KR101018463B1 - 턴디쉬 위치 제어 방법 및 이에 적합한 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 턴디쉬 위치 제어 방법 및 이에 적합한 시스템에 관한 것으로서, 특히 턴디쉬를 상하로 이동시키는 각각의 실린더의 위치를 정밀하게 제어하고, 실린더들 사이에 발생하는 위치 편차를 효과적으로 제거함으로써 궁극적으로 턴디쉬의 이동 높이를 정밀하게 제어할 수 있는 턴디쉬 위치 제어 방법 및 이에 적합한 시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따른 턴디쉬 위치 제어 방법은, 최종 목표 높이를 분할하여 복수 개의 단위 목표 높이를 생성하고, 상기 생 성한 단위 목표 높이를 일정한 시간 간격마다 출력하는 단계, 상기 출력된 단위 목표 높이에 따른 구동전압을 바탕으로 각각의 유압 밸브의 개도를 조절하여 각각의 실린더에 공급되는 유압을 조절하는 단계, 및 각각의 실린더의 현재 측정 높이와 현재 단위 목표 높이의 차이가 제1 임계치를 초과하는지를 판단하고, 판단결과에 따라 해당 실린더에 연결된 유압 밸브에 공급되는 구동전압을 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

턴디쉬, 실린더, 위치, 제어, 승강, 하강, 위치 센서, 편차

Description

턴디쉬 위치 제어 방법 및 이에 적합한 시스템{A method and system for controlling a position of a tundish }

본 발명은 턴디쉬 위치 제어 방법 및 이에 적합한 시스템에 관한 것으로서, 특히 턴디쉬를 상하로 이동시키는 각각의 실린더의 위치를 정밀하게 제어하고, 실린더들 사이에 발생하는 위치 편차를 효과적으로 제거함으로써 궁극적으로 턴디쉬의 이동 높이를 정밀하게 제어할 수 있는 턴디쉬 위치 제어 방법 및 이에 적합한 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 제강로에서 용융된 용강은 래들에 담겨 연속 주조기 상으로 이송되는데, 이때 용강을 래들로부터 주형으로 직접 주입하면 주입 용량을 제어하거나 주조 온도를 일정하게 유지하기 어렵기 때문에 용강을 연속 주조기로 공급하는 용기인 턴디쉬에 담아서 일정하게 정류시킨 후 주형에 주입하게 된다. 여기서, 턴디쉬는 연주 공정에서 래들이 교체되는 동안 연속적으로 주조를 할 수 있도록 용강을 공급 및 분배하는 기능을 갖는 설비이다.

한편, 턴디쉬를 이동시키는 턴디쉬 카에는 턴디쉬의 예열 위치, 주행 위치, 및 주조 위치를 서로 다르게 조절할 수 있는 위치 제어장치가 부착된다. 종래의 위 치 제어장치는 하나의 위치 센서, 복수 개의 실린더, 유압 차단밸브, 그리고 기계식 좌우 평행 유압회로로 구성되며, 제어 시스템이 획득한 하나의 위치 신호를 바탕으로 복수 개의 실린더에 연결된 유압 차단밸브의 개도를 조절하여 턴디쉬 승강 또는 하강 높이를 조절하는 방식으로 이루어져 있다.

그러나 하나의 위치 센서로부터 발생하는 위치 신호를 통해 유압 차단밸브의 개도를 일률적으로 조절하는 경우, 개별적인 실린더의 위치 제어가 불가능할 뿐만 아니라 복수 개의 실린더들의 동기 위치 제어 또한 불가능하다. 이는, 실린더 또는 턴디쉬의 하중 불평형으로 인해 각각의 실린더에 동일한 유압을 가하여도 각각의 실린더가 목표 위치에 도달하는 프로파일을 동일하게 유지하기 어렵다는 점에서 심각한 문제점을 초래할 수 있다.

또한, 종래의 위치 제어장치는 최종 목표 위치에 도달할 때까지 일관적인 PID 제어를 수행하는 방식을 이용하는데, 이는 제어 도중 발생할 수 있는 오버 슈팅으로 인한 실린더들의 높이 편차 발생 가능성을 증가시키고 급격한 출력 변동 및 방향 전환으로 인한 진동 유발 가능성을 증가시킨다. 뿐만 아니라, 사용자의 수동 동작으로 인해 실린더들에 높이 편차가 발생한 경우, 이를 자동으로 제거할 수 없고 다시 수동으로 대략적인 평행을 맞추어야 하는 문제점이 있었다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 자동 운행 제어기와 복수 개의 위치 센서들을 이용하여 각각의 실린더의 위치를 단계별로 정밀하게 제어하고 서로 다른 실린더들 사이에 발생하는 위치편차를 효과적으로 제거할 수 있는 턴디쉬 위치 제어 방법 및 이에 적합한 시스템을 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 턴디쉬 위치 제어 방법은, 최종 목표 높이를 분할하여 복수 개의 단위 목표 높이를 생성하고, 상기 생 성한 단위 목표 높이를 일정한 시간 간격마다 출력하는 단계, 상기 출력된 단위 목표 높이에 따른 구동전압을 바탕으로 각각의 유압 밸브의 개도를 조절하여 각각의 실린더에 공급되는 유압을 조절하는 단계, 및 각각의 실린더의 현재 측정 높이와 현재 단위 목표 높이의 차이가 제1 임계치를 초과하는지를 판단하고, 판단결과에 따라 해당 실린더에 연결된 유압 밸브에 공급되는 구동전압을 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 구동전압을 변경하는 단계는, 각각의 실린더의 현재 측정 높이의 차이가 제2 임계치를 초과하는지를 판단하고, 판단결과에 따라 적어도 하나의 실린더에 연결된 유압 밸브에 공급되는 구동전압을 재변경하여, 각각의 실린더 사이에 존재하는 위치 편차를 제거하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 구동전압을 변경하는 단계는, 각각의 실린더의 현재 측 정 높이의 차이가 제3 임계치를 초과하는지를 판단하고, 판단결과에 따라 적어도 하나의 실린더에 연결된 유압 밸브에 공급되는 구동전압을 일시 중단하여, 각각의 실린더 사이에 존재하는 위치 편차를 제거하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 구동전압을 변경하는 단계는, 복수 개의 실린더들 중에서 상대적으로 이동속도가 더 빠른 실린더에 대응하는 유압 밸브에 공급되는 구동전압을 증가 또는 감소시켜 각각의 실린더 사이에 존재하는 위치 편차를 제거하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 구동전압을 변경하는 단계는, 각각의 실린더의 현재 측정 높이의 차이가 제3 임계치를 초과하는지를 판단하고, 판단결과에 따라 적어도 하나의 실린더에 연결된 유압 밸브에 공급되는 구동전압을 일시 중단하여, 각각의 실린더의 초기 위치 편차를 제거하는 단계를 포함한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 턴디쉬 위치 제어 방법은, 각각의 실린더의 목표 도달 높이와 실제 측정 높이를 소정 시간 간격으로 비교하고, 그 높이 차이가 제1 임계치 이상인 경우에 논리신호를 생성하는 단계, 및 상기 논리신호에 응답하여 각각의 실린더에 공급되는 유압의 크기를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 턴디쉬 위치 제어 방법은, 각각의 실린더의 실제 측정 높이를 소정 시간 간격으로 비교하고, 그 높이 차이가 제2 임계치 이상인 경우에 논리신호를 생성하는 단계, 및 상기 논리신호에 응답하여 적어도 하나의 실린더에 공급되는 유압의 크기를 재조절하는 단계를 더 포함한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 턴디쉬 위치 제어 시스템은,

공급되는 유압에 따라 동작하는 복수 개의 실린더들, 대응하는 실린더에 공급되는 유압을 조절하는 복수 개의 유압 밸브들, 대응하는 실린더의 현재 위치를 측정하는 복수 개의 위치 센서들, 및 상기 위치 센서들로부터 입력된 각각의 실린더의 현재 위치를 바탕으로 각각의 실린더의 동작을 단계적으로 제어하는 자동 운행 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 자동 운행 제어기는, 최종 목표 높이를 일정한 거리 간격으로 분할한 단위 목표 높이에 따라 구동전압을 생성하여 각각의 유압 밸브에 인가하고, 일정한 시간 간격으로 각각의 실린더에 대한 단위 목표 높이와 실제 측정 높이를 비교하며, 그 높이 차이가 제1 임계치를 초과하는 경우, 해당 실린더에 공급되는 유압의 크기를 조절한다.

바람직하게는, 상기 자동 운행 제어기는, 일정한 시간 간격으로 각각의 실린더의 실제 측정 높이를 비교하며, 그 높이 차이가 제2 임계치를 초과하는 경우, 적어도 하나의 실린더에 공급되는 유압의 크기를 재조절한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 턴디쉬 위치 제어 시스템은, 공급되는 전기에 따라 동작하는 복수 개의 전기 모터들, 대응하는 전기 모터에 공급되는 전기를 조절하는 복수 개의 속도 제어기들, 대응하는 전기 모터의 현재 위치를 측정하는 복수 개의 위치 센서들, 및 상기 위치 센서들로부터 입력된 각각의 전기 모터의 현재 위치를 바탕으로 각각의 전기 모터의 동작을 단계적으로 제어하는 자동 운행 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성으로 인해, 본 발명에 따른 턴디쉬 위치 제어 방법은 개별적인 실린더의 위치 제어를 단계별로 정밀하게 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 복수 개의 실린더들 사이에 위치 편차가 발생한 경우 동적 동기화 및 정적 동기화 과정을 통해 이를 제거함으로써 진동과 소음 등을 방지할 수 있고, 기계적인 내구성 증가 및 자동 운행의 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는, 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 턴디쉬 위치 제어 시스템을 나타내는 블록 다이어그램이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 턴디쉬 위치 제어 시스템(100)은, 상위 원격 제어기(110), 자동 운행 제어기(120), 제1 유압 밸브(130), 제1 실린더(140), 제1 위치 센서(150), 제2 유압 밸브(160), 제2 실린더(170), 제2 위치 센서(180), 및 유압 스테이션(190)을 포함한다. 이하, 이들 구성요소들에 대해 상세히 설명한다.

상위 원격 제어기(110)는 자동 운행 제어기(120)로부터 통신 프로토콜을 통해 처리 데이터를 입력받아 표시하고 운영자가 처리 과정을 제어할 수 있도록 인터페이스를 제공하는 HMI(Human Machine Interface) 시스템이다. 특히, 상위 원격 제어기(110)는 자동 운행 제어기(120)가 처리하는 데이터인 설정 높이 데이터, 측정 높이 데이터, 구동 전압, 및 상태 등을 운영자에게 표시하며, 운영환경 설정, 감시화면 편집, 및 데이터 수집 등과 같은 기능을 수행할 수 있다.

자동 운행 제어기(120)는 제1 유압 밸브(130) 및 제2 유압 밸브(160)에 일정한 크기의 구동전압을 인가하여 유압 밸브들(130,160)의 개도를 조절하며, 제1 위치 센서(150) 및 제2 위치 센서(180)로부터 실린더 위치 신호를 입력받아 제1 실린더(140) 및 제2 실린더(170)의 현재 높이를 파악한다. 자동 운행 제어기(120)는 비례 제어기로 구성되며 단위 목표 높이와 현재 측정 높이의 차이에 상응하게 변경된 구동 전압을 생성하여 제1 유압 밸브(130) 및 제2 유압 밸브(160)에 출력한다.

제1 유압 밸브(130)와 제2 유압 밸브(160)는 자동 운행 제어기(120)로부터 입력되는 구동전압에 따라 동작하는 유압식 비례 밸브일 수 있다. 특히, 제1 유압 밸브(130)와 제2 유압 밸브(160)는 구동전압에 따라 유압 스테이션(190)으로부터 공급되는 유압을 제1 실린더(140)와 제2 실린더(170)에 공급 또는 차단한다. 제1 실린더(140)와 제2 실린더(170)는 제1 유압 밸브(130) 및 제2 유압 밸브(160)의 이동 방향에 따라 상승 또는 하강한다.

제1 위치 센서(150)와 제2 위치 센서(180)는 실시간으로 제1 실린더(140)와 제2 실린더(170)의 현재 높이를 검출하고, 검출된 높이를 나타내는 위치 신호를 자동 운행 제어기(120)로 출력한다. 유압 스테이션(190)은 유압 탱크와 유압 밸브로 구성되며, 250Bar의 압력을 가진 유압을 공급하는 장치일 수 있다. 한편, 도 1에서는 2개의 실린더를 이용하여 높이를 제어하는 것으로 도시하였지만, 사용하는 실린더의 개수에 따라 유압 밸브 및 위치 센서의 개수는 달라질 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동 운행 제어기를 나타내는 블록 다이어그램이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 자동 운행 제어기(200)는, 제1 설정치 조정기(210), 제1 비교기(220), 제1 위치 제어기(230), 제1 전압 생성기(240), 제2 설정치 조정기(250), 제2 비교기(260), 제2 위치 제어기(270), 및 제2 전압 생성기(280)를 포함한다. 이하, 이들 구성요소들에 대해 상세히 설명한다.

제1 설정치 조정기(210)는 설정된 최종 목표 높이를 소정 거리 간격으로 분할하고, 소정의 시간 간격마다 분할한 단위 목표 높이를 증가 또는 감소시켜 출력한다. 예를 들어, 최종 목표 높이가 760mm인 경우, 이를 5mm 간격으로 분할한 단위 목표 높이인 5mm,10mm,…,755mm,760mm를 순차적으로 증가시켜 출력한다. 한편, 제1 설정치 조정기(210)는 최종 목표 높이에 도달하는 시점에 오버슈팅이 발생하지 않도록, 최종 목표 높이에 도달하기 직전의 분할 간격을 보다 세분화할 수 있다.

제1 비교기(220)는 제1 설정치 조정기(210)로부터 입력되는 단위 목표 높이와 제1 위치 센서로부터 입력되는 현재 측정 높이의 차이가 제1 임계치 이상인지를 판단하고, 판단결과에 따른 논리신호를 출력한다. 예를 들어, 유압 밸브를 50% 개방했을 때 일반적으로 실린더가 5mm를 이동하는데 소요되는 예상시간이 0.5초라고 가정한 경우, 내부적 또는 외부적 요인에 의해 실린더는 실제로 3mm만 이동할 수 있으므로, 이러한 실린더의 지연 동작 여부를 제1 비교기(220)가 검출한다.

제1 위치 제어기(230)는 제1 설정치 조정기(210)로부터 입력되는 단위 목표 높이에 따른 제어신호를 생성하여 출력한다. 예를 들어, 입력된 단위 목표 높이가 최종 목표 높이에 근접하는 경우, 구동전압의 크기가 감소하도록 하는 제어신호를 생성한다. 또한 제1 위치 제어기(230)는 제1 비교기(220)에서 입력되는 논리신호에 따라 출력중인 제어신호를 변경하여 출력한다. 예를 들어, 제1 비교기(220)에서 논리신호가 입력되는 경우 구동전압의 크기가 감소하도록 하는 제어신호를 출력한다.

제1 전압 생성기(240)는 제1 위치 제어기(230)로부터 입력되는 제어신호에 따른 구동전압을 생성하여 출력한다. 구동전압은 -10V 내지 10V일 수 있으며, 구동전압이 0V 내지 10V인 경우 유압 밸브가 제1 방향으로 개방되어 실린더 로드가 상승하고, 구동전압이 -10V 내지 0V인 경우 유압 밸브가 제2 방향으로 개방되어 실린더의 실린더 로드가 하강한다. 즉, 구동전압에 따라 실린더의 상승/하강 여부와 상승/하강 속도가 결정된다.

제2 설정치 조정기(250)는, 제1 설정치 조정기(250)와 유사하게, 설정된 최종 목표 높이를 소정 거리 간격으로 분할하고, 소정의 시간 간격마다 분할한 단위 목표 높이를 증가 또는 감소시켜 출력한다. 즉, 제1 설정치 조정기(210)와 제2 설정치 조정기(250)는 각각 설정된 최종 목표 높이를 복수 개의 단위 목표 높이로 분 할한다. 한편, 실린더는 상승 또는 하강할 수 있기 때문에, 상기 최종 목표 높이는 현재 측정 높이를 기준으로 큰 값을 가지거나 작은 값을 가질 수 있다.

제2 비교기(260)는, 제1 비교기(220)와 유사하게, 제2 설정치 조정기(250)로부터 입력되는 단위 목표 높이와 제2 위치 센서로부터 피드백되는 현재 측정 높이의 차이가 제1 임계치 이상인지를 판단하고, 판단결과에 따른 논리신호를 출력한다. 제1 비교기(220)와 제2 비교기(260)는 각각의 실린더가 일정한 거리(예를 들어, 5mm)를 움직이는데 정상적으로 소요되는 예상시간(예를 들어, 0.5초) 간격으로 비교 동작을 수행하고 비교결과에 따른 논리신호를 출력한다.

제2 위치 제어기(270)는, 제1 위치 제어기(230)와 유사하게, 제2 설정치 조정기(250)로부터 입력되는 단위 목표 높이에 따른 제어신호를 생성하여 출력한다. 예를 들어, 입력된 단위 목표 높이가 최초 단위 목표 높이인 경우 구동전압의 크기가 증가하도록 하는 제어신호를 생성한다. 또한, 제2 위치 제어기(270)는 제1 비교기(220)에서 출력되는 논리신호에 따라 출력중인 제어신호를 변경하여 출력한다. 만일 논리신호가 입력되지 않는 경우 기존의 제어신호를 유지한다.

제2 전압 생성기(280)는, 제1 전압 생성기(240)와 유사하게, 제2 위치 제어기(270)에서 입력되는 제어신호에 따른 구동전압을 생성하여 출력한다. 상술한 바와 같이, 구동전압에 따라 실린더의 상승/하강 여부와 상승/하강 속도가 결정된다. 도 1에 도시하지는 않았지만, 본 발명에 따른 턴디쉬 위치 제어 시스템(100)은, 실린더가 최종 목표 높이에 도달한 경우 유로를 차단하고 현재 위치를 유지하도록 하는 잠금 밸브를 더 포함할 수 있다.

한편, 도 2에는 2개의 실린더를 각각 독립적으로 제어하기 위한 복수 개의 기능 블록들이 도시되어 있지만, 턴디쉬의 높이를 제어하는데 사용되는 실린더의 개수에 따라 상기 기능 블록의 개수는 달라질 수 있다. 예를 들어, 1개의 실린더를 동작시키기 위해서는 설정치 제1 조정기(210), 제1 비교기(220), 제1 위치 제어기(230), 및 제1 전압 생성기(240)가 필요하지만, 4개의 실린더를 동작시키기 위해서는 동일한 기능을 수행하는 상기 블록들이 4개씩 필요하다.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자동 운행 제어기를 나타내는 블록 다이어그램이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 자동 운행 제어기(300)는, 제1 설정치 조정기(310), 제1 비교기(320), 제1 위치 제어기(330), 제1 전압 생성기(340), 제2 설정치 조정기(350), 제2 비교기(360), 제2 위치 제어기(370), 제2 전압 생성기(380), 및 제3 비교기(390)를 포함한다. 이하, 도 2에 도시된 블록들과의 차이점을 중심으로 이들 구성요소들에 대해 상세히 설명한다.

제3 비교기(390)는 자동 운행중에 도 1에 도시된 제1 위치 센서(150)로부터 입력되는 제1 실린더(140)의 제1 측정 높이와 제2 위치 센서(180)로부터 입력되는 제2 실린더(170)의 제2 측정 높이의 차이가 제2 임계치 이상인지를 판단하고, 판단결과에 따른 논리신호를 제1 위치 제어기(330) 또는 제2 위치 제어기(380)로 출력한다. 이로 인해, 제1 실린더와 제2 실린더가 동시에 승강 또는 하강할 때 발생하는 높이 편차를 실시간으로 자동 제거할 수 있도록 제어할 수 있다.

한편, 이동 속도가 빠른 실린더의 속도를 감속하는 것이 이동 속도가 느린 실린더의 속도를 가속하는 것에 비해 효율적이다. 따라서, 턴디쉬의 승강을 제어하는 동작에 있어서, 특정 시점에 제1 실린더의 측정 높이가 a이고 제2 실린더의 측정 높이가 b(b<a)인 경우, 제1 실린더에 대응하는 유압 밸브의 동작을 제어하는 구동전압의 크기가 감소하도록 제어함으로써 제1 실린더와 제2 실린더의 이동속도를 동일하게 유지하는 것이 바람직하다.

제1 위치 제어기(330) 또는 제2 위치 제어기(370)는 제3 비교기(390)에서 입력되는 논리신호에 따라 제1 전압 생성기(340) 또는 제2 전압 생성기(380)로 출력하는 제어신호를 변경하여 출력한다. 예를 들어, 제1 위치 제어기(330)는 제3 비교기(390)에서 입력되는 논리신호에 응답하여, 현재 구동전압보다 낮은 구동전압을 발생하도록 하는 제어신호를 제1 전압 생성기(340)로 출력한다. 상기 논리신호는 4개의 논리상태를 표시할 수 있는 2비트 논리신호인 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 자동 운행 제어기(300)는 4 실린더 위치 제어 시스템에도 적용될 수 있다. 그 경우, 제3 비교기(390)는 서로 다른 4개의 위치 센서들로부터 입력되는 각 실린더의 현재 측정 높이를 비교하여 최대 높이와 최소 높이를 검출한 후, 이들의 차이가 제2 임계치 이상인지를 판단하고, 판단결과에 따른 논리신호를 최대 측정 높이에 대응하는 위치 제어기 또는 최소 측정 높이에 대응하는 위치 제어기에 출력함으로써 실린더의 동적 동기화를 수행할 수 있다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 자동 운행 제어기를 나타내는 블록 다이어그램이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 자동 운행 제어기(400)는, 제1 설정치 조 정기(410), 제1 비교기(420), 제1 위치 제어기(430), 제1 전압 생성기(440), 제2 설정치 조정기(450), 제2 비교기(460), 제2 위치 제어기(470), 제2 전압 생성기(480), 및 제3 비교기(490)를 포함한다. 이하, 도 2에 도시된 블록들과의 차이점을 중심으로 이들 구성요소들에 대해 상세히 설명한다.

제3 비교기(490)는 도 1에 도시된 제1 위치 센서(150)로부터 입력되는 제1 실린더(140)의 측정 높이와 제2 위치 센서(180)로부터 입력되는 제2 실린더(170)의 측정 높이의 차이가 제3 임계치 이상인지를 판단하고, 판단결과에 따른 논리신호를 제1 설정치 조정기(410) 또는 제2 설정치 조정기(450)로 출력한다. 이로 인해, 수동동작으로 인해 발생하는 높이 편차를 자동 운행 이전에 미리 제거할 수 있고, 운행중에 편차가 크게 발생하는 경우에도 실린더의 정적 동기화를 수행할 수 있다.

복수 개의 실린더가 동시에 승강 또는 하강하는 중에 발생한 편차를 자동으로 제거하여도 특정 실린더가 갖는 내부적 요인에 인해 지속적인 이동속도 지연현상이 발생할 수 있다. 따라서, 효율성을 위해 이동속도가 빠른 실린더의 운행을 일시 중지시키고 이동속도가 느린 실린더가 일정한 분할 설정 높이에 도달할 때까지 기다렸다가 동일한 위치에 도달한 경우 복수 개의 실린더를 동시에 승강 또는 하강시키는 것이 바람직하다.

또한, 운전자가 수동으로 복수 개의 실린더의 운행을 조작한 경우 실린더에 가해지는 하중 불평형으로 인해 높이 편차가 크게 발생할 수 있다. 따라서, 운전자가 자동 운행을 수행하기 위해 일정한 설정치를 최종 목표 높이로 설정한 경우, 초기에 실린더 사이에 존재하는 높이 편차를 미리 제거한 후 실린더를 승강 또는 하 강시키는 것이 바람직하다. 이를 위해, 제3 비교기(490)는 운행 이전 또는 운행 도중에 실린더들 사이의 측정 높이 차이가 큰 경우 그에 따른 논리신호를 출력한다.

제1 설정치 조정기(410) 또는 제2 설정치 조정기(450)는 논리신호가 입력되는 구간에서 단위 목표 높이를 출력하지 않음으로써 제1 위치 제어기(430)가 구동전압을 생성하기 위한 제어신호를 생성하지 못하도록 한다. 한편, 제1 설정치 조정기(410) 또는 제2 설정치 조정기(450)는 논리신호가 입력되지 않는 구간에서 단위 목표 높이를 출력함으로써 제1 위치 제어기(430)가 구동전압을 생성하기 위한 제어신호를 생성하게 한다. 즉, 높이 편차가 제거된 경우에만 자동 운행을 수행한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 턴디쉬 위치 제어 시스템을 나타내는 블록 다이어그램이다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 턴디쉬 위치 제어 시스템(500)은, 상위 원격 제어기(510), 자동 운행 제어기(520), 제1 속도 제어기(530), 제1 전기 모터(540), 제1 위치 센서(550), 제2 속도 제어기(560), 제2 전기 모터(570), 및 제2 위치 센서(580)를 포함한다. 이하, 도 1에 도시된 블록들과의 차이점을 중심으로 이들 구성요소들에 대해 상세히 설명한다.

자동 운행 제어기(520)는 제1 속도 제어기(530) 및 제2 속도 제어기(560)에 소정의 구동전압을 인가하여 속도 제어기들(530,540)의 제어량을 조절하며, 제1 위치 센서(550) 및 제2 위치 센서(580)로부터 모터 위치 신호를 입력받아 제1 전기 모터(540) 및 제2 전기 모터(570)의 높이를 파악한다. 특히, 자동 운행 제어기(520)는 비례 제어기로 구성되며 설정 높이와 측정 높이의 차이에 상응하는 구동 전압을 생성하여 제1 속도 제어기(530) 및 제2 속도 제어기(560)에 출력한다.

제1 속도 제어기(530)와 제2 속도 제어기(560)는 자동 운행 제어기(520)로부터 입력되는 구동전압에 따라 동작하며, 각각 전기 스테이션(590)으로부터 입력되는 전기를 제1 전기 모터(540)와 제2 전기 모터(570)에 전달하거나 차단함으로써 제1 전기 모터(540) 및 제2 전기 모터(570)의 정밀한 위치 제어 및 동기 제어를 실행할 수 있다. 도 5에서는 2개의 전기 모터들만을 사용하는 것으로 도시하였지만, 실제로 4개 이상의 전기 모터들을 사용하여 턴디쉬의 높이를 제어할 수도 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 턴디쉬 위치 제어 방법을 나타내는 상세 흐름도이다.

설정된 최종 목표 높이를 복수 개의 단위 목표 높이로 분할한다(610). 예를 들어, 현재 높이가 800mm이고 최종 목표 높이가 40mm인 경우 이를 10mm 단위로 분할하여 단위 목표 높이인 790mm,780mm,…,50mm,40mm를 생성한다. 턴디쉬 이동 방향에 따라 단위 목표 높이를 증가 또는 감소시켜 출력한다(620). 구체적으로, 턴디쉬 승강 동작에 있어서는, 단위 목표 높이를 단계적으로 증가시켜 출력하고, 턴디쉬 하강 동작에 있어서는 단위 목표 높이를 단계적으로 감소시켜 출력한다.

출력된 단위 목표 높이에 상응하는 소정의 구동전압을 유압 밸브에 인가한다(630). 구동전압이 (+)인 경우 실린더는 상승하고, 구동전압이 (-)인 경우 실린더는 하강한다. 또한, 구동전압의 절대치가 클수록 유압 밸브의 개도가 커져 실린더의 이동속도는 증가하고, 구동전압의 절대치가 작을수록 유압 밸브의 개도가 작아져 실린더의 이동속도는 감소한다. 유압 밸브에 중립 위치 신호인 0V 구동전압을 인가하는 경우에는 실린더의 이동 동작은 중지된다.

위치 센서를 이용하여 측정한 실린더의 현재 측정 높이를 소정 시간마다 입력받고, 출력된 단위 목표 높이와 입력된 현재 측정 높이를 비교한다(640). 소정 시간은 이전 단위 목표 높이로부터 현재 단위 목표 높이에 도달하는데 통상 소요되는 시간에 비해 짧은 것이 바람직하다. 단위 목표 높이와 현재 측정 높이의 차이가 제1 임계치를 초과하는지 판단한다(650). 제1 임계치는 ±1mm이내인 것이 바람직하나, 턴디쉬의 위치를 변동하는 목적에 따라 달라질 수도 있다.

판단결과, 제1 임계치를 초과하는 경우, 유압 밸브에 인가하는 현재 출력중인 구동전압을 변경하여 개도를 조절한다(660). 구체적으로, 단위 목표 높이가 상대적으로 큰 경우 구동전압의 절대치를 증가시키고, 현재 측정 높이가 상대적으로 큰 경우 구동전압의 절대치를 감소시킨다. 판단결과, 제1 임계치를 초과하지 않는 경우, 단위 목표 높이가 최종 목표 높이에 도달했는지를 판단한다. 판단결과, 최종 목표 높이에 도달하지 않은 경우, 단위 목표 높이를 증가/감소시켜 출력한다(620).

판단결과, 최종 목표 높이에 도달한 경우, 유압 밸브에 중립 위치 신호(0V)를 인가하고, 잠금용 솔레노이드 밸브를 작동시켜 실린더의 유로를 차단함으로써 현재 위치를 유지한다(680). 본 발명에 따른 턴디쉬 위치 제어 방법은, 상술한 바와 같이, 단위 목표 높이를 소정 시간 간격으로 출력하여 실린더의 이동 속도를 단계별로 제어하고, 실제 높이와 예상 높이에 일정한 차이가 발생한 경우 실린더의 이동속도를 단계적으로 정밀하게 제어할 수 있는 효과가 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 턴디쉬 위치 제어 방법을 나타내는 상세 흐름도이다.

설정된 최종 목표 높이를 복수 개의 단위 목표 높이로 분할한다(710). 상기 분할된 복수 개의 단위 목표 높이는 서로 다른 거리 간격을 가질 수도 있다. 실린더를 승강시킬지 또는 하강시킬지에 따라 상기 생성한 단위 목표 높이를 증가 또는 감소시켜 출력한다(720). 상기 출력된 단위 목표 높이에 상응하는 유압식 비례 밸브의 개도를 조절하기 위한 구동전압을 생성하여 출력한다(730). 상기 구동전압의 크기는 -10V 내지 +10V인 것이 바람직하다.

단위 시간마다 상기 출력한 단위 목표 높이와 각각의 실린더의 실제 측정 높이를 비교한다(740). 상기 단위 목표 높이와 실제 측정 높이의 차이가 제1 임계치를 초과하는지 판단한다(750). 판단결과, 제1 임계치를 초과하는 경우, 해당 실린더가 이동 프로파일이 비정상적인 것으로 판단하여 현재 출력중인 구동전압의 크기를 증가 또는 감소시킨다. 판단결과, 제1 임계치를 초과하지 않는 경우, 각각의 위치 센서로부터 입력되는 각각의 실린더의 실제 측정 높이를 서로 비교한다(770).

상기 실제 측정 높이의 차이가 제2 임계치를 초과하는지 판단한다(780). 판단결과, 상기 제2 임계치를 초과하는 경우, 어느 하나의 유압 밸브에 출력되는 현재 구동전압을 변경한다(760). 예를 들어, 승강 동작중에 이동속도가 빠른 실린더에 부착된 유압 밸브에 출력되는 현재 구동전압의 크기를 감소시킨다. 판단결과, 상기 제2 임계치를 초과하지 않는 경우, 최종 목표 높이에 도달했는지를 판단한다(790). 판단결과, 최종 목표 높이에 도달하지 않은 경우, 현재 출력중인 단위 목표 높이를 증가 또는 감소시켜 출력한다.

판단결과, 최종 목표 높이에 도달한 경우, 유압 밸브에 중립 위치 신호(0V)를 인가하고, 잠금용 솔레노이드 밸브를 작동시켜 실린더의 유로를 차단함으로써 현재 위치를 유지한다(780). 본 발명에 따른 턴디쉬 위치 제어 방법은, 상술한 바와 같이, 동일한 단위 목표 높이를 향해 이동중인 각각의 실린더 사이에 위치 편차가 발생하는 경우, 빠르게 이동하는 실린더의 이동속도를 늦춤으로써 실린더들 사이에 정적 동기화를 수행할 수 있는 효과가 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 턴디쉬 위치 제어 방법을 나타내는 상세 흐름도이다.

설정된 최종 목표 높이를 복수 개의 단위 목표 높이로 분할한다(805). 모든 실린더들의 위치가 평행을 이루어야 하므로, 상기 최종 목표 높이는 각각의 실린더에 대해 동일하게 적용된다. 실린더의 진행 방향에 따라 상기 생성한 단위 목표 높이를 증가/감소시켜 출력한다(810). 예를 들어, 현재 위치가 40mm 이고 목표 높이가 760mm이며 5mm 단위로 분할한 경우, 최초 단위 목표 높이는 45mm가 된다. 상기 출력된 단위 목표 높이에 따른 소정의 구동전압을 유압 밸브에 인가한다(815).

소정 시간이 지난 시점에서 상기 출력한 단위 목표 높이와 실제 측정 높이를 비교한다(820). 상기 소정 시간은 일정한 구동전압을 유압 밸브에 인가했을 때, 실린더가 상기 단위 목표 높이에 도달하는데 통상적으로 소요되는 예상시간을 나타낸다. 상기 단위 목표 높이와 실제 측정 높이의 차이가 제1 임계치를 초과하는지를 판단한다(825). 판단결과, 제1 임계치를 초과하는 경우, 현재 출력중인 구동전압의 크기를 증가 또는 감소시켜 출력한다(830). 이는 각각의 실린더에 대해 적용된다.

판단결과, 제1 임계치를 초과하지 않는 경우, 제1 실린더의 제1 측정 높이와 제2 실린더의 제2 측정 높이를 비교한다(835). 여기서, 실린더의 개수는 2개에 한정되지 않는다. 제1 현재 측정 높이와 제2 현재 측정 높이의 차이가 제2 임계치를 초과하는지 판단한다(840). 판단결과, 제2 임계치를 초과하는 경우, 제3 임계치를 초과하는지 판단한다(850). 판단결과, 제3 임계치를 초과하지 않는 경우, 상대적으로 이동속도가 빠른 실린더에 인가되는 구동전압의 절대치를 감소시킨다(830).

판단결과, 제3 임계치를 초과하는 경우, 빠르게 이동중인 실린더에 인가되는 구동전압을 일시 중단시킨다(855). 그 후, 제2 임계치를 초과하는지를 다시 판단한다(840). 제3 임계치는 제2 임계치보다 큰 것이 바람직하다. 즉, 자동 운행중에 실린더의 위치 편차가 직접 정정가능한 정도인 경우에는 현재 출력중인 구동전압의 변경을 통해 동기화를 실현하지만, 자동 운행중에 직접 정정가능하지 않은 경우에는 빠르게 이동중인 실린더의 이동을 일시 중단시켜 동기화를 실현한다.

판단결과, 제2 임계치를 초과하지 않는 경우, 현재 출력중인 단위 목표 높이가 최종 목표 높이에 도달했는지를 판단한다(845). 판단결과, 최종 높이에 도달하지 않은 경우, 현재 출력중인 단위 목표 높이를 증가/감소시켜 출력한다(810). 판단결과, 최종 높이에 도달한 경우 잠금용 밸브를 작동시켜 실린더의 위치가 고정되게 한다. 본 발명에 따른 턴디쉬 위치 제어방법은, 상술한 바와 같이, 운행중에 빠르게 이동중인 실린더의 작동을 중지시켜 정적 동기화를 실현할 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 턴디쉬 위치 제어 시스템에서 사용되는 데이터들 간의 관계를 나타내는 도면이다.

도 9를 참조하면, 제1 실린더와 제2 실린더의 단위 목표 높이의 변화를 나타내는 좌우 설정치, 제1 실린더와 제2 실린더의 현재 측정 높이의 변화를 나타내는 좌우 측정치, 제1 실린더와 제2 실린더에 부착된 유압 밸브들에 인가되는 구동전압의 변화를 나타내는 좌우 조작치 등이 나타나있다. 여기서, 종축은 높이를 나타내고 횡축은 시간을 나타내며, 도 9에는 좌우 측정치가 좌우 설정치를 선형적으로 따라가도록 하기 위해, 적어도 조작치를 변경하는 과정이 나타나있다.

한편, 본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치, 예를 들면, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 디스크를 포함한다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

이상 도면과 명세서에서 최적 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 사용된 것이지 의미 한정이나 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.

그러므로 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 턴디쉬 위치 제어 시스템을 나타내는 블록 다이어그램이다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동 운행 제어기를 나타내는 블록 다이어그램이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자동 운행 제어기를 나타내는 블록 다이어그램이다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 자동 운행 제어기를 나타내는 블록 다이어그램이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 턴디쉬 위치 제어 시스템을 나타내는 블록 다이어그램이다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 턴디쉬 위치 제어 방법을 나타내는 상세 흐름도이다.

도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 턴디쉬 위치 제어 방법을 나타내는 상세 흐름도이다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 턴디쉬 위치 제어 방법을 나타내는 상세 흐름도이다.

도 9는 본 발명에 따른 턴디쉬 위치 제어 시스템에서 사용되는 데이터들 간의 관계를 나타내는 도면이다.

Claims (12)

1. 복수 개의 실린더들에 공급되는 유압을 각각 조절함으로써 상기 실린더들에 연결된 턴디쉬의 승하강 높이를 제어하는 턴디쉬 위치 제어 방법으로서,

   (a) 최종 목표 높이를 분할하여 복수 개의 단위 목표 높이를 생성하고, 상기 단위 목표 높이를 일정한 시간 간격마다 증가 또는 감소하여 출력하는 단계;

   (b) 상기 출력된 단위 목표 높이에 따른 구동전압을 바탕으로 각각의 실린더와 연결된 각각의 유압 밸브의 개도를 조절하여 각각의 실린더에 공급되는 유압의 크기를 조절하는 단계;

   (c) 각각의 실린더에 대하여 현재 측정 높이와 현재 단위 목표 높이의 차이가 제1 임계치를 초과하는지를 판단하는 단계; 및

   (d) 현재 측정 높이와 현재 단위 목표 높이의 차이가 상기 제1 임계치를 초과하는 실린더에 대하여 해당 실린더와 연결된 유압 밸브에 공급되는 구동전압을 변경하고, 현재 측정 높이와 현재 단위 목표 높이의 차이가 상기 제1 임계치를 초과하는 실린더가 없으면 각각의 실린더에 대하여 실린더 간의 현재 측정 높이의 차이가 제2 임계치를 초과하는지를 판단하며, 실린더 간의 현재 측정 높이의 차이가 상기 제2 임계치를 초과하는 실린더가 있으면 실린더 간의 현재 측정 높이의 차이가 상기 제2 임계치를 초과하는 실린더 간에서 이동속도가 가장 빠른 실린더와 연결된 유압 밸브에 공급되는 구동전압을 감소시켜 각각의 실린더 사이에 존재하는 높이 편차를 제거하는 단계를 포함하며,

   상기 제1 임계치는 각각의 실린더가 지연 동작하고 있는지 여부를 판단하는데 기준이 되는 값이고, 상기 제2 임계치는 실린더 간의 높이 편차를 실시간으로 제거하는 것이 필요한지 여부를 판단하는데 기준이 되는 값인 것을 특징으로 하는 턴디쉬 위치 제어 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 (d) 단계에서,

   실린더 간의 현재 측정 높이의 차이가 상기 제2 임계치를 초과하는 실린더가 없으면, 각각의 실린더에 대하여 현재 측정 높이와 상기 최종 목표 높이를 비교하고, 현재 측정 높이가 상기 최종 목표 높이에 도달한 실린더에 대하여 잠금용 밸브를 작동시켜 위치를 고정하는 것을 특징으로 하는 턴디쉬 위치 제어 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 (d) 단계에서,

   실린더 간의 현재 측정 높이의 차이가 상기 제2 임계치를 초과하는 실린더가 있으면 실린더 간의 현재 측정 높이의 차이가 제3 임계치를 초과하는지를 판단하고, 실린더 간의 현재 측정 높이의 차이가 상기 제3 임계치를 초과하는 실린더가 있으면 현재 측정 높이의 차이가 상기 제3 임계치를 초과하는 실린더 간에서 이동속도가 가장 빠른 실린더와 연결된 유압 밸브에 공급되는 구동전압을 일시적으로 중단하며,

   상기 제3 임계치는 실린더 간의 높이 편차가 커서 실시간으로 실린더 간의 높이 편차를 제거하지 못하는 경우를 판단하는데 기준이 되는 값인 것을 특징으로 하는 턴디쉬 위치 제어 방법.
4. 제2항에 있어서,

   각각의 실린더에 대하여 현재 측정 높이가 상기 최종 목표 높이에 도달하기 직전에 상기 최종 목표 높이를 분할하는 분할 간격이 세분화되는 것을 특징으로 하는 턴디쉬 위치 제어 방법.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 복수 개의 실린더들에 공급되는 유압을 각각 조절함으로써 상기 실린더들에 연결된 턴디쉬의 승하강 높이를 제어하는 턴디쉬 위치 제어 장치로서,

   공급되는 유압에 따라 각각 동작하는 복수 개의 실린더들;

   대응하는 실린더에 공급되는 유압을 구동전압에 의해 조절하는 복수 개의 유압 밸브들;

   대응하는 실린더의 현재 높이를 측정하는 복수 개의 위치 센서들; 및

   상기 위치 센서들로부터 입력된 각각의 실린더의 현재 높이를 바탕으로 각각의 유압밸브에 대하여 상기 구동전압을 제공하는 자동 운행 제어기를 포함하며,

   상기 자동 운행 제어기는,

   최종 목표 높이를 분할한 복수 개의 단위 목표 높이를 생성하고, 상기 단위 목표 높이를 일정한 시간 간격마다 증가 또는 감소하여 출력하는, 각각의 실린더별로 구비되는 복수의 설정치 조정기;

   각각의 실린더에 대하여 상기 단위 목표 높이와 현재 높이를 비교하되, 상기 단위 목표 높이와 상기 현재 높이의 차이가 제1 임계치를 초과하는 실린더에 대하여 제1 논리신호를 생성하는 제1 비교기;

   각각의 실린더 간의 현재 높이의 차이를 비교하되, 현재 높이의 차이가 제2 임계치를 초과하는 실린더 간에서 이동속도가 가장 빠른 실린더에 대하여 제2 논리신호를 생성하는 제2 비교기;

   각각의 실린더에 대하여 상기 단위 목표 높이에 따라 제어신호를 생성하되, 상기 제1 논리신호 및 상기 제2 논리신호가 입력되면 대응하는 실린더에 대하여 상기 제어신호를 변경하는, 각각의 실린더별로 구비되는 위치 제어기; 및

   상기 제어신호에 따라 상기 구동전압을 생성하여 상기 유압밸브로 제공하는, 각각의 실린더별로 구비되는 복수의 전압 생성기를 포함하며,

   상기 제1 임계치는 각각의 실린더가 지연 동작하고 있는지 여부를 판단하는데 기준이 되는 값이고, 상기 제2 임계치는 실린더 간의 높이 편차를 실시간으로 제거하는 것이 필요한지 여부를 판단하는데 기준이 되는 값인 것을 특징으로 하는 턴디쉬 위치 제어 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 자동 운행 제어기는

   각각의 실린더 간의 현재 높이의 차이를 비교하되, 현재 높이의 차이가 제3 임계치를 초과하는 실린더 간에서 이동속도가 가장 빠른 실린더에 대하여 제3 논리신호를 생성하고, 상기 제3 논리신호를 대응하는 실린더의 설정치 조정기로 제공하는 제3 비교기를 더 포함하고,

   상기 설정치 조정기는 상기 제3 논리신호가 입력되면 상기 단위 목표 높이의 출력을 일시적으로 중단하며,

   상기 제3 임계치는 실린더 간의 높이 편차가 커서 실시간으로 실린더 간의 높이 편차를 제거하지 못하는 경우를 판단하는데 기준이 되는 값인 것을 특징으로 하는 턴디쉬 위치 제어 장치.
10. 제8항에 있어서, 상기 턴디쉬 위치 제어 장치는

    각각의 실린더에 대하여 현재 높이가 상기 최종 목표 높이에 도달한 경우 유로를 차단하고 실린더의 위치를 고정하는 잠금 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 턴디쉬 위치 제어 장치.
11. 제8항에 있어서, 상기 설정치 조정기는

    각각의 실린더에 대한 현재 높이가 상기 최종 목표 높이에 도달하기 직전에 상기 최종 목표 높이를 분할하는 분할 간격을 세분화하는 것을 특징으로 하는 턴디쉬 위치 제어 장치.
12. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 따른 방법을 컴퓨터로 구현하기 위한 코드를 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.

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