KR20200016961A

KR20200016961A - 조타 제어 시스템

Info

Publication number: KR20200016961A
Application number: KR1020207000656A
Authority: KR
Inventors: 요시히코 마쓰오카; 슈헤이 오츠카; 타카시 시모마이; 타츠키 다나카
Original assignee: 카와사키 주코교 카부시키 카이샤
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2018-06-26
Publication date: 2020-02-17
Also published as: CN110785347A; JP7002231B2; DE112018002880B4; WO2019004181A1; KR102393340B1; JP2019010963A; DE112018002880T5

Abstract

타판 구동부가 원하지 않는 움직임을 하는 것을 방지할 수 있는 조작 제어 시스템을 제공한다. 조작 제어 시스템은, 타판 구동부와, 액압 펌프와, 방향 전환 밸브와, 차단 기구와, 제어 장치를 구비하고, 방향 전환 밸브와는 별도로 액압 펌프와 타판 구동부 사이에 배치되고, 그들 사이를 닫는 것에 의해 액압 펌프로부터 타판 구동부로 공급되는 압액의 흐름을 차단하고, 제어 장치는, 미리 정해지는 차단 조건을 충족하는 경우에 차단 기구가 액압 펌프로부터 타판 구동부로 공급되는 압액의 흐름을 차단하도록 차단 기구를 제어한다.

Description

조타 제어 시스템

본 발명은 타판(舵板)의 타각(舵角)을 변경하는 조타 제어 시스템에 관한 것이다.

선박에는, 진행하는 방향을 바꾸기 위한 조타 제어 시스템이 구비되어 있고, 조타 제어 시스템의 일 예로서 예를 들어 특허문헌 1과 같은 선박용 조타 장치가 알려져 있다. 특허문헌 1의 선박용 조타 장치는, 타판 구동부와 액압(液壓) 펌프를 구비하고 있고, 액압 펌프로부터 타판 구동부에 압액(壓液)을 공급하는 것에 의해 타판 구동부가 구동하도록 이루어져 있다. 또한, 타판 구동부와 액압 펌프 사이에는 전환 밸브가 개재하고 있다. 전환 밸브는, 타판 구동부에 흐르게 하는 압액의 방향을 전환할 수 있고, 이에 따라 타판의 타각을 바꿀 수 있다.

일본 공개특허 특개2012-136148호 공보

특허문헌 1에서는, 선박용 조타 장치의 고장에 대하여 아무 언급이 없다. 이에, 예를 들어, 전환 밸브가 열린 그대로의 상태에서 스틱(stick)한 경우, 타판 구동부에 의도하지 않은 작동액이 흐르고, 타판 구동부가 원하지 않게 움직이게 된다. 또한, 액압 펌프를 구동하는 전동기에 연결되는 배선이 단선되고, 그 상태에서 전환 밸브가 작동한 경우, 타판에 외력이 걸리면 그 힘에 의해 타판 구동부가 원하지 않게 움직이게 된다. 이 외에, 선박용 조타 장치에서의 고장은 다방면에 걸쳐서, 다른 고장에 의해 타판 구동부가 원하지 않게 움직일 가능성이 있다. 그러므로, 고장 시 등에서 조타 제어 시스템에서의 타판 구동부가 원하지 않게 움직이지 않도록 하는 것이 요망되고 있다.

따라서 본 발명은, 타판 구동부가 원하지 않는 움직임을 하는 것을 방지할 수 있는 조타 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명은, 공급되는 압액의 방향에 따른 방향으로 타판을 움직이게 하는 타판 구동부와, 상기 타판 구동부에 공급하는 압액을 토출하는 액압 펌프와, 상기 액압 펌프와 상기 타판 구동부 사이에 배치되고, 입력되는 조타 신호에 따라 상기 액압 펌프로부터 상기 타판 구동부로 공급되는 압액이 흐르는 방향을 전환하는 방향 전환 밸브와, 상기 방향 전환 밸브와는 별도로 상기 액압 펌프와 상기 타판 구동부 사이에 배치되고, 상기 액압 펌프와 상기 타판 구동부 사이를 닫는 것에 의해 상기 액압 펌프로부터 상기 타판 구동부로 공급되는 압액의 흐름을 차단하는 차단 기구와, 미리 정해지는 차단 조건을 충족하는 경우에 상기 차단 기구가 상기 액압 펌프로부터 상기 타판 구동부로 공급되는 압액의 흐름을 차단하도록 상기 차단 기구를 제어하는 제어 장치를 구비하는 것이다.

본 발명에 따르면, 차단 조건을 충족했을 때에 액압 펌프로부터 타판 구동부로의 작동액의 공급을 차단할 수 있다. 즉, 차단 조건을 충족했을 때, 타판의 움직임을 멈추는 한편 그 타각을 유지할 수 있고, 타판 구동부가 원하지 않는 움직임을 하는 것을 방지할 수 있다.

상기 발명에서, 상기 방향 전환 밸브는, 타판을 조작하기 위한 조타부로부터의 조작 지령에 따른 조타 신호가 입력되도록 이루어져 있고, 상기 차단 조건에는, 상기 조타 지령에 대해 상기 타판의 타각에 변화가 없는 상태(즉, 타판의 타각을 바꿀 수 없는 상태 또는 그 우려가 있는 상태)인 것을 포함해도 좋다.

상기 구성에 따르면, 예를 들어 조타 제어 시스템이 고장 나거나 하여, 조타 지령에 대해 타판의 타각에 변화가 없는 상태에서, 타판의 타각을 유지시킬 수 있다. 이에 따라, 조타 제어 시스템이 고장 나거나 했을 때에 타판에 외력이 작용하여도, 타판이 원하지 않는 방향을 향하는 것을 방지할 수 있다.

상기 발명에서, 상기 차단 기구는, 압액의 흐름을 차단할 때 상기 액압 펌프를 언로드 상태로 해도 좋다.

상기 구성에 따르면, 차단 조건을 충족하면, 액압 펌프는 언로드 상태가 되고, 액압 펌프에 걸리는 부하를 저감할 수 있다. 이에 따라, 차단 시에 조타 제어 시스템의 소비 에너지를 저감할 수 있고, 또한 액압 펌프의 손상을 억제할 수 있다.

상기 발명에서, 상기 제어 장치는, 상기 차단 조건을 충족하는지 여부에 따라 상기 차단 기구에 전환 신호를 출력하고, 상기 차단 기구는, 차단 전환 밸브와, 차단 밸브를 가지고, 상기 차단 전환 밸브는, 상기 전환 신호의 입력 상태에 따른 파일럿 압력을 상기 차단 밸브에 출력하며, 상기 차단 밸브는, 입력되는 파일럿 압력에 따라 상기 액압 펌프와 상기 타판 구동부 사이를 개폐해도 좋다.

상기 구성에 따르면, 파일럿 압력에 따른 구동력에 의해 차단 밸브를 작동시킬 수 있다. 따라서 전자식의 차단 밸브에 비해 큰 유량의 작동액을 통과시킬 수 있으므로, 조타 제어 시스템을 대형의 타판 구동부에 적용할 수 있다.

상기 발명에서, 상기 액압 펌프는, 기름 통로를 통해 상기 방향 전환 밸브에 연결되고, 상기 제어 장치는, 상기 차단 조건을 충족하는지 여부에 따라 상기 차단 기구에 전환 신호를 출력하고, 상기 차단 기구는, 차단 전환 밸브와, 차단 밸브를 가지고, 상기 차단 전환 밸브는, 상기 전환 신호의 입력 상태에 따른 파일럿 압력을 상기 차단 밸브에 출력하고, 상기 기름 통로의 압액을 파일럿 압력으로서 출력하기 위해 상기 기름 통로에 연결되고, 상기 차단 밸브는, 입력되는 파일럿 압력에 따라 상기 액압 펌프와 상기 타판 구동부 사이를 개폐하며, 상기 기름 통로에는, 상기 차단 전환 밸브와의 연결 개소보다 하류측의 부분을 흐르는 압액을 승압하기 위해 승압부가 형성되어 있어도 좋다.

상기 구성에 따르면, 액압 펌프에서 토출되는 작동액에 의해 차단 전환 밸브를 작동시킬 수 있다. 이에 따라, 조타 제어 시스템의 부품 개수의 증가를 억제할 수 있다.

상기 발명에서, 상기 제어 장치는, 상기 차단 조건을 충족하는지 여부에 따라 상기 차단 기구에 전환 신호를 출력하고, 상기 차단 기구는, 전자 차단 밸브를 가지며, 상기 전자 차단 밸브는, 상기 전환 신호의 입력 상태에 따라 상기 액압 펌프와 상기 타판 구동부 사이를 개폐해도 좋다.

상기 구성에 따르면, 제어 장치에서 차단 밸브에 직접 전환 신호를 출력하여 움직이게 할 수 있으므로, 차단 밸브를 움직이기 위해 파일럿 밸브가 불필요하다. 따라서 조타 제어 시스템(1B)의 부품 개수를 저감할 수 있다.

본 발명에 의하면, 타판 구동부가 원하지 않는 움직임을 하는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 제1 실시형태의 조타 제어 시스템의 구성을 나타내는 유압 회로도이다.
도 2는 조타 제어 시스템이 실행하는 타각 정지 처리의 순서를 나타내는 플로 차트이다.
도 3은 제2 실시형태의 조타 제어 시스템의 구성을 나타내는 유압 회로도이다.
도 4는 제3 실시형태의 조타 제어 시스템의 구성을 나타내는 유압 회로도이다.

이하, 본 발명에 따른 제1 내지 제3 실시형태의 조타 제어 시스템(1, 1A, 1B)에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에서 사용하는 방향의 개념은, 설명하는 데 있어 편의상 사용하는 것이고, 발명의 구성의 방향 등을 그 방향으로 한정하는 것은 아니다. 또한, 이하에 설명하는 조타 제어 시스템(1, 1A, 1B)은, 본 발명의 일 실시형태에 지나지 않는다. 따라서, 본 발명은 실시형태로 한정되지 않고, 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 추가, 삭제, 변경이 가능하다.

<제1 실시형태>

[조타 제어 시스템]

선박에서는, 조타실에 있는 조타부(5)의 타륜의 조작 및 오토 파일럿 기능 등에 기초해서 입력되는 조타 신호에 따라 선박의 진행 방향을 바꿀 수 있도록 이루어져 있고, 선박은 그 진행 방향을 바꾸기 위해 조타 제어 시스템(1)을 구비하고 있다. 조타 제어 시스템(1)은, 압액(예를 들어, 기름 또는 물 등의 액체)에 의해 구동하도록 이루어져 있고, 타판(12)과, 타판 구동부(2)와, 전액(電液) 구동 장치(3)와, 제어 장치(4)와, 조타부(5), 센서군(6)을 구비하고 있다.

[타판]

타판(12)은, 선박의 진행 방향을 바꾸기 위한 부재이고, 선박의 선미 부근에 장착되어 있다. 보다 상세하게 설명하면, 타판(12)은, 측면에서 보아 대략 직사각형의 형상의 부재이고, 타판(12)은 타축(11)에 고정되어 있다. 타축(11)은, 그 축선이 대략 수직으로 연장되는 한편 그 축선 둘레로 회동 가능한 상태로 선박의 선미에 장착되어 있고, 타판(12)은, 상하 방향으로 세워지는 한편 전후 방향으로 연장하도록 타축(11)에 고정되어 있다. 또한, 타축(11)에는, 타병(舵柄, 13)이 장착되어 있다. 타병(13)은, 타축(11)에서 그 축선에 직교하는 방향으로 연장하고 있고, 타병(13)에는, 타축(11)을 회동시키기 위해 타판 구동부(2)가 설치되어 있다.

[타판 구동부]

타판 구동부(2)는, 예를 들어 램 실린더(ram cylinder) 기구이고, 램(14)과, 2개의 실린더(15, 16)를 가지고 있다. 램(14)은, 램 축(14a)과 램 핀(14b)을 가지고 있다. 램 축(14a)은, 그 축선 방향으로 연장하는 직사각형 모양의 부재이고, 그 축선 방향 중앙 부분에 램 핀(14b)이 돌출 형성되어 있다. 램 핀(14b)은, 램 축(14a)과 일체적으로 이동하고, 또한 램 핀(14b)에는 타병(13)이 결합(係合)되어 있다. 그러므로, 램 축(14a)이 이동하면, 타병(13)이 타축(11)을 중심으로 요동하고, 그에 따라 타판(12)이 그 축선 둘레로 회동한다. 이와 같이 구성되어 있는 램 축(14a)에는, 그것을 축선 방향으로 이동시키기 위해 2개의 실린더(15, 16)가 장착되어 있다.

2개의 실린더(15, 16)는, 램 축(14a)의 축선 방향 일단부 및 타단부에 각각 마련되어 있다. 즉, 제1 실린더(15)에는, 그 내부 공간인 제1 실린더실(15a)에 램 축(14a)의 축선 방향 일단부가 진퇴 가능하게 삽입되고, 제2 실린더(16)에는, 그 내부 공간인 제2 실린더실(16a)에 램 축(14a)의 축선 방향 타단부가 진퇴 가능하게 삽입되어 있다. 또한, 2개의 실린더(15, 16)는, 각 실린더실(15a, 16a)에 압액을 공급 가능하게 구성되어 있고, 램 축(14a)은, 각 실린더실(15a, 16a)의 액압을 각각 단부에서 수용하여 이동하도록 이루어져 있다. 즉, 제1 실린더실(15a)에 압액이 공급되면, 램 축(14a)과 함께 램 핀(14b)이 축선 방향 일방으로 이동한다. 이에 따라, 타병(13)이 축선 둘레의 원주 방향 일방으로 회동하고, 그에 따라 타판(12) 또한 원주 방향 일방으로 요동한다. 또한, 제2 실린더실(16a)에 압액이 공급되면, 램 축(14a)과 함께 램 핀(14b)이 축선 방향 타방으로 이동한다. 이에 따라, 타병(13)이 축선 둘레의 원주 방향 타방으로 회동하고, 그에 따라 타판(12) 또한 원주 방향 타방으로 요동한다. 이와 같이, 타판 구동부(2)는, 각 실린더실(15a, 16a)로의 압액의 공급에 의해 타판(12)을 움직일 수 있도록 이루어져 있고, 타판 구동부(2)에는, 각 실린더실(15a, 16a)에 압액을 공급하기 위해 전액 구동 장치(3)가 연결되어 있다.

[전액 구동 장치]

전액 구동 장치(3)는, 타판 구동부(2)에 압액을 공급하여 타판 구동부(2)를 구동시킴과 함께, 거기에 입력되는 조타 신호에 기초해서 타판 구동부(2)에 흐르는 압액의 방향을 바꿔 타판(12)의 타각을 바꿀 수 있도록 이루어져 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 전액 구동 장치(3)는, 주로 액압 펌프(21)와, 전동기(22)와, 방향 전환 밸브(23)와, 파일럿 전환 밸브(24)와, 조임부(絞り, 25)와, 릴리프(relief) 기구(26)와, 차단 기구(27)를 구비하고 있다. 액압 펌프(21)는, 예를 들어 고정 용량형 사축 펌프이고, 타판 구동부(2)에 공급하는 작동액을 토출하도록 이루어져 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 액압 펌프(21)는, 입력축(21a)을 가지고 있고, 입력축(21a)이 전동기(22)에 연결되어 있다. 전동기(22)는, 도시하지 않은 전압 장치로부터의 전력을 받아 입력축(21a)을 회전 구동 가능하게 구성되어 있다. 액압 펌프(21)는, 입력축(21a)이 회전하는 것에 의해 흡입 포트(21b)에서 작동액을 흡입하고, 더욱 가압하면서 작동액을 토출 포트(21c)를 통해 토출한다. 이와 같이 구성되는 액압 펌프(21)는, 흡입 포트(21b)에 흡입측 통로(31a)가 연결되고, 또한 토출 포트(21c)에 토출측 통로(31b)가 연결되며, 나아가 이들 2개의 통로(31a, 31b)를 통해 방향 전환 밸브(23)에 연결되어 있다.

방향 전환 밸브(23)는, 예를 들어 파일럿 식의 전환 밸브이고, 뒤에서 상술하는 파일럿 전환 밸브(24)에서 출력되는 파일럿 압력(p1, p2)에 따라 작동액의 흐름을 바꾼다. 더욱 상세하게 설명하면, 방향 전환 밸브(23)는, 4개의 포트를 가지고 있고, 4개의 포트는, 흡입측 통로(31a), 토출측 통로(31b), 제1 급배(給排) 통로(32a) 및 제2 급배 통로(32b)에 각각 연결되어 있다. 제1 급배 통로(32a)는, 방향 전환 밸브(23)와 제1 실린더(15)를 연결하고, 제2 급배 통로(32b)는, 방향 전환 밸브(23)와 제2 실린더(16)를 연결하고 있다. 또한, 방향 전환 밸브(23)는, 스풀(spool, 23a)을 가지고 있고, 스풀(23a)의 위치에 따라 작동액의 흐름 방향을 전환하도록 이루어져 있다.

더욱 상세하게 설명하면, 스풀(23a)은, 중립 위치(M1), 제1 오프셋 위치(L1) 및 제2 오프셋 위치(R1)로 이동 가능하게 구성되어 있다. 스풀(23a)이 중립 위치(M1)에 위치하는 경우, 스풀(23a)에 의해 흡입측 통로(31a)와 토출측 통로(31b)가 연결되고, 액압 펌프(21)가 언로드 상태로 된다. 한편, 제1 급배 통로(32a) 및 제2 급배 통로(32b)의 각각은 차단되고, 제1 실린더(15) 및 제2 실린더(16)로의 작동액의 급배가 막힌다. 스풀(23a)이 제1 오프셋 위치(L1)로 이동하면, 스풀(23a)에 의해 제1 급배 통로(32a)와 토출측 통로(31b)가 연결되고, 또한 제2 급배 통로(32b)와 흡입측 통로(31a)가 연결된다. 이에 따라, 작동액이 제1 실린더실(15a)로 공급됨과 함께 제2 실린더실(16a)의 작동액이 배출되고, 램 축(14a)이 축선 방향 일방으로 이동한다. 즉, 타판(12)이 원주 방향 일방으로 회동한다. 한편, 스풀(23a)이 제2 오프셋 위치(R1)로 이동하면, 스풀(23a)에 의해 제1 급배 통로(32a)와 흡입측 통로(31a)가 연결되는 한편, 제2 급배 통로(32b)와 토출측 통로(31b)가 연결된다. 이에 따라, 작동액이 제2 실린더실(16a)에 공급됨과 함께 제1 실린더실(15a)의 작동액이 배출되고, 램 축(14a)이 축선 방향 타방으로 이동한다. 즉, 타판(12)이 원주 방향 타방으로 회동한다.

이와 같이, 방향 전환 밸브(23)는, 스풀(23a)의 위치에 의해 작동액의 흐름을 전환할 수 있고, 작동액의 흐름을 전환하는 것에 의해 타판(12)의 방향(즉, 타각)을 바꾸거나 타판(12)의 타각을 유지하거나 할 수 있다. 또한, 스풀(23a)에는, 그 위치를 바꾸기 위해 2개의 파일럿 압력(p1, p2)이 작용하고 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 스풀(23a)에는, 2개의 파일럿 압력(p1, p2)이 서로 저항하도록 작용하고 있고, 그들의 차압(p1-p2)에 따라 위치를 바꾸도록 이루어져 있다. 이와 같은 2개의 파일럿 압력(p1, p2)을 스풀(23a)에 작용시키기 위해, 방향 전환 밸브(23)에는 파일럿 전환 밸브(24)가 연결되어 있다.

파일럿 전환 밸브(24)는, 이른바 전자 전환 밸브이고, 거기에 입력되는 조타 신호에 따라 파일럿 압력(p1, p2)을 제어하도록 이루어져 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 파일럿 전환 밸브(24)는, 4개의 포트를 가지고 있고, 4개의 포트는, 자기압 공급 통로(33a), 탱크 통로(33b), 제1 파일럿 통로(34a) 및 제2 파일럿 통로(34b)에 각각 연결되어 있다. 자기압 공급 통로(33a)는, 토출측 통로(31b)에 연결되고, 탱크 통로(33b)는, 탱크(28)에 연결되어 있다. 한편, 제1 파일럿 통로(34a)는, 스풀(23a)에 제1 파일럿 압력(p1)을 가하기 위해 방향 전환 밸브(23)에 연결되고, 제2 파일럿 통로(34b)는, 스풀(23a)에 제2 파일럿 압력(p2)을 가하기 위해 방향 전환 밸브(23)에 연결되어 있다. 또한, 파일럿 전환 밸브(24)는, 스풀(24a)을 가지고 있고, 스풀(24a)은, 파일럿 전환 밸브(24)에 입력되는 조타 신호에 따라 위치를 바꾼다. 또한, 스풀(24a)은, 그 위치를 바꾸는 것에 의해 작동액의 흐름 방향을 전환하도록 이루어져 있다.

더욱 상세하게 설명하면, 파일럿 전환 밸브(24)에서는, 스풀(24a)이 중립 위치(M2), 제1 오프셋 위치(L2) 및 제2 오프셋 위치(R2)로 이동 가능하게 구성되어 있다. 스풀(24a)이 제1 오프셋 위치(L2)에 위치하는 경우, 스풀(24a)에 의해 탱크 통로(33b)와 제2 파일럿 통로(34b)가 연결되고, 또한 자기압 공급 통로(33a)와 제1 파일럿 통로(34a)가 연결된다. 이에 따라, 제2 파일럿 통로(34b)의 파일럿 액이 탱크(28)로 배출되고, 제2 파일럿 압력(p2)이 탱크 압력이 된다. 한편, 제1 파일럿 통로(34a)에는, 자기압 공급 통로(33a)를 통해 토출측 통로(31b)의 액압이 유도된다. 토출측 통로(31b)에는, 자기압 공급 통로(33a)와의 연결 개소보다 하류측에 조임부(25)(승압부)가 설치되어 있으므로, 토출측 통로(31b)의 액압은, 조임부(25)에 의해 흡입측 통로(31a)보다 높게 유지되고 있다. 그러므로, 제2 파일럿 압력(p2)보다 높은 제1 파일럿 압력(p1)이 파일럿 전환 밸브(24)로부터 출력되고, 방향 전환 밸브(23)의 스풀(23a)이 제1 오프셋 위치(L1)로 이동한다. 이에 따라, 타판(12)이 원주 방향 일방으로 이동한다.

한편, 스풀(24a)이 제2 오프셋 위치(R2)에 위치하는 경우, 탱크 통로(33b)와 제1 파일럿 통로(34a)가 연결되고, 자기압 공급 통로(33a)와 제2 파일럿 통로(34b)가 연결된다. 이에 따라, 제1 파일럿 통로(34a)의 파일럿 액이 탱크(28)로 배출되고, 제1 파일럿 압력(p1)이 탱크 압력이 된다. 한편, 제2 파일럿 통로(34b)에는, 자기압 공급 통로(33a)를 통해 토출측 통로(31b)의 액압이 유도된다. 이에 따라, 제1 파일럿 압력(p1)보다 높은 제2 파일럿 압력(p2)이 파일럿 전환 밸브(24)로부터 출력되고, 방향 전환 밸브(23)의 스풀(23a)이 제2 오프셋 위치(R1)로 이동한다. 이에 따라, 타판(12)이 원주 방향 일방으로 이동한다.

마지막으로, 스풀(24a)이 중립 위치(M2)에 위치하는 경우에는, 자기압 공급 통로(33a)가 차단되고, 제1 파일럿 통로(34a) 및 제2 파일럿 통로(34b)가 모두 탱크 통로(33b)에 연결된다. 이에 따라, 제1 파일럿 압력(p1) 및 제2 파일럿 압력(p2)이 탱크 압력이 되어, 방향 전환 밸브(23)의 스풀(23a)이 중립 위치로 되돌아온다. 이에 따라, 액압 펌프(21)와 타판 구동부(2) 사이의 작동액의 왕래가 막히고, 타판(12)이 움직이지 않게 된다. 즉, 타판(12)의 타각을 유지할 수 있다.

이와 같이 파일럿 전환 밸브(24)는, 거기에 입력되는 조타 신호에 따라 2개의 파일럿 압력(p1, p2)을 제어하고, 방향 전환 밸브(23)의 스풀(23a)을 이동시킬 수 있다. 스풀(23a)을 이동시키는 것에 의해, 그 위치에 따른 방향으로 작동액의 급배를 수행할 수 있다. 이에 따라, 타판(12)을 조타 신호에 따른 방향으로 요동시킬 수 있다. 또한, 전액 구동 장치(3)에는, 전액 구동 장치(3)의 작동액을 릴리프하기 위한 릴리프 기구(26) 및 상기 작동액의 컨태미네이션(contamination) 등을 포착하기 위한 필터 기구(30)를 구비하고 있다.

릴리프 기구(26)는, 제1 급배 통로(32a) 및 제2 급배 통로(32b)의 액압을 릴리프 압력 이하로 억제하기 위해, 각각의 액압이 미리 정해진 릴리프 압력을 초과하면 작동액을 탱크(28)로 배출하도록 이루어져 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 릴리프 기구(26)는, 제1 릴리프 밸브(26a) 및 제2 릴리프 밸브(26b)를 가지고 있고, 제1 릴리프 밸브(26a)가 제1 급배 통로(32a)에 연결되고, 제2 릴리프 밸브(26b)가 제2 급배 통로(32b)에 연결되어 있다. 또한, 제1 릴리프 밸브(26a)는, 제1 급배 통로(32a)의 액압이 미리 정해진 제1 릴리프 압력을 초과하면, 제1 급배 통로(32a)를 흐르는 작동액을 탱크(28)로 배출한다. 한편, 제2 릴리프 밸브(26b)는, 제2 급배 통로(32b)의 액압이 미리 정해진 제2 릴리프 압력을 초과하면, 제2 급배 통로(32b)를 흐르는 작동액을 탱크(28)로 배출된다. 이에 따라, 전액 구동 장치(3) 내부를 흐르는 작동액이 과도하게 가압되어, 각 구성이 손상을 입는 것을 억제할 수 있다. 또한, 제1 급배 통로(32a)에는, 제1 역지 밸브(29a)가 연결되고, 제2 급배 통로(32b)에는, 제2 역지 밸브(29b)가 연결되어 있다. 각 역지 밸브(29a, 29b)는, 모두 탱크(28)에 연결되어 있고, 각각이 연결되는 통로(32a, 32b)의 작동액이 부족한 때에 탱크(28)로부터 상기 통로(32a, 32b)에 작동액을 안내할 수 있는, 캐비티(cavity) 방지 기능을 가지고 있다.

또한, 전액 구동 장치(3)에 구비되는 필터 기구(30)는, 전술한 것처럼, 작동액에 포함되는 컨태미네이션 등을 포착하기 위한 것이다. 이와 같은 기능을 갖는 필터 기구(30)는, 흡입측 통로(31a) 및 토출측 통로(31b) 중 어느 하나로부터 일정량의 작동액을 필터(30a)를 통해 탱크(28)에 되돌리도록 이루어져 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 필터 기구(30)는, 필터(30a), 셔틀 밸브(30b) 및 블리드 오프(bleed off) 밸브(30c)를 가지고 있고, 흡입측 통로(31a) 및 토출측 통로(31b) 중 압력이 높은 쪽을 선택하도록 이루어져 있다. 또한, 셔틀 밸브(30b)는, 블리드 오프 밸브(30c)에 연결되어 있고, 선택된 통로를 블리드 오프 밸브(30c)와 연결하도록 이루어져 있다. 블리드 오프 밸브(30c)는, 셔틀 밸브(30b)에 의해 선택된 통로로부터 미리 설정되는 일정 유량의 작동액을 필터(30a)를 거쳐 탱크(28)로 흐르도록 이루어져 있다. 이와 같이 구성되는 필터 기구(30)는, 작동 중에 흡입측 통로(31a) 및 토출측 통로(31b)를 흐르는 작동액에 관하여 일정 유량을 필터(30a)로 상시 인도할 수 있고, 작동액에 포함되는 컨태미네이션 등을 필터(30a)에 의해 포착할 수 있다.

이와 같이 구성되어 있는 전액 구동 장치(3)에서는, 조타 제어 시스템(1)에서 고장 등이 발생한 경우, 타판(12)의 움직임을 멈춤과 함께 타판(12)의 타각을 유지하도록 이루어져 있고, 이와 같은 기능을 달성하기 위해 전액 구동 장치(3)는 차단 기구(27)를 구비하고 있다. 차단 기구(27)는, 액압 펌프(21)와 타판 구동부(20)의 사이, 본 실시형태에서의 방향 전환 밸브(23)와 타판 구동부(2)의 사이에 개재하고 있다. 즉, 차단 기구(27)는, 제1 급배 통로(32a) 및 제2 급배 통로(32b)의 도중에 개재하고 있다. 또한, 차단 기구(27)는, 거기에 입력되는 전환 신호가 입력되도록 이루어져 있고, 이 전환 신호에 따라 제1 급배 통로(32a) 및 제2 급배 통로(32b)를 개폐한다. 즉, 차단 기구(27)는, 거기에 입력되는 전환 신호에 따라 액압 펌프(21)와 타판 구동부(2) 사이의 작동액의 왕래를 차단할 수 있도록 이루어져 있다. 이와 같은 기능을 갖는 차단 기구(27)는, 언로드 차단 밸브(41)와, 차단 전환 밸브(42)를 가지고 있다.

언로드 차단 밸브(41)는, 제1 급배 통로(32a) 및 제2 급배 통로(32b)에 개재하고, 제1 급배 통로(32a) 및 제2 급배 통로(32b)에서 릴리프 기구(26) 및 2개의 역지 밸브(29a, 29b) 보다 방향 전환 밸브(23) 측에 배치되어 있다. 또한, 언로드 차단 밸브(41)는, 거기에 입력되는 파일럿 압력(p3, p4)의 차압(p4-p3)에 따라 제1 급배 통로(32a) 및 제2 급배 통로(32b) 각각을 개폐한다. 즉, 차압(p4-p3)이 소정 압력(용수철(41a)의 부세력(付勢力)에 따라 결정되는 압력) 이하인 경우, 언로드 차단 밸브(41)는 닫힌 상태가 되고, 언로드 차단 밸브(41)에 의해 제1 급배 통로(32a) 및 제2 급배 통로(32b) 각각이 닫힌다. 이에 따라, 방향 전환 밸브(23)의 스풀(23a)의 위치에 관계없이 액압 펌프(21)와 타판 구동부(2) 사이에서의 작동액에 왕래가 막힌다. 또한, 닫힌 상태에서는, 제1 급배 통로(32a) 및 제2 급배 통로(32b)끼리가 언로드 차단 밸브(41)에 의해 서로 연결되고, 액압 펌프(21)가 언로드 상태가 된다. 한편, 차압(p4-p3)이 소정 압력을 초과하고 있는 경우, 언로드 차단 밸브(41)는 열린 상태가 되고, 제1 급배 통로(32a) 및 제2 급배 통로(32b) 각각이 언로드 차단 밸브(41)에 의해 열린다. 이에 따라, 액압 펌프(21)와 타판 구동부(2) 사이에서 작동액의 왕래가 가능해진다. 이와 같이 언로드 차단 밸브(41)는, 2개의 파일럿 압력(p3, p4)에 따라 개폐 상태를 전환하도록 이루어져 있다. 이와 같이 구성되는 언로드 차단 밸브(41)에는, 거기에 파일럿 압력(p3, p4)을 가하기 위해 차단 전환 밸브(42)가 연결되어 있다.

차단 전환 밸브(42)는, 이른바 전자 전환 밸브이고, 거기에 입력되는 전환 신호에 따라 파일럿 압력(p3, p4)을 제어하도록 이루어져 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 차단 전환 밸브(42)는, 4개의 포트를 가지고 있고, 4개의 포트는, 자기압 공급 통로(33a), 탱크 통로(33b), 제3 파일럿 통로(34c) 및 제4 파일럿 통로(34d)에 각각 연결되어 있다. 제3 파일럿 통로(34c) 및 제4 파일럿 통로(34d)는, 파일럿 압력(p3, p4)을 가하기 위해 언로드 차단 밸브(41)에 연결되어 있다. 차단 전환 밸브(42)는, 이들 2개의 파일럿 통로(34c, 34d)의 각각의 연결처를 자기압 공급 통로(33a) 및 탱크 통로(33b) 중 어느 하나로 전환하여, 파일럿 압력(p3, p4)을 전환하도록 이루어져 있다. 또한, 차단 전환 밸브(42)는, 전환 신호에 따라서뿐만 아니라 수동으로도 연결처를 전환 가능하게 구성되어 있다.

차단 전환 밸브(42)에 대해서 더욱 상세하게 설명하면, 차단 전환 밸브(42)는, 전환 신호가 입력되면, 제3 파일럿 통로(34c)를 탱크 통로(33b)에 연결한다. 이에 따라, 제3 파일럿 압력(p3)이 탱크 압력이 된다. 한편, 제4 파일럿 통로(34d)는 자기압 공급 통로(33a)에 연결되고, 제4 파일럿 통로(34d)에 토출측 통로(31b)의 액압에 따른 파일럿 액이 유도된다. 그러면, 제4 파일럿 압력(p4)이 토출측 통로(31b)의 액압에 따른 압력이 되고, 차분(p4-p3)이 소정 압력을 초과하여, 언로드 차단 밸브(41)가 열린 상태가 된다. 이에 따라, 액압 펌프(21)와 타판 구동부(2) 사이의 작동액의 왕래가 가능해진다. 한편, 전환 신호가 입력되지 않게 되면, 차단 전환 밸브(42)는, 제4 파일럿 통로(34d)를 탱크 통로(33b)에 연결한다. 이에 따라, 제4 파일럿 압력(p4)이 탱크 압력이 된다. 한편, 제3 파일럿 통로(34c)는 자기압 공급 통로(33a)에 연결되고, 제3 파일럿 통로(34c)에 토출측 통로(31b)의 액압에 따른 파일럿 액이 유도된다. 그러면, 제3 파일럿 압력(p3)이 토출측 통로(31b)의 액압에 따른 압력이 되고, 차분(p4-p3)이 소정 압력 이하가 되어, 언로드 차단 밸브(41)가 닫힌 상태가 된다. 이에 따라, 액압 펌프(21)와 타판 구동부(2) 사이에서 작동액의 왕래가 불가능해지고, 타판(12)을 그 타각으로 유지된다.

이와 같이, 차단 밸브(27)는, 전환 신호의 입력 상태(즉, 전환 신호의 입력의 유무)에 따라 2개의 급배 통로(32a, 32b)를 개폐하고, 액압 펌프(21)로부터 타판 구동부(2)로 압액을 흐르게 하거나 차단하거나 할 수 있다. 또한, 차단 기구(27)는, 액압 펌프(21)와 타판 구동부(2) 사이를 차단했을 때에 액압 펌프(21)를 언로드 상태로 하고 있고, 그 때에 액압 펌프(21)에 걸리는 부하를 저감할 수 있다. 이에 따라, 차단 시에서의 조타 제어 시스템의 소비 에너지를 저감할 수 있다.

또한, 언로드 차단 밸브(41)는, 닫힌 상태에서 그것보다 액압 펌프(21) 측에 형성되는 회로(3a)에서 고장 등이 발생하고, 토출된 작동액을 흡입 포트(21b)로 되돌릴 수 없는 경우에 대비하여, 아래와 같은 기능을 가지고 있다. 즉, 언로드 차단 밸브(41)는, 2개의 체크 밸브(41b, 41c)를 가지고 있고, 2개의 체크 밸브(41b, 41c)는, 언로드 차단 밸브(41)의 전후에서 액압 펌프(21)측의 압력이 타판 구동부(2)측의 압력보다 높아진 경우에, 액압 펌프(21)로부터 타판 구동부(2)로의 작동액의 흐름을 허용하도록 이루어져 있다. 더욱 구체적으로 설명하면, 2개의 체크 밸브(41b, 41c)는, 2개의 급배 통로(32a, 32b)를 닫기 위해 그 도중에 개재하고, 또한 2개의 급배 통로(32a, 32b)의 서로 연통하는 부분보다 타판 구동부(2)측에 배치되어 있다. 그러므로, 언로드 차단 밸브(41)의 전후에서 액압 펌프(21)측이 타판 구동부(2)측보다 저압이 되는 언로드 상태에서는, 2개의 체크 밸브(41b, 41c)는 닫힌 그대로이고, 액압 펌프(21)로부터 타판 구동부(2)로의 작동액의 흐름이 막힌다. 한편, 고장 등에 의해 상기 회로(3a) 내의 액압이 상승하고, 언로드 차단 밸브(41)의 전후에서 액압 펌프(21)측이 타판 구동부(2)측보다 고압이 되는 경우, 체크 밸브(41b, 41c)가 열려 회로(3a) 내의 작동액이 릴리프 기구(26)를 통해 탱크(28)로 배출된다. 이와 같이, 언로드 차단 밸브(41)의 전후에서 액압 펌프(21)측이 타판 구동부(2)측보다 고압이 되어 있을 때에는, 액압 펌프(21)측의 작동액을 배출하여 회로(3a) 내부가 과도하게 승압되는 것을 방지할 수 있고, 회로(3a) 내부가 너무 승압하여 손상되는 것을 억제하고 있다. 이와 같이 구성되어 있는 차단 기구(27)에는, 거기에 전환 신호를 부여하기 위해 제어 장치(4)가 전기적으로 연결되어 있다.

[제어 장치 등]

제어 장치(4)는, 차단 기구(27)에 전환 신호를 출력하여 차단 기구(27)의 움직임을 제어한다. 또한, 제어 장치(4)는, 차단 기구(27) 이외에, 파일럿 전환 밸브(24)에도 조타 신호를 출력하여 파일럿 전환 밸브(24)의 동작을 제어 가능하게 구성되어 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 제어 장치(4)는, 조타부(5)와 연결되어 있고, 조타부(5)는, 도시하지 않은 타륜을 가지고 있다. 타륜은, 조타수 등이 조작 가능하게 구성되어 있고, 조타부(5)는, 타륜의 조작(즉, 조작 방향 및 조작량)에 따른 조타 지령을 제어 장치(4)에 출력한다. 그리고 제어 장치(4)는, 조타부(5)로부터의 조타 지령에 기초해서 타판(12)의 타각을 산출하고, 나아가 산출되는 타각에 따른 조타 신호를 파일럿 전환 밸브(24)에 출력한다. 또한, 제어 장치(4)는, 오토 파일럿 기능을 가지고 있고, 그 기능에 기초해서 산출되는 조타 신호도 파일럿 전환 밸브(24)에 출력하도록 이루어져 있다.

또한, 제어 장치(4)는, 조타 제어 시스템에서의 고장의 발생을 검지하고, 그것을 검지했을 때에 차단 기구(27)를 동작시켜 타판(12)의 타각을 유지하는 기능을 가지고 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 제어 장치(4)는, 이상의 발생을 검지하기 위해 복수의 센서에 의해 구성되어 있는 센서군(6)과 연결되어 있다. 센서군(6)에는, 예를 들어 방향 전환 밸브 작동 검지 센서, 타각 검출 센서, 단선 검지 센서 및 탱크 유면(油面) 센서가 포함되어 있다. 방향 전환 밸브 작동 검지 센서는, 방향 전환 밸브(23)의 스풀(23a)의 위치를 검출하는 것에 의해 방향 전환 밸브(23)의 작동의 유무를 검지하고, 타각 검출 센서는, 타병(13)의 축선 둘레의 회동각을 검출하는 것에 의해 타판(12)의 타각을 검출한다. 또한, 단선 검지 센서는, 제어 장치(4)와 각 기기를 연결하는 배선에 신호 등을 흘려보내 그들의 단선을 검지한다. 또한, 전술하는 다양한 센서는, 어디까지나 센서군(6)에 포함되는 센서의 일 예이고, 이들 이외의 센서가 포함되어 있어도 좋고, 또한 전술하는 센서의 어느 것이 포함되어 있지 않아도 좋다.

이와 같이 구성되는 센서군(6)을 통해서는 각각의 센서에서 검지되는 결과가 제어 장치(4)에 출력되고, 제어 장치(4)는, 그 검지 결과에 기초해서 차단 조건을 충족하는지 여부를 판단한다. 차단 조건은, 조타 제어 시스템(1)이 고장 상태, 즉 조타 지령에 따라 타각을 움직일 수 없는 상태(제어 불능 상태 및 단선 상태 등) 및 그렇게 될 우려가 있는 상태(기름 누출 등) 등으로 되는 것이다. 예를 들어, 조타 신호가 출력된 것에 대하여 방향 전환 밸브 동작 검지 센서가 방향 전환 밸브(23)의 동작을 검지할 수 없거나, 조작 신호가 출력됐음에도 불구하고 타각 검출 센서에서 검출되는 타각에 변화가 없는 경우에, 제어 장치(4)는, 조타 지령에 따른 타각으로 움직일 수 있는 상태에 있다고 판단한다. 또한, 탱크 유면 센서에 의해 검지되는 유면이 낮은 경우에는, 기름 누출 등이 발생하여 타각으로 움직일 수 없는 상태가 될 우려가 있다고 제어 장치(4)는 판단한다. 제어 장치(4)는, 이와 같이 하여 고장의 유무의 판단, 즉 차단 조건의 충족의 유무를 판단하고, 충족하고 있다고 판단되는 경우에는 차단 기구(27)를 동작시켜 액압 펌프(21)로부터 타판 구동부(2)로의 작동액의 흐름을 막는다. 이에 따라, 타판(12)을 움직이지 않도록 할 수 있고, 또한 타판(12)의 타각을 유지할 수 있다.

이와 같이 조타 제어 시스템(1)에서는, 조타부(5)에서 제어 장치(4)에 입력되는 조타 지령에 따라 제어 장치(4)가 타판(12)의 타각을 조정함과 함께, 조타 제어 시스템(1)이 고장난 경우, 그 고장을 검지하여 타판(12)이 움직이지 않도록 할 수 있다. 이와 같은 기능을 갖는 조타 제어 시스템(1)은, 고장을 검지하여 타판(12)을 움직이지 않도록 하기 위해 타각 정지 처리를 실행하고 있다. 이하에서는, 타각 정지 처리에 대하여 도 2를 참조하면서 설명한다.

[타각 정지 처리에 대하여]

조타 제어 시스템(1)에서는, 도시하지 않은 전액 장치로부터 제어 장치(4)로의 전액 공급이 이루어지면 타각 정지 처리가 실행되고, S1 단계로 이행한다. 차단 조건 충족 판단 공정인 S1 단계에서는, 제어 장치(4)가 센서군(6)으로부터의 검지 결과에 기초해서 차단 조건을 충족하고 있는지 여부를 판단한다. 차단 조건을 충족하지 않는, 즉 조타 제어 시스템(1)이 고장나지 않은 경우, S2 단계로 이행한다.

대기 상태 전환 공정인 S2 단계에서는, 제어 장치(4)가 차단 기구(27)에 전환 신호를 출력한다. 이에 따라, 2개의 공급 통로(32a, 32b)가 열리고, 조타 제어 시스템(1)이 타판 구동부(2)를 구동 가능한 상태로 전환할 수 있다. 또한, 이 상태에서 조타부(5)로부터 제어 장치(4)로 조타 지령이 출력되면, 제어 장치(4)는, 전동기(22)를 구동시켜 액압 펌프(21)를 구동시킴과 함께, 조타부(5)로부터의 조타 지령에 따른 조타 신호를 파일럿 전환 밸브(24)에 출력한다. 그 후, 타판(12)의 타각이 조타 지령에 따른 각도까지 도달하면, 제어 장치(4)는 파일럿 전환 밸브(24)에 출력되는 조타 신호를 막아, 액압 펌프(21)와 타판 구동부(2) 사이를 정지시킨다. 이에 따라, 타판(12)의 타각을 타 지령에 따른 각도로 하는 한편, 그 타각으로 유지할 수 있다. 또한, 타판 구동부(2)를 구동 가능한 상태로 한 후, 미리 정해진 시간이 경과하면 S2 단계로 돌아가, 다시, 차단 조건의 충족 유무가 판단된다. 그리고 차단 조건을 충족하고 있다고 판단되면, S3 단계로 이행한다.

차단 상태 전환 공정인 S3 단계에서는, 제어 장치(4)가 차단 기구(27)로의 전환 신호의 입력을 막는다. 이에 따라, 2개의 공급 통로(32a, 32b)가 닫히고, 액압 펌프(21)와 타판 구동부(2) 사이에서의 작동액의 왕래(즉, 액압 펌프(21)로부터 타판 구동부(2)로의 작동액의 공급)를 정지할 수 있다. 따라서, 타판(12)이 움직일 수 없게 되고, 타판(12)이 그 타각으로 유지되게 된다. 이에 따라, 방향 전환 밸브(23)가 열린 그대로의 상태에서 스틱한 경우(즉, 스풀(23a)이 움직이지 않게 된 경우)에도, 타판 구동부에 의도하지 않은 작동액이 흘러 타판 구동부가 원하지 않게 움직이는 것을 방지할 수 있다. 또한, 전동기(22)에 연결되는 배선이 단선되어 그 상태에서 방향 전환 밸브(23)가 작동된 경우에도, 외력이 작용하여 타판(12)이 원하지 않는 방향을 향하는 것을 방지할 수 있다. 이와 같이 타판(12)의 움직임을 막아 타판(12)의 타각을 유지시키는 것에 의해, 타판 구동부(2)가 원하지 않는 움직임을 하는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이 구성되어 있는 조타 제어 시스템(1)에서는, 언로드 차단 밸브(41)와 차단 전환 밸브(42)에 의해 차단 기구(27)가 파일럿 방식의 차단 밸브로서 구성되어 있다. 즉, 차단 전환 밸브(42)로부터의 파일럿 압력에 의해 언로드 차단 밸브(41)를 동작시킬 수 있으므로, 전자식의 차단 밸브와 비교해서 큰 유량의 작동액을 언로드 차단 밸브(41)에 통과시킬 수 있다. 따라서 타판 구동부(2)를 구동시키기 위해 큰 유량이 필요한 대형 타판 구동부에 조타 제어 시스템(1)을 적용할 수 있다.

<제2 실시형태>

제2 실시형태의 조타 제어 시스템(1A)은, 제1 실시형태의 조타 제어 시스템(1)과 구성이 유사하다. 따라서 제2 실시형태의 조타 제어 시스템(1A)의 구성에 대해서는, 제1 실시형태의 조타 제어 시스템(1)과 다른 점에 대해서 주로 설명하고, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략한다. 또한, 제3 실시형태의 조타 제어 시스템(1B)에 대해서도 동일하다.

조타 제어 시스템(1A)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 타판 구동부(2)와, 전액 구동 장치(3A)와, 제어 장치(4)와, 조타부(5), 센서군(6)을 구비하고 있다. 또한, 전액 구동 장치(3A)는, 주로 액압 펌프(21)와, 전동기(22)와, 방향 전환 밸브(23)와, 파일럿 전환 밸브(24)와, 조임부(25)와, 릴리프 기구(26A)와, 차단 기구(27A)를 구비하고 있다. 차단 기구(27A)의 차단 전환 밸브(42A)는, 전환 신호가 입력되지 않은 상태에서 2개의 파일럿 통로(34c, 34d)를 탱크(28)에 연결한다. 이에 따라, 언로드 차단 밸브(41A)에서의 차압(p3-p4)이 설정 압력 이하가 된다. 그렇게 하면, 2개의 급배 통로(32a, 32b)는, 언로드 차단 밸브(41A)에 의해 닫히는 한편 서로 연결되고, 액압 펌프(21)가 언로드 상태로 된다. 한편, 언로드 차단 밸브(41A)는, 제1 실시형태의 언로드 차단 밸브(41)와 달리, 2개의 체크 밸브(41b, 41c)를 가지고 있지 않다. 한편, 제2 실시형태의 전액 구동 장치(3)에서는, 릴리프 기구(26A)가 토출측 통로(31a)의 작동액을 직접 릴리프할 수 있도록 이루어져 있다.

즉, 릴리프 기구(26A)는, 릴리프 밸브(26c)와, 2개의 역지 밸브(26d, 26e)를 가지고 있고, 릴리프 밸브(26c)는, 그 입구 압력이 릴리프 압력을 초과하면 열려 작동액을 배출하도록 이루어져 있다. 릴리프 밸브(26c)에는, 릴리프 통로(35)를 사이에 두고 토출측 통로(31b)가 연결되고, 릴리프 통로(35)에는, 역지 밸브(26d, 26e)를 각각 사이에 두고 제1 급배 통로(32a) 및 제2 급배 통로(32b)가 연결되어 있다. 또한, 릴리프 통로(35)에는, 2개의 급배 통로(32a, 32b)가 연결되어 있는 개소보다 토출측 통로(31b)측에 역지 밸브(29c)가 개재하고 있다. 이와 같이 구성되어 있는 릴리프 기구(26)는, 이들 3개의 역지 밸브(26d, 26e, 29c)에 의해, 토출측 통로(31a), 제1 급배 통로(32a) 및 제2 급배 통로(32b) 중 가장 액압이 높은 통로의 작동액이 릴리프 밸브(26c)로 안내된다. 그리고 이 작동액의 액압이 릴리프 압력을 초과하면, 릴리프 밸브(26c)로부터 탱크(28)로 작동액이 배출된다.

이와 같이 조타 제어 시스템(1A)에서는, 차단 기구(27A)의 언로드 차단 밸브(41A)가 2개의 체크 밸브(41b, 41c)를 가지고 있지 않아도, 전액 구동 장치(3) 내의 액압이 과도하게 상승하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 언로드 차단 밸브(41A)가 2개의 체크 밸브(41b, 41c)를 가지고 있지 않으므로, 언로드 차단 밸브(41A)를 간단한 구성으로 할 수 있다.

이 외에, 제2 실시형태의 조타 제어 시스템(1A)은, 제1 실시형태의 조타 제어 시스템(1)과 동일한 작용 효과를 갖는다.

<제3 실시형태>

제3 실시형태의 조타 제어 시스템(1b)은, 도 4에 나타내는 바와 같이 타판 구동부(2)와, 전액 구동 장치(3B)와, 제어 장치(4)와, 조타부(5), 센서군(6)을 구비하고 있다. 또한, 전액 구동 장치(3B)는, 주로 액압 펌프(21)와, 전동기(22)와, 방향 전환 밸브(23)와, 파일럿 전환 밸브(24)와, 조임부(25)와, 릴리프 기구(26A)와, 차단 기구(27B)를 구비하고 있다. 차단 기구(27B)는, 언로드 차단 밸브(41B)를 가지고 있다. 언로드 차단 밸브(41B)는, 이른바 전자 차단 밸브이고, 거기에 입력되는 전환 신호에 따라(즉, 전환 신호의 입력 상태에 따라) 2개의 급배 통로(32a, 32b)를 닫는 한편 그들끼리를 연결하여 액압 펌프(21)를 언로드 상태로 하도록 이루어져 있다. 즉, 언로드 차단 밸브(41B)는, 전환 신호에 따라 작동하는 전자 구동 방식인 점을 제외하고 제1 실시형태의 언로드 차단 밸브(41)와 동일한 기능을 가지고 있다.

이와 같이 구성되는 조타 제어 시스템(1B)은, 제어 장치(4)로부터 언로드 차단 밸브(41B)로 직접 전환 신호를 출력하여 움직일 수 있으므로, 차단 전환 밸브(42)가 불필요하다. 즉, 조타 제어 시스템(1B)에서의 부품 개수를 줄일 수 있다.

이 외에, 제3 실시형태의 조타 제어 시스템(1B)은, 제1 실시형태의 조타 제어 시스템(1)과 동일한 작용 효과를 갖는다.

<기타 실시형태>

제1 내지 제3 실시형태의 조타 제어 시스템(1, 1A, 1B)에서는, 전액 구동 장치(3)가 타판 구동부(2)와 액압 펌프(21) 사이에서 닫힌(close) 회로를 형성하고 있지만, 반드시 이와 같은 회로로 한정되지 않는다. 예를 들어, 액압 펌프(21)의 흡입 포트(21b) 및 흡입측 통로(32b)가 탱크(28)에 각각 연결되는 것과 같은 열린(open) 회로여도 좋다. 또한, 제1 내지 제3 실시형태의 조타 제어 시스템(1, 1A, 1B)에서는, 액압 펌프(21)로서 사축 펌프가 채용되어 있지만, 사판 펌프여도 좋다. 또한, 액압 펌프(21)로서 고정 용량형의 액압 펌프가 나타나 있지만, 고정 용량형으로 한정되지 않고 가변 용량형이어도 좋다. 나아가, 제1 내지 제3 실시형태의 조타 제어 시스템(1, 1A, 1B)에서는, 타판 구동부(2)에 대해 1개의 전액 구동 장치(3)밖에 연결되어 있지 않지만, 타판 구동부(2)에 대해 2개 이상의 전액 구동 장치(3)가 연결되어 있어도 좋다. 이 경우, 제어 장치(4)는, 각 전액 구동 장치(3)에 대해 각각 차단 조건을 충족하고 있는지 여부를 판단하고, 차단 조건을 충족하고 있는 경우, 충족하고 있는 전액 구동 장치(3)에 관하여 차단 기구(27)에 의해 액압 펌프(21)와 타판 구동부(2) 사이를 차단한다. 또한, 제어 장치(4)는, 각 전액 구동 장치(3)에 대해 1개씩 대응시켜 마련되어 있어도 좋고, 또한 복수의 전액 구동 장치(3)에 대해 1개씩밖에 마련되어 있지 않아도 좋다.

또한, 제1 내지 제3 실시형태의 조타 제어 시스템(1, 1A, 1B)에서는, 1개의 제어 장치(4)가 조타 신호 및 전환 신호 모두를 출력하도록 구성되어 있지만, 반드시 이와 같은 구성일 필요는 없다. 예를 들어, 제1 내지 제3 실시형태의 조타 제어 시스템(1, 1A, 1B)은, 조타용 제어 장치 및 차단용 제어 장치를 구비하고 있어도 좋다. 조타용 제어 장치는, 조타부로부터의 조타 지령에 따른 조타 신호를 출력한다. 차단용 제어 장치는, 차단 조건을 충족하고 있는지 여부를 판정하고, 충족하고 있는 경우에 차단 신호를 출력한다. 또한, 조타용 제어 장치 및 차단용 제어 장치는, 별도의 개소에 배치되거나 각각 제조되거나 해도 좋고, 상술하는 제어 장치(4)와 같이 1개의 제어 유닛으로서 배치되어도 좋다.

나아가, 제1 내지 제3 실시형태의 조타 제어 시스템(1, 1A, 1B)에서는, 차단 기구(27, 27A, 27B)가 방향 전환 밸브(23)와 타판 구동부(2) 사이, 즉, 2개의 급배 통로(32a, 32b)에 개재시켜 마련되어 있지만, 반드시 이 위치로 한정되지 않는다. 예를 들어, 차단 기구(27, 27A, 27B)는, 액압 펌프(21)와 방향 전환 밸브(23) 사이, 즉 토출측 통로(31b) 및 흡입측 통로(31a)에 개재하도록 배치되어도 좋다. 즉, 차단 기구(27, 27A, 27B)는, 액압 펌프(21)와 타판 구동부(2) 사이에 개재하도록 배치되면 된다. 또한, 차단 기구(27, 27A, 27B)의 언로드 차단 밸브(41, 41A, 41B)는, 닫힌 상태에서 반드시 2개의 공급 통로(32a, 32b)끼리를 연결할 필요는 없다, 즉 액압 펌프(21)를 언로드 상태로 하는 것과 같은 구성이 없어도 좋다.

또한, 제1 내지 제3 실시형태의 조타 제어 시스템(1, 1A, 1B)에서는, 제어 장치(4)로부터 차단 기구(27, 27A, 27B)에 전환 신호가 입력되면, 2개의 급배 통로(32a, 32b)가 열리도록 구성되어 있지만, 반드시 이와 같은 형태일 필요는 없다. 즉, 제어 장치(4)로부터 차단 기구(27, 27A, 27B)로 전환 신호가 입력되면 2개의 급배 통로(32a, 32b)가 닫히고, 전환 신호를 막으면 2개의 급배 통로(32a, 32b)가 열리는 것과 같은 형태여도 좋다. 즉, 차단 기구(27, 27A, 27B)는, 전환 신호의 입력 상태에 따라 2개의 급배 통로(32a, 32b)를 개폐하는 것과 같은 구성이면 된다. 또한, 제어 장치(4)는, 조타 제어 시스템(1, 1A, 1B)의 고장 및 고장의 우려를 검지하면 차단 조건을 충족한다고 판단하고 있지만, 차단 조건은, 반드시 조타 제어 시스템(1, 1A, 1B)의 고장 및 고장의 우려를 검지하는 것으로 한정되지 않는다. 즉, 제어 장치(4)는, 타판(12)을 움직이지 않고 그 타각을 유지하고 싶은 상태, 예를 들어 전동기(22)를 정지한 것을 검지하면, 차단 조건을 충족한다고 판단하여 액압 펌프(21)와 타판 구동부(2) 사이를 차단한다.

나아가, 제1 내지 제3 실시형태의 조타 제어 시스템(1, 1A, 1B)에서는, 타판 구동부(2)로서 램 실린더 타입의 것이 채용되어 있지만, 반드시 이와 같은 기구로 한정되지 않는다. 즉, 타판 구동부(2)는, 로터리 베인(rotary vane) 타입의 것이어도 좋고, 또한 트렁크 피스톤(trunk piston) 타입의 것이어도 좋다. 또한, 전술하는 전액 구동 장치(3, 3A)도 또한 일 예에 지나지 않으며, 타판 구동부(2)에 압액을 공급하는 한편 그 흐름 방향을 전환할 수 있는 것이면 좋다. 또한, 제1 내지 제3 실시형태의 조타 제어 시스템(1, 1A, 1B)에서는, 승압부의 일 예로서 조임부(25)가 채용되어 있지만, 반드시 조임부로 한정되지 않고, 로직 밸브여도 좋다.

1, 1A, 1B: 조타 제어 시스템
2: 타판 구동부
3, 3A, 3B: 전액 구동 장치
4: 제어 장치
5: 조타부
6: 센서군
21: 액압 펌프
23: 방향 전환 밸브
25: 조임부(승압부)
27, 27A, 27B: 차단 기구
41, 41A, 41B: 언로드 차단 밸브(차단 밸브)
42, 42A: 차단 전환 밸브

Claims

공급되는 압액의 방향에 따른 방향으로 타판을 움직이게 하는 타판 구동부와,
상기 타판 구동부에 공급하는 압액을 토출하는 액압 펌프와,
상기 액압 펌프와 상기 타판 구동부 사이에 배치되고, 입력되는 조타 신호에 따라 상기 액압 펌프로부터 상기 타판 구동부로 공급되는 압액이 흐르는 방향을 전환하는 방향 전환 밸브와,
상기 방향 전환 밸브와는 별도로 상기 액압 펌프와 상기 타판 구동부 사이에 배치되고, 상기 액압 펌프와 상기 타판 구동부 사이를 닫는 것에 의해 상기 액압 펌프로부터 상기 타판 구동부로 공급되는 압액의 흐름을 차단하는 차단 기구와,
미리 정해지는 차단 조건을 충족하는 경우에 상기 차단 기구가 상기 액압 펌프로부터 상기 타판 구동부로 공급되는 압액의 흐름을 차단하도록 상기 차단 기구를 제어하는 제어 장치를 구비하는, 조타 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 방향 전환 밸브는, 타판을 조작하기 위한 조타부로부터의 조작 지령에 따른 조타 신호가 입력되도록 이루어져 있고,
상기 차단 조건에는, 상기 조타 지령에 대해 상기 타판의 타각에 변화가 없는 상태인 것을 포함하는, 조타 제어 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 차단 기구는, 압액의 흐름을 차단할 때 상기 액압 펌프를 언로드 상태로 하는, 조타 제어 시스템.
제3항에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 차단 조건을 충족하는지 여부에 따라 상기 차단 기구에 전환 신호를 출력하고,
상기 차단 기구는, 차단 전환 밸브와, 차단 밸브를 가지고,
상기 차단 전환 밸브는, 상기 전환 신호의 입력 상태에 따른 파일럿 압력을 상기 차단 밸브에 출력하며,
상기 차단 밸브는, 입력되는 파일럿 압력에 따라 상기 액압 펌프와 상기 타판 구동부 사이를 개폐하는, 조타 제어 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액압 펌프는, 기름 통로를 통해 상기 방향 전환 밸브에 연결되고,
상기 제어 장치는, 상기 차단 조건을 충족하는지 여부에 따라 상기 차단 기구에 전환 신호를 출력하고,
상기 차단 기구는, 차단 전환 밸브와, 차단 밸브를 가지고,
상기 차단 전환 밸브는, 상기 전환 신호의 입력 상태에 따른 파일럿 압력을 상기 차단 밸브에 출력하고, 상기 기름 통로의 압액을 파일럿 압력으로서 출력하기 위해 상기 기름 통로에 연결되고,
상기 차단 밸브는, 입력되는 파일럿 압력에 따라 상기 액압 펌프와 상기 타판 구동부 사이를 개폐하며,
상기 기름 통로에는, 상기 차단 전환 밸브와의 연결 개소보다 하류측의 부분을 흐르는 압액을 승압하기 위해 승압부가 형성되어 있는, 조타 제어 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 차단 조건을 충족하는지 여부에 따라 상기 차단 기구에 전환 신호를 출력하고,
상기 차단 기구는, 전자 차단 밸브를 가지며,
상기 전자 차단 밸브는, 상기 전환 신호의 입력 상태에 따라 상기 액압 펌프와 상기 타판 구동부 사이를 개폐하는, 조타 제어 시스템.