KR20180058198A - 전자 유압 장치 및 유압 차축 - Google Patents

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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 유압 차축용 전자 유압 장치에 관한 것이다. 전자 유압 장치는 부하의 구동을 위한 유압 기계를 포함한다. 유압 기계는 전기 모터를 통해 구동될 수 있고, 상기 전기 모터는 구동 제어 장치를 통해 제어될 수 있다. 추가로, 구동 제어 장치는 브레이크 밸브를 제어할 수 있고, 상기 브레이크 밸브에 의해 부하의 제동 과정들이 정확하게 제어된다.

Description

전자 유압 장치 및 유압 차축{ELECTROHYDRAULIC ARRANGEMENT AND HYDRAULIC AXLE}
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 전자 유압 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 유압 차축, 특히 제조기, 특히 유압 프레스, 특히 성형기, 특히 발포 성형기, 사출 성형기에 관한 것이다.
종래 기술에는 유압 실린더를 포함하는 제조기가 공지되어 있다. 상기 유압 실린더는 프레스 공구 또는 성형 공구의 간접적인(니 레버) 또는 직접적인 포지셔닝을 위해 사용되고 또한 프레싱을 위해 사용될 수 있다. 예컨대 차동 실린더로서 형성되는 유압 실린더는 유압 펌프를 통해 작동될 수 있다. 상기 유압 펌프를 통해 유압 실린더의 피스톤 로드가 왕복 작동될 수 있다. 유압 펌프는 전기 모터를 통해 구동될 수 있다. 모터의 제어를 위해 구동 제어 장치가 제공된다. 이러한 제조기는 모터를 위한 구동 제어 장치와 더불어, 기계 제어부를 포함한다. 상기 기계 제어부는 유압 실린더의 피스톤을 위한 위치 제어 컴포넌트 또는 가동 공구를 포함한다. 기계 제어부는 유압 실린더 또는 가동 공구의 축 운동을 중앙에서 조정하기 위해 사용된다. 유압 실린더의 작동을 위해 유압 펌프와 더불어 밸브들이 제공된다. 밸브의 제어는 기계 제어부를 통해 이루어진다.
이러한 제조기의 단점은 가동 공구 또는 유압 실린더의 피스톤의 위치 제어 시에 운동에 영향을 주는 액추에이터가 부분적으로 기계 제어부에 의해 그리고 부분적으로 구동 조절기에 의해 제어된다는 것이다. 기계 제어부 및 구동 조절기는 종종 버스 통신 시스템을 통해 서로 통신하고, 종종 상이한 계산 사이클 시간을 갖는다. 이는 종종 액추에이터의 제어 동안 데드 타임을 야기한다. 경우에 따라, 상기 데드 타임은 처리 사이클마다 조금씩 다를 수 있다. 이는 가동 공구 또는 유압 실린더의 피스톤의 정확한 포지셔닝을 어렵게 한다. 또한, 이는 운동 중에 진동을 야기할 수 있거나 또는 그 댐핑을 어렵게 할 수 있다.
본 발명의 과제는 장치 기술적으로 간단하고 저렴한 방식으로 부하의 진동 없는 제어를 허용하거나 또는 적어도 비교적 적은 진동을 가진 부하의 제어를 허용하는 전자 유압 장치를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 과제는 진동 없이 또는 적어도 비교적 적은 진동 부하로 작동될 수 있는 유압 차축을 제공하는 것이다.
전자 유압 장치와 관련한 상기 과제는 청구항 제 1 항의 특징들에 의해 그리고 유압 차축과 관련한 상기 과제는 청구항 제 11 항의 특징들에 의해 해결된다.
본 발명의 바람직한 실시 예들은 종속 청구항들의 대상이다.
본 발명에 따라 유압 부하의 제어를 위한 특히 회전 속도 가변의 유압 기계를 포함하는 전자 유압 장치, 특히 전자 유압 제어 장치 또는 전자 유압 회로가 제공된다. 바람직하게는 또한 유압 기계를 구동하기 위한 회전 속도 제어식 모터, 특히 전기 모터가 제공된다. 상기 모터는 전자 유압 장치의 구동 제어 장치에 의해 제어될 수 있다. 또한, 바람직하게는 부하로부터 배출되는 오일을 스로틀하여 특히 부하의 제동 과정을 정확히 제어하기 위해, 브레이크 밸브가 제공된다. 바람직하게는 브레이크 밸브가 구동 제어 장치를 통해 제어된다.
상기 해결책은 구동 제어 장치가 모터뿐만 아니라 추가로 브레이크 밸브를 제어한다는 장점을 갖는다. 이와는 달리, 종래 기술에서는 통상 브레이크 밸브와 같은 밸브가 특히 상위의 기계 제어부를 통해 제어되고, 이는 더 긴 제어 시간 및 더 낮은 성능을 야기한다. 본 발명에 따라 바람직하게는 브레이크 밸브의 제어 및 모터의 제어가 상이한 제어들로 나눠지는 것이 아니라, 중앙에서 구동 제어 장치를 통해 이루어진다. 이는 본 발명에 따른 전자 유압 장치에 의해, 부하 운동의 중앙 조정이 구동 제어 장치를 통해 이루어질 수 있게 한다.
유압 기계는 바람직하게는 유압 펌프이다. 유압 기계가 유압 펌프로서 뿐만 아니라 유압 모터로서 사용되는 것도 가능하다. 또한, 유압 기계가 조절 가능한 선회 각을 갖는 것도 가능하고, 이로써 유압 기계의 체적이 조절되는 것도 가능하다.
바람직하게는 구동 제어 장치가 부하의 설정 운동 곡선에 따라 모터를 제어함으로써, 간단한 제어가 가능해진다.
또한, 전자 유압 장치가 개방된 유압 회로로서 설계되는 것이 가능하다.
달리 표현하면, 유압 부하의 조절을 위한 회전 속도 가변 펌프를 포함하는 시스템에서, 개방된 회로 내에 추가로 브레이크 밸브가 배치되어, 부하로부터 배출되는 오일을 스로틀한다. 이로써, 특히 부하의 제동 과정이 정확하게 제어될 수 있다. 바람직하게는 회전 속도 제어식 모터의 구동 제어 장치가 부하의 설정 운동 곡선에 따라 전기 모터를 제어할 뿐만 아니라 브레이크 밸브도 제어할 수 있다. 바람직하게는 상기 설정 운동 곡선이 구동 제어 장치에 의해 독자적으로 결정된다.
전자 유압 장치에 의해, 간단한 방식으로 부하의 다이내믹하고 진동 없는 위치 제어가 가능해진다. 따라서, 장치 기술적으로 간단한 방식으로, 예컨대 전자 유압 차축으로서 형성된 부하에 대한 구동 장치로부터 직접적인 브레이크 밸브 제어를 가진 위치 및 속도 조절이 제공된다. 달리 표현하면, 상기 기능은, 폐쇄 축을 더 정확하고 더 다이내믹하게 포지셔닝하기 위해 브레이크 밸브가 구동 장치로부터 직접 제어되도록 확장될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에서, 구동 제어 장치는 기계 제어부에 대한 인터페이스를 포함한다. 상기 인터페이스는 예컨대 버스 또는 버스 시스템이다. 인터페이스를 통해, 기계 제어부에 의해 부하의 제어를 위한 적어도 하나의 설정 값이 구동 제어 장치 내로 공급될 수 있다. 설정 값은 예컨대 부하의 설정 위치, 예컨대 가동 공구 또는 유압 실린더 형태의 부하에서 피스톤 위치이다. 설정 위치는 또한 예컨대 절대 값이다. 구동 제어 장치는 바람직하게는 설정 위치로부터 그리고 실제 위치로부터 독자적으로 설정 운동 곡선을 결정할 수 있도록 설계된다. 대안으로서 또는 추가로, 설정 값으로서 설정 힘 또는 목표 힘이 제공될 수 있다. 기계 제어부는 부하에 대한 순차 프로그램을 포함할 수 있어서, 하나 또는 다수의 설정 값이 순차 프로그램을 실행할 때 구동 제어 장치에 공급될 수 있다. 실제 힘 및 거리 조절은 바람직하게는 구동 제어 장치에서 이루어지므로, 부하의 제어를 위한 제어 시간이 더 단축된다.
부하는 예컨대 특히 차동 실린더로서 형성될 수 있는 유압 실린더이다. 부하 또는 유압 실린더는 또한 2개의 유압 부하 접속부를 포함할 수 있다. 유압 실린더가 제공되면, 이 유압 실린더는 바람직하게는 제 1 압력 챔버를 제 2 압력 챔버로부터 분리하는 피스톤을 포함하고, 상기 제 2 압력 챔버는 피스톤 로드에 의해 관통될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에서, 센서, 특히 거리 측정 시스템은 부하의 위치를 검출하기 위해 제공된다. 부하가 유압 실린더이면, 상기 센서에 의해 특히 유압 실린더의 피스톤의 위치가 검출된다. 검출된 위치는 구동 제어 장치에 공급될 수 있다. 이로 인해, 구동 제어 장치에서 매우 신속한 신호 처리가 이루어지고, 검출된 부하 위치는 예컨대 브레이크 밸브의 제어를 위한 기초로서 사용될 수 있다. 이로 인해, 고-다이내믹한 그리고 신속한 제어 또는 조절이 이루어진다. 이에 반해 종래 기술에서는 검출된 위치가 기계 제어부에 공급된다.
구동 제어 장치를 통한 상기 제어부를 더 개선하기 위해, 상기 제어부는 바람직하게는 위치 제어 컴포넌트들 포함한다. 상기 위치 제어 컴포넌트는 부하의 위치를, 특히 유압 실린더로서 형성된 부하의 피스톤의 위치를 제어한다. 상기 위치 제어 컴포넌트에는 센서의 특히 현재 위치, 예컨대 부하 위치 또는 피스톤 위치가 공급될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에서, 구동 제어 장치의 위치 제어 컴포넌트에 의해 브레이크 밸브를 제어하는 것이 가능하므로, 제어가 매우 신속히 실시될 수 있다.
또한, 기계 제어부의 설정 값 또는 설정 값들이 위치 제어 컴포넌트 내로 공급되는 것이 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시 예에서, 구동 제어 장치는 압력 조절기 컴포넌트를 포함한다. 모터는 압력 조절기 컴포넌트에 따라 제어될 수 있다. 바람직하게는, 유압 기계의 출력 측에서 실제 압력을, 특히 직접 검출할 수 있는 압력 센서가 제공된다. 따라서, 실제 압력이 유압 기계와 부하 사이에서 탭(tap)될 수 있다. 실제 압력의 값은 구동 제어 장치, 특히 그 압력 조절기 컴포넌트에 공급될 수 있다.
또한, 바람직하게는 부하 접속부들 중 하나에 또는 각각의 부하 접속부에 하나의 압력 센서가 접속될 수 있다. 압력 센서에 의해 또는 압력 센서들에 의해, 상응하는 실제 압력이 측정될 수 있다. 검출된 값 또는 검출된 값들은 유압 장치의 제어를 더욱 개선하기 위해, 구동 제어 장치에, 특히 압력 조절기 컴포넌트에 공급될 수 있다.
또한, 실제 압력 또는 실제 압력들이 압력 조절기 컴포넌트에 대한 대안으로서 또는 추가로 위치 제어 컴포넌트에 공급되는 것이 가능하다.
바람직하게는 구동 제어 장치가 모터에 대한 속도 조절기 컴포넌트를 포함한다. 모터는 속도 조절기 컴포넌트에 따라 제어될 수 있다. 바람직하게는 또한 회전 속도 센서 또는 속도 센서가 모터의 실제 회전 속도를 검출하기 위해 제공된다. 검출된 값들은 구동 제어 장치에, 특히 속도 조절기 컴포넌트에 공급될 수 있다.
또한, 구동 제어 장치는 모터에 대한 전류 조절기 컴포넌트를 포함할 수 있다. 모터는 전류 조절기 컴포넌트에 따라 제어될 수 있다. 이 경우 바람직하게는 회전각 센서가 모터의 실제 회전각을 검출하기 위해 제공된다. 검출된 값들은 구동 제어 장치에, 특히 전류 조절기 컴포넌트에 공급될 수 있다.
간단한 방식으로 부하의 방향을 제어하기 위해, 방향 밸브가 제공될 수 있다. 상기 방향 밸브를 통해 부하가 유압 기계에 연결될 수 있으므로, 부하가 제 1 방향 및 제 2 방향으로 이동된다. 바람직하게는, 방향 밸브의 밸브 슬라이드의 제 1 스위칭 위치에서, 유압 기계는 유압 실린더의 제 1 압력 챔버에 연결된다. 또한, 상기 제 1 스위칭 위치에서, 제 2 압력 챔버로부터 오일을 배출하기 위해, 상기 방향 밸브를 통해 제 2 압력 챔버로부터 배출 유동 경로가 제공될 수 있다. 배출 유동 경로는 방향 밸브의 하류에서 특히 브레이크 밸브를 통해 제 1 압력 챔버에, 또는 특히 재생 밸브 또는 회복 밸브를 통해 탱크에 연결될 수 있다. 또한, 방향 밸브의 밸브 슬라이드의 제 2 스위칭 위치에서, 제 1 압력 챔버에 연결된 방향 밸브의 접속부가 차단되고, 제 2 압력 챔버는 유압 기계에 연결된다. 따라서, 압력 매체는 제 2 압력 챔버 내로 송출될 수 있고, 제 1 압력 챔버로부터의 압력 매체는 예컨대 브레이크 밸브 및/또는 재생 밸브를 통해 탱크로 배출된다.
또한, 방향 밸브의 밸브 슬라이드의 제 3 스위칭 위치에서, 유압 실린더의 2개의 압력 챔버는 서로 연결될 수 있다. 그러면, 유압 기계에 대한 연결은 차단될 수 있다. 또한, 제 3 스위칭 위치에서 배출 유동 경로는 특히 스로틀되어 개방 제어될 수 있다. 배출 유동 경로는 방향 밸브의 하류에서, 특히 재생 밸브를 통해 탱크에 연결될 수 있다. 따라서, 제 3 스위칭 위치에서, 간단한 방식으로 일종의 스로틀된 부유 위치가 달성될 수 있다. 또한, 제 3 스위칭 위치에서 압력 챔버들 사이의 유체 연결도 스로틀되어 형성될 수 있다.
달리 표현하면, 제 1 압력 챔버에 연결된 제 1 작동 접속부, 및 제 2 압력 챔버에 연결된 제 2 작동 접속부를 포함하는 방향 밸브가 제공된다. 또한, 방향 밸브는 유압 기계에 연결된 압력 접속부, 및 배출 경로에 연결된 재순환 접속부를 포함할 수 있다. 방향 밸브의 밸브 슬라이드의 제 1 스위칭 위치에서, 압력 접속부는 제 1 작동 접속부에 그리고 제 2 작동 접속부는 재순환 접속부에 연결될 수 있다. 제 2 스위칭 위치에서, 제 1 작동 접속부 및 재순환 접속부는 차단되고, 압력 접속부는 제 2 작동 접속부에 연결될 수 있다. 또한, 제 3 스위칭 위치에서 제 1 작동 접속부, 제 2 작동 접속부 및 재순환 접속부는 연결될 수 있고, 압력 접속부는 차단된다. 방향 밸브의 재순환 접속부에 접속된 배출 경로는 바람직하게는 재생 밸브를 통해 탱크에 및/또는 브레이크 밸브를 통해 제 1 압력 챔버에 연결될 수 있다.
바람직하게 브레이크 밸브는 한편으로는 유압 실린더의 제 1 압력 챔버에 그리고 다른 한편으로는 배출 유동 경로 또는 배출 경로에 연결된다. 브레이크 밸브를 통해, 제 1 압력 챔버와 배출 유동 경로 또는 배출 경로 사이의 압력 매체 연결이 개폐 제어될 수 있다. 바람직하게는 브레이크 밸브의 밸브 슬라이드는 비례적으로 조절될 수 있어서, 브레이크 밸브는 필요에 따라 사용될 수 있다. 밸브 슬라이드의 제 1 스위칭 위치에서 바람직하게는 압력 매체 연결이 개방 제어되고, 제 2 스위칭 위치에서 폐쇄 제어된다. 브레이크 밸브는 예컨대 2/2 방향 비례 밸브이다.
전술한 브레이크 밸브에 대한 대안으로서 또는 추가로, 방향 밸브가 비례적으로 조절될 수 있어서 브레이크 밸브 기능을 수행하는 것이 가능하다. 비례 조절 가능성에 의해, 각각의 스위칭 위치에서 개방 단면이 제어될 수 있다. 따라서, 방향 밸브는 제 1 스위칭 위치, 제 2 스위칭 위치 및 제 3 스위칭 위치를 가질 수 있다.
유압 장치에서 재생 밸브에 의해 바람직하게는 탱크에 대한 연결이 개폐 제어될 수 있다.
바람직하게는 방향 밸브 및/또는 재생 밸브가 구동 제어 장치를 통해 제어되어, 상기 밸브 또는 상기 밸브들은 최소 제어 시간으로 제어될 수 있다.
더 바람직하게는 제 1 압력 챔버와 방향 밸브 사이의 유동 경로 내에 배치된 차단 밸브가 제공될 수 있다. 상기 차단 밸브를 통해, 제 1 압력 챔버와 방향 밸브 사이의 압력 매체 연결이 개폐 제어될 수 있다. 차단 밸브는 예컨대 로직 밸브이다. 차단 밸브는 밸브 바디를 포함하고, 상기 밸브 바디에는 밸브 시트가 할당된다. 밸브 바디는 또한 방사방향 칼라를 포함할 수 있어서, 밸브 시트를 향한 그 측면에 2개의 제어면이 형성될 수 있다. 제 1 제어면은 링면으로서 그리고 제 2 제어면은 단부면으로서 형성될 수 있다. 밸브 바디가 밸브 시트 상에 놓이면, 단부면에는 제 1 작동 접속부로부터의 압력 매체가 제공될 수 있고, 링면에는 제 1 압력 챔버로부터의 압력 매체가 제공될 수 있다. 밸브 바디가 밸브 시트로부터 분리되면, 제 1 압력 챔버와 방향 밸브의 제 1 작동 접속부 사이의 압력 매체 연결이 개방 제어될 수 있다. 따라서, 링면과 단부면에는 개방 제어된 유동 경로로부터의 압력 매체가 제공될 수 있다. 밸브 바디는 밸브 시트로부터 멀리 향한 그 측면에 바람직하게는 제어면을 포함하고, 상기 제어면의 크기는 단부면과 링면의 합에 상응할 수 있다. 제어면을 통해 밸브 바디에는 밸브 시트를 향한 방향으로 밸브 스프링의 힘이 제공될 수 있다. 또한, 제어면은 제어 챔버를 한정할 수 있고, 상기 제어 챔버는 스로틀을 통해 유압 실린더의 제 1 압력 챔버와 차단 밸브 사이의 유동 경로에 연결될 수 있다. 또한, 바람직하게는 제어 챔버가 제어 밸브를 통해 탱크에 연결될 수 있다. 따라서, 상기 제어 밸브를 통해 제어 챔버와 탱크 사이의 압력 매체 연결이 개폐 제어될 수 있다. 차단 밸브를 개방하기 위해, 바람직하게는 제어 챔버와 탱크 사이의 압력 매체 연결이 개방 제어된다. 제어 밸브가 기계 제어부를 통해 제어될 수 있고, 이는 유압 장치의 안전성을 높이는데, 그 이유는 유압 실린더의 제 1 압력 챔버가 기계 제어부를 통해 유압 기계로부터 분리될 수 있기 때문이다.
본 발명의 다른 실시 예에서, 구동 제어 장치는 부하에 대한 모델 기반 상태 제어부를 포함한다. 따라서, 예컨대 실제 크기가 계산될 수 있고 간접적으로 조절될 수 있어서, 센서들이 절감될 수 있다. 예컨대 거리 측정 시스템의 위치에 의해 가속도가 계산될 수 있고 간접적으로 조절될 수 있다. 대안으로서 또는 추가로, 유압 실린더의 압력 챔버들 내의 압력들을 통해 피스톤의 가속도가 계산되고 간접적으로 조절될 수 있다.
본 발명에 따라, 전술한 양상들 중 하나 또는 다수에 따른 전자 유압 장치를 구비한 유압 차축이 제공된다. 유압 차축은 본 명세서의 범위에서 유압 액추에이터, 예컨대 유압 실린더, 및 액추에이터를 유체로 제어하는 유압 또는 전자 유압 장치를 의미한다. 이러한 유압 차축은 컴팩트하며 강력한 구동 장치이다. 상기 유압 차축은 다수의 산업적 자동화 응용에, 예컨대 프레스, 플라스틱 기계, 벤딩 머신 등에 사용된다. 특히 이러한 구동 장치는 적어도 2개의 운동 과정, 즉 신속한 전달 운동(이하, 신속 과정 또는 신속 행정이라 함) 및 힘을 제공하는 작동 운동(이하, 힘 과정, 작동 행정 또는 프레스 과정이라 함)을 실시하도록 설계된다. 본 발명에 따른 유압 차축에 의해, 바람직하게는 높은 다이내믹에도 불구하고 거의 진동 없이 포지셔닝되는 것이 가능해진다. 달리 표현하면, 구동 장치에서 밸브 제어를 포함하는 완전한 제어 기능이 이루어지고 그에 따라 기계 제어부와 무관하게 폐쇄 차축에 대한 해결책이 제공될 수 있는, 회전 속도 가변 펌프 구동 장치에 대한 표준화된 서브시스템 해결책, 예컨대 시트로닉스가 제공된다. 이로 인해, 더 높은 정확도 및 더 높은 다이내믹이 달성될 수 있다, 이에 반해, 지금까지의 해결책에서 브레이크 밸브는 상위의 기계 제어부로부터 제어되어서, 다양한 인터페이스에서 버스 사이클 시간이 관련 액추에이터의 제어 시에 부분적으로 가변 데드 타임을 야기하므로, 좋지 않은 제어 가능성 및 성능 저하를 야기한다. 따라서, 또한 유압 차축에서 기계 제어부가 밸브 장치, 특히 브레이크 밸브에 따라 조정될 필요가 없는데, 그 이유는 이것이 구동 제어 장치에 의해 수행되기 때문이다. 따라서, 부하를 제어하는 구동 제어 장치에 대한 제조업자는 이것을 추가로 다른 제어 과제를 위해, 특히 브레이크 밸브의 제어를 위해 형성할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예들이 하기에서 도면을 참고로 상세히 설명된다.
도 1은 유압 차축의 개략적인 측면도.
도 2는 유압 차축 내에서 일 실시 예에 따른 본 발명의 전자 유압 장치의 회로도.
도 3은 일 실시 예에 따른 전자 유압 장치의 개략적인 회로도.
도 4는 전자 유압 장치의 제어 다이어그램.
도 1에는 유압 차축(1)이 개략적으로 도시되어 있다. 상기 차축(1)은 차동 실린더로서 형성된 유압 실린더(2)를 포함한다. 유압 실린더(2)의 피스톤 로드(4)는 이동 가능하다. 유압 실린더(2)는 지지 구조(6) 내에 지지된다. 상기 지지 구조는 여기서 높이(a) 및 폭(b)을 갖는다. 유압 실린더(2)는 유압 기계(8)를 통해 작동된다. 도 1의 유압 차축은 성형기에 사용된다.
도 2에는 유압 실린더(2)를 제어하기 위한 본 발명에 따른 전자 유압 장치(10)가 도시되어 있다. 전자 유압 장치는 유압 펌프로서 상기 유압 실린더(2)를 구동하는 유압 기계(12)를 포함한다. 유압 기계(12)는 회전 속도 제어식 전기 모터(14)에 의해 구동된다. 모터(14)의 제어를 위해, 구동 제어 장치(16)가 제공된다. 구동 제어 장치(16)는 버스-인터페이스(18)를 통해 기계 제어부(20)에 연결된다.
구동 제어 장치(16)는 모터(14)와 더불어 또한 방향 밸브(22)를 제어한다. 상기 방향 밸브(22)는 제 1 작동 접속부(A)를 포함하고, 상기 작동 접속부(A)는 유압 실린더(2)의 제 1 압력 챔버(24)에 연결된다. 또한 방향 밸브(22)는 제 2 작동 접속부(B)를 포함하고, 상기 작동 접속부(B)는 유압 실린더(2)의 제 2 압력 챔버(26)에 연결되며, 상기 제 2 압력 챔버(26)는 피스톤 로드(4)에 의해 관통되므로 링 챔버로서 형성된다. 유압 기계(12)는 압력 접속부(P)를 통해 방향 밸브(22)에 접속된다. 또한, 재순환 접속부(R)가 제공된다. 상기 재순환 접속부(R)에는 배출 경로(28)가 접속된다. 배출 경로(28)는 유동 방향으로 볼 때 방향 밸브(22)로부터 멀리 분기되고, 한편으로는 재생 밸브(30)에 연결되고, 다른 한편으로는 브레이크 밸브(32)에 연결된다. 방향 밸브(22)의 밸브 슬라이드의 제 1 스위칭 위치(a)에서, 유압 기계(12)는 제 1 압력 챔버(24)에 연결되며, 제 2 압력 챔버(26)는 배출 경로(28)에 연결된다. 이에 반해, 제 2 스위칭 위치(b)에서는 유압 기계(12)가 제 2 압력 챔버(26)에 연결되며, 다른 접속부들(A 및 R)은 차단된다. 제 3 스위칭 위치(c), 즉 중간 위치에서, 2개의 압력 챔버들(24 및 26)과 배출 경로(28)는 서로 연결된다.
방향 밸브(22)와 제 1 압력 챔버(24) 사이에 유체 공학적으로 차단 밸브(34)가 배치된다. 상기 차단 밸브(34)는 방향 밸브(22), 특히 작동 접속부(A)와 제 1 압력 챔버(24) 사이의 압력 매체 연결을 개폐 제어한다. 차단 밸브(34)는 기계 제어부(20)를 통해 작동될 수 있고, 이는 파선 화살표(36)로 표시된다. 차단 밸브(34)의 밸브 바디는 밸브 시트에 할당된다. 밸브 시트 측에 스텝을 가진 밸브 바디가 형성됨으로써, 밸브 바디는 제어면으로서 링면 및 단부면을 포함한다. 밸브 바디가 밸브 시트 상에 놓이면, 단부면에는 방향 밸브(22)의 작동 접속부(A)의 압력 매체가 제공되고, 링면에는 제 1 압력 챔버(24)의 압력 매체가 제공된다. 밸브 시트로부터 분리된 상태에서, 링면들 및 단부면들에는 방향 밸브(22)와 제 1 압력 챔버(24) 사이의 유동 경로 내의 압력 매체가 제공된다. 밸브 시트로부터 멀리 향한 밸브 바디의 측면에 제어면을 통해 제 1 압력 챔버(24)의 압력 매체가 제공될 수 있고, 상기 압력 매체는 제어 라인(38)을 통해 스로틀되어 탭(tap)된다. 이 경우, 제어면의 크기는 링면과 단부면의 합에 상응한다. 또한, 제어면에는 밸브 시트의 방향으로 밸브 스프링의 힘이 제공된다. 밸브 시트로부터 멀리 향한 차단 밸브(34)의 제어면은 또한 제어 밸브(40)를 통해 탱크(42)에 연결될 수 있다. 이 경우, 제어 밸브는 2/2 전환 밸브로서 형성된다. 제어 밸브는 밸브 시트로부터 멀리 향한 차단 밸브(34)의 밸브 바디의 제어면과 탱크(42) 사이의 압력 매체 연결을 개폐 제어할 수 있다. 제어 밸브는 기계 제어부(20)를 통해 제어된다.
브레이크 밸브(32)는 전술한 바와 같이 배출 경로(28)에 연결되고 또한 방향 밸브(22)의 작동 접속부(A)에 접속된다. 후자의 접속은 차단 밸브(34)와 방향 밸브(22) 사이에서 이루어진다. 브레이크 밸브(32)는 이 경우 2/2 비례 밸브로서 형성된다. 브레이크 밸브는 방향 밸브(22)의 재순환 접속부(R)와 작동 접속부(A) 사이의 압력 매체 연결을 개폐 제어하고, 밸브 슬라이드는 다수의 중간 위치를 가질 수 있다.
재생 밸브(30)는 배출 경로(28)와 탱크(42) 사이의 연결을 개폐 제어할 수 있는 전환 밸브이다.
방향 밸브(22), 브레이크 밸브(32) 및 재생 밸브(30)는 모두 구동 제어 장치(16)를 통해 제어된다.
구동 제어 장치(16)가 피스톤 로드(4)에 연결된, 유압 실린더(2)의 피스톤(44)의 현재 위치를 검출할 수 있기 위해, 거리 측정 시스템(46)이 제공된다. 상기 거리 측정 시스템은 신호 라인(48)을 통해 구동 제어 장치(16)에 연결된다. 또한, 압력 센서(50)가 제 1 압력 챔버(24)와 차단 밸브(34) 사이에 제공되고, 상기 압력 센서는 압력을 신호 라인(52)을 통해 구동 제어 장치(16)로 전달한다. 다른 압력 센서(53)는 제 2 압력 챔버(26)와 방향 밸브(22) 사이에 배치되고, 신호 라인(54)을 통해 압력을 구동 제어 장치(16)로 전달한다. 방향 밸브(22)와 유압 기계(12) 사이에 압력 센서(56)가 배치되고, 상기 압력 센서(56)는 신호 라인(58)을 통해 구동 제어 장치(16)에 연결됨으로써 상기 구동 제어 장치(16)에 압력을 전달한다.
신속 과정에서 유압 실린더(2)의 피스톤 로드(4)를 빼내기 위해, 방향 밸브(22)는 그 제 1 스위칭 위치(a)로 스위칭된다. 제어 밸브(40)가 개방 제어되므로, 차단 밸브(34)도 개방 제어된다. 재생 밸브(30)는 폐쇄 제어된다. 그리고 나서, 브레이크 밸브(32)를 통해 제 2 압력 챔버(26)와 제 1 압력 챔버(24) 사이의 압력 매체 연결이 제어될 수 있다. 피스톤 로드를 빼내기 위해, 유압 기계(12)는 압력 매체를 방향 밸브(22) 및 차단 밸브(34)를 통해 제 1 압력 챔버(24) 내로 송출하므로, 피스톤 로드(4)를 가진 피스톤(44)이 빼내는 방향으로 이동된다. 제 2 압력 챔버(26)에 의해 변위된 압력 매체는 방향 밸브(22), 브레이크 밸브(32) 및 차단 밸브(34)를 통해 제 1 압력 챔버(24) 내로 흐른다. 체적 흐름은 이 경우 브레이크 밸브(32)를 통해 조절될 수 있다.
피스톤(24)을 그 위치로 유지하기 위해, 방향 밸브(22)는 그 중간 스위칭 위치(c)로 스위칭된다. 차단 밸브(34)는 제어 밸브(40)가 개방 제어됨으로써, 개방된다. 필요한 경우, 재생 밸브(30)가 개방 제어될 수 있지만, 스위칭 위치(c)에서는 재순환 접속부(R)와 작동 접속부(A 및 B) 사이의 스로틀된 연결이 주어지는 것이 바람직하다. 이로 인해, 피스톤(44)에 대한 일종의 스로틀된 부유 위치가 가능해진다.
피스톤 로드(4)를 집어넣기 위해 방향 밸브(22)는 그 스위칭 위치(b)로 스위칭된다. 이 경우, 제어 밸브(40)가 개방 제어됨으로써, 차단 밸브(34)도 개방 제어된다. 또한, 재생 밸브(30)가 개방 제어된다. 유압 기계(12)는 압력 매체를 제 2 압력 챔버(28) 내로 송출할 수 있고, 압력 매체는 제 1 압력 챔버(24)로부터 차단 밸브(34), 브레이크 밸브(32) 및 재생 밸브(30)를 통해 탱크(42)로 배출될 수 있다. 브레이크 밸브(32)를 통해, 제 1 압력 챔버(24)로부터 탱크(24)로의 체적 흐름이 제어될 수 있다.
피스톤 로드(4)를 빼내고 집어넣을 때 브레이크 밸브(32)는 구동 제어 장치(16)를 통해 제어되기 때문에, 집어넣고 빼내는 과정의 정확한 제어와 동시에 매우 짧은 제어 시간이 달성된다. 이 경우, 구동 제어 장치(16)는 예컨대 1 ms의 클록킹을 갖는다. 이에 반해, 기계 제어부(20)는 100 ms의 클록킹을 가질 수 있다. 모터(14) 및 브레이크 밸브(32) 및 밸브들(30 및 22)의 제어는 상이한 제어부를 통해 이루어지는 것이 아니라, 장치 기술적으로 간단히 구동 제어 장치(16)를 통해 이루어진다.
도 3에는 전자 유압 장치(10)가 개략적으로 도시되어 있다. 이 경우, 브레이크 밸브(32), 피스톤(44)을 가진 유압 실린더(2), 거리 측정 시스템(46), 유압 기계(12), 모터(14), 구동 제어 장치(16) 및 기계 제어부(20)가 단순화되어 도시되어 있다.
모터(14)는 모터(14)에 전류(I)를 공급하는, 구동 제어 장치(16)의 전류 조절기 컴포넌트(60)를 통해 제어될 수 있다. 도시되지 않은 회전각 센서를 통해 상기 전류 조절기 컴포넌트는 모터(14)의 실제 회전각(62)을 검출한다. 또한, 구동 제어 장치(16)는 속도 조절기 컴포넌트(64)를 포함한다. 상기 속도 조절기 컴포넌트(64) 내로 모터(14)의 실제 회전 속도(66)가 공급되고, 상기 실제 회전 속도(66)는 도시되지 않은 회전 속도 센서를 통해 검출된다. 속도 조절기 컴포넌트(64)는 전류 조절기 컴포넌트(60)에 연결된다. 또한, 구동 제어 장치(16)는 압력 조절기 컴포넌트(68)를 포함한다. 상기 압력 조절기 컴포넌트는 도 3에 따라 유압 기계(12)의 출력 측에서 실제 압력(70)을 검출한다. 실제 압력(70)은 예컨대 도 2에 상응하게 압력 센서(56)에 의해 탭(tap)될 수 있다. 또한, 압력 조절기 컴포넌트(68)에 대해 유압 실린더(2)의 압력 챔버들(24 및 26)의 실제 압력이 검출될 수 있다. 압력 조절기 컴포넌트(68)는 속도 조절기 컴포넌트(64)에 연결된다. 또한, 압력 조절기 컴포넌트(68)는 구동 제어 장치(16)의 위치 제어 컴포넌트(72)에 연결된다. 압력 조절기 컴포넌트(68)는 유압 기계(12)의 실제 압력 또는 실제 압력들 및/또는 실제 체적 흐름을 위치 제어 컴포넌트(72)에 제공할 수 있고, 이는 화살표(74)로 표시되어 있다. 위치 제어 컴포넌트(72)는 압력 조절기 컴포넌트(68)에게 유압 기계(12)에 대한 설정 압력 또는 설정 압력들 및/또는 설정 체적 흐름을 사전 설정할 수 있고, 이는 화살표(76)로 표시되어 있다. 거리 측정 시스템(46)을 통해 위치 제어 컴포넌트(72)는 또한 피스톤(44)의 현재 위치(78)를 검출한다. 기계 제어부(20)는 순차 프로그램(80)을 포함한다. 상기 순차 프로그램은 위치 제어 컴포넌트(72)에게 유압 실린더(2)에 대한 목표 위치 및 목표 힘(82)을 사전 설정한다. 실제 압력(70) 또는 실제 압력들은 또한 추가로 위치 제어 컴포넌트(72)에 전달될 수 있고, 이는 화살표(84)로 표시되어 있다. 또한, 도 3에는 체적 흐름(86)이 화살표로 표시되어 있다.
도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 유압 실린더(2)의 축 운동은 중앙에서 구동 제어 장치(16)를 통해 조정된다. 밸브 제어, 특히 브레이크 밸브(32)의 제어는 마찬가지로 구동 제어 장치(16)로부터 이루어진다. 또한, 유압 실린더(2)에 대한 힘 및 거리 조절은 구동 제어 장치(16)에서 실시된다. 전술한 바와 같이, 지금까지의 해결책에서는 밸브 제어, 특히 브레이크 밸브(32)의 제어가 상위의 기계 제어부(20)로부터 이루어졌다. 다양한 인터페이스 및 버스 사이클 시간으로 인해, 관련 액추에이터의 제어 시에 부분적으로 가변 데드 타임이 야기된다. 이는 공지된 해결책들에서 좋지 않은 조절 가능성 및 그에 따라 더 낮은 성능을 야기한다. 또한, 본 발명에 따른 구동 제어 장치(16)에 의해 밸브 및 모터의 제어가 기계 제어부(20)와 무관하게 형성될 수 있어서, 기계 제조업자는 그 기계 제어를 컴포넌트 제조업자의 밸브 제어에 따라 조정할 필요가 없다.
도 4는 제어기 구조를 개략적으로 도시한다. 구동 제어 장치(16) 및 기계 제어부(20)가 도시되어 있다. 구동 제어 장치(16)는 속도 조절기 컴포넌트(64), 압력 조절기 컴포넌트(68), 위치 제어 컴포넌트(72) 및 체적 흐름 조절기 컴포넌트(88)를 포함한다. 또한, 모터(14), 유압 기계(12), 압력 센서(56), 거리 측정 시스템(46) 및 고객 맞춤형 유압 시스템(90)이 도시된다.
도 4에 따라 구동 제어 장치(16)에서 속도 조절기 컴포넌트와 컴포넌트들(68, 88 및 72) 사이에 조절 컴포넌트(92)에 대한 최소값이 제공된다. 조절 컴포넌트(92)는 압력 조절기 컴포넌트(68)에 연결되고, 기계 제어부(20)를 통해 작동될 수 있는 스위치(94)를 통해 위치 제어 컴포넌트(72)에 또는 체적 흐름 조절기 컴포넌트(88)에 연결될 수 있다.
유압 차축용 전자 유압 장치가 개시되어 있다. 이 장치는 부하의 구동을 위한 유압 기계를 포함한다. 유압 기계는 전기 모터를 통해 구동될 수 있고, 상기 전기 모터는 구동 제어 장치를 통해 제어될 수 있다. 추가로, 구동 제어 장치는 부하의 제동 과정을 정확히 제어하는 브레이크 밸브를 제어할 수 있다.
1 유압 차축
2 유압 실린더
4 피스톤 로드
6 지지 구조
8 유압 기계
10 전자 유압 장치
12 유압 기계
14 모터
16 구동 제어 장치
18 버스 인터페이스
20 기계 제어부
22 방향 밸브
24 제 1 압력 챔버
26 제 2 압력 챔버
28 배출 경로
30 재생 밸브
32 브레이크 밸브
34 차단 밸브
36 화살표
38 제어 라인
40 제어 밸브
42 탱크
44 피스톤
46 거리 측정 시스템
48 신호 라인
50 압력 센서
52 신호 라인
53 압력 센서
54 신호 라인
56 압력 센서
58 신호 라인
60 전류 조절기 컴포넌트
62 실제 회전각
64 속도 조절기 컴포넌트
66 실제 회전 속도
68 압력 조절기 컴포넌트
70 실제 압력
72 위치 제어 컴포넌트
74 화살표
76 화살표
78 위치
80 순차 프로그램
82 목표 위치 및 목표 힘
84 화살표
86 체적 흐름
88 체적 흐름 조절기 컴포넌트
90 유압 시스템
92 최소값 조절 컴포넌트
94 스위치
A, B 작동 접속부
P 압력 접속부
R 재순환 접속부
I 전류

Claims (11)

  1. 유압 부하(2)의 조절을 위한 유압 기계(12), 및 상기 부하(2)로부터 배출되는 오일을 스로틀하기 위한 브레이크 밸브(32)를 포함하고, 상기 부하(2)는 구동 제어 장치(16)에 의해 제어되며 상기 유압 기계(12)를 구동하는 회전 속도 제어식 모터(14)를 포함하는, 전자 유압 장치에 있어서,
    상기 구동 제어 장치(16)에 의해 상기 브레이크 밸브(32)가 제어되는 것을 특징으로 하는 전자 유압 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 구동 제어 장치(16)는 상기 모터(14)를 상기 부하(2)의 설정 운동 곡선에 따라 제어하는 것을 특징으로 하는 전자 유압 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전자 유압 장치는 개방된 유압 회로로서 설계되는 것을 특징으로 하는 전자 유압 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부하(2)의 위치, 특히 유압 실린더(2)로서 형성된 부하의 피스톤(44)의 위치를 검출하기 위한 센서(46)가 제공되고, 검출된 위치는 상기 구동 제어 장치(16)에 공급되는 것을 특징으로 하는 전자 유압 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유압 기계(12)의 출력 측에서 실제 압력을 검출할 수 있는 압력 센서(56)가 제공되고, 상기 실제 압력의 값은 상기 구동 제어 장치(16)에 공급되는 것을 특징으로 하는 전자 유압 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 방향 밸브(22)가 제공되고, 상기 부하(2)를 제 1 방향 및 제 2 방향으로 이동시키기 위해, 상기 부하(2)는 상기 방향 밸브(22)를 통해 상기 유압 기계(12)에 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 전자 유압 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 유압 실린더(2)로서 형성된 부하의 2개의 압력 챔버(24, 26)가 상기 브레이크 밸브(32)에 연결될 수 있고 및/또는 상기 브레이크 밸브(32)에 의해 상기 압력 챔버들(24, 26) 중 적어도 하나로부터의 압력 매체가 스로틀되어 배출될 수 있는 것을 특징으로 하는 전자 유압 장치.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 방향 밸브(22)는 비례적으로 조절될 수 있고 추가로 브레이크 밸브로서 사용되는 것을 특징으로 하는 전자 유압 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 유압 실린더(2)로서 형성된 부하의 제 1 및/또는 제 2 압력 챔버(24, 26)에 대해 탱크(42)와의 압력 매체 연결을 개폐 제어하기 위해 재생 밸브(30)가 제공되는 것을 특징으로 하는 전자 유압 장치.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 제어 장치(16)에 의해 상기 방향 밸브(22) 및/또는 상기 재생 밸브(30)가 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 전자 유압 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 전자 유압 장치를 구비한 유압 차축.
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