KR20190003691A

KR20190003691A - 유압 기계의 제어 장치

Info

Publication number: KR20190003691A
Application number: KR1020187034714A
Authority: KR
Inventors: 다카유키 시로우즈; 히로시 마츠야마
Original assignee: 얀마 가부시키가이샤
Priority date: 2017-02-17
Filing date: 2018-02-16
Publication date: 2019-01-09
Also published as: KR102095146B1; JP2018132178A; WO2018151275A1; JP6789843B2; US20200056350A1; AU2018220395A1; EP3584449A4; EP3584449B1; EP3584449A1

Abstract

굴삭 선회 작업기 등의 유압 기계로서, 주행용의 유압 모터의 용량 전환이 가능한 구성인 것에 대하여, 유압 모터의 소용량 설정 상태에 있어서의 주행 속도의 고속화에, 주로 작업 주행에 사용되는 유압 모터의 대용량 설정 상태에서, 주행 속도의 고속화의 영향을 회피하고, 작업 정밀도를 확보한다. 각 유압 액추에이터의 구동시에, 엔진 회전수의 변화에 따라, 각 유압 액추에이터의 요구 유량에 대한 공급 유량의 비율의 목표치를 보정하도록 구성되어 있는 유압 기계의 제어 장치를, 그 복수의 유압 액추에이터에 포함되는 주행용의 유압 모터의 용량의 전환에 따라, 각 유압 액추에이터의 요구 유량에 대한 공급 유량의 비율의 목표치를 보정하도록 구성한다.

Description

유압 기계의 제어 장치

본 발명은, 굴삭 선회 작업기 등의 유압 기계를 구동시키기 위한 유압 액추에이터에 대한 작동유 공급 시스템에 사용되는 제어 장치에 관한 것이다.

종래, 예를 들어 특허문헌 1, 2 에 나타내는 바와 같은, 굴삭 선회 작업기 등의 유압 기계를 구동시키기 위한 유압 액추에이터에 대한 작동유 공급 시스템으로서, 방향 제어 밸브를 통하여, 가변 용량형의 유압 펌프로부터 토출되는 작동유를, 유압 액추에이터에 대해 공급하도록 구성된 것이 공지가 되어 있다.

상기 각 특허문헌에 개시되는 시스템에 있어서, 가변 용량형 유압 펌프의 토출 유량의 제어 기구는, 로드 센싱 밸브를 사용하여, 유압 펌프의 토출압과 방향 제어 밸브의 2 차측 (유압 액추에이터의 입구 포트측) 의 부하압의 차 (이하, 간단히「차압」이라고 칭한다) 가 일정해지도록, 유압 펌프의 토출 유량을 조정하는 구성으로 되어 있고, 한편, 방향 제어 밸브에 있어서의 유압 펌프로부터 유압 액추에이터로의 유로를 좁히는 미터인 스로틀의 개구 면적을, 그 수동 조작구의 조작량에 따라 변화시키는 것으로 하고 있다. 이로써, 방향 제어 밸브로부터 유압 액추에이터에는, 당해 수동 조작구로 설정된 액추에이터의 작동 속도에 알맞는 필요한 양의 작동유가 공급된다, 즉, 액추에이터의 요구 유량과 대략 동량의 공급 유량을 실현할 수 있으므로, 작동유 공급 시스템의 작동 효율을 높일 수 있다.

또, 특허문헌 1, 2 에는, 로드 센싱 밸브로 설정되는 목표 차압을 조정 가능하게 하는 기술이 개시되어 있다. 즉, 로드 센싱 밸브에 있어서의 부하압에 저항하여, 유압 펌프의 토출압에, 컨트롤러로 조정 가능한 제어압을 가하는 구성으로 하고 있다.

한편, 특허문헌 2 에 나타내는 바와 같이, 종래의 굴삭 선회 작업기에 있어서는, 그 복수의 유압 액추에이터의 중에, 예를 들어, 좌우 1 쌍의 크롤러식 주행 장치와 같은, 1 쌍의 주행 장치를 각별하게 구동시키기 위한 1 쌍의 주행용 유압 모터가 구비되어 있다.

특허문헌 2 에는, 유압 액추에이터 중, 주행용 유압 모터만을 구동시키는 경우, 즉, 차량이 주행하도록 설정되어 있는 것을 검출하였을 경우에, 상기 로드 센싱 밸브에 있어서의 목표 차압을 낮춤으로써 유압 펌프의 토출량을 저감시키는 기술이 개시되어 있고, 이로써, 다른 작업용의 유압 액추에이터에 비하여 요구되는 부하압이 작은 주행용 유압 모터를 구동시킬 때의 유압 펌프로부터의 토출량의 로스를 저감시켜, 유압 액추에이터의 작동 효율을 높이는 것으로 하고 있다.

또한, 특허문헌 3 에 나타내는 바와 같이, 용량 변경 수단으로서의 가동 사판을 구비한 주행용 유압 모터로서, 작은 경도 (傾倒) 각도의 고속 위치와, 큰 경도 각도의 저속 위치의 2 위치에 가동 사판의 경도 각도를 전환 가능한 구성으로 한 것이 공지가 되어 있다. 유압 펌프로부터의 토출 유량이 일정하다고 하였을 경우에, 가동 사판을 고속 위치로 하면 유압 모터는 그 용량이 작아져 고속으로 회전 구동되고, 가동 사판을 저속 위치로 하면 유압 모터는 그 용량이 커져 저속으로 회전 구동된다.

이 유압 펌프의 가동 사판 위치의 전환에 대해서는, 상기 특허문헌 3 에 있어서는, 차량의 운전석 근방에 형성한 레버 등의 수동 조작에 의한 것으로 하고 있고, 오퍼레이터의 임의로, 예를 들어, 차량을 노상 주행시키고자 하는 경우에는 이것을 고속 위치로 하고, 작업을 하면서 저속도로 주행시키고자 하는 경우에는 이것을 저속 위치로 한다는 것으로 되어 있다.

일본 공개특허공보 평2-76904호 일본 공개특허공보 2011-247301호 일본 공개특허공보 평10-338947호

상기의 특허문헌 3 에 나타내는 바와 같이 2 단으로 변속 가능한 주행용 유압 모터를 구비한 굴삭 선회 작업기 등의 유압 기계에 있어서는, 주행용 유압 모터의 가동 사판을 고속 위치 (소용량 설정 위치) 로 하였을 때 (이하,「고속 설정 상태」라고 칭한다) 의 차량의 주행 속도를 보다 높은 것으로 하면 좋겠다는 요망이 많다. 한편으로, 주행용 유압 모터의 가동 사판을 저속 위치로 하였을 때 (이하,「저속 설정 상태」라고 칭한다) 의 차량의 주행 속도에 대해서는, 확실한 작업 정밀도를 유지하기 위하여, 종래대로의 주행 속도이면 되는 것으로 여겨진다.

고속 설정 상태에 있어서의 차량의 주행 속도를 높이는 방법으로는, 엔진 회전수를 높이는 것을 생각할 수 있지만, 동일한 엔진 회전수로 저속 설정 상태로 전환하였을 때에, 저속 설정 상태에 있어서의 주행 속도도 높이게 되어, 상기 서술한, 저속 설정 상태에서의 주행 속도는 종래인 상태로 하는 요망에 맞지 않는다.

여기서, 특허문헌 3 에서는, 저속 설정 상태로 하였을 때에, 가변 용량형 유압 펌프의 최대 토출 유량을 저감시킴으로써, 주행 속도를 낮게 하는 것으로 하고 있다. 그러나, 이 기술은, 주행용 유압 모터의 대용량 설정 위치로의 전환에 맞추어 단순히 유압 펌프의 최대 경도 각도 위치를 일정 각도 저감시키는 것이고, 이 기술을, 특허문헌 1 에 나타내는 바와 같은, 로드 센싱 밸브를 사용한 펌프 제어 시스템과 조합한 경우, 이 최대 토출 유량의 저감에 좌우되지 않는 조작량 영역이라면, 수동 조작의 조작량에 따라 유압 펌프로부터 유압 액추에이터에 흐르는 유량이 조정되지만, 조작량이, 최대 토출 유량의 저감분에 대응하는 영역에 이르면, 거기서부터 수동 조작량을 최대 조작량까지 늘려도, 액추에이터로의 유량은 포화 상태로 그 조정을 할 수 없어, 조작성을 현저하게 저하시킨다는 사태가 일어날 수 있다.

유압 모터를, 가동 사판 등의 2 단 전환식의 용량 변경 수단의 구성을 변경한 것 (속도비를 변경한 것) 으로 변경하면, 상기 서술한 요망에 응할 수 있지만, 기계적인 설계 변경을 필요로 하고, 부품 공유화 등의 면에서 불리하며, 고비용화를 초래하는 것이 된다.

본원에 관련된 발명은, 이상과 같은 과제를 해결하기 위해서, 이하와 같은 수단을 사용하는 것이다.

즉, 본원에 관련된 제어 장치는, 엔진으로 구동되는 가변 용량형 유압 펌프로부터의 토출유로 구동되는 복수의 유압 액추에이터를 구비한 유압 기계의 제어 장치로서, 각 유압 액추에이터의 구동시에, 그 유압 액추에이터의 요구 유량을 만족시키도록 그 유압 펌프의 토출유의 유량을 제어하고, 또한, 엔진 회전수의 변화에 따라, 각 유압 액추에이터의 요구 유량에 대한 공급 유량의 비율의 목표치를 보정하도록 구성되어 있다. 그 복수의 유압 액추에이터에는, 그 유압 기계의 주행용의 유압 모터로서, 그 용량을, 적어도 2 단계의 상이한 용량으로 전환 설정 가능한 것을 포함하고 있고, 그 제어 장치는, 엔진 회전수의 변화에 더하여, 그 유압 모터의 용량의 전환에 따라, 각 유압 액추에이터의 요구 유량에 대한 공급 유량의 비율의 목표치를 보정하도록 구성되어 있다.

또, 상기 제어 장치의 제 1 양태로서, 상기 복수의 유압 액추에이터에는, 각각 별도로 형성되는 방향 제어 밸브의 미터인 스로틀을 통하여, 상기 유압 펌프로부터의 토출유가 공급되는 것이고, 상기 각 액추에이터의 요구 유량은, 각 방향 제어 밸브의 미터인 스로틀의 개도로 획정되는 것이다. 상기 제어 장치는, 상기 유압 펌프의 토출유가 갖는 토출압과 각 유압 액추에이터로의 공급유가 갖는 부하압 간의 차압에 대하여, 전체 액추에이터에 공통의 목표치를 설정하고 있고, 전체 유압 액추에이터에 대하여, 그 차압의 목표치를 달성하도록, 그 유압 펌프의 토출유의 유량을 제어하는 구성이고, 그 차압의 목표치를 보정함으로써, 엔진 회전수의 변화에 따른 상기 비율의 목표치의 보정, 및, 상기 유압 모터의 용량의 전환에 따른 상기 비율의 목표치의 보정을 실시하는 것이다.

또, 상기 제어 장치의 제 2 양태로서, 그 제어 장치는, 상기 차압의 목표치를 변화시키기 위한 제어압을, 전자 비례 밸브의 2 차압으로 생성하는 것으로 하고 있고, 엔진 회전수에 대한 그 전자 비례 밸브에 가하는 전류치로서의 제어 출력치의 상관 맵으로서, 복수의 맵을 기억하고 있다. 그 복수의 맵은, 상기 유압 모터의 상기 적어도 2 단계의 용량 설정마다 각각 대응한 2 이상의 맵을 포함하는 것이다.

또, 상기 제어 장치의 제 3 양태로서, 상기 2 이상의 맵은, 상기 유압 모터의 소용량 설정에 대응하는 제 1 맵과, 그 유압 모터의 대용량 설정에 대응하는 제 2 맵을 포함한다. 그 제어 장치는, 그 유압 모터의 그 대용량 설정시에 있어서, 실제로 그 유압 모터가 구동되는 상태인 것이 확인되었을 때에만 그 제 2 맵을 사용한 상기 유압 펌프의 토출유의 유량 제어가 실시되고, 그 이외에는, 그 제 1 맵을 사용한 그 유압 펌프의 토출유의 유량 제어가 실시되도록 구성되어 있다.

이상과 같은 유압 기계의 제어 장치에 의해, 그 주행용의 유압 모터의, 대용량 설정시의 출력 속도와 소용량 설정시의 출력 속도의 비율 (속도비) 을 변경할 수 있다. 즉, 일정한 엔진 속도로 유압 모터용의 방향 제어 밸브의 조작량을 일정하게 하고 있다고 가정한, 용량의 전환에 수반한 출력 속도차를, 그 유압 모터의 규격에 의해 규정되고 있는 값과는 상이한 값으로 할 수 있다.

따라서, 예를 들어 유압 기계의 노상 주행 속도를 고속화하기 위해서 고회전의 엔진을 구비하는 것으로 하였을 경우에, 하이 아이들 회전수 (엔진 회전의 최고속) 가 증가함으로써, 그 주행용의 유압 모터의 소용량 설정시에는 고속의 엔진 회전으로 노상 주행 속도의 고속화를 실현할 수 있는 한편으로, 대용량 설정시에는, 엔진의 고회전화에 의한 하이 아이들 회전수의 증가의 영향을 받지 않고, 작업을 하기 쉬운 종래의 주행 속도가 되도록, 그 유압 모터의 출력 속도를 낮게 억제할 수 있다.

상기 속도비의 변경은, 유압 모터의 가동 사판의 설정 위치를 변경함으로써도 가능하지만, 이 경우, 가동 사판의 위치 결정용의 복잡한 기구에 대한 설계 변경이 강요되어, 고비용으로 연결될 가능성이 있다. 그러나, 본원에 관련된 제어 장치는, 상기 제 1 양태로서 기재한 바와 같이, 토출압과 부하압 간의 차압의 목표치를 보정한다는, 기존의 부하 감지 (로드 센싱) 식 펌프 제어 시스템에서 채용되고 있는 구조를, 주행용의 유압 모터의 용량 전환시에 채용하는 것만이면 된다. 예를 들어, 상기 제 2 양태로서 기재한 바와 같이, 유압 모터의 용량 설정마다 대응한 맵을 2 이상 기억해 둔다는 구조이면 된다. 따라서, 저비용으로 전술한 바와 같은 효과를 발휘하는 제어 장치를 제공할 수 있다.

또, 상기의 차압의 목표치의 보정은, 유압 펌프의 토출유의 유량을 제어하는 것이므로, 주행용의 유압 모터뿐만 아니라, 전체 액추에이터에 대하여, 요구 유량에 대한 공급 유량의 비율의 보정이 적용되게 된다. 이 경우, 전술한 바와 같이 대용량 설정시의 주행용의 유압 모터의 출력 속도를 낮게 억제하는 것으로 하면, 주행 속도가 낮게 억제될 뿐만 아니라, 다른 액추에이터의 구동 속도도, 주행용의 유압 모터를 대용량 설정으로 전환하는 것에 수반하여, 구동 속도가 낮아져, 작업 효율이 떨어진다.

이 점, 상기 제 3 양태로서 기재한 바와 같이, 그 유압 모터의 대용량 설정시에 있어서, 실제로 그 유압 모터가 구동되는 상태인 것이 확인되었을 때에만, 대용량 설정시용의 제 2 맵을 사용하는 것으로 함으로써, 다른 액추에이터에 대해서는, 그 유압 모터의 용량 전환과는 관계없이, 유압 모터의 소용량 설정시에 대응하는 구동 속도로 구동시킬 수 있고, 주행 속도만 낮게 억제하면서, 소용량 설정시와 변함없는 효율이 양호한 작업을 실시할 수 있다.

도 1 은 유압 기계의 실시예로서의 굴삭 작업기의 측면도이다.
도 2 는 유압 액추에이터로의 압유 공급 시스템을 나타내는 유압 회로도이다.
도 3 은 부하 감지식 펌프 제어 시스템의 블록도이다.
도 4 는 제어압을 가하지 않은 경우의 부하 감지식 펌프 제어에 의한 엔진 회전수에 대한 유압 액추에이터로의 공급 유량의 그래프이다.
도 5 는 부하 감지식 펌프 제어에 관한 맵 및 그래프로서, 도 5(a) 는 제어 출력치의 맵, 도 5(b) 는 제어압의 그래프, 도 5(c) 는 목표 차압의 그래프이다.
도 6 은 제어압을 가한 경우의 부하 감지식 펌프 제어에 의한 엔진 회전수에 대한 유압 액추에이터로의 공급 유량의 그래프이다.
도 7 은 부하 감지식 펌프 제어에 의한 조작량에 대한 유압 액추에이터로의 공급 유량의 그래프이다.
도 8 은 주행 모터의 용량 전환에 대응한 부하 감지식 펌프 제어에 관한 맵 및 그래프로서, 도 8(a) 는 제어 출력치의 맵, 도 8(b) 는 제어압의 그래프, 도 8(c) 는 목표 차압의 그래프이다.
도 9 는 주행 모터의 용량 전환에 대응한 부하 감지식 펌프 제어에 의한 엔진 회전수에 대한 유압 액추에이터로의 공급 유량의 그래프이다.
도 10 은 주행 모터의 용량 전환에 대응한 부하 감지식 펌프 제어에 의한 조작량에 대한 유압 액추에이터로의 공급 유량의 그래프이다.

도 1 에 나타내는 유압 기계의 실시예로서의 굴삭 선회 작업기 (10) 의 개략 구성에 대해 설명한다. 굴삭 선회 작업기 (10) 는, 좌우 1 쌍의 크롤러식 주행 장치 (11) 를 구비한다. 각 크롤러식 주행 장치 (11) 는, 트랙 프레임 (11a) 에 구동 스프로킷 (11b) 및 종동 스프로킷 (11c) 을 지지하고, 구동 스프로킷 (11b) 과 종동 스프로킷 (11c) 사이에 크롤러 (11d) 를 권회하여 이루어진다. 또한, 주행 장치를 휠식 주행 장치로 하는 것도 생각할 수 있다.

좌우 1 쌍의 크롤러식 주행 장치 (11) 의 상부에는, 선회대 (12) 가, 양 크롤러식 주행 장치 (11) 에 대해 연직의 추축을 중심으로 회동 가능하게 탑재되고, 선회대 (12) 에, 엔진 (E), 펌프 유닛 (PU), 제어 밸브 유닛 (V) 등을 내장하는 보닛 (13) 이 탑재되어 있다. 선회대 (12) 에는 추가로 오퍼레이터용의 좌석 (14) 을 배치하고 있고, 좌석 (14) 의 전방이나 측방에는, 후술하는 각 유압 액추에이터를 조작하기 위한 레버나 페달 등의 수동 조작구가 배치되어 있다.

선회대 (12) 에는, 선회대 (12) 에 대해 수평 방향으로 회동 가능하게 붐 브래킷 (15) 이 형성되어 있고, 붐 브래킷 (15) 에 붐 (16) 의 기단부가 상하로 자유롭게 회동 (回動) 하도록 피봇되고, 붐 (16) 의 선단부에 아암 (17) 의 기단부가 상하로 자유롭게 회동하도록 피봇되고, 아암 (17) 의 선단부에, 작업기로서의 버킷 (18) 이 상하로 자유롭게 회동하도록 피봇되어 있다. 그 밖의 작업기로서, 좌우 1 쌍의 크롤러식 주행 장치 (11) 에, 배토용의 블레이드 (19) 가 상하로 자유롭게 회동하도록 장착되어 있다.

이상에서 서술한 굴삭 선회 작업기 (10) 의 각 구동부의 구동을 위해서, 굴삭 선회 작업기 (10) 에는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 복수의 유압 액추에이터가 구비된다. 도 1 에는, 대표적인 유압 액추에이터인 붐 실린더 (20), 아암 실린더 (21), 버킷 실린더 (22) 가 도시되어 있다. 붐 실린더 (20) 의 피스톤 로드의 신축동에 의해 붐 (16) 이 붐 브래킷 (15) 에 대해 상하 회동하고, 아암 실린더 (21) 의 피스톤 로드의 신축동에 의해 아암 (17) 이 붐 (16) 에 대해 상하 회동하고, 버킷 실린더 (22) 의 피스톤 로드의 신축동에 의해 버킷 (18) 이 아암 (17) 에 대해 상하 회동하는 구성으로 되어 있다.

이것들 이외에, 굴삭 선회 작업기 (10) 에는, 유압 실린더로 이루어지는 신축형의 유압 액추에이터로서, 도 1 에서는 도면 외의, 선회대 (12) 에 대해 붐 브래킷 (15) 를 수평 회동하기 위한 스윙 실린더, 좌우의 크롤러식 주행 장치 (11) 에 대해 블레이드 (19) 를 상하 회동하기 위한 블레이드 실린더 등이 구비되어 있다.

또, 굴삭 선회 작업기 (10) 에는, 유압 모터로 이루어지는 회전형의 유압 액추에이터로서, 도 1 에서는 도면 외의, 좌우의 크롤러식 주행 장치 (11) 중 일방의 구동 스프로킷 (11b) 을 구동시키기 위한 제 1 주행 모터 (23) (도 2 참조), 좌우의 크롤러식 주행 장치 (11) 중 타방의 구동 스프로킷 (11b) 을 구동시키기 위한 제 2 주행 모터 (24) (도 2 참조), 및 선회대 (12) 를 좌우의 크롤러식 주행 장치 (11) 에 대해 선회하기 위한 선회 모터 (25) (도 2 참조) 가 구비되어 있다.

도 2 의 유압 회로도에 의해, 굴삭 선회 작업기 (10) 에 구비되는 각 유압 액추에이터에 대한 유압 펌프의 토출유의 공급 제어 시스템에 대해 설명한다. 굴삭 선회 작업기 (10) 에는, 엔진 (E) 에 의해 구동되는 유압 펌프 (1) 가 구비되어 있다. 유압 펌프 (1) 는, 붐 실린더 (20), 아암 실린더 (21), 주행 모터 (23·24) 및 선회 모터 (25) 에 압유를 공급한다. 도 2 의 유압 회로도에서는, 이들을 대표적인 유압 액추에이터로서 도시하고, 다른 유압 액추에이터에 대해서는 도시를 생략하고 있다.

각 유압 액추에이터에는, 각 별도의 방향 제어 밸브가 구비되어 있고, 이들의 방향 제어 밸브를 합쳐서 상기 제어 밸브 유닛 (V) 으로 하고 있다.

각각의 방향 제어 밸브는, 전술한 각 수동 조작구의 수동 조작으로 위치가 전환되어, 오일의 공급 방향을 전환시킨다. 또한, 각 방향 제어 밸브에는 미터인 스로틀이 구비되어 있어, 각 수동 조작구의 조작량에 따라 미터인 스로틀의 개도가 변화한다. 이로써, 후술하는 부하 감지식 펌프 제어 시스템 (5) 에 의한 유압 펌프 (1) 의 토출 유량 제어와 함께, 각 유압 액추에이터에 대한 작동유의 공급 유량을, 각 유압 액추에이터의 요구 유량에 맞출 수 있어, 일을 하지 않고 탱크에 되돌아가 손실이 되는 잉여 유량을 저감시킬 수 있고, 유압 액추에이터로의 작동유 공급 시스템의 작동 효율의 향상을 도모하고 있다. 환언하면, 각 유압 액추에이터에 대하여, 그 방향 제어 밸브의 조작량에 대응하여 설정되는 미터인 스로틀의 개도에 의해, 그 요구 유량이 확정된다.

또한, 도 2 에서는, 방향 제어 밸브 (30·31·33·34·35) 각각의 수동 조작구로서, 붐 조작 레버 (30a)·아암 조작 레버 (31a)·제 1 주행 조작 레버 (33a)·제 2 주행 조작 레버 (34a)·선회 조작 레버 (35a) 가 형성되어 있는 것으로 하여 그려져 있지만, 이들의 수동 조작구는, 레버 이외에, 페달이나 스위치 등으로 해도 되고, 또, 적절히 통합해도 된다. 예를 들어, 1 개의 레버의, 일 방향의 회동에 의해, 1 개의 방향 제어 밸브를 제어하고, 타방향의 회동에 의해, 다른 방향 제어 밸브를 제어한다는 구성으로 해도 된다.

또, 수동 조작구 (레버 (30a·31a·33a·34a·35a)) 를 리모콘 (파일럿) 밸브로 하여, 수동 조작구의 조작으로 발생한 파일럿압에 의해 각 방향 제어 밸브 (30·31·33·34·35) 를 제어하는 것으로 해도 된다.

또, 굴삭 선회 작업기 (10) 에는, 변속 스위치 (26) 가 구비되어 있다. 변속 스위치 (26) 는, 가변 용량형 유압 모터인 제 1 주행 모터 (23) 의 가동 사판 (23a) 및 제 2 주행 모터 (24) 의 가동 사판 (24a) 에 연계되어 있고, 변속 스위치 (26) 의 조작으로, 가동 사판 (23a·24a) 이 동시에 경동되는 것으로 되어 있다. 또한, 페달이나 레버 등, 스위치 이외의 수동 조작구로, 주행 모터 (23·24) 의 가동 사판 (23a·24a) 을 조작하는 것으로 해도 된다.

본 실시예에서는, 변속 스위치 (26) 을 ON/OFF 전환 스위치로 하고 있고, 변속 스위치 (26) 의 ON 조작으로, 가동 사판 (23a·24a) 을, 노상 주행에 적절한 고속 (통상속) 설정용의 소경도 각도 (소용량) 위치에 배치하고, 변속 스위치 (26) 의 OFF 조작으로, 가동 사판 (23a·24a) 을, 작업 주행에 적절한 저속 (작업속) 설정용의 대경도 각도 (대용량) 위치에 배치하는 것으로 하고 있다.

보다 상세하게는, 각 가동 사판 (23a·24a) 은, 유압 액추에이터인 사판 제어 실린더 (23b·24b) 의 피스톤 로드에 연계되어 있고, 양 사판 제어 실린더 (23b·24b) 에 작동유를 공급하기 위한 개폐 밸브 (27) 가 형성되어 있다. 변속 스위치 (26) 을 넣으면 파일럿압으로 개폐 밸브 (27) 가 개방되어 사판 제어 실린더 (23b·24b) 에 작동유를 공급하고, 사판 제어 실린더 (23b·24b) 가 가동 사판 (23a·24a) 을 소경도 각도 위치로 압동 (押動) 한다. 한편, 변속 스위치 (26) 를 끊으면 개폐 밸브 (27) 는 사판 제어 실린더 (23b·24b) 로부터 작동유를 되돌려, 피스톤 로드의 스프링 탄성 지지에 의해 가동 사판 (23a·24a) 을 대경도 각도 위치로 되돌린다.

유압 펌프 (1), 유압 펌프 (1) 의 토출 압력이 과대가 되는 것을 방지하는 릴리프 밸브 (3), 그리고, 부하 감지식 펌프 제어 시스템 (5) 이 조합되어, 펌프 유닛 (PU) 을 구성하고 있다. 부하 감지식 펌프 제어 시스템 (5) 은, 펌프 액추에이터 (6), 로드 센싱 밸브 (7), 펌프 제어 비례 밸브 (8) 를 조합하여 이루어진다.

펌프 액추에이터 (6) 는, 유압 실린더로 이루어지고, 그 피스톤 로드 (6a) 를, 제 1 유압 펌프 (1) 의 가동 사판 (1a) 에 연계하고 있고, 피스톤 로드 (6a) 의 신축에 의해, 가동 사판 (1a) 을 동시에 경동시켜, 이들의 경도 각도를 변경한다. 이로써, 유압 펌프 (1) 의 토출 유량 (Q_P) 을 변경한다.

로드 센싱 밸브 (7) 의 급배 포트는, 펌프 사판 액추에이터 (6) 의, 피스톤 로드 신장용의 압유실 (6b) 과 연통되어 있다. 로드 센싱 밸브 (7) 는, 스프링 (7a) 에 의해, 펌프 사판 액추에이터 (6) 의 압유실 (6b) 로부터 오일을 빼내는 방향, 즉, 피스톤 로드 (6a) 를 수축하는 방향으로 탄성 지지되어 있다. 이 피스톤 로드 (6a) 의 수축 방향은, 가동 사판 (1a) 의 경사 각도 증대측, 즉, 유압 펌프 (1) 의 토출 유량 증대측으로 되어 있다.

로드 센싱 밸브 (7) 에는, 유압 펌프 (1) 로부터의 토출유의 일부가, 펌프 사판 액추에이터 (6) 의 압유실 (6b) 에 공급되는 작동유로서 도입된다. 그 일부는, 유압 펌프 (1) 의 토출압 (P_P) 에 기초하는 파일럿압으로서, 스프링 (7a) 에 저항하여 로드 센싱 밸브 (7) 에 부가된다. 로드 센싱 밸브 (7) 로의 파일럿압으로서의 토출압 (P_P) 은, 펌프 사판 액추에이터 (6) 의 압유실 (6b) 에 오일을 공급하는 방향, 즉, 피스톤 로드 (6a) 를 신장하는 방향으로 로드 센싱 밸브 (7) 를 전환하도록 작용한다.

또한, 전체 방향 제어 밸브에 대한, 미터인 스로틀을 거친 2 차측의 유압, 즉, 각 방향 제어 밸브로부터 각 유압 액추에이터로의 공급유의 유압의 전체 중에서, 최대의 유압, 즉, 최대 부하압 (P_L) 을 추출하고, 이것을 토출압 (P_P) 에 저항하는 파일럿압으로서 로드 센싱 밸브 (7) 에 부가하고 있다.

여기서, 각 방향 제어 밸브의 미터인 스로틀을 통과하여 해당의 유압 액추에이터로 공급되는 오일의 유량, 즉, 각 유압 액추에이터의 요구 유량 (Q_R) 은, 이하의「수학식 1」에 나타내는 수식에 의해 산출된다.

따라서, 후술하는 제어압 (P_C) 이 0 인 것으로 가정하면, 로드 센싱 밸브 (7) 의 위치는, 토출압 (P_P) 과 최대 부하압 (P_L) 간의 차압 (ΔP) (미제어 차압 (ΔP₀)) 이 스프링 (7a) 의 스프링력 (F_S) 을 상회하는지 하회하는지에 따라 전환된다. 즉, 차압 (ΔP) 이 스프링력 (F_S) 을 상회하면, 펌프 액추에이터 (6) 의 피스톤 로드 (6a) 가 신장되고, 가동 사판 (1a) 의 경도 각도를 감소시켜, 유압 펌프 (1) 의 토출 유량 (Q_P) 을 저감시킨다. 스프링력 (F_S) 이 차압 (ΔP) 을 상회하면, 펌프 액추에이터 (6) 의 피스톤 로드 (6a) 가 수축되고, 가동 사판 (1a) 의 경도 각도를 증대시켜, 유압 펌프 (1) 의 토출 유량 (Q_P) 을 증대시킨다.

상기의 식으로부터, 차압 (ΔP) 이 일정하면, 요구 유량 (Q_R) 은, 미터인 스로틀의 개도 (A) (단면적) 에 비례한다. 미터인 스로틀의 개도 (A) 는, 그 방향 제어 밸브의 수동 조작구의 조작량에 따라서 정해진다. 요컨대, 요구 유량 (Q_R) 은, 엔진 회전수의 변화와는 관계없이 정해지는 양이고, 조작량을 일정하게 유지하고 있는 한, 요구 유량 (Q_R) 은 일정하게 유지된다.

유압 펌프 (1) 로부터의 토출 유량 (Q_P) 의 부족에 의해, 조작되는 유압 액추에이터에 대한 방향 제어 밸브에 있어서의 미터인 스로틀을 통한 공급 유량이, 당해 유압 액추에이터의 요구 유량 (Q_R) 에 부족하면, 차압 (ΔP) 이 작아져, 스프링력 (F_S) 을 하회함으로써, 로드 센싱 밸브 (7) 가, 가동 사판 (1a) 의 경도 각도를 증대시키는 방향으로 작동하고, 유압 펌프 (1) 의 토출 유량 (Q_P) 을 증대시켜, 당해 유압 액추에이터로의 공급 유량을 증대시킨다. 이로써, 당해 유압 액추에이터의 구동 속도를, 그 수동 조작구로 설정한 속도까지 높일 수 있다.

한편, 유압 펌프 (1) 로부터의 토출 유량 (Q_P) 이 과잉인 경우, 차압 (ΔP) 이 커져, 스프링력 (F_S) 을 상회함으로써, 로드 센싱 밸브 (7) 가, 가동 사판 (1a) 의 경도 각도를 감소시키는 방향으로 작동하고, 유압 펌프 (1) 의 토출 유량 (Q_P) 을 저감시켜, 유압 액추에이터로의 공급 유량을, 그 요구 유량 (Q_R) 에 알맞는 값까지 저감시킨다. 이로써, 작동유의 과잉 공급량을 저감시킬 수 있다.

여기서, 예를 들어 각각의 레버 조작량 (각 방향 제어 밸브의 스풀 스트로크) 이 최대 (즉, 각 방향 제어 밸브의 미터인 스로틀의 개도가 최대) 라도, 조작 대상이 되는 유압 액추에이터에 의해, 요구 유량 (Q_R) 에는 차가 있다. 예를 들어, 붐 (16) 을 회동시키기 위한 붐 실린더 (20) 의 요구 유량은 높은 것으로 되어 있는 한편, 선회대 (12) 를 회동시키기 위한 선회 모터 (25) 의 요구 유량은, 그다지 높지 않다.

이와 같이, 개개의 액추에이터의 요구 유량이 달라도, 전술한 바와 같이 로드 센싱 밸브 (7) 에 있어서의 상기 차압 (ΔP) 을 스프링 (7a) 의 스프링력 (F_S) 으로 규정되는 차압 (목표 차압) 으로 하도록 가동 사판 (1a) 의 경도 각도가 제어됨으로써, 유압 펌프 (1) 는, 각각의 방향 제어 밸브로 규정되는 요구 유량에 알맞는 유량의 오일을 공급한다. 즉, 전체 액추에이터에 대하여, 요구 유량 (Q_R) 에 대한 공급 유량 (Q) 의 비율 (Q/Q_R) (이하,「공요 유량비」라고 칭한다) 이 1 이 되는 것을 목표로 하여 (이하, 이 목표치를「목표 공요 유량비 (Rq)」라고 한다), 유압 펌프 (1) 의 가동 사판 (1a) 의 경도 각도 (펌프 용량) 가 제어된다.

한편, 가동 사판 (1a) 의 경도 각도를 일정하게 하고 있는 경우, 유압 펌프 (1) 의 토출 유량 (Q_P) 은, 엔진 회전수 (N) 의 변화에 수반하여 변화한다.

여기서, 엔진 회전수의 변화와는 관계없이 로드 센싱 밸브 (7) 에 있어서의 목표 차압 (ΔP) 이 상기의 스프링력 (F_S) 으로 규정되는 규정 차압 (ΔP₀) 인 (즉, 전체 엔진 회전수역에 있어서, 전체 액추에이터의 구동에 대하여, 목표 공요 유량비 (Rq) 가 1 (Rq = 1) 이 되는 것을 목표로 펌프 (1) 의 가동 사판 (1a) 이 제어된다) 것을 전제로 하여, 붐 조작 레버 (30a) 의 조작량을 최대로 한 붐 (16) 의 회동과, 선회 조작 레버 (35a) 의 조작량을 최대로 한 선회대 (12) 의 회동을 교대로 실시하는 경우의 공급 유량 특성에 대하여, 도 4 를 사용하여 생각한다.

도 4 는 유압 액추에이터의 조작을 위해서 설정되어 있는 엔진 회전수 (N) 의 영역 전체에 걸친 유압 액추에이터의 공급 유량 (Q) 의 특성 (여기에서는 붐 실린더 (20) 로의 공급 유량 (Qb) 및 선회 실린더 (23) 의 공급 유량 (Qs) 의 특성) 을 나타내고 있고, 이 엔진 회전수 (N) 의 영역은, 로 아이들 회전수 (N_L) 를 최저치로 하고, 하이 아이들 회전수 (N_H) 를 최대치로 하는 것으로 되어 있다. 또, 가동 사판 (1a) 의 경도 각도에 대하여, 하이 아이들 회전수 (N_H) 에서의 엔진 구동시 (이하,「하이 아이들 회전시」라고 한다) 에 조작되는 것을 Θ_NH 로 하고, 로 아이들 회전수 (N_L) 에서의 엔진 구동시 (이하,「로 아이들 회전시」라고 한다) 에 조작되는 경우의 것을 Θ_NL 로 하고 있다.

도 4 에는, 가동 사판 (1a) 이 최대 경도 각도 위치에 있는 경우에 얻어지는 펌프 토출 유량 (Q_P) 의 최대량 (Q_PMAX) (이후, 최대 토출 유량 (Q_PMAX) 으로 한다) 의, 상기 엔진 회전수 영역에 걸쳐서의 변화를 나타내고 있다. 한편, 공급 유량 (Q) 은 실제로 방향 제어 밸브를 통하여 각 액추에이터에 공급되는 유량으로서, 각 액추에이터를 단독으로 구동시키는 한, 그 구동마다, 부하 감지식 펌프 제어 시스템 (5) 에 의해 유압 펌프 (1) 의 토출 유량 (Q_P) 이 그 요구 유량 (Q_R) 에 알맞도록 제어되므로, 결과적으로는 토출 유량 (Q_P) = 공급 유량 (Q) 이 된다. 이하의 설명은, 이것을 전제로 하고 있는 것으로 한다.

먼저, 목표 차압 (ΔP) 이 규정 차압 (ΔP₀) 으로 정해져 있는 한, 각 액추에이터가 조작될 때마다, 그 요구 유량 (Q_R) 을 만족시키도록 펌프 (1) 로부터의 토출유를 공급하기 위하여, 즉, 목표 공요 유량비 Rq = 1 로 하여, 가동 사판 (1a) 의 경도 각도가 제어된다.

여기서, 붐 조작 레버 (30a) 의 조작량을 최대로 하였을 경우의 붐 실린더 (20) 의 요구 유량 (Qb_R) 은, 방향 제어 밸브 (30) 의 미터인 스로틀의 최대 개구 면적 (S_MAX) (도 7 참조) 에 의해 결정되는 바, 이 요구 유량 (Qb_R) 은, 하이 아이들 회전시에 있어서의 펌프 최대 토출 유량 (Q_PHMAX) 보다 적기 때문에, 하이 아이들 회전시에 있어서의 붐 (16) 구동시의 가동 사판 (1a) 의 경도 각도 Θb1 은, 최대 경도 각도 Θ_MAX 이하이다 (본 실시예에서는 경도 각도 Θ_MAX 보다 작다). 즉, 하이 아이들 회전시에 있어서, 붐 실린더 (20) 로의 공급 유량 (Qb) 은 요구 유량과 동일한 Qb_R 이 된다. 즉, 하이 아이들 회전시에는, 붐 실린더 (20) 로의 공급 유량 (Qb) 이 최대치가 되고, 이 때의 붐 (16) 의 구동 속도가, 그 최대 구동 속도가 된다.

그러나, 붐 조작 레버 (30a) 의 조작량을 최대치로 유지하고 있는 한, 붐 실린더 (20) 의 요구 유량 (Qb_R) 은 일정한 한편, 그 요구 유량 (Qb_R) 이, 전체 액추에이터 중에서도 높은 것이므로, 엔진 회전수 (N) 가 하이 아이들 회전수 (N_H) 보다 저하됨에 따라, 최대 토출 유량 (Q_PMAX) 이 저하되면, 곧 (도 4 에 있어서, 엔진 회전수 (N) 가 N₁ 이 되는 시점), 최대 토출 유량 (Q_PMAX) 자체가 붐 실린더 (20) 의 요구 유량 (Qb_R) 과 동일해진다. 엔진 회전수 (N) 가 N_H 로부터 N₁ 로 저하되는 동안에, 부하 감지식 펌프 제어 시스템 (5) 은, 붐 실린더 (20) 의 목표 공요 유량비 Rq (= 1) 를 실현할 수 있도록, 가동 사판 (1a) 의 경도 각도를 증대시키고, 엔진 회전수 N = N₁ 의 시점에서, 이 가동 사판 (1a) 의 경도 각도가, 최대 각도 Θ_MAX 에 달하게 된다.

또한, 엔진 회전수 (N) 가 N₁ 을 하회하고, 로 아이들 회전수 (N_L) 까지 저하되는 동안에는, 최대 토출 유량 (Q_PMAX) 이 붐 실린더 (20) 의 요구 유량 (Qb_R) 을 하회하고, 결과적으로, 엔진 회전수의 저하에 수반하여, 붐 실린더 (20) 로의 공급 유량 (Qb) 이 최대 토출 유량 (Q_PMAX) 과 겹쳐져 저감된다. 이 공급 유량 (Qb) 의 저하에 수반하여, 붐 실린더 (20) 의 작동 속도, 즉, 붐 (16) 의 구동 속도가 저하하게 된다.

한편, 선회 조작 레버 (35a) 의 조작량을 최대로 하였을 경우의 선회 모터 (25) 의 요구 유량 (Qs_R) 은, 방향 제어 밸브 (35) 의 미터인 스로틀의 최대 개구 면적 (S_MAX) (도 7 참조) 에 의해 결정되고, 그 요구 유량 (Qs_R) 을 만족시키기 위하여, 하이 아이들 회전시에는, 유압 펌프 (1) 의 가동 사판 (1a) 이 경도 각도 Θs1 에 배치되어, 선회 실린더 (23) 를 그 최대 속도로 작동시키고, 즉, 선회대 (12) 를 그 최대 속도로 선회한다. 따라서, 하이 아이들 회전시에는, 붐 조작 레버 (30a) 의 조작량을 최대로 한 붐 실린더 (20) 의 구동과, 선회 조작 레버 (35a) 의 조작량을 최대로 한 선회 모터 (25) 의 구동을 교대로 실시함으로써, 붐 (16) 도 선회대 (12) 도, 각각의 최대 구동 속도로 회동한다.

그러나, 선회 조작 레버 (35a) 의 조작량을 최대로 한 선회 실린더 (23) 의 요구 유량 (Qs_R) 이 붐 조작 레버 (30a) 의 조작량을 최대로 한 붐 실린더 (20) 의 요구 유량 (Qb_R) 보다 상당히 낮고, 하이 아이들 회전시에, 가동 사판 (1a) 의 경도 각도 ΘH 는, 상기의 붐 조작 레버 (30a) 를 최대 조작량으로서의 붐 실린더 (20) 의 조작시에 있어서의 경도 각도 Θb1 보다 상당히 작은 것으로 되어 있고, 최대 경도 각도 Θ_MAX 까지 상당한 경동 허용폭을 갖고 있다.

따라서, 선회 조작 레버 (35a) 가 최대 조작량으로 유지되면서, 하이 아이들 회전수 (N_H) 로부터 엔진 회전수 (N) 가 저하되는 동안, 목표 공요 유량비 Rq = 1 로 한 부하 감지식 펌프 제어 시스템 (5) 의 펌프 제어에 의해, 공급 유량 (Qs) 이 상기 요구 유량 (Qs_R) 을 만족시키도록, 가동 사판 (1a) 의 경도 각도 Θ 가 각도 증대측으로 경동되는데, 이 경동 허용폭이 크기 때문에, 엔진 회전수 (N) 가 로 아이들 회전수 (N_L) 까지 저하되고, 가동 사판 (1a) 이 최대한으로 각도 증대측으로 경동되어 경도 각도 Θs2 까지 달한 상태에서도, 또한 최대 경도 각도 Θ_MAX 까지 도달하는 경우는 없다. 따라서, 이 로 아이들 회전수 (N_L) 까지 엔진 회전수 (N) 가 저하되는 동안, 선회 모터 (25) 로의 공급 유량 (Qb) 은 요구 유량 (Qb_R) 을 만족시키고 있고, 선회 모터 (25) 의 작동 속도는 상기 최대 속도 그대로 있고, 선회대 (12) 의 선회 속도도 상기 최대 속도 그대로 있다.

이와 같이, 붐 (16) 의 로 아이들 회전시의 구동 속도가 하이 아이들 회전시의 그것보다 저하되어 있는 한편으로, 선회대 (12) 의 로 아이들 회전시의 구동 속도가 하이 아이들 회전인 채로 유지되고 있다는 상황에 있어서, 오퍼레이터가, 엔진 (E) 을 로 아이들 회전수 (N_L) 로 구동시키고 있음으로써 상정되는 천천히로 한 속도로 붐 (16) 을 회동시키고 나서, 계속하여 선회대 (12) 를 회동 작업으로 이행하였을 때에, 그 회동 속도가 상정되어 있었던 것보다 빨라, 작업을 하기 힘든 것이 된다. 또, 선회대 (12) 를 미소한 속도로 동작시키고자 하는 경우라도, 엔진 회전수의 저감에서는 선회대 (12) 의 선회 속도가 변화하지 않기 때문에, 선회 조작 레버 (35a) 의 조정에 의해서만 속도를 조정할 수 있어, 선회의 미조작을 하기 어려운 기계가 된다.

그래서, 엔진 회전수의 저하량에 알맞도록 전체 액추에이터에 대한 목표 공요 유량비 (Rq) 를 일정한 비율로 저감시키고, 부하 감지식 펌프 제어 시스템 (5) 에 의한 펌프 제어를 실시함으로써, 각각의 조작시에 있어서의 각 액추에이터로의 공급 유량 (Q) 이, 요구 유량 (Q_R) 의 대소와 관계없이, 당해 엔진 회전수 (N) 의 저하량에 알맞도록 일률적으로 저감되고, 따라서, 각 액추에이터로 구동되는 각 구동부의 구동 속도를 일률적으로 저하시킬 수 있다.

예를 들어, 전술한 바와 같이 붐 (16) 의 회동과 선회대 (12) 의 회동을 교대로 실시하는 경우에는, 로 아이들 회전시에 있어서, 붐 (16) 의 회동이 하이 아이들 회전시에 비해 늦어진 것과 동등한 감각으로, 선회대 (12) 의 회동을 느리게 할 수 있어, 붐 (16) 의 회동에 대해 상대적으로 선회대 (12) 의 회동이 빠르게 느껴진다는 문제를 해소할 수 있다.

또, 이와 같은 펌프 제어에 의해, 엔진 회전수의 저하와 함께 선회 모터 (25) 의 구동 속도가 저하되므로, 목표 공요 유량비 Rq = 1 이 고정되어 펌프 제어될 때에는 불가능하였던, 엔진 회전수를 증감시킨 선회 모터 (25) 의 미속 조정에 의한 선회대 (12) 의 미묘한 위치 조정도 가능해진다.

이와 같이 엔진 회전수의 저하에 따라 전체 액추에이터의 목표 공요 유량비 (Rq) 를 저하하기 위한 수단으로서, 부하 감지식 펌프 제어 시스템 (5) 에 있어서는, 펌프 제어 비례 밸브 (8) 로서의 전자 비례 밸브가 형성되어 있고, 로드 센싱 밸브 (7) 에 펌프 제어 비례 밸브 (8) 로부터의 오일을 파일럿압유로서 공급한다. 이 오일이 갖는 로드 센싱 밸브 (7) 의 2 차압이, 최대 부하압 (P_L) 에 저항하도록 로드 센싱 밸브 (7) 에 부가되는 제어압 (P_C) 이다.

제어압 (P_C) 을 가한 만큼, 스프링력 (F_S) 과 균형을 이루는 데에 필요로 하는 토출압 (P_P) 과 최대 부하압 (P_L) 의 차압, 즉 목표 차압 (ΔP) 은 감소한다. 따라서, 제어압 (P_C) 을 높일수록 로드 센싱 밸브 (7) 가 가동 사판 (1a) 의 경도 각도 감소측으로 작용하여, 유압 펌프 (1) 의 토출 유량을 저감시킨다.

상기 제어압 (P_C) 은, 전자 비례 밸브인 펌프 제어 비례 밸브 (8) 의 솔레노이드 (8a) 에 인가되는 전류치에 의해 정해진다. 이것을 제어 출력치 (C) 로 한다. 그래서, 각 유압 액추에이터의 방향 제어 밸브에 대하여, 그 수동 조작구의 조작량에 대한 그 유압 액추에이터의 요구 유량의 상관을, 엔진 회전수마다 상정하고, 이렇게 하여 상정한 상관을 실현하도록, 엔진 회전수에 대응한 제어 출력치 (C) 의 상관 맵을 작성하고, 펌프 제어 비례 밸브 (8) 에 대한 제어 출력치를 제어하는 컨트롤러의 기억부에 이 맵을 기억시켜 둠으로써, 전술한 바와 같이, 엔진 회전수의 변화에 대응한 전체 유압 액추에이터의 공요 유량비의 제어 (즉, 복수의 액추에이터의 구동 속도가 엔진 회전수에 따라 동일한 비율로 저감하는 제어) 가 가능해진다. 이 맵에 기초하여, 본래는 1 이어야 할 전체 유압 액추에이터의 공요 유량비의 목표치를, 엔진 회전수의 저하에 따라 저하시키는 제어를,「감속 제어」라고 칭하는 것으로 하여, 이하, 설명한다.

굴삭 선회 작업기 (10) 에는, 도 3 에 나타내는 바와 같은 유압 액추에이터의 제어 시스템이 구성되어 있다. 먼저, 컨트롤러 (50) 가 구비하는 기억부 (51) 에, 전체 액추에이터를 대상으로 하는 엔진 회전수 (N) 에 대응하는 제어 출력치 (C) 의 상관 맵 (M) 이 기억되어 있다.

또한, 기억부 (51) 에 기억된 엔진 회전수 (N) 에 대한 제어 출력치 (C) 의 상관 맵 (M) 은, 굴삭 선회 작업기 (10) 에 있어서 몇 개 설정 가능하게 되어 있는 작업 모드마다 준비되어 있다. 본원에서는 특히, 도 8(a) 에 나타내는 바와 같이, 통상 모드 설정시에 선택되는 표준 맵 (M1) 및, 저속 주행 모드 설정시에 선택되는 저속 주행 맵 (M2) 만을 다루고 있지만, 그 밖에도, 굴삭 선회 작업기 (10) 에, 하이 아이들 회전수를 통상적인 경우보다 낮게 하는 연비 절약 모드 등도 설정 가능하게 하는 것을 생각할 수 있고, 이것을 설정하였을 경우에 사용되는 제어 출력치 (C) 의 맵도, 전술한 맵군에 포함하는 것을 생각할 수 있다.

컨트롤러 (50) 에는, 엔진 회전수 검출부 (52) 로부터 엔진 회전수의 검출 신호가, 또, 상기 변속 스위치 (26) 의 ON·OFF 신호가 입력된다. 또, 주행 검출 수단 (53) 으로부터, 실제로 굴삭 선회 작업기 (10) 가 주행하고 있는지의 여부 (요컨대, 주행 모터 (23·24) 가 구동되고 있는지의 여부) 의 판단을 나타내는 주행 검출 신호가 컨트롤러 (50) 에 입력된다. 또한, 주행 검출 수단 (53) 은, 주행 조작 레버 (33a·34a) 의 조작량을 검출하는 구성으로 해도 된다 (예를 들어, 양 레버 (33a·34a) 의 조작량이 0 일 때에는 주행하고 있지 않은 것으로 판단한다).

또한, 변속 스위치 (26) 의 ON·OFF 신호 및 주행 검출 수단 (53) 으로부터의 주행 검출 신호는, 표준 맵 (M1) 을 선택하는지 저속 주행 맵 (M2) 을 선택하는지에 관계되는 것으로, 이것들 이외에, 예를 들어 상기의 연비 절약 모드용의 맵의 선택에 관하여, 연비 절약 모드를 설정할 때에 ON 조작되는 스위치로부터의 신호 등이 컨트롤러 (50) 에 입력되는 것을 생각할 수 있다.

컨트롤러 (50) 는, 이들의 입력 신호에 기초하여 설정 모드를 판단하고, 기억부 (51) 에 기억되어 있는 엔진 회전수 (N) 에 대한 제어 출력치 (C) 의 상관 맵군 중에서, 설정 모드에 대응하는 맵을 선택하고, 선택한 맵에, 엔진 회전수 검출부 (52) 로부터의 입력 신호에 기초하는 엔진 회전수 (N) 를 적용시킴으로써, 제어 출력치 (C) 의 목표치를 결정한다.

전술한 신호의 입력에 기초하여 표준 맵 (M1) 및 저속 주행 맵 (M2) 중 일방이 어떻게 선택되는 것인지에 대해서는, 이후에 도 8 ∼ 10 을 사용하여 상세히 서술한다.

이 결정에 기초하여, 컨트롤러 (50) 는, 부하 감지식 펌프 제어 시스템 (5) 에 있어서의 펌프 제어 비례 밸브 (8) 의 솔레노이드 (8a) 에, 결정한 제어 출력치 (C) 의 전류를 부가하고, 펌프 제어 비례 밸브 (8) 로부터 로드 센싱 밸브 (7) 에, 당해 제어 출력치 (C) 의 부가로 생성된 제어압 (P_C) 을 갖는 파일럿압유를 공급하고, 이로써, 펌프 액추에이터 (6) 을 통하여, 유압 펌프 (1) 의 가동 사판 (1a) 의 경도 각도, 즉, 유압 펌프 (1) 의 토출 유량을 제어하는 것이다.

도 5 ∼ 도 7 에서,「감속 제어」에 관한, 제어 출력치 (C) 의 맵과 그 맵에 기초하는 펌프 제어의 양태에 대해 설명한다.

도 5(a) 는 엔진 회전수 (N) 를 하이 아이들 회전수 (N_H) 로부터 로 아이들 회전수 (N_L) 까지 저하시키는 것에 따른 제어 출력치 (C) 의 변화를 나타내는 표준 맵 (M1) 을 나타내고 있다. 또한, 여기에서는, 전술한 바와 같이 굴삭 선회 작업기 (10) 에 있어서 설정 가능한 몇 개의 모드마다 준비된 맵군 중의 대표적인 표준 맵 (M1) 의 구성에 대해 설명한다.

표준 맵 (M1) 은, 하이 아이들 회전시의 제어 출력치 (C) 를 최소치 (C₀) (펌프 제어 비례 밸브 (8) 의 2 차압 (제어압 (P_C)) 을 0 으로 하는 값) 로 하고, 로 아이들 회전시의 제어 출력치 (C) 를 최대치 (C_MAX) 로 하고 있고, 하이 아이들 회전수 (N_H) 로부터 로 아이들 회전수 (N_L) 까지 엔진 회전수 (N) 를 저하시킴에 따라, 제어 출력치 (C) 를 증가하는 것으로 하고 있다.

도 5(b) 및 도 5(c) 는 표준 맵 (M1) 에 기초하여 엔진 회전수 (N) 의 변화에 대응하여 펌프 제어 비례 밸브 (8) 의 제어 출력치 (C) (솔레노이드 (8a) 로의 인가 전류치) 를 변화시켰을 경우의, 로드 센싱 밸브 (7) 에 가해지는 압력의 변화를 나타내는 것으로서, 도 5(b) 는 펌프 제어 비례 밸브 (8) 의 2 차압, 즉, 제어압 (P_C) 의 변화를 나타내고, 도 5(c) 는 토출압 (P_P) 과 최대 부하압 (P_L) 의 차압 (ΔP) 의 목표치, 즉 목표 차압 (ΔP) 을 나타낸다.

하이 아이들 회전시에, 제어 출력치 (C) 가 최소치 (C₀) 임으로써, 제어압 (P_C) 은 0 이다. 따라서, 목표 차압 (ΔP) 은, 로드 센싱 밸브 (7) 의 스프링력 (F_S) 과 동등한 규정 차압 (ΔP₀) 이다. 하이 아이들 회전수 (N_H) 로부터 로 아이들 회전수 (N_L) 로 엔진 회전수 (N) 를 저하시킴에 따라, 제어 출력치 (C) 의 증가에 의해, 제어압 (P_C) 이 증가하고, 그 만큼, 목표 차압 (ΔP) 은 감소한다. 로 아이들 회전시의 목표 차압 (ΔP) 을 최소 목표 차압 (ΔP_MIN) 으로 한다.

도 6 은 엔진 회전수의 변화에 대응한 유압 액추에이터로의 공급 유량 특성에 나타나는「감속 제어」의 효과를 나타내는 도면으로서, 요구 유량이 상이한 2 개의 유압 액추에이터 (여기에서는, 붐 실린더 (20) 및 선회 모터 (25) 로 한다) 를 교대로 (즉, 각각 단독으로) 조작하는 작업 상태를 상정한 것이고, 요구 유량이 높은 붐 실린더 (20) 를 구동시키는 경우의 펌프 공급 유량 (Qb) 의 그래프와, 요구 유량이 낮은 선회 모터 (25) 를 구동시키는 경우의 공급 유량 (Qs) 의 그래프를 나타내고 있다. 또, 도 4 와 마찬가지로 최대 토출 유량 (Q_PMAX) 의 그래프를 그리고 있다. 또한, 각각, 그 조작 레버 (30a·35a) 의 조작량을 최대 (각 방향 제어 밸브 (30·35) 의 스풀 스트로크 (S) 를 최대치 (S_MAX)) 로 하였을 때의 것, 즉, 각각의 요구 유량 (Qb_R·Qs_R) 을 최대로 하였을 때의 것으로 한다. 또, 전술한 바와 같이, 가동 사판 (1a) 의 경도 각도에 대하여, 하이 아이들 회전시의 것을 Θ_NH, 로 아이들 회전시의 것을 Θ_NL 로 하고 있다.

먼저, 하이 아이들 회전시 (N = N_H) 에는, 펌프 제어 비례 밸브 (8) 의 제어 출력치 (C) 를 최소치 (C₀) 로 하고, 로드 센싱 밸브 (7) 에 제어압 (P_C) 을 가하지 않으므로 (즉, 규정 차압 (ΔP₀) 을 목표 차압 (ΔP) 으로 하므로), 각 액추에이터에 대하여, 목표 공요 유량비 Rq = 1 로 하여, 가동 사판 (1a) 이 제어된다. 따라서, 도 4 에서 설명한 하이 아이들 회전시의 경우와 마찬가지로, 붐 실린더 (20) 의 구동시에는 가동 사판 (1a) 이 경도 각도 Θb1 에 이르러 공급 유량 (Qb_H) 이 요구 유량 (Qb_R) 을 만족시키고 (Qb_H = Qb_R), 붐 (16) 을 그 최대 속도로 구동시키는 한편, 선회 모터 (25) 의 구동시에는 가동 사판 (1a) 이 경도 각도 Θs1 에 이르러 공급 유량 (Qs_H) 이 요구 유량 (Qs_R) 을 만족시키고 (Qs_H = Qs_R), 선회대 (12) 를 그 최대 속도로 선회한다.

한편, 로 아이들 회전시 (N = N_L) 에는, 펌프 제어 비례 밸브 (8) 의 제어 출력치 (C) 가 최소치 (C₀) 보다 큰 최대치 (C_MAX) 가 되고, 로드 센싱 밸브 (7) 에 제어압 (P_C) 이 가해지고, 목표 차압 (ΔP) 은, 규정 차압 (ΔP₀) - 제어압 (ΔP_C) 이 되어, 하이 아이들 회전시보다 감소한다. 이로써, 각 액추에이터의 목표 공요 유량비 (Rq) 를, 하이 아이들 회전시의 목표치 1 보다 작은 값으로 한다. 여기에서는, 로 아이들 회전시의 목표 공요 유량비 (Rq) 를 RqL 로 하는 경우에, RqL = N_L/N_H 로 한다. 따라서, 붐 실린더 (20) 의 구동시에, 가동 사판 (1a) 의 경도 각도 Θ_NL 은 Θb2 로 억제되고, 회동의 공급 유량 (Qb_L) 은 Qb_R × N_L/N_H 로 저감되는 한편, 선회 모터 (25) 의 구동시에, 가동 사판 (1a) 의 경도 각도 Θ_NL 은, 감속 제어가 없으면 Θs2 까지 경도 가능한 바, 그것보다 작은 Θs3 으로 억제되고, 공급 유량 (Qs_L) 은 Qs_R × N_L/N_H 로 저감한다. 이와 같이, 붐 실린더 (20) 도 선회 모터 (25) 도, 하이 아이들 회전수로부터 로 아이들 회전수로 엔진 회전수가 저하되는 데에 수반하여, 공급 유량 (Q) 이 동일한 비율로 저하되고, 각각의 구동 속도도 동일한 비율로 저하된다.

나아가서는, 하이 아이들 회전수 (N_H) 와 로 아이들 회전수 (N_L) 사이의 임의 엔진 회전수 (N_M) 로 엔진 (E) 이 구동될 때에는, 각 액추에이터 구동시에 있어서의 목표 공요 유량비 (Rq) 를 N_M/N_H 로 한다. 임의 엔진 회전수 (N_M) 는, 로 아이들 회전수 (N_L) 에 가까울수록 작아지는 수치이고, 따라서, 로 아이들 회전수 (N_L) 를 향하여 엔진 회전수 (N) 가 낮아질수록 각 액추에이터 구동시에 있어서의 목표 공요 유량비 (Rq) 가 저하된다.

또한, 임의 엔진 회전수 (N_M) 에 대응하는 목표 공요 유량비 (Rq) 를 N_M/N_H 로 하는 것은, 목표 엔진 회전수 (N) 의 저하에 수반하여, 각 액추에이터의 구동시의 공급 유량 (Q) 의 저하 양태를, 엔진 회전수의 저하 정도에 맞추는 것으로 하기 위한 일 실시예이고, 이것과는 상이한 수치로 해도 된다. 중요한 것은, 하이 아이들 회전수 (N_H) 로부터의 목표 엔진 회전수 (N) 의 저하와 함께 목표 공요 유량비 (Rq) 가 저하되는 것으로, 전체 액추에이터에 대하여, 각 액추에이터의 조작시마다 그 엔진 회전수의 저하에 맞춘 목표 공요 유량비 (Rq) 의 저감 효과가 얻어지는 것이다.

여기서, 도 4 에서 설명한 바와 같이, 붐 조작 레버 (30a) 의 조작량을 최대로 한 상태의 요구 유량 (Qb_R) 이 큰 붐 실린더 (20) 에 대해서는, 엔진 회전수의 변화에 관계없이 목표 차압 (ΔP) 을 바꾸지 않는 (목표 공요 유량비 Rq = 1 을 유지하는) 경우, 엔진 회전수 (N) 의 저하에 수반하는 공급 유량 (Qb) 의 저하가, 거의 엔진 회전수 (N) 의 저하에 수반하는 최대 토출 유량 (Q_PMAX) 의 저하에 의한 것으로 되어 있다. 그리고, 도 6 을 보면, 붐 조작 레버 (30a) 의 조작량을 최대로 한 붐 실린더 (20) 에 대한 공급 유량 (Qb) 을, 임의 엔진 회전수 (N_M) 에 대응하여 Qb_R × N_M/N_H 로 하는 경우, 엔진 회전수의 저하에 수반한 공급 유량 (Qb) 의 저하 양태가, 대체로 최대 토출 유량 (Q_PMAX) 의 저하 양태를 따른 것임을 알 수 있다.

한편, 선회 조작 레버 (35a) 의 조작량을 최대로 한 상태의 요구 유량 (Qs_R) 이 작은 선회 모터 (25) 에 대해서는, 도 4 에서 설명한 바와 같이, 엔진 회전수의 변화에 관계없이 목표 차압 (ΔP) 을 바꾸지 않는 (목표 공요 유량비 Rq = 1 을 유지하는) 경우, 하이 아이들 회전수 (N_H) 로부터 로 아이들 회전수 (N_L) 까지의 엔진 회전수 (N) 의 전역에 걸쳐서, 공급 유량 (Qs) 이 요구 유량 (Qs_R) 을 만족시키는 양으로 유지되고 있는 바, 도 6 을 보면, 선회 조작 레버 (35a) 의 조작량을 최대로 한 선회 모터 (25) 에 대한 공급 유량 (Qs) 을, 임의 엔진 회전수 (N_M) 에 대응하여 Qs_R × N_M/N_H 로 함으로써, 엔진 회전수의 저하에 수반하여, 그 엔진 회전수의 저하 정도로 공급 유량 (Qs) 이 저하되는 것임을 알 수 있다.

이와 같이, 엔진 회전수의 저하에 수반하여 도 5(a) 에 나타내는 제어 출력치 (C) 를 증가시키는 것에 의한 목표 공요 유량비 (Rq) 의 저감 효과는, 겉보기에는, 요구 유량이 작은 액추에이터에 대하여, 지금까지 엔진의 저회전시라도 요구 유량을 만족시키도록 유지되어 있던 공급 유량이 저감되므로, 그 효과가 현저하게 나타나는 것이고, 요구 유량이 큰 액추에이터에 대해서는, 엔진 회전수의 저하에 수반한 공급 유량의 저감 양태가, 최대 토출 유량 (Q_PMAX) 의 저하에 의한 것과 유사한 것이기 때문에, 그 효과가 분명하게는 나타나지 않지만, 도 5(a) ∼ 도 5(c) 에 보여지는 제어 출력치 (C), 제어압 (P_C) 및 목표 차압 (ΔP) 의, 엔진 회전수의 변화에 대응한 제어의 효과가, 붐 실린더 (20) 와 같이 요구 유량이 큰 유압 액추에이터에도 얻어지고 있는 것에는 변함없고, 즉, 전체 액추에이터에 대하여, 각각의 구동시에, 엔진 회전수에 대응한 목표 공요 유량비 (Rq) 의 저감에 의한 구동 속도의 저감 효과가 얻어지는 것이다.

이 결과로서, 전체 액추에이터에 대하여, 각각의 레버 위치를 바꾸지 않는 상황에 있어서, 엔진의 회전수의 저하에 수반하여, 일률의 양태로 (예를 들어 엔진 회전수가 저하된 정도로) 구동 속도가 저하되고, 저엔진 회전수에서의 엔진 구동하에 있어서 어느 액추에이터의 구동이 다른 액추에이터에 상대하여 빠르게 느껴지는 사태를 회피하고 있다.

또, 선회 모터 (25) 와 같이 요구 유량이 작은 액추에이터의 경우에는, 목표 공요 유량비 Rq = 1 로 고정되어 있던 경우에는 불가능했던 엔진 회전수를 변화시킨 액추에이터의 미속 조정이 가능해진다.

엔진 회전수의 변화에 대응한 감속 제어에 관련하여, 도 7 에서는, 어느 유압 액추에이터에 대한 레버 조작량, 즉, 그 방향 제어 밸브의 스풀 스트로크 (S) 에 대한 요구 유량 (Q_R) 및 공급 유량 (Q) 의 특성을 나타내고 있다. 요구 유량 (Q_R) 은, 스풀 스트로크 (S) 가 증대되는 것에 따라 증대되고, 최대 스트로크 (S_MAX) 에서 최대치 (Q_RMAX) 가 된다. 하이 아이들 회전시와 같이, 감속 제어에 의한 제어 출력이 없는 경우에는, 요구 유량 (Q_R) 이 펌프의 최대 토출 유량 (Q_PMAX) 을 상회하지 않는 한, 공요 유량비가 1 이 되고, 공급 유량 (Q_H) 은 요구 유량 (Q_R) 과 일치한다. 한편, 로 아이들 회전시의 공급 유량 (QL) 은, 감속 제어의 효과에 의해, 요구 유량 (Q_R) 에, 1 미만의 일정한 비율 (전술한 실시예에서는 N_L/N_H) 을 곱한 양이 된다. 즉, 스풀 스트로크 (S) 가 최대 스트로크 (S_MAX) 인 경우에는, Q_LMAX = Q_RMAX × N_L/N_H 가 된다. 이 대응 관계는 조작량 (스풀 스트로크 (S)) 의 상태에 관계없이 유지되고, 감속 제어가 적용되어 있는 상태라도, 로 아이들 회전시의 펌프의 공급 유량 (QL) 은 레버 조작량의 증대와 함께 증대되고, 액추에이터의 작동 속도도 증대된다.

또한 굴삭 선회 작업기 (10) 에서는, 감속 제어에 관련하여, 전술한 바와 같이, 통상 모드인지 저속 주행 모드인지의 선택에 기초하고, 도 8(a) 에 나타내는 표준 맵 (M1) 인지 저속 주행 맵 (M2) 인지의 선택이 이루어진다.

여기서, 도 3 을 사용하여 설명하면, 컨트롤러 (50) 는, 변속 스위치 (26) 및 주행 검출 수단 (53) 으로부터의 신호에 기초하여, 주행 모터 (23·24) 의 가동 사판 (23a·24a) 이 소경도 각도 (소용량) 위치 (통상속 위치) 에 있다고 판단할 때에는, 주행 모터 (23·24) 가 실제로 구동 상태 (주행 상태) 인지의 여부에 관계없이, 굴삭 선회 작업기 (10) 를 통상 모드로 설정하는 것으로 하고, 기억부 (51) 에 기억한 맵군 중에서 표준 맵 (M1) 을 선택한다.

한편, 주행 모터 (23·24) 의 가동 사판 (23a·24a) 이 대경도 각도 (대용량) 위치 (저속 위치) 에 있다고 판단하는 경우, 컨트롤러 (50) 는, 주행 모터 (23·24) 가 구동 상태 (주행 상태) 에 없으면, 굴삭 선회 작업기 (10) 를 통상 모드로 설정하는 것으로 하여, 표준 맵 (M1) 을 선택한다. 그리고, 주행 모터 (23·24) 가 실제로 구동 상태 (주행 상태) 에 있다고 판단하였을 경우에, 굴삭 선회 작업기 (10) 를 저속 주행 모드로 설정하는 것으로 하고, 기억부 (51) 에 기억한 맵군 중에서 저속 주행 맵 (M2) 을 선택한다. 즉, 저속 주행 맵 (M2) 이 선택되는 것은, 가동 사판 (23a·24a) 을 저속 위치로 한 상태의 주행 모터 (23·24) 를 실제로 구동시키는 경우 뿐이다.

표준 맵 (M1) 에서는, 하이 아이들 회전시의 제어 출력치 (C) 를 최소치 (C₀) (제어압 (P_C) 을 0 으로 하는 제어 출력치) 로 하고 있고, 엔진 회전수 (N) 를 저하시킴에 따라 제어 출력치 (C) 를 증가시키고, 로 아이들 회전시에서의 제어 출력치 (C) 를 최대치 (C_MAX) 로 하고 있다. 한편, 저속 주행 맵 (M2) 에서는, 하이 아이들 회전시의 제어 출력치 (C) 를 최소치 (C₀) 보다 큰 값 (C_W) 으로 하고 있고, 엔진 회전수 (N) 를 저하시킴에 따라 제어 출력치 (C) 를 증가시키고, 로 아이들 회전시에서의 제어 출력치 (C) 는, 통상 모드 설정시와 동일한 최대치 (C_MAX) 로 하고 있다.

즉, 표준 맵 (M1) 은, 엔진 회전수 (N) 의 하이 아이들 회전수 (N_H) 로부터 로 아이들 회전수 (N_L) 로의 저하에 수반하여, 제어 출력치 (C) 를, 최소치 (C₀) 로부터 최대치 (C_MAX) 까지 증가시키도록 설정된 것인 한편, 저속 주행 맵 (M2) 은, 엔진 회전수 (N) 의 하이 아이들 회전수 (N_H) 로부터 로 아이들 회전수 (N_L) 로의 저하에 수반하여, 제어 출력치 (C) 를, 최소치 (C₀) 보다 큰 값 (C_W) 으로부터 최대치 (C_MAX) 까지, 표준 맵 (M1) 의 제어 출력치 (C) 보다 작은 증가율로 증가시키도록 설정된 것이다.

도 8(b) 및 도 8(c) 는, 맵 (M1·M2) 에 기초하여 엔진 회전수 (N) 의 변화에 대응하여 펌프 제어 비례 밸브 (8) 의 제어 출력치 (C) (솔레노이드로의 인가 전류치) 를 변화시켰을 경우의, 로드 센싱 밸브 (7) 에 가해지는 압력의 변화를 나타내는 것으로서, 도 8(b) 에 있어서의 그래프 P_C1 은 통상 모드 설정시의 제어압 (P_C) 의 변화, 그래프 P_C2 는 저속 주행 모드 설정시의 제어압 (P_C) 의 변화를 나타내고, 도 8(c) 에 있어서의 그래프 ΔP1 은 통상 모드 설정시의 목표 차압 (ΔP) 의 변화, 그래프 ΔP2 는 저속 주행 모드 설정시의 목표 차압 (ΔP) 의 변화를 나타낸다.

하이 아이들 회전시에 있어서, 통상 모드 설정시에는, 제어 출력치 (C) 가 최소치 (C₀) 임으로써, 제어압 (P_C) 은 0 이다. 따라서, 목표 차압 (ΔP) 은, 최대 목표 차압 (ΔP₀) 이 된다. 한편, 동일하게 하이 아이들 회전시에 있어서, 저속 주행 모드 설정시는, 제어 출력치 (C) 를 최소치 (C₀) 보다 큰 값 (C_W) 으로 함으로써, 0 보다 큰 값 (P_CW) 의 제어압 (P_C) 이 발생한다. 이 제어압 (P_CW) 이 가해짐으로써, 목표 차압 (ΔP) 은, 최대 목표 차압 (ΔP₀) 보다 작은 ΔPW 가 된다.

즉, 하이 아이들 회전시에서는, 통상 모드 설정시에는 제어압 (P_C) 을 0 으로 하여, 감속 제어를 실시하지 않고, 저속 주행 모드 설정시에, 제어압 (P_CW) 을 부가하여, 전체 액추에이터에 대한 감속 제어 (즉, 목표 공요 유량비 (Rq) 의 저하) 를 실시하는 것으로 하고 있다.

한편, 로 아이들 회전시에서는, 전술한 바와 같이, 통상 모드 설정시에, 목표 공요 유량비 (Rq) 를 N_L/N_H (＜ 1) 로 저감시키기 위하여, 표준 맵 (M1) 에서 제어 출력치 (C) 의 최대치 (C_MAX) 를 결정하고, 제어압 (P_C) 을 최대치 (P_CMAX) 로 하여, 목표 차압 (ΔP) 을 최소 목표 차압 (ΔP_MIN) 으로 하는 감속 제어를 실시하고 있다. 그래서, 이 로 아이들 회전시에 있어서는, 저속 주행 모드 설정시에도, 목표 공요 유량비 (Rq) 를 공통의 것으로 하고 (즉, Rq = N_L/N_H), 저속 주행 맵 (M2) 상의 로 아이들 회전수 (N_L) 에 대응하는 제어 출력치 (C) 를 동일하게 최대치 (C_MAX) 로 하고, 제어압 (P_C) 을 최대치 (P_CMAX) 로 하고, 목표 차압 (ΔP) 을 최소 목표 차압 (ΔP_MIN) 으로 하여, 통상 모드 설정시와 공통의 감속 제어를 실시하는 것으로 하고 있다.

또한, 로 아이들 회전시에 있어서, 표준 맵 (M1) 상의 제어 출력치 (C) (= C_MAX) 와, 저속 주행 맵 (M2) 상의 제어 출력치 (C) 가 상이한 값인 것으로 해도 되고, 이 경우에는, 로 아이들 회전시에서 양 모드 사이에서의 모드 전환에 의해, 제어압 (P_C) 이 변화하고, 목표 차압 (ΔP) 이 변화하고, 목표 공요 유량비 (Rq) 가 변화하게 된다.

도 9 는 주행 모터 (23·24) 의 구동에 대하여, 통상 모드와 저속 주행 모드 사이에서의 모드 전환에 의해 주행 모터 (23·24) 로의 공급 유량 (Q) 에 나타나는 효과를 나타내는 도면이다. 또한, 어느 모드에 있어서도, 주행 조작 레버 (33a·34a) 의 조작량을 최대 (방향 제어 밸브 (33·34) 의 스풀 스트로크 (S) 를 최대치 (S_MAX)) 로 하였을 때의 것으로 한다.

하이 아이들 회전시에 있어서, 통상 모드에서는, 표준 맵 (M1) 에 기초하여, 제어압 (P_C) 이 가해지지 않은 상태 (즉,「감속 제어」를 하지 않는 상태) 에서의 로드 센싱 밸브 (7) 에 있어서의 목표 차압 (Δ_PMAX) 을 달성하도록, 즉, 목표 공요 유량비 Rq = 1 로 하여, 가동 사판 (1a) 의 경도 각도가 결정되고, 가동 사판 (23a·24a) 을 통상속 위치 (소용량 위치) 로 한 상태의 주행 모터 (23·24) 로의 공급 유량 (Qn) 은, 주행 모터 (23·24) 에 대한 요구 유량 (Qt_R) 을 만족시키는 것이 된다 (Qn = Qt_R).

그리고, 동일하게 하이 아이들 회전시에 있어서, 저속 주행 모드에서는, 저속 주행 맵 (M2) 에 기초하여, 제어 출력치 (C) 를 C_W 로 하여, 로드 센싱 밸브 (7) 에 제어압 (P_CW) 을 가하고, 목표 차압 (ΔP) 은, 제어압 (P_C) 이 없는 상태에서의 규정 차압 (ΔP₀) 보다 낮은 ΔP_W 가 되고, 목표 공요 유량비 (Rq) 의 값을, 통상 모드시의 값 1 보다 작은 값 Rqw_H (＜ 1) 로 하고, 이 목표 공요 유량비 (Rqw_H) 를 만족시키도록 가동 사판 (1a) 이 경동되고, 주행 모터 (23·24) 로의 공급 유량 (Qw) 은, 통상 모드 설정시의 Qt_R 보다 작은 Qw_H (= Qt_R × Rqw_H) 가 된다.

저속 주행 맵 (M2) 은, 하이 아이들 회전수 (N_H) 와 로 아이들 회전수 (N_L) 사이에서의 임의의 엔진 회전수 (N_M) 에 대응하여 제어 출력치 (C) (C₀ ＜ C ＜ C_MAX) 를 결정하는 것으로 되어 있고, 그 제어 출력치 (C) 로 생성되는 제어압 (P_C) 으로 얻어지는 목표 공요 유량비 (Rq) 는, 통상 모드시의, 그 때의 목표 엔진 회전수 (임의 엔진 회전수 (N_M)) 에 따라 얻어지는 값 N_M/N_H 로부터 더욱 저하된 값 Rqw (＜ N_M/N_H) 가 된다. 이 목표 공요 유량비 (Rqw) 를 만족시키도록 가동 사판 (1a) 이 경동되고, 주행 모터 (23·24) 로의 공급 유량 (Qw) 은, 통상 모드 설정시에 그 엔진 회전수 (N) 에 대응하여 얻어지는 공급 유량 (Qn) (= Qt_R × N_M/N_H) 보다, 더욱 저하되어, Qt_R × Rqw 가 된다.

또한, 로 아이들 회전시에는 목표 공요 유량비 Rqw = N_L/N_H 가 되고, 통상 모드와 저속 주행 모드의 전환 (주행 모터 (23·24) 의 용량의 전환) 에 의해서는 공급 유량 (QL) 이 변하지 않는 것으로 하고 있다.

이와 같이, 표준 맵 (M1) 으로부터 저속 주행 맵 (M2) 으로의 전환은, 유압 액추에이터 (특히 주행 모터 (23·24)) 의 공급 유량 특성상에 나타나는 효과로서, 임의의 엔진 회전수 (N) 에 대응하여, 원래는 1 인 목표 공요 유량비 (Rq) 를, 표준 맵 (M1) 을 사용하고 보정하여 (즉, 감속 제어하여) 얻은 값을, 또한 저속 주행 맵 (M2) 을 사용하고 보정하는 (감속 제어하는) 것을 의미한다. 또한, 하이 아이들 회전시에는, 표준 맵 (M1) 을 사용한 경우에 목표 공요 유량비 Rq = 1 이므로, 결과적으로, 저속 주행 맵 (M2) 을 사용함으로써 처음으로「감속 제어」가 이루어지는 것처럼 보이는 것이고, 로 아이들 회전시에는, 목표 공요 유량비 (Rq) 가 공통의 값 (N_L/N_H) 이 되므로, 결과적으로, 표준 맵 (M1) 으로부터 저속 주행 맵 (M2) 으로 전환된 경우에, 추가적인 감속 제어는 이루어지지 않게 된다.

이 저속 주행 모드로의 모드 전환에 수반하는 감속 제어 (주행 모터 (23·24) 에 대한 공요 유량비의 보정) 는, 주행 조작 레버 (33a·34a) 의 조작량, 또한, 동일한 엔진 회전수로, 주행 모터 (23·24) 의 가동 사판 (23a·24a) 을 통상속 위치로 하였을 때의 주행 속도의, 동일하게 저속 위치로 하였을 때의 주행 속도에 대한 속도비 (또는 양 주행 속도의 속도차) 를 크게 한다는 효과를 가져온다. 또, 이 속도비의 확대는, 엔진 회전수가 높은 영역에서 현저해지고, 하이 아이들 회전수에서 최대가 된다.

따라서, 예를 들어 굴삭 선회 작업기 (10) 의 노상 주행 속도를 고속화하기 위해서 고회전의 엔진을 구비한 경우에, 하이 아이들 회전수 (N_H) 부근의 엔진 고회전 속도 영역에 있어서, 통상 모드 설정으로 가동 사판 (23a·24a) 을 통상속 위치 (소용량 설정) 로 한 주행 모터 (23·24) 의 구동에 대해서는, 감속 제어를 하지 않거나 (목표 공요 유량비 Rq = 1), 목표 공요 유량비 (Rq) 의 저하율을 작게 억제함으로써, 이 영역에서의 엔진 회전수가 증가한 만큼, 구동 스프로킷 (11b) 의 구동 속도를 높일 수 있는 (주행 속도를 높일 수 있는) 한편, 저속 주행 모드로 하면, 주행 모터 (23·24) 의 저속 위치 (대용량 설정) 로의 전환에 의한 출력 속도의 저하에 더하여, 감속 제어, 즉, 목표 공요 유량비 (Rq) 를, 통상 모드 설정시의 것보다 더욱 저하되도록 보정함으로써, 유압 펌프 (1) 의 가동 사판 (1a) 의 경도 각도를 감소측으로 전환하는 제어가 이루어지므로, 엔진 회전수의 증가분이나 유압 펌프 용량의 증가분이 상쇄되어, 종래와 같은 작업을 하기 쉬운 저속으로 굴삭 선회 작업기 (10) 를 주행시킬 수 있다.

주행 모터 (23·24) 의 가동 사판 (23a·24a) 을, 통상속 위치로 하였을 때의 주행 속도와, 저속 위치로 하였을 때의 주행 속도의 차를 크게 하려면, 주행 모터 (23·24) 로서 사용되는 유압 모터의 가동 사판 (23a·24a) 의 저속 위치와 통상속 위치의 각도차를 변경한다는 것도 생각할 수 있지만, 유압 모터의 가동 사판은, 일정한 규격으로 설계되어 있고, 양 위치의 각도차를 변경하고자 생각하면, 설정상의 변경이 필요하여, 비용이 든다. 이 점, 감속 제어는, 기존의 펌프 제어 비례 밸브 (8) 를 사용하고, 그 제어 출력치 (C) 에 관한 맵을 변경하는 것만이면 되므로, 고비용화로 이어지는 경우도 없다.

또한, 감속 제어는, 로드 센싱 밸브 (7) 에 제어압 (P_C) 을 부가함으로써 유압 펌프 (1) 의 가동 사판 (1a) 의 경도 각도를 증대측으로 변경하는 것으로서, 전술한 바와 같이, 전체 액추에이터에 대하여, 그 공요 유량비를 저하시키는 효과를 가져온다.

여기서, 가동 사판 (23a·24a) 이 통상속 위치에 있어도 저속 위치에 있어도, 전술한 주행 검출 수단 (53) 으로부터의 주행 검출 신호에 기초하여, 주행 모터 (23·24) 가 구동 상태가 아닌 것으로 판단되면, 굴삭 선회 작업기 (10) 는 통상 모드로 설정되므로, 굴삭 선회 작업기 (10) 가 주행 정지하고 있는 동안에서의 다른 유압 액추에이터의 구동, 즉, 붐 실린더 (20), 아암 실린더 (21), 버킷 실린더 (22) 등의 구동에 관해서는, 엔진 회전수에 대응하여, 표준 맵 (M1) 에 기초하는 제어 출력치 (C) 의 제어에 의한 공급 유량의 제어를 받게 된다.

환언하면, 가동 사판 (23a·24a) 을 저속 위치로 하고, 실제로 주행 모터 (23·24) 를 구동시켜 굴삭 선회 작업기 (10) 를 저속 주행할 때에만, 주행 모터 (23·24) 로의 공급 유량에 대해 저속 주행 맵 (M2) 에 의한 제어를 받는 것이고, 다른 액추에이터에 대해서는, 당해 저속 주행 중에 주행 모터 (23·24) 가 구동되면서 다른 액추에이터가 구동된다는 경우가 없는 한, 전부, 표준 맵 (M1) 에 의해 공급 유량의 제어를 받는 것이고, 통상 모드로 상정된 작동 속도로 작동하는 것이다.

주행 모터 (23·24) 의 용량 전환에 대응한 감속 제어에 관련하여, 도 10 에서는, 하이 아이들 회전시에 있어서의 주행 모터 (23·24) 의 레버 조작량 (주행 조작 레버 (33a·34a) 의 조작량), 즉, 방향 제어 밸브 (33·34) 의 스풀 스트로크 (S) 에 대한 요구 유량 (Qt_R) 및 공급 유량 (Q) 의 특성을 나타내고 있다. 요구 유량 (Qt_R) 은, 스풀 스트로크 (S) 가 증대되는 것에 따라 증대되고, 최대 스트로크 (S_MAX) 에서 최대치 (Q_RMAX) 가 된다. 가동 사판 (23a·24a) 을 소경도 각도 (소용량) 위치 (통상속 위치) 로 한 통상 모드에 있어서는, 감속 제어가 없기 때문에, 공요 유량비가 1 이 되고, 공급 유량 (Qn) 은 요구 유량 (Qt_R) 과 일치한다. 한편, 가동 사판 (23a·24a) 을 대경도 각도 (대용량) 위치 (저속 위치) 로 한 저속 주행 모드에 있어서는, 감속 제어의 효과에 의해, 요구 유량 (Qt_R) 에, 1 미만의 일정한 비율 (전술한 실시예에서는 Rqw_H) 을 곱한 양이 된다. 즉, 스풀 스트로크 (S) 가 최대 스트로크 (S_MAX) 인 경우에는, Qw_MAX = Q_RMAX × Rqw_H 가 된다. 이 대응 관계는 조작량 (스풀 스트로크 (S)) 상태에 관련없이 유지되고, 감속 제어가 적용되고 있는 상태라도, 저속 주행 모드에 있어서의 펌프의 공급 유량 (Qw) 은 레버 조작량의 증대와 함께 증대되고, 주행 모터 (23·24) 의 작동 속도, 즉 구동 스프로킷 (11b) 의 회전 속도도 증대된다.

이상과 같이, 본원에 관련된 굴삭 선회 작업기 (10) 는, 엔진 (E) 으로 구동되는 가변 용량형 유압 펌프 (1) 로부터의 토출유로 구동되는 복수의 유압 액추에이터를 구비한 유압 기계로서, 그 제어 장치로서의 펌프 제어 시스템 (5) 은, 각 유압 액추에이터의 구동시에, 그 유압 액추에이터의 요구 유량 (Q_R) 을 만족시키도록 유압 펌프 (1) 의 토출유의 유량을 제어하고, 또한, 엔진 회전수 (N) 의 변화에 따라, 각 유압 액추에이터의 요구 유량 (Q_R) 에 대한 공급 유량 (Q) 의 비율 (Q/Q_R) 의 목표치 (Rq) 를 보정하도록 구성되어 있다. 그 복수의 유압 액추에이터에는, 굴삭 선회 작업기 (10) 의 주행용의 유압 모터로서, 그 용량을, 적어도 2 단계의 상이한 용량으로 전환 설정 가능한 주행 모터 (23·24) 를 포함하고 있다. 펌프 제어 시스템 (5) 은, 엔진 회전수 (N) 의 변화에 더하여, 주행 모터 (23·24) 의 용량의 전환에 따라, 각 유압 액추에이터의 요구 유량 (Q_R) 에 대한 공급 유량 (Q) 의 비율 (Q/Q_R) 의 목표치 (Rq) 를 보정하도록 구성되어 있다.

상기 복수의 유압 액추에이터에는, 각각 별도로 형성되는 방향 제어 밸브의 미터인 스로틀을 통하여, 유압 펌프 (1) 로부터의 토출유가 공급되는 것이고, 상기 각 액추에이터의 요구 유량 (Q_R) 은, 각 방향 제어 밸브의 미터인 스로틀의 개도로 획정되는 것이다. 부하 감지 (로드 센싱) 식의 펌프 제어 시스템 (5) 은, 유압 펌프 (1) 의 토출유가 갖는 토출압 (P_P) 과 각 유압 액추에이터로의 공급유가 갖는 최대 부하압 (P_L) 간의 차압 (ΔP) 에 대하여, 전체 액추에이터에 공통의 목표치를 설정하고 있고, 전체 유압 액추에이터에 대하여, 차압 (ΔP) 의 목표치를 달성하도록, 그 유압 펌프의 토출유의 유량을 제어하는 구성이다. 이 차압 (ΔP) 의 목표치를 보정함으로써, 엔진 회전수 (N) 의 변화에 따른 상기 비율 (Q/Q_R) 의 목표치 (Rq) 의 보정, 및, 주행 모터 (23·24) 의 용량의 전환에 따른 상기 비율 (Q/Q_R) 의 목표치 (Rq) 의 보정을 실시한다.

부하 감지식 펌프 제어 시스템 (5) 은, 상기 차압 (ΔP) 의 목표치를 변화시키기 위한 제어압 (P_C) 을, 전자 비례 밸브인 펌프 제어 비례 밸브 (8) 의 2 차압으로 생성하는 것으로 하고 있고, 또, 엔진 회전수 (N) 에 대한 펌프 제어 비례 밸브 (8) 에 가하는 전류치로서의 제어 출력치 (C) 의 상관 맵으로서, 복수의 맵을 기억하고 있다. 그 복수의 맵은, 주행 모터 (23·24) 의 상기 적어도 2 단계의 용량 설정마다 각각 대응한 2 이상의 맵 (M1·M2) 을 포함하는 것이다.

상기 2 이상의 맵 (M1·M2) 은, 주행 모터 (23·24) 의 소용량 설정에 대응하는 표준 맵 (M1) 과, 주행 모터 (23·24) 의 대용량 설정에 대응하는 저속 주행 맵 (M2) 을 포함한다. 주행 모터 (23·24) 의 그 대용량 설정시에 있어서, 실제로 주행 모터 (23·24) 가 구동되는 상태인 것이 확인되었을 때에만 저속 주행 맵 (M2) 을 사용한 유압 펌프 (1) 의 토출유의 유량 제어가 실시되고, 그 이외에는, 표준 맵 (M1) 을 사용한 유압 펌프 (1) 의 토출유의 유량 제어가 실시되도록 구성되어 있다.

이상과 같은 굴삭 선회 작업기 (10) 의 펌프 제어 시스템 (5) 에 의해, 주행 모터 (23·24) 의, 대용량 설정시의 출력 속도와 소용량 설정시의 출력 속도의 비율 (속도비) 을 변경할 수 있다. 즉, 일정한 엔진 속도로 주행 모터 (23·24) 용의 방향 제어 밸브 (33·34) 의 조작량 (스풀 스트로크 (S)) 을 일정하게 하고 있다고 가정한, 용량의 전환에 수반한 출력 속도차를, 주행 모터 (23·24) 로서의 유압 모터의 규격에 의해 규정되어 있는 값과는 상이한 값으로 할 수 있다.

따라서, 예를 들어 굴삭 선회 작업기 (10) 의 노상 주행 속도를 고속화하기 위해서 고회전의 엔진을 구비하는 것으로 하였을 경우에, 하이 아이들 회전수 (엔진 회전의 최고속) 가 증가함으로써, 주행 모터 (23·24) 의 소용량 설정시에는 고속의 엔진 회전으로 노상 주행 속도의 고속화를 실현할 수 있는 한편으로, 대용량 설정시에는, 엔진의 고회전화에 의한 하이 아이들 회전수의 증가의 영향을 받지 않고, 작업을 하기 쉬운 종래의 주행 속도가 되도록, 그 유압 모터의 출력 속도를 낮게 억제할 수 있다.

상기 속도비의 변경은, 주행 모터 (23·24) 의 가동 사판 (23a·24a) 의 설정 위치를 변경함으로써도 가능하지만, 이 경우, 가동 사판 (23a·24a) 의 위치 결정용의 복잡한 기구에 대한 설계 변경이 강요되어, 고비용으로 연결될 가능성이 있다. 그러나, 본원에 관련된 펌프 제어 시스템 (5) 은, 토출압 (P_P) 과 최대 부하압 (P_L) 간의 차압 (ΔP) 의 목표치를 보정한다는, 기존의 부하 감지식 펌프 제어 시스템에서 채용되고 있는 구조를, 주행 모터 (23·24) 의 용량 전환시에 채용하는 것만이면 된다. 예를 들어, 주행 모터 (23·24) 의 용량 설정마다 대응한 맵을 2 이상 기억해 둔다는 구조이면 된다. 따라서, 저비용으로 전술한 바와 같은 효과를 발휘하는 펌프 제어 시스템 (5) 을 제공할 수 있다.

또, 상기의 차압 (ΔP) 의 목표치의 보정은, 유압 펌프 (1) 의 토출유의 유량을 제어하는 것이므로, 주행 모터 (23·24) 뿐만 아니라, 전체 액추에이터에 대하여, 요구 유량 (Q_R) 에 대한 공급 유량 (Q) 의 비율 (Q/Q_R) 의 목표치 (Rq) 의 보정이 적용되게 된다. 이 경우, 전술한 바와 같이 대용량 설정시의 주행 모터 (23·24) 의 출력 속도를 낮게 억제하는 것으로 하면, 주행 속도가 낮게 억제될 뿐만 아니라, 다른 액추에이터의 구동 속도도, 주행 모터 (23·24) 를 대용량 설정으로 전환하는 것에 수반하여, 구동 속도가 낮아져, 작업 효율이 떨어진다.

이 점, 주행 모터 (23·24) 의 대용량 설정시에 있어서, 실제로 주행 모터 (23·24) 가 구동되는 상태인 것이 확인되었을 때에만, 대용량 설정시용의 저속 주행 맵 (M2) 을 사용하는 것으로 함으로써, 다른 액추에이터에 대해서는, 주행 모터 (23·24) 의 용량 전환과는 관계없이, 주행 모터 (23·24) 의 소용량 설정시에 대응하는 구동 속도로 구동시킬 수 있고, 주행 속도만 낮게 억제하면서, 소용량 설정시와 변함없는 효율이 양호한 작업을 실시할 수 있다.

산업상 이용가능성

본 발명은, 이상에서 서술한 굴삭 선회 작업기뿐만 아니라, 부하 감지식의 유압 펌프 제어 시스템이 채용되는 모든 유압 기계의 제어 장치로서 적용 가능하다.

Claims

엔진으로 구동되는 가변 용량형 유압 펌프로부터의 토출유로 구동되는 복수의 유압 액추에이터를 구비한 유압 기계의 제어 장치로서,
그 제어 장치는, 각 유압 액추에이터의 구동시에, 그 유압 액추에이터의 요구 유량을 만족시키도록 그 유압 펌프의 토출유의 유량을 제어하고, 또한, 엔진 회전수의 변화에 따라, 각 유압 액추에이터의 요구 유량에 대한 공급 유량의 비율의 목표치를 보정하도록 구성되어 있고,
그 복수의 유압 액추에이터에는, 그 유압 기계의 주행용의 유압 모터로서, 그 용량을, 적어도 2 단계의 상이한 용량으로 전환 설정 가능한 것을 포함하고 있고,
그 제어 장치는, 엔진 회전수의 변화에 더하여, 그 유압 모터의 용량의 전환에 따라, 각 유압 액추에이터의 요구 유량에 대한 공급 유량의 비율의 목표치를 보정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 유압 기계의 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 유압 액추에이터에는, 각각 별도로 형성되는 방향 제어 밸브의 미터인 스로틀을 통하여, 상기 유압 펌프로부터의 토출유가 공급되는 것이고,
상기 각 액추에이터의 요구 유량은, 각 방향 제어 밸브의 미터인 스로틀의 개도로 획정되는 것이고,
상기 제어 장치는, 상기 유압 펌프의 토출유가 갖는 토출압과 각 유압 액추에이터로의 공급유가 갖는 부하압 간의 차압에 대하여, 전체 액추에이터에 공통의 목표치를 설정하고 있고, 전체 유압 액추에이터에 대하여, 그 차압의 목표치를 달성하도록, 그 유압 펌프의 토출유의 유량을 제어하는 구성이고,
그 차압의 목표치를 보정함으로써, 엔진 회전수의 변화에 따른 상기 비율의 목표치의 보정, 및, 상기 유압 모터의 용량의 전환에 따른 상기 비율의 목표치의 보정을 실시하는 것을 특징으로 하는, 유압 기계의 제어 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 차압의 목표치를 변화시키기 위한 제어압을, 전자 비례 밸브의 2 차압으로 생성하는 것으로 하고 있고,
엔진 회전수에 대한 그 전자 비례 밸브에 가하는 전류치로서의 제어 출력치의 상관 맵으로서, 복수의 맵을 기억하고 있고,
그 복수의 맵은, 상기 유압 모터의 상기 적어도 2 단계의 용량 설정마다 각각 대응한 2 이상의 맵을 포함하는 것임을 특징으로 하는, 유압 기계의 제어 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 2 이상의 맵은, 상기 유압 모터의 소용량 설정에 대응하는 제 1 맵과, 그 유압 모터의 대용량 설정에 대응하는 제 2 맵을 포함하고,
그 유압 모터의 그 대용량 설정시에 있어서, 실제로 그 유압 모터가 구동되는 상태인 것이 확인되었을 때에만 그 제 2 맵을 사용한 상기 유압 펌프의 토출유의 유량 제어가 실시되고, 그 이외에는, 그 제 1 맵을 사용한 그 유압 펌프의 토출유의 유량 제어가 실시되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 유압 기계의 제어 장치.