KR102084986B1 - 유압 건설 기계의 제어 장치 - Google Patents

Abstract

수평 고르기 작업이나 법면 정형 작업 등에 있어서 굴삭 부하가 상승해도, 소정의 마무리 정밀도가 얻어지는 유압 건설 기계의 제어 장치를 제공한다. 유압 액추에이터와, 유압 액추에이터에 의해 구동하는 작업기와, 유압 펌프와, 유압 펌프의 토출 유량을 제어하는 펌프 유량 제어부와, 유압 펌프의 마력을 제어하는 펌프 마력 제어부와, 작업기가 작업하는 시공 목표면과 작업기의 거리인 목표면 거리를 계측 또는 연산하는 목표면 거리 취득부를 구비한 유압 건설 기계의 제어 장치에 있어서, 목표면 거리가 짧아질수록, 펌프 유량 제어부는 토출 유량을 작게 하는 제어를 행하고, 펌프 마력 제어부는 유압 펌프의 마력을 크게 하는 제어를 행한다.

Description

유압 건설 기계의 제어 장치

본 발명은 유압 건설 기계의 제어 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 유압 건설 기계는, 탑재되어 있는 프론트 작업 장치를 구동하는 유압 실린더 등의 유압 액추에이터와, 오퍼레이터가 조작하는 조작 장치와, 조작 장치의 조작량에 따라서 토출 유량을 조정하는 유압 펌프와, 조작 장치의 조작량에 따른 조작 파일럿압으로 내부의 방향 제어 밸브를 구동하여, 유압 펌프로부터 유압 액추에이터에 공급하는 압유의 유량과 방향을 제어하는 컨트롤 밸브를 구비하고 있다.

유압 건설 기계가 굴삭 등의 작업을 행하면, 프론트 작업 장치를 구동하는 유압 액추에이터의 내부에는, 굴삭 반력(굴삭 부하)에 따른 부하 압력이 발생하고, 유압 펌프의 토출압은 이 부하 압력과 유로의 압력 손실을 가산한 값으로 된다. 이 때문에, 유압 건설 기계에는, 유압 펌프의 토출압이 높아질수록, 유압 펌프의 용적(토출 유량)을 감소시켜서, 유압 펌프의 마력을 낮추는 펌프 마력 제어가 채용되고 있다. 펌프 마력 제어는, 유압 펌프를 구동하는 엔진에 과대한 부하가 걸리는 것, 유압 펌프의 토출 압력의 과대한 상승, 및 누설 유량의 증대 등에 의한 효율의 악화를 억제한다.

이러한 유압 건설 기계에 있어서, 오퍼레이터의 조작량에 관계없이 프론트 장치 선단을 항상 인간의 필링에 합치한 양호한 궤도를 거쳐서 목표 궤적에 수렴시키는 건설 기계의 궤적 제어 장치가 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이 궤적 제어 장치는, 각도 검출기로부터의 신호에 기초하여 프론트 장치의 위치와 자세를 연산하고, 조작 레버 장치로부터의 신호에 기초하여 프론트 장치의 목표 속도 벡터를 연산한다. 목표 속도 벡터는, 프론트 장치 선단으로부터 최단 거리에 있는 목표 궤적 상의 점으로부터 소정의 거리만큼 굴삭 진행 방향 전방으로 진행한 점을 향하도록 보정되고, 보정된 목표 속도 벡터에 대응하도록 유압 제어 밸브를 구동하기 위한 목표 파일럿압이 연산된다. 연산된 목표 파일럿압을 생성하도록 비례 전자기 밸브를 제어한다.

또한, 작업기 작동 실린더의 위치 추종성을 향상시켜, 수평 고르기 작업이나 법면 정형 작업에 있어서 굴삭 부하가 상승해도 소정의 마무리 정밀도를 확보하는 것을 목적으로 한 건설 기계의 작업기 제어 장치가 있다(예를 들어, 특허문헌 2 참조). 이 작업기 제어 장치는, 조작 레버로부터의 신호에 기초하는 각 실린더의 목표 위치 및 목표 속도와, 각도 센서로부터 얻어지는 정보에 기초하는 각 실린더의 실제 위치 및 속도와의 오차를 없애도록, 전자 비례 밸브로 파일럿압을 제어하는 위치 추종용 피드백 제어계를 구성하고, 실린더 부하압의 증대에 따라서 룩업 테이블에 의해, 피드백 게인 및 피드 포워드 게인을 증대 조정한다.

일본 특허 공개 평9-291560호 공보 일본 특허 공개 평9-228426호 공보

특허문헌 1에 기재된 건설 기계의 궤적 제어 장치와 특허문헌 2에 기재된 건설 기계의 작업기 제어 장치는, 최종적으로는, 종래의 건설 기계를 구성하는 컨트롤 밸브를 구동 제어하는 조작 파일럿압을 제어함으로써, 각각의 목적을 달성한다. 이 때문에, 굴삭 부하가 상승한 경우에는, 양자 모두, 상술한 펌프 마력 제어가 작용하여 유압 펌프의 토출 유량을 감소시키므로, 유압 액추에이터의 구동 속도를 저하시킬 가능성이 발생한다.

이것에 의해, 특허문헌 1에 기재된 건설 기계의 궤적 제어 장치에서는, 유압 액추에이터의 속도, 특히 굴삭 부하를 주로 하여 받는 아암 실린더의 속도가 저하되어, 복수의 유압 액추에이터(예를 들어, 아암 실린더, 붐 실린더, 버킷 실린더) 간의 속도 밸런스가 목표값과 괴리되어, 의도한 대로 궤적을 제어할 수 없게 될 가능성이 발생한다. 예를 들어, 붐 상승과 아암 크라우드의 복합 조작으로 굴삭 작업을 행하고 있는 경우에, 굴삭 부하가 증가하면, 이 부하는 주로 아암에 걸리기 때문에, 아암 크라우드 속도가 저하되고, 붐 상승 속도는 그대로로 되어, 양자의 속도 균형이 깨져서, 마무리 정밀도를 악화시킨다.

또한, 특허문헌 2에 기재된 건설 기계의 작업기 제어 장치에서는, 실린더 부하압의 증대에 따라서 위치 추종용 피드백 제어 게인을 증대 조정하는데, 유압 펌프의 토출 유량의 감소에 수반하는 유압 액추에이터의 동작 지연까지는, 반드시 충분히 고려되어 있는 것은 아니다. 이 때문에, 특히 작업 속도가 빠른 경우에는, 토질의 변화 등에 의해 발생하는 굴삭 부하의 상승 속도(변화율)에 대하여 조작 파일럿압이 증대 조정되었다고 해도, 유압 액추에이터의 동작의 속도 저하는 피할 수 없다. 이 때문에, 수평 고르기 작업이나 법면 정형 작업 등에 있어서 소정의 마무리 정밀도가 얻어지지 못할 가능성이 발생한다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 수평 고르기 작업이나 법면 정형 작업 등에 있어서 굴삭 부하가 상승해도, 소정의 마무리 정밀도가 얻어지는 유압 건설 기계의 제어 장치를 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 예를 들어 특허 청구 범위에 기재된 구성을 채용한다. 본원은, 상기 과제를 해결하는 수단을 복수 포함하고 있는데, 그 일례를 들면, 유압 액추에이터와, 상기 유압 액추에이터에 의해 구동되는 붐, 아암, 및 버킷으로 이루어지는 작업기와, 상기 유압 액추에이터에 압유를 공급하는 유압 펌프와, 상기 유압 펌프의 토출 유량을 제어하는 펌프 유량 제어부와, 상기 유압 펌프의 마력을 제어하는 펌프 마력 제어부와, 상기 작업기가 작업하는 시공 목표면과 상기 작업기의 거리인 목표면 거리를 계측 또는 연산하는 목표면 거리 취득부를 구비한 유압 건설 기계의 제어 장치에 있어서, 상기 목표면 거리가 짧아질수록, 상기 펌프 유량 제어부는 상기 토출 유량을 작게 하는 제어를 행하고, 상기 펌프 마력 제어부는 상기 유압 펌프의 마력을 크게 하는 제어를 행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 작업기와 시공 목표면의 거리에 따라 펌프 마력을 보정 제어하므로, 작업기가 시공 목표면으로부터 가까운 위치에서 굴삭한 경우에는, 굴삭 부하가 상승해도 소정의 마무리 정밀도가 얻어진다.

도 1은 본 발명의 유압 건설 기계의 제어 장치의 일 실시 형태를 구비한 유압 셔블을 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 유압 건설 기계의 제어 장치의 일 실시 형태를 구비한 유압 건설 기계의 유압 구동 장치를 도시하는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 유압 건설 기계의 제어 장치의 일 실시 형태를 구성하는 메인컨트롤러의 구성을 도시하는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 유압 건설 기계의 제어 장치의 일 실시 형태를 구성하는 메인컨트롤러의 목표 속도 보정부의 연산 내용의 일례를 도시하는 제어 블록도이다.
도 5는 본 발명의 유압 건설 기계의 제어 장치의 일 실시 형태를 구성하는 메인컨트롤러의 유압 제어부의 구성을 도시하는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 유압 건설 기계의 제어 장치의 일 실시 형태를 구성하는 메인컨트롤러의 방향 제어 밸브 제어부의 연산 내용의 일례를 도시하는 제어 블록도이다.
도 7은 본 발명의 유압 건설 기계의 제어 장치의 일 실시 형태를 구성하는 메인컨트롤러의 배분율 연산부의 연산 내용의 일례를 도시하는 제어 블록도이다.
도 8은 본 발명의 유압 건설 기계의 제어 장치의 일 실시 형태를 구성하는 메인컨트롤러의 펌프 유량 제어부의 연산 내용의 일례를 도시하는 제어 블록도이다.
도 9는 본 발명의 유압 건설 기계의 제어 장치의 일 실시 형태를 구성하는 메인컨트롤러의 펌프 마력 제어부의 연산 내용의 일례를 도시하는 제어 블록도이다.
도 10은 본 발명의 유압 건설 기계의 제어 장치의 일 실시 형태를 구성하는 메인컨트롤러의 붐 상승 목표 마력 테이블의 연산 내용의 일례를 도시하는 제어 블록도이다.
도 11은 본 발명의 유압 건설 기계의 제어 장치의 일 실시 형태를 구성하는 메인컨트롤러의 붐 상승 목표 마력 테이블의 연산 내용의 다른 예를 도시하는 제어 블록도이다.
도 12a는 본 발명의 유압 건설 기계의 제어 장치의 일 실시 형태에 있어서의 유압 건설 기계의 시계열 동작의 일례를 도시하는 특성도이다.
도 12b는 본 발명의 유압 건설 기계의 제어 장치의 일 실시 형태에 있어서의 유압 건설 기계의 시계열 동작의 다른 예를 도시하는 특성도이다.

이하, 본 발명의 유압 건설 기계의 제어 장치의 실시 형태를 도면을 사용하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 유압 건설 기계의 제어 장치의 제1 실시 형태를 구비한 유압 셔블을 도시하는 사시도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 유압 셔블은 하부 주행체(9)와 상부 선회체(10)와 작업기(15)를 구비하고 있다. 하부 주행체(9)는 좌우의 크롤러식 주행 장치를 갖고, 좌우의 주행 유압 모터(3b, 3a)(좌측(3b)만 도시)에 의해 구동된다. 상부 선회체(10)는 하부 주행체(9) 상에 선회 가능하게 탑재되고, 선회 유압 모터(4)에 의해 선회 구동된다. 상부 선회체(10)에는, 원동기로서의 엔진(14)과, 엔진(14)에 의해 구동되는 유압 펌프 장치(2)를 구비하고 있다.

작업기(15)는 상부 선회체(10)의 전방부에 부앙 가능하게 설치되어 있다. 상부 선회체(10)에는 운전실이 구비되고, 운전실 내에는 주행용 우조작 레버 장치(1a), 주행용 좌조작 레버 장치(1b), 작업기(15)의 동작 및 선회 동작을 지시하기 위한 우조작 레버 장치(1c), 좌조작 레버 장치(1d) 등의 조작 장치가 배치되어 있다.

작업기(15)는 붐(11), 아암(12), 버킷(8)을 갖는 다관절 구조이며, 붐(11)은 붐 실린더(5)의 신축에 의해 상부 선회체(10)에 대하여 상하 방향으로 회동하고, 아암(12)은 아암 실린더(6)의 신축에 의해 붐(11)에 대하여 상하 및 전후 방향으로 회동하고, 버킷(8)은 버킷 실린더(7)의 신축에 의해 아암(12)에 대하여 상하 및 전후 방향으로 회동한다.

또한, 작업기(15)의 위치를 산출하기 위해서, 상부 선회체(10)와 붐(11)의 연결부 근방에 설치되고, 붐(11)의 수평면에 대한 각도를 검출하는 각도 검출기(13a)와, 붐(11)과 아암(12)의 연결부 근방에 설치되고, 아암(12)의 각도를 검출하는 각도 검출기(13b)와, 아암(12)과 버킷(8)의 근방에 설치되고, 버킷(8)의 각도를 검출하는 각도 검출기(13c)를 구비하고 있다. 이들의 각도 검출기(13a∼c)가 검출한 각도 신호는, 후술하는 메인컨트롤러(100)에 입력되어 있다.

컨트롤 밸브(20)는 유압 펌프 장치(2)로부터 상술한 붐 실린더(5), 아암 실린더(6), 버킷 실린더(7), 좌우의 주행 유압 모터(3b, 3a) 등의 유압 액추에이터의 각각에 공급되는 압유의 흐름(유량과 방향)을 제어하는 것이다.

도 2는 본 발명의 유압 건설 기계의 제어 장치의 일 실시 형태를 구비한 유압 건설 기계의 유압 구동 장치를 도시하는 구성도이다. 또한, 설명의 간략화를 위해, 유압 액추에이터로서 붐 실린더(5)와 아암 실린더(6)만을 구비한 구성으로 하여 설명하고, 본 발명의 실시 형태와 직접적으로 관계하지 않는 메인 릴리프 밸브, 로드 체크 밸브, 리턴 회로, 드레인 회로 등의 도시와 설명은 생략한다.

도 2에 있어서, 유압 구동 장치는, 유압 펌프 장치(2)와, 붐 실린더(5)와, 아암 실린더(6)와, 우조작 레버 장치(1c)와, 좌조작 레버 장치(1d)와, 컨트롤 밸브(20)와, 메인컨트롤러(100)와, 정보 컨트롤러(200)를 구비하고 있다.

유압 펌프 장치(2)는 제1 유압 펌프(21)와 제2 유압 펌프(22)를 구비하고 있다. 제1 유압 펌프(21)와 제2 유압 펌프(22)는 엔진(14)에 의해 구동되어, 각각 제1 펌프 라인(L1)과 제2 펌프 라인(L2)에 압유를 토출한다. 제1 유압 펌프(21) 및 제2 유압 펌프(22)는 가변 용량형의 유압 펌프이며, 각각 제1 레귤레이터(27), 제2 레귤레이터(28)가 구비되고, 이들 레귤레이터(27, 28)로 제1 유압 펌프(21)와 제2 유압 펌프(22)의 용량 가변 기구인 경사판의 틸팅 위치를 제어하여, 펌프 토출 유량을 제어한다.

제1 레귤레이터(27)와 제2 레귤레이터(28)는 각각 전자 비례 밸브(27a, 28a)를 통하여 공급되는 파일럿압유에 의해, 포지티브 틸팅 제어가 이루어진다. 또한, 제1 레귤레이터(27)와 제2 레귤레이터(28)에는, 제1 유압 펌프(21)의 토출 압력과 제2 유압 펌프(22)의 토출 압력이 각각 피드백되어, 이들 토출 압력과 전자 비례 밸브(27b, 28b)를 통하여 공급되는 파일럿압유에 의해, 이들 유압 펌프의 흡수 마력이 제어된다. 이 마력 제어는, 유압 펌프 토출 압력과 유압 펌프 틸팅으로 결정되는 부하가 엔진 출력을 상회하지 않도록 유압 펌프 틸팅을 제어하는 것이다.

컨트롤 밸브(20)는 제1 펌프 라인(L1)과 제2 펌프 라인(L2)으로 이루어지는 2계통의 펌프 라인으로 구성되어 있다. 제1 펌프 라인(L1)에는 붐 1 방향 제어 밸브(23)와 아암 2 방향 제어 밸브(26)가 접속되어 있고, 제1 유압 펌프(21)가 토출한 압유는, 붐 실린더(5)와 아암 실린더(6)에 공급된다. 마찬가지로, 제2 펌프 라인(L2)에는 아암 1 방향 제어 밸브(25)와 붐 2 방향 제어 밸브(24)가 접속되어 있고, 제2 유압 펌프(22)가 토출한 압유는, 아암 실린더(6)와 붐 실린더(5)에 공급된다.

붐 1 방향 제어 밸브(23)는 전자 비례 밸브(23a, 23b)를 통하여 조작부에 공급되는 파일럿압유에 의해 구동되어서 동작한다. 마찬가지로, 붐 2 방향 제어 밸브(24)는 전자 비례 밸브(24a, 24b)를, 아암 1 방향 제어 밸브(25)는 전자 비례 밸브(25a, 25b)를, 아암 2 방향 제어 밸브(26)는 전자 비례 밸브(26a, 26b)를, 각각 통하여, 각 밸브의 조작부에 파일럿압유가 공급되어서 구동하고 동작한다.

이들 전자 비례 밸브(23a∼28b)는, 파일럿 유압원(29)으로부터 공급되는 파일럿압유를 원압으로 하여, 메인컨트롤러(100)로부터의 명령 전류에 따라서 감압한 2차 파일럿압유를, 각 방향 제어 밸브(23∼26) 및 각 레귤레이터(27, 28)로 출력한다.

우조작 레버 장치(1c)는 조작 레버의 조작량과 조작 방향에 따라서 전압 신호를, 붐 조작 신호, 버킷 조작 신호로서 메인컨트롤러(100)로 출력한다. 마찬가지로, 좌조작 레버 장치(1d)는 조작 레버의 조작량과 조작 방향에 따라서 전압 신호를, 선회 조작 신호, 아암 조작 신호로서 메인컨트롤러(100)로 출력한다.

메인컨트롤러(100)는 엔진 컨트롤 다이얼(31)로부터의 다이얼 신호, 우조작 레버 장치(1c)로부터 송신되는 붐 조작량 신호, 우조작 레버 장치(1c)로부터 송신되는 아암 조작량 신호, 설정 장치로서의 모드 설정 스위치(32)로부터 송신되는 모드 설정 신호, 동일하게 설정 장치로서의 마력 조정 다이얼(33)로부터 송신되는 마력 조정 신호, 정보 컨트롤러(200)로부터 송신되는 시공 목표면 위치 신호, 위치 취득 수단인 각도 검출기(13a, 13b)로부터 송신되는 붐 각도 신호, 아암 각도 신호를 입력하고, 이들 입력 신호에 따라, 엔진(14)을 제어하는 엔진 컨트롤러(도시하지 않음)에 엔진 회전수 명령을 송신함과 함께, 각 전자 비례 밸브(23a∼28b)를 구동하는 명령 신호를 각각으로 출력한다. 또한, 정보 컨트롤러(200)에서 행하는 연산은, 본 발명과 직접적으로 관계하지 않기 때문에, 그 설명을 생략한다.

또한, 엔진 컨트롤 다이얼(31), 모드 설정 스위치(32), 및 마력 조정 다이얼(33)은 운전실 내에 배치되어 있다. 모드 설정 스위치(32)는 유압 건설 기계의 작업에 있어서, 에너지 절약성과 속도 추종성 중 어느 것을 우선할지를 선택 가능하게 하는 것으로서, 예를 들어, 1: 통상 모드, 2: 마력 업 모드, 3: 궤적 제어 모드, 4: 마력 업+궤적 제어 모드 중 어느 것인가를 선택 가능하게 한다. 또한, 마력 조정 다이얼(33)은 상세는 후술하겠지만, 연산한 목표 마력 신호를 나아가 조정 가능하게 하는 것이다.

이어서, 본 발명의 유압 건설 기계의 제어 장치의 일 실시 형태를 구성하는 메인컨트롤러(100)에 대하여 도면을 사용하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 유압 건설 기계의 제어 장치의 일 실시 형태를 구성하는 메인컨트롤러의 구성을 도시하는 개념도, 도 4는 본 발명의 유압 건설 기계의 제어 장치의 일 실시 형태를 구성하는 메인컨트롤러의 목표 속도 보정부의 연산 내용의 일례를 도시하는 제어 블록도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 메인컨트롤러(100)는 목표 엔진 회전수 연산부(110)와, 목표 속도 연산부(120)와, 유압 제어부(130)와, 작업기 위치 취득부(140)와, 목표면 거리 취득부(150)와, 목표 속도 보정부(170)를 구비하고 있다.

목표 엔진 회전수 연산부(110)는 엔진 컨트롤 다이얼(31)로부터의 다이얼 신호를 입력하고, 입력 신호에 따른 목표 엔진 회전수를 연산하고, 목표 속도 연산부(120)와 유압 제어부(130)에 목표 엔진 회전수를 출력한다.

목표 속도 연산부(120)는 우조작 레버 장치(1c)로부터의 붐 조작량 신호와, 좌조작 레버 장치(1d)로부터의 아암 조작량 신호와, 목표 엔진 회전수 연산부(110)로부터의 목표 엔진 회전수 신호를 입력하고, 입력 신호에 따라서 붐 목표 속도와 아암 목표 속도를 연산하고, 목표 속도 보정부(170)로 출력한다. 또한, 붐 조작량이 붐 상승 방향으로 클수록, 붐 목표 속도를 정의 방향으로 크게 하고, 붐 조작량이 붐 하강 방향으로 클수록, 붐 목표 속도를 부의 방향으로 크게 한다. 마찬가지로, 아암 조작량이 아암 크라우드 방향으로 클수록, 아암 목표 속도를 정의 방향으로 크게 하고, 아암 조작량이 아암 덤프 방향으로 클수록, 아암 목표 속도를 부의 방향으로 크게 한다.

작업기 위치 취득부(140)는 각도 검출기(13a, 13b)로부터의 붐 각도 신호와 아암 각도 신호를 입력하고, 입력 신호에 따라서 미리 설정되어 있는 붐(11)과 아암(12)의 기하학 정보를 사용하여 버킷(8)의 선단 위치를 연산하고, 작업기 위치 신호로서 목표면 거리 취득부(150)로 출력한다. 여기서, 작업기 위치는, 예를 들어 유압 건설 기계에 고정된 좌표계의 1점으로서 연산된다. 단, 작업기 위치는 이에 한정하지 않고, 작업기(15)의 형상을 고려한 복수의 점군으로서 연산되어도 된다. 또한, 특허문헌 1에 기재되어 있는 건설 기계의 궤적 제어 장치와 동일한 연산을 행해도 된다.

목표면 거리 취득부(150)는 정보 컨트롤러(200)로부터 송신되는 시공 목표면 위치 신호와, 작업기 위치 취득부(140)로부터의 작업기 위치 신호를 입력하고, 입력 신호를 기초로, 작업기(15)와 시공 목표면의 거리(이하, 목표면 거리라고 한다)를 연산하고, 유압 제어부(130)와 목표 속도 보정부(170)로 출력한다. 여기서 시공 목표면 위치는, 예를 들어 유압 건설 기계에 고정된 좌표계의 2점으로서 부여된다. 단, 시공 목표면 위치는 이에 한정하지 않고, 글로벌 좌표계의 2점으로서 부여되어도 되는데, 이 경우에는 작업기 위치와 동일한 좌표계로 좌표 변환을 행할 필요가 있다. 또한, 작업기 위치가 점군으로서 연산된 경우에는, 시공 목표면 위치에 가장 가까운 점을 사용하여 목표면 거리를 연산해도 된다. 또한, 특허문헌 1에 기재되어 있는 건설 기계의 궤적 제어 장치의 최단 거리 Δh와 동일한 연산을 행해도 된다. 또한, 목표면 거리 취득부(150)는 정보 컨트롤러(200)로부터 시공 목표면 위치 신호가 송신되지 않는 경우에는, 목표면 거리를 0으로 하여 출력한다.

목표 속도 보정부(170)는 모드 설정 스위치(32)로부터 송신되는 모드 설정 신호와, 목표 속도 연산부(120)로부터의 붐 목표 속도 신호와 아암 목표 속도 신호와, 목표면 거리 취득부(150)로부터의 목표면 거리 신호를 입력하고, 목표 속도 신호를 보정한 보정 후의 붐 목표 속도 신호와 아암 목표 속도 신호를 연산하고, 유압 제어부(130)로 출력한다. 목표 속도 보정부(170)에서 행하는 연산의 상세는 후술한다.

유압 제어부(130)는 모드 설정 스위치(32)로부터 송신되는 모드 설정 신호와, 목표 엔진 회전수 연산부(110)로부터의 목표 엔진 회전수 신호와, 목표 속도 보정부(170)로부터의 보정 후의 붐 목표 속도 신호와 보정 후의 아암 목표 속도 신호와, 목표면 거리 취득부(150)로부터의 목표면 거리 신호와, 각도 검출기(13a)로부터의 수평면에 대한 붐 각도 신호와, 마력 조정 다이얼(33)로부터의 마력 조정 신호를 입력하고, 입력 신호를 기초로 붐 1 방향 제어 밸브 상승 구동 신호, 붐 1 방향 제어 밸브 하강 구동 신호, 붐 2 방향 제어 밸브 상승 구동 신호, 붐 2 방향 제어 밸브 하강 구동 신호, 아암 1 방향 제어 밸브 크라우드 구동 신호, 아암 1 방향 제어 밸브 덤프 구동 신호, 아암 2 방향 제어 밸브 크라우드 구동 신호, 아암 2 방향 제어 밸브 덤프 구동 신호, 펌프 1 유량 제어 신호, 펌프 1 마력 제어 신호, 펌프 2 유량 제어 신호, 펌프 2 마력 제어 신호를 연산하고, 각각의 신호에 대응하는 전자 비례 밸브(23a, 23b, 24a, 24b, 25a, 25b, 26a, 26b, 27a, 27b, 28a, 28b)를 구동하는 구동 신호를 출력한다.

목표 속도 보정부(170)에서 행하는 연산의 일례를 도 4를 사용하여 설명한다. 목표 속도 보정부(170)는 붐 속도 보정값 테이블(171)과 조건부 접속기(172)와 가산기(173)와 아암 속도 제한값 테이블(174)과 조건부 접속기(175)와 제한기(176)를 구비하고 있다.

붐 속도 보정값 테이블(171)은 목표면 거리 신호를 입력하고, 미리 설정한 테이블에 의해, 목표면 거리 신호에 따른 붐 속도 보정값 신호를 연산하고, 조건부 접속기(172)로 출력한다. 조건부 접속기(172)는 모드 설정 스위치(32)로부터 송신되는 모드 설정 신호를 조건으로 하여 접속기의 전환을 행하고, 접속 상태일 때에, 입력 신호가 출력된다. 구체적으로는, 모드 설정이 3: 궤적 제어 모드 또는 4: 마력 업+궤적 제어 모드인 경우에는, 접속기를 접속 상태로 하고, 붐 속도 보정값 신호를 가산기(173)로 출력한다.

가산기(173)는 붐 속도 보정값 신호와 보정 전의 붐 목표 속도 신호를 입력하고, 가산한 값을 보정 후 붐 목표 속도로서 출력한다. 붐 속도 보정값 테이블(171)은 목표면 거리가 0 이하에서 붐 속도 보정값이 정이 되도록 설정되어 있다. 이 결과, 작업기(15)가 시공 목표면에 깊게 들어가려고 하면 붐 상승 속도가 증속되므로, 작업기(15)가 시공 목표면에 너무 깊게 들어가는 것을 방지할 수 있다. 단, 특허문헌 1에 기재되어 있는 벡터 방향 보정에 의해 붐 목표 속도를 보정해도 된다.

아암 속도 제한값 테이블(174)은 목표면 거리 신호를 입력하고, 미리 설정한 테이블에 의해, 목표면 거리 신호에 따른 아암 속도 제한값 신호를 연산하고, 조건부 접속기(175)로 출력한다. 조건부 접속기(175)는 모드 설정 스위치(32)로부터 송신되는 모드 설정 신호를 조건으로 하여 접속기의 전환을 행하고, 접속 상태일 때에, 입력 신호가 출력된다. 구체적으로는, 모드 설정이 3: 궤적 제어 모드 또는 4: 마력 업+궤적 제어 모드인 경우에는, 접속기를 접속 상태로 하고, 아암 속도 제한값 신호를 제한기(176)로 출력한다.

제한기(176)는 아암 속도 제한값 신호와 보정 전의 아암 목표 속도 신호를 입력하고, 보정 전의 아암 목표 속도 신호의 절댓값이 아암 속도 제한값 이하로 되도록 제한 보정하고, 보정 후 아암 목표 속도로서 출력한다. 아암 속도 제한값 테이블(174)은 목표면 거리가 B 이상이며 아암 속도 제한값을 아암 크라우드(또는 아암 덤프)의 최대 속도로 하고, 목표면 거리가 A 이하이며 아암 속도 제한값을 최솟값이 되도록 설정한다. 여기서, 목표면 거리 A는, 작업 속도나 작업 효율보다도 마무리 정밀도를 최우선하도록 판단하기 위한 지표이며, 작업상 요구되는 시공 정밀도 이상의 거리로 설정되는 것이 요망된다.

목표면 거리 B는, 작업기(15)의 궤적 제어의 개입을 판단하기 위한 지표이며, 아암 동작에 의해 작업기(15)가 시공 목표면에 도달할 때까지의 시간을 기초로 설정한다. 예를 들어 아암 크라우드에 의한 작업기(15)의 속도의 최댓값에 메인컨트롤러(100)의 제어 주기를 곱하여 얻어지는 거리 이상으로 설정한다. 이 결과, 시공 목표면 근방에서 아암 속도가 제한되어, 작업기(15)의 궤적을 제어하기 쉬워진다.

이어서, 유압 제어부(130)에 대하여 도면을 사용하여 상세 설명한다. 도 5는 본 발명의 유압 건설 기계의 제어 장치의 일 실시 형태를 구성하는 메인컨트롤러의 유압 제어부의 구성을 도시하는 개념도, 도 6은 본 발명의 유압 건설 기계의 제어 장치의 일 실시 형태를 구성하는 메인컨트롤러의 방향 제어 밸브 제어부의 연산 내용의 일례를 도시하는 제어 블록도, 도 7은 본 발명의 유압 건설 기계의 제어 장치의 일 실시 형태를 구성하는 메인컨트롤러의 배분율 연산부의 연산 내용의 일례를 도시하는 제어 블록도, 도 8은 본 발명의 유압 건설 기계의 제어 장치의 일 실시 형태를 구성하는 메인컨트롤러의 펌프 유량 제어부의 연산 내용의 일례를 도시하는 제어 블록도, 도 9는 본 발명의 유압 건설 기계의 제어 장치의 일 실시 형태를 구성하는 메인컨트롤러의 펌프 마력 제어부의 연산 내용의 일례를 도시하는 제어 블록도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 메인컨트롤러(100)의 유압 제어부(130)는 목표 유량 연산부(131)와, 방향 제어 밸브 제어부(132)와, 배분율 연산부(133)와, 펌프 유량 제어부(134)와, 펌프 마력 제어부(135)를 구비하고 있다.

목표 유량 연산부(131)는 목표 속도 보정부(170)로부터의 보정 후 붐 목표 속도 신호와 보정 후 아암 목표 속도 신호를 입력하고, 보정 후 붐 목표 속도 신호에 붐 실린더(5)의 유효 면적을 곱해서 붐 상승 목표 유량 신호와 붐 하강 목표 유량 신호를 연산한다. 보정 후 붐 목표 속도 신호가 정인 경우에는, 붐 상승 목표 유량 신호만이 연산되고, 붐 목표 속도 신호가 부인 경우에는 붐 하강 목표 유량 신호만이 연산된다. 마찬가지로, 보정 후 아암 목표 속도 신호에 아암 실린더(6)의 유효 면적을 곱해서 아암 크라우드 목표 유량 신호와 아암 덤프 목표 유량 신호를 연산한다. 아암 목표 속도 신호가 정인 경우에는, 아암 크라우드 목표 유량 신호만이 연산되고, 아암 목표 속도 신호가 부인 경우에는 아암 덤프 목표 유량 신호만이 연산된다.

방향 제어 밸브 제어부(132)는 목표 유량 연산부(131)로부터의 붐 상승 목표 유량 신호와 붐 하강 목표 유량 신호와 아암 크라우드 목표 유량 신호와 아암 덤프 목표 유량 신호를 입력하고, 붐 1 방향 제어 밸브(23), 붐 2 방향 제어 밸브(24), 아암 1 방향 제어 밸브(25), 아암 2 방향 제어 밸브(26)의 구동 신호를 연산한다. 방향 제어 밸브 제어부(132)에서 행하는 연산의 일례를 도 6을 사용하여 설명한다. 또한, 붐 상승, 붐 하강, 아암 크라우드, 아암 덤프 중 어느 동작에 있어서도, 연산 수단은 유사하기 때문에, 여기에서는 붐 상승에 대해서만 설명하고, 기타의 동작의 설명을 생략한다.

방향 제어 밸브 제어부(132)는 붐 1 방향 제어 밸브 상승 구동 신호 테이블(1321)과 붐 2 방향 제어 밸브 상승 구동 신호 테이블(1322)과 최댓값 선택기(1323)와 붐 2 방향 제어 밸브 상승 구동 제한 테이블(1324)과 최솟값 선택기(1325)를 구비하고 있다.

붐 1 방향 제어 밸브 상승 구동 신호 테이블(1321)과 붐 2 방향 제어 밸브 상승 구동 신호 테이블(1322)은 목표 유량 연산부(131)로 산출된 붐 상승 목표 유량 신호를 입력하고, 미리 설정한 테이블에 의해, 붐 상승 목표 유량 신호에 따른 붐 1 방향 제어 밸브 상승 구동 신호와 붐 2 방향 제어 밸브 상승 구동 신호를 연산한다. 붐 1 방향 제어 밸브 상승 구동 신호 테이블(1321)로부터는, 구동 신호가 전자 비례 밸브(23a)로 출력된다.

최댓값 선택기(1323)는 목표 유량 연산부(131)로 산출된 아암 크라우드 목표 유량 신호와 아암 덤프 목표 유량 신호를 입력하고, 임의의 최댓값을 선택하여 붐 2 방향 제어 밸브 상승 구동 제한 테이블(1324)로 출력한다. 붐 2 방향 제어 밸브 상승 구동 제한 테이블(1324)은 미리 설정한 테이블에 의해, 입력된 아암 목표 유량 신호에 따른 붐 2 방향 제어 밸브 상승 구동 제한 신호를 연산하고, 최솟값 선택기(1325)로 출력한다.

최솟값 선택기(1325)는 붐 2 방향 제어 밸브 상승 구동 신호 테이블(1322)로 산출된 붐 2 방향 제어 밸브 상승 구동 신호와 붐 2 방향 제어 밸브 상승 구동 제한 테이블(1324)로 산출된 붐 2 방향 제어 밸브 상승 구동 제한 신호를 입력하고, 임의의 최솟값을 선택함으로써, 붐 2 방향 제어 밸브 상승 구동 신호를 붐 2 방향 제어 밸브 상승 구동 제한값 이하로 제한한다. 최솟값 선택기(1325)로부터는, 구동 신호가 전자 비례 밸브(24a)로 출력된다. 이 결과, 예를 들어 붐 상승과 아암 크라우드의 복합이 행해진 경우, 붐 2 방향 제어 밸브(24)는 폐쇄한 상태로 되고, 제1 유압 펌프(21)로부터만 붐 실린더(5)에 압유가 공급된다.

방향 제어 밸브 제어부(132)에서는, 상술한 것과 마찬가지로 연산을 붐 하강, 아암 크라우드, 아암 덤프에 대해서도 행하기 때문에, 예를 들어 아암 크라우드와 붐 상승의 복합이 행해진 경우, 최솟값 선택기(1325)로부터는, 아암 2 방향 제어 밸브 상승 구동 신호가 전자 비례 밸브(26a)로 출력된다. 이것에 의해, 아암 2 방향 제어 밸브(26)는 폐쇄한 상태로 되고, 제2 유압 펌프(22)로부터만 아암 실린더(6)에 압유가 공급된다.

도 5로 돌아가서, 배분율 연산부(133)는 방향 제어 밸브 제어부(132)로부터의 붐 2 방향 제어 밸브 상승 구동 신호와 붐 2 방향 제어 밸브 하강 구동 신호와 아암 2 방향 제어 밸브 크라우드 구동 신호와 아암 2 방향 제어 밸브 덤프 구동 신호를 입력하고, 붐 1 배분율 신호와 붐 2 배분율 신호와 아암 1 배분율 신호와 아암 2 배분율 신호를 연산하고, 이들 신호를 펌프 유량 제어부(134)와 펌프 마력 제어부(135)로 출력한다. 배분율 연산부(133)에서 행하는 연산의 일례를 도 7을 사용하여 설명한다. 또한, 붐, 아암 중 어느 것에 있어서든, 연산 방법은 유사하기 때문에, 여기에서는 붐만을 대상으로 설명하고, 아암을 대상으로 한 설명을 생략한다.

배분율 연산부(133)는 최댓값 선택기(1331)와 붐 배분율 테이블(1332)과 감산기(1333)를 구비하고 있다.

최댓값 선택기(1331)는 방향 제어편 제어부(132)로 산출된 붐 2 방향 제어 밸브 상승 구동 신호와 붐 2 방향 제어 밸브 하강 구동 신호를 입력하고, 임의의 최댓값을 선택하여 붐 배분율 테이블(1332)로 출력한다. 배분율 테이블(1332)은 미리 설정한 테이블에 의해, 입력된 구동 신호에 따른 붐 2 배분율을 연산하고, 감산기(1333)와 펌프 유량 제어부(134)와 펌프 마력 제어부(135)로 출력한다.

감산기(1333)는 고정값 100％ 신호와 붐 2 배분율 신호를 입력하고, 고정값 100％ 신호로부터 붐 2 배분율 신호를 감산한 값을 붐 1 배분율 신호로서 펌프 유량 제어부(134)와 펌프 마력 제어부(135)로 출력한다.

도 5로 돌아가서, 펌프 유량 제어부(134)는 목표 유량 연산부(131)로부터의 붐 상승 목표 유량 신호와 붐 하강 목표 유량 신호와 아암 크라우드 목표 유량 신호와 아암 덤프 목표 유량 신호와, 목표 엔진 회전수 연산부(110)로부터의 목표 엔진 회전수 신호와, 배분율 연산부(133)로부터의 붐 1 배분율 신호와 붐 2 배분율 신호와 아암 1 배분율 신호와 아암 2 배분율 신호를 입력하고, 펌프 1 유량 제어 신호와 펌프 2 유량 제어 신호를 연산하고, 포지티브 틸팅 제어용의 전자 비례 밸브(27a, 28a)를 구동하여 제1 레귤레이터(27)와 제2 레귤레이터(28)를 제어한다. 펌프 유량 제어부(134)에서 행하는 연산의 일례를 도 8을 사용하여 설명한다.

펌프 유량 제어부(134)는 최댓값 선택기(1341a)와 제1 승산기(1342a)와 제2 승산기(1343a)와 제1 가산기(1344a)와 제1 제산기(1345a)와 펌프 1 유량 제어 신호 테이블(1346a)을 구비하고 있다. 또한, 펌프 유량 제어부(134)는 최댓값 선택기(1341b)와 제3 승산기(1342b)와 제4 승산기(1343b)와 제2 가산기(1344b)와 제2 제산기(1345b)와 펌프 2 유량 제어 신호 테이블(1346b)을 구비하고 있다.

최댓값 선택기(1341a)는 붐 상승 목표 유량 신호와 붐 하강 목표 유량 신호를 입력하고, 임의의 최댓값을 선택하여 제1 승산기(1342a)와 제2 승산기(1343a)로 출력한다. 제1 승산기(1342a)는 붐 1 배분율 신호와 붐 목표 유량 신호를 승산하고, 붐 1 목표 유량 신호를 산출하고, 제1 가산기(1344a)로 출력한다. 마찬가지로, 제2 승산기(1343a)는 붐 2 배분율 신호와 붐 목표 유량 신호를 승산하고, 붐 2 목표 유량 신호를 산출하고, 제2 가산기(1344b)로 출력한다.

최댓값 선택기(1341b)는, 아암 크라우드 목표 유량 신호와 아암 덤프 목표 유량 신호를 입력하고, 임의의 최댓값을 선택하여 제3 승산기(1342b)와 제4 승산기(1343b)로 출력한다. 제3 승산기(1342b)는 아암 2 배분율 신호와 아암 목표 유량 신호를 승산하고, 아암 2 목표 유량 신호를 산출하고, 제1 가산기(1344a)로 출력한다. 마찬가지로, 제4 승산기(1343b)는 아암 1 배분율 신호와 아암 목표 유량 신호를 승산하고, 아암 1 목표 유량 신호를 산출하고, 제2 가산기(1344b)로 출력한다.

제1 가산기(1344a)는 붐 1 목표 유량 신호와 아암 2 목표 유량 신호를 가산하여 펌프 1 목표 유량 신호를 산출하고, 제1 제산기(1345a)로 출력한다. 제1 제산기(1345a)는 펌프 1 목표 유량 신호를 입력한 목표 엔진 회전수 신호로 제산하여 유량 신호를 산출하고 펌프 1 유량 제어 신호 테이블(1346a)로 출력한다. 펌프 1 유량 제어 신호 테이블(1346a)은 미리 설정한 테이블에 의해, 입력된 유량 신호에 따른 펌프 1 유량 제어 신호를 연산하고, 포지티브 틸팅 제어용의 전자 비례 밸브(27a)를 구동한다.

제2 가산기(1344b)는 아암 1 목표 유량 신호와 붐 2 목표 유량 신호를 가산하여 펌프 2 목표 유량 신호를 산출하고, 제2 제산기(1345b)로 출력한다. 제2 제산기(1345b)는 펌프 2 목표 유량 신호를 입력한 목표 엔진 회전수 신호로 제산하여 유량 신호를 산출하고 펌프 2 유량 제어 신호 테이블(1346b)로 출력한다. 펌프 2 유량 제어 신호 테이블(1346b)은 미리 설정한 테이블에 의해, 입력된 유량 신호에 따른 펌프 2 유량 제어 신호를 연산하고, 포지티브 틸팅 제어용의 전자 비례 밸브(28a)를 구동한다.

여기까지의 연산에서, 붐과 아암을 복합 조작한 경우, 붐 1 배분율과 아암 1 배분율이 대략 100％, 붐 2 배분율과 아암 2 배분율이 대략 0％로 되어 있기 때문에, 붐의 목표 유량을 제1 유압 펌프(21)로부터, 아암의 목표 유량을 제2 유압 펌프(22)로부터 공급하게 된다.

도 5로 돌아가서, 펌프 마력 제어부(135)는 목표 속도 보정부(170)로부터의 붐 목표 속도 신호와 아암 목표 속도 신호와, 목표면 거리 취득부(150)로부터의 목표면 거리 신호와, 각도 검출기(13a)로부터의 수평면에 대한 붐 각도 신호와, 모드 설정 스위치(32)로부터 송신되는 모드 설정 신호와, 마력 조정 다이얼(33)로부터의 마력 조정 신호와, 배분율 연산부(133)로부터의 붐 1 배분율 신호와 붐 2 배분율 신호와 아암 1 배분율 신호와 아암 2 배분율 신호를 입력하고, 펌프 1 마력 제어 신호와 펌프 2 마력 제어 신호를 연산하고, 마력 제어용의 전자 비례 밸브(27b, 28b)를 구동하여 제1 레귤레이터(27)와 제2 레귤레이터(28)를 제어한다. 펌프 마력 제어부(135)에서 행하는 연산의 일례를 도 9를 사용하여 설명한다.

펌프 마력 제어부(135)는 붐 상승 목표 마력 테이블(1351a)과 붐 하강 목표 마력 테이블(1351b)과 최댓값 선택기(1352a)와 붐 최대 마력 비율 테이블(1353)과 제1 승산기(1354)와 최대 마력 신호를 설정한 신호 발생기(1355)와 제1 최솟값 선택기(1356a)와 감산기(1357)와 제2 승산기(1358a)와 제3 승산기(1358b)와 제1 가산기(1359a)와 펌프 1 마력 제어 신호 테이블(135Aa)을 구비하고 있다. 또한, 펌프 마력 제어부(135)는 아암 크라우드 목표 마력 테이블(1351c)과 아암 덤프 목표 마력 테이블(1351d)과 최댓값 선택기(1352b)와 제2 최솟값 선택기(1356b)와 제4 승산기(1358c)와 제5 승산기(1358d)와 제2 가산기(1359b)와 펌프 2 마력 제어 신호 테이블(135Ab)을 구비하고 있다.

붐 상승 목표 마력 테이블(1351a)은 마력 조정 신호와 붐 목표 속도 신호와 모드 설정 신호를 입력하고, 미리 설정한 테이블에 의해, 붐 목표 속도 신호에 따른 붐 상승 목표 마력 신호를 연산하여 최댓값 선택기(1352a)로 출력한다. 붐 하강 목표 마력 테이블(1351b)는, 붐 목표 속도 신호를 입력하고, 미리 설정한 테이블에 의해, 붐 목표 속도 신호에 따른 붐 하강 목표 마력 신호를 연산하여 최댓값 선택기(1352a)로 출력한다. 최댓값 선택기(1352a)는 입력 신호의 임의의 최댓값을 선택하여 붐 목표 마력 신호로서 제1 최솟값 선택기(1356a)로 출력한다.

마찬가지로, 아암 크라우드 목표 마력 테이블(1351c), 아암 덤프 목표 마력 테이블(1351d)을 사용하여 아암 목표 속도 신호로부터 각각 아암 크라우드 목표 마력 신호, 아암 덤프 목표 마력 신호를 연산하고, 최댓값 선택기(1352b)로 최댓값을 선택하여 아암 목표 마력 신호로서 제2 최솟값 선택기(1356b)로 출력한다.

여기서, 붐 상승 목표 마력 테이블(1351a), 아암 크라우드 목표 마력 테이블(1351c), 아암 덤프 목표 마력 테이블(1351d)은 마력 조정 신호(또는 모드 설정)와 목표면 거리에 따라, 목표 속도 신호로부터 산출된 목표 마력 신호를 보정하여 출력한다. 마력 조정 신호(또는 모드 설정)와 목표면 거리 신호에 따라서 이루어지는 목표 마력의 보정 방법의 상세는 후술한다.

붐 최대 마력 비율 테이블(1353)은 수평면에 대한 붐 각도 신호를 입력하고, 미리 설정한 테이블에 의해, 붐 각도 신호에 따른 붐 최대 마력 비율 신호를 연산하여 제1 승산기(1354)로 출력한다. 제1 승산기(1354)는 유압 펌프로부터 공급하는 최대 마력을 설정한 신호 발생기(1355)로부터의 신호와 붐 최대 마력 비율 신호를 승산하여 붐 최대 마력 신호를 산출하여 제1 최솟값 선택기(1356a)로 출력한다. 제1 최솟값 선택기(1356a)에서는, 입력 신호인 붐 목표 마력을 붐 최대 마력 신호 이하로 보정하고, 감산기(1357)와 제2 승산기(1358a)와 제3 승산기(1358b)로 출력한다.

감산기(1357)는 최대 마력을 설정한 신호 발생기(1355)의 신호로부터 보정된 붐 목표 마력 신호를 감산하고, 이것을 아암 최대 마력 신호로서 제2 최솟값 선택기(1356b)로 출력한다. 제2 최솟값 선택기(1356b)에서는, 입력 신호인 아암 목표 마력 신호를 아암 최대 마력 신호 이하로 보정하고, 제4 승산기(1358c)와 제5 승산기(1358d)로 출력한다.

여기서, 붐 최대 마력 비율 테이블(1353)은 수평면에 대한 붐 각도 신호가 작을수록 붐 최대 마력 비율 신호가 커지도록 설정되어 있다. 그 때문에, 법면 절상 작업과 같이 붐 각도(및 붐 실린더 스트로크)가 작고, 굴삭 반력이 붐 상승을 방해하는 방향으로 작용하는 경우에는, 붐에 우선적으로 마력을 배분하는 것이 가능해지고, 법면 깍아내리기 작업과 같이 붐 각도(및 붐 실린더 스트로크)가 크고, 굴삭 반력이 붐 상승을 조장하는 방향으로 작용하는 경우에는, 아암에 우선적으로 마력을 배분하는 것이 가능해진다.

제2 승산기(1358a)는 붐 1 배분율의 신호와 붐 목표 마력 신호를 승산하여 붐 1 목표 마력을 산출하여 제1 가산기(1359a)로 출력한다. 제3 승산기(1358b)는 붐 2 배분율의 신호와 붐 목표 마력 신호를 승산하여 붐 2 목표 마력을 산출하여 제2 가산기(1359b)로 출력한다. 마찬가지로, 제4 승산기(1358c)는 아암 2 배분율의 신호와 아암 목표 마력 신호를 승산하여 아암 2 목표 마력 신호를 산출하여 제1 가산기(1359a)로 출력한다. 제5 승산기(1358d)는 아암 1 배분율의 신호와 아암 목표 마력 신호를 승산하여 아암 1 목표 마력 신호를 산출하여 제2 가산기(1359b)로 출력한다.

제1 가산기(1359a)는 붐 1 목표 마력 신호와 아암 2 목표 마력 신호를 가산하여 펌프 1 목표 마력 신호를 산출하고, 펌프 1 마력 제어 신호 테이블(135Aa)로 출력한다. 마찬가지로, 제2 가산기(1359b)는 아암 1 목표 마력 신호와 붐 2 목표 마력 신호를 가산하여 펌프 2 목표 마력 신호를 산출하고, 펌프 2 마력 제어 신호 테이블(135Ab)로 출력한다.

펌프 1 마력 제어 신호 테이블(135Aa)은, 미리 설정한 테이블에 의해, 입력된 펌프 1 목표 마력 신호에 따른 펌프 1 마력 제어 신호를 연산하고, 마력 제어용의 전자 비례 밸브(27b)를 구동한다. 마찬가지로, 펌프 2 마력 제어 신호 테이블(135Ab)은, 미리 설정한 테이블에 의해, 입력된 펌프 2 목표 마력 신호에 따른 펌프 2 마력 제어 신호를 연산하고, 마력 제어용의 전자 비례 밸브(28b)를 구동한다.

이어서, 붐 상승 목표 마력 테이블(1351a), 아암 크라우드 목표 마력 테이블(1351c), 아암 덤프 목표 마력 테이블(1351d)에서 행하여지는 마력 조정 신호와 목표면 거리 신호에 따른 목표 마력의 보정 방법의 일례를, 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 도 10은 본 발명의 유압 건설 기계의 제어 장치의 일 실시 형태를 구성하는 메인컨트롤러의 붐 상승 목표 마력 테이블의 연산 내용의 일례를 도시하는 제어 블록도, 도 11은 본 발명의 유압 건설 기계의 제어 장치의 일 실시 형태를 구성하는 메인컨트롤러의 붐 상승 목표 마력 테이블의 연산 내용의 다른 예를 도시하는 제어 블록도이다.

또한, 붐 상승 목표 마력 테이블(1351a), 아암 크라우드 목표 마력 테이블(1351c), 아암 덤프 목표 마력 테이블(1351d)에서 행하여지는 보정 방법은 유사하기 때문에, 붐 상승 목표 마력 테이블(1351a)에서 행하여지는 보정 방법만을 설명하고, 아암 크라우드 목표 마력 테이블(1351c), 아암 덤프 목표 마력 테이블(1351d)에서 행하여지는 보정 방법의 설명은 생략한다.

도 10은, 마력 조정 신호와 목표면 거리 신호에 따른 목표 마력의 보정 방법을 설명하는 것이다. 도 10에 있어서, 붐 상승 목표 마력 테이블(1351a)은 붐 상승 목표 마력 테이블(1361)과 붐 상승 증가 마력 테이블(1362)과 마력 증가 계수 테이블(1363)과 승산기(1364)와 가산기(1366)와 가변 게인 승산기(1367)를 구비하고 있다.

붐 상승 목표 마력 테이블(1361)은 붐 목표 속도 신호를 입력하고, 미리 설정한 테이블에 의해, 붐 목표 속도 신호에 따른 붐 상승 목표 마력 신호를 연산하여 가산기(1366)로 출력한다. 마찬가지로, 붐 상승 증가 마력 테이블(1362)은 붐 목표 속도 신호를 입력하고, 미리 설정한 테이블에 의해, 붐 목표 속도 신호에 따른 붐 상승 증가 마력 신호를 연산하여 승산기(1364)로 출력한다.

마력 증가 계수 테이블(1363)은 목표면 거리 신호를 입력하고, 미리 설정한 테이블에 의해, 목표면 거리 신호에 따른 마력 증가 계수 신호를 연산하여 승산기(1364)로 출력한다. 승산기(1364)는 붐 상승 증가 마력 신호와 마력 증가 계수 신호를 승산하여 붐 마력 보정값 신호를 산출하여 가변 게인 승산기(1367)로 출력한다.

가변 게인 승산기(1367)는 마력 조정 신호와 붐 마력 보정값 신호를 입력하고, 마력 조정 신호에 따른 0∼1의 마력 조정 게인을 붐 마력 보정값 신호와 승산한 보정 신호를 가산기(1366)로 출력한다. 가산기(1366)는 보정 전의 붐 상승 목표 마력 신호와 보정값 신호를 가산하고, 새로운 붐 상승 목표 마력 신호로서 예를 들어 최댓값 선택기(1352a)로 출력한다.

여기서, 마력 증가 계수 테이블(1363)은 목표면 거리 신호가 목표면 거리 B 이하에서 마력 증가 계수 신호를 증가시켜, 목표면 거리 신호가 목표면 거리 A에서 마력 증가 계수 신호가 최댓값이 되도록 설정된다. 이 결과, 목표면 거리 신호가 작아질수록, 목표 마력 신호가 크게 확대 보정된다. 또한, 목표면 거리 A는, 상술한 바와 같이 작업상 요구되는 시공 정밀도 이상의 거리로 설정될 것이 요망된다. 또한, 목표면 거리 B는, 상술한 바와 같이, 아암 동작에 의해 작업기(15)가 시공 목표면에 도달할 때까지의 시간을 기초로 설정하는 것으로서, 예를 들어 아암 크라우드에 의한 작업기(15)의 속도의 최댓값에 메인컨트롤러(100)의 제어 주기를 곱하여 얻어지는 거리 이상으로 설정한다.

또한, 증가 마력 테이블(1362)은 마력 증가 계수 신호가 최댓값이 된 경우에 있어서도, 보정 후의 붐 목표 마력 신호가 목표 속도 신호에 대하여 단조 증가하도록, 목표 속도 신호가 커질수록 작아지도록 설정되어 있다. 단, 목표 속도가 0인 경우에는 붐 목표 마력 신호가 0으로 되도록, 적어도 목표 속도 신호가 0인 때 붐 상승 증가 마력 신호도 0으로 되도록 설정된다.

이어서, 모드 설정 신호와 목표면 거리 신호에 따른 목표 마력의 보정 방법을 도 11을 사용하여 설명한다. 또한, 마력 조정 신호를 사용하는 경우와 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하여 그 설명을 생략하고, 상이한 부분만을 설명한다.

도 10에 도시하는 마력 조정 신호를 사용하는 경우와 마찬가지로, 승산기(1364)로 붐 마력 보정값 신호를 연산한 후, 가변 게인 승산기(1367)가 아니라 접속기(1365)에 붐 마력 보정값 신호를 출력한다. 접속기(1365)는 붐 마력 보정값 신호와 모드 설정 신호를 입력하고 있어서, 모드 설정 신호가 2: 마력 업 모드 또는 4: 마력 업+궤적 제어 모드인 경우에만, 접속기를 접속 상태로 하고, 붐 마력 보정값 신호를 가산기(1366)로 출력한다.

가산기(1366)는 모드 설정 신호가 2: 마력 업 모드 또는 4: 마력 업+궤적 제어 모드인 경우에 보정 전의 붐 상승 목표 마력 신호와 붐 마력 보정값 신호를 가산하고, 새로운 붐 상승 목표 마력 신호로서 예를 들어 최댓값 선택기(1352a)로 출력한다.

이상의 연산을 행함으로써, 모드 설정이 1: 통상 모드인 경우에는, 도 11에 도시하는 마력 보정값 신호가 가산되지 않고, 조작량에 따른 펌프 유량과 펌프 마력이 얻어지기 때문에, 종래와 동등한 에너지 절약성을 얻을 수 있다.

또한, 모드 설정이 2: 마력 업 모드 또는 4: 마력 업+궤적 제어 모드이며, 작업기(15)가 시공 목표면에서 비교적 떨어진 위치에서 굴삭을 한 경우에는, 마력 증가 계수 테이블(1363)로부터의 출력 신호가 0이 되고, 승산기(1364)의 출력인 붐 마력 보정값 신호가 0이 되기 때문에, 종래와 동등한 에너지 절약성을 얻을 수 있다. 한편, 작업기(15)가 시공 목표면으로부터 비교적 가까운 위치에서 굴삭을 한 경우에는, 승산기(1364)의 출력인 붐 마력 보정값 신호가 가산되기 때문에, 펌프 마력 신호만이 증가 보정된다. 이것에 의해, 굴삭 부하가 상승해도 소정의 마무리 정밀도를 얻을 수 있다.

또한, 모드 설정이 2: 마력 업 모드이며, 정보 컨트롤러(200)로부터 시공 목표면이 송신되지 않는 경우에는, 마력 증가 계수 테이블(1363)의 입력을 0으로 간주하기 때문에, 승산기(1364)의 출력인 붐 마력 보정값 신호가 가산되기 때문에, 펌프 마력 신호만이 증가 보정된다. 이것에 의해, 굴삭 부하가 상승해도 소정의 마무리 정밀도를 얻을 수 있다.

이어서, 본 발명의 유압 건설 기계의 제어 장치의 일 실시 형태 동작에 대하여 도면을 사용하여 설명한다. 도 12a는 본 발명의 유압 건설 기계의 제어 장치의 일 실시 형태에 있어서의 유압 건설 기계의 시계열 동작의 일례를 도시하는 특성도, 도 12b는 본 발명의 유압 건설 기계의 제어 장치의 일 실시 형태에 있어서의 유압 건설 기계의 시계열 동작의 다른 예를 도시하는 특성도이다.

도 12a는, 마력 조정 신호가 최소 및 모드 설정이 3: 궤적 제어 모드인 경우의 예를 도시하고, 도 12b는 마력 조정 신호가 최대 및 모드 설정이 4: 마력 업+궤적 제어 모드인 경우의 예를 도시한다. 환언하면, 도 12a에서는 유압 펌프의 증가마력 보정이 거의 이루어지지 않는 경우를 도시하고, 도 12b에서는 유압 펌프의 증가 마력 보정이 이루어진 경우를 도시한다.

도 12a 및 도 12b에 있어서, 횡축은 시간을 나타내고 있고, 종축은, (a) 아암 실린더 보텀 압력, (b) 제2 유압 펌프의 토출 유량, (c) 아암 실린더 스토로크와 붐 실린더 스트로크, (d) 목표면 거리를 각각 나타내고 있다. 또한, 목표면 거리란 작업기(15)와 목표 시공면까지의 거리를 말한다. 또한, 시각 T1은, 굴삭 부하의 증가에 의해 아암 실린더(6)의 보텀압이 급증한 시각을 나타내고 있다.

도 12a에 있어서, 시각 0로부터 수평 고르기 운전을 개시하면, (b)에 도시하는 바와 같이 아암 실린더(6)에 압유를 공급하는 제2 유압 펌프(22)의 토출 유량이 증가한다. 동시에 제1 유압 펌프(21)로부터 붐 실린더(5)에 압유가 공급되므로, (C)에 도시하는 바와 같이, 붐 실린더(5)와 아암 실린더(6)의 실린더 스트로크가 증가한다.

또한, 모드 설정이 3: 궤적 제어 모드이기 때문에, 목표 속도 보정부(170)에 의해 붐 목표 속도와 아암 목표 속도가 조정되어, (d)에 도시하는 바와 같이, 목표면 거리가 0 부근에 유지되어 있다.

시각 T1에 있어서, (a)에 도시하는 바와 같이 굴삭 부하의 증가 등에 의해 아암 실린더 보텀압이 급증하면, (b)에 도시하는 바와 같이, 이것에 따라서 제2 레귤레이터(28)가 제2 유압 펌프(22)의 토출 유량을 감소시킨다. 이것에 의해 (C)에 도시하는 바와 같이, 아암 실린더(6)의 실린더 스트로크가 정체하고, 붐 속도와 아암 속도의 균형이 깨진다. 이 결과, (d)에 도시하는 바와 같이, 목표면 거리가 증가한다. 환언하면, 작업기(15)가 목표 시공면으로부터 부상해버린다.

이어서, 도 12b의 경우를 설명한다. 도 12b에 있어서도, 시각 T1까지는, 마찬가지로 동작한다. 시각 T1에 있어서, (a)에 도시하는 바와 같이 굴삭 부하의 증가 등에 의해 아암 실린더 보텀압이 급증한 경우에도, (b)에 도시하는 바와 같이, 이것에 따라서 제2 레귤레이터(28)가 제2 유압 펌프(22)의 토출 유량을 크게 감소시키지 않는다. 이것은, 마력 조정 신호가 최대 및 모드 설정이 4: 마력 업+궤적 제어 모드이며, 미리 펌프 마력이 증가 보정되어 있기 때문이다.

이 결과, (C)에 도시하는 바와 같이, 아암 실린더(6)의 실린더 스트로크가 정체하지 않고, 붐 속도와 아암 속도의 밸런스가 유지된다. 이 결과, (d)에 도시하는 바와 같이, 목표면 거리가 0근방으로 제어되고, 작업기(15)가 목표 시공면으로부터 부상하지 않는다.

상술한 본 발명의 유압 건설 기계의 제어 장치의 일 실시 형태에 의하면, 작업기(15)와 시공 목표면의 거리에 따라 펌프 마력을 보정 제어하므로, 작업기(15)가 시공 목표면으로부터 가까운 위치에서 굴삭한 경우에는, 굴삭 부하가 상승해도 소정의 마무리 정밀도가 얻어진다.

또한, 상술한 본 발명의 유압 건설 기계의 제어 장치의 일 실시 형태에 의하면, 에너지 절약성과 속도 추종성 중 어느 것을 우선할지를 선택 또는 조정 가능한 설정 장치를 구비하고, 설정 장치의 모드 설정에 따라서 펌프 마력을 보정 제어하므로, 작업기(15)가 시공 목표면으로부터 가까운 위치에서 굴삭한 경우에는, 굴삭 부하가 상승하더라도 소정의 마무리 정밀도가 얻어진다.

또한, 본 발명은 상기한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 여러가지 변형예가 포함된다. 예를 들어, 상기한 실시 형태에서는, 붐 실린더(5) 및 아암 실린더(6)를 예로 본 발명을 설명했지만, 이것에 한정하는 것은 아니다.

또한, 상기한 실시 형태는 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위하여 상세하게 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다.

5: 붐 실린더
6: 아암 실린더
21: 제1 유압 펌프
22: 제2 유압 펌프
27: 제1 레귤레이터
28: 제2 레귤레이터
32: 모드 설정 스위치
100: 메인컨트롤러
150: 목표면 거리 취득부
134: 펌프 유량 제어부
135: 펌프 마력 제어부

Claims (4)

1. 삭제
2. 유압 액추에이터와, 상기 유압 액추에이터에 의해 구동되는 붐, 아암, 및 버킷으로 이루어지는 작업기와, 상기 유압 액추에이터에 압유를 공급하는 유압 펌프와, 상기 유압 펌프의 토출 유량을 제어하는 펌프 유량 제어부와, 상기 유압 펌프의 마력을 제어하는 펌프 마력 제어부와, 상기 작업기가 작업하는 시공 목표면과 상기 작업기의 거리인 목표면 거리를 계측 또는 연산하는 목표면 거리 취득부를 구비한 유압 건설 기계의 제어 장치에 있어서,
   상기 목표면 거리가 짧아질수록, 상기 펌프 유량 제어부는 상기 토출 유량을 작게 하는 제어를 행하고, 상기 펌프 마력 제어부는 상기 유압 펌프의 마력을 크게 하는 제어를 행하며,
   상기 작업기의 속도 추종성을 우선시키는 모드를 선택 가능한 모드 선택 장치를 구비하고,
   상기 펌프 마력 제어부는, 상기 모드 선택 장치에 의해 상기 작업기의 속도 추종성을 우선시키는 모드가 선택된 경우에, 상기 유압 펌프의 마력을 크게 하는 제어를 행하는
   것을 특징으로 하는 유압 건설 기계의 제어 장치.
3. 유압 액추에이터와, 상기 유압 액추에이터에 의해 구동되는 붐, 아암, 및 버킷으로 이루어지는 작업기와, 상기 유압 액추에이터에 압유를 공급하는 유압 펌프와, 상기 유압 펌프의 토출 유량을 제어하는 펌프 유량 제어부와, 상기 유압 펌프의 마력을 제어하는 펌프 마력 제어부와, 상기 작업기가 작업하는 시공 목표면과 상기 작업기의 거리인 목표면 거리를 계측 또는 연산하는 목표면 거리 취득부를 구비한 유압 건설 기계의 제어 장치에 있어서,
   상기 목표면 거리가 짧아질수록, 상기 펌프 유량 제어부는 상기 토출 유량을 작게 하는 제어를 행하고, 상기 펌프 마력 제어부는 상기 유압 펌프의 마력을 크게 하는 제어를 행하며,
   상기 유압 액추에이터가 상기 붐을 구동하는 붐 구동용 액추에이터를 포함하는 복수의 유압 액추에이터이며,
   수평면에 대한 붐의 각도를 취득하는 붐 각도 취득 장치를 구비하고,
   상기 펌프 마력 제어부는, 상기 붐 각도 취득 장치가 취득한 수평면에 대한 상기 붐의 각도가 작을수록, 상기 붐 구동용 액추에이터로 배분하는 마력을 상기 붐 구동용 액추에이터 이외의 유압 액추에이터로 배분하는 마력보다 크게 하는
   것을 특징으로 하는 유압 건설 기계의 제어 장치.
4. 유압 액추에이터와, 상기 유압 액추에이터에 의해 구동되는 붐, 아암, 및 버킷으로 이루어지는 작업기와, 상기 유압 액추에이터에 압유를 공급하는 유압 펌프와, 상기 유압 펌프의 토출 유량을 제어하는 펌프 유량 제어부와, 상기 유압 펌프의 마력을 제어하는 펌프 마력 제어부와, 상기 작업기가 작업하는 시공 목표면과 상기 작업기의 거리인 목표면 거리를 계측 또는 연산하는 목표면 거리 취득부를 구비한 유압 건설 기계의 제어 장치에 있어서,
   상기 목표면 거리가 짧아질수록, 상기 펌프 유량 제어부는 상기 토출 유량을 작게 하는 제어를 행하고, 상기 펌프 마력 제어부는 상기 유압 펌프의 마력을 크게 하는 제어를 행하며,
   상기 목표면 거리가 요구되는 시공 정밀도 이상의 값인 역치 이하의 때에, 상기 유압 펌프의 마력 보정량을 최대로 하여 출력하는 보정 테이블을 구비하고,
   상기 펌프 마력 제어부는, 상기 보정 테이블의 출력에 따라, 상기 유압 펌프의 마력을 보정하는
   것을 특징으로 하는 유압 건설 기계의 제어 장치.

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