KR20210039449A - 건설 기계 - Google Patents

건설 기계 Download PDF

Info

Publication number
KR20210039449A
KR20210039449A KR1020217006580A KR20217006580A KR20210039449A KR 20210039449 A KR20210039449 A KR 20210039449A KR 1020217006580 A KR1020217006580 A KR 1020217006580A KR 20217006580 A KR20217006580 A KR 20217006580A KR 20210039449 A KR20210039449 A KR 20210039449A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
valve
meter
hydraulic
spool position
pressure
Prior art date
Application number
KR1020217006580A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102449021B1 (ko
Inventor
아키라 가나자와
히데카즈 모리키
신야 이무라
야스타카 츠루가
다카아키 치바
Original Assignee
히다치 겡키 가부시키 가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 히다치 겡키 가부시키 가이샤 filed Critical 히다치 겡키 가부시키 가이샤
Publication of KR20210039449A publication Critical patent/KR20210039449A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102449021B1 publication Critical patent/KR102449021B1/ko

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2221—Control of flow rate; Load sensing arrangements
    • E02F9/2225—Control of flow rate; Load sensing arrangements using pressure-compensating valves
    • E02F9/2228—Control of flow rate; Load sensing arrangements using pressure-compensating valves including an electronic controller
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2004—Control mechanisms, e.g. control levers
    • E02F9/2012—Setting the functions of the control levers, e.g. changing assigned functions among operations levers, setting functions dependent on the operator or seat orientation
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2203—Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2221—Control of flow rate; Load sensing arrangements
    • E02F9/2232—Control of flow rate; Load sensing arrangements using one or more variable displacement pumps
    • E02F9/2235—Control of flow rate; Load sensing arrangements using one or more variable displacement pumps including an electronic controller
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278—Hydraulic circuits
    • E02F9/2296—Systems with a variable displacement pump
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26—Indicating devices
    • E02F9/264—Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/02—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
    • F15B11/028—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the actuating force
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/02—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
    • F15B11/04—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed
    • F15B11/042—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed by means in the feed line, i.e. "meter in"
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/02—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
    • F15B11/04—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed
    • F15B11/042—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed by means in the feed line, i.e. "meter in"
    • F15B11/0423—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed by means in the feed line, i.e. "meter in" by controlling pump output or bypass, other than to maintain constant speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/02—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
    • F15B11/04—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed
    • F15B11/044—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed by means in the return line, i.e. "meter out"
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B19/00—Testing; Calibrating; Fault detection or monitoring; Simulation or modelling of fluid-pressure systems or apparatus not otherwise provided for
    • F15B19/002—Calibrating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/08—Servomotor systems incorporating electrically operated control means
    • F15B21/087—Control strategy, e.g. with block diagram
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/042—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure
    • F15B13/043—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure with electrically-controlled pilot valves
    • F15B13/0433—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure with electrically-controlled pilot valves the pilot valves being pressure control valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/0401—Valve members; Fluid interconnections therefor
    • F15B2013/0409—Position sensing or feedback of the valve member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/20507—Type of prime mover
    • F15B2211/20523—Internal combustion engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/2053—Type of pump
    • F15B2211/20538—Type of pump constant capacity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/2053—Type of pump
    • F15B2211/20546—Type of pump variable capacity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/305—Directional control characterised by the type of valves
    • F15B2211/3056—Assemblies of multiple valves
    • F15B2211/30565—Assemblies of multiple valves having multiple valves for a single output member, e.g. for creating higher valve function by use of multiple valves like two 2/2-valves replacing a 5/3-valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/31—Directional control characterised by the positions of the valve element
    • F15B2211/3105—Neutral or centre positions
    • F15B2211/3111—Neutral or centre positions the pump port being closed in the centre position, e.g. so-called closed centre
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/32—Directional control characterised by the type of actuation
    • F15B2211/327—Directional control characterised by the type of actuation electrically or electronically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/32—Directional control characterised by the type of actuation
    • F15B2211/329—Directional control characterised by the type of actuation actuated by fluid pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/35—Directional control combined with flow control
    • F15B2211/351—Flow control by regulating means in feed line, i.e. meter-in control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/35—Directional control combined with flow control
    • F15B2211/353—Flow control by regulating means in return line, i.e. meter-out control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/50—Pressure control
    • F15B2211/505—Pressure control characterised by the type of pressure control means
    • F15B2211/50509—Pressure control characterised by the type of pressure control means the pressure control means controlling a pressure upstream of the pressure control means
    • F15B2211/50536—Pressure control characterised by the type of pressure control means the pressure control means controlling a pressure upstream of the pressure control means using unloading valves controlling the supply pressure by diverting fluid to the return line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/50—Pressure control
    • F15B2211/52—Pressure control characterised by the type of actuation
    • F15B2211/526—Pressure control characterised by the type of actuation electrically or electronically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/50—Pressure control
    • F15B2211/52—Pressure control characterised by the type of actuation
    • F15B2211/528—Pressure control characterised by the type of actuation actuated by fluid pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/50—Pressure control
    • F15B2211/57—Control of a differential pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6306—Electronic controllers using input signals representing a pressure
    • F15B2211/6309—Electronic controllers using input signals representing a pressure the pressure being a pressure source supply pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6306—Electronic controllers using input signals representing a pressure
    • F15B2211/6313—Electronic controllers using input signals representing a pressure the pressure being a load pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6336—Electronic controllers using input signals representing a state of the output member, e.g. position, speed or acceleration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/634—Electronic controllers using input signals representing a state of a valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6346—Electronic controllers using input signals representing a state of input means, e.g. joystick position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/635—Circuits providing pilot pressure to pilot pressure-controlled fluid circuit elements
    • F15B2211/6355—Circuits providing pilot pressure to pilot pressure-controlled fluid circuit elements having valve means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/665—Methods of control using electronic components
    • F15B2211/6651—Control of the prime mover, e.g. control of the output torque or rotational speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/665—Methods of control using electronic components
    • F15B2211/6652—Control of the pressure source, e.g. control of the swash plate angle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/665—Methods of control using electronic components
    • F15B2211/6658—Control using different modes, e.g. four-quadrant-operation, working mode and transportation mode

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Hydrogenated Pyridines (AREA)

Abstract

적은 교정 동작으로 유압 액추에이터의 고속도 영역에 있어서의 동작 특성을 양호한 정밀도로 도출할 수 있는 건설 기계를 제공한다. 컨트롤러(10)는, 미터인 밸브(8a1)의 스풀 위치(xs)와 유압 액추에이터(4a)의 동작 속도(Va)와 상기 미터인 밸브(8a1)의 전후 차압(ΔP)과의 관계를 나타내는 동작 특성(α(xs))을 도출하는 교정 모드를 가지고, 상기 교정 모드에 있어서, 상기 미터인 밸브(8a1)의 스풀 위치(xs)가 상기 미터인 밸브(8a1)의 개구 면적을 증가시키는 방향으로 변화된 경우에, 상기 전후 차압(ΔP)을 저하시키는 지령 신호로서, 브리드 오프 밸브(8b1)의 개구 면적을 증가시키는 지령 신호를 브리드 오프용 전자 비례 감압 밸브(8b2)에 출력한다.

Description

건설 기계
본 발명은, 유압 셔블 등의 건설 기계에 관한 것이다.
최근, 정보화 시공으로의 대응에 따라, 유압 셔블 등의 건설 기계에는, 붐, 아암, 버킷 등의 작업 기구의 위치나 자세를 목표 시공면을 따라 움직이도록 제어하는 머신 컨트롤 기능을 가지는 것이 있다. 그 대표적인 것으로서, 버킷 선단이 목표 시공면에 근접하면, 그 이상 나아가지 않도록 작업 기구의 동작에 제한을 거는 것이 알려져 있다.
토목 공사 시공 관리 기준에 있어서, 목표 시공면에 대한 높이 방향의 허용 정밀도의 규격치가 정해져 있다. 시공면의 완료 부분의 정밀도가 허용값을 초과하는 경우에는, 시공의 재시도가 발생함으로써 작업 효율이 저하된다. 따라서, 머신 컨트롤 기능은, 완료 부분의 허용 정밀도를 충족시키기 위해 필요한 제어 정밀도를 가지는 것이 요구되고 있다.
작업 기구의 위치나 자세를 양호한 정밀도로 제어하기 위해서는, 유압 액추에이터의 동작 특성을 정확하게 파악할 필요가 있다. 액추에이터의 동작 특성은 압력 센서의 설치 위치나, 스풀 위치에 대한 개구 면적의 관계(개구 특성)의 산출 오차의 영향을 받는다. 따라서, 보다 정확한 동작 특성을 도출하기 위해서는, 실제로 유압 셔블을 동작시켰을 때의 계측 데이터로부터 동작 특성을 도출하는 것이 바람직하다.
유압 액추에이터의 동작 특성을 도출하는 기술로서, 특허 문헌 1에 유압 실린더의 동작 특성을 도출하는 건설 기계의 제어 시스템, 건설 기계, 및 건설 기계의 제어 방법이 개시되어 있다. 특허 문헌 1에 나타나는 유압 셔블의 제어 시스템은, 액추에이터의 동작 특성을 도출하는 도출부를 가지고 있으며, 실제로 유압 셔블을 동작시켜 계측 데이터를 취득하고, 계측 데이터에 의거하여 액추에이터의 동작 특성을 도출하고 있다.
WO2015/137525호 공보
특허 문헌 1의 「도출부」는, 동작 특성으로서 미터인 밸브의 스풀 위치와 액추에이터 속도간의 관계를 직접 매핑하고 있다. 이 때문에, 액추에이터 속도가 고속이 되는 영역의 계측 데이터를 취득할 때에, 실제로 액추에이터를 고속도로 움직일 필요가 있다. 매핑은 정상 상태의 속도를 참값으로 하여 행해지지만, 액추에이터를 고속도로 움직이는 경우에는 큰 가속도가 발생하기 쉬워져, 링크 모션에 의한 관성이나 압유의 점성 저항의 영향이 지배적이기 때문에, 미터인 밸브의 스풀 위치에 대한 정상 상태의 속도를 정확하게 매핑하는 것이 곤란해진다. 또한, 실제의 유압 셔블에는 가동 범위가 존재하기 때문에, 한 번의 교정 동작으로 고속 영역의 데이터를 취득하는 것은 곤란하며, 교정을 중단하여 유압 셔블의 자세를 수정할 필요가 있다.
상기의 과제에 대한 해결책의 하나로서, 교정 동작 시에 스풀의 가속도를 작게 함으로써, 천천히 액추에이터를 가속시킨다고 하는 대응이 생각된다. 그러나, 가속 시간이 길어지면 액추에이터의 가동 범위를 초과해버리기 때문에, 가속도의 최소값에는 한계가 존재하고, 고속도 영역에 있어서의 액추에이터의 관성과 압유의 점성 저항의 영향을 제거하는 것은 곤란하다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 적은 교정 동작으로 유압 액추에이터의 고속도 영역에 있어서의 동작 특성을 양호한 정밀도로 도출할 수 있는 건설 기계를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 원동기와, 작동유를 저류하는 탱크와, 상기 원동기에 의해 구동되며, 상기 탱크로부터 흡입한 작동유를 압유로서 토출하는 유압 펌프와, 상기 유압 펌프로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 유압 액추에이터와, 상기 유압 펌프로부터 상기 유압 액추에이터로 공급되는 압유의 유량을 조정하는 미터인 밸브와, 상기 미터인 밸브의 스풀 위치를 조정하는 미터인 스풀 위치 조정 장치와, 상기 미터인 스풀 위치 조정 장치에 지령 신호를 출력하는 컨트롤러를 구비한 건설 기계에 있어서, 상기 유압 액추에이터의 동작 속도를 검출하기 위한 속도 검출 장치와, 상기 미터인 밸브의 스풀 위치를 검출하는 미터인 스풀 위치 검출 장치와, 상기 미터인 밸브의 전후 차압을 검출하는 압력 검출 장치와, 상기 미터인 밸브의 전후 차압을 조정하는 압력 조정 장치를 구비하고, 상기 컨트롤러는, 상기 미터인 밸브의 스풀 위치와 상기 유압 액추에이터의 동작 속도와 상기 미터인 밸브의 전후 차압과의 관계를 나타내는 동작 특성을 도출하는 교정 모드를 가지며, 상기 교정 모드에 있어서, 상기 미터인 밸브의 스풀 위치가 상기 미터인 밸브의 개구 면적을 증가시키는 방향으로 변화된 경우에, 상기 미터인 밸브로 유입되는 압유 유량의 증가를 억제하도록, 상기 미터인 밸브의 전후 차압을 저하시키는 지령 신호를 상기 압력 조정 장치에 출력하는 것으로 한다.
이상과 같이 구성한 본 발명에 의하면, 미터인 밸브의 스풀 위치와 액추에이터 속도간의 관계를, 미터인 밸브의 전후 차압을 이용하여 간접적으로 매핑함으로써, 실제로 액추에이터를 고속도로 움직이지 않고 동작 특성의 매핑을 행하는 것이 가능해진다. 추가해, 유압 액추에이터의 동작 특성을 도출하는 교정 동작 시에, 미터인 밸브의 전후 차압을 조정하여, 액추에이터의 가동 범위를 초과하지 않을 정도로 유압 액추에이터의 실제 속도를 억제함으로써, 동작 특성의 매핑의 오차 요인이 될 수 있는 유압 액추에이터의 관성이나 압유의 점성 저항의 영향이 완화된다. 이에 따라, 적은 교정 동작으로 유압 액추에이터의 고속도 영역에 있어서의 동작 특성의 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다.
본 발명에 의하면, 유압 셔블 등의 건설 기계에 있어서, 적은 교정 동작으로 유압 액추에이터의 고속도 영역에 있어서의 동작 특성의 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예와 관련된 유압 셔블의 외관을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 나타내는 유압 셔블에 탑재되는 컨트롤러의 처리 기능의 일부를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 나타내는 유압 셔블에 탑재되는 유압 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2에 나타내는 유압 시스템 제어부의 상세를 나타내는 기능 블록도이다.
도 5는 도 4에 나타내는 동작 특성 연산부가 도출하는 동작 특성 맵의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 4에 나타내는 교정 지령 연산부가 연산하는 미터인 스풀 위치 지령의 지령 파형의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 4에 나타내는 교정 지령 연산부가 연산하는 브리드 오프 스풀 위치 지령의 지령값 산출용 맵의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8은 교정 모드에 있어서의 유압 시스템 제어부의 교정 지령 연산 플로우를 나타내는 도면이다.
도 9는 교정 모드에 있어서의 미터인 스풀 위치 지령, 미터인 밸브의 전후 차압, 및 액추에이터 속도의 변화를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 동작 특성 도출 결과의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시예와 관련된 유압 셔블에 탑재되는 유압 시스템의 개략도이다.
도 12는 본 발명의 제 3 실시예와 관련된 유압 셔블에 탑재되는 유압 시스템의 개략도이다.
도 13은 본 발명의 제 4 실시예와 관련된 유압 셔블에 탑재되는 유압 시스템의 개략도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태와 관련된 건설 기계로서 유압 셔블을 예로 들어, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 각 도면 중, 동등한 부재에는 동일한 부호를 부여하고, 중복된 설명은 적절히 생략한다.
실시예 1
도 1은, 본 실시의 제 1 실시예와 관련된 유압 셔블의 외관을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 1에 있어서, 유압 셔블(100)은, 수직 방향으로 각각 회전 운동하는 복수의 피구동 부재(붐(4), 아암(5), 버킷(작업 도구)(6))을 연결하여 구성된 다관절형의 프론트 장치(프론트 작업기)(1)와, 차체를 구성하는 상부 선회체(2) 및 하부 주행체(3)를 구비하고, 상부 선회체(2)는 하부 주행체(3)에 대하여 선회 가능하게 마련되어 있다. 또한, 프론트 장치(1)의 붐(4)의 기단(基端)은 상부 선회체(2)의 전부(前部)에 수직 방향으로 회전 운동 가능하게 지지되어 있으며, 아암(5)의 일단은 붐(4)의 기단과는 상이한 단부(선단)에 수직 방향으로 회전 운동 가능하게 지지되어 있으며, 아암(5)의 타단에는 버킷(6)이 수직 방향으로 회전 운동 가능하게 지지되어 있다. 붐(4), 아암(5), 버킷(6), 상부 선회체(2) 및 하부 주행체(3)는, 유압 액추에이터인 붐 실린더(4a), 아암 실린더(5a), 버킷 실린더(6a), 선회 모터(2a), 및 좌우의 주행 모터(3a)(일방의 주행 모터만 도면에 나타냄)에 의해 각각 구동된다. 붐 실린더(4a), 아암 실린더(5a), 버킷 실린더(6a)는 후술하는 실린더 위치 센서를 내장하고 있으며, 실린더 위치를 계측할 수 있다. 계측한 실린더 위치를 수치 미분함으로써 실린더 속도를 산출한다. 즉, 실린더 위치 센서는, 유압 액추에이터의 동작 속도를 검출하기 위한 속도 검출 장치를 구성하고 있다.
붐(4), 아암(5) 및 버킷(6)은, 단일의 평면(이하, 동작 평면) 상에서 동작한다. 동작 평면은, 붐(4), 아암(5) 및 버킷(6)의 회전 운동축에 직교하는 평면이며, 붐(4), 아암(5) 및 버킷(6)의 폭 방향의 중심을 지나도록 설정할 수 있다.
오퍼레이터가 탑승하는 운전실(9)에는, 유압 액추에이터(2a, 4a, 5a, 6a)를 조작하기 위한 조작 신호를 출력하는 조작 레버 장치(조작 장치)(9a)가 마련되어 있다. 조작 레버 장치(9a)는, 전후 좌우로 경도(傾倒) 가능한 조작 레버와, 이 조작 레버의 경도량(레버 조작량)에 상당하는 조작 신호를 전기적으로 검출하는 검출 장치를 포함하고, 이 검출 장치가 검출한 레버 조작량을 제어 장치인 컨트롤러(10)(도 2에 나타냄)에 전기 배선을 개재하여 출력한다. 또한, 운전실(9)에는 맨머신 인터페이스(9b)가 설치되고, 후술하는 동작 상태 표시 제어부(10b)(도 2에 나타냄)로부터 보내진 조작 지시나 목표면의 표시, 및 후술하는 유압 시스템 제어부(10c)(도 2에 나타냄)로의 동작 모드의 지시가 행해진다.
붐 실린더(4a), 아암 실린더(5a), 버킷 실린더(6a), 선회 모터(2a) 및 좌우의 주행 모터(3a)의 동작 제어는, 엔진(40)에 의해 구동되는 유압 펌프(7)로부터 각 유압 액추에이터(2a~6a)로 공급되는 작동유의 방향 및 유량을 컨트롤 밸브(8)로 제어함으로써 행한다. 컨트롤 밸브(8)의 제어는, 후술하는 파일럿 펌프(70)로부터 전자 비례 밸브를 개재하여 출력되는 구동 신호(파일럿압)에 의해 행해진다. 조작 레버 장치(9a)로부터의 조작 신호에 의거하여 컨트롤러(10)로 전자 비례 밸브를 제어함으로써, 각 유압 액추에이터(2a~6a)의 동작이 제어된다.
또한, 조작 레버 장치(9a)는 상기와 상이한 유압 파일럿 방식이어도 되고, 각각 오퍼레이터에 의해 조작되는 조작 레버의 조작 방향 및 조작량에 따른 파일럿압을 컨트롤 밸브(8)에 구동 신호로서 공급하여, 각 유압 액추에이터(2a~6a)를 구동하도록 구성해도 된다.
도 2는, 유압 셔블(100)에 탑재되는 컨트롤러의 처리 기능의 일부를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2에 있어서, 컨트롤러(10)는, 유압 셔블(100)의 동작을 제어하기 위한 다양한 기능을 가지는 것이며, 목표 동작 연산부(10a), 동작 상태 표시 제어부(10b), 및 유압 시스템 제어부(10c)를 가지고 있다.
목표 동작 연산부(10a)는, 도면에 나타내지 않은 기억 장치 등에 시공 관리자에 의해 미리 기억되어 있는 3차원 시공 도면 등의 설계 데이터(11)와, 설계 데이터(11)로부터 산출되는 목표 시공면 및 오퍼레이터가 조작하는 조작 레버 장치(9a)의 입력에 의거하여 차체의 목표 동작을 연산하여, 후술하는 유압 시스템 제어부(10c)에 차체의 목표 동작에 따른 유압 액추에이터의 목표 위치를 지령한다.
동작 상태 표시 제어부(10b)는, 운전실(9)에 마련된 맨머신 인터페이스(9b)의 표시 등을 제어하는 것이며, 목표 시공면이나, 후술하는 유압 시스템 제어부(10c)에서 연산된 프론트 장치(1)의 자세 정보나 버킷 목표 속도에 의거하여, 오퍼레이터에 대한 조작 지원의 지시 내용을 연산하여, 운전실(9)의 맨머신 인터페이스(9b)에 표시, 혹은, 음성에 의한 통지를 행한다.
즉, 동작 상태 표시 제어부(10b)는, 예를 들면, 붐(4), 아암(5), 버킷(6) 등의 피구동 부재를 가지는 프론트 장치(1)의 자세나, 버킷(6)의 선단 위치, 각도, 속도 등을 맨머신 인터페이스(9b)에 표시하여 오퍼레이터의 조작을 지원하는 머신 가이던스 시스템으로서의 기능의 일부를 담당하고 있다.
유압 시스템 제어부(10c)는, 유압 펌프(7)나 컨트롤 밸브(8), 각 유압 액추에이터(2a~6a) 등으로 이루어지는 유압 셔블(100)의 유압 시스템을 제어하는 것이며, 목표 동작 연산부(10a)에서 연산된 각 액추에이터의 목표 동작과, 후술하는 유압 셔블(100)의 유압 시스템에 장착된 각 센서의 계측값에 의거하여, 목표 동작을 실현하는 제어 지령을 연산하여, 유압 셔블(100)의 유압 시스템을 제어한다. 즉, 유압 시스템 제어부(10c)는, 예를 들면, 버킷(6)의 배면 이외가 목표면에 접촉하지 않도록 프론트 장치(1)의 동작을 제한하는 제어를 행하는 머신 컨트롤 시스템으로서의 기능의 일부를 담당하고 있다.
도 3은, 유압 셔블(100)에 탑재되는 유압 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다. 또한, 도 3에 있어서는, 붐(4)의 동작과 관련되는 부분만을 나타내고 있다. 그 밖의 유압 액추에이터의 동작과 관련되는 부분은, 붐(4)과 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다.
도 3에 있어서, 유압 시스템(200)은, 각 유압 액추에이터(2a~6a)를 구동하는 컨트롤 밸브(8), 컨트롤 밸브(8)로 압유를 공급하는 유압 펌프(7), 유압 기기로 파일럿 압력을 공급하는 파일럿 펌프(70) 및 유압 펌프(7)를 구동하기 위한 엔진(40)으로 구성되며, 컨트롤러(10)로부터의 제어 지령에 따라 동작한다.
컨트롤 밸브(8)의 브리드 오프 섹션(8b)은, 후술하는 붐 섹션(8a)과 독립적으로 구성된다. 브리드 오프 섹션(8b)에는, 공급 유로(31)가 접속되어 있으며, 유압 펌프(7)로부터 압유가 공급된다. 공급 유로(31)는 공급 유로(32)와 공급 유로(33)로 분기되어 있으며, 공급 유로(33)는 브리드 오프 밸브(8b1)를 개재하여 배출 유로(34)에 접속하고, 배출 유로(34)는 탱크(12)에 접속한다. 브리드 오프 밸브(8b1)는, 컨트롤러(10)로부터 지령된 제어 입력에 의거하여 브리드 오프용 전자 비례 감압 밸브(8b2)가 동작함으로써 구동되며, 공급 유로(31)와 배출 유로(34)를 연통하여, 유압 펌프(7)로부터의 압유를 브리드 오프시킨다. 한편, 공급 유로(32)는 붐 섹션(8a)에 접속되어 있으며, 유압 펌프(7)로부터의 압유를 붐 섹션(8a)에 공급한다.
붐 섹션(8a) 내에 있어서, 공급 유로(32)는 방향 제어 밸브(8a1)를 개재하여 붐 실린더(4a)에 접속되어 있다. 방향 제어 밸브(8a1)는, 붐 실린더(4a)의 보텀측 유실(4a1) 또는 로드측 유실(4a2)의 일방이, 유압 펌프(7)에 연결되는 유로와 연통하는 밸브(미터인 밸브)가 되며, 다른 일방이 탱크(12)와 연결되는 유로에 연통하는 밸브(미터아웃 밸브)가 된다. 미터인 밸브(8a1)는, 컨트롤러(10)로부터 지령된 제어 입력에 의거하여 방향 제어 밸브용 전자 비례 감압 밸브(8a2)가 동작함으로써 구동되며, 유압 펌프(7)로부터의 압유 유량을 제어한다. 전자 비례 감압 밸브(8a2a)를 구동하면, 보텀측 유실(4a1)로부터 로드측 유실(4a2)로 압유가 흐른다. 한편, 전자 비례 감압 밸브(8a2b)를 구동하면, 로드측 유실(4a2)로부터 보텀측 유실(4a1)로 압유가 흐른다. 미터인 밸브(8a1)의 스풀 위치가 정방향으로 이동할수록, 미터인 밸브(8a1)의 개구 면적이 증가하여, 흐르는 압유 유량이 증가한다. 붐 실린더(4a)에는 실린더 위치 센서(4a4)가 장착되어 있으며, 센서 신호가 컨트롤러(10)로 송신된다.
붐 섹션(8a) 내에 있어서, 미터인 밸브(8a1)의 전측에 압력 센서(8a3)(이하, 미터인 밸브 전측 압력 센서), 미터인 밸브(8a1)의 후측에 압력 센서(8a4)(이하, 미터인 밸브 후측 압력 센서), 및 미터인 밸브(8a1)에 미터인 스풀 위치 센서(8a5)가 마련되어 있다. 압력 센서(8a4)는, 보텀측 유실(4a1)이 유압 펌프(7)와 연통하는 경우에는 8a4a가, 로드측 유실(4a2)이 유압 펌프(7)와 연통하는 경우에는 8a4b가 미터인 밸브 후측 압력 센서가 된다. 각 센서는 컨트롤러(10)에 접속되며, 센서 신호가 컨트롤러(10)로 송신된다.
컨트롤러(10)에는, 붐 조작에 대응하는 조작 레버 장치(9a)로부터의 레버 조작 신호와, 후술하는 맨머신 인터페이스(9b)로부터의 교정 모드 개시 신호 및 교정 액추에이터 선택 신호와, 붐 실린더(4a)에 내장된 실린더 위치 센서와, 붐 섹션(8a)에 설치된, 미터인 밸브 전측 압력 센서(8a3), 미터인 밸브 후측 압력 센서(8a4), 및 미터인 스풀 위치 센서(8a5)의 센서 신호가 입력되고 있다. 이들 신호에 의거하여, 방향 제어 밸브용 전자 비례 감압 밸브(8a2) 및 브리드 오프용 전자 비례 감압 밸브(8b2)를 구동한다.
여기서, 컨트롤러(10)에는, 붐 실린더(4a) 등의 액추에이터를 구동하기 위한 통상 모드와, 붐 실린더(4a) 등의 액추에이터의 동작 특성을 도출하기 위한 교정 모드가 구비되어 있다. 맨머신 인터페이스(9b)는, 통상 모드로부터 교정 모드로의 전환의 지시와, 교정하는 액추에이터의 전환을 지시하기 위한 전기적인 신호를 출력하는 스위치(예를 들면 수동으로 조작하는 푸시식의 스위치)를 구비하고 있다.
도 4는, 유압 시스템 제어부(10c)의 상세를 나타내는 기능 블록도이다. 또한, 도 4에 있어서는, 교정 동작과 관련되는 기능만을 나타내고 있다. 그 밖의 기능에 대해서는, 본 발명에 직접 관련되지 않기 때문에 설명을 생략한다.
도 4에 있어서, 유압 시스템 제어부(10c)는, 동작 특성 연산부(10c1), 동작 특성 기억부(10c2), 교정 지령 연산부(10c3), 및 제어 지령 출력부(10c4)를 가지고 있다.
동작 특성 연산부(10c1)는, 실린더 위치 센서(4a4)로부터 취득한 액추에이터 위치(xa)를 수치 미분함으로써 산출한 액추에이터 속도(Va), 미터인 스풀 위치 센서(8a5)로부터 취득한 미터인 스풀 위치(xs), 미터인 밸브 전측 압력 센서(8a3)로부터 취득한 미터인 밸브 전측 압력(Pin), 및 미터인 밸브 후측 압력 센서(8a4)로부터 취득한 미터인 밸브 후측 압력(Pout)에 의거하여, 미터인 스풀 위치(xs)와 액추에이터 속도(Va)의 사이의 관계성을 연산한다. 여기서, 액추에이터 속도(Va)는, 관성 계측 장치(IMU: Inertial Measurement Unit) 등을 이용하여, 액추에이터 위치(xa)를 수치 미분하지 않고 직접 계측해도 된다.
미터인 스풀 위치(xs)와 액추에이터 속도(Va)와의 관계는, 미터인 밸브 전측 압력(Pin) 및 미터인 밸브 후측 압력(Pout)을 이용하여 식 (1)과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pct00001
여기서, α(xs)는 xs의 단조 증가 함수이며, 미터인 스풀 위치(xs)와 미터인 밸브(8a1)의 개구 면적의 관계성(개구 특성)과, 압력 센서(8a3, 8a4)의 설치 위치의 어긋남에 의한 압력 손실의 영향을 포함한 함수이다. 본고(本稿)에서는, xs에 대한 α(xs)의 맵을 액추에이터의 동작 특성이라고 정의한다. 연산한 동작 특성(α(xs))은, 후술하는 동작 특성 기억부(10c2)에 보내진다.
도 5는, 동작 특성 연산부(10c1)가 도출하는 동작 특성 맵의 일례이다.
α(xs)는 동작 특성 연산부(10c1)가 도출하는 동작 특성이며, 식 (1)을 변형한 식 (2)에 의해 산출된다.
Figure pct00002
동작 특성 연산부(10c1)는, 미터인 스풀 위치(xs)에 대한 동작 특성(α(xs))을 매핑함으로써, 도 5에 나타내는 동작 특성 맵을 도출한다.
도 4로 되돌아가, 동작 특성 기억부(10c2)는, 동작 특성 연산부(10c1)로부터 보내진 동작 특성(α(xs))을 기억하는 기능을 가진다. 1회의 교정 동작이 종료하고, 동작 특성 연산부(10c1)로부터 도출된 동작 특성(α(xs))이 동작 특성 연산부(10c1)로 보내질 때마다, 동작 특성 연산부(10c1)가 기억하고 있던 동작 특성(α(xs))이 갱신된다.
교정 지령 연산부(10c3)는, 맨머신 인터페이스(9b)로부터 입력되는, 교정하는 액추에이터의 식별 신호에 의거하여 동작 특성(α(xs))을 도출하는 액추에이터를 선택하고, 동작 교정을 위한 미터인 스풀 위치 지령(xs,ref), 및 미터인 밸브(8a1)의 전후 차압을 조정하기 위한 브리드 오프 스풀위치 지령(xb,ref)을 연산한다. 미터인 스풀 위치 지령(xs,ref)은, 센서의 계측 결과에 관계없이 사전에 정해진 파형을 사용한다. 브리드 오프 스풀 위치 지령(xb,ref)은, 미터인 스풀 위치 지령(xs,ref)과, 미터인 밸브 전측 압력 센서(8a3)로부터 보내지는 미터인 밸브 전측 압력(Pin)과, 미터인 밸브 후측 압력 센서(8a4)로부터 보내지는 미터인 밸브 후측 압력(Pout)에 의해 결정된다. 이러한 위치 지령의 도출의 상세는 후술한다. 이러한 위치 지령이, 후술하는 제어 지령 출력부(10c4)로 보내진다. 또한, 교정 지령 연산부(10c3)에서 연산하고 있는 경우에는, 교정 동작이 계속되고 있는 것을 나타내는 신호(교정 동작 계속 플래그 신호)가 동작 상태 표시 제어부(10b)에 보내진다.
도 6은, 교정 지령 연산부(10c3)가 연산하는 미터인 스풀 위치 지령(xs,ref)의 지령 파형의 일례를 나타내는 도면이다.
미터인 스풀 위치 지령(xs,ref)의 지령 파형은, 최소 스트로크(0)로부터 풀 스트로크(xs,max)까지의 시계열 변화로서, 사전에 결정된다. 여기서는, 지령 파형의 일례로서 이하와 같은 정현 파형을 입력하는 경우로 설명한다.
Figure pct00003
여기서, tf는 지령하는 정현 파형의 주기이다. 지령 파형은 삼각 파형으로 해도 된다. 지령하는 정현 파형은 위상을 변경하여 반복하여 지령하는 것이 가능하고, 반복하는 횟수는 오퍼레이터가 임의로 선택할 수 있는 것으로 한다. 도 5에 나타낸 동작 특성 맵을 식 (2)로부터 최소 제곱법을 이용하여 도출하는 경우, 지령 파형의 반복 횟수가 많아질수록 계측 센서의 편차의 영향이 약해져, 동작 특성(α(xs))의 도출 정밀도가 향상된다.
도 7은, 교정 지령 연산부(10c3)가 연산하는 브리드 오프 스풀 위치 지령(xs,ref)의 지령값 산출용 맵의 일례를 나타내는 도면이다.
브리드 오프 스풀 위치 지령(xb,ref)은, 미터인 스풀 위치 지령(xs,ref)과, 미터인 밸브 전측 압력 센서(8a3)로부터 보내지는 미터인 밸브 전측 압력(Pin)과, 미터인 밸브 후측 압력 센서(8a4)로부터 보내지는 미터인 밸브 후측 압력(Pout)에 의거하여 결정된다. 우선, 도 7에 나타내는 맵과 미터인 스풀 위치 지령(xs,ref)에 의해, 미터인 밸브(8a1)의 목표 전후 차압(ΔPtarget)이 결정된다. 도 7에 나타내는 맵에서는, 미터인 스풀 위치 지령(xs,ref)이 증가함에 따라, 미터인 밸브(8a1)의 목표 전후 차압(ΔPtarget)이 감소하도록 매핑된다. 이 때, 목표 차압(ΔPtarget)의 최대값(ΔPmax)은, 액추에이터의 정지 마찰이나 자중을 초과할 정도의 크기로 설정한다. ΔPmax의 값은 액추에이터의 동작 방향에 따라 상이하지만, 바람직하게는 5~10MPa이다. 또한, 목표 차압(ΔPtarget)의 최소값(ΔPmin)은, 설치한 압력 센서(8a3 및 8a4)의 계측 편차를 초과하는 정도의 크기로 설정한다. ΔPmin의 값은 바람직하게는 1MPa 정도이다. 이 매핑의 결과를 기초로 하여, 미터인 밸브 전후의 목표 차압(ΔPtarget)과, 미터인 밸브 전측 압력 센서(8a3) 및 미터인 밸브 후측 압력 센서(8a4)가 계측한 미터인 밸브(8a1)의 실제 전후 차압(ΔP=Pin-Pout)과의 차가 작아지도록, 이하의 식으로부터 브리드 오프 스풀 위치 지령(xb,ref)이 결정된다.
Figure pct00004
여기에서, Kp는 피드백 게인이며, 임의의 정의 정수(定數)로 한다. xb,pre는 1연산 주기 전의 브리드 오프 스풀 위치 지령이다.
도 4로 되돌아가, 제어 지령 출력부(10c4)는, 교정 지령 연산부(10c3)로부터 보내진 미터인 스풀 위치 지령(xs,ref) 및 브리드 오프 스풀 위치 지령(xb,ref)에 의거하여, 방향 제어 밸브용 전자 비례 감압 밸브(8a2)와 브리드 오프용 전자 비례 감압 밸브(8b2)에 전류 지령을 출력한다. 제어 지령 출력부(10c4)는, 각 스풀 위치 지령으로부터 전류 지령으로 변환하는 맵을 가지고 있으며, 이 맵에 의거하여 전류 지령값이 결정된다.
도 8은, 교정 모드에 있어서의 유압 시스템 제어부(10c)의 교정 지령 연산 플로우를 나타내는 도면이다.
우선, 단계 FC1에서, 맨머신 인터페이스(9b)로부터 보내진 교정하는 액추에이터의 식별 신호가 교정 지령 연산부(10c3)로 보내져, 교정을 행하는 액추에이터를 선택한다.
단계 FC2에서, 교정 지령 연산부(10c3)가, 미터인 밸브 전측 압력 센서(8a3) 및 미터인 밸브 후측 압력 센서(8a4)가 계측한 압력값을 취득한다.
단계 FC3에서, 교정 동작이 종료하고 있는지 아닌지 판정을 행하고, 교정 동작이 종료하고 있지 않으면, 단계 FC4로 이행하고, 도 6에 나타낸 목표로 하는 미터인 스풀 위치 지령 파형에 의거하여, 현시각에 있어서의 미터인 스풀 위치 지령(xs,ref)을 결정한다.
단계 FC5에서, 도 7에 나타낸 브리드 오프 스풀 위치 지령(xb,ref)의 지령값 산출용 맵과 미터인 밸브 전측 압력 센서(8a3) 및 미터인 밸브 후측 압력 센서(8a4)가 계측한 미터인 밸브(8a1)의 실제 전후 차압(ΔP)에 의거하여, 식 (4)로부터 브리드 오프 스풀 위치 지령(xb,ref)을 결정한다.
단계 FC6에서, 단계 FC4 및 단계 FC5에서 결정된 지령이, 제어 지령 출력부(10c4)로 보내지고, 방향 제어 밸브용 전자 비례 감압 밸브(8a2) 및 브리드 오프용 전자 비례 감압 밸브(8b2)에 전류 지령이 출력된다.
이와 같이 본 실시예에서는, 엔진(40)(원동기)과, 작동유를 저류하는 탱크(12)와, 엔진(40)에 의해 구동되며, 탱크(12)로부터 흡입한 작동유를 압유로서 토출하는 유압 펌프(7)와, 유압 펌프(7)로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 유압 액추에이터(4a)와, 유압 펌프(7)로부터 유압 액추에이터(4a)로 공급되는 압유의 유량을 조정하는 미터인 밸브(8a1)와, 미터인 밸브(8a1)의 스풀 위치(xs)를 조정하는 방향 제어 밸브용 전자 비례 감압 밸브(8a2)(미터인 스풀 위치 조정 장치)와, 조작 레버 장치(9a)(조작 장치)로부터의 조작 신호에 따라 방향 제어 밸브용 전자 비례 감압 밸브(8a2)에 지령 신호를 출력하는 컨트롤러(10)를 구비한 유압 셔블(100)(건설 기계)에 있어서, 유압 액추에이터(4a)의 동작 속도(Va)를 검출하기 위한 실린더 위치 센서(4a4)(속도 검출 장치)와, 미터인 밸브(8a1)의 스풀 위치(xs)를 검출하는 미터인 스풀 위치 센서(8a5)(미터인 스풀 위치 검출 장치)와, 미터인 밸브(8a1)의 전후 차압(ΔP)을 검출하는 압력 센서(8a3, 8a4)(압력 검출 장치)와, 미터인 밸브(8a1)의 전후 차압(ΔP)을 조정하는 브리드 오프 밸브(8b1)(압력 조정 장치) 및 브리드 오프용 전자 비례 감압 밸브(8b2)(압력 조정 장치)를 구비하고, 컨트롤러(10)는, 미터인 밸브(8a1)의 스풀 위치(xs)와 유압 액추에이터(4a)의 동작 속도(Va)와 미터인 밸브(8a1)의 전후 차압(ΔP)과의 관계를 나타내는 동작 특성(α(xs))을 도출하는 교정 모드를 가지고, 교정 모드에 있어서, 미터인 밸브(8a1)의 스풀 위치(xs)가 미터인 밸브(8a1)의 개구 면적을 증가시키는 방향으로 변화된 경우에, 미터인 밸브(8a1)의 전후 차압(ΔP)을 작게 하는 지령 신호로서, 브리드 오프 밸브(8b1)의 개구 면적을 증가시키는 지령 신호를 브리드 오프용 전자 비례 감압 밸브(8b2)에 출력한다. 이에 따라, 유압 펌프(7)로부터 탱크(12)로 배출되는 압유의 유량이 증가하여, 미터인 밸브(8a1)의 전측 압력(Pin)이 저하됨으로써 전후 차압(ΔP)이 작아진다.
이상과 같이 구성한 본 실시예와 관련된 유압 셔블(100)에 의하면, 이하의 효과가 얻어진다.
도 9는, 교정 모드에 있어서의 미터인 스풀 위치 지령(xs,ref), 미터인 밸브(8a1)의 전후 차압(ΔP), 및 액추에이터 속도(Va)의 변화를 나타내는 도면이다.
교정 동작으로서 부여된 1왕복의 미터인 스풀 위치 지령(xs,ref) 대하여, 브리드 오프 스풀 위치 지령(xb,ref)의 지령값 산출용 맵과 미터인 밸브(8a1)의 실제 전후 차압(ΔP)에 의거하여, 식 (4)로부터 브리드 오프 스풀 위치 지령(xb,ref)을 결정한다. 이에 따라, 도 9에 나타내는 바와 같은 미터인 밸브(8a1)의 전후 차압(ΔP)이 얻어져, 액추에이터 속도(Va)의 증가를 억제할 수 있다. 즉, 교정 동작 중에 미터인 밸브(8a1)의 전후 차압(ΔP)을 조정하지 않는 종래 기술에 비해, 본 발명에서는 액추에이터 속도(Va)를 억제한 상태에서 미터인 스풀을 동작시킬 수 있다. 이 때의 액추에이터 속도(Va)는, 미터인 스풀 위치 지령의 주기(tf)가 액추에이터의 가동 범위(La)를 초과하지 않는 속도로서, 식 (5)에 나타나는 목표 속도(Va,target)를 기준으로 하여 조정된다.
Figure pct00005
그 결과, 액추에이터(4a)의 가동 범위 내에서 미터인 밸브(8a1)의 스풀을 1왕복시킬 수 있어, 한번의 교정 동작으로 전체 교정 영역의 계측 데이터를 취득하는 것이 가능해지기 때문에, 동작 교정의 시간 효율이 향상된다. 종래 기술에서는, 교정을 위해 필요한 액추에이터의 최대 속도(Va,max)에 도달하기 전에, 시각(tend)에 액추에이터의 최대 가동 범위에 도달하기 때문에, 한번의 동작으로 교정을 끝낼 수 없어, 미터인 스풀 위치 지령(xs,ref)의 패턴을 변경하여 교정 동작을 복수회 행할 필요가 있다.
도 10은, 본 실시예에 있어서의 동작 특성 도출 결과의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10의 그래프는, 본 실시예에 있어서의 미터인 스풀 위치(xs,ref)에 대한 액추에이터 속도(Va)의 매핑 결과를, 상정되는 참값, 및 교정 동작 시에 미터인 밸브(8a1)의 전후 차압(ΔP)을 조정하지 않는 종래 기술에 의한 매핑 결과와 비교해 나타내고 있다. 본 발명의 매핑 결과는, 도 5에 나타내는 동작 특성(α(xs))을 이용하여 산출한 미터인 스풀 위치(xs,ref)에 대한 동작 특성(α(xs,ref)), 미터인 스풀 위치(xs,ref)에 대한 미터인 밸브 전측 압력(Pin) 및 미터인 밸브 후측 압력(Pout)을 식 (1)에 대입하고, 미터인 스풀 위치(xs,ref)에 대한 액추에이터 속도(Va)를 산출함으로써 구해진다.
본 발명에서는, 식 (1)의 관계로부터 알 수 있는 바와 같이 교정 동작 시에 미터인 밸브(8a1)의 실제 전후 차압(ΔP)을 조정함으로써, 액추에이터 속도(Va)를 억제한 상태에서 동작 특성 도출을 위한 데이터가 계측된다. 이에 따라, 액추에이터 속도(Va)에 비례하여 커지는 관성이나 압유의 점성 저항의 영향이 억제되며, 미터인 밸브(8a1)의 개구 면적이 큰 영역, 즉 액추에이터 속도(Va)가 고속도가 되는 영역에 있어서, 종래 기술에 비해 교정 결과가 참값에 근접하여, 교정의 정밀도가 향상된다. 즉, 적은 교정 동작으로 유압 액추에이터의 고속도 영역에 있어서의 동작 특성(α(xs))을 양호한 정밀도로 도출하는 것이 가능해진다.
이하의 실시예에서는, 미터인 밸브(8a1)의 전후 차압(ΔP)을 조정하는 압력 조정 장치로서, 브리드 오프 회로 이외의 수단을 이용한 경우를 설명한다.
실시예 2
본 발명의 제 2 실시예에 대하여, 제 1 실시예와의 상이점을 중심으로 설명한다.
도 11은, 본 실시예와 관련된 유압 셔블(100)에 탑재되는 유압 시스템의 개략도이다.
도 11에 있어서, 본 실시예에 있어서의 유압 시스템(200A)은, 가변 용량형의 유압 펌프(7a)를 가지고 있으며, 컨트롤러(10)가 유압 펌프(7a)로부터 미터인 밸브(8a1)로 공급되는 압유 유량을 제어함으로써, 미터인 밸브(8a1)의 전측 압력(Pin)을 조정한다.
이와 같이 본 실시예에서는, 유압 펌프(7a)는 가변 용량형이며, 미터인 밸브(8a1)의 전후 차압(ΔP)을 조정하는 압력 조정 장치는, 유압 펌프(7a)의 토출 유량을 조정하는 레귤레이터(7b)이며, 컨트롤러(10)는, 교정 모드에 있어서, 미터인 밸브(8a1)의 스풀 위치(xs)가 미터인 밸브(8a1)의 개구 면적을 증가시키는 방향으로 변화된 경우에, 미터인 밸브(8a1)의 전후 차압(ΔP)을 작게 하는 지령 신호로서, 유압 펌프(7a)의 토출 유량을 감소시키는 지령 신호를 레귤레이터(7b)에 출력한다. 이에 따라, 유압 펌프(7a)로부터 미터인 밸브(8a1)로 공급되는 압유의 유량이 감소하여, 미터인 밸브(8a1)의 전측 압력(Pin)이 저하됨으로써 전후 차압(ΔP)이 작아진다.
이상과 같이 구성된 본 실시예와 관련된 유압 셔블(100)에 있어서도, 제 1 실시예와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
또한, 가변 용량형의 유압 펌프(7a)의 공급 유량 제어에 의해 미터인 밸브(8a1)의 전측 압력(Pin)을 조정함으로써, 교정 동작 시에 쓸데없이 배출되는 압유 유량이 감소되기 때문에, 에너지 효율이 향상된다. 또한, 엔진(40)의 회전수를 변화시키지 않고 미터인 밸브(8a1)의 전측 압력(Pin)을 제어할 수 있기 때문에, 유압 셔블(100) 전체의 동작에 대한 영향을 억제하는 것이 가능해진다.
실시예 3
본 발명의 제 3 실시예에 대하여, 제 1 실시예와의 상이점을 중심으로 설명한다.
도 12는, 본 실시예와 관련된 유압 셔블(100)에 탑재되는 유압 시스템의 개략도이다.
도 12에 있어서, 본 실시예에 있어서의 유압 시스템(200B)은, 엔진(40)의 회전수를 제어하는 기능을 컨트롤러(10)에 갖게 하고 있으며, 엔진(40)의 회전수를 제어함으로써, 유압 펌프(7)로부터 미터인 밸브(8a1)로 공급되는 압유 유량을 제어한다.
이와 같이 본 실시예에서는, 미터인 밸브(8a1)의 전후 차압(ΔP)을 조정하는 압력 조정 장치는 엔진(40)(원동기)이며, 컨트롤러(10)는, 교정 모드에 있어서, 미터인 밸브(8a1)의 스풀 위치(xs)가 미터인 밸브(8a1)의 개구 면적을 증가시키는 방향으로 변화된 경우에, 미터인 밸브(8a1)의 전후 차압(ΔP)을 작게 하는 지령 신호로서, 엔진(40)의 회전수를 저하시키는 지령 신호를 엔진(40)에 출력한다. 이에 따라, 유압 펌프(7)로부터 미터인 밸브(8a1)로 공급되는 압유의 유량이 감소하여, 미터인 밸브(8a1)의 전측 압력(Pin)이 저하됨으로써 전후 차압(ΔP)이 작아진다.
이상과 같이 구성된 본 실시예와 관련된 유압 셔블(100)에 있어서도, 제 1 실시예와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
또한, 공급 압유 유량을 제어함으로써, 미터인 밸브(8a1)의 전측 압력(Pin)을 조정할 수 있다. 엔진(40)의 회전수 제어에 의해 미터인 밸브(8a1)의 전측 압력(Pin)을 조정함으로써, 교정 동작 시에 쓸데없이 배출되는 압유 유량이 감소하기 때문에, 에너지 효율이 향상된다. 또한, 고정 용량형의 유압 펌프(7)를 사용한 경우에도 미터인 밸브(8a1)의 전측 압력(Pin)을 제어하는 것이 가능해진다.
실시예 4
본 발명의 제 4 실시예에 대하여, 제 1 실시예와의 상이점을 중심으로 설명한다.
도 13은, 본 실시예와 관련된 유압 셔블(100)에 탑재되는 유압 시스템의 개략도이다.
도 13에 있어서, 본 실시예에 있어서의 유압 시스템(200C)은, 붐 섹션(8a) 내에, 방향 제어 밸브(8a1)와 독립된 방향 제어 밸브(8a6)를 가진다. 방향 제어 밸브(8a6)는, 방향 제어 밸브(8a1)와 마찬가지로, 붐 실린더(4a)의 보텀측 유실(4a1) 또는 로드측 유실(4a2)의 일방이, 유압 펌프(7)와 연결되는 유로와 연통하는 밸브(미터인 밸브)가 되며, 다른 일방이 탱크(12)와 연결되는 유로에 연통하는 밸브(미터아웃 밸브)가 된다. 방향 제어 밸브(8a1)가 미터인 밸브로 되어 있는 경우에는, 방향 제어 밸브(8a6)가 미터아웃 밸브가 되고, 방향 제어 밸브(8a6)가 미터인 밸브로 되어 있는 경우에는, 방향 제어 밸브(8a1)가 미터아웃 밸브가 된다. 또한, 방향 제어 밸브(8a1)가 미터인 밸브로 되어 있는 경우에는, 스풀 위치 센서(8a5a)가 미터인 스풀 위치를 계측하는 미터인 스풀 위치 센서(8a5)가 되고, 방향 제어 밸브(8a6)가 미터인 밸브로 되어 있는 경우에는, 스풀 위치 센서(8a5b)가 미터인 스풀 위치를 계측하는 미터인 스풀 위치 센서(8a5)가 된다. 방향 제어 밸브(8a6)는, 컨트롤러(10)로부터 지령된 제어 입력에 의거하여 방향 제어 밸브용 비례 전자 감압 밸브(8a7)가 동작함으로써 구동된다. 미터아웃 밸브(8a6 혹은 8a1)가 동작함으로써, 붐 실린더(4a)로부터 탱크(12)로 배출되는 압유 유량을 제어함으로써, 미터인 밸브(8a1 혹은 8a6)의 후측 압력(Pout)이 조정된다.
이와 같이 본 실시예에서는, 미터인 밸브(8a1 혹은 8a6)의 전후 차압(ΔP)을 조정하는 압력 조정 장치는, 미터인 밸브(8a1 혹은 8a6)와는 독립적으로 마련되고, 유압 액추에이터(4a)로부터 탱크(12)로 배출되는 압유의 유량을 조정하는 미터아웃 밸브(8a6 혹은 8a1)와, 미터아웃 밸브(8a6 혹은 8a1)의 개구 면적을 제어하는 방향 제어 밸브용 비례 전자 감압 밸브(8a7 혹은 8a2)를 가지며, 컨트롤러(10)는, 교정 모드에 있어서, 미터인 밸브(8a1 혹은 8a6)의 스풀 위치(xs)가 미터인 밸브(8a1 혹은 8a6)의 개구 면적을 증가시키는 방향으로 변화된 경우에, 미터인 밸브(8a1 혹은 8a6)의 전후 차압(ΔP)을 작게 하는 지령 신호로서, 미터아웃 밸브(8a6 혹은 8a1)의 개구 면적을 감소시키는 지령 신호를 방향 제어 밸브용 비례 전자 감압 밸브(8a7 혹은 8a2)에 출력한다. 이에 따라, 유압 액추에이터(4a)로부터 탱크(12)로 배출되는 압유의 유량이 감소하여, 미터인 밸브(8a1 혹은 8a6)의 후측 압력(Pout)이 상승함으로써 전후 차압(ΔP)이 작아진다.
이상과 같이 구성된 본 실시예와 관련된 유압 셔블(100)에 있어서도, 제 1 실시예와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
또한, 미터아웃 밸브(8a6 혹은 8a1)의 제어에 의해, 미터인 밸브(8a1 혹은 8a6)의 후측 압력(Pout)을 양호한 정밀도로 조정할 수 있음과 함께, 중력이나 관성에 의한 유압 액추에이터(4a)의 튀어 나옴을 효과적으로 방지함으로써, 액추에이터 속도(Va)의 계측 정밀도를 높일 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명했지만, 본 발명은, 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들면, 상기한 실시예는, 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위해 상세하게 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 어느 실시예의 구성에 다른 실시예의 구성의 일부를 첨가하는 것도 가능하고, 어느 실시예의 구성의 일부를 삭제하거나, 혹은, 다른 실시예의 일부와 치환하는 것도 가능하다.
1…프론트 장치, 2…상부 선회체, 2a…선회 모터(유압 액추에이터), 3…하부 주행체, 4…붐, 4a…붐 실린더(유압 액추에이터), 4a1…보텀측 유실, 4a2…로드측 유실, 4a4…실린더 위치 센서(속도 검출 장치), 5…아암, 5a…아암 실린더(유압 액추에이터), 6…버킷, 6a…버킷 실린더(유압 액추에이터), 7, 7a…유압 펌프, 7b…레귤레이터, 8…컨트롤 밸브, 8a…붐 섹션, 8a 1…미터인 밸브, 8a2…방향 제어 밸브용 전자 비례 감압 밸브(미터인 스풀 위치 조정 장치), 8a3…미터인 밸브 전측 압력 센서(압력 검출 장치), 8a4…미터인 밸브 후측 압력 센서(압력 검출 장치), 8a5…미터인 스풀 위치 센서(미터인 스풀 위치 검출 장치), 8a6…미터아웃 밸브(압력 조정 장치), 8a7…방향 제어 밸브용 비례 전자 감압 밸브(8a7)(압력 조정 장치), 8b…브리드 오프 섹션, 8b1…브리드 오프 밸브(압력 조정 장치), 8b2…브리드 오프용 전자 비례 감압 밸브(압력 조정 장치), 9…운전실, 9a…조작 레버 장치(조작 장치), 10…컨트롤러, 11…설계 데이터, 12…탱크, 31~33…공급 유로, 34,35…배출 유로, 40…엔진(압력 조정 장치), 50…릴리프 밸브, 100…유압 셔블(건설 기계).

Claims (5)

  1. 원동기와,
    작동유를 저류하는 탱크와,
    상기 원동기에 의해 구동되며, 상기 탱크로부터 흡입한 작동유를 압유로서 토출하는 유압 펌프와,
    상기 유압 펌프로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 유압 액추에이터와,
    상기 유압 펌프로부터 상기 유압 액추에이터로 공급되는 압유의 유량을 조정하는 미터인 밸브와,
    상기 미터인 밸브의 스풀 위치를 조정하는 미터인 스풀 위치 조정 장치와,
    상기 미터인 스풀 위치 조정 장치에 지령 신호를 출력하는 컨트롤러를 구비한 건설 기계에 있어서,
    상기 유압 액추에이터의 동작 속도를 검출하기 위한 속도 검출 장치와,
    상기 미터인 밸브의 스풀 위치를 검출하는 미터인 스풀 위치 검출 장치와,
    상기 미터인 밸브의 전후 차압을 검출하는 압력 검출 장치와,
    상기 미터인 밸브의 전후 차압을 조정하는 압력 조정 장치를 구비하고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 미터인 밸브의 스풀 위치와 상기 유압 액추에이터의 동작 속도와 상기 미터인 밸브의 전후 차압과의 관계를 나타내는 동작 특성을 도출하는 교정 모드를 가지며,
    상기 교정 모드에 있어서, 상기 미터인 밸브의 스풀 위치가 상기 미터인 밸브의 개구 면적을 증가시키는 방향으로 변화된 경우에, 상기 미터인 밸브로 유입되는 압유 유량의 증가를 억제하도록, 상기 미터인 밸브의 전후 차압을 저하시키는 지령 신호를 상기 압력 조정 장치에 출력하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 조정 장치는, 상기 유압 펌프로부터 상기 탱크로 배출되는 압유의 유량을 조정하는 브리드 오프 밸브와, 상기 브리드 오프 밸브의 개구 면적을 제어하는 브리드 오프 전자 밸브를 가지고,
    상기 컨트롤러는, 상기 교정 모드에 있어서, 상기 미터인 밸브의 스풀 위치가 상기 미터인 밸브의 개구 면적을 증가시키는 방향으로 변화된 경우에, 상기 미터인 밸브의 전후 차압을 저하시키는 지령 신호로서, 상기 브리드 오프 밸브의 개구 면적을 증가시키는 지령 신호를 상기 브리드 오프 전자 밸브에 출력하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유압 펌프는 가변 용량형이며,
    상기 압력 조정 장치는, 상기 유압 펌프의 토출 유량을 조정하는 레귤레이터이고,
    상기 컨트롤러는, 상기 교정 모드에 있어서, 상기 미터인 밸브의 스풀 위치가 상기 미터인 밸브의 개구 면적을 증가시키는 방향으로 변화된 경우에, 상기 미터인 밸브의 전후 차압을 저하시키는 지령 신호로서, 상기 유압 펌프의 토출 유량을 감소시키는 지령 신호를 상기 레귤레이터에 출력하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 조정 장치는 상기 원동기이며,
    상기 컨트롤러는, 상기 교정 모드에 있어서, 상기 미터인 밸브의 스풀 위치가 상기 미터인 밸브의 개구 면적을 증가시키는 방향으로 변화된 경우에, 상기 미터인 밸브의 전후 차압을 저하시키는 지령 신호로서, 상기 원동기의 회전수를 저하시키는 지령 신호를 상기 원동기에 출력하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 조정 장치는, 상기 미터인 밸브와는 독립적으로 마련되고, 상기 유압 액추에이터로부터 상기 탱크로 배출되는 압유의 유량을 조정하는 미터아웃 밸브와, 상기 미터아웃 밸브의 개구 면적을 제어하는 미터아웃 전자 밸브를 가지며,
    상기 컨트롤러는, 상기 교정 모드에 있어서, 상기 미터인 밸브의 스풀 위치가 상기 미터인 밸브의 개구 면적을 증가시키는 방향으로 변화된 경우에, 상기 미터인 밸브의 전후 차압을 저하시키는 지령 신호로서, 상기 미터아웃 밸브의 개구 면적을 감소시키는 지령 신호를 상기 미터아웃 전자 밸브에 출력하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
KR1020217006580A 2018-09-28 2019-07-11 건설 기계 KR102449021B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2018-183430 2018-09-28
JP2018183430A JP6947711B2 (ja) 2018-09-28 2018-09-28 建設機械
PCT/JP2019/027520 WO2020066225A1 (ja) 2018-09-28 2019-07-11 建設機械

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210039449A true KR20210039449A (ko) 2021-04-09
KR102449021B1 KR102449021B1 (ko) 2022-09-29

Family

ID=69953113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217006580A KR102449021B1 (ko) 2018-09-28 2019-07-11 건설 기계

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11230821B2 (ko)
EP (1) EP3859167B1 (ko)
JP (1) JP6947711B2 (ko)
KR (1) KR102449021B1 (ko)
CN (1) CN112639300B (ko)
WO (1) WO2020066225A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220259829A1 (en) * 2019-07-08 2022-08-18 Danfoss Power Solutions Ii Technology A/S Hydraulic system architectures and bidirectional proportional valves usable in the system architectures
US20220330802A1 (en) 2020-03-23 2022-10-20 Hoya Corporation Endoscope and method for manufacturing endoscope
JP2022017833A (ja) * 2020-07-14 2022-01-26 川崎重工業株式会社 液圧駆動システム
US11198988B1 (en) 2020-12-23 2021-12-14 Cnh Industrial America Llc Speed-limiting calibration control for a hydraulic system
CN115573967B (zh) * 2022-12-07 2023-03-21 太原理工大学 阀控液压缸速度位置复合控制系统及流量控制方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06117408A (ja) * 1992-10-07 1994-04-26 Kayaba Ind Co Ltd 建設機械の油圧回路
US8321114B2 (en) * 2010-05-20 2012-11-27 Komatsu Ltd. Work vehicle and work vehicle control method
KR20150054960A (ko) * 2012-10-18 2015-05-20 히다찌 겐끼 가부시키가이샤 작업 기계
WO2015137525A1 (ja) 2014-06-04 2015-09-17 株式会社小松製作所 建設機械の制御システム、建設機械、及び建設機械の制御方法
US9309650B2 (en) * 2012-11-20 2016-04-12 Komatsu Ltd. Working machine and method of measuring work amount of working machine
US20170262001A1 (en) * 2016-03-08 2017-09-14 Husco International, Inc. Systems and methods for electrohydraulic valve calibration

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991002903A1 (en) * 1989-08-16 1991-03-07 Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho Hydraulic circuit device
JPH07127607A (ja) * 1993-09-07 1995-05-16 Yutani Heavy Ind Ltd 作業機械の油圧装置
WO1997022914A1 (fr) * 1995-12-19 1997-06-26 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Methode de correction de sortie pour appareil de commande, appareil de commande et appareil de commande de pompe hydraulique
JP4475767B2 (ja) * 2000-08-03 2010-06-09 株式会社小松製作所 作業用車両
JP3783582B2 (ja) * 2001-07-05 2006-06-07 ダイキン工業株式会社 液圧回路装置
JP4776447B2 (ja) * 2006-06-12 2011-09-21 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関の可変動弁装置
EP2123541B1 (en) * 2006-12-21 2017-10-18 KCM Corporation Steering system for working vehicle
JP2009256904A (ja) * 2008-04-14 2009-11-05 Caterpillar Japan Ltd 作業機械の油圧制御回路
US9181070B2 (en) * 2011-05-13 2015-11-10 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Hydraulic driving apparatus for working machine
JP5928065B2 (ja) * 2012-03-27 2016-06-01 コベルコ建機株式会社 制御装置及びこれを備えた建設機械
JP6134263B2 (ja) * 2013-12-27 2017-05-24 株式会社Kcm 油圧駆動システム
KR101769225B1 (ko) * 2014-06-04 2017-08-17 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼 건설 기계의 제어 시스템, 건설 기계, 및 건설 기계의 제어 방법
JP6324347B2 (ja) * 2015-06-01 2018-05-16 日立建機株式会社 建設機械の油圧制御装置
JP6551979B2 (ja) * 2015-09-16 2019-07-31 キャタピラー エス エー アール エル 油圧作業機における油圧ポンプ制御システム
JP6474718B2 (ja) * 2015-12-25 2019-02-27 日立建機株式会社 建設機械の油圧制御装置
JP6550358B2 (ja) * 2016-09-16 2019-07-24 日立建機株式会社 建設機械の施工時間予測システム
DE112017000044B4 (de) * 2017-04-24 2019-09-12 Komatsu Ltd. Steuersystem und Arbeitsmaschine

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06117408A (ja) * 1992-10-07 1994-04-26 Kayaba Ind Co Ltd 建設機械の油圧回路
US8321114B2 (en) * 2010-05-20 2012-11-27 Komatsu Ltd. Work vehicle and work vehicle control method
KR20150054960A (ko) * 2012-10-18 2015-05-20 히다찌 겐끼 가부시키가이샤 작업 기계
US9309650B2 (en) * 2012-11-20 2016-04-12 Komatsu Ltd. Working machine and method of measuring work amount of working machine
US9458597B2 (en) * 2014-04-06 2016-10-04 Kmoatsu Ltd. Construction machine control system, construction machine, and construction machine control method
WO2015137525A1 (ja) 2014-06-04 2015-09-17 株式会社小松製作所 建設機械の制御システム、建設機械、及び建設機械の制御方法
US20160138240A1 (en) * 2014-06-04 2016-05-19 Komatsu Ltd. Construction machine control system, construction machine, and construction machine control method
US20170262001A1 (en) * 2016-03-08 2017-09-14 Husco International, Inc. Systems and methods for electrohydraulic valve calibration

Also Published As

Publication number Publication date
US20210317636A1 (en) 2021-10-14
EP3859167A1 (en) 2021-08-04
EP3859167A4 (en) 2022-06-22
JP2020051567A (ja) 2020-04-02
CN112639300A (zh) 2021-04-09
KR102449021B1 (ko) 2022-09-29
JP6947711B2 (ja) 2021-10-13
US11230821B2 (en) 2022-01-25
CN112639300B (zh) 2023-04-18
EP3859167B1 (en) 2024-06-05
WO2020066225A1 (ja) 2020-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102449021B1 (ko) 건설 기계
KR101752990B1 (ko) 건설 기계의 제어 시스템, 건설 기계, 및 건설 기계의 제어 방법
US9556594B2 (en) Work vehicle
KR101756572B1 (ko) 건설 기계의 제어 시스템, 건설 기계, 및 건설 기계의 제어 방법
KR101671142B1 (ko) 건설 기계의 제어 시스템, 건설 기계, 및 건설 기계의 제어 방법
KR101769225B1 (ko) 건설 기계의 제어 시스템, 건설 기계, 및 건설 기계의 제어 방법
CN103890273B (zh) 建筑机械的控制系统及控制方法
US9447562B2 (en) Work vehicle and method of controlling work vehicle
US10156061B2 (en) Work machine control device, work machine, and work machine control method
US20180148905A1 (en) Work equipment control device and work machine
JP2008032174A (ja) 作業機械の制御装置
KR20190032287A (ko) 작업 기계의 제어 시스템 및 작업 기계의 제어 방법
KR20210107765A (ko) 건설 기계
JP6692568B2 (ja) 建設機械
JP2009155901A (ja) 作業機械のフロント制御方法
JP7379631B1 (ja) 作業機械
WO2024090087A1 (ja) 作業機械およびアクチュエータ校正システム
KR20230143178A (ko) 작업 기계
JP2009156349A (ja) 作業機械のフロント制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant