KR102179523B1 - 하이브리드 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유압모터의 구동이 서보전동모터를 통해 정밀하게 제어되도록 한 하이브리드 구동장치에 관한 것이다.
본 발명의 하이브리드 구동장치는 작동유가 저장된 오일탱크(10)과, 상기 오일탱크와 연결되며 정역방향으로 회전하는 유압펌프(20)와, 상기 유압펌프로부터 공급되는 작동유의 압력으로 회전 구동력을 발생시키는 유압모터(30)와, 상기 유압모터에 설치된 엔코더(40)와, 상기 엔코더와 전기적으로 연결되어 엔코더로부터 전송되는 신호에 따라 상기 유압펌프의 구동을 제어하는 서보전동모터(50)를 포함한다.

Description

하이브리드 구동장치{Hybrid driving apparatus}

본 발명은 유압모터의 구동이 서보전동모터를 통해 정밀하게 제어되도록 한 하이브리드 구동장치에 관한 것이다.

일반적으로 기계나 계측기 등의 동력기구를 구동시키기 위한 대표적인 구동장치로서 모터가 대표적이다.

이러한 모터는 전기나 유압 등 다양한 동력원을 통해 구동력을 제공받게 된다.

이중, 전기적으로 구동되는 전기모터는 제어가 쉽고 구조가 단순한 반면 큰 출력을 기대하기 어렵다는 문제가 있다.

또한, 유압을 이용하여 구동되는 유압모터는 큰 출력을 발휘하지만 구동제어가 전기모터에 비해 어렵다는 문제가 있다.

이러한 문제를 개선하기 위하여, 상기 유압모터에는 전기신호를 이용하여 작동유의 압력이나 유량 또는 방향을 제어하는 서보밸브(servo valve)가 설치되어 운용되고 있다.

하지만, 상기 서보밸브는 반응속도가 느릴 뿐만 아니라, 작동유의 흐름이 서보밸브 등의 조작에 의해 급격하게 변하면서 유압모터에 서지압력(surge pressure) 충격을 발생시키므로 정밀한 동작제어가 어렵다는 문제가 있다.

국내등록특허공보 제10-1259912호

본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 큰 출력을 발생시킬 수 있으면서 정밀한 제어가 가능한 하이브리드 구동장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 하이브리드 구동장치는 작동유가 저장된 오일탱크과, 상기 오일탱크와 연결되며 정역방향으로 회전하는 유압펌프와, 상기 유압펌프로부터 공급되는 작동유의 압력으로 회전 구동력을 발생시키는 유압모터와, 상기 유압모터에 설치된 엔코더와, 상기 엔코더와 전기적으로 연결되어 엔코더로부터 전송되는 신호에 따라 상기 유압펌프의 구동을 제어하는 서보전동모터를 포함한다.

또한, 상기 유압펌프로부터 배출되는 작동유의 압력을 감지하는 압력센서가 더 구비되며, 상기 서보전동모터는 상기 압력센서와 전기적으로 연결되어 상기 압력센서로부터 전송되는 신호에 따라 유압펌프의 구동을 제어할 수 있다.

이 경우, 상기 유압펌프와 서보전동모터는 센터블록을 통해 일체로 결합될 수 있으며, 상기 센터블록에는 작동유 입력포트와 작동유 출력포트가 형성되고, 상기 압력센서는 상기 작동유 출력포트에 설치될 수 있다.

한편, 상기 서보전동모터는 전동모터와 전동드라이브와 서보컨트롤러가 일체로 결합된 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 유압모터로부터 큰 출력을 얻을 수 있는 동시에 상기 유압모터에 설치된 엔코더로부터 입력되는 감지신호를 피드백하면서 실시간으로 출력이 제어되는 서보전동모터를 통해 유압펌프의 구동을 제어함으로써 상기 유압모터의 구동제어도 매우 정밀하게 이루어지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 구동장치의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 구동장치의 구성을 나타내는 개략적으로 나타내는 블럭도.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명함에 있어, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하며, 명료성을 위하여 가능한 중복되지 않게 상이한 부분만을 주로 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 하이브리드 구동장치는 오일탱크(10)와 유압펌프(20)와 유압모터(30)와 엔코더(40;encoder)와 서보전동모터(50)로 구성된다.

상기 오일탱크(10)는 작동유가 저장되며 일측으로 유압펌프(20)가 연결된다.

상기 유압펌프(20)는 오일탱크(10)와 연결되어 정방향 또는 역방향으로 회전하면서 오일탱크(10) 내의 작동유를 외부로 배출시킨다. 상기 유압펌프(20)에는 유압모터(30)가 연결된다.

상기 유압모터(30)는 유입용 유압호스(A)와 유출용 유압호스(B)를 통해 유압펌프(20)와 연결되며, 유입용 유압호스(A)를 통해 유압모터(30)로 유입된 작동유는 유출용 유압호스(B)를 통해 유압모터(30)로부터 배출된다. 상기 유압모터(30)는 작동유의 순환압력으로 회전 구동력을 발생시킨다.

상기 유압모터(30)의 구동축에는 동작시키고자 하는 기계나 계측기 등의 구동축 내지는 다양한 동력전달부재가 연결되며, 상기 유압모터(30)의 피동축에는 엔코더(40)가 설치된다.

상기 엔코더(40)는 유압모터(30)의 회전축의 회전변위를 전기적인 펄스로 변환시켜 유압모터(30)의 회전각도와 회전속도 및 회전량을 감지한다. 상기 엔코더(40)는 검출된 감지신호를 서보전동모터(50)로 전송한다.

상기 서보전동모터(50)는 엔코더(40)와 전기적으로 연결되어 엔코더(40)로부터 입력되는 감지신호를 기반으로 구동이 제어된다.

상기 서보전동모터(50)는 전기모터(51)와 상기 전기모터(51)의 구동을 제어하는 서보드라이브(52)와 상기 서보드라이브(52)의 동작을 제어하는 서보컨트롤러(53)를 구비한다.

통상의 경우, 상기 전기모터(51)와 서보드라이브(52)와 서보컨트롤러(53)는 물리적으로 서로 분리되어 있으나, 본 발명의 서보전동모터(50)는 전기모터(51)와 서보드라이브(52)와 서보컨트롤러(53)를 일체로 결합시켜 사이즈를 컴팩트화 시킴으로써 공간의 활용이 뛰어나고 설치와 취급이 용이하다.

상기 서보드라이브(52)와 서보컨트롤러(53)는 실시간으로 입력되는 엔코더(40)의 감지신호를 분석하여 기설정된 유압모터(30)의 회전속도 및 회전량과 차이가 발생된 경우 그 보상이 이루어지도록 전기모터(51)의 출력을 제어한다.

아울러, 상기 서보전동모터(50)는 유압펌프(20)와 직결된다. 따라서, 엔코더(40)로부터 전송되는 감지신호에 따라서 서보전동모터(50)의 출력이 변화하면서 유압펌프(20)의 구동이 제어된다.

본 발명에 따르면, 상기 유압펌프(20)로부터 배출되는 작동유의 압력을 감지하는 압력센서(70)가 더 구비될 수 있다.

이 경우, 상기 서보전동모터(50)는 상기 압력센서(70)와 전기적으로 연결되어 상기 압력센서(70)로부터 전송되는 신호에 따라 유압펌프(20)의 구동을 제어한다.

즉, 상기 서보전동모터(50)의 서보드라이브(52)와 서보컨트롤러(53)는 실시간으로 입력되는 압력센서(70)의 감지신호를 분석하여 기설정된 작동유 배출 압력과 차이가 발생된 경우 압력보상이 이루어지도록 전동모터(51)의 출력을 제어하는 것이다. 그 결과 유압모터(30)의 토크 제어가 가능해진다.

한편, 상기 유압펌프(20)와 서보전동모터(50)의 사이에는 센터블록(60)을 설치하여 상기 유압펌프(20)와 서보전동모터(50)가 상기 센터블록(60)을 통해 일체를 이루도록 함으로써 구조적 안정성을 향상시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 센터블록(60)에는 유입용 유압호스(A)가 연결되는 작동유 입력포트(61)와 유출용 유압호스(B)가 연결되는 작동유 출력포트(62)가 형성되고, 상기 작동유 출력포트(62)와 유출용 유압호스(B)의 사이에 상기 압력센서(70)가 설치된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 하이브리드 구동장치는 유압모터(30)와 서보전동모터(50)를 일체로 구성하여 유압모터(30)에 의한 큰 출력을 얻을 수 있으면서 서보전동모터(50)를 통한 정밀한 구동제어가 가능해진다.

본 실시예에서는 고정브라켓(C)을 통해 오일탱크(10)와 유압펌프(20)와 서보전동모터(50)와 유압모터(30)가 모두 일체로 구성된 것을 예를 들어 도시하였으나, 이에 국한될 필요는 없고 현장 상황에 따라 상기 구성요소들은 선택적으로 분리 구성될 수 있음은 물론이다.

이와 같이, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상술하였으나 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 변형 가능하며, 이러한 변형은 본 발명의 권리범위에 속할 것이다.

10...오일탱크 20...유압펌프
30...유압모터 40...엔코더
50...서보전동모터 60...센터블록
61...작동유 입력포트 70...압력센서
62...작동유 출력포트

Claims (3)

1. 작동유가 저장된 오일탱크(10);
   상기 오일탱크(10)와 연결되며 정방향 또는 역방향으로 회전하는 유압펌프(20);
   상기 유압펌프(20)로부터 공급되는 작동유의 압력으로 회전 구동력을 발생시키는 유압모터(30);
   상기 유압모터(30)에 설치된 엔코더(40);
   상기 엔코더(40)와 전기적으로 연결되어 엔코더(40)로부터 전송되는 신호에 따라 상기 유압펌프(20)의 구동을 제어하는 서보전동모터(50); 및
   상기 유압펌프(20)로부터 배출되는 작동유의 압력을 감지하는 압력센서(70)를 포함하며,
   상기 서보전동모터(50)는,
   상기 압력센서(70)와 전기적으로 연결되고 상기 유압펌프(20)와 직결되어 상기 압력센서(70)로부터 전송되는 신호에 따라 상기 유압펌프(20)의 구동을 제어하고,
   상기 서보전동모터(50)는,
   전기모터(51);
   상기 전기모터(51)의 구동을 제어하는 서보드라이브(52); 및
   상기 서보드라이브(52)의 동작을 제어하는 서보컨트롤러(53);를 포함하며,
   상기 전기모터(51), 상기 서보드라이브(52) 및 상기 서보컨트롤러(53)가 물리적으로 일체로 결합되어 구비됨으로써 사이즈를 컴팩트화시키고,
   상기 서보드라이브(52)와 상기 서보컨트롤러(53)가 상기 엔코더(40)의 감지신호를 분석하여 상기 유압모터(30)의 회전속도 및 회전량이 기설정된 회전속도 및 회전량과 차이가 발생된 경우에 그 보상이 이루어지도록 상기 전기모터(51)의 출력을 제어하고,
   상기 오일탱크(10), 상기 유압펌프(20), 상기 서보전동모터(50) 및 상기 유압모터(30)가 고정브라켓(C)을 통해 모두 일체로 구성되며,
   상기 유압펌프(20)와 서보전동모터(50)는 센터블록(60)을 통해 일체로 결합되고,
   상기 센터블록(60)에는 유입용 유압호스(A)가 연결되는 작동유 입력포트(61)와, 유출용 유압호스(B)가 연결되는 작동유 출력포트(62)가 형성되며,
   상기 작동유 출력포트(62)와 상기 유출용 유압호스(B)의 사이에 상기 압력센서(70)가 설치된 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동장치.
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