KR20220039796A - 작업 기계 - Google Patents

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KR20220039796A
KR20220039796A KR1020227006842A KR20227006842A KR20220039796A KR 20220039796 A KR20220039796 A KR 20220039796A KR 1020227006842 A KR1020227006842 A KR 1020227006842A KR 20227006842 A KR20227006842 A KR 20227006842A KR 20220039796 A KR20220039796 A KR 20220039796A
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valve body
flow
pilot
valve
flow path
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KR1020227006842A
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겐토 구마가이
신야 이무라
야스타카 츠루가
다카아키 치바
히로아키 아마노
신지 니시카와
아키히로 나라자키
Original Assignee
히다치 겡키 가부시키 가이샤
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Publication date
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Abstract

액추에이터로의 공급 유량을 제어하는 유량 제어 장치를 통과하는 작동유의 온도 변동에 관계없이, 액추에이터의 제어 정밀도를 유지하는 것이 가능한 작업 기계를 제공한다. 이 때문에, 유량 제어 장치는, 유압 펌프의 토출 라인과 액추에이터를 접속하는 메인 유로에 배치된, 전자 비례 감압 밸브로부터의 조작압에 따라 이동하는 밸브체와, 상기 메인 유로로부터 분기된 샘플링 유로와, 상기 샘플링 유로에 설치된 온도 센서를 가지고, 컨트롤러는, 상기 온도 센서로부터의 신호에 따라 상기 전자 비례 감압 밸브로의 지령 전기 신호를 보정한다.

Description

작업 기계
본 발명은, 유압 셔블 등의 작업 기계에 관한 것이다.
유압 셔블 등의 작업 기계는, 일반적으로 유압 펌프로부터 공급되는 압유가 밸브를 통하여 유압 액추에이터로 보내짐으로써, 액추에이터가 구동되어, 일을 행한다. 이 때, 액추에이터에 보내지는 작동유의 유량은, 조작 장치에 의한 조작 지시량에 따른 밸브 개구량에 의해 제어되고 있으며, 밸브의 유량 제어 성능이 액추에이터의 제어 정밀도를 결정짓는다고 할 수 있다. 고로, 밸브에는 높은 유량 제어성과 그 성능을 안정적으로 발휘하는 높은 로버스트성이 요구된다.
그러나, 다양한 환경에서 가동하는 작업 기계에서는, 차체의 주위 온도나 작동유의 온도가 가동 지역이나 가동 상태에 따라 크게 상이하거나 혹은 변화되는 경우가 적지 않다. 작동유는 온도에 따라 점성 등의 특성이 변화되기 때문에, 그것을 제어하는 밸브의 성능도 변화되어버린다. 이 때문에, 유온의 변화에 대하여 밸브 성능의 로버스트성이 확보되는 기술이 필요하게 된다.
따라서, 이와 같은 과제를 해결하는 기술의 하나로서 특허 문헌 1에 나타내는 기술이 제안되고 있다. 특허 문헌 1에 기재된 파일럿 작동형 전기 유압 밸브용의 위치 제어 장치에 의하면, 유량 제어 밸브의 컨트롤러는, 스풀의 위치 제어 기구, 속도 변환 기구, 및, 동적 오프셋 기구를 포함하는, 제어 장치를 구비하고, 제어 장치가 시험 처리를 실행하도록, 또한, 온도에 따라 변화되는 작동유의 점도를, 시험 처리 중에 획득한 데이터에 의거하여 보완하도록 구성되어 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 작동 유온에 따라 밸브 제어 특성을 변경함으로써, 유온의 변화에 대한 밸브의 유량 제어 성능의 변화를 작게 할 수 있다.
그러나, 작업 기계에서는, 일반적으로 작동유 탱크에 설치된 온도 센서로 유온을 취득하고 있기 때문에, 온도 센서의 출력값과 제어 대상의 밸브 주변의 온도 또는 스로틀부를 통과하는 작동유의 온도와의 사이에 괴리가 발생해버리고, 결과, 컨트롤러로 밸브 제어 특성을 전부 보정할 수 없어, 밸브의 유량 제어 성능을 유지할 수 없을 우려가 있다.
이와 같은 과제를 해결하는 기술의 하나로서 특허 문헌 2에 나타내는 기술이 제안되고 있다. 특허 문헌 2에 기재된 건설 기계에서는, 온도 센서가 밸브 하우징에 마련되어 있으며, 이 구성에 의해, 밸브 하우징의 온도를 검출할 수 있다.
일본공개특허 특표2014-534381호 공보 일본공개특허 특개2014-126176호 공보
특허 문헌 2의 작업 기계에서는, 온도 센서와 작동유가 직접 접하여 온도를 계측하고 있지 않기 때문에, 온도 센서의 설치 위치와 밸브의 스로틀부와의 사이의 거리, 또는 하우징으로부터 대기로의 방열량에 따라서는, 계측 온도와 작동유 온도에 큰 괴리가 발생할 가능성이 있다. 또한, 하우징 온도와 온도차가 있는 작동유가 갑자기 흘러 온 경우에, 그 온도 변화에 즉시 추종할 수 없어, 정확한 유온을 측정할 수 없을 가능성이 있다. 이 때문에, 제어 대상의 밸브 주변의 온도 또는 스로틀부를 통과하는 작동유의 온도에 적합한 밸브 제어 특성의 보정을 행할 수 없고, 결과적으로 밸브의 유량 제어 성능이 저하되어, 액추에이터 제어 정밀도의 저하를 초래할 우려가 있다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 액추에이터로의 공급 유량을 제어하는 유량 제어 장치를 통과하는 작동유의 온도 변동에 관계없이, 액추에이터의 제어 정밀도를 유지하는 것이 가능한 작업 기계를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 차체와, 상기 차체에 장착된 작업 장치와, 상기 차체 또는 상기 작업 장치를 구동하는 액추에이터와, 유압 펌프와, 상기 유압 펌프의 토출 라인에 병렬로 접속되어 있으며, 상기 유압 펌프로부터 상기 액추에이터에 공급되는 압유의 흐름을 조정하는 유량 제어 장치와, 상기 액추에이터의 동작을 지시하기 위한 조작 레버와, 파일럿 펌프와, 상기 파일럿 펌프로부터 공급되는 압유를 감압하고, 상기 유량 제어 장치의 조작압으로서 출력하는 전자 비례 감압 밸브와, 상기 조작 레버로부터의 동작 지시량에 따라 상기 전자 비례 감압 밸브로 지령 전기 신호를 출력하는 컨트롤러를 구비한 작업 기계에 있어서, 상기 유량 제어 장치는, 상기 토출 라인과 상기 액추에이터의 1개를 접속하는 메인 유로에 배치된, 상기 전자 비례 감압 밸브로부터의 조작압에 따라 이동하는 밸브체와, 상기 메인 유로로부터 분기된 샘플링 유로와, 상기 샘플링 유로에 설치된 온도 센서를 가지고, 상기 컨트롤러는, 상기 온도 센서로부터의 신호에 따라 상기 지령 전기 신호를 보정하는 것으로 한다.
이상과 같이 구성한 본 발명에 의하면, 액추에이터로의 공급 유량을 제어하는 유량 제어 장치를 통과하는 작동유의 온도를 계측하고, 그 계측값에 따라 유량 제어 장치에 대한 지령 전기 신호를 보정함으로써, 액추에이터로의 공급 유량을 보다 목표 유량에 근접시킬 수 있다. 이에 따라, 유량 제어 장치를 통과하는 작동유의 온도 변동에 관계없이, 액추에이터의 제어 정밀도를 유지하는 것이 가능해진다.
본 발명과 관련된 작업 기계에 의하면, 액추에이터로의 공급 유량을 제어하는 유량 제어 장치를 통과하는 작동유의 온도 변동에 관계없이, 액추에이터의 제어 정밀도를 유지하는 것이 가능해진다.
도 1 은 본 발명의 실시 형태와 관련된 유압 셔블의 측면도이다.
도 2a는 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 유압 구동 장치의 회로도(1/2)이다.
도 2b는 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 유압 구동 장치의 회로도(2/2)이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 컨트롤러의 기능 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 보조 유량 제어 밸브의 개구-지령 전기 신호 맵을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 컨트롤러의 연산 처리를 나타내는 플로우도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 보조 유량 제어 장치 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 온도 센서의 설치 방법의 변형예 1이다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 온도 센서의 설치 방법의 변형예 2이다.
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 온도 센서의 설치 방법의 변형예 3이다.
도 10은 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 온도 센서의 변형예 1이다.
도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 온도 센서의 변형예 2이다.
도 12a는 본 발명의 제 2 실시예에 있어서의 유압 구동 장치의 회로도(1/2)이다.
도 12b는 본 발명의 제 2 실시예에 있어서의 유압 구동 장치의 회로도(1/2)이다.
도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 있어서의 컨트롤러의 연산 처리를 나타내는 플로우도이다.
도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 있어서의 방향 제어 밸브 및 체크 밸브의 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태와 관련된 작업 기계로서 유압 셔블을 예로 들어, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 각 도면 중, 동등의 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 중복된 설명은 적절히 생략한다.
도 1은, 본 실시 형태와 관련된 유압 셔블의 측면도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 유압 셔블(300)은, 주행체(201)와, 주행체(201) 상에 선회 가능하게 배치되며, 차체를 구성하는 선회체(202)와, 선회체(202)에 상하 방향으로 회전 운동 가능하게 장착되며, 토사의 굴삭 작업 등을 행하는 작업 장치(203)를 구비하고 있다. 선회체(202)는, 선회 모터(211)에 의해 구동된다.
작업 장치(203)는, 선회체(202)에 상하 방향으로 회전 운동 가능하게 장착되는 붐(204)과, 붐(204)의 선단에 상하 방향으로 회전 운동 가능하게 장착되는 아암(205)과, 아암(205)의 선단에 상하 방향으로 회전 운동 가능하게 장착되는 버킷(206)을 포함하고 있다. 붐(204)은 붐 실린더(204a)에 의해 구동되고, 아암(205)은 아암 실린더(205a)에 의해 구동되며, 버킷(206)은 버킷 실린더(206a)에 의해 구동된다.
선회체(202) 상의 전측 위치에는 운전실(207)을 마련하고 있으며, 후측 위치에는 중량 밸런스를 확보하는 카운터 웨이트(209)를 마련하고 있다. 운전실(207)과 카운터 웨이트(209)의 사이에는 엔진 및 유압 펌프 등이 수용되는 기계실(208)을 마련하고 있으며, 기계실(208)에는 컨트롤 밸브(210)가 설치되어 있다.
본 실시 형태와 관련된 유압 셔블(300)에는, 이하의 각 실시예에서 설명하는 유압 구동 장치가 탑재된다.
실시예 1
도 2a 및 도 2b는, 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 유압 구동 장치의 회로도이다.
(1) 구성
제 1 실시예에 있어서의 유압 구동 장치(400)는, (도시(圖示))하지 않은 엔진에 의해 구동되는 3개의 주(主) 유압 펌프, 예를 들면 각각 가변 용량형 유압 펌프로 이루어지는 제 1 유압 펌프(1), 제 2 유압 펌프(2), 및 제 3 유압 펌프(3)를 구비하고 있다. 또한, 도시하지 않은 엔진에 의해 구동되는 파일럿 펌프(4)를 구비함과 함께, 제 1~제 3 유압 펌프(1~3), 및 파일럿 펌프(4)에 기름을 공급하는 작동유 탱크(5)를 구비하고 있다.
제 1 유압 펌프(1)의 틸팅각은, 제 1 유압 펌프(1)에 부설한 레귤레이터에 의해 제어된다. 제 1 유압 펌프(1)의 레귤레이터는, 유량 제어 지령압 포트(1a), 제 1 유압 펌프 자기압 포트(1b), 및 제 2 유압 펌프 자기압 포트(1c)를 포함하고 있다. 제 2 유압 펌프(2)의 틸팅각은, 제 2 유압 펌프(2)에 부설한 레귤레이터에 의해 제어된다. 제 2 유압 펌프(2)의 레귤레이터는, 유량 제어 지령압 포트(2a), 제 2 유압 펌프 자기압 포트(2b), 및 제 1 유압 펌프 자기압 포트(2c)를 포함하고 있다. 제 3 유압 펌프(3)의 틸팅각은, 제 3 유압 펌프(3)에 부설한 레귤레이터에 의해 제어된다. 제 3 유압 펌프(3)의 레귤레이터는, 유량 제어 지령압 포트(3a) 및 제 3 유압 펌프 자기압 포트(3b)를 포함하고 있다.
제 1 유압 펌프(1)의 토출 라인(40)은, 센터 바이패스 라인(41)을 개재하여 작동유 탱크(5)에 접속된다. 센터 바이패스 라인(41)에는, 상류측으로부터 차례로, 주행체(201)를 구동하는 한 쌍의 주행 모터 중 도시하지 않은 우측 주행 모터의 구동을 제어하는 우측 주행용 방향 제어 밸브(6), 버킷 실린더(206a)에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 버킷용 방향 제어 밸브(7), 아암 실린더(205a)에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 제 2 아암용 방향 제어 밸브(8), 및 붐 실린더(204a)에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 제 1 붐용 방향 제어 밸브(9)가 배치된다. 버킷용 방향 제어 밸브(7), 제 2 아암용 방향 제어 밸브(8), 및 제 1 붐용 방향 제어 밸브(9)의 각 공급 포트는, 우측 주행용 방향 제어 밸브(6)와 버킷용 방향 제어 밸브(7)를 접속하는 센터 바이패스 라인(41)의 일부에, 각각 유로(42, 43), 유로(44, 45), 및 유로(46, 47)를 개재하여 병렬로 접속된다. 유로(42, 43), 유로(44, 45), 및 유로(46, 47)는, 각각, 제 1 유압 펌프(2)의 토출 라인(40)과 각 액추에이터를 접속하는 메인 유로를 구성하고 있다.
제 2 유압 펌프(2)의 토출 라인(50)은, 센터 바이패스 라인(51)을 개재하여 작동유 탱크(5)에 접속됨과 함께, 합류 밸브(17)를 개재하여 제 1 유압 펌프(1)의 토출 라인(40)에 접속된다. 센터 바이패스 라인(51)에는, 상류측으로부터 차례로, 붐 실린더(204a)에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 제 2 붐용 방향 제어 밸브(10), 아암 실린더(205a)에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 제 1 아암용 방향 제어 밸브(11), 예를 들면 버킷(206) 대신에 마련되는 파쇄기 등의 제 1 특수 어태치먼트를 구동하는 도시하지 않은 제 1 액추에이터에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 제 1 어태치먼트용 방향 제어 밸브(12), 및 주행체(201)를 구동하는 한 쌍의 주행 모터 중 도시하지 않은 좌측 주행 모터의 구동을 제어하는 좌측 주행용 방향 제어 밸브(13)가 배치된다. 제 2 붐용 방향 제어 밸브(10), 제 1 아암용 방향 제어 밸브(11), 제 1 어태치먼트용 방향 제어 밸브(12), 및 좌측 주행용 방향 제어 밸브(13)의 각 공급 포트는, 제 2 유압 펌프(2)의 토출 라인(50)에, 각각 유로(52, 53), 유로(54, 55), 유로(56, 57), 및 유로(58)를 개재하여 병렬로 접속된다. 유로(52, 53), 유로(54, 55), 유로(56, 57), 및 유로(58)는, 각각, 제 2 유압 펌프(2)의 토출 라인(50)과 각 액추에이터를 접속하는 메인 유로를 구성하고 있다.
제 3 유압 펌프(3)의 토출 라인(60)은, 센터 바이패스 라인(61)을 개재하여 작동유 탱크(5)에 접속된다. 센터 바이패스 라인(61)에는, 상류측으로부터 차례로, 선회체(202)를 구동하는 선회 모터(211)에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 선회용 방향 제어 밸브(14), 붐 실린더(204a)에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 제 3 붐용 방향 제어 밸브(15), 및 제 2 어태치먼트용 방향 제어 밸브(16)가 배치된다. 제 2 어태치먼트용 방향 제어 밸브(16)는, 제 1 특수 어태치먼트에 더해 제 2 액추에이터를 구비한 제 2 특수 어태치먼트가 장착되었을 때, 또는, 제 1 특수 액추에이터 대신에 제 1 액추에이터와 제 2 액추에이터의 2개의 액추에이터를 구비한 제 2 특수 어태치먼트가 장착되었을 때에, 제 2 액추에이터에 공급되는 압유의 흐름을 제어하기 위해 사용된다. 선회용 방향 제어 밸브(14), 제 3 붐용 방향 제어 밸브(15), 및 제 2 어태치먼트용 방향 제어 밸브(16)의 각 공급 포트는, 제 3 유압 펌프(3)의 토출 라인(60)에, 각각 유로(62, 63), 유로(64, 65), 및 유로(66, 67)를 개재하여 병렬로 접속된다. 유로(62, 63), 유로(64, 65), 및 유로(66, 67), 각각, 제 3 유압 펌프(3)의 토출 라인(60)과 각 액추에이터를 접속하는 메인 유로를 구성하고 있다.
붐 실린더(204a), 아암 실린더(205a), 및 버킷 실린더(206a)에는, 유압 셔블(300)의 동작 상태를 취득하는 것을 목적으로 하여, 스트로크량을 검출하는 스트로크 센서(94, 95, 96)가 각각 마련된다. 또한, 유압 셔블(300)의 동작 상태를 취득하는 수단은 경사 센서, 회전각 센서, IMU 등 다양하며, 상기 서술한 스트로크 센서에 한정되지 않는다.
버킷용 방향 제어 밸브(7)에 접속되는 유로(42, 43), 제 2 아암용 방향 제어 밸브(8)에 접속되는 유로(44, 45), 및 제 1 붐용 방향 제어 밸브(9)에 접속되는 유로(46, 47)에는, 복합 조작 시에 제 1 유압 펌프(1)로부터 각 방향 제어 밸브에 공급되는 압유의 유량을 제한하는 보조 유량 제어 장치(21, 22, 23)가 각각 마련된다.
제 2 붐용 방향 제어 밸브(10)의 공급 포트에 접속되는 유로(52, 53), 제 1 아암용 방향 제어 밸브(11)의 공급 포트에 접속되는 유로(54, 55), 및 제 1 어태치먼트용 방향 제어 밸브(12)의 공급 포트에 접속되는 유로(56, 57)에는, 복합 조작 시에 제 2 유압 펌프(2)로부터 각 방향 제어 밸브에 공급되는 압유의 유량을 제한하는 보조 유량 제어 장치(24, 25, 26)가 각각 마련된다.
선회용 방향 제어 밸브(14)의 공급 포트에 접속되는 유로(62, 63), 제 3 붐용 방향 제어 밸브(15)의 공급 포트에 접속되는 유로(64, 65), 및 제 2 어태치먼트용 방향 제어 밸브(16)의 공급 포트에 접속되는 유로(66, 67)에는, 복합 조작 시에 제 3 유압 펌프(3)로부터 각 방향 제어 밸브에 공급되는 압유의 유량을 제한하는 보조 유량 제어 장치(27, 28, 29)가 각각 마련된다.
파일럿 펌프(4)의 토출 포트는, 파일럿 1차압 생성용의 파일럿 릴리프 밸브(18)를 개재하여 작동유 탱크(5)에 접속됨과 함께, 유로(71)를 개재하여 전자 밸브 유닛(83)에 접속된다. 전자 밸브 유닛(83)은, 전자 비례 감압 밸브(83a, 83b, 83c, 83d, 83e)를 내장하고 있다. 전자 비례 감압 밸브(83a~83e)의 일방의 입력 포트는 유로(71)에 접속되고, 타방의 입력 포트는 작동유 탱크(5)에 접속된다. 전자 비례 감압 밸브(83a)의 출력 포트는 제 2 유압 펌프(2)의 레귤레이터의 유량 제어 지령압 포트(2a)에 접속되며, 전자 비례 감압 밸브(83b, 83c)의 출력 포트는 제 2 붐용 방향 제어 밸브(10)의 파일럿 포트에 접속되고, 전자 비례 감압 밸브(83d, 83e)의 출력 포트는 제 1 아암용 방향 제어 밸브(11)의 파일럿 포트에 접속된다. 전자 비례 감압 밸브(83a~83e)는, 각각, 컨트롤러(82)로부터의 지령 전기 신호에 따라 파일럿 1차압을 감압하고, 파일럿 지령압으로서 출력한다.
또한, 설명을 간략화하기 위해, 제 1 유압 펌프(1) 및 제 3 유압 펌프(3)의 레귤레이터의 유량 제어 지령압 포트(1a, 3a)용의 전자 비례 감압 밸브, 우측 주행용 방향 제어 밸브(6)용의 전자 비례 감압 밸브, 버킷용 방향 제어 밸브(7)용의 전자 비례 감압 밸브, 제 2 아암용 방향 제어 밸브(8)용의 전자 비례 감압 밸브, 제 1 붐용 방향 제어 밸브(9)용의 전자 비례 감압 밸브, 제 1 어태치먼트용 방향 제어 밸브(12)용의 전자 비례 감압 밸브, 좌측 주행용 방향 제어 밸브(13)용의 전자 비례 감압 밸브, 선회용 방향 제어 밸브(14)용의 전자 비례 감압 밸브, 제 3 붐용 방향 제어 밸브(15)용의 전자 비례 감압 밸브, 및 제 2 어태치먼트용 방향 제어 밸브(16)용의 전자 비례 감압 밸브에 대해서는, 도시를 생략하고 있다.
보조 유량 제어 장치(24)는, 보조 가변 스로틀을 형성하는 시트형의 주 밸브(31)와, 주 밸브(31)의 밸브체(31a)에 마련되고, 밸브체(31a)의 이동량에 따라 개구 면적을 변화시키는 제어 가변 스로틀(31b)과, 파일럿 가변 스로틀(32)로 구성된다. 주 밸브(31)가 내장되는 하우징은, 주 밸브(31)와 유로(52)의 접속부에 형성된 제 1 압력실(31c)과, 주 밸브(31)와 유로(53)의 접속부에 형성된 제 2 압력실(31d)과, 제 1 압력실(31c)과 제어 가변 스로틀(31b)을 개재하여 연통하도록 형성된 제 3 압력실(31e)을 가진다. 제 3 압력실(31e)과 파일럿 가변 스로틀(32)은 유로(68a)에 의해 접속되고, 파일럿 가변 스로틀(32)과 제 2 압력실(31d)은 유로(68b)에 의해 접속되며, 유로(68a, 68b)는 파일럿 라인(68)을 형성한다. 파일럿 라인(68)에는, 파일럿 라인(68)을 흐르는 작동유의 온도(유온)를 검출하는 온도 센서(97)가 마련된다. 제 1 압력실(31c)은 메인 유로(52)의 일부를 구성하고, 제 2 압력실(31d)은 메인 유로(53)의 일부를 구성하고 있다. 파일럿 라인(68)은, 밸브체(31a)를 통과하는 작동유의 일부를 추출하기 위한 유로(이하, 샘플링 유로)를 구성하고 있다. 본 실시예에 있어서의 샘플링 유로(68)는, 메인 유로(52, 53) 중 밸브체(31a)와 제 1 아암용 방향 제어 밸브(11)를 접속하는 유로 부분(유로(53))으로부터 분기시키고 있지만, 제 2 유압 펌프(2)의 토출 라인(50)과 밸브체(31a)를 접속하는 유로 부분(유로(52))으로부터 분기시켜도 된다.
파일럿 가변 스로틀(32)의 파일럿 포트(32a)는, 전자 비례 감압 밸브(35)의 출력 포트와 접속된다. 전자 비례 감압 밸브(35)의 공급 포트는 파일럿 펌프(4)의 토출 포트와 접속되고, 탱크 포트는 작동유 탱크(5)와 접속된다.
제 2 유압 펌프(2)의 토출 라인(50)에는 압력 센서(91)가 마련되고, 제 2 붐용 방향 제어 밸브(10)와 보조 유량 제어 장치(24)를 접속하는 유로(53)에는 압력 센서(92)가 마련된다.
또한, 설명을 간편하게 하기 위해 일부 도시를 생략하고 있지만, 보조 유량 제어 장치(21~29) 및 주변의 기기, 배관, 배선은 모두 동일한 구성이다.
유압 구동 장치(400)는, 제 1 붐용 방향 제어 밸브(9), 제 2 붐용 방향 제어 밸브(10), 및 제 3 붐용 방향 제어 밸브(15)를 전환하여 조작 가능한 조작 레버(81a)와, 제 1 아암용 방향 제어 밸브(11) 및 제 2 아암용 방향 제어 밸브(8)를 전환하여 조작 가능한 조작 레버(81b)를 구비하고 있다. 또한, 설명을 간략화하기 위해, 우측 주행용 방향 제어 밸브(6)를 전환하여 조작하는 우측 주행용 조작 레버, 버킷용 방향 제어 밸브(7)를 전환하여 조작하는 버킷용 조작 레버, 제 1 어태치먼트용 방향 제어 밸브(12)를 전환하여 조작하는 제 1 어태치먼트용 조작 레버, 좌측 주행용 방향 제어 밸브(13)를 전환하여 조작하는 좌측 주행용 조작 레버, 선회용 방향 제어 밸브(14)를 전환하여 조작하는 선회용 조작 레버, 제 2 어태치먼트용 방향 제어 밸브(16)를 전환하여 조작하는 제 2 어태치먼트용 조작 레버에 대해서는, 도시를 생략하고 있다.
유압 구동 장치(400)는, 컨트롤러(82)를 구비하고, 조작 레버(81a, 81b)의 출력값, 압력 센서(91~93)의 출력값, 스트로크 센서(94~96)의 출력값, 및 온도 센서(97, 98)의 출력값은 컨트롤러(82)에 입력된다. 또한, 컨트롤러(82)는, 전자 밸브 유닛(83)에 구비되는 각 전자 비례 감압 밸브와, 전자 비례 감압 밸브(35, 36)(및 도시되지 않은 전자 비례 감압 밸브)로 지령 전기 신호를 출력한다.
도 3은, 컨트롤러(82)의 기능 블록도이다. 도 3에 있어서, 컨트롤러(82)는, 입력부(82a)와, 차체 자세 연산부(82b)와, 요구 유량 연산부(82c)와, 맵 선택부(82d)와, 목표 유량 연산부(82e)와, 지령 전기 신호 연산부(82f)와, 출력부(82g)를 가진다.
입력부(82a)는, 조작 레버 입력량 및 각 센서의 출력값을 취득한다. 차체 자세 연산부(82b)는, 센서 출력값을 기초로 차체(202) 및 작업 장치(203)의 자세를 연산한다. 요구 유량 연산부(82c)는, 조작 레버 입력량을 기초로 액추에이터의 요구 유량을 연산한다. 맵 선택부(82d)는, 온도 센서 출력값(유온)을 기초로, 지령 전기 신호의 산출에 이용하는 개구-지령 전기 신호 맵을 선택한다.
도 4는, 보조 유량 제어 장치(24)의 개구-지령 전기 신호 맵을 나타내는 도면이며, 주 밸브(31)의 개구 면적과 전자 비례 감압 밸브(35)의 지령 전기 신호와의 상관을 나타낸다. 도 4에 있어서, 온도 T1, T2, T3은 T1<T2<T3의 관계에 있으며, 주 밸브(31)의 개구 면적을 동일하게 조정하는 경우여도, 유온이 저하됨에 따라 지령 전기 신호를 크게 할 필요가 있다.
도 3으로 되돌아가, 목표 유량 연산부(82e)는, 차체(202) 및 작업 장치(203)의 자세와 액추에이터의 요구 유량을 기초로 액추에이터의 목표 유량을 연산한다. 지령 전기 신호 연산부(82f)는, 목표 유량 연산부(82e)로부터의 목표 유량과, 맵 선택부(82d)로부터의 개구-지령 전기 신호 맵과, 입력부(82a)로부터의 압력 센서 출력값을 기초로 지령 전기 신호를 연산한다. 출력부(82g)는, 지령 전기 신호 연산부(82f)로부터의 결과를 기초로 지령 전기 신호를 생성하고, 각 전자 비례 감압 밸브로 출력한다.
도 5는, 제 1 실시예에 있어서의 컨트롤러(82)의 연산 처리를 나타내는 플로우도이다. 도 5에 나타내는 연산 처리는, 모든 방향 제어 밸브에 관하여 실행되지만, 이하에서는 제 2 붐용 방향 제어 밸브(10)에 관한 부분만을 설명한다.
컨트롤러(82)는, 우선, 조작 레버(81a)의 입력이 없는지 여부를 판정한다(단계S101). 단계 S101에서 조작 레버(81a)의 입력이 없다(YES)고 판정한 경우는, 당해 플로우를 종료한다.
단계 S101에서 조작 레버(81a)의 입력이 있다(NO)고 판정한 경우에는, 전자 밸브 유닛(83)의 전자 비례 감압 밸브(83b, 83c)로 조작 레버 입력량에 따른 파일럿 지령압 Pi_ms(PiBm2U, PiBm2D)를 생성하고(단계 S102), 파일럿 지령압 Pi_ms에 따라 방향 제어 밸브(10)를 개구시킨다(단계 S103).
단계 S103에 이어서, 컨트롤러(82)의 목표 유량 연산부(82e)에 의해 액추에이터의 목표 유량을 산출하고(단계 S104), 컨트롤러(82)의 맵 선택부(82d)에 의해 유온에 따른 개구-지령 전기 신호 맵을 선택하며(단계 S105), 컨트롤러(82)의 지령 전기 신호 연산부(82f)에 의해 목표 유량과 압력 센서 출력값을 기초로 주 밸브(31)의 목표 개구 면적을 산출하고(단계 S106), 목표 개구 면적과 개구-지령 전기 신호 맵을 기초로 목표 지령 전기 신호를 산출하며(단계 S107), 컨트롤러(82)의 출력부(82g)에 의해 전자 비례 감압 밸브(35)로 지령 전기 신호를 출력한다(단계 S108).
단계 S108에 이어서, 컨트롤러(82)로부터 출력된 지령 전기 신호를 받아 전자 비례 감압 밸브(35)는 파일럿 지령압 Pi_fcv를 생성하고(단계 S109), 전자 비례 감압 밸브(35)로부터의 지령압 Pi_fcv에 따라 파일럿 가변 스로틀(32)의 파일럿 스풀(112)을 변위시키며(단계 S110), 파일럿 가변 스로틀(32)의 개구량에 따라 보조 유량 제어 장치(24)의 주 밸브(31)를 개구시키고(단계 S111), 액추에이터로의 공급 유량을 보조 유량 제어 장치(24)로 제어하여(단계 S112), 당해 플로우를 종료한다.
도 6은, 제 1 실시예에 있어서의 보조 유량 제어 장치(24)의 단면도이다. 또한, 다른 보조 유량 제어 장치도 이것과 마찬가지의 구성이다.
시트형의 주 밸브(31)의 밸브체(31a)는, 메인 하우징(110)에 슬라이딩 가능하게 설치된다. 밸브체(31a)의 상류측에 위치하는 제 1 압력실(31c)과 하류측에 위치하는 제 2 압력실(31d)은, 메인 하우징(110)과 밸브체(31a)와의 사이에 형성되는 보조 가변 스로틀을 개재하여 연통한다. 이 보조 가변 스로틀의 개구 특성은, 밸브체(31a)에 형성된 노치(102)의 형상에 의해 정해진다. 밸브체(31a)는, 제 3 압력실(31e)에 설치된 스프링(101)에 의해, 제 1 압력실(31c)과 제 2 압력실(31d)을 연통하는 개구부에 착좌한다. 제 1 압력실(31c)과 제 3 압력실(31e)은, 밸브체(31a) 내부에 형성된 유로(103)를 개재하여 연통한다. 유로(103)의 제 3 압력실(31e)측 출구와 메인 하우징(110)과의 사이에는, 제어 가변 스로틀(31b)이 형성된다.
밸브체(31a)가 설치되는 메인 하우징(110)의 단부와 면 맞춤에, 파일럿 가변 스로틀(32)이 장착된다. 파일럿 가변 스로틀(32)은, 파일럿 하우징(111), 파일럿 스풀(112), 스프링(107), 및 플러그(106)에 의해 구성된다. 스프링(107)은, 파일럿 스풀(112)의 일단측에 설치되고, 파일럿 스풀(112)을 타단측으로 꽉 누른다. 파일럿 스풀(112)의 타단측에는, 파일럿 하우징(111)과 접촉함으로써 파일럿 스풀(112)의 위치를 보지(保持)하는 로드(109)가 마련된다.
파일럿 스풀(112)과 파일럿 하우징(111)의 사이에는, 유실(104)과 유실(105)이 형성되어 있다. 유실(104)과 유실(105)은, 파일럿 스풀(112)과 파일럿 하우징(111)의 사이에 형성되는 스로틀에 의해 연통된다. 이 스로틀부의 개구 특성은, 파일럿 스풀(112)에 형성되는 노치(108)의 형상에 의해 정해진다. 유실(104)과 제 3 압력실(31e)은 유로(68a)를 개재하여 연통되고, 유실(105)과 제 2 압력실(31d)은 유로(68b)을 개재하여 연통된다.
또한, 노치(102), 제어 가변 스로틀(31b), 및 노치(108)에는, 설계자가 원하는 개구 특성을 얻기 위해, 도시한 형상 이외에도 다양한 형상 및 그들의 조합이 이용된다.
파일럿 하우징(111)에는, 유로(68a)를 흐르는 작동유의 온도를 검출하는 온도 센서(97)가 마련된다. 또한, 온도 센서(97)의 배치는 도 6에 나타내는 것에 한정되지 않고, 도 7에 나타내는 바와 같이 유로(68b)에 배치하거나, 도 8에 나타내는 바와 같이 유실(105)에 배치하거나, 도 9에 나타내는 바와 같이 유실(104)에 배치해도 된다. 또한, 온도 센서(97)는, 도 6~도 9에 나타내는 바와 같이 작동유에 직접 노출되는 형태의 것에 한정되지 않고, 도 10 또는 도 11에 나타내는 바와 같이, 열전도율이 높은 소재로 만들어진 플러그(151)를 유로(68a)를 흐르는 작동유에 노출시켜, 플러그(151)의 온도를 비접촉식의 온도 센서(97)(도 10에 나타냄) 또는 매립식의 온도 센서(97)(도 11에 나타냄)로 검출해도 된다. 본 실시예에 있어서의 샘플링 유로(68)는, 파일럿 라인(68)(유로(68a, 68b))으로 구성되기 때문에, 파일럿 하우징(111)에 마련되어 있다.
(2) 동작
이와 같이 구성한 제 1 실시예에 있어서의 유압 구동 장치(400)에 있어서는, 이하에 서술하는 바와 같은 조작 및 제어가 가능하다. 또한, 여기서는 설명을 간단하게 설명하기 위해, 제 2 유압 펌프(2)에 대하여 병렬로 배치되는 제 2 붐용 방향 제어 밸브(10)와 제 1 아암용 방향 제어 밸브(11)로 분류가 필요해진 경우의 동작을 설명한다.
컨트롤러(82)는, 조작 레버(81a, 81b)로부터 입력되는 레버 조작량과 각 스트로크 센서(94~96)로부터 취득된 차체 동작 상태를 기초로 액추에이터(204a, 205a)의 목표 유량을 연산하고, 동시에 온도 센서(97, 98)로부터 취득된 작동 유온에 따라 보조 유량 제어 장치(24, 25)의 개구-지령 전기 신호 맵을 선택한다.
계속해서, 컨트롤러(82)는, 액추에이터(204a, 205a)의 각 목표 유량과 압력 센서(91~93)로 취득한 주 밸브(31, 33)의 각 전후 차압을 기초로, 이하의 식을 이용하여 주 밸브(31, 33)의 각 목표 개구 면적을 산출한다.
Figure pct00001
이어서, 개구-지령 전기 신호 맵을 참조하여, 목표 개구 면적 Aref에 대응하는 지령 전기 신호를 산출하고, 전자 비례 감압 밸브(35, 36)로 출력한다. 전자 비례 감압 밸브(35, 36)는, 컨트롤러(82)로부터의 지령 전기 지령에 따라 파일럿 지령압 Pi_fcv를 생성하여, 파일럿 가변 스로틀(32, 34)의 파일럿 포트(32a, 34a)에 작용시킨다.
파일럿 가변 스로틀(32, 34)은, 파일럿 지령압 Pi_fcv에 따라 파일럿 스풀(112)을 변위시킴으로써, 개구 면적 aPS를 변화시킨다. 파일럿 가변 스로틀(32, 34)의 개구 면적 aPS가 변화되면, 그에 따라 제어 가변 스로틀(31b, 33b)의 개구 면적 aFB도 변화된다. 이 때, 제어 가변 스로틀(31b, 33b)의 개구 면적 aFB와 파일럿 가변 스로틀(32, 34)의 개구 면적 aPS의 관계는 하기와 같이 된다.
Figure pct00002
제어 가변 스로틀(31b, 33b)의 개구 면적 aFB는 주 밸브(31, 33)의 변위에 따라 변화되기 때문에, 파일럿 가변 스로틀(32, 34)의 개구 면적 aPS가 변화되면 밸브체(31a, 33a)가 변위하여, 제어 가변 스로틀(31b, 33b)의 개구 면적 aFB와 파일럿 가변 스로틀(32, 34)의 개구 면적 aPS의 비율이 일정하게 유지된다. 이 때, 주 밸브(31, 33)의 개구 면적 aMP도 밸브체(31a, 33a)의 변위에 따라 변화되기 때문에, 주 밸브(31, 33)의 개구 면적 aMP는 파일럿 지령압 Pi_fcv 따라 변화된다.
이상, 보조 유량 제어 장치(24, 25)의 동작을 설명하였지만, 다른 보조 유량 제어 장치의 동작도 마찬가지이다.
(3) 효과
본 실시예에서는, 차체(202)와, 차체(202)에 장착된 작업 장치(203)와, 차체(202) 또는 작업 장치(203)를 구동하는 액추에이터(204a, 205a, 206a, 211)와, 유압 펌프(1~3)와, 유압 펌프(1~3)의 토출 라인(40, 50, 60)에 병렬로 접속되어 있으며, 유압 펌프(1~3)로부터 액추에이터(204a, 205a, 206a, 211)에 공급되는 압유의 흐름을 조정하는 유량 제어 장치(21~29)와, 액추에이터(204a, 205a, 206a, 211)의 동작을 지시하기 위한 조작 레버(81a, 81b)와, 파일럿 펌프(4)와, 파일럿 펌프(4)로부터 공급되는 압유를 감압하고, 유량 제어 장치(24, 25)의 조작압으로서 출력하는 전자 비례 감압 밸브(35, 36)와, 조작 레버(81a, 81b)로부터의 동작 지시량에 따라 전자 비례 감압 밸브(35, 36)로 지령 전기 신호를 출력하는 컨트롤러(82)를 구비한 작업 기계(300)에 있어서, 유량 제어 장치(24)는, 토출 라인(50)과 액추에이터(204a, 205a)의 1개를 접속하는 메인 유로(52, 53)에 배치된, 전자 비례 감압 밸브(35)로부터의 조작압에 따라 이동하는 밸브체(31a)와, 메인 유로(52, 53)로부터 분기된 샘플링 유로(68)와, 샘플링 유로(68)에 설치된 온도 센서(97)를 가지고, 컨트롤러(82)는, 온도 센서(97)로부터의 신호에 따라 상기 지령 전기 신호를 보정한다.
또한, 본 실시예에서는, 유량 제어 장치로서의 보조 유량 제어 장치(24)는, 유압 펌프(2)의 토출 라인(50)과 액추에이터(205a)를 접속하는 메인 유로(52, 53)에 배치되고, 전자 비례 감압 밸브(35)로부터의 조작압에 따라 이동하는 밸브체로서의 시트 밸브체(31a)와, 시트 밸브체(31a)를 수용하는 메인 하우징(110)과, 시트 밸브체(31a)를 메인 하우징(110)에 봉입하는 파일럿 하우징(111)과, 시트 밸브체(31a)와 파일럿 하우징(111)과의 사이에 형성되는 유실(31e)과, 시트 밸브체(31a)의 하류측과 유실(31e)을 접속하고, 통과 유량에 따라 시트 밸브체(31a)의 이동량을 결정하는 파일럿 라인(68)과, 파일럿 라인(68)에 배치되어, 전자 비례 감압 밸브(35)로부터의 조작압에 따라 개구 면적을 변화시키는 파일럿 가변 스로틀(32)을 가지고, 시트 밸브체(31a)에는, 메인 유로(52, 53) 중 유압 펌프(2)와 시트 밸브체(31a)를 접속하는 유로 부분(52)과 유실(31e)을 접속하여, 시트 밸브체(31a)의 이동량에 따라 개구 면적을 변화시키는 제어 가변 스로틀(31b)이 형성되고, 샘플링 유로(68)는, 파일럿 라인(68)으로 구성된다.
이상과 같이 구성한 제 1 실시예에 의하면, 액추에이터(204a, 205a, 206a, 211)로의 공급 유량을 제어하는 유량 제어 장치(21~29)를 통과하는 작동유의 온도를 계측하고, 그 계측값에 따라 유량 제어 장치(21~29)에 대한 지령 전기 신호를 보정함으로써, 액추에이터(204a, 205a, 206a, 211)로의 공급 유량을 보다 목표 유량에 근접시킬 수 있다. 이에 따라, 유량 제어 장치(21~29)를 통과하는 작동유의 온도 변동에 관계없이, 액추에이터(204a, 205a, 206a, 211)의 제어 정밀도를 유지하는 것이 가능해진다.
또한, 액추에이터(204a)에 공급하는 작동유가 흐르는 유로에 비해 파일럿 라인(68)을 흐르는 작동유의 유량은 적기 때문에, 흐름이 온도 센서(97)에 주는 부하가 적어, 온도 센서(97)의 고장 리스크를 저감할 수 있다. 또한, 메인 하우징(110)과는 별체로 구성되는 파일럿 하우징(111)에 온도 센서(97)를 설치함으로써, 온도 센서(97)가 고장난 경우에 용이하게 온도 센서(97)를 교환하는 것이 가능해진다.
실시예 2
본 발명의 제 2 실시예에 대하여, 제 1 실시예와의 상이점을 중심으로 설명한다.
(1) 구성
본 발명의 제 1 실시예의 응용에 있어서의 유압 구동 장치의 구성은, 제 1 실시예에 있어서의 유압 구동 장치(400)(도 2a 및 도 2b에 나타냄)와 대략 마찬가지이지만, 이하의 점에서 상이하다.
제 1 실시예에서는, 모든 보조 유량 제어 장치(1~29)에 온도 센서를 마련하고 있지만, 동일한 토출 라인에 접속된 각 보조 유량 제어 장치를 통과하는 작동유의 온도는 동일한 정도이기 때문에, 하나의 보조 유량 제어 장치를 통과하는 작동유의 온도는 다른 보조 유량 제어 장치를 통과하는 작동유의 온도에 근사할 수 있다. 따라서, 제 2 실시예에서는, 제 1 유압 펌프(1)의 토출 라인(40)에 접속된 보조 유량 제어 장치(21~23) 중 어느 하나, 제 2 유압 펌프(2)의 토출 라인(50)에 접속된 보조 유량 제어 장치(24~26) 중 어느 하나, 및 제 3 유압 펌프(3)의 토출 라인(60)에 접속된 보조 유량 제어 장치(27~29) 중 어느 하나에 온도 센서를 마련하고, 그 밖의 보조 유량 제어 장치에는 온도 센서를 마련하지 않는다.
(2) 동작
본 발명의 제 1 실시예의 응용에 있어서의 유압 구동 장치의 동작은, 제 1 실시예에 있어서의 유압 구동 장치(400)(도 2a 및 도 2b에 나타냄)와 대략 마찬가지이지만, 이하의 점에서 상이하다.
컨트롤러(82)는, 온도 센서를 마련하고 있지 않은 보조 유량 제어 장치를 제어할 때에는, 제어 대상의 보조 유량 제어 장치와 동일한 토출 라인에 접속된 다른 보조 유량 제어 장치의 온도 센서의 출력값을 이용하여 연산 처리를 행한다.
(3) 효과
이상과 같이 구성한 제 2 실시예에 있어서도, 제 1 실시예 1과 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 보조 유량 제어 장치(1~29)에 마련하는 온도 센서의 수를 적게 할 수 있기 때문에, 유압 구동 장치(400)의 제조 비용을 삭감할 수 있다.
실시예 3
도 12a 및 도 12b는, 본 발명의 제 3 실시예에 있어서의 유압 구동 장치의 회로도이다.
(1) 구성
제 3 실시예에 있어서의 유압 구동 장치의 구성은, 제 1 실시예에 있어서의 유압 구동 장치(400)(도 2a 및 도 2b에 나타냄)와 대략 마찬가지이지만, 이하의 점에서 상이하다.
버킷용 방향 제어 밸브(7)에 접속되는 유로(42, 43), 제 2 아암용 방향 제어 밸브(8)에 접속되는 유로(44, 45), 및 제 1 붐용 방향 제어 밸브(9)에 접속되는 유로(46, 47)에는, 액추에이터측으로부터 펌프측으로의 역류를 방지하는 체크 밸브(412, 413, 414)가 각각 마련된다.
제 2 붐용 방향 제어 밸브(10)의 공급 포트에 접속되는 유로(52, 53), 제 1 아암용 방향 제어 밸브(11)의 공급 포트에 접속되는 유로(54, 55), 및 제 1 어태치먼트용 방향 제어 밸브(12)의 공급 포트에 접속되는 유로(56, 57)에는, 액추에이터측으로부터 펌프측으로의 역류를 방지하는 체크 밸브(415, 416, 417)가 각각 마련된다.
선회용 방향 제어 밸브(14)의 공급 포트에 접속되는 유로(62, 63), 제 3 붐용 방향 제어 밸브(15)의 공급 포트에 접속되는 유로(64, 65), 및 제 2 어태치먼트용 방향 제어 밸브(16)의 공급 포트에 접속되는 유로(66, 67)에는, 액추에이터측으로부터 펌프측으로의 역류를 방지하는 체크 밸브(418, 419, 420)가 각각 마련된다.
체크 밸브(416)는, 시트형의 체크 밸브체(421)를 가진다. 체크 밸브체(421)를 수용하는 하우징은, 체크 밸브체(421)와 유로(54)와의 접속부에 형성된 제 1 유실(447)과, 체크 밸브체(421)와 유로(55)와의 접속부에 형성된 제 2 유실(443)과, 체크 밸브체(421)에 형성된 연통 유로(441)를 개재하여 제 2 유실(443)과 연통하도록 형성된 제 3 유실(442)을 가진다. 체크 밸브체(421)는, 제 3 유실(442)에 설치된 스프링(422)에 의해, 제 1 유실(447)과 제 2 유실(443)을 연통하는 개구부에 착좌한다. 제 3 유실(442)은, 연통 유로(423)를 개재하여 제 2 유실(443)과 연통하고 있다. 연통 유로(423)에는, 작동유의 온도(유온)를 계측하는 온도 센서(424)가 마련된다.
제 2 아암용 방향 제어 밸브(11)와 아암 실린더(205a)의 보텀측을 접속하는 메인 유로(427)에는 압력 센서(429)가 마련되고, 제 2 아암용 방향 제어 밸브(11)와 아암 실린더(205a)의 로드측을 접속하는 메인 유로(428)에는 압력 센서(430)가 마련된다.
또한, 설명을 간편하게 하기 위해 일부 도시를 생략하고 있지만, 각 액추에이터, 각 방향 제어 밸브, 체크 밸브(412~420), 및 주변의 기기, 배관, 배선은 모두 동일한 구성이다.
도 13은, 제 3 실시예에 있어서의 컨트롤러(82)의 연산 처리를 나타내는 플로우도이다. 또한, 도 13에 나타내는 연산 처리는, 모든 방향 제어 밸브에 관하여 실행되지만, 이하에서는 제 1 아암용 방향 제어 밸브(11)에 관한 부분만을 설명한다.
컨트롤러(82)는, 우선, 조작 레버(81b)의 입력이 없는지 여부를 판단하는(단계 S201) 단계 S201에서 조작 레버(81b)의 입력이 없다(YES)라고 판정한 경우에는, 당해 플로우를 종료한다.
단계 S201에서 조작 레버(81b)의 입력이 있다(NO)라고 판정한 경우에는, 컨트롤러(82)의 목표 유량 연산부(432e)에 의해 액추에이터(205a)의 목표 유량을 산출하고(단계 S202), 컨트롤러(82)의 맵 선택부(82d)에 의해 유온에 따른 개구-지령 전기 신호 맵을 선택하며(단계 S203), 컨트롤러(82)의 지령 전기 신호 연산부(82f)에 의해 목표 유량과 압력 센서 출력값을 기초로 방향 제어 밸브(11)의 목표 개구 면적을 산출하고(단계 S204), 목표 개구 면적과 개구-지령 전기 신호 맵을 기초로 목표 지령 전기 신호를 산출하며(단계 S205), 컨트롤러(82)의 출력부(82g)에 의해 전자 밸브 유닛(83)의 전자 비례 감압 밸브(83d, 83e)로 지령 전기 신호를 출력한다(단계 S206).
단계 S206에 이어서, 컨트롤러(82)로부터 출력된 지령 전기 신호를 받아 전자 비례 감압 밸브(83d, 83e)는 파일럿 지령압 Pi_ms(PiAm1U, PiAm1D)를 생성하고(단계 S207), 전자 비례 감압 밸브(83d, 83e)로부터의 파일럿 지령압 Pi_ms에 따라 방향 제어 밸브(11)를 개구시키며(단계 S208), 액추에이터(205a)로의 공급 유량을 방향 제어 밸브(11)로 제어하고(단계 S209), 당해 플로우를 종료한다.
도 14는, 제 3 실시예에 있어서의 제 1 아암용 방향 제어 밸브(11) 및 체크 밸브(416)의 단면도이다. 또한, 다른 방향 제어 밸브 및 체크 밸브도 이것과 마찬가지의 구성이다.
제 1 아암용 방향 제어 밸브(11)는, 스풀 밸브체(406)를 가진다. 스풀 밸브체(406)는, 전자 비례 감압 밸브(83d, 83e)로부터의 조작압에 따라 이동하고, 메인 유로(55)와 메인 유로(427(428))를 연통 또는 차단한다.
시트형의 체크 밸브체(421)는, 메인 하우징(444)에 슬라이딩 가능하게 설치된다. 제 1 유실(447)과 제 2 유실(443)은, 메인 하우징(444)에 형성되는 체크 밸브체 개구부를 개재하여 연통된다. 체크 밸브체(421)는, 제 3 유실(442)에 설치된 스프링(422)에 의해 체크 밸브체 개구부에 착좌한다. 제 2 유실(443)과 제 3 유실(442)은, 체크 밸브체(421) 내부에 마련된 연통 유로(441)를 개재하여 연통된다.
메인 하우징(444)에는, 체크 밸브체(421)를 메인 하우징(444)에 봉입함과 함께, 체크 밸브체(421)와의 사이에 제 3 유실(442)을 형성하는 캡(445)이 장착된다. 제 3 유실(442)은, 캡(445)에 마련된 유로(423a)와 메인 하우징(444)에 마련된 유로(423b)로 이루어지는 연통 유로(423)를 개재하여 제 2 유실(443)과 연통한다. 캡(445)에는, 유로(423a)를 흐르는 작동유의 유온을 계측하는 온도 센서(424)가 마련된다.
(2) 동작
본 발명의 제 2 실시예에 있어서의 유압 구동 장치의 동작은, 제 1 실시예에 있어서의 유압 구동 장치(400)(도 2a 및 도 2b에 나타냄)와 대략 마찬가지이지만, 이하의 점에서 상이하다.
컨트롤러(82)는, 조작 레버(81b)로부터 입력되는 액추에이터(205a)의 조작량과 스트로크 센서(94~96)로부터 취득된 차체 동작 상태를 기초로 액추에이터(205a)의 목표 유량을 연산하고, 동시에 온도 센서(424)로부터 취득된 작동유 온도를 기초로 방향 제어 밸브(11)의 개구-지령 전기 신호 맵을 선택한다.
계속해서, 컨트롤러(82)는, 액추에이터(205a)의 목표 유량과, 압력 센서(91, 490, 430)로 취득한 방향 제어 밸브(11)의 전후 차압을 기초로, 이하의 식을 이용하여 방향 제어 밸브(11)의 목표 개구 면적을 산출한다.
Figure pct00003
이어서, 개구-지령 전기 신호 맵을 참조하여, 목표 개구 면적 Aref에 대응하는 지령 전기 신호를 산출하고, 전자 비례 감압 밸브(83d, 83e)로 출력한다. 전자 비례 감압 밸브(83d, 83e)는, 컨트롤러(82)로부터의 지령 전기 지령에 따라 파일럿 지령압 Pi_ms(PiAm1U, PiAm1D)를 생성하고, 방향 제어 밸브(11)의 파일럿 포트에 작용시킨다. 방향 제어 밸브(11)는 파일럿 지령압 Pi_ms에 대하여 변위하고, 개구한다.
(3) 효과
본 실시예에서는, 방향 제어 밸브(11)와 체크 밸브(416)로 구성되는 유량 제어 장치는, 유압 펌프(2)의 토출 라인(50)과 액추에이터(205a)를 접속하는 메인 유로(54, 55, 427, 428)에 배치된, 전자 비례 감압 밸브(83d, 83e)로부터의 조작압에 따라 이동하는 밸브체로서의 스풀 밸브체(406)와, 메인 유로(54, 55, 427, 428) 중 유압 펌프(2)와 스풀 밸브체(406)를 접속하는 유로 부분(54, 55)에 배치된 체크 밸브체(421)와, 스풀 밸브체(406) 및 체크 밸브체(421)를 수용하는 메인 하우징(444)과, 체크 밸브체(421)를 메인 하우징(444)에 봉입하는 캡(445)과, 체크 밸브체(421)와 캡(445)과의 사이에 형성되는 유실(442)과, 체크 밸브체(421)의 하류측과 유실(442)을 연통하는 연통 유로(423)를 가지고, 샘플링 유로(423)는, 연통 유로(423)로 구성된다.
이상과 같이 구성한 제 3 실시예에 의하면, 액추에이터(204a, 205a, 206a, 211)로의 공급 유량을 제어하는 방향 제어 밸브(7~12, 14~16)를 통과하는 작동유의 온도를 계측하고, 그 계측값에 따라 방향 제어 밸브(7~12, 14~16)에 대한 지령 전기 신호를 보정함으로써, 액추에이터(204a, 205a, 206a, 211)로의 공급 유량을 보다 목표 유량에 근접시킬 수 있다. 이에 따라, 방향 제어 밸브(7~12, 14~16)를 통과하는 작동유의 온도 변동에 관계없이, 액추에이터(204a, 205a, 206a, 211)의 제어 정밀도를 유지하는 것이 가능해진다.
또한, 액추에이터(205a)에 공급하는 작동유가 흐르는 유로에 비해 연통 유로(423)를 흐르는 작동유의 유량은 적기 때문에, 흐름이 온도 센서(98)에 주는 부하가 적어, 온도 센서(98)의 고장 리스크를 저감할 수 있다. 또한, 메인 하우징(444)과는 별체로 구성되는 캡(445)에 온도 센서(98)를 설치함으로써, 온도 센서(98)가 고장난 경우에 용이하게 온도 센서(98)를 교환하는 것이 가능해진다.
이상, 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 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 가능하며, 어느 실시예의 구성의 일부를 삭제하거나, 혹은, 다른 실시예의 일부와 치환하는 것도 가능하다.
1…제 1 유압 펌프, 1a…유량 제어 지령압 포트(레귤레이터), 1b…제 1 유압 펌프 자기압 포트(레귤레이터), 1c…제 2 유압 펌프 자기압 포트(레귤레이터), 2…제 2 유압 펌프, 2a…유량 제어 지령압 포트(레귤레이터), 2b…제 2 유압 펌프 자기압 포트(레귤레이터), 2c…제 1 유압 펌프 자기압 포트(레귤레이터), 3…제 3 유압 펌프, 3a…유량 제어 지령압 포트(레귤레이터), 3b…제 3 유압 펌프 자기압 포트(레귤레이터), 4…파일럿 펌프, 5…작동유 탱크, 6…우측 주행용 방향 제어 밸브(유량 제어 장치), 7…버킷용 방향 제어 밸브(유량 제어 장치), 8…제 2 아암용 방향 제어 밸브(유량 제어 장치), 9…제 1 붐용 방향 제어 밸브(유량 제어 장치), 10…제 2 붐용 방향 제어 밸브(유량 제어 장치), 11…제 1 아암용 방향 제어 밸브(유량 제어 장치), 12…제 1 어태치먼트용 방향 제어 밸브(유량 제어 장치), 13…좌측 주행용 방향 제어 밸브(유량 제어 장치), 14…선회용 방향 제어 밸브(유량 제어 장치), 15…제 3 붐용 방향 제어 밸브(유량 제어 장치), 16…제 2 어태치먼트용 방향 제어 밸브(유량 제어 장치), 17…합류 밸브, 18…파일럿 릴리프 밸브, 21~29…보조 유량 제어 장치(유량 제어 장치), 31…주 밸브, 31a…시트 밸브체(밸브체), 31b…제어 가변 스로틀, 31c…제 1 압력실, 31d…제 2 압력실, 31e…제 3 압력실(유실), 32…파일럿 가변 스로틀, 32a…파일럿 포트, 33…주 밸브, 33a…시트 밸브체(밸브체), 33b…제어 가변 스로틀, 33c…제 1 압력실, 33d…제 2 압력실, 33e…제 3 압력실(유실), 34…파일럿 가변 스로틀, 34a…파일럿 포트, 35, 36…전자 비례 감압 밸브, 40…토출 라인, 41…센터 바이패스 라인, 42~47…유로(메인 유로), 50…토출 라인, 51…센터 바이패스 라인, 52~58…유로(메인 유로), 60…토출 라인, 61…센터 바이패스 라인, 62~67…유로(메인 유로), 68…파일럿 라인(샘플링 유로), 68a, 68b…유로, 69…파일럿 라인(샘플링 유로), 69a, 69b…유로, 71~74…유로, 81a, 81b…조작 레버, 82…컨트롤러, 82a…입력부, 82b…차체 자세 연산부, 82c…요구 유량 연산부, 82d…맵 선택부, 82e…목표 유량 연산부, 82f…지령 전기 신호 연산부, 82g…출력부, 83…전자 밸브 유닛, 83a~83e…전자 비례 감압 밸브, 91~93…압력 센서, 94~96…스트로크 센서, 97…온도 센서, 101…스프링, 102…노치, 103…유로, 104, 105…유실, 106…플러그, 107…스프링, 108…노치, 109…로드, 110…메인 하우징, 111…파일럿 하우징, 112…파일럿 스풀, 151…플러그, 201…주행체, 202…선회체(차체), 203…작업 장치, 204…붐, 204a…붐 실린더(액추에이터), 205…아암, 205a…아암 실린더(액추에이터), 206…버킷, 206a…버킷 실린더(액추에이터), 207…운전실, 208…기계실, 209…카운터 웨이트, 210…컨트롤 밸브, 211…선회 모터(액추에이터), 300…유압 셔블(작업 기계), 400…유압 구동 장치, 406…스풀 밸브체(밸브체), 412~420…체크 밸브(유량 제어 장치), 421…체크 밸브체, 422…스프링, 423…연통 유로(샘플링 유로), 423a, 423b…유로, 424…온도 센서, 427, 428…유로(메인 유로), 429, 430…압력 센서, 441…연통 유로, 442…제 3 유실, 443…제 2 유실, 444…메인 하우징, 445…캡, 447…제 1 유실.

Claims (3)

  1. 차체와,
    상기 차체에 장착된 작업 장치와,
    상기 차체 또는 상기 작업 장치를 구동하는 액추에이터와,
    유압 펌프와,
    상기 유압 펌프의 토출 라인에 병렬로 접속되어 있으며, 상기 유압 펌프로부터 상기 액추에이터에 공급되는 압유의 흐름을 조정하는 유량 제어 장치와,
    상기 액추에이터의 동작을 지시하기 위한 조작 레버와,
    파일럿 펌프와,
    상기 파일럿 펌프로부터 공급되는 압유를 감압하고, 상기 유량 제어 장치의 조작압으로서 출력하는 전자 비례 감압 밸브와,
    상기 조작 레버로부터의 동작 지시량에 따라 상기 전자 비례 감압 밸브로 지령 전기 신호를 출력하는 컨트롤러를 구비한 작업 기계에 있어서,
    상기 유량 제어 장치는,
    상기 토출 라인과 상기 액추에이터의 1개를 접속하는 메인 유로에 배치된, 상기 전자 비례 감압 밸브로부터의 조작압에 따라 이동하는 밸브체와,
    상기 메인 유로로부터 분기된 샘플링 유로와,
    상기 샘플링 유로에 설치된 온도 센서를 가지고,
    상기 컨트롤러는, 상기 온도 센서로부터의 신호에 따라 상기 지령 전기 신호를 보정하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브체는, 시트 밸브체이며,
    상기 유량 제어 장치는,
    상기 시트 밸브체를 수용하는 메인 하우징과,
    상기 시트 밸브체를 상기 메인 하우징에 봉입하는 파일럿 하우징과,
    상기 시트 밸브체와 상기 파일럿 하우징과의 사이에 형성되는 유실과,
    상기 시트 밸브체의 하류측과 상기 유실을 접속하고, 통과 유량에 따라 상기 시트 밸브체의 이동량을 결정하는 파일럿 라인과,
    상기 파일럿 라인에 배치되어, 상기 전자 비례 감압 밸브로부터의 조작압에 따라 개구 면적을 변화시키는 파일럿 가변 스로틀을 더 가지고,
    상기 시트 밸브체에는, 상기 메인 유로 중 상기 유압 펌프와 상기 시트 밸브체를 접속하는 유로 부분과 상기 유실을 접속하고, 상기 시트 밸브체의 이동량에 따라 개구 면적을 변화시키는 제어 가변 스로틀이 형성되며,
    상기 샘플링 유로는, 상기 파일럿 라인으로 구성되는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브체는, 스풀 밸브체이며,
    상기 유량 제어 장치는,
    상기 메인 유로 중 상기 유압 펌프와 상기 스풀 밸브체를 접속하는 유로 부분에 배치된 체크 밸브체와,
    상기 스풀 밸브체 및 상기 체크 밸브체를 수용하는 메인 하우징과,
    상기 체크 밸브체를 상기 메인 하우징에 봉입하는 캡과,
    상기 체크 밸브체와 상기 캡과의 사이에 형성되는 유실과,
    상기 체크 밸브체의 하류측과 상기 유실을 연통하는 연통 유로를 더 가지고,
    상기 샘플링 유로는, 상기 연통 유로로 구성되는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
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