KR101832508B1 - 유압 시스템용 제어밸브 조립체를 작동시키는 방법 - Google Patents

유압 시스템용 제어밸브 조립체를 작동시키는 방법 Download PDF

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Abstract

유압시스템(20)용 제어밸브 조립체(26)를 작동시키는 방법은, 제1위치센서(44)와 제2위치센서(46) 중 적어도 하나가 작동 불능인지를 결정하기 위해 제1위치센서(44)와 제2위치센서(46)의 현재 작동을 검출하는 것을 포함한다. 제1작업포트(36)와 제2작업포트(38)에서 유체의 압력을 측정하고, 제1위치센서(44)와 제2위치센서(46) 중 하나가 작동 불능인 것으로 판단되면 제1밸브(40)와 제2밸브(42) 중 하나가 작동딘다. 제1밸브(40)는 제2작업포트(38)에서 측정된 유체 압력을 기반으로 작동하여 제1작업포트(36)를 통한 유체의 흐름을 조정한다. 제2밸브(42)는 제1작업포트(36)에서 측정한 유체 압력을 기반으로 작동하여 제2작업포트(38)를 통한 유체의 흐름을 조정한다.

Description

유압 시스템용 제어밸브 조립체를 작동시키는 방법{METHOD OF OPERATING A CONTROL VALVE ASSEMBLY FOR A HYDRAULIC SYSTEM}
본 발명은 유압 시스템의 액추에이터를 작동시키는데 사용되는 유압 시스템용 유압밸브 조립체를 작동시키는 방법에 관한 것이다.
굴삭기, 굴착기, 불도저, 프론트 엔드 로더(front end loader), 토공기계(earthmover)와 같은 중장비용 유압 시스템은 전형적으로 제어밸브 조립체를 포함한다. 제어밸브 조립체는 펌프와 유체 연통하고 또한 펌프로부터 유압 유체의 흐름을 받아들인다. 제어밸브 조립체는 또한 탱크, 즉 연료 저장소와 유체 연통하고 또한 탱크로 유압 유체를 역으로 순환시킨다. 그런 다음, 펌프는 탱크로부터 유압 유체를 인출하여 제어밸브 조립체로 순환시킨다. 유압밸브 조립체는 유압 피스톤 또는 유압 모터와 같은 액추에이터와 각각 유체 연통하는, 제1작업포트와 제2작업포트를 포함하는 부-조립체(sub-assembly)를 포함할 수 있다. 제어밸브 부-조립체는 제1작업포트를 통한 유압 유체의 흐름을 제어하도록 구성되는 제1밸브와, 제2작업포트를 통한 유압 유체의 흐름을 제어하도록 구성되는 제2밸브를 더 포함한다. 제1밸브와 제2밸브는 액추에이터로 유압 유체의 흐름을 제어하여, 액추에이터의 이동을 제어하도록 작동한다. 제어밸브 조립체는 전형적으로, 다수의 액추에이터들을 제어하기 위해 다수의 제어 부-조립체들을 포함한다.
제어밸브 부-조립체는 제1밸브의 위치를 감지하도록 구성되는 제1위치센서와, 제2밸브의 위치를 감지하도록 구성되는 제2위치센서를 포함할 수 있다. 제1위치센서와 제2위치센서는 부-조립체의 프로세서, 즉 부-조립체 컴퓨터에 제1 및 제2밸브들의 위치에 대한 정보 피드백을 제공하여, 제1 및 제2밸브들의 각 위치들을 기반으로 원하는 흐름을 달성하기 위하여 프로세서가 제1 및 제2밸브들의 위치를 조정할 수 있도록 한다. 즉 피스톤 제어모드가 이루어지게 한다.
제어밸브 부-조립체는 제1작업포트에서 유압 유체의 유체압력을 감지하도록 구성되는 제1압력센서와, 제2작업포트에서 유압 유체의 유체 압력을 감지하기 위한 제2압력센서와, 펌프에서 유압 유체의 유체 압력을 감지하도록 구성되는 펌프압력센서와, 그리고 탱크에서 유압 유체의 유체 압력을 감지하도록 구성되는 탱크압력센서를 포함할 수 있다. 제1 및 제2압력센서들은 제1 및 제2작업포트들 각각에서 유압 유체의 압력에 관한 정보 피드백을 부-조립체 프로세서에 제공하는 한편, 펌프압력센서와 탱크압력센서는 펌프와 탱크 각각에서 유체 유압의 압력에 관한 정보 피드백을 부-조립체 프로세서에 제공한다. 이 정보는 제1 및 제2밸브들 각각의 위치에 관한 정보와 결합하여, 부-조립체 프로세서가 흐름율을 기반으로 제1 및 제2밸브들의 위치를 조정할 수 있도록 한다. 즉 흐름 제어모드가 되게 한다. 그러나, 위치 센서들 중 하나의 오류가, 제1 및 제2밸브들 각각을 제어하기 위하여 부-조립체 프로세서가 위치 제어모드 또는 흐름 제어모드를 사용하는 것을 못하게 한다.
본 발명의 목적은 유압 시스템용 제어밸브 조립체를 동작시키기 위한 방법을 제공한다.
제어밸브 조립체는 액추에이터와 각각 유체 연통하는 제1작업포트와 제2작업포트를 포함한다. 제어밸브 조립체는 제1작업포트를 통한 유체의 흐름을 제어하기 위한 제1밸브와, 제2작업포트를 통한 유체의 흐름을 제어하기 위한 제2밸브를 더 포함한다. 방법은, 제1작업포트와 제2작업포트에서 유체의 압력을 측정하는 단계와; 그리고 제1작업포트를 통한 유체의 흐름을 조정하기 위해 제2작업포트에서 측정한 유체 압력을 기반으로 제1밸브, 또는 제2작업포트를 통한 유체의 흐름을 조정하기 위해 제1작업포트에서 측정한 유체 압력을 기반으로 제2밸브 중 하나를 작동시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에서, 유압 시스템용 제어밸브 조립체를 작동시키는 방법이 기술된다. 제어밸브 조립체는 각각이 액추에이터와 유체 연통하는 제1작업포트와 제2작업포트를 포함한다. 제어밸브 조립체는 제1작업포트를 통한 유체의 흐름을 제어하기 위한 제1밸브와, 제2작업포트를 통한 유체의 흐름을 제어하기 위한 제2밸브와, 제1밸브의 위치를 감지하기 위한 제1위치센서와, 그리고 제2밸브의 위치를 감지하기 위한 제2위치센서를 더 포함한다. 방법은 제1위치센서와 제2위치센서 중 적어도 하나가 작동불능인지를 판단하기 위하여 제1위치센서와 제2위치센서의 현재 동작을 검출하는 단계와; 제1작업포트와 제2작업포트에서 유체의 압력을 측정하는 단계와; 그리고 제1위치센서와 제2위치센서 중 하나가 작동불능인 것으로 결정되면 제1밸브와 제2밸브 중 하나를 작동시키는 단계를 포함한다. 제1밸브는 제2작업포트에서 측정한 유체 압력을 기반으로 작동하여 제1작업포트를 통한 유체의 흐름을 조절하고, 제2밸브는 제1작업포트에서 측정한 유체 압력을 기반으로 작동하여 제2작업포트를 통한 유체의 흐름을 조절한다.
따라서, 기술한 방법은, 제1 및 제2위치센서들 중 하나가 고장이 나면, 제1 및 제2위치센서들 중 다른 하나와 연관된 작업포트에서 유압 유체의 압력을 사용하여 고장난 위치센서와 연관된 밸브를 제어함으로써 지속적이고 또한 중단이 없는 제어밸브 조립체의 작동이 가능하게 한다.
본 발명의 상기 특징과 장점들과 다른 특징과 장점들은 첨부도면과 함께 이루어진 본 발명을 실시하기 위한 최고 모드들의 다음 상세한 설명으로부터 명확하게 알 것이다.
본 발명에 따라, 제1 및 제2위치센서들 중 하나가 고장이 나면, 제1 및 제2위치센서들 중 다른 하나와 연관된 작업포트에서 유압 유체의 압력을 사용하여 고장난 위치센서와 연관된 밸브를 제어함으로써 지속적이고 또한 중단이 없는 제어밸브 조립체의 작동이 가능하게 한다.
도 1은 제어밸브 조립체를 보여주는 유압 시스템의 개략도.
도 2는 제어밸브 조립체를 작동시키는 방법의 흐름도.
여러 도면들을 통해 같은 부분에 같은 참조번호가 표시되는 도면들을 참조하면, 유압 시스템은 참조번호 20으로 도시되어 있다. 유압 시스템(20)은, 제한하는 것은 아니지만, 굴삭기, 굴착기, 불도저, 토공기계와 같은 차량에 통합될 수 있다. 유압 시스템(20)은 적어도 하나의 액추에이터(22)를 포함하여 제어한다. 액추에이터(22)는, 제한하는 것은 아니지만 유압 피스톤 또는 유압모터를 포함할 수 있다. 유압 시스템(20)의 다양한 부품들과 유압 시스템(20)의 다양한 부품들의 일반적인 기능은 기술 분야에 공지되어 있다. 따라서, 유압 시스템(20)의 다양한 부품들과 각 부품의 기능은 여기서 간략하게 기술한다.
도 1을 참조하면, 유압 시스템(20)은 입력장치(24)와, 제어밸브 조립체(26)와, 유압펌프(28)와, 탱크(30)와 그리고 액추에이터(22)를 포함한다. 제어밸브 조립체(26)는 제어기(32)와 적어도 하나의 제어밸브 부-조립체(34)를 포함한다. 전형적으로, 제어밸브 조립체(26)는 다수의 부-조립체(34)들을 포함하고, 각 부-조립체(34)는 하나의 액추에이터(22)를 제어하는데 사용된다.
입력장치(24)는 조이스틱, 하나 이상의 레버, 터치형 스크린, 또는 유압 시스템(20)에 명령들을 입력하기에 적합한 다른 장치들을 포함할 수 있다. 입력장치(24)는 제어밸브 조립체(26)의 제어기(32)에 연결되어 운영자가 유압 시스템(20)에 명령들을 입력할 수 있도록 한다.
유압 시스템(20)은 유체, 즉 유압 유체를 포함한다. 펌프(28)는 유압 유체를 가압하여, 가압된 유압 유체를 제어밸브 조립체(26)에 제공한다. 제어밸브 조립체(26)는 가압된 유압 유체를 부-조립체(34)로 공급하고, 부-조립체는 유압 유체를 액추에이터(22)로 보낸다. 제어밸브 조립체(26)는 또한, 유압 시스템(20)에 대한 유체 저장소로서 작용하는 탱크(30)와 유체 연통한다. 펌프(28)는 필요에 따라 탱크(30)로부터 유압 유체를 인출한다.
제어기(32)는 입력장치(24)와 부-조립체(34)로부터 피드백을 수신하고, 또한 입력장치(24)에서 부-조립체(34)로 정보를 보낸다. 제어기(32)는 부-조립체(34)로 유체 흐름을 제어하기 위하여 하나 이상의 흐름 제어밸브(58)와, 파일럿 압력조절기(pilot pressure regulator)(60)와, 릴리프(relief) 압력조절기(62)를 포함할 수 있을 뿐만 아니라, 소프트웨어, 메모리, 및 제1밸브(40)와 제2밸브(42)를 작동 및/또는 제어하기 위하여 필요한 정보를 부-조립체(34)에 제공하기 위해 필요한 다른 부품들을 가지는 컴퓨터(64)를 포함할 수 있다. 제어밸브 부-조립체(34)는 제어기(32)의 컴퓨터(64)와 통신하는 부-조립체 프로세서(66)를 더 포함할 수 있다. 컴퓨터(64)는 프로세서(66)를 통해 제어밸브 부-조립체(34)와 통신할 수 있다. 프로세서(66)는 컴퓨터, 메모리, 소프트웨어 및/또는 제어기(32)와 통신하고 또한 제어밸브 부-조립체(34)를 제어하는데 필요한 다른 하드웨어를 포함할 수 있다. 아래에서 기술하는 바와 같이 프로세서(66)는 파일럿밸브(56)를 직접 제어하고, 제1밸브(40)와 제2밸브(42)를 차례로 제어할 뿐만 아니라 부-조립체(34) 내 다양한 센서들로부터 정보를 수신한다.
제어밸브 부-조립체(34)는 제1작업포트(36)와 제2작업포트(38)를 포함한다. 제1작업포트(36)는 액추에이터(22)와 유체 연통하고 또한 액추에이터로 유압 유체를 공급하도록 구성될 수 있다. 제2작업포트(38)는 또한 액추에이터(22)와 유체 연통하고 액추에이터로 유압 유체를 공급하도록 구성될 수 있다. 제어밸브 부-조립체(34)는 제1밸브(40)와 제2밸브(42)를 더 포함한다. 제1밸브(40)는 펌프(28)와 탱크(30)와 유체 연통하고, 또한 제2작업포트(38)를 통한 유압 유체의 흐름을 제어하도록 구성된다. 제1밸브(40)와 제2밸브(42)는, 한정하는 것은 아니지만 포핏밸브(poppet valve) 또는 스풀밸브(spool valve)를 포함할 수 있다. 제1밸브(40)와 제2밸브(42)는 제1작업포트(36)와 제2작업포트(38) 각각을 통한 가압된 유체 흐름을 제어하기에 적합한 소정 유형 및/또는 구성을 포함할 수 있고, 또한 전기 및/또는 유압신호를 통해 작동할 수 있다는 것을 알아야 한다. 이와 같이, 프로세서(66)는 파일럿밸브(56)들로 신호전송하고, 파일럿밸브들은 제1밸브(40)와 제2밸브(42)를 제어하여 제1작업포트(36)와 제2작업포트(38) 각각을 통한 유체 흐름을 개방하거나 및/또는 폐쇄한다는 것을 알아야 한다. 도시된 바와 같이, 제1밸브(40)와 제2밸브(42)는 파일럿 압력시스템(57)의 파일럿밸브(56)들을 통해 제어되는 포핏밸브들을 포함한다
제어밸브 부-조립체(34)는 제1위치센서(44)와 제2위치센서(46)를 더 포함한다. 제1위치센서(44)는 제1밸브(40)에 연결되고, 또한 제1밸브(40)의 위치를 감지하도록 구성된다. 제1위치센서(44)는 프로세서(66)와 통신하고 또한 제1밸브(40)의 위치에 대한 피드백을 프로세서(66)에 제공한다. 제2위치센서(46)는 제2밸브(42)에 연결되고, 제2밸브(42)의 위치를 감지하도록 구성된다. 제2위치센서(46)는 프로세서(66)와 통신하고 또한 제2밸브(42)의 위치에 대한 피드백을 프로세서(66)에 제공한다.
제어밸브 부-조립체(34)는 제1압력센서(48)와 제2압력센서(50)를 더 포함한다. 제1압력센서(48)는 제1작업포트(36)에 연결되어 유체 연통하고, 또한 제1작업포트(36)를 통해 흐르는 유압 유체의 유체 압력을 감지하도록 구성된다. 제1압력센서(48)는 프로세서(66)와 통신하여, 제1작업포트(36)에서 유압 유체의 압력에 대한 피드백을 프로세서(66)에 제공한다. 제2압력센서(50)는 제2작업포트(38)에 연결되어 유체 연통하고, 또한 제2작업포트(38)를 통해 흐르는 유압 유체의 유체 압력을 감지하도록 구성된다. 제2압력센서(50)는 프로세서(66)와 통신하여, 제2작업포트(38)에서 유압 유체의 압력에 관한 피드백을 프로세서(66)에 제공한다.
제어밸브 조립체(26)는 펌프압력센서(52)와 탱크압력센서(54)를 더 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 펌프압력센서(52)와 탱크압력센서(54)들은 제어기(32) 내에 배치된다. 펌프압력센서(52)는 펌프(28)에 연결되어 펌프에서 제공(공급)되는 유압 유체와 유체 연통하고, 또한 펌프(28)에서 유압 유체의 유체 압력, 즉 공급압력을 감지하도록 구성된다. 펌프압력센서(52)는 컴퓨터(64)와 통신하여, 펌프(28)에서 유압 유체의 압력에 대한 피드백을 컴퓨터(64)에 제공한다. 컴퓨터(64)는 펌프압력센서(52)에서 프로세서(66)로 정보를 제공한다. 탱크압력센서(54)는 탱크(30)에 연결되어 탱크의 유압 유체와 유체 연통하고, 또한 탱크(30)의 유압 유체의 유체압력을 감지하도록 구성된다. 탱크압력센서(54)는 컴퓨터(64)와 통신하여, 탱크(30)에서 유압 유체의 압력에 관한 피드백을 컴퓨터(64)에 제공한다. 컴퓨터(64)는 탱크압력센서(54)에서 프로세서(66)로 정보를 제공한다.
제어밸브 부-조립체(34)는 수동작동상태(passive operating condition) 또는 오버러닝작동상태(overrunning operating condition)에서 작동할 수 있다. 액추에이터(22)에 인가되는 부하가 액추에이터(22)의 이동, 즉 수동부하에 저항할 때 수동작동상태가 발생한다. 액추에이터(22)에 인가되는 부하가 액추에이터(22)의 이동과 동일한 방향으로 작용할 때, 즉 음의 부하(negative load)일 때 오버러닝작동상태가 발생한다. 도시된 바와 같이, 액추에이터(22)는 피스톤(92)과, 피스톤에서부터 연장하는 로드(94)를 포함한다. 피스톤(92)은 피스톤단부(piston end)(96)와 로드단부(rod end)(98)를 규정하고, 로드(94)는 로드단부(98) 내에 배치된다. 로드(94)가 로드단부(98)를 통해 연장하기 때문에, 유압 유체가 작용하는 로드단부(98)에서 피스톤(92)의 표면적은 유압 유체가 작용하는 피스톤단부(96)에서 피스톤(92)의 표면적보다 작다. 피스톤(92)의 로드단부(98)에 대한 피스톤(92)의 피스톤단부(96) 상의 표면적의 비율은 액추에이터(22)의 면적비(area ratio)를 규정한다. 액추에이터(22)의 면적비는 제1작업포트(36)와 제2작업포트(38)를 통한 유체 흐름율뿐만 아니라, 제1작업포트(36)와 제2작업포트(38)에서 유체 압력에 영향을 미친다. 따라서, 액추에이터(22)의 면적비는, 제어밸브 부-조립체(34)가 수동작동상태에서 작동하는지 또는 오버러닝작동상태에서 작동하는지를 결정할 때 반드시 고려하여야 한다.
부수적으로, 제1작업포트(36)와 제2작업포트(38) 중 하나가 업스트림(upstream) 작업포트에서 작동하는 한편, 제1작업포트(36)와 제2작업포트(38) 중 다른 하나가 다운스트림 작업포트에서 작동한다. 제1작업포트(36)와 제2작업포트(38) 중 어느 것이 업스트림 작업포트이고 또한 다운스트림 작업포트인지는, 유압 유체의 흐름 방향에 의존하고, 따라서 유압 시스템(20)의 작동 동안에 변할 수 있다. 부수적으로, 제1작업포트(36)와 제2작업포트(38) 중 하나는 업스트림 작업포트와 관련되고, 제1작업포트(36)와 제2작업포트(38)는 다운스트림 작업포트와 연관된다는 것을 알아야 한다. 또한, 업스트림 작업포트는, 업스트림 작업포트로서 현재 규정되는 특정 작업포트에 대응하는 밸브와, 위치센서와 압력센서와 연관된다는 것을 알아야 한다. 비슷하게, 다운스트림 작업포트는, 다운스트림 작업포트로서 현재 규정되는 특정 작업포트에 대응하는 밸브와, 위치센서와 압력센서와 연관된다는 것을 알아야 한다. 업스트림 작업포트는 액추에이터(22)에 제공되는 유압 유체의 흐름을 현재 제어하는 작업포트이다. 다운스트림 작업포트는 액추에이터(22)로부터 받아들이는 유압 유체의 흐름을 현재 제어하는 작업포트이다. 따라서, 제1작업포트(36)와 제2작업포트(38)는 다음의 상태들 중 하나, 수동작동상태에서 업스트립 작업포트로서, 오버러닝작동상태에서 업스트림 작업포트로서, 수동작동상태에서 다운스트림 작업포트로서, 또는 오버러닝작동상태에서 다운스트림 작업포트로서 작동할 수 있다.
정상적인 작동상태 하에서, 프로세서(66)는 흐름제어모드, 압력제어모드, 또는 위치제어모드들 중 하나를 사용하여 제1밸브(40)와 제2밸브(42)를 제어할 수 있다. 흐름제어모드, 압력제어모드 및 위치제어모드 중 어느 것을 프로세서(66)가 사용하여 제1작업포트(36)와 제2작업포트(38)를 제어하느냐는 전형적으로, 특정 작업포트가 수동작동상태에서 업스트립 작업포트로서 동작하는지, 오버러닝작동상태에서 업스트림 작동포트로서 작동하는지, 수동작동상태에서 다운스트림 작업포트로서 작동하는지, 또는 오버러닝작동상태에서 다운스트림 작업포트로서 작동하는지에 따라 다르다.
흐름제어방법으로 제1밸브(40)를 제어할 때, 프로세서(66)는 입력장치(24)로부터 수신한 요구와, 제1작업포트(36)에서 유압 유체의 유체압력에 관련되는 제1압력센서(48)로부터의 피드백과, 펌프(28)에서 유체압력에 관련되는 펌프압력센서(52)로부터의 피드백, 즉 공급압력과, 탱크(30)에서 유체압력에 관련되는 탱크압력센서(54)로부터의 피드백을 사용한다. 프로세서(66)는 상기 요구와 다양한 피드백들을 사용하여 제1밸브(40)의 위치를 제어하여, 상기 요망된 요구에 부합하게 된다. 비슷하게, 흐름제어방법을 사용하여 제2압력밸브(42)를 제어할 때, 프로세서(66)는 입력장치(24)로부터 수신한 요구와, 제2작업포트(38)에서 유압 유체의 유체압력에 관련되는 제2압력센서(50)로부터의 피드백과, 펌프(28)에서 유체압력에 관련되는 펌프압력센서(52)로부터의 피드백, 즉 공급압력과, 그리고 탱크(30)에서 유체압력에 관련되는 탱크압력센서(54)로부터의 피드백을 사용한다. 프로세서(66)는 상기 요구와 다양한 피드백들을 사용하여 제2밸브(42)의 위치를 제어하여, 요망된 상기 요구에 부합하게 된다.
압력제어방법으로 제1밸브(40)를 제어할 때, 프로세서(66)는 필요에 따라 제1밸브(40)를 이동시켜 제1작업포트(36)에서 원하는 유체압력을 달성한다. 프로세서(66)는 제1작업포트(36)에서 유압 유체의 유체압력에 관련되는 제1압력센서(48)로부터 피드백을 수신하고, 그리고 제1밸브(40)의 위치를 조정하여 제1작업포트(36)에서 원하는 유체압력을 달성한다. 압력제어모드로 제2밸브(42)를 제어할 때, 프로세서는 필요에 따라 제2밸브(42)를 이동시켜 제2작업포트(38)에서 원하는 유체압력을 달성한다. 프로세서(66)는 제2작업포트(38)에서 유압 유체의 유체압력에 관련되는 제2압력센서(50)로부터 피드백을 수신하고, 또한 제2밸브(42)의 위치를 조정하여 제2작업포트(38)에서 원하는 유체압력을 달성한다.
위치제어모드로 제1밸브(40)를 제어할 때, 프로세서(66)는 제1위치센서(44)로부터 피드백을 사용하여 제1밸브(40)의 현 위치를 결정한다. 프로세서(66)는 제1작업포트(36)를 통한 원하는 유체 흐름을 달성하기 위해 필요한 요청된 위치를 계산한다. 그런 다음, 프로세서(66)는 제1밸브(40)를 요청된 위치로 이동시켜 제1작업포트(36)를 통한 유압 유체의 흐름을 조절한다. 위치제어모드로 제2밸브(42)를 제어할 때, 프로세서(66)는 제2위치센서(46)로부터의 피드백을 사용하여 제2밸브(42)의 현재 위치를 결정한다. 프로세서(66)는 제2작업포트(38)를 통한 원하는 유체 흐름을 달성하기 위해 필요한 위치를 계산한다. 그런 다음, 프로세서(66)는 제2밸브(42)를 원하는 위치로 이동시켜 제2작업포트(38)를 통한 유압 유체 흐름을 조절한다. 따라서, 제1위치센서(44)와 제2위치센서(46) 중 하나의 오류는, 흐름제어모드와 위치제어모드가 제1제어밸브와 제2제어밸브에 대해 각각 동작할 수 없도록 한다.
따라서, 본 발명은, 제1위치센서(44)와 제2위치센서(46)들 중 하나가 고장나면, 즉 작동 불능이 될 때 제어밸브 부-조립체(34)를 작동시키는 방법을 제공한다. 방법은, 고장난 위치센서가 업스트림 작업포트 또는 다운스트림 작업포트에 관련되는지와, 업스트림 작업포트 또는 다운스트림 작업포트와 연관된 밸브의 위치를 감시하도록 구성되는지와, 그리고 제어밸브 부-조립체(34)가 수동작동상태에서 또는 오버러닝작동상태에서 작동하는지에 종속된다. 이와 같이, 각각의 가능한 변형예를 아래에서 상세히 설명한다. 상기에서 설명하였듯이, 제1작업포트(36) 또는 제2작업포트(38) 각각은 업스트림 작업포트 또는 다운스트립 작업포트로서 규정될 수 있다. 따라서, 아래에서 기술하는 방법은 제1작업포트(36)와 제2작업포트(38) 둘 다에 적용할 수 있다.
다음에서는, 고장난 위치센서가 업스트립 작업포트와 관련되고, 또한 수동작동상태에서 작동할 때의 방법을 기술한다. 이 상황에서 업스트립 작업포트와 연관된 밸브를 작동시키는 방법은 업스트림 작업포트와 연관된 압력을 제어하기 위하여 다운스트림 작업포트와 연관된 압력센서로부터의 피드백을 사용하는 것을 포함하는데, 이는 십자축 압력제어(cross axis pressure control)로 부른다. 이 상황에서 십자축 압력제어를 사용하면, 업스트림 작업포트와 고장난 위치센서와 연관된 밸브의 위치를 제어하여 다운스트림 작업포트에서 유압 유체의 설정 유체압력(a set fluid pressure)을 달성한다. 프로세서(66)는 업스트림 작업포트와 관련되고 또한 업스트림 작업포트를 제어하도록 구성되는 밸브를 작동시켜, 다운스트림 작업포트를 통해 흐르는 유압유체에서 원하는 유체압력을 달성한다. 다운스트림 작업포트를 통한 유체 흐름을 제어하는 밸브와 관련되는 위치센서는 이 상황에서 적절히 기능하고 있기 때문에, 프로세서(66)는 바람직하게 다운스트림 작업포트와 관련되고 또한 다운스트림 작업포트를 제어하도록 구성되는 밸브를 상기에서 기술한 바와 같이 흐름제어모드에서 작동시킨다.
다음에서는, 고장난 위치센서가 업스트림 작업포트와 관련되고, 또한 오버러닝작동상태에서 작동할 때의 방법을 기술한다. 이 상황에서 업스트림 작업포트와 연관된 밸브를 작동시키는 방법은 상기에서 기술한 압력제어방법을 사용하여, 업스트림 작업포트와 관련되고 또한 업스트림 작업포트를 통한 유압 유체의 흐름을 제어하도록 구성되는 밸브를 제어하는 것을 포함한다. 따라서, 프로세서(66)는 업스트림 작업포트와 연관된 밸브를 작동시켜 업스트림 작업포트에서 원하는 유체압력을 유지한다. 대안으로서, 이 상황에서 업스트림 작업포트와 연관된 밸브는 탱크(30)로 완전히 개방되어, 액추에이터(22)와 탱크(30) 간에 흐름에서의 제한을 제거할 수 있다. 다운스트림 작업포트를 통한 유체 흐름을 제어하는 밸브와 연관된 위치센서가 이 상황에서 여전히 적절히 기능하고 있기 때문에, 프로세서(66)는 다운스트림 작업포트와 관련되고 또한 다운스트림 작업포트를 제어하도록 구성되는 밸브는 상기에서 기술한 바와 같이 흐름제어모드에서 작동시킨다.
다음에서는, 고장난 위치센서가 다운스트림 작업포트와 관련되고, 또한 수동작동상태에서 작동할 때의 방법을 기술한다. 고장난 위치센서가 다운스트림 작업포트, 즉 액추에이터(22)의 외부로 흐름을 제어하는 작업포트를 제어하는 밸브와 관련되기 때문에, 다운스트림 작업포트와 연관된 밸브는, 다운스트림 작업포트에서 유압 유체의 압력이 탱크포트에서 유압 유체의 압력보다 약간 높게 되도록 제어하는 것만을 필요로 한다. 따라서, 이 상황에서 다운스트림 작업포트와 연관된 밸브를 작동시키는 방법은 다운스트림 작업포트와 연관된 압력센서로부터의 피드백을 사용하여 다운스트림 작업포트와 관련되고 또한 다운스트림 작업포트를 통한 유압 유체의 흐름을 제하도록 구성되는 밸브를 제어한다. 즉 상기에서 기술한 압력제어모드를 사용한다. 업스트림 작업포트를 통한 유체 흐름을 제어하는 밸브와 연관된 위치센서가 이 상황에서 여전히 적절히 기능하기 때문에, 프로세서(66)는 업스트림 작업포트와 관련되고 또한 업스트림 작업포트를 제어하도록 구성되는 상기에서 기술한 바와 같이 흐름제어모드에서 작동시킨다.
다음에서는, 고장난 위치센서가 다운스트림 작업포트와 관련되고, 또한 오버러닝작동상태에서 작동할 때의 방법을 기술한다. 업스트림 작업포트는 액추에이터(22)로 유압 유체의 흐름을 제어하고, 또한 제어밸브 조립체(26)가 오버러닝작동상태에서 작동하고 있기 때문에, 다운스트림 작업포트를 통한 유압 유체의 흐름을 제어하는 밸브는, 유압 유체에서 케비테이션(cavitation)을 방지하도록 유압 유체의 흐름을 충분히 제한할 필요만 있다. 따라서, 이 상황에서 다운스트림 작업포트와 연관된 밸브를 작동시키는 방법은 업스트림 작업포트와 연관된 압력센서로부터의 피드백을 사용하여, 다운스트림 작업포트와 관련되고 또한 다운스트림 작업포트를 통한 유압 유체의 흐름을 제어하도록 구성되는 밸브를 제어하는 것을 포함한다. 즉 십차축 압력제어를 포함한다. 이 상황에서 십차축 압력제어를 사용하면, 다운스트림 작업포트와 고장난 위치센서와 연관된 밸브의 위치를 제어하여 업스트림 작업포트에서 유압 유체의 설정 유체압력을 달성하게 된다. 프로세서(66)는 다운스트림 작업포트와 관련되고 또한 다운스트림 작업포트를 제어하도록 구성되는 밸브를 작동시켜 업스트림 작업포트를 통해 흐르는 유압 유체에서 필요한 업스트림 유체 압력을 달성하게 된다. 업스트림 작업포트를 통한 유체흐름을 제어하는 밸브와 연관된 위치센서가 이 상황에서 여전히 적절히 기능하기 때문에, 프로세서(6)는 업스트림 작업포트와 관련되고 또한 업스트림 작업포트를 제어하도록 구성되는 밸브를 상기에서 기술한 바와 같은 흐름제어모드에서 작동시킨다.
도 2를 참조하면, 제어밸브 조립체(26)를 제어하는 방법은, 제1위치센서(44)와 제2위치센서(46) 중 적어도 하나가 작동 불능인지를 결정하기 위하여 제1위치센서(44)와 제2위치센서(46)의 현재 동작을 검출하는 것을 포함한다. 프로세서(66)는, 제1위치센서(44)와 제2위치센서(46)로부터 피드백신호의 존재를 검출하는 것과 같이, 제1위치센서(44) 또는 제2위치센서(46)가 본 기술분야의 당업자에게 소정의 공지된 적절한 방식으로 동작가능한지를 결정할 수 있다.
만일 제1위치센서(44)와 제2위치센서(46) 둘 다가 적절히 기능한다면(블록 70), 프로세서(66)는 계속하여 제어밸브 부-조립체(34)를 정상적으로 작동시킨다(블록 72). 그러나, 만일 제1위치센서(44) 또는 제2위치센서(46) 중 하나가 작동 불능인 것으로 결정되면(블록 70), 방법은 제1작업포트(36)와 제2작업포트(38) 각각을 통한 유체 흐름의 방향을 결정하여(블록 74) 제1작업포트(36)와 제2작업포트(38) 중 하나를 업스트림 작업포트로 규정하고 또한 제1작업포트(36)와 제2작업포트(38) 중 다른 하나를 다운스트림 작업포트로 규정한다(블록 76). 방법은 제어밸브 조립체(26)의 작동상태가 수동상태 또는 오버러닝상태 중 하나가 되도록 결정하는 것을 더 포함한다(블록 78). 상기에서 설명하였듯이, 프로세서(66)가 제어밸브 부-조립체(34)를 조종하는 방식은, 고장난 위치센서가 업스트림 작업포트 또는 다운스트림 작업포트와 관련되는지와, 제어밸브 부-조립체(34)가 수동작동상태에서 또는 오버러닝작동상태에서 작동하는지에 종속된다.
방법은 제1작업포트(36)와 제2작업포트(38)에서 유체의 압력을 측정하는 것을 포함한다(블록 80). 상기에서 설명하였듯이, 유압 유체의 압력은 제1압력센서(48)와 제2압력센서(50)에 의해 제1작업포트(36)와 제2작업포트(38)에서 각각 측정된다. 제1압력센서(48)와 제2압력센서(50)는 유압 유체의 현재 압력을 나타내는 피드백신호를 프로세서(66)에 제공한다.
방법은 고장난 위치센서가 업스트림 작업포트를 제어하는 밸브와 관련되는지 또는 다운스트림 작업포트를 제어하는 밸브와 관련되는지를 결정하는 것을 더 포함한다(블록 82).
방법은, 제1작업포트(36)를 통한 유체의 흐름을 조정하기 위해 제2작업포트(38)에서 측정한 유체 압력을 기반으로 제1밸브(40)를, 또는 제2작업포트(38)를 통한 유체의 흐름을 조정하기 위해 제1작업포트(36)에서 측정한 유체 압력을 기반으로 제2밸브(42) 중 하나를 작동시키는 것을 포함한다. 제1밸브(40) 또는 제2밸브(42) 중 하나를 작동시키는 것은, 제2작업포트(38)에서 측정된 유체압력의 범위 내로 작업포트를 통한 유체의 흐름을 조정하기 위해 제1밸브(40)를, 또는 제1포트에서 측정된 유체 압력의 범위 내로 작업포트를 통한 유체의 흐름을 조정하기 위해 제2밸브(42) 중 하나를 작동시키는 것을 더 포함하고, 상기 범위는 0 바(bar) 와 20바 사이의 양의 값을 포함한다. 다른 포트에서 측정된 유체 압력의 범위 내로 유체 압력을 달성하기 위해 고장난 위치센서와 연관된 밸브를 조정하는 것은, 고장난 위치밸브와 연관된 작업포트에서 유체 압력이 다른 작업포트와 연관된 유체 압력보다 크게 되는 것을 보장한다.
제1밸브(40)와 제2밸브(42) 중 하나를 작동시키는 것은, 제어밸브 조립체(26)가 수동작동상태에서 작동하고 또한 업스트립 작업포트와 연관된 제1위치센서(44)와 제2위치센서(46) 중 하나가 작동 불능일 때 다운스트림 작업포트에서 측정한 압력을 기반으로 업스트림 작업포트와 연관된 제1밸브(40)와 제2밸브(42) 중 하나를 작동시키는 것을 더 포함한다(블록 84). 따라서, 프로세서(66)는 흐름제어모드를 사용하여 업스트림 작업포트와 연관된 밸브를 제어하고, 또한 십자축 압력제어를 사용하여 다운스트림 작업포트와 연관된 밸브를 제어한다. 이 상황에서, 방법은 다운스트림 작업포트에 대한 유체 흐름 요청을 계산하고, 계산된 유체 흐름 요구에 부합하기에 충분한 다운스트림 작업포트에 대한 필요한 유체 흐름율을 계산하고, 그리고 계산된 유체 흐름율을 충족시키기 위해 다운스트림 작업포트와 연관된 제1밸브(40)와 제2밸브(42) 중 하나를 조정하는 것을 더 포함한다.
만일 고장난 위치센서와 연관된 작업포트가 다운스트림 작업포트와 관련되고 또한 제어밸브 부-조립체(34)가 수동작동상태에서 작동한다면, 제어기(32)는 흐름제어모드를 사용하여 업스트림 작업포트와 연관된 밸브를 제어하고 또한 압력제어모드를 사용하여 다운스트림 작업포트와 연관된 밸브를 제어한다(블록 86).
제1밸브(40)와 제2밸브(42) 중 하나를 작동시키는 것은, 제어밸브 조립체(26)가 오버러닝작동상태에서 작동하고 또한 다운스트림 작업포트와 연관된 제1위치센서(44)와 제2위치센서(46) 중 하나가 작동 불능일 때 업스트림 작업포트에서 측정한 압력을 기반으로 다운스트림 작업포트와 연관된 제1밸브(40)와 제2밸브(42) 중 하나를 작동시키는 것을 더 포함할 수 있다(블록 88). 따라서, 제어기(32)는 흐름제어모드를 사용하여 업스트림 작업포트와 연관된 밸브를 제어하고 또한 십자축 압력제어를 사용하여 다운스트림 작업포트와 연관된 밸브를 제어한다. 이 상황에서, 방법은 또한 업스트림 작업포트에 대한 유체 흐름 요구를 설정하는 것과, 설정된 유체 흐름 요구에 부합하기에 충분한 업스트림 작업포트에 대한 필요한 유체 흐름률을 계산하는 것과, 그리고 계산된 유체 흐름률을 충족시키기 위해 업스트림 작업포트와 연관된 제1밸브(40)와 제2밸브(42) 중 하나를 조정하는 것을 포함한다.
만일 고장난 위치센서와 연관된 작업포트가 업스트림 작업포트와 관련되고 또한 제어밸브 부-조립체(34)가 오버러닝작동상태에서 작동한다면, 제어기(32)는 압력제어모드를 사용하여 업스트림 작업포트와 연관된 밸브를 제어하고 또한 흐름제어모드를 사용하여 다운스트림 작업포트와 연관된 밸브를 제어한다(블록 90).
본 발명을 실시하기 위한 최고의 모드들을 상세히 설명하였지만, 첨부된 청구항들의 범위 내에서 실행하기 위한 다양한 대안적 디자인들과 실시예들을 본 기술분야의 당업자들은 인지할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 유압시스템(20)용 제어밸브 조립체(26)를 작동시키는 방법으로서, 상기 제어밸브 조립체(26)는 각각이 액추에이터(22)와 유체 연통하는 제1작업포트(36)와 제2작업포트(38)와, 제1작업포트(36)를 통한 유체의 흐름을 제어하기 위해 제1작업포트와 연관된 제1밸브(40)와, 그리고 제2작업포트(38)를 통한 유체의 흐름을 제어하기 위해 제2작업포트와 연관된 제2밸브(42), 제1밸브(40)의 위치를 감지하기 위해 제1밸브와 연관된 제1위치센서(44) 및 제2밸브(42)의 위치를 감지하기 위해 제2밸브와 연관된 한 제2위치센서(46)를 포함하고,
    상기 방법은:
    제1위치센서(44)와 제2위치센서(46) 모두가 작동 불능인지 또는 제1위치센서(44)와 제2위치센서(46) 중 적어도 하나가 작동 불능인지를 결정하기 위해, 제1위치센서(44)와 제2위치센서(46)의 현재 동작을 검출하는 단계와;
    제1위치센서(44)와 제2위치센서(46) 모두가 작동되는 것으로 결정될 때, 제1위치센서 및 제2위치센서 각각에 의해 감지된 제1밸브 및 제2밸브의 위치에 기반해서, 제1밸브의 위치 및 제2밸브의 위치를 제어하는 단계와;
    제어밸브 조립체(26)의 작동상태가 수동상태 또는 오버러닝상태 중 하나가 되도록 결정하는 단계와;
    제1작업포트(36)와 제2작업포트(38) 중 하나를 업스트림 작업포트로 규정하고 또한 제1작업포트(36)와 제2작업포트(38) 중 다른 하나를 다운스트림 작업포트로 규정하는 단계와;
    제1작업포트(36)와 제2작업포트(38)에서 유체의 압력을 측정하는 단계와;
    제어 밸브 어셈블리가 수동상태로 동작하는 것으로 결정되고, 업스트림 작업포트를 통한 유체 흐름을 제어하는 제1밸브 및 제2밸브 중 하나와 연관된 위치센서가 작동 불능으로 결정될 때, 업스트림 작업포트를 통한 유체의 흐름을 조정하기 위해 다운스트림 작업포트에서 측정한 유체 압력에 기반해서 업스트림 작업포트를 통한 유체 흐름을 제어하는 제1밸브 및 제2밸브 중 하나를 작동시키는 단계와;
    제어 밸브 어셈블리가 수동상태로 동작하는 것으로 결정되고, 업스트림 작업포트를 통한 유체 흐름을 제어하는 제1밸브 및 제2밸브 중 하나와 연관된 위치센서가 작동 불능으로 결정될 때, 다운스트림 작업포트를 통한 유체 흐름을 제어하는 제1밸브 및 제2밸브 중 하나와 연관된 위치 센서에 의해 감지된 다운스트림 작업포트를 통한 유체 흐름을 제어하는 제1밸브 및 제2밸브 중 하나의 위치에 기반해서 다운스트림 작업포트와 연관된 제1밸브 및 제2밸브 중 하나를 작동시키는 단계와;
    제어 밸브 어셈블리가 오버러닝상태로 동작하는 것으로 결정되고, 다운스트림 작업포트를 통한 유체 흐름을 제어하는 제1밸브 및 제2밸브 중 하나와 연관된 위치센서가 작동 불능으로 결정될 때, 다운스트림 작업포트를 통한 유체의 흐름을 조정하기 위해 업스트림 작업포트에서 측정한 유체 압력에 기반해서 다운스트림 작업포트를 통한 유체 흐름을 제어하는 제1밸브 및 제2밸브 중 하나를 작동시키는 단계와;
    제어 밸브 어셈블리가 오버러닝상태로 동작하는 것으로 결정되고, 다운스트림 작업포트를 통한 유체 흐름을 제어하는 제1밸브 및 제2밸브 중 하나와 연관된 위치센서가 작동 불능으로 결정될 때, 업스트림 작업포트를 통한 유체 흐름을 제어하는 제1밸브 및 제2밸브 중 하나와 연관된 위치 센서에 의해 감지된 업스트림 작업포트를 통한 유체 흐름을 제어하는 제1밸브 및 제2밸브 중 하나의 위치에 기반해서 업스트림 작업포트와 연관된 제1밸브 및 제2밸브 중 하나를 작동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    다운스트림 작업포트에서 측정한 유체 압력에 기반해서 업스트림 작업포트를 통한 유체 흐름을 제어하는 제1밸브 및 제2밸브 중 하나를 가동시키는 것이, 다운스트림 작업포트에서 측정한 유체 압력의 범위 내로 업스트림 작업포트를 통한 유체의 흐름을 조정하기 위해서 다운스트림 작업포트에서 측정한 유체 압력에 기반해서 업스트림 작업포트를 통한 유체 흐름을 제어하는 제1밸브 및 제2밸브 중 하나를 작동시키는 것으로서 더 규정되고,
    업스트림 작업포트에서 측정한 유체 압력에 기반해서 다운스트림 작업포트를 통한 유체 흐름을 제어하는 제1밸브 및 제2밸브 중 하나를 가동하는 것이, 업스트림 작업포트에서 측정한 유체 압력의 범위 내로 다운스트림 작업포트를 통한 유체의 흐름을 조정하기 위해서 업스트림 작업포트에서 측정한 유체 압력에 기반해서 다운스트림 작업포트를 통한 유체 흐름을 제어하는 제1밸브 및 제2밸브 중 하나를 작동시키는 것으로서 더 규정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    다운스트림 작업포트에 대한 유체 흐름 요구를 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    계산된 유체 흐름 요구를 충족시키기 위해 다운스트림 작업포트와 연관된 제1밸브(40)와 제2밸브(42) 중 하나를 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    업스트림 작업포트에 대한 유체 흐름 요구를 설정하는 단계와,
    계산된 유체 흐름 요구를 충족시키기 위해 업스트림 작업포트와 연관된 제1밸브(40)와 제2밸브(42) 중 하나를 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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