KR20210133213A

KR20210133213A - 유압 회로 장치의 건강 상태를 결정하는 방법

Info

Publication number: KR20210133213A
Application number: KR1020217024131A
Authority: KR
Inventors: 몰리 버틀러; 마르쿠스 에레라
Original assignee: 댄포스 파워 솔루션즈 인크.
Priority date: 2019-03-05
Filing date: 2020-03-04
Publication date: 2021-11-05
Also published as: US11274684B2; WO2020180923A1; US20200284275A1; CN113508234A; EP3935285A1

Abstract

본 발명은 적어도 하나의 유압 유체 작업 기계(2, 3)를 포함하는 유압 회로 장치의 건강 상태를 결정하는 방법(25)에 관한 것이다. 건강 상태는 유압 회로 장치(1)의 예상 온도 정보(24)와 비교되는 유압 회로 장치(1)의 실제 온도 정보(12)를 적어도 부분적으로 사용하여 결정된다(29).

Description

유압 회로 장치의 건강 상태를 결정하는 방법

본 발명은 유압 회로 장치(hydraulic circuit arrangement)의 건강 상태를 결정하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 유압 회로 장치를 위한 제어 유닛, 및 이의 건강 상태를 결정하는 방법을 이용하는 유압 회로 장치에 관한 것이다.

기술 장비, 특히 기계적으로 이동하는 부품을 포함하는 기술 장비는 소정의 수명만을 나타내고, 그 이후에는 신뢰할 수 없고/없거나 유효성이 저감된다. 결국, 장비는 파손되거나 적어도 더 이상 효과적으로 사용할 수 없는 레벨로 저하될 것이다.

일반적으로, 장비의 예기치 않은 고장은 상당히 문제가 된다. 각 장비의 생산성이 문제가 될 수 있는 시점에서 정기적으로 0으로 크게 감소할 뿐만 아니라 일반적으로 장비는 또한 문제가 있는 상황에서는 회수 및/또는 수리되어야 한다.

이를 위한 잘 확립된 해결책은 정기 유지보수, 특히 정기 예방 유지보수이다. 여기서, 컴포넌트들은 고장날 확률이 소정 레벨을 초과하기 전에 교환된다. 이런 방식으로, 전체 장비가 사용 중에 예기치 않게 고장날 확률은 그에 따라 낮은 레벨로 떨어질 것이다. 예기치 않은 고장에 대한 확률 레벨은 주로 각 장비의 우선 순위에 따라 선택된다.

이 접근법은 누구에게나 잘 알려져 있다. 예를 들어, 자동차는 정기적 간격으로 유지보수를 필요로 한다. 통상적으로, 어떤 것이 먼저든, 허용되는 소정의 킬로미터 및 유지보수 작업들 사이에서 허용되는 소정의 시간 범위에 대해 유지보수 간격들이 스케줄링된다. 이런 방식으로, 도로에서 예기치 않은 고장이 거의 발생하지 않는다.

이런 간단한 접근법이 실제로 꽤나 효과가 있지만, 몇 가지 단점들을 갖기도 한다. 주요 문제는 이러한 고정된 일정에서는 개별 마모가 고려되지 않는다는 것이다. 예를 들어, 항상 무거운 트레일러를 끄는 자동차가 주로 산악 지역들에서 사용되는 경우의 컴포넌트들의 마모는, 교통량이 적고 약간의 커브들 및 교차로들을 갖는 잘 건설된 지방 도로에서 주로 사용되는 적재량이 적은 자동차에 비해 훨씬 더 심하다. 첫 번째 설명의 경우에는 고장에 대한 확률이 표준 확률 레벨을 초과하여 증가하는 반면, 두 번째 예시에서 부품은 너무 일찍 교체되어 (이에 따라 불필요하게) 불필요한 유지보수 작업들에 시간과 비용을 낭비시킨다.

이 문제는 다양한 접근법들을 사용하여 기술 분야에서 이미 다루어졌다.

가능한 접근법은 사용 중인 장비의 실제 성능을 설명하는 데이터를 사용하는 것이다. 실제 요청된 성능이 예상 평균 값보다 높으면 유지보수 간격들은 짧아지는 반면, 실제 요청된 성능이 예상 평균 값보다 낮으면 유지보수 간격들은 연장된다. 자동차의 예로 돌아가서 설명하면, 자동차 엔진이 요구하는 평균 출력이 설계 기준 값보다 높으면, 유지보수 간격들은 짧아진다. 이것은 조종석에서 적절한 표시로 운전자에게 표시될 것이다.

이 접근법의 문제는 각 컴포넌트/컴포넌트들의 마모를 직접 고려하지 않는다는 것이다. 대신, 마모는 각 컴포넌트들의 모델에 기반하여 근사화된다. 다시 예를 사용해 설명하면, 소정의 컴포넌트의 재료가 검출되지 않는 몇 가지 약점들을 나타내면, 각 컴포넌트의 실제(아마도 상당히 증가된) 마모는 확인되지 않으면서도 고장이 발생할 수 있다.

문제들을 완화하기 위해, 해당 컴포넌트/컴포넌트들의 실제 마모를 직접 측정하는 것이 또한 제안되었다. 결과적으로, 컴포넌트들은 실제로 교환이 필요한 경우에만 교체된다. 이에 대한 간단한 예는 브레이크 패드의 두께를 측정하는 것이다. 소정의 이의 두께 하한에 도달하거나 초과되면, 교체될 것이다.

이 접근법은 실제로 좋은 결과들을 산출하지만, 그럼에도 불구하고 일반적으로 추가 센서들이 요구된다는 점에서 단점들을 보여준다. 이러한 센서들은 항상 비용 요소이고, 소정의 장착 공간을 필요로 한다. 또한, 각 센서는 잘못된 데이터를 보여줄 때, 결함들의 원인이 될 수 있다. 그러므로, 과도한 센서들의 사용이 또한 문제가 된다.

그러므로, 센서 데이터(특히 이 목적으로만 제공되어야 하는 센서들로부터의 센서 데이터)를 적게 사용하는 동시에 시스템의 실제 건강 상태를 가능한 한 정밀하게 설명하는 데이터를 획득하는 것이 본 기술 분야에서 필요하다. 이 2개의 상충되는 요건들이 항상 소정의 타협을 요구하는 것은 분명하다. 그러므로, 여전히 개선의 여지가 많다.

그러므로, 본 발명의 목적은 종래 기술에 공지된 유압 회로 장치의 건강 상태를 결정하는 방법들에 비해 개선된 유압 회로 장치의 건강 상태를 결정하는 방법을 제안하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 종래 기술에 공지된 유압 회로 장치들을 동작시키기 위한 제어 유닛들에 비해 개선된 유압 회로 장치를 동작시키기 위한 제어 유닛을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 종래 기술에 공지된 유압 회로 장치들에 비해 개선된 유압 회로 장치를 제공하는 것이다.

현재 제안된 방법, 제어 유닛, 및 유압 회로 장치는 이러한 문제들을 해결한다.

본 발명의 제1 양태에 따라, 유압 회로 장치, 특히 적어도 하나의 유압 유체 작업 기계를 포함하는 유압 회로 장치의 건강 상태를 결정하는 방법이 제안된다. 건강 상태는 유압 회로 장치의 예상 온도 정보와 비교되는 유압 회로 장치의 실제 온도 정보를 적어도 부분적으로 사용하여 결정된다. 놀랍게도, 이러한 입력 데이터를 부분적으로/주로/(본질적으로) 독점적으로 사용함으로써, 제안된 방법에 의해 모니터링되는 유압 회로 장치의 놀랍도록 정밀한 건강 상태를 결정하는 것이 가능하다. 현재 제안된 방법의 다른 특별한 장점은 본 방법을 이용하는 데 요구되는 센서들이 비교적 저렴하고, 정밀하며 신뢰할 수 있다는 것이다. 대부분의 경우들에서, 온도 센서들은 이미 모니터링 목적으로 유압 회로 장치들에 존재한다. 그러므로, 잠재적으로 어떠한 추가 센서들도 필요하지 않다. 이미 존재하는 센서가 현재 제안된 방법에 충분하지 않은 경우(예를 들어 측정 값들의 정밀도가 충분히 높지 않은 경우)에서도, 어쨌든 사용되어야 하는 정밀하지 않은 온도 센서를 (약간) 더 정교한 온도 센서로 교환하는 것은 실현하기 쉽고 일반적으로 달성하기에 저렴하다. 소정의 경우들에서, (온도 정보 외에) 추가 정보는 합리적인 것으로 판명될 수 있다. 이 추가 정보는 몇 개만 예시로 들자면 제어 입력, 데이터베이스 또는 추가 센서들에서 비롯될 수 있다. 이러한 추가 정보를 사용하면, 일반적으로 보다 정밀한 건강 상태를 획득하는 것이 가능하다. 추가 센서들이 사용되는 경우에도, 일반적으로 비용이 적게 드는 덜 정밀한 센서들(특히 추가 정보용)을 정상적으로 사용하는 것이 가능하고/하거나 추가 센서들의 수를 감소시키는 것(이는 또한 적절한 비용 상의 장점을 가짐)이 가능하다는 것을 유념해야 한다. 특히, 대부분의 경우들에서, 현재 제안된 방법과 조합하여 이미 존재하는 기계적 하드웨어를 사용하는 것이 가능하다. 현재 사용되는 하드웨어에 대해 일부 수정들이 이루어져야 하는 경우에도, 이러한 수정들은 일반적으로 (필요하더라도) 아주 미미한 수준으로만 필요하다. 오늘날 유압 회로 장치들이 일반적으로 이미 전자 제어 회로를 가지고 있기 때문에, 또한 현재 기존 하드웨어를 사용하여 현재 제안된 방법을 수행하는 것이 가능하다. 때로는, 다소 더 강력한 전자 제어기(또는 유사한 디바이스)를 사용하는 것이 필요할 수 있다. 이러한 경우, 적절하게 더 강력한 전자 디바이스가 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 대체는 일반적으로 달성하기 쉽고 실현하기가 비교적 저렴하다. 현재 제안된 방법을 이용하기 위해 추가/별도의 전자 회로(특히 전자 제어기)를 사용해야 하는 경우에도, 이는 일반적으로 또한 매우 비용 효율적인 방식으로 실현될 수 있다. 철저하게 설명하자면, 현재 제안된 방법에 대해 별도의 전자 회로/전자 제어기를 사용하는 것이 추가 비용 부담을 쉽게 넘어설 수 있는 소정의 장점들을 나타낼 수 있음이 언급되어야 한다. 특히, 일반적으로 이러한 장치에 의해 방법의 더 높은 신뢰성이 보장될 수 있다. 현재 제안된 방법이 일반적으로 (필요하더라도) 하드웨어 장치의 미세한 수정만을 필요로 하기 때문에, 현재 제안된 방법은 심지어 드롭-인-솔루션(drop-in-solution) 및/또는 이미 사용된 기계에 대한 가능한 업그레이드를 쉽게 실현하는 것으로도 사용될 수 있다. 실제 온도 정보 및/또는 예상 온도 정보를 획득하는 방법은 본질적으로 임의적이다. 물론, 각 정보의 적합한 선택 및/또는 수정이 제안되고, 선택/수정은 실제 사용된 유압 회로 장치와 그것이 사용된 환경에 따를 수 있다. 또한, 사용된 정보의 적절한 선택/수정 및/또는 건강 상태가 결정되는 방식은 건강 상태의 요구되거나 원하는 정밀성에 기반하여 만들어질 수 있다. 또한, 건강 상태를 결정하는 방법은 나중에 더 자세히 설명되는 바와 같이 과다한 유압 회로 장치들에 이용될 수 있다.

본질적으로 모든 유형의 합리적인 예상 온도 정보가 사용될 수 있지만, 예상 온도 정보가 다음 온도 정보 획득 방법들의 그룹으로부터 적어도 부분적으로 결정되는 것이 바람직하다. 상기 온도 정보 획득 방법은 고정 온도 사용; 유압 회로 장치의 모델에 기반한 온도를 사용; 유압 회로 장치에서 이루어진 측정들에 기반한 온도 사용; 동작 시간에 기반한 온도 수정; 동작 부하에 기반한 온도 수정; 동작 부하 이력에 기반한 온도 수정; 환경 파라미터들에 기반한 온도 수정; 실제 온도 정보 이력에 기반한 온도 수정; 유압 유체의 유형에 기반한 온도 수정; 유압 유체 변경들에 기반한 온도 수정; 이전 건강 상태 데이터에 기반한 온도 수정이다. 이전 제안들 중 하나 또는 여러 가지를 사용하여, 보다 정밀한 건강 상태를 결정하는 것이 가능하다. 특히, 이러한 방식으로 다양한 영향이 고려될 수 있다. 몇 가지 예들을 들자면, 유압 회로에서 높은 출력 레벨이 요구되는 경우, 실제 온도는 일반적으로 또한 요구된 부하에 따라 가변할 것이다. 그러나, 실제 온도 변화는 일반적으로 유압 회로 장치의 실제 마모에 따라 비-선형 방식으로 가변할 것이다. 예상 온도 정보를 수정하는 것은 이러한 비-선형성을 반영하는 데 사용될 수 있다. 동일한 생각은 다른 영향, 예를 들어 환경 영향, 유압 유체 점성 등에 준용된다. 특히, 유압 회로 장치의 모든 종류의 이력 데이터를 사용하여, 건강 상태를 결정할 때 유압 회로 장치(및 이의 각 컴포넌트들)의 시간에 따른 통상적인 마모 거동을 고려하는 것이 가능하다. 통상적인 예로서, 기계적으로 이동하는 부품을 포함하는 신품 컴포넌트들을 사용할 때, 신품 컴포넌트들은 일반적으로 처음에는 다소 높은 마찰을 나타내고, 따라서 더 많은 열을 생성한다. 마찰 (및 이에 따른 생성된 온도)는 통상적으로 길들임 효과로 인해 처음에는 감소할 것이다. 이어서, 통상적인 거동은 컴포넌트들이 장기간 동안 본질적으로 균일한 마찰/열 생성을 나타낼 것이다. 일반적으로, 각 컴포넌트들의 수명 주기의 끝에서, 컴포넌트들의 마찰 및 이에 따른 생성된 열이 다시 증가하여, 건강 상태 악화를 나타낼 것이다. "마찰"에 대해 말할 때, 이런 문구는 또한 각 컴포넌트들의 증가된 플레이로 인한 유체 손실 증가 등과 같은 상이한 열 생성 효과들을 포함하거나 심지어 (적어도 부분적으로) 대체할 수 있다. 적어도 이전에 언급된 예상 온도 정보 결정 방법(특히 "초기" 온도 정보의 수정) 중 몇몇의 경우, 적어도 하나의 추가 센서가 유리하거나 심지어 필요한 것으로 판명될 수 있다.

통상적으로, 실제 온도 정보가 다음 온도 정보 획득 방법들의 그룹으로부터 적어도 부분적으로 결정되면, 건강 상태 정보의 품질이 심지어 더 증가될 수 있다. 유압 유체 온도 측정; 시간에 따른 온도 전개 측정; 유압 회로 장치에 도입된 기계적 동력 측정; 유압 회로 장치로부터 추출된 기계적 동력 측정; 환경에 대한 유압 회로 장치의 열 소산 측정; 계산으로 측정을 대체하거나 수정. 단일 온도 정보 획득 방법이 아니라, 대신 2개 또는 복수의 전술한 온도 정보 획득 방법들이 이용될 수 있음이 이해되어야 한다. 특히, 실제 온도의 측정 값에 대한 통상적인 (주요) 부작용들이 설명될 수 있다. 또한, 유압 회로 장치(컴포넌트들)의 실제 마모와 온도 정보 사이의 이전에 설명된 비-선형성은 (즉, 예상 온도 정보 외에) 실제 온도 정보에 준용된다. 적어도 이전에 언급된 실제 온도 정보 결정 방법(특히, "초기" 온도 정보의 수정) 중 몇몇의 경우, 적어도 하나의 추가 센서가 유리하거나 심지어 필요한 것으로 판명될 수 있다.

바람직하게는, 결정된 건강 상태는 그룹화될 수 있고, 그룹은 적어도 하나, 둘 또는 복수의 건강 상태 레벨(들)을 포함할 수 있다. 특히, 적어도 하나, 둘 또는 복수의 건강 상태 레벨(들)은 다음의 건강 상태 레벨의 그룹으로부터 취해질 수 있다. 유압 회로 장치의 전체 동작성 표시; 유압 회로 장치의 전체 동작성의 남은 시간 표시; 예방 유지보수 전 남은 동작 시간; 유지보수 전 남은 시간; 제안된 예방 유지보수 표시; 요구된 예방 유지보수 표시; 제안된 유지보수 표시; 권장된 유지보수 표시; 적극 권장된 유지보수 표시; 권장된 장비 미사용 표시; 임박한 오작동 표시; 오작동 표시. 상이한 건강 상태 레벨 또는 임의의 다른 유형의 건강 상태가 이전에 제공된 비-포괄적 목록에 추가로 및/또는 대신 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 그럼에도 불구하고, 표시된 건강 상태 레벨은 통상적으로 당해 유압 회로 장치의 동작 설비 및/또는 운영자에 유리하게 유익한 정보를 제공하는 특징을 갖는다. 특히, (아마도 훨씬 크게) 증가된 고장 가능성에도 불구하고, 장치의 지속적인 사용을 정당화할 수 있는 유압 회로 장치의 사용에 대한 긴급한 필요성이 때때로 존재할 수 있다는 것이 유념되어야 한다. 반대로, 당해 유압 회로 장치가 어쨌든 (있더라도) 거의 사용되지 않을 시간 동안, 미래에 대비해 오랜 시간 동안 동작될 수 있는 준비된 유압 회로 장치를 구비하기 위해 조기 유지보수가 합리적일 수 있다.

제1 실험들은, 건강 상태가 이전 건강 상태 정보의 영향을 받는 경우 특히 유리하다는 것을 보여주었다. 이런 방식으로, 건강 상태는 다소 통합적인 성질을 가질 수 있다. 특히, 유압 회로 장치의 사용 이력 동안 실제 사용과 실제 마모의 비선형성 효과들이 고려될 수 있다.

또한, 특히 검사 결과들 및/또는 수행된 유지보수에 기반하여 건강 상태를 외부에서 수정할 수 있는 것이 제안된다. 예로서, 컴포넌트가 점검을 받거나 교환된 경우, 건강 상태는 일반적으로 작업장에서 신품 상태(유사하게, 리퍼브 상태(refurbished status), 점검 상태, "유지보수 수행" 상태 등)로 재설정되어야 하고, 따라서 각 컴포넌트의 마모 단계 동안 각 컴포넌트의 더 높은 마찰로 인한 실제 온도 증가는 건강 상태에 관한 잘못된 경보를 트리거하지 않을 것이다. 이것은 하나 또는 여러 컴포넌트들 등에 대해 수행되는 일종의 재작업 또는 일종의 유지보수에 준용된다.

또한, 기계 학습 방법론, 프로세스들 및 시스템들을 사용하여 적어도 부분적으로 건강 상태를 결정하는 것이 제안된다. 이런 방식으로, 결정된 건강 상태의 지속적인 품질 개선이 달성될 수 있다. 또한, 결정된 건강 상태의 품질은 유압 회로 장치의 실제 동작 특징에 비추어 증가될 수 있다. 기성품 유압 회로 장치가 고객 및/또는 유압 회로 장치가 사용되는 현장에 따라 상이하게 사용될 것이 매우 일반적이라는 것이 유념되어야 한다. 이러한 종속성들은 (존재하더라도) 유압 회로 장치의 제조업체가 거의 예측할 수 없다. 그럼에도 불구하고, 제안된 실시 예를 사용하면, 적어도 장기적인 관점에서 이러한 특징을 고려할 수 있다.

건강 상태가 유압 회로 장치의 운영자에게 표시되고, 사람이 판독하기 위해 메모리 디바이스에 저장되고/되거나 외부 디바이스로 송신되는 것이 추가로 제안된다. 이런 방식으로, 방법의 다양성은 다양한 방식들로 증가될 수 있다. 건강 상태를 송신할 위치에 대한 질문은 결정된 건강 상태 레벨에 따를 수 있다. 예로서, 유압 회로 장치의 전체 동작성의 남은 시간은 (정보 과부하 방지를 위해) 장치의 운영자에게 주요 관심사가 아닐 수 있고, 따라서 각 정보는 외부 디바이스로의 판독/송신용으로만 저장되어, 합리적인 유지보수 계획이 스케줄링될 수 있다(예를 들자면, 또한 유지보수 시설들의 가용성을 고려할 수 있음). 그러나, 오작동 또는 임박한 오작동을 나타내는 경고는 장치의 운영자에게 보여주기에 매우 적절하다. 적색 광을 이에 사용하는 것이 올바른 해결책일 수 있다. 운영자가 이러한 컨디션을 어쨌든 통지할 가능성이 높기 때문에, 각 정보의 외부 디바이스로의 송신은 전혀 필요하지 않을 수 있다(그러나 이는 물론 여전히 가능함).

또한, 건강 상태 및/또는 예상 온도 정보 및/또는 다른 실제 온도 정보가 벡터 값인 경우 일반적으로 이것은 특히 유리하다. 이런 방식으로, 제안된 방법, 특히 결정될 건강 상태의 훨씬 더 높은 품질이 가능하다. 벡터 건강 상태는 현재 제안된 방법을 사용하는 유압 회로 장치의 적어도 2개, 복수, 다수 또는 (본질적으로) 모든 (상이한) 컴포넌트들에 대해 상이한 건강 상태 레벨을 제공할 수 있다. 그러므로, 건강 상태는 각 컴포넌트들의 상이한 마모를 고려할 수 있다. 외부 온도 정보 및/또는 실제 온도 정보에도 동일한 것이 준용된다.

본 발명의 다른 양태에 따라, 유압 회로 장치를 위한 제어 유닛이 제안되고, 여기서 제어 유닛은 이전 설명에 따른 방법을 적어도 때때로 수행하는 방식으로 설계되고 배열된다. 이런 방식으로, 제어 유닛은 적어도 유사하게, 이전에 설명된 것과 동일한 특징들과 장점들을 보여줄 수 있다. 제어 유닛이 또한 적어도 유사하게, 이전에 설명된 의미로 수정될 수 있고, 일반적으로 적어도 유사하게, 이전에 설명된 것과 같이 유사한 결과들 및 장점들을 산출할 수 있음이 유념되어야 한다.

특히, 제어 유닛이 전자 제어 유닛, 프로그램가능한 제어 유닛, 전자 제어기 및/또는 수치 처리 디바이스를 포함하는 디바이스인 것이 제안된다. 이러한 유닛들은 통상적으로 이전에 설명된 방법을 이용하기 위해 매우 다재다능하다. 또한, 이러한 유닛들은 기성품으로 구입 가능하고 통상적으로 비교적 저렴하다.

본 발명의 또 다른 양태에 따라, 유압 회로 장치가 제안되고, 여기서 유압 회로 장치는 적어도 때때로 이전에 제안된 방법에 따라 동작되고/되거나 유압 회로 장치는 이전 제안에 따른 제어 유닛을 포함한다. 이러한 유압 회로 장치는 일반적으로 적어도 유사하게 이전에 설명된 것과 동일한 특징들 및 장점들을 보여줄 것이다. 또한, 유압 회로 장치는 일반적으로 적어도 유사하게 이전에 설명된 의미로 수정될 수 있고, 일반적으로 적어도 유사하게 이전에 설명된 것과 같이 유사한 결과들 및 장점들을 산출한다.

특히, 현재 제안된 유압 회로 장치는 모바일 디바이스, 특히 오프로드 차량 및/또는 건설 현장 차량에 사용될 수 있다. 이와 관련하여 사용될 때, 유압 회로 장치는 특히 유리한 방식으로 본 방법 및/또는 제어 유닛의 본질적인 특징들을 이용할 수 있고, 이는 통상적으로 우수한 결과들을 산출한다.

이러한 조합이 명시적으로 언급되지 않더라도, 본 출원 내에 개시된 바와 같은 다양한 특징들이 서로 조합될 수 있다는 것이 가능할 것임이 이해되어야 한다. 또한, 각 상세한 실시예의 복수의 또는 심지어 (본질적으로) 모든 특징들을 각 청구항(들)에 포함하지 않고도, 상세한 실시예들의 일부 특징들이 청구항들과 결합될 수 있는 것이 가능할 것이다. 또한, 각 청구항(들)에 명시적인 역 참조가 표시되지 않더라도, 다양한/여러 청구항들의 특징들을 조합하는 것이 가능할 것이다.

본 발명의 추가 장점들, 특징들, 및 목적들은 연관된 도면들과 함께 본 발명의 다음 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
도 1은 폐루프 유압 장치의 유압 회로 장치의 가능한 실시예의 개략도이다.
도 2는 동작 시간에 따른 유압 회로 장치의 고장 확률의 개략도이다.
도 3은 누출을 포함하는, 유압 회로 장치에 대한 정상 동작 유압 회로 장치의 온도 증가의 초기 측정들이다.
도 4는 유압 회로 장치의 건강 상태를 결정하는 방법의 실시예의 흐름도이다.

도 1에서, 유압 회로 장치(1)의 통상적인 구현이 개략적인 회로로서 도시된다. 즉, 도 1에는 폐루프 유압 시스템(1)이 도시된다. 평소와 같이, 폐루프 유압 시스템(1)은 본질적으로 주 유압 유체 라인들(4)에 의해 상호 연결된 주 유압 펌프(2)와 유압 모터(3)로 이루어진다. 유압 유체 선속의 대부분은 이들 주 유압 유체 라인들(4)로 제한된다. 나머지 유체 라인들(5, 6)은 나중에 설명될 바와 같이 비교적 낮은 퍼센티지의 전체 유체 선속으로 제한된다.

폐루프 유압 시스템(1)의 현재 도시된 실시예에서, 주 유압 펌프(2)와 주 유압 모터(3) 둘 모두는 가변적이다(예를 들어, 사판 펌프/모터, 워블 플레이트(wobble plate) 펌프/모터 등). 그러나, 이것은 각 디바이스들(2, 3)의 선택적 특징으로 보인다.

주 유압 펌프(2)는 현재 원동기(7), 예를 들어 내연 기관에 의해 구동된다. 주 유압 모터(3)는 기계적 부하, 예를 들어 차량의 구동축(8)(개략적으로만 도시됨)에 연결된다.

유압 시스템들에서, 소정의 오일 누출은 결코 완전히 회피될 수 없기 때문에, 유압 유체 수집 라인(6)이 존재한다. 도시된 개략도에서, 유압 유체 수집 라인(6)은 주 유압 펌프(2), 주 유압 모터(3), 및 충전 펌프(10)의 케이싱에만 연결된다. 그러나, 이는 추가 유압 소비 요소, 유체 라인들의 연결부위 등에 연결될 수 있고; 특히, 소정의 유압 유체의 누출이 예상되는 곳이면 어디든지 연결될 수 있다. 유압 유체 수집 라인(6)은 이렇게 수집된 누출 오일을 다시 유체 저장소(9)로 되돌린다.

유체 누출 손실을 고려하기 위해, 충전 펌프(10)는 유체 저장소(9)로부터 유압 유체를 흡입하고 이를 유압 유체 보충 라인(5) 및 적절하게 배열된 체크 밸브들(11)을 통해 주 유압 회로(4)(현재는 주 유압 유체 라인(4) 중 하나)로 다시 공급한다. 이러한 장치는 최신 기술에 잘 알려져 있다. 철저하게 설명하자면, 충전 펌프(10)가 원동기(7)(특히 공통 샤프트를 통해; 도시되지 않음) 또는 임의의 다른 유형의 기계적 동력원에 의해 구동될 수 있음이 언급되어야 한다.

또한, 현재 도시된 실시예에서, 온도 센서(12)는 주 유압 유체 라인들(4) 중 하나에 배열된다. 온도 센서(12)에 의해 수집된 온도 데이터는 전자 제어기(13)에 공급된다. 전자 제어기(13)는 이러한 목적으로만 예견될 수 있다. 그러나, 여러 기능을 제공하기 위해 공유되는 전자 제어기(13)에 의해 필요한 계산이 행해질 수 있는 것이 또한 가능하다.

전자 제어기(13)는 온도 센서(12)로부터의 실제 온도 데이터를 비교하고 이를 기준 온도 값과 비교한다. 차이에 기반하여, 건강 상태가 계산되고 표시기 패널(14)로 출력/전달된다. 정밀한 건강 상태를 계산할 수 있도록, 건강 상태의 결정은 실제 온도 값과 기준 온도 값 사이의 노출된 온도 차이에 의해 영향을 받을 뿐만 아니라, 이전 온도 전개, 경과된 동작 시간, 이전 건강 상태의 전개 등과 같은 소정의 추가 영향이 고려된다. 이러한 추가 데이터는 메모리(15), 예를 들어, 메모리(15)가 전원으로부터 일시적으로 분리되더라도 그 안에 포함된 데이터를 저장할 수 있는 플래시 메모리(15)에 저장되고 그로부터 검색될 수 있다.

도 2는 시간에 따른 유압 회로 장치(1)의 고장률(16)의 통상적인 전개를 도시한다. 고장률(16)은 그래프의 세로좌표(18)를 따라 플로팅되는 반면, 경과된 동작 시간은 가로좌표(17)를 따라 플로팅된다.

장치의 고장 확률은 본질적으로 3 개의 시간 간격들(I, II 및 III)로 그룹화될 수 있다.

제1 시간 간격(I)은 번인(burn-in) 시간 간격이다. 이러한 번인 효과들은 유압 회로에 새로운 컴포넌트들이 존재하는 경우 발생할 수 있다. 통상적으로, 이러한 새로운 컴포넌트들은 더 높은 마찰 및 잠재적으로 아직 검출되지 않은 제조 오류들을 나타낸다. 그러므로, 고장률(16)은 통상적으로 비교적 높다.

일반적으로, 고장률(16)은 초기에 경계 값(20)을 향해 감소할 것이다. 이후 고장률(16)은 일반적으로 시간 간격(II) 동안 본질적으로 일정하게 유지된다. 시간 간격(II)은 통상적으로 장치의 유효 수명이라 지칭된다. 이 시간 간격(II)의 길이는 물론 컴포넌트(들)의 유형과 그/그들의 설계 및 구성의 품질에 따른다. 이 시간 간격 동안, 고장률(16)은 길어진 시간 범위에 걸쳐 비교적 일정하게 유지된다.

그러나, 소정의 동작 시간 이후, 고장률(16)은 다시 증가할 것이다. 이것은 소위 마모 단계(III)이다.

철저하게 설명하자면, 제1 시간 간격(I) 및/또는 (특히) 유효 수명 간격(II)의 길이가 동일한 장치들에 대해서도 반드시 동일하지는 않다는 것이 언급되어야 한다. 특히, 일부 기계의 많은 사용은 일반적으로 제1 시간 간격(I) 및/또는 (특히) 유효 수명 간격(II)의 길이를 단축시킬 것이다(그러므로 마모 단계(III)에 더 빨리 도달할 것임). 추가적으로 또는 대안적으로, 제1 시간 간격(I) 및/또는 유효 수명 간격(II)의 길이는 일부 사전 주 고장들(소정의 컴포넌트들의 일부 검출되지 않은 결함들로부터 발생할 수 있음) 및/또는 예측하지 못한 비정상적인 컨디션들로 인해 (심지어 상당히) 단축될 수 있다. 소정의 컴포넌트의 조기 고장의 원인이 또한 다른 컴포넌트에서 기인할 수 있다는 것이 유념되어야 한다. 예로서, 유체 저장소로부터의 금속 잔해가 펌프로 수송될 경우, 문제가 다른 곳에 있더라도 펌프가 곧 파손될 수 있다. 위와 반대로, 기계가 다소 편안한 방식으로 동작되는 경우, 제1 시간 간격(I) 및/또는 유효 수명 간격(II)은 물론 더 길 수 있다.

유지보수를 위한 최적의 시간은 통상적으로 유효 수명 간격(II)과 마모 간격(III) 사이의 전환 시간(19), 또는 그 직후이다(따라서 고장률(16)은 고장률(16)의 경계 값(20)보다 다소 높긴 하지만, 여전히 충분히 낮음).

도 3은 제1 실험들로부터의 측정 데이터 플롯(21)을 도시한다. 도시된 데이터 및 임계 라인(24)은 특히 다른 장치들과 관련하여 상이할 수 있는 가능한 실시예로서 이해되어야 한다. 측정된 데이터 플롯(21)의 수직 십자선들(22)은 본질적으로 유체 누출이 없는 길들이기 유체 흐름 장치(예를 들어, 도 1에 도시된 폐루프 유압 시스템(1))를 나타낸다. 본질적으로 유체 누출 없음은 이것이 유효 수명 간격(II)(도 2 참조) 동안 존재하고 결코 완전히 회피될 수 없는 통상적인 유체 누출을 반영하는 것을 의미한다. 또한, 여러 X-형 십자선들(23)은 측정된 데이터 플롯(21)에 도시된다. X-형 십자선들(23)은 증가된 누출 흐름을 갖는 유체 흐름 장치로부터 취해진 측정을 나타낸다. 이러한 증가된 누출 흐름은 소정의 마모를 겪는 컴포넌트들에 통상적이고 이 컴포넌트들은 결과적으로 이들과 다른(이웃/인접한) 컴포넌트들 사이에서 증가된 유격을 나타내고; 이것은 마모 단계(III)(도 2 참조) 동안 유체 흐름 장치에 통상적인 거동이다.

측정된 데이터 플롯(21)의 가로좌표(17)("x-축")에는, 유압 회로 장치의 통상적인 컴포넌트에 걸친 압력 차이(예를 들어, 주 유압 펌프(2) 및/또는 주 유압 모터(3)의 유체 흡입 포트와 유체 배출 포트 사이의 압력 차이; 도 1과 비교됨)가 도시된다. 측정된 데이터 플롯(21)의 세로좌표(18)("y-축")에는, 실제 측정된 온도와 기준 온도 사이의 온도 차이가 플로팅된다.

도 3에서 명확하게 알 수 있듯이, 상이한 측정 값들의 세트는 서로 매우 명확하게 분리된다. 그러므로, 임계 라인(24)이 그려질 수 있다. 측정이 임계 라인(24) 위의 지점을 산출할 경우, 각 컴포넌트가 이미 이의 마모 단계(III)에 있고, 교체되어야 하는 확률이 매우 높다는 결론을 내릴 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 이러한 온도 증가는 또한 예측하지 못한 비정상적인 컨디션들, 일부 컴포넌트들의 초기 결함들 등으로 인해 발생할 수 있다. 그 반대로, 측정 지점이 임계 라인(24) 아래에 있으면, 컴포넌트는 적어도 높은 확률로 여전히 이의 유효 수명 단계(II)에 있다.

임계 라인(24)은 또한 상이하게 보일 수 있다. 특히, 기계 학습 기법들을 사용하여, 적응 알고리즘에 기반하여, 임계 라인(24)이 수정되는 것이 가능하다.

이러한 관찰들 및 제1 실험들에 기반하여, 도 4에서 유압 회로 장치(1)의 건강 상태를 결정하는 방법(25)의 가능한 실시예가 흐름도로서 도시된다.

시스템의 시동(26) 후, 센서(12)의 온도 데이터는 27에서 제어기(13)로 판독된다. 이렇게 수신된 실제 온도 데이터는 수정(28)되어, 유압 회로 장치(1)의 부하 특징, 환경 특징, 열 소산 효과 등이 고려된다. 동일한 수정 단계(28) 내에서, 기준 온도는 예를 들어 이전에 결정된 건강 상태 데이터를 고려하여 또한 수정될 수 있다.

정정된 실제 온도 정보와 정정된 기준 온도 정보가 획득되면(단계 28에서 계산됨), 실제 비교가 이루어지고 연속적인 건강 상태 결정 단계(29)에서 비교로부터 건강 상태 데이터가 결정된다.

건강 상태가 결정(29)된 후, 건강 상태가 여전히 허용 가능한 한계들 내에 있는지 여부의 조사(30)가 수행된다. 건강 상태(30)가 소정의 임계값을 초과하는 경우, 경고 정보(31)가 생성되고 알고리즘(25)은 다시 시작으로 돌아간다. 그러나, 건강 상태가 여전히 소정의 임계값 미만이면, 알고리즘(25)은 경고 정보를 생성하지 않고 돌아간다.

본 개시가 이의 특정 실시예에 관하여 예시 및 설명되었지만, 본 개시에 대한 다양한 수정들이 본 개시의 사상 및 범위에서 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것이 통상의 기술자들에 의해 인식되어야 한다.

Claims

유압 회로 장치, 특히 적어도 하나의 유압 유체 작업 기계를 포함하는 유압 회로 장치의 건강 상태를 결정하는 방법으로서,
상기 건강 상태는 상기 유압 회로 장치의 예상 온도 정보와 비교되는 상기 유압 회로 장치의 실제 온도 정보를 적어도 부분적으로 사용하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 건강 상태를 결정하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 예상 온도 정보는, 고정 온도의 사용; 상기 유압 회로 장치의 모델에 기반한 온도의 사용; 상기 유압 회로 장치의 측정들에 기반한 온도의 사용; 동작 시간에 기반한 상기 온도의 수정; 동작 부하에 기반한 상기 온도의 수정; 동작 부하 이력에 기반한 상기 온도의 수정; 환경 파라미터들에 기반한 상기 온도의 수정; 실제 온도 정보 이력에 기반한 상기 온도의 수정; 유압 유체의 유형에 기반한 상기 온도의 수정; 상기 유압 유체 변경들에 기반한 상기 온도의 수정; 이전 건강 상태 데이터에 대한 상기 온도의 수정을 포함하는 온도 정보 획득 방법들의 그룹으로부터 적어도 부분적으로 결정되는, 건강 상태를 결정하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 실제 온도 정보는, 상기 유압 유체 온도의 측정; 시간에 따른 상기 온도 전개의 측정; 상기 유압 회로 장치에 도입된 기계적 동력의 측정; 상기 유압 회로 장치로부터 추출된 상기 기계적 동력의 측정; 환경에 대한 상기 유압 회로 장치의 열 소산의 측정; 계산에 의한 측정의 대체 또는 수정을 포함하는 온도 정보 획득 방법들의 그룹으로부터 적어도 부분적으로 결정되는, 건강 상태를 결정하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 건강 상태는 적어도 하나, 둘 또는 복수의 건강 상태 레벨을 포함하고, 특히 적어도 하나의 건강 상태 레벨은, 상기 유압 회로 장치의 전체 동작성의 표시; 상기 유압 회로 장치의 전체 동작성의 남은 시간의 표시; 예방 유지보수 전 남은 동작 시간; 유지보수 전 남은 시간; 제안된 예방 유지보수의 표시; 요구된 예방 유지보수의 표시; 제안된 유지보수의 표시; 권장된 유지보수의 표시; 적극 권장된 유지보수의 표시; 권장된 장비 미사용의 표시; 임박한 오작동의 표시; 오작동의 표시를 포함하는 건강 상태 레벨의 그룹으로부터 취해지는, 건강 상태를 결정하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 건강 상태는 이전 건강 상태 정보에 의해 영향을 받는, 건강 상태를 결정하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 건강 상태는 특히 검사 결과들 및/또는 수행된 유지보수에 기반하여 외부에서 수정될 수 있는, 건강 상태를 결정하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 건강 상태는 기계 학습 방법론, 프로세스들 및 시스템들을 사용하여 적어도 부분적으로 결정되는, 건강 상태를 결정하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 건강 상태는 상기 유압 회로 장치의 운영자에게 표시되고, 사람이 판독하기 위해 메모리 디바이스에 저장되고/되거나, 외부 디바이스로 송신되는, 건강 상태를 결정하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 건강 상태 및/또는 상기 예상 온도 정보 및/또는 상기 실제 온도 정보는 벡터 값인, 건강 상태를 결정하는 방법.
제1항에 따른 방법을 적어도 때때로 수행하는 방식으로 설계 및 배열된 유압 회로 장치용 제어 유닛.
제8항에 있어서, 상기 제어 유닛은 전자 제어 유닛, 프로그램가능한 제어 유닛, 전자 제어기 및/또는 수치 처리 디바이스를 포함하는 디바이스인, 제어 유닛.
유압 회로 장치로서,
상기 유압 회로 장치는 제1항에 따른 방법에 따라 적어도 때때로 동작되는, 유압 회로 장치.
제10항에 있어서, 모바일 디바이스, 특히 오프로드 차량 및/또는 건설 현장 차량에 사용되는, 유압 회로 장치.
제1항에 있어서, 상기 실제 온도 정보는, 상기 유압 유체 온도의 측정; 시간에 따른 상기 온도 전개의 측정; 상기 유압 회로 장치에 도입된 기계적 동력의 측정; 상기 유압 회로 장치로부터 추출된 상기 기계적 동력의 측정; 환경에 대한 상기 유압 회로 장치의 열 소산의 측정; 계산에 의한 측정의 대체 또는 수정을 포함하는 온도 정보 획득 방법들의 그룹으로부터 적어도 부분적으로 결정되는, 건강 상태를 결정하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 건강 상태는 적어도 하나, 둘 또는 복수의 건강 상태 레벨을 포함하고, 특히 적어도 하나의 건강 상태 레벨은, 상기 유압 회로 장치의 전체 동작성의 표시; 상기 유압 회로 장치의 전체 동작성의 남은 시간의 표시; 예방 유지보수 전 남은 동작 시간; 유지보수 전 남은 시간; 제안된 예방 유지보수의 표시; 요구된 예방 유지보수의 표시; 제안된 유지보수의 표시; 권장된 유지보수의 표시; 적극 권장된 유지보수의 표시; 권장된 장비 미사용의 표시; 임박한 오작동의 표시; 오작동의 표시를 포함하는 건강 상태 레벨의 그룹으로부터 취해지는, 건강 상태를 결정하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 건강 상태는 적어도 하나, 둘 또는 복수의 건강 상태 레벨을 포함하고, 특히 적어도 하나의 건강 상태 레벨은, 상기 유압 회로 장치의 전체 동작성의 표시; 상기 유압 회로 장치의 전체 동작성의 남은 시간의 표시; 예방 유지보수 전 남은 동작 시간; 유지보수 전 남은 시간; 제안된 예방 유지보수의 표시; 요구된 예방 유지보수의 표시; 제안된 유지보수의 표시; 권장된 유지보수의 표시; 적극 권장된 유지보수의 표시; 권장된 장비 미사용의 표시; 임박한 오작동의 표시; 오작동의 표시를 포함하는 건강 상태 레벨의 그룹으로부터 취해지는, 건강 상태를 결정하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 건강 상태는 이전 건강 상태 정보에 의해 영향을 받는, 건강 상태를 결정하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 건강 상태는 이전 건강 상태 정보에 의해 영향을 받는, 건강 상태를 결정하는 방법.
제4항에 있어서, 상기 건강 상태는 이전 건강 상태 정보에 의해 영향을 받는, 건강 상태를 결정하는 방법.
유압 회로 장치로서,
상기 유압 회로 장치는 제1항에 따른 방법에 따라 적어도 때때로 동작되고/되거나 상기 유압 회로 장치는 제어 유닛을 포함하고, 건강 상태는 상기 유압 회로 장치의 운영자에게 표시되고, 사람이 판독하기 위해 메모리 디바이스에 저장되고/되거나, 외부 디바이스로 송신되는, 유압 회로 장치.