KR20180075624A - 건설 기계 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는 수평 고르기 작업이나 법면 정형 작업 등에 있어서 굴삭 부하가 증대되어도, 릴리프에 의한 손실을 피하면서, 소정의 마무리 정밀도를 얻을 수 있는 건설 기계를 제공하는 데 있다. 제1 유압 액추에이터 및 제2 유압 액추에이터에 의해 구동하는 작업기와, 제1 유압 액추에이터로 공급되는 압유의 유량과 방향을 제어하는 제1 방향 제어 밸브와, 제2 펌프 라인에 설치되고, 제1 유압 액추에이터로 공급되는 압유의 유량과 방향을 제어하는 제1 증속 방향 제어 밸브와, 제2 유압 액추에이터로 공급되는 압유의 유량과 방향을 제어하는 제2 방향 제어 밸브를 구비한 건설 기계에 있어서, 작업기에 걸리는 굴삭 부하를 검출하는 굴삭 부하 센서와, 제1 증속 방향 제어 밸브를 구동하는 제1 증속 제어부를 구비하고, 제1 증속 제어부는 굴삭 부하에 따라 제1 증속 방향 제어 밸브의 구동량을 제어한다.

Description

건설 기계

본 발명은 건설 기계에 관한 것이다.

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

또한, 컨트롤 밸브에는 유압 기기의 파손을 방지하기 위한 릴리프 밸브가 구비되어 있다. 건설 기계가 굴삭 등의 작업을 행하면, 프론트 작업 장치를 구동하는 유압 액추에이터의 내부에는 굴삭 반력(굴삭 부하)에 따른 부하 압력이 발생한다. 릴리프 밸브는 부하 압력의 상승에 의해 유압 회로 내의 압력이, 유압 기기의 내압을 초과하는 일이 없도록, 소정의 설정압에 도달했을 때에 개방 동작하여, 압유를 탱크로 내보낸다. 릴리프 밸브로부터 내보내어진 압유가 갖는 에너지는 열로서 방출되므로 손실이 된다. 그래서, 일반적인 컨트롤 밸브에서는, 상이한 유압 액추에이터의 방향 제어 밸브를 동일한 펌프 라인에 평행하게 배치하고, 유압 회로 내의 압력이 상승했을 때에, 비교적으로 부하 압력이 낮은 액추에이터로 압유를 흐르게 함(소위 분류를 행함)으로써 유압 회로 내의 압력 상승을 억제하면서, 릴리프 동작에 의한 손실을 피하고 있다.

이와 같은 건설 기계에 있어서, 오퍼레이터의 조작량에 관계없이 프론트 작업 장치 선단을, 항상 사람의 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 작업 장치의 위치와 자세를 연산하고, 조작 레버 장치로부터의 신호에 기초하여 프론트 작업 장치의 목표 속도 벡터를 연산한다. 목표 속도 벡터는 프론트 작업 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 조작 유압 회로에 구비한 비례 전자기 밸브를 제어한다.

또한, 복합 조작되는 각 액추에이터의 매칭 자유도를 높이고, 유압 건설 기계의 조작성을 양호하게 하는 것을 목적으로 하여, 하나의 액추에이터로의 압유의 흐름을 제어하는 복수개의 제어 밸브의 개방도를 개별로 제어하는 유압 건설 기계의 제어 장치가 있다(예를 들어, 특허문헌 2 참조). 이 제어 장치는 붐 실린더로의 압유의 흐름을 제어하는 제1 및 제2 붐용 제어 밸브, 암 실린더로의 압유의 흐름을 제어하는 제1 및 제2 암용 제어 밸브의 각각에, 파일럿 신호 발생용의 비례 밸브를 부설하고, 붐 레버 스트로크 및 암 레버 스트로크 신호에 따라, 작업 모드마다 설정한 맵을 사용하여 각각의 제어 신호를 구하고, 이에 의해 각 비례 밸브를 제어한다.

일본 특허 공개 평9-291560호 공보 일본 특허 공개 평7-190009호 공보

특허문헌 1에 기재된 건설 기계의 궤적 제어 장치는, 종래의 건설 기계를 구성하는 컨트롤 밸브를 구동 제어하는 조작 파일럿압을 제어함으로써, 동일한 펌프 라인에 평행하게 배치된 방향 제어 밸브의 개방도를 조절하여, 프론트 작업 장치 선단을 목표 궤적에 수렴시킨다. 이로 인해, 굴삭 부하가 증대된 경우에는, 분류량이 변화되어 프론트 작업 장치 선단이 목표 궤적으로부터 일탈할 가능성이 있고, 일탈한 후의 목표 궤적으로의 수렴이 지연될 가능성이 있었다.

구체적으로는, 예를 들어 붐 실린더와 암 실린더로 프론트 작업 장치를 구동하여 수평 당김에 의해 굴삭(땅 고르기 작업)을 행하는 경우, 굴삭 부하가 작을 때는 붐 실린더의 신장 방향으로의 부하 압력의 쪽이 암 실린더의 신장 방향으로의 부하 압력보다도 높기 때문에, 암용의 방향 제어 밸브의 개방도를 작게 하고, 붐용의 방향 제어 밸브의 개방도를 크게 할 필요가 있다. 한편, 굴삭 부하가 커지면, 굴삭 대상으로부터의 반력을 받아 암 실린더의 부하 압력의 쪽이 증가하고, 결과적으로 반력을 받은 암을 통해 붐이 상방으로 들어 올려지므로, 붐 실린더의 부하 압력이 감소하고, 암 실린더의 부하 압력이 붐 실린더의 부하 압력보다도 높아지고, 붐 실린더로의 분류량이 증가한다. 이것에 의해, 암 실린더의 속도가 감소하고, 반대로 붐 실린더의 속도가 증가하고, 속도 균형이 깨져 프론트 작업 장치의 선단이 목표 궤적으로부터 일탈할 가능성이 있었다. 또한, 상술한 건설 기계의 궤적 제어 장치는 분류량의 변화에 따라 프론트 작업 장치 선단이 목표 궤적으로부터 일탈한 후, 그 편차에 따라 조작 파일럿압을 제어하기 때문에, 목표 궤적으로의 수렴이 지연될 가능성이 있었다.

이와 같은 과제에 대하여, 상술한 건설 기계의 궤적 제어 장치에 특허문헌 2에 기재된 유압 건설 기계의 제어 장치를 조합한 것으로 하면, 적절한 작업 모드가 선택된 경우, 작업 모드에 따라 설정된 패턴과 레버 스트로크에 의해, 액추에이터로의 압유의 흐름을 제어하는 제어 밸브의 개방도를 개별로 제어하므로, 조작성에 대한 개선이 도모되는 것이 상정된다.

그러나, 상술한 굴삭 작업 중의 부하나 굴삭 반력 등은 상술한 맵에는 고려되어 있지 않으므로, 굴삭 부하가 증대된 경우에, 분류량의 변화에 의한 목표 궤적으로부터의 일탈, 목표 궤적으로의 수렴 지연을 개선하는 것은 곤란했다. 예를 들어, 오퍼레이터가, 굴삭 부하의 변화에 따라 작업 모드를 전환하는 것에 의한 대응도 상정할 수 있지만, 그 경우에는 작업 속도의 저하와 효율의 악화를 초래해 버리는 단점이 있었다.

본 발명은 상술한 사항에 기초하여 이루어진 것이며, 그 목적은 수평 고르기 작업이나 법면 정형 작업 등에 있어서 굴삭 부하가 증대되어도, 릴리프에 의한 손실을 피하면서, 소정의 마무리 정밀도를 얻을 수 있는 건설 기계를 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 예를 들어 특허 청구 범위에 기재된 구성을 채용한다. 본원은 상기 과제를 해결하는 수단을 복수 포함하고 있지만, 그 일례를 들면, 제1 유압 액추에이터와, 제2 유압 액추에이터와, 제1 유압 액추에이터 및 제2 유압 액추에이터에 의해 구동하는 작업기와, 제1 유압 펌프와, 제2 유압 펌프와, 상기 제1 유압 펌프의 토출 유로인 제1 펌프 라인에 설치되고, 상기 제1 유압 액추에이터로 공급되는 압유의 유량과 방향을 제어하는 제1 방향 제어 밸브와, 상기 제2 유압 펌프의 토출 유로인 제2 펌프 라인에 설치되고, 상기 제1 유압 액추에이터로 공급되는 압유의 유량과 방향을 제어하는 제1 증속 방향 제어 밸브와, 상기 제2 유압 펌프의 토출 유로인 제2 펌프 라인에 설치되고, 상기 제2 유압 액추에이터로 공급되는 압유의 유량과 방향을 제어하는 제2 방향 제어 밸브를 구비한 건설 기계에 있어서, 상기 작업기에 걸리는 굴삭 부하를 검출하는 굴삭 부하 센서와, 상기 제1 증속 방향 제어 밸브를 구동하는 제1 증속 제어부를 구비하고, 상기 제1 증속 제어부는 상기 굴삭 부하 센서로 검출한 굴삭 부하에 따라 상기 제1 증속 방향 제어 밸브의 구동량을 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 굴삭 부하에 따라 제2 방향 제어 밸브와 분류 가능하게 구성된 제1 증속 방향 제어 밸브의 구동량을 제어하므로, 굴삭 부하가 증대되어도 릴리프에 의한 손실을 피하면서, 분류를 억제하여 목표 궤적으로부터의 일탈을 방지할 수 있다. 이 결과, 소정의 마무리 정밀도를 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 건설 기계의 제1 실시 형태를 구비한 유압 셔블을 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 건설 기계의 제1 실시 형태를 구비한 건설 기계의 유압 구동 장치를 도시하는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 건설 기계의 제1 실시 형태를 구성하는 메인 컨트롤러의 구성을 도시하는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 건설 기계의 제1 실시 형태를 구성하는 메인 컨트롤러의 메인 스풀 제어부의 연산 내용의 일례를 도시하는 제어 블록도이다.
도 5는 본 발명의 건설 기계의 제1 실시 형태를 구성하는 메인 컨트롤러의 붐 증속 제어부의 연산 내용의 일례를 도시하는 제어 블록도이다.
도 6은 본 발명의 건설 기계의 제1 실시 형태를 구성하는 메인 컨트롤러의 붐 증속 제어부의 연산의 플로우의 일례를 도시하는 흐름도이다.
도 7a는 종래의 건설 기계의 시계열의 동작의 일례를 도시하는 특성도이다.
도 7b는 본 발명의 건설 기계의 제1 실시 형태에 있어서의 건설 기계의 시계열의 동작의 일례를 도시하는 특성도이다.
도 8a는 종래의 건설 기계에 있어서의 붐 방향 제어 밸브, 붐 증속 방향 제어 밸브의 개구 특성의 일례를 도시하는 개구 특성도이다.
도 8b는 본 발명의 건설 기계의 제2 실시 형태를 구성하는 붐 방향 제어 밸브, 붐 증속 방향 제어 밸브의 개구 특성의 일례를 도시하는 개구 특성도이다.
도 9a는 본 발명의 건설 기계의 제2 실시 형태에 있어서, 종래 기술의 개구 면적 특성을 구비한 방향 제어 밸브를 적용한 건설 기계의 시계열의 동작의 일례를 도시하는 특성도이다.
도 9b는 본 발명의 건설 기계의 제2 실시 형태에 있어서의 건설 기계의 시계열의 동작의 일례를 도시하는 특성도이다.

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

실시예 1

도 1은 본 발명의 건설 기계의 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), 암(12), 버킷(8)을 갖는 다관절 구조이고, 붐(11)은 붐 실린더(5)의 신축에 의해 상부 선회체(10)에 대하여 상하 방향으로 회동하고, 암(12)은 암 실린더(6)의 신축에 의해 붐(11)에 대하여 상하 및 전후 방향으로 회동하고, 버킷(8)은 버킷 실린더(7)의 신축에 의해 암(12)에 대하여 상하 및 전후 방향으로 회동한다.

또한, 작업기(15)의 위치를 산출하기 위해, 상부 선회체(10)와 붐(11)의 연결부 근방에 설치되고, 붐(11)의 각도를 검출하는 각도 검출기(13a)와, 붐(11)과 암(12)의 연결부 근방에 설치되고, 암(12)의 각도를 검출하는 각도 검출기(13b)와, 암(12)과 버킷(8)의 근방에 설치되고, 버킷(8)의 각도를 검출하는 각도 검출기(13c)를 구비하고 있다. 이것들의 각도 검출기(13a 내지 c)가 검출한 각도 신호는 후술하는 메인 컨트롤러(100)에 입력되어 있다.

컨트롤 밸브(20)는 유압 펌프 장치(2)로부터 상술한 붐 실린더(5), 암 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 건설 기계의 제1 실시 형태를 구비한 건설 기계의 유압 구동 장치를 도시하는 구성도이다. 또한, 설명의 간략화를 위해, 유압 액추에이터로서 붐 실린더(5)와 암 실린더(6)만을 구비한 구성으로 하여 설명하고, 본 발명의 실시 형태와 직접적으로 관계되지 않는 드레인 회로 등의 도시와 설명은 생략한다. 또한, 종래의 유압 구동 장치와 구성 및 동작이 동일한 로드 체크 밸브 등의 설명을 생략한다.

도 2에 있어서, 유압 구동 장치는 유압 펌프 장치(2)와, 제1 유압 액추에이터로서의 붐 실린더(5)와, 제2 유압 액추에이터로서의 암 실린더(6)와, 우조작 레버 장치(1c)와, 좌조작 레버 장치(1d)와, 컨트롤 밸브(20)와, 메인 컨트롤러(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 구동되고, 각각 제1 펌프 라인(L1)과 제2 펌프 라인(L2)에 압유를 토출한다. 본 실시 형태에서는, 제1 유압 펌프(21) 및 제2 유압 펌프(22)는 고정 용량형의 유압 펌프로서 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 가변 용량형의 유압 펌프를 사용하여 구성해도 된다.

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 제1 방향 제어 밸브로서의 붐 방향 제어 밸브(23)가 접속되어 있고, 제1 유압 펌프(21)가 토출한 압유는 붐 실린더(5)로 공급된다. 마찬가지로, 제2 펌프 라인(L2)에는 제1 증속 방향 제어 밸브로서의 붐 증속 방향 제어 밸브(24)와, 제2 방향 제어 밸브로서의 암 방향 제어 밸브(25)가 접속되어 있고, 제2 유압 펌프(22)가 토출한 압유는 붐 실린더(5)와 암 실린더(6)로 공급된다. 또한, 붐 증속 방향 제어 밸브(24)와 암 방향 제어 밸브(25)는 패러렐 회로(L2a)에 의해, 분류 가능하게 구성되어 있다.

제1 펌프 라인(L1)과 제2 펌프 라인(L2)에는 각각 개별로 릴리프 밸브(26, 27)가 설치되어 있다. 각각의 펌프 라인의 압력이 미리 설정된 릴리프압에 도달한 경우, 각각의 릴리프 밸브(26, 27)가 개방되어 압유를 탱크로 내보낸다.

붐 방향 제어 밸브(23)는 전자기 비례 밸브(23a, 23b)를 통해 수압부에 공급되는 파일럿 압유에 의해 구동되어 동작한다. 마찬가지로, 붐 증속 방향 제어 밸브(24)는 전자기 비례 밸브(24a, 23b)[붐 방향 제어 밸브(23)와 공용]를 통해, 암 방향 제어 밸브(25)는 전자기 비례 밸브(25a, 25b)를 통해, 각 밸브의 수압부에 파일럿 압유가 공급되어 동작한다.

이것들의 전자기 비례 밸브(23a, 23b, 24a, 25a, 25b)는 파일럿 유압원(29)으로부터 공급되는 파일럿 압유를 원압으로 하여, 메인 컨트롤러(100)로부터의 명령 전류에 따라 감압한 2차 파일럿 압유를, 각 방향 제어 밸브(23 내지 25)로 출력한다.

우조작 레버 장치(1c)는 조작 레버의 조작량과 조작 방향을 따른 전압 신호를, 붐 조작 신호로서 메인 컨트롤러(100)에 출력한다. 마찬가지로, 좌조작 레버 장치(1d)는 조작 레버의 조작량과 조작 방향에 따른 전압 신호를, 암 조작 신호로서 메인 컨트롤러(100)에 출력한다.

붐 실린더(5)에는 보텀측 유실의 압력을 검출하는 붐 실린더 보텀실측 압력 센서(5b)가 설치되고, 암 실린더(6)에는 보텀측 유실의 압력을 검출하는 청구항에 기재된 굴삭 부하 검출 센서로서의 암 실린더 보텀실측 압력 센서(6b)가 설치되어 있다. 붐 실린더 보텀실측 압력 센서(5b)와 암 실린더 보텀실측 압력 센서(6b)는 각각 검출한 압력 신호를 메인 컨트롤러(100)에 출력한다.

모드 설정 스위치(32)는 운전실 내에 배치되어 있고, 건설 기계의 작업에 있어서, 반자동 제어를 유효로 할 것인지 여부를 오퍼레이터가 선택 가능하게 하는 것이며, 진:반자동 제어 유효, 또는 위:반자동 제어 무효의 어느 것을 선택 가능하게 한다.

메인 컨트롤러(100)는 모드 설정 스위치(32)로부터 송신되는 반자동 제어 유효 플래그, 정보 컨트롤러(200)로부터 송신되는 목표면 정보, 각도 검출기(13a, 13b)로부터 송신되는 각각 붐 각도 신호, 암 각도 신호, 붐 실린더 보텀실측 압력 센서(5b), 암 실린더 보텀실측 압력 센서(6b)로부터 송신되는 각각 붐 보텀압 신호, 암 보텀압 신호를 입력하고, 이것들 입력 신호에 따라, 각 전자기 비례 밸브(23a, 23b, 24a, 25a, 25b)를 구동하는 명령 신호를 각각으로 출력한다. 또한, 정보 컨트롤러(200)에서 행하는 연산은 본 발명과 직접적으로 관계되지 않으므로, 그 설명을 생략한다.

이어서, 본 발명의 건설 기계의 제1 실시 형태를 구성하는 메인 컨트롤러(100)에 대하여 도면을 사용하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 건설 기계의 제1 실시 형태를 구성하는 메인 컨트롤러의 구성을 도시하는 개념도, 도 4는 본 발명의 건설 기계의 제1 실시 형태를 구성하는 메인 컨트롤러의 메인 스풀 제어부의 연산 내용의 일례를 도시하는 제어 블록도, 도 5는 본 발명의 건설 기계의 제1 실시 형태를 구성하는 메인 컨트롤러의 붐 증속 제어부의 연산 내용의 일례를 도시하는 제어 블록도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 메인 컨트롤러(100)는 목표 파일럿압 연산부(110)와, 작업기 위치 취득부(120)와, 목표면 거리 취득부(130)와, 메인 스풀 제어부(140)와, 붐 증속 제어부(150)를 구비하고 있다.

목표 파일럿압 연산부(110)는 우조작 레버 장치(1c)로부터의 붐 조작량 신호와, 좌조작 레버 장치(1d)로부터의 암 조작량 신호를 입력하고, 입력 신호에 따라 붐 상승 목표 파일럿압과, 붐 하강 목표 파일럿압과, 암 크라우드 목표 파일럿압과, 암 덤프 목표 파일럿압을 연산하고, 메인 스풀 제어부(140)로 출력한다. 또한, 붐 조작량이 붐 상승 방향으로 클수록, 붐 상승 목표 파일럿압을 크게 하고, 붐 조작량이 붐 하강 방향으로 클수록, 붐 하강 목표 파일럿압을 크게 한다. 마찬가지로, 암 조작량이 암 크라우드 방향으로 클수록, 암 크라우드 목표 파일럿압을 크게 하고, 암 조작량이 암 덤프 방향으로 클수록, 암 덤프 목표 파일럿압을 크게 한다.

작업기 위치 취득부(120)는 각도 검출기(13a, 13b)로부터의 붐 각도 신호와 암 각도 신호를 입력하고, 입력 신호에 따라 미리 설정되어 있는 붐(11)과 암(12)의 기하학 정보를 사용하여 버킷(8)의 선단 위치를 연산하고, 작업기 위치 신호로서 목표면 거리 취득부(130)로 출력한다. 여기서, 작업기 위치는, 예를 들어 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(130)는 정보 컨트롤러(200)로부터 송신되는 목표면 정보와, 작업기 위치 취득부(120)로부터의 작업기 위치 신호를 입력하고, 작업기(15)와 시공 목표면의 거리(이하, 목표면 거리라고 함)를 연산하고, 메인 스풀 제어부(140), 붐 증속 제어부(150)로 출력한다. 여기서 목표면 정보는, 예를 들어 건설 기계에 고정된 2차원 평면 좌표계의 2점으로서 부여된다. 단, 목표면 정보는 이에 한정하지 않고, 글로벌 3차원 좌표계에 평면을 구성하는 3점으로서 부여되어도 되지만, 이 경우는 작업기 위치와 동일한 좌표계로 좌표 변환을 행할 필요가 있다. 또한, 작업기 위치가 점군으로서 연산된 경우는, 목표면 정보에 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.

메인 스풀 제어부(140)는 모드 설정 스위치(32)로부터 송신되는 반자동 제어 유효 플래그와, 목표 파일럿압 연산부(110)로부터의 붐 상승 목표 파일럿압과, 붐 하강 목표 파일럿압과, 암 크라우드 목표 파일럿압과, 암 덤프 목표 파일럿압과, 목표면 거리 취득부(130)로부터의 목표면 거리 신호를 입력하고, 반자동 제어 유효 플래그가 진인 경우에는, 목표면 거리에 따라 각 목표 파일럿압을 보정 연산하고, 붐 상승 전자기 밸브 구동 신호, 붐 하강 전자기 밸브 구동 신호, 암 크라우드 전자기 밸브 구동 신호, 암 덤프 전자기 밸브 구동 신호를 연산하고, 각각의 신호에 대응하는 전자기 비례 밸브(23a, 23b, 25a, 25b)를 구동하는 구동 신호를 출력한다. 메인 스풀 제어부(140)에서 행하는 연산의 상세는 후술한다.

붐 증속 제어부(150)는 모드 설정 스위치(32)로부터 송신되는 반자동 제어 유효 플래그와, 메인 스풀 제어부(140)로부터의 붐 상승 제어 파일럿압과, 목표면 거리 취득부(130)로부터의 목표면 거리 신호와, 압력 센서(5b, 6b)로부터 송신되는 각각 붐 실린더 보텀측 유실의 압력 신호(이하 붐 보텀압 신호라고도 함), 암 실린더 보텀측 유실의 압력 신호(이하 암 보텀압 신호라고도 함)를 입력하고, 붐 상승 목표 파일럿압을 보정 연산하고, 붐 상승 증속 전자기 밸브 구동 신호를 연산하고, 전자기 비례 밸브(24a)를 구동하는 구동 신호를 출력한다. 붐 증속 제어부(150)에서 행하는 연산의 상세는 후술한다.

메인 스풀 제어부(140)에서 행하는 연산의 일례를, 도 4를 사용하여 설명한다. 메인 스풀 제어부(140)는 붐 상승 보정 파일럿압 테이블(141)과, 최댓값 선택기(142)와, 암 크라우드 보정 파일럿압 게인 테이블(143)과, 승산기(144)와, 선택기(145a, 145c)와, 전자기 밸브 구동 신호 테이블(146a, 146b, 146c, 146d)을 구비하고 있다.

붐 상승 보정 파일럿압 테이블(141)은 목표면 거리 신호를 입력하고, 미리 설정한 테이블을 사용하여 붐 상승 보정 파일럿압을 연산하고, 최댓값 선택기(142)로 출력한다. 최댓값 선택기(142)는 붐 상승 목표 파일럿압과 붐 상승 보정 파일럿압을 입력하고, 어느 최댓값을 선택하고, 선택기(145a)의 제2 입력단으로 출력한다. 붐 상승 보정 파일럿압 테이블(141)은 목표면 거리가 부의 방향으로 커질수록, 즉 작업기(15)가 목표면에 깊이 침입할수록, 붐 상승 보정 파일럿압이 커지도록 설정한다. 이에 의해, 목표면 거리에 따라 붐 상승 동작이 행해져, 작업기(15)의 목표면으로의 침입을 제한할 수 있다.

선택기(145a)는 붐 상승 목표 파일럿압 신호를 제1 입력단에, 상술한 최댓값 선택기(142)의 출력 신호를 제2 입력단에 각각 입력함과 함께, 반자동 제어 유효 플래그 신호를 전환 입력단에 입력한다. 선택기(145a)는 반자동 제어 유효 플래그 신호가 위인 경우에 붐 상승 목표 파일럿압 신호를 선택 출력하고, 반자동 제어 유효 플래그 신호가 진인 경우에, 붐 상승 목표 파일럿압 신호와 붐 상승 보정 파일럿압 신호의 어느 최댓값을 선택 출력한다. 선택기(145a)로부터의 출력 신호는 붐 상승 제어 파일럿압 신호로서, 전자기 밸브 구동 신호 테이블(146a)과 붐 증속 제어부(150)로 출력한다.

전자기 밸브 구동 신호 테이블(146a)은 입력하는 붐 상승 제어 파일럿압 신호에 따라, 미리 설정한 테이블을 사용하여, 전자기 밸브 구동 신호를 연산하고 출력하여, 전자기 비례 밸브(23a)를 구동한다. 마찬가지로 전자기 밸브 구동 신호 테이블(146b)은 입력하는 붐 상승 하강 목표 파일럿압 신호에 따라, 미리 설정한 테이블을 사용하여, 전자기 밸브 구동 신호를 연산하고 출력하여, 전자기 비례 밸브(23b)를 구동한다.

암 크라우드 보정 파일럿압 게인 테이블(143)은 목표면 거리 신호를 입력하고, 목표면 거리에 따라, 미리 설정한 테이블을 사용하여, 암 크라우드 보정 파일럿압 게인을 연산하고, 승산기(144)로 출력한다. 승산기(144)는 암 크라우드 목표 파일럿압과 암 크라우드 보정 파일럿압 게인을 입력하고, 입력값을 승산하고, 선택기(145c)의 제2 입력단으로 출력한다. 암 크라우드 보정 파일럿압 게인 테이블(143)은 목표면 거리가 부의 방향으로 커질수록, 즉 작업기(15)가 목표면에 깊이 침입할수록, 암 크라우드 보정 파일럿압 게인이 작아지도록 설정한다. 이에 의해, 목표면 거리에 따라 암 크라우드 속도가 작아져, 작업기(15)의 목표면으로의 침입을 제한할 수 있다.

선택기(145c)는 암 크라우드 목표 파일럿압 신호를 제1 입력단에, 상술한 승산기(144)의 출력 신호를 제2 입력단에 각각 입력함과 함께, 반자동 제어 유효 플래그 신호를 전환 입력단에 입력한다. 선택기(145c)는 반자동 제어 유효 플래그 신호가 위인 경우에 암 크라우드 목표 파일럿압 신호를 선택 출력하고, 반자동 제어 유효 플래그 신호가 진인 경우에 암 크라우드 목표 파일럿압 신호와 암 크라우드 보정 파일럿압 게인을 승산한 암 크라우드 보정 파일럿압 신호를 선택 출력한다. 선택기(145c)로부터의 출력 신호는 암 크라우드 제어 파일럿압 신호로서, 전자기 밸브 구동 신호 테이블(146c)로 출력한다.

전자기 밸브 구동 신호 테이블(146c)은 입력하는 암 크라우드 제어 파일럿압 신호에 따라, 미리 설정한 테이블을 사용하여, 전자기 밸브 구동 신호를 연산하고 출력하여, 전자기 비례 밸브(25a)를 구동한다. 마찬가지로 전자기 밸브 구동 신호 테이블(146d)은 입력하는 암 덤프 목표 파일럿압 신호에 따라, 미리 설정한 테이블을 사용하여, 전자기 밸브 구동 신호를 연산하고 출력하여, 전자기 비례 밸브(25b)를 구동한다.

또한, 특허문헌 1에 기재되어 있는 벡터 방향 보정에 의해 붐 상승 목표 파일럿압, 암 크라우드 목표 파일럿압을 보정해도 된다.

이어서, 붐 증속 제어부(150)에서 행하는 연산의 일례를, 도 5를 사용하여 설명한다. 붐 증속 제어부(150)는 감산기(151)와, 파일럿압 상한값 테이블(152)과, 제2 파일럿압 상한값 테이블(153)과, 제3 파일럿압 상한값 테이블(154)과, 최댓값 선택기(155)와, 최솟값 선택기(156)와, 선택기(157)와, 전자기 밸브 구동 신호 테이블(158)을 구비하고 있다.

감산기(151)는 붐 보텀압 신호와 암 보텀압 신호를 입력하고, 붐 보텀압 신호로부터 암 보텀압 신호를 빼서 압력 편차를 연산하고 파일럿압 상한값 테이블(152)에 출력한다. 여기서, 압력 편차가 작아지는 것은 붐 보텀압에 대하여 암 보텀압이 증가하는 것을 나타내고, 이것은 작업기(15)에 걸리는 굴삭 부하가 증가한 것을 나타내고 있다. 파일럿압 상한값 테이블(152)은 입력한 압력 편차에 따라, 미리 설정한 테이블을 사용하여, 파일럿압 상한값을 연산하고 최댓값 선택기(155)로 출력한다.

파일럿압 상한값 테이블(152)은 붐 보텀압 신호와 암 보텀압 신호의 압력 편차가 작을수록, 즉 작업기(15)에 걸리는 굴삭 부하가 클수록, 파일럿압 상한값이 작아지도록 설정한다. 이와 같이 함으로써, 굴삭 부하가 증대된 경우에, 암 보텀압이 증가하여 붐 보텀압과의 편차가 작아진 것을 검출하고, 전자기 비례 밸브(24a)가 토출하는 붐 상승 증속 파일럿압을 제한하여 붐 증속 방향 제어 밸브(24)의 미터 인 개구를 제한한다. 따라서, 제2 유압 펌프(22)로부터 붐 실린더(5)로의 분류가 억제되고, 암 실린더(6)와 붐 실린더(5)의 속도 밸런스가 유지되기 때문에, 소정의 마무리 정밀도를 얻을 수 있다.

제2 파일럿압 상한값 테이블(153)은 입력한 암 보텀압 신호에 따라, 미리 설정한 테이블을 사용하여, 제2 파일럿압 상한값을 연산하고 최댓값 선택기(155)로 출력한다. 제2 파일럿압 상한값 테이블(153)은 암 보텀압 신호가 클수록, 제2 파일럿압 상한값이 커지도록 설정한다. 또한, 도면 중에 점선 A로 나타내는 암 보텀압은 릴리프압과 대략 일치하고 있고, 암 보텀압이 릴리프압과 대략 일치할 때까지 제2 파일럿압 상한값을 최대로 한다. 이와 같이 함으로써, 암 보텀압이 증가하여 릴리프압에 근접한 것을 검출하고, 전자기 비례 밸브(24a)가 토출하는 붐 상승 증속 파일럿압을 증가시켜 붐 증속 방향 제어 밸브(24)의 미터 인 개구를 크게 한다. 따라서, 제2 유압 펌프(22)로부터 붐 실린더(5)로의 분류를 가능하게 하고, 릴리프에 의한 손실을 피할 수 있다. 결과적으로, 상술한 암 보텀압이 증가하여 붐 보텀압과의 편차가 작아진 경우라도, 암 실린더(6)와 붐 실린더(5)의 속도 밸런스를 유지하기 위해 붐 증속 방향 제어 밸브(24)의 미터 인 개구가 제한된 후, 암 보텀압이 지나치게 커진 경우에 붐 증속 방향 제어 밸브(24)의 미터 인 개구를 크게 함으로써, 붐 및 암의 속도 밸런스를 유지한 채 릴리프에 의한 압력 손실을 피하는 것이 가능해진다.

제3 파일럿압 상한값 테이블(154)은 목표면 거리 신호를 입력하고, 미리 설정한 테이블을 사용하여, 제3 파일럿압 상한값을 연산하고 최댓값 선택기(155)로 출력한다. 제3 파일럿압 상한값 테이블(154)은 목표면 거리가 클수록, 제2 파일럿압 상한값이 커지도록 설정한다. 이와 같이 함으로써, 작업기(15)가 목표면으로부터 먼 위치에서는, 제2 유압 펌프(22)로부터 붐 실린더(5)로의 분류를 확실하게 가능하게 하여, 릴리프에 의한 손실을 피할 수 있다.

최댓값 선택기(155)는 파일럿압 상한값과 제2 파일럿압 상한값과 제3 파일럿압 상한값을 입력하고, 어느 최댓값을 선택하여, 파일럿압 상한값을 보정하고 최솟값 선택기(156)로 출력한다.

최솟값 선택기(156)는 오퍼레이터의 레버 조작에 의해 발생한 붐 상승 제어 파일럿압과 최댓값 선택기(155)로부터의 파일럿압 상한값을 입력하고, 어느 최솟값을 선택함으로써 붐 상승 제어 파일럿압을 보정하고 선택기(157)의 제2 입력단으로 출력한다.

선택기(157)는 붐 상승 제어 파일럿압 신호를 제1 입력단에, 상술한 최솟값 선택기(156)의 출력 신호를 제2 입력단에 각각 입력함과 함께, 반자동 제어 유효 플래그 신호를 전환 입력단에 입력한다. 선택기(157)는 반자동 제어 유효 플래그 신호가 위인 경우에 붐 상승 제어 파일럿압 신호를 선택 출력하고, 반자동 제어 유효 플래그 신호가 진인 경우에, 붐 상승 제어 파일럿압을 붐 보텀압, 암 보텀압, 목표면 거리에 따라 보정한 값을 선택하여 출력한다. 선택기(157)로부터의 출력 신호는 전자기 밸브 구동 신호 테이블(158)로 출력한다.

전자기 밸브 구동 신호 테이블(158)은 붐 상승 제어 파일럿압에 따라, 미리 설정한 테이블을 사용하여, 붐 상승 증속 전자기 밸브 구동 신호를 연산하고 출력하여, 전자기 비례 밸브(24a)를 구동한다.

이어서, 붐 증속 제어부(150)의 연산 플로우에 대하여 도 6을 사용하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 건설 기계의 제1 실시 형태를 구성하는 메인 컨트롤러의 붐 증속 제어부의 연산의 플로우의 일례를 도시하는 흐름도이다.

메인 컨트롤러(100)의 붐 증속 제어부(150)는 반자동 제어가 유효한지 여부를 판단한다(스텝 S101). 구체적으로는, 반자동 제어 유효 플래그 신호가 진인지 위인지를 판단한다. 반자동 제어 유효 플래그 신호가 진인 경우 (스텝 S102)로 진행하고, 그 이외의 경우는 복귀로 진행한다.

붐 증속 제어부(150)는 파일럿압 상한값과 제2 파일럿압 상한값과 제3 파일럿압 상한값을 연산한다(스텝 S102, S103, S104). 구체적으로는, 상술한 파일럿압 상한값 테이블(152)과 제2 파일럿압 상한값 테이블(153)과 제3 파일럿압 상한값 테이블(154)에서 실행된다.

붐 증속 제어부(150)는 파일럿압 상한값이 제2 파일럿압 상한값 초과인지 여부를 판단한다(스텝 S105). 파일럿압 상한값이 제2 파일럿압 상한값 초과인 경우 (스텝 S107)로 진행하고, 그 이외의 경우는 (스텝 S106)으로 진행한다.

(스텝 S105)에서, 파일럿압 상한값이 제2 파일럿압 상한값 초과가 아닌 경우, 붐 증속 제어부(150)는 파일럿압 상한값을 제2 파일럿압 상한값으로 설정한다(스텝 S106). 그 후, (스텝 S107)로 진행한다.

붐 증속 제어부(150)는 파일럿압 상한값이 제3 파일럿압 상한값 초과인지 여부를 판단한다(스텝 S107). 파일럿압 상한값이 제3 파일럿압 상한값 초과인 경우 (스텝 S109)로 진행하고, 그 이외인 경우는 (스텝 S108)로 진행한다.

(스텝 S107)에서, 파일럿압 상한값이 제3 파일럿압 상한값 초과가 아닌 경우, 붐 증속 제어부(150)는 파일럿압 상한값을 제3 파일럿압 상한값으로 설정한다(스텝 S108). 그 후, (스텝 S109)로 진행한다.

붐 증속 제어부(150)는 붐 제어 파일럿압이 파일럿압 상한값 미만인지 여부를 판단한다(스텝 S109). 붐 제어 파일럿압이 파일럿압 상한값 미만인 경우는, 복귀로 진행하고, 붐 상승 제어 파일럿압에 따라 붐 상승 증속 전자기 밸브(24a)를 제어한다. 이 경우에는, 본원 발명의 특징인 굴삭 부하 등에 의한 붐 증속 방향 제어 밸브(24)의 구동량의 제어는 실행되지 않는다. 붐 제어 파일럿압이 파일럿압 상한값 미만이 아닌 경우는 (스텝 S110)으로 진행한다.

(스텝 S109)에서, 붐 제어 파일럿압이 파일럿압 상한값 미만이 아닌 경우, 붐 증속 제어부(150)는 붐 상승 제어 파일럿압을 파일럿압 상한값으로 설정한다(스텝 S110). 구체적으로는 파일럿압 상한값에 따라 붐 상승 증속 전자기 밸브(24a)를 제어한다. 이 결과, 굴삭 부하 등에 의한 붐 증속 방향 제어 밸브(24)의 구동량의 제어가 이루어지므로, 굴삭 부하가 증대되어도 릴리프에 의한 손실을 피하면서, 분류를 억제하여 목표 궤적으로부터의 일탈을 방지할 수 있다.

이어서, 본 발명의 건설 기계의 제1 실시 형태의 동작에 대하여 도면을 사용하여 설명한다. 도 7a는 종래의 건설 기계의 시계열의 동작의 일례를 도시하는 특성도, 도 7b는 본 발명의 건설 기계의 일 실시 형태에 있어서의 건설 기계의 시계열의 동작의 일례를 도시하는 특성도이다.

도 7a는 붐 방향 제어 밸브(23), 붐 증속 방향 제어 밸브(24)를 동일한 파일럿압으로 구동한 경우의 예를 도시하고, 도 7b는 붐 방향 제어 밸브(23), 붐 증속 방향 제어 밸브(24)를 개별의 파일럿압으로 구동한 경우의 예를 도시한다.

도 7a 및 도 7b에 있어서, 횡축은 시간을 나타내고 있고, 종축은, (a) 목표면 거리, (b) 실린더 속도, (c) 미터 인 개구 면적, (d) 암 보텀 압력과 실린더 보텀 압력을 각각 나타내고 있다. 또한, 목표면 거리란, 작업기(15)와 시공 목표면까지의 거리를 말한다. 또한, 시각 T1은 붐 실린더(5)의 붐 보텀압보다도 암 실린더(6)의 암 보텀압의 압력이 높아진 시각을 나타내고 있다.

도 7a에 있어서, 시각 T0으로부터 굴삭을 개시하면, 암 실린더(6)로 압유가 공급되어 (b)에 도시한 바와 같이 암 실린더 속도가 증가한다. 목표면 거리가 0이 되면 (c)에 도시한 바와 같이 붐 방향 제어 밸브(23)의 미터 인 개구 면적이 증가하고, 붐 실린더(5)로 압유가 공급되어 붐 실린더 속도가 증가한다. 또한, 여기서는 도면의 간략화를 위해, 붐 방향 제어 밸브(23)와 붐 증속 방향 제어 밸브(24)의 파일럿압에 대한 개구 특성이 동일했다고 가정하고 설명한다. 붐 실린더 속도가 증가함으로써, (a)에 도시한 바와 같이 작업기(15)가 시공 목표면을 따라 동작하고, 목표면 거리가 0 부근으로 유지된다. 또한, 이때, (d)에 도시한 바와 같이 굴삭 반력에 의해 암 보텀압이 증가하고, 반대로 붐 보텀압이 감소한다.

시각 T1에 있어서, 붐 보텀압보다도 암 보텀압이 높아짐에 따라, 붐 증속 방향 제어 밸브(24)를 통과하는 분류량이 증가하므로, (b)에 도시한 바와 같이 붐 실린더 속도가 증가하고 암 실린더 속도가 감소한다. 이 결과, 목표면 거리가 증가한다. 이것은 환언하면, 작업기(15)가 시공 목표면으로부터 부상해 버린다는 문제를 일으킨다.

이어서, 본 실시 형태에 있어서의 동작을 도 7b를 사용하여 설명한다. 도 7b에 있어서도, 시각 T1'까지는 도 7a의 경우와 마찬가지로 동작한다. 본 실시 형태에 있어서는, 시각 T1'부터 시각 T1에 있어서, 암 보텀압이 붐 보텀압에 가까워지면, (c)에 도시한 바와 같이 붐 증속 방향 제어 밸브(24)의 미터 인 개구 면적이 감소하므로, 붐 증속 방향 제어 밸브(24)를 통과하는 분류량이 증가하지 않는다. 이에 의해, (b)에 도시한 바와 같이 붐 실린더 속도와 암 실린더 속도의 밸런스가 유지된다.

이것은 상술한 바와 같이 붐 증속 제어부(150)에 있어서의 제어에 의해, 암 보텀압에 따라 붐 증속 방향 제어 밸브(24)에 작용하는 파일럿압이 제한되기 때문이다. 이 결과, (a)에 도시한 바와 같이 목표면 거리가 0 부근으로 유지된다.

상술한 본 발명의 건설 기계의 제1 실시 형태에 의하면, 굴삭 부하에 따라 제2 방향 제어 밸브와 분류 가능하게 구성된 제1 증속 방향 제어 밸브의 구동량을 제어하므로, 굴삭 부하가 증대되어도 릴리프에 의한 손실을 피하면서, 분류를 억제하여 목표 궤적으로부터의 일탈을 방지할 수 있다. 이 결과, 소정의 마무리 정밀도를 확보할 수 있다.

실시예 2

이하, 본 발명의 건설 기계의 제2 실시 형태를 도면을 사용하여 설명한다. 도 8a는 종래의 건설 기계에 있어서의 붐 방향 제어 밸브, 붐 증속 방향 제어 밸브의 개구 특성의 일례를 도시하는 개구 특성도, 도 8b는 본 발명의 건설 기계의 제2 실시 형태를 구성하는 붐 방향 제어 밸브, 붐 증속 방향 제어 밸브의 개구 특성의 일례를 도시하는 개구 특성도이다.

본 발명의 건설 기계의 제2 실시 형태에 있어서, 유압 구동 장치의 구성은 대략 제1 실시 형태와 동일하지만, 파일럿압에 대한 개구 면적 특성을 일반적인 종래 기술의 특성으로부터 변경한 점이 상이하다.

도 8a의 (a)는 종래의 건설 기계에 있어서의 붐 상승 파일럿압에 대한 붐 방향 제어 밸브(23)의 붐 상승측의 개구 면적을 도시하고, 도 8a의 (b)는 종래의 건설 기계에 있어서의 붐 상승 증속 파일럿압에 대한 붐 증속 방향 제어 밸브(24)의 붐 상승측의 개구 면적을 도시하고 있다. 마찬가지로, 도 8b의 (a)는 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 붐 상승 파일럿압에 대한 붐 방향 제어 밸브(23)의 붐 상승측의 개구 면적을 도시하고, 도 8b의 (b)는 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 붐 상승 증속 파일럿압에 대한 붐 증속 방향 제어 밸브(24)의 붐 상승측의 개구 면적을 도시하고 있다. 또한, 각 도면에 있어서, 실선은 미터 인의 개구 면적 특성을 나타내고, 파선은 미터 아웃의 개구 면적 특성을 나타내고 있다.

종래 기술에서는, 도 8a에 도시한 바와 같이, 붐 방향 제어 밸브(23), 붐 증속 방향 제어 밸브(24)에 있어서, 각각의 붐 상승 파일럿압에 대하여 미터 인의 개구 면적과 미터 아웃의 개구 면적이 동시에 개방되도록 설정되어 있는 것이 일반적이다.

이에 비해, 본 실시 형태에 있어서는, 도 8b의 (a)에 도시한 바와 같이, 붐 방향 제어 밸브(23)를, 붐 상승 파일럿압에 대하여 미터 인의 개구 면적이, 미터 아웃의 개구 면적보다도 먼저 증가하기 시작하도록 설정하고, 붐 증속 방향 제어 밸브(24)를 도 8b의 (b)에 도시한 바와 같이, 붐 상승 증속 파일럿압에 대하여 미터 아웃의 개구 면적이, 미터 인의 개구 면적보다도 먼저 증가하기 시작하도록 설정하고 있다. 또한, 붐 방향 제어 밸브(23)의 미터 아웃의 개구 면적과 붐 증속 방향 제어 밸브(24)의 미터 아웃의 개구 면적을 동일한 파일럿압이 작용했다고 하고 비교한 경우, 붐 증속 방향 제어 밸브(24)의 미터 아웃의 개구 면적의 쪽이, 붐 방향 제어 밸브(23)의 미터 아웃의 개구 면적보다 먼저 증가하기 시작하도록 설정하고 있다. 환언하면, 붐 증속 방향 제어 밸브(24)의 개방 초기의 파일럿압을, 붐 방향 제어 밸브(23)의 개방 초기의 파일럿압보다 낮은 값으로 설정하고 있다.

이와 같이 개구 면적 특성을 설정함으로써, 파일럿압이 낮은 영역, 즉 붐 속도가 낮은 영역에서는, 붐의 미터 아웃의 개구 면적을 붐 증속 방향 제어 밸브(24)만으로 조절할 수 있다.

예를 들어, 본 실시 형태에 있어서 붐 상승 파일럿압을 도 8b의 (a)에 나타내는 파선 Pi1, 붐 상승 증속 파일럿압을 도 8b의 (b)에 나타내는 파선 Pi2로서 부여한 경우와, 종래 기술에 있어서 붐 상승 파일럿압을 도 8a의 (a)에 나타내는 파선 Pi1, 붐 상승 증속 파일럿압을 도 8a의 (b)에 나타내는 파선 Pi2로서 부여한 경우를 비교하면, 합계의 미터 아웃 개구 면적은 본 실시 형태의 쪽이 종래 기술보다도 작아진다.

이로 인해, 본 실시 형태에 있어서는, 예를 들어 굴삭 부하가 증대된 경우에, 붐 상승 증속 파일럿압을 제한하면, 붐 증속 방향 제어 밸브(24)의 미터 인 개구를 폐쇄함과 동시에 미터 아웃 개구 면적을 작게 할 수 있으므로, 붐 로드압을 상승시킬 수 있다. 이것에 의해, 굴삭 반력에 의한 붐 실린더(5)의 신장 방향의 부하 압력 저하를 방지할 수 있으므로, 암 실린더(6)와 붐 실린더(5)의 속도 밸런스가 유지된다. 이 결과, 소정의 마무리 정밀도를 얻을 수 있다.

이어서, 본 발명의 건설 기계의 제2 실시 형태의 동작에 대하여 도면을 사용하여 설명한다. 도 9a는 본 발명의 건설 기계의 제2 실시 형태에 있어서, 종래 기술의 개구 면적 특성을 구비한 방향 제어 밸브를 적용한 건설 기계의 시계열의 동작의 일례를 도시하는 특성도, 도 9b는 본 발명의 건설 기계의 제2 실시 형태에 있어서의 건설 기계의 시계열의 동작의 일례를 도시하는 특성도이다.

도 9a 및 도 9b에 있어서, 횡축은 시간을 나타내고 있고, 종축은, (a) 목표면 거리, (b) 실린더 속도, (c) 미터 인 개구 면적, (d) 미터 아웃 개구 면적, (e) 암 보텀 압력과 실린더 보텀 압력을 각각 나타내고 있다. 또한, 목표면 거리란, 작업기(15)와 시공 목표면까지의 거리를 말한다. 또한, 시각 T1은 붐 실린더(5)의 붐 보텀압보다도 암 실린더(6)의 암 보텀압의 압력이 높아진 시각을, 시각 T2는 붐 실린더(5)의 붐 보텀압이 대략 0이 된 시각을 나타내고 있다.

도 9a에 있어서, 시각 T0으로부터 굴삭을 개시하면, 암 실린더(6)로 압유가 공급되어 (b)에 도시한 바와 같이 암 실린더 속도가 증가한다. 목표면 거리가 0이 되면 (c)에 도시한 바와 같이 붐 방향 제어 밸브(23), 붐 증속 방향 제어 밸브(24)의 미터 인 개구가 순차 개방되고, 붐 실린더(5)로 압유가 공급되어 붐 실린더 속도가 증가한다. 동시에, (d)에 도시한 바와 같이 붐 방향 제어 밸브(23), 붐 증속 방향 제어 밸브(24)의 미터 아웃 개구도 순차 개방되고, 이것들의 개구 면적과 붐 실린더 속도에 따른 붐 실린더(5)의 로드측의 압력(이하, 붐 로드압이라고 기재)이 (e)에 도시한 바와 같이 발생한다. 붐 실린더 속도가 증가함으로써, (a)에 도시한 바와 같이 작업기(15)가 시공 목표면을 따라 동작하고, 목표면 거리가 0 부근으로 유지된다. 또한, 이때 굴삭 반력에 의해 암 보텀압이 증가하고, 반대로 붐 보텀압이 감소한다.

시각 T1'부터 시각 T1에 있어서, 암 보텀압이 붐 보텀압에 가까워지면, 상술한 바와 같이 붐 증속 방향 제어 밸브(24)에 작용하는 파일럿압이 제한되고, 결과적으로 (c)에 도시한 바와 같이 붐 증속 방향 제어 밸브(24)의 미터 인 개구 면적이 감소하므로, 붐 증속 방향 제어 밸브(24)를 통과하는 분류량이 증가하지 않고, (b)에 도시한 바와 같이 붐 실린더 속도와 암 실린더 속도의 밸런스가 유지된다. 이때, (d)에 도시한 바와 같이 붐 증속 방향 제어 밸브(24)의 미터 아웃 개구 면적도 감소하지만, 붐 방향 제어 밸브(23)의 미터 아웃 개구 면적이 상대적으로 크기 때문에, 합계의 미터 아웃 개구가 비교적 커지므로, (e)에 도시하는 붐 로드 압의 증가량은 작다.

시각 T2에 있어서, (e)에 도시한 바와 같이 굴삭 반력에 의해 붐 보텀압이 더욱 감소하고, 대략 0에 도달하면, (b)에 도시한 바와 같이 붐 실린더(5)가 공급 유량 이상의 속도로 신장하기 시작한다. 이 결과, (a)에 도시하는 목표면 거리가 증가한다. 이것은 환언하면, 작업기(15)가 시공 목표면으로부터 부상해 버린다는 문제를 일으킨다.

이어서, 본 실시 형태에 있어서의 동작을 도 9b를 사용하여 설명한다. 도 9b에 있어서도, 시각 T1'까지는 도 9a의 경우와 마찬가지로 동작한다. 본 실시 형태에 있어서는, 시각 T1'부터 시각 T1에 있어서도, (c)에 도시하는 미터 인 개구 면적에 대해서는 도 9a와 마찬가지로 동작한다. 한편, 미터 아웃 개구 면적에 대해서는, (d)에 도시한 바와 같이, 붐 증속 방향 제어 밸브(24)의 미터 아웃 개구 면적이 크게 감소한다. 붐 방향 제어 밸브(23)의 미터 아웃 개구 면적보다도 붐 증속 방향 제어 밸브(24)의 미터 아웃 개구 면적이 상대적으로 크게 구성되어 있기 때문에, 2밸브의 합계의 미터 아웃 개구 면적이 비교적 작아진다. 이것에 의해, (e)에 도시한 바와 같이, 붐 로드압이 비교적 크게 증가한다.

시각 T2에 있어서, 굴삭 반력에 의해 붐 보텀압이 더욱 감소하고, 대략 0에 도달한 경우라도, (e)에 도시한 바와 같이 붐 로드압이 비교적 크기 때문에, (b)에 도시한 바와 같이 붐 실린더(5)가 공급 유량 이상의 속도로 신장하는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, (a)에 도시한 바와 같이 목표면 거리가 0 부근으로 유지된다.

상술한 본 발명의 건설 기계의 제2 실시 형태에 의하면, 제1 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

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

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

5 : 붐 실린더(제1 유압 액추에이터)
6 : 암 실린더(제2 유압 액추에이터)
5b : 붐 실린더 보텀실측 압력 센서
6b : 암 실린더 보텀실측 압력 센서(굴삭 부하 센서)
15 : 작업기
21 : 제1 유압 펌프
22 : 제2 유압 펌프
23 : 붐 방향 제어 밸브(제1 방향 제어 밸브)
24 : 붐 증속 방향 제어 밸브(제1 증속 방향 제어 밸브)
25 : 암 방향 제어 밸브(제2 방향 제어 밸브)
32 : 모드 설정 스위치
100 : 메인 컨트롤러
130 : 목표면 거리 취득부
150 : 붐 증속 제어부
200 : 정보 컨트롤러
L1 : 제1 펌프 라인
L2 : 제2 펌프 라인

Claims (6)

1. 제1 유압 액추에이터와, 제2 유압 액추에이터와, 제1 유압 액추에이터 및 제2 유압 액추에이터에 의해 구동하는 작업기와, 제1 유압 펌프와, 제2 유압 펌프와, 상기 제1 유압 펌프의 토출 유로인 제1 펌프 라인에 설치되고, 상기 제1 유압 액추에이터로 공급되는 압유의 유량과 방향을 제어하는 제1 방향 제어 밸브와, 상기 제2 유압 펌프의 토출 유로인 제2 펌프 라인에 설치되고, 상기 제1 유압 액추에이터로 공급되는 압유의 유량과 방향을 제어하는 제1 증속 방향 제어 밸브와, 상기 제2 유압 펌프의 토출 유로인 제2 펌프 라인에 설치되고, 상기 제2 유압 액추에이터로 공급되는 압유의 유량과 방향을 제어하는 제2 방향 제어 밸브를 구비한 건설 기계에 있어서,
   상기 작업기에 걸리는 굴삭 부하를 검출하는 굴삭 부하 센서와,
   상기 제1 증속 방향 제어 밸브를 구동하는 제1 증속 제어부를 구비하고,
   상기 제1 증속 제어부는 상기 굴삭 부하 센서로 검출한 굴삭 부하에 따라 상기 제1 증속 방향 제어 밸브의 구동량을 제어하는
   것을 특징으로 하는 건설 기계.
2. 제1항에 있어서, 상기 작업기가 붐 및 암을 구비하고,
   상기 제1 유압 액추에이터는 상기 붐을 구동하는 붐 실린더이고,
   상기 제2 유압 액추에이터는 상기 암을 구동하는 암 실린더이고,
   상기 굴삭 부하 센서는 상기 암 실린더의 보텀측 유실의 압력을 계측하는 암 실린더 보텀실측 압력 센서이고,
   상기 제1 증속 제어부는, 상기 암 실린더 보텀실측 압력 센서로 계측한 암 실린더의 보텀측 유실의 압력에 따라 상기 제1 증속 방향 제어 밸브의 구동량을 제어하는
   것을 특징으로 하는 건설 기계.
3. 제1항에 있어서, 상기 작업기가 붐 및 암을 구비하고,
   상기 제1 유압 액추에이터는 상기 붐을 구동하는 붐 실린더이고,
   상기 제2 유압 액추에이터는 상기 암을 구동하는 암 실린더이고,
   상기 굴삭 부하 센서는 상기 암 실린더의 보텀측 유실의 압력을 계측하는 암 실린더 보텀실측 압력 센서와, 상기 붐 실린더의 보텀측 유실의 압력을 계측하는 붐 실린더 보텀실측 압력 센서이고,
   상기 제1 증속 제어부는, 상기 붐 실린더 보텀실측 압력 센서로 계측한 붐 실린더의 보텀측 유실의 압력과, 상기 암 실린더 보텀실측 압력 센서로 계측한 암 실린더의 보텀측 유실의 압력의 편차에 기초하여 상기 제1 증속 방향 제어 밸브의 구동량을 제어하는
   것을 특징으로 하는 건설 기계.
4. 제3항에 있어서, 상기 제1 증속 제어부는 상기 붐 실린더의 보텀측 유실의 압력과 상기 암 실린더의 보텀측 유실의 압력의 편차가 작을수록 상기 제1 증속 방향 제어 밸브의 개구 면적을 작게 하도록 제어하고, 상기 암 실린더의 보텀측 유실의 압력이 커질수록 상기 제1 증속 방향 제어 밸브의 개구 면적을 크게 하도록 제어하는
   것을 특징으로 하는 건설 기계.
5. 제1항에 있어서, 상기 작업기가 작업하는 목표면과 상기 작업기의 거리인 목표면 거리를 계측 또는 연산하는 목표면 거리 취득부를 더 구비하고,
   상기 제1 증속 제어부는 상기 목표면 거리에 따라, 상기 제1 증속 방향 제어 밸브의 구동량을 보정 제어하는
   것을 특징으로 하는 건설 기계.
6. 제1항에 있어서, 상기 제1 방향 제어 밸브 및 상기 제1 증속 방향 제어 밸브는, 파일럿 유압원으로부터 발생하는 파일럿 압유에 의해 구동됨과 함께,
   상기 제1 유압 액추에이터의 배출측 유실과 유압 탱크를 연통하는 미터 아웃 개구를 각각 구비하고,
   상기 제1 방향 제어 밸브의 미터 아웃 개구가 개방되기 시작하는 상기 파일럿압의 값보다도, 상기 제1 증속 방향 제어 밸브의 미터 아웃 개구가 개방되기 시작하는 상기 파일럿압의 값이 낮은 값으로 설정된
   것을 특징으로 하는 건설 기계.

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