KR20120112192A - 쇼벨 - Google Patents

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KR20120112192A
KR20120112192A KR1020120032486A KR20120032486A KR20120112192A KR 20120112192 A KR20120112192 A KR 20120112192A KR 1020120032486 A KR1020120032486 A KR 1020120032486A KR 20120032486 A KR20120032486 A KR 20120032486A KR 20120112192 A KR20120112192 A KR 20120112192A
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KR
South Korea
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excavation
engine
motor generator
arm
shovel
Prior art date
Application number
KR1020120032486A
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English (en)
Inventor
히데토 마가키
류지 시라타니
지츠타카 다케오
Original Assignee
스미토모 겐키 가부시키가이샤
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Publication date
Application filed by 스미토모 겐키 가부시키가이샤 filed Critical 스미토모 겐키 가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 굴삭동작 후반의 굴삭 어태치먼트의 움직임을 보다 원활하게 하는 쇼벨을 제공하는 것.
[해결수단] 본 발명에 관한 쇼벨은, 엔진(11)과, 엔진(11)에 의하여 구동되는 유압펌프(14)와, 유압펌프(14)가 토출하는 압유에 의하여 구동되는 굴삭 어태치먼트와, 엔진(11)의 구동을 어시스트하는 전동발전기(12)와, 굴삭 어태치먼트에 의한 굴삭동작의 후반에 있어서 전동발전기(12)에 의하여 엔진(11)을 어시스트시키는 어시스트 제어부(301)를 구비한다.

Description

쇼벨{Shovel}
본 출원은, 2011년 3월 31일에 출원된 일본 특허출원 제 2011-080728호에 근거한 우선권을 주장한다. 그 출원의 모든 내용은 이 명세서 안에 참조에 의하여 원용되어 있다.
본 발명은, 굴삭 어태치먼트를 구비한 쇼벨에 관한 것으로서, 특히, 엔진의 구동을 어시스트하는 전동발전기를 구비한 쇼벨에 관한 것이다.
종래, 엔진과, 엔진구동의 유압펌프와, 유압펌프가 토출하는 압유에 의하여 구동되는 굴삭 어태치먼트용의 유압 엑츄에이터와, 어시스트운전 및 발전(發電)운전을 실행 가능한 전동발전기를 가지는 하이브리드형 쇼벨이 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
이 하이브리드형 쇼벨은, 유압펌프에 의한 엔진부하의 크기에 따라 현재의 엔진회전수와는 상이한 목표 엔진회전수를 결정하고, 그 목표 엔진회전수를 실현하기 위하여 전동발전기를 어시스트운전 또는 발전운전으로 동작시키도록 한다.
이와 같이 하여, 특허문헌 1의 하이브리드형 쇼벨은, 유압펌프에 의한 엔진부하가 낮은 경우뿐만 아니라, 유압펌프에 의한 엔진부하가 높은 경우이더라도, 연료소비율을 향상시키도록 하고 있다.
국제공개 제09/157511호 팜플렛
그러나, 특허문헌 1의 하이브리드형 쇼벨은, 유압펌프에 의한 엔진부하가 증대한 결과로서 전동발전기를 어시스트운전하기 때문에, 굴삭동작 중인 굴삭 어태치먼트의 움직임을 일시적으로 둔화시켜서, 조작자에게 성능저하감을 안겨줄 우려가 있다.
상술한 점을 감안하여, 본 발명은, 굴삭동작 중인 굴삭 어태치먼트의 움직임을 보다 원활하게 하는 쇼벨을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 관한 쇼벨은, 엔진과, 그 엔진에 의하여 구동되는 유압펌프와, 그 유압펌프가 토출하는 압유에 의하여 구동되는 굴삭 어태치먼트와, 그 엔진의 구동을 어시스트하는 전동발전기를 가지는 쇼벨로서, 상기 굴삭 어태치먼트에 의한 굴삭동작의 후반에 있어서 상기 전동발전기에 의하여 상기 엔진을 어시스트시키는 어시스트 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상술한 수단에 의하여, 본 발명은, 굴삭동작 중인 굴삭 어태치먼트의 움직임을 보다 원활하게 하는 쇼벨을 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 관한 쇼벨의 구성예를 나타내는 측면도이다.
도 2는, 굴삭 어태치먼트의 동작상태의 추이를 나타내는 도면이다.
도 3은, 쇼벨의 구동계의 구성예를 나타내는 블록도(그 1)이다.
도 4는, 어시스트개시 판정처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도 5는, 굴삭 어태치먼트에 의한 일련의 동작이 행하여질 때의 각 유압 엑츄에이터의 출력 또는 배출출력의 추이를 나타내는 도면이다.
도 6은, 어시스트운전을 개시시킬 때의 암 각도, 메인펌프의 토출압 및 토출량, 전동발전기의 출력, 및, 암 실린더의 출력의 각각의 시간적 추이를 나타내는 도면이다.
도 7은, 쇼벨의 구동계의 구성예를 나타내는 블록도(그 2)이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 적합한 실시예에 대하여 설명한다.
[ 실시예 1]
도 1은, 본 발명의 제1 실시예에 관한 유압쇼벨을 나타내는 측면도이다.
유압쇼벨은, 크롤러식의 하부주행체(1) 위에, 선회기구(2)를 개재하여, 상부선회체(3)를 선회 가능하게 탑재한다.
상부선회체(3)에는, 붐(4)이 장착되어 있다. 붐(4)의 선단에는 암(5)이 장착되고, 암(5)의 선단에는 엔드 어태치먼트로서의 버킷(6)이 장착되어 있다. 붐(4), 암(5) 및 버킷(6)에 의하여 굴삭 어태치먼트가 구성된다. 또한, 붐(4), 암(5), 버킷(6)은, 붐 실린더(7), 암 실린더(8), 버킷 실린더(9)에 의하여 각각 유압구동된다. 상부선회체(3)에는, 캐빈(10)이 설치되고, 또한 엔진 등의 동력원이 탑재된다.
붐(4)은, 상부선회체(3)에 대하여 상하로 회동 가능하게 지지되어 있고, 회동지지부(관절)에 붐 조작상태 검출부로서의 붐 각도센서(S1)가 장착되어 있다. 붐 각도센서(S1)에 의하여, 붐(4)의 기울기 각도인 붐 각도(α)(붐(4)을 최대한 하강시킨 상태로부터의 상승각도)를 검출할 수 있다.
암(5)은, 붐(4)에 대하여 회동 가능하게 지지되어 있고, 회동지지부(관절)에 암 조작상태 검출부로서의 암 각도센서(S2)가 장착되어 있다. 암 각도센서(S2)에 의하여, 암(5)의 기울기 각도인 암 각도(β)(암(5)을 최대한 폐쇄한 상태로부터의 개방각도)를 검출할 수 있다. 암(5)을 최대한 개방한 상태가, 암 각도(β)의 최대치가 된다.
다음으로, 도 2를 참조하면서 굴삭·적재동작에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 먼저, 도 2 (A)에 나타내는 바와 같이, 상부선회체(3)를 선회하여 버킷(6)이 굴삭위치의 상방에 위치하고, 암(5)이 개방되고, 또한, 버킷(6)도 개방된 상태에서, 오퍼레이터는 붐(4)을 내리고, 버킷(6)의 선단이 굴삭대상으로부터 원하는 높이가 되도록 버킷(6)을 하강시킨다. 통상, 선회 및 붐 하강은, 오퍼레이터가 조작하고, 육안으로 버킷(6)의 위치를 확인한다. 또한, 상부선회체(3)의 선회와, 붐(4)의 하강은 동시에 행하는 것이 일반적이다. 이상의 동작을 붐 하강 선회동작이라고 칭하고, 이 동작구간을 붐 하강 선회동작구간이라고 칭한다.
버킷(6)의 선단이 원하는 높이에 도달하였다고 오퍼레이터가 판단하면, 다음으로, 도 2 (B)에 나타내는 바와 같이 전기(前期) 굴삭동작으로 이행한다. 굴삭동작의 전반인 전기 굴삭동작에서는, 암(5)이 지면에 대하여 대략 수직이 될 때까지 암(5)을 폐쇄한다. 이 전기 굴삭동작에 의하여, 소정의 깊이의 흙이 굴삭되어, 암(5)이 지표면에 대략 수직이 될 때까지, 버킷(6)으로 긁어 모아진다. 전기 굴삭동작이 완료되면, 다음으로, 도 2 (C)에 나타내는 바와 같이, 암(5) 및 버킷(6)을 더욱 폐쇄하고, 도 2 (D)에 나타내는 바와 같이, 버킷(6)이 암(5)에 대하여 대략 수직이 될 때까지 버킷(6)을 폐쇄한다. 즉, 버킷(6)의 상부 가장자리가 대략 수평이 될 때까지 버킷(6)을 폐쇄하여, 긁어 모은 흙을 버킷(6) 내에 수용한다. 이 굴삭동작 후반의 동작을 후기 굴삭동작이라고 칭하고, 이 동작구간을 후기 굴삭동작구간이라고 칭한다.
오퍼레이터는, 버킷(6)이 암(5)에 대하여 대략 수직이 될 때까지 폐쇄되었다고 판단하면, 다음으로, 도 2 (E)에 나타내는 바와 같이, 버킷(6)을 폐쇄한 채로 버킷(6)의 저부(底部)가 지면으로부터 원하는 높이가 될 때까지 붐(4)을 상승시킨다. 이에 이어서, 혹은 동시에, 상부선회체(3)를 선회하여 배토할 위치까지 화살표(AR1)로 나타내는 바와 같이 버킷(6)을 선회 이동한다. 이상의 동작을 붐 상승 선회동작이라고 칭하고, 이 동작구간을 붐 상승 선회동작구간이라고 칭한다.
다만, 버킷(6)의 저부가 원하는 높이가 될 때까지 붐(4)을 상승시키는 것은, 예컨대, 덤프 카의 짐받이에 배토할 때에는 버킷(6)을 짐받이의 높이보다 높게 들어 올리지 않으면 버킷(6)이 짐받이에 부딪쳐 버리기 때문이다.
오퍼레이터는, 붐 상승 선회동작이 완료되었다고 판단하면, 다음으로, 도 2 (F)에 나타내는 바와 같이 암(5) 및 버킷(6)을 개방하여, 버킷(6) 내의 흙을 배출한다. 이 동작을 덤프동작이라고 칭하고, 이 동작구간을 덤프동작구간이라고 칭한다. 덤프동작에서는, 버킷(6)만을 개방하여 배토하여도 된다.
오퍼레이터는, 덤프동작이 완료되었다고 판단하면, 다음으로, 도 2 (G)에 나타내는 바와 같이, 상부선회체(3)를 화살표(AR2)로 나타내는 바와 같이 선회하여 버킷(6)을 굴삭위치의 바로 위로 이동시킨다. 이때, 선회와 동시에 붐(4)을 내려서 버킷(6)을 굴삭대상으로부터 원하는 높이의 지점까지 하강시킨다. 이 동작은 도 2 (A)에서 설명한 붐 하강 선회동작의 일부이다. 오퍼레이터는, 도 2 (A)에 나타내는 바와 같이 버킷(6)을 원하는 높이까지 하강시켜서, 다시 도 2 (B)에 나타내는 전기 굴삭동작 이후의 동작을 행하도록 한다.
이상의 "전기 굴삭동작", "후기 굴삭동작", "붐 하강 선회동작", "붐 상승 선회동작", "덤프동작", "붐 하강 선회동작"을 1사이클로 하여 이 사이클을 반복하여 행하면서, 굴삭·적재를 진행하여 나간다.
도 3은, 쇼벨의 구동계의 구성예를 나타내는 블록도로서, 기계적 동력계, 고압 유압라인, 파일럿라인, 및 전기구동·제어계를 각각 이중선, 실선, 파선, 및 점선으로 나타낸다.
쇼벨의 구동계는, 주로, 엔진(11), 전동발전기(12), 변속기(13), 메인펌프(14), 레귤레이터(14A), 파일럿펌프(15), 컨트롤밸브(17), 인버터(18A), 조작장치(26), 압력센서(29), 토출압센서(29A), 컨트롤러(30), 및 축전계(120)로 구성된다.
엔진(11)은, 쇼벨의 구동원으로서, 예컨대, 소정의 회전수를 유지하도록 동작하는 엔진이고, 엔진(11)의 출력축이 변속기(13)를 통하여 메인펌프(14) 및 파일럿펌프(15)의 입력축에 접속된다.
전동발전기(12)는, 엔진(11)에 의하여 구동되어 회전하여 발전을 행하는 발전운전과, 축전계(120)에 축전된 전력에 의하여 회전하여 엔진출력을 어시스트하는 어시스트운전을 선택적으로 실행하는 장치이다.
변속기(13)는, 2개의 입력축과 하나의 출력축을 구비한 변속기구로서, 입력축의 일방이 엔진(11)의 출력축에 접속되고, 입력축의 타방이 전동발전기(12)의 회전축에 접속되며, 출력축이 메인펌프(14)의 회전축에 접속된다.
메인펌프(14)는, 고압 유압라인을 통하여 압유를 컨트롤밸브(17)에 공급하기 위한 장치로서, 예컨대, 사판(斜板)식 가변용량형 유압펌프이다.
레귤레이터(14A)는, 메인펌프(14)의 토출량을 제어하기 위한 장치로서, 예컨대, 메인펌프(14)의 토출압, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호 등에 따라서 메인펌프(14)의 사판(斜板) 경전각(傾轉角)을 조절함으로써, 메인펌프(14)의 토출량을 제어한다.
파일럿펌프(15)는, 파일럿라인을 통하여 각종 유압제어 기기에 압유를 공급하기 위한 장치로서, 예컨대, 고정용량형 유압펌프이다.
컨트롤밸브(17)는, 쇼벨에 있어서의 유압시스템을 제어하는 유압제어장치이다. 컨트롤밸브(17)는, 예컨대, 붐 실린더(7), 암 실린더(8), 버킷 실린더(9), 주행용 유압모터(1B)(좌측용), 주행용 유압모터 1A(우측용), 및 선회용 유압모터(40) 중의 하나 또는 복수의 것에 대하여 메인펌프(14)로부터 받아들인 압유를 선택적으로 공급한다. 다만, 이하에서는, 붐 실린더(7), 암 실린더(8), 버킷 실린더(9), 주행용 유압모터(1B)(좌측용), 주행용 유압모터 1A(우측용), 및 선회용 유압모터(40)를 집합적으로 "유압 엑츄에이터"라고 칭하는 것으로 한다.
인버터(18A)는, 교류전력과 직류전력을 상호 변환하는 장치로서, 전동발전기(12)가 발전하는 교류전력을 직류전력으로 변환하여 축전계(120)에 축전하고(충전동작), 축전계(120)에 축전된 직류전력을 교류전력으로 변환하여 전동발전기(12)에 공급한다(방전동작). 또한, 인버터(18A)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 제어신호에 따라서 충방전동작의 정지, 전환, 또는 개시 등을 제어하고, 충방전동작에 관한 정보를 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
축전계(120)는, 직류전력을 축전하기 위한 시스템으로서, 예컨대, 커패시터, 승강압 컨버터, 및 DC버스(모두 도시하지 않음)를 포함한다. DC버스는, 커패시터와 전동발전기(12) 사이에 있어서의 전력의 수수(授受)를 제어한다. 커패시터는, 커패시터 전압치를 검출하기 위한 커패시터 전압검출부(도시하지 않음)와, 커패시터 전류치를 검출하기 위한 커패시터 전류검출부(도시하지 않음)를 구비한다. 커패시터 전압검출부 및 커패시터 전류검출부는 각각, 커패시터 전압치 및 커패시터 전류치를 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 다만, 축전기로서는, 커패시터 뿐만 아니라, 리튬이온 전지 등의 충방전 가능한 이차전지, 리튬이온 커패시터, 또는, 전력의 수수가 가능한 그 밖의 형태의 전원을 이용하여도 된다.
조작장치(26)는, 조작자가 유압 엑츄에이터의 조작을 위하여 이용하는 장치로서, 파일럿라인을 통하여, 파일럿펌프(15)로부터 받아들인 압유를 유압 엑츄에이터의 각각에 대응하는 유량제어 밸브의 파일럿 포트에 공급한다. 다만, 파일럿 포트의 각각에 공급되는 압유의 압력(파일럿압)은, 유압 엑츄에이터의 각각에 대응하는 조작장치(26)의 레버 또는 페달(도시하지 않음)의 조작방향 및 조작량에 따른 압력이 된다.
압력센서(29)는, 조작장치(26)를 이용한 조작자의 조작내용을 검출하기 위한 파일럿압 센서로서, 예컨대, 유압 엑츄에이터의 각각에 대응하는 조작장치(26)의 레버 또는 페달의 조작방향 및 조작량을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 다만, 조작장치(26)의 조작내용은, 압력센서 이외의 다른 센서를 이용하여 검출되어도 된다.
토출압센서(29A)는, 굴삭 어태치먼트에 가하여지는 부하를 검출하는 부하압 센서로서, 예컨대, 메인펌프(14)의 토출압을 검출하는 센서이고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
컨트롤러(30)는, 쇼벨을 제어하기 위한 제어장치로서, 예컨대, CPU(Central Processing Unit), RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory) 등을 구비한 컴퓨터로 구성된다. 또한, 컨트롤러(30)는, 동작상태 검출부(300) 및 어시스트 제어부(301)의 각각에 대응하는 프로그램을 ROM으로부터 읽어내어 RAM에 전개하면서, 각각에 대응하는 처리를 CPU에 실행시킨다.
구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 붐 각도센서(S1), 암 각도센서(S2), 인버터(18A), 압력센서(29), 토출압센서(29A), 및 축전계(120) 등이 출력하는 검출치를 수신한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 그들 검출치에 근거하여 동작상태 검출부(300) 및 어시스트 제어부(301)의 각각에 의한 처리를 실행한다. 그 후, 컨트롤러(30)는, 동작상태 검출부(300) 및 어시스트 제어부(301)의 각각의 처리결과에 따른 제어신호를 적절히 인버터(18A)에 대하여 출력한다.
동작상태 검출부(300)는, 굴삭 어태치먼트의 동작상태를 검출하기 위한 기능요소로서, 예컨대, 각종 센서의 출력에 근거하여, 굴삭 어태치먼트에 의한 소정의 동작이 개시되려고 하는 것을 검출한다.
구체적으로는, 동작상태 검출부(300)는, 암 각도센서(S2)와, 토출압센서(29 A)의 출력에 근거하여, 굴삭 어태치먼트에 의한 후기 굴삭동작이 개시되려고 하는 것을 검출한다.
보다 구체적으로는, 동작상태 검출부(300)는, 암 각도(β)가 굴삭공정의 전기와 후기를 구별하는 임계치(βTH)를 하회한 후, 메인펌프(14)의 토출압(P)이 고부하 상태를 판정하는 임계치(PTH) 이상이 되었을 때에, 굴삭 어태치먼트에 의한 후기 굴삭동작이 개시되려고 하는 것을 검출한다. 다만, 임계치(βTH)는, 예컨대, 암(5)과 지면 사이의 각도가 대략 수직이 될 때의 암 각도이고, 임계치(PTH)는, 쇼벨의 기종마다 미리 설정되는 압력이다.
또한, 동작상태 검출부(300)는, 토출압센서(29A)의 검출치 대신에, 암 실린더압 센서(도시하지 않음)의 검출치를 이용하도록 하여도 된다. 즉, 암 실린더압 센서가 부하압 센서로서 기능한다. 이 경우, 동작상태 검출부(300)는, 암 각도(β)가 임계치(βTH)를 하회한 후, 암 실린더(8)의 보텀측 실린더 내의 압력이 소정압 이상이 되었을 때에, 굴삭 어태치먼트에 의한 후기 굴삭동작이 개시되려고 하는 것을 검출한다.
또한, 동작상태 검출부(300)는, 암 각도센서(S2)의 출력에만 근거하여, 혹은, 붐 각도센서(S1) 및 암 각도센서(S2)의 출력에만 근거하여, 굴삭 어태치먼트에 의한 후기 굴삭동작이 개시되려고 하는 것을 검출하도록 하여도 된다.
또한, 동작상태 검출부(300)는, 압력센서(29)의 출력에 근거하여, 굴삭 어태치먼트에 의한 후기 굴삭동작이 개시되려고 하고 있는 것을 확인하도록 하여도 된다.
구체적으로는, 동작상태 검출부(300)는, 임계치(βTH) 이상으로 되어 있는 암 각도(β)가 임계치(βTH)를 하회한 후, 암 조작레버(도시하지 않음)가 소정 조작량 이상으로 조작된 것을 검지하였을 때에, 굴삭 어태치먼트에 의한 후기 굴삭동작이 개시되려고 하는 것을 검출한다. 암 조작레버가 미세 조작되었을 뿐임에도 불구하고, 굴삭 어태치먼트에 의한 후기 굴삭동작의 개시를 잘못 검출하여 버리는 것을 회피하기 위함이다.
마찬가지로, 동작상태 검출부(300)는, 각종 센서의 출력에 근거하여, 굴삭 어태치먼트에 의한 소정의 동작의 개시 또는 완료를 검출한다.
구체적으로는, 동작상태 검출부(300)는, 후기 굴삭동작이 개시되려고 하는 것을 검출한 후, 암 조작레버의 조작량이 소정 조작량을 하회한 경우에, 굴삭 어태치먼트에 의한 후기 굴삭동작이 완료한 것을 검출한다.
다만, 상술한 검출조건은 단순히 일례에 지나지 않고, 동작상태 검출부(300)는, 다른 검출조건을 이용하여, 굴삭 어태치먼트에 의한 소정의 동작이 개시된 것 또는 완료한 것을 검출하도록 하여도 된다.
또한, 동작상태 검출부(300)는, 전기 굴삭동작구간, 후기 굴삭동작구간뿐만이 아니라, 붐 상승 선회동작구간, 덤프동작구간, 및 붐 하강 선회동작구간 이외의 다른 동작구간의 개시 또는 완료를 검출하도록 하여도 된다.
또한, 동작상태 검출부(300)는, 굴삭 어태치먼트에 의한 소정의 동작의 개시 또는 완료를 검출하였을 경우에, 어시스트 제어부(301)에 대하여 그 취지를 나타내는 제어신호를 출력한다.
어시스트 제어부(301)는, 전동발전기(12)에 의한 어시스트운전의 실행을 제어하기 위한 기능요소로서, 예컨대, 동작상태 검출부(300)의 검출결과에 따라서 전동발전기(12)에 의한 어시스트운전을 개시시킬지 아닐지를 결정한다.
구체적으로는, 어시스트 제어부(301)는, 굴삭 어태치먼트에 의한 후기 굴삭동작이 개시되려고 하는 것을 동작상태 검출부(300)가 검출하였을 경우에, 전동발전기(12)에 의한 어시스트운전을 개시시킨다.
이와 같이 하여, 어시스트 제어부(301)는, 후기 굴삭동작이 개시되기 전에 전동발전기(12)에 의한 어시스트운전을 개시시키도록 한다.
또한, 어시스트 제어부(301)는, 어시스트운전을 개시시킨 후, 굴삭 어태치먼트에 의한 후기 굴삭동작이 완료된 것을 동작상태 검출부(300)가 검출하였을 경우에, 전동발전기(12)에 의한 어시스트운전을 종료시킨다.
다만, 어시스트 제어부(301)는, 어시스트운전을 개시시킨 후, 붐 상승 선회동작, 덤프동작, 및 붐 하강 선회동작 등의 굴삭 어태치먼트에 의한 다른 동작의 개시 또는 완료를 검출하였을 경우에, 전동발전기(12)에 의한 어시스트운전을 종료시키도록 하여도 된다.
여기서, 도 4를 참조하면서, 컨트롤러(30)가 전동발전기(12)에 의한 어시스트운전을 개시시킬지 아닐지를 판정하는 처리(이하, "어시스트개시 판정처리"라 함)의 흐름에 대하여 설명한다. 다만, 도 4는, 어시스트개시 판정처리의 흐름을 나타내는 플로우차트로서, 어시스트개시 판정처리는, 굴삭 어태치먼트에 의한 후기 굴삭동작이 개시되기까지(예컨대, 암 각도(β)가 임계치(βTH)를 하회하기까지), 소정 주기로 반복하여 실행되는 것으로 한다.
맨 처음에, 컨트롤러(30)는, 동작상태 검출부(300)에 의하여, 암 각도센서(S2)의 검출치(β)와 임계치(βTH)를 비교한다(스텝 ST1).
암 각도(β)가 임계치(βTH) 이상이라고 판정하였을 경우(스텝 ST1의 NO), 컨트롤러(30)는, 전기 굴삭동작구간인 것으로 하여, 이번 어시스트개시 판정처리를 종료시킨다.
한편, 암 각도(β)가 임계치(βTH) 미만이라고 판정하였을 경우(스텝 ST1의 YES), 컨트롤러(30)는, 동작상태 검출부(300)에 의하여, 토출압센서(29A)의 검출치(P)와 임계치(PTH)를 비교한다(스텝 ST2).
토출압(P)이 임계치(PTH) 미만이라고 판정하였을 경우(스텝 ST2의 NO), 컨트롤러(30)는, 부하가 작아서 전동발전기(12)에 의한 어시스트가 불필요한 것으로 하여, 이번 어시스트개시 판정처리를 종료시킨다.
한편, 토출압(P)이 임계치(PTH) 이상이라고 판정하였을 경우(스텝 ST2의 YES), 컨트롤러(30)는, 어시스트 제어부(301)에 의하여, 전동발전기(12)에 의한 어시스트운전을 개시시킨다(스텝 ST3). 또한, 컨트롤러(30)는, 어시스트 제어부(301)에 의하여, 레귤레이터(14A)를 조정하여 메인펌프(14)의 마력(馬力)을 증가시킨다. 또한, 메인펌프(14)의 토출압이 아니라, 암 실린더(8)의 보텀압을 검출하고, 암 실린더(8)의 보텀압이 임계치 이상이라고 판정하였을 경우에, 전동발전기(12)에 의한 어시스트운전을 행하도록 하여도 된다.
전동발전기(12)에 의한 어시스트운전이 개시되면, 메인펌프(14)의 입력축에 부여된 토크가 증대하게 된다.
여기서, 도 5를 참조하면서, 후기 굴삭동작구간에 있어서, 펌프마력을 증가시키기 위한 전동발전기(12)에 의한 어시스트운전이 행하여진 경우의 효과에 대하여 설명한다.
도 5는, 굴삭 어태치먼트에 의한 일련의 동작이 행하여질 때의 각 유압 엑츄에이터의 출력 및 배출출력의 추이를 나타내는 도면이다. 다만, "출력"은 각 유압 엑츄에이터를 동작시키기 위하여 필요한 출력을 의미하고, "배출출력"은 각 유압 엑츄에이터가 배출하는 다른 유압 엑츄에이터에 의하여 발생되는 출력을 의미한다.
도 5 (A)는, 붐 실린더(7), 암 실린더(8), 버킷 실린더(9), 및 선회용 유압모터(40)의 각각의 출력, 그리고, 붐 실린더(7) 및 선회용 유압모터(40)에 의한 배출출력의 추이를 나타낸다. 다만, 도 5 (A)는, 전동발전기(12)에 의한 어시스트운전이 행하여지지 않는 경우의 추이를 나타낸다. 또한, 도 5 (B)는, 도 5 (A)에 있어서의 각 유압 액츄에이터의 출력의 각각을 합계한 메인펌프(14)의 출력(펌프마력)의 추이와 암 실린더(8)의 출력의 추이를 나타내는 도면으로서, 전동발전기(12)에 의한 어시스트운전이 행하여지지 않는 경우의 추이를 나타낸다. 또한, 도 5 (C)는, 후기 굴삭동작구간에 있어서, 펌프마력을 증가시키기 위한 전동발전기(12)에 의한 어시스트운전이 행하여지는 경우에 있어서의, 펌프마력의 추이와 암 실린더(8)의 출력의 추이를 나타낸다.
먼저, 후기 굴삭동작구간에 있어서, 펌프마력을 증가시키기 위한 전동발전기(12)의 어시스트운전이 행하여지지 않는 경우에 대하여 설명한다. 도 5 (A) 및 도 5 (B)에 나타내는 바와 같이, 굴삭 어태치먼트에 의한 굴삭동작이 행하여지는 경우, 펌프마력은, 붐 실린더(7), 암 실린더(8), 및 버킷 실린더(9)의 각각의 출력에 의하여 구성된다.
굴삭·적재동작이 개시되면, 전기 굴삭동작구간의 펌프마력은, 암 실린더(8)의 출력을 주요한 구성요소로 하면서, 굴삭동작의 진행과 함께 증대한다. 그리고, 후기 굴삭동작구간에 있어서, 펌프마력은 엔진출력의 최대치에 이르게 된다. 이와 같이, 펌프마력을 엔진출력의 최대치보다도 크게 올릴 수 없다. 이로 인하여, 암 실린더(8)에 의하여 큰 부하가 가하여졌을 경우, 그 부하에 대응할 수 없게 되어 버린다. 따라서, 후기 굴삭동작구간에 있어서는, 암 실린더(8)의 출력을 올릴 수 없어, 암(5)의 움직임을 둔화시켜 버려서, 조작자에게 성능저하감을 느끼게 하여 버린다.
굴삭 어태치먼트에 의한 붐 상승 선회동작이 행하여지는 경우, 펌프마력은, 붐 실린더(7), 암 실린더(8), 버킷 실린더(9), 및 선회용 유압모터(40)의 각각의 출력에 의하여 구성된다.
또한, 암 실린더(8) 및 버킷 실린더(9)의 각각의 출력은, 붐 상승 선회동작의 진행과 함께 감소·소실된다.
붐 실린더(7) 및 선회용 유압모터(40)의 각각의 출력은, 붐 상승 선회동작의 진행과 함께 증대된 후, 붐 상승 선회동작의 완료를 향하여 감소·소실된다.
그 결과, 붐 상승 선회동작 중의 펌프마력은, 엔진출력의 최대치로부터 일단 감소하지만, 다시 증대하여 엔진출력의 최대치에 이르고, 그 후, 붐 상승 선회동작의 완료를 향하여 감소·소실된다.
굴삭 어태치먼트에 의한 덤프동작이 행하여지는 경우, 펌프마력은, 암 실린더(8) 및 버킷 실린더(9)의 각각의 출력에 의하여 구성된다. 다만, 굴삭 어태치먼트에 의한 덤프동작이 행하여지는 경우, 붐 실린더(7) 및 선회용 유압모터(40)의 각각은, 엔진출력을 흡수하는 대신에, 배출출력을 발생시키게 된다. 붐(4)이 자체중량으로 하강하기 때문이고, 또한, 상부선회체(3)의 선회가 감속·정지되기 때문이다.
또한, 암 실린더(8) 및 버킷 실린더(9)의 각각의 출력은, 덤프동작의 개시 후에 증대되어, 대략 일정한 값으로 추이한 후, 덤프동작의 완료를 향하여 감소·소실된다.
그 결과, 덤프동작 중의 펌프마력은, 엔진출력의 최대치에 이르는 일 없이 추이하고, 덤프동작의 완료를 향하여 감소·소실된다.
굴삭 어태치먼트에 의한 붐 하강 선회동작을 하는 경우, 펌프마력은, 선회용 유압모터(40)의 출력과 대략 동일하다.
그로 인하여, 붐 하강 선회동작 중의 펌프마력, 즉 선회용 유압모터(40)의 출력은, 상부선회체(3)의 선회 가속도의 증대와 함께 증대되어, 상부선회체(3)의 선회 가속도의 감소·소실과 함께 감소·소실된다.
다만, 선회용 유압모터(40)는, 출력을 소실시킨 후, 배출출력을 발생시키는 것이 된다. 선회용 유압모터(40)가 발생시키는 배출출력은, 상부선회체(3)의 선회 감속도의 증대와 함께 증대되어, 상부선회체(3)의 선회 감속도의 감소·소실과 함께 감소·소실된다.
또한, 굴삭 어태치먼트에 의한 붐 하강 선회동작이 행하여지는 경우, 붐 실린더(7)는, 엔진출력을 흡수하는 대신에, 배출출력을 발생시키게 된다. 붐(4)이 자체중량으로 하강하기 때문이다.
여기서, 도 5 (B)와 도 5 (C)를 대비하면서, 후기 굴삭동작에 있어서 펌프마력을 증가시키기 위한 전동발전기(12)에 의한 어시스트운전이 행하여진 경우의 효과에 대하여 설명한다.
다만, 도 5 (B) 및 도 5 (C)의 실선으로 나타내는 추이는, 펌프마력의 추이를 나타내고, 도 5 (C)의 사선 해칭부분은, 전동발전기(12)의 어시스트운전에 의한 펌프마력의 증대분을 나타낸다. 또한, 도 5 (C)에 있어서의 펌프마력은, 전동발전기(12)에 의한 어시스트운전이 행하여진 경우의 전동발전기(12)의 출력을 포함하는 값이다. 또한, 도 5 (C)의 격자모양 해칭부분은, 굴삭동작 중에 어시스트운전을 행하지 않는 경우에 있어서의 암 실린더(8)의 출력에 대한 암 실린더(8)의 출력의 증대분을 나타낸다.
이와 같이, 펌프마력은, 전동발전기(12)의 어시스트운전에 의하여, 후기 굴삭동작 중에 증대하게 된다.
그 결과, 컨트롤러(30)는, 후기 굴삭동작 중에 있어서의 암 실린더(8)의 출력의 증대를 가능하게 하여, 암(5)의 동작속도의 둔화를 방지할 수 있다. 마찬가지로, 컨트롤러(30)는, 후기 굴삭동작 중에 있어서의 버킷 실린더(9)의 출력의 증대를 가능하게 하여, 버킷(6)의 동작속도의 둔화를 방지할 수 있다.
구체적으로는, 전동발전기(12)에 의한 어시스트운전을 하지 않는 경우, 굴삭동작 중에 펌프마력이 엔진출력의 최대치에 이르면, 메인펌프(14)의 토출량은, 메인펌프(14)의 토출압이 증대함에 따라서 감소하게 된다. 이는, 굴삭동작의 진행과 함께 암 실린더(8) 내의 압력이 증대함에 따라서, 암 실린더(8) 내에 유입되는 압유의 양이 감소하는 것을 의미한다. 암 실린더(8) 내에 유입되는 압유의 양이 감소하면, 암(5)의 동작속도(폐쇄속도)는 둔화하게 된다.
이에 대하여, 전동발전기(12)에 의한 어시스트운전이 행하여지는 경우에는, 펌프마력이 끌어 올려지게 되고, 메인펌프(14)의 토출량은, 메인펌프(14)의 토출압이 증대하였다고 하여도 엔진출력의 최대치 이상의 일정 레벨로 유지되게 된다. 이는, 굴삭동작의 진행과 함께 암 실린더(8) 내의 압력이 증대하였다고 하여도, 암 실린더(8) 내에 유입되는 압유의 양이 변화하지 않는 것을 의미한다. 암 실린더(8) 내에 유입되는 압유의 양이 불변하면, 암(5)의 동작속도(폐쇄속도)는 일정 레벨로 유지되게 된다. 버킷(6)의 동작속도(폐쇄속도)에 대해서도 마찬가지이다.
다음으로, 도 6을 참조하면서, 컨트롤러(30)가 전동발전기(12)에 의한 어시스트운전을 개시할 때의 암 각도(β)(도 6 (A) 참조), 메인펌프(14)의 토출압(P)(도 6 (B) 참조), 메인펌프(14)의 토출량(Q)(도 6 (C) 참조), 전동발전기(12)의 출력(WG)(도 6 (D) 참조), 및 암 실린더(8)의 출력(WA)(도 6 (E) 참조)의 각각의 시간적 추이에 대하여 설명한다. 다만, 도 6에 있어서, 쇼벨의 조작자는, 암(5)을 임계치(βTH) 이상의 각도로 크게 개방한 상태로부터 암(5)을 폐쇄하는 조작을 행하는 것으로 한다. 또한, 도 6 (A)~도 6 (E)의 각각에 있어서 실선으로 나타내어지는 추이는, 펌프마력을 증가시키기 위한 전동발전기(12)에 의한 어시스트운전이 실행되는 경우의 효과를 설명한다. 또한, 도 6 (A)~도 6 (E)의 각각에 있어서 파선으로 나타내어지는 추이는, 펌프마력을 증가시키기 위한 전동발전기(12)에 의한 어시스트운전이 실행되지 않는 경우의 효과를 설명한다.
도 6 (A)에 나타내는 바와 같이, 암 각도(β)는, 임계치(βTH)보다 큰 각도로부터 대략 일정한 감소율로 감소하여, 시각(t1)에 있어서 임계치(βTH)에 이르고, 그 후도 후기 굴삭동작의 완료(시각(t4))까지 대략 일정한 감소율로 계속 감소한다.
또한, 도 6 (B)에 나타내는 바와 같이, 토출압(P)은, 임계치(PTH)보다 작은 값으로부터 대략 일정한 증대율로 증대하여, 시각(t2)에 있어서 임계치(PTH)에 이른다. 그 후, 토출압(P)은, 펌프마력이 부하의 최대치에 이르는 시점(시각(t3))까지 대략 일정한 증대율로 계속 증대하고, 그 후, 후기 굴삭동작의 완료(시각(t4))까지 대략 일정 레벨로 추이한다.
또한, 도 6 (C)에 나타내는 바와 같이, 토출량(Q)은, 전기 굴삭동작의 개시부터 후기 굴삭동작의 완료까지, 소정의 유량(Q1)으로 추이한다.
또한, 도 6 (D)에 나타내는 바와 같이, 전동발전기(12)의 출력(WG)은, 시각(t2)에 있어서, 값 제로로부터 값 WG1까지의 인상이 개시되고, 값 WG1에 이른 후는 후기 굴삭동작의 완료(시각(t4))까지 값 WG1의 레벨로 유지된다.
또한, 도 6 (E)에 나타내는 바와 같이, 암 실린더(8)의 출력(WA)은, 전동발전기(12)에 의한 어시스트운전이 행하여지지 않는 경우의 엔진출력의 최대치에 의하여 정하여지는 상한치(WA1)보다도 낮은 값으로부터 대략 일정한 증대율로 증대하여, 시각(t2)을 지난 시점에서 상한치(WA1)에 도달한다. 그 후, 암 실린더(8)의 출력(WA)은, 펌프마력이 부하의 최대치에 이르는 시점(시각 t3)까지 대략 일정한 증대율로 계속 증대하여 상한치(WA2)에 이르고, 그 후, 굴삭동작의 완료(시각 t4)까지 상한치(WA2)로 추이한다. 전동발전기(12)에 의한 어시스트운전에 따라서, 상한치(WA1)가 상한치(WA2)로 인상되었기 때문이다. 다만, 상한치(WA2)는, 전동발전기(12)에 의한 어시스트운전이 행하여지는 경우의 펌프마력(전동발전기(12)의 출력을 포함함)에 의하여 정하여지는 값으로서, 암 실린더(8)의 출력(WA)은, 전동발전기(12)에 의한 어시스트운전이 행하여지는 경우이더라도, 상한치(WA2) 이하로 제한되게 된다. 이와 같이, 후기 굴삭동작에 있어서, 전동발전기(12)의 출력(WG)의 거의 전부가, 암 실린더(8)의 출력(WA)으로서 이용되는 경우에는, 암 실린더(8)의 출력(WA)의 상한치(WA2)는, 상한치(WA1)에, 전동발전기(12)의 출력인 값(WG1)을 더한 값에 상당한다.
여기서, 컨트롤러(30)가 전동발전기(12)에 의한 어시스트운전을 개시시킬 때의 암 각도(β), 메인펌프(14)의 토출압(P), 메인펌프(14)의 토출량(Q), 전동발전기(12)의 출력(WG), 및 암 실린더(8)의 출력(WA)의 관계에 대하여 설명한다.
시각(0)부터 시각(t1)에 있어서, 오퍼레이터는 암 조작레버를 암(5)이 폐쇄하는 방향으로 기울이고 있으므로, 암 각도(β)는 시간이 진행됨에 따라 감소하고, 시각(t1)에 있어서 임계치(βTH)를 하회한다. 한편, 메인펌프(14)의 토출압(P) 및 암 실린더(8)의 출력(WA)은, 굴삭 반력(反力)이 증대하기 때문에, 시간이 진행됨에 따라 증가한다. 다만, 펌프마력이 당초의 최대치에 이르러 있지 않기 때문에, 메인펌프(14)의 토출량(Q)은 소정의 유량(Q1)인 채로 추이하고, 전동발전기(12)의 출력(WG)은 제로인 채로 추이한다.
그리고, 시각(t2)에 있어서, 토출압(P)이 임계치(PTH) 이상이 되면, 어시스트 제어부(301)로부터의 제어신호에 의하여 레귤레이터(14A)가 조정되어 메인펌프(14)의 마력이 증대함과 함께, 전동발전기(12)에 의한 어시스트운전이 개시되어, 전동발전기(12)의 출력(WG)이 증가하기 시작한다. 전동발전기(12)의 출력(WG)이 증가하기 때문에, 펌프마력은 당초의 최대치를 넘어서 어시스트시의 최대치까지 증대하고, 암 실린더(8)의 출력(WA)도 당초의 상한치(WA1)를 넘어서 어시스트시의 상한치(WA2)까지 증대한다. 따라서, 토출압(P)이 증대하는 경우이더라도, 토출량(Q)이 소정의 유량(Q1)으로 유지되고, 암 실린더(8) 내의 압력이 증대하는 경우이더라도, 암 실린더(8) 내에 유입되는 압유의 양이 소정의 유량으로 유지된다. 그 결과, 암 각도(β)는 시각(0)부터 시각(t2) 사이의 각속도를 시각(t2) 이후도 유지할 수 있게 된다. 즉, 암(5)의 동작속도를 유지할 수 있게 된다.
다만, 시각(t3)에 있어서, 전동발전기(12)의 출력(WG)이 값 WG1에 이르면, 펌프마력도 어시스트시의 최대치에 이르고, 암 실린더(8)의 출력(WA)은 상한치(WA2)로 제한되게 된다.
한편, 전동발전기(12)에 의한 어시스트운전을 개시시키지 않은 경우에는, 시각(t2)에 있어서 토출압(P)이 임계치(PTH) 이상이 된 후도 전동발전기(12)의 출력(WG)이 값 제로인 채로 유지되고, 펌프마력도 당초의 최대치인 채로 유지된다. 그로 인하여, 암 실린더(8)의 출력(WA)은 시각(t2)을 지난 시점에서 상한치(WA1)에 이르고, 그 후는 상한치(WA1)로 추이하게 된다. 따라서, 전동발전기(12)에 의한 어시스트운전을 개시시키지 않은 경우에는, 시각(t2)에 있어서 토출압(P)이 임계치(PTH) 이상이 되면, 메인펌프(14)의 토출량(Q)이 감소하기 시작한다. 그 결과, 암 각도(β)는 시각(0)부터 시각(t2) 사이의 각속도보다 작은 각속도로 감소하게 된다. 즉, 암(5)의 동작속도를 저하시키게 된다.
이상의 구성에 의하여, 제1 실시예에 관한 쇼벨은, 후기 굴삭동작에 있어서 전동발전기(12)에 의한 어시스트운전을 개시시킴으로써, 후기 굴삭동작 중인 굴삭 어태치먼트의 움직임을 보다 원활하게 할 수 있다.
또한, 제1 실시예에 관한 쇼벨은, 후기 굴삭동작 중인 굴삭 어태치먼트의 동작속도가 둔화하는 것을 방지함으로써, 조작자에게 성능저하감을 느끼지 않게 할 수 있다. 그 결과, 조작자는, 후기 굴삭동작 중인 굴삭 어태치먼트의 동작속도가 둔화하지 않도록, 암(5)에 대한 굴삭 반력을 줄이기 위하여 붐(4)을 상승시키는 등의 불필요한 조작을 행하지 않아도 된다. 이와 같이 하여, 제1 실시예에 관한 쇼벨은, 작업 효율의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 제1 실시예에 관한 쇼벨은, 굴삭 어태치먼트에 의한 후기 굴삭동작이 개시되려고 하는 것을 검출한 다음 전동발전기(12)에 의한 어시스트운전을 개시시키므로, 불필요한 어시스트운전이 행하여지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제1 실시예에서는, 동작상태 검출부(300)가, 암 각도센서(S2)의 검출치에 근거하여 굴삭동작 후반인지 아닌지를 판정하는 사례를 나타내었지만, 암 각도센서(S2)의 검출치와 파일럿압 센서(29)의 검출치에 근거하여 굴삭동작 후반인지 아닌지를 판정하도록 하여도 된다.
또한, 제1 실시예에서는, 암(5)의 굴삭시의 폐쇄 동작을 어시스트하는 사례를 나타내었지만, 메인펌프(14)의 마력의 증가에 의하여, 버킷(6)의 굴삭시의 폐쇄 동작을 어시스트할 수도 있다.
또한, 제1 실시예에서는, 어시스트 제어부(301)에 의하여, 전동발전기(12)에 의한 어시스트 동작이 개시되는 사례를 나타냈지만, 전기 굴삭동작구간에 있어서 이미 어시스트 동작을 행하고 있는 경우에는, 후기 굴삭동작구간에 있어서 전동발전기(12)에 의한 어시스트 출력을 더욱 증가시킨다. 이로써, 메인펌프(14)의 마력을 증가시켜서 후기 굴삭동작 중인 굴삭 어태치먼트의 움직임을 둔화시키지 않게 할 수 있다.
[ 실시예 2]
다음으로, 도 7을 참조하면서, 제2 실시예에 관한 쇼벨의 구동계의 구성예에 대하여 설명한다.
도 7은, 제2 실시예에 관한 쇼벨의 구동계의 구성예를 나타내는 블록도로서, 도 3과 마찬가지로, 기계적 동력계, 고압 유압라인, 파일럿라인, 및 전기구동·제어계를 각각 이중선, 실선, 파선, 및 점선으로 나타낸다.
도 7의 구동계는, 선회용 유압모터(40) 대신에 선회용 전동기구를 구비하는 점에서 도 3의 구동계와 상이하지만, 그 밖의 점에서 공통된다. 그로 인하여, 공통점의 설명을 생략하면서, 상위점을 상세히 설명하는 것으로 한다.
선회용 전동기구는, 주로, 인버터(20), 선회용 전동발전기(21), 리졸버(22), 메카니컬 브레이크(23), 및 선회변속기(24)로 구성된다.
인버터(20)는, 교류전력과 직류전력을 상호 변환하는 장치로서, 선회용 전동발전기(21)가 발전하는 교류전력을 직류전력으로 변환하여 축전계(120)에 축전하고(충전동작), 축전계(120)에 축전된 직류전력을 교류전력으로 변환하여 선회용 전동발전기(21)에 공급한다(방전동작). 또한, 인버터(20)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 제어신호에 따라서 충방전동작의 정지, 전환, 또는 개시 등을 제어하고, 충방전동작에 관한 정보를 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
선회용 전동발전기(21)는, 축전계(120)에 축전된 전력에 의하여 회전하여 선회기구(2)를 선회시키는 역행(力行)운전과, 선회하는 선회기구(2)의 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 회생(回生)운전을 선택적으로 실행하는 장치이다.
리졸버(22)는, 선회기구(2)의 선회속도를 검출하기 위한 장치로서, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
메카니컬 브레이크(23)는, 선회기구(2)를 제동하기 위한 장치로서, 컨트롤러(30)가 출력하는 제어신호에 따라서 선회기구(2)를 기계적으로 선회 불가능하게 한다.
선회변속기(24)는, 입력축과 출력축을 구비한 변속기구로서, 입력축이 선회용 전동발전기(21)의 회전축에 접속되고, 출력축이 선회기구(2)의 회전축에 접속된다.
컨트롤러(30)는, 붐 각도센서(S1), 암 각도센서(S2), 인버터(18A), 인버터(20), 리졸버(22), 압력센서(29), 토출압센서(29A), 축전계(120) 등이 출력하는 검출치를 수신한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 그들 검출치에 근거하여 동작상태 검출부(300) 및 어시스트 제어부(301)의 각각에 의한 처리를 실행한다. 그 후, 컨트롤러(30)는, 동작상태 검출부(300) 및 어시스트 제어부(301)의 각각의 처리결과에 따른 제어신호를 적절히 인버터(18A), 인버터(20)에 대하여 출력한다.
이상의 구성에 의하여, 제2 실시예에 관한 쇼벨은, 제1 실시예에 관한 쇼벨과 마찬가지의 효과를 실현시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명은, 상술한 실시예에 제한되지 않고, 본 발명의 범위를 일탈하는 일 없이 상술한 실시예에 다양한 변형 및 치환을 가할 수 있다.
1: 하부주행체, 1B, 1A: 주행용 유압모터, 2: 선회기구, 3: 상부선회체, 4: 붐, 5: 암, 6: 버킷, 7: 붐 실린더, 8: 암 실린더, 9: 버킷 실린더, 10: 캐빈, 11: 엔진, 12: 전동발전기, 13: 변속기, 14: 메인펌프, 14A: 레귤레이터, 15: 파일럿펌프, 17: 컨트롤밸브, 18A: 인버터, 20: 인버터, 21: 선회용 전동발전기, 22: 리졸버, 23: 메카니컬 브레이크, 24: 선회변속기, 26: 조작장치, 29: 압력센서, 29A: 토출압센서, 30: 컨트롤러, 40: 선회용 유압모터, 120: 축전계, 300: 동작상태 검출부, 301: 어시스트 제어부, S1: 붐 각도센서, S2: 암 각도센서

Claims (14)

  1. 엔진과, 상기 엔진에 의하여 구동되는 유압펌프와, 상기 유압펌프가 토출하는 압유에 의하여 구동되는 굴삭 어태치먼트와, 상기 엔진의 구동을 어시스트하는 전동발전기를 가지는 쇼벨로서,
    상기 굴삭 어태치먼트에 의한 굴삭동작의 후반에 있어서 상기 전동발전기에 의하여 상기 엔진을 어시스트시키는 어시스트 제어부를 구비하는 것
    을 특징으로 하는 쇼벨.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 어시스트 제어부는, 굴삭동작 후반에 있어서 레귤레이터를 조정하여 상기 유압펌프의 마력을 올리는 것
    을 특징으로 하는 쇼벨.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 굴삭 어태치먼트에 가하여지는 부하를 검출하는 부하압 센서를 더욱 구비하고,
    상기 어시스트 제어부는, 굴삭동작의 후반에 있어서 상기 부하압 센서의 검출압력이 소정 압력을 상회한 경우에, 상기 전동발전기에 의하여 상기 엔진을 어시스트시키는 것
    을 특징으로 하는 쇼벨.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 부하압 센서는, 상기 유압펌프의 토출압을 검출하는 토출압센서인 것
    을 특징으로 하는 쇼벨.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 부하압 센서는, 상기 굴삭 어태치먼트를 구성하는 암의 실린더압 센서인 것
    을 특징으로 하는 쇼벨.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 굴삭 어태치먼트를 구성하는 암의 개폐상태를 검출하는 암 조작상태 검출부와,
    상기 암 조작상태 검출부의 검출치에 근거하여 동작상태를 판단하는 동작상태 검출부
    를 더욱 구비하고,
    상기 동작상태 검출부는, 상기 암 조작상태 검출부의 검출치에 근거하여 굴삭동작 후반인지 아닌지를 판정하는 것
    을 특징으로 하는 쇼벨.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 암 조작상태 검출부는, 상기 암의 개방각도를 검출하는 암 각도센서인 것
    을 특징으로 하는 쇼벨.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 굴삭 어태치먼트를 조작하는 조작장치의 조작내용을 압력의 형태로 검출하는 파일럿압 센서를 더욱 구비하고,
    상기 동작상태 검출부는, 상기 암 조작상태 검출부의 검출치와, 상기 파일럿압 센서의 검출치에 근거하여 굴삭동작 후반인지 아닌지를 판정하는 것
    을 특징으로 하는 쇼벨.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 전동발전기는, 상기 굴삭 어태치먼트를 구성하는 암의 굴삭시의 폐쇄 동작을 어시스트하는 것
    을 특징으로 하는 쇼벨.
  10. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 전동발전기는, 상기 굴삭 어태치먼트를 구성하는 버킷의 굴삭시의 폐쇄 동작을 어시스트하는 것
    을 특징으로 하는 쇼벨.
  11. 엔진과, 상기 엔진에 의하여 구동되는 유압펌프와, 상기 유압펌프가 토출하는 압유에 의하여 구동되는 굴삭 어태치먼트와, 상기 엔진의 구동을 어시스트하는 전동발전기를 가지는 쇼벨의 제어방법으로서,
    상기 굴삭 어테치먼트에 의한 굴삭동작의 후반에 있어서 상기 전동발전기에 의하여 상기 엔진을 어시스트시키는 스텝을 포함하는 쇼벨의 제어방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 쇼벨은, 상기 유압펌프의 토출량을 제어하는 레귤레이터를 더욱 포함하고,
    상기 방법은, 상기 굴삭동작 후반에 있어서 레귤레이터를 조정하여 상기 유압펌프의 마력을 올리는 스텝을 더욱 포함하는 쇼벨의 제어방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 쇼벨은, 상기 굴삭 어태치먼트에 더하여 부하를 검출하는 부하압 센서를 더욱 포함하고,
    상기 전동발전기는, 상기 부하압 센서의 검출압력이 소정 압력을 상회하였을 경우에, 상기 엔진을 어시스트하도록 제어되는 쇼벨의 제어방법.
  14. 청구상 11에 있어서,
    상기 굴삭 어태치먼트의 동작에 근거하여, 상기 굴삭동작 후반이 개시되는 타이밍을 검출하는 스텝을 더욱 포함하고,
    상기 전동발전기는, 상기 굴삭동작 후반이 개시되는 타이밍을 검출하는 스텝에 있어서, 상기 굴삭동작 후반이 개시되는 타이밍이 검출되었을 경우에, 상기 엔진을 어시스트하도록 제어되는 쇼벨의 제어방법.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5969380B2 (ja) * 2012-12-21 2016-08-17 住友建機株式会社 ショベル及びショベル制御方法
JP6415839B2 (ja) * 2014-03-31 2018-10-31 住友重機械工業株式会社 ショベル
US9765499B2 (en) 2014-10-22 2017-09-19 Caterpillar Inc. Boom assist management feature
CN104515844B (zh) * 2014-12-29 2017-01-18 江苏师范大学 一种测试挖掘机施工区的力学特性试验系统
JP6314105B2 (ja) * 2015-03-05 2018-04-18 株式会社日立製作所 軌道生成装置および作業機械
JP6462435B2 (ja) * 2015-03-13 2019-01-30 住友重機械工業株式会社 ショベル
EP3351689B1 (en) * 2015-09-16 2020-01-15 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Shovel
EP3409846B1 (en) * 2016-01-28 2019-12-04 Sumitomo (S.H.I.) Construction Machinery Co., Ltd. Shovel
US10023195B2 (en) 2016-08-11 2018-07-17 Caterpillar Inc. Powertrain operation and regulation
JP6586406B2 (ja) * 2016-09-30 2019-10-02 日立建機株式会社 作業車両
JP6752686B2 (ja) * 2016-10-28 2020-09-09 住友建機株式会社 ショベル
CN110291254B (zh) * 2017-03-10 2022-07-05 住友建机株式会社 挖土机
JP6841784B2 (ja) * 2018-03-28 2021-03-10 日立建機株式会社 作業機械
CN115324149B (zh) * 2022-06-30 2023-10-27 三一重机有限公司 液压泵控制方法、装置及作业机械

Family Cites Families (63)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4537029A (en) * 1982-09-23 1985-08-27 Vickers, Incorporated Power transmission
US5048293A (en) * 1988-12-29 1991-09-17 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Pump controlling apparatus for construction machine
WO1990011413A1 (en) * 1989-03-22 1990-10-04 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Hydraulic drive unit for civil engineering and construction machinery
US5845223A (en) * 1993-07-02 1998-12-01 Samsung Heavy Industry Co., Ltd. Apparatus and method for controlling actuators of hydraulic construction equipment
JPH09224354A (ja) 1996-02-19 1997-08-26 Daikin Ind Ltd 油圧駆動装置
US6050090A (en) * 1996-06-11 2000-04-18 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Control apparatus for hydraulic excavator
JP3501902B2 (ja) * 1996-06-28 2004-03-02 コベルコ建機株式会社 建設機械の制御回路
US6233511B1 (en) * 1997-11-26 2001-05-15 Case Corporation Electronic control for a two-axis work implement
JPH11210514A (ja) * 1998-01-22 1999-08-03 Komatsu Ltd 建設機械の原動機制御装置
US6234254B1 (en) * 1999-03-29 2001-05-22 Caterpillar Inc. Apparatus and method for controlling the efficiency of the work cycle associated with an earthworking machine
JP2001003977A (ja) * 1999-06-17 2001-01-09 Bridgestone Corp 防振装置
JP3828678B2 (ja) * 1999-06-25 2006-10-04 株式会社神戸製鋼所 ハイブリッド建設機械の制御装置
JP2001173024A (ja) 1999-12-17 2001-06-26 Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd 建設機械におけるハイブリッドシステム
ATE455907T1 (de) * 2000-05-23 2010-02-15 Kobelco Constr Machinery Ltd Baumaschine
JP3865590B2 (ja) * 2001-02-19 2007-01-10 日立建機株式会社 建設機械の油圧回路
JP4512283B2 (ja) 2001-03-12 2010-07-28 株式会社小松製作所 ハイブリッド式建設機械
JP4731033B2 (ja) * 2001-04-03 2011-07-20 株式会社小松製作所 油圧駆動制御装置
JP2002315105A (ja) * 2001-04-12 2002-10-25 Komatsu Ltd ホイールローダ
JP4800514B2 (ja) 2001-07-18 2011-10-26 日立建機株式会社 ハイブリッド建設機械の駆動制御装置、ハイブリッド建設機械及びその駆動制御プログラム
JP2004011168A (ja) * 2002-06-04 2004-01-15 Komatsu Ltd 建設機械
JP4082935B2 (ja) 2002-06-05 2008-04-30 株式会社小松製作所 ハイブリッド式建設機械
JP4223893B2 (ja) * 2002-10-23 2009-02-12 株式会社小松製作所 作業車両の作業機用油圧ポンプの制御方法と制御装置
JP2004150304A (ja) * 2002-10-29 2004-05-27 Komatsu Ltd エンジンの制御装置
JP2004278288A (ja) * 2003-02-26 2004-10-07 Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd 建設機械におけるアーム角度センサ装置
EP1666711B1 (en) * 2003-09-02 2016-07-20 Komatsu Ltd. Method and device for controlling power output of engine for working machine
JP4024192B2 (ja) * 2003-09-08 2007-12-19 株式会社小松製作所 ハイブリッド作業機械の駆動制御装置
JP4063742B2 (ja) * 2003-09-08 2008-03-19 株式会社小松製作所 ハイブリッド作業機械の駆動制御装置
JP3941951B2 (ja) 2003-09-08 2007-07-11 株式会社小松製作所 ハイブリッド作業機械の駆動制御装置
US7401464B2 (en) * 2003-11-14 2008-07-22 Caterpillar Inc. Energy regeneration system for machines
DE112004002387B4 (de) * 2003-12-09 2016-05-19 Komatsu Ltd. Vorrichtung und Verfahren zum Steuern eines hydraulischen Antriebs einer Baumaschine
WO2006088399A1 (en) * 2005-02-17 2006-08-24 Volvo Construction Equipment Holding Sweden Ab An arrangement and a method for controlling a work vehicle
JP4524679B2 (ja) * 2006-03-15 2010-08-18 コベルコ建機株式会社 ハイブリッド建設機械
GB2448652B (en) * 2006-05-15 2011-03-02 Komatsu Mfg Co Ltd Hydraulic traveling vehicle and method of controlling hydraulic traveling vehicle
JP2008121659A (ja) * 2006-10-20 2008-05-29 Kobelco Contstruction Machinery Ltd ハイブリッド作業機械
EP1961869B1 (en) * 2007-02-21 2018-10-10 Kobelco Construction Machinery Co., Ltd. Rotation control device and working machine therewith
JP4862078B2 (ja) * 2007-03-29 2012-01-25 株式会社小松製作所 建設機械および建設機械の制御方法
US8473165B2 (en) * 2007-10-18 2013-06-25 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Turning drive control apparatus and construction machine including the same
WO2009054499A1 (ja) * 2007-10-24 2009-04-30 Tcm Corporation 作業車両の原動機制御装置
JP4959532B2 (ja) * 2007-12-10 2012-06-27 日立建機株式会社 掘削作業機
JP5269811B2 (ja) * 2007-12-26 2013-08-21 住友重機械工業株式会社 ハイブリッド型建設機械及びハイブリッド型建設機械の制御方法
JP5154578B2 (ja) * 2007-12-28 2013-02-27 住友重機械工業株式会社 ハイブリッド式建設機械
JP4976317B2 (ja) 2008-01-25 2012-07-18 住友建機株式会社 ハイブリッド建設機械の出力トルクアシストシステム
JP4865739B2 (ja) * 2008-01-25 2012-02-01 住友建機株式会社 ハイブリッド建設機械の出力トルクアシストシステム
JP5011141B2 (ja) * 2008-01-30 2012-08-29 日立建機株式会社 異常動作検知装置
JP2009197438A (ja) * 2008-02-20 2009-09-03 Caterpillar Japan Ltd 作業機械における干渉防止制御装置
JP2009197439A (ja) * 2008-02-20 2009-09-03 Caterpillar Japan Ltd 作業機械における干渉防止制御装置
JP2009197425A (ja) * 2008-02-20 2009-09-03 Komatsu Ltd 建設機械
EP2287405B1 (en) * 2008-03-21 2017-11-29 Komatsu, Ltd. Working vehicle, control device for working vehicle, and control method for working vehicle
WO2009116249A1 (ja) * 2008-03-21 2009-09-24 株式会社小松製作所 作業車両、作業車両の制御装置、及び作業車両の作動油量制御方法
KR101229330B1 (ko) * 2008-05-29 2013-02-04 스미토모 겐키 가부시키가이샤 선회구동제어장치 및 이를 포함하는 건설기계
WO2009157511A1 (ja) 2008-06-27 2009-12-30 住友重機械工業株式会社 ハイブリッド式建設機械
CN102232132B (zh) * 2008-12-01 2015-01-21 住友重机械工业株式会社 混合式施工机械
WO2010082636A1 (ja) * 2009-01-16 2010-07-22 住友重機械工業株式会社 ハイブリッド式作業機械及びその制御方法
WO2010114030A1 (ja) * 2009-04-01 2010-10-07 住友重機械工業株式会社 ハイブリッド型作業機械
JP2010255824A (ja) * 2009-04-28 2010-11-11 Sumitomo (Shi) Construction Machinery Co Ltd ハイブリッド式建設機械及びその油圧制御装置
JP5550064B2 (ja) * 2009-07-01 2014-07-16 住友重機械工業株式会社 ハイブリッド型作業機械
JP5421052B2 (ja) 2009-10-09 2014-02-19 シャープ株式会社 冷蔵庫
KR101685206B1 (ko) * 2010-12-21 2016-12-12 두산인프라코어 주식회사 건설장비의 로우아이들 제어 시스템 및 그 자동 제어방법
CN103548232B (zh) * 2011-01-28 2016-03-16 住友重机械工业株式会社 挖土机
JP5562272B2 (ja) * 2011-03-01 2014-07-30 日立建機株式会社 ハイブリッド式建設機械
JP5509433B2 (ja) * 2011-03-22 2014-06-04 日立建機株式会社 ハイブリッド式建設機械及びこれに用いる補助制御装置
US20120253610A1 (en) * 2011-04-01 2012-10-04 Anders Jonathan W System and method for controlling power in machine having hydraulic and electric power sources
US8909434B2 (en) * 2011-06-29 2014-12-09 Caterpillar, Inc. System and method for controlling power in machine having electric and/or hydraulic devices

Also Published As

Publication number Publication date
EP2505725B1 (en) 2020-09-23
JP5562893B2 (ja) 2014-07-30
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US20120246981A1 (en) 2012-10-04
US9593466B2 (en) 2017-03-14
JP2012215014A (ja) 2012-11-08
CN102733440A (zh) 2012-10-17
CN102733440B (zh) 2015-05-13
EP2505725A3 (en) 2016-11-23

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E902 Notification of reason for refusal
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