KR20150082297A - 쇼벨 - Google Patents

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KR20150082297A
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춘난 우
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스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 유압쇼벨은, 선회유압모터(21)와, 선회유압모터(21)에 마련되는 릴리프밸브(400L, 400R)와, 릴리프밸브(400L, 400R)의 릴리프압보다 낮은 압력의 작동유를 선회유압모터(21)에 공급하는 어큐뮬레이터부(42)를 구비한다. 어큐뮬레이터부(42)는, 선회유압모터(21)의 제동측의 작동유를 축적한다. 어큐뮬레이터부(42)는, 메인펌프(14)의 상류로 작동유를 방출 가능하다.

Description

쇼벨{Shovel}
본 발명은, 선회유압모터를 구비한 쇼벨에 관한 것이다.
종래, 선회유압모터를 구비한 유압쇼벨이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
선행기술문헌
(특허문헌)
특허문헌 1: 일본공개특허공보 2000-204604호
통상, 선회유압모터를 구비한 유압쇼벨은, 선회유압모터의 2개의 포트와 선회용 유량제어밸브의 2개의 포트의 사이의 2개의 관로의 각각에 릴리프밸브를 구비한다. 릴리프밸브는, 관로 내의 작동유의 압력이 소정 선회릴리프압 이상이 된 경우에, 관로 내의 작동유를 탱크에 배출한다. 관로 내의 작동유의 압력은 자주, 선회가속 시에 메인펌프가 토출하는 작동유가 2개의 관로 중 어느 하나를 통하여 선회유압모터의 구동측(흡입측)에 공급되면, 소정의 릴리프압을 넘는다.
그러나, 릴리프밸브를 통한 작동유의 탱크로의 배출은, 메인펌프가 토출하는 작동유를 쓸데없이 버리게 되어, 작동유의 이용 방법으로서는 효율적이지 않다.
상기 서술한 점을 감안하여, 본 발명은, 선회유압모터에 있어서의 작동유의 보다 효율적인 이용을 가능하게 하는 쇼벨을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 서술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 쇼벨은, 선회유압모터와, 상기 선회유압모터에 마련되는 릴리프밸브와, 상기 릴리프밸브의 릴리프압보다 낮은 압력의 작동유를 상기 선회유압모터에 공급하는 작동유 공급원을 구비한다.
상기 서술한 수단에 의하여, 본 발명은, 선회유압모터에 있어서의 작동유의 보다 효율적인 이용을 가능하게 하는 쇼벨을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유압쇼벨의 측면도이다.
도 2는 도 1의 유압쇼벨의 구동계의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 1의 유압쇼벨에 탑재되는 유압회로의 주요부 구성예를 나타내는 도이다.
도 4는 축압·방압처리의 흐름을 나타내는 플로차트이다.
도 5는 도 3의 유압회로 상태와 각 전환밸브 상태의 대응 관계를 나타내는 대응표이다.
도 6은 도 3의 어큐뮬레이터의 방압 시의 각종 압력의 시간적 추이의 일례를 나타내는 도이다.
도 7은 도 3의 어큐뮬레이터의 방압 시의 각종 압력의 시간적 추이의 또 다른 일례를 나타내는 도이다.
도 8은 선회정지 시 방압처리 중에 있어서의 어큐뮬레이터부로부터 유압실린더로의 작동유의 흐름을 나타내는 도이다.
도 9는 도 1의 유압쇼벨에 탑재되는 유압회로의 다른 주요부 구성예를 나타내는 도이다.
도 10은 저압 시 방압처리 중에 있어서의 어큐뮬레이터부로부터 유압실린더로의 작동유의 흐름을 나타내는 도이다.
도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 유압쇼벨을 나타내는 측면도이다.
유압쇼벨의 하부주행체(1)에는, 선회기구(2)를 통하여 상부선회체(3)가 탑재되어 있다. 상부선회체(3)에는, 붐(4)이 장착되어 있다. 붐(4)의 선단에는 암(5)이 장착되며, 암(5)의 선단에는 버킷(6)이 장착되어 있다. 붐(4), 암(5), 및 버킷(6)은, 어태치먼트를 구성하여, 유압실린더인 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9)에 의하여 각각 유압 구동된다. 상부선회체(3)에는, 캐빈(10)이 마련되고, 또한 엔진 등의 동력원이 탑재된다.
도 2는, 도 1의 유압쇼벨의 구동계의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 2에 있어서, 기계적 동력계는 이중선, 고압유압라인은 굵은 실선, 파일럿라인은 파선, 전기구동·제어계는 가는 실선으로 각각 나타나 있다.
기계식 구동부로서의 엔진(11)의 출력축에는, 유압펌프로서의 메인펌프(14) 및 파일럿펌프(15)가 접속되어 있다. 메인펌프(14)에는, 고압유압라인(16) 및 방압전환부(43)를 통하여 컨트롤밸브(17)가 접속되어 있다. 또, 파일럿펌프(15)에는, 파일럿라인(25)을 통하여 조작장치(26)가 접속되어 있다.
컨트롤밸브(17)는, 유압쇼벨에 있어서의 유압계의 제어를 행하는 장치이다. 하부주행체(1)용 유압모터(1A(우측용) 및 1B(좌측용)), 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9), 선회유압모터(21) 등의 유압액추에이터는, 고압유압라인을 통하여 컨트롤밸브(17)에 접속되어 있다.
조작장치(26)는, 레버(26A), 레버(26B), 및 페달(26C)을 포함한다. 레버(26A), 레버(26B), 및 페달(26C)은, 유압라인(27 및 28)을 통하여, 컨트롤밸브(17) 및 압력센서(29)에 각각 접속되어 있다.
압력센서(29)는, 조작장치(26)를 이용한 조작자의 조작 내용을 검출하기 위한 센서이며, 예를 들면, 유압액추에이터의 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 조작 내용은, 압력센서 이외의 다른 센서를 이용하여 검출되어도 된다.
컨트롤러(30)는, 유압쇼벨의 구동제어를 행하는 주제어부로서의 컨트롤러이다. 컨트롤러(30)는, CPU(Central Processing Unit) 및 내부메모리를 포함하는 연산처리장치로 구성되며, 내부메모리에 격납된 구동제어용 프로그램을 CPU가 실행함으로써 실현되는 장치이다.
압력센서(S1)는, 메인펌프(14)의 토출압을 검출하는 센서이며, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
압력센서(S2L)는, 선회유압모터(21)의 제1 포트측의 작동유의 압력을 검출하는 센서이며, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
압력센서(S2R)는, 선회유압모터(21)의 제2 포트측의 작동유의 압력을 검출하는 센서이며, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
압력센서(S3)는, 어큐뮬레이터부(42)의 작동유의 압력을 검출하는 센서이며, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
제1 방압·축압 전환부(41)는, 선회유압모터(21)와 어큐뮬레이터부(42)의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 유압회로 요소이다.
어큐뮬레이터부(42)는, 유압회로 내의 잉여 작동유를 축적하여, 필요에 따라서 그 축적한 작동유를 방출하는 작동유 공급원으로서의 유압회로 요소이다.
방압전환부(43)는, 메인펌프(14)와 컨트롤밸브(17)와 어큐뮬레이터부(42)의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 유압회로 요소이다.
다만, 제1 방압·축압 전환부(41), 어큐뮬레이터부(42), 및 방압전환부(43)에 대해서는 그 상세를 후술한다.
다음으로, 도 3을 참조하면서, 도 1의 유압쇼벨에 탑재되는 어큐뮬레이터부(42)의 축압 및 방압에 대하여 설명한다. 다만, 도 3은, 도 1의 유압쇼벨에 탑재되는 유압회로의 주요부 구성예를 나타낸다.
도 3에 나타내는 유압회로의 주요부 구성은, 주로, 선회제어부(40), 제1 방압·축압 전환부(41), 어큐뮬레이터부(42), 및 방압전환부(43)를 포함한다.
선회제어부(40)는, 주로, 선회유압모터(21), 릴리프밸브(400L, 400R), 및 역지밸브(401L, 401R)를 포함한다.
릴리프밸브(400L)는, 선회유압모터(21)의 제1 포트(21L)측의 작동유의 압력이 소정의 선회릴리프압을 넘는 것을 방지하기 위한 밸브이다. 구체적으로는, 제1 포트(21L)측의 작동유의 압력이 소정의 선회릴리프압에 도달한 경우에, 제1 포트(21L)측의 작동유를 탱크에 배출한다.
마찬가지로, 릴리프밸브(400R)는, 선회유압모터(21)의 제2 포트(21R)측의 작동유의 압력이 소정의 선회릴리프압을 넘는 것을 방지하기 위한 밸브이다. 구체적으로는, 제2 포트(21R)측의 작동유의 압력이 소정의 선회릴리프압에 도달한 경우에, 제2 포트(21R)측의 작동유를 탱크에 배출한다.
역지밸브(401L)는, 제1 포트(21L)측의 작동유의 압력이 탱크압 미만이 되는 것을 방지하기 위한 밸브이다. 구체적으로는, 제1 포트(21L)측의 작동유의 압력이 탱크압까지 저하한 경우에, 탱크 내의 작동유를 제1 포트(21L)측에 공급한다.
마찬가지로, 역지밸브(401R)는, 제2 포트(21R)측의 작동유의 압력이 탱크압 미만이 되는 것을 방지하기 위한 밸브이다. 구체적으로는, 제2 포트(21R)측의 작동유의 압력이 탱크압까지 저하한 경우에, 탱크 내의 작동유를 제2 포트(21R)측에 공급한다.
제1 방압·축압 전환부(41)는, 선회제어부(40)(선회유압모터(21))와 어큐뮬레이터부(42)의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 유압회로 요소이다. 본 실시예에서는, 제1 방압·축압 전환부(41)는, 주로, 제1 전환밸브(410R), 제2 전환밸브(410D), 및 역지밸브(411R, 411D)를 포함한다.
제1 전환밸브(410R)는, 어큐뮬레이터부(42)의 축압(회생)동작 시에, 선회제어부(40)로부터 어큐뮬레이터부(42)로의 작동유의 흐름을 제어하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 제1 전환밸브(410R)는, 3포트 3위치의 전환밸브이며, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호에 따라 밸브위치를 전환하는 전자(電磁)밸브를 이용할 수 있다. 또, 파일럿압을 이용한 비례밸브를 이용해도 된다. 구체적으로는, 제1 전환밸브(410R)는, 제1 위치, 제2 위치, 및 제3 위치를 밸브위치로서 가진다. 제1 위치는, 제1 포트(21L)와 어큐뮬레이터부(42)를 연통시키는 밸브위치이다. 또, 제2 위치는, 선회제어부(40)와 어큐뮬레이터부(42)를 차단하는 밸브위치이다. 또, 제3 위치는, 제2 포트(21R)와 어큐뮬레이터부(42)를 연통시키는 밸브위치이다.
제2 전환밸브(410D)는, 어큐뮬레이터부(42)의 방압(역행)동작 시에, 어큐뮬레이터부(42)로부터 선회제어부(40)로의 작동유의 흐름을 제어하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 제2 전환밸브(410D)는, 3포트 3위치의 전환밸브이며, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호에 따라 밸브위치를 전환하는 전자(電磁)밸브를 이용할 수 있다. 또, 파일럿압을 이용한 비례밸브를 이용해도 된다. 구체적으로는, 제2 전환밸브(410D)는, 제1 위치, 제2 위치, 및 제3 위치를 밸브위치로서 가진다. 제1 위치는, 어큐뮬레이터부(42)와 제1 포트(21L)를 연통시키는 밸브위치이다. 또, 제2 위치는, 어큐뮬레이터부(42)와 선회제어부(40)를 차단하는 밸브위치이다. 또, 제3 위치는, 어큐뮬레이터부(42)와 제2 포트(21R)를 연통시키는 밸브위치이다.
역지밸브(411R)는, 어큐뮬레이터부(42)로부터 선회제어부(40)로 작동유가 흐르는 것을 방지하는 밸브이다. 또, 역지밸브(411D)는, 선회제어부(40)로부터 어큐뮬레이터부(42)로 작동유가 흐르는 것을 방지하는 밸브이다.
다만, 이하에서는, 제1 전환밸브(410R) 및 역지밸브(411R)의 조합을 제1 축압(회생)회로라고 하고, 제2 전환밸브(410D) 및 역지밸브(411D)의 조합을 제1 방압(역행)회로라고 한다.
어큐뮬레이터부(42)는, 유압회로 내의 잉여 작동유를 축적하여, 필요에 따라서 그 축적한 작동유를 방출하는 유압회로 요소이다. 구체적으로는, 어큐뮬레이터부(42)는, 선회감속 중에 선회유압모터(21)의 제동측(토출측)의 작동유를 축적하고, 선회가속 중에 선회유압모터(21)의 구동측(흡입측)으로 작동유를 방출한다. 또, 어큐뮬레이터부(42)는, 선회유압모터(21) 이외의 유압액추에이터의 작동 중에, 그 축적한 작동유를 그 유압액추에이터로 방출할 수도 있다. 본 실시예에서는, 어큐뮬레이터부(42)는, 주로, 제1 어큐뮬레이터(420A), 제2 어큐뮬레이터(420B), 제3 어큐뮬레이터(420C), 제1 개폐밸브(421A), 제2 개폐밸브(421B), 및 제3 개폐밸브(421C)를 포함한다.
제1 어큐뮬레이터(420A), 제2 어큐뮬레이터(420B), 제3 어큐뮬레이터(420C)는, 유압회로 내의 잉여 작동유를 축적하여, 필요에 따라서 그 축적한 작동유를 방출하는 장치이다. 본 실시예에서는, 각 어뮬레이터는, 질소 가스를 이용하는 블래더형 어큐뮬레이터이며, 질소 가스의 압축성과 작동유의 비압축성을 이용하여 작동유를 축적 혹은 방출한다. 또, 각 어큐뮬레이터의 용량은 임의이며, 모두 동일한 용량이어도 되고, 각각 상이한 용량이어도 된다.
또, 본 실시예에서는, 제1 어큐뮬레이터(420A)의 최대방출압력은, 제2 어큐뮬레이터(420B)의 최대방출압력보다 크고, 제2 어큐뮬레이터(420B)의 최대방출압력은, 제3 어큐뮬레이터(420C)의 최대방출압력보다 크다.
다만, “최대방출압력”이란, 어큐뮬레이터가 방출할 수 있는 최대압력이며, 축압(회생)동작 시의 어큐뮬레이터의 최대압력에 따라 정해지는 압력이다. 본 실시예에서는, 제1 어큐뮬레이터(420A)의 최대방출압력은, 제1 개폐밸브(421A)의 개폐 제어에 의하여 소정 값으로 조정된다. 제2 어큐뮬레이터(420B) 및 제3 어큐뮬레이터(420C)에 대해서도 동일하다.
제1 개폐밸브(421A), 제2 개폐밸브(421B), 제3 개폐밸브(421C)는 각각, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호에 따라 개폐하는 밸브이며, 제1 어큐뮬레이터(420A), 제2 어큐뮬레이터(420B), 제3 어큐뮬레이터(420C)의 축압·방압을 제어한다.
다만, 컨트롤러(30)는, 선회감속 중에 있어서, 선회유압모터(21)의 제동측(토출측)의 압력이 제1 어큐뮬레이터(420A)의 압력보다 높은 경우에 제1 개폐밸브(421A)를 개방 가능하게 하고, 선회유압모터(21)의 제동측(토출측)의 압력이 제1 어큐뮬레이터(420A)의 압력보다 낮은 경우에는 제1 개폐밸브(421A)를 폐쇄한다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 선회감속 중에 제1 어큐뮬레이터(420A)의 작동유가 선회유압모터(21)의 제동측(토출측)으로 흐르는 것을 방지할 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 선회가속 중에 있어서, 제1 어큐뮬레이터(420A)의 압력이 선회유압모터(21)의 구동측(흡입측)의 압력보다 높은 경우에 제1 개폐밸브(421A)를 개방 가능하게 하고, 제1 어큐뮬레이터(420A)의 압력이 선회유압모터(21)의 구동측(흡입측)의 압력보다 낮은 경우에는 제1 개폐밸브(421A)를 폐쇄한다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 선회가속 중에 선회유압모터(21)의 구동측(흡입측)의 작동유가 제1 어큐뮬레이터(420A)로 흐르는 것을 방지할 수 있다. 제2 어큐뮬레이터(420B)에 관한 제2 개폐밸브(421B)의 개폐 제어, 및, 제3 어큐뮬레이터(420C)에 관한 제3 개폐밸브(421C)의 개폐 제어에 대해서도 동일하다.
방압전환부(43)는, 메인펌프(14)와 컨트롤밸브(17)와 어큐뮬레이터부(42)의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 유압회로 요소이다. 본 실시예에서는, 방압전환부(43)는, 주로, 제3 전환밸브(430), 제4 전환밸브(431), 및 역지밸브(432)를 포함한다.
제3 전환밸브(430)는, 컨트롤밸브(17)를 통한 선회유압모터(21)로의 작동유의 흐름을 제어하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 제3 전환밸브(430)는, 2포트 2위치의 전환밸브이며, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호에 따라 밸브위치를 전환하는 전자밸브를 이용할 수 있다. 또, 파일럿압을 이용한 비례밸브를 이용해도 된다. 구체적으로는, 제3 전환밸브(430)는, 제1 위치 및 제2 위치를 밸브위치로서 가진다. 제1 위치는, 메인펌프(14) 및 어큐뮬레이터부(42)와 컨트롤밸브(17)에 있어서의 선회유압모터용 유량제어밸브(17A)를 연통시키는 밸브위치이다. 또, 제2 위치는, 메인펌프(14) 및 어큐뮬레이터부(42)와 선회유압모터용 유량제어밸브(17A)를 차단하는 밸브위치이다.
제4 전환밸브(431)는, 어큐뮬레이터부(42)의 방압(역행)동작 시에, 어큐뮬레이터부(42)로부터 컨트롤밸브(17)로의 작동유의 흐름을 제어하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 제4 전환밸브(431)는, 2포트 2위치의 전환밸브이며, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호에 따라 밸브위치를 전환한다. 구체적으로는, 제4 전환밸브(431)는, 제1 위치 및 제2 위치를 밸브위치로서 가진다. 제1 위치는, 메인펌프(14) 및 컨트롤밸브(17)와 어큐뮬레이터부(42)를 연통시키는 밸브위치이다. 또, 제2 위치는, 메인펌프(14) 및 컨트롤밸브(17)와 어큐뮬레이터부(42)를 차단하는 밸브위치이다.
역지밸브(432)는, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유가 어큐뮬레이터부(42)에 유입하는 것을 방지하기 위한 밸브이다.
다만, 이하에서는, 제4 전환밸브(431) 및 역지밸브(432)의 조합을 제2 방압(역행)회로라고 한다.
여기에서, 도 4 및 도 5를 참조하면서, 컨트롤러(30)가 어큐뮬레이터부(42)의 축압 및 방압을 제어하는 처리(이하, “축압·방압처리”라고 함)에 대하여 설명한다. 다만, 도 4는, 축압·방압처리의 흐름을 나타내는 플로차트이며, 컨트롤러(30)는, 소정 주기로 반복하여 이 축압·방압처리를 실행한다. 또, 도 5는, 도 3의 유압회로 상태와 각 전환밸브 상태의 대응 관계를 나타내는 대응표이다.
먼저, 컨트롤러(30)는, 유압쇼벨 상태를 검출하기 위한 각종 센서의 출력에 근거하여, 선회동작 중인지 아닌지를 판정한다(스텝 ST1). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 선회조작레버의 조작량에 근거하여 선회동작 중인지 아닌지를 판정한다.
선회동작 중이라고 판정되면(스텝 ST1의 YES), 컨트롤러(30)는, 각종 센서의 출력에 근거하여, 선회가속 중인지 선회감속 중인지를 판정한다(스텝 ST2). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 선회조작레버의 조작량에 근거하여 선회가속 중인지 선회감속 중인지를 판정한다.
선회감속 중이라고 판정되면(스텝 ST2의 감속 중), 컨트롤러(30)는, 유압회로 상태를 “선회회생” 상태로 한다(스텝 ST3).
도 5에 나타내는 바와 같이, “선회회생” 상태에서는, 컨트롤러(30)는, 제1 전환밸브(410R)에 대하여 제어신호를 출력하여 제1 전환밸브(410R)를 제1 위치 또는 제3 위치로 하고, 제1 축압(회생)회로를 통하여 선회제어부(40)와 어큐뮬레이터부(42)를 연통시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 제2 전환밸브(410D)에 대하여 제어신호를 출력하여 제2 전환밸브(410D)를 제2 위치로 하고, 선회제어부(40)와 어큐뮬레이터부(42)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제3 전환밸브(430)에 대하여 제어신호를 출력하여 제3 전환밸브(430)를 제1 위치로 하고, 메인펌프(14)와 컨트롤밸브(17)를 연통시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 제4 전환밸브(431)에 대하여 제어신호를 출력하여 제4 전환밸브(431)를 제2 위치로 하고, 컨트롤밸브(17)와 어큐뮬레이터부(42)의 사이의 연통을 차단한다. 다만, “선회회생” 상태에서는, 컨트롤밸브(17)에 있어서의 선회유압모터용 유량제어밸브(17A)는, 차단 상태, 즉, 선회유압모터(21)와 메인펌프(14) 및 탱크의 사이의 연통을 차단한 상태에 있다. 이로 인하여, 제3 전환밸브(430)가 제1 위치에 있어도 선회유압모터(21)로부터 되돌아온 오일이 선회유압모터용 유량제어밸브(17A)를 통하여 탱크에 배출되지는 않는다.
그 결과, “선회회생” 상태에서는, 선회유압모터(21)의 제동측(토출측)의 작동유가 제1 축압(회생)회로를 통하여 어큐뮬레이터부(42)로 흘러 어큐뮬레이터부(42)(예를 들면, 제1 어큐뮬레이터(420A))에 축적된다. 또, 제4 전환밸브(431)가 차단 상태(제2 위치)에 있기 때문에, 선회유압모터(21)의 제동측(토출측)의 작동유가 제4 전환밸브(431)를 지나 컨트롤밸브(17)에 유입되지는 않는다.
스텝 ST2에 있어서, 선회가속 중이라고 판정되면(스텝 ST2의 가속 중), 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터부(42)의 축압 상태가 적절한지 아닌지를 판정한다(스텝 ST4). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 압력센서(S2L, S2R, S3)의 출력에 근거하여, 제1 어큐뮬레이터(420A)에 축적된 작동유의 압력이 선회유압모터(21)의 구동측(흡입측)의 압력보다 높은지 아닌지를 판정한다. 다만, 컨트롤러(30)는, 제1 어큐뮬레이터(420A)에 축적된 작동유의 압력이 소정압 이상인지 아닌지에 근거하여 어큐뮬레이터부(42)의 축압 상태가 적절한지 아닌지를 판정해도 된다.
축압 상태가 적절하다고 판정된 경우, 예를 들면, 제1 어큐뮬레이터(420A)에 축적된 작동유의 압력이 선회유압모터(21)의 구동측(흡입측)의 압력보다 높다고 판정된 경우(스텝 ST4의 YES), 컨트롤러(30)는, 유압회로 상태를 “선회역행” 상태로 한다(스텝 ST5).
도 5에 나타내는 바와 같이, “선회역행” 상태에서는, 컨트롤러(30)는, 제1 전환밸브(410R)에 대하여 제어신호를 출력하여 제1 전환밸브(410R)를 제2 위치로 하고, 선회제어부(40)와 어큐뮬레이터부(42)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제2 전환밸브(410D)에 대하여 제어신호를 출력하여 제2 전환밸브(410D)를 제1 위치 또는 제3 위치로 하고, 제1 방압(역행)회로를 통하여 선회제어부(40)와 어큐뮬레이터부(42)의 사이를 연통시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 제3 전환밸브(430)에 대하여 제어신호를 출력하여 제3 전환밸브(430)를 제2 위치로 하고, 메인펌프(14)와 컨트롤밸브(17)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제4 전환밸브(431)에 대하여 제어신호를 출력하여 제4 전환밸브(431)를 제2 위치로 하고, 컨트롤밸브(17)와 어큐뮬레이터부(42)의 사이의 연통을 차단한다.
그 결과, “선회역행” 상태에서는, 제1 어큐뮬레이터(420A)의 작동유가 제1 방압(역행)회로를 통하여 선회유압모터(21)의 구동측(흡입측)으로 방출되어 선회유압모터(21)가 선회 구동된다. 또, 제4 전환밸브(431)가 차단 상태(제2 위치)에 있기 때문에, 제1 어큐뮬레이터(420A)의 작동유가 제4 전환밸브(431)를 지나 컨트롤밸브(17)에 유입되지는 않는다. 다만, “선회역행” 상태에 있어서, 컨트롤러(30)는, 제3 전환밸브(430)에 대하여 제어신호를 출력하여 제3 전환밸브(430)를 제1 위치로 하고, 메인펌프(14)와 선회유압모터용 유량제어밸브(17A)의 사이를 연통시켜도 된다. 이 경우, 제1 어큐뮬레이터(420A)가 방출하는 작동유에 더하여, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유가 선회유압모터(21)의 구동측(흡입측)에 공급된다.
스텝 ST4에 있어서, 축압 상태가 적절하지 않다고 판정된 경우, 예를 들면, 제1 어큐뮬레이터(420A)에 축적된 작동유의 압력이 선회유압모터(21)의 구동측(흡입측)의 압력보다 낮다고 판정된 경우(스텝 ST4의 NO), 컨트롤러(30)는, 유압회로 상태를 “펌프공급” 상태로 한다(스텝 ST6).
도 5에 나타내는 바와 같이, “펌프공급” 상태에서는, 컨트롤러(30)는, 제1 전환밸브(410R)에 대하여 제어신호를 출력하여 제1 전환밸브(410R)를 제2 위치로 하고, 선회제어부(40)와 어큐뮬레이터부(42)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제2 전환밸브(410D)에 대하여 제어신호를 출력하여 제2 전환밸브(410D)를 제2 위치로 하고, 선회제어부(40)와 어큐뮬레이터부(42)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제3 전환밸브(430)에 대하여 제어신호를 출력하여 제3 전환밸브(430)를 제1 위치로 하고, 메인펌프(14)와 선회유압모터용 유량제어밸브(17A)의 사이를 연통시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 제4 전환밸브(431)에 대하여 제어신호를 출력하여 제4 전환밸브(431)를 제2 위치로 하고, 컨트롤밸브(17)와 어큐뮬레이터부(42)의 사이의 연통을 차단한다.
그 결과, “펌프공급” 상태에서는, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유가 선회유압모터(21)의 구동측(흡입측)에 유입되어 선회유압모터(21)가 선회 구동된다. 또, 제4 전환밸브(431)가 차단 상태(제2 위치)에 있기 때문에, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유가 제4 전환밸브(431)를 지나 제1 어큐뮬레이터(420A)에 유입되지는 않는다.
스텝 ST1에 있어서, 선회동작 중이 아니라고 판정되면(스텝 ST1의 NO), 컨트롤러(30)는, 각종 센서의 출력에 근거하여, 선회유압모터(21) 이외의 다른 유압액추에이터가 동작 중인지 아닌지를 판정한다(스텝 ST7). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 다른 유압액추에이터의 조작레버의 조작량에 근거하여 다른 유압액추에이터가 동작 중인지 아닌지를 판정한다.
다른 유압액추에이터(예를 들면 붐실린더(7))가 동작 중이라고 판정되면(스텝 ST7의 YES), 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터부(42)의 축압 상태가 적절한지 아닌지를 판정한다(스텝 ST8). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7) 내의 작동유의 압력을 검출하기 위한 압력센서(도시하지 않음)의 출력에 근거하여, 제1 어큐뮬레이터(420A)에 축적된 작동유의 압력이 붐실린더(7)의 구동측의 압력보다 높은지 아닌지를 판정한다. 다만, 붐실린더(7)의 구동측은, 보텀측 유실 및 로드측 유실 중 체적이 증가하는 쪽의 유실을 의미한다. 암실린더(8) 및 버킷실린더(9)에 대해서도 동일하다.
축압 상태가 적절하다고 판정된 경우, 예를 들면, 제1 어큐뮬레이터(420A)에 축적된 작동유의 압력이 붐실린더(7)의 구동측의 압력보다 높다고 판정된 경우(스텝 ST8의 YES), 컨트롤러(30)는, 유압회로 상태를 “실린더구동” 상태로 한다(스텝 ST9).
도 5에 나타내는 바와 같이, “실린더구동” 상태에서는, 컨트롤러(30)는, 제1 전환밸브(410R)에 대하여 제어신호를 출력하여 제1 전환밸브(410R)를 제2 위치로 하고, 선회제어부(40)와 어큐뮬레이터부(42)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제2 전환밸브(410D)에 대하여 제어신호를 출력하여 제2 전환밸브(410D)를 제2 위치로 하고, 선회제어부(40)와 어큐뮬레이터부(42)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제3 전환밸브(430)에 대하여 제어신호를 출력하여 제3 전환밸브(430)를 제1 위치로 하고, 메인펌프(14)와 선회유압모터용 유량제어밸브(17A)의 사이를 연통시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 제4 전환밸브(431)에 대하여 제어신호를 출력하여 제4 전환밸브(431)를 제1 위치로 하고, 제2 방압(역행)회로를 통하여 컨트롤밸브(17)와 어큐뮬레이터부(42)의 사이를 연통시킨다.
그 결과, “실린더구동” 상태에서는, 제1 어큐뮬레이터(420A)의 작동유가 제2 방압(역행)회로 및 붐실린더용 유량제어밸브(17B)를 통하여 붐실린더(7)의 구동측으로 방출되어 붐실린더(7)가 구동된다. 또, 제2 전환밸브(410D)가 차단 상태(제2 위치)에 있기 때문에, 제1 어큐뮬레이터(420A)의 작동유가 제2 전환밸브(410D)를 지나 선회제어부(40)(선회유압모터(21))에 유입되지는 않는다.
스텝 ST8에 있어서, 축압 상태가 적절하지 않다고 판정된 경우, 예를 들면, 제1 어큐뮬레이터(420A)에 축적된 작동유의 압력이 붐실린더(7)의 구동측의 압력보다 낮다고 판정된 경우(스텝 ST8의 NO), 컨트롤러(30)는, 유압회로 상태를 “펌프공급” 상태로 한다(스텝 ST10).
도 5에 나타내는 바와 같이, “펌프공급” 상태에서는, 컨트롤러(30)는, 제1 전환밸브(410R)에 대하여 제어신호를 출력하여 제1 전환밸브(410R)를 제2 위치로 하고, 선회제어부(40)와 어큐뮬레이터부(42)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제2 전환밸브(410D)에 대하여 제어신호를 출력하여 제2 전환밸브(410D)를 제2 위치로 하고, 선회제어부(40)와 어큐뮬레이터부(42)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제3 전환밸브(430)에 대하여 제어신호를 출력하여 제3 전환밸브(430)를 제1 위치로 하고, 메인펌프(14)와 선회유압모터용 유량제어밸브(17A)의 사이를 연통시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 제4 전환밸브(431)에 대하여 제어신호를 출력하여 제4 전환밸브(431)를 제2 위치로 하고, 컨트롤밸브(17)와 어큐뮬레이터부(42)의 사이의 연통을 차단한다.
그 결과, “펌프공급” 상태에서는, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유가 붐실린더(7)의 구동측에 유입되어 붐실린더(7)가 구동된다. 또, 제4 전환밸브(431)가 차단 상태(제2 위치)에 있기 때문에, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유가 제4 전환밸브(431)를 지나 제1 어큐뮬레이터(420A)에 유입되지는 않는다.
스텝 ST7에 있어서, 다른 유압액추에이터가 어느 쪽도 동작 중이 아니라고 판정되면(스텝 ST7의 NO), 컨트롤러(30)는, 유압회로 상태를 “무부하” 상태로 한다(스텝 ST11).
도 5에 나타내는 바와 같이, “무부하” 상태에서는, 컨트롤러(30)는, 제1 전환밸브(410R)에 대하여 제어신호를 출력하여 제1 전환밸브(410R)를 제2 위치로 하고, 선회제어부(40)와 어큐뮬레이터부(42)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제2 전환밸브(410D)에 대하여 제어신호를 출력하여 제2 전환밸브(410D)를 제2 위치로 하고, 선회제어부(40)와 어큐뮬레이터부(42)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제3 전환밸브(430)에 대하여 제어신호를 출력하여 제3 전환밸브(430)를 제1 위치로 하고, 메인펌프(14)와 선회유압모터용 유량제어밸브(17A)의 사이를 연통시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 제4 전환밸브(431)에 대하여 제어신호를 출력하여 제4 전환밸브(431)를 제2 위치로 하고, 컨트롤밸브(17)와 어큐뮬레이터부(42)의 사이의 연통을 차단한다.
그 결과, “무부하” 상태에서는, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유가 컨트롤밸브(17)를 통하여 탱크에 배출되는 통상 상태가 된다. 또, 제4 전환밸브(431)가 차단 상태(제2 위치)에 있기 때문에, 제1 어큐뮬레이터(420A)의 작동유가 제4 전환밸브(431)를 지나 컨트롤밸브(17)에 유입되지는 않는다.
다음으로, 도 6을 참조하면서, 선회유압모터(21)를 선회 구동시킬 때에, 컨트롤러(30)가 어큐뮬레이터부(42)의 방압을 제어하는 처리에 대하여 설명한다. 다만, 도 6은, 어큐뮬레이터부(42)의 방압(역행)동작 시의, 조작레버압력(Pi), 어큐뮬레이터압력(Pa), 및 선회모터압력(Ps)의 시간적 추이의 일례를 나타낸다. 다만, 본 실시예에서는, 도 6 상단의 조작레버압력(Pi)의 추이는, 선회조작레버의 조작에 따라 변동하는 파일럿압의 추이를 나타낸다. 또, 도 6 중간단의 어큐뮬레이터압력(Pa)의 추이는, 압력센서(S3)의 검출치로부터 도출되는 어큐뮬레이터부(42)의 압력의 추이를 나타낸다. 다만, 어큐뮬레이터부(42)의 압력은, 3개의 어큐뮬레이터 중 1개의 압력이다. 또, 도 6 하단의 선회모터압력(Ps)의 추이는, 선회유압모터(21)의 구동측(흡입측)의 압력인 압력센서(S2L)의 검출치의 추이를 나타낸다.
시각(t1)에 있어서, 선회조작레버가 중립 위치로부터 기울어지면, 조작레버압력(Pi)은, 레버 경사량에 따른 압력까지 증대한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 유압회로 상태를 “선회역행” 상태로 한다.
유압회로 상태가 “선회역행” 상태가 되면, 어큐뮬레이터부(42)의 작동유가 제1 방압(역행)회로를 통하여 선회유압모터(21)의 구동측(흡입측)으로 방출되어 선회유압모터(21)가 선회 구동된다. 이로 인하여, 어큐뮬레이터압력(Pa)은, 도 6 중간단에 나타내는 바와 같이 감소하기 시작한다.
또, 제3 전환밸브(430)가 차단 상태(제2 위치)에 있기 때문에, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유가 선회유압모터용 유량제어밸브(17A)를 지나 선회유압모터(21)의 구동측(흡입측)에 유입되지는 않는다.
이로 인하여, 선회유압모터(21)와 다른 유압액추에이터(예를 들면, 붐실린더(7))의 복합동작 시에, 다른 유압액추에이터의 압력이 선회유압모터(21)의 압력보다 낮은 경우이더라도, 압력이 높은 선회유압모터(21)에 확실히 작동유를 공급할 수 있다. 이로 인하여, 복합동작 시에도, 선회유압모터(21)의 조작성을 유지할 수 있다.
또, 컨트롤러(30)는, 시각(t1)의 선회조작레버의 조작에 따라 어큐뮬레이터부(42)의 작동유를 선회유압모터(21)의 구동측으로 방출하기 때문에, 릴리프밸브(400L)를 통하여 작동유가 쓸데없이 배출되는 것을 방지할 수 있다. 어큐뮬레이터압력(Pa)은, 소정 선회릴리프압을 상회하는 경우가 없기 때문이다. 구체적으로는, 어큐뮬레이터부(42)는, 선회유압모터(21)의 제동측(토출측)의 작동유, 즉, 소정 선회릴리프압 이하의 작동유만을 축적하기 때문이다.
그 후, 시각(t2)에 있어서, 어큐뮬레이터압력(Pa)이 소정 최소방출압력까지 감소하면, 컨트롤러(30)는, 유압회로 상태를 “펌프공급” 상태로 한다.
유압회로 상태가 “펌프공급” 상태가 되면, 제2 전환밸브(410D)가 차단 상태(제2 위치)가 되고, 제1 방압(역행)회로를 통한 어큐뮬레이터부(42)로부터 선회유압모터(21)로의 작동유의 방출이 차단된다. 이로 인하여, 어큐뮬레이터압력(Pa)은, 도 6 중간단에 나타내는 바와 같이 최소방출압력인 채 추이한다.
한편, 제3 전환밸브(430)가 개방 상태(제1 위치)에 있으며, 선회유압모터용 유량제어밸브(17A)를 통한 메인펌프(14)로부터 선회유압모터(21)로의 작동유의 공급은 계속된다. 다만, 메인펌프(14)는, 토출압을 유지하면서, 어큐뮬레이터부(42)로부터의 작동유의 유량에 상당하는 유량만큼, 토출유량을 증대시킨다.
이로써, 컨트롤러(30)는, 릴리프밸브(400L)를 통하여 작동유가 쓸데없이 배출되는 것을 방지하면서, 메인펌프(14)로부터의 작동유를 이용하여 선회유압모터(21)를 구동할 수 있다.
다음으로, 도 7을 참조하면서, 선회유압모터(21)를 선회 구동시킬 때에, 컨트롤러(30)가 어큐뮬레이터부(42)의 방압을 제어하는 다른 처리에 대하여 설명한다. 다만, 도 7은, 어큐뮬레이터부(42)의 방압(역행)동작 시의, 펌프압력(Pp), 어큐뮬레이터압력(Pa), 및 선회모터압력(Ps)의 시간적 추이의 일례를 나타낸다. 다만, 본 실시예에서는, 도 7 상단의 펌프압력(Pp)의 추이는, 메인펌프(14)의 토출압(압력센서(S1)의 검출치)의 추이를 나타낸다. 또, 도 7 중간단의 어큐뮬레이터압력(Pa)의 추이는, 압력센서(S3)의 검출치로부터 도출되는 어큐뮬레이터부(42)의 압력의 추이를 나타낸다. 또, 도 7 하단의 선회모터압력(Ps)의 추이는, 선회유압모터(21)의 구동측(흡입측)의 압력인 압력센서(S2L)의 검출치의 추이를 나타낸다.
시각(t11)에 있어서, 선회조작레버가 중립 위치로부터 기울어지면, 컨트롤러(30)는, 메인펌프(14)의 부하가 임계값보다 큰 경우(예를 들면, 펌프압력(Pp)이 선회릴리프압보다 높은 경우), 유압회로 상태를 “선회역행” 상태로 한다.
구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 예를 들면, 도 7 상단에 나타내는 바와 같이, 펌프압력(Pp)이 선회릴리프압보다 높고 메인펌프(14)의 부하가 임계값보다 크다고 판단하면, 유압회로 상태를 “선회역행” 상태로 한다. 다만, 펌프압력(Pp)은, 예를 들면, 선회유압모터(21) 이외의 다른 유압액추에이터가 고부하를 받고 있는 경우에 선회릴리프압 이상이 된다.
유압회로 상태가 “선회역행” 상태가 되면, 어큐뮬레이터부(42)의 작동유가 제1 방압(역행)회로를 통하여 선회유압모터(21)의 구동측(흡입측)으로 방출되어 선회유압모터(21)가 선회 구동된다. 이로 인하여, 어큐뮬레이터압력(Pa)은, 도 7 중간단에 나타내는 바와 같이 감소하기 시작한다.
또, 제3 전환밸브(430)가 차단 상태(제2 위치)에 있기 때문에, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유가 선회유압모터용 유량제어밸브(17A)를 지나 선회유압모터(21)의 구동측(흡입측)에 유입되지는 않는다. 이로 인하여, 선회모터압력(Ps)은, 도 7 하단에 나타내는 바와 같이, 소정 선회릴리프압보다 낮은 상태를 유지하면서, 어큐뮬레이터압력(Pa)과 같은 추이를 나타낸다.
이와 같이, 컨트롤러(30)는, 시각(t11)의 선회조작레버의 조작에 따라 어큐뮬레이터부(42)의 작동유를 선회유압모터(21)의 구동측으로 방출하기 때문에, 릴리프밸브(400L)를 통하여 작동유가 쓸데없이 배출되는 것을 방지할 수 있다. 어큐뮬레이터압력(Pa)은, 소정의 선회릴리프압을 상회하는 경우가 없기 때문이다. 구체적으로는, 어큐뮬레이터부(42)는, 선회유압모터(21)의 제동측(토출측)의 작동유, 즉, 소정 선회릴리프압 이하의 작동유만을 축적하기 때문이다.
그 후, 시각(t12)에 있어서, 선회조작레버가 중립 위치에 되돌려지면, 컨트롤러(30)는, 유압회로 상태를 “선회회생” 상태로 한다.
유압회로 상태가 “선회회생” 상태가 되면, 선회유압모터(21)의 제동측(토출측)의 작동유가 제1 축압(회생)회로를 통하여 어큐뮬레이터부(42)로 흐른다. 이로 인하여, 어큐뮬레이터압력(Pa)은, 도 7 중간단에 나타내는 바와 같이 증대하기 시작한다.
한편, 선회유압모터(21)의 구동측(흡입측)에서는, 어큐뮬레이터부(42)로부터의 작동유의 공급이 정지된다. 이로 인하여, 선회유압모터(21)의 구동측(흡입측)의 압력인 압력센서(S2L)의 검출치의 추이를 나타내는 선회모터압력(Ps)은, 도 7 하단에 나타내는 바와 같이 저하한다.
다만, “선회회생” 상태에서는, 컨트롤밸브(17)에 있어서의 선회유압모터용 유량제어밸브(17A)는, 차단 상태, 즉, 선회유압모터(21)와 메인펌프(14) 및 탱크의 사이의 연통을 차단한 상태에 있다. 이로 인하여, 펌프압력(Pp)은, 아무런 영향을 받지 않고, 도 7 상단에 나타내는 바와 같이 그대로 추이한다.
이와 같이 하여, 컨트롤러(30)는, 메인펌프(14)에 의하여 소정 선회릴리프압보다 높은 작동유가 선회유압모터(21)에 공급되는 것을 방지할 수 있다.
즉, 컨트롤러(30)는, 펌프압력(Pp)이 선회릴리프압보다 높고, 또한, 선회 풀조작의 경우에는, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유 대신에 어큐뮬레이터부(42)의 작동유를 선회유압모터(21)에 공급한다. 그 결과, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유가 릴리프밸브(400L)를 통하여 쓸데없이 배출되는 것을 방지할 수 있다.
또, 컨트롤러(30)는, 펌프압력(Pp)이 선회릴리프압보다 높고, 또한, 선회 미세조작의 경우에도, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유 대신에 어큐뮬레이터부(42)의 작동유를 선회유압모터(21)에 공급한다. 그 결과, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유가 선회유압모터용 유량제어밸브(17A)에서 압력손실을 발생시키는 것을 방지할 수 있다.
또, 선회유압모터(21)를 어큐뮬레이터부(42)에 의하여 구동할 수 있으므로, 메인펌프(14)가 토출하는 모든 작동유를 다른 유압액추에이터(예를 들면, 붐실린더(7))에 공급할 수 있다. 이로써, 선회유압모터(21)의 조작성을 유지하면서, 다른 유압액추에이터의 조작성을 유지할 수 있다.
이와 같이, 컨트롤러(30)는, 펌프압력(Pp)이 선회릴리프압보다 높은 경우에는, 선회 풀조작 및 선회 미세조작 중 어느 경우이더라도, 어큐뮬레이터부(42)의 작동유를 이용하여 선회유압모터(21)를 선회 구동함으로써, 유압에너지가 쓸데없이 소비되는 것을 방지하여 에너지 절약을 도모할 수 있다.
다음으로, 도 8을 참조하면서, 선회정지 중에 선회유압모터(21) 이외의 유압액추에이터를 동작시키기 위하여, 컨트롤러(30)가 어큐뮬레이터부(42)의 방압을 제어하는 처리(이하, “선회정지 시 방압처리”라고 함)에 대하여 설명한다. 다만, 도 8은, 도 3에 대응하는 도이며, 선회정지 시 방압처리 중에 있어서의 어큐뮬레이터부(42)로부터 유압실린더(7, 8, 9)로의 작동유의 흐름을 나타낸다. 또, 도 8은, 제1 어큐뮬레이터(420A)로부터 유압실린더(7, 8, 9)로의 작동유의 흐름을 나타내지만, 3개의 어큐뮬레이터 중 1개, 2개, 혹은 3개로부터 유압실린더(7, 8, 9)에 작동유가 공급되어도 된다.
컨트롤러(30)는, 선회정지 중에 붐조작레버가 조작되면, 어큐뮬레이터부(42)의 축압 상태가 적절하다면, 유압회로 상태를 “실린더구동” 상태로 한다.
“실린더구동” 상태에서는, 컨트롤러(30)는, 제1 전환밸브(410R)에 대하여 제어신호를 출력하여 제1 전환밸브(410R)를 제2 위치로 하고, 선회제어부(40)와 어큐뮬레이터부(42)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제2 전환밸브(410D)에 대하여 제어신호를 출력하여 제2 전환밸브(410D)를 제2 위치로 하고, 선회제어부(40)와 어큐뮬레이터부(42)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제3 전환밸브(430)에 대하여 제어신호를 출력하여 제3 전환밸브(430)를 제1 위치로 하고, 메인펌프(14)와 컨트롤밸브(17)의 사이를 연통시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 제4 전환밸브(431)에 대하여 제어신호를 출력하여 제4 전환밸브(431)를 제1 위치로 하고, 제2 방압(역행)회로를 통하여 컨트롤밸브(17)와 어큐뮬레이터부(42)의 사이를 연통시킨다.
그 결과, “실린더구동” 상태에서는, 어큐뮬레이터부(42)의 작동유가 제2 방압(역행)회로 및 붐실린더용 유량제어밸브(17B)를 통하여 붐실린더(7)의 구동측으로 방출되어 붐실린더(7)가 구동된다. 또, 제2 전환밸브(410D)가 차단 상태(제2 위치)에 있기 때문에, 어큐뮬레이터부(42)의 작동유가 제2 전환밸브(410D)를 지나 선회제어부(40)(선회유압모터(21))에 유입되지는 않는다.
이와 같이 하여, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터부(42)에 축적된 작동유의 압력이 붐실린더(7)의 구동측의 압력보다 높은 경우에는, 어큐뮬레이터부(42)의 작동유를 메인펌프(14)가 토출하는 작동유에 합류시킨다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 메인펌프(14)의 펌프출력을 저감하여, 에너지 절약을 도모할 수 있다.
다음으로, 도 9 및 도 10을 참조하면서, 어큐뮬레이터부(42)의 압력이, 동작 중인 유압액추에이터의 구동측의 압력보다 낮은 경우에, 유압액추에이터를 동작시키기 위하여, 컨트롤러(30)가 어큐뮬레이터부(42)의 방압을 제어하는 처리(이하, “저압 시 방압처리”라고 함)에 대하여 설명한다. 다만, 도 9는, 도 1의 유압쇼벨에 탑재되는 유압회로의 다른 주요부의 구성예를 나타낸다.
도 9의 유압회로는, 제4 전환밸브(431) 대신에, 제5 전환밸브(433) 및 제6 전환밸브(434)를 가지는 방압전환부(43A)를 포함하는 점에서 도 3의 유압회로와 상이하다. 그러나, 도 9의 유압회로는, 그 외의 점에서 도 3의 유압회로와 공통된다. 이로 인하여, 공통점의 설명을 생략하고, 상이점을 상세하게 설명한다.
제2 방압(역행)회로로서의 방압전환부(43A)는, 어큐뮬레이터부(42)와 메인펌프(14)의 상류측(흡입측) 또는 하류측(토출측)을 접속하는 유압회로 구성요소이다. 본 실시예에서는, 방압전환부(43A)는, 주로, 제5 전환밸브(433) 및 제6 전환밸브(434)를 포함한다.
제5 전환밸브(433)는, 어큐뮬레이터부(42)의 방압(역행)동작 시에, 어큐뮬레이터부(42)로부터 메인펌프(14)의 하류측의 합류점을 거쳐 컨트롤밸브(17)로 향하는 작동유의 흐름을 제어하는 밸브이다.
본 실시예에서는, 제5 전환밸브(433)는, 2포트 2위치의 전환밸브이며, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호에 따라 밸브위치를 전환하는 전자밸브를 이용할 수 있다. 또, 파일럿압을 이용한 비례밸브를 이용해도 된다. 구체적으로는, 제5 전환밸브(433)는, 제1 위치 및 제2 위치를 밸브위치로서 가진다. 제1 위치는, 메인펌프(14)의 하류측의 합류점을 통하여 어큐뮬레이터부(42)와 컨트롤밸브(17)를 연통시키는 밸브위치이다. 또, 제2 위치는, 어큐뮬레이터부(42)와 컨트롤밸브(17)를 차단하는 밸브위치이다.
제6 전환밸브(434)는, 어큐뮬레이터부(42)의 방압(역행)동작 시에, 어큐뮬레이터부(42)로부터 메인펌프(14)의 상류측의 합류점을 거쳐 컨트롤밸브(17)로 향하는 작동유의 흐름을 제어하는 밸브이다.
본 실시예에서는, 제6 전환밸브(434)는, 2포트 2위치의 전환밸브이며, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호에 따라 밸브위치를 전환하는 전자밸브를 이용할 수 있다. 또, 파일럿압을 이용한 비례밸브를 이용해도 된다. 구체적으로는, 제6 전환밸브(434)는, 제1 위치 및 제2 위치를 밸브위치로서 가진다. 제1 위치는, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점을 통하여 어큐뮬레이터부(42)와 컨트롤밸브(17)를 연통시키는 밸브위치이다. 또, 제2 위치는, 어큐뮬레이터부(42)와 컨트롤밸브(17)를 차단하는 밸브위치이다.
제6 전환밸브(434)가 제1 위치에 있는 경우, 메인펌프(14)의 상류측에 있어서, 메인펌프(14)와 탱크의 사이의 연통이 차단되고, 메인펌프(14)와 어큐뮬레이터부(42)가 연통된다. 그리고, 메인펌프(14)는, 어큐뮬레이터부(42)가 방출하는 비교적 높은 압력의 작동유를 흡입하여, 그 작동유를 컨트롤밸브(17)를 향하여 토출한다. 그 결과, 메인펌프(14)는, 비교적 낮은 압력의 작동유를 탱크로부터 흡입하여 토출하는 경우에 비하여 흡수 마력(소정량의 작동유를 토출하기 위하여 필요한 토크)을 저감할 수 있어, 에너지 절약을 촉진할 수 있다. 또, 메인펌프(14)는, 토출량 제어의 응답성을 높일 수 있다.
또, 제6 전환밸브(434)가 제2 위치에 있는 경우, 메인펌프(14)의 상류에 있어서, 메인펌프(14)와 탱크가 연통되고, 메인펌프(14)와 어큐뮬레이터부(42)의 사이의 연통이 차단된다. 그리고, 메인펌프(14)는, 비교적 낮은 압력의 작동유를 탱크로부터 흡입하여, 그 작동유를 컨트롤밸브(17)를 향하여 토출한다.
컨트롤러(30)는, 방압(역행)동작 시, 제1 방압(역행)회로를 폐쇄하고, 제2 방압(역행)회로(43A)를 개방하여 어큐뮬레이터부(42)의 작동유를 컨트롤밸브(17)에 공급한다. 혹은, 컨트롤러(30)는, 방압(역행)동작 시, 제1 방압(역행)회로를 개방하고, 제2 방압(역행)회로(43A)를 폐쇄하여 어큐뮬레이터부(42)의 작동유를 선회유압모터(21)에 공급한다. 다만, 컨트롤러(30)는, 방압(역행)동작 시, 제1 방압(역행)회로 및 제2 방압(역행)회로(43A)의 쌍방을 개방하여 어큐뮬레이터부(42)의 작동유를 선회유압모터(21) 및 컨트롤밸브(17)의 쌍방에 공급해도 된다.
또, 컨트롤러(30)는, 제2 방압(역행)회로(43A)를 개방하는 경우에는, 제5 전환밸브(433) 및 제6 전환밸브(434) 중 일방을 제1 위치로 하고, 타방을 제2 위치로 한다.
구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 유압액추에이터가 조작되었을 때에, 어큐뮬레이터부(42)의 압력이 그 유압액추에이터의 구동측의 압력보다 높으면, 제5 전환밸브(433)를 제1 위치로 하고, 제6 전환밸브(434)를 제2 위치로 한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 메인펌프(14)의 하류측의 합류점을 통하여, 어큐뮬레이터부(42)의 작동유를 컨트롤밸브(17)로 향하여 방출시킨다.
또, 컨트롤러(30)는, 유압액추에이터가 조작되었을 때에, 어큐뮬레이터부(42)의 압력이 그 유압액추에이터의 구동측의 압력보다 낮으면, 제5 전환밸브(433)를 제2 위치로 하고, 제6 전환밸브(434)를 제1 위치로 한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점을 통하여, 어큐뮬레이터부(42)의 작동유를 메인펌프(14)를 향하여 방출시킨다. 메인펌프(14)는, 탱크로부터 작동유를 흡입하는 대신에, 어큐뮬레이터부(42)가 방출하는 작동유를 흡입하여 하류측에 토출한다. 그 결과, 메인펌프(14)는, 비교적 낮은 압력의 작동유를 탱크로부터 흡입하여 토출하는 경우에 비하여 흡수 마력을 저감할 수 있다.
이상의 구성에 의하여, 도 9의 유압회로는, 도 3의 유압회로에 의한 효과에 더하여, 어큐뮬레이터부(42)의 압력이, 동작시키려는 유압액추에이터의 구동측의 압력보다 낮은 경우이더라도, 어큐뮬레이터부(42)의 방압(역행)동작을 실행시킬 수 있다는 효과를 가져온다.
또, 도 9의 유압회로에서는, 제2 방압(역행)회로(43A)는, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점 또는 하류측의 합류점에서 어큐뮬레이터부(42)로부터의 작동유를 합류시키는 구성을 가진다. 그러나, 본 발명은 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 제2 방압(역행)회로(43A)는, 역지밸브(432) 및 제5 전환밸브(433)를 포함하는 관로를 생략하고, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점에서만 어큐뮬레이터부(42)로부터의 작동유를 합류시킬 수 있는 구성이어도 된다.
또, 축압(회생)동작 상태에 있어서 모든 어큐뮬레이터의 축압이 종료된 경우에, 혹은, 축압(회생)동작의 개시시점에 이미 모든 어큐뮬레이터가 충분히 축압되어 있는 경우에, 선회유압모터(21)로부터 되돌아온 오일을, 제2 방압·축압 전환부(43A)를 이용하여 메인펌프(14)의 상류측의 합류점 또는 하류측의 합류점에서 합류시키는 구성으로 해도 된다.
도 10은, 도 9에 대응하는 도이며, 저압 시 방압처리 중에 있어서의 어큐뮬레이터부(42)로부터 유압실린더(7, 8, 9)로의 작동유의 흐름을 나타낸다. 또, 도 10은, 제1 어큐뮬레이터(420A)로부터 유압실린더(7, 8, 9)로의 작동유의 흐름을 나타내지만, 3개의 어큐뮬레이터 중 1개, 2개, 혹은 3개로부터 유압실린더(7, 8, 9)에 작동유가 공급되어도 된다.
컨트롤러(30)는, 붐조작레버가 조작되면, 어큐뮬레이터부(42)의 압력이 붐실린더(7)의 구동측의 압력보다 낮은 경우, 제5 전환밸브(433)에 대하여 제어신호를 출력하여 제5 전환밸브(433)를 제2 위치로 하고, 메인펌프(14)의 하류측과 어큐뮬레이터부(42)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제6 전환밸브(434)에 대하여 제어신호를 출력하여 제6 전환밸브(434)를 제1 위치로 하고, 메인펌프(14)의 상류측과 어큐뮬레이터부(42)의 사이를 연통시킨다.
그 결과, 어큐뮬레이터부(42)의 작동유가 제6 전환밸브(434), 메인펌프(14), 및 붐실린더용 유량제어밸브(17B)를 통하여 붐실린더(7)의 구동측으로 방출되어 붐실린더(7)가 구동된다.
이와 같이 하여, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터부(42)에 축적된 작동유의 압력이 붐실린더(7)의 구동측의 압력보다 낮은 경우, 어큐뮬레이터부(42)의 작동유를 메인펌프(14)의 상류측에 합류시킨다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 메인펌프(14)의 흡수 마력을 저감하여, 에너지 절약을 도모할 수 있다. 붐실린더(7) 이외의 유압액추에이터를 구동하는 경우도 마찬가지이다.
이상의 구성에 의하여, 상기 서술한 실시예에 따른 유압회로는, 선회가속 시에, 릴리프밸브(400L, 400R)를 통하여 작동유가 배출되는 것을 억제 혹은 방지한다. 이로 인하여, 선회유압모터에 있어서의 작동유의 보다 효율적인 이용을 가능하게 한다.
또, 상기 서술한 실시예에 따른 유압회로는, 어큐뮬레이터부(42)에 축적된 작동유를, 선회유압모터(21)뿐만 아니라, 선회유압모터(21) 이외의 다른 1개 또는 복수의 유압액추에이터에도 방출할 수 있다. 이로 인하여, 상기 서술한 실시예에 따른 유압회로는, 어큐뮬레이터부(42)에 축적된 유압에너지를 효율적으로 이용할 수 있다.
또, 상기 서술한 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 제3 전환밸브(430)의 연통·차단을 전환함으로써 컨트롤밸브(17)를 통한 선회유압모터(21)로의 작동유의 흐름을 제어한다. 그러나, 본 발명은 이 구성에 한정되지는 않는다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 컨트롤밸브(17)에 있어서의 선회유압모터용 유량제어밸브(17A)의 파일럿압을 비례밸브(도시하지 않음)로 조정함으로써 컨트롤밸브(17)를 통한 선회유압모터(21)로의 작동유의 흐름을 제어해도 된다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 선회조작레버가 조작된 경우이더라도, 필요에 따라서 그 파일럿압을 비례밸브로 조정하여, 선회유압모터용 유량제어밸브(17A)를 통한 선회유압모터(21)로의 작동유의 흐름을 차단한다.
또, 상기 서술한 실시예에 있어서, 컨트롤러(30)는, 선회동작 중인지 아닌지를 판정한 다음에 붐실린더(7)가 동작 중인지 아닌지를 판정한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터부(42)의 압력이, 동작 중인 붐실린더(7)의 구동측의 압력보다 높은 경우에, 어큐뮬레이터부(42)의 작동유를 붐실린더(7)의 구동측으로 방출시킨다. 그러나, 본 발명은 이 구성에 한정되지는 않는다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 선회동작 중인지 아닌지를 판정하기 전에 붐실린더(7)가 동작 중인지 아닌지를 판정해도 된다. 이 경우, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터부(42)의 압력이, 동작 중인 붐실린더(7)의 구동측의 압력보다 높을 때에, 어큐뮬레이터부(42)의 작동유를 붐실린더(7)의 구동측으로 방출시킨다. 또, 붐실린더(7)가 동작 중이 아닐 때에는, 어큐뮬레이터부(42)의 압력이, 동작 중인 선회유압모터(21)의 구동측의 압력보다 높을 때에, 어큐뮬레이터부(42)의 작동유를 선회유압모터(21)의 구동측으로 방출시킨다.
또, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터부(42)의 압력이, 동작 중인 붐실린더(7)의 구동측의 압력보다 낮은 경우이더라도, 동작 중인 선회유압모터(21)의 구동측의 압력보다 높은 경우에는, 어큐뮬레이터부(42)의 작동유를 선회유압모터(21)의 구동측으로 방출시킨다. 마찬가지로, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터부(42)의 압력이, 동작 중인 선회유압모터(21)의 구동측의 압력보다 낮은 경우이더라도, 동작 중인 붐실린더(7)의 구동측의 압력보다 높은 경우에는, 어큐뮬레이터부(42)의 작동유를 붐실린더(7)의 구동측으로 방출시킨다. 선회유압모터(21)와 붐실린더(7) 이외의 다른 유압액추에이터의 사이의 관계에 대해서도 동일하다.
또, 도 9의 유압회로를 채용하는 경우에는, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터부(42)에 축적된 작동유의 압력이 동작 중인 유압액추에이터의 구동측의 압력보다 낮은 경우이더라도, 어큐뮬레이터부(42)에 축적된 작동유를 그 유압액추에이터를 향하여 방출할 수 있다.
또, 상기 서술한 실시예에 따른 유압회로는, 복수의 어큐뮬레이터로부터 작동유의 축적처로서의 어큐뮬레이터를 선택할 수 있다는 효과를 가져온다. 구체적으로는, 축압(회생)동작 시에, 선회유압모터(21)의 제동측의 작동유의 압력에 따라, 최대방출압력을 각각 상이하게 한 복수의 어큐뮬레이터로부터 작동유의 축적처로서의 어큐뮬레이터를 선택할 수 있도록 한다. 그 결과, 제동측의 작동유의 압력이 낮을 때에도 축압(회생)동작이 행해지도록 한다.
또, 본 실시예에 따른 유압회로는, 방압(역행)동작 시에, 요구되는 방출압력에 따라, 최대방출압력을 각각 상이하게 한 복수의 어큐뮬레이터로부터 작동유의 공급원으로서의 어큐뮬레이터를 선택할 수 있도록 한다. 그 결과, 방출압력이 낮은 어큐뮬레이터가 보다 효율적으로 이용되도록 한다.
또, 제1 어큐뮬레이터(420A), 제2 어큐뮬레이터(420B), 제3 어큐뮬레이터(420C)에는, 최대방출압력과 최소방출압력으로 정해지는 방출압력 범위가 설정되어 있어도 된다. 이 경우, 축압(회생)동작 시, 선회유압모터(21)의 제동측의 작동유는, 그 제동측의 작동유의 압력에 적합한 방출압력 범위를 가지는 어큐뮬레이터에 축적된다.
또, 본 실시예에서는, 복수의 어큐뮬레이터 중 1개가 축압(회생)동작 시의 작동유의 축적처, 또는, 방압(역행)동작 시의 작동유의 공급원으로서 선택된다. 즉, 복수의 어큐뮬레이터는, 각각 상이한 타이밍에 축압되거나 혹은 방압된다. 이로 인하여, 복수의 어큐뮬레이터의 각각은, 다른 어큐뮬레이터의 압력의 영향을 받지 않고, 작동유를 축적하거나, 혹은 방출할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 2개 이상의 어큐뮬레이터가 동시에 축적처 또는 공급원으로서 선택되어도 된다. 즉, 2개 이상의 어큐뮬레이터가, 부분적으로나 혹은 전체적으로 중복되는 타이밍에 축압되거나 혹은 방압되어도 된다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명했지만, 본 발명은, 상기 서술한 실시예에 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고 상기 서술한 실시예에 다양한 변형 및 치환을 더할 수 있다.
예를 들면, 상기 서술한 실시예에 있어서, 어큐뮬레이터부(42)에 축적된 작동유는, 선회유압모터(21), 또는, 선회유압모터(21) 이외의 다른 1개 또는 복수의 유압액추에이터를 향하여 방출된다. 그러나, 본 발명은 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 어큐뮬레이터부(42)에 축적된 작동유는, 선회유압모터(21), 및, 선회유압모터(21) 이외의 다른 1개 또는 복수의 유압액추에이터를 향하여 동시에 방출되어도 된다.
또, 상기 서술한 실시예에서는, 작동유 공급원으로서 어큐뮬레이터부가 채용되지만, 별도의 유압펌프, 유압증압기 등의 다른 유압회로 요소가 채용되어도 된다.
또, 본원은, 2012년 11월 9일에 출원한, 일본특허출원 2012-247868호에 근거하여 우선권을 주장하는 것이며 이러한 일본특허출원의 전체 내용을 본원에 참조로 원용한다.
1 하부주행체
1A, 1B 주행용 유압모터
2 선회기구
3 상부선회체
4 붐
5 암
6 버킷
7 붐실린더
8 암실린더
9 버킷실린더
10 캐빈
11 엔진
14 메인펌프
15 파일럿펌프
16 고압유압라인
17 컨트롤밸브
17A 선회유압모터용 유량제어밸브
17B 붐실린더용 유량제어밸브
21 선회유압모터
21L 제1 포트
21R 제2 포트
25 파일럿라인
26 조작장치
26A, 26B 레버
26C 페달
27, 28 유압라인
29 압력센서
30 컨트롤러
40 선회제어부
41 제1 방압·축압 전환부
42 어큐뮬레이터부
43, 43A 방압전환부
400L, 400R 릴리프밸브
401L, 401R 역지밸브
410R 제1 전환밸브
410D 제2 전환밸브
411R, 411D 역지밸브
420A, 420B, 420C 어큐뮬레이터
421A, 421B, 421C 개폐밸브
430 제3 전환밸브
431 제4 전환밸브
432 역지밸브
433 제5 전환밸브
434 제6 전환밸브
S1, S2L, S2R, S3 압력센서

Claims (9)

  1. 선회유압모터와,
    상기 선회유압모터에 마련되는 릴리프밸브와,
    상기 릴리프밸브의 릴리프압보다 낮은 압력의 작동유를 상기 선회유압모터에 공급하는 작동유 공급원을 구비하는 쇼벨.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 작동유 공급원은, 어큐뮬레이터부를 포함하는 쇼벨.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 어큐뮬레이터부는, 상기 선회유압모터의 제동측의 작동유를 축적하는 쇼벨.
  4. 제 2 항에 있어서,
    메인펌프와,
    상기 메인펌프와 상기 선회유압모터의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 컨트롤밸브와,
    상기 메인펌프와 상기 컨트롤밸브의 사이의 연통·차단을 전환하는 전환밸브를 구비하고,
    상기 어큐뮬레이터부는, 상기 전환밸브가 상기 메인펌프와 상기 컨트롤밸브의 사이의 연통을 차단했을 때에, 상기 선회유압모터에 작동유를 방출하는 쇼벨.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전환밸브는, 상기 선회유압모터 이외의 다른 유압액추에이터의 구동 중에 상기 선회유압모터가 구동되는 경우, 상기 메인펌프의 부하가 임계값보다 클 때에, 상기 메인펌프와 상기 컨트롤밸브의 사이의 연통을 차단하는 쇼벨.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 메인펌프의 부하 상태는, 상기 메인펌프의 토출압에 근거하여 판단되는 쇼벨.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 메인펌프의 부하 상태는, 유압액추에이터의 레버 조작 상태에 근거하여 판단되는 쇼벨.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 어큐뮬레이터부는, 복수의 어큐뮬레이터로 구성되는 쇼벨.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 어큐뮬레이터부는, 메인펌프의 상류로 작동유를 방출 가능한 쇼벨.
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