KR20090036086A - 작업기계의 펌프 제어방법 - Google Patents

작업기계의 펌프 제어방법 Download PDF

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Abstract

아무런 문제도 발생하지 않고, 로드 센싱 제어와 재생회로 양자의 장점을 살릴 수 있는 기술을 제공하려고 한다.
회로의 유압치를 검출하고, 그 검출치를 기준으로 실린더(1)에 대한 압유량을 제어하게 하는 유압 신호 라인을 구비한 유압회로에, 재생회로를 부가시킨다. 펌프(2)에 조작신호로서 저감한 압력을 출력하는 감압 밸브(6)를 배치한 상태에서, 상기 제어수단(5)은, 상기 재생회로가 재생상태인 때에, 상기 감압 밸브(6)로, 펌프(2)에 대한 압력저감지령을 출력하여 펌프(2)로부터의 토출량을 감소시킨다.

Description

작업기계의 펌프 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING PUMP OF WORKING MACHINE}
본 발명은, 작업기계의 펌프 제어방법에 관한 것이다.
작업기계의 유압회로로서 로드 센싱 회로(load sensing 回路)가 채용되어 있다. 이것은, 회로 중의 실린더에 부족하지 않게 압유(壓油)를 공급하고자 하는 것으로, 실린더의 조작 레버 위치 뿐만 아니라, 회로 중의 유압량을 계측한 뒤에, 마진압(margin壓)을 고려한 실린더 부하압(負荷壓)을 산정하고, 그 산출된 값에 의거하여 회로에 공급하는 펌프 유량을 제어한다(예를 들면 특허문헌1 참조). 다만, 실린더에 큰 부하가 걸려, 엔진이 가장 효율적으로 마력을 출력할 수 있는 회전수보다 내려간 경우에는, 전자제어 시스템에 의하여 펌프 유량을 감소시켜 엔진 회전수를 유지하도록 제어되지만, 결국, 로드 센싱 회로를 주된 것으로 하는 유량제어에 의하여 엔진은 멈추는 일이 없이 또 부하에 관계없이 일정한 레버 스트로크에 의하여 대상 액추에이터를 작동시키는 것으로 되어 있다.
그런데 작업기계에 따라서는, 붐(boom) 하강시의 액추에이터 속도의 향상과 펌프 유량의 절감을 도모하기 위하여, 붐 실린더(boom cylinder)의 로드측에서 헤드측으로 압유를 되돌리는 재생회로가 사용되는 것이 있다(예를 들면 특허문헌2 참조). 이 재생회로에서는, 실린더가 후퇴하는 방향으로 동작할 때에, 실린더 헤드 압이 로드 압보다 높은 경우, 헤드측에서 로드측으로 작동유(作動油)를 되돌리는 재생이 이루어지고, 실린더가 후퇴하는 동작이 종료단계에 이르러 로드 압이 헤드 압보다 높아지면 재생이 종료된다.
특허문헌1 : 일본국 공개실용신안 실개평6-84005호 공보
(0001단락, 0002단락, 도2 및 3)
특허문헌2 : 일본국 공개특허 특개2006-9888호 공보
(0002단락)
(해결하고자 하는 과제)
따라서 상기 재생회로를 상기 로드 센싱 회로가 배치된 작업기계에 적용하면, 이론상, 실린더 부하에 따른 적정한 펌프 유량제어가 도모됨과 아울러, 붐 하강시의 액추에이터 속도의 향상과 펌프 유량의 절감이 도모되는 것이 된다.
그러나 양쪽 회로를 실제의 유압회로로서 병존시키려고 하면, 적정한 로드 센싱 제어를 할 수 없는 상태가 된다. 이것을, 양쪽 회로를 병존시킨 회로의 하나의 예인 도3을 사용하여 설명한다. 로드 센싱 회로의 제어에서는, 붐 실린더(1)와 메인 밸브(main valve)(3) 사이의 유압치를 메인으로 하여 펌프(2)의 경사판을 제어하므로(도면에 나타내는 것에서, A가 검출 포인트로서, 그 지점의 유압치가 펌프(2)로 보내진다), 재생이 이루어지면 그 재생유(再生油) 만큼(리사이클 만큼), 메인 밸브 측의 유압치(油壓値)와 차이가 발생되어 버린다. 그 결과, 차이가 발생된 채로 실린더 부하를 산정하여 버리게 되므로, 펌프(2)로부터는 불필요한 유량(재생유 만큼을 고려하지 않은 양)을 토출(吐出)하게 되어 버리는 것이다.
이 결과, 로드 센싱의 본래적 의도인 실린더 압의 적정제어를 도모할 수 없는 것은 물론, 재생회로가 의도하는 펌프 유량의 절감효과도 발생할 수 없게 된다.
본 발명은, 이상과 같은 문제를 감안하여 창안된 것으로, 아무런 문제도 발생하지 않고, 로드 센싱 제어와 재생회로의 양자의 장점을 살릴 수 있는 기술을 제공하려고 하는 것이다.
(과제해결수단)
이 때문에 이 발명에 관한 작업기계의 펌프 제어방법은, 회로의 유압치를 검출하여 그 검출치를 기준으로 실린더에 대한 압유량을 제어하게 하는 유압 신호 라인을 구비한 유압회로에, 재생회로를 부가시킨 유압회로에 있어서의 펌프 제어방법으로서,
상기 유압 신호 라인의 도중에,
상기 검출치의 유압치를 저감시키고 그 저감시킨 유압치를 조작신호로서 펌프로 출력하는 감압출력수단을 배치하고, 제어수단에 의하여 상기 재생회로가 재생상태인 때에, 상기 감압출력수단으로부터, 저감시킨 유압치를 출력시켜, 펌프로부터의 토출량을 감소시키는 것을 특징으로 한다.
여기에서 본 발명은, 회로의 유압치를 검출하고, 그 검출치를 기준으로 실린더에 대한 압유량을 제어하게 하는 것으로 되어 있고, 이것은, 소위 로드 센싱 회로에 있어서의 압유유량제어이다. 즉 본 발명은, 소위 로드 센싱 회로에 재생회로를 부가시킨 유압회로를 전제로 하고 있다. 또한 재생회로라고 함은 종래기술에서 설명한 바와 같은 것이고, 또한 그 재생회로가 재생상태에 있다고 함은, 재생회로에 있어서 재생유가 흐르고 있는 상태, 예를 들면 붐 실린더의 재생회로의 경우에는, 실린더 헤드측의 압유가 재생회로를 통하여 로드 측으로 흐르고 있는 상태를 말한다.
상기 감압출력수단으로서는, 검출한 유압치를 저감시켜, 그 저감시킨 값을 조작신호로서 펌프로 출력할 수 있는 감압수단이면 되며, 감압 밸브나 릴리프 밸브(relief valve), 그 이외의 압력조정기기 등을 들 수 있다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면, 로드 센싱 회로와 재생회로를 아무런 문제 없이 병존시킬 수 있다. 즉 보통 상태이면, 소위 로드 센싱 회로의 제어에 의하여 펌프 토출 유량이 제어되는 한편 재생회로가 재생상태에 있을 때에는, 제어수단에 의하여 감압출력수단으로 저감시킨 유압치가 조작지령으로서 펌프로 출력되고, 이에 따라 재생유 만큼의 유량을 감소시켜 펌프 유량이 제어된다. 따라서 로드 센싱 회로에 의한 실린더 압의 적정제어와, 재생회로에 의한 액추에이터 작동속도의 향상, 펌프 토출 유량의 저감에 의한 연료소비율 향상이라고 하는 효과를 하나의 회로에서 얻을 수 있는 것이 된다.
도1은, 본 발명에 관한 제1실시예의 회로도이다.
도2는, 본 발명에 관한 제2실시예의 회로도이다.
도3은, 로드 센싱 회로에 재생회로를 단순히 부가한 형태의 회로도이다.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **
1 붐 실린더(boom cylinder)
2 메인 펌프(main pump)
3 메인 컨트롤 밸브(main control valve)
4 재생용 조정 밸브
5 컨트롤러(제어수단)
6 감압 밸브
7 조작 레버
8 릴리프 밸브(relief valve)
9 전자 전환 밸브
10 조리개
본 발명에 관한 구체적 형태인 제1실시예를 도1에 의거하여 설명한다. 이하 설명하는 실시예는, 모두 유압 셔블(油壓 shovel)의 붐(boom)에 관한 유압회로(油壓回路)에 본 발명이 사용되는 예이다. 또, 본 발명이 이하의 실시예(제2실시예도 포함한다)에 한정되지 않음은 당연하며, 예를 들면 유압 셔블의 암(arm)이나 버킷(bucket)에 관한 유압회로에 사용되어도 좋고 또한 다른 작업기계의 임의의 유압회로에 사용되어도 좋다.
도면 중, 1은 붐 실린더(boom cylinder), 2는 메인 펌프(main pump), 3은 메인 컨트롤 밸브(main control valve), 4는 재생용 조정 밸브, 5는 제어수단인 컨트롤러, 6은 감압 밸브이다.
우선, 본 실시예의 회로는, 로드 센싱 회로를 전제로 하고 있다. 즉 회로 중에는 유압치 검출 포인트(A)가 있고, 이 검출 포인트(A)로부터 메인 펌프(2)로 유압 신호 라인이 형성된다(라인 도중에 감압 밸브(6)가 연결되지만 그것은 후술한다). 메인 펌프(2)는, 이 신호 라인으로부터의 신호에 의하여 경사판이 제어되어, 그 토출량이 제어된다. 이와 같이 유압치 검출 포인트(A)로부터의 검출치가, 펌프(2)의 토출량 제어의 조작신호가 되는 로드 센싱 회로가 형성되어 있다.
다음에 본 실시예의 회로에서는, 붐 실린더(1)와 메인 컨트롤 밸브(3) 사이에, 재생용 조정 밸브(4)가 배치된다. 상기 밸브(4)에 더하여 체크 밸브에 의하여 회로가 형성되고, 이 회로는 붐 실린더(1)의 헤드측이 로드측보다 압이 높을 때에, 실린더 헤드측에서 로드측으로 압유가 흐르는, 소위 재생회로로 되어 있다. 이에 따라 붐(도면에는 나타내지 않는다)이 하강상태가 되었을 때, 헤드측의 압이 로드측보다 높아져 있는 동안에는, 재생회로로부터 로드측으로 압유가 유입되게 되어, 붐의 하강동작에 있어서 속도의 향상과, 압유의 절감이 도모된다.
또한 상기 재생회로에 있어서 압유가 흐르고 있을 때, 재생용 조정 밸브(4)로부터 그 재생상태를 나타내는 신호가 상기 컨트롤러(5)로 출력된다. 이 컨트롤러(5)에는, 조작 레버(7)로부터 위치신호도 입력된다. 이 위치신호에 대응한 붐 실린더(1)의 상정압(想定壓)(마진압 포함)이 테이블에 설정되어 있다.
이러한 구성에 있어서, 본 실시예의 특징은, 상기 회로 중에, 감압출력수단인 감압 밸브(6)가 배치되는 점에 있다. 상기 감압 밸브(6)는, 상기 유압치 검출 포인트(A)로부터 형성되는 유압 신호 라인의 도중에 배치되어, 재생상태에 있는 경우에, A에서 검출된 유압치를 조리개에 의하여 저 감제어(低減制御)를 한다. 이 조리개 제어는, 상기 컨트롤러(5)의 지령(指令)에 의하여 이루어지고, 상기 컨트롤러(5)의 지령은, 상기 재생용 조정 밸브(4)로부터의 재생상태를 나타내는 신호를 받음으로써 출력된다. 이 저감량, 즉 조리개량은 재생유량을 고려한 것으로서, 그 값은 컨트롤러(5)의 상기 테이블에 미리 산정되어 설정되어 있다. 따라서 컨트롤러(5)는, 조작 레버(7)의 위치신호와 재생상태를 나타내는 신호로부터, 대응하는 조리개량을 테이블로부터 추출하고, 그 조리개량을 저감지령신호로서, 상기 감압 밸브(6)로 출력한다.
감압 밸브(6)가 컨트롤러(5)로부터 저감지령신호를 받으면, 검출한 유압치를 조리개에 의하여 감소시키고, 그것을 로드 센싱 압으로서 메인 펌프(2)로 보내게 된다. 상기한 바와 같이, 로드 센싱 압은, 메인 펌프(2)의 토출압 제어의 조작신호이므로, 재생상태인 경우, 감압 밸브(6)는, 메인 펌프(2)에 대하여 감압지령신호를 출력하게 된다. 감압 밸브(6)로부터 감압된 조작신호인 압(壓)을 받은 메인 펌프(2)에서는, 그 압을 기초로 경사판이 제어되어, 재생유량을 감소시킨 양이 토출압으로서 유출된다.
이상과 같이, 본 실시예에서는, 재생상태가 아닌 통상상태이면, 통상의 로드 센싱 제어가 이루어지고, 또 붐을 하강시킬 때와 같이, 압유의 재생이 이루어지는 상태가 되면, 재생의 리사이클 만큼의 압유를 고려하여 저감된 펌프 유량이 제어된다.
따라서 본 실시예에서는, 통상시는 로드 센싱 제어에 의하여 펌프(2) 의 적정유량제어가 이루어지면서, 재생시는, 재생회로에 의한 붐 실린더(1)의 작동속도의 향상과, 펌프 유량 저감에 의한 연료소비율 향상이 도모되는 제어가 된다.
또한 장치구성으로서는, 기존의 로드 센싱 회로와 재생회로를 조합시킨 뒤, 감압 밸브(6)를 부가하여 그 제어를 컨트롤러(5)에서 지령하는 것만으로 끝나므로, 기존의 회로에 대폭적인 변경을 가하지 않고, 실현 가능한 형태가 되어 있으므로, 비용적으로도 저렴하게 할 수 있는 것으로 되어 있다.
다음에 본 발명의 다른 실시예인 제2실시예를 도2에 의거하여 설명한다. 본 실시예는, 상기 제1실시예와 거의 동일한 구성이지만 (공통하는 구성의 부호는 같으므로 설명은 생략한다), 감압출력수단의 구성만 다르게 되어 있다.
즉 본 실시예의 감압출력수단에는 릴리프 밸브(relief valve)(8)가 사용되고, 상기 릴리프 밸브(8)에 의하여 유압 신호 라인의 유압치를 저감시키는 구성으로 되어 있다. 또한 본 실시예에서는, 상기 릴리프 밸브(8)의 상류에는 전자 전환 밸브(電磁 轉換 valve)(9)가 배치되어, 컨트롤러(5)의 전환제어에 의하여 통상시(비재생시)에는 A의 검출치가 직접 펌프로 출력되는 한편 재생시에는 릴리프 밸브(8) 측으로 출력된다. 상기 릴리프 밸브(8)로 향하는 라인에서는, 1차압에 영향을 주지 않기 위한 조리개(10)가 형성됨과 아울러 릴리프 밸브(8)로부터의 저감된 유압치가 체크 밸브(11)를 통하여 펌프(2)로 출력된다. 여기에서 상기 릴리프 밸브(8)로서 역비례형의 솔레노이드를 사용하는 것이라면, 특히 상기 체크 밸브(11)는 배치하지 않아도 좋고, 그 형태의 경우, 릴리프 밸브(8)로부터의 저감된 유압치는 그대로 펌프(2)로 출력된다. 어떻든 간에, 상기 릴리프 밸브(8)의 감압조정은, 상기 제1실시예와 같이, 컨트롤러(5)에 설정된 테이블에 의거하여 이루어지고, 이에 따라 재생시에는, 릴리프 밸브(8)로부터 재생유 만큼을 고려한 감압치가 조작신호로서 펌프(2)로 출력되고, 펌프(2)로부터는 조작신호에 의거한 저감유량제어가 이루어진다.
따라서 본 실시예에 있어서도, 통상시는 로드 센싱 제어에 의하여 펌프(2)의 적정유량제어가 이루어지면서, 재생시는, 재생회로에 의한 붐 실린더(1) 작동속도의 향상과, 펌프 유량 저감에 의한 연료소비율 향상이 도모되는 제어가 된다. 물론, 상기 제1실시예와 같이, 기존의 회로에 대폭적인 변경을 가하지 않고 실현 가능한 형태가 되어 있으므로, 비용적으로도 저렴하게 할 수 있는 것으로 되어 있다.
본 발명은, 작업기계의 유압회로로서 적용 가능하다.

Claims (1)

  1. 회로의 유압치(油壓値)를 검출하여 그 검출치를 기준으로 실린더에 대한 압유량(壓油量)을 제어하게 하는 유압 신호 라인을 구비한 유압회로(油壓回路)에, 재생회로를 부가시킨 유압회로에 있어서의 펌프 제어방법으로서,
    상기 유압 신호 라인의 도중에,
    상기 검출치의 유압치를 저감(低減)시키고 그 저감시킨 유압치를 조작신호로서 펌프로 출력하는 감압출력수단(減壓出力手段)을 배치하고, 제어수단에 의하여 상기 재생회로가 재생상태인 때에, 상기 감압출력수단으로부터 저감시킨 유압치를 출력시켜, 펌프로부터의 토출량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 작업기계의 펌프 제어방법.
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