KR101177179B1 - 직동력 유압 액츄에이터 구동 시스템 - Google Patents

직동력 유압 액츄에이터 구동 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 직동력 유압 액츄에이터 구동 시스템은 몸체(100), 유압에 의해 직동력을 발생시키는 액츄에이터(300), 유체가 저장되어 있는 축압기(210), 회전동력을 발생시키는 모터(200), 상기 모터(200)의 회전동력을 전달받아 상기 축압기(210)에서 공급하는 유체를 펌핑하여 유압을 발생시키는 펌프 조립체(120), 및 상기 펌프 조립체(120)에서 발생하여 상기 액츄에이터(300)에 공급되는 유압의 공급 또는 차단을 조절하기 위한 블럭밸브(110)를 포함하되, 상기 액츄에이터(300), 상기 축압기(210), 상기 블럭밸브(110) 및 상기 모터(200)는 상기 몸체(100)와 일체로 형성되고, 상기 펌프 조립체(120)는 상기 몸체(100)에 내장되어 모듈화된 직동력 유압 액츄에이터 시스템(20);과 상기 직동력 유압 액츄에이터 시스템(20)의 현재위치를 센싱하여 오차를 계산하고 오차를 상쇄시켜 상기 직동력 유압 액츄에이터 시스템(20)을 전달된 목표위치로 구동시키기 위한 속도지령을 생성하는 속도모드 지령과 상기 직동력 유압 액츄에이터 시스템(20)의 부하정보와 상기 모터(200)의 회전속도를 센싱하여 오차를 계산하고 오차를 상쇄시켜 상기 직동력 유압 액츄에이터 시스템(20)을 전달된 부하로 구동시키기 위한 전류지령을 생성하는 전류모드 지령을 생성하는 PBW 엑츄에이터 제어기(11); 및 상기 제어기(11)에서 생성된 속도모드 지령 또는 상기 전류모드 지령에 따라 상기 모터(200)를 구동시키는 모터 드라이버(12);를 구비하는 것을 특징으로 하는 직동력 유압 액츄에이터 구동 시스템(1000)포함하는 것을 특징으로 한다.
Figure R1020090136071
액츄에이터, 직동력, 모듈화, 고응답, 구동, 제어, 모터 드라이버, 유압

Description

직동력 유압 액츄에이터 구동 시스템{Power-by-wire Hydro-static actuator control system}
본 발명은 직동력 유압 액츄에이터 구동 시스템에 관한 것이고, 보다 상세하게는 본 발명은 전기모터로부터 직접 전달되는 동력을 이용하여 양방향으로 작동되는 사판식 유압피스톤 펌프조립체와 선형/양로드형 유압 액츄에이터 등이 일체로 형성되는 모듈화된 직동력 유압 액츄에이터를 구동하는 제어 시스템에 관한 것이다.
액츄에이터(actuator)란 신호처리기에 의하여 다듬어져 나온 신호에 대응하여 동작을 하는 장치 또는 수단이다. 즉, 입력된 신호에 대응하여 작동을 수행하는 작동기(作動器), 또는 명령신호에 따라서 작동하는 집행기(執行器)이다. 기계 장치의 구동은 전기모터에 의한 회전력과, 공기압 실린더 또는 유압 실린더에 의한 직동력이 대부분이다. 유압 액츄에이터 구동 시스템은 유압 실린더에 의해 직동력을 발생시키는 구동 시스템을 의미한다.
유압 액츄에이터 구동시스템은 항공기의 날개 조종면을 구동하는 시스템과 같이 고신뢰성과 큰 힘 및 빠른 응답속도가 요구되는 구동분야에 다양하게 적용되고 있으며, 일반산업 분야에서는 인장압축기 및 굴삭기의 구동부분에 다양한 용도 로 널리 사용되고 있다.
일반적인 유압 액츄에이터 구동시스템은 중압공급식 유압공급장치가 필요하다. 즉 유압펌프 및 펌프를 구동하기 위한 펌프 구동시스템, 유체를 저장하는 저유기 또는 축압기가 유압 액츄에이터와 별도로 많은 공간을 차지하며, 유압 액츄에이터와의 유압유를 공급하는 배관이 설치되어야 한다. 이러한 구조로 인해 종래의 유압 액츄에이터 구동시스템은 설치비용, 정비성 문제, 펌프의 에너지 손실, 파이프의 누설위험, 과도한 노이즈 발생, 큰 유압 시스템으로 인한 중량 및 부피 문제가 있다. 또한 서로 개별적으로 구성된 부품들이 유압배관을 통하여 연결되기 때문에 유동 및 마찰 손실이 발생되고 응답속도의 감소등의 불필요한 성능저하가 발생되는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유압을 형성하는 펌프조립체, 유체가 유동되는 다수의 유로, 펌프조립체를 구동하여 유압을 발생시키는 전기모터, 형성된 압력을 유로에 일정하게 공급하는 축압기, 공급된 유압에 의해 구동되는 액츄에이터, 정밀구동 제어를 위한 다수의 센서가 하나의 몸체로 일체화된 직동력 유압 액츄에이터 시스템을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 상술한 직동력 유압 액츄에이터 시스템을 정밀하게 구동 및 제어할 수 있는 직동력 유압 액츄에이터 구동 시스템을 마련함으로써, 중앙공급식 유압시스템의 유로 손실등과 같은 단점을 극복하여 구동시스템의 전력소모를 최소화하고, 에너지 절감, 노이즈의 감소, 고효율 및 유지비용 절감을 구현한는 것을 기술적 과제로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 직동력 유압 액츄에이터 구동 시스템을 제안한다.
본 발명에 따른 직동력 유압 액츄에이터 구동 시스템은 몸체(100), 유압에 의해 직동력을 발생시키는 액츄에이터(300), 유체가 저장되어 있는 축압기(210), 회전동력을 발생시키는 모터(200), 상기 모터(200)의 회전동력을 전달받아 상기 축압기(210)에서 공급하는 유체를 펌핑하여 유압을 발생시키는 펌프 조립체(120), 및 상기 펌프 조립체(120)에서 발생하여 상기 액츄에이터(300)에 공급되는 유압의 공급 또는 차단을 조절하기 위한 블럭밸브(110)를 포함하되, 상기 액츄에이터(300), 상기 축압기(210), 상기 블럭밸브(110) 및 상기 모터(200)는 상기 몸체(100)와 일체로 형성되고, 상기 펌프 조립체(120)는 상기 몸체(100)에 내장되어 모듈화된 직동력 유압 액츄에이터 시스템(20);과 상기 직동력 유압 액츄에이터 시스템(20)의 현재위치를 센싱하여 오차를 계산하고 오차를 상쇄시켜 상기 직동력 유압 액츄에이터 시스템(20)을 전달된 목표위치로 구동시키기 위한 속도지령을 생성하는 속도모드 지령과 상기 직동력 유압 액츄에이터 시스템(20)의 부하정보와 상기 모터(200)의 회전속도를 센싱하여 오차를 계산하고 오차를 상쇄시켜 상기 직동력 유압 액츄에이터 시스템(20)을 전달된 부하로 구동시키기 위한 전류지령을 생성하는 전류모드 지령을 생성하는 PBW 엑츄에이터 제어기(11); 및 상기 제어기(11)에서 생성된 속도모드 지령 또는 상기 전류모드 지령에 따라 상기 모터(200)를 구동시키는 모터 드라이버(12);를 구비하는 것을 특징으로 한다.
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그리고, 상기 액츄에이터(300)는, 케이스(310)와, 상기 케이스(310)를 왕복 이송하는 로드(320)와, 상기 케이스(310) 내부 공간을 좌측공간(330)과 우측공간(332)로 분할하는 분할판(322)을 포함하며, 상기 케이스(310) 및 상기 로드(320)는 상기 분할판(322)을 중심으로 대칭형인 것이 바람직하다.
또한, 상기 액츄에이터(300)는, 상기 로드(320)의 이송거리를 측정하는 변위센서(340)를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
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상기 모터 드라이버(12)는 상기 모터(200)를 구동시키기 위한 복수개의 스위치를 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 PBW 제어기(11)로부터 속도모드 지령 및 전류모드 지령을 받아 펄스폭변조(PWM) 방식의 듀티비(duty ratio)를 계산하여 상기 복수개의 스위치에 대한 스위칭 주기를 조절할 수 있다.
또한, 상기 PBW 제어기(11)는 상기 직동력 유압 액츄에이터 구동 시스템과 별도로 마련된 상기 상위 제어기(30)와 데이터 통신이 가능하도록 구성되어, 상기 상위 제어기(30)로부터 위치지령 및 부하지령을 수신할 수 있다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
(1) 본 발명은 유압발생장치를 액츄에이터에 일체화함으로써 종래의 유압구동시스템에서 요구되었던 중앙공급장치와 유압배관을 제거할 수 있기 때문에 설치공간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 유압배관시스템의 누설문제가 근본적으로 해결될 수 있다.
(2) 본 발명은 전기모터에 의해 직접적으로 펌프조립체에 동력을 제공하므로, 종래의 중앙공급식 유압펌프를 구동하기 위한 변속(클러치) 기어 시스템이 불 필요하다.
(3) 본 발명은 전기모터에 의한 동력을 사용하므로 사용하지 않는 시간에도 계속적으로 유압을 유지하기 위해 많은 전력을 소모하는 중앙공급식 시스템과 비교하여 대기시간의 전력소모를 최소화할 수 있어 에너지 절감 및 노이즈의 감소, 고효율 및 유지비용의 절감할 수 있다.
(4) 본 발명은 독립적인 폐회로로 구성되어 중력의 영향을 전혀 받지 않는 시스템으로 이루어지며, 설치방향에 어떠한 제한요소도 없다.
(5) 본 발명은 축압기가 직동력 유압 액츄에이터 시스템에 일체화되어 있기 때문에 유로내의 케비테이션의 위험이 없으므로 유압시스템의 위험성을 최소화할 수 있다.
(6) 본 발명은 외부의 유로 없이 직동력 유압 액츄에이터 시스템 내부에 최단거리로 유로가 형성되어 완전 밀폐형으로 이루어져 있으므로 유체의 공급 및 복귀 유로가 최소로 형성되어 응답성이 향상 된다.
(7) 본 발명은 선형/양로드형으로 이루어져 내부 공간이 분할판을 중심으로 대칭 구조로 형성되어 유체의 압력면이 동일하게 유지될 수 있으므로 제어 정밀성이 향상된다.
(8) 본 발명은 고속의 디지털 제어기를 통하여 액츄에이터의 위치 및 부하를 제어하므로 외부장비와의 고속의 통신을 통하여 정보를 교환할 수 있으며, 직동력 유압 액츄에이터 시스템에 일체화된 정밀센서를 통하여 고응답, 고정밀의 직구동 시스템 제어가 가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 직동력 유압 액츄에이터 구동 시스템의 블록도이고, 도 2는 본 발명이 적용되는 직동력 유압 액츄에이터 시스템 형상(3D)이며, 도 3는 본 발명이 적용되는 직동력 유압 액츄에이터 시스템의 정단면도이고, 도 4는 본 발명이 적용되는 직동력 유압 액츄에이터 시스템의 우측면도이며, 도 5는 본 발명이 적용되는 직동력 유압 액츄에이터 시스템의 회로 구성도이다.
도 1에 도시된 것과 같이, 직동력 유압 액츄에이터 구동 시스템(1000)의 구성은 크게 구동 시스템(10)과 직동력 유압 액츄에이터 시스템(20)으로 구성된다.
구동 시스템(10)은 직동력 유압 액츄에이터 시스템(20)의 상태를 센싱하고 지령명령에따라 직동력 유압 액츄에이터 시스템(20)을 구동하기 위한 제어신호를 생성하며, PBW(Power-By-Wire) 제어기(11)와 모터 드라이버(12)로 구성된다.
PBW 제어기(11)는 직동력 유압 액츄에이터 시스템(20)의 현재위치를 센싱하여 상위 제어기(30)과 데이터 통신을 통하여 전달받은 위치지령과의 오차를 계산하고 오차를 상쇄시키기 위한 속도지령을 생성하는 속도모드 지령과 직동력 유압 액츄에이터 시스템(20)의 부하정보와 모터(200)의 회전속도를 센싱하여 상위 제어기(30)과 데이터 통신을 통하여 전달받은 부하지령과의 오차를 계산하고 오차를 상쇄시켜 직동력 유압 엑츄에이터 시스템(20)을 전달된 부하로 구동시키기 위한 전류지령을 생성하는 전류모드 지령을 생성한다.
모터 드라이버(12)는 PBW 제어기(11)에서 생성된 속도모드 지령 또는 전류모 드 지령에 따라 모터(200)를 구동시킨다.
직동력 유압 액츄에이터 시스템(20)은 구동 시스템(10)의 지령 명령에 따라 엑츄에이터(300)에 의해 직동력을 발생시키며, 모터(200), 유압펌프(120), 축압기(210) 및 블럭밸브(110)와, 압력센서(400) 등 각종 센서가 장착된 액츄에이터(300)로 구성된다.
이러한 직동력 유압 액츄에이터 구동 시스템(1000)은 직동력 유압 액츄에이터 시스템(20)이 구동면에 장착되고, 구동 시스템(10)은 별도의 시스템 공간에 장착되어 전기 케이블로만 연결된다.
다음으로, 도 2 내지 도 5를 참조로 직동력 유압 액츄에이터 시스템(20)의 구성을 상세히 설명한다.
우선, 도 2를 참조하면, 직동력 유압 액츄에이터 시스템(20)은 유압에 의해 직동력을 발생시키는 액츄에이터(300)와, 유체가 저장되어 있는 축압기(210)와, 회전동력을 발생시키는 모터(200)와, 상기 모터(200)의 회전동력을 전달받아 상기 축압기(210)에서 공급하는 유체를 펌핑하여 유압을 발생시키는 펌프 조립체(120)와, 상기 펌프 조립체(120)에서 발생하여 상기 액츄에이터(300)에 공급되는 유압의 공급 또는 차단을 조절하기 위한 블럭밸브(110)로 구성된다. 또한, 액츄에이터(300)의 압력을 감지하는 압력센서(400)도 마련되어 있다.
그리고 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 직동력 유압 액츄에이터 시스템(20)을 구성하는 각 구성요소들은 직동력 유압 액츄에이터 시스템(20)의 몸체(100)와 일체화되거나 몸체(100) 내부에 내장됨으로써 모듈화되어 있다.
즉, 모터(200)와 축압기(210)는 직동력 유압 액츄에이터 시스템(20)의 몸체(100)와 좌우에 서로 마주보도록 설치되며, 액츄에이터(300)는 몸체(100)의 하측에 형성된다. 이러한 방식으로 모터(200)와 축압기(210) 및 액츄에이터(300)는 몸체(100)의 각 부분에 일체로 형성되어 모듈화되어 있다.
또한, 도 4에 도시된 것과 같이, 몸체(100)의 일측에는, 후술할 토출유로(130) 및 복귀유로(132)의 개폐를 제어하는 블럭밸브(110)가 더 구비된다. 즉, 몸체(100)의 후면에는 후방으로 돌출된 블럭밸브(110)가 더 구비되며, 이러한 블럭밸브(110)는 솔레노이드 밸브로 이루어진다.
다시 도 3을 참조하면, 몸체(100) 내부에는 유압을 형성하는 펌프조립체(120)가 구비되는 한편, 유체가 유동하는 다수의 유로(미도시)가 형성된다.
도시된 것과 같이 펌프조립체(120)는 몸체(100) 내부에 내장되며, 모터(200)로부터 전달되는 동력에 의해 회전하는 회전축(122)과, 회전축(122)의 회전에 따라 회전하는 사판(124)과, 사판(124)의 회전에 따라 유동하는 복수의 피스톤(126) 등으로 이루어진다.
회전축(122)은 모터(200)의 모터축과 연결되어 회전한다. 모터(200)는 전기모터로 이루어지는 것이 바람직하며, 이러한 모터(200)의 회전력은 모터축을 통해 외부로 전달되는데, 회전축(122)은 모터축과 직접적으로 연결되어 회전하게 된다.
또한, 모터(200)는 도시된 바와 같이 몸체(100)의 좌측(도 3)에 일체로 고정 장착되어, 상기 펌프조립체(120)에 회전 동력을 제공하게 된다.
액츄에이터(300)는, 케이스(310)와, 상기 케이스(310)를 왕복 이송하는 로 드(320)와, 상기 케이스(310) 내부 공간을 좌측공간(330)과 우측공간(332)으로 분할하는 분할판(322)을 포함하며, 상기 케이스(310) 및 상기 로드(320)는 상기 분할판(322)을 중심으로 대칭형인 것이 바람직하다.
한편, 도 5에 도시된 것과 같이 직동력 유압 액츄에이터 시스템(20)을 구동하기 위해 다수의 유로가 형성되어 있다.
제1 및 제2 토출 유로(130, 132)는 펌프조립체(120)로부터 발생한 유압을 블럭밸브(110)를 거쳐 액츄에이터(300) 내부로 안내하기 위한 유로이다.
릴리프 유로(140)는 제1 및 제2 릴리프 밸브(150, 152)를 작동시키기 위한 유로이다.
또한, 액츄에이터(300)로부터 배출된 유체를 축압기(210) 및 펌프 조립체(120)로 복귀시키기 위해 복수개의 체크밸브(C)가 마련되어 있고 체크밸브(C)로 복귀하는 유체를 조절하는 복귀조절유로(144)와, 체크밸브(C)로부터 인출되어 축압기(210)로 유입되는 유체를 조절하는 인출조절유로(142)와, 체크밸브(C)로부터 인출되어 펌프조립체(120)로 유입되는 유체를 조절하는 인출조절유로(146)가 마련된다.
한편, 도 5에 도시된 것과 같이, 변위센서(340)는 액츄에이터(300)의 로드(320)의 내측에 설치되며, 로드(320)의 유동거리(도 3에서는 좌우 이동거리)를 측정하여 제어부(미도시)로 전달하게 된다. 따라서, 제어부는 이러한 변위센서(340)의 측정값을 외부로 디스플레이하는 한편, 변위센서(340)의 측정값에 따라 타 부품의 자동 조작을 제어하게 된다. 이 때 변위센서(340)는 로드(320)의 이동 거리를 측정하여 외부로 디스플레이하는 한편, 제어부(미도시)로 전달하게 된다.
직동력 유압 액츄에이터 구동 시스템(1000)의 동작 원리는 도 1에 도시된 것과 같이,상위 제어기(30)로부터 지령을 PBW 제어기(11)가 전달받으며, PBW 제어기(11)는 액츄에이터(300)에 장착된 각종 센서(400)로부터의 정보를 이용하여 모터 드라이버(12)에 구동지령을 생성하여 전달하게 되고, 모터 드라이버(12)는 구동지령에 대해 직동력 유압 액츄에이터 시스템(20)에 장착된 모터(200)를 구동하게 된다. 구동된 모터(200)에 의해 유압펌프를 포함한 펌프 조립체(120)가 구동되고 액츄에이터(300)의 로드(320)가 상위 제어기(30)로부터 전달된 목표값으로 제어된다.
다음으로, 구동 시스템(10)의 PBW 제어기(11)와 모터 드라이브(12)의 동작 원리를 도 6 내지 도 9를 참조로 설명한다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명이 적용되는 PBW 제어기 운용 흐름도이고, 도 7는 본 발명이 적용되는 모터 드라이버 초기화 운용도이며, 도 8은 본 발명이 적용되는 모터 드라이버 속도제어 운용도이고, 도 9a 및 도 9b는 본 발명이 적용되는 모터 드라이버 전류제어 운용도이다.
먼저, 도 6a 및 도 6b를 참조로 구동 시스템(10)의 PBW 제어기(11)의 작동 과정을 설명한다.
PBW 제어기(11)에 장착된 고속의 디지털 제어기에서 디지털 신호처리(DSP) 초기화, 변수 초기화, 제어 게인(gain) 설정, 통신초기화를 시작으로 상위 제어기(30)와의 통신을 시작한다(S 10).
그 다음, 액츄에이터(300)에 장착된 각종 센서의 정보와 모터 드라이버(12) 의 상태 및 출력을 센싱하고(S 11), 모터 드라이버(12)의 준비상태를 파악한다(S 12).
파악 결과, 모터 드라이버(12)의 대기가 완료되지 않은 경우에는 상위 제어기(30)에게 보고하고(S 13), 대기가 완료된 경우에는 상위 제어기(30)로부터의 명령수신을 대기한다(S 14).
명령 수신 대기중에 상위 제어기(30)로부터 명령을 수신하면(S 15), 모터 드라이버(12)의 대기 상태를 확인하여(S 16), 대기가 완료되지 않은 경우에는 상위 제어기(30)에 보고한다.
대기가 완료된 경우에는 전달된 지령이 속도모드 지령인지 전류모드 지령인지를 분석한다(S 18).
분석 결과, 전달된 지령이 속도모드일 경우 속도모드 루프로, 전류모드일 경우 전류모드 루프를 통하여 모터 드라이버와 액츄에이터 상태정보와 전달된 지령을 이용하여 각각 속도지령과 전류지령을 생성하여 모터 드라이버(12)로 해당 지령을 전송한다(S 19~S 22).
다음으로, 도 7을 참조로 모터 드라이버(12)의 작동 과정을 설명한다.
먼저, 모터 드라이버(12)에 장착된 고속의 디지털 제어기에서 DSP 초기화, 변수 초기화, 제어 gain 설정을 시작으로 PBW 제어기(11)와의 인터페이스를 시작한다(S 23).
그 다음, 액츄에이터(300)에 장착된 전기모터(200)와의 인터페이스를 확인하며, 모터(200)의 전류, 전압을 센싱하고 모터(200)에 입력되는 DC 링크 전압 지령 치를 센싱한다(S 24).
센싱 결과, 센싱된 현재의 DC 링크 전압이 해당지령을 만족하는지 확인하고 현재의 센싱값이 지령치보다 크지 않으며 모터의 구동이 가능한 수준(예: 500V 미만)인지 확인한다(S 25).
확인 결과, 현재의 센싱값이 지령치보다 크거나, 모터의 구동이 가능한 수준이 아닌 경우(예: 500V 이상)인 경우에는 메인 릴레이를 OFF 시키고 S 24 단계로 복귀한다.
반면, 확인 결과 현재의 센싱값이 지령치보다 크지 않고, 모터의 구동이 가능한 수준인 경우(예: 500V 미만)인 경우에는 메인 릴레이를 ON 시키고 대기하면서 PBW 제어기(11)에 현재 상태를 전달하고 PBW 제어기(10)로부터 구동지령이 전달될 때까지 대기한다(S 27~ S 29).
다음으로, 모터 드라이버(12)가 PBW 제어기(11)로부터 속도모드 지령으로 선택 되어진 정보를 받은 경우의 작동 과정은 도 8을 참조로 설명한다.
모터 드라이버(12)가 PBW 제어기(11)로부터 속도모드 지령으로 선택 되어진 정보를 받은 경우 소정의 주기(예: 1024ms)마다 모터의 속도편차를 센싱하고(S 30), 센싱 결과 현재 모터(200)의 실제 속도를 계산한다(S 31).
그리고 계산된 모터의 실제 속도와 지령속도와의 오차를 계산한 후(S 32), 계산된 오차를 이용하여 전류지령을 생성하여 전류모드 지령으로 변환되도록 한다(S 33).
모터 드라이버(12)가 전류모드로 변환되면 도 9a 및 도 9b의 흐름도에 따라 작동한다.
즉, 전류제어가 시작되면 지령된 신호가 전류제어인지 확인하여(S 34), 전류제어가 아닌 경우에는 속도제어(S 35) 모드로 이동하고, 전류제어인 경우에는 소정의 주기(예: 51.2us)로 전류지령과 현재 전류값을 센싱하고 필요한 경우 좌표 변환을 수행한다(S 36~S 38).
그 다음, 센싱된 현재 전류값을 이용하여 각 축별(예: d축, q축)로 센싱된 전류값과 지령전류와의 전류오차를 계산한다(S 39).
계산결과, 과전류가 감지된 경우에는 이상신호로 처리하고(S 40~S 41), 과전류가 아닌 경우에는 필요한 경우 좌표 변환 및 옵셋 전압을 계산한 다음 각 상별로 상전압을 계산한다(S 42~ S 44).
그리고, 계산된 전류 오차를 이용하여 펄스폭(PWM) 변조에 따른 듀티비(Duty ratio)를 계산하여 모터 드라이버(12) 내부에 있는 복수개(예: 6개)의 스위치의 온/오프 비율을 조절함으로써 액츄에이터(300)에 장착된 모터(200)에 전달되는 전력을 공급을 조절함으로써 모터(200) 구동을 제어할 수 있게 된다(S 45~ S46).
한편, 모터 드라이버(12)가 PBW 제어기(11)로부터 속도모드 지령이 아닌 전류모드 지령으로 선택 되어진 정보를 직접 받는 경우에는, 도 8에 나타낸 모터 드라이버(12) 속도제어 운용 흐름을 거치지 않고 곧바로 도 9a 및 도 9b의 모터 드라이버(12) 전류제어 운용 흐름에 따라 제어된다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였지만, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않 는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도 1은 본 발명이 적용되는 직동력 유압 액츄에이터 구동 시스템의 블록도
도 2는 본 발명이 적용되는 직동력 유압 액츄에이터 시스템 형상(3D)
도 3는 본 발명이 적용되는 직동력 유압 액츄에이터 시스템의 정단면도
도 4는 본 발명이 적용되는 직동력 유압 액츄에이터 시스템의 우측면도
도 5는 본 발명이 적용되는 직동력 유압 액츄에이터 시스템의 회로 구성도
도 6는 본 발명이 적용되는 PBW 제어기 운용 흐름도
도 7는 본 발명이 적용되는 모터 드라이버 초기화 운용도
도 8은 본 발명이 적용되는 모터 드라이버 속도제어 운용도
도 9는 본 발명이 적용되는 모터 드라이버 전류제어 운용도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10: 구동 시스템 11: PBW 제어기
12: 모터 드라이버 20: 직동력 유압 액츄에이터 시스템
100: 몸체 110: 블럭밸브
120: 펌프조립체 122: 회전축
124: 사판 126: 피스톤
130: 제1토출/복귀유로 132: 제2토출/복귀유로
140: 릴리프유로 142: 인출조절유로
144: 복귀조절유로 146: 인출조절유로
150: 제1 릴리프밸브 152: 제2 릴리프밸브
200: 모터 구동축 210: 축압기
300: 액츄에이터 310: 케이스
320: 로드 322: 분할판
330: 좌측공간 332: 우측공간
340: 변위센서 1000: 직동력 유압 액츄에이터 구동 시스템

Claims (7)

  1. 직동력 유압 액츄에이터 구동 시스템으로서,
    몸체(100), 유압에 의해 직동력을 발생시키는 액츄에이터(300), 유체가 저장되어 있는 축압기(210), 회전동력을 발생시키는 모터(200), 상기 모터(200)의 회전동력을 전달받아 상기 축압기(210)에서 공급하는 유체를 펌핑하여 유압을 발생시키는 펌프 조립체(120), 및 상기 펌프 조립체(120)에서 발생하여 상기 액츄에이터(300)에 공급되는 유압의 공급 또는 차단을 조절하기 위한 블럭밸브(110)를 포함하되, 상기 액츄에이터(300), 상기 축압기(210), 상기 블럭밸브(110) 및 상기 모터(200)는 상기 몸체(100)와 일체로 형성되고, 상기 펌프 조립체(120)는 상기 몸체(100)에 내장되어 모듈화된 직동력 유압 액츄에이터 시스템(20);과
    상기 직동력 유압 액츄에이터 시스템(20)의 현재위치를 센싱하여 오차를 계산하고 오차를 상쇄시켜 상기 직동력 유압 액츄에이터 시스템(20)을 전달된 목표위치로 구동시키기 위한 속도지령을 생성하는 속도모드 지령과 상기 직동력 유압 액츄에이터 시스템(20)의 부하정보와 상기 모터(200)의 회전속도를 센싱하여 오차를 계산하고 오차를 상쇄시켜 상기 직동력 유압 액츄에이터 시스템(20)을 전달된 부하로 구동시키기 위한 전류지령을 생성하는 전류모드 지령을 생성하는 PBW 엑츄에이터 제어기(11); 및
    상기 제어기(11)에서 생성된 속도모드 지령 또는 상기 전류모드 지령에 따라 상기 모터(200)를 구동시키는 모터 드라이버(12);를 구비하는 것을 특징으로 하는 직동력 유압 액츄에이터 구동 시스템(1000).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모터 드라이버(12)는 상기 모터(200)를 구동시키기 위한 복수개의 스위치를 포함하고, 상기 PBW 제어기(11)로부터 속도모드 지령 및 전류모드 지령을 받아 펄스폭변조(PWM) 방식의 듀티비(duty ratio)를 계산하여 상기 복수개의 스위치에 대한 스위칭 주기를 조절하는 것을 특징으로 하는 직동력 유압 액츄에이터 구동 시스템(1000).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 PBW 제어기(11)는 상기 직동력 유압 액츄에이터 구동 시스템과 별도로 마련된 상위 제어기(30)와 데이터 통신이 가능하고, 상기 상위 제어기(30)로부터 위치지령 및 부하지령을 수신하는 것을 특징으로 하는 직동력 유압 액츄에이터 구동 시스템(1000).
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
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