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KR20220033514A - 건설기계 - Google Patents

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KR20220033514A
KR20220033514A KR1020227004940A KR20227004940A KR20220033514A KR 20220033514 A KR20220033514 A KR 20220033514A KR 1020227004940 A KR1020227004940 A KR 1020227004940A KR 20227004940 A KR20227004940 A KR 20227004940A KR 20220033514 A KR20220033514 A KR 20220033514A
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KR
South Korea
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pressure
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deviation
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KR1020227004940A
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히로아키 아마노
겐토 구마가이
신지 니시카와
아키히로 나라자키
Original Assignee
히다치 겡키 가부시키 가이샤
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Publication date
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Abstract

선회 모터의 회전 속도를 조속히 목표 회전 속도에 맞추는 것이 가능한 건설기계를 제공한다. 컨트롤러는, 조작 장치로부터의 입력에 의거하여 선회 모터의 목표 회전 속도를 산출하고, 회전 속도 센서로 검출한 회전 속도의 상기 목표 회전 속도로부터의 괴리 정도를 산출하여, 상기 괴리 정도가 소정의 값보다 큰 경우에는, 선회체 및 작업 장치의 선회축둘레의 관성 모멘트에 따라 상기 선회 모터의 목표 구동 압력을 설정하는 것과 함께, 압력 센서로 검출한 구동 압력과 상기 목표 구동 압력의 차분이 작아지도록 압력 조정 장치를 제어하고, 상기 괴리 정도가 상기 소정의 값 이하인 경우에는, 상기 회전 속도 센서로 검출한 회전 속도와 상기 목표 회전 속도의 차분이 작아지도록 상기 압력 조정 장치를 제어한다.

Description

건설기계
본 발명은, 유압 셔블 등의 건설기계에 관한 것이다.
선회 모터로 선회체를 회전 구동하는 선회식 작업 기계에 있어서는, 유압 펌프로부터의 토출유를 선회 모터에 장착된 릴리프 밸브로부터 배출함으로써, 선회 모터 차압을 릴리프 세트압으로 유지하고, 선회 가속시키는 기술이 공지되어 있다.
이러한 작업 기계의 선회 구동 장치에 있어서는, 릴리프 밸브로부터 배출되는 고압유는 열로 버려지는 에너지가 되기 때문에, 효율이 나쁘다. 이에 비하여, 특허문헌 1에서는, 조작량으로부터 구해지는 선회 모터의 목표 회전 속도와, 센서로부터 검출하는 선회 모터의 실(實)회전 속도의 편차로부터 선회 모터 공급 유량을 결정하여, 이 선회 모터 공급 유량이 얻어지도록 펌프 유량을 제어한다. 이에 의해, 잉여 유량을 저감할 수 있으며, 에너지 효율을 개선하는 것으로 하고 있다. 또한, 특허문헌 1에서는, 목표 회전 속도와 실회전 속도의 편차에 게인을 곱한 것을 목표 회전 속도에 가산하여 2차 목표 회전 속도로 하고, 이에 의거하여 펌프 토출 유량을 제어함으로써, 속도 추종성도 조정할 수 있는 것으로 하고 있다.
일본국 공개특허 특개2012-246944호 공보
선회 모터의 회전 가속도는 선회 모터 토크(선회 모터가 고정 용량식인 경우에는 선회 모터의 전후(前後)압)로 결정된다. 특허문헌 1에서는 목표 회전 속도를 보정함으로써 속도 추종성을 조정하는 것으로 하고 있지만, 선회 모터의 전후압은 그 때의 선회 유량과 선회 모터 회전 속도로부터 결정되는 미정값이거나, 혹은 릴리프 설정압이 된다. 따라서, 선회 모터 토크를 조정할 수 없어, 오퍼레이터가 의도하는 원하는 회전 가속도를 얻을 수 없을 우려가 있다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 선회 모터의 회전 속도를 조속히 목표 회전 속도에 맞추는 것이 가능한 건설기계를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 주행체와, 상기 주행체 상에 선회 가능하게 장착된 선회체와, 상기 선회체에 장착된 작업 장치와, 작동유 탱크와, 상기 작동유 탱크로부터 흡입한 작동유를 토출하는 유압 펌프와, 상기 유압 펌프로부터 작동유가 공급되어서 상기 선회체를 구동하는 선회 모터와, 상기 선회체의 동작을 지시하기 위한 조작 장치를 구비한 건설기계에 있어서, 상기 선회 모터의 회전 속도를 검출하는 회전 속도 센서와, 상기 선회 모터의 구동 압력을 검출하는 압력 센서와, 상기 선회 모터의 구동 압력을 조정 가능한 압력 조정 장치와, 상기 압력 조정 장치를 제어하는 컨트롤러를 구비하고, 상기 컨트롤러는, 상기 조작 장치로부터의 입력에 의거하여 상기 선회 모터의 목표 회전 속도를 산출하고, 상기 회전 속도 센서로 검출한 회전 속도의 상기 목표 회전 속도로부터의 괴리 정도를 산출하여, 상기 괴리 정도가 소정의 값보다 큰 경우에는, 상기 선회체 및 상기 작업 장치의 선회축둘레의 관성 모멘트에 따라 상기 선회 모터의 목표 구동 압력을 설정하고, 상기 압력 센서로 검출한 구동 압력과 상기 목표 구동 압력의 차분이 작아지도록 상기 압력 조정 장치를 제어하고, 상기 괴리 정도가 상기 소정의 값 이하인 경우에는, 상기 회전 속도 센서로 검출한 회전 속도와 상기 목표 회전 속도의 차분이 작아지도록 상기 압력 조정 장치를 제어하는 것으로 한다.
이상과 같이 구성한 본 발명에 의하면, 선회 모터의 회전 속도의 목표 회전 속도로부터의 괴리 정도가 소정의 값보다 큰 경우(즉, 선회 모터의 회전 속도가 목표 회전 속도를 크게 하회하는 경우)에는, 선회 모터의 구동 압력이 선회체 및 작업 장치의 선회축둘레의 관성 모멘트인 선회 모멘트에 따라 설정된 목표 구동 압력과 일치하도록 제어되고, 상기 괴리 정도가 상기 소정의 값 이하인 경우(즉, 선회 모터의 회전 속도가 목표 회전 속도에 가까워졌을 경우)에는, 선회 모터의 회전 속도가 목표 회전 속도와 일치하도록 선회 모터의 구동 압력이 제어된다. 이에 의해, 선회 모터의 회전 속도를 조속히 목표 회전 속도에 맞추는 것이 가능하게 된다.
본 발명에 관련된 건설기계에 의하면, 선회 모터의 회전 속도를 조속히 목표 회전 속도에 맞추는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 실시형태와 관련되는 유압 셔블의 전체도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태와 관련되는 유압 셔블에 탑재된 유압 제어 장치의 유압 회로도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 있어서의 컨트롤러의 제어 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 있어서의 컨트롤러의 제어 블록의 상세도(1/8)이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 있어서의 컨트롤러의 제어 블록의 상세도(2/8)이다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 있어서의 컨트롤러의 제어 블록의 상세도(3/8)이다.
도 7은 본 발명의 실시형태에 있어서의 컨트롤러의 제어 블록의 상세도(4/8)이다.
도 8은 본 발명의 실시형태에 있어서의 컨트롤러의 제어 블록의 상세도(5/8)이다.
도 9는 본 발명의 실시형태에 있어서의 컨트롤러의 제어 블록의 상세도(6/8)이다.
도 10은 본 발명의 실시형태에 있어서의 컨트롤러의 제어 블록의 상세도(7/8)이다.
도 11은 본 발명의 실시형태에 있어서의 컨트롤러의 제어 블록의 상세도(8/8)이다.
도 12은 본 발명의 실시형태에 있어서, 선회 모멘트가 작은 상태에서 우선회 풀 레버 조작을 행하였을 경우의 각 신호 및 각 제어량의 시간 변화를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시형태에 있어서, 선회 모멘트가 큰 상태에서 우선회 풀 레버 조작을 행하였을 경우의 각 신호 및 각 제어량의 시간 변화를 나타내는 도면이다.
이하, 건설기계로서 유압 셔블을 예로 들어서 본 발명의 실시형태를 도면을 이용하여 설명한다. 또한, 각 도면 중, 동등의 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 중복된 설명은 적절히 생략한다.
도 1에 본 실시형태에 관련되는 유압 셔블을 나타낸다. 도 1에 있어서, 유압 셔블은, 주행체(1)와, 주행체(1) 상에 선회축(X)을 중심으로 하여 선회 가능하게 마련한 선회체(2)와, 선회체(2)에 장착하여 마련된 작업 장치(3)를 구비하고 있다. 작업 장치(3)의 선단에는, 작업 도구로서의 버킷(4)이 장착되어 있다. 선회체(2)에는, 선회 모터(17)(도 2에 나타낸다) 및 그 감속 기구(도시 생략)가 구비되어 있다. 선회 모터(17)는, 주행체(1)에 대하여 선회체(2)를 선회 구동시킨다.
도 2에 유압 셔블(도 1에 나타낸다)에 탑재된 유압 제어 장치의 유압 회로를 나타낸다. 또한, 도 2에서는, 선회 모터(17) 이외의 유압 액추에이터의 구동에 관계되는 부분은 생략하고 있다.
본 실시형태에 있어서의 유압 제어 장치는, 가변 용량식의 유압 펌프(10)와, 유압 펌프(10)의 토출 유량(펌프 유량)을 변경 가능한 펌프 레귤레이터(10a)와, 선회 모터(17)를 구비하고 있다. 유압 펌프(10)로부터 토출되는 압유는, 로드 체크 밸브(13)와 방향 제어 밸브(14)를 통하여 선회 모터(17)로 보내진다. 유압 펌프(10)의 토출압은, 블리드 오프 밸브(12)에 의해 작동유 탱크(21)와의 유로 개구를 제어함으로써 조정 가능하다. 또한, 유압 펌프(10)의 토출 포트는, 메인 릴리프 밸브(11)를 개재하여 작동유 탱크(21)에 접속되어 있다. 메인 릴리프 밸브(11)는, 유압 펌프(10)의 토출압의 상한을 규정한다.
선회 모터(17)의 2개 포트(A포트 및 B포트)에는, 각각 선회 릴리프 밸브(15a,15b), 및 메이크업용 체크 밸브(16a,16b)가 마련되어 있다. 선회 릴리프 밸브(15a,15b)는 선회 모터(17)의 과부하 방지 기능을 담당하고 있으며, 메이크업용 체크 밸브(16a,16b)는 선회 모터(17)의 안티 보이드 기능을 담당하고 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서의 유압 제어 장치는, 선회 모터(17)의 회전 속도를 검출하는 회전 속도 센서(18)와, 컨트롤러(19)와, 조작 신호를 입력하는 조작 장치로서의 조이스틱(20)과, 선회 모터(17)의 A, B포트의 압력을 각각 검출하는 압력 센서(22a,22b)를 구비하고 있다. 컨트롤러(19)는, 회전 속도 센서(18)로부터 선회 모터(17)의 실회전 속도를 취득하고, 조이스틱(20)으로부터 선회 조작 신호를 취득하고, 압력 센서(22a,22b)로부터 선회 모터(17)의 A, B포트압을 취득한다. 컨트롤러(19)는, 이들의 신호를 바탕으로 연산을 행하여, 펌프 레귤레이터(10a), 블리드 오프 밸브(12), 및 방향 제어 밸브(14)에 제어 신호를 출력한다.
도 3에 컨트롤러(19)의 제어 블록을 나타낸다. 제어부(C1)는, 선회 조작 신호를 입력하여, 방향 제어 밸브 제어 신호를 출력한다. 제어부(C2)는, 선회 조작 신호를 입력하여, 목표 회전 속도를 출력한다. 제어부(C3)는, 실회전 속도와 선회 모터 A포트압과 선회 모터 B포트압을 입력하여, 선회 모멘트 추정값을 출력한다. 또한, 여기에서의 선회 모멘트는, 선회 모터(17)측에서 본 선회체(2) 및 작업 장치(3)의 선회축(X)둘레의 관성 모멘트를 나타내고, 감속기에 의한 영향도 포함하는 것으로 한다.
제어부(C4)는, 선회 조작 신호, 제어부(C2)가 출력한 목표 회전 속도, 및 실회전 속도를 입력하여, 압력 제어 전환 플래그를 출력한다. 제어부(C5)는, 제어부(C4)가 출력한 압력 제어 전환 플래그, 및 선회 조작 신호를 입력하여, 목표 블리드 오프 개구를 출력한다. 제어부(C6)는, 제어부(C3)가 출력한 선회 등가(等價) 모멘트, 선회 조작 신호, 및 실회전 속도를 입력하여, 선회 목표압을 출력한다. 제어부(C7)는, 제어부(C2)가 출력한 목표 회전 속도, 제어부(C4)가 출력한 압력 제어 전환 플래그, 제어부(C5)가 출력한 목표 블리드 오프 개구, 및 제어부(C6)가 출력한 선회 목표압으로부터 목표 펌프 유량을 산출하고, 이 목표 펌프 유량에 대응한 펌프 레귤레이터 제어 신호를 출력한다.
도 4에 제어부(C1)의 상세를 나타낸다. 제어부(C1)에서는, 선회 조작 신호를 제어 테이블(T1a,T1b)에 각각 입력한다. 제어 테이블(T1a)은, 선회 조작 신호가 정(正)일 때에 그 크기에 따라 방향 제어 밸브 제어 신호(A포트 가압)를 출력한다. 제어 테이블(T1b)은, 선회 조작 신호가 부(負)일 때에 그 크기에 따라 방향 제어 밸브 제어 신호(B포트 가압)를 출력한다.
도 5에 제어부(C2)의 상세를 나타낸다. 제어부(C2)에서는, 선회 조작 신호를 제어 테이블(T2)에 입력한다. 제어 테이블(T2)은, 선회 조작 신호의 값에 따라 선회 모터의 목표 회전 속도를 출력한다. 여기에서, 선회 조작 신호가 정일 때에는 목표 회전 속도는 정회전으로 하여, 우선회에 대응시키는 것으로 한다.
도 6에 제어부(C3)의 상세를 나타낸다. 연산부(O3a,O3b)는, 선회 모터 A포트압에서 B포트압을 뺀 차압에 선회 모터 용적 q를 승산하고, 2π로 제산함으로써 선회 모터 토크를 산출한다. 연산부(O3c)는, 선회 모터 회전 속도를 미분하여, 회전 가속도를 산출한다. 연산부(O3d)는, 선회 모터 토크를 회전 가속도로 제산함으로써 선회 모멘트 추정값을 산출하고, 출력한다. 또한, 제어 실장 시에는, 연산부(O3d)에 제로할(割) 방지의 대책을 행한다. 구체적인 제로할 방지 대책으로서는, 회전 가속도의 최소값을 마련하는 것, 등이 있다.
연산부(O3e,O3f)는, 선회 모터 회전 가속도의 절대값이 컨트롤러(19)에 미리 설정된 문턱값 Th1을 넘는지 아닌지를 판정한다. 연산부(O3g,O3h)는, 선회 조작 신호가 컨트롤러(19)에 미리 설정된 문턱값 Th2를 넘는지 아닌지를 판정한다. 연산부(O3i)는, 연산부(O3f,O3h)의 출력이 모두 TRUE인 경우에 TRUE를 출력한다. 연산부(O3j)는, 연산부(O3i)의 출력이 TRUE인 경우에는 연산부(O3d)로부터의 값(선회 모멘트 추정값)을 출력하고, FALSE인 경우에는 컨트롤러(19)에 미리 설정된 기준 모멘트를 출력한다. 연산부(O3k)는, 연산부(O3j)의 출력에 로우 패스 필터 처리를 행하여, 선회 모멘트 추정값으로서 출력한다.
도 7에 제어부(C4)의 상세를 나타낸다. 제어부(O4a)는, 목표 회전 속도로 실회전 속도를 감산하여, 회전 속도 편차를 산출한다. 제어부(O4b,O4c)는, 선회 조작 신호가 0을 상회하는지 아닌지를 판정하고, 상회하는 경우에는 1을 출력하고, 상회하지 않는 경우에는 -1을 출력한다. 제어부(O4d)는, 회전 속도 편차에 제어부(O4c)의 출력(1 또는 -1)을 승산한다. 제어부(O4e)는, 목표 회전 속도의 절대값을 출력한다. 제어부(O4f)는, 목표 회전 속도의 절대값과 컨트롤러에 미리 설정된 최소 회전 속도 WMIN(선회 모터(17)가 대략 정지하고 있다고 간주할 수 있는 회전 속도. 예를 들면 10rpm)의 최대값을 선택하여 출력한다. 제어부(O4g)는, 회전 속도 편차를 제어부(O4f)의 출력으로 제산하여, 회전 속도 편차 비율을 산출한다. 연산부(O4h)는, 회전 속도 편차 비율을 컨트롤러에 미리 설정되어 있는 속도 편차 비율 문턱값 RW(예를 들면 0.2 등으로 한다. 이 경우에는 목표값에 대한 속도 편차가 20%를 넘는지 아닌지를 판정하게 된다.)와 비교하여, 속도 편차 비율 문턱값 RW를 상회하는 경우에는 압력 제어 플래그로서 ON을 출력하고, 속도 편차 비율 문턱값 RW 이하인 경우에는 압력 제어 플래그로서 OFF를 출력한다.
도 8에 제어부(C5)의 상세를 나타낸다. 제어 테이블(T5a)은, 선회 조작 신호를 1차 목표 블리드 오프 개구로 변환하여 출력한다. 여기에서 제어 테이블(T5a)은, 도 8에 나타내는 바와 같이, 미소한 조작량(예를 들면 최대 조작량의 ±10%) 이하에서 최대 개구가 되고, 이 미소한 조작량을 넘을 때에 제로가 되는 특성으로 한다. 연산부(O5a)는, 압력 제어 플래그가 ON인 경우에는 컨트롤러(19)에 미리 설정된 제어 개구(예를 들면 5평방㎜ 고정값)를 출력하고, 압력 제어 플래그가 OFF인 경우에는 0을 출력한다. 연산부(O5b)는, 제어 테이블(T5a)의 출력과 연산부(O5a)의 출력의 최대값을 선택하여, 감소 레이트 제한 블록(C8)에 출력한다. 감소 레이트 제한 블록(C8)은, 연산부(O5b)의 출력과 압력 제어 플래그에 의거하여 목표 블리드 오프 개구를 산출하여 출력한다. 제어 테이블(T5b)은, 목표 블리드 오프 개구를 블리드 오프 밸브 제어 신호로 변환하여 출력한다.
도 9에 감소 레이트 제한 블록(C8)의 상세를 나타낸다. 연산부(O8a)는, 압력 제어 플래그의 단위 단계 시간 전의 값을 출력한다. 연산부(O8b)는, 압력 제어 플래그와 압력 제어 플래그의 단위 단계 시간 전의 값을 비교하고, 전자가 후자보다도 작아질 때(압력 제어 플래그가 ON에서 OFF로 전환될 때)에 TRUE를 출력하여, 연산부(O8c)의 SET 단자에 입력한다. 연산부(O8c)는 소위 플립플롭이며, SET 단자에 TRUE가 입력되면 TRUE를 출력하고, RESET 단자에 TRUE가 입력될 때까지 TRUE를 계속하여 출력한다. 연산부(O8d)는, 연산부(O8c)로부터의 입력이 TRUE일 때에는 레이트 r1을 선택하고, FALSE일 때에는 레이트 r2를 선택하여, 하강 레이트 제한 연산부(O8e)에 출력한다. 여기에서, 레이트 r1은 개구 전환 시의 쇼크가 적어지도록 제한된 값(예를 들면, -10평방㎜매초)으로 하고, 레이트 r2는 조속히 개구 전환 가능한 값(예를 들면, -1000평방㎜매초)으로 한다. 연산부(O8e)는, 입력되는 목표 개구를 연산부(O8d)로부터 출력되는 레이트에 의거하여 하강 레이트 제한을 행하여, 연산부(O8f)에 출력한다. 연산부(O8f)는, 하강 레이트 제한 후의 목표 개구가 0인지 아닌지를 판정하고, 0인 경우에는 TRUE를 출력하여, 연산부(O8c)의 RESET 단자에 입력한다.
도 10에 제어부(C6)의 상세를 나타낸다. 제어부(C6)에서는, 선회 조작 신호를 제어 테이블(T6a,T6b)에 입력한다. 제어 테이블(T6a)은, 선회 조작 신호에 따른 선회 최대압을 산출한다. 제어 테이블(T6b)은, 선회 조작 신호에 따른 선회 가속압을 산출한다. 연산부(O6a,O6b)는, 선회 모멘트의 계산값을 미리 컨트롤러(19)에 설정되어 있는 선회 기준 모멘트로 나누고, 추가로 컨트롤러(19)에 미리 설정하고 있는 게인 G1을 승산함으로써, 선회 가속압 조정 게인을 산출한다. 연산부(O6c)는, 선회 가속압과 선회 가속압 조정 게인을 승산하여, 연산부(O6d)에 출력한다. 연산부(O6d)는, 연산부(O6c)의 출력과 선회 최대압의 최소값을 선택하여, 선회 목표압으로서 출력한다.
도 11에 제어부(C7)의 상세를 나타낸다. 연산부(O7a)는, 실회전 속도에 선회 모터 용적 q를 승산하여, 실선회 유량을 산출한다. 연산부(O7b)는, 선회 목표압과 목표 블리드 오프 개구를 연산부(O7b)에 입력하고, c를 계수, A를 목표 개구, p를 목표압으로서, cAp1/2의 관계를 이용하여 블리드 오프 유량 목표값을 산출한다. 연산부(O7c)는, 실선회 유량과 블리드 오프 유량 목표값을 가산하여, 연산부(O7e)에 입력한다. 연산부(O7d)는, 목표 회전 속도에 선회 모터 용적 q를 승산하여, 선회 목표 유량을 산출한다. 연산부(O7e)는, 압력 제어 플래그가 ON인 경우에는 연산부(O7c)의 출력을 선택하여 출력하고, 압력 제어 플래그가 OFF인 때에는 연산부(O7d)의 출력을 선택하여 출력한다. 연산부(O7e)의 출력은, 로우 패스 필터(O7f)를 통하여 목표 펌프 유량으로서 출력된다. 또한, 제어 테이블(T7)은, 목표 펌프 유량을 펌프 레귤레이터 지령값으로 변환하여 출력한다.
도 12에 선회 모멘트가 작은 상태(버킷(4)이 빈 상태)에서 우선회 풀 레버 조작을 행하였을 경우의 각 신호 및 각 제어량의 시간 변화를 나타낸다.
그래프 (A)는, 선회 조작 신호의 시간 변화를 나타낸다.
그래프 (B)는, 선회 모터(17)의 목표 회전 속도 및 실회전 속도의 시간 변화를 나타낸다. 목표 회전 속도는 선회 조작 신호에 따라 상승하고, 실회전 속도는 후술하는 선회 모터 압력의 상승에 수반하여 증가한다.
그래프 (C)는, 선회 모터(17)의 목표 회전 속도와 실회전 속도의 편차의 목표 회전 속도에 대한 비율(속도 편차 비율)과, 회전 가속도의 시간 변화를 나타낸다. 도면 중의 실선은 속도 편차 비율, 파선은 회전 가속도, 일점 쇄선은 회전 가속도 문턱값 Th1 및 속도 편차 비율 문턱값 RW를 나타낸다. 선회 조작 개시 후, 속도 편차 비율이 속도 편차 비율 문턱값 RW를 상회하는 시각을 t1, 속도 편차 비율 문턱값 RW 이하가 되는 시각을 t2로 한다. 또한, 회전 가속도가 문턱값 Th1을 상회하는 시각을 t3, 문턱값 Th1 이하가 되는 시각을 t4로 한다.
그래프 (D)는, 선회 모터(17)의 포트 압력의 시간 변화를 나타낸다. 구동측의 A포트압은, 후술하는 블리드 오프 개구와 펌프 유량의 관계에서 상승한다.
그래프 (E)는, 선회 모멘트 추정값의 시간 변화를 나타낸다. 시각 t3에서 시각 t4의 사이는 모멘트 추정값을 사용하고, 그 이외의 시각에서는 모멘트 추정값으로서 컨트롤러(19)에 설정된 기준 모멘트를 사용한다.
그래프 (F)는, 압력 제어 플래그의 시간 변화를 나타낸다. 압력 제어 플래그는, 시각 t1에서 시각 t2까지 ON이 된다.
그래프 (G)는, 블리드 오프 개구의 시간 변화를 나타낸다. 압력 제어 플래그가 ON인 시각 t1에서 시각 t2까지는, 블리드 오프 개구는 제어 개구를 유지한다. 시각 t2에서는 제어 플래그가 ON에서 OFF로 변화되기 때문에, 감소 레이트 제한이 작동하여, 레이트 r1로 개구가 감소한다.
그래프 (H)는, 펌프 유량과 선회 모터 유량의 시간 변화를 나타낸다. 비(非)조작 시는 펌프 유량은 최소 유량(스탠바이 유량)이 된다. 선회 조작이 행해져, 압력 제어 플래그가 ON일 때에는 선회 모터 유량에 블리드 오프 유량을 서로 더하게 한 것을 펌프 유량으로서 토출한다. 여기에서, 블리드 오프 유량은, 블리드 오프 밸브(12)가 제어 개구를 유지하고 있을 때에 목표 압력을 실현 가능한 유량으로서 산출한다. 시각 t2에서 압력 제어 플래그가 OFF가 되면, 로우 패스 필터의 효과에 의해 펌프 목표 유량이 서서히 선회 모터 유량에 가까워진다.
도 13에 선회 모멘트가 큰 상태(버킷(4)에 토사를 수용한 상태)에서 우선회 풀 레버 조작을 행하였을 경우의 각 신호 및 각 제어량의 시간 변화를 나타낸다. 도 12와 다르게, 선회 모멘트가 커지기 때문에, 같은 선회 압력에 대하여 회전 가속도(실회전 속도의 상승률)가 작다(그래프 (B)). 이 때, 모멘트 추정값이 크게 계산되어(그래프 (E)), 목표 선회압이 커진다. 이에 의해, 선회 모터(17)의 회전 가속도를 크게 저하시키지 않고 선회 구동을 행하는 것이 가능하게 된다.
<효과>
본 실시형태에서는, 주행체(1)와, 주행체(1) 상에 선회 가능하게 장착된 선회체(2)와, 작동유 탱크(21)와, 작동유 탱크(21)로부터 흡입한 작동유를 토출하는 유압 펌프(10)와, 유압 펌프(10)로부터 작동유가 공급되어서 선회체(2)를 구동하는 선회 모터(17)와, 선회체(2)의 동작을 지시하기 위한 조작 장치(20)를 구비한 유압 셔블에 있어서, 선회 모터(17)의 회전 속도를 검출하는 회전 속도 센서(18)와, 선회 모터(17)의 구동 압력을 검출하는 압력 센서(22a,22b)와, 선회 모터(17)의 구동 압력을 조정 가능한 압력 조정 장치(10a,12)와, 압력 조정 장치(10a,12)를 제어하는 컨트롤러(19)를 구비하고, 컨트롤러(19)는, 조작 장치(20)로부터의 입력에 의거하여 선회 모터(17)의 목표 회전 속도를 산출하고, 회전 속도 센서(18)로 검출한 회전 속도의 상기 목표 회전 속도로부터의 괴리 정도를 산출하여, 상기 괴리 정도가 소정의 값 RW보다 큰 경우에는, 선회체(2) 및 작업 장치(3)의 선회축(X)둘레의 관성 모멘트인 선회 모멘트에 따라 선회 모터(17)의 목표 구동 압력을 설정하는 것과 함께, 압력 센서(22a,22b)로 검출한 구동 압력과 상기 목표 구동 압력의 차분이 작아지도록 압력 조정 장치(10a,12)를 제어하고, 상기 괴리 정도가 소정의 값 이하인 경우에는, 회전 속도 센서(18)로 검출한 회전 속도와 상기 목표 회전 속도의 차분이 작아지도록 압력 조정 장치(10a,12)를 제어한다.
이상과 같이 구성한 본 실시형태에 의하면, 선회 모터(17)의 회전 속도의 목표 회전 속도로부터의 괴리 정도가 소정의 값 RW보다 큰 경우(즉, 선회 모터(17)의 회전 속도가 목표 회전 속도를 크게 하회하는 경우)에는, 선회 모터(17)의 구동 압력이 선회 모멘트에 따라 설정된 목표 구동 압력과 일치하도록 제어되고, 상기 괴리 정도가 소정의 값 RW 이하인 경우(즉, 선회 모터(17)의 회전 속도가 목표 회전 속도에 가까워졌을 경우)에는, 선회 모터(17)의 회전 속도가 목표 회전 속도와 일치하도록 선회 모터(17)의 구동 압력이 제어된다. 이에 의해, 선회 모터(17)의 회전 속도를 조속히 목표 회전 속도에 맞추는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 실시형태에서는, 회전 속도 편차 비율을 목표 회전 속도로부터의 괴리 정도로 하여 이용하였지만, 회전 속도 편차를 괴리 정도로 하여 이용하여도 된다.
또한, 본 실시형태에 관련되는 유압 셔블은, 선회 모터(17)의 구동 압력을 검출하는 압력 센서(22a,22b)를 구비하고, 컨트롤러(19)는, 회전 속도 센서(18)로 검출한 회전 속도에 의거하여 선회 모터(17)의 회전 가속도를 산출하고, 압력 센서(22a,22b)로 검출한 구동 압력과 상기 회전 가속도에 의거하여 상기 선회 모멘트를 산출한다. 이에 의해, 선회 모멘트를 정확하게 산출하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 유압 펌프(10)는 가변 용량식이며, 선회 모터(17)의 구동 압력을 조정 가능한 압력 조정 장치는, 유압 펌프(10)의 토출 유량을 조정 가능한 펌프 레귤레이터(10a)와, 유압 펌프(10)와 작동유 탱크(21)를 접속하는 유로에 마련된 블리드 오프 밸브(12)를 가지며, 컨트롤러(19)는, 상기 괴리 정도가 소정의 값 RW 이하인 경우에는, 블리드 오프 밸브(12)를 폐쇄한 상태에서, 회전 속도 센서(18)로 검출한 회전 속도와 상기 목표 회전 속도의 차분이 작아지도록 펌프 레귤레이터(10a)를 제어한다. 이에 의해, 선회 모터(17)의 회전 속도가 목표 회전 속도에 가까워졌을 때에는, 블리드 오프 밸브(12)를 폐쇄한 상태에서 유압 펌프(10)의 토출 유량이 제어되기 때문에, 유압 손실을 저감하는 것이 가능하게 된다. 또한, 유압 펌프(10)가 고정 용량식인 경우에는, 예를 들면 엔진 회전 속도를 변화시켜서 유압 펌프(10)를 토출 유량을 제어함으로써, 선회 모터(17)의 구동 압력을 조정하게 된다. 이 경우, 엔진 회전 속도를 제어하는 엔진 컨트롤러가 압력 조정 장치에 상당한다.
또한, 본 실시형태에서는, 컨트롤러(19)는, 상기 괴리 정도가 소정의 값 RW보다 큰 경우에는, 블리드 오프 밸브(12)의 개구량을 소정의 개구량(제어 개구)으로 보지(保持)한 상태에서, 압력 센서(22a,22b)로 검출한 구동 압력과 상기 목표 구동 압력의 차분이 작아지도록 펌프 레귤레이터(10a)를 제어한다. 이에 의해, 선회 모터(17)의 구동 압력을 양호한 정밀도로 조정하는 것이 가능하게 된다.
이상, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명은, 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들면, 상기한 실시예는, 유압 셔블에 본 발명을 적용한 것이지만, 본 발명은 선회체를 구비한 건설기계 전반에 적용 가능하다. 또한, 상기한 실시예는, 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위하여 상세하게 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다.
1…주행체
2…선회체
3…작업 장치
4…버킷
10…유압 펌프
10a…펌프 레귤레이터(압력 조정 장치)
11…메인 릴리프 밸브
12…블리드 오프 밸브(압력 조정 장치)
13…로드 체크 밸브
14…방향 제어 밸브
15a, 15b…선회 릴리프 밸브
16a, 16b…메이크업용 체크 밸브
17…선회 모터
18…회전 속도 센서
19…컨트롤러
20…조이스틱(조작 장치)
21…작동유 탱크
22a, 22b…압력 센서

Claims (4)

  1. 주행체와,
    상기 주행체 상에 선회 가능하게 장착된 선회체와,
    상기 선회체에 장착된 작업 장치와,
    작동유 탱크와,
    상기 작동유 탱크로부터 흡입한 작동유를 토출하는 유압 펌프와,
    상기 유압 펌프로부터 작동유가 공급되어서 상기 선회체를 구동하는 선회 모터와,
    상기 선회체의 동작을 지시하기 위한 조작 장치를 구비한 건설기계에 있어서,
    상기 선회 모터의 회전 속도를 검출하는 회전 속도 센서와,
    상기 선회 모터의 구동 압력을 검출하는 압력 센서와,
    상기 선회 모터의 구동 압력을 조정 가능한 압력 조정 장치와,
    상기 압력 조정 장치를 제어하는 컨트롤러를 구비하고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 조작 장치로부터의 입력에 의거하여 상기 선회 모터의 목표 회전 속도를 산출하고,
    상기 회전 속도 센서로 검출한 회전 속도의 상기 목표 회전 속도로부터의 괴리 정도를 산출하여,
    상기 괴리 정도가 소정의 값보다 큰 경우에는, 상기 선회체 및 상기 작업 장치의 선회축둘레의 관성 모멘트인 선회 모멘트에 따라 상기 선회 모터의 목표 구동 압력을 설정하는 것과 함께, 상기 압력 센서로 검출한 구동 압력과 상기 목표 구동 압력의 차분이 작아지도록 상기 압력 조정 장치를 제어하고,
    상기 괴리 정도가 상기 소정의 값 이하인 경우에는, 상기 회전 속도 센서로 검출한 회전 속도와 상기 목표 회전 속도의 차분이 작아지도록 상기 압력 조정 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 건설기계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 회전 속도 센서로 검출한 회전 속도에 의거하여 상기 선회 모터의 회전 가속도를 산출하고,
    상기 압력 센서로 검출한 구동 압력과 상기 회전 가속도에 의거하여 상기 선회 모멘트를 산출하는 것을 특징으로 하는 건설기계.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유압 펌프는 가변 용량식이며,
    상기 압력 조정 장치는, 상기 유압 펌프의 토출 유량을 조정 가능한 펌프 레귤레이터와, 상기 유압 펌프와 상기 작동유 탱크를 접속하는 유로에 마련된 블리드 오프 밸브를 가지며,
    상기 컨트롤러는, 상기 괴리 정도가 상기 소정의 값 이하인 경우에는, 상기 블리드 오프 밸브를 폐쇄한 상태에서, 상기 회전 속도 센서로 검출한 회전 속도와 상기 목표 회전 속도의 차분이 작아지도록 상기 펌프 레귤레이터를 제어하는 것을 특징으로 하는 건설기계.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유압 펌프는 가변 용량식이며,
    상기 압력 조정 장치는, 상기 유압 펌프의 토출 유량을 조정 가능한 펌프 레귤레이터와, 상기 유압 펌프와 상기 작동유 탱크를 접속하는 유로에 마련된 블리드 오프 밸브를 가지며,
    상기 컨트롤러는, 상기 괴리 정도가 상기 소정의 값보다 큰 경우에는, 상기 블리드 오프 밸브의 개구량을 소정의 개구량으로 보지한 상태에서, 상기 압력 센서로 검출한 구동 압력과 상기 목표 구동 압력의 차분이 작아지도록 상기 펌프 레귤레이터를 제어하는 것을 특징으로 하는 건설기계.
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