KR20130111287A

KR20130111287A - 선회제어장치

Info

Publication number: KR20130111287A
Application number: KR1020130024364A
Authority: KR
Inventors: 류지 시라타니; 히데토 마가키; 미노루 오쿠야마; 마사아키 야마모토
Original assignee: 스미토모 겐키 가부시키가이샤
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2013-10-10
Anticipated expiration: 2033-03-07
Also published as: JP2013213315A; US10106955B2; EP2644785B1; US20130255243A1; KR101623488B1; CN103362169A; JP5872363B2; EP2644785A1; CN103362169B

Abstract

선회체의 급감속 혹은 급정지 조작시에 발생하는 선회체의 진동을 억제할 수 있는 선회제어장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
선회유압모터(21)에 의하여 선회체(3)를 선회시키는 선회제어장치의 고압릴리프회로는, 선회유압모터(21)를 구동하기 위하여 작동유를 공급하는 유압라인의 유압을 제1 릴리프압으로 릴리프한다. 헌팅저감회로는, 선회유압모터(21)가 구동하고 있을 때에 작동유가 토출되고 있는 감속측 유압포트에 접속된 유압라인의 유압을, 제1 릴리프압보다 낮은 압력으로 억제함으로써, 선회조작레버(26A)가 중립위치로 되돌아가기 전에, 감속측 유압포트에 접속된 헌팅저감회로를 연다.

Description

선회제어장치{Rotary controller}

본 출원은, 2012년 3월 30일에 출원된 일본 특허출원 제2012-082871호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.

본 발명은, 쇼벨 등의 작업기계에 설치되는 유압선회기구를 제어하는 선회제어장치에 관한 것이다.

쇼벨 등의 작업기계에 있어서, 예컨대 상부선회체를 선회시키기 위한 선회기구를 유압액추에이터로 구동하는 것이 제안되고 있다. 선회기구를 구동하기 위한 유압액추에이터로서 유압모터가 이용되는 경우가 많다(예컨대, 특허문헌 1 참조).

일본 실용신안공개공보 평6-18469호

통상, 선회기구를 구동하여 선회체를 선회조작하기 위하여 선회조작레버가 이용된다. 운전석에 설치된 선회조작레버를, 운전자가 선회방향으로 젖힘으로써, 선회유압모터에 유압이 공급되어 선회기구가 구동된다. 선회조작레버를 중립위치로 되돌림으로써, 선회유압모터에의 유압의 공급은 정지되고, 선회유압모터에 의하여 브레이크가 걸려서 선회기구는 감속한다.

상기 특허문헌 1은, 선회조작레버를 중립위치로 되돌렸을 때의, 브레이크에 의한 선회체의 덜거덕거림 방지를 제안하고 있다. 그러나, 실제로는 선회조작레버가 중립위치를 향한 동작에 의하여, 선회체는 이미 감속상태가 된다. 즉, 선회조작레버가 중립위치까지 되돌려지기 전에, 선회체는 감속상태가 되어 있다. 이로 인하여, 선회조작레버가 중립위치까지 되돌려지기 전의 감속상태에 있어서도, 선회체에 대해서 헌팅(hunting)현상이 발생해 버린다.

따라서, 본 발명은, 상술과 같이 선회체의 감속 조작시에 발생하는 선회체의 진동을 억제할 수 있는 선회제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의하면, 유압모터에 의하여 선회체를 선회시키는 선회제어장치로서, 상기 유압모터를 구동하기 위하여 작동유를 공급하는 유압라인의 유압을 제1 릴리프압으로 릴리프하는 고압릴리프회로와, 상기 유압모터가 구동하고 있을 때에 작동유가 토출되고 있는 감속측 유압포트에 접속된 유압라인의 유압을, 상기 제1 릴리프압보다 낮은 압력으로 억제하는 헌팅저감회로를 가지고, 상기 선회체의 선회를 조작하는 조작레버가 중립위치로 되돌아가기 전에, 상기 감속측 유압포트에 접속된 상기 헌팅저감회로를 여는 선회제어장치가 제공된다.

본 발명에 의하면, 감속 시에 선회유압모터의 감속측 유압포트에 순간적으로 발생하는 유압상승을 헌팅저감회로에 의하여 억제시킬 수 있다. 이로 인하여, 선회유압모터에 의한 감속도의 급격한 변동을 억제할 수 있어, 급감속시에 발생하는 선회체의 진동을 억제할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 의한 쇼벨의 측면도이다.
도 2는, 도 1에 나타내는 쇼벨의 구동계의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은, 제1 실시형태에 의한 선회제어장치의 유압회로를 나타내는 도면이다.
도 4는, 상부선회체가 선회 감속하여 정지하였을 때의 선회유압모터에 있어서의 유압의 변화를 나타내는 타임차트로서, (a)는 헌팅현상을 억제하는 구성이 설치되어 있지 않은 경우를 나타내고, (b)는 본 발명의 제1 실시형태에 의한 선회제어장치가 설치되었을 경우를 나타낸다.
도 5는, 제2 실시형태에 의한 선회제어장치의 유압회로를 나타내는 도면이다.
도 6은, 제2 실시형태에 의한 선회제어장치가 설치되었을 경우에 있어서, 도 4 (a)에 나타내는 선회조작레버의 조작과 동일한 조작을 운전자가 행했을 경우의, 선회유압모터에 있어서의 유압의 변화를 나타내는 타임차트이다.
도 7은, 제3 실시형태에 의한 선회제어장치의 유압회로를 나타내는 도면이다.
도 8은, 제3 실시형태에 의한 선회제어장치가 설치되었을 경우에 있어서, 도 4 (a)에 나타내는 선회조작레버의 조작과 동일한 조작을 운전자가 행하였을 경우의, 선회유압모터에 있어서의 유압의 변화를 나타내는 타임차트이다.
도 9는, 쇼벨이 경사지에 설치되어 있을 때에, 선회조작레버를 약간 조작하였을 경우의 선회유압모터에 있어서의 유압의 변화를 나타내는 타임차트이다.

다음으로, 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 의한 선회제어장치가 장착된 쇼벨을 나타내는 측면도이다.

쇼벨의 하부주행체(1)에는, 선회기구(2)를 통하여 상부선회체(3)가 탑재되어 있다. 상부선회체(3)에는, 붐(4)이 장착되어 있다. 붐(4)의 선단에, 암(5)이 장착되고, 암(5)의 선단에 버킷(6)이 장착되어 있다. 붐(4), 암(5) 및 버킷(6)은, 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9)에 의하여 각각 유압 구동된다. 상부선회체(3)에는, 캐빈(10)이 설치되고, 또한 엔진 등의 동력원이 탑재된다.

도 2는, 도 1에 나타내는 쇼벨의 구동계의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 2에 있어서, 기계적 동력계는 이중선, 고압유압라인은 굵은 선, 파일럿라인은 파선, 전기구동·제어계는 실선으로 각각 나타내고 있다.

기계식 구동부로서의 엔진(11)은, 유압펌프로서 메인펌프(14) 및 파일럿펌프(15)에 접속되어 있다. 메인펌프(14)에는, 고압유압라인(16)을 통하여 컨트롤밸브(17)가 접속되어 있다.

컨트롤밸브(17)는, 쇼벨에 있어서의 유압계의 제어를 행하는 제어장치이다. 하부주행체(1)용의 주행유압모터(1A(우측용) 및 1B(좌측용)), 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9)는, 고압유압라인을 통하여 컨트롤밸브(17)에 접속된다.

또한, 선회기구(2)를 구동하기 위한 선회유압모터(21)가 컨트롤밸브(17)에 접속된다. 선회유압모터(21)는, 선회제어장치의 유압회로를 통하여 컨트롤밸브(17)에 접속되지만, 도 2에는 선회제어장치의 유압회로는 나타나 있지 않다. 선회유압장치에 관해서는 이후에 설명한다.

파일럿펌프(15)에는, 파일럿라인(25)을 통하여 조작장치(26)가 접속된다. 조작장치(26)는, 레버(26A), 레버(26B), 페달(26C)을 포함한다. 레버(26A), 레버(26B), 및 페달(26C)은, 유압라인(27 및 28)을 통하여, 컨트롤밸브(17) 및 압력센서(29)에 각각 접속된다. 압력센서(29)는, 전기계의 구동제어를 행하는 컨트롤러(30)에 접속되어 있다. 본 실시형태에서는, 레버(26A)가 선회조작레버로서 기능한다.

컨트롤러(30)는, 쇼벨의 구동제어를 행하는 주(主)제어부로서의 제어장치이다. 컨트롤러(30)는, CPU(Central Processing Unit) 및 내부 메모리를 포함한 연산처리장치로 구성되고, CPU가 내부 메모리에 격납된 구동제어용의 프로그램을 실행함으로써 실현되는 장치이다.

쇼벨의 경사각도를 검지하는 경사센서(32)가 상부선회체(3)에 설치되어 있다. 쇼벨이 경사지에 설치되어 있을 때에는, 경사센서(32)는 쇼벨의 경사각도를 나타내는 신호를 컨트롤러(30)에 공급한다. 경사센서(32)는 하부주행체(1)에 설치되어 있어도 된다.

다음으로, 선회유압모터(21)의 구동을 제어하는 선회제어장치에 대하여 설명한다. 선회제어장치는 선회유압모터(21)를 구동하기 위한 선회유압회로를 포함하고 있고, 당해 선회유압회로는 선회유압모터(21)와 컨트롤밸브(17) 사이에 설치된다.

도 3은 제1 실시형태에 의한 선회제어장치(200)의 유압회로를 나타내는 도면이다. 먼저, 선회유압모터(21)를 구동하기 위한 선회구동 유압회로에 대하여 설명한다. 도 3에 있어서, 선회구동 유압회로는, 선회유압모터(21)와 컨트롤밸브(17) 사이에 설치된 유압회로이다. 선회구동 유압회로는, 컨트롤밸브(17)와 선회유압모터의 A포트를 접속하는 유압라인(210A)과, 컨트롤밸브(17)와 선회유압모터의 B포트를 접속하는 유압라인(210B)과, 유압라인(210A 및 210B)을 탱크(280)에 접속하는 메이크업 유압라인(220)을 포함한다.

유압라인(210A)과 메이크업 유압라인(220) 사이에는, 고압릴리프밸브(230A)가 설치된다. 유압라인(210A)의 유압(즉, 선회유압모터(21)의 A포트에 있어서의 유압)이, 고압릴리프밸브(230A)의 릴리프압 이상이 되면, 유압라인(210A)으로부터 고압의 작동유가 고압릴리프밸브(230A)를 통하여 메이크업 유압라인(220)으로 흘러, 작동유는 저압이 되어 탱크(280)로 되돌려진다. 고압릴리프밸브(230A)와 메이크업 유압라인(220)으로 고압릴리프회로가 구성된다.

또한, 유압라인(210A)과 메이크업 유압라인(220) 사이에는, 체크밸브(240A)가 설치된다. 유압라인(210A)의 유압(즉, 선회유압모터(21)의 A포트에 있어서의 유압)이, 소정의 유압(메이크업 유압) 이하가 되면, 탱크(280) 내의 작동유가, 메이크업 유압라인(220)과 체크밸브(240A)를 통하여 유압라인(210A)으로 흘러 들어간다. 이로써, 유압라인(210A)의 작동유(즉, 선회유압모터(21)의 A포트에 있어서의 유압)는 메이크업 유압라인(220)으로부터의 작동유에 의하여 보충된다.

마찬가지로, 유압라인(210B)과 메이크업 유압라인(220) 사이에는, 고압릴리프밸브(230B)가 설치된다. 유압라인(210B)의 유압(즉, 선회유압모터(21)의 B포트에 있어서의 유압)이, 고압릴리프밸브(230B)의 릴리프압 이상이 되면, 유압라인(210B)으로부터 고압의 작동유가 고압릴리프밸브(230B)를 통하여 메이크업 유압라인(220)으로 흘러, 작동유는 저압이 되어 탱크(280)로 되돌려진다. 고압릴리프밸브(230B)와 메이크업 유압라인(220)으로 고압릴리프회로가 구성된다.

또한, 유압라인(210B)과 메이크업 유압라인(220) 사이에는, 체크밸브(240B)가 설치된다. 유압라인(210B)의 유압(즉, 선회유압모터(21)의 B포트에 있어서의 유압)이, 소정의 유압(메이크업 유압) 이하가 되면, 탱크(280) 내의 작동유가, 메이크업 유압라인(220)과 체크밸브(240B)를 통하여 유압라인(210B)으로 흘러 들어간다. 이로써, 유압라인(210B)의 작동유(즉, 선회유압모터(21)의 B포트에 있어서의 유압)는 메이크업 유압라인(220)으로부터의 작동유에 의하여 보충된다.

메인펌프(14)로부터 토출되는 고압의 작동유는, 컨트롤밸브(17)에 공급되고, 컨트롤밸브(17)로부터, 유압라인(210A) 또는 유압라인(210B)에 공급된다. 유압라인(210A)에 고압의 작동유가 공급되도록 컨트롤밸브(17)가 조작되면, 유압라인(210B)은 탱크(280)에 접속된다. 따라서, 고압의 작동유는 선회유압모터(21)의 A포트에 공급되고, 선회유압모터(21)를 구동하여 저압이 되어, 유압라인(210B)을 통하여 탱크(280)로 되돌려진다. 선회유압모터(21)가 구동됨으로써 선회기구(2)가 구동되고, 상부선회체(3)는 선회한다. 이때의 선회를 우측방향의 선회라 한다. 즉, 선회유압모터의 A포트에 유압이 공급되었을 때에는, 상부선회체(3)는 우측방향으로 선회한다.

한편, 유압라인(210B)에 고압의 작동유가 공급되도록 컨트롤밸브(17)가 조작되면, 유압라인(210A)은 탱크(280)에 접속된다. 따라서, 고압의 작동유는 선회유압모터(21)의 B포트에 공급되고, 선회유압모터(21)를 구동하여 저압이 되어, 유압라인(210A)을 통하여 탱크(280)로 되돌려진다. 선회유압모터(21)가 구동됨으로써 선회기구(2)가 구동되고, 상부선회체(3)는 선회한다. 이때의 선회를 좌측방향의 선회라 한다. 즉, 선회유압모터의 B포트에 유압이 공급되었을 때에는, 상부선회체(3)는 좌측방향으로 선회한다.

컨트롤밸브(17)는, 조작장치(26)로부터 공급되는 파일럿압에 의하여 조작된다. 조작장치(26)에는 파일럿펌프(15)로부터 유압이 공급되고 있고, 이 유압을 이용하여 조작장치(26)는 컨트롤밸브(17)를 조작하기 위한 파일럿압을 생성한다.

즉, 운전자가 상부선회체(3)를 우선회시키기 위하여 조작장치(26)의 선회조작레버(26A)를 우측으로 젖히면, 조작장치(26)는 컨트롤밸브(17)의 우측의 제어포트(17A)에 파일럿압을 공급한다. 이 파일럿압에 의하여 컨트롤밸브(17)는 조작되어, 유압라인(210A)이 메인펌프(14)에 접속되고 또한 유압라인(210B)이 탱크(280)에 접속된 상태가 된다.

한편, 운전자가 상부선회체(3)를 좌선회시키기 위하여 조작장치(26)의 선회조작레버(26A)를 좌측으로 젖히면, 조작장치(26)는 컨트롤밸브(17)의 좌측의 제어포트(17B)에 파일럿압을 공급한다. 이 파일럿압에 의하여 컨트롤밸브(17)는 조작되어, 유압라인(210B)이 메인펌프(14)에 접속되고 또한 유압라인(210A)이 탱크(280)에 접속된 상태가 된다.

이상 설명한 구성이, 상부선회체(3)를 선회시키기 위한 선회유압모터(21)를 구동제어하는 선회구동장치(200)의 구성이지만, 본 실시형태에서는 상술의 구성에 더해, 선회유압모터(21)의 감속시에 발생하는 헌팅현상을 억제하는 구성이 설치되어 있다.

헌팅현상을 억제하는 구성은, 유압라인(210A)과 탱크(280)를 접속하는 유압라인(250A)과, 유압라인(210B)과 탱크(280)를 접속하는 유압라인(250B)을 포함한다. 유압라인(250A)에는 개폐밸브(252A) 및 조리개(254A)가 설치된다. 유압라인(250B)에는 개폐밸브(252B) 및 조리개(254B)가 설치된다.

개폐밸브(252A 및 252B)는, 컨트롤러(30)로부터의 신호에 의하여 조작된다. 조작장치(26)로부터 제어포트(17A)에 공급되는 파일럿압을 전기신호로 변환하는 스위치(256A)가, 조작장치(26)와 컨트롤밸브(17)의 제어포트(17A)를 접속하는 파일럿라인(258A)에 접속되어 있다. 또한, 조작장치(26)로부터 제어포트(17B)에 공급되는 파일럿압을 전기신호로 변환하는 스위치(256B)가, 조작장치(26)와 컨트롤밸브(17)의 제어포트(17B)를 접속하는 파일럿라인(258B)에 접속되어 있다.

조작장치(26)로부터 컨트롤밸브(17)의 제어포트(17A)에 파일럿압이 공급되면, 스위치(256A)가 이를 검지하여, 검지신호(전기신호)를 컨트롤러(30)에 공급한다. 컨트롤러(30)는, 스위치(256A)로부터 검지신호가 공급되고 있을 때는, 개폐밸브(252A)를 닫고, 개폐밸브(252B)를 열도록 제어한다.

즉, 운전자가 상부선회체(3)를 우선회시키기 위하여 선회조작레버(26A)를 우측으로 젖히면, 조작장치(26)는 컨트롤밸브(17)의 우측의 제어포트(17A)에 파일럿압을 공급하므로, 스위치(256A)가 컨트롤러(30)에 검지신호를 보낸다. 이로써, 컨트롤러(30)는 개폐밸브(252A)를 닫고, 개폐밸브(252B)를 열도록 제어한다. 이때, 개폐밸브(252A)가 닫혀지므로, 컨트롤밸브(17)로부터의 고압의 작동유는, 유압라인(250A)으로는 흐르지 않고, 유압라인(210A)을 지나 선회유압모터(21)의 A포트에 공급된다. A포트에 공급된 작동유는 선회유압모터(21)을 구동시키고, B포트로부터 배출되어, 유압라인(210B)을 흘러 탱크(280)로 되돌아온다. 이때, B포트에 접속된 유압라인(210B)은 유압라인(250B)에 접속되어 있고, 개폐밸브(252B)가 열려 있으므로, B포트로부터 배출된 작동유의 일부는 유압라인(250B)을 경유하여 탱크(280)로 되돌아올 수 있다.

이상과 같이, 유압라인(250B)과 개폐밸브(252B)와 조리개(254B)로, 헌팅저감회로가 구성된다.

마찬가지로, 조작장치(26)로부터 컨트롤밸브(17)의 제어포트(17B)에 파일럿압이 공급되면, 스위치(256B)가 이를 검지하여, 검지신호(전기신호)를 컨트롤러(30)에 공급한다. 컨트롤러(30)는, 스위치(256B)로부터 검지신호가 공급되고 있을 때는, 개폐밸브(252B)를 닫고, 개폐밸브(252A)를 열도록 제어한다.

즉, 운전자가 상부선회체(3)를 좌선회시키기 위하여 선회조작레버(26A)를 좌측으로 젖히면, 조작장치(26)는 컨트롤밸브(17)의 좌측의 제어포트(17B)에 파일럿압을 공급하므로, 스위치(256B)가 컨트롤러(30)에 검지신호를 보낸다. 이로써, 컨트롤러(30)는 개폐밸브(252B)를 닫고, 개폐밸브(252A)를 열도록 제어한다. 이때, 개폐밸브(252B)가 닫혀지므로, 컨트롤밸브(17)로부터의 고압의 작동유는, 유압라인(250B)으로는 흐르지 않고, 유압라인(210B)을 지나 선회유압모터(21)의 B포트에 공급된다. B포트에 공급된 작동유는 선회유압모터(21)를 구동시키고, A포트로부터 배출되어, 유압라인(210A)을 흘러 탱크(280)로 되돌아온다. 이때, A포트에 접속된 유압라인(210A)은 유압라인(250A)에 접속되어 있고, 개폐밸브(252A)가 열려 있으므로, A포트로부터 배출된 작동유의 일부는 유압라인(250A)을 경유하여 탱크(280)로 되돌아올 수 있다.

이상과 같이, 유압라인(250A)과 개폐밸브(252A)와 조리개(254A)로, 헌팅저감회로가 구성된다.

이상과 같은 구성의 유압회로를 가지는 선회제어장치(200)에 있어서, 선회조작레버(26A)가 급격하게 중립위치를 향하여 되돌려져서, 급격한 선회감속이 행해졌을 때의 동작에 대하여 설명한다.

먼저, 비교를 위하여, 선회유압모터(21)의 감속 시에 발생하는 헌팅현상을 억제하는 구성이 설치되지 않은 경우에 대해, 도 4 (a)를 참조하면서 설명한다. 도 4 (a)는, 상부선회체(3)가 선회 감속하여 정지했을 때의, 선회유압모터(21)에 있어서의 유압의 변화를 나타내는 타임차트이다.

시각 t1에 있어서 선회조작레버(26A)가 우선회방향으로 젖혀지면, 선회유압모터(21)의 A포트로의 유압의 공급이 개시되어, 유압라인(210A)(A포트)의 유압은 상승하기 시작한다. 이때의 선회유압모터(21)의 A포트는 가속측 유압포트가 된다. 선회조작레버(26A)의 조작량은 시각 t2에 있어서 최대가 되어(선회조작레버(26A)가 우측으로 최대로 젖혀진 상태), 그 후, 최대 조작량이 유지된다. 이때, 선회유압모터의 A포트의 유압은 시각 t1으로부터 상승하기 시작하여 시각 t2를 지난 후 일정한 값이 된다. A포트의 유압이 일정해지는 것은, 유압라인(210A)의 유압이 고압릴리프밸브(230A)의 릴리프압에 도달하였기 때문이다. 즉, 선회유압모터의 A포트에 공급되는 유압은, 고압릴리프밸브(230A)에 의하여 상한이 결정되고 있다.

시각 t1으로부터 선회유압모터(21)의 A포트에 유압이 공급되므로, 선회유압모터(21)는 유압에 의하여 구동된다. 이로써 상부선회체(3)는 우선회를 시작한다. 선회속도는 시각 t2를 지나 시각 t3까지 상승한다.

여기에서, 시각 t3에 있어서, 운전자는 원하는 선회속도에 도달했다고 하여 감속하기 위해서, 선회조작레버(26A)를 하프위치를 향하여 되돌리는 조작을 행하고 있다. 여기에서, 하프위치란 최대 조작량과 중립위치의 중간위치를 나타낸다. 그러면, 유압라인(210A)으로의 유압의 공급은 정지되고, 선회유압모터(21)의 A포트의 유압은 급격하게 감소하여 제로가 된다. 이때, 시각 t3에 있어서 A포트로의 유압공급이 정지되어도, 선회유압모터(21)는 상부선회체(3)의 관성력으로 회전하므로, A포트에 있어서의 유압이 메이크업 유압보다 낮아져, 탱크(280) 내의 작동유와 고압릴리프밸브(230B)를 지난 작동유가, 메이크업 유압라인(220)과 체크밸브(240A)를 통하여 유압라인(210A)으로 흘러 들어가, A포트에 공급된다. 이 작동유가 선회유압모터(21)의 B포트로부터 토출되기 때문에, B포트에 있어서의 유압은 시각 t3으로부터 급격하게 상승하기 시작한다. 이때의 선회유압모터(21)의 B포트는 감속측 유압포트(제동측 유압포트)가 된다. 이 B포트에 있어서의 유압의 상승에 의하여, 선회유압모터(21)에 의하여 브레이크가 걸리게 되어, 상부선회체(3)의 가속은 정지된다. 이때, 유압라인(210B)은 차단되어 있으므로, 선회유압모터(21)의 B포트 및 유압라인(210B) 내의 유압은 급격하게 상승하여, 고압릴리프밸브(230B)의 릴리프압에 도달한다. 그런데, 상부선회체(3)의 급감속에 의하여 운전자가 조작하고 있는 선회조작레버(26A)의 조작량이 도 4 (a)에 나타내는 바와 같이 시각 t3과 시각 t4 사이에서 크게 변동하므로, 이에 대응하여 선회유압모터(21)의 A포트에서는 시각 t3에서 제로가 된 유압이 다시 상승, 하강을 반복한다. 또한, 선회유압모터(21)의 B포트의 유압도 시각 t3과 시각 t4 사이에서 크게 변동한다. 즉, B포트에 있어서의 유압은, 시각 t3에서부터 급격하게 상승하여 고압릴리프밸브(230A)의 릴리프압에 도달한 후, 선회조작레버(26A)의 조작이 가속방향으로 흔들리므로 다시 가속 상태가 되어, 급격하게 저하한다. 선회조작레버(26A)가 또 중립위치 방향으로 조작되므로 다시 감속상태가 되어, B포트의 압력은 급격하게 상승한다. 이 B포트에 있어서의 유압의 변동에 의하여, 상부선회체(3)의 선회운동에 헌팅현상으로서 아주 작은 충격 또는 진동이 발생한다.

선회조작레버(26A)의 조작량의 변동이 시각 t4에서 없어지면, 선회유압모터(21)의 A포트의 유압은, 선회조작레버(26A)의 조작량(젖힘 양)에 따라 정해지는 유압이 되고, 그 후, 선회유압모터(21)는 등속회전이 되어, 상부선회체(3)는 운전자의 조작에 따른 선회속도로 선회를 계속한다.

이어서, 시각 t5에 있어서, 운전자는 선회조작레버(26A)를 다시 우측으로 최대로 젖혀지도록 조작을 시작하기 때문에, 선회조작레버(26A)의 조작량은 다시 증가하여 최대 조작량이 된다. 이로써 선회유압모터(21)의 A포트에 공급되는 유압은 증대하고, 고압릴리프밸브(230A)의 릴리프압에 도달하여, 릴리프압으로 유지된다.

이어서, 시각 t6에 있어서, 운전자는 상부선회체(3)의 선회를 정지시키기 위하여, 선회조작레버(26A)를 중립위치로 되돌리기 시작한다. 그러면, 선회유압모터(21)의 A포트에 공급되고 있던 유압은 급격하게 저하되고, 그 대신에 B포트의 유압이 급격하게 상승한다. 이 B포트의 유압의 급격한 증대에 의하여, 선회유압모터(21)에 큰 브레이크가 걸려, 상부선회체(3)는 급감속한다. 이 상부선회체(3)의 급감속에 의하여, 상술한 헌팅현상이 발생하여, 선회유압모터(21)의 B포트 압력이 크게 변동하므로, 상부선회체(3)에 진동이 발생한다.

이상과 같이, 상부선회체(3)를 급감속하면, 운전자의 선회조작레버(26A)의 조작량이 변동하고, 이에 기인한 헌팅현상에 의하여 상부선회체(3)에 진동이 발생한다. 본 실시형태에서는, 이 헌팅현상을 억제하기 위하여, 개폐밸브(252A)와 조리개(254A)를 가지는 유압라인(250A)이 선회유압모터(21)의 A포트에 유압을 공급하기 위한 유압라인(210A)에 접속되고, 개폐밸브(252B)와 조리개(254B)를 가지는 유압라인(250B)이 선회유압모터(21)의 B포트에 유압을 공급하기 위한 유압라인(210B)에 접속되어 있다.

도 4 (b)는, 선회제어장치(200)가 설치되었을 경우에 있어서, 도 4 (a)에 나타내는 선회조작레버(26A)의 조작과 동일한 조작을 운전자가 행했을 경우의, 선회유압모터(21)에 있어서의 유압의 변화를 나타내는 타임차트이다.

각 시각 t1~t6에 있어서의 동작, 조작은 도 4 (a)에 나타내는 동작, 조작과 동일하지만, 도 4 (b)에 나타내는 예에서는, 헌팅현상의 발생이 억제되고 있다. 시각 t3에 있어서 상부선회체(3)의 급감속이 행해지면, 선회유압모터(21)의 B포트의 유압은 상승하지만, 그 상승은 도 4의 저압의 릴리프압으로 일정하게 되어 있다.

즉, 시각 t3에 있어서 선회조작레버(26A)로부터 컨트롤밸브(17)의 제어포트(17A)에 공급되는 파일럿압을 스위치(256A)가 검지하여, 컨트롤러(30)에 검지신호를 보낸다. 검지신호를 받으면, 컨트롤러(30)는 개폐밸브(252B)를 열도록 제어한다. 이로써, 선회유압모터(21)의 B포트로부터 토출되는 작동유는, 유압라인(210B)을 지나 탱크(280)로 흐르게 된다. 단, 유압라인(210B)의 도중에는 조리개(254B)가 설치되어 있어, 소정의 유로 저항이 얻어지므로, 시각 t3 이후에 선회유압모터(21)의 B포트로부터 토출되는 작동유의 유압은 어느 정도 상승한다. 이 유압이 적당한 제동력을 발생시키게 되어, 선회유압모터(21)에서 급격한 브레이크가 걸리는 일은 없다. 따라서, 상부선회체(3)의 감속도 과도하게 급격한 감속이 되지는 않고, 운전자의 선회조작레버(26A)의 조작에 영향을 미치는 감속이 되지는 않기 때문에, 헌팅현상의 발생이 억제된다.

시각 t6에 있어서의 선회 정지시의 선회유압모터(21)의 B포트에 있어서의 유압의 변화도, 시각 t3 이후의 B포트에 있어서의 유압의 변화와 동일하다. 일정 속도의 선회상태로부터 감속의 선회 상태로 전환될 때에, 파일럿압의 변화에 대응하여 유압라인(210)을 좁히도록 컨트롤밸브(17)가 제어됨과 함께, 컨트롤러(30)는 개폐밸브(252B)를 열도록 제어한다. 이로써, B포트로부터 토출된 작동유는 조리개(254B)를 통과하여 탱크(280)로 되돌아오기 때문에, B포트에 있어서의 유압은 급격하게 상승하지 않는다. 시각 t6 이후에 B포트에 있어서의 유압은 적절하게 상승하고, 그 유압이 고압릴리프밸브(230B)의 릴리프압에 도달하면, 그 유압으로 유지된다. 그 후, 선회유압모터(21)의 회전 속도가 감소하면 B포트에서의 유압은 저하되고, 상부선회체(3)의 선회가 정지하면 유압은 제로가 된다. 이상과 같이 시각 t6 이후의 선회 정지시에 있어서도 급감속은 발생하지 않고, 운전자 관성력이 선회조작레버(26A)의 조작에 영향을 미치는 감속이 되지는 않기 때문에, 헌팅현상의 발생이 억제된다. 이와 같이, 가속하고 있는 선회 상태로부터 일정 속도의 선회 상태로 전환될 때, 또는, 일정 속도의 선회 상태로부터 감속의 선회 상태로 전환될 때에, 파일럿압의 변화에 대응하여 감속측의 유압라인을 좁히도록 컨트롤밸브(17)가 조작됨과 함께, 컨트롤러(30)가 감속측의 헌팅저감회로를 열도록 제어함으로써, 헌팅현상의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 가속하고 있는 선회 상태로부터 감속의 선회 상태로 전환될 때도, 동일하게 제어된다.

다음으로, 제2 실시형태에 의한 선회제어장치(200A)에 대해, 도 5를 참조하면서 설명한다. 도 5는 제2 실시형태에 의한 선회제어장치(200A)의 유압회로를 나타내는 도면이다.

도 5에 나타내는 선회제어장치(200A)의 유압회로의 구성은, 도 3에 나타내는 제1 실시형태에 의한 선회제어장치(200)에 있어서의 조리개(254A, 254B)가 각각 저압릴리프밸브(260A, 260B)로 치환된 것이다. 따라서, 도 5에 있어서 도 3에 나타내는 구성부품과 동등한 부품에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명은 생략한다.

본 실시형태에서는, 예컨대 우선회 감속시에 선회유압모터의 B포트로부터 토출되는 작동유는, 저압릴리프밸브(260B)를 통하여 탱크(280)로 되돌려진다. 즉, 감속시에 B포트에 있어서의 유압을 어느 정도 상승시키면서 탱크(280)로 되돌리는 기능을, 조리개(254B) 대신에 저압릴리프밸브(260B)로 실현하고 있다. 따라서, 본 실시형태에서는, 유압라인(250B)과 개폐밸브(252B)와 저압릴리프밸브(260B)로, 헌팅저감회로가 구성된다. 마찬가지로, 유압라인(250A)과 개폐밸브(252A)와 저압릴리프밸브(260A)로, 헌팅저감회로가 구성된다.

도 6은, 선회제어장치(200A)가 설치된 경우에 있어서, 도 4 (a)에 나타내는 선회조작레버(26A)의 조작과 동일한 조작을 운전자가 행하였을 경우의, 선회유압모터(21)에 있어서의 유압의 변화를 나타내는 타임차트이다.

각 시각 t1~t6에 있어서의 동작, 조작은 도 4 (a)에 나타내는 동작, 조작과 동일하지만, 도 6에 나타내는 예에서는, 헌팅현상의 발생이 억제되고 있다. 시각 t3에 있어서 상부선회체(3)의 급감속이 행해지면, 선회유압모터(21)의 B포트의 유압은 상승하지만, 그 상승은, B포트에 있어서의 유압이 저압릴리프밸브(260B)의 릴리프압을 넘은 시점부터는, 저압의 릴리프압으로 일정하게 되어 있다.

즉, 시각 t3에 있어서 개폐밸브(252B)가 열려도, B포트에 있어서의 유압이 저압릴리프밸브(260B)의 릴리프압이 될 때까지는, 작동유는 유압라인(250B)을 통하여 탱크(280)로는 되돌아오지 않아서, B포트에 있어서의 유압(유압라인(210B) 내의 유압)은 급격하게 상승한다. 그러나, B포트에 있어서의 유압(유압라인(210B) 내의 유압)이 저압릴리프밸브(260B)의 릴리프압이 되면, B포트로부터 토출된 작동유의 일부는 유압라인(250B)을 흘러 저압릴리프밸브(260B)를 통하여 탱크(280)로 되돌아올 수 있다. 저압릴리프밸브(260B)는, 상술의 조리개(254B)와 마찬가지로 소정의 유로 저항을 가지고 있다. 이로써, B포트에 있어서의 유압의 상승은 억제되고, 급격한 감속이 억제되어, 헌팅현상의 발생이 억제된다.

시각 t6 이후도, 시각 t3 이후와 동일한 선회 감속이 되어, B포트에 있어서의 유압의 상승은 억제되고, 급격한 감속이 억제되어, 헌팅현상의 발생이 억제된다.

시각 t7에서 선회조작레버(26A)가 중립위치로 되돌려지면, 개폐밸브(252B)로의 신호가 공급되지 않게 되기 때문에, 개폐밸브(252B)가 닫혀진다. 이로써, 저압릴리프밸브(260B)에는 작동유가 흐르지 않게 되어, B포트에 있어서의 유압에 대한 저압릴리프밸브의 기능은 작용하지 않게 된다. 따라서, B포트에 있어서의 유압은, 저압릴리프압으로부터 상승하여, 고압릴리프압까지 도달한다. 이와 같이, 선회 정지시에 진동을 억제할 수 있다.

다음으로, 제3 실시형태에 의한 선회제어장치(200B)에 대해, 도 7을 참조하면서 설명한다. 도 7은 제3 실시형태에 의한 선회제어장치(200B)의 유압회로를 나타내는 도면이다.

도 7에 나타내는 선회제어장치(200B)의 유압회로의 구성은, 도 5에 나타내는 제2 실시형태에 의한 선회제어장치(200A)에 있어서의 저압릴리프밸브(260A, 260B)의 기능과 고압릴리프밸브(230A, 230B)의 기능을 각각 2단 릴리프밸브(270A, 270B)로서 하나로 합친 것이다. 도 7에 있어서 도 5에 나타내는 구성부품과 동등한 부품에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명은 생략한다.

본 실시형태에서는, 선회유압모터(21)의 구동유압회로에 원래 구비되어 있는 고압릴리프밸브(230A, 230B)를 각각 2단 릴리프밸브로 함으로써, 예컨대 우선회 감속시의 B포트에 있어서의 유압의 상승은 억제하고, 이로써 상부선회체(3)의 급격한 감속을 억제하여 헌팅현상의 발생을 억제하고 있다. 2단 릴리프밸브(270A, 270B)의 릴리프압의 전환은, 컨트롤러(30)로부터의 신호로 행해진다. 예컨대, 스위치(256A)로부터 검지신호가 컨트롤러(30)에 공급되면, B포트에 있어서의 유압이 급격하게 상승한다고 판단하여, 컨트롤러(30)는 시각 t1에 있어서 2단 릴리프밸브(270B)에 대해서 전환 신호를 보내, 릴리프밸브를 고압릴리프압으로부터 그보다 낮은 예컨대 제2 실시형태에 있어서의 저압릴리프밸브와 동일한 저압릴리프압에서도 작용하도록 저압릴리프밸브의 기능을 ON으로 한다. 시각 t1에서 선회조작레버(26A)가 조작되면, 감속측의 2단 릴리프밸브(270B)에 신호가 공급되어, 저압릴리프밸브의 기능이 ON상태가 된다. 따라서, B포트에 있어서의 유압이 저압릴리프압 이상이 되면, 작동유는 메이크업 유압라인(220)을 통해 탱크(280)로 되돌려진다. 이로써, 시각 t3, t6에 있어서, 조작자가 선회조작레버(26A)를 중립위치나 하프위치를 향해 되돌리는 조작을 행해도, 헌팅현상의 발생을 억제할 수 있다.

시각 t7에서 선회조작레버(26A)가 중립위치로 되돌려지면, 2단 릴리프밸브(270B)로의 신호가 공급되지 않게 되므로, 저압릴리프밸브의 기능이 작용하지 않게 된다. 따라서, B포트에 있어서의 유압은, 저압릴리프압으로부터 상승하여, 고압릴리프압까지 도달한다. 이와 같이, 선회 정지시에 진동을 억제할 수 있다. 이때의 선회유압모터(21)의 B포트에 있어서의 유압의 변화는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 도 6에 나타내는 변화와 동일해진다.

이상과 같이, 본 실시형태에서는, 2단 릴리프밸브(270A)의 저압릴리프밸브의 기능과 메이크업 유압라인(220)으로, 헌팅저감회로가 구성된다. 마찬가지로, 2단 릴리프밸브(270B)의 저압릴리프밸브의 기능과 메이크업 유압라인(220)으로, 헌팅저감회로가 구성된다.

이상의 실시형태는 모두, 쇼벨이 평지에 설치되어 있어서, 선회유압모터(21)에 컨트롤밸브(17)로부터 유압이 공급되고 있지 않을 때는, 선회유압모터(21)의 A포트 및 B포트에는 유압이 발생하고 있지 않는 것으로 하였다. 여기에서, 쇼벨이 경사지에 설치되어 있는 경우에는, 상부선회체(3)의 무게중심위치와 선회중심위치가 상이한 경우, 상부선회체(3)의 무게중심이 경사를 따라 하강하려고 하는 선회력이 작용하여, 처음부터 선회유압모터(21)의 A포트 또는 B포트에 유압이 발생하고 있는 경우가 있다. 즉, 쇼벨이 경사져 있음으로써, 상부선회체(3)가 중력만으로 선회하려고 하고 있는 경우가 있다.

통상의 제어라면, 선회조작레버(26A)가 중립위치에 있을 때에는(즉, 선회조작되어 있지 않은 경우), A포트에 접속된 유압라인(210A) 및 B포트에 접속된 유압라인(210B)의 양방이 차단된 상태로 되어 있어, 선회유압모터(21)에 의하여 양 선회방향으로 브레이크가 걸려 있게 된다.

쇼벨이 경사지에 설치되어 있는 경우에도, 선회유압모터(21)에 의하여 양 선회방향으로 브레이크가 걸려 있어, 상부선회체(3)는 선회하지 않도록 되어 있다. 그러나, 상술한 선회제어장치가 장착된 쇼벨이 경사지에 설치되어 있어 상부선회체(3)에 선회력이 발생하고 있을 때에, 선회조작레버(26A)가 약간 조작되었을 경우에는, 상부선회체(3)가 운전자의 의도에 반하여 경사를 따라 선회해 버릴 우려가 있다.

구체적으로는, 예컨대 도 3에 나타내는 선회제어장치(200)가 장착된 쇼벨이, 상부선회체(3)에 우측방향으로 선회력이 작용하는 경사지에 설치되어 있는 경우를 생각한다. 이 경우, 선회조작레버(26A)가 중립위치이며 상부선회체(3)가 선회조작되고 있지 않을 때는, 경사에 기인하여 상부선회체(3)에 가해지고 있는 선회력에 의하여 선회유압모터(21)의 B포트에 있어서의 유압이 상승하고 있다. 이 상태에 있어서, 도 9에 나타내는 바와 같이, 선회조작레버(26A)가 약간 우선회방향으로 조작되자 마자 중립위치로 되돌려졌을 경우, 선회유압모터(21)의 A포트에 유압이 공급됨과 동시에, 유압라인(210B) 및 유압라인(250B)을 통하여 B포트에 접속되어 있는 개폐밸브(252B)가 열리게 된다. 개폐밸브(252B)가 열리면 B포트에 있어서의 유압은 감소해 나가고, A포트에 있어서의 유압의 상승에 따라 A포트에 있어서의 유압이 B포트에 있어서의 유압보다 커지면, 상부선회체(3)는 우선회를 시작한다.

그러나, 상부선회체(3)는 우선회를 시작한 후, 선회조작레버(26A)를 하프위치를 향해 되돌리는 조작을 행하면, A포트에 있어서의 유압은 감소하지만, 개폐밸브(252B)가 열린 채이므로, B포트에 브레이크압을 발생시킬 수 없다. 이로 인하여, 상부선회체(3)의 무게를 지지하지 못하여, 선회조작레버(26A)를 중립위치로 되돌릴 때까지 상부선회체(3)는 경사를 따라 우선회해 버린다.

이러한 의도하지 않은 선회를 방지하기 위하여, 경사지에 쇼벨이 설치되어 있을 때는, 개폐밸브(252A, 252B)를 열리지 않도록 제어하는 것이 바람직하다. 예컨대, 선회조작레버(26A)가 조작되고 있지 않을 때에, 스위치(256A, 256B) 중 어느 것으로부터의 검지신호가 출력되고 있을 때에는, 컨트롤러(30)는 쇼벨이 경사지에 설치되어 있다고 판단하여, 선회조작레버(26A)가 조작되었다고 해도, 개폐밸브(252A, 252B)를 열리지 않도록 제어한다. 이로써, 도 9에 나타내는 바와 같이, 선회유압모터(21)의 B포트에 있어서의 유압은, 선회조작레버(26A)가 중립위치로 되돌려지면 다시 상승하여, 경사에 의하여 선회하지 않도록 선회유압모터(21)에 의하여 브레이크가 걸린 상태로 되돌릴 수 있다.

다만, 쇼벨이 경사지에 설치되어 있는지의 여부는, 쇼벨에 설치된 경사센서(32)로부터의 신호에 근거하여 컨트롤러(30)에 의하여 판단해도 된다. 즉, 컨트롤러(30)는, 경사센서(32)로 검출한 경사각도가 소정의 값보다 큰 경우에는, 선회조작레버(26A)가 조작되었다고 해도, 개폐밸브(252A, 252B)를 열리지 않도록 제어한다. 또한, 경사도는 경사센서(32)뿐만 아니라, 선회유압라인(210A, 210B)에 설치된 유압센서의 검출치에 의하여 검출해도 된다.

1 하부주행체
1A, 1B 주행유압모터
2 선회기구
3 상부선회체
4 붐
5 암
6 버킷
7 붐실린더
8 암실린더
9 버킷실린더
10 캐빈
11 엔진
14 메인펌프
15 파일럿펌프
16 고압유압라인
17 컨트롤밸브
21 선회유압모터
25 파일럿라인
26 조작장치
26A 선회조작레버
26B 레버
26C 페달
27 유압라인
28 유압라인
29 압력센서
30 컨트롤러
32 경사센서
200, 200A, 200B 선회제어장치
210A, 210B 유압라인
220 메이크업 유압라인
230A, 230B 고압릴리프밸브
240A, 240B 체크밸브
250A, 250B 유압라인
252A, 252B 개폐밸브
254A, 254B 조리개
256A, 256B 스위치
258A, 258B 파일럿라인
260A, 260B 저압릴리프밸브
270A, 270B 2단 릴리프밸브
280 탱크

Claims

유압모터에 의하여 선회체를 선회시키는 선회제어장치로서,
상기 유압모터를 구동하기 위하여 작동유를 공급하는 유압라인의 유압을 제1 릴리프압으로 릴리프하는 고압릴리프회로와,
상기 유압모터가 구동하고 있을 때에 작동유가 토출되고 있는 감속측 유압포트에 접속된 유압라인의 유압을, 상기 제1 릴리프압보다 낮은 압력으로 억제하는 헌팅저감회로
를 가지고,
상기 선회체의 선회를 조작하는 조작레버가 중립위치로 되돌아가기 전에, 상기 감속측 유압포트에 접속된 상기 헌팅저감회로를 여는 선회제어장치.
청구항 1에 있어서,
상기 조작레버의 조작에 의한 입력에 대응하여 상기 헌팅저감회로를 여는 선회제어장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
감속측 유압포트의 유압이 가속측 유압포트의 유압보다 클 때에는, 상기 헌팅저감회로를 닫고, 상기 조작레버의 조작에 관계없이 상기 헌팅저감회로를 닫은 상태를 유지하는 선회제어장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
경사센서 및 상기 유압라인의 유압센서 중의 적어도 일방에서 검출한 경사도가 소정의 경사도보다 클 때에는, 상기 헌팅저감회로를 닫고, 상기 조작레버의 조작에 관계없이 상기 헌팅저감회로를 닫은 상태를 유지하는 선회제어장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 헌팅저감회로는,
개폐밸브와,
소정의 유로 저항을 가지는 조리개
를 가지는 선회제어장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 헌팅저감회로는,
개폐밸브와,
상기 제1 릴리프압보다 낮은 제2 릴리프압으로 동작하는 저압릴리프밸브
를 가지는 선회제어장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 헌팅저감회로의 기능을 상기 고압릴리프회로의 고압릴리프밸브에 내장하여 2단 릴리프밸브로 한 선회제어장치.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 선회체가 경사지에 설치되어 있다고 판단되면, 상기 헌팅저감회로는 닫혀진 채로 있는 선회제어장치.