KR20210135232A - 쇼벨 및 쇼벨의 제어방법 - Google Patents

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KR20210135232A
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hydraulic
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hydraulic oil
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기미노리 사노
류지 시라타니
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스미토모 겐키 가부시키가이샤
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Abstract

쇼벨(100)은, 하부주행체(1)와, 하부주행체(1)에 선회 가능하게 탑재된 상부선회체(3)와, 상부선회체(3)에 탑재된 엔진(11)과, 엔진(11)에 의하여 구동되는 메인펌프(14)와, 네거티브컨트롤압센서로서의 제어압센서(19)와, 에너지절감제어에 의하여 지령값(Qn)을 결정하고, 지령값(Qn)에 따라, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유의 유량을 제어하는 컨트롤러(30)를 구비하고 있다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 지령값(Qn)을 억제하도록 구성되어 있다.

Description

쇼벨 및 쇼벨의 제어방법
본 개시는, 굴삭기로서의 쇼벨 및 쇼벨의 제어방법에 관한 것이다.
종래, 네거티브컨트롤압에 근거하여 유압펌프의 토출량을 제어하는 컨트롤러를 구비한 쇼벨이 알려져 있다(특허문헌 1 참조.).
특허문헌 1: 일본 특허공보 제4843105호
그러나, 상술한 컨트롤러는, 예를 들면 유압액추에이터를 움직이기 시작할 때에 네거티브컨트롤압이 급감했을 때에 토출량을 급증시켜 버린다. 그 결과, 상술한 컨트롤러는, 유압액추에이터를 급격하게 움직여 쇼크를 발생시켜 버릴 우려가 있다.
그래서, 유압액추에이터를 움직일 때에 발생하는 쇼크를 억제하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨은, 하부주행체와, 상기 하부주행체에 선회 가능하게 탑재된 상부선회체와, 상기 상부선회체에 탑재된 엔진과, 상기 엔진에 의하여 구동되는 유압펌프와, 네거티브컨트롤압센서와, 상기 에너지절감제어에 의하여 지령값을 결정하고, 상기 지령값에 따라, 상기 유압펌프가 토출하는 작동유의 유량을 제어하는 제어장치를 구비하며, 상기 제어장치는, 상기 지령값을 억제한다.
상술한 수단에 의하여, 유압액추에이터를 움직일 때에 발생하는 쇼크를 억제할 수 있는 쇼벨이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨의 측면도이다.
도 2는 쇼벨에 탑재되는 유압시스템의 구성예를 나타내는 도이다.
도 3은 토출량제어기능의 구성예를 나타내는 도이다.
도 4는 메인펌프의 토출압 및 토출량(지령값)의 시간적 추이의 일례를 나타내는 도이다.
도 5는 토출량제어기능의 다른 구성예를 나타내는 도이다.
도 6은 메인펌프의 토출압 및 토출량(지령값)의 시간적 추이의 다른 일례를 나타내는 도이다.
먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 관한 굴삭기로서의 쇼벨(100)에 대하여 설명한다. 도 1은 쇼벨(100)의 측면도이다. 본 실시형태에서는, 하부주행체(1)에는 선회기구(2)를 개재하여 상부선회체(3)가 선회 가능하게 탑재되어 있다. 하부주행체(1)는, 주행용 유압모터(2M)에 의하여 구동된다. 주행용 유압모터(2M)는, 좌측의 크롤러를 구동하는 좌(左)주행용 유압모터(2ML), 및, 우측의 크롤러를 구동하는 우(右)주행용 유압모터(2MR)(도 1에서는 나타나 있지 않음)를 포함한다. 선회기구(2)는, 상부선회체(3)에 탑재되어 있는 선회용 유압모터(2A)에 의하여 구동된다. 단, 선회용 유압모터(2A)는, 전동액추에이터로서의 선회용 전동발전기여도 된다.
상부선회체(3)에는 붐(4)이 장착되어 있다. 붐(4)의 선단에는 암(5)이 장착되고, 암(5)의 선단에는 엔드어태치먼트로서의 버킷(6)이 장착되어 있다. 붐(4), 암(5), 및 버킷(6)은, 어태치먼트의 일례인 굴삭어태치먼트를 구성한다. 붐(4)은 붐실린더(7)로 구동되고, 암(5)은 암실린더(8)로 구동되며, 버킷(6)은 버킷실린더(9)로 구동된다.
상부선회체(3)에는, 운전실로서의 캐빈(10)이 마련되고, 또한, 엔진(11) 등의 동력원이 탑재되어 있다. 또, 상부선회체(3)에는, 컨트롤러(30)가 장착되어 있다. 다만, 본서에서는, 편의상, 상부선회체(3)에 있어서의, 붐(4)이 장착되어 있는 측을 전측으로 하고, 카운터웨이트가 장착되어 있는 측을 후측으로 한다.
컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)을 제어하기 위한 제어장치이다. 본 실시형태에서는, 컨트롤러(30)는, CPU, 휘발성 기억장치, 및 불휘발성 기억장치 등을 구비한 컴퓨터로 구성되어 있다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 다양한 기능요소에 대응하는 프로그램을 불휘발성 기억장치로부터 읽어내어, 대응하는 처리를 CPU에 실행시킴으로써 다양한 기능을 실현할 수 있도록 구성되어 있다.
다음으로, 도 2를 참조하여, 쇼벨(100)에 탑재되는 유압시스템의 구성예에 대하여 설명한다. 도 2는, 쇼벨(100)에 탑재되는 유압시스템의 구성예를 나타낸다. 도 2는, 기계적 동력전달계, 작동유라인, 파일럿라인, 및 전기제어계를, 각각 이중선, 실선, 파선, 및 점선으로 나타내고 있다.
쇼벨(100)의 유압시스템은, 주로, 엔진(11), 레귤레이터(13), 메인펌프(14), 파일럿펌프(15), 컨트롤밸브유닛(17), 조작장치(26), 토출압센서(28), 조작압센서(29), 컨트롤러(30), 및 엔진회전수조정다이얼(75) 등을 포함한다.
도 2에 있어서, 유압시스템은, 엔진(11)에 의하여 구동되는 메인펌프(14)로부터, 센터바이패스관로(40) 및 패럴렐관로(42) 중 적어도 하나를 거쳐 작동유탱크까지 작동유를 순환시키고 있다.
엔진(11)은, 쇼벨(100)의 구동원이다. 본 실시형태에서는, 엔진(11)은, 예를 들면, 소정의 회전수를 유지하도록 동작하는 디젤엔진이다. 엔진(11)의 출력축은, 메인펌프(14) 및 파일럿펌프(15)의 각각의 입력축에 연결되어 있다.
메인펌프(14)는, 작동유라인을 통하여 작동유를 컨트롤밸브유닛(17)에 공급하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 메인펌프(14)는, 전기제어식의 유압펌프이다. 구체적으로는, 메인펌프(14)는, 사판(斜板)식 가변용량형 유압펌프이다.
레귤레이터(13)는, 메인펌프(14)의 토출량을 제어한다. 본 실시형태에서는, 레귤레이터(13)는, 컨트롤러(30)로부터의 제어지령에 따라 메인펌프(14)의 사판경전각(斜板傾轉角)을 조절하여 메인펌프(14)의 1회전당 배제용적을 제어함으로써 메인펌프(14)의 토출량을 제어한다.
파일럿펌프(15)는, 파일럿라인을 통하여 조작장치(26)를 포함하는 유압제어기기에 작동유를 공급하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 파일럿펌프(15)는, 고정용량형 유압펌프이다. 파일럿펌프(15)는, 생략되어도 된다. 이 경우, 파일럿펌프(15)가 담당하고 있었던 기능은, 메인펌프(14)에 의하여 실현되어도 된다. 즉, 메인펌프(14)는, 컨트롤밸브유닛(17)에 작동유를 공급하는 기능과는 별도로, 스로틀 등에 의하여 작동유의 압력을 저하시킨 후에 조작장치(26) 등에 작동유를 공급하는 기능을 구비하고 있어도 된다.
컨트롤밸브유닛(17)은, 쇼벨(100)에 있어서의 유압시스템을 제어하는 유압제어장치이다. 본 실시형태에서는, 컨트롤밸브유닛(17)은, 일점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 제어밸브(171~176)를 포함한다. 제어밸브(175)는 제어밸브(175L) 및 제어밸브(175R)를 포함하고, 제어밸브(176)는 제어밸브(176L) 및 제어밸브(176R)를 포함한다. 컨트롤밸브유닛(17)은, 제어밸브(171~176) 중 하나 또는 복수의 제어밸브를 통하여, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유를 하나 또는 복수의 유압액추에이터에 선택적으로 공급할 수 있다. 제어밸브(171~176)는, 메인펌프(14)로부터 유압액추에이터에 흐르는 작동유의 유량, 및, 유압액추에이터로부터 작동유탱크에 흐르는 작동유의 유량을 제어한다. 유압액추에이터는, 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9), 좌주행용 유압모터(2ML), 우주행용 유압모터(2MR), 및 선회용 유압모터(2A)를 포함한다.
조작장치(26)는, 조작자가 액추에이터의 조작을 위하여 이용하는 장치이다. 액추에이터는, 유압액추에이터 및 전동액추에이터 중 적어도 일방을 포함한다. 본 실시형태에서는, 조작장치(26)는, 파일럿라인을 통하여, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 컨트롤밸브유닛(17) 내의 대응하는 제어밸브의 파일럿포트에 공급한다. 파일럿포트의 각각에 공급되는 작동유의 압력인 파일럿압은, 유압액추에이터의 각각에 대응하는 조작장치(26)의 레버 또는 페달(도시하지 않음.)의 조작방향 및 조작량에 따른 압력이다.
토출압센서(28)는, 메인펌프(14)의 토출압을 검출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 토출압센서(28)는, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
조작압센서(29)는, 조작장치(26)를 통한 조작의 내용을 검출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 조작압센서(29)는, 액추에이터의 각각에 대응하는 조작장치(26)로서의 레버 또는 페달의 조작방향 및 조작량을 압력(조작압)의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작장치(26)의 조작내용은, 조작압센서 이외의 다른 센서를 이용하여 검출되어도 된다.
메인펌프(14)는, 좌메인펌프(14L) 및 우메인펌프(14R)를 포함한다. 그리고, 좌메인펌프(14L)는, 좌센터바이패스관로(40L) 또는 좌패럴렐관로(42L)를 거쳐 작동유탱크까지 작동유를 순환시키고, 우메인펌프(14R)는, 우센터바이패스관로(40R) 또는 우패럴렐관로(42R)를 거쳐 작동유탱크까지 작동유를 순환시킨다.
좌센터바이패스관로(40L)는, 컨트롤밸브유닛(17) 내에 배치된 제어밸브(171, 173, 175L, 및 176L)를 통과하는 작동유라인이다. 우센터바이패스관로(40R)는, 컨트롤밸브유닛(17) 내에 배치된 제어밸브(172, 174, 175R, 및 176R)를 통과하는 작동유라인이다.
제어밸브(171)는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 좌주행용 유압모터(2ML)에 공급하고, 또한, 좌주행용 유압모터(2ML)가 토출하는 작동유를 작동유탱크에 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
제어밸브(172)는, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 우주행용 유압모터(2MR)에 공급하고, 또한, 우주행용 유압모터(2MR)가 토출하는 작동유를 작동유탱크에 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
제어밸브(173)는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 선회용 유압모터(2A)에 공급하고, 또한, 선회용 유압모터(2A)가 토출하는 작동유를 작동유탱크에 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
제어밸브(174)는, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 버킷실린더(9)에 공급하고, 또한, 버킷실린더(9) 내의 작동유를 작동유탱크에 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
제어밸브(175L)는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 붐실린더(7)에 공급하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다. 제어밸브(175R)는, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 붐실린더(7)에 공급하고, 또한, 붐실린더(7) 내의 작동유를 작동유탱크에 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
제어밸브(176L)는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 암실린더(8)에 공급하고, 또한, 암실린더(8) 내의 작동유를 작동유탱크에 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다. 제어밸브(176R)는, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 암실린더(8)에 공급하고, 또한, 암실린더(8) 내의 작동유를 작동유탱크에 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.
좌패럴렐관로(42L)는, 좌센터바이패스관로(40L)에 병행하는 작동유라인이다. 좌패럴렐관로(42L)는, 제어밸브(171, 173, 및 175L) 중 어느 하나에 의하여 좌센터바이패스관로(40L)를 통과하는 작동유의 흐름이 제한 혹은 차단된 경우에, 보다 하류의 제어밸브에 작동유를 공급할 수 있다. 우패럴렐관로(42R)는, 우센터바이패스관로(40R)에 병행하는 작동유라인이다. 우패럴렐관로(42R)는, 제어밸브(172, 174, 및 175R) 중 어느 하나에 의하여 우센터바이패스관로(40R)를 통과하는 작동유의 흐름이 제한 혹은 차단된 경우에, 보다 하류의 제어밸브에 작동유를 공급할 수 있다.
레귤레이터(13)는, 좌레귤레이터(13L) 및 우레귤레이터(13R)를 포함한다. 좌레귤레이터(13L)는, 좌메인펌프(14L)의 토출압에 따라 좌메인펌프(14L)의 사판경전각을 조절함으로써, 좌메인펌프(14L)의 토출량을 제어할 수 있도록 구성되어 있다. 이 제어는, 파워제어 또는 마력제어라고 칭해진다. 구체적으로는, 좌레귤레이터(13L)는, 예를 들면, 좌메인펌프(14L)의 토출압의 증대에 따라 좌메인펌프(14L)의 사판경전각을 조절하여 1회전당 배제용적을 감소시킴으로써 토출량을 감소시킨다. 우레귤레이터(13R)에 대해서도 동일하다. 토출압과 토출량의 곱으로 나타나는 메인펌프(14)의 흡수파워(예를 들면 흡수마력)가 엔진(11)의 출력파워(예를 들면 출력마력)를 초과하지 않도록 하기 위함이다.
조작장치(26)는, 좌조작레버(26L), 우조작레버(26R), 및 주행레버(26D)를 포함한다. 주행레버(26D)는, 좌주행레버(26DL) 및 우주행레버(26DR)를 포함한다.
좌조작레버(26L)는, 선회조작과 암(5)의 조작에 이용된다. 좌조작레버(26L)는, 전후방향으로 조작되면, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(176)의 파일럿포트에 작용시킨다. 또, 좌조작레버(26L)는, 좌우방향으로 조작되면, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(173)의 파일럿포트에 작용시킨다.
구체적으로는, 좌조작레버(26L)는, 암접음방향으로 조작된 경우에, 제어밸브(176L)의 우파일럿포트에 작동유를 유입시키고, 또한, 제어밸브(176R)의 좌파일럿포트에 작동유를 유입시킨다. 또, 좌조작레버(26L)는, 암펼침방향으로 조작된 경우에는, 제어밸브(176L)의 좌파일럿포트에 작동유를 유입시키고, 또한, 제어밸브(176R)의 우파일럿포트에 작동유를 유입시킨다. 또, 좌조작레버(26L)는, 좌선회방향으로 조작된 경우에, 제어밸브(173)의 좌파일럿포트에 작동유를 유입시키고, 우선회방향으로 조작된 경우에, 제어밸브(173)의 우파일럿포트에 작동유를 유입시킨다.
우조작레버(26R)는, 붐(4)의 조작과 버킷(6)의 조작에 이용된다. 우조작레버(26R)는, 전후방향으로 조작되면, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(175)의 파일럿포트에 작용시킨다. 또, 좌우방향으로 조작되면, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(174)의 파일럿포트에 작용시킨다.
구체적으로는, 우조작레버(26R)는, 붐하강방향으로 조작된 경우에, 제어밸브(175R)의 우파일럿포트에 작동유를 유입시킨다. 또, 우조작레버(26R)는, 붐상승방향으로 조작된 경우에는, 제어밸브(175L)의 우파일럿포트에 작동유를 유입시키고, 또한, 제어밸브(175R)의 좌파일럿포트에 작동유를 유입시킨다. 또, 우조작레버(26R)는, 버킷접음방향으로 조작된 경우에, 제어밸브(174)의 좌파일럿포트에 작동유를 유입시키고, 버킷펼침방향으로 조작된 경우에, 제어밸브(174)의 우파일럿포트에 작동유를 유입시킨다.
주행레버(26D)는, 크롤러의 조작에 이용된다. 구체적으로는, 좌주행레버(26DL)는, 좌측의 크롤러의 조작에 이용된다. 좌주행레버(26DL)는, 좌주행페달과 연동되도록 구성되어 있어도 된다. 좌주행레버(26DL)는, 전후방향으로 조작되면, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(171)의 파일럿포트에 작용시킨다. 우주행레버(26DR)는, 우측의 크롤러의 조작에 이용된다. 우주행레버(26DR)는, 우주행페달과 연동되도록 구성되어 있어도 된다. 우주행레버(26DR)는, 전후방향으로 조작되면, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(172)의 파일럿포트에 작용시킨다.
토출압센서(28)는, 토출압센서(28L) 및 토출압센서(28R)를 포함한다. 토출압센서(28L)는, 좌메인펌프(14L)의 토출압을 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 토출압센서(28R)에 대해서도 동일하다.
조작압센서(29)는, 조작압센서(29LA, 29LB, 29RA, 29RB, 29DL, 및 29DR)를 포함한다. 조작압센서(29LA)는, 좌조작레버(26L)에 대한 전후방향으로의 조작의 내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작내용은, 예를 들면, 레버조작방향 및 레버조작량(레버조작각도) 등이다.
동일하게, 조작압센서(29LB)는, 좌조작레버(26L)에 대한 좌우방향으로의 조작의 내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작압센서(29RA)는, 우조작레버(26R)에 대한 전후방향으로의 조작의 내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작압센서(29RB)는, 우조작레버(26R)에 대한 좌우방향으로의 조작의 내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작압센서(29DL)는, 좌주행레버(26DL)에 대한 전후방향으로의 조작의 내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작압센서(29DR)는, 우주행레버(26DR)에 대한 전후방향으로의 조작의 내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
컨트롤러(30)는, 조작압센서(29)의 출력을 수신하고, 필요에 따라 레귤레이터(13)에 대하여 제어지령을 출력하여, 메인펌프(14)의 토출량을 변화시켜도 된다.
또, 컨트롤러(30)는, 스로틀(18)과 제어압센서(19)를 이용한 에너지절감제어로서의 네거티브컨트롤제어를 실행하도록 구성되어 있다. 스로틀(18)은 좌스로틀(18L) 및 우스로틀(18R)을 포함하고, 제어압센서(19)는 좌제어압센서(19L) 및 우제어압센서(19R)를 포함한다. 본 실시형태에서는, 제어압센서(19)는, 네거티브컨트롤압센서로서 기능한다. 에너지절감제어는, 메인펌프(14)에 의한 불필요한 에너지소비를 억제하기 위하여 메인펌프(14)의 토출량을 저감시키는 제어이다.
좌센터바이패스관로(40L)에는, 가장 하류에 있는 제어밸브(176L)와 작동유탱크의 사이에 좌스로틀(18L)이 배치되어 있다. 그 때문에, 좌메인펌프(14L)가 토출한 작동유의 흐름은, 좌스로틀(18L)로 제한된다. 그리고, 좌스로틀(18L)은, 좌레귤레이터(13L)를 제어하기 위한 제어압(네거티브컨트롤압)을 발생시킨다. 좌제어압센서(19L)는, 이 제어압을 검출하기 위한 센서이며, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 컨트롤러(30)는, 이 제어압에 따라 좌메인펌프(14L)의 사판경전각을 조절함으로써, 네거티브컨트롤제어에 의하여, 좌메인펌프(14L)의 토출량을 제어한다. 컨트롤러(30)는, 전형적으로는, 이 제어압이 클수록 좌메인펌프(14L)의 토출량을 감소시키고, 이 제어압이 작을수록 좌메인펌프(14L)의 토출량을 증대시킨다. 우메인펌프(14R)의 토출량도 동일하게 제어된다.
구체적으로는, 도 2로 나타나는 바와 같이 쇼벨(100)이 대기상태에 있는 경우, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유는, 좌센터바이패스관로(40L)를 통과하여 좌스로틀(18L)에 이른다. 대기상태에 있는 경우는, 예를 들면, 쇼벨(100)에 있어서의 유압액추에이터가 동작 가능하더라도 어느 것도 조작되고 있지 않은 경우(게이트로크가 해제상태이더라도 유압액추에이터가 조작되고 있지 않은 경우)이다. 그리고, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유의 흐름은, 좌스로틀(18L)의 상류에서 발생하는 제어압을 증대시킨다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 좌메인펌프(14L)의 토출량을 스탠바이유량까지 감소시키고, 토출한 작동유가 좌센터바이패스관로(40L)를 통과할 때의 압력손실(펌핑로스)을 억제한다. 스탠바이유량은, 대기상태일 때에 채용되는 소정의 유량이며, 예를 들면, 허용최소토출량이다. 한편, 어느 하나의 유압액추에이터가 조작된 경우, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유는, 조작대상의 유압액추에이터에 대응하는 제어밸브를 개재하여, 조작대상의 유압액추에이터로 흘러 들어간다. 그리고, 조작대상의 유압액추에이터에 대응하는 제어밸브는, 좌스로틀(18L)에 이르는 작동유의 유량을 감소 혹은 소실시켜, 좌스로틀(18L)의 상류에서 발생하는 제어압을 저하시킨다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 좌메인펌프(14L)의 토출량을 증대시키고, 조작대상의 유압액추에이터에 충분한 작동유를 순환시켜, 조작대상의 유압액추에이터의 구동을 확실한 것으로 한다. 다만, 컨트롤러(30)는, 우메인펌프(14R)의 토출량도 동일하게 제어한다.
상술한 바와 같은 네거티브컨트롤제어에 의하여, 도 2의 유압시스템은, 대기상태에 있어서는, 메인펌프(14)에 있어서의 불필요한 에너지소비를 억제할 수 있다. 불필요한 에너지소비는, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유가 센터바이패스관로(40)에서 발생시키는 펌핑로스를 포함한다. 또, 도 2의 유압시스템은, 유압액추에이터를 작동시키는 경우에는, 메인펌프(14)로부터 필요충분한 작동유를 작동대상의 유압액추에이터에 확실하게 공급할 수 있다.
엔진회전수조정다이얼(75)은, 엔진(11)의 회전수를 조정하기 위한 다이얼이다. 엔진회전수조정다이얼(75)은, 엔진회전수의 설정상태를 나타내는 데이터를 컨트롤러(30)에 송신한다. 본 실시형태에서는, 엔진회전수조정다이얼(75)은, SP모드, H모드, A모드, 및 IDLE모드의 4단계로 엔진회전수를 전환할 수 있도록 구성되어 있다. SP모드는, 작업량을 우선하고자 하는 경우에 선택되는 회전수모드이고, 가장 높은 엔진회전수를 이용한다. H모드는, 작업량과 연비를 양립시키고자 하는 경우에 선택되는 회전수모드이고, 두번째로 높은 엔진회전수를 이용한다. A모드는, 연비를 우선시키면서 저소음으로 쇼벨(100)을 가동시키고자 하는 경우에 선택되는 회전수모드이고, 세번째로 높은 엔진회전수를 이용한다. IDLE모드는, 엔진(11)을 아이들링상태로 하고자 하는 경우에 선택되는 회전수모드이고, 가장 낮은 엔진회전수를 이용한다. 엔진(11)은, 엔진회전수조정다이얼(75)로 설정된 회전수모드의 엔진회전수로 일정하게 회전수제어된다.
다음으로, 도 3을 참조하여, 컨트롤러(30)가 메인펌프(14)의 토출량을 제어하는 기능(이하, "토출량제어기능"이라고 한다.)의 일례에 대하여 설명한다. 도 3은, 토출량제어기능을 실현하는 컨트롤러(30)의 구성예를 나타낸다. 도 3의 예에서는, 컨트롤러(30)는, 에너지절감제어부(30A), 억제부(30B), 최댓값설정부(30C), 및 전류지령출력부(30D)를 갖는다. 다만, 에너지절감제어부(30A), 억제부(30B), 최댓값설정부(30C), 및 전류지령출력부(30D)는, 컨트롤러(30)의 기능을 설명하기 위하여 편의적으로 이용되는 표현이며, 물리적으로 독립되어 있을 필요는 없다. 그리고, 에너지절감제어부(30A), 억제부(30B), 최댓값설정부(30C), 및 전류지령출력부(30D)의 각각에 의하여 실현되는 기능은, 컨트롤러(30)에 의하여 실현되는 기능이다.
에너지절감제어부(30A)는, 제어압(Pn)에 근거하여 토출량의 지령값(Qn)을 도출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 에너지절감제어부(30A)는, 제어압센서(19)가 출력하는 제어압(Pn)을 취득한다. 그리고, 참조테이블을 참조하여, 취득한 제어압(Pn)에 대응하는 지령값(Qn)을 도출한다. 참조테이블은, 제어압(Pn)과 지령값(Qn)의 대응관계를 참조 가능하게 유지하는 참조테이블이며, 불휘발성 기억장치에 미리 기억되어 있다. 참조테이블에 유지되어 있는 제어압(Pn)과 지령값(Qn)의 대응관계는, 엔진(11)의 출력파워(예를 들면, 출력마력)를 초과하지 않도록 설정되어 있어도 된다. 따라서, 이 경우에는, 취득한 제어압(Pn)에 대응하는 지령값(Qn)은, 엔진(11)의 출력파워를 초과하지 않도록 산출된다.
억제부(30B)는, 지령값(Qn)의 변화를 억제하도록 구성되어 있다. 메인펌프(14)의 토출량의 변화를 완만하게 하기 위함이다. 본 실시형태에서는, 억제부(30B)는, 지령값(Qn)을 억제하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 억제부(30B)는, 지령값(Qn)의 증분 또는 감분을 억제하도록 구성되어 있다. 보다 구체적으로는, 억제부(30B)는, 소정의 연산주기마다, 지령값(Qn)을 입력값으로서 받고, 또한, 토출량의 수정지령값(Qna)을 출력한다. 그리고, 억제부(30B)는, 금회 입력된 지령값(Qn)의, 전회의 수정지령값(Qna)에 대한 증분(차)이 허용최댓값을 상회하는 경우, 전회의 수정지령값(Qna)에 허용최댓값을 가산한 값을 금회의 수정지령값(Qna)으로서 출력한다. 한편, 억제부(30B)는, 금회 입력된 지령값(Qn)의, 전회의 수정지령값(Qna)에 대한 증분(차)이 허용최댓값 이하인 경우, 지령값(Qn)을 수정지령값(Qna)으로서 출력한다. 감분에 대해서도 동일하다.
최댓값설정부(30C)는, 최대지령값(Qmax)을 출력하도록 구성되어 있다. 최대지령값(Qmax)은, 메인펌프(14)의 최대토출량에 대응하는 지령값이다. 본 실시형태에서는, 최댓값설정부(30C)는, 불휘발성 기억장치 등에 미리 기억되어 있는 최대지령값(Qmax)을 전류지령출력부(30D)에 출력하도록 구성되어 있다.
전류지령출력부(30D)는, 레귤레이터(13)에 대하여 전류지령을 출력하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 전류지령출력부(30D)는, 억제부(30B)가 출력하는 수정지령값(Qna)과 최댓값설정부(30C)가 출력하는 최대지령값(Qmax)에 근거하여 도출되는 전류지령(I)을 레귤레이터(13)에 대하여 출력한다. 다만, 전류지령출력부(30D)는, 수정지령값(Qna)에 근거하여 도출되는 전류지령(I)을 레귤레이터(13)에 대하여 출력해도 된다.
다음으로, 도 4를 참조하여, 도 3의 컨트롤러(30)에 의하여 실현되는 토출량제어기능에 의한 효과에 대하여 설명한다. 도 4는, 도 4의 (A)~도 4의 (C)를 포함한다. 도 4의 (A)는, 소정의 조작량으로 붐상승조작이 행해졌을 때의 제어압(Pn)의 시간적 추이를 나타낸다. 도 4의 (B)는, 붐상승조작이 행해졌을 때의 메인펌프(14)의 실제의 토출량(Q)에 관한 값의 시간적 추이를 나타낸다. 실제의 토출량(Q)에 관한 값의 시간적 추이는, 지령값(Qn)(파선) 및 수정지령값(Qna)(실선)의 각각의 시간적 추이를 포함한다. 도 4의 (C)는, 붐상승조작이 행해졌을 때의 메인펌프(14)의 토출압(Pd)의 시간적 추이를 나타낸다. 구체적으로는, 도 4의 (C)는, 수정지령값(Qna)이 사용된 경우의 토출압(Pd)의 추이를 실선으로 나타낸다. 또, 도 4의 (C)는, 만일 지령값(Qn)이 그대로 수정지령값(Qna)으로서 사용된 경우, 즉, 억제부(30B)에 의한 억제가 적용되지 않는 경우의 토출압(Pd)의 추이를 파선으로 나타낸다. 다만, 도 4의 (A)~도 4의 (C)의 각각에 있어서의 각 선은, 명료화를 위하여, 매끄럽게 되어 있다.
억제부(30B)에 의한 억제가 적용되지 않는 경우, 시각 t1에서 붐상승조작이 개시되면, 지령값(Qn)은, 도 4의 (B)의 파선으로 나타내는 바와 같이, 우조작레버(26R)의 조작량에 대응하는 값(Q1)까지 급증한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 지령값(Qn)(=값(Q1)=수정지령값(Qna))에 근거하여 도출한 전류지령(I)을 레귤레이터(13)에 대하여 출력한다. 따라서, 실제의 토출량(Q)(도시하지 않음.)은, 지령값(Qn)의 급증에 추종하도록 급증한다.
실제의 토출량(Q)이 급증하면, 토출압(Pd)은, 도 4의 (C)의 파선으로 나타내는 바와 같이 급증한다. 붐(4)의 관성에 의하여, 붐실린더(7)의 보텀측 유실(油室)에 유입하고자 하는 작동유의 유량이 제한되기 때문이다.
메인펌프(14)의 실제의 토출량(Q)이 이와 같이 급증하면, 조작자는, 쇼벨(100)의 조작에 관하여 불쾌감을 가져 버릴 우려가 있다. 붐(4)의 동작에 따라 쇼크가 발생해 버리기 때문이다.
그래서, 컨트롤러(30)는, 억제부(30B)에 의한 억제를 적용함으로써, 토출압(Pd)이 급증해 버리는 것을 방지할 수 있도록, 메인펌프(14)의 토출량(Q)을 피드포워드적으로 제어한다. 이 경우, 컨트롤러(30)는, 토출압(Pd)의 변화도 매끄럽게 할 수 있다.
억제부(30B)에 의한 억제가 적용되는 경우, 시각 t1에서 붐상승조작이 개시되면, 컨트롤러(30)는, 지령값(Qn)의 증분을 억제함으로써 수정지령값(Qna)을 도출한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 수정지령값(Qna)에 근거하여 도출한 전류지령(I)을 레귤레이터(13)에 대하여 출력한다. 수정지령값(Qna)은, 제어주기당 증분이 억제되기 때문에, 도 4의 (B)의 실선으로 나타내는 바와 같이, 지령값(Qn)(도 4의 (B)의 파선 참조.)보다 완만하게 상승한다.
그 때문에, 실제의 토출량(Q)(도시하지 않음.)은, 시각 t2에 도달할 때까지는, 수정지령값(Qna)의 증가에 추종하도록 비교적 완만하게 증가한다. 시각 t2는, 수정지령값(Qna)이 값(Q1)에 도달하는 시점이다. 수정지령값(Qna)은, 값(Q1)에 도달한 후, 우조작레버(26R)의 조작량이 변화하지 않는 한, 즉, 제어압(Pn)이 변화하지 않는 한, 값(Q1)인 상태로 추이한다.
토출압(Pd)은, 도 4의 (C)의 실선으로 나타내는 바와 같이, 억제부(30B)에 의한 억제가 적용되지 않는 경우와 같은 피크(도 4의 (C)의 파선 참조.)를 형성하지 않고, 우조작레버(26R)의 조작량에 대응하는 값(Pd1)에 이른다.
이와 같이, 억제부(30B)에 의한 억제가 적용되는 경우, 컨트롤러(30)는, 메인펌프(14)의 토출량(Q)을 보다 원활하게 제어할 수 있다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 토출량(Q)이 일시적으로 급증하여 어태치먼트의 움직임이 둔해져 버리는 것을 방지할 수 있다.
붐상승조작을 멈출 때도 동일하다. 구체적으로는, 억제부(30B)에 의한 억제가 적용되지 않는 경우, 시각 t3에서 붐상승조작이 중지되면, 즉, 우조작레버(26R)가 중립위치로 되돌아가면, 지령값(Qn)은, 도 4의 (B)의 파선으로 나타내는 바와 같이, 값(Q0)까지 급감한다. 값(Q0)은, 예를 들면, 스탠바이유량에 대응하는 값이다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 지령값(Qn)(=값(Q0)=수정지령값(Qna))에 근거하여 도출한 전류지령(I)을 레귤레이터(13)에 대하여 출력한다. 따라서, 실제의 토출량(Q)(도시하지 않음.)은, 지령값(Qn)의 급감에 추종하도록 급감한다. 실제의 토출량(Q)이 급감하면, 토출압(Pd)은, 도 4의 (C)의 파선으로 나타내는 바와 같이 급감한다.
메인펌프(14)의 실제의 토출량(Q)이 이와 같이 급감하면, 조작자는, 쇼벨(100)의 조작에 관하여 불쾌감을 가져 버릴 우려가 있다. 붐(4)의 정지에 따라 쇼크가 발생해 버리기 때문이다.
그래서, 컨트롤러(30)는, 억제부(30B)에 의한 억제를 적용함으로써, 토출압(Pd)이 급증해 버리는 것을 방지할 수 있도록, 메인펌프(14)의 토출량(Q)을 피드포워드적으로 제어한다. 이 경우, 컨트롤러(30)는, 토출압(Pd)의 변화도 매끄럽게 할 수 있다.
억제부(30B)에 의한 억제가 적용되는 경우, 시각 t3에서 붐상승조작이 중지되면, 컨트롤러(30)는, 지령값(Qn)의 감분을 억제함으로써 수정지령값(Qna)을 도출한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 수정지령값(Qna)에 근거하여 도출한 전류지령(I)을 레귤레이터(13)에 대하여 출력한다. 수정지령값(Qna)은, 제어주기당 감분이 억제되기 때문에, 도 4의 (B)의 실선으로 나타내는 바와 같이, 지령값(Qn)(도 4의 (B)의 파선 참조.)보다 완만하게 하강한다.
그 때문에, 실제의 토출량(Q)(도시하지 않음.)은, 시각 t4에 도달할 때까지는, 수정지령값(Qna)의 감소에 추종하도록 비교적 완만하게 감소한다. 시각 t4는, 수정지령값(Qna)이 값(Q0)에 도달하는 시점이다. 수정지령값(Qna)은, 값(Q0)에 도달한 후, 우조작레버(26R)의 조작량이 변화하지 않는 한, 즉, 제어압(Pn)이 변화하지 않는 한, 값(Q0)인 상태로 추이한다.
토출압(Pd)은, 도 4의 (C)의 실선으로 나타내는 바와 같이, 억제부(30B)에 의한 억제가 적용되지 않는 경우와 같이 급감하지 않고(도 4의 (C)의 파선 참조.), 쇼벨(100)이 대기상태에 있을 때의 값(Pd0)에 이른다.
이와 같이, 억제부(30B)에 의한 억제가 적용되는 경우, 컨트롤러(30)는, 붐상승조작을 멈출 때이더라도, 메인펌프(14)의 토출량(Q)을 보다 원활하게 제어할 수 있다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 토출량(Q)이 일시적으로 급감하여 어태치먼트의 움직임이 둔해져 버리는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 도 5를 참조하여, 토출량제어기능의 다른 일례에 대하여 설명한다. 도 5는, 토출량제어기능의 다른 일례를 실현하는 컨트롤러(30)의 구성예를 나타낸다. 도 5의 예에서는, 컨트롤러(30)는, 파워제어부(30E) 및 최솟값선택부(30F)를 갖는 점에서 도 3의 컨트롤러(30)와 다르지만, 그 외의 점에서 공통되어 있다. 그 때문에, 공통부분의 설명을 생략하고, 상이부분을 상세하게 설명한다. 다만, 파워제어부(30E) 및 최솟값선택부(30F)는, 컨트롤러(30)의 기능을 설명하기 위하여 편의적으로 이용되는 표현이며, 물리적으로 독립되어 있을 필요는 없다. 그리고, 파워제어부(30E) 및 최솟값선택부(30F)의 각각에 의하여 실현되는 기능은, 컨트롤러(30)에 의하여 실현되는 기능이다.
파워제어부(30E)는, 메인펌프(14)의 토출압(Pd)에 근거하여 토출량(Q)의 지령값(Qd)을 도출하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 파워제어부(30E)는, 토출압센서(28)가 출력하는 토출압(Pd)을 취득한다. 그리고, 파워제어부(30E)는, 참조테이블을 참조하여, 취득한 토출압(Pd)에 대응하는 지령값(Qd)을 도출한다. 참조테이블은, 메인펌프(14)의 허용최대흡수파워(예를 들면 허용최대흡수마력)와 토출압(Pd)과 지령값(Qd)의 대응관계를 참조 가능하게 유지하는 PQ선도에 관한 참조테이블이며, 불휘발성 기억장치에 미리 기억되어 있다. 파워제어부(30E)는, 예를 들면, 미리 설정되어 있는 메인펌프(14)의 허용최대흡수마력과 토출압센서(28)가 출력하는 토출압(Pd)을 검색키로 하여 참조테이블을 참조함으로써, 지령값(Qd)을 일의적으로 결정할 수 있다.
최솟값선택부(30F)는, 복수의 입력값으로부터 최솟값을 선택하여 출력하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 최솟값선택부(30F)는, 지령값(Qd)과 수정지령값(Qna) 중 작은 쪽을 최종지령값(Qf)으로서 출력하도록 구성되어 있다.
전류지령출력부(30D)는, 최솟값선택부(30F)가 출력하는 최종지령값(Qf)과 최댓값설정부(30C)가 출력하는 최대지령값(Qmax)에 근거하여 도출되는 전류지령(I)을 레귤레이터(13)에 대하여 출력한다. 다만, 전류지령출력부(30D)는, 최종지령값(Qf)에 근거하여 도출되는 전류지령(I)을 레귤레이터(13)에 대하여 출력해도 된다.
다음으로, 도 6을 참조하여, 도 5의 컨트롤러(30)에 의하여 실현되는 토출량제어기능에 의한 효과에 대하여 설명한다. 도 6은, 도 6의 (A)~도 6의 (D)를 포함한다. 도 6의 (A)는, 소정의 조작량으로 붐상승조작이 행해졌을 때의 제어압(Pn)의 시간적 추이를 나타낸다. 도 6의 (B)는, 붐상승조작이 행해졌을 때의 메인펌프(14)의 실제의 토출량(Q)에 관한 값의 시간적 추이를 나타낸다. 실제의 토출량(Q)에 관한 값의 시간적 추이는, 지령값(Qn)(파선), 지령값(Qd)(일점쇄선), 수정지령값(Qna)(실선), 및 수정지령값(Qda)(이점쇄선)의 각각의 시간적 추이를 포함한다. 수정지령값(Qda)은, 수정지령값(Qna)이 사용되었을 때의 토출압(Pd)에 따라 변화하는 지령값(Qd)을 나타낸다. 도 6의 (C)는, 붐상승조작이 행해졌을 때의 메인펌프(14)의 토출압(Pd)의 시간적 추이를 나타낸다. 구체적으로는, 도 6의 (C)는, 수정지령값(Qna)이 최종지령값(Qf)으로서 사용된 경우의 토출압(Pd)의 추이를 실선으로 나타낸다. 또, 도 6의 (C)는, 만일 지령값(Qn)이 최종지령값(Qf)으로서 사용된 경우, 즉, 억제부(30B)에 의한 억제가 적용되지 않는 경우의 토출압(Pd)의 추이를 파선으로 나타낸다. 도 6의 (D)는, 붐상승조작이 행해졌을 때의 실제의 토출량(Q)의 시간적 추이를 나타낸다. 다만, 도 6의 (A)~도 6의 (D)의 각각에 있어서의 각 선은, 명료화를 위하여, 매끄럽게 되어 있다.
시각 t1에서 붐상승조작이 개시되면, 도 6의 (A)에 나타내는 바와 같이 제어압(Pn)은 급감하고, 도 6의 (B)의 파선으로 나타내는 바와 같이 지령값(Qn)은 급증한다. 만일 억제부(30B)에 의한 억제가 적용되지 않는 경우, 컨트롤러(30)는, 시각 t1부터 시각 t2까지는, 지령값(Qd)보다 작은 지령값(Qn)을 최종지령값(Qf)으로서 선택하고, 시각 t2부터 시각 t3까지는, 지령값(Qn)보다 작은 지령값(Qd)을 최종지령값(Qf)으로서 선택한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 최종지령값(Qf)에 근거하여 도출한 전류지령(I)을 레귤레이터(13)에 대하여 출력한다. 따라서, 실제의 토출량(Q)은, 도 6의 (D)의 파선으로 나타내는 바와 같이, 시각 t1에 있어서 급증한 후, 시각 t2에 있어서 급감해 버린다. 이 급감은, 파워제어에 의한다. 즉, 실제의 토출량(Q)은, 메인펌프(14)의 흡수파워가 엔진(11)의 출력파워를 초과하지 않도록 하기 위하여 억제되어 급감한다.
본 실시형태에서는, 컨트롤러(30)는, 실제의 토출량(Q)의 이와 같은 급증 및 급감이 발생해 버리는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 억제부(30B)에 의하여 지령값(Qn)의 증분을 억제함으로써 수정지령값(Qna)을 도출한다. 그 때문에, 수정지령값(Qna)은, 도 6의 (B)의 실선으로 나타내는 바와 같이 비교적 완만하게 증가한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 도 6의 (B)의 이점쇄선으로 나타내는 수정지령값(Qda)보다 작은 수정지령값(Qna)을 최종지령값(Qf)으로서 선택하고, 최종지령값(Qf)에 근거하여 도출한 전류지령(I)을 레귤레이터(13)에 대하여 출력한다. 따라서, 실제의 토출량(Q)은, 도 6의 (D)의 실선으로 나타내는 바와 같이, 시각 t4에 도달할 때까지는, 최종지령값(Qf)(=수정지령값(Qna))의 증가에 추종하도록 완만하게 증가한다. 또, 도 6의 예에서는, 파워제어에 의한 영향을 받는 일도 없다.
이와 같이, 억제부(30B)에 의한 억제가 적용되는 경우, 컨트롤러(30)는, 메인펌프(14)의 토출량(Q)을 보다 원활하게 제어할 수 있다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 토출량(Q)이 일시적으로 급변하여 어태치먼트의 움직임이 어색하게 되어 버리는 것을 방지할 수 있다.
붐상승조작을 멈출 때도 동일하다. 구체적으로는, 억제부(30B)에 의한 억제가 적용되지 않는 경우, 시각 t5에서 붐상승조작이 중지되면, 즉, 우조작레버(26R)가 중립위치로 되돌아가면, 지령값(Qn)은, 도 6의 (B)의 파선으로 나타내는 바와 같이, 값(Q0)까지 급감한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 지령값(Qd)보다 작은 지령값(Qn)(=값(Q0)=수정지령값(Qna))을 최종지령값(Qf)으로서 선택하고, 최종지령값(Qf)에 근거하여 도출한 전류지령(I)을 레귤레이터(13)에 대하여 출력한다. 따라서, 실제의 토출량(Q)은, 도 6의 (D)의 파선으로 나타내는 바와 같이, 최종지령값(Qf)(지령값(Qd))의 급감에 추종하도록 급감한다. 실제의 토출량(Q)이 급감하면, 토출압(Pd)은, 도 6의 (C)의 파선으로 나타내는 바와 같이 급감한다.
메인펌프(14)의 실제의 토출량(Q)이 이와 같이 급감하면, 조작자는, 쇼벨(100)의 조작에 관하여 불쾌감을 가져 버릴 우려가 있다. 붐(4)의 정지에 따라 쇼크가 발생해 버리기 때문이다.
그래서, 컨트롤러(30)는, 억제부(30B)에 의한 억제를 적용함으로써, 토출압(Pd)이 급증해 버리는 것을 방지할 수 있도록, 메인펌프(14)의 토출량(Q)을 피드포워드적으로 제어한다. 이 경우, 컨트롤러(30)는, 토출압(Pd)의 변화도 매끄럽게 할 수 있다.
억제부(30B)에 의한 억제가 적용되는 경우, 시각 t5에서 붐상승조작이 중지되면, 컨트롤러(30)는, 지령값(Qn)의 감분을 억제함으로써 수정지령값(Qna)을 도출한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 수정지령값(Qda)보다 작은 수정지령값(Qna)을 최종지령값(Qf)으로서 선택하고, 최종지령값(Qf)에 근거하여 도출한 전류지령(I)을 레귤레이터(13)에 대하여 출력한다. 수정지령값(Qna)은, 제어주기당 감분이 억제되기 때문에, 도 6의 (B)의 실선으로 나타내는 바와 같이, 지령값(Qn)(도 6의 (B)의 파선 참조.)보다 완만하게 하강한다.
그 때문에, 실제의 토출량(Q)은, 도 6의 (D)의 실선으로 나타내는 바와 같이, 시각 t6에 도달할 때까지는, 최종지령값(Qf)(수정지령값(Qna))의 감소에 추종하도록 비교적 완만하게 감소한다. 시각 t6은, 최종지령값(Qf)(수정지령값(Qna))이 값(Q0)에 도달하는 시점이다. 최종지령값(Qf)(수정지령값(Qna))은, 값(Q0)에 도달한 후, 우조작레버(26R)의 조작량 및 토출압(Pd)이 변화하지 않는 한, 즉, 제어압(Pn) 및 토출압(Pd)이 변화하지 않는 한, 값(Q0)인 상태로 추이한다.
토출압(Pd)은, 도 6의 (C)의 실선으로 나타내는 바와 같이, 억제부(30B)에 의한 억제가 적용되지 않는 경우와 같이 급감하지 않고(도 6의 (C)의 파선 참조.), 쇼벨(100)이 대기상태에 있을 때의 값(Pd0)에 이른다.
이와 같이, 억제부(30B)에 의한 억제가 적용되는 경우, 컨트롤러(30)는, 붐상승조작을 멈출 때이더라도, 메인펌프(14)의 토출량(Q)을 보다 원활하게 제어할 수 있다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 토출량(Q)이 일시적으로 급변하여 어태치먼트의 움직임이 어색하게 되어 버리는 것을 방지할 수 있다.
다만, 상술한 실시형태에서는, 억제부(30B)는, 지령값(Qn)의 증분 또는 감분을 억제함으로써, 지령값(Qn)의 변화를 억제하고 있지만, 증가율 또는 감소율을 억제함으로써 지령값(Qn)의 변화를 억제해도 된다.
혹은, 억제부(30B)는, 필터로서 기능하도록 구성되어 있어도 된다. 예를 들면, 억제부(30B)는, 1차 지연요소로서의 1차 지연필터로서 기능하도록 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 억제부(30B)는, 제한기 등의 전기회로로서 구성되어 있어도 된다.
억제부(30B)는, 에너지절감제어부(30A)에 의하여 도출되는 지령값(Qn)에 대한 필터로서 기능하도록 구성되어 있어도 되고, 제어압센서(19)에 의하여 검출되는 제어압(Pn)에 대한 필터로서 기능하도록 구성되어 있어도 된다. 예를 들면, 억제부(30B)는, 도 3 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 에너지절감제어부(30A)의 후단에 배치되어 있어도 되고, 에너지절감제어부(30A)의 전단에 배치되어 있어도 된다. 에너지절감제어부(30A)의 전단에 배치되는 경우, 억제부(30B)는, 제어압(Pn)의 변화를 억제함으로써 얻어지는 수정제어압(Pna)(도시하지 않음.)을 에너지절감제어부(30A)에 대하여 출력하도록 구성되어 있어도 된다.
억제부(30B)는, 지령값(Qn)의 상승 시의 억제 정도와 지령값(Qn)의 하강 시의 억제 정도를 다르게 해도 된다. 예를 들면, 억제부(30B)는, 지령값(Qn)의 상승 시에 이용되는 1차 지연필터의 필터시상수와, 지령값(Qn)의 하강 시에 이용되는 1차 지연필터의 필터시상수를 다르게 해도 된다.
억제부(30B)는, 지령값(Qn)의 추이패턴이 미리 기억되어 있는 소정의 추이패턴이 되도록 지령값(Qn)의 변화를 억제하도록 구성되어 있어도 된다.
억제부(30B)는, 쇼벨(100)의 동작모드(설정모드)에 따라 지령값(Qn)의 억제 정도를 변경해도 된다. 예를 들면, 억제부(30B)는, 엔진회전수조정다이얼(75)에 의하여 설정된 현재의 회전수모드에 따라 지령값(Qn)의 억제 정도를 변경해도 된다. 예를 들면, 억제부(30B)는, SP모드가 선택되었을 때의 억제 정도와, A모드가 선택되었을 때의 억제 정도를 다르게 해도 된다.
억제부(30B)는, 쇼벨(100)의 조작내용에 따라 지령값(Qn)의 억제 정도를 변경해도 된다. 조작내용은, 예를 들면, 붐상승조작, 붐하강조작, 암접음조작, 암펼침조작, 버킷접음조작, 버킷펼침조작, 선회조작, 및 주행조작 등이다. 예를 들면, 억제부(30B)는, 주행조작이 행해지고 있을 때의 지령값(Qn)의 억제 정도와 선회조작이 행해지고 있을 때의 지령값(Qn)의 억제 정도를 다르게 해도 된다.
또, 상술한 실시형태에서는, 에너지절감제어부(30A)는, 제어압센서(19)가 검출하는 제어압(Pn)에 근거하여 토출량의 지령값(Qn)을 도출하도록 구성되어 있다. 그러나, 에너지절감제어부(30A)는, 메인펌프(14)의 토출량, 유압액추에이터에 있어서의 작동유의 압력, 제어밸브(171~176)의 각각의 상태, 및, 조작장치(26)의 조작량 등 중 적어도 하나에 근거하여 제어압(Pn)을 추정하고, 추정한 제어압(Pn)에 근거하여 토출량의 지령값(Qn)을 도출하도록 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 제어밸브(171~176)의 각각의 상태는, 예를 들면, 스풀스트로크센서가 검출하는 스풀밸브의 변위로 나타나도 된다.
상술한 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 조작장치(26)가 급조작된 경우이더라도, 메인펌프(14)의 토출량(Q)이 매끄럽게 변화하도록, 메인펌프(14)의 토출량(Q)을 전기적으로 또한 피드포워드적으로 제어할 수 있다. 그 때문에, 쇼벨(100)은, 예를 들면, 유압액추에이터가 움직이기 시작할 때에 발생하는 쇼크를 억제할 수 있다. 또, 쇼벨(100)은, 조작장치(26)의 조작량을 급변시켰을 때에 발생하는 쇼크를 억제할 수 있다. 그 결과, 상술한 구성은, 쇼벨(100)의 조작성을 향상시킬 수 있다. 또, 상술한 구성은, 조작자가 갖는 불쾌감을 경감 혹은 제거할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨(100)은, 하부주행체(1)와, 하부주행체(1)에 선회 가능하게 탑재된 상부선회체(3)와, 상부선회체(3)에 탑재된 엔진(11)과, 엔진(11)에 의하여 구동되는 유압펌프로서의 메인펌프(14)와, 네거티브컨트롤압센서로서의 제어압센서(19)와, 에너지절감제어에 의하여 지령값을 결정하고, 그 지령값에 따라, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유의 유량을 제어하는 제어장치로서의 컨트롤러(30)를 구비하고 있다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 지령값을 억제할 수 있도록 구성되어 있다. 이 구성에 의하여, 쇼벨(100)은, 유압액추에이터를 움직일 때에 발생하는 쇼크를 억제할 수 있다.
컨트롤러(30)는, 유압액추에이터의 동작 시에 발생하는 유압회로 내의 소정 위치에 있어서의 작동유의 압력의 저하에 따른, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유의 유량의 증가를 제한하도록 구성되어 있어도 된다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 예를 들면, 도 2에 나타내는 유압회로 내의 스로틀(18)의 상류에 있어서의 작동유의 압력인 제어압(네거티브컨트롤압)의 저하에 따른 토출량(Q)의 증가를 제한하도록 구성되어 있어도 된다. 혹은, 컨트롤러(30)는, 유압액추에이터의 동작 시에 발생하는 유압회로 내의 소정 위치에 있어서의 작동유의 압력의 상승에 따른, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유의 유량의 감소를 제한하도록 구성되어 있어도 된다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 예를 들면, 도 2에 나타내는 유압회로 내의 스로틀(18)의 상류에 있어서의 작동유의 압력인 제어압(네거티브컨트롤압)의 상승에 따른 토출량(Q)의 감소를 제한하도록 구성되어 있어도 된다. 이들 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 메인펌프(14)의 토출량(Q)의 변화를 완만하게 할 수 있다.
컨트롤러(30)는, 조작레버에 의한 조작이 개시되었을 때의 지령값(Qn)의 변동폭을 억제하도록 구성되어 있어도 된다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 예를 들면, 우조작레버(26R)에 의한 붐(4)의 상승조작이 개시되었을 때의 지령값(Qn)의 증분을 억제하도록 구성되어 있어도 된다. 이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)가 움직이기 시작할 때에 발생하는 쇼크를 억제할 수 있다.
컨트롤러(30)는, 조작레버의 조작량이 변화했을 때의 지령값(Qn)의 변동폭을 억제하도록 구성되어 있어도 된다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 예를 들면, 우조작레버(26R)의 붐상승방향에 있어서의 조작량이 변화했을 때의 지령값(Qn)의 증분을 억제하도록 구성되어 있어도 된다. 이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 신장속도를 증대시켰을 때에 발생하는 쇼크를 억제할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 상세하게 설명했다. 그러나, 본 발명은, 상술한 실시형태에 제한되는 일은 없다. 상술한 실시형태는, 본 발명의 범위를 벗어나는 일 없이, 다양한 변형 또는 치환 등이 적용될 수 있다. 또, 따로따로 설명된 특징은, 기술적인 모순이 발생하지 않는 한, 조합이 가능하다.
예를 들면, 상술한 실시형태에서는, 유압식 파일럿회로를 구비한 유압식 조작레버가 개시되어 있다. 예를 들면, 좌조작레버(26L)에 관한 유압식 파일럿회로에서는, 파일럿펌프(15)로부터 좌조작레버(26L)에 공급되는 작동유가, 좌조작레버(26L)의 암펼침방향으로의 기울임에 의하여 개폐되는 리모콘밸브의 개도에 따른 유량으로, 제어밸브(176)의 파일럿포트에 전달된다. 혹은, 우조작레버(26R)에 관한 유압식 파일럿회로에서는, 파일럿펌프(15)로부터 우조작레버(26R)에 공급되는 작동유가, 우조작레버(26R)의 붐상승방향으로의 기울임에 의하여 개폐되는 리모콘밸브의 개도에 따른 유량으로, 제어밸브(175)의 파일럿포트에 전달된다.
단, 이와 같은 유압식 파일럿회로를 구비한 유압식 조작레버가 아니라, 전기식 파일럿회로를 구비한 전기식 조작레버가 채용되어도 된다. 이 경우, 전기식 조작레버의 레버조작량은, 예를 들면, 전기신호로서 컨트롤러(30)에 입력된다. 또, 파일럿펌프(15)와 각 제어밸브의 파일럿포트의 사이에는 전자밸브가 배치된다. 전자밸브는, 컨트롤러(30)로부터의 전기신호에 따라 동작하도록 구성된다. 이 구성에 의하여, 전기식 조작레버를 이용한 수동조작이 행해지면, 컨트롤러(30)는, 레버조작량에 대응하는 전기신호에 따라 전자밸브를 제어하여 파일럿압을 증감시킴으로써 각 제어밸브를 이동시킬 수 있다. 또, 각 제어밸브는, 전자스풀밸브로 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 전자스풀밸브는, 컨트롤러(30)로부터의 전기신호에 따라 동작하도록 구성된다. 즉, 전자스풀밸브는, 파일럿압을 개재하지 않고, 컨트롤러(30)에 의하여 전기적으로 제어된다.
또, 상술한 실시형태에서는, 조작장치(26)는, 쇼벨(100)의 캐빈(10) 내에 설치되어 있지만, 캐빈(10)의 외부에 설치되어 있어도 된다. 예를 들면, 조작장치(26)는, 쇼벨(100)로부터 떨어진 곳에 있는 원격조작실에 설치되어 있어도 된다.
또, 상술한 실시형태에서는, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)에 탑재되어 있지만, 쇼벨(100)의 외부에 설치되어 있어도 된다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)로부터 떨어진 곳에 있는 원격조작실에 설치되어 있어도 된다.
본원은, 2019년 3월 11일에 출원한 일본 특허출원 2019-043686호에 근거하여 우선권을 주장하는 것이며, 이 일본 특허출원의 전체내용을 본원에 참조에 의하여 원용한다.
1···하부주행체
2···선회기구
2A···선회용 유압모터
2M···주행용 유압모터
2ML···좌주행용 유압모터
2MR···우주행용 유압모터
3···상부선회체
4···붐
5···암
6···버킷
7···붐실린더
8···암실린더
9···버킷실린더
10···캐빈
11···엔진
13···레귤레이터
14···메인펌프
15···파일럿펌프
17···컨트롤밸브유닛
18···스로틀
19···제어압센서
26···조작장치
28···토출압센서
29···조작압센서
30···컨트롤러
30A···에너지절감제어부
30B···억제부
30C···최댓값설정부
30D···전류지령출력부
30E···파워제어부
30F···최솟값선택부
40···센터바이패스관로
42···패럴렐관로
75···엔진회전수조정다이얼
100···쇼벨
171~176···제어밸브

Claims (15)

  1. 하부주행체와,
    상기 하부주행체에 선회 가능하게 탑재된 상부선회체와,
    상기 상부선회체에 탑재된 엔진과,
    상기 엔진에 의하여 구동되는 유압펌프와,
    네거티브컨트롤압센서와,
    에너지절감제어에 의하여 지령값을 결정하고, 상기 지령값에 따라, 상기 유압펌프가 토출하는 작동유의 유량을 제어하는 제어장치를 구비하며,
    상기 제어장치는, 상기 지령값을 억제하는, 쇼벨.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는, 유압액추에이터의 동작 시에 발생하는 유압회로 내의 소정 위치에 있어서의 작동유의 압력의 저하에 따른, 상기 유압펌프가 토출하는 작동유의 유량의 증가를 제한하는, 쇼벨.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는, 조작레버에 의한 조작이 개시되었을 때의 상기 지령값의 변동폭을 억제하는, 쇼벨.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는, 조작레버의 조작량이 변화했을 때의 상기 지령값의 변동폭을 억제하는, 쇼벨.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는, 유압액추에이터의 동작 시에 발생하는 유압회로 내의 소정 위치에 있어서의 작동유의 압력의 상승에 따른, 상기 유압펌프가 토출하는 작동유의 유량의 감소를 제한하는, 쇼벨.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는, 설정모드에 따라 억제 정도를 변화시키는, 쇼벨.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는, 조작내용에 따라 상기 지령값의 억제 정도를 변경하는, 쇼벨.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 지령값을 상기 엔진의 출력파워를 초과하지 않도록 산출하는, 쇼벨.
  9. 하부주행체와, 상기 하부주행체에 선회 가능하게 탑재된 상부선회체와, 상기 상부선회체에 탑재된 엔진과, 상기 엔진에 의하여 구동되는 유압펌프와, 네거티브컨트롤압센서와, 에너지절감제어에 의하여 지령값을 결정하고, 상기 지령값에 따라, 상기 유압펌프가 토출하는 작동유의 유량을 제어하는 제어장치를 구비하는 쇼벨의 제어방법으로서,
    상기 제어장치는, 상기 지령값을 억제하는, 쇼벨의 제어방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어장치는, 유압액추에이터의 동작 시에 발생하는 유압회로 내의 소정 위치에 있어서의 작동유의 압력의 저하에 따른, 상기 유압펌프가 토출하는 작동유의 유량의 증가를 제한하는, 쇼벨의 제어방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제어장치는, 조작레버에 의한 조작이 개시되었을 때의 상기 지령값의 변동폭을 억제하는, 쇼벨의 제어방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제어장치는, 조작레버의 조작량이 변화했을 때의 상기 지령값의 변동폭을 억제하는, 쇼벨의 제어방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제어장치는, 유압액추에이터의 동작 시에 발생하는 유압회로 내의 소정 위치에 있어서의 작동유의 압력의 상승에 따른, 상기 유압펌프가 토출하는 작동유의 유량의 감소를 제한하는, 쇼벨의 제어방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제어장치는, 설정모드에 따라 억제 정도를 변화시키는, 쇼벨의 제어방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 제어장치는, 조작내용에 따라 상기 지령값의 억제 정도를 변경하는, 쇼벨의 제어방법.
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