KR20220129089A - 건설 기계 - Google Patents

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KR20220129089A
KR20220129089A KR1020227030563A KR20227030563A KR20220129089A KR 20220129089 A KR20220129089 A KR 20220129089A KR 1020227030563 A KR1020227030563 A KR 1020227030563A KR 20227030563 A KR20227030563 A KR 20227030563A KR 20220129089 A KR20220129089 A KR 20220129089A
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KR
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pressure
flow rate
hydraulic actuator
control valve
opening degree
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KR1020227030563A
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세이지 히지카타
야스타카 츠루가
겐지 히라쿠
마사토시 호시노
Original Assignee
히다치 겡키 가부시키 가이샤
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Publication date
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Abstract

본 발명은, 유압 액추에이터의 리턴 오일을 유효하게 이용하는 것이 가능한 건설 기계를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그 때문에, 컨트롤러는, 제 1 조작 장치로부터의 조작 신호에 의거하여 제 1 유압 액추에이터로부터의 리턴 유량을 산출하고, 제 2 조작 장치로부터의 조작 신호에 의거하여 제 2 유압 액추에이터로의 공급 유량을 산출하여, 상기 리턴 유량 및 상기 공급 유량이 작은 쪽을 상기 제 2 유압 액추에이터로의 재생 유량으로 설정하고, 상기 리턴 유량에서 상기 재생 유량을 뺀 유량을 축압 장치로의 회생 유량으로 설정하고, 상기 제 1 유압 액추에이터로부터 상기 축압 장치로 공급되는 유량이 상기 회생 유량과 일치하도록 제 1 제어 밸브(2)의 개도를 조정하고, 상기 제 1 유압 액추에이터로부터 상기 제 2 유압 액추에이터로 공급되는 유량이 상기 재생 유량과 일치하도록 제 2 제어 밸브의 개도를 조정한다.

Description

건설 기계
본 발명은, 유압 셔블 등의 건설 기계에 관한 것이다.
특허문헌 1은, 붐 실린더의 리턴 오일의 에너지를 유효 이용하는 것을 목적으로 하여, 붐 실린더의 리턴 오일의 일부를 다른 유압 액추에이터에 재공급(재생)하는 것과 함께, 나머지의 일부를 회수부(회생 장치)로 회수(회생)할 수 있는 유압 회로를 개시하고 있다.
일본국 특허 제6284711호 공보
그러나, 특허문헌 1에는, 붐 실린더의 리턴 오일의 유량 중 어느 정도의 유량을 재생하고, 어느 정도의 유량을 회생하는지에 대해서 구체적으로 기재되어 있지 않다. 예를 들면 회생 장치로서 어큐뮬레이터(축압 장치)를 구비한 유압 회로에 있어서, 붐 실린더의 리턴 오일의 유량 중 다른 유압 액추에이터로 재생하는 유량을 작게 설정하고, 어큐뮬레이터에서 회생하는 유량을 크게 설정하였을 경우, 어큐뮬레이터의 방열이나 밸브의 리크 등에 의한 에너지 손실이 커져, 리턴 오일의 에너지를 유효하게 이용할 수 없을 우려가 있다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 유압 액추에이터의 리턴 오일을 유효하게 이용하는 것이 가능한 건설 기계를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 제 1 유압 액추에이터와, 상기 제 1 유압 액추에이터로부터의 리턴 오일을 축적하는 축압 장치와, 상기 제 1 유압 액추에이터와 상기 축압 장치를 접속하는 제 1 유로에 배치된 제 1 제어 밸브와, 제 2 유압 액추에이터와, 상기 제 2 유압 액추에이터와 상기 제 1 유로를 접속하는 제 2 유로에 배치된 제 2 제어 밸브와, 상기 제 1 유압 액추에이터의 조작 신호를 출력하는 제 1 조작 장치와, 상기 제 2 유압 액추에이터의 조작 신호를 출력하는 제 2 조작 장치와, 상기 제 1 조작 장치 및 상기 제 2 조작 장치로부터 조작 신호가 입력되고, 상기 제 1 제어 밸브 및 상기 제 2 제어 밸브에 제어 신호를 출력하는 컨트롤러를 구비한 건설 기계에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 제 1 조작 장치로부터의 조작 신호에 의거하여 상기 제 1 유압 액추에이터로부터의 리턴 유량을 산출하고, 상기 제 2 조작 장치로부터의 조작 신호에 의거하여 상기 제 2 유압 액추에이터로의 공급 유량을 산출하여, 상기 리턴 유량 및 상기 공급 유량이 작은 쪽을 상기 제 2 유압 액추에이터로의 재생 유량으로 설정하고, 상기 리턴 유량에서 상기 재생 유량을 뺀 유량을 상기 축압 장치로의 회생 유량으로 설정하고, 상기 제 1 유압 액추에이터로부터 상기 축압 장치로 공급되는 유량이 상기 회생 유량과 일치하도록 상기 제 1 제어 밸브의 개도를 조정하고, 상기 제 1 유압 액추에이터로부터 상기 제 2 유압 액추에이터로 공급되는 유량이 상기 재생 유량과 일치하도록 상기 제 2 제어 밸브의 개도를 조정하는 것으로 한다.
이상과 같이 구성한 본 발명에 의하면, 제 1 유압 액추에이터(1)로부터의 리턴 유량 중 제 2 유압 액추에이터로의 재생 유량을 최대화하는 것과 함께, 제 1 유압 액추에이터로부터의 리턴 유량 중 축압 장치로의 회생 유량을 최소화하여 축압 장치에 압유를 축적할 때의 방열이나 리크에 의한 에너지 손실을 억제하는 것에 의해, 제 1 유압 액추에이터의 리턴 오일을 유효하게 이용하는 것이 가능하게 된다.
본 발명과 관련되는 건설 기계에 의하면, 유압 액추에이터의 리턴 오일을 유효하게 이용하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 실시형태와 관련되는 유압 셔블의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 유압 구동 장치의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 컨트롤러의 처리 내용을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 있어서의 유압 구동 장치의 회로도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 있어서의 컨트롤러의 처리 내용을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 있어서의 유압 구동 장치의 회로도이다.
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 있어서의 유압 구동 장치의 회로도이다.
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 있어서의 컨트롤러의 처리 내용을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태와 관련되는 건설 기계로서 유압 셔블을 예로 들어, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 각 도면 중, 동등한 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 중복된 설명은 적절히 생략한다.
도 1은, 본 실시형태와 관련되는 유압 셔블의 측면도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 유압 셔블(200)은, 주행체(201)와, 주행체(201) 상에 선회 가능하게 배치되며, 차체를 구성하는 선회체(202)와, 선회체(202)에 상하 방향으로 회전 운동 가능하게 장착되어, 토사의 굴삭 작업 등을 행하는 작업 장치(203)를 구비하고 있다. 선회체(202)는, 선회 모터(204)에 의해 구동된다.
작업 장치(203)는, 선회체(202)에 상하 방향으로 회전 운동 가능하게 장착되는 붐(205)과, 붐(205)의 선단에 상하 방향으로 회전 운동 가능하게 장착되는 아암(206)과, 아암(206)의 선단에 상하 방향으로 회전 운동 가능하게 장착되는 버킷(207)을 포함하고 있다. 붐(205)은 붐 실린더(1)에 의해 구동되고, 아암(206)은 아암 실린더(26)에 의해 구동되고, 버킷(207)은 버킷 실린더(209)에 의해 구동된다.
선회체(202) 상의 전측(前側) 위치에는 운전실(210)을 마련하고 있으며, 후측 위치에는 중량 밸런스를 확보하는 카운터 웨이트(211)를 마련하고 있다. 운전실(210)과 카운터 웨이트(211)의 사이에는 기계실(212)을 마련하고 있다. 기계실(212)에는, 엔진, 유압 펌프, 컨트롤 밸브(213) 등이 수용된다. 컨트롤 밸브(213)는, 유압 펌프로부터 각 액추에이터로 공급되는 작동유의 흐름을 제어한다.
본 실시형태와 관련되는 유압 셔블(200)에는, 이하의 각 실시예에서 설명하는 유압 구동 장치가 탑재된다.
(실시예 1)
도 2는, 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 유압 구동 장치의 회로도이다.
(구성)
도 2를 참조하여, 유압 구동 장치(300)의 구성에 대해서 설명한다.
붐 실린더(1)는, 방향 제어 밸브(28)를 개재하여 유압 펌프(32) 및 탱크(40)에 접속된다. 방향 제어 밸브(28)는, 컨트롤러(6)로부터의 제어 신호를 받아서 중립 위치(28a)로부터 좌우 어느 쪽의 위치로 전환된다. 붐 조작 레버(5)는, 붐(205)의 동작을 지시하기 위한 조작 장치이며, 오퍼레이터의 조작에 따른 조작 신호를 컨트롤러(6)에 출력한다. 붐 조작 레버(5)는, 붐 인상 방향으로 조작되었을 때에는 붐 인상 조작 신호를 출력하고, 붐 인하 방향으로 조작되었을 때에는 붐 인하 조작 신호를 출력한다. 컨트롤러(6)는, 붐 조작 레버(5)로부터 붐 인상 조작 신호가 입력되었을 때에는 방향 제어 밸브(28)를 우측 위치(28c)로 전환하고, 붐 인하 조작 신호가 입력되었을 때에는 방향 제어 밸브(28)를 좌측 위치(28b)로 전환한다.
방향 제어 밸브(28)가 우측 위치(28c)로 전환되면, 유압 펌프(32)의 토출(吐出) 포트가 유로(41)(보텀측 유로)를 개재하여 붐 실린더(1)의 보텀측 유실(1a)에 접속되고, 로드측 유실(1b)이 유로(42)(로드측 유로)를 개재하여 탱크(40)에 접속된다. 이에 의해, 유압 펌프(32)의 토출유가 보텀측 유실(1a)로 유입되고, 로드측 유실(1b)의 작동유가 탱크(40)로 배출되어, 붐 실린더(1)가 신장(伸長) 동작한다. 한편, 방향 제어 밸브(28)가 좌측 위치(28b)로 전환되면, 유압 펌프(32)의 토출 포트가 로드측 유로(42)를 개재하여 로드측 유실(1b)에 접속된다. 이 때, 보텀측 유실(1a)은 후술하는 어큐뮬레이터(4) 및 아암 실린더(26)의 로드측 유실(26b) 중 적어도 일방에 연통(連通)한다. 이에 의해, 유압 펌프(32)의 토출유가 로드측 유실(1b)로 유입되고, 보텀측 유실(1a)의 작동유가 어큐뮬레이터(4) 및 아암 실린더(26)의 로드측 유실(26b) 중 적어도 일방으로 배출되어, 붐 실린더(1)가 수축 동작한다.
아암 실린더(26)는, 방향 제어 밸브(14)를 개재하여 유압 펌프(32) 및 탱크(40)에 접속된다. 방향 제어 밸브(14)는, 컨트롤러(6)로부터의 제어 신호를 받아서 중립 위치(14a)로부터 좌우 어느 쪽의 위치로 전환된다. 아암 조작 레버(18)는, 아암(206)의 동작을 지시하기 위한 조작 장치이며, 오퍼레이터의 조작에 따른 조작 신호를 컨트롤러(6)에 출력한다. 아암 조작 레버(18)는, 아암 크라우드 방향으로 조작되었을 때에는 아암 크라우드 조작 신호를 출력하고, 아암 덤프 방향으로 조작되었을 때에는 아암 덤프 조작 신호를 출력한다. 컨트롤러(6)는, 아암 조작 레버(18)로부터 아암 크라우드 조작 신호가 입력되었을 때에는 방향 제어 밸브(14)를 우측 위치(14c)로 전환하고, 아암 덤프 조작 신호가 입력되었을 때에는 방향 제어 밸브(14)를 좌측 위치(14b)로 전환한다.
방향 제어 밸브(14)가 우측 위치(14c)로 전환되면, 유압 펌프(13)의 토출 포트가 유로(43)(보텀측 유로)를 개재하여 아암 실린더(26)의 보텀측 유실(26a)에 접속되고, 로드측 유실(26b)이 유로(44)(로드측 유로)를 개재하여 탱크(40)에 접속된다. 이에 의해, 유압 펌프(13)의 토출유가 보텀측 유실(26a)로 유입되고, 로드측 유실(26b)의 작동유가 탱크(40)로 배출되어, 아암 실린더(26)가 신장 동작한다. 한편, 방향 제어 밸브(14)가 좌측 위치(14b)로 전환되면, 유압 펌프(13)의 토출 포트가 로드측 유로(44)를 개재하여 로드측 유실(26b)에 접속되고, 보텀측 유실(26a)이 보텀측 유로(43)를 개재하여 탱크(40)에 접속된다. 이에 의해, 유압 펌프(13)의 토출유가 로드측 유실(26b)로 유입되고, 보텀측 유실(26a)의 작동유가 탱크(40)로 배출되어, 아암 실린더(26)가 수축 동작한다.
어큐뮬레이터(4)는, 붐 실린더(1)의 수축 시에 보텀측 유실(1a)로부터의 리턴 오일을 축적하고, 붐 실린더(1)의 신장 시에 보텀측 유실(1a)로 압유를 공급하는 유압 기기(축압 장치)이다. 어큐뮬레이터(4)와 보텀측 유로(41)는 유로(45)(회생 유로)를 개재하여 접속되어 있으며, 회생 유로(45)에는 제어 밸브(2)가 배치되어 있다. 제어 밸브(2)는, 컨트롤러(6)로부터의 제어 신호를 따라 개도를 변화시켜서, 붐 실린더(1)의 보텀측 유실(1a)로부터 어큐뮬레이터(4)로 회생되는 유량(회생 유량)을 조정한다.
붐 실린더(1)의 보텀측 유로(41)와 아암 실린더(26)의 로드측 유로(44)는 유로(46)(재생 유로)를 개재하여 접속되어 있으며, 재생 유로(46)에는 제어 밸브(27)가 배치되어 있다. 제어 밸브(27)는, 컨트롤러(6)로부터의 제어 신호를 따라 개도를 변화시켜서, 붐 실린더(1)의 보텀측 유실(1a)로부터 아암 실린더(26)의 로드측 유실(26b)로 재생되는 유량(재생 유량)을 조정한다.
다음으로, 컨트롤러(6)의 처리 내용에 대해서 도 3을 이용하여 설명한다.
레버 조작 신호(105)는, 붐 조작 레버(5)의 붐 인하 방향의 조작량에 따라, 붐 조작 레버(5)로부터 컨트롤러(6)에 입력되는 신호이다. 레버 조작 신호(118)는, 아암 조작 레버(18)의 아암 덤프 방향의 조작량에 따라, 아암 조작 레버(18)로부터 컨트롤러(6)에 입력되는 신호이다.
함수 발생부(103)는, 붐 조작 레버(5)의 붐 인하 방향의 조작량과 붐 실린더(1)의 보텀측 유실(1a)로부터의 미터 아웃 유량(리턴 유량)의 대응 정보를 기억하고 있다. 함수 발생부(103)는, 레버 조작 신호(105)에 따른 레버 조작량을 붐 실린더(1)의 미터 아웃 유량으로 변환하여, 최소값 선택부(106) 및 감산부(107)에 출력한다.
함수 발생부(104)는, 아암 조작 레버(18)의 아암 덤프 방향의 조작량과 아암 실린더(26)의 로드측 유실(26b)로의 미터 인 유량(공급 유량)의 대응 정보를 기억하고 있다. 함수 발생부(104)는, 레버 조작 신호(118)에 따른 레버 조작량을 아암 실린더(26)의 미터 인 유량으로 변환하여, 최소값 선택부(106) 및 감산부(108)에 출력한다.
최소값 선택부(106)는, 함수 발생부(103)로부터의 붐 실린더(1)의 미터 아웃 유량 및 함수 발생부(104)로부터의 아암 실린더(26)의 미터 인 유량 중, 작은 쪽을 재생 유량(붐 실린더(1)로부터 아암 실린더(26)로 공급되는 유량)으로 설정하여, 감산부(107,108) 및 출력 변환부(109)에 출력한다.
감산부(107)는, 함수 발생부(103)로부터의 붐 실린더(1)의 미터 아웃 유량에서 최소값 선택부(106)로부터의 재생 유량을 뺀 값을 회생 유량(붐 실린더(1)로부터 어큐뮬레이터(4)로 공급되는 유량)으로 설정하여, 출력 변환부(109)에 출력한다.
상기한 바와 같이 재생 유량 및 회생 유량을 산출함으로써, 붐 실린더(1)의 리턴 오일은 최대한 아암 실린더(26)로 재생되고, 나머지의 리턴 오일이 어큐뮬레이터(4)에 축적된다. 이에 의해, 어큐뮬레이터(4)에 축적되는 압유의 양이 최소한으로 억제되기 때문에, 어큐뮬레이터(4)에 압유를 축적할 때의 방열이나 리크에 의한 에너지 손실을 작게 할 수 있다.
감산부(108)는, 함수 발생부(104)로부터의 아암 실린더(26)의 미터 인 유량에서 최소값 선택부(106)로부터의 재생 유량을 뺀 값을 펌프 유량(유압 펌프(13)로부터 아암 실린더(26)로 공급되는 유량)으로 설정하여, 출력 변환부(109)에 출력한다.
상기한 바와 같이 재생 유량 및 펌프 유량을 산출함으로써, 아암 실린더(26)에 오퍼레이터의 원하는 유량을 공급하는 것과 함께, 유압 펌프(13)의 토출 유량이 재생 유량분만큼 저감함으로써 연비를 향상시킬 수 있다.
출력 변환부(109)는, 제어 밸브(27)의 통과 유량을 최소값 선택부(106)로부터의 재생 유량과 일치시키기 위한 제어 밸브 제어 신호(127)를 제어 밸브(27)에 출력하고, 제어 밸브(2)의 통과 유량을 감산부(107)로부터의 회생 유량과 일치시키기 위한 제어 밸브 제어 신호(102)를 제어 밸브(2)에 출력하고, 유압 펌프(13)의 토출 유량을 감산부(108)로부터의 펌프 유량과 일치시키기 위한 레귤레이터 제어 신호(115)를 레귤레이터(15)에 출력한다.
(동작)
도 2를 참조하여, 유압 구동 장치(300)의 동작에 대해서 설명한다.
우선, 붐 실린더(1)의 신장 동작(붐(205)의 인상 동작)에 대해서 설명한다.
붐 조작 레버(5)가 붐 인상 방향으로 조작되면, 붐 인상 조작 신호가 컨트롤러(6)에 입력된다. 컨트롤러(6)는, 붐 인상 조작 신호를 받아서 방향 제어 밸브(28)를 우측 위치(28c)로 전환한다. 이에 의해, 유압 펌프(32)의 토출유가 보텀측 유실(1a)로 유입되고, 로드측 유실(1b)로부터 배출되는 작동유가 탱크(40)로 되돌아가, 붐 실린더(1)가 신장 동작한다.
다음으로, 붐 실린더(1)의 수축 동작(붐(205)의 인하 동작)에 대해서 설명한다.
붐 조작 레버(5)가 붐 인하 방향으로 조작되면, 붐 인하 조작 신호가 컨트롤러(6)에 입력된다. 컨트롤러(6)는, 붐 인하 조작 신호를 받아서 방향 제어 밸브(28)를 좌측 위치(28b)로 전환하는 것과 함께, 레버 조작량에 따라 제어 밸브(2)를 개방한다. 이에 의해, 보텀측 유실(1a)로부터 배출되는 압유가 모두 어큐뮬레이터(4)로 유입되어, 붐 실린더(1)가 수축 동작한다. 이 때, 유압 펌프(32)로부터 로드측 유실(1b)로 압유가 공급되기 때문에, 붐 실린더(1)의 로드측이 부압(負壓)이 되는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 아암 실린더(26)의 신장 동작(아암(206)의 크라우드 동작)에 대해서 설명한다.
아암 조작 레버(18)가 아암 크라우드 방향으로 조작되면, 아암 크라우드 조작 신호가 컨트롤러(6)에 입력된다. 컨트롤러(6)는, 아암 크라우드 조작 신호를 받아서 방향 제어 밸브(14)를 우측 위치(14c)로 전환한다. 이에 의해, 유압 펌프(13)의 토출유가 아암 실린더(26)의 보텀측 유실(26a)로 유입되고, 로드측 유실(26b)으로부터 배출되는 작동유가 탱크(40)로 되돌아가, 아암 실린더(26)가 신장 동작한다.
다음으로, 아암 실린더(26)의 수축 동작(아암(206)의 덤프 동작)에 대해서 설명한다.
아암 조작 레버(18)가 아암 덤프 방향으로 조작되면, 아암 덤프 조작 신호가 컨트롤러(6)에 입력된다. 컨트롤러(6)는, 아암 덤프 조작 신호를 받아서 방향 제어 밸브(14)를 좌측 위치(14b)로 전환한다. 이에 의해, 유압 펌프(13)의 토출유가 아암 실린더(26)의 로드측 유실(26b)로 유입되고, 보텀측 유실(26a)로부터 배출되는 작동유가 탱크(40)로 되돌아가, 아암 실린더(26)가 수축 동작한다.
마지막으로, 붐 실린더(1)의 수축 동작(붐(205)의 인하 동작)과 아암 실린더(26)의 수축 동작(아암(206)의 덤프 동작)의 복합 동작에 대해서 설명한다.
붐 조작 레버(5)가 붐 인하 방향으로 조작되고, 또한 아암 조작 레버(18)가 아암 덤프 방향으로 조작되면, 붐 인하 조작 신호 및 아암 덤프 조작 신호가 컨트롤러(6)에 입력된다. 컨트롤러(6)는, 붐 인하 조작 신호를 받아서 방향 제어 밸브(28)를 좌측 위치(28b)로 전환하고, 아암 덤프 조작 신호를 받아서 방향 제어 밸브(14)를 좌측 위치(14b)로 전환하고, 조작 레버(5,18)의 조작량에 따라 제어 밸브(2,27)의 개도를 조정한다. 이에 의해, 붐 실린더(1)가 수축 동작하는 것과 함께 아암 실린더(26)가 수축 동작한다. 이 때, 붐 실린더(1)의 보텀측 유실(1a)로부터의 리턴 오일의 일부가 아암 실린더(26)의 로드측 유실로 재생되고, 나머지의 일부가 어큐뮬레이터(4)에 축적된다.
(효과)
본 실시예에서는, 제 1 유압 액추에이터(1)와, 제 1 유압 액추에이터(1)로부터의 리턴 오일을 축적하는 축압 장치(4)와, 제 1 유압 액추에이터(1)와 축압 장치(4)를 접속하는 제 1 유로(45)에 배치된 제 1 제어 밸브(2)와, 제 2 유압 액추에이터(26)와, 제 2 유압 액추에이터(26)와 제 1 유로(45)를 접속하는 제 2 유로(46)에 배치된 제 2 제어 밸브(27)와, 제 1 유압 액추에이터(1)의 조작 신호를 출력하는 제 1 조작 장치(5)와, 제 2 유압 액추에이터(26)의 조작 신호를 출력하는 제 2 조작 장치(18)와, 제 1 조작 장치(5) 및 제 2 조작 장치(18)로부터 조작 신호가 입력되고, 제 1 제어 밸브(2) 및 제 2 제어 밸브(27)에 제어 신호를 출력하는 컨트롤러(6)를 구비한 건설 기계(100)에 있어서, 컨트롤러(6)는, 제 1 조작 장치(5)로부터의 조작 신호에 의거하여 제 1 유압 액추에이터(1)로부터의 리턴 유량을 산출하고, 제 2 조작 장치(18)로부터의 조작 신호에 의거하여 제 2 유압 액추에이터(26)로의 공급 유량을 산출하여, 상기 리턴 유량 및 상기 공급 유량이 작은 쪽을 제 2 유압 액추에이터(26)로의 재생 유량으로 설정하고, 상기 리턴 유량에서 상기 재생 유량을 뺀 유량을 축압 장치(4)로의 회생 유량으로 설정하고, 제 1 유압 액추에이터로부터 제 2 유압 액추에이터(26)로 공급되는 유량이 상기 회생 유량과 일치하도록 제 1 제어 밸브(2)의 개도를 조정하고, 제 1 유압 액추에이터(1)로부터 제 2 유압 액추에이터(26)로 공급되는 유량이 상기 재생 유량과 일치하도록 제 2 제어 밸브(27)의 개도를 조정한다.
이상과 같이 구성한 본 실시예에 의하면, 제 1 유압 액추에이터(1)로부터의 리턴 유량 중 제 2 유압 액추에이터(26)로의 재생 유량을 최대화하는 것과 함께, 제 1 유압 액추에이터(1)로부터의 리턴 유량 중 축압 장치(4)로의 회생 유량을 최소화하여 축압 장치(4)에 압유를 축적할 때의 방열이나 리크에 의한 에너지 손실을 억제하는 것에 의해, 제 1 유압 액추에이터(1)의 리턴 오일을 유효하게 이용하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시예에서는, 제 2 제어 밸브(27)의 일방의 포트는 제 2 유압 액추에이터(26)에 접속되고, 제 2 제어 밸브(27)의 타방의 포트는 제 1 제어 밸브(2)와 제 1 유압 액추에이터(1)에 접속되어 있다. 이에 의해, 제 1 유압 액추에이터(1)와 제 2 유압 액추에이터(26)가 제 2 제어 밸브(27)만을 개재하여 접속되기 때문에, 제 1 유압 액추에이터(1)의 리턴 오일을 제 2 유압 액추에이터(26)로 재생할 때의 압력 손실을 억제하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시예와 관련되는 건설 기계(200)는, 제 2 유압 액추에이터(26)로 압유를 공급하는 가변 용량형의 유압 펌프(13)와, 컨트롤러(6)로부터의 제어 신호에 따라 유압 펌프(13)의 용량을 조정하는 레귤레이터(15)를 구비하며, 컨트롤러(6)는, 제 2 유압 액추에이터(26)로의 공급 유량에서 축압 장치(4)로의 재생 유량을 뺀 유량을 펌프 유량으로 설정하고, 유압 펌프(13)의 토출 유량이 상기 펌프 유량과 일치하도록 레귤레이터(15)를 제어한다. 이에 의해, 제 2 유압 액추에이터(26)로 목표대로의 유량을 공급하는 것과 함께, 유압 펌프(13)의 토출 유량을 재생 유량분만큼 저감함으로써 연비를 향상시키는 것이 가능하게 된다.
(실시예 2)
본 발명의 제 2 실시예에 대해서 도 4 및 도 5를 이용하여 설명한다. 도 4는 본 실시예에 있어서의 유압 구동 장치(300)의 회로도이며, 도 5는 본 실시예에 있어서의 컨트롤러(6)의 처리 내용을 나타내는 도면이다.
도 4에 있어서, 제 1 실시예에 있어서의 유압 구동 장치(300)(도 2에 나타낸다)와의 상이점을 설명한다.
재생 유로(46) 중 아암 실린더(26)의 로드측 유로(44)와 제어 밸브(27)를 접속하는 유로 부분에는, 아암 실린더(26)의 로드압을 검출하는 압력 센서(29)가 배치되어 있다. 재생 유로(46) 중 붐 실린더(1)의 보텀측 유로(41)와 제어 밸브(27)를 접속하는 유로 부분에는, 붐 실린더(1)의 보텀압을 검출하는 압력 센서(30)가 배치되어 있다. 회생 유로(45) 중 어큐뮬레이터(4)와 제어 밸브(2)를 접속하는 유로 부분에는, 어큐뮬레이터(4)의 압력을 검출하는 압력 센서(31)가 배치되어 있다. 압력 센서(29~31)로부터 출력되는 압력 신호는 컨트롤러(6)에 입력된다. 이처럼 구성함으로써, 붐 실린더(1)의 보텀압, 아암 실린더(26)의 로드압, 및 어큐뮬레이터(4)의 압력에 따라 제어 밸브(2,27)의 개도를 양호한 정밀도로 조정하는 것이 가능하게 된다.
도 5에 있어서, 제 1 실시예에 있어서의 컨트롤러(6)의 처리 내용(도 3에 나타낸다)과의 상이점을 설명한다.
압력 센서 신호(129)는, 압력 센서(29)로부터 컨트롤러(6)에 입력되는 신호이며, 아암 실린더(26)의 로드압에 대응하고 있다. 압력 센서 신호(130)는, 압력 센서(30)로부터 컨트롤러(6)에 입력되는 신호이며, 붐 실린더(1)의 보텀압에 대응하고 있다. 압력 센서 신호(131)는, 압력 센서(31)로부터 컨트롤러(6)에 입력되는 신호이며, 어큐뮬레이터(4)의 압력에 대응하고 있다.
감산부(132)는, 압력 센서 신호(130)에 대응하는 붐 실린더(1)의 보텀압에서 압력 센서 신호(129)에 대응하는 아암 실린더(26)의 로드압을 뺀 차압(제어 밸브(27)의 전후 차압)을 함수 발생부(134)에 출력한다. 감산부(133)는, 압력 센서 신호(130)에 대응하는 붐 실린더(1)의 보텀압에서 압력 센서 신호(131)에 대응하는 어큐뮬레이터(4)의 압력을 뺀 차압(제어 밸브(2)의 전후 차압)을 함수 발생부(135)에 출력한다.
함수 발생부(134)에는, 감산부(132)로부터 출력되는 차압 외, 최소값 선택부(106)로부터 출력되는 재생 유량이 입력된다. 함수 발생부(134)는, 붐 실린더(1)의 보텀측으로부터 아암 실린더(26)의 로드측으로의 재생 유량과 제어 밸브(27)의 개도의 대응 정보를 기억하고 있다. 함수 발생부(134)는, 최소값 선택부(106)로부터의 재생 유량을 제어 밸브(27)의 개도로 변환하여, 출력 변환부(109)에 출력한다. 함수 발생부(134)는, 재생 유량의 증가에 따라 제어 밸브(27)의 개도를 확대측으로 조정하는 것과 함께, 감산부(132)로부터의 차압의 증가에 따라 제어 밸브(27)의 개도를 축소측으로 조정한다. 일반적으로 붐 실린더(1) 및 아암 실린더(26)의 압력은 변동하며, 붐 실린더(1)의 보텀압과 아암 실린더(26)의 로드압의 차압이 커지면 재생 유량이 증가하고, 차압이 작아지면 재생 유량이 감소한다. 그래서 상기한 바와 같이 차압에 따라 제어 밸브(27)의 개도를 조정함으로써, 차압이 변동하여도 목표대로의 유량을 재생할 수 있다.
함수 발생부(135)에는, 감산부(133)로부터 출력되는 차압 외, 감산부(107)로부터 출력되는 회생 유량이 입력된다. 함수 발생부(135)는, 붐 실린더(1)의 보텀측으로부터 어큐뮬레이터(4)로의 회생 유량과 제어 밸브(2)의 개도의 대응 정보를 기억하고 있다. 함수 발생부(135)는, 감산부(107)로부터의 회생 유량을 제어 밸브(2)의 개도로 변환하여, 출력 변환부(109)에 출력한다. 함수 발생부(135)는, 회생 유량의 증가에 따라 제어 밸브(2)의 개도를 확대측으로 조정하는 것과 함께, 감산부(133)로부터의 차압의 증가에 따라 제어 밸브(2)의 개도를 축소측으로 조정한다. 일반적으로 붐 실린더(1)의 압력은 변동하며, 붐 실린더(1)의 보텀압과 어큐뮬레이터(4)의 압력의 차압이 커지면 회생 유량이 증가하고, 차압이 작아지면 회생 유량이 감소한다. 그래서 상기한 바와 같이 차압에 따라 제어 밸브(2)의 개도를 조정함으로써, 차압이 변동하여도 목표대로의 유량을 회생할 수 있다.
(효과)
본 실시예와 관련되는 건설 기계(200)는, 제 1 유압 액추에이터(1)의 압력을 검출하는 제 1 압력 센서(30)와, 제 2 유압 액추에이터(26)의 압력을 검출하는 제 2 압력 센서(29)를 구비하고, 컨트롤러(6)는, 제 1 압력 센서(30) 및 제 2 압력 센서(29)로부터의 압력 신호에 따라 제 2 제어 밸브(27)의 개도를 조정한다.
이상과 같이 구성한 본 실시예에 있어서도, 제 1 실시예와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 제 1 압력 센서(30) 및 제 2 압력 센서(29)로부터의 압력 신호에 따라 제 2 제어 밸브(27)의 개도를 조정함으로써, 제 2 제어 밸브(27)의 통과 유량(제 1 유압 액추에이터(1)로부터 제 2 유압 액추에이터(26)로의 재생 유량)을 양호한 정밀도로 조정하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시예에서는, 컨트롤러(6)는, 제 1 유압 액추에이터(1)의 압력에서 제 2 유압 액추에이터(26)의 압력을 뺀 차압을 산출하고, 상기 차압의 증가에 따라 제 2 제어 밸브(27)의 개도를 감소시키고, 상기 차압의 감소에 따라 제 2 제어 밸브(27)의 개도를 증가시킨다. 이에 의해, 제 1 유압 액추에이터(1) 및 제 2 유압 액추에이터(26)의 압력이 변동하여도, 제 1 유압 액추에이터(1)로부터 제 2 유압 액추에이터로 목표대로의 유량을 재생하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시예와 관련되는 건설 기계(200)는, 제 1 유압 액추에이터(1)의 압력을 검출하는 제 1 압력 센서(30)와, 축압 장치(4)의 압력을 검출하는 제 3 압력 센서(31)를 구비하고, 컨트롤러(6)는, 제 1 압력 센서(30) 및 제 3 압력 센서(31)로부터의 압력 신호에 따라 제 1 제어 밸브(2)의 개도를 조정한다. 이에 의해, 제 1 제어 밸브(2)의 통과 유량(제 1 유압 액추에이터(1)로부터 축압 장치(4)로의 회생 유량)을 양호한 정밀도로 조정하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시예에서는, 컨트롤러(6)는, 제 1 유압 액추에이터(1)의 압력에서 축압 장치(4)의 압력을 뺀 차압을 산출하고, 상기 차압의 증가에 따라 제 1 제어 밸브(2)의 개도를 감소시키고, 상기 차압의 감소에 따라 제 1 제어 밸브(2)의 개도를 증가시킨다. 이에 의해, 제 1 유압 액추에이터(1) 및 축압 장치(4)의 압력이 변동하여도, 제 1 유압 액추에이터로부터 축압 장치(4)로 목표대로의 유량을 회생하는 것이 가능하게 된다.
(실시예 3)
본 발명의 제 3 실시예에 대해서 도 6을 이용하여 설명한다. 도 6은 본 실시예에 있어서의 유압 구동 장치(300)의 회로도이다. 이하, 제 1 실시예에 있어서의 유압 구동 장치(300)(도 2에 나타낸다)와의 상이점을 설명한다.
제 1 실시예에 있어서의 재생 유로(46)의 상류측은, 붐 실린더(1)의 보텀측 유로(41)에 접속되어 있지만, 본 실시예에 있어서의 재생 유로(46)의 상류측은, 회생 유로(45) 중 어큐뮬레이터(4)와 제어 밸브(2)를 접속하는 유로 부분에 접속되어 있다.
(효과)
본 실시예에서는, 제 2 제어 밸브(27)의 일방의 포트는 제 2 유압 액추에이터(26)에 접속되고, 제 2 제어 밸브(27)의 타방의 포트는 제 1 제어 밸브(2)와 축압 장치(4)에 접속되어 있다.
이상과 같이 구성한 본 실시예에 의하면, 제 1 실시예의 효과에 추가하여 이하의 효과가 얻어진다.
어큐뮬레이터(4)의 압력은 붐 실린더(1)의 보텀압보다도 변동이 작다. 그 때문에, 재생 유로(46)의 상류측을 어큐뮬레이터(4)로 변경한 것에 의해, 제어 밸브(27)의 전후 차압을 제 1 실시예보다도 안정시킬 수 있다. 이에 의해, 제어 밸브(27)를 개방하였을 때의 유량이 안정되기 때문에, 제 1 실시예보다도 양호한 조작성을 실현하는 것이 가능하게 된다.
(실시예 4)
본 발명의 제 4 실시예에 대해서 도 7 및 도 8을 이용하여 설명한다. 도 7은 본 실시예에 있어서의 유압 구동 장치(300)의 회로도이며, 도 8은 본 실시예에 있어서의 컨트롤러(6)의 처리 내용을 나타내는 도면이다.
도 7에 있어서, 제 2 실시예에 있어서의 유압 구동 장치(300)(도 4에 나타낸다)와의 상이점을 설명한다.
제 2 실시예에 있어서의 재생 유로(46)의 상류측은, 붐 실린더(1)의 보텀측 유로(41)에 접속되어 있지만, 본 실시예에 있어서의 재생 유로(46)의 상류측은, 회생 유로(45) 중 어큐뮬레이터(4)와 제어 밸브(2)를 접속하는 유로 부분에 접속되어 있다.
도 8에 있어서, 제 2 실시예에 있어서의 컨트롤러(6)의 처리 내용(도 5에 나타낸다)과의 상이점을 설명한다.
제 2 실시예에 있어서의 감산부(132)는, 압력 센서 신호(130)에 대응하는 붐 실린더(1)의 보텀압에서 압력 센서 신호(129)에 대응하는 아암 실린더(26)의 로드압을 뺀 차압을 제어 밸브(27)의 전후 차압으로서 산출하지만, 본 실시예에 있어서의 감산부(132)는, 압력 센서 신호(131)에 대응하는 어큐뮬레이터(4)의 압력에서 압력 센서 신호(129)에 대응하는 아암 실린더(26)의 로드압을 뺀 차압을 제어 밸브(27)의 전후 차압으로서 산출한다.
(효과)
본 실시예와 관련되는 건설 기계(200)는, 제 2 유압 액추에이터(26)의 압력을 검출하는 제 2 압력 센서(29)와, 축압 장치(4)의 압력을 검출하는 제 3 압력 센서(31)를 구비하고, 컨트롤러(6)는, 제 2 압력 센서(29) 및 제 3 압력 센서(31)로부터의 압력 신호에 따라 제 2 제어 밸브(27)의 개도를 조정한다.
이상과 같이 구성한 본 실시예에 있어서도, 제 3 실시예와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 제 2 압력 센서(29) 및 제 3 압력 센서(31)로부터의 압력 신호에 따라 제 2 제어 밸브(27)의 개도를 조정함으로써, 제 2 제어 밸브(27)의 통과 유량(제 1 유압 액추에이터(1)로부터 제 2 유압 액추에이터(26)로의 재생 유량)을 세세하게 조정하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시예에서는, 상기 컨트롤러는, 상기 축압 장치의 압력에서 상기 제 2 유압 액추에이터의 압력을 뺀 차압을 산출하고, 상기 차압의 증가에 따라 상기 제 2 제어 밸브의 개도를 감소시키고, 상기 차압의 감소에 따라 상기 제 2 제어 밸브의 개도를 증가시킨다. 이에 의해, 축압 장치(4) 및 제 1 유압 액추에이터(1)의 압력이 변동하여도, 제 1 유압 액추에이터(1)로부터 제 2 유압 액추에이터(26)로 목표대로의 유량을 재생하는 것이 가능하게 된다.
이상, 본 발명의 실시예에 대해서 상세히 서술하였지만, 본 발명은, 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들면, 상기한 실시예는, 본 발명을 이해하기 쉽도록 설명하기 위해서 상세하게 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 어떤 실시예의 구성에 다른 실시예의 구성의 일부를 추가하는 것도 가능하고, 어떤 실시예의 구성의 일부를 삭제하거나, 혹은, 다른 실시예의 일부와 치환하는 것도 가능하다.
1…붐 실린더(제 1 유압 액추에이터)
2…제어 밸브(제 1 제어 밸브)
4…어큐뮬레이터(축압 장치)
5…붐 조작 레버(제 1 조작 장치)
6…컨트롤러
13…유압 펌프
14…방향 제어 밸브
14a…중립 위치
14b…좌측 위치
14c…우측 위치
15…레귤레이터
18…아암 조작 레버(제 2 조작 장치)
26…아암 실린더(제 2 유압 액추에이터)
27…제어 밸브(제 2 제어 밸브)
28…방향 제어 밸브
28a…중립 위치
28b…좌측 위치
28c…우측 위치
29…압력 센서(제 2 압력 센서)
30…압력 센서(제 1 압력 센서)
31…압력 센서(제 3 압력 센서)
32…유압 펌프
40…탱크
41…보텀측 유로
42…로드측 유로
43…보텀측 유로
44…로드측 유로
45…회생 유로(제 1 유로)
46…재생 유로(제 2 유로)
102…제어 밸브 제어 신호
103, 104…함수 발생부
105…레버 조작 신호
106…최소값 선택부
107, 108…감산부
109…출력 변환부
113…틸팅 제어 신호
118…레버 조작 신호
127…제어 밸브 제어 신호
129~131…압력 센서 신호
132, 133…감산부
134, 135…함수 발생부
200…유압 셔블(건설 기계)
201…주행체
202…선회체
203…작업 장치
204…선회 모터
205…붐
206…아암
207…버킷
209…버킷 실린더
210…운전실
211…카운터 웨이트
212…기계실
213…컨트롤 밸브
300…유압 구동 장치

Claims (10)

  1. 제 1 유압 액추에이터와,
    상기 제 1 유압 액추에이터로부터의 리턴 오일을 축적하는 축압 장치와,
    상기 제 1 유압 액추에이터와 상기 축압 장치를 접속하는 제 1 유로에 배치된 제 1 제어 밸브와,
    제 2 유압 액추에이터와,
    상기 제 2 유압 액추에이터와 상기 제 1 유로를 접속하는 제 2 유로에 배치된 제 2 제어 밸브와,
    상기 제 1 유압 액추에이터의 조작 신호를 출력하는 제 1 조작 장치와,
    상기 제 2 유압 액추에이터의 조작 신호를 출력하는 제 2 조작 장치와,
    상기 제 1 조작 장치 및 상기 제 2 조작 장치로부터 조작 신호가 입력되고, 상기 제 1 제어 밸브 및 상기 제 2 제어 밸브에 제어 신호를 출력하는 컨트롤러를 구비한 건설 기계에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 제 1 조작 장치로부터의 조작 신호에 의거하여 상기 제 1 유압 액추에이터로부터의 리턴 유량을 산출하고,
    상기 제 2 조작 장치로부터의 조작 신호에 의거하여 상기 제 2 유압 액추에이터로의 공급 유량을 산출하여,
    상기 리턴 유량 및 상기 공급 유량이 작은 쪽을 상기 제 2 유압 액추에이터로의 재생 유량으로 설정하고,
    상기 리턴 유량에서 상기 재생 유량을 뺀 유량을 상기 축압 장치로의 회생 유량으로 설정하고,
    상기 제 1 유압 액추에이터로부터 상기 축압 장치로 공급되는 유량이 상기 회생 유량과 일치하도록 상기 제 1 제어 밸브의 개도를 조정하고,
    상기 제 1 유압 액추에이터로부터 상기 제 2 유압 액추에이터로 공급되는 유량이 상기 재생 유량과 일치하도록 상기 제 2 제어 밸브의 개도를 조정하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 제어 밸브의 일방의 포트는 상기 제 2 유압 액추에이터에 접속되고,
    상기 제 2 제어 밸브의 타방의 포트는 상기 제 1 제어 밸브와 상기 제 1 유압 액추에이터에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 유압 액추에이터의 압력을 검출하는 제 1 압력 센서와,
    상기 제 2 유압 액추에이터의 압력을 검출하는 제 2 압력 센서를 구비하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 제 1 압력 센서 및 상기 제 2 압력 센서로부터의 압력 신호에 따라 상기 제 2 제어 밸브의 개도를 조정하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 제 1 유압 액추에이터의 압력에서 상기 제 2 유압 액추에이터의 압력을 뺀 차압을 산출하고, 상기 차압의 증가에 따라 상기 제 2 제어 밸브의 개도를 감소시키고, 상기 차압의 감소에 따라 상기 제 2 제어 밸브의 개도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 제어 밸브의 일방의 포트는 상기 제 2 유압 액추에이터에 접속되고,
    상기 제 2 제어 밸브의 타방의 포트는 상기 제 1 제어 밸브와 상기 축압 장치에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 유압 액추에이터의 압력을 검출하는 제 2 압력 센서와,
    상기 축압 장치의 압력을 검출하는 제 3 압력 센서를 구비하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 제 2 압력 센서 및 상기 제 3 압력 센서로부터의 압력 신호에 따라 상기 제 2 제어 밸브의 개도를 조정하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 축압 장치의 압력에서 상기 제 2 유압 액추에이터의 압력을 뺀 차압을 산출하고, 상기 차압의 증가에 따라 상기 제 2 제어 밸브의 개도를 감소시키고, 상기 차압의 감소에 따라 상기 제 2 제어 밸브의 개도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 유압 액추에이터의 압력을 검출하는 제 1 압력 센서와,
    상기 축압 장치의 압력을 검출하는 제 3 압력 센서를 구비하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 제 1 압력 센서 및 상기 제 3 압력 센서로부터의 압력 신호에 따라 상기 제 1 제어 밸브의 개도를 조정하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 제 1 유압 액추에이터의 압력에서 상기 축압 장치의 압력을 뺀 차압을 산출하고, 상기 차압의 증가에 따라 상기 제 1 제어 밸브의 개도를 감소시키고, 상기 차압의 감소에 따라 상기 제 1 제어 밸브의 개도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 유압 액추에이터로 압유를 공급하는 가변 용량형의 유압 펌프와,
    상기 컨트롤러로부터의 제어 신호에 따라 상기 유압 펌프의 용량을 조정하는 레귤레이터를 구비하며,
    상기 컨트롤러는, 상기 공급 유량에서 상기 재생 유량을 뺀 유량을 펌프 유량으로 설정하고, 상기 유압 펌프의 토출 유량이 상기 펌프 유량과 일치하도록 상기 레귤레이터를 제어하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
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