모드가 선택되는 것에 의해, 최대 출력 토크선 La로 나타내는 엔진(4)의 상한 토크 특성이 변경된다. 도 14에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 제1 작업 모드가 선택되면, 엔진(4)의 상한 토크 특성은, 최대 출력 토크선 Lap에 의해 규정된다. 제2 작업 모드가 선택되면, 엔진(4)의 상한 토크 특성은, 최대 출력 토크선 Lae에 의해 규정된다. 엔진(4)의 상한 토크 특성이 변경됨으로써, 엔진(4)의 최고 출력이 변경된다. 작업 모드 선택기(34)에 의해 선택되는 작업 모드와 엔진(4)의 최고 출력(최대 출력 토크)과의 관계를 나타내는 제5 상관 데이터는, 기지 데이터이며, 기억부(145)에 기억되어 있다. 운전자는, 작업 모드 선택기(34)를 조작하여, 엔진(4)의 최고 출력을 조정할 수 있다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 조작량 S, 토출 압력 P1, 토출 압력 P2, 토출 유량 Q1, 토출 유량 Q2, 스로틀 다이얼(33)의 설정값, 및 작업 모드 선택기(34)를 통하여 선택된 작업 모드가 취득된 후, 필터 처리부(132)는, 조작 장치(5)의 조작량 S를 필터 처리할 것인지의 여부를 판정한다(스텝 SP2).
본 실시형태에 있어서는, 조작 장치(5)의 조작 속도가 규정값 이상일 때 조작 장치(5)의 조작량 S가 필터 처리된다. 조작 장치(5)의 조작 속도가 규정값보다도 작을 때 조작 장치(5)의 조작량 S가 필터 처리되지 않는다. 규정값은 미리 결정된 값이며, 기억부(146)에 기억되어 있다. 즉, 본 실시형태에 있어서는, 조작 장치(5)가 고속으로 조작되었을 때, 조작량 S가 필터 처리된다. 조작 장치(5)가 저속으로 조작되었을 때, 조작량 S는 필터 처리되지 않는다.
스텝 SP2에서, 필터 처리하는 것으로 판정된 경우(스텝 SP2: Yes), 필터 처리부(132)는, 조작 장치(5)의 조작량 S를 필터 처리한다(스텝 SP3). 본 실시형태에 있어서, 필터 처리부(132)는, 조작량 S를 1차 로패스 필터 처리한다. 또한, 필터 처리부(132)는, 조작 장치(5)의 조작 속도가 높을수록, 1차 로패스 필터 처리의 시정수를 크게 한다.
한편, 스텝 SP2에 있어서, 필터 처리하지 않는 것으로 판정된 경우(스텝 SP2: No), 조작 장치(5)의 조작량 S의 필터 처리는 실시되지 않고, 다음의 스텝으로 이행한다.
제어 장치(100)는, 도 5를 참조하여 설명한 처리 SA에 따라 엔진(4)의 잉여 출력 Ws를 결정한다(스텝 SP4).
또한, 제어 장치(100)는, 도 6을 참조하여 설명한 처리 SB에 따라 엔진(4)의 목표 출력 Wr을 결정한다(스텝 SP5).
또한, 제어 장치(100)는, 도 8을 참조하여 설명한 처리 SD에 따라 엔진(4)의 하한 회전수 Nmin을 산출한다(스텝 SP6).
스텝 SP4에서 잉여 출력 Ws가 결정되고, 스텝 SP5에서 목표 출력 Wr이 결정된 후, 제어 장치(100)는, 도 7을 참조하여 설명한 처리 SC에 따라 엔진(4)의 저감 출력 Wc를 산출한다(스텝 SP7).
제어 장치(100)는, 스텝 SP7에서 산출된 엔진(4)의 저감 출력 Wc와 기억부(143)에 기억되어 있는 제3 상관 데이터에 기초하여, 분류 상태에서의 엔진(4)의 목표 회전수 Nr을 산출한다(스텝 SP8).
제어 장치(100)는, 목표 회전수 산출부(128)에 의해 산출된 엔진(4)의 목표 회전수 Nr과 하한 회전수 설정부(130)에 의해 산출된 하한 회전수 Nmin을 비교하여, 목표 회전수 Nr 및 하한 회전수 Nmin 중 높은 쪽의 회전수를 선택한다. 제어 장치(100)는, 선택한 회전수에 기초하여, 엔진(4)과 유압 펌프(30)와의 목표 매칭 회전수를 결정한다(스텝 SP9).
도 15는, 본 실시형태에 관한 제3 상관 데이터의 일례를 나타낸 도면이다. 도 15에 나타낸 그래프에 있어서, 가로축은 엔진(4)의 회전수이며, 세로축은 엔진(4)의 토크이다. 전술한 바와 같이, 제3 상관 데이터는, 엔진(4)의 출력과 엔진(4)의 회전수와의 관계를 나타내는 기지 데이터이며, 기억부(143)에 기억되어 있다.
도 15에 있어서, 등출력선 Lc는, 본 실시형태에 관한 엔진 목표 출력인 저감 출력 Wc를 규정한다. 잉여 출력 Ws가 클수록, 도 15의 화살표로 나타낸 바와 같이, 등출력선 Lc로 나타내는 저감 출력 Wc는 작아지게 된다.
제어 장치(100)는, 저감 출력 산출부(126)에 의해 산출된 저감 출력 Wc(등출력선 Lc)와 기억부(143)에 기억되어 있는 제3 상관 데이터에 기초하여, 분류 상태에서의 엔진(4) 및 유압 펌프(30)의 목표 매칭 회전수를 결정한다. 도 15에 나타낸 예에서는, 등출력선 Lc와 제3 상관 데이터를 나타내는 라인 Ld와의 교점에 기초하여, 목표 매칭 회전수가 결정된다.
제어 장치(100)는, 상한 회전수 Nmax와 하한 회전수 Nmin과의 사이에 설정된 목표 매칭 회전수로 구동하도록, 엔진(4)을 제어한다(스텝 SP10).
[효과]
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 제1 유압 펌프(31)와 제2 유압 펌프(32)를 접속하는 합류 유로(55)가 제1 합분류 밸브(67)에 의해 분류 상태와 합류 상태로 전환된다. 유압 회로(40)가 분류 상태에 있어서, 합류 상태인 것으로 가정했을 때의 유압 펌프(30)의 출력을 나타내는 합류 상태 펌프 출력 Wa와 분류 상태일 때의 유압 펌프(30)의 출력을 나타내는 분류 상태 펌프 출력 Wb에 기초하여 잉여 출력 Ws가 산출된다. 그 잉여 출력 Ws에 기초하여 목표 출력 Wr이 저감되어, 최종적인 목표 출력인 저감 출력 Wc가 산출된다. 분류 상태에 있어서는, 저감 출력 Wc에 기초하여 엔진(4)이 구동됨으로써, 엔진(4)이 불필요하게 높은 출력으로 구동되는 것이 억제된다. 따라서, 엔진(4)의 연비가 저감된다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 합류 상태 펌프 출력 Wa와 합류 상태에 있어서 요구되는 제1 유압 펌프(31)의 출력 Wa1과, 합류 상태에 있어서 요구되는 제2 유압 펌프(32)의 출력 Wa2와의 사이에 있어서, [Wa=Wa1＋Wa2]의 관계가 성립한다. 분류 상태 펌프 출력 Wb와, 분류 상태에 있어서 요구되는 제1 유압 펌프(31)의 출력 Wb1과, 분류 상태에 있어서 요구되는 제2 유압 펌프(32)의 출력 Wb2와의 사이에 있어서, [Wb=Wb1＋Wb2]의 관계가 성립한다. 잉여 출력 Ws와, 합류 상태 펌프 출력 Wa와, 분류 상태 펌프 출력 Wb와의 사이에 있어서, [Ws=Wa-Wb]의 관계가 성립한다. 엔진(4)의 목표 출력 Wr과, 엔진(4)의 잉여 출력 Ws와, 분류 상태에서의 엔진(4)의 저감 출력 Wc와의 사이에 있어서, [Wc=Wr-Ws]의 관계가 성립한다. 이로써, 필요 충분한 출력으로 엔진(4)이 구동되고, 엔진(4)의 연비를 저감하면서, 작업기(10)를 원활하게 작동시키는 것이 가능하다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 합류 상태 펌프 출력 Wa와, 토출 압력 Pmax와, 토출 유량 Q1과, 토출 유량 Q2와의 사이에 있어서, [Wa≒Pmax×Q1＋Pmax×Q2]의 관계가 성립한다. 그리고, 토출 압력 Pmax는, 토출 압력 P1 및 토출 압력 P2 중 높은 쪽의 토출 압력이다. 또한, 분류 상태 펌프 출력 Wb와 토출 압력 P1과, 토출 압력 P2와 토출 유량 Q1과, 토출 유량 Q2와의 사이에 있어서, [Wb≒P1×Q1＋P2×Q2]의 관계가 성립한다. 이로써, 합류 상태 펌프 출력 Wa와 분류 상태 펌프 출력 Wb에 기초하여, 적절한 잉여 출력 Ws를 산출할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 분류 상태를 유지 가능한 엔진(4)의 하한 회전수 Nmin이 설정된다. 엔진 제어부(134)는, 하한 회전수 Nmin 이상의 회전수로 구동하도록 엔진(4)을 제어한다. 이로써, 유압 회로(40)가 분류 상태인 것이 장기간 유지되어, 엔진(4)의 연비가 개선된다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 배분 유량 Qa의 산출에 사용되는 조작 장치(5)의 조작량 S가 필터 처리된다. 조작 장치(5)의 조작 속도가 고속일 때, 급격하게 변화하는 조작량 S에 기초하여 배분 유량 Qa가 산출되면 그 배분 유량 Qa에 기초하여 산출되는 잉여 출력 Ws, 저감 출력 Wc, 및 하한 회전수 Nmin 등도 급격하게 변화하게 되어, 작업기(10)의 원활한 작동이 저해될 가능성이 있다. 본 실시형태에 있어서는, 조작 장치(5)의 조작 속도가 규정값 이상의 고속일 때, 조작량 S가 필터 처리된다. 이로써, 조작량 S에 지연이 생성되므로, 배분 유량 Qa의 급격한 변화, 및 배분 유량 Qa에 기초하여 산출되는 잉여 출력 Ws, 저감 출력 Wc, 및 하한 회전수 Nmin 등의 급격한 변화가 억제된다. 따라서, 작업기(10)는 원활하게 작동할 수 있다.
그리고, 전술한 실시형태에 있어서는, 유압 펌프(30)가 경사판식 유압 펌프인 것으로 하였다. 유압 펌프(30)는, 경사판식 유압 펌프가 아니라도 된다. 또한, 유압 펌프(30)는, 가변 용량형 유압 펌프가 아니라도 되고, 고정 용량 유압 펌프라도 된다.
그리고, 전술한 실시형태에 있어서는, 압력 PLbk, 압력 PLar, 및 압력 PLbm은, 버킷 실린더(21)의 압력, 암 실린더(22)의 압력, 및 붐 실린더(23)의 압력인 것으로 하였다. 예를 들면, 압력 보상 밸브(71)로부터 압력 보상 밸브(76)가 가지는 스로틀 밸브의 면적비 등에 의해 보정된, 버킷 실린더(21)의 압력, 암 실린더(22)의 압력, 및 붐 실린더(23)의 압력을, 압력 PLbk, 압력 PLar, 및 압력 PLbm으로 해도 된다.
그리고, 전술한 실시형태에 있어서는, 제1 합분류 밸브(67)를 작동시킬 것인지의 여부를 결정할 때 사용되는 임계값 Qs는, 최대 토출 유량 Qmax인 것으로 하였다. 임계값 Qs는, 최대 토출 유량 Qmax보다도 작은 값이라도 된다.
그리고, 전술한 실시형태에 있어서는, 작업 기계(1)는, 하이브리드 방식의 유압 셔블(1)인 것으로 하였다. 작업 기계(1)는, 하이브리드 방식의 유압 셔블(1)이 아니라도 된다. 전술한 실시형태에 있어서는, 상부 선회체(2)는 전동 모터(25)에 의해 선회하고 있었지만, 유압 모터에 의해 선회하도록 해도 된다. 유압 모터는, 제1 유압 액추에이터 또는 제2 유압 액추에이터 중 어느 하나에 선회 모터를 포함하여, 배분 유량과 펌프 출력을 산출해도 된다.
그리고, 전술한 실시형태에 있어서는, 제어 시스템(1000)이 유압 셔블(1)에 적용되는 것으로 하였다. 제어 시스템(1000)이 적용되는 작업 기계는, 유압 셔블(1)에 한정되지 않고, 유압 셔블 이외의 유압 구동의 작업 기계에 널리 적용 가능하다.
1: 유압 셔블(작업 기계), 2: 상부 선회체, 3: 하부 주행체, 4: 엔진, 4R: 엔진 회전수 센서, 4S: 출력 샤프트, 5: 조작 장치, 5L: 좌측 조작 레버, 5R: 우측 조작 레버, 6: 운전실, 6S: 운전석, 7: 기계실, 8: 크롤러 벨트, 10: 작업기, 11: 버킷, 12: 암, 13: 붐, 14: 축전기, 14C: 변압기, 15G: 제1 인버터, 15R: 제2 인버터, 16: 회전 센서, 20: 유압 실린더, 21: 버킷 실린더, 21A: 제1 버킷 유로, 21B: 제2 버킷 유로, 21C: 캡측 공간, 21L: 로드 측 공간, 22: 암 실린더, 22A: 제1 암 유로, 22B: 제2 암 유로, 22C: 캡측 공간, 22L: 로드 측 공간, 23: 붐 실린더, 23A: 제1 붐 유로, 23B: 제2 붐 유로, 23C: 캡측 공간, 23L: 로드 측 공간, 24: 유압 모터, 25: 전동 모터, 27: 발전 전동기, 29: 코먼 레일 제어부, 30: 유압 펌프, 30A: 경사판, 30B: 서보 기구, 30S: 경사판각 센서, 31: 제1 유압 펌프, 31A: 경사판, 31B: 서보 기구, 31S: 경사판각 센서, 32: 제2 유압 펌프, 32A: 경사판, 32B: 서보 기구, 32S: 경사판각 센서, 33: 스로틀 다이얼, 34: 작업 모드 선택기, 40: 유압 회로, 41: 제1 유압 펌프 유로, 42: 제2 유압 펌프 유로, 43: 제1 공급 유로, 44: 제2 공급 유로, 45: 제3 공급 유로, 46: 제4 공급 유로, 47: 제1 분기 유로, 48: 제2 분기 유로, 49: 제3 분기 유로, 50: 제4 분기 유로, 51: 제5 분기 유로, 52: 제6 분기 유로, 53: 배출 유로, 54: 탱크, 55: 합류 유로(유로), 60: 주조작 밸브, 61: 제1 주조작 밸브, 62: 제2 주조작 밸브, 63: 제3 주조작 밸브, 67: 제1 합분류 밸브, 68: 제2 합분류 밸브, 69: 언로드 밸브, 70: 압력 보상 밸브, 71: 압력 보상 밸브, 72: 압력 보상 밸브, 73: 압력 보상 밸브, 74: 압력 보상 밸브, 75: 압력 보상 밸브, 76: 압력 보상 밸브, 80: 부하 압력 센서, 81: 버킷 부하 압력 센서, 81C: 버킷 부하 압력 센서, 81L: 버킷 부하 압력 센서, 82: 암 부하 압력 센서, 82C: 암 부하 압력 센서, 82L: 암 부하 압력 센서, 83: 붐 부하 압력 센서, 83C: 붐 부하 압력 센서, 83L: 붐 부하 압력 센서, 90: 조작량 센서, 91: 버킷 조작량 센서, 92: 암 조작량 센서, 93: 붐 조작량 센서, 100: 제어 장치, 100A: 펌프 컨트롤러, 100B: 하이브리드 컨트롤러, 100C: 엔진 컨트롤러, 101: 연산 처리 장치, 102: 기억 장치, 103: 입출력 인터페이스 장치, 112: 배분 유량 산출부, 114: 개폐 장치 제어부, 116: 펌프 유량 산출부, 118: 합류 상태 펌프 출력 산출부, 120: 분류 상태 펌프 출력 산출부, 122: 잉여 출력 산출부, 124: 목표 출력 산출부, 126: 저감 출력 산출부, 128: 목표 회전수 산출부, 130: 하한 회전수 설정부, 132: 필터 처리부, 134: 엔진 제어부, 141: 기억부, 142: 기억부, 143: 기억부, 144: 기억부, 145: 기억부, 146: 기억부, 701: 셔틀 밸브, 702: 셔틀 밸브, 800: 토출 압력 센서, 801: 토출 압력 센서, 802: 토출 압력 센서, 1000: 제어 시스템, 1000A: 유압 시스템, 1000B: 전동 시스템, Br1: 제1 분기부, Br2: 제2 분기부, Br3: 제3 분기부, Br4: 제4 분기부, Q: 토출 유량, Q1: 토출 유량, Q2: 토출 유량, Qa: 배분 유량, Qabk: 배분 유량, Qaar: 배분 유량, Qabm: 배분 유량, P: 토출 압력, P1: 토출 압력, P2: 토출 압력, PL: 압력, PLbk: 압력, PLar: 압력, PLbm: 압력, Qs: 임계값, RX: 선회축.

Claims (9)

  1. 엔진;
    상기 엔진에 의해 구동되는 제1 유압(油壓) 펌프 및 제2 유압 펌프;
    상기 제1 유압 펌프와 상기 제2 유압 펌프를 접속하는 유로(flow path)에 설치되고, 상기 유로가 개방되는 합류 상태와 상기 유로가 폐쇄되는 분류(分流) 상태를 전환 가능한 개폐 장치;
    상기 분류 상태에 있어서 상기 제1 유압 펌프로부터 토출된 작동유가 공급되는 제1 유압 액추에이터;
    상기 분류 상태에 있어서 상기 제2 유압 펌프로부터 토출된 작동유가 공급되는 제2 유압 액추에이터;
    상기 제1 유압 액추에이터 및 상기 제2 유압 액추에이터 각각의 작동유의 압력과 상기 제1 유압 액추에이터 및 상기 제2 유압 액추에이터 각각을 구동시키기 위해 조작되는 조작 장치의 조작량에 기초하여, 상기 제1 유압 액추에이터 및 상기 제2 유압 액추에이터 각각에 공급되는 상기 작동유의 배분 유량을 산출하는 배분 유량 산출부(distribution flow rate calculation unit);
    상기 배분 유량에 기초하여, 상기 합류 상태에 있어서 요구되는 상기 제1 유압 펌프의 출력 및 상기 제2 유압 펌프의 출력을 나타내는 합류 상태 펌프 출력을 산출하는 합류 상태 펌프 출력 산출부;
    상기 배분 유량에 기초하여, 상기 분류 상태에 있어서 요구되는 상기 제1 유압 펌프의 출력 및 상기 제2 유압 펌프의 출력을 나타내는 분류 상태 펌프 출력을 산출하는 분류 상태 펌프 출력 산출부;
    상기 합류 상태 펌프 출력과 상기 분류 상태 펌프 출력에 기초하여, 상기 엔진의 잉여 출력을 산출하는 잉여 출력 산출부;
    상기 조작 장치의 조작량과 상기 제1 유압 펌프로부터 토출되는 상기 작동유의 토출 압력과 상기 제2 유압 펌프로부터 토출되는 상기 작동유의 토출 압력에 기초하여, 상기 엔진의 목표 출력을 산출하는 목표 출력 산출부;
    상기 잉여 출력에 기초하여 상기 엔진의 목표 출력을 보정하여, 상기 목표 출력보다도 저감된 상기 엔진의 저감 출력을 산출하는 저감 출력 산출부; 및
    상기 분류 상태에 있어서, 상기 저감 출력에 기초하여 상기 엔진을 제어하는 엔진 제어부;
    를 포함하는 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 합류 상태 펌프 출력은, 상기 합류 상태에 있어서 요구되는 상기 제1 유압 펌프의 출력과 상기 제2 유압 펌프의 출력과의 합을 포함하고,
    상기 분류 상태 펌프 출력은, 상기 분류 상태에 있어서 요구되는 상기 제1 유압 펌프의 출력과 상기 제2 유압 펌프의 출력과의 합을 포함하고,
    상기 잉여 출력은, 상기 합류 상태 펌프 출력과 상기 분류 상태 펌프 출력과의 차이를 포함하는, 제어 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 배분 유량에 기초하여, 상기 분류 상태에 있어서 상기 제1 유압 펌프로부터 토출(吐出)되는 상기 작동유의 토출 유량 및 상기 제2 유압 펌프로부터 토출되는 상기 작동유의 토출 유량 각각을 산출하는 펌프 유량 산출부를 더 포함하고,
    상기 합류 상태 펌프 출력 산출부는, 상기 분류 상태에 있어서 상기 제1 유압 펌프로부터 토출되는 상기 작동유의 토출 압력 및 상기 제2 유압 펌프로부터 토출되는 상기 작동유의 토출 압력 중 높은 쪽의 토출 압력과, 상기 분류 상태에 있어서 상기 제1 유압 펌프로부터 토출되는 상기 작동유의 토출 유량과, 상기 분류 상태에 있어서 상기 제2 유압 펌프로부터 토출되는 상기 작동유의 토출 유량에 기초하여, 상기 합류 상태 펌프 출력을 산출하고,
    상기 분류 상태 펌프 출력 산출부는, 상기 분류 상태에 있어서 상기 제1 유압 펌프로부터 토출되는 상기 작동유의 토출 압력 및 토출 유량과, 상기 분류 상태에 있어서 상기 제2 유압 펌프로부터 토출되는 상기 작동유의 토출 압력 및 토출 유량에 기초하여, 상기 분류 상태 펌프 출력을 산출하는, 제어 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 분류 상태에 있어서 상기 제1 유압 액추에이터 및 상기 제2 유압 액추에이터 각각에 상기 배분 유량으로 상기 작동유가 공급되도록, 상기 엔진의 회전수의 하한값을 나타내는 하한 회전수를 설정하는 하한 회전수 설정부를 더 포함하고,
    상기 엔진 제어부는, 상기 하한 회전수 이상의 회전수로 구동하도록 상기 엔진을 제어하는, 제어 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 배분 유량과 상기 제1 유압 펌프 및 상기 제2 유압 펌프 각각이 토출 가능한 상기 작동유의 최대 토출 유량과의 비교 결과에 기초하여, 상기 합류 상태 또는 상기 분류 상태 중 어느 한쪽으로 되도록 상기 개폐 장치를 제어하는 개폐 장치 제어부를 더 포함하고,
    상기 하한 회전수 이상의 상기 엔진의 회전수는, 상기 분류 상태가 유지되는 상기 엔진의 회전수인, 제어 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 엔진의 출력과 상기 엔진의 회전수와의 관계를 나타내는 상관 데이터를 기억하는 기억부; 및
    상기 엔진의 목표 출력과 상기 상관 데이터에 기초하여, 상기 분류 상태에서의 상기 엔진의 목표 회전수를 산출하는 목표 회전수 산출부;를 더 포함하고,
    상기 엔진 제어부는, 상기 목표 회전수 및 상기 하한 회전수 중 높은 쪽의 회전수로 구동하도록 상기 엔진을 제어하는, 제어 시스템.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 분류 상태에 있어서, 상기 조작 장치의 조작 속도가 규정값 이상일 때 상기 조작 장치의 조작량을 필터 처리하는 필터 처리부를 더 포함하고,
    상기 배분 유량 산출부는, 상기 필터 처리된 후의 상기 조작 장치의 조작량에 기초하여, 상기 제1 유압 액추에이터 및 상기 제2 유압 액추에이터 각각에 공급되는 상기 작동유의 배분 유량을 산출하는 제어 시스템.
  8. 제1항 또는 제2항에 기재된 제어 시스템을 포함하는 작업 기계.
  9. 삭제
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019022164A1 (ja) * 2017-07-27 2019-01-31 住友建機株式会社 ショベル
JP6850707B2 (ja) * 2017-09-29 2021-03-31 日立建機株式会社 作業機械
JP6947711B2 (ja) * 2018-09-28 2021-10-13 日立建機株式会社 建設機械
CN109538361B (zh) * 2018-11-30 2021-04-27 恒天九五重工有限公司 一种防止工程机械加载起动时产生故障的方法
JP6935038B2 (ja) * 2019-03-28 2021-09-15 日立建機株式会社 建設機械
CN115485438A (zh) * 2020-05-01 2022-12-16 丹佛斯有限公司 用于防止原动机停机的方法
CN112281975A (zh) * 2020-10-20 2021-01-29 徐州徐工挖掘机械有限公司 一种挖掘机双泵合流控制方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009150553A (ja) * 2003-08-20 2009-07-09 Komatsu Ltd 油圧駆動制御装置
JP5363348B2 (ja) * 2008-02-20 2013-12-11 株式会社小松製作所 油圧システムおよび油圧システムに用いるバルブ組立体

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2670815B2 (ja) * 1988-07-29 1997-10-29 株式会社小松製作所 建設機械の制御装置
JPH07279903A (ja) * 1994-04-08 1995-10-27 Komatsu Ltd 圧油供給装置
KR100241862B1 (ko) * 1995-05-17 2000-02-01 안자키 사토루 유압구동식 작업차량의 유압회로
JP3868112B2 (ja) * 1998-05-22 2007-01-17 株式会社小松製作所 油圧駆動機械の制御装置
GB2422876B (en) * 2003-11-14 2007-12-12 Komatsu Mfg Co Ltd Hydraulic pressure control device of construction machine
KR100975266B1 (ko) * 2005-05-18 2010-08-11 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼 건설기계의 유압제어장치
JP4380643B2 (ja) * 2006-02-20 2009-12-09 コベルコ建機株式会社 作業機械の油圧制御装置
JP4764923B2 (ja) * 2006-05-15 2011-09-07 株式会社小松製作所 油圧走行車両および油圧走行車両の制御方法
US8214110B2 (en) * 2007-03-29 2012-07-03 Komatsu Ltd. Construction machine and method of controlling construction machine
JP5097051B2 (ja) * 2008-08-21 2012-12-12 日立建機株式会社 建設機械の油圧制御装置
CN102483056B (zh) * 2010-05-20 2014-07-02 株式会社小松制作所 作业车辆及作业车辆的控制方法
JP5119349B2 (ja) * 2011-04-27 2013-01-16 株式会社小松製作所 作業車両の制御装置およびその制御方法
JP5928065B2 (ja) * 2012-03-27 2016-06-01 コベルコ建機株式会社 制御装置及びこれを備えた建設機械
US9845589B2 (en) * 2012-07-31 2017-12-19 Hitachi Construction Machinery Tierra Co., Ltd. Hydraulic drive system for construction machine
JP5250145B2 (ja) * 2012-08-07 2013-07-31 株式会社小松製作所 エンジンの制御装置
JP6019956B2 (ja) * 2012-09-06 2016-11-02 コベルコ建機株式会社 ハイブリッド建設機械の動力制御装置
JP5303061B1 (ja) * 2012-11-20 2013-10-02 株式会社小松製作所 エンジン制御装置及び建設機械
KR101958027B1 (ko) * 2012-12-26 2019-07-04 두산인프라코어 주식회사 하이브리드 건설기계의 엔진 제어 장치
CN106121839B (zh) * 2013-05-31 2018-12-14 株式会社小松制作所 作业机械的发动机控制装置及其发动机控制方法
JP6368495B2 (ja) * 2014-01-29 2018-08-01 株式会社小松製作所 作業車両及びその制御方法
JP6245611B2 (ja) * 2014-04-18 2017-12-13 キャタピラー エス エー アール エル 制御装置および作業機械
JP5856230B2 (ja) * 2014-05-29 2016-02-09 ヤンマー株式会社 作業機械
JP6232007B2 (ja) * 2015-03-02 2017-11-15 株式会社日立建機ティエラ ハイブリッド式作業機械
JP6574752B2 (ja) * 2016-12-13 2019-09-11 株式会社小松製作所 作業車両及びその制御方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009150553A (ja) * 2003-08-20 2009-07-09 Komatsu Ltd 油圧駆動制御装置
JP5363348B2 (ja) * 2008-02-20 2013-12-11 株式会社小松製作所 油圧システムおよび油圧システムに用いるバルブ組立体

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Publication number Publication date
WO2017188193A1 (ja) 2017-11-02
CN107683368A (zh) 2018-02-09
JP6321302B2 (ja) 2018-05-09
CN107683368B (zh) 2021-03-16
DE112017000044B4 (de) 2019-09-12
KR20180135792A (ko) 2018-12-21
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US20180305899A1 (en) 2018-10-25
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DE112017000044T5 (de) 2018-04-05

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