KR101123040B1 - Industrial electro hydraulic actuator system with single-rod double acting cylinder - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유압 편로드 실린더를 구비한 산업용 전기유압 일체형 구동기 시스템에 관한 것으로서, 유압 편로드 실린더를 구비하고 유압펌프의 토출유량을 전기모터로 제어하는 전기유압 일체형 구동기 시스템에 있어서, 상기 전기모터로부터 전달된 구동력을 유압으로 전환시키는 양방향형 유압펌프; 상기 양방향형 유압펌프로부터 흡입/토출되는 작동유를 상기 유압 편로드 실린더로 전달하는 메인유로; 작동유를 저장하고 상기 유압 편로드 실린더의 양 챔버로 작동유를 공급하는 어큐뮬레이터; 상기 어큐뮬레이터에서 작동유를 상기 유압 편로드 실린더의 양 챔버로 각각 전달시키기 위해 상기 메인유로와 연결되는 한 쌍의 보조유로; 상기 보조유로를 통해 상기 어큐뮬레이터로부터 상기 유압 편로드 실린더의 양 챔버 중 어느 한 챔버로 작동유를 선택적으로 공급시키는 챔버유량조절밸브; 상기 유압 편로드 실린더의 압력이 기 설정된 압력에 도달하는 경우에는 작동을 멈추게 하는 릴리프밸브;를 포함한다.
본 발명에 의하면, 유압 편로드 실린더를 채용한 산업용 전기유압 일체형 구동기 시스템에서 챔버유량조절밸브를 이용하여 어큐뮬레이터로부터 유압실린더의 양 챔버로 작동유가 전달되는 보조유로를 선택적으로 개폐함으로써 유압 편로드 실린더의 챔버간 좌우측 용적차를 원활히 보상할 수 있다.The present invention relates to an industrial electro-hydraulic integrated actuator system having a hydraulic single-rod cylinder, comprising: an electro-hydraulic integrated actuator system having a hydraulic single-rod cylinder and controlling the discharge flow rate of the hydraulic pump by an electric motor. A bidirectional hydraulic pump for converting the transmitted driving force into a hydraulic pressure; A main flow path for delivering hydraulic oil sucked / discharged from the bidirectional hydraulic pump to the hydraulic single rod cylinder; An accumulator for storing hydraulic oil and supplying hydraulic oil to both chambers of the hydraulic single rod cylinder; A pair of auxiliary flow paths connected to the main flow paths to transfer hydraulic fluid from the accumulator to both chambers of the hydraulic single rod cylinder; A chamber flow control valve for selectively supplying hydraulic oil from the accumulator to any one of both chambers of the hydraulic single-rod cylinder through the auxiliary passage; And a relief valve for stopping operation when the pressure of the hydraulic single rod cylinder reaches a preset pressure.
According to the present invention, in an industrial electrohydraulic integrated actuator system employing a hydraulic single-rod cylinder, the hydraulic single-rod cylinder is selectively opened and closed by selectively opening and closing an auxiliary channel through which hydraulic fluid is transferred from the accumulator to both chambers of the hydraulic cylinder by using a chamber flow control valve. The volume difference between the left and right sides between chambers can be smoothly compensated.
Description
본 발명은 유압 편로드 실린더를 구비한 산업용 전기유압 일체형 구동기((Electro Hydraulic Actuator, 이하 EHA라고 함) 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유압 편로드 실린더의 챔버간 용적차로 인한 배압 형성을 방지할 수 있는 산업용 전기유압 일체형 구동기 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an industrial electrohydraulic integrated actuator (EHA) system having a hydraulic single rod cylinder, and more particularly, to prevent back pressure formation due to a volume difference between chambers of a hydraulic single rod cylinder. And an industrial electrohydraulic integrated driver system.
유압제어, 즉 고압의 유체에 의한 에너지의 전달과 제어는 오래전부터 사용되어져 왔으며 실제로 제어분야에서 많은 비중을 차지하고 있는 분야이다. 특히 현대의 제어시스템에 있어서는 상당히 큰 힘을 필요로 하는 경우가 많기 때문에 작은 구동장치로 큰 힘을 전달시킬 수 있는 유압제어 시스템은 가장 적절한 시스템이라고도 볼 수 있다. Hydraulic control, that is, energy transfer and control by high pressure fluids has been used for a long time and is a field that actually takes a large part in the control field. In particular, in modern control systems, a large amount of force is often required. Therefore, a hydraulic control system capable of transmitting a large force to a small driving device may be considered as the most appropriate system.
유압제어 시스템은 그 작동 양식에 따라 크게 분류하면 밸브제어 시스템과 펌프제어 시스템으로 나눌 수 있는데, 밸브제어시스템은 유압발생장치로부터 발생된 유압을 각종 밸브만을 이용하여 분배, 제어함으로써 최종적으로 액추에이터의 위치, 속도 및 방향을 제어하고자 하는 시스템으로서 유압의 발생 단계가 아닌 이미 발생된 유압의 방향과 개폐 등을 제어하므로 유압제어시스템이라고도 한다. 반면에, 펌프구동 시스템은 유압발생장치에 직결된 전기 서보 모터의 회전각속도를 제어하는 방식으로 밸브의 개입 없이 유압의 분배 및 크기를 제어함으로써 최종적으로 액추에이터의 위치, 속도, 압력 및 힘을 제어하고자 하는 시스템으로서, 모터 구동을 이용한 발생 단계에서 유압을 제어하므로 전기제어시스템이라고도 한다. The hydraulic control system can be classified into a valve control system and a pump control system according to its operation mode. The valve control system finally distributes and controls the hydraulic pressure generated from the hydraulic generator using only various valves. As a system to control the speed and direction, it is also referred to as a hydraulic control system because it controls the direction and opening and closing of the hydraulic pressure that has already been generated, rather than generating the hydraulic pressure. On the other hand, the pump driving system controls the angular velocity of rotation of the electric servo motor directly connected to the hydraulic generator to control the position, speed, pressure and force of the actuator by controlling the distribution and size of the hydraulic pressure without the intervention of a valve. As a system to control the hydraulic pressure at the generation stage using the motor drive, it is also called an electric control system.
이 중에서도 펌프제어(전기제어) 시스템은 기존의 대용량 유압원을 대신하여 해당 액추에이터(전기유압 일체형 구동기)에만 유압원을 공급하면 되므로 유압원의 초소형화가 가능해지며, 필요시에만 액추에이터에 유압을 공급할 수 있기 때문에 밸브제어시스템에 비해 커다란 에너지 절감 효과가 있는 유압시스템이 된다. 이러한 장점때문에 예전에는 주로 항공기에 적용되어져 왔으나 최근에는 산업용 액추에이터 용도로 개발이 활발히 진행되고 있다. 예를 들어, 배관을 필요로 하지 않기 때문에 유지보수 및 장착이 매우 용이하여 일반 산업현장의 프레스, 사출성형기 등 제조기기 뿐 아니라 레져용 보트의 틸팅 액추에이터 및 대형 선박의 조타장치까지 해양기기 분야 등의 일반산업 분야 전반에 응용이 가능하다.
Among these, the pump control (electric control) system can supply the hydraulic source only to the corresponding actuator (electric-hydraulic actuator) in place of the existing large-capacity hydraulic source, thereby miniaturizing the hydraulic source and supplying the hydraulic pressure to the actuator only when necessary. As a result, it is a hydraulic system with a large energy saving effect compared to a valve control system. Due to these advantages, they have been mainly applied to aircrafts, but recently, developments for industrial actuators are being actively conducted. For example, since it does not require piping, it is very easy to maintain and install, so that not only manufacturing equipment such as presses and injection molding machines in general industrial sites, but also tilting actuators of leisure boats and steering equipment of large vessels, etc. It is possible to apply the whole industry.
한편, 산업용 전기유압 일체형 구동기 시스템에 사용되는 유압실린더는 양로드실린더와 편로드실린더가 있다. V. Pastrakuljic가 저술하고 "DESIGN AND MODELING OF A NEW ELECIRO HYDRAULIC ACTUATOR"의 제목으로 출간된 논문에서는 전기유압 일체형 구동기는 HST(hydro-static transmission)의 개념에서 유압모터를 유압 실린더로 대체한 것으로 설명하고 있다. 따라서 EHA는 양로드 실린더만을 적용할 수 있으며, 편로드 실린더를 적용하고자 하는 경우에는 유압 트랜스포머가 필수적으로 요구되는 것으로 기술하고 있다. 또한, S. Habibi and A. Goldenberg가 저술하고 "Design of a new high-performance electro-hydraulic actuator"라는 제목으로 2000년도에 출간된 IEEE Trans. Mechatronics, 5(2)의 페이지 158-164쪽에서는 외형은 편로드 실린더이지만, 내부적으로 실제 실린더 좌 우측 수압면적이 동일한 유사 양로드 실린더를 적용한 것을 연구내용으로 하고 있다. On the other hand, the hydraulic cylinder used in the industrial electro-hydraulic integrated actuator system includes a double rod cylinder and a single rod cylinder. In a paper by V. Pastrakuljic and published under the title "DESIGN AND MODELING OF A NEW ELECIRO HYDRAULIC ACTUATOR," the electro-hydraulic actuator explains that the hydraulic motor is replaced by a hydraulic cylinder in the concept of hydro-static transmission. have. Therefore, EHA can apply only double rod cylinders, and it is described that a hydraulic transformer is required when applying a single rod cylinder. Also published in 2000 by S. Habibi and A. Goldenberg and entitled "Design of a new high-performance electro-hydraulic actuator". On page 158-164 of Mechatronics, 5 (2), the outer shape is a single rod cylinder, but internally, a similar double rod cylinder with the same left and right hydraulic area as the cylinder is studied.
그러나 이러한 양로드 실린더는 내부적으로 실린더 좌 우측 수압면적이 동일한 구조가 되기 때문에 원활한 작동이 보장되는 장점이 있으나, 편로드 실린더보다 부피가 커지게 되는 문제가 있다. 따라서 편로드 실린더를 유압실린더로 하는 EHA시스템이 개발될 필요성이 제기되어 왔다.However, these two rod cylinders have the advantage of ensuring smooth operation because the internal left and right hydraulic pressure area of the cylinder is the same, there is a problem that the volume is larger than the single rod cylinder. Therefore, there has been a need to develop an EHA system using a single rod cylinder as a hydraulic cylinder.
대한민국 공개특허 제2006-0117577호에서는 편로드 실린더를 유압실린더로 하는 전기-유압 일체제어형 하이브리드 액추에이터 시스템을 개시하고 있고, 파일럿체크밸브가 오일탱크로부터 유압배관 쪽으로 항상 유로를 개방하는 구조로 되어 있다. 하지만 이러한 구성을 취하면 편로드 실린더의 양 측 챔버내의 수압면적의 차이로 말미암아 작동시 배압이 형성될 수 있는 문제가 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2006-0117577 discloses an electro-hydraulic integrally controlled hybrid actuator system using a single rod cylinder as a hydraulic cylinder, and has a structure in which a pilot check valve always opens a flow path from an oil tank toward a hydraulic pipe. However, there is a problem that back pressure can be formed during operation due to the difference in the hydraulic pressure areas in both chambers of the single rod cylinder.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 챔버유량조절밸브를 구비하여 어큐뮬레이터로부터 유압실린더의 양 챔버로 작동유가 전달되는 유로를 선택적으로 개폐함으로써 유압 편로드 실린더의 용적차로 인한 배압이 형성되는 것을 방지할 수 있는 산업용 전기유압 일체형 구동기 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the problems described above, provided with a chamber flow control valve to selectively open and close the flow path for the hydraulic fluid from the accumulator to both chambers of the hydraulic cylinder back pressure due to the volume difference of the hydraulic single-rod cylinder It is an object of the present invention to provide an industrial electro-hydraulic integrated driver system that can prevent the formation thereof.
또한, 챔버유량조절밸브를 구성하는 한 쌍의 탄성부재의 탄성계수를 각각 달리하여 실린더의 동작 전에는 항상 용적이 큰 챔버쪽의 밸브가 열리도록 함으로써 전기모터의 좌우측 회전시의 회전수 차를 보정할 수 있는 산업용 전기유압 일체형 구동기 시스템을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.In addition, by varying the elastic modulus of the pair of elastic members constituting the chamber flow control valve, the valve on the side of the chamber having a larger volume is always opened before the cylinder is operated, thereby correcting the rotation speed difference during the left and right rotation of the electric motor. Another object is to provide an industrial electro-hydraulic actuator system that can be used.
이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 유압 편로드 실린더를 구비한 산업용 전기유압 일체형 구동기 시스템은, 유압 편로드 실린더를 구비하고 유압펌프의 토출유량을 전기모터로 제어하는 전기유압 일체형 구동기 시스템에 있어서, 상기 전기모터로부터 전달된 구동력을 유압으로 전환시키는 양방향형 유압펌프; 상기 양방향형 유압펌프로부터 흡입/토출되는 작동유를 상기 유압 편로드 실린더로 전달하는 메인유로; 작동유를 저장하고 상기 유압 편로드 실린더의 양 챔버로 작동유를 공급하는 어큐뮬레이터; 상기 어큐뮬레이터에서 작동유를 상기 유압 편로드 실린더의 양 챔버로 각각 전달시키기 위해 상기 메인유로와 연결되는 한 쌍의 보조유로; 상기 보조유로를 통해 상기 어큐뮬레이터로부터 상기 유압 편로드 실린더의 양 챔버 중 어느 한 챔버로 작동유를 선택적으로 공급시키는 챔버유량조절밸브; 상기 유압 편로드 실린더의 압력이 기 설정된 압력에 도달하는 경우에는 작동을 멈추게 하는 릴리프밸브;를 포함한다.In order to achieve the above object, the industrial electro-hydraulic integrated actuator system provided with the hydraulic single-rod cylinder according to the present invention includes an electro-hydraulic integrated actuator system having a hydraulic single-rod cylinder and controlling the discharge flow rate of the hydraulic pump with an electric motor. A bidirectional hydraulic pump for converting the driving force transmitted from the electric motor into a hydraulic pressure; A main flow path for delivering hydraulic oil sucked / discharged from the bidirectional hydraulic pump to the hydraulic single rod cylinder; An accumulator for storing hydraulic oil and supplying hydraulic oil to both chambers of the hydraulic single rod cylinder; A pair of auxiliary flow paths connected to the main flow paths to transfer hydraulic fluid from the accumulator to both chambers of the hydraulic single rod cylinder; A chamber flow control valve for selectively supplying hydraulic oil from the accumulator to any one of both chambers of the hydraulic single-rod cylinder through the auxiliary passage; And a relief valve for stopping operation when the pressure of the hydraulic single rod cylinder reaches a preset pressure.
특히, 상기 한 쌍의 보조유로에는, 상기 어큐뮬레이터와 연결되는 제1유로와, 상기 제1유로와 연결되며 단면적을 달리하는 제2유로가 각각 포함되며, 상기 챔버유량조절밸브는, 상기 제1유로상을 관통하면서 움직이는 슬라이드 바와, 상기 제2유로상에 고정설치되는 탄성부재, 및 일단은 상기 탄성부재에 의해 지지되고 타단은 상기 슬라이드 바를 가압지지하면서 상기 제1유로를 개폐하는 유로폐쇄구를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.In particular, the pair of auxiliary flow passages include a first flow passage connected to the accumulator and a second flow passage connected to the first flow passage and having a different cross-sectional area, and the chamber flow control valve includes the first flow passage. A slide bar moving while passing through the image, an elastic member fixed to the second flow path, and one end supported by the elastic member, and the other end of the flow path closing port for opening and closing the first flow path while pressing and supporting the slide bar. It is preferable to make it.
또한, 상기 유압 편로드 실린더의 수압면적이 큰 챔버쪽에 연결된 보조유로상에 설치된 탄성부재의 탄성계수는, 수압면적이 작은 챔버쪽에 연결된 탄성부재보다 더 작은 값을 갖도록 하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the elastic modulus of the elastic member installed on the auxiliary flow path connected to the chamber side with the large hydraulic pressure area of the hydraulic single rod cylinder is smaller than the elastic member connected to the chamber with the small hydraulic pressure area.
상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면 첫째, 유압 편로드 실린더를 채용한 EHA 시스템에서 챔버유량조절밸브를 구비하여 어큐뮬레이터로부터 유압실린더의 양 챔버로 작동유가 전달되는 보조유로를 선택적으로 개폐함으로써 유압 편로드 실린더의 챔버간 용적차로 인한 배압이 형성되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention as described above, first, by selectively opening and closing the auxiliary flow path that the hydraulic fluid is transferred from the accumulator to both chambers of the hydraulic cylinder with a chamber flow control valve in the EHA system employing a hydraulic single-rod cylinder There is an effect that can prevent the back pressure is formed due to the volume difference between the chambers of the hydraulic single-rod cylinder.
둘째, 챔버유량조절밸브는 슬라이드 바와 탄성부재 및 유로개폐구 등의 단순한 구성으로 이루어지고, 이러한 하나의 밸브로 배압형성을 방지할 수 있는 유리한 효과가 있다.Second, the chamber flow control valve is made of a simple configuration, such as a slide bar and the elastic member and the channel opening and closing, there is an advantageous effect that can prevent the back pressure formed by one such valve.
셋째, 챔버유량조절밸브를 구성하는 한 쌍의 탄성부재의 탄성계수를 각각 달리하여 실린더의 동작 전에는 항상 용적이 큰 챔버쪽의 밸브가 열리도록 함으로써 전기모터의 좌우측 회전시의 회전수 차를 보정할 수 있는 장점이 있다.Third, by varying the elastic modulus of the pair of elastic members constituting the chamber flow control valve so that the valve on the chamber side with the larger volume is always opened before the operation of the cylinder, the rotation speed difference during the left and right rotation of the electric motor can be corrected. There are advantages to it.
도 1은 종래의 전기유압 일체형 구동기 시스템의 유압회로도,
도 2는 종래의 EHA 시스템에 있어서 전기모터의 회전수에 따른 유압 편로드 실린더의 이동거리를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 EHA 시스템의 유압회로도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버유량조절밸브의 구조를 도시한 단면도이다.1 is a hydraulic circuit diagram of a conventional electro-hydraulic integrated driver system;
2 is a view showing the moving distance of the hydraulic single-rod cylinder according to the rotational speed of the electric motor in the conventional EHA system,
3 is a hydraulic circuit diagram of an EHA system according to an embodiment of the present invention;
Figure 4 is a cross-sectional view showing the structure of the chamber flow control valve according to an embodiment of the present invention.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which are intended to describe in detail enough to be able to easily carry out the invention by those skilled in the art to which the present invention belongs, This does not mean that the technical spirit and scope of the present invention is limited.
도 1은 종래의 전기유압 일체형 구동기 시스템(1000)의 유압회로도이고, 도 2는 종래의 EHA 시스템에 있어서 전기모터(130)의 회전수에 따른 유압 편로드 실린더(110)의 이동거리를 도시한 도면이다.1 is a hydraulic circuit diagram of a conventional electro-hydraulic integrated
도 1을 참조하면, 종래의 전기유압 일체형 구동기 시스템(1000)은 제어장치(100), 전기모터(130), 양방향 유압펌프(120), 어큐뮬레이터(150), 체크밸브(190), 릴리프밸브(180), 메인유로(140), 유압 편로드 실린더(110), 변위센서(200)로 이루어진다.Referring to FIG. 1, a conventional electro-hydraulic integrated
상기 전기유압 일체형 구동기 시스템(1000)은 유압 편로드 실린더(110)를 구비하고 유압펌프(120)의 토출유량을 전기모터(130)로 제어하는 방식으로 구동한다.The electrohydraulic integrated
상기 전기모터(130)는 상기 양방향형 유압펌프(120)와 직결되며, 정/역방향으로 회전하여 양방향형 유압펌프(120)가 오일을 흡입/토출할 수 있도록 하여 유압 편로드 실린더(110)에 작동유를 공급하는 역할을 한다.The
상기 양방향형 유압펌프(120)는 유압 편로드 실린더(110) 측으로 전달되는 유량을 제어하는데, 이때 양방향형 유압펌프(120)로부터 토출되는 유량은 유로를 통해 유압 편로드 실린더(110)로 전달되며 부하가 존재하는 경우에는 유압 편로드 실린더(110)의 압력이 상승하게 된다.The bidirectional
상기 어큐뮬레이터(150)는 작동유를 저장하고 상기 유압 편로드 실린더(110)의 양 챔버(111,112)로 작동유를 공급하는데, 유압 편로드 실린더(110)의 구동 시에 실린더 내에 있는 오일의 압축성에 의해 발생할 수 있는 압유의 과부족 및 온도변화에 따른 체적 감소분 및 누출에 의한 손실분을 보충해 주기 위해 저유기의 역할을 수행한다.The
상기 체크밸브(190)는 상기 어큐뮬레이터(150)로부터 시스템에 공급되는 유량의 방향을 제한하며, 상기 양방향형 유압펌프(120)로부터 드레인되어 어큐뮬레이터(150)에 저장되는 유량의 방향을 결정한다.The
상기 릴리프 밸브는 시스템의 과부하를 방지하기 위하여 일정한 압력을 설정하고, 상기 유압 편로드 실린더(110)의 압력이 기설정된 압력에 도달하는 경우에 동작하도록 함으로써 유압 편로드 실린더(110)의 작동을 멈추게 한다.The relief valve stops the operation of the hydraulic single-
상기 메인유로(140)는 상기 양방향형 유압펌프(120)로부터 흡입/토출되는 작동유를 유압 편로드 실린더(110)로 전달하는 역할을 한다.The
상기 변위센서(200)는 상기 유압 편로드 실린더(110)의 로드에 설치되어 유압 편로드 실린더(110)에 인가되는 피스톤의 위치를 측정함으로써 변위를 측정하고, 상기 압력센서(PS1,PS2)는 유압 편로드 실린더(110)의 입/출구 포트(PT1,PT2)에 설치되며, 유압 편로드 실린더(110)의 압력을 측정하여, 상기 제어장치(100)로 하여금 측정된 변위와 압력에 의해 전기모터(130)를 제어할 수 있도록 한다.
The
이상에서 전술한 종래의 전기유압 일체형 구동기시스템(1000)은 유압펌프(120)와 어큐뮬레이터(150) 사이를 체크밸브(190)로 연결하여 양방향형 유압펌프(120)로부터 드레인되어 어큐뮬레이터(150)에 저장되는 유량의 방향을 제한하는 한편, 유압펌프(120)에서 유압실린더(110)로 작동유를 전달하는 유로와 어큐뮬레이터(150) 사이에 한 쌍의 체크밸브(190)를 연결하여 항상 유로가 개방된 상태를 유지하도록 구성되어 있다.The conventional electro-hydraulic integrated
그러나 이처럼 어큐뮬레이터(150)와 유압 편로드 실린더(110)의 양 챔버(111,112)로 작동유를 전달하는 유로를 체크밸브(190)로 개방하게 되면, 실린더(110)가 이동할 때에 유압실린더(110)의 양 챔버(111,112)상의 작동유가 가압되는 수압면적이 상이하여 배압이 형성되는 문제가 생긴다. However, when opening the flow path for transmitting the hydraulic fluid to both the
또한 도 2를 참조하면, 전기모터(130)의 회전수가 약 500rpm 이상이 될 경우에는 유압 편로드 실린더(110)는 우측으로 이동하나, 역방향으로는 전기모터(130)의 회전수가 약 200rpm 이상이 될 경우에 유압 편로드 실린더(110)가 좌측으로 이동됨을 확인할 수 있다. 이처럼 실린더(110) 좌?우측 이송을 위한 전기모터(130)의 회전수 편차가 생기는 이유는 실린더(110)가 우측으로 이동하기 위해서는 수압면적이 상대적으로 큰 좌측 챔버(111)에 상대적으로 많은 유량이 공급되어야 하기 때문이다. 2, when the rotational speed of the
따라서 유압실린더(110)가 좌우측으로 움직일 때 좌우측 챔버(111,112)의 용적차를 원활히 보상하기 위해 유압실린더(110)의 양 챔버(111,112)에서 어큐뮬레이터(150)로 작동유가 이동할 수 있도록 유량의 방향을 변경시킬 필요가 있다.
Therefore, in order to smoothly compensate for the volume difference between the left and
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 EHA 시스템(1000)의 유압회로도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버유량조절밸브(170)의 구조를 도시한 단면도이다.3 is a hydraulic circuit diagram of the
본 발명의 일 실시예에 의한 전기유압 일체형 구동기 시스템(1000)은 유압 편로드 실린더(110), 전기모터(130), 양방향형 유압펌프(120), 메인유로(140), 어큐뮬레이터(150), 보조유로(160), 챔버유량조절밸브(170), 릴리프밸브(180)로 이루어진다. 도 1에서와 동일한 참조부호를 가지는 구성요소는 동일한 기능을 수행하는 것으로 간주하며 이하에서는 설명을 생략한다.Electro-hydraulic
상기 보조유로(160)는 상기 메인유로(140)에서 분기되어 상기 어큐뮬레이터(150)와 연결되며, 어큐뮬레이터(150)에서 작동유를 유압 편로드 실린더(110)의 양 챔버(111,112)로 각각 전달시키기 위해 한 쌍으로 이루어진다. 상기 한 쌍의 보조유로(160)에는 상기 어큐뮬레이터(150)와 연결되는 제1유로(161)와, 상기 제1유로(161)와 연결되며 단면적을 달리하는 제2유로(162)가 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 도면상으로는 제1유로(161)의 단면적이 작은 것으로 되어 있으나, 제2유로(162)의 단면적이 작아도 무방하다.The
상기 챔버유량조절밸브(170)는 상기 한 쌍의 보조유로(160)를 선택적으로 개폐할 수 있도록 구성되며, 보조유로(160)를 통해 어큐뮬레이터(150)와 유압 편로드 실린더(110)의 양 챔버(111,112) 중 어느 한 챔버간에 선택적으로 작동유가 공급/저장되도록 한다. 도 4를 참조하면, 상기 챔버유량조절밸브(170)는 제1유로(161)상을 관통하면서 움직이는 슬라이드 바(171)와, 제2유로(162)상에 고정설치되는 탄성부재(172) 및 일단은 탄성부재(172)에 의해 지지되고 타단은 슬라이드 바(171)를 가압지지하면서 제1유로(161)를 개폐하는 유로폐쇄구(173)로 이루어진다. The chamber
상기 슬라이드 바(171)는 원통형상으로, 외주면으로 작동유가 흐를수 있을 정도의 직경을 가지도록 형성된다. 또한 양단은 후술하는 유로폐쇄구(173)에 의해 가압지지되어 제1유로(161)상을 이동할 수 있도록 구성된다. The
상기 탄성부재(172)는 제2유로(162)상에 고정설치되고 슬라이드 바(171) 쪽으로 상기 유로폐쇄구(173)를 일정한 힘으로 가압하는 역할을 한다. 도면상으로는 스프링으로 되어 있으나, 동일한 기능을 수행하는 다른 부재라도 무방하다.The
상기 유로폐쇄구(173)는 단면적이 상이한 제1유로(161)와 제2유로(162) 사이에 위치되어 제2유로(162)를 개폐하는 역할을 수행한다. 만일 제1유로(161)의 단면적이 큰 경우에는 제1유로(161)상에, 제2유로(162)의 단면적이 큰 경우에는 제2유로(162) 상에 위치한다. 여기서 제2유로(162)가 개방되는 경우는 반대쪽 챔버에 연결된 보조유로(160)상의 유압의 크기가 상기 유로폐쇄구(173)를 가압지지하고 있는 탄성부재(172)의 탄성력보다 큰 경우이고, 반대로 제2유로(162)가 폐쇄되는 경우는 탄성부재(172)의 탄성력이 반대쪽 챔버의 유압의 크기보다 큰 경우가 된다. 따라서, 유량의 방향이 제한적인 체크밸브(190)와는 달리 양 방향으로 작동유가 이동가능하게 구성되어 유압 편로드 실린더(110)의 챔버(111,112)의 용적차를 보상하여 배압의 형성을 막아 원활한 작동이 가능하게 된다.
The flow
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 전기유압 일체형 구동기 시스템은, 상기 유압 편로드 실린더(110)의 수압면적이 큰 챔버(111)쪽에 연결된 보조유로(160)상에 설치된 탄성부재(172)의 탄성계수가, 수압면적이 적은 챔버(112)쪽에 연결된 탄성부재(172)보다 더 작은 값을 갖도록 하는 것이 바람직하다.In addition, the industrial electro-hydraulic integrated actuator system according to an embodiment of the present invention, the
도 4를 참조하면, 챔버유량조절밸브(170)의 좌우측에 설치된 스프링의 스프링 상수가 동일한 경우에는 유압 편로드 실린더가 움직이지 않을 때 어큐뮬레이터(150)와 연결된 양쪽 보조유로(160)는 모두 열려있는 상태가 된다. 따라서 전술한 바와 같이 유압 편로드 실린더(110)의 경우에는 양쪽 챔버(111,112)의 용적이 차이가 나므로 용적이 큰 챔버(111)쪽으로 작동유를 전달시켜 실린더(110)를 우측으로 이동시킬 때는 좌측으로 이동시킬 때보다 전기모터(130)의 회전수가 더 증가되어야 하는 문제가 생긴다.Referring to FIG. 4, when the spring constants of the springs installed on the left and right sides of the chamber
그러므로, 본 발명의 일 실시예는 챔버유량조절밸브(170)의 양측에 설치된 탄성부재(172)의 탄성계수 값을 상이한 값으로 조절하여, 유압 편로드 실린더(110)의 수압면적이 큰 챔버(111)쪽 유로는 항상 개방시킴으로써 유압 편로드 실린더(110)가 좌우측으로 움직일 때 나타나는 전기모터(130)의 회전수 차를 보정할 수 있도록 구성한다. 물론 이러한 설정은 유압 편로드 실린더(110)가 좌우측으로 움직일 때 실린더(110) 좌우측 챔버(111,112)의 용적차를 원활히 보상하여 유압 편로드 실린더(110) 작동 시 배압이 인가될 수 있는 문제점을 사전에 방지하는 효과도 있다. Therefore, one embodiment of the present invention by adjusting the elastic modulus value of the
1000 : 산업용 전기유압 일체형 구동기 시스템 100 : 제어장치
110 : 유압 편로드 실린더 111, 112 : 챔버
120 : 양방향 유압펌프 130 : 전기모터
140 : 메인유로 150 : 어큐뮬레이터
160 : 보조유로 161 : 제 1 유로
162 : 제 2 유로 170 : 챔버유량조절밸브
171 : 슬라이드 바 172 : 탄성부재
173 : 유로폐쇄구 180 : 릴리프밸브
190 : 체크밸브 200 : 변위센서
PS1, PS2 : 압력 센서 PT1, PT2 : 입/출구 포트1000: industrial electro-hydraulic actuator system 100: control device
110: hydraulic
120: two-way hydraulic pump 130: electric motor
140: main euro 150: accumulator
160: auxiliary flow path 161: first flow path
162: second flow path 170: chamber flow control valve
171: slide bar 172: elastic member
173: Euro closing port 180: relief valve
190: check valve 200: displacement sensor
PS1, PS2: Pressure sensor PT1, PT2: Inlet / outlet port
Claims (4)
상기 전기모터로부터 전달된 구동력을 유압으로 전환시키는 양방향형 유압펌프;
상기 양방향형 유압펌프로부터 흡입/토출되는 작동유를 상기 유압 편로드 실린더로 전달하는 메인유로;
작동유를 저장하고 상기 유압 편로드 실린더의 양 챔버로 작동유를 공급하는 어큐뮬레이터;
상기 어큐뮬레이터에서 작동유를 상기 유압 편로드 실린더의 양 챔버로 각각 전달시키기 위해 상기 메인유로와 연결되는 한 쌍의 보조유로;
상기 보조유로를 통해 상기 어큐뮬레이터로부터 상기 유압 편로드 실린더의 양 챔버 중 어느 한 챔버로 작동유를 선택적으로 공급시키는 챔버유량조절밸브;
상기 유압 편로드 실린더의 압력이 기 설정된 압력에 도달하는 경우에는 작동을 멈추게 하는 릴리프밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 편로드 실린더를 구비한 산업용 전기유압 일체형 구동기 시스템.
In the electro-hydraulic integrated actuator system having a hydraulic single-rod cylinder and controlling the discharge flow rate of the hydraulic pump by the electric motor,
A bidirectional hydraulic pump for converting the driving force transmitted from the electric motor into hydraulic pressure;
A main flow path for delivering hydraulic oil sucked / discharged from the bidirectional hydraulic pump to the hydraulic single rod cylinder;
An accumulator for storing hydraulic oil and supplying hydraulic oil to both chambers of the hydraulic single rod cylinder;
A pair of auxiliary flow paths connected to the main flow paths to transfer hydraulic fluid from the accumulator to both chambers of the hydraulic single rod cylinder;
A chamber flow control valve for selectively supplying hydraulic oil from the accumulator to any one of both chambers of the hydraulic single-rod cylinder through the auxiliary passage;
And a relief valve to stop the operation when the pressure of the hydraulic single rod cylinder reaches a predetermined pressure.
상기 한 쌍의 보조유로에는, 상기 어큐뮬레이터와 연결되는 제1유로와, 상기 제1유로와 연결되며 단면적을 달리하는 제2유로가 각각 포함되는 것을 특징으로 하는 유압 편로드 실린더를 구비한 산업용 전기유압 일체형 구동기시스템.
The method of claim 1,
The pair of auxiliary flow passages include a first flow passage connected to the accumulator and a second flow passage connected to the first flow passage and having a different cross-sectional area, respectively. Integral driver system.
상기 챔버유량조절밸브는, 상기 제1유로상을 관통하면서 움직이는 슬라이드 바와, 상기 제2유로상에 고정설치되는 탄성부재, 및 일단은 상기 탄성부재에 의해 지지되고 타단은 상기 슬라이드 바를 가압지지하면서 상기 제1유로를 개폐하는 유로폐쇄구를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유압 편로드 실린더를 구비한 산업용 전기유압 일체형 구동기시스템.
The method of claim 2,
The chamber flow control valve may include a slide bar moving while passing through the first flow path, an elastic member fixedly installed on the second flow path, and one end of which is supported by the elastic member, and the other end of which pressurizes the slide bar. Industrial electro-hydraulic integrated actuator system having a hydraulic single-rod cylinder comprising a flow path closing opening for opening and closing the first flow path.
상기 유압 편로드 실린더의 수압면적이 큰 챔버쪽에 연결된 보조유로상에 설치된 탄성부재의 탄성계수는, 수압면적이 적은 챔버쪽에 연결된 탄성부재보다 더 작은 값을 갖는 것을 특징으로 하는 유압 편로드 실린더를 구비한 산업용 전기유압 일체형 구동기시스템.The method of claim 3,
The elastic modulus of the elastic member installed on the auxiliary flow path connected to the chamber with the large hydraulic pressure area of the hydraulic single rod cylinder is smaller than the elastic member connected to the chamber with the small hydraulic pressure area. One industrial electro-hydraulic actuator system.
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