KR20150134914A

KR20150134914A - 동력 보상 회로를 구비한 이중화 전기 유체 정역학 액츄에이터 장치

Info

Publication number: KR20150134914A
Application number: KR1020140062348A
Authority: KR
Inventors: 권준용; 최관호; 김대현; 김상석; 김상범; 박상준
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2015-12-02
Also published as: KR101633755B1

Abstract

본 발명은 복수의 유압공급부 중에서 어느 하나의 유압공급부에 이상이 발생하더라도 나머지 유압공급부를 통하여 이상이 발생한 유압공급부의 유압을 보상한 상태로 유압을 공급하여 작동이 가능하도록 한 동력 보상 회로를 구비한 이중화 전기 유체 정역학 액츄에이터 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 동력 보상 회로를 구비한 이중화 전기 유체 정역학 액츄에이터 장치는, 가압된 작동유를 공급하는 제1유압공급부(A) 및 제2유압공급부(B)와, 내부에 격벽(31a)을 통하여 분리된 챔버(31b)(31c)로 각각 상기 제1유압공급부(A)와 상기 제2유압공급부(B)로부터 작동유가 공급되어, 내부에 설치된 피스톤로드(32)은 어느 한 방향으로 이동시키는 유압액츄에이터(30)를 포함하는 유압액츄에이터 장치에 있어서, 상기 제1유압공급부(A)와 상기 제2유압공급부(B) 중 어느 하나에서 이상이 발생하면, 상기 제1유압공급부(A)와 상기 챔버(31b)(31c)중 어느 하나 챔버(31b)를 연결하는 라인(L1)(L2)과 상기 제2유압공급부(B)와 나머지 챔버(31c)를 연결하는 라인(L3)(L4)을 선택적으로 연결시키는 블로킹밸브(50)와, 각 유압공급부의 유압펌프(20)로부터 유압액츄에이터(30)로 유압의 공급을 단속하는 고장안전밸브(40)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

동력 보상 회로를 구비한 이중화 전기 유체 정역학 액츄에이터 장치{Dual operating type electro hydrostatic actuator assembly having power compensator circuit}

본 발명은 이중으로 유압을 공급하여 작동되도록 하는 액츄에이터 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수의 유압공급부 중에서 어느 하나의 유압공급부에 이상이 발생하더라도 나머지 유압공급부를 통하여 이상이 발생한 유압공급부의 유압을 보상한 상태로 유압을 공급하여 작동이 가능하도록 한 동력 보상 회로를 구비한 이중화 전기 유체 정역학 액츄에이터 장치에 관한 것이다.

일반적으로 현재 운용되고 있는 유압액츄에이터 장치는 대부분 중앙 집중식 유압시스템과 상기 유압액츄에이터 장치를 유압배관으로 연결하고, 상기 유압시스템에서 가압된 유체를 상기 유압액츄에이터 장치로 공급하여 상기 유압액츄에이터가 작동되도록 하고 있다.

그러나, 상기와 같은 유압액츄에이터 장치는 유압이 발생되는 유압시스템과 유압이 작용하는 유압액츄에이터 장치를 연결해야 하므로, 긴 유압배관이 요구되고, 유압부품이 복잡해질 뿐만 아니라, 유압액츄에이터 장치의 가동유무와 상관없이 일정한 유압을 생성하기 위해 항상 구동함에 따라 에너지 효율적인 측면에서도 불리할 수 밖에 없다.

한편, 중앙 집중식 유압시스템이 적용된 유압액츄에이터 장치의 문제점을 해결하기 위한 구성으로서, 도 1에는 종래기술에 따른 이중화 전기 유체 정역학 액츄에이터 장치가 도시되어 있는데, 상기 액츄에이터 장치는 유압액츄에이터(130)에 상기 유압액츄에이터(130)와 인접하게 설치된 2개의 유압공급부(A)(B)를 통하여 유압을 공급받도록 구성된다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1유압공급부(A)와 제2유압공급부(B)는 서로 동일하게 구성되어 대칭되게 구성되고, 각각 전동모터(110)와 유압펌프(120)를 구비하여, 유압액츄에이터(130)로 가압된 작동유를 공급한다.

유압액츄에이터(130)는 2조의 챔버로 분할되고, 각 챔버는 상기 제1유압공급부(A) 또는 상기 제2유압공급부(B)와 유압라인으로 연결되어 상기 제1유압공급부(A) 또는 상기 제2유압공급부(B)로부터 가압된 작동유를 공급받는다.

상기 제1유압공급부(A)와 유압액츄에이터(130)의 챔버는 2개의 유압라인(L1)(L2)으로 연결되어 어느 하나의 유압라인을 통하여 작동유가 공급되면 나머지 하나의 유압라인을 통하여 작동유가 귀환된다. 상기 제1유압공급부(A)와 상기 유압액츄에이터(130)의 사이에는, 작동유를 저장하는 저장조(161), 외부로부터 작동유를 공급받는 충전포트(162), 상기 유압펌프(120)로부터 드레인된 작동유를 상기 저장조(161)로 귀환시키는 드레인 체크밸브(163)가 설치된다. 또한, 상기 유압라인의 공동화를 막기위한 공동화방지체크밸브(164)와, 어느 하나의 라인의 압력이 높아지는 것을 방지하기 위한 릴리프밸브(165)가 설치되고, 상기 유압펌프(120)로부터 상기 유압액츄에이터(130)로 작동유가 공급되지 못하고 다시 유압펌프(120)로 귀환시키는 바이패스밸브(140)가 설치된다.

상기 제2유압공급부(B)도 상기 제1유압공급부(A)와 같은 구성을 가지며, 상기 이중화 전기 유체 정역학 액츄에이터 장치는 제어부(170)에 의해 제어되면서 작동한다.

그러나, 상기와 같은 종래기술에 따른 이중화 전기 유체 정역학 액츄에이터 장치는 2개의 유압공급부중에서 어느 하나의 유압공급부에 문제가 발생하면, 정상적으로 작동하지 않는 문제점이 있다. 예컨대, 상기 제2유압공급부(B)에 비정상이 발생하는 경우, 상기 제1유압공급부(A)에서 발생한 작동유의 압력으로 상기 유압액츄에이터를 작동시켜야 하기 때문에, 상기 유압액츄에이터(130)에서, 충분한 작동력이 발생하지 않아, 작동대상이 정상적으로 작동되지 않는 문제점이 있다.

한편, 하기의 선행기술문헌은, '제어시스템(control system)'에 관한 것으로서, 이중화된 유압액츄에이터를 서로 각각 유압회로를 이용하여 제어하도록 한 제어시스템에 대하여 개시되어 있다.

US4,257,311 B1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 이중의 유압공급부를 통하여 유압을 공급하되, 어느 하나의 유압공급부에 이상에 발생하더라도 유압액츄에이터로는 압력이 보상된 상태로 이중으로 유압이 공급되도록 함으로써 정상시와 같이 액츄에이터가 작동할 수 있는 동력 보상 회로를 구비한 이중화 전기 유체 정역학 액츄에이터 장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 동력 보상 회로를 구비한 이중화 전기 유체 정역학 액츄에이터 장치는, 가압된 작동유를 공급하는 제1유압공급부 및 제2유압공급부와, 내부에 격벽을 통하여 분리된 챔버로 각각 상기 제1유압공급부와 상기 제2유압공급부로부터 작동유가 공급되어, 내부에 설치된 피스톤로드은 어느 한 방향으로 이동시키는 유압액츄에이터를 포함하는 유압액츄에이터 장치에 있어서, 상기 제1유압공급부와 상기 제2유압공급부 중 어느 하나에서 이상이 발생하면, 상기 제1유압공급부와 상기 챔버중 어느 하나 챔버를 연결하는 라인과 상기 제2유압공급부와 나머지 챔버를 연결하는 라인을 선택적으로 연결시키는 블로킹밸브를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1유압공급부와 상기 제2유압공급부는 각각 전동모터와, 상기 전동모터에 의해서 구동되는 유압펌프를 각각 포함하고, 상기 제1유압공급부와 상기 제2유압공급부와 어느 하나에 이상이 발생하여 상기 블로킹밸브가 상기 제1유압공급부와 상기 제2유압공급부가 연결되면, 상기 제1유압공급부와 상기 제2유압공급부 중에서 이상이 발생하지 않은 유압공급부의 전동모터의 회전수가 증가하여 이상이 발생하지 않은 유압공급부의 유압펌프로부터 토출되는 유량을 증가시켜 이상이 발생한 유압공급부의 유압을 보상하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1유압공급부와 상기 제2유압공급부에는, 각각 유압펌프로부터 토출된 작동유를 상기 챔버로 공급하지 않고 다시 유압펌프로 유입되도록하거나, 상기 유압펌프와 상기 유압액츄에이터를 연결하는 모든 유로를 폐쇄되도록 하는 고장안전밸브가 설치되고, 상기 블로킹밸브는 상기 고장안전밸브를 통과한 작동유가 분기하는 라인에 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1유압공급부와 상기 제2유압공급부가 모두 정상적으로 작동하지 않으면, 상기 고장안전밸브는 각각의 유압공급부의 유압펌프에서 토출된 작동유를 다시 유압펌프로 귀환시키고, 상기 블로킹밸브는 폐쇄시키는 것을 특징으로 한다.

상기 제1유압공급부와 상기 제2유압공급부 중 어느 하나의 유압공급부만 비정상일 때에는, 비정상인 유압공급부의 고장안전밸브가 비정상인 유압공급부의 유압펌프와 유압액츄에이터를 연결하는 모든 유로를 폐쇄하도록 작동되고, 정상인 유압공급부의 고장안전밸브는 작동유를 유압액츄에이터로 공급하도록 작동되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1유압공급부와 상기 제2유압공급부가 모두 정상이면, 상기 고장안전밸브는 상기 제1유압공급부와 상기 유압액츄에이터, 상기 제2유압공급부와 상기 유압액츄에이터를 연결하도록 작동하고, 상기 제1유압공급부와 상기 제2유압공급부가 모두 비정상이면, 상기 고장안전밸브는 상기 제1유압공급부와 상기 유압액츄에이터, 상기 제2유압공급부와 상기 유압액츄에이터가 연결되지 않도록 바이패스되어 작동유를 유압펌프로 귀환되게 작동하는 것을 특징으로 한다,

상기 유압액츄에이터에는, 상기 피스톤로드의 변위를 측정하는 위치감지기가 적어도 3개가 설치되고, 상기 위치감지기들의 출력된 값중 과반수값을 상기 피스톤로드의 변위로 인식하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1유압공급부, 상기 제2유압공급부 및 상기 블로킹밸브의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1유압공급부, 상기 제2유압공급부 및 상기 블로킹밸브를 각각 전담하여 제어하는 복수의 서브제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 동력 보상 회로를 구비한 이중화 전기 유체 정역학 액츄에이터 장치에 따르면, 중앙 집중식 유압시스템으로부터 유압을 공급받는 경우에 비하여, 배관이 단순해지고, 복잡한 유압부품의 사용이 불필요해진다. 또한 상기 유압액츄에이터를 작동시키는 동안에만 유압이 발생되도록 할 수 있으므로, 에너지 효율이 증가된다.

또한, 상기 엑츄에이터로 제1유압공급부와 제2유압공급부를 통하여 이중으로 유압을 공급함으로써, 어느 하나의 유압공급부에서 에러가 발생하더라도 나머지 하나의 유압공급부에 의해 유압이 공급됨으로써 액츄에이터는 정상적으로 작동할 수 있어서, 안정성이 향상된다.

특히, 어느 하나의 유압공급부에 이상이 발생하면, 나머지 유압공급부의 유압펌프의 회전속도를 증가시키고, 블로킹밸브를 작동시킴으로써, 상기 액츄에이터로는 유압이 보상된 상태로 공급되고, 이로 인하여 전체 유압액츄에이터 장치의 신뢰성이 향상된다.

도 1은 종래기술에 따른 이중화 전기 유체 정역학 액츄에이터 장치를 도시한 유압회로도.
도 2는 본 발명에 따른 동력 보상 회로를 구비한 이중화 전기 유체 정역학 액츄에이터 장치를 도시한 유압회로도.
도 3은 동력 보상 회로를 구비한 이중화 전기 유체 정역학 액츄에이터 장치에서 어느 하나의 유압공급부에 이상이 발생한 상태를 도시한 유압회로도.
도 4는 동력 보상 회로를 구비한 이중화 전기 유체 정역학 액츄에이터 장치에서 유압공급부에 모두 이상이 발생한 상태를 도시한 유압회로도.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 동력 보상 회로를 구비한 이중화 전기 유체 정역학 액츄에이터 장치에 대하여 자세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 동력 보상 회로를 구비한 이중화 전기 유체 정역학 액츄에이터 장치는, 유압의 공급에 의해 작동하는 유압액츄에이터(30)가 제1유압공급부(A)와 제2유압공급부(B)에 의해 이중으로 유압이 공급되도록 한다.

제1유압공급부(A)는 전동모터(10)와, 상기 전동모터(10)에 의해 구동되는 유압펌프(20)와, 상기 유압펌프(20)와 유압액츄에이터(30)를 연결하는 유압라인에 설치되어 유압의 공급을 단속하는 고장안전밸브(40)를 포함한다.

전동모터(10)는 전원이 인가되면 회전력을 발생시킨다. 상기 전동모터(10)는 인가되는 전원에 따라 회전방향과 회전속도를 제어할 수 있다. 상기 전동모터(10)가 회전방향을 변환함으로써, 유압액츄에이터(30)의 작동방향을 변경할 수 있고, 회전속도를 제어함으로써, 상기 제1유압공급부(A)와 제2유압공급부(B) 중 어느 하나의 유압공급부에 이상이 발생하였을 때, 이상이 발생하지 않은 유압공급부의 전동모터(10)의 회전속도를 증가시켜 이상이 발생한 유압공급부로부터 발생되어야할 유압이 보상할 수 있도록 한다. 또한, 상기 전동모터(10)에는 상기 전동모터(10)의 과열을 감지하기 위해서 상기 전동모터(10)의 내부온도를 측정하는 온도센서가 구비되는 것이 바람직하다. 아울러, 상기 전동모터(10)에는 리졸버가 설치되는 것이 바람직하다. 상리 리졸버를 통하여 상기 전동모터(10)의 회전수를 측정하여 출력함으로써, 상기 전동모터(10)의 회전속도를 정밀하게 제어할 수 있다.

유압펌프(20)는 상기 전동모터(10)에 의해 회전하면서, 가압된 작동유를 토출시킨다. 상기 전동모터(10)가 회전방향을 변환할 수 있기 때문에 상기 유압펌프(20)도 회전방향이 전환되고, 이로 인하여 유체의 토출방향이 변환된다. 상기 유압펌프(20)에서 유체가 토출되는 방향에 따라 유압액츄에이터(30)의 작동방향이 결정되고, 상기 전동모터(10)의 회전속도에 따라 상기 유압펌프(20)의 회전속도가 변화함으로써, 유압액츄에이터(30)의 작동속도가 결정된다. 상기 유압펌프(20)의 내부에는 상기 유압펌프(20)의 작동에 따른 맥동을 최소화할 수 있는 사판 및 다수의 피스톤을 포함한다. 상기 유압펌프(20)는 회전방향이 전환되어 유압액츄에이터로 공급될 수 있기 때문에 상기 유압펌프(20)와 유압액츄에이터(30)는 2개의 라인으로 연결된다. 상기 2개의 라인은 유압액츄에이터(30)의 작동방향에 따라 어느 하나의 라인을 통하여 상기 유압펌프(20)로부터 유압액츄에이터(30)로 유체가 공급되고, 나머지 라인을 통하여 유체가 유압액츄에이터(30)로부터 상기 유압펌프(20)로 귀환된다.

제2유압공급부(B)는 상기 제1유압공급부(A)와 마찬가지로 전동모터(10)와 유압펌프(20)를 구비한다.

상기 제1유압공급부(A)와 상기 제2유압공급부(B)는 각각 작동유를 토출시켜 유압액츄에이터(30)로 공급함으로써, 상기 유압액츄에이터(30)가 작동하도록 한다.

유압액츄에이터(30)는 상기 유압펌프(20)에 의해 공급된 유체의 공급, 배출에 따라 내부에 슬라이딩이 가능하게 설치된 피스톤로드(32)가 슬라이딩함으로써, 작동력을 발휘한다.

상기 유압액츄에이터(30)는 상기 제1유압공급부(A) 또는 제2유압공급부(B)로부터 가압된 유체를 공급받는다.

상기 유압액츄에이터(30)는 내부에 격벽(31a)이 형성되어 상기 격벽(31a)에 의해 제1챔버(31b)와 제2챔버(31c)로 분할되는 실린더(31)와, 상기 실린더(31)에서 왕복가능하게 설치되는 피스톤로드(32)를 포함한다. 상기 피스톤로드(32)는 상기 제1챔버(31b)와 제2챔버(31c)에 각각 위치하는 2개이 피스톤(32a)(32b)이 형성된다. 따라서, 실린더(31)는 4개의 공간으로 분할된 것으로 볼 수 있다.

한편, 상기 제1챔버(31b)와 제2챔버(31c)는 각각 상기 제1유압공급부(A)와 상기 제2유압공급부(B)에 연결된다. 상기 제1유압공급부(A)의 유압펌프(20)에는 2개의 라인이 연결되고, 상기 라인은 상기 제1챔버(31b)에 연결된다. 예컨대, 상기 유압펌프(20)의 일측과 상기 제1챔버(31b)의 일측을 연통하는 라인을 제1라인(L1)이라 한다면, 상기 제1라인(L1)을 통하여 작동유가 공급될 때, 상기 제1챔버(31b)에서 배출되는 작동유를 상기 유압펌프(20)로 귀환시키는 라인을 제2라인(L2)이라 할 수 있으며, 상기 전동모터(10)의 회전방향이 역전되어 상기 유압펌프(20)의 토출방향이 역전되면 상기 제2라인(L2)을 통하여 작동유가 제1챔버(31b)로 공급되고, 제1라인(L1)을 통하여 작동유가 유압펌프(20)로 귀환된다. 상기 제2유압공급부(B)도 제3라인(L3)과 제4라인(L4)을 통하여 상기 제2챔버(31c)와 연결된다. 이때, 유압라인들은 상기 피스톤로드(32)가 어느 한 방향으로 슬라이딩할 때, 이를 돕는 방향으로 작동한다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1라인(L1) 내지 제4라인(L4)이 설치되는 경우, 제1라인(L1)과 제3라인(L3)을 통하여 작동유가 공급되면, 제2라인(L2)과 제4라인(L4)을 통해서는 작동유가 유압펌프(20)로 귀환되도록 한다. 한편, 제2라인(L2)과 제4라인(L4)을 통하여 작동유가 공급될 때에는 상기 제1라인(L1)과 제3라인(L3)을 통하여 작동유가 귀환되도록 한다. 따라서, 상기 제1챔버(31b)와 제2챔버(31c)에서 유체의 출입방향은 상기 피스톤로드(32)가 어느 한 방향으로 서로 조력하여 이동하도록 출입된다.

상기와 같이, 유압액츄에이터(30)가 제1챔버(31b)와 제2챔버(31c)로 구성되고, 각 챔버로 유압이 작동하면, 상기 유압액츄에이터(30)가 작동할 수 있도록 이중화되어 있어서, 어느 한 쪽에 이상이 발생하더라도 상기 유압액츄에이터(30)가 작동할 수 있다.

상기 유압액츄에이터(30)의 일측에는 상기 피스톤로드(32)의 변위를 측정하기 위한 위치감지기(33)가 설치될 수 있다. 상기 위치감지기(33)에서 측정한 상기 피스톤로드(32)의 변위는 제어부(70)로 출력된다. 이때, 상기 위치감지기(33)는 복수로 설치되어 어느 하나의 위치감지기(3)에 이상이 발생하였을 때, 나머지 위치감지기(33)를 통하여 상기 피스톤로드(32)의 변위를 측정할 수 있다. 특히, 상기 위치감지기(33)는 3개가 설치되어, 위치감지기(33)들로부터 측정된 값이 2개의 위치감지기(33)로부터 측정된 값과 나머지 하나의 위치감지기(33)로부터 측정된 값이 다른 경우, 2개의 위치감지기(33)로부터 측정된 값을 사용하도록 한다. 만약, 상기 위치감지기(33)가 2개로 설치되는 경우, 서로 다른 값이 측정되면, 어느 값이 맞는지 확인할 수 없지만, 3개가 설치되는 경우, 다수의 위치감지기(33)로부터 측정된 값을 취할 수 있다.

상기 제1유압공급부(A)와 상기 제2유압공급부(B)는 상기 전동모터(10)와 상기 유압펌프(20) 이외에도 다음과 같은 구성요소가 더 설치된다.

저장조(61)는 내부에 작동유가 채워져, 본 발명에 따른 액츄에이터 장치 내부로 유체로 공급함으로써, 일정한 압력을 유지하도록 한다. 상기 저장조(61)는 질소가스 측압방식과 메탈 벨로우즈가 적용될 수 있다.

충전포트(62)는 외부로부터 작동유를 충전하기 위해 설치된다. 본 발명에 따른 액츄에이터 장치로 유압라인을 통하여 작동유가 공급되지 않으므로, 상기 충전포트(62)를 통하여 부족한 작동유를 필요시 충전하도록 한다.

드레인 체크밸브(63)는 상가 유압펌프(20)와 상기 저장조(61)를 연결하는 라인상에 설치되어, 상기 유압펌프(20)로부터 드레인되는 작동유가 상기 유압펌프(20)로 역류되는 것을 방지하고, 상기 저장조(61)로만 귀환되도록 한다.

공동화방지 체크밸브(64)는 상기 저장조(61)로부터 상기 유압펌프(20)와 유압액츄에이터(30)를 연결하는 라인으로 작동유를 공급하여 상기 유압펌프(20) 또는 상기 유압액츄에이터(30)의 작동에 따라 내부가 공동화되는 현상을 방지한다. 상기 유압펌프(20)와 유압액츄에이터(30)는 작동에 따라 그 내부에 작동유가 부족하여 공동화돌 수 있는데, 상기 저장조(61)로부터 작동유가 공급되도록 한다. 이를 위해서, 상기 유압펌프(20)와 유압액츄에이터(30)를 연결하는 2개의 라인과 상기 저장조(61) 사이에 각각 공동화방지 체크밸브(64)를 설치함으로써, 상기 저장조(61)로부터 작동유가 공급될 수 있다.

고장안전밸브(40)는 상기 유압펌프(20)로부터 유압액츄에이터(30)로 공급되는 유체를 단속한다. 상기 고장안전밸브(40)는 각 유압공급부의 유압펌프(20)와 유압액츄에이터(30)를 연결하는 2개의 라인의 중간, 바람직하게는 공동화방지 체크밸브(64)와 유압액츄에이터(30) 사이에 설치된다. 상기 고장안전밸브(40)는 상기 유압펌프(20)와 유압액츄에이터(30)를 연결하는 2개의 라인을 개폐하여 상기 유압펌프(20)와 유압액츄에이터(30)가 서로 연결되거나, 차단되도록 한다. 상기 고장안전밸브(40)의 개방상태에서는 상기 유압펌프(20)와 유압액츄에이터(30)를 연결하는 2개의 라인을 통하여 상기 유압펌프(20)와 유압액츄에이터(30)가 연결되도록 한다. 폐쇄상태에서는 상기 유압펌프(20)와 유압액츄에이터(30)를 차단시키면서, 상기 유압펌프(20)와 유압액츄에이터(30)를 연결하는 모든 유로를 폐쇄함으로써, 상기 유압펌프(20)로부터 유압액츄에이터(30)로 유체가 공급되는 것을 차단한다. 바이패스상태에서는 상기 유압펌프(20)와 상기 유압액츄에이터(30)를 차단시키면서, 상기 유압펌프(20)와 상기 유압액츄에이터(30)를 연결하는 2개의 라인을 서로 연결하여, 상기 유압펌프(20)로부터 토출된 유체가 상기 고장안전밸브(40)를 거쳐 다시 유압펌프(20)로 귀환되도록 함으로써, 상기 유압펌프(20)로부터 유압액츄에이터(30)로 유체가 공급되는 것을 차단한다. 한편, 상기 고장안전밸브(40)는 상기 제1유압공급부(A)와 상기 제2유압공급부(B)가 모두 정상인 경우에는 개방상태로 작동하고, 상기 제1유압공급부(A)와 상기 제2유압공급부(B) 중 어느 하나의 유압공급부가 비정상인 경우에는 정상인 유압공급부의 고장안전밸브(40)는 개방상태로 이상이 발생한 유압공급부의 고장안전밸브(40)는 폐쇄상태로 작동하며, 상기 제1유압공급부(A)와 상기 제2유압공급부(B)가 모두 비정상인 경우에는 바이패스 상태로 작동한다.

릴리프밸브(65)는 동일한 유압공급부 내에서 유압펌프(20)와 유압액츄에이터(30)를 연결하는 2개의 라인을 연결하는 라인 상에 설치되어, 상기 유압펌프(20)와 유압액츄에이터(30)를 연결하는 2개의 라인 중 어느 하나의 라인의 압력이 과도하게 상승하는 경우 나머지 라인으로 유체를 전달하여 과도하게 상승한 압력이 해소되도록 한다.

상기 제1유압공급부(A)와 제2유압공급부(B)는 앞서 설명한 제1유압공급부(A)와 동일하게 구성되고, 상기 제1유압공급부(A)와 나란하게 배치된다.

블로킹밸브(50)는 상기 제1유압공급부(A)와 상기 제2유압공급부(B)를 선택적으로 연결시킨다. 상기 블로킹밸브(50)는 상기 제1유압공급부(A)와 상기 제2유압공급부(B) 중 어느 하나에만 이상이 생겼을 때, 상기 제1유압공급부(A)와 상기 제2유압공급부(B)가 연결되도록 개방된다.

한편, 상기 블로킹밸브(50)는 상기 제1유압공급부(A)와 상기 제2유압공급부(B)가 모두 정상이거나, 모두 비정상일 때에는 폐쇄된 상태를 유지하여, 상기 제1유압공급부(A)와 상기 제2유압공급부(B)를 연결시키지 않는다.

상기 블로킹밸브(50)는 상기 제1유압공급부(A)와 상기 제2유압공급부(B) 중 어느 하나만 이상이 발생하였을 때, 나머지 유압공급부로 유압을 공급하여 유압액츄에이터(30)는 정상적으로 작동할 수 있도록 한다.

상기 블로킹밸브(50)는 상기 고장안전밸브(40)와 상기 유압액츄에이터(30)와 사이에 설치되어, 상기 제1유압공급부(A)의 제1라인(L1)과 상기 제2유압공급부(B)의 제2라인(L2)을 연결하는 라인과 상기 제1유압공급부(A)의 제2라인(L2)과 상기 제2유압공급부(B)의 제4라인(L4)을 연결하는 라인을 서로 연결하도록 설치된다.

만약, 상기 블로킹밸브(50)가 개방되면, 상기 제1라인(L1)과 제3라인(L3)을 서로 연결되고, 상기 제2라인(L2)과 제4라인(L4)도 연결된다.

서로 대칭되는 구조로 형성되는 제1유압공급부(A)와 제2유압공급부(B)는 둘 중 어느 하나의 유압공급부에 이상이 발생하면, 먼저, 이상이 발생한 유압공급부의 고장안전밸브(40)를 폐쇄상태로 전환한 후, 상기 블로킹밸브(50)를 개방시켜 제1유압공급부(A)와 제2유압공급부(B)를 연결시키고, 정상인 유압공급부에서 토출되는 유량을 증가시켜 상기 블로킹밸브(50)를 통하여 이상이 발생한 유압공급부로 작동유를 공급함으로써, 이상이 발생한 유압공급부의 압력이 보상되도록 하여, 상기 유압액츄에이터(30)가 작동하도록 한다.

제어부(70)는 각종 센서로부터 측정된 값을 입력받고, 입력된 값에 고려하여, 각 구성요소의 작동을 제어한다. 예컨대, 상기 제어부(70)는 위치감지기(33)로부터 상기 피스톤로드(32)의 변위를 입력받거나, 상기 전동모터(10)에 설치된 리졸버로부터 전동모터(10)의 회전수를 입력받고, 상기 제1유압공급부(A)와 상기 제2유압공급부(B)의 전동모터(10), 고장안전밸브(40), 그리고 상기 블로킹밸브(50)를 작동을 제어한다. 상기 제어부(70)는 상기 제1유압공급부(A)와 제2유압공급부(B) 상기 블로킹밸브(50)를 각각 전담하여 제어하는 서브제어부(70a)(70b)(70c)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 동력 보상 회로를 구비한 이중화 전기 유체 정역학 액츄에이터 장치의 작용에 대하여 설명하기로 한다.

도 2에는 정상적으로 작동하는 상태에 대하여 도시되어 있다. 즉, 제1유압공급부(A)와 제2유압공급부(B)가 정상적으로 작동하는 상태에서는 상기 제1유압공급부(A)와 상기 제2유압공급부(B)에서 발생된 유압이 상기 유압액츄에이터(30)의 좌우측 챔버(31b)(31c)에 같은 방향으로 공급되어 상기 피스톤로드(32)를 슬라이딩시켜 상기 유압액츄에이터(30)를 작동시킨다. 상기 제어부(70)는 제1유압공급부(A)와 제2유압공급부(B)의 고장안전밸브(40)를 모두 작동유가 공급되도록 설정한다. 또한, 제어부(70)는 블로킹밸브(50)를 폐쇄시켜, 상기 제1라인(L1)과 제3라인(L3)이 제2라인(L2)과 제4라인(L4)이 서로 연결되지 않도록 한다. 이러한 상태에서는 상기 제1유압공급부(A)와 제2유압공급부(B)가 서로 분리된 상태가 된다.

전동모터(10)의 구동에 의해서 작동하는 유압펌프(20)가 작동유를 가압된 상태로 토출하면, 상기 유압펌프(20)와 상기 유압액츄에이터(30)를 연결하는 유압라인을 통하여 작동유가 공급된다. 예컨대, 유압펌프(20)로부터 제1라인(L1)과 제3라인(L3)을 통하여 작동유가 배출되면, 상기 작동유는 고장안전밸브(40)를 통과하여 상기 유압액츄에이터(30)로 공급된다.

제1유압공급부(A)와 제2유압공급부(B)가 정상적인 상태에서는 제어부(70)가 상기 고장안전밸브(40)가 유압펌프(20)와 유압액츄에이터(30)를 연결하도록 작동하므로, 상기 유압펌프(20)로부터 토출된 작동유는 고장안전밸브(40)를 거쳐, 상기 유압액츄에이터(30)의 좌우측 챔버(31b)(31c)의 일측으로 공급된다. 상기 제1라인(L1)과 제3라인(L3)을 통하여 작동유가 공급되는 경우에는, 도 2를 기준으로 상기 실린더(31)의 제1챔버(31b)와 제2챔버(31c)의 좌측으로 유압이 공급되어 상기 피스톤로드(32)가 우측으로 슬라이딩하면서, 상기 유압액츄에이터(30)가 작동한다. 그리고, 상기 제1챔버(31b)와 제2챔버(31c)의 우측에서 토출된 작동유는 제2라인(L2)과 제4라인(L4)을 통하여 상기 유압펌프(20)로 귀환된다.

한편, 상기 유압펌프(20)를 통하여 제2라인(L2)과 제4라인(L4)으로 작동유가 토출되는 경우에는 상기 피스톤로드(32)가 좌측으로 이동하고, 제1라인(L1)과 제3라인(L3)을 통하여 작동유가 귀환된다.

도 3은 제1유압공급부(A)와 제2유압공급부(B) 중 어느 하나의 유압공급부에 이상이 발생하였을 때의 작동을 설명하기 위한 것으로서, 상기 제1유압공급부(A)는 정상적으로 작동하고, 상기 제2유압공급부(B)는 이상이 발생한 것을 가정한 상태가 도시되어 있다.

상기 제1유압공급부(A)는 정상이고, 제2유압공급부(B)에 이상이 발생한 것으로 제어부(70)가 판단하면, 상기 제어부(70)는 제1유압공급부(A)의 고장안전밸브(40)는 작동유가 통과하도록 설정하고, 상기 제2유압공급부(B)의 고장안전밸브(40)는 폐쇄상태로 전환하도록 설정한다. 즉, 제1유압공급부(A)의 고장안전밸브(40)는 작동유가 통과하여 유압펌프(20)로부터 유압액츄에이터(30)로 공급되거나, 그 반대로 귀환되도록 설정되고, 이상이 발생한 제2유압공급부(B)의 고장안전밸브(40)는 유압펌프(20)와 유압액츄에이터(30)을 연결하는 모든 유로를 폐쇄하도록 설정된다.

또한, 상기 제어부(70)는 블로킹밸브(50)를 개방시킨다. 상기 블로킹밸브(50)가 개방되면 상기 제1라인(L1)과 제3라인(L3)이 연결되고, 상기 제2라인(L2)과 제4라인(L4)이 연결된다.

따라서, 제2유압공급부(B)의 고장안전밸브(40)가 차단되어 제2유압공급부(B)의 유압펌프(20)와 유압액츄에이터(30)의 제2챔버(31c)가 연결되지 않지만, 상기 블로킹밸브(50)가 개방됨으로써, 상기 제1유압공급부(A)의 유압펌프(20)는 유압액츄에이터(30)의 제1챔버(31b) 뿐만 아니라, 제2챔버(31c)와도 연결된다.

이때, 상기 제어부(70)는 상기 제1유압공급부(A)의 전동모터(10)의 회전수를 증가시키도록 제어한다. 상기 전동모터(10)의 회전수가 증가함에 따라 상기 제1유압공급부(A)의 유압펌프(20)로부터 토출되는 작동유의 유량이 증가하여 상기 제2유압공급부(b)의 유압을 보상하도록 작동한다.

상기 제1유압공급부(A)의 유압펌프(20)에서 유압이 보상된 상태로 작동유가 토출되면, 작동유는 고장안전밸브(40)를 통과한 후, 분기되면서 제2유압공급부(B)에서 작동유를 공급하던 제2챔버(31c)로 공급된다. 예컨대, 상기 제1라인(L1)으로부터 작동유가 토출되면, 작동유는 상기 고장안전밸브(40)를 통과한 후, 일부는 상기 유압액츄에이터(30)의 제1챔버(31b)로 공급되고, 나머지는 상기 제1라인(L1)에서 분기된 후, 상기 블로킹밸브(50)를 통과하여 상기 유압액츄에이터(30)의 제2챔버(31c)로 공급되면서, 상기 피스톤로드(32)가 우측으로 슬라이딩한다. 한편, 상기 피스톤로드(32)의 슬라이딩에 따라 상기 제1챔버(31b)와 제2챔버(31c)로부터 토출된 작동유는 제2라인(L2)에서 합류된 후 상기 유압펌프(20)로 귀환된다.

상기 유압펌프(20)에서 제2라인(L2)으로 작동유가 토출되는 경우에도 상기의 동작에 준하여, 상기 고장안전밸브(40)를 통과한 후 분기되어 상기 유압액츄에이터(30)의 제1챔버(31b)와 제2챔버(31c)로 공급되어 상기 피스톤로드(32)는 좌측으로 슬라이딩시킨다.

한편, 제1유압공급부(A)가 비정상 상태이면서, 제2유압공급부(B)가 정상인 상태에서도 마찬가지로, 제2유압공급부(B)에서 공급되는 작동유가 고장안전밸브(40)를 통과한 다음, 분기되어 제1챔버(31b)와 제2챔버(31c)로 모두 공급되도록 하여 상기 피스톤로드(32)를 슬라이딩시킨다.

특히, 상기 제1유압공급부(A)와 상기 제2유압공급부(B) 중 어느 하나의 유압공급부가 정상상태가 아닐 경우에는, 나머지 유압공급부의 전동모터(10)의 회전수가 증가하여 유압펌프(20)에서 토출되는 작동유의 유량을 증가시킴으로써, 상기 고장안전밸브(40)를 통과한 다음 분기되었을 때, 압력이 강하되더라도 상기 제1유압공급부(A)와 상기 제2유압공급부(B)가 모두 정상인 상태에 준하는 압력으로 상기 제1챔버(31b)와 제2챔버(31c)로 작동유가 공급되도록 한다.

도 4에는 제1유압공급부(A)와 제2유압공급부(B)가 모두 정상상태가 아닌 경우에 대하여 도시되어 있다. 이때에는 제1유압공급부(A)의 고장안전밸브(40)와 제2유압공급부(B)의 고장안전밸브(40)를 모두 바이패스하도록 설정되고, 블로킹밸브(50)는 폐쇄되도록 설정된다.

이러한 상태에서는 유압펌프(20)에서 어느 방향으로 작동유가 토출되더라도, 상기 고장안전밸브(40)에서 바이패스되어 다시 상기 유압펌프(20)로 귀환됨으로써, 상기 유압액츄에이터(30)로는 공급되지 않도록 함으로써, 상기 유압액츄에이터(30)는 작동하지 않는다.

10 : 전동모터 20 : 유압펌프
30 : 유압액츄에이터 31 : 실린더
31a : 격벽 31b : 제1챔버
31c : 제2챔버 32 : 피스톤로드
32a : 피스톤 32b : 피스톤
33 : 위치감지기 40 : 고장안전밸브
50 : 블로킹 밸브 61 : 저장조
62 : 충전포트 63 : 드레인 체크밸브
64 : 공동화방지 체크밸브 65 : 릴리프밸브
70 : 제어부 L1 : 제1라인
L2 : 제2라인 L3 : 제3라인
L4 : 제4라인

Claims

가압된 작동유를 공급하는 제1유압공급부 및 제2유압공급부와, 내부에 격벽을 통하여 분리된 챔버로 각각 상기 제1유압공급부와 상기 제2유압공급부로부터 작동유가 공급되어, 내부에 설치된 피스톤로드은 어느 한 방향으로 이동시키는 유압액츄에이터를 포함하는 유압액츄에이터 장치에 있어서,
상기 제1유압공급부와 상기 제2유압공급부 중 어느 하나에서 이상이 발생하면, 상기 제1유압공급부와 상기 챔버중 어느 하나 챔버를 연결하는 라인과 상기 제2유압공급부와 나머지 챔버를 연결하는 라인을 선택적으로 연결시키는 블로킹밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 동력 보상 회로를 구비한 이중화 전기 유체 정역학 액츄에이터 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1유압공급부와 상기 제2유압공급부는 각각 전동모터와, 상기 전동모터에 의해서 구동되는 유압펌프를 각각 포함하고,
상기 제1유압공급부와 상기 제2유압공급부와 어느 하나에 이상이 발생하여 상기 블로킹밸브가 상기 제1유압공급부와 상기 제2유압공급부가 연결되면,
상기 제1유압공급부와 상기 제2유압공급부 중에서 이상이 발생하지 않은 유압공급부의 전동모터의 회전수가 증가하여 이상이 발생하지 않은 유압공급부의 유압펌프로부터 토출되는 유량을 증가시켜 이상이 발생한 유압공급부의 유압을 보상하는 것을 특징으로 하는 동력 보상 회로를 구비한 이중화 전기 유체 정역학 액츄에이터 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1유압공급부와 상기 제2유압공급부에는,
각각 유압펌프로부터 토출된 작동유를 상기 챔버로 공급하지 않고 다시 유압펌프로 유입되도록 하거나, 상기 유압펌프와 상기 유압액츄에이터를 연결하는 모든 유로를 폐쇄되도록 하는 고장안전밸브가 설치되고,
상기 블로킹밸브는 상기 고장안전밸브를 통과한 작동유가 분기하는 라인에 설치되는 것을 특징으로 하는 동력 보상 회로를 구비한 이중화 전기 유체 정역학 액츄에이터 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1유압공급부와 상기 제2유압공급부가 모두 정상적으로 작동하지 않으면, 상기 고장안전밸브는 각각의 유압공급부의 유압펌프에서 토출된 작동유를 다시 유압펌프로 귀환시키고, 상기 블로킹밸브는 폐쇄시키는 것을 특징으로 하는 동력 보상 회로를 구비한 이중화 전기 유체 정역학 액츄에이터 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1유압공급부와 상기 제2유압공급부 중 어느 하나의 유압공급부만 비정상일 때에는, 비정상인 유압공급부의 고장안전밸브가 비정상인 유압공급부의 유압펌프와 유압액츄에이터를 연결하는 모든 유로를 폐쇄하도록 작동되고,
정상인 유압공급부의 고장안전밸브로부터 유압액츄에이터로 작동유를 공급하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 동력 보상 회로를 구비한 이중화 전기 유체 정역학 액츄에이터 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1유압공급부와 상기 제2유압공급부가 모두 정상이면, 상기 고장안전밸브는 상기 제1유압공급부와 상기 유압액츄에이터, 상기 제2유압공급부와 상기 유압액츄에이터를 연결하도록 작동하고,
상기 제1유압공급부와 상기 제2유압공급부가 모두 비정상이면, 상기 고장안전밸브는 상기 제1유압공급부와 상기 유압액츄에이터, 상기 제2유압공급부와 상기 유압액츄에이터가 연결되지 않도록 바이패스 되어 작동유를 유압펌프로 귀환되게 작동하는 것을 특징으로 하는 동력 보상 회로를 구비한 이중화 전기 유체 정역학 액츄에이터 장치.
제1항에 있어서,
상기 유압액츄에이터에는, 상기 피스톤로드의 변위를 측정하는 위치감지기가 적어도 3개가 설치되고, 상기 위치감지기들의 출력된 값중 과반수값을 상기 피스톤로드의 변위로 인식하는 것을 특징으로 하는 동력 보상 회로를 구비한 이중화 전기 유체 정역학 액츄에이터 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1유압공급부, 상기 제2유압공급부 및 상기 블로킹밸브의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 제1유압공급부, 상기 제2유압공급부 및 상기 블로킹밸브를 각각 전담하여 제어하는 복수의 서브제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 보상 회로를 구비한 이중화 전기 유체 정역학 액츄에이터 장치.