KR101773732B1

KR101773732B1 - 작업기의 제어 시스템

Info

Publication number: KR101773732B1
Application number: KR1020167016761A
Authority: KR
Inventors: 노부요시 요시다; 이쿠오 이나가키
Original assignee: 케이와이비 가부시키가이샤
Priority date: 2014-01-31
Filing date: 2015-01-27
Publication date: 2017-08-31
Anticipated expiration: 2035-01-27
Also published as: US20170009429A1; DE112015000581T5; CN105874215B; CN105874215A; WO2015115430A1; JP6194259B2; US10208457B2; JP2015143538A; KR20160089471A

Abstract

작업기의 제어 시스템은, 작동 유체를 제1 토출 포트와 제2 토출 포트로부터 토출시키는 스플릿 플로우형의 유체압 펌프와, 제1 조작 밸브와 제2 조작 밸브 중 어느 한쪽이 전환되면 상기 제1 조작 밸브 또는 상기 제2 조작 밸브가 전환되어 있지 않은 측의 상기 제1 토출 포트 또는 상기 제2 토출 포트를 상기 제1 조작 밸브 또는 상기 제2 조작 밸브가 전환된 측의 제1 중립 통로 또는 제2 중립 통로에 연통시키는 연통 전환 밸브와, 상기 제1 조작 밸브와 상기 제2 조작 밸브 중 어느 한쪽으로부터 전환 신호가 입력된 경우에 상기 유체압 펌프의 토출 유량을 감소시키도록 조정하는 토출 유량 조정 장치를 구비한다.

Description

작업기의 제어 시스템{WORKING MACHINE CONTROL SYSTEM}

본 발명은, 작업기의 제어 시스템에 관한 것이다.

종래부터, 복수의 회로 계통을 구비하고, 복수의 유압 펌프로부터 각각의 회로 계통에 작동유가 공급되는 유압 셔블 등의 작업기가 알려져 있다. JP10-088627A에는, 제1 펌프, 제2 펌프, 및 제3 펌프로부터 각각의 회로 계통에 작동유를 공급하는 굴삭 선회 작업기가 개시되어 있다.

또한, 유압 셔블 등의 작업기에서는, 2개의 유압 펌프 대신에, 단일의 실린더 블록에 토출 포트가 2단으로 나뉘어 배치되어, 동시에 2계통의 작동유의 토출이 가능한 스플릿 플로우 펌프가 사용되는 경우가 있다.

그러나, 스플릿 플로우 펌프를 사용한 경우에는, 2개의 회로 계통에의 작동유의 토출 유량은 동일하다. 그로 인해, JP10-088627A에 기재된 작업기에 스플릿 플로우 펌프를 적용한 경우에는, 한쪽의 회로 계통의 조작 밸브만을 전환하여 액추에이터를 동작시키면, 다른 쪽의 회로 계통에 공급되는 작동유는 그대로 탱크로 환류되게 된다.

본 발명은, 복수의 회로 계통을 구비하는 작업기에 스플릿 플로우 펌프를 사용한 경우의 에너지 효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 양태에 의하면, 제1 액추에이터와 제2 액추에이터를 갖는 작업기를 제어하는 작업기의 제어 시스템은, 작동 유체를 제1 토출 포트와 제2 토출 포트로부터 토출시키는 스플릿 플로우형의 유체압 펌프와, 상기 제1 토출 포트로부터 토출된 작동 유체가 공급되고, 상기 제1 액추에이터를 제어하는 제1 조작 밸브와 당해 제1 조작 밸브가 노멀 위치에 있는 상태에서 상기 제1 토출 포트를 탱크에 연통시키는 제1 중립 통로를 갖는 제1 회로 계통과, 상기 제2 토출 포트로부터 토출된 작동 유체가 공급되고, 상기 제2 액추에이터를 제어하는 제2 조작 밸브와 당해 제2 조작 밸브가 노멀 위치에 있는 상태에서 상기 제2 토출 포트를 탱크에 연통시키는 제2 중립 통로를 갖는 제2 회로 계통과, 상기 제1 조작 밸브와 상기 제2 조작 밸브 중 어느 한쪽이 전환된 때의 전환 신호에 의해 전환되어, 상기 제1 조작 밸브 또는 상기 제2 조작 밸브가 전환되어 있지 않은 측의 상기 제1 토출 포트 또는 상기 제2 토출 포트를, 상기 제1 조작 밸브 또는 상기 제2 조작 밸브가 전환된 측의 상기 제1 중립 통로 또는 상기 제2 중립 통로에 연통시키는 연통 전환 밸브와, 상기 제1 조작 밸브와 상기 제2 조작 밸브 중 어느 한쪽으로부터 상기 전환 신호가 입력된 경우에 상기 유체압 펌프의 토출 유량을 감소시키도록 조정하는 토출 유량 조정 장치를 구비한다.

도 1은 본 발명의 제1 및 제2 실시 형태에 관한 작업기의 제어 시스템이 적용되는 작업기의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 작업기의 제어 시스템의 회로도이다.
도 3은 도 2에 있어서의 토출 유량 조정 장치의 일부를 확대한 도면이다.
도 4는 토출 유량 조정 장치의 변형예를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 작업기의 제어 시스템의 회로도이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.

(제1 실시 형태)

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 작업기의 제어 시스템(이하, 단순히 「제어 시스템」이라고 칭함)(100)에 대해 설명한다.

우선, 도 1을 참조하여, 제어 시스템(100)이 적용되는 작업기로서의 유압 셔블(1)에 대해 설명한다. 여기서는, 작업기가 유압 셔블(1)인 경우에 대해 설명하지만, 제어 시스템(100)은, 휠 로더 등의 다른 작업기에도 적용 가능하다. 또한, 여기서는, 작동 유체로서 작동유가 사용되지만, 작동수 등의 다른 유체를 작동 유체로서 사용해도 된다.

유압 셔블(1)은, 크롤러식의 주행부(2)와, 주행부(2)의 상부에 선회 가능하게 설치되는 선회부(3)와, 선회부(3)의 전방 중앙부에 설치되는 굴삭부(5)를 구비한다.

주행부(2)는, 주행 모터(도시 생략)에 의해 좌우 한 쌍의 크롤러(2a)를 구동시킴으로써 유압 셔블(1)을 주행시킨다. 선회부(3)는, 선회 모터(도시 생략)에 의해 구동되고, 주행부(2)에 대해 좌우 방향으로 선회한다.

굴삭부(5)는, 선회부(3)의 좌우 방향으로 연장되는 수평축 주위로 회전 가능하게 지지되는 붐(6)과, 붐(6)의 선단에 회전 가능하게 지지되는 아암(7)과, 아암(7)의 선단에 회전 가능하게 지지되어 토사 등을 굴삭하는 버킷(8)을 구비한다. 또한, 굴삭부(5)는, 붐(6)을 상하로 회전시키는 붐 실린더(6a)와, 아암(7)을 상하로 회전시키는 아암 실린더(7a)와, 버킷(8)을 회전시키는 버킷 실린더(8a)를 구비한다.

다음으로, 도 2 및 도 3을 참조하여, 제어 시스템(100)의 구성에 대해 설명한다.

제어 시스템(100)은, 작동유를 토출시키는 유체압 펌프로서의 유압 펌프(10)와, 제1 토출 포트(12)로부터 토출된 작동유가 공급되는 제1 회로 계통(20)과, 제2 토출 포트(13)로부터 토출된 작동유가 공급되는 제2 회로 계통(30)과, 조작 밸브(21∼23)와 조작 밸브(31∼34) 중 어느 한쪽이 전환된 때의 파일럿압에 의해 전환되어, 제1 토출 포트(12)를 제2 중립 통로(35)에 연통시키거나, 또는 제2 토출 포트(13)를 제1 중립 통로(25)에 연통시키는 연통 전환 밸브(40)와, 조작 밸브(21∼23)와 조작 밸브(31∼34) 중 어느 한쪽으로부터 파일럿압이 입력된 경우에 유압 펌프(10)의 토출 유량을 감소시키도록 조정하는 토출 유량 조정 장치로서의 토출 유량 조정 기구(50)를 구비한다. 여기서는, 조작 밸브(21∼23) 또는 조작 밸브(31∼34)를 전환하는 파일럿압이 전환 신호에 해당된다.

제어 시스템(100)은, 유압 셔블(1)의 복수의 액추에이터의 동작을 제어하는 것이다. 제어 시스템(100)은, 유압 펌프(10) 외에, 선회 모터 등의 다른 액추에이터를 갖는 제3 회로 계통(도시 생략)에 작동유를 공급하는 다른 펌프(도시 생략)를 구비한다.

유압 펌프(10)는, 엔진(도시 생략)에 의해 구동된다. 유압 펌프(10)는, 단일의 실린더 블록(도시 생략)에 제1 토출 포트(12)와 제2 토출 포트(13)가 2단으로 나뉘어 배치되어, 동시에 2계통의 작동유의 토출이 가능한 스플릿 플로우형의 펌프이다. 유압 펌프(10)는, 제1 토출 포트(12)와 제2 토출 포트(13)로부터 작동유를 안분하여 토출시킨다.

유압 펌프(10)는, 파일럿압에 의해 제어되는 레귤레이터(11)에 의해 틸팅각이 조정되는 경사판(도시 생략)을 구비하고, 경사판의 틸팅각에 의해 토출 유량이 조정되는 가변 용량형 펌프이다. 유압 펌프(10)는, 토출 유량 조정 기구(50)에 의해 조정된 작동유의 압력을 파일럿압으로 하여, 당해 파일럿압이 높을수록 토출 유량이 많아지도록 경사판의 틸팅각이 조정된다. 유압 펌프(10)에서는, 단일의 레귤레이터(11)에 의해, 제1 토출 포트(12)와 제2 토출 포트(13)로부터 토출되는 작동유의 토출 유량이 조정된다.

유압 펌프(10)로부터 토출된 작동유는, 제1 토출 포트(12)에 접속되는 제1 토출 통로(15)와, 제2 토출 포트(13)에 접속되는 제2 토출 통로(16)를 통해, 제1 회로 계통(20)과 제2 회로 계통(30)에 각각 공급된다.

제1 토출 통로(15)와 제2 토출 통로(16)의 하류에는, 소정의 메인 릴리프압을 초과하면 개방되어 작동 유압을 메인 릴리프압 이하로 유지하는 메인 릴리프 밸브(18)가 설치된다. 제1 토출 통로(15)와 제2 토출 통로(16)에는, 메인 릴리프 밸브(18)에의 작동유의 흐름만을 허용하는 체크 밸브(15a, 16a)가 각각 설치된다. 소정의 메인 릴리프압은, 후술하는 각 조작 밸브(21∼23, 31∼34)의 최저 작동압을 충분히 확보할 수 있을 정도로 높게 설정된다.

제1 회로 계통(20)은, 상류측으로부터 차례로, 좌측의 크롤러(2a)의 주행 모터를 제어하는 조작 밸브(21)와, 붐 실린더(6a)를 제어하는 조작 밸브(22)와, 버킷 실린더(8a)를 제어하는 조작 밸브(23)를 구비한다. 이들 조작 밸브(21∼23)가 제1 조작 밸브에 해당되고, 주행용 모터와 붐 실린더(6a)와 버킷 실린더(8a)가 제1 액추에이터에 해당된다. 제1 회로 계통(20)은, 조작 밸브(21∼23)가 모두 노멀 위치에 있는 상태에서 제1 토출 통로(15)를 탱크(19)에 연통시키는 제1 중립 통로(25)와, 제1 중립 통로(25)와 병렬로 설치되는 페럴렐 통로(26)를 구비한다.

각 조작 밸브(21∼23)는, 유압 펌프(10)로부터 각 액추에이터로 유도되는 작동유의 유량을 제어하여, 각 액추에이터의 동작을 제어한다. 각 조작 밸브(21∼23)는, 유압 셔블(1)의 작업자가 조작 레버를 수동 조작하는 것에 수반하여 공급되는 파일럿압에 의해 조작된다.

조작 밸브(21)는, 통상은 한 쌍의 센터링 스프링의 가압력에 의해 노멀 위치에 있고, 파일럿 통로(21a, 21b)로부터 공급되는 파일럿압에 의해 제1 전환 위치, 제2 전환 위치로 전환된다. 조작 밸브(22)는, 통상은 한 쌍의 센터링 스프링의 가압력에 의해 노멀 위치에 있고, 파일럿 통로(22a, 22b)로부터 공급되는 파일럿압에 의해 제1 전환 위치, 제2 전환 위치로 전환된다. 조작 밸브(23)는, 통상은 한 쌍의 센터링 스프링의 가압력에 의해 노멀 위치에 있고, 파일럿 통로(23a, 23b)로부터 공급되는 파일럿압에 의해 제1 전환 위치, 제2 전환 위치로 전환된다.

제2 회로 계통(30)은, 상류측으로부터 차례로, 우측의 크롤러(2a)의 주행 모터를 제어하는 조작 밸브(31)와, 예비 액추에이터를 제어하는 조작 밸브(32)와, 마찬가지로 예비 액추에이터를 제어하는 조작 밸브(33)와, 아암 실린더(7a)를 제어하는 조작 밸브(34)를 구비한다. 이들 조작 밸브(31∼34)가 제2 조작 밸브에 해당되고, 주행용 모터와 예비 액추에이터와 아암 실린더(7a)가 제2 액추에이터에 해당된다. 제2 회로 계통(30)은, 조작 밸브(31∼34)가 모두 노멀 위치에 있는 상태에서 제2 토출 통로(16)를 탱크(19)에 연통시키는 제2 중립 통로(35)와, 제2 중립 통로(35)와 병렬로 설치되는 페럴렐 통로(36)를 구비한다.

각 조작 밸브(31∼34)는, 유압 펌프(10)로부터 각 액추에이터로 유도되는 작동유의 유량을 제어하여, 각 액추에이터의 동작을 제어한다. 각 조작 밸브(31∼34)는, 유압 셔블(1)의 작업자가 조작 레버를 수동 조작하는 것에 수반하여 공급되는 파일럿압에 의해 조작된다.

조작 밸브(31)는, 통상은 한 쌍의 센터링 스프링의 가압력에 의해 노멀 위치에 있고, 파일럿 통로(31a, 31b)로부터 공급되는 파일럿압에 의해 제1 전환 위치, 제2 전환 위치로 전환된다. 조작 밸브(32)는, 통상은 한 쌍의 리턴 스프링의 가압력에 의해 노멀 위치에 있고, 파일럿 통로(32a, 32b)로부터 공급되는 파일럿압에 의해 제1 전환 위치, 제2 전환 위치로 전환된다. 조작 밸브(33)는, 통상은 한 쌍의 리턴 스프링의 가압력에 의해 노멀 위치에 있고, 파일럿 통로(33a, 33b)로부터 공급되는 파일럿압에 의해 제1 전환 위치, 제2 전환 위치로 전환된다. 조작 밸브(34)는, 통상은 한 쌍의 리턴 스프링의 가압력에 의해 노멀 위치에 있고, 파일럿 통로(34a, 34b)로부터 공급되는 파일럿압에 의해 제1 전환 위치, 제2 전환 위치로 전환된다.

연통 전환 밸브(40)는, 제1 회로 계통(20)과 제2 회로 계통(30) 중 조작 밸브(21∼23, 31∼34)가 전환되어 있지 않은 측에 작동유를 공급하는 제1 토출 포트(12) 또는 제2 토출 포트(13)를, 조작 밸브(21∼23, 31∼34)가 전환된 측의 제1 중립 통로(25) 또는 제2 중립 통로(35)에 연통시킨다. 연통 전환 밸브(40)는, 제2 토출 포트(13)를 제1 중립 통로(25)에 연통시키는 것이 가능한 제1 연통 전환 밸브(41)와, 제1 토출 포트(12)를 제2 중립 통로(35)에 연통시키는 것이 가능한 제2 연통 전환 밸브(42)를 구비한다. 제1 연통 전환 밸브(41)와 제2 연통 전환 밸브(42)를 별체로 설치하는 대신에, 연통 전환 밸브(40)를 일체로 설치해도 된다.

제1 연통 전환 밸브(41)는, 제2 토출 포트(13)와 제2 중립 통로(35)를 연통시키는 노멀 위치(41a)와, 제2 토출 포트(13)로부터 제1 중립 통로(25)로의 작동유의 흐름을 허용하는 합류 위치(41b)를 갖는다. 제1 연통 전환 밸브(41)는, 통상은 리턴 스프링의 가압력에 의해 노멀 위치(41a)에 있다. 제1 연통 전환 밸브(41)는, 파일럿실(41c)에 공급되는 파일럿압에 의해 합류 위치(41b)로 전환된다.

제1 연통 전환 밸브(41)는, 합류 위치(41b)로 전환되면, 제2 토출 포트(13)와 제2 중립 통로(35)를 차단함과 함께, 제2 토출 통로(16)와 제1 토출 통로(15)를 제1 합류 통로(45)를 통해 연통시킨다. 제1 합류 통로(45)에는, 제2 토출 통로(16)로부터 제1 토출 통로(15)로의 작동유의 흐름만을 허용하는 체크 밸브(45a)가 설치된다. 따라서, 제1 연통 전환 밸브(41)가 합류 위치(41b)로 전환되면, 유압 펌프(10)로부터 토출된 작동유의 전량이 제1 토출 통로(15)를 통해 제1 회로 계통(20)에 공급된다.

파일럿실(41c)의 상류에는, 후술하는 제1 파일럿 통로(65)의 파일럿압이 제2 파일럿 통로(75)의 파일럿압과 비교하여 미리 설정된 소정의 차압보다도 높아진 경우에 개방되는 개폐 밸브(43)가 설치된다. 이 미리 설정된 소정의 차압은, 조작 밸브(21∼23)만이 전환되어 있는 경우의 제1 파일럿 통로(65)와 제2 파일럿 통로(75)의 차압이다.

제2 연통 전환 밸브(42)는, 제1 토출 포트(12)와 제1 중립 통로(25)를 연통시키는 노멀 위치(42a)와, 제1 토출 포트(12)로부터 제2 중립 통로(35)로의 작동유의 흐름을 허용하는 합류 위치(42b)를 갖는다. 제2 연통 전환 밸브(42)는, 통상은 리턴 스프링의 가압력에 의해 노멀 위치(42a)에 있다. 제2 연통 전환 밸브(42)는, 파일럿실(42c)에 공급되는 파일럿압에 의해 합류 위치(42b)로 전환된다.

제2 연통 전환 밸브(42)는, 합류 위치(42b)로 전환되면, 제1 토출 포트(12)와 제1 중립 통로(25)를 차단함과 함께, 제1 토출 통로(15)와 제2 토출 통로(16)를 제2 합류 통로(46)를 통해 연통시킨다. 제2 합류 통로(46)에는, 제1 토출 통로(15)로부터 제2 토출 통로(16)로의 작동유의 흐름만을 허용하는 체크 밸브(46a)가 설치된다. 따라서, 제2 연통 전환 밸브(42)가 합류 위치(42b)로 전환되면, 유압 펌프(10)로부터 토출된 작동유의 전량이 제2 토출 통로(16)를 통해 제2 회로 계통(30)에 공급된다.

파일럿실(42c)의 상류에는, 후술하는 제2 파일럿 통로(75)의 파일럿압이 제1 파일럿 통로(65)의 파일럿압과 비교하여 미리 설정된 소정의 차압보다도 높아진 경우에 개방되는 개폐 밸브(44)가 설치된다. 이 미리 설정된 소정의 차압은, 조작 밸브(31∼34)만이 전환되어 있는 경우의 제1 파일럿 통로(65)와 제2 파일럿 통로(75)의 차압이다.

토출 유량 조정 기구(50)는, 조작 밸브(21∼23)를 전환하는 파일럿압 중 가장 고압의 파일럿압을 선택하여 연통시키는 제1 고압 선택 회로(60)와, 조작 밸브(31∼34)를 전환하는 파일럿압 중 가장 고압의 파일럿압을 선택하여 연통시키는 제2 고압 선택 회로(70)와, 제1 고압 선택 회로(60)와 제2 고압 선택 회로(70)로부터 연통되는 파일럿압 중 고압측의 파일럿압을 선택하여 레귤레이터(11)에 작용시키는 고압 선택 밸브로서의 셔틀 밸브(80)와, 제1 고압 선택 회로(60)로부터 연통되는 파일럿압과 제2 고압 선택 회로(70)로부터 연통되는 파일럿압에 의해 전환되는 전환 밸브(81)와, 제1 고압 선택 회로(60)와 제2 고압 선택 회로(70)로부터 연통되는 파일럿압의 차압이 클수록 레귤레이터(11)에 작용하는 파일럿압을 낮게 하는 차압 감압 밸브(82)를 구비한다.

제1 고압 선택 회로(60)는, 파일럿 통로(21a)와 파일럿 통로(21b) 중 고압측의 파일럿압을 선택하여 연통시키는 셔틀 밸브(61)와, 파일럿 통로(22a)와 파일럿 통로(22b) 중 고압측의 파일럿압을 선택하여 연통시키는 셔틀 밸브(62)와, 파일럿 통로(23a)와 파일럿 통로(23b) 중 고압측의 파일럿압을 선택하여 연통시키는 셔틀 밸브(63)를 구비한다. 셔틀 밸브(61∼63)로부터 유도되는 파일럿압은, 작동유의 역류를 방지하는 체크 밸브(61a∼63a)를 통해 제1 파일럿 통로(65)에 합류한다. 제1 고압 선택 회로(60)는, 파일럿 통로(21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b) 중 가장 고압의 파일럿압을 선택하여, 제1 연통 전환 밸브(41)의 파일럿실(41c)로 유도한다.

제2 고압 선택 회로(70)는, 파일럿 통로(31a)와 파일럿 통로(31b) 중 고압측의 파일럿압을 선택하여 연통시키는 셔틀 밸브(71)와, 파일럿 통로(32a)와 파일럿 통로(32b) 중 고압측의 파일럿압을 선택하여 연통시키는 셔틀 밸브(72)와, 파일럿 통로(33a)와 파일럿 통로(33b) 중 고압측의 파일럿압을 선택하여 연통시키는 셔틀 밸브(73)와, 파일럿 통로(34a)와 파일럿 통로(34b) 중 고압측의 파일럿압을 선택하여 연통시키는 셔틀 밸브(74)를 구비한다. 셔틀 밸브(71∼74)로부터 유도되는 파일럿압은, 작동유의 역류를 방지하는 체크 밸브(71a∼74a)를 통해 제2 파일럿 통로(75)에 합류한다. 제2 고압 선택 회로(70)는, 파일럿 통로(31a, 31b, 32a, 32b, 33a, 33b, 34a, 34b) 중 가장 고압의 파일럿압을 선택하여, 제2 연통 전환 밸브(42)의 파일럿실(42c)로 유도한다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 셔틀 밸브(80)는, 제1 파일럿 통로(65)와 제2 파일럿 통로(75) 중 고압측의 어느 한쪽의 작동유를 선택하여 파일럿 통로(80a)를 통해 레귤레이터(11)의 파일럿 통로(11a)로 유도한다.

전환 밸브(81)는, 제1 파일럿 통로(65)로부터 연통되는 파일럿압과, 제2 파일럿 통로(75)로부터 연통되는 파일럿압 중, 고압측을 차단하고 저압측을 차압 감압 밸브(82)에 작용시킨다.

전환 밸브(81)는, 제1 파일럿 통로(65) 및 제2 파일럿 통로(75)로부터의 작동유를 차단하고 파일럿 통로(80a)로부터의 작동유만을 연통시키는 노멀 위치(81a)와, 제2 파일럿 통로(75)로부터의 작동유와 파일럿 통로(80a)로부터의 작동유를 연통시키는 제1 전환 위치(81b)와, 제1 파일럿 통로(65)로부터의 작동유와 파일럿 통로(80a)로부터의 작동유를 연통시키는 제2 전환 위치(81c)를 구비한다. 전환 밸브(81)는, 한쪽에 센터링 스프링(81d)의 가압력과 파일럿 통로(81f)의 파일럿압이 작용하고, 다른 쪽에 센터링 스프링(81e)의 가압력과 파일럿 통로(81g)의 파일럿압이 작용하는 스풀(도시 생략)을 구비한다. 파일럿 통로(81f)에는, 제1 파일럿 통로(65)의 작동 유압이 유도되고, 파일럿 통로(81g)에는, 제2 파일럿 통로(75)의 작동 유압이 유도된다.

전환 밸브(81)는, 제1 파일럿 통로(65)와 제2 파일럿 통로(75)에 파일럿압이 공급되어 있지 않은 경우에는, 센터링 스프링(81d, 81e)의 가압력에 의해 노멀 위치(81a)로 전환된다.

전환 밸브(81)는, 제1 파일럿 통로(65)의 파일럿압이 제2 파일럿 통로(75)의 파일럿압과 비교하여 높은 경우에는, 파일럿 통로(81f)의 파일럿압에 의해 제1 전환 위치(81b)로 전환된다. 이에 의해, 제2 파일럿 통로(75)와 비교하여 압력이 높은 제1 파일럿 통로(65)의 파일럿압이, 셔틀 밸브(80)를 통과하여 파일럿 통로(80a)로부터 파일럿 통로(11a)로 유도됨과 함께, 제1 파일럿 통로(65)와 비교하여 압력이 낮은 제2 파일럿 통로(75)의 파일럿압이, 파일럿 통로(82c)를 통해 차압 감압 밸브(82)로 유도된다.

한편, 전환 밸브(81)는, 제2 파일럿 통로(75)의 파일럿압이 제1 파일럿 통로(65)의 파일럿압과 비교하여 높은 경우에는, 파일럿 통로(81g)의 파일럿압에 의해 제2 전환 위치(81c)로 전환된다. 이에 의해, 제1 파일럿 통로(65)와 비교하여 압력이 높은 제2 파일럿 통로(75)의 파일럿압이, 셔틀 밸브(80)를 통과하여 파일럿 통로(80a)로부터 파일럿 통로(11a)로 유도됨과 함께, 제2 파일럿 통로(75)와 비교하여 압력이 낮은 제1 파일럿 통로(65)의 파일럿압이, 파일럿 통로(82c)를 통해 차압 감압 밸브(82)로 유도된다.

차압 감압 밸브(82)는, 파일럿 통로(80a)와 파일럿 통로(11a)를 연통시키는 연통 위치(82a)와, 파일럿 통로(11a)의 작동유의 일부를 탱크(19)로 환류하여 파일럿 통로(11a)의 파일럿압을 낮추는 감압 위치(82b)를 구비한다. 차압 감압 밸브(82)는, 통상은 리턴 스프링의 가압력에 의해 연통 위치(82a)에 있다. 차압 감압 밸브(82)는, 리턴 스프링의 가압력과 파일럿 통로(82c)의 파일럿압에 의해 연통 위치(82a)로 전환되고, 파일럿 통로(11a)로부터 유도되는 파일럿 통로(82d)의 파일럿압에 의해 감압 위치(82b)로 전환된다. 따라서, 차압 감압 밸브(82)는, 파일럿 통로(82d)의 파일럿압이 파일럿 통로(82c)의 파일럿압과 비교하여 커질수록 탱크(19)로 환류되는 작동유를 증가시킨다.

차압 감압 밸브(82)가 연통 위치(82a)에 있는 경우, 파일럿 통로(11a)에는, 제1 파일럿 통로(65)와 제2 파일럿 통로(75) 중 고압측의 파일럿압이 유도되어 있다. 한편, 파일럿 통로(82c)에는, 제1 파일럿 통로(65)와 제2 파일럿 통로(75) 중 저압측의 파일럿압이 유도되어 있다. 따라서, 차압 감압 밸브(82)는, 제1 파일럿 통로(65)와 제2 파일럿 통로(75)로부터 연통되는 파일럿압의 차압이 클수록 레귤레이터(11)에 작용하는 파일럿압을 낮게 한다.

이하, 제어 시스템(100)의 작용에 대해 설명한다.

우선, 유압 셔블(1)의 모든 액추에이터가 동작하고 있지 않고, 제1 회로 계통(20)의 조작 밸브(21∼23)와 제2 회로 계통(30)의 조작 밸브(31∼34)가 모두 노멀 위치에 있는 경우에 대해 설명한다.

유압 펌프(10)로부터 토출된 작동유는, 제1 토출 통로(15)와 제2 토출 통로(16)로 안분되어, 제1 중립 통로(25)와 제2 중립 통로(35)로 유도된다.

이때, 토출 유량 조정 기구(50)에서는, 조작 밸브(21∼23)와 조작 밸브(31∼34)가 모두 노멀 위치이므로, 제1 고압 선택 회로(60)와 제2 고압 선택 회로(70)에 입력되는 모든 파일럿압은 0이다. 제1 파일럿 통로(65)와 제2 파일럿 통로(75)의 차압이 없으므로, 개폐 밸브(43, 44)는 모두 폐쇄되어 있다. 따라서, 제1 연통 전환 밸브(41)와 제2 연통 전환 밸브(42)는 모두 노멀 위치(41a, 42a)에 있고, 제1 토출 포트(12)로부터 토출된 작동유는 제1 중립 통로(25)에 공급되고, 제2 토출 포트(13)로부터 토출된 작동유는 제2 중립 통로(35)에 공급된다.

또한, 제1 파일럿 통로(65)와 제2 파일럿 통로(75)의 파일럿압은 모두 0이므로, 파일럿 통로(11a)에 파일럿압은 공급되지 않는다. 따라서, 유압 펌프(10)는, 조작 밸브(21∼23, 31∼34)가 모두 조작되어 있지 않은 경우에는, 파일럿 통로(11a)로부터 레귤레이터(11)에 작용하는 파일럿압이 0이므로, 최저한의 토출 유량으로 조정된다.

다음으로, 유압 셔블(1)의 붐(6)과 아암(7)이 모두 회전하도록 조작 레버가 풀 스트로크까지 조작된 경우를 예로 들어, 조작 밸브(21∼23)와 조작 밸브(31∼34)가 모두 전환된 경우에 대해 설명한다.

토출 유량 조정 기구(50)에서는, 붐(6)을 동작시키는 조작 밸브(22)가 제1 전환 위치 또는 제2 전환 위치로 전환되고, 아암(7)을 조작시키는 조작 밸브(34)가 제1 전환 위치 또는 제2 전환 위치로 전환되어 있다. 제1 고압 선택 회로(60)에는, 파일럿 통로(22a) 또는 파일럿 통로(22b)로부터 파일럿압이 입력된다. 제1 고압 선택 회로(60)에서는, 파일럿 통로(22a) 또는 파일럿 통로(22b)의 파일럿압이 제1 파일럿 통로(65)로 유도된다. 한편, 제2 고압 선택 회로(70)에는, 파일럿 통로(34a) 또는 파일럿 통로(34b)로부터 파일럿압이 입력된다. 제2 고압 선택 회로(70)에서는, 파일럿 통로(34a) 또는 파일럿 통로(34b)의 파일럿압이 제2 파일럿 통로(75)로 유도된다.

제1 파일럿 통로(65)의 파일럿압과 제2 파일럿 통로(75)의 파일럿압은, 배관 저항 등에 따라 크기가 다르다. 여기서는, 제1 파일럿 통로(65)의 파일럿압이 제2 파일럿 통로(75)의 파일럿압보다도 높은 경우에 대해 설명한다.

제1 파일럿 통로(65)의 파일럿압과 제2 파일럿 통로(75)의 파일럿압의 차압은, 배관 저항 등에 의한 차이므로, 미리 설정된 소정의 차압보다도 높아지는 일은 없다. 그로 인해, 개폐 밸브(43, 44)는 모두 폐쇄되어 있다. 따라서, 제1 연통 전환 밸브(41)와 제2 연통 전환 밸브(42)는 모두 노멀 위치(41a, 42a)에 있고, 제1 토출 포트(12)로부터 토출된 작동유는 제1 중립 통로(25)에 공급되고, 제2 토출 포트(13)로부터 토출된 작동유는 제2 중립 통로(35)에 공급된다.

또한, 제1 파일럿 통로(65)의 파일럿압의 쪽이 제2 파일럿 통로(75)의 파일럿압과 비교하여 높기 때문에, 셔틀 밸브(80)는, 제1 파일럿 통로(65)의 파일럿압을 선택하여 파일럿 통로(80a)에 연통시킨다. 전환 밸브(81)는, 제1 파일럿 통로(65)로부터 파일럿 통로(81f)로 유도되는 파일럿압이 제2 파일럿 통로(75)로부터 파일럿 통로(81g)로 유도되는 파일럿압을 능가하여, 제1 전환 위치(81b)로 전환된다.

이에 의해, 셔틀 밸브(80)에 의해 선택된 제1 파일럿 통로(65)의 파일럿압이, 파일럿 통로(80a)와 파일럿 통로(11a)를 통해, 유압 펌프(10)의 레귤레이터(11)로 유도된다.

또한, 차압 감압 밸브(82)에서는, 파일럿 통로(82d)에 제1 파일럿 통로(65)의 파일럿압이 유도되고, 파일럿 통로(82c)에 제2 파일럿 통로(75)의 파일럿압이 유도된다. 여기서는, 파일럿 통로(82c)와 파일럿 통로(82d)의 차압이 작기 때문에, 리턴 스프링의 가압력과 파일럿 통로(82c)의 파일럿압이, 파일럿 통로(82d)의 파일럿압을 능가한다. 따라서, 차압 감압 밸브(82)는 연통 위치(82a)로 전환되어, 파일럿 통로(11a)로부터 레귤레이터(11)로 제1 파일럿 통로(65)의 파일럿압이 유도된다. 따라서, 유압 펌프(10)는, 조작 밸브(22)와 조작 밸브(34)가 모두 조작되어 있는 경우에는, 최대의 토출 유량으로 되도록 조정된다.

다음으로, 유압 셔블(1)의 붐(6)만이 회전하도록 조작된 경우와, 아암(7)만이 회전하도록 조작된 경우를 예로 들어, 조작 밸브(21∼23)와 조작 밸브(31∼34) 중 한쪽만이 전환된 경우에 대해 설명한다.

붐(6)이 회전할 때에는, 작업자가 조작 레버를 조작함으로써, 파일럿 통로(22a) 또는 파일럿 통로(22b)로부터 파일럿압이 공급되어, 조작 밸브(22)가 제1 전환 위치 또는 제2 전환 위치로 전환된다. 이에 의해, 유압 펌프(10)의 제1 토출 포트(12)로부터 제1 회로 계통(20)으로 유도되는 작동유의 일부가, 조작 밸브(22)로부터 붐 실린더(6a)로 유도된다.

이때, 토출 유량 조정 기구(50)에서는, 조작 밸브(22)가 제1 전환 위치 또는 제2 전환 위치로 전환되어 있으므로, 파일럿 통로(22a) 또는 파일럿 통로(22b)의 파일럿압이, 셔틀 밸브(62)와 체크 밸브(62a)를 통과하여 제1 파일럿 통로(65)로 유도된다. 한편, 조작 밸브(31∼34)는 모두 노멀 위치에 있으므로, 제2 고압 선택 회로(70)에 입력되는 모든 파일럿압은 0이다. 따라서, 제2 파일럿 통로(75)의 파일럿압은 0이다.

제1 파일럿 통로(65)의 파일럿압이 제2 파일럿 통로(75)의 파일럿압과 비교하여 미리 설정된 소정의 차압보다도 높기 때문에, 개폐 밸브(43)가 개방된다. 따라서, 제1 연통 전환 밸브(41)는 파일럿실(41c)에 파일럿압이 유도되어, 합류 위치(41b)로 전환된다. 이에 의해, 유압 펌프(10)의 제2 토출 포트(13)로부터 토출된 작동유는, 제1 합류 통로(45)를 통해 제1 중립 통로(25)에 합류한다.

또한, 제1 파일럿 통로(65)의 파일럿압이 높고, 제2 파일럿 통로(75)의 파일럿압이 0이므로, 셔틀 밸브(80)는, 제1 파일럿 통로(65)의 파일럿압을 선택하여 파일럿 통로(80a)에 연통시킨다. 전환 밸브(81)는, 제1 파일럿 통로(65)로부터 파일럿 통로(81f)로 유도되는 파일럿압이 제2 파일럿 통로(75)로부터 파일럿 통로(81g)로 유도되는 파일럿압을 능가하여, 제1 전환 위치(81b)로 전환된다.

또한, 차압 감압 밸브(82)에서는, 파일럿 통로(82d)에 제1 파일럿 통로(65)의 파일럿압이 유도되고, 파일럿 통로(82c)에 제2 파일럿 통로(75)의 파일럿압이 유도된다. 여기서는, 파일럿 통로(82c)와 파일럿 통로(82d)의 차압이 크기 때문에, 차압 감압 밸브(82)는 감압 위치(82b)로 전환되어, 파일럿 통로(11a)로부터 탱크(19)로 환류되는 작동유가 증가한다. 따라서, 유압 펌프(10)는, 조작 밸브(22)만이 조작되어 있는 경우에는, 레귤레이터(11)에 작용하는 파일럿압이 저하되어 토출 유량이 감소하도록 조정된다.

이상과 같이, 조작 밸브(31∼34)가 조작되어 있지 않은 측의 제2 중립 통로(35)로는 작동유는 공급되지 않고, 그만큼 조작 밸브(22)가 조작되어 있는 측의 제1 중립 통로(25)로 작동유가 합류한다. 또한, 이때 토출 유량 조정 기구(50)가 유압 펌프(10)의 토출 유량을 감소시킨다. 따라서, 종래는 제2 중립 통로(35)로부터 탱크(19)로 환류되고 있던 작동유를 사용함으로써, 유압 펌프(10)의 토출 유량을 감소시켜도 액추에이터의 동작에 필요한 작동유의 유량을 확보할 수 있으므로, 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.

한편, 아암(7)이 회전할 때에는, 작업자가 조작 레버를 조작함으로써, 파일럿 통로(34a) 또는 파일럿 통로(34b)로부터 파일럿압이 공급되어, 조작 밸브(34)가 제1 전환 위치 또는 제2 전환 위치로 전환된다. 이에 의해, 유압 펌프(10)의 제1 토출 포트(12)로부터 제2 회로 계통(30)으로 유도되는 작동유의 일부가, 조작 밸브(34)로부터 아암 실린더(7a)로 유도된다.

이때, 토출 유량 조정 기구(50)에서는, 조작 밸브(34)가 제1 전환 위치 또는 제2 전환 위치로 전환되어 있으므로, 파일럿 통로(34a) 또는 파일럿 통로(34b)의 파일럿압이, 셔틀 밸브(74)와 체크 밸브(74a)를 통과하여 제2 파일럿 통로(75)로 유도된다. 한편, 조작 밸브(21∼23)는 모두 노멀 위치에 있으므로, 제1 고압 선택 회로(60)에 입력되는 모든 파일럿압은 0이다. 따라서, 제1 파일럿 통로(65)의 파일럿압은 0이다.

제2 파일럿 통로(75)의 파일럿압이 제1 파일럿 통로(65)의 파일럿압과 비교하여 미리 설정된 소정의 차압보다도 높기 때문에, 개폐 밸브(44)가 개방된다. 따라서, 제2 연통 전환 밸브(42)는 파일럿실(42c)에 파일럿압이 유도되어, 합류 위치(42b)로 전환된다. 이에 의해, 유압 펌프(10)의 제1 토출 포트(12)로부터 토출된 작동유는, 제2 합류 통로(46)를 통해 제2 중립 통로(35)에 합류한다.

또한, 제2 파일럿 통로(75)의 파일럿압이 높고, 제1 파일럿 통로(65)의 파일럿압이 0이므로, 셔틀 밸브(80)는 제2 파일럿 통로(75)의 파일럿압을 선택하여 파일럿 통로(80a)에 연통시킨다. 전환 밸브(81)는, 제2 파일럿 통로(75)로부터 파일럿 통로(81g)로 유도되는 파일럿압이 제1 파일럿 통로(65)로부터 파일럿 통로(81f)로 유도되는 파일럿압을 능가하여, 제2 전환 위치(81c)로 전환된다.

이에 의해, 셔틀 밸브(80)에 의해 선택된 제2 파일럿 통로(75)의 파일럿압이, 파일럿 통로(80a)와 파일럿 통로(11a)를 통해, 유압 펌프(10)의 레귤레이터(11)로 유도된다.

또한, 차압 감압 밸브(82)에서는, 파일럿 통로(82d)에 제2 파일럿 통로(75)의 파일럿압이 유도되고, 파일럿 통로(82c)에 제1 파일럿 통로(65)의 파일럿압이 유도된다. 여기서는, 파일럿 통로(82c)와 파일럿 통로(82d)의 차압이 크기 때문에, 차압 감압 밸브(82)는 감압 위치(82b)로 전환되어, 파일럿 통로(11a)로부터 탱크(19)로 환류되는 작동유가 증가한다. 따라서, 유압 펌프(10)는, 조작 밸브(34)만이 조작되어 있는 경우에는, 레귤레이터(11)에 작용하는 파일럿압이 저하되어 토출 유량이 감소하도록 조정된다.

이상과 같이, 조작 밸브(21∼23)가 조작되어 있지 않은 측의 제1 중립 통로(25)로는 작동유는 공급되지 않고, 그만큼 조작 밸브(34)가 조작되어 있는 측의 제2 중립 통로(35)로 작동유가 합류한다. 또한, 이때 토출 유량 조정 기구(50)가 유압 펌프(10)의 토출 유량을 감소시킨다. 따라서, 종래는 제1 중립 통로(25)로부터 탱크(19)로 환류되고 있던 작동유를 사용함으로써, 유압 펌프(10)의 토출 유량을 감소시켜도 액추에이터의 동작에 필요한 작동유의 유량을 확보할 수 있으므로, 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.

이상의 제1 실시 형태에 의하면, 이하에 나타내는 효과를 발휘한다.

제1 회로 계통(20)의 조작 밸브(21∼23)와 제2 회로 계통(30)의 조작 밸브(31∼34) 중 한쪽이 조작되어 액추에이터가 동작한 경우에는, 조작 밸브(21∼23, 31∼34)를 전환하는 파일럿압에 의해 제1 연통 전환 밸브(41) 또는 제2 연통 전환 밸브(42)가 전환된다. 제1 연통 전환 밸브(41) 또는 제2 연통 전환 밸브(42)는, 제1 회로 계통(20)과 제2 회로 계통(30) 중 조작 밸브(21∼23, 31∼34)가 조작되어 있지 않은 측에 작동유를 공급하는 제1 토출 포트(12) 또는 제2 토출 포트(13)를 조작 밸브(21∼23, 31∼34)가 전환된 측의 제1 중립 통로(25) 또는 제2 중립 통로(35)에 연통시킨다.

이에 의해, 제1 회로 계통(20)과 제2 회로 계통(30) 중 조작 밸브(21∼23, 31∼34)가 조작되어 있지 않은 측으로는 작동유는 공급되지 않고, 그만큼 조작 밸브(21∼23, 31∼34)가 조작되어 있는 측으로 작동유가 합류한다. 또한, 이때 토출 유량 조정 기구(50)가 유압 펌프(10)의 토출 유량을 감소시킨다. 따라서, 종래는 탱크(19)로 환류되고 있던 작동유를 사용함으로써, 유압 펌프(10)의 토출 유량을 감소시켜도 액추에이터의 동작에 필요한 작동유의 유량을 확보할 수 있으므로, 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.

다음으로, 주로 도 4를 참조하여, 토출 유량 조정 장치의 변형예에 관한 토출 유량 조정 기구(150)에 대해 설명한다. 토출 유량 조정 기구(150)는, 단일의 전환 밸브(81) 대신에 제1 전환 밸브(181)와 제2 전환 밸브(182)가 설치되는 점에서, 토출 유량 조정 기구(50)와는 다르다.

토출 유량 조정 기구(150)는, 조작 밸브(21∼23)를 전환하는 파일럿압 중 가장 고압의 파일럿압을 선택하여 연통시키는 제1 고압 선택 회로(60)와, 조작 밸브(31∼34)를 전환하는 파일럿압 중 가장 고압의 파일럿압을 선택하여 연통시키는 제2 고압 선택 회로(70)와, 제1 고압 선택 회로(60)와 제2 고압 선택 회로(70)로부터 연통되는 파일럿압 중 고압측의 파일럿압을 선택하여 레귤레이터(11)에 작용시키는 고압 선택 밸브로서의 셔틀 밸브(80)와, 셔틀 밸브(80)에서 선택된 작동유의 압력과 제1 고압 선택 회로(60)로부터 연통되는 파일럿압에 의해 전환되는 전환 밸브로서의 제1 전환 밸브(181)와, 셔틀 밸브(80)에서 선택된 작동유의 압력과 제2 고압 선택 회로(70)로부터 연통되는 파일럿압에 의해 전환되는 전환 밸브로서의 제2 전환 밸브(182)와, 제1 고압 선택 회로(60)와 제2 고압 선택 회로(70)로부터 연통되는 파일럿압의 차압이 클수록 레귤레이터(11)에 작용하는 파일럿압을 낮게 하는 차압 감압 밸브(82)를 구비한다.

제1 전환 밸브(181)는, 제1 파일럿 통로(65)로부터의 작동유를 차단하는 차단 위치(181a)와, 제1 파일럿 통로(65)로부터의 작동유를 연통시키는 연통 위치(181b)를 구비한다. 제1 전환 밸브(181)는, 한쪽에 파일럿 통로(80a)의 파일럿압이 작용하고, 다른 쪽에 리턴 스프링(181c)의 가압력과 파일럿 통로(181d)의 파일럿압이 작용하는 스풀(도시 생략)을 구비한다. 파일럿 통로(181d)에는, 제1 파일럿 통로(65)의 작동 유압이 유도된다.

마찬가지로, 제2 전환 밸브(182)는, 제2 파일럿 통로(75)로부터의 작동유를 차단하는 차단 위치(182a)와, 제2 파일럿 통로(75)로부터의 작동유를 연통시키는 연통 위치(182b)를 구비한다. 제2 전환 밸브(182)는, 한쪽에 파일럿 통로(80a)의 파일럿압이 작용하고, 다른 쪽에 리턴 스프링(182c)의 가압력과 파일럿 통로(182d)의 파일럿압이 작용하는 스풀(도시 생략)을 구비한다. 파일럿 통로(182d)에는, 제2 파일럿 통로(75)의 작동 유압이 유도된다.

제1 전환 밸브(181)와 제2 전환 밸브(182) 중 한쪽은, 셔틀 밸브(80)에서 선택된 작동유의 압력에 의해 연통 위치(181b) 또는 연통 위치(182b)로 전환되고, 통과한 작동유가 파일럿압으로서 파일럿 통로(82c)로 유도된다.

이와 같이, 토출 유량 조정 기구(150)를 사용한 경우에도, 토출 유량 조정 기구(50)와 마찬가지로, 차압 감압 밸브(82)에서는, 제1 파일럿 통로(65)의 파일럿압과 제2 파일럿 통로(75)의 파일럿압 중 고압측이 파일럿 통로(82d)로 유도되고, 제1 파일럿 통로(65)의 파일럿압과 제2 파일럿 통로(75)의 파일럿압 중 저압측이 파일럿 통로(82c)로 유도된다. 따라서, 토출 유량 조정 기구(150)를 사용한 경우에도, 토출 유량 조정 기구(50)와 마찬가지로 유압 펌프(10)의 토출 유량을 조정하는 것이 가능하다.

(제2 실시 형태)

이하, 도 5를 참조하여, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 작업기의 제어 시스템(이하, 단순히 「제어 시스템」이라고 칭함)(200)에 대해 설명한다. 이하에 나타내는 제2 실시 형태에서는, 상술한 제1 실시 형태와 다른 점을 중심으로 설명하고, 제1 실시 형태와 마찬가지의 기능을 갖는 구성에는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.

제어 시스템(200)은, 토출 유량 조정 기구(50, 150) 대신에, 컨트롤러(255)에 의해 제어되는 토출 유량 조정 장치로서의 토출 유량 조정 기구(250)를 구비하는 점에서 제1 실시 형태와는 다르다. 제어 시스템(200)에서는, 조작 밸브(21∼23) 또는 조작 밸브(31∼34)의 전환 조작에 의해 출력되는 전기 신호가 전환 신호에 해당된다. 이 전기 신호는, 예를 들어 조작 밸브(21∼23, 31∼34)에 작용하는 파일럿압을 검출하는 압력 센서(도시 생략)로부터의 신호나, 작업자에 의한 조작 레버의 조작을 검출하는 변위 센서(도시 생략)로부터의 신호 등이다.

토출 유량 조정 기구(250)는, 파일럿압을 생성하는 파일럿 펌프(251)와, 조작 밸브(21∼23)만으로부터 전기 신호가 입력된 경우에 제어되는 제1 감압 밸브(260)와, 조작 밸브(31∼34)만으로부터 전기 신호가 입력된 경우에 제어되는 제2 감압 밸브(270)와, 조작 밸브(21∼23)와 조작 밸브(31∼34) 중 한쪽으로부터 전기 신호가 입력된 경우에 제어되는 제3 감압 밸브(280)와, 제1 파일럿 통로(65)의 파일럿압, 제2 파일럿 통로(75)의 파일럿압, 또는 레귤레이터(11)에 작용하는 파일럿압을 낮추는 경우에 작동유가 배출되는 드레인(252)을 구비한다.

제1 감압 밸브(260)는, 파일럿 펌프(251)로부터의 파일럿압을 제1 파일럿 통로(65)로 유도하는 연통 위치(261)와, 제1 파일럿 통로(65)의 작동유의 일부를 드레인(252)에 배출하여 제1 파일럿 통로(65)의 파일럿압을 낮추는 감압 위치(262)를 구비한다. 제1 감압 밸브(260)는, 통상은 리턴 스프링의 가압력과 제1 파일럿 통로(65)로부터의 파일럿압에 의해 감압 위치(262)에 있다. 제1 감압 밸브(260)는, 조작 밸브(21∼23)만으로부터 전기 신호가 입력된 경우에, 컨트롤러(255)에 의해 연통 위치(261)로 전환되고, 파일럿 펌프(251)로부터의 파일럿압을 제1 연통 전환 밸브(41)의 파일럿실(41c)로 유도한다.

제2 감압 밸브(270)는, 파일럿 펌프(251)로부터의 파일럿압을 제2 파일럿 통로(75)로 유도하는 연통 위치(271)와, 제2 파일럿 통로(75)의 작동유의 일부를 드레인(252)에 배출하여 제2 파일럿 통로(75)의 파일럿압을 낮추는 감압 위치(272)를 구비한다. 제2 감압 밸브(270)는, 통상은 리턴 스프링의 가압력과 제2 파일럿 통로(75)로부터의 파일럿압에 의해 감압 위치(272)에 있다. 제2 감압 밸브(270)는, 조작 밸브(31∼34)만으로부터 전기 신호가 입력된 경우에, 컨트롤러(255)에 의해 연통 위치(271)로 전환되고, 파일럿 펌프(251)로부터의 파일럿압을 제2 연통 전환 밸브(42)의 파일럿실(42c)로 유도한다.

제3 감압 밸브(280)는, 파일럿 펌프(251)로부터의 파일럿압을 파일럿 통로(11a)로 유도하는 연통 위치(281)와, 파일럿 통로(11a)의 작동유의 일부를 드레인(252)에 배출하여 파일럿 통로(11a)의 파일럿압을 낮추는 감압 위치(282)를 구비한다. 제3 감압 밸브(280)는, 통상은 리턴 스프링의 가압력과 파일럿 통로(11a)로부터의 파일럿압에 의해 감압 위치(282)에 있다. 제3 감압 밸브(280)는, 조작 밸브(21∼23)와 조작 밸브(31∼34) 중 한쪽으로부터 전기 신호가 입력된 경우에, 컨트롤러(255)에 의해 감압 위치(282)로 전환되어, 파일럿 펌프(251)로부터 레귤레이터(11)로 유도되는 파일럿압을 낮게 한다.

제어 시스템(200)에서는, 컨트롤러(255)가 제1 감압 밸브(260), 제2 감압 밸브(270), 및 제3 감압 밸브(280)를 제어함으로써, 제1 파일럿 통로(65)와 제2 파일럿 통로(75)와 파일럿 통로(11a)의 파일럿압을 개별로 조정하는 것이 가능하다. 따라서, 제어 시스템(200)에서는, 제1 실시 형태에 관한 제어 시스템(100)에 설치되어 있던 개폐 밸브(43, 44)를 설치할 필요가 없다.

이하, 제어 시스템(200)의 작용에 대해 설명한다.

이때, 토출 유량 조정 기구(250)에서는, 조작 밸브(21∼23)와 조작 밸브(31∼34)가 모두 노멀 위치이므로, 컨트롤러(255)는 제1 감압 밸브(260)와 제2 감압 밸브(270)를 모두 감압 위치(262)와 감압 위치(272)로 하여, 제1 파일럿 통로(65)와 제2 파일럿 통로(75)의 파일럿압을 드레인(252)에 배출시킨다. 또한, 컨트롤러(255)는 제3 감압 밸브(280)를 감압 위치(282)로 하여, 파일럿 통로(11a)로부터 파일럿압을 드레인(252)에 배출시킨다.

이때, 제1 연통 전환 밸브(41)는 노멀 위치(41a)에 있다. 따라서, 제1 토출 포트(12)로부터 토출된 작동유는, 제1 중립 통로(25)에 공급된다. 제2 연통 전환 밸브(42)는 노멀 위치(42a)에 있다. 따라서, 제2 토출 포트(13)로부터 토출된 작동유는, 제2 중립 통로(35)에 공급된다. 유압 펌프(10)는, 조작 밸브(21∼23, 31∼34)가 모두 조작되어 있지 않은 경우에는, 파일럿 통로(11a)로부터 레귤레이터(11)에 작용하는 파일럿압이 0이므로, 최저한의 토출 유량으로 조정된다.

다음으로, 유압 셔블(1)의 붐(6)과 아암(7)이 모두 회전하도록 조작된 경우를 예로 들어, 조작 밸브(21∼23)와 조작 밸브(31∼34)가 모두 전환된 경우에 대해 설명한다.

토출 유량 조정 기구(50)에서는, 붐(6)을 동작시키는 조작 밸브(22)를 전환하는 전기 신호와, 아암(7)을 동작시키는 조작 밸브(34)를 전환하는 전기 신호가 컨트롤러(255)에 입력된다. 컨트롤러(255)는, 조작 밸브(21∼23)만으로부터 전기 신호가 입력되어 있는 상태가 아니므로, 제1 감압 밸브(260)를 감압 위치(262)로 하고, 마찬가지로, 조작 밸브(31∼34)만으로부터 전기 신호가 입력되어 있는 상태가 아니므로, 제2 감압 밸브(270)를 감압 위치(272)로 한다. 또한, 컨트롤러(255)는 제3 감압 밸브(280)를 연통 위치(281)로 전환하여, 파일럿 통로(11a)로부터 레귤레이터(11)에 파일럿압을 공급한다.

이때, 제1 연통 전환 밸브(41)는 노멀 위치(41a)에 있다. 따라서, 제1 토출 포트(12)로부터 토출된 작동유는, 제1 중립 통로(25)에 공급된다. 제2 연통 전환 밸브(42)는 노멀 위치(42a)에 있다. 따라서, 제2 토출 포트(13)로부터 토출된 작동유는, 제2 중립 통로(35)에 공급된다. 유압 펌프(10)는 조작 밸브(22)와 조작 밸브(34)가 조작되어 있는 경우에는, 파일럿 통로(11a)로부터 레귤레이터(11)에 작용하는 파일럿압이 최대이므로, 최대의 토출 유량으로 조정된다.

또한, 여기서는 레귤레이터(11)에 작용하는 파일럿압이 최대로 되도록 제어되는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 이것에 한정되지 않고, 컨트롤러(255)는 액추에이터의 부하의 크기에 따른 전기 신호를 제3 감압 밸브(280)에 출력하여, 파일럿 펌프(251)로부터 레귤레이터(11)로 유도되는 파일럿압을 제어한다.

붐(6)만이 회전하도록 조작된 경우에는, 토출 유량 조정 기구(250)에서는, 붐(6)을 동작시키는 조작 밸브(22)를 전환하는 전기 신호만이 컨트롤러(255)에 입력된다. 컨트롤러(255)는 조작 밸브(21∼23)만으로부터 전기 신호가 입력되어 있는 상태이므로, 제1 감압 밸브(260)를 연통 위치(261)로 전환하고, 조작 밸브(31∼34)만으로부터 전기 신호가 입력되어 있는 상태가 아니므로, 제2 감압 밸브(270)를 감압 위치(272)로 한다.

이에 의해, 파일럿 펌프(251)로부터의 파일럿압이, 제1 감압 밸브(260)를 통과하여 제1 파일럿 통로(65)로 유도된다. 따라서, 제1 연통 전환 밸브(41)는 파일럿실(41c)로 파일럿압이 유도되어, 합류 위치(41b)로 전환된다. 이에 의해, 유압 펌프(10)의 제2 토출 포트(13)로부터 토출된 작동유는, 제1 합류 통로(45)를 통해 제1 중립 통로(25)에 합류한다.

또한, 컨트롤러(255)는, 조작 밸브(22)의 조작량에 따라서 제3 감압 밸브(280)를 감압 위치(282)로 전환하여 레귤레이터(11)의 파일럿압의 일부를 드레인(252)으로 유도하여, 레귤레이터(11)에 작용하는 파일럿압을 낮춘다. 따라서, 유압 펌프(10)는, 조작 밸브(22)만이 조작되어 있는 경우에는, 토출 유량이 감소하도록 조정된다.

이상과 같이, 조작 밸브(31∼34)가 조작되어 있지 않은 측의 제2 중립 통로(35)로는 작동유는 공급되지 않고, 그만큼 조작 밸브(22)가 조작되어 있는 측의 제1 중립 통로(25)로 작동유가 합류한다. 또한, 이때 토출 유량 조정 기구(250)가 유압 펌프(10)의 토출 유량을 감소시킨다. 따라서, 종래는 제2 중립 통로(35)로부터 탱크(19)로 환류되고 있던 작동유를 사용함으로써, 유압 펌프(10)의 토출 유량을 감소시켜도 액추에이터의 동작에 필요한 작동유의 유량을 확보할 수 있으므로, 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.

한편, 아암(7)만이 회전하도록 조작된 경우에는, 토출 유량 조정 기구(250)에서는, 아암(7)을 동작시키는 조작 밸브(34)를 전환하는 전기 신호만이 컨트롤러(255)에 입력된다. 컨트롤러(255)는, 조작 밸브(31∼34)만으로부터 전기 신호가 입력되어 있는 상태가 아니므로, 제1 감압 밸브(260)를 감압 위치(262)로 하고, 조작 밸브(31∼34)만으로부터 전기 신호가 입력되어 있는 상태이므로, 제2 감압 밸브(270)를 연통 위치(271)로 전환한다.

이에 의해, 파일럿 펌프(251)로부터의 파일럿압이, 제2 감압 밸브(270)를 통과하여 제2 파일럿 통로(75)로 유도된다. 따라서, 제2 연통 전환 밸브(42)는, 파일럿실(42c)로 파일럿압이 유도되어, 합류 위치(42b)로 전환된다. 이에 의해, 유압 펌프(10)의 제1 토출 포트(12)로부터 토출된 작동유는, 제2 합류 통로(46)를 통해 제2 중립 통로(35)에 합류한다.

또한, 컨트롤러(255)는, 조작 밸브(34)의 조작량에 따라서 제3 감압 밸브(280)를 감압 위치(282)로 전환하여 레귤레이터(11)의 파일럿압의 일부를 드레인(252)으로 유도하여, 레귤레이터(11)에 작용하는 파일럿압을 낮춘다. 따라서, 유압 펌프(10)는, 조작 밸브(34)만이 조작되어 있는 경우에는, 토출 유량이 감소하도록 조정된다.

이상과 같이, 조작 밸브(21∼23)가 조작되어 있지 않은 측의 제1 중립 통로(25)로는 작동유는 공급되지 않고, 그만큼 조작 밸브(34)가 조작되어 있는 측의 제2 중립 통로(35)로 작동유가 합류한다. 또한, 이때 토출 유량 조정 기구(250)가 유압 펌프(10)의 토출 유량을 감소시킨다. 따라서, 종래는 제1 중립 통로(25)로부터 탱크(19)로 환류되고 있던 작동유를 사용함으로써, 유압 펌프(10)의 토출 유량을 감소시켜도 액추에이터의 동작에 필요한 작동유의 유량을 확보할 수 있으므로, 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.

이상의 제2 실시 형태에 의하면, 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과를 발휘한다. 또한, 제2 실시 형태에 관한 제어 시스템(200)에서는, 컨트롤러(255)에 의해 제어를 행하므로, 제1 실시 형태에 관한 제어 시스템(100)과 비교하여 간소한 구성으로 마찬가지의 제어를 실행할 수 있다.

또한, 상술한 제2 실시 형태에서는, 컨트롤러(255)가 제3 감압 밸브(280)를 제어함으로써, 레귤레이터(11)에 작용하는 파일럿압을 조정하여, 유압 펌프(10)의 토출 유량을 조정하고 있다. 이 대신에, 유압 펌프(10)를 구동시키는 엔진의 회전수를 조정하는 장치를 토출 유량 조정 장치로서 적용하여, 엔진의 회전수에 따라서 유압 펌프(10)의 토출 유량을 조정 가능하게 해도 된다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 일부를 나타낸 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성에 한정하는 취지는 아니다.

본원은 2014년 1월 31일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2014-016745호에 기초하는 우선권을 주장하고, 이 출원의 모든 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

Claims

제1 액추에이터와 제2 액추에이터를 갖는 작업기를 제어하는 작업기의 제어 시스템이며,
작동 유체를 제1 토출 포트와 제2 토출 포트로부터 토출시키는 스플릿 플로우형의 유체압 펌프와,
상기 제1 토출 포트로부터 토출된 작동 유체가 공급되고, 상기 제1 액추에이터를 제어하는 제1 조작 밸브와 당해 제1 조작 밸브가 노멀 위치에 있는 상태에서 상기 제1 토출 포트를 탱크에 연통시키는 제1 중립 통로를 갖는 제1 회로 계통과,
상기 제2 토출 포트로부터 토출된 작동 유체가 공급되고, 상기 제2 액추에이터를 제어하는 제2 조작 밸브와 당해 제2 조작 밸브가 노멀 위치에 있는 상태에서 상기 제2 토출 포트를 탱크에 연통시키는 제2 중립 통로를 갖는 제2 회로 계통과,
상기 제1 조작 밸브와 상기 제2 조작 밸브 중 어느 한쪽이 전환된 때의 전환 신호에 의해 전환되어, 상기 제1 조작 밸브 또는 상기 제2 조작 밸브가 전환되어 있지 않은 측의 상기 제1 토출 포트 또는 상기 제2 토출 포트를, 상기 제1 조작 밸브 또는 상기 제2 조작 밸브가 전환된 측의 상기 제1 중립 통로 또는 상기 제2 중립 통로에 연통시키는 연통 전환 밸브와,
상기 제1 조작 밸브와 상기 제2 조작 밸브 중 어느 한쪽으로부터 상기 전환 신호가 입력된 경우에 상기 유체압 펌프의 토출 유량을 감소시키도록 조정하는 토출 유량 조정 장치를 구비하는, 작업기의 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 유체압 펌프는, 파일럿압에 의해 제어되는 단일의 레귤레이터에 의해 틸팅각이 조정되는 경사판을 구비하고, 상기 레귤레이터에 작용하는 파일럿압이 높을수록 토출 유량이 많아지도록 조정되는, 작업기의 제어 시스템.
제2항에 있어서,
상기 전환 신호는, 상기 제1 조작 밸브 또는 상기 제2 조작 밸브를 전환하는 파일럿압이고,
상기 토출 유량 조정 장치는,
상기 제1 조작 밸브를 전환하는 파일럿압 중 가장 고압의 파일럿압을 선택하여 연통시키는 제1 고압 선택 회로와,
상기 제2 조작 밸브를 전환하는 파일럿압 중 가장 고압의 파일럿압을 선택하여 연통시키는 제2 고압 선택 회로를 구비하고,
상기 연통 전환 밸브는,
상기 제2 고압 선택 회로로부터 연통되는 파일럿압에 의해, 상기 제2 토출 포트와 상기 제2 중립 통로가 연통되는 상태로부터, 상기 제2 토출 포트와 상기 제1 중립 통로가 연통되는 상태로 전환되는 제1 연통 전환 밸브와,
상기 제1 고압 선택 회로로부터 연통되는 파일럿압에 의해, 상기 제1 토출 포트와 상기 제1 중립 통로가 연통되는 상태로부터, 상기 제1 토출 포트와 상기 제2 중립 통로가 연통되는 상태로 전환되는 제2 연통 전환 밸브를 구비하는, 작업기의 제어 시스템.
제3항에 있어서,
상기 토출 유량 조정 장치는,
상기 제1 고압 선택 회로와 상기 제2 고압 선택 회로로부터 연통되는 파일럿압 중 고압측의 파일럿압을 선택하여 상기 레귤레이터에 작용시키는 고압 선택 밸브와,
상기 제1 고압 선택 회로와 상기 제2 고압 선택 회로로부터 연통되는 파일럿압의 차압이 클수록 상기 레귤레이터에 작용하는 파일럿압을 낮게 하는 차압 감압 밸브를 더 구비하는, 작업기의 제어 시스템.
제4항에 있어서,
상기 토출 유량 조정 장치는, 상기 제1 고압 선택 회로로부터 연통되는 파일럿압과 상기 제2 고압 선택 회로로부터 연통되는 파일럿압에 의해 전환되고 상기 제1 고압 선택 회로로부터 연통되는 파일럿압과 상기 제2 고압 선택 회로로부터 연통되는 파일럿압 중 고압측을 차단하고 저압측을 상기 차압 감압 밸브에 작용시키는 전환 밸브를 더 구비하고,
상기 차압 감압 밸브는, 상기 레귤레이터에 작용하는 파일럿압과 상기 전환 밸브로부터 작용하는 파일럿압의 차압이 클수록 상기 레귤레이터에 작용하는 파일럿압을 낮게 하는, 작업기의 제어 시스템.
제2항에 있어서,
상기 전환 신호는, 상기 제1 조작 밸브 또는 상기 제2 조작 밸브의 전환 조작에 의해 출력되는 전기 신호이고,
상기 토출 유량 조정 장치는,
파일럿압을 생성하는 파일럿 펌프와,
상기 제1 조작 밸브만으로부터 상기 전기 신호가 입력된 경우에, 상기 파일럿 펌프로부터의 파일럿압을 상기 연통 전환 밸브로 유도하여, 상기 제2 토출 포트와 상기 제1 중립 통로를 연통시키는 제1 감압 밸브와,
상기 제2 조작 밸브만으로부터 상기 전기 신호가 입력된 경우에, 상기 파일럿 펌프로부터의 파일럿압을 상기 연통 전환 밸브로 유도하여, 상기 제1 토출 포트와 상기 제2 중립 통로를 연통시키는 제2 감압 밸브와,
상기 제1 조작 밸브와 상기 제2 조작 밸브 중 어느 한쪽으로부터 상기 전기 신호가 입력된 경우에, 상기 파일럿 펌프로부터 상기 레귤레이터로 유도되는 파일럿압을 낮게 하는 제3 감압 밸브를 구비하는, 작업기의 제어 시스템.