KR20160085764A

KR20160085764A - 유압 드라이브 및 유압 드라이브 위치 출력을 정밀하게 변경하는 방법

Info

Publication number: KR20160085764A
Application number: KR1020167011942A
Authority: KR
Inventors: 루돌프 쉐이들; 안드레 프로익킹어; 크리스토프 그라들
Original assignee: 린츠 센터 오브 메카트로닉스 게엠베하
Priority date: 2013-10-07
Filing date: 2014-10-07
Publication date: 2016-07-18
Also published as: US10113563B2; CN105723101B; US20160252106A1; CN105723101A; EP3055575B1; JP6528250B2; JP2016532828A; WO2015052206A1; EP3055575A1; EP2857697A1; KR102202830B1

Abstract

유압 드라이브(1, 100)의 위치 출력(3), 특히 선형 출력 및/또는 각출력을 정밀하게 변경하는 방법으로, 적어도 하나의 입력 신호(4, 5)에 따라 적어도 하나의 변위 실린더(6, 7)가 피스톤 부재(10, 11)를 시작 위치(12, 13)로부터 종료 위치(14, 15)로 이동시킴으로써 변위 실린더의 변위량(8, 9)을 상기 드라이브(1, 100)에 증분적으로 공급 혹은 차감하고, 변위 실린더(6, 7)의 피스톤 부재(10, 11)는 상기한 공급 또는 차감된 변위량(8, 9)에 따라 드라이브(1, 100)에 대하여 상기 위치 출력(3)을 정밀하게 변경하기 위하여 여러 번 시작 위치로부터 종료 위치(12, 14 또는 13, 15)로, 또한 이 종료 위치(14, 15)로부터 원위치로 되돌아가며, 상기 피스톤 부재(10, 11)를 시작 위치로부터 종료 위치(12, 14 또는 13, 15)로 이동시킬 때 상기 변위 실린더(6, 7)는 압력 매체 공급원(22)의 공급 라인 또는 복귀 라인(20, 21)에 유압 연결되고, 후속 단계에서, 드라이브(1, 100)에 대한 상기 변경된 위치 출력(3)은 다시 원위치로 이동되는 방법이 제공된다. 안정적이고 비용 효과적이면서 선형 출력에서 매우 정밀하게 안내되는 드라이브(1, 100)를 제공하기 위하여, 피스톤 부재(10, 11)를 종료 위치에서 시작 위치(14, 12 또는 15, 13)로 원위치 이동시킬 때, 압력 매체 공급원(22)의 공급 라인 또는 복귀 라인(20, 21)에 의해서 유압 분리되는 단락 라인(30, 31)에 의해 변위 실린더(6, 7)의 실린더 챔버들을 유압적으로 단락시킨다.

Description

유압 드라이브 및 유압 드라이브 위치 출력을 정밀하게 변경하는 방법{HYDRAULIC DRIVE AND METHOD FOR DISCREETLY CHANGING THE POSITIONAL OUTPUT OF SAID DRIVE}

본 발명은 유압 드라이브 및 유압 드라이브의 위치 출력을 정밀하게 변경하는 방법에 관한 것으로, 특히 유압 드라이브의 선형 출력 및/또는 각출력을 정밀하게 변경하는 방법으로, 적어도 하나의 입력 신호에 따라 적어도 하나의 변위 실린더가 피스톤 부재를 시작 위치로부터 종료 위치로 이동시킴으로써 변위 실린더의 변위량을 상기 드라이브에 증분적으로 공급 혹은 차감하고, 변위 실린더의 피스톤 부재는 상기한 공급 또는 차감된 변위량에 따라 드라이브에 대하여 위치 출력을 정밀하게 변경하기 위하여 여러 번 시작 위치로부터 종료 위치로, 또한 종료 위치로부터 원위치로 되돌아가며, 상기 피스톤 부재를 시작 위치로부터 종료 위치로 이동시킬 때 상기 변위 실린더는 압력 매체 공급원의 공급 라인 또는 복귀 라인에 유압 연결되고, 후속 단계에서, 드라이브에 대한 상기 변경된 위치 출력은 다시 원위치로 옮겨지는 방법에 관한 것이다.

위치 설정 드라이브의 위치 출력에 선형 출력을 공급하기 위하여 다수의 병렬 구조 및 궁극적으로 2단 구조의 변위 실린더를 포함하는 하나의 구동 실린더에 변위량이 공급되는 디지털 유압식 위치 설정 드라이브가 종래 기술에 공지되어 있다(독일특허 DE2057639A). 이러한 종류의 위치 설정 드라이브의 경우 단점은 변위 실린더의 개수가 비교적 많다는 점인데, 특히 선형 출력에 높은 해상도가 요구될 경우, 설계 비용 및 그에 따른 이러한 종류의 위치결정 드라이브의 가격을 상승시킨다. 또한, 다수의 변위 실린더로 인해 고장 가능성이 높아지고, 이는 다시 위치 설정 드라이브의 안정성을 저해한다.

독립청구항의 전제부에 따른 종래기술은 영국특허 GB2410963A에 개시되어 있다.

본 발명의 과제는 도입부에서 설명한 종류의 위치 출력을 정밀하게 변경하는 방법을 제공하는 것으로서, 빠르고 높은 해상도로 위치 출력을 발생시키는 방법을 제공하는 것이다. 또한, 상기 방법은 비용 효과적인 유압 드라이브를 제공하는 데 적용될 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기한 방법에 관한 과제는 피스톤 부재를 종료 위치에서 다시 시작 위치로 이동시킬 때, 압력 매체 공급원의 공급 라인 또는 복귀 라인에 의해서 유압 분리되는 단락 라인에 의해 변위 실린더의 실린더 챔버들을 유압적으로 단락시킴으로써 달성된다.

상기 피스톤 부재가 종료 위치에서 시작 위치로 되돌아갈 때, 압력 매체 공급원의 공급 라인 또는 복귀 라인에 의해서 유압 분리되는 단락 라인에 의해서 변위 실린더의 실린더 챔버들이 유압적으로 단락됨에 따라 상기 실린더 챔버들 사이에 직접적인 압력 균형이 이루어지도록 함으로써 상기 방법은 빠른 속도로 실시될 수 있다. 나아가, 종래 기술과는 달리 상기 실린더 챔버는 작동 공간의 유압에 의해 작동되고, 또한 이에 따라 변위량을 공급 또는 차감하기 위한 빠른 속도의 스위칭 단계가 제공될 수 있으며, 이것이 방법의 반응 시간 및 속도에 도움이 될 수 있다. 즉, 위치 출력의 해상도가 높더라도 방법이 매우 빠르게 수행될 수 있다. 또한, 이에 따라, 상기 피스톤 부재를 원위치로 이동시키는데 더 적은 수의 구성요소만 작동하면 되므로, 방법의 견고성을 높일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 방법을 실시하는데 비용 효과적인 유압 드라이브를 사용할 수 있는 방법을 제공할 수 있다.

일반적으로 유압 드라이브는, 자신의 위치 출력에서 선형 운동 및/또는 회전 운동을 발생시켜 선형 출력 및/또는 각출력을 공급할 수 있는 압력 센서, 펌프, 선형 드라이브, 위치 설정 드라이브 등의 구성요소로 이해할 수 있다.

요구되는 선형 출력에 대한 연속적인 근사치는, 변위량을 증분적으로 공급하는데 제1 변위 실린더가 사용되고, 변위량을 증분적으로 차감하는데 제2 변위 실린더가 사용될 때 개선될 수 있다. 또한, 병렬 배치되고 서로에 대해 유압 작용하는 두 개의 변위 실린더를 사용하면 입력 신호가 선형 출력으로 변환될 때 유압 드라이브의 최대 샘플링 횟수가 증가될 수 있다.

변위 실린더 중 하나가 변위량을 증분적으로 공급 또는 차감하여 드라이브의 변경된 위치 출력을 원위치로 이동시킬 경우, 설계 조건은 더 단순화될 수 있다.

상기한 내용 대신 혹은 이에 추가적으로, 드라이브의 변경된 위치 출력을 원위치로 이동시킬 때, 상기 드라이브에 대하여 증분적으로 공급 또는 차감된 자신의 변위량을 차감 또는 공급하는 차단 밸브가 개방될 수 있다. 이러한 차단 밸브는 또한 드라이브의 원위치 이동을 가속시킬 수 있으며 이에 따라 방법의 반응 속도를 높일 수 있다.

드라이브 상의 설계 조건은, 피스톤 부재를 이동시킬 때 상기 변위 실린더가 압력 매체 공급원의 공급 라인 및/또는 복귀 라인과 유압 연결되면 더욱 단순화될 수 있다. 또한 이러한 연결부는 피스톤 부재가 시작 위치에서 종료 위치로 변위될 때 변위 실린더에 대하여 유압 액체를 공급 또는 차감하는데만 사용될 수 있는 것이 아니라, 오히려 피스톤 부재를 종료 위치로부터 시작 위치로 원위치 이동시킬 수 있도록 피스톤 부재의 압력 조건을 균형적으로 조정하는데 상기 연결부를 사용할 수도 있다.

변위 실린더가 방향 제어 밸브에 의해 압력 매체 공급원의 공급 및/또는 복귀 라인과 유압적으로 연결되면, 변위 실린더의 구동을 위한 구조 비용을 절감할 수 있고, 이에 따라 특히 드라이브에 대한 비용이 감소된다.

바람직한 방법 조건은 상기 방향 제어 밸브와 연결되는 압력 매체 공급원의 공급 라인 및/또는 복귀 라인을 상기 변위 실린더에 유압 연결하기 위하여, 입력 신호에 따라 방향 제어 밸브가 제1 작동 위치에서 제2 작동위치로 바뀔 때 얻어질 수 있다.

상기 피스톤 부재를 종료 위치에서 시작 위치로 원위치 이동시키는 단계를 제어할 수 있도록, 상기 방향 제어 밸브의 제1 작동 위치에 진입할 때 상기 변위 실린더의 피스톤 부재가 종료 위치로부터 시작 위치로 다시 원위치 이동될 수 있다.

실린더 챔버의 단락은, 상기 변위 실린더의 실린더 챔버가 방향 제어 밸브에 의해 상기 제1 작동 위치에서 단락될 때 반복적으로 야기될 수 있다.

피스톤 부재가 스프링 부재에 의해 시작 위치로 되돌아가면, 드라이브에 대한 구조 비용만 절감할 수 있는 것이 아니라 능동 부재가 필요하지 않게 되어 유압 드라이브의 에너지 효율도 높일 수 있다.

드라이브의 피스톤 부재의 움직임에 의해서 드라이브에서의 위치 출력을 정밀하게 변경하기 위하여 드라이브의 구동 실린더에 변위량이 공급 또는 차감되면, 위치 출력 조정 조건이 단순화될 수 있다.

구동 실린더 내 유압 압력이 측정되어 드라이브에서 정밀하게 변경된 위치 출력에 관한 오차를 수정하는데 사용되면, 위치 출력의 정확도를 더욱 높일 수 있다. 이에 따라 예를 들면 공지의 유압 유체의 압축성 법칙을 적용하여 오차가 압축성에 기초하여 결정되고 조정될 수 있다. 이를 위하여 특히 구동 실린더의 피스톤 공간에서 중심 압력이 제공될 수 있다. 이는 특히 피스톤 부재가 원위치로 돌아갈 때 유압적으로 단락되는 모든 실린더 챔버(구동 실린더 및 모든 관련 변위 실린더)에서 거의 위와 같은 유압이 작용하기 때문이다.

또한, 상기 내용은 정밀하게 변경되는 위치 출력에서 명목값 및 실제값 사이의 오차를 수정하기 위하여, 측정된 유압에 따라 적어도 하나의 입력 신호가 변경되는 경우 비교적 견고한 공정에 활용될 수 있다. 이는 예를 들면 공지의 제어 방법 또는 조정 방법을 이용하여 수행될 수 있다.

또한, 본 발명의 과제는, 종래기술보다 구조적으로 단순하고 내구성이 있으면서 빠른 속도로 정확한 위치 출력을 공급할 수 있는 유압 드라이브를 제공하는 것이다.

본 발명은 유압 드라이브에 대한 상기 과제를, 피스톤 부재를 원위치로 이동시키는 부재가 상기 피스톤 부재가 원위치로 이동될 때 압력 매체 공급원으로부터 유압 분리되는 단락 라인을 변위 실린더의 실린더 챔버들 사이에 포함함으로써 달성한다.

상기한 피스톤 부재를 원위치로 이동시키는 부재가 상기 피스톤 부재가 원위치로 이동될 때 압력 매체 공급원으로부터 유압 분리되는 단락 라인을 변위 실린더의 실린더 챔버들 사이에 포함하면, 피스톤 부재를 원위치로 이동시키는 구조가 단순화될 수 있다. 이에 따라 유압 드라이브의 안정성이 향상될 수 있다. 또한 단락되는 실린더 챔버들에 작동 실린더를 지배하는 유압과 동일한 유압이 보장될 수 있다. 이에 따라 특히 유압 드라이브의 반응성이 감소됨으로써 속도가 빠른 유압 드라이브를 구현될 수 있다.

피스톤 부재를 원위치로 이동시키는 부재가 상기 피스톤 부재에 맞물리는 스프링 부재를 포함하면 피스톤 부재는 매우 안정적으로 원위치로 이동될 수 있다. 이에 따라 특히 유압 드라이브의 안정성의 증가가 보장될 수 있다.

위치 출력을 정밀하게 변경하는 것은 구조적으로 간단하게, 상기 단락 라인이 방향 제어 밸브에 의해 방향 제어 밸브의 제1 작동 위치에서 변위 실린더와 유압 연결되고, 방향 제어 밸브의 제2 작동 위치에서 상기 변위 실린더가 압력 매체 공급원과 유압 연결될 때 가능하다. 이때 특히 3/2-방향 제어 밸브가 적합할 수 있다.

또는, 상기 피스톤 부재를 원위치로 이동시키는 부재가, 압력 매체 공급원과 연결되는 방향 제어 밸브와 공동으로 상기 변위 실린더와 유압 연결되는 방향 제어 밸브를 포함할 수도 있다.

원위치 이동 부재가 차단 밸브 또는 변위 실린더를 포함하면 구조는 더 단순화될 수 있다.

본 발명에 따른 변위 실린더는, 유압 드라이브가, 피스톤 부재가 시작 위치로부터 종료 위치로 변위될 때 상기 압력 매체 공급원과 유압 연결되는 실린더 챔버들을 압력 매체 공급원의 복귀 라인 쪽으로 유압 차단하거나 혹은 압력 매체 공급원의 공급 라인 쪽으로 유압 개방시키는 리턴 밸브를 포함하면 매우 에너지 효율적으로 작동될 수 있다. 즉, 이에 따라 피스톤 부재의 변위를 위해서 압력 매체 공급원과의 연결이 일찍 분리될 때에도 해당 종료 위치에 도달하는 실린더 피스톤의 순간력이 사용될 수 있다.

단락 라인의 기능을 피스톤 부재의 원위치 이동으로만 한정하기 위하여 상기 단락 라인은 방향 제어 밸브 또는 리턴 밸브를 포함할 수 있다.

본 발명은, 빠르고 높은 해상도로 위치 출력을 발생시키는 방법을 제공할 수 있고, 비용 효과적인 유압 드라이브를 제공하는 데 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 발명의 다수의 실시예가 도면에 상세히 도시되어 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 유압 드라이브의 개략적인 상면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 유압 드라이브의 단계 흐름의 회로도이다.
도 3은 변위량을 공급하는 변위 실린더의 회로 실시예에 대한 도 1 부분의 개략적인 확대도이다.
도 4 및 도 5는 도 3에 대한 또 다른 회로 실시예들이다.
도 6은 변위량을 차감하는 변위 실린더에 대한 도 1의 또 다른 회로 실시예들이다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 유압 드라이브의 개략도이다.

도 1의 개략도에 도시된 유압 드라이브(1)에 따르면, 상기 유압 드라이브는 변경된 위치 출력(3)을 두 개의 디지털 입력 신호(4, 5)에 따라 달라지는 선형 출력 형태로 구동부(202) 또는 구동 실린더(2)에 공급하거나 또는 생성하며, 상기 부호화된 입력 신호(4, 5)는 정밀한 위치 출력(3)으로 변환된다. 이러한 두 개의 디지털 입력 신호(4, 5)에 의해서 변위 실린더(6, 7)가 각각 구동된다. 피스톤 부재(10, 11)가 시작 위치(12, 13)로부터 종료 위치(14, 15)로 변위됨으로써 상기 변위 실린더는 자신의 변위량(8, 9)을 드라이브(1)의 구동 실린더(2)에 공급하거나 혹은 이로부터 차감한다. 차감하는 경우는 도 1에서 점선으로 도시된다.

상기 피스톤 부재(10,11)는 피스톤 구조로 구현된다. 일반적으로 피스톤 부재로는 플런저 실린더 등의 피스톤 로드 등도 고려할 수 있다.

이에 따라 상기 구동 실린더(2)의 챔버 용적(16)이 증가 혹은 감소되기 때문에, 상기한 공급 또는 차감되는 변위량(8, 9)에 따라 상기 구동 실린더(2)에서 상기 위치 출력(3)도 변경된다. 그럼에도 불구하고 변위 실린더(6)또는(7)에 의해서 구동 실린더(2)의 위치 출력(3)에서 높은 해상도를 달성하기 위하여, 상기 구동 실린더(2)에는 상기한 변위 실린더(6)또는(7)에 의해 변위량(8,9)이 증분적으로 공급되거나 차감된다. 이를 위하여 각 변위 실린더(6)또는(7)의 피스톤 부재(10)또는(11)는 시작 위치에서 종료 위치(12, 14 또는 13, 15)로 또는 반대 방향으로 여러 번 변위된다.

도 1에는 두 개의 변위 실린더(6)및(7)가 도시된다. 제1 변위 실린더(6)는 전적으로 자신의 변위량을 구동 실린더(2)에 증분적으로 공급하는 역할을 하고, 반면 제2 변위 실린더(7)는 전적으로 자신의 변위량(9)을 구동 실린더(2)로부터 증분적으로 차감하는 역할을 하며, 이는 아래에서 도 2를 참조하여 상세히 설명할 것이다. 도 2의 중간 부분에는 0과 1 사이에서 바뀌는 입력 신호(4)에 따라 스위칭되는 상기 제1 변위 실린더(6)의 회로도가 도시된다. 0과 1 사이에서의 스위칭 단계는 상기 변위 실린더(6)의 피스톤 부재(10)를 시작 위치로부터 종료 위치(12, 14)로 변위시킨다. 구동 실린더(2)로 추가적으로 이동되는 유압 유체가 구동 실린더(2)의 챔버 용적(16)을 증가시켜 상기 구동 실린더(2)의 상기 피스톤 부재(17)가 -예를 들어 위치 0을 기준으로 했을 경우 - s 만큼 변위되거나 또는 외부로 이동되며, 이것은 도 2의 맨 위의 회로도에 도시되어 있다. 그에 비해 상기 제1 변위 실린더(6)의 회로도 아래에는 제2 변위 실린더(7)의 회로도가 도시된다. 상기 변위 실린더(7)도 마찬가지로 0과 1 사이에서 바뀌는 입력 신호(5)에 따라 스위칭되고 이에 따라 상기 구동 실린더(2)의 피스톤 부재(15)가 내부로 이동하도록 s 만큼 안내된다. 또한 도 2에는 상기 변위 실린더(6)가 자신의 변위량(8)을 구동 실린더(2)에 3회에 걸쳐 증분적으로 공급하는 것이 도시되어 있는데, 이에 따라 위치 출력(3)의 중앙 최대값에 도달한다. 상기 변위 실린더(7)는 드라이브(1)의 변경된 위치 출력(3)을 다시 원위치로 이동시키는 단계에 사용되며, 이와 관련하여 원위치 이동 부재(203)를 구성한다.

상기 변위 실린더(6, 7)의 구동은 3/2-방향 제어 밸브(18, 19)가 각각 담당하는데, 이 중 방향 제어 밸브(18)는 압력 매체 공급원(22)의 공급 라인(20)과 연결되고, 방향 제어 밸브(19)는 압력 매체 공급원(22)의 복귀 라인(21)과 연결된다. 상기 입력 신호(4)에 따라 상기 압력 매체 공급원(22)의 공급 라인(20)은 상기 방향 제어 밸브(18)에 의해서 상기 변위 실린더(6)에 연결되고, 이에 따라 상기 피스톤 부재(10)가 종료 위치(14)로 변위되기 위하여 상기 피스톤 부재(10)에 대한 펌프 압력(p_s)이 형성되고, 변위량(8)은 작동 실린더(2)로 이동된다. 이때 상기 방향 제어 밸브(18)는 두 작동 위치(24, 26) 중 제2 작동 위치(26)에 진입한다. 이에 따라 상기 방향 제어 밸브(19)가 스위칭되면 탱크 압력(p_t)은 변위 실린더(7)에 인접하고, 이에 따라 변위 실린더(7)는 자신의 피스톤 부재(11)도 종료 위치(15)로 이동하도록 하고, 변위량(9)을 압력 매체 공급원(22)의 탱크로 공급한다. 도 1의 경우 두 방향 제어 밸브(18, 19)에 상기 제1 작동 위치(24, 25)가 도시되어 있다. 그러나 앞에서 설명한 변위량(8, 9)을 공급 또는 차감하기 위해서는 방향 제어 밸브(18)및(19)의 제2 작동 위치(26 또는 27)를 활성화시켜야 한다.

상기 방향 제어 밸브(18)및(19)의 제1 작동 위치(24)(25)에서 변위 실린더(6)(7)의 상기 각각의 피스톤 부재(10)(11)는 종료 위치(14)(15)로부터 시작 위치(12)(13)로 되돌아간다. 이를 위하여 피스톤 부재(10)(11)를 각각 원위치로 이동시키는 부재(201) 또는 스프링 부재(28,29)가 구비된다.

또한 도 3에서 변위 실린더(6)에 도시된 바와 같이, 상기 피스톤 부재(10)가 원위치로 변위될 때 피스톤 부재(10)의 양쪽에 배치되는 실린더 챔버(32, 33)는 유압적으로 단락되는데, 단락 라인(30)에 의해서 단락된다. 상기 단락 라인(30)은 방향 제어 밸브(18)에 의해 제1 작동 위치(24)에서 개방되어 이에 따라 유압 유체가 실린더 챔버(33)로부터 다른 실린더 챔버(32)로 흐를 수 있다. 이에 따라 피스톤 부재(10)를 시작 위치(12)로 매우 쉽게 원위치 이동시킬 수 있다. 변위 실린더(7)의 실린더 챔버를 단락시키는 단계도 변위 실린더(8)와 유사한 방식으로, 방향 제어 밸브(19)에 의해서 제1 작동 위치(25)에서 개방되는 단락 라인(31)을 사용하여 실시될 수 있다. 이에 따라, 변위 실린더(8)의 피스톤 부재(11)는 시작 위치(13)로 원위치 이동될 수 있다.

도 4에 도시된 변위 실린더(6)에 대한 회로도에 따르면, 변위 실린더(6)는 특히 유출 손실을 최소화하면서 작동될 수 있다. 이를 위하여 도 3에 비해 3/2-방향 제어 밸브 대신 2/2-방향 제어 밸브(18)가 압력 매체 공급원(22)을 변위 실린더(6)에 유압 연결하는데 사용된다. 이 연결부(42)에는 단락 라인(30)이 안내된다. 이러한 단락 라인(30)에는 반전 제어 신호(4)에 의해 구동되는 2/2-방향 제어 밸브(43)가 더 배치되어 변위 실린더(6)를 자신의 시작 위치(12)로 원위치 이동시키거나 또는 단락 라인(30)을 개방하는데 사용된다. 유출 전류를 방지하기 위하여 상기 2/2-방향 제어 밸브(43)는 시간적인 오프셋을 두거나 또는 시간 지연적으로 2/2-방향 제어 밸브(18)로 스위칭 되는 것이 바람직하다.

도 5에 도시된 변위 실린더(6)에 대한 회로도에 따르면, 변위 실린더(6)는 매우 에너지 효율적으로 작동될 수 있다. 상기 방향 제어 밸브(18)는 피스톤 부재(10)의 변위를 위하여 비연속적으로 상기 제2 작동 위치(26)로 진입해야 한다. 상기 방향 제어 밸브(18)가 상기 제2 작동 위치(26)로부터 제1 작동 위치(24)로 다시 스위칭되는 것은 피스톤 부재(10)가 종료 위치(14)에 도달하기 전에 수행되는데, 그렇다 하더라도 리턴 밸브(38)에 의해 유압 유체가 압력 매체 공급원(22)의 복귀 라인(21)으로부터 흡입되어 그에 따라 상기 피스톤 부재(10)에 저장된 운동 에너지를 상기 종료 위치(14)로 이동하는 자신의 나머지 변위 운동에 사용할 수 있다.

이를 위하여 상기 리턴 밸브(38)는, 상기 피스톤 부재(10)가 시작 위치로부터 종료 위치(12, 14)로 변위될 때 상기 압력 매체 공급원(22)에 유압 연결되는 실린더 챔버(33)를 상기 압력 매체 공급원(22)의 복귀 라인(21)에 대하여 유압 차단한다.

상기 피스톤 부재(10)를 원위치로 이동시키는 것은, 이미 도 3과 관련하여 설명한 바와 같이, 제1 작동 위치(24)에서 단락 라인(30)에 의해서 상기 방향 제어 밸브(18)를 사용하여 수행될 수 있다. 단락 라인(30)의 기능을 피스톤 부재(10)의 원위치 변위 단계로만 한정하기 위하여 상기 단락 라인(30)에는 리턴 밸브(39)가 할당된다.

도 6에 따르면 상기 변위 실린더(6)에 상보적이고 변위량(9)을 차감하는 변위 실린더(7)가 도시된다. 변위 실린더(7) 역시 매우 에너지 효율적인 작동을 가능하게 한다. 상기 방향 제어 밸브(19)는 피스톤 부재(11)의 변위 이동을 위하여 비연속적으로 제2 작동 위치에 진입해야 한다. 방향 제어 밸브(19)가 제2 작동 위치(27)로부터 제1 작동 위치(25)로 되돌아가는 것은 피스톤 부재(11)가 시작 위치에 도달하기 전에 실시되는데, 그렇다 하더라도 리턴 밸브(44)에 의해 유압 유체가 압력 매체 공급원(22)의 공급 라인(20)에서 가압되어 이에 따라 피스톤 부재(10)에 저장된 운동 에너지가 시작 위치(15)로 이동하는 피스톤 부재의 나머지 변위 운동에 사용될 수 있다.

이를 위하여 상기 리턴 밸브(44)는, 피스톤 부재(11)가 시작 위치로부터 종료 위치(13, 15)로 변위될 때 상기 압력 매체 공급원(22)과 유압 연결되는 실린더 챔버(46)로부터 압력 매체 공급원(22)의 공급 라인(20)쪽으로 유압 개방된다.

피스톤 부재(11)가 원위치로 이동되는 것은 -이미 도 1에 나와 있듯이 -단락 라인(31)에 의해서 방향 제어 밸브(19)를 사용하여 제1 작동 위치(25)에서 수행될 수 있다. 단락 라인(31)의 기능을 피스톤 부재(11)의 원위치 이동으로만 한정하기 위하여 상기 단락 라인(31)에는 리턴 밸브(45)가 할당된다.

도 7의 개략도에 도시된 유압 드라이브(100)는 도 1에 도시된 유압 드라이브(1)와 위치 출력(3)의 원위치 이동 또는 원위치 이동 부재(203)의 특징에서 차이가 있다. 드라이브(1)에서의 변위 실린더(7) 대신 여기서는 차단 밸브(107)가 2/2-방향 제어 밸브(102) 형태로 구비된다. 이러한 방향 제어 밸브(102)는 입력 신호(5)에 따라 구동 실린더(2)의 복귀 라인(20)에 의해 챔버 용적(16)을 압력 매체 공급원(22)에 연결시킨다. 이에 따라 상기 변위 실린더(6)에 의해 구동 실린더(2)에 증분적으로 공급되는 변위량(8)이 차감되고 상기 드라이브(100)에서 위치 출력(3)이 구조적으로 단순하게 원위치로 이동된다.

또한, 도 4 및 도 5에 도시되는 실시예도 상기 드라이브(100)에서 사용될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 구동 실린더(2)의 챔버 용적(16)에는 센서(48)가 배치되어 유압을 측정한다. 이러한 측정 데이터는 오차 수정에 사용되는데, 즉, 측정 데이터에 기초하여 유압 압력 수단의 압축성에 따른 오차를 비교하고 그에 따라 위치 출력(3)을 변경하여 오차를 수정한다. 이것은 변경된 입력 신호(4, 5)에 의해 수행될 수 있는데, 명목값과 실제값 사이의 오차를 조정하기 위하여, 예를 들어 도 2에 도시된 입력 신호(4)에 추가적으로, 작동 실린더(2)에서 또는 작동 실린더(2)에 의해서 변위량(8)을 더 공급하는 하나 이상의 스위칭 단계가 수행될 수 있다. 이에 따라 매우 정확한 위치 출력(3)이 얻어질 수 있다.

Claims

유압 드라이브(1, 100)의 위치 출력(3), 특히 선형 출력 및/또는 각출력을 정밀하게 변경하는 방법으로서,
적어도 하나의 입력 신호(4, 5)에 따라 적어도 하나의 변위 실린더(6, 7)가 피스톤 부재(10, 11)를 시작 위치(12, 13)로부터 종료 위치(14, 15)로 이동시킴으로써 변위 실린더의 변위량(8, 9)을 상기 드라이브(1, 100)에 대하여 증분적으로 공급 혹은 차감하고, 변위 실린더(6, 7)의 피스톤 부재(10, 11)는 상기한 공급 또는 차감된 변위량(8, 9)에 따라 드라이브(1, 100)에 대하여 상기 위치 출력(3)을 정밀하게 변경하기 위하여 여러 번 시작 위치로부터 종료 위치(12, 14 또는 13, 15)로, 또한 이 종료 위치(14, 15)로부터 원위치로 되돌아가며,
상기 피스톤 부재(10, 11)를 시작 위치로부터 종료 위치(12, 14 또는 13, 15)로 이동시킬 때 상기 변위 실린더(6, 7)는 압력 매체 공급원(22)의 공급 라인 또는 복귀 라인(20, 21)에 유압 연결되고,
후속 단계에서, 드라이브(1, 100)에 대한 상기 변경된 위치 출력(3)은 다시 원위치로 이동되는 방법으로,
피스톤 부재(10, 11)를 종료 위치에서 시작 위치(14, 12 또는 15, 13)로 원위치 이동시킬 때, 압력 매체 공급원(22)의 공급 라인 또는 복귀 라인(20, 21)에 의해서 유압 분리되는 단락 라인(30, 31)에 의해 변위 실린더(6, 7)의 실린더 챔버들(32, 33 또는 46, 47)을 유압적으로 단락시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 제1 변위 실린더(6)는 변위량(8)을 증분적으로 공급하는데 사용되고, 제2 변위 실린더(7)는 변위량(9)을 증분적으로 차감하는데 사용되는 것을 특징으로 하는, 방법.
제2항에 있어서, 상기 변위 실린더(6, 7) 중 하나는 드라이브(1)의 변경된 위치 출력(3)을 변위량(8, 9)의 증분적인 공급 또는 차감에 의해 원위치로 이동시키는 것을 특징으로 하는, 방법.
제1항, 제2항, 또는 제3항에 있어서, 드라이브(100)의 변경된 위치 출력(3)을 원위치로 이동시킬 때 차단 밸브(107)가 개방되어 드라이브(100)에 대하여 증분적으로 공급 또는 차감된 변위량(9)을 차감 또는 공급하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변위 실린더(6, 7)는 방향 제어 밸브(18, 19)에 의해 압력 매체 공급원(22)의 공급 라인 및/또는 복귀 라인(20, 21)에 유압 연결되는 것을 특징으로 하는, 방법.
제5항에 있어서, 입력 신호(4 또는 5)에 따라 방향 제어 밸브(18 또는 19)가 제1 작동 위치로부터 제2 작동 위치(24, 26 또는 25, 27)로 스위칭되어 상기 방향 제어 밸브(18 또는 19)에 연결되는 압력 매체 공급원(22)의 공급 라인 및/또는 복귀 라인(20 또는 21)을 상기 변위 실린더(6 또는 7)에 유압 연결하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 변위 실린더(6, 7)의 피스톤 부재(10, 11)는 방향 제어 밸브(18, 19)가 제1 작동 위치(24, 25)에 진입할 때 종료 위치(14, 15)로부터 시작 위치(12, 13)로 원위치 이동되는 것을 특징으로 하는, 방법.
제5항, 제6항, 또는 제7항에 있어서, 상기 변위 실린더(6, 7)의 실린더 챔버(32, 33 또는 46, 47)는 상기 방향 제어 밸브(18, 19)에 의해서 제1 작동 위치(24, 25)에서 단락되는 것을 특징으로 하는, 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤 부재(10, 11)는 스프링 부재(28, 29)에 의해 시작 위치(12, 13)로 원위치 변위되는 것을 특징으로 하는, 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 드라이브(1, 100)의 구동 실린더(2)에 대하여 변위량(8, 9)이 공급 또는 차감됨으로써 드라이브(1, 100)의 위치 출력(3)이 피스톤 부재(17)의 이동에 의해 정밀하게 변경되는 것을 특징으로 하는, 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 특히 상기 피스톤 부재(10, 11)가 원위치로 변위될 때 구동 실린더(2)의 유압이 측정되어 상기 드라이브(1, 100)의 변경된 위치 출력(3)에 대하여 오차를 수정하는데 사용되는 것을 특징으로 하는, 방법.
제11항에 있어서, 측정된 유압에 따라 적어도 하나의 입력 신호(4, 5)가 변경됨으로써, 정밀하게 변경된 위치 출력(3)의 명목값 및 실제값 사이의 오차가 수정되는 것을 특징으로 하는, 방법.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실시하기 위한 유압 드라이브로서,
압력 매체 공급원(22);
특히 선형 출력 및/또는 각출력 등의 위치 출력(3)을 포함하는 구동부(202);
상기 구동부(202)에 유압 연결되고, 위치 출력(3)을 정밀하게 변경하기 위하여 구동부(202)에 대하여 변위량(8, 9)을 공급 또는 차감하는 피스톤 부재(10, 11) 및 상기 피스톤 부재(10, 11)를 원위치로 변위시키는 부재(201)를 포함하는 변위 실린더(6, 7);
입력 신호에 따라 제어 가능하고, 방향 제어 밸브(18, 19)의 작동 위치(24, 26 또는 25, 27)에 따라 여러 번 증분적으로 변위량(8, 9)을 공급 또는 차감하기 위하여 변위 실린더(6, 7)가 압력 매체 공급원(22)에 연결되도록 하는 방향 제어 밸브(18, 19); 및
유압 드라이브(1, 100)의 변경된 위치 출력(3)을 원위치로 이동시키기 위하여 상기 구동부(202)에 연결되는 원위치 이동부(203)를 포함하는 유압 드라이브로서,
상기 부재(201)는 피스톤 부재(10, 11)를 원위치 이동시키기 위하여, 변위 실린더(6, 7)의 실린더 챔버들(32, 33 또는 46, 47) 사이에 단락 라인(30, 31)을 포함하며, 이 단락 라인(30, 31)은 상기 피스톤 부재(10, 11)가 원위치 이동할 때 압력 매체 공급원(22)으로부터 유압 분리되는 것을 특징으로 하는, 유압 드라이브.
제13항에 있어서, 상기 피스톤 부재(10, 11)를 원위치로 변위시키는 부재(201)는 상기 피스톤 부재(10, 11)에 맞물리는 스프링 부재(28, 29)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유압 드라이브.
제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 단락 라인(30, 31)은 상기 방향 제어 밸브(18, 19)에 의해서 방향 제어 밸브의 제1 작동 위치(24, 25)에서 상기 변위 실린더(6, 7)에 유압 연결되며, 상기 방향 제어 밸브(18, 19)의 제2 작동 위치(26, 27)에서 변위 실린더(6, 7)는 상기 압력 매체 공급원(22)에 유압 연결되는 것을 특징으로 하는, 유압 드라이브.
제13항 또는 제14항에 있어서, 피스톤 부재(10, 11)를 원위치로 변위시키는 부재(201)는, 변위 실린더(6, 7)에 유압 연결된 압력매체 공급원(22)에 상기 방향 제어 밸브(18, 19)와 공통으로 연결되는 방향 제어 밸브(43)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유압 드라이브.
제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 원위치 이동부(203)는 차단 밸브(107) 또는 변위 실린더(7)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유압 드라이브.
제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유압 드라이브(1, 100)는 상기 피스톤 부재(10, 11)가 시작 위치로부터 종료 위치(12, 14 또는 13, 15)로 변위될 때 압력 매체 공급원(22)과 유압 연결되는 실린더 챔버(33, 46)를 상기 압력 매체 공급원(22)의 복귀 라인(21) 쪽으로 유압 차단하거나 상기 압력 매체 공급원(22)의 공급 라인(20) 쪽으로 유압 개방시키는 리턴 밸브(38, 44)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유압 드라이브.
제18항에 있어서, 상기 단락 라인(30, 31)은 방향 제어 밸브 또는 리턴 밸브(39, 45)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유압 드라이브.