KR100641393B1 - 유압제어회로 및 유압제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피드백 제어에 의해 제어밸브의 절환위치를 보정하여 유압펌프 측에 과부하가 작용하지 않도록 함으로써 과부하에 의한 발열과 에너지 손실을 줄이도록 한 유압제어회로 및 유압제어방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 유압제어회로는 조작신호를 발생하는 조작레버와, 파일럿 신호압에 의해 작동되어 유압펌프에서 토출되어 액추에이터에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 제어밸브와, 제어밸브의 절환위치를 검출하는 변위센서와, 유압펌프 측에 작용하는 펌프압력을 검출하는 펌프압력센서와, 제어밸브에 파일럿 신호압을 공급하는 전자비례밸브와, 조작신호를 입력받아 파일럿 신호압을 결정하여 제어신호를 전자비례밸브에 출력하며 변위센서와 펌프압력센서의 신호를 입력받아 저장된 기준데이터와 비교하여 제어밸브의 절환위치를 보정하기 위한 제어신호를 전자비례밸브에 출력하는 제어부를 포함한다.
제어밸브, 스풀스틱, 피드백제어, 스트로크센서, 스풀변위, 과부하

Description

유압제어회로 및 유압제어방법{Hydraulic control circuit and method thereof}
도 1은 종래 기술에 따른 유압제어회로의 개략도,
도 2는 조작레버의 파일럿 신호압 변화에 따른 제어밸브 스풀의 유로 면적 변화를 도시하는 그래프,
도 3은 조작레버의 파일럿 신호압 변화에 따른 유압펌프 토출 유량의 변화를 도시하는 그래프,
도 4는 조작레버의 파일럿 신호압 변화에 따른 제어밸브 스풀의 이동 스트로크 변화를 도시하는 그래프,
도 5는 시간의 변화에 따른 파일럿 신호압의 변화에 대한 펌프압력의 변화를 도시하는 그래프,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압제어회로의 개략도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압제어회로의 신호흐름을 나타내는 개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 유압펌프 13 : 전자비례밸브 20 : 출력부
2 : 유압실린더 14 : 조작레버 21a,21b : 기준데이터
3 : 제어밸브 15 : 레귤레이터 21 : 저장부
3a,3b : 파일럿 입구 16 : 전자감압밸브 22 : 변위센서
10 : 공급라인 17 : 제어기 23 : 펌프압력센서
11 : 파일럿 신호라인 18 : 수신부 T : 저장탱크
12 : 파일럿 펌프 19 : 연산부
본 발명은 유압제어회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피드백 제어에 의해 제어밸브의 절환위치를 보정하여 유압펌프 측에 과부하가 작용하지 않도록 함으로써 과부하에 의한 발열과 에너지 손실을 줄이도록 한 유압제어회로 및 유압제어방법에 관한 것이다.
굴삭기와 같은 건설중장비에는 붐과 아암 등의 작업장치를 구동하기 위한 유압제어회로가 사용된다. 작업장치는 유압실린더와 같은 액추에이터에 의해 작동이 이루어지는데, 제어밸브가 유압펌프로부터 토출되는 압유를 유압실린더에 공급하고 유압실린더에서 배출되는 압유를 저장탱크로 회수함으로써 액추에이터를 구동한다.
도 1은 종래 기술에 따른 유압제어회로의 개략도를 나타낸 것으로, 도시되는 회로는 포지티브 방식의 유압제어회로(Positive hydraulic control system)에 해당한다.
포지티브 방식의 유압제어회로는 유압펌프(1)가 조작레버(4)의 조작량에 비 례하는 유량의 압유를 토출하도록 하여 유압실린더(2)를 구동하는 방식이다. 종래 기술에 따른 유압제어회로의 구성과 작동관계를 설명하면 다음과 같다.
유압펌프(1)에서 토출되는 압유는 제어밸브(3)에 의해 유압실린더(2)에 공급된다. 제어밸브(3)는 조작레버(4)가 조작되어 발생되는 파일럿 신호압에 의해 작동되어 유압펌프(1)의 압유를 유압실린더(2)에 공급하고 유압실린더(2)에서 배출되는 압유를 저장탱크(T)로 배출하도록 이루어진다.
제어기(5)는 유압펌프(1)를 제어하여 유압펌프(1)가 조작레버(4)의 조작량에 비례하는 압유를 토출하도록 하는데, 이를 위해 조작레버(4)의 파일럿 신호라인 상에 파일럿 신호압을 검출하는 압력센서(9)가 설치되고 압력센서(9)가 검출하는 파일럿 신호압은 전기적 신호로 제어기(5)에 입력된다. 압력센서(9)의 전기적 신호는 조작레버(4)의 조작량을 나타내므로 제어기(5)는 압력센서(9)로부터 입력된 신호에 의해 해당 유량 값을 연산하여 전자감압밸브(7)에 제어신호를 전달한다. 전자감압밸브(7)는 제어기(5)로부터 제어신호를 전달받아 레귤레이터(8)를 제어하여 유압펌프(1)의 토출 유량을 제어하므로, 유압펌프(1) 토출 유량의 제어는 조작레버(4)의 조작량에 비례하여 이루어진다.
그러나 이와 같은 종래 기술에 따르면, 조작레버(4)의 조작량, 즉 파일럽 압력에 따라 유압펌프(1)의 토출 유량을 제어할 수는 있지만 파일럿 압력만큼 제어밸브(3)의 스트로크가 형성되지않는 즉, 오차가 발생하는 경우 유압펌프(1)에 작용하는 과부하를 제어할 수 없는 문제점이 있다.
건설중장비에서 작업장치의 속도 제어는 유압제어회로의 제어밸브(3)가 압유의 유량을 제어하는 방식에 의해 이루어진다. 제어밸브(3)의 스풀에는 압유가 통과 하도록 유로를 형성하는 오리피스가 설치되는데, 파일럿 신호압이 제어밸브(3)에 인가되면 스풀이 이동하여 유로의 개구 면적이 변화됨으로써 제어밸브(3)를 통과하는 압유의 유량이 변화하여 작업장치의 속도가 제어된다.
그런데 붐과 같은 작업장치는 자중에 의해 낙하하기 때문에 이를 제어하는 제어밸브(3)에는 유압실린더와 저장탱크를 연결하는 유로로서 대단히 작은 면적으로 이루어지는 미터 아웃 오리피스(meter-out orifice)가 사용된다. 압유가 좁은 유로인 미터 아웃 오리피스를 통과할 때에는 고속의 유동이 발생하는데, 이 때 스풀 랜드의 벽면에 작용하는 압력 힘의 불균형으로 인해 제어밸브(3) 내부에 유동력(flow force)이 발생한다.
이와 같이 제어밸브(3) 스풀의 축 방향으로 작용하는 유동력은 제어밸브(3)의 가제어성과 서보시스템에 큰 영향을 미친다. 스풀을 이동시켜 오리피스의 유로 면적을 증가시키고자 할 때에 유동력은 스풀의 이동 방향에 반대로 작용하기 때문에 스풀이 조작레버(4)의 조작량에 비례하여 이동하지 않는 스틱 현상(stick effect)이 발생한다.
도 2는 조작레버의 파일럿 신호압 변화에 따른 제어밸브 스풀의 유로 면적 변화를 도시하는 그래프이고, 도 3은 조작레버의 파일럿 신호압 변화에 따른 유압펌프 토출 유량의 변화를 도시하는 그래프이다.
도 2에 도시된 그래프 가운데, C-T1 선도는 제어밸브 스풀에 형성되는 가장 작은 면적의 유로인 미터 아웃 오리피스의 파일럿 신호압 변화에 따른 정상적인 유로 면적 변화를 나타낸다. 또한 P-N 선도는 유압펌프와 중립유로를 연결하여 압유 를 저장탱크로 배출하는 유로의 면적 변화를 나타내고, P-C 선도는 유압펌프와 유압실린더를 연결하는 유로의 면적 변화를 나타낸다.
C-T2 선도는 미터 아웃 오리피스의 비정상적인 유로 면적 변화를 나타낸다. C-T2 선도에 따르면 파일럿 신호압이 제어밸브에 입력되어도 유동력에 의해 스풀이 정상적으로 이동되지 않아 정체구간이 발생하면서 미터 아웃 오리피스의 유로 면적이 변화하는 정도가 C-T1 선도에 비교하여 대단히 작게 이루어짐을 알 수 있다.
도 3에 도시된 것처럼 조작레버가 크게 조작되어 파일럿 신호압이 증가하면 유압펌프의 토출 유량도 크게 증가한다. 그런데 이 때에 유동력의 작용으로 인해 제어밸브 스풀의 작동상태가 C-T2 선도를 따라 이루어지는 경우라면 유압펌프에서 토출되는 많은 유량의 압유가 미터 아웃 오리피스를 통과할 때에 심한 유동력이 발생되어 유압펌프(1) 측에 과부하가 작용하고 스풀이 조작레버의 조작량에 비례하여 작동되지 않는다.
도 4는 조작레버의 파일럿 신호압 변화에 따른 제어밸브 스풀의 이동 스트로크 변화를 도시하는 그래프이고, 도 5는 시간의 변화에 따른 파일럿 신호압의 변화에 대한 펌프압력의 변화를 도시하는 그래프이다.
도 4에 도시되는 실선 그래프 A는 파일럿 신호압에 의해 제어밸브(3) 스풀이 정상적으로 이동될 때의 이동 스트로크를 나타내고, 점선 그래프 B는 제어밸브(3) 스풀이 비정상적으로 이동될 때의 이동 스트로크를 나타낸다.
도 5에서 사선으로 표시되는 그래프 C는 제어밸브가 정상적으로 작동되는 경우 펌프압력의 변화를 나타내고, 점선 그래프 D는 과부하가 작용할 때의 펌프압력 의 변화를 나타낸다.
정상적인 경우 제어밸브(3)의 스풀은 도 4의 그래프 A와 같이 제어밸브(3)에 입력되는 파일럿 신호압의 크기에 비례하여 이동하지만, 심한 유동력이 발생하는 비정상적인 경우 제어밸브(3) 스풀의 이동 스트로크는 파일럿 신호압의 크기에 비례하지 않는다. 점선 그래프 B를 참조하면 제어밸브(3)의 스풀은 파일럿 신호압이 증가하여도 정지하여 이동하지 않다가 어느 순간 갑자기 이동하는 모습을 보인다.
이와 같이 제어밸브(3)가 비정상적으로 작동될 때에는 도 5의 그래프 D와 같이 유압펌프(1) 측에 과부하가 발생하는데, 유압펌프(1) 측에 작용하는 과부하는 에너지 손실의 주요한 원인이 된다. 또한 제어밸브(3)의 스풀이 파일럿 신호압에 비례하여 이동하지 않는 현상은 장비의 조작성이 현저히 불량해지는 것을 의미한다.
제어밸브(3)에 발생하는 유동력은 제어밸브(3)의 가제어성과 서보시스템에 큰 영향을 미칠 뿐만 아니라 에너지 손실의 원인이 되기 때문에, 제어밸브(3)와 유압제어회로 전체의 안정성 확보를 위해서는 제어밸브(3)의 스풀에 작용하는 유동력을 극복하여야 한다.
종래에는 제어밸브(3)의 스풀 및 슬리브의 형상을 변경하거나 제어밸브(3)의 구조를 변경시키는 등의 방법을 이용하여 유동력의 크기를 부분적으로 줄이거나 보상하고자 하는 기술이 개발되어 왔으나 제어밸브(3)에 실제로 적용할 수 없는 경우가 많았다. 또한 제어밸브(3) 구조를 변경하여도 유동력을 완전히 제거할 수는 없어 안정적인 유압제어회로 설계를 어렵게 하는 주요한 요인으로 작용하고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 회로의 압력이 정상적으로 유지되므로 보다 효율적이고 정확하게 액추에이터를 구동할 수 있는 유압제어회로 및 유압제어방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 피드백 제어에 의해 제어밸브의 절환위치를 보정하여 유압펌프 측에 과부하가 작용하지 않도록 함으로써 유압제어회로의 과부하에 의한 발열과 에너지 손실을 줄이는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 제어밸브에 유동력이 작용하여 조작레버의 조작량에 비례하여 제어밸브가 정상적으로 작동되지 않는 경우 피드백 제어에 의해 제어밸브의 절환위치를 보정하므로 조작성이 향상되어 보다 정확한 유압제어가 가능한 유압제어회로 및 유압제어방법을 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 피드백 제어에 의해 제어밸브의 절환위치를 보정하도록 이루어지는 유압제어회로 및 유압제어방법을 제공한다.
본 발명에 따른 유압제어회로는 유압펌프의 압유를 제어하여 액추에이터를 구동하기 위한 것으로, 조작량에 따른 조작신호를 발생하는 조작레버와, 유압펌프와 액추에이터를 연결하는 공급라인 상에 설치되며 파일럿 신호압에 의해 작동되어 유압펌프에서 토출되어 액추에이터에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 제어밸브와, 제어밸브의 단부에 설치되어 제어밸브의 절환위치를 검출하는 변위센서와, 공급라인 상에 설치되어 유압펌프 측에 작용하는 펌프압력을 검출하는 펌프압력센서와, 외부의 제어신호에 의해 작동되어 제어밸브에 파일럿 신호압을 공급하는 적어도 하나 이상의 전자비례밸브와, 조작레버의 조작신호를 입력받아 제어밸브에 공급될 파일럿 신호압을 결정하여 그에 해당하는 제어신호를 전자비례밸브에 출력하며 변위센서와 펌프압력센서의 신호를 입력받아 저장된 기준데이터와 비교하여 제어밸브의 절환위치를 보정하기 위한 스트로크 에러(ERROR)보정 제어신호를 전자비례밸브에 출력하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 따른 유압제어방법은 조작레버가 조작되면 전자비례밸브에 의해 제어밸브를 작동시켜 유압펌프의 압유를 제어함으로써 액추에이터를 구동하기 위한 것으로, 조작량에 따라 조작레버가 발생하는 조작신호를 수신하는 제1 단계와, 수신된 조작신호에 대응하여 제어밸브에 공급될 파일럿 신호압을 결정하고 그에 해당하는 제어신호를 전자비례밸브에 출력하는 제2 단계와, 유압펌프 측에 작용하는 펌프압력을 검출하는 펌프압력센서의 신호와 제어밸브의 절환위치를 검출하는 변위센서의 신호를 수신하는 제3 단계와, 펌프압력센서의 신호와 변위센서의 신호를 저장된 기준데이터와 비교하여 제어밸브의 정상 작동 여부를 판단하는 제4 단계와, 제어밸브가 정상적으로 작동하지 않는 것으로 판단된 경우 제어밸브의 절환위치를 보정하기 위한 스트로크 에러보정 제어신호를 전자비례밸브에 출력하는 제5 단계를 포함한다.
바람직하게는 제어기는 상술한 제4 단계에서 현재 파일럿 신호압의 기준데이터에 대하여 제어 밸브의 절환위치와 펌프압력 모두에 오차가 발생하는 경우 제어밸브가 정상적으로 작동하지 않는 것으로 판단하여 제어밸브의 절환위치를 보정하기 위한 스트로크 에러보정 제어신호를 전자비례밸브에 출력한다.
또한 제어기의 기준데이터는 파일럿 신호압의 변화에 대한 절환밸브의 절환위치 변화량과, 파일럿 신호압의 변화에 대한 펌프압력의 변화량인 것이 바람직하다.
또한 제어기의 기준데이터는 파일럿 신호압의 변화에 대한 절환밸브의 절환위치 변화량과, 절환밸브의 절환위치 변화에 대한 펌프압력의 변화량일 수 있다.
여기에서 기준데이터로 저장되는 펌프압력의 변화량은 제어밸브의 제작 공차를 고려한 펌프압력의 최대치와 최소치 사이의 압력범위로 하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부 도면의 바람직한 실시예 들을 통하여, 본 발명에 따른 유압제어회로의 구성과 작용을 보다 구체적으로 살펴본다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압제어회로의 개략도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압제어회로의 신호흐름을 나타내는 개략도이다.
본 발명에 따른 유압제어회로는 압유를 토출하는 유압펌프(1)와, 유압펌프(1)로부터 토출되는 압유를 공급받아 액추에이터인 유압실린더(2)에 공급하고 유압실린더(2)로부터 배출되는 압유를 저장탱크(T)로 배출함으로써 유압실린더(2)를 구동하는 제어밸브(3)를 포함한다.
제어밸브(3)는 유압펌프(1)와 유압실린더(2)를 연결하는 공급라인(10) 상에 설치되며, 제어밸브(3) 양측 단부에는 파일럿 신호라인(11)에 연결되는 파일럿 입구(3a,3b)가 설치된다. 파일럿 신호라인(11)은 파일럿 펌프(12)에 의해 발생되는 파일럿 신호압을 공급하는 기능을 한다. 제어밸브(3) 내에는 스풀(미도시)이 슬라 이딩 이동 가능하도록 설치되므로, 파일럿 신호라인(11)을 통해 파일럿 신호압이 입력되면 스풀(미도시)이 좌우로 이동한다.
도시되어 있지는 않으나 스풀의 외측에는 유압펌프(1)와, 저장탱크(T)와, 유압실린더(2)의 각각을 연결할 수 있도록 유로가 형성되므로, 스풀이 제어밸브(3) 내에서 좌우로 이동됨에 따라 이들 유로가 개방·폐쇄되고, 또한 유로의 면적이 변화하면서 제어밸브(3)를 통과하는 유량이 달라진다.
파일럿 펌프(12)와 연결되는 파일럿 신호라인(11) 상에는 전자비례밸브(13)가 설치되는데, 후술하는 제어기(17)로부터 제어신호가 전달되면 전자비례밸브(13)가 작동되어 파일럿 신호압을 제어밸브(3)의 파일럿 입구(3a,3b)에 공급한다.
제어기(17)의 수신부(18)는 조작레버(14)에 연결되어 조작신호를 수신하고, 연산부(19)는 조작신호에 대응되는 제어신호를 연산하여 출력부(20)가 전자비례밸브(13)에 전달한다. 즉 조작레버(14)는 조작량에 비례하는 조작신호를 출력하며, 제어기(17)는 조작레버(14)의 조작신호에 해당하는 유량을 연산하여 이에 대응하는 조작신호를 전자비례밸브(13) 출력한다. 이와 같이 조작레버(14)와 제어기(17)와 전자비례밸브(13)가 서로 연동하여 작동됨에 따라 조작레버(14)의 조작량에 비례하여 제어밸브(3)가 절환되면서 유압펌프(1)의 압유가 유압실린더(2)에 공급되어 유압실린더(2)의 구동이 이루어진다.
유압펌프(1)는 레귤레이터(15)에 의해 토출 유량이 제어되는 가변용량형 유압펌프로 이루어지고, 레귤레이터(15)는 제어기(17)의 제어신호에 의해 제어되는 전자감압밸브(16)에 의해 구동된다. 따라서 제어기(17)는 조작레버(14)의 조작량에 대응하여 전자감압밸브(16)를 제어함으로써 유압펌프(1)를 제어하는 기능을 수행한다.
본 발명에 따른 유압제어회로의 제어기(17)는 상술한 바와 같이 조작레버(14)의 조작량에 대응하여 전자비례밸브(13)를 제어함으로써 제어밸브(3)가 절환되면서 유압실린더(2)를 구동하는 기능과 유압펌프(1)를 제어하는 기능을 수행하는 이외에도 제어밸브(3) 스풀의 축 방향으로 심한 유동력(flow force)이 작용하여 스풀이 조작레버(14)의 조작량에 비례하여 이동하지 않음으로써 유압펌프(1)에 과부하가 작용하는 현상을 제어하는 기능을 수행하도록 이루어진다.
제어밸브(3)의 단부에는 제어밸브(3)의 절환위치를 검출하여 전기신호인 변위신호를 출력하는 변위센서(22)가 설치된다. 여기에서 제어밸브(3)의 절환위치란 조작레버(14)의 조작량에 대응하여 제어밸브(3)의 스풀이 이동한 스트로크(stroke)를 말하는 것으로, 제어밸브(3)의 변위센서(22)는 전기접촉식 변위센서나 광센서 등 다양한 센서를 적용하여 제어밸브(3)의 스풀의 이동량을 검출하도록 할 수 있다.
유압펌프(1)와 제어밸브(3) 사이의 공급라인(10) 상에는 펌프압력센서(23)가 설치되어 유압펌프(1) 측에 작용하는 펌프압력을 검출하여 전기신호인 펌프압력신호를 출력한다.
변위센서(22)의 변위신호와 펌프압력센서(23)의 펌프압력신호는 제어기(17)의 수신부(18)에 입력된다. 제어기(17)의 연산부(19)는 수신부(18)에 입력된 펌프압력신호와 변위신호를 저장부(21)에 미리 저장되어 있는 기준데이터(21a,21b)와 비교하여 제어밸브(3)가 정상적으로 작동되는지의 여부를 판단한다. 제어밸브(3)가 정상적으로 작동되지 않는 것으로 판단된 경우에 제어기(17)의 출력부(20)는 제어밸브(3)의 절환위치를 보정하기 위한 스트로크 에러보정 제어신호를 출력한다.
제어기(17)의 저장부(21)에 미리 저장되는 기준데이터는 파일럿 신호압의 변화에 대한 절환밸브의 절환위치 변화량(21a)과, 파일럿 신호압의 변화에 대한 펌프압력의 변화량(21b)인 것이 바람직하다. 또한 도시되어 있지는 않으나 파일럿 신호압의 변화에 대한 펌프압력의 변화량(21b)을 대신하여 절환밸브의 절환위치 변화에 대한 펌프압력의 변화량을 기준데이터로 사용할 수 있다. 여기에서 펌프압력의 변화량은 제어밸브(3)의 제작 공차를 고려한 펌프압력의 최대치와 최소치 사이의 압력범위로 저장되는 것이 바람직하다.
제어기(17)는 현재 파일럿 신호압의 기준데이터에 대하여 제어밸브(3)의 절환위치와 펌프압력 모두에 오차가 발생하는 경우 제어밸브(3)가 정상적으로 작동되지 않는 것으로 판단하여 제어밸브(3)의 절환위치를 보정하기 위한 스크로크 에러보정 제어신호를 전자비례밸브(13)에 출력한다.
상술한 구성으로 이루어지는 유압제어회로의 작동을 설명하면 다음과 같다.
유압제어회로에 의한 유압실린더(2)의 구동은 유압펌프(1)에서 토출되는 압유의 흐름을 제어하는 제어밸브(3)의 작동에 의해 이루어진다. 즉 파일럿 신호라인(11)을 통해 제어밸브(3)의 파일럿 입구(3a,3b)에 파일럿 신호압이 공급되면 제어밸브(3)의 스풀이 도면 상 좌우로 이동하며 유압펌프(1)에서 유압실린더(2)로 공급되는 압유와 유압실린더(2)에서 저장탱크(T)로 배출되는 압유의 방향과 유량을 제 어함으로써 유압실린더(2)를 구동한다.
전자비례밸브(13)는 제어기(17)로부터 전달되는 제어신호에 의해 작동되며 파일럿 펌프(12)에 의해 파일럿 신호라인(11) 상에 형성되는 파일럿 신호압을 제어밸브(3)의 파일럿 입구(3a,3b)에 공급한다.
조작레버(14)가 조작되면 조작량에 따른 조작신호가 발생하여 제어기(17)의 수신부(18)로 전달되고, 연산부(19)는 제어밸브(3)에 공급될 파일럿 신호압을 결정하여 그에 해당하는 제어신호를 전자비례밸브(13)에 출력하면 제어밸브(3)의 스풀이 작동되어 조작레버(14)의 조작량에 비례하여 유압실린더(2)가 구동된다.
제어밸브(3)의 단부에 설치되는 변위센서(22)가 제어밸브(3) 스풀의 이동 스트로크를 검출한 변위신호와, 펌프압력센서(23)가 검출한 펌프압력신호는 제어기(17)의 수신부(18)에 수신된다.
연산부(19)는 펌프압력신호와 변위신호를 저장부(21)의 기준데이터(21a,21b)와 비교한다. 현재 파일럿 신호압의 기준데이터에 대하여 제어밸브(3)의 절환위치와 펌프압력 모두에 오차가 발생하는 경우 제어기(17)는 제어밸브(3)가 정상적으로 작동되지 않는 것으로 판단하여 출력부(20)가 제어밸브(3)의 절환위치를 보정하기 위한 스트로크 에러보정 제어신호를 전자비례밸브(13)에 출력한다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 유압제어회로를 이용한 유압제어방법의 각 단계를 설명하면 다음과 같다.
제1 단계에서는 유압실린더(2)를 구동하기 위해 조작레버(14)가 조작되어 발생되는 조작신호를 제어기(17)의 수신부(18)에서 수신한다.
제2 단계에서는 연산부(19)가 수신부(18)에 수신된 조작신호에 대응하여 제어밸브(3)에 공급될 파일럿 신호압을 결정하고, 출력부(20)가 결정된 파일럿 신호압에 해당하는 제어신호를 전자비례밸브(13)에 출력한다.
제3 단계에서는 펌프압력센서가 검출한 펌프압력신호와, 변위센서가 검출한 제어밸브 절환위치의 변위신호가 제어기(17)의 수신부(18)에 수신된다.
제4 단계에서는 제어기(17)의 연산부(19)가 펌프압력신호와 변위신호를 저장부(21)에 저장된 데이터와 비교하고, 제어밸브(3)가 정상적으로 작동하고 있는지의 여부를 판단한다.
여기에서 기준데이터는 파일럿 신호압의 변화에 대한 절환밸브의 절환위치 변화량(21a)과, 파일럿 신호압의 변화에 대한 펌프압력의 변화량(21b)인 것이 바람직하다. 또한 도시되어 있지는 않으나 파일럿 신호압의 변화에 대한 펌프압력의 변화량(21b)을 대신하여 절환밸브의 절환위치 변화에 대한 펌프압력의 변화량을 기준데이터로 사용할 수 있다. 여기에서 펌프압력의 변화량은 제어밸브(3)의 제작 공차를 고려한 펌프압력의 최대치와 최소치 사이의 압력범위로 저장되는 것이 바람직하다.
여기에서 제어기(17)는 현재 파일럿 신호압의 기준데이터에 대하여 제어밸브(3)의 절환위치와 펌프압력 모두에 오차가 발생하는 경우 제어밸브(3)가 정상적으로 작동되지 않는 것으로 판단한다.
제5 단계에서는 제어밸브(3)가 정상적으로 작동하지 않는 것으로 판단되는 경우 출력부(20)가 제어밸브(3)의 절환위치를 보정하기 위한 스트로크 에러보정 제어신호를 전자비례밸브(13)에 출력한다.
이와 같은 본 발명의 유압제어회로 및 유압제어방법을 이용하면 제어밸브(3) 유동력(flow force)이 작용하여 스풀이 조작레버(14)의 조작량에 비례하여 이동하지 않음으로써 유압펌프(1)에 과부하가 작용하는 경우에는 제어기(17)가 펌프압력신호와 제어밸브의 변위신호를 검출하여 피드백 제어에 의해 전자비례밸브(13)를 작동시켜 제어밸브(3)의 절환위치를 보정한다. 따라서 유압펌프(1)에 과부하가 작용하지 않고 제어밸브(3)가 조작레버(14)의 조작에 대응하여 원활하게 작동하므로 조작레버(14)의 조작성이 향상된다.
본 발명은 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고도 당해의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 본 발명의 기술보호범위는 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 않는다.
상술한 바와 같은 본 발명의 유압제어회로에 따르면, 피드백 제어에 의해 제어밸브의 절환위치를 보정하여 유압펌프 측에 과부하가 작용하지 않도록 함으로써 회로의 압력이 정상적으로 유지되므로 보다 효율적이고 정확하게 액추에이터를 구동할 수 있음과 아울러 유압제어회로의 과부하에 의한 발열과 에너지 손실을 줄이는 효과가 있다.
또한 제어밸브에 유동력이 작용하여 조작레버의 조작량에 비례하여 제어밸브가 정상적으로 작동되지 않는 경우 피드백 제어에 의해 제어밸브의 절환위치를 보정하므로 조작성이 향상되어 보다 정확한 유압 제어가 가능한 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 유압펌프의 압유를 제어하여 액추에이터를 구동하는 유압제어회로에 있어서:
    조작량에 따른 조작신호를 발생하는 조작레버(14);
    유압펌프(1)와 액추에이터(2)를 연결하는 공급라인(10)상에 설치되며, 파일럿 신호압에 의해 작동되어 유압펌프(1)에서 토출되어 액추에이터(2)에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 제어밸브(3);
    상기 제어밸브(3)의 단부에 설치되어 제어밸브(3)의 절환위치를 검출하는 변위센서(22);
    상기 공급라인(10)상에 설치되어 유압펌프(1)측에 작용하는 펌프압력을 검출하는 펌프압력센서(23);
    외부의 제어신호에 의해 작동되어 제어밸브(3)에 파일럿 신호압을 공급하는 적어도 하나 이상의 전자비례밸브(13); 및
    상기 조작레버(14)의 조작신호를 입력받아 제어밸브(3)에 공급될 파일럿 신호압을 결정하여 그에 해당하는 제어신호를 전자비례밸브(13)에 출력하되, 변위센서(22)와 펌프압력센서(23)의 신호를 입력받아 저장된 기준데이터(21a,21b)와 비교하여, 현재 파일럿 신호압의 기준데이터에 대하여 제어밸브(3)의 절환위치와 펌프압력 모두에 오차가 발생되는 경우, 제어밸브(3)의 절환위치를 보정하기 위한 스트로크 에러보정 제어신호를 전자비례밸브(13)에 출력하는 제어부(17)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유압제어회로.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기(17)의 기준데이터는 파일럿 신호압의 변화에 대한 제어밸브(3)의 절환위치 변화량과, 파일럿 신호압의 변화에 대한 제어밸브(3)의 제작공차를 고려한 펌프 압력의 최대치와 최소치사이의 압력범위인 것을 특징으로 하는 유압제어회로.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기(17)의 기준데이터는 파일럿 신호압의 변화에 대한 제어밸브(3)의 절환위치 변화량과, 제어밸브(3)의 절환위치 변화에 대한 제어밸브(3)의 제작공차를 고려한 펌프 압력의 최대치와 최소치사이의 압력범위인 것을 특징으로 하는 유압제어회로.
  5. 삭제
  6. 조작레버가 조작되면 전자비례밸브에 의해 제어밸브를 작동시켜 유압펌프의 압유를 제어함으로써 액추에이터를 구동하기 위한 유압제어방법에 있어서:
    조작량에 따라 상기 조작레버가 발생하는 조작신호를 수신하는 제1 단계;
    수신된 조작신호에 대응하여 상기 제어밸브에 공급될 파일럿 신호압을 결정하고, 그에 해당하는 제어신호를 상기 전자비례밸브에 출력하는 제2 단계;
    상기 유압펌프 측에 작용하는 펌프압력을 검출하는 펌프압력센서의 신호와 상기 제어밸브의 절환위치를 검출하는 변위센서의 신호를 수신하는 제3 단계;
    상기 펌프압력센서의 신호와 상기 변위센서의 신호를 저장된 기준데이터와 비교하여 상기 제어밸브의 정상 작동 여부를 판단하는 제4 단계; 및
    상기 제어밸브가 정상적으로 작동하지 않는 것으로 판단된 경우 상기 제어밸브의 절환위치를 보정하기 위한 스트로크 에러보정 제어신호를 상기 전자비례밸브에 출력하는 제5 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유압제어방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제4 단계는 현재 파일럿 신호압의 상기 기준데이터에 대하여 상기 제어 밸브의 절환위치와 상기 펌프압력 모두에 오차가 발생하는 경우 상기 제어밸브가 정상적으로 작동하지 않는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 유압제어방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기준데이터는 파일럿 신호압의 변화에 대한 상기 절환밸브의 절환위치 변화량과, 파일럿 신호압의 변화에 대한 상기 펌프압력의 변화량인 것을 특징으로 하는 유압제어방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어기의 상기 기준데이터는 파일럿 신호압의 변화에 대한 상기 절환밸브의 절환위치 변화량과, 상기 절환밸브의 절환위치 변화에 대한 상기 펌프압력의 변화량인 것을 특징으로 하는 유압제어방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 기준데이터로 저장되는 상기 펌프압력의 변화량은 상기 제어밸브의 제작 공차를 고려한 펌프압력의 최대치와 최소치 사이의 압력범위인 것을 특징으로 하는 유압제어방법.
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