KR20220163249A - 유압 시스템용 고장 검출 장치 - Google Patents

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KR20220163249A
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폴만 그레고르
므카다라 제네비브
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에어버스 헬리콥터스 도이칠란트 게엠베하
에어버스 헬리콥터스
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Abstract

본 발명은 유압 시스템(100)의 고장 검출 장치(200), 유압 고장 검출 가능 시스템(10), 및 고장 검출 장치(200)의 작동 방법에 관한 것이다. 상기 고장 검출 장치(200)는 제1 및 제2 압력 센서(210, 220)로부터 제1 및 제2 압력 값을 수신하는 모니터링 및 고장 검출 유닛(240)을 포함하고, 그리고 복수의 2-튜플(341, 342, 343, 344, 345) 중 하나의 2-튜플이 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 허용오차 범위(310, 320) 내에 있고, 상대 압력 값의 미리 결정된 제2 허용오차 범위(320) 밖에 있는 경우, 적어도 하나의 유압 작동 장치(130)의 고장을 검출하는 고장 검출 유닛(260)을 포함하고, 여기서 고장 검출 유닛(260)은, 복수의 2-튜플(341, 342, 343, 344, 345) 중 하나의 2-튜플이 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 허용오차 범위(310) 밖에 있는 경우, 펌프(160)의 고장을 검출한다.

Description

유압 시스템용 고장 검출 장치{A Failure Detection Apparatus for a Hydraulic System}
본 발명은 고장 검출 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유압 시스템용 고장 검출 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 고장 검출 장치를 구비한 유압 고장 검출 가능 시스템, 및 유압 시스템의 고장을 검출하기 위한 고장 검출 장치의 작동 방법에 관한 것이다.
유압(hydraulic power)을 기본 또는 중복(redundant) 동력원으로 사용하는 많은 기술 응용 분야에서, 안전성 및 경제적 이유로 필요한 유압에 가능한 최대 수준의 신뢰성을 제공하는 것이 가장 중요하다.
따라서 유압 시스템의 건강 상태는 압력, 누출, 온도, 진동 등을 포함한 다양한 파라미터를 모니터링 하여 종종 관찰된다. 이러한 파라미터 중 하나 이상의 변경은 일반적으로 관련 유압 시스템의 결함 발생을 나타낸다.
일반적으로 알려진 유압 시스템용 고장 검출 장치는 모니터링 되는 파라미터로부터 건강 상태 식별자(health identifier)를 규정한다. 이러한 건강 상태 식별자는 일반적으로 측정 및 처리된 파라미터 외에 계산 및/또는 시뮬레이션 된 파라미터로 구성된다.
유압 시스템의 작동 중에, 기존의 고장 검출 장치는 일반적으로 유압 시스템의 결함 발생을 검출할 목적으로 전용 모니터링 알고리즘을 이용하여 이러한 건강 상태 식별자를 관찰한다. 일부 애플리케이션에서는 모니터링 알고리즘이 소프트웨어로서 유압 시스템에 실시되어 온라인 실시간 결함 모니터링을 가능하게 한다. 대안적으로, 모니터링 알고리즘은 오프라인의 작동 후 분석을 위한 원격 소프트웨어로 실시된다.
결함 검출을 목적으로 유압 시스템을 모니터링 하는 일반적인 방법은 예를 들어, US 2017/0184138 A1, DE 10 2008 035 954 A1, EP 1674365 A1, DE 10334 817 A1, EP 1,988,287 B1, FR 3087J2887 B5, US2021088058, 및 WO 2013/063262 A1에 기재되어 있다.
그러나, 위에서 설명한 유압 시스템 모니터링 방법은 모두 유압 시스템 건강 상태에 대한 식별자 정의를 위해 서로 다른 유형의 파라미터 간의 종속성을 이용한다. 그들은 또한 종종 지나치게 복잡한 측정 장치에 의존한다.
특허문헌 US 7,082,758 B2에서는 유압 펌프 고장이 검출되고 펌프 고장이 발생하기 전에 펌프 수명이 추정되는 유압 기계에 대해서 기재하고 있다. 토출 압력, 오일 온도, 드레인 필터 차압을 측정하고, 필터 차압과 토출 압력 사이의 상관관계를 결정하고, 그리고 이 상관관계에서 대표적인 필터 차압을 계산한다. 오일 온도-차압 상관 함수를 이용하여, 대표적인 차압 값을 보정하여 오일 온도에 의한 가변 성분을 그로부터 제거한다. 보정된 차압의 시간 경과에 따른 증가의 장기 추세(trend) 및 단기 추세가 계산된다. 장기 추세와 단기 추세의 편차 정도에 따라 펌프 고장을 예측하거나 펌프 수명을 추정한다.
그러나, 상기 설명된 방법은 드레인 필터 차압을 측정하기 위한 필터의 존재를 필요로 한다. 또한 유압 펌프 건강 상태에 대한 식별자 규정은 온라인 측정 데이터(예를 들어, 유압 시스템 작동 중)의 선형 상관관계에 의해 결정된다. 그 다음, 상관관계를 이용하여 대표적인 차압을 규정한다. 그 다음, 대표적인 차압을 시간 경과에 따라 모니터링하고 미리 결정된 차압과 비교한다. 즉, 차압은 건강 상태 지표이다. 또한, 상기 설명된 방법은 유압 펌프의 결함만 검출하지만 관련 유압 시스템의 결함은 검출하지 못한다. 더욱이, 상기 설명된 방법은 오일 온도를 결정하기 위해 온도 센서가 필요하다.
따라서, 본 발명의 제1 목적은 유압 시스템을 위한 새로운 고장 검출 장치를 제공하는 데 있다. 새로운 고장 검출 장치는 유압 펌프의 결함과 관련 유압 시스템의 결함 모두를 검출할 수 있어야 한다. 또한, 새로운 고장 검출 장치는 유압 펌프의 고장과 관련 유압 시스템의 고장을 구별할 수 있어야 한다. 또한, 본 발명의 제2 목적은 그러한 새로운 고장 검출 장치를 포함하는 새로운 유압 고장 검출 가능한 시스템을 제공하는 데 있고, 본 발명의 제3 목적은 그러한 새로운 고장 검출 장치를 작동시키는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 제1 목적은 청구항 1의 특징을 포함하는 유압 시스템용 고장 검출 장치에 의해 달성된다.
더욱 상세하게는, 유압 시스템은, 유압 유체가 있는 탱크, 복수의 유압 작동 장치, 공급 라인, 상기 공급 라인을 통해 상기 유압 유체를 상기 탱크로부터 복수의 유압 작동 장치로 전달하는 펌프, 및 상기 유압 유체를 상기 펌프로부터 상기 탱크로 복귀시키기 위한 케이스 드레인 라인을 포함하는, 유압 시스템용 고장 검출 장치로서, 상기 유압 시스템용 고장 검출 장치는,
상기 공급 라인에서 상기 유압 유체의 제1 압력 값을 감지하는 제1 압력 센서;
상기 케이스 드레인 라인의 상기 유압 유체의 제2 압력 값을 감지하는 제2 압력 센서; 및
상기 제1 및 제2 압력 센서로부터 상기 제1 및 제2 압력 값을 수신하는 모니터링 및 고장 검출 유닛으로서,
상기 복수의 유압 작동 장치의 작동 중에 상기 제1 및 제2 압력센서로부터의 상기 제1 및 제2 압력 값을 모니터링 하는 모니터링 유닛; 및
제1 및 제2 압력 값의 복수의 2-튜플을 기억하는 고장 검출 유닛으로서, 상기 복수의 2-튜플 중 하나의 2-튜플이 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 허용오차(tolerance) 범위 내에 있고 상대 압력 값의 미리 결정된 제2 허용오차 범위 밖에 있는 경우, 상기 고장 검출 유닛은 복수의 유압 작동 장치 중 적어도 하나의 유압 작동 장치의 고장을 검출하고, 그리고 상기 복수의 2-튜플 중 하나의 2-튜플이 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 허용오차 범위 밖에 있는 경우, 상기 고장 검출 유닛은 상기 펌프의 고장을 검출하는 상기 고장 검출 유닛을 포함하는 상기 모니터링 및 고장 검출 유닛을 포함한다.
일 예로서, 유압 시스템은 외부 기계적 소스에 의해 구동되는 가변 용량형(variable displacement) 펌프를 포함할 수 있다. 유압 펌프는 공급 라인을 통해 탱크로부터 복수의 유압 작동 장치(예를 들어, 밸브, 액추에이터 및 유압 유체의 다른 소비체)로 유압 유체를 전달할 수 있고, 그곳으로부터 드레인 라인을 통해 탱크로 다시 전달할 수 있다. 제1 압력 센서는 공급 라인(예를 들어, 필터와 복수의 유압 작동 장치의 사이)에 설치될 수 있다.
유압 펌프는 케이스 드레인 라인을 통해 유압 유체를 탱크로 복귀시킬 수 있다. 케이스 드레인 라인에는 제2 압력 센서가 설치될 수 있다.
제1 소프트웨어 프로그램은 정상 작동 모드에서 유압 시스템을 시작하기 전에 고유한 초기 교정(calibration) 중에 제1 및 제2 압력 센서의 신호를 규정된 비율로 제1 알고리즘을 통해 조합하는 컴퓨터에서 실행될 수 있다.
제2 소프트웨어 프로그램은 이러한 고유한 초기 교정으로부터의 공급 및 케이스 배출 압력에 기초하여 기준 곡선을 제2 알고리즘을 통해 계산하고 기억할 수 있다. 이 기준 곡선에는 허용 가능한 크기 내에서 통계적 측정 분산을 커버하는 허용오차라고도 하는 안전 영역과 유압 시스템의 성능 저하를 정확하게 검출하기 위한 추가 임계 값이 포함된다. 이러한 안전 영역 및 임계 값은 미리 결정된 파라미터에 대해 규정된다.
제3 소프트웨어 프로그램은 제3 알고리즘을 통해 유압 시스템의 정상 작동 모드에서 특정 작동 상태 중에 획득된 압력 신호를 타임 스탬프(time stamp)가 있는 압력 비율로 계산하고 기억할 수 있다.
제4 알고리즘에 기초한 제4 소프트웨어 프로그램은 획득된 압력 신호를 결정된 임계 값과 비교하고 결정된 임계 값으로부터의 편차를 나타낼 수 있다. 원하는 경우, 제4 소프트웨어 프로그램은 기준 곡선에 대한 획득된 압력 신호의 추세를 모니터링 할 수 있다.
제5 알고리즘에 기초한 제5 소프트웨어 프로그램은, 예를 들어 특정 측정 조건에 대한 측정점이 기준 곡선 주변의 미리 결정된 허용오차 임계 값을 초과하는지 여부를 모니터링 함으로써, 정상 시스템 작동 중에 획득된 압력 비율의 편차가 유압 펌프의 결함 또는 나머지 유압 시스템 구성요소의 결함에서 기인하는 지의 여부를 결정할 수 있다.
제6 알고리즘에 기초한 제6 소프트웨어 프로그램은 제4 및 제5 소프트웨어 프로그램의 출력을 기억하고 선택적으로 작동자에게 통지할 수 있다.
원하는 경우, 온도 변화에 대한 모니터링의 견고성을 향상시키기 위해 온도 센서를 탱크에 연결할 수 있다.
따라서 압력 센서의 수는 최소 2개로 감소한다. 실제로, 공급 라인의 압력 센서 외에 케이스 드레인 라인의 추가 압력 센서 하나만이 필요하게 될 것이다. 압력 공급 라인에 압력 및 온도 센서가 존재하는 것은 대부분의 유압 시스템에 주어져 있는 것으로 여겨진다.
소프트웨어 프로그램은, 압력 신호를 처리하고 무결함 작동 곡선이라고도 하는 손상 표시 곡선(DIC, damage indication curve)의 개념에 기초하여 유압 펌프 또는 나머지 유압 시스템 구성 요소의 결함 발생을 검출할 수 있도록 하는 몇 가지 구체적이지만 복잡하지 않은 알고리즘을 제공한다.
또한, 소프트웨어 프로그램은 안전한 작동과 경제적 제약을 충족하는 건강 상태 모니터링 시스템의 견고하고 신뢰할 수 있는 설계를 가능하게 한다. 또한, 구조가 간단하고 견고하기 때문에, 결함 검출 장치는 실시간 및 이동식 및 고정식 유압 시스템의 후처리 애플리케이션에 사용할 수 있다.
일 양태에 따르면, 고장 검출 유닛은 복수의 2-튜플에 기초하여 추세를 결정하고, 여기서 고장 검출 유닛은 추세에 기초하여 복수의 유압 작동 장치 중 적어도 하나의 유압 작동 장치의 고장 또는 펌프의 고장 중 적어도 하나를 검출한다.
일 양태에 따르면, 고장 검출 장치는 탱크 내의 유압 유체의 현재 온도 값을 감지하여 현재 온도 값을 모니터링 및 고장 검출 유닛에 제공하는 온도 센서를 추가로 포함하고, 여기서 상기 고장 검출 유닛은 유압 유체의 현재 온도 값에 기초하여 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 허용오차 범위 및 상대 압력 값의 미리 결정된 제2 허용오차 범위를 조정한다.
일 양태에 따르면, 상기 모니터링 및 고장 검출 유닛은, 복수의 유압 작동 장치의 작동 전에 유압 시스템의 초기 교정 중에, 제1 및 제2 압력 센서로부터 수신된 제1 및 제2 압력 값에 기초하여 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 허용오차 범위 및 상대 압력 값의 미리 결정된 제2 허용오차 범위를 결정하는 교정 유닛을 추가로 포함한다.
일 양태에 따르면, 교정 유닛은 펌프의 미리 결정된 작동 조건에 기초하여 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 및 제2 허용오차 범위를 결정한다.
일 양태에 따르면, 모니터링 및 고장 검출 유닛은 모니터링 된 유압 유체의 제1 및 제2 압력 값 중 적어도 하나, 복수의 유압 작동 유닛 중 적어도 하나의 유압 작동 장치의 검출된 고장, 또는 펌프의 검출된 고장을 출력하는 출력 장치를 추가로 포함한다.
또한, 본 발명의 제2 목적은 청구항 7의 특징을 포함하는 유압 고장 검출 가능 시스템에 의해 달성된다.
더욱 상세하게는, 유압 고장 검출 가능 시스템은 위에서 설명한 고장 검출 장치와 유압 시스템을 포함하고, 상기 유압 시스템은, 유압 유체가 있는 탱크, 복수의 유압 작동 장치, 공급 라인, 유압 유체를 공급 라인을 통해 탱크로부터 복수의 유압 작동 장치로 전달하는 펌프, 유압 유체를 복수의 유압 작동 장치로부터 탱크로 복귀시키기 위한 복귀 라인, 및 유압 유체를 펌프로부터 탱크로 복귀시키기 위한 케이스 드레인 라인을 포함한다.
일 양태에 따르면, 유압 시스템은 펌프와 복수의 유압 작동 장치 사이의 공급 라인에 필터를 추가로 포함한다.
일 양태에 따르면, 유압 시스템은 펌프를 구동하는 구동 메커니즘을 추가로 포함한다.
또한, 본 발명의 제3 목적은 청구항 10의 특징을 포함하는 전술한 결함 검출 장치의 작동 방법에 의해 달성된다.
상술한 고장 검출 장치를 작동시키는 방법은 다음 단계를 포함한다:
상기 제1 압력 센서를 사용하여, 상기 공급 라인에서 상기 유압 유체의 제1 압력 값을 감지하는 단계;
상기 제2 압력 센서를 사용하여, 상기 케이스 드레인 라인에서 상기 유압 유체의 제2 압력 값을 감지하는 단계;
상기 모니터링 및 고장 검출 유닛을 사용하여, 상기 제1 및 제2 압력 센서로부터 상기 제1 및 제2 압력 값을 수신하는 단계;
상기 모니터링 및 고장 검출 유닛의 상기 모니터링 유닛을 사용하여, 상기 유압 시스템이 정상 작동 모드인 경우, 상기 제1 및 제2 압력 센서로부터 제1 및 제2 압력 값을 모니터링 하는 단계;
상기 모니터링 및 고장 검출 유닛의 상기 고장 검출 유닛을 사용하여, 상기 정상 작동 모드에서 제1 및 제2 압력 값의 복수의 2-튜플을 기억하는 단계;
상기 모니터링 및 고장 검출 유닛의 상기 고장 검출 유닛을 사용하여, 복수의 2-튜플 중 하나의 2-튜플이 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 허용오차 범위 내에 있고, 상대 압력 값의 미리 결정된 제2 허용오차 범위 밖에 있는 경우, 상기 복수의 유압 작동 장치 중 적어도 하나의 유압 작동 장치의 고장을 검출하는 단계; 및
상기 고장 검출 유닛을 사용하여, 상기 복수의 2-튜플 중 하나의 2-튜플이 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 허용오차 범위 밖에 있는 경우 상기 펌프의 고장을 검출하는 단계.
일 양태에 따르면, 상기 방법은, 모니터링 및 고장 검출 유닛을 사용하여, 상기 유압 시스템이 교정 모드에 있는 경우, 상기 모니터링 및 고장 검출 유닛에 의해 수신된 제1 및 제2 압력 값의 외삽에 기초하여 무결함 작동 곡선을 생성하는 단계를 추가로 포함한다.
일 양태에 따르면, 상기 방법은, 상기 모니터링 및 고장 검출 유닛을 사용하여, 무결함 작동 곡선에 기초하여 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 허용오차 범위 및 상대 압력 값의 미리 결정된 제2 허용오차 범위를 결정하는 단계를 추가로 포함한다.
일 양태에 따르면, 상기 방법은, 상기 모니터링 및 고장 검출 유닛을 사용하여, 복수의 2-튜플에 기초하여 추세를 결정하는 단계; 및 추세에 기초하여 복수의 유압 작동 장치 중 적어도 하나의 유압 작동 장치의 고장 또는 펌프의 고장 중 적어도 하나를 검출하는 단계를 추가로 포함한다.
일 양태에 따르면, 상기 방법은, 상이한 타임 스탬프에서, 복수의 2-튜플에 기초하여 상기 유압 유체의 상기 제1 및 제2 압력 값에 대한 통계를 생성 및 제공하는 단계를 추가로 포함한다.
일 양태에 따르면, 상기 방법은 복수의 유압 작동 장치 중 적어도 하나의 유압 작동 장치의 고장을 검출하는 것에 응답하여 또는 펌프의 고장을 검출하는 것에 응답하여, 상기 검출된 고장에 대해 유압 시스템의 작동자에게 통지하는 단계를 추가로 포함한다.
바람직한 실시형태는 첨부된 도면을 참조하여 다음의 설명에서 예로서 개략적으로 설명된다. 이들의 첨부된 도면에서, 동일하거나 동일하게 기능하는 구성요소 및 요소는 동일한 참조 번호 및 문자로 표시되어 있으므로 다음 설명에서 한 번만 설명된다.
도 1은 일부 실시형태에 따른 유압 시스템 및 고장 검출 장치를 포함하는 예시적인 유압 고장 검출 가능 시스템의 다이어그램이다.
도 2는 일부 실시형태에 따른 유압 시스템의 상대 압력 값의 예시적인 무결함 작동 곡선 및 미리 결정된 관련 허용오차 범위의 다이어그램이다.
도 3a는 일부 실시형태에 따른 펌프 고장을 나타내는 예시적인 모니터링 추세의 다이어그램이다.
도 3b는 일부 실시형태에 따른 유압 작동 장치의 고장을 나타내는 예시적인 모니터링 추세의 다이어그램이다
도 3c는 일부 실시형태에 따른 펌프 고장이 뒤따르는 유압 작동 장치 고장을 나타내는 예시적인 모니터링 추세의 다이어그램이다.
도 4는 일부 실시형태에 따른 유압 시스템의 결함 검출 장치를 작동시키기 위한 예시적인 작동을 나타내는 흐름도이다.
고장 검출 장치의 예시적인 실시형태는 임의의 유압 시스템과 함께 사용될 수 있다. 유압 시스템이 있는 장비의 예로는 굴착기, 불도저, 백호(backhoe), 통나무 스플리터, 삽, 로더, 지게차, 크레인, 유압 브레이크, 파워 스티어링 시스템, 자동 변속기, 쓰레기 트럭, 항공기 비행 제어 시스템, 리프트, 산업 기계 등이 있다.
도 1은 유압 시스템(100) 및 유압 시스템(100)에 결합된 고장 검출 장치(200)를 포함하는 유압 고장 검출 가능 시스템(10)의 도면이다.
예시적으로, 유압 시스템(100)은 탱크(110)를 포함할 수 있다. 탱크(110)는 개방되어 대기압 하에서 작동될 수 있다. 대안적으로, 탱크(110)는 폐쇄되고 가압될 수 있다.
탱크(110)는 유압 유체(120)로 채워질 수 있다. 유압 유체(120)는 유압 시스템에서 사용하기에 적합한 임의의 유체일 수 있다. 예를 들어, 유압 유체는 광유 및/또는 물을 기반으로 할 수 있다.
예로서, 유압 시스템은 복수의 유압 작동 장치(130)를 포함할 수 있다. 유압 작동 장치(130)는, 몇 가지 예를 들면, 유압 모터, 유압 실린더 또는 기타 유압 액추에이터, 제어 밸브, 튜브, 호스, 및/또는 유압 유체의 다른 소비체(consumer)를 포함할 수 있다.
유압 시스템(100)은 공급 라인(140), 및 탱크(110)로부터 공급 라인(140)을 통해 복수의 유압 작동 장치(130)로 유압 유체(120)를 전달하는 펌프(160)를 포함할 수 있다. 원하는 경우, 펌프(160)는 가변 용량형의 피스톤 펌프로 구현될 수 있다. 펌프(160)는 유압 작동 장치(130)에 주어진 속도로 유압 유체(120)를 공급할 수 있다.
예시적으로, 유압 시스템(100)은 구동 메커니즘(190)을 포함할 수 있다. 구동 메커니즘(190)은 펌프(160)를 구동할 수 있다. 원하는 경우, 구동 메커니즘(190)은 외부 기계적 액추에이터 및/또는 전기 모터를 포함할 수 있다.
예시적으로, 유압 시스템(100)은 복수의 유압 작동 장치(130)로부터 탱크(110)로 유압 유체(120)를 복귀시키기 위한 복귀 라인(170), 및 유압 유체(120)를 펌프(160)로부터 탱크(110)로 복귀시키기 위한 케이스 드레인 라인(150)을 포함할 수 있다.
원하는 경우, 유압 시스템(100)은 필터(180)를 포함할 수 있다. 필터(180)는 유압 유체(120)의 불순물을 제거하기 위해 사용될 수 있다. 예시적으로, 필터(180)는 공급 라인(140)에 위치하는 고압 필터일 수 있다. 일 예로서, 필터(180)는 펌프(160)와 복수의 유압 작동 장치(130) 사이의 공급 라인(140)에 배치될 수 있다.
예시적으로, 고장 검출 장치(200)는 제1 및 제2 압력 센서(210,220)를 포함할 수 있다. 제1 압력 센서(210)는 공급 라인(140)의 유압 유체(120)의 제1 압력 값을 감지하고, 제2 압력 센서(220)는 케이스 드레인 라인(150)의 유압 유체(120)의 제2 압력 값을 감지할 수 있다.
원하는 경우, 고장 검출 장치(200)는 온도 센서(230)를 포함할 수 있다. 온도 센서(230)는 탱크(110) 내의 유압 유체(120)의 현재 온도 값을 감지할 수 있다.
예를 들어, 고장 검출 장치(200)는 모니터링 및 고장 검출 유닛(240)을 포함할 수 있다. 모니터링 및 고장 검출 유닛(240)은 제1 및 제2 압력 센서(210,220)로부터 제1 및 제2 압력 값을 수신할 수 있다.
예시적으로, 모니터링 및 고장 검출 유닛(240)은 모니터링 유닛(250) 및 고장 검출 유닛(260)을 포함할 수 있다. 모니터링 유닛(250)은 복수의 유압 작동 장치(130)의 작동 중에 제1 및 제2 압력 센서(210,220)로부터의 제1 및 제2 압력 값을 모니터링 할 수 있다.
예를 들어, 고장 검출 유닛(260)은 제1 및 제2 압력 값의 복수의 2-튜플을 기억할 수 있다. 복수의 2-튜플 중 하나의 2-튜플이 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 허용오차 범위 내에 있고 상대 압력 값의 미리 결정된 제2 허용오차 범위 밖에 있는 경우, 고장 검출 유닛(260)은 복수의 유압 작동 장치(130) 중 적어도 하나의 유압 작동 장치의 고장을 검출할 수 있다. 고장 검출 유닛(260)은 복수의 2-튜플 중 하나의 2-튜플이 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 허용오차 범위 밖에 있는 경우 펌프(160)의 고장을 검출할 수 있다.
예시적으로, 고장 검출 유닛(260)은 온도 센서(230)에 의해 측정된 유압 유체(120)의 현재 온도 값에 기초하여 상대압력 값의 미리 결정된 제1 허용오차 범위 및 상대압력 값의 미리 결정된 제2 허용오차 범위를 조절할 수 있다.
원하는 경우, 모니터링 및 고장 검출 유닛(240)은 출력 장치(280)를 포함할 수 있다. 출력 장치(280)는 유압 유체(120)의 모니터링 된 제1 및 제2 압력 값 중 적어도 하나, 복수의 유압 작동 장치(130) 중 적어도 하나의 유압 작동 장치의 검출된 고장, 또는 펌프(160)의 검출된 고장 중 적어도 하나를 출력할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 모니터링 및 고장 검출 유닛(240)은 교정 유닛(270)을 포함할 수 있다. 교정 유닛(270)은 복수의 유압 작동 장치(130)의 작동 전에 유압 시스템(100)의 초기 교정 중에 제1 및 제2 압력 센서(210,220)로부터 수신된 제1 및 제2 압력 값에 기초하여 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 허용오차 범위 및 상대 압력 값의 미리 결정된 제2 허용오차 범위를 결정할 수 있다.
예시적으로, 교정 유닛(270)은 펌프(160)의 미리 결정된 작동 조건에 기초하여 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 및 제2 허용오차 범위를 결정할 수 있다.
도 2는 예시적인 무결함 작동 곡선(390) 및 유압 시스템(예를 들어, 도 1의 유압 시스템(100))의 상대 압력 값의 관련된 소정의 허용오차 범위(310, 320)의 다이어그램이다. 무결함 작동 곡선(390)은 유압 시스템의 초기 교정 중에 교정 유닛(예를 들어, 도 1의 교정 유닛(270))을 사용하여 결정될 수 있다.
예시적으로, 유압 시스템의 초기 교정 중에, 도 1의 교정 유닛(270)과 같은 교정 유닛은 제1 및 제2 센서로부터 각각 공급 및 케이스 드레인 라인의 유압 유체의 제1 및 제2 압력 값을 수신할 수 있다. 제1 및 제2 센서는 복수의 유압 작동 장치의 미리 결정된 작업 조건 및/또는 펌프의 미리 결정된 작동 조건에 대한 초기 교정 중에 제1 및 제2 압력 값을 제공할 수 있다.
교정 유닛은 제1 및 제2 압력 값에 기초하여 교정 점(330, 331, 332, 333, 334, 335)을 규정할 수 있다. 교정 점의 수는 복수의 유압 작동 장치의 미리 결정된 작업 조건의 수 및/또는 펌프의 미리 결정된 작동 조건의 수에 따라 달라질 수 있다. 따라서 교정 점의 수에는 제한이 없다. 단순함과 명료함을 위해, 도 2의 교정 점의 수는 6개로 제한되었다. 그러나 원하는 경우 1보다 큰 수를 사용할 수 있다.
교정 점(330, 331, 332, 333, 334, 335)은 케이스 압력(301)(즉, 도 1의 케이스 드레인 라인(150)에서 제2 압력 센서(220)에 의해 측정된 유압 유체(120)의 제2 압력 값)이 세로축이고, 공급 압력(302)(즉, 도 1의 공급 라인(140)에서 제1 압력 센서(210)에 의해 측정된 유압 유체(120)의 제1 압력 값)이 가로축인 2차원 데카르트(Cartesian) 좌표계(300)로 표시될 수 있다. 따라서 교정 점(330 내지 335)은 공급 및 케이스 압력의 2-튜플로 표시된다.
예시적으로, 교정 유닛은 교정 점(330 내지 335)에 기초하여 무결함 작동 곡선(390)을 결정할 수 있다. 예를 들어, 교정 유닛은 무결함 작동 곡선(390)을 결정하기 위해 교정 점(330 내지 335)의 회귀 분석을 수행할 수 있다.
일 예로서, 교정 유닛은 케이스 압력(301)과 공급 압력(302) 사이에 선형 종속성을 갖는 것으로 무결함 작동 곡선(390)을 결정하기 위해 선형 회귀를 수행할 수 있다. 다른 예로서, 교정 유닛은 케이스 압력(301)과 공급 압력(302) 사이에 비선형 의존성을 갖는 것으로 무결함 작동 곡선(390)을 결정하기 위해 비선형 회귀를 수행할 수 있다.
일 예로서, 교정 유닛은 복수의 유압 작동 장치의 작동 전에 유압 시스템의 초기 교정 중에 제1 및 제2 압력 센서로부터 수신된 제1 및 제2 압력 값에 기초하여 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 허용오차 범위(310) 및 상대 압력 값의 미리 결정된 제2 허용오차 범위(320)를 결정할 수 있다.
예를 들어, 교정 유닛은 펌프의 미리 결정된 작동 조건에 기초하여 및/또는 복수의 유압 작동 장치의 미리 결정된 작업 조건에 기초하여 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 및 제2의 허용오차 범위(310, 320)를 결정할 수 있다.
일 예로서, 교정 유닛은 무결함 작동 곡선(390)으로부터의 절대 또는 상대 거리로서 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 허용오차 범위(310)를 결정할 수 있다. 다른 예로서, 교정 유닛은 모든 교정 점을 포함하는 무결함 작동 곡선(390) 상의 최소값 및 최대값에 기초하여 상대 압력 값의 미리 결정된 제2 허용오차 범위(320)를 결정할 수 있다.
원하는 경우, 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 및 제2 허용오차 범위(310, 320)는 세로 좌표 케이스 압력(301) 및 가로 좌표 공급 압력(302)을 갖는 2차원 데카르트 좌표계(300)에서 무결함 작동 곡선(390) 주위에 관을 형성할 수 있다. 교정 유닛이 무결함 작동 곡선(390)을 직선으로 규정하는 시나리오에서(예를 들어, 선형 회귀를 통해), 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 및 제2 허용오차 범위(310, 320)는 2차원 데카르트 좌표계(300)에서 직사각형을 형성할 수 있다.
복수의 유압 작동 장치의 정상 작동 중에, 모니터링 및 고장 검출 유닛(예를 들어, 도 1의 모니터링 및 고장 검출 유닛(240))은 제1 및 제2 압력 센서로부터 제1 및 제2 압력 값을 수신할 수 있다. 예를 들어, 모니터링 및 고장 검출 유닛은 상이한 타임 스탬프에서 제1 및 제2 압력 센서로부터 제1 및 제2 압력 값을 수신할 수 있다.
일 예로서, 모니터링 및 고장 검출 유닛은 제1 타임 스탬프에서 제1 및 제2 압력 값의 제1의 2-튜플(341), 제2 타임 스탬프에서 제1 및 제2 압력 값의 제2의 2-튜플(342), 제3 타임 스탬프에서 제1 및 제2 압력 값의 제3의 2-튜플(343), 제4 타임 스탬프에서 제1 및 제2 압력 값의 제4의 2-튜플(344), 제5 타임 스탬프에서 제1 및 제2 압력 값의 제5의 2-튜플(345) 등을 수신할 수 있다.
모니터링 및 고장 검출 유닛은 제1 및 제2 압력 값을 모니터링 하는 모니터링 유닛(예를 들어, 도 1의 모니터링 유닛(250)), 및 제1 및 제2 압력 값의 복수의 2-튜플(341, 342, 343, 344, 345)을 기억하는 고장 검출 유닛(예를 들어, 도 1의 고장 검출 유닛(260)을 포함할 수 있다.
고장 검출 유닛은, 복수의 2-튜플(341, 342, 343, 344, 345) 중 하나의 2-튜플이 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 허용오차 범위(310) 내에 있고, 상대 압력 값의 미리 결정된 제2 허용오차 범위(320) 밖에 있는 경우, 복수의 유압 작동 장치 중 적어도 하나의 유압 작동 장치의 고장을 검출할 수 있다. 고장 검출 유닛은, 복수의 2-튜플(341, 342, 343, 344, 345) 중 하나의 2-튜플이 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 허용오차 범위(310) 밖에 있는 경우, 펌프의 고장을 검출할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 유압 시스템의 정상 작동 중에 기록된 제1 및 제2 압력 값의 모든 2-튜플(341 내지 345)은 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 허용오차 범위(310) 내에 위치된다. 따라서 유압 시스템의 펌프에는 결함이 검출되지 않았다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 유압 시스템의 정상 작동 중에 기록된 제1 및 제2 압력 값의 모든 2-튜플(341 내지 345)은 상대 압력 값의 미리 결정된 제2 허용오차 범위(320) 내에 배치된다. 따라서, 유압 시스템의 복수의 유압 작동 장치 중 하나의 유압 작동 장치에 대한 고장은 검출되지 않았다.
예시적으로, 고장 검출 장치(예를 들어, 도 1의 고장 검출 장치(200))는, 시간 경과에 따른 복수의 2-튜플(341, 342, 343, 344)의 추세를 결정하는 것에 기초하여 복수의 유압 작동 장치 중 하나의 유압 작동 장치의 고장 및/또는 펌프의 고장을 결정할 수 있다.
도 3a는 펌프 고장을 나타내는 예시적인 모니터링 추세(350)의 다이어그램이다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 고장 검출 유닛(예를 들어, 도 1의 고장 검출 유닛(260))은 상이한 타임 스탬프에서 유압 시스템의 정상 작동 중에 기록된 제1 및 제2 압력 값의 2-튜플(341 내지 345)(예를 들어, 공급 및 케이스 압력의 2-튜플)을 기억한다.
일 예로서, 제1 및 제2 압력 값의 2-튜플이 연속적인 타임 스탬프 동안 기록되는 시나리오를 고려하여야 한다. 이 시나리오에서, 제1 및 제2 압력 값의 처음 2개의 기록된 2-튜플(341 및 342)은 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 및 제2 허용오차 범위(310, 320) 내에 배치된다.
그러나, 연속적으로 기록된 2-튜플(343, 344, 345)의 제1 및 제2 압력 값은 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 및 제2 허용오차 범위(310, 320) 밖에 있다. 실제로, 고장 검출 유닛은 복수의 2-튜플(341 내지 345)에 기초하여 추세(350)를 결정할 수 있다.
추세(350)는 제1 및 제2 압력 값의 연속 2-튜플(341 내지 345)이 주로 무결함 작동 곡선(390)으로부터 멀어지는 방향을 가리킨다는 것을 보여준다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 케이스 압력 값은 공급 압력 값에 비해 비례적으로 증가한다. 추세(350)는 펌프 고장을 나타낼 수 있고, 따라서 고장 검출 유닛은 추세(350)에 기초하여 펌프의 고장을 검출할 수 있다.
도 3b는 유압 작동 장치의 고장을 나타내는 예시적인 모니터링 추세(360)의 다이어그램이다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 고장 검출 유닛(예를 들어, 도 1의 고장 검출 유닛(260))은 상이한 타임 스탬프에서 유압 시스템의 정상 작동 중에 기록된 제1 및 제2 압력 값의 2-튜플(341 내지 345)(예를 들어, 공급 및 케이스 압력의 2-튜플)을 기억한다.
일 예로서, 제1 및 제2 압력 값의 2-튜플이 연속적인 타임 스탬프 동안 기록되는 시나리오를 고려하여야 한다. 이러한 시나리오에서, 제1 및 제2 압력 값의 처음 2개의 기록된 2-튜플(341,342)은 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 및 제2 허용오차 범위(310, 320) 내에 배치된다.
그러나, 연속적으로 기록된 2-튜플(343, 344, 345)의 제1 및 제2 압력 값은 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 허용오차 범위(310) 내 및 상대 압력 값의 미리 결정된 제2 허용오차 범위(320) 밖에 있다. 실제로, 고장 검출 유닛은 복수의 2-튜플(341 내지 345)에 기초하여 추세(360)를 결정할 수 있다.
추세(360)는 제1 및 제2 압력 값의 연속 2-튜플(341 내지 345)이 주로 무결함 작동 곡선(390)에 평행한 방향을 가리키는 것을 나타낸다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 케이스 압력 값은 무결함 작동 곡선(390)의 2-튜플과 동일한 비율로 공급 압력 값에 비해 증가한다. 추세(360)는 유압 작동 장치의 고장을 나타낼 수 있고, 따라서 고장 검출 유닛은 추세(360)에 기초하여 유압 시스템의 복수의 유압 작동 장치 중 적어도 하나의 고장을 검출할 수 있다.
도 3c는 펌프 고장이 뒤따르는 유압 작동 장치의 고장을 나타내는 예시적인 모니터링 추세의 다이어그램이다. 예시적으로, 고장 검출 유닛(예를 들어, 도 1의 고장 검출 유닛(260))은 연속적인 타임 스탬프에서 유압 시스템의 정상 작동 중에 기록된 제1 및 제2 압력 값의 2-튜플(341 내지 345)(예를 들어, 공급 및 케이스 압력의 2-튜플)을 기억한다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 압력 값의 기록된 제1의 2-튜플(341)은 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 및 제2 허용오차 범위(310, 320) 내에 배치된다. 그때, 펌프 고장이 없고, 적어도 하나의 유압 작동 장치의 고장이 검출되지 않는다.
그러나, 연속적으로 기록된 2-튜플(342, 343, 344, 345)의 제1 및 제2 압력 값은 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 및/또는 제2 허용오차 범위(310, 320) 밖에 있다. 실제로, 고장 검출 유닛은 복수의 2-튜플(341 내지 343)에 기초하여 제1 추세(360)를 결정할 수 있다.
이 제1 추세(360)는 제1 및 제2 압력 값의 연속 2-튜플(341 내지 343)이 주로 무결함 작동 곡선(390)에 평행한 방향을 가리키는 것을 나타낸다. 도 3c에 도시된 바와 같이, 케이스 압력 값은 무결함 작동 곡선(390)의 2-튜플과 동일한 비율로 공급 압력 값에 비해 증가한다. 제1 추세(360)는 유압 작동 장치의 고장을 나타낼 수 있으므로, 고장 검출 유닛은 제1 추세(360)에 기초하여 유압 시스템의 복수의 유압 작동 장치 중 적어도 하나의 고장을 검출할 수 있다.
이어서, 고장 검출 유닛은 2-튜플(343 내지 345)에 기초하여 제2 추세(350)를 결정할 수 있다.
이러한 제2 추세(350)는 제1 및 제2 압력 값의 연속 2-튜플(343 내지 345)이 주로 무결함 작동 곡선(390)으로부터 멀어지는 방향을 가리킨다는 것을 나타낸다. 도 3c에 도시된 바와 같이, 케이스 압력 값은 증가하는 반면, 공급 압력 값은 감소한다. 추세(350)는 펌프 고장을 나타낼 수 있고, 따라서 고장 검출 유닛은 추세(350)에 기초하여 펌프의 고장을 검출할 수 있다.
도 4는 도 1의 고장 검출 장치(200)와 같은 고장 검출 장치를 작동시키기 위한 예시적인 작동을 나타내는 흐름도(400)이다.
작동(410) 중에, 고장 검출 장치는 제1 압력 센서를 사용하여 공급 라인에서 유압 유체의 제1 압력 값을 감지할 수 있다.
예를 들어, 도 1의 고장 검출 장치(200)의 제1 압력 센서(210)는 공급 라인(140)에서 유압 유체(120)의 제1 압력 값을 감지할 수 있다.
작동(420) 중에, 고장 검출 장치는 제2 압력 센서를 사용하여 케이스 드레인 라인의 유압 유체의 제2 압력 값을 감지할 수 있다.
예를 들어, 도 1의 고장 검출 장치(200)의 제2 압력 센서(220)는 케이스 드레인 라인(150)에서 유압 유체(120)의 제2 압력 값을 감지할 수 있다.
작동(430) 중에, 고장 검출 장치는, 모니터링 및 고장 검출 유닛을 사용하여, 제1 및 제2 압력 센서로부터 제1 및 제2 압력 값을 수신할 수 있다.
예를 들어, 도 1의 고장 검출 장치(200)의 모니터링 및 고장 검출 유닛(240)은 제1 및 제2 압력 센서(210, 220)로부터 제1 및 제2 압력 값을 수신할 수 있다.
작동(440) 중에, 고장 검출 장치는 모니터링 및 고장 검출 유닛의 모니터링 유닛을 사용하여, 유압 시스템이 정상 작동 모드에 있을 때 제1 및 제2 압력 센서로부터의 제1 및 제2 압력 값을 모니터링 할 수 있다.
예를 들어, 도 1의 고장 검출 장치(200)의 모니터링 및 고장 검출 유닛(240)의 모니터링 유닛(250)은, 유압 시스템(100)이 정상 작동 모드에 있는 경우, 제1 및 제2 압력 센서(210, 220)로부터의 제1 및 제2 압력 값을 모니터링 할 수 있다.
작동(450) 중에, 고장 검출 장치는 모니터링 및 고장 검출 유닛의 고장 검출 유닛을 사용하여 정상 작동 모드에서 복수의 2-튜플의 제1 및 제2 압력 값을 기억할 수 있다.
예를 들어, 도 1의 고장 검출 장치(200)의 모니터링 및 고장 검출 유닛(240)의 고장 검출 유닛(260)은, 정상 작동 모드에서 제1 및 제2 압력 값의 복수의 2-튜플(예를 들어, 도 2 내지 도 3c의 2-튜플(341, 342, 343, 344, 345)의 제1 및 제2 압력 값을 기억할 수 있다.
작동(460) 중에, 복수의 2-튜플 중 하나의 2-튜플이 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 허용오차 범위 내에 있고 상대 압력 값의 미리 결정된 제2 허용오차 범위 밖에 있는 경우, 고장 검출 장치는, 모니터링 및 고장 검출 유닛의 고장 검출 유닛을 사용하여, 복수의 유압 작동 장치 중 적어도 하나의 유압 작동 장치의 고장을 검출할 수 있다
예를 들어, 도 2 내지 3c의 복수의 2-튜플(341, 342, 343, 344, 345) 중 하나의 2-튜플이 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 허용오차 범위(310) 내에 있고, 상대 압력 값의 미리 결정된 제2 허용오차 범위(320) 밖에 있는 경우, 도 1의 고장 검출 장치(200)의 모니터링 및 고장 검출 유닛(240)의 고장 검출 유닛(260)은 복수의 유압 작동 장치(130) 중 적어도 하나의 유압 작동 장치의 고장을 검출할 수 있다.
작동(470) 중에, 고장 검출 장치는, 고장 검출 유닛을 사용하여, 복수의 2-튜플 중 2-튜플이 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 허용오차 범위 밖에 있는 경우 펌프의 고장을 검출할 수 있다.
예를 들어, 도 2 내지 도 3c의 복수의 2-튜플(341, 342, 343, 344, 345) 중 하나의 2-튜플이 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 허용오차 범위(310) 밖에 있는 경우, 도 1의 고장 검출 장치(200)의 고장 검출 유닛(260)은 펌프(160)의 고장을 검출할 수 있다.
유압 시스템은 교정 모드에서 연속적인 교정을 수행한 후 정상 작동 모드에서 작동할 수 있다. 교정을 준비하기 위해, 유압 시스템의 모든 구성 요소는 이 구성 요소가 결함이 있는지 여부에 대해서 확인한다.
그 다음, 유압 시스템의 구성요소에 결함이 없음을 검증하는 것에 응답하여, 고장 검출 장치는, 모니터링 및 고장 검출 유닛의 모니터링 유닛을 사용하여, 제1 및 제2 압력으로부터 제1 및 제2 압력 값을 모니터링 할 수 있고, 모니터링 및 고장 검출 유닛의 고장 검출 유닛을 사용하여, 제1 및 제2 압력 값의 복수의 2-튜플을 기억한다.
예를 들어, 도 1의 고장 검출 장치(200)의 모니터링 및 고장 검출 유닛(240)의 모니터링 유닛(250)은 제1 및 제2 압력 센서(210, 220)로부터 제1 및 제2 압력 값을 모니터링 할 수 있고, 도 1의 고장 검출 장치(200)의 모니터링 및 고장 검출 유닛(240)의 모니터링 및 고장 검출 유닛(260)은 제1 및 제2 압력 값의 복수의 2-튜플(예를 들어, 도 2 내지 3c의 2-튜플(341, 342, 343, 344, 345))을 기억할 수 있다.
예시적으로, 고장 검출 장치는, 모니터링 및 고장 검출 유닛을 사용하여, 유압 시스템이 교정 모드에 있는 경우(즉, 기억된 복수의 2-튜플의 제1 및 제2 압력 값에 기초하여), 모니터링 및 고장 검출 유닛에 의해 수신된 제1 및 제2 압력 값의 외삽에 기초하여 무결함 작동 곡선(예를 들어, 도 2 내지 도 3c의 무결함 작동 곡선(390))을 생성할 수 있다.
예로서, 고장 검출 장치는, 모니터링 및 고장 검출 유닛을 사용하여, 무결함 작동 곡선에 기초하여 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 허용오차 범위(예를 들어, 도 2 내지 3c의 상대 압력 값의 미리 결정된 허용오차 범위(310)) 및 상대 압력 값의 미리 결정된 제2 허용오차 범위(예를 들어, 도 2 내지 3c의 상대 압력 값의 미리 결정된 허용오차 범위(320))를 결정할 수 있다.
예시적으로, 고장 검출 장치는, 모니터링 및 고장 검출 유닛을 사용하여, 복수의 2-튜플(예를 들어, 도 2 내지 도 3c의 2-튜플(341, 342, 343, 344, 345))에 기초하여 추세(예를 들어, 도 2 내지 3c의 추세(350) 및/또는 추세(360))를 결정하고, 상기 추세에 기초하여, 복수의 유압 작동 장치 중 적어도 하나의 유압 작동 장치의 고장 또는 펌프의 고장 중 적어도 하나를 검출할 수 있다.
예로서, 고장 검출 장치는 상이한 타임 스탬프에서 복수의 2-튜플(예를 들어, 도 2 내지 도 3c의 2-튜플(341, 342, 343, 344, 345))에 기초하여 유압 유체의 제1 및 제2 압력 값에 대한 통계를 생성 및 제공할 수 있다.
예시적으로, 고장 검출 장치는, 복수의 유압 작동 장치 중 적어도 하나의 유압 작동 장치의 고장을 검출하는 것에 응답하여 또는 펌프의 고장을 검출하는 것에 응답하여, 검출된 고장을 유압 시스템의 작업자에게 통지할 수 있다.
전술한 실시형태에 대한 수정은 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자의 상식 내에 있으며, 따라서 또한 본 발명의 일부로 간주된다는 점에 유의해야 한다.
예를 들어, 도 2 내지 도 3c의 상대 압력 값의 미리 결정된 허용오차 범위(310)는 무결함 작동 곡선(390)으로부터 일정한 거리를 갖는 것으로 도시된다. 그러나, 상대 압력 값(310)의 미리 결정된 허용오차 범위는, 원하는 경우, 공급 압력 및/또는 케이스 압력의 증가와 함께 증가하는 무결함 작동 곡선(390)으로부터의 거리를 가질 수 있다.
유사하게, 도 2 내지 도 3c의 상대 압력 값의 미리 결정된 허용오차 범위(320)는 케이스 압력(301)과 무관하게 일정한 폭을 갖는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 상대 압력 값의 미리 결정된 허용오차 범위(320)는, 원하는 경우, 케이스 압력의 증가와 함께 폭이 증가할 수 있다.
또한, 도 2 내지 도 3c의 2차원 데카르트 좌표계(300)는 종축으로 케이스 압력(301)을, 횡축으로 공급 압력(302)을 도시한다. 그러나, 도 2 내지 도 3c의 2차원 데카르트 좌표계(300)는, 원하는 경우, 종축으로 공급 압력(302) 및 횡축으로 케이스 압력(301)을 가질 수 있다.
10: 유압 고장 검출 가능 시스템 100: 유압 시스템
110: 탱크 120: 유압 유체
130: 유압 작동 장치 140: 공급 라인
150: 케이스 드레인 라인 160: 펌프
170: 복귀 라인 180: 필터
190: 구동 메커니즘 200: 고장 검출 장치
210: 제1 압력 센서 220: 제2 압력 센서
230: 온도 센서 240: 모니터링 및 고장 검출 유닛
250: 모니터링 유닛 260: 고장 검출 유닛
270: 교정 유닛 280: 출력 장치
300: 2차원 데카르트 좌표계 301: 케이스 압력
302: 공급 압력
310,320: 상대 압력 값의 미리 결정된 허용오차 범위
330, 331, 332, 333, 334, 335: 교정 점
341: 제1 타임 스탬프에서 공급 케이스 압력의 2-튜플
342: 제2 타임 스탬프에서 공급 케이스 압력의 2-튜플
343: 제3 타임 스탬프에서 공급 케이스 압력의 2-튜플
344: 제4 타임 스탬프에서 공급 케이스 압력의 2-튜플
345: 타임 스탬프 n에서 공급 케이스 압력의 2-튜플
350: 펌프 고장을 나타내는 모니터링 추세
360: 유압 작동 장치 고장을 나타내는 모니터링 추세
390: 무결함 작동 곡선 400: 방법
410, 420, 430, 440, 450, 460, 470: 작동

Claims (15)

  1. 유압 시스템(100)은, 유압 유체(120)가 있는 탱크(110), 복수의 유압 작동 장치(130), 공급 라인(140), 상기 공급 라인(140)을 통해 상기 유압 유체(120)를 상기 탱크(110)로부터 복수의 유압 작동 장치(130)로 전달하는 펌프(160), 및 상기 유압 유체(120)를 상기 펌프(160)로부터 상기 탱크(110)로 복귀시키기 위한 케이스 드레인 라인(150)을 포함하는, 유압 시스템(100)용 고장 검출 장치(200)로서,
    상기 공급 라인(140)에서 상기 유압 유체(120)의 제1 압력 값을 감지하는 제1 압력 센서(210);
    상기 케이스 드레인 라인(150)의 상기 유압 유체(120)의 제2 압력 값을 감지하는 제2 압력 센서(220); 및
    상기 제1 및 제2 압력 센서(210, 220)로부터 상기 제1 및 제2 압력 값을 수신하는 모니터링 및 고장 검출 유닛(240)으로서,
    상기 복수의 유압 작동 장치(130)의 작동 중에 상기 제1 및 제2 압력센서(210, 220)로부터의 상기 제1 및 제2 압력 값을 모니터링 하는 모니터링 유닛(250); 및
    제1 및 제2 압력 값의 복수의 2-튜플(341, 342, 343, 344, 345)을 기억하는 고장 검출 유닛(260)으로서, 상기 복수의 2-튜플(341, 342, 343, 344, 345) 중 하나의 2-튜플이 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 허용오차 범위(310) 내에 있고 상대 압력 값의 미리 결정된 제2 허용오차 범위(320) 밖에 있는 경우, 상기 고장 검출 유닛(260)은 복수의 유압 작동 장치(130) 중 적어도 하나의 유압 작동 장치의 고장을 검출하고, 그리고 상기 복수의 2-튜플(341, 342, 343, 344, 345) 중 하나의 2-튜플이 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 허용오차 범위(310) 밖에 있는 경우, 상기 고장 검출 유닛(260)은 상기 펌프(160)의 고장을 검출하는 상기 고장 검출 유닛(260)을 포함하는 상기 모니터링 및 고장 검출 유닛(240)
    을 포함하는 유압 시스템용 고장 검출 장치(200).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고장 검출 유닛(260)은, 상기 복수의 2-튜플(341, 342, 343, 344, 345)에 기초하여 추세(350, 360)를 결정하고, 상기 고장 검출 유닛(260)은 상기 추세(350, 360)에 기초하여 상기 복수의 유압 작동 장치(130) 중 적어도 하나의 유압 작동 장치의 고장 또는 상기 펌프(160)의 고장 중 적어도 하나를 검출하는 것을 특징으로 하는 유압 시스템용 고장 검출 장치(200).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 탱크(110) 내의 유압 유체(120)의 현재 온도 값을 감지하여 현재 온도 값을 상기 모니터링 및 고장 검출 유닛(240)에 제공하는 온도 센서(230)를 포함하고, 상기 고장 검출 유닛(260)은 상기 유압 유체(120)의 현재 온도 값에 기초하여 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 허용오차 범위(310) 및 상대 압력 값의 미리 결정된 제2 허용오차 범위(320)를 조정하는 것을 특징으로 하는 유압 시스템용 고장 검출 장치(200).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모니터링 및 고장 검출 유닛(240)은, 상기 복수의 유압 작동 장치(130)의 작동 전에 상기 유압 시스템(100)의 초기 교정 중에, 상기 제1 및 제2 압력 센서(210, 220)로부터 수신된 상기 제1 및 제2 압력 값에 기초하여 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 허용오차 범위(310) 및 상대 압력 값의 미리 결정된 제2 허용오차 범위(320)를 결정하는 교정 유닛(270)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 시스템용 고장 검출 장치(200).
  5. 제4항에 있어서,
    상기 교정 유닛(270)은 상기 펌프(160)의 미리 결정된 작동 조건에 기초하여 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 및 제2 허용오차 범위(310, 320)를 결정하는 것을 특징으로 하는 유압 시스템용 고장 검출 장치(200).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모니터링 및 고장 검출 유닛(240)은 상기 유압 유체(120)의 모니터링 된 제1 및 제2 압력 값 중 적어도 하나, 상기 복수의 유압 작동 장치(130) 중 적어도 하나의 유압 작동 장치의 검출된 고장, 또는 상기 펌프(160)의 검출된 고장을 출력하는 출력 장치(280)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 시스템용 고장 검출 장치(200).
  7. 유압 유체(120)가 있는 탱크(110),
    복수의 유압 작동 장치(130),
    공급 라인(140),
    상기 유압 유체(120)를 상기 공급 라인(140)을 통해 상기 탱크(110)로부터 상기 복수의 유압 작동 장치(130)로 전달하는 펌프(160),
    상기 유압 유체(120)를 상기 복수의 유압 작동 장치(130)로부터 상기 탱크(110)로 복귀시키기 위한 복귀 라인(170), 및
    상기 유압 유체(120)를 상기 펌프(160)로부터 상기 탱크(110)로 복귀시키기 위한 케이스 드레인 라인(150)을 포함하는 유압 시스템(100); 그리고
    제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 상기 고장 검출 장치(200)
    를 포함하는 유압 고장 검출 가능 시스템(10).
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유압 시스템(100)은 상기 펌프(160)와 상기 복수의 유압 작동 장치(130) 사이의 상기 공급 라인(140)에 있는 필터(180)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 고장 검출 가능 시스템(10).
  9. 제7항에 있어서,
    상기 유압 시스템(100)은 상기 펌프(160)를 구동하는 구동 메커니즘(190)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 고장 검출 가능 시스템(10).
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 고장 검출 장치(200)를 작동시키는 방법(400)으로서,
    상기 제1 압력 센서(210)를 사용하여, 상기 공급 라인(140)에서 상기 유압 유체(120)의 제1 압력 값을 감지하는 단계(410);
    상기 제2 압력 센서(220)를 사용하여, 상기 케이스 드레인 라인(150)에서 상기 유압 유체(120)의 제2 압력 값을 감지하는 단계(420);
    상기 모니터링 및 고장 검출 유닛(240)을 사용하여, 상기 제1 및 제2 압력 센서(210, 220)로부터 상기 제1 및 제2 압력 값을 수신하는 단계(430);
    상기 모니터링 및 고장 검출 유닛(240)의 상기 모니터링 유닛(250)을 사용하여, 상기 유압 시스템(100)이 정상 작동 모드인 경우, 상기 제1 및 제2 압력 센서(210, 220)로부터 제1 및 제2 압력 값을 모니터링 하는 단계(440);
    상기 모니터링 및 고장 검출 유닛(240)의 상기 고장 검출 유닛(260)을 사용하여, 상기 정상 작동 모드에서 제1 및 제2 압력 값의 복수의 2-튜플(341, 342, 343, 344, 345)을 기억하는 단계(450);
    상기 모니터링 및 고장 검출 유닛(240)의 상기 고장 검출 유닛(260)을 사용하여, 복수의 2-튜플(341, 342, 343, 344, 345) 중 하나의 2-튜플이 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 허용오차 범위(310) 내에 있고, 상대 압력 값의 미리 결정된 제2 허용오차 범위(320) 밖에 있는 경우, 상기 복수의 유압 작동 장치(130) 중 적어도 하나의 유압 작동 장치의 고장을 검출하는 단계(460); 및
    상기 고장 검출 유닛(260)을 사용하여, 상기 복수의 2-튜플(341, 342, 343, 344, 345) 중 하나의 2-튜플이 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 허용오차 범위(310) 밖에 있는 경우 상기 펌프(160)의 고장을 검출하는 단계(470)
    를 포함하는 고장 검출 장치(200)의 작동 방법(400).
  11. 제10항에 있어서,
    상기 모니터링 및 고장 검출 유닛(240)을 사용하여, 상기 유압 시스템(100)이 교정 모드에 있는 경우, 상기 모니터링 및 고장 검출 유닛(240)에 의해 수신된 제1 및 제2 압력 값의 외삽에 기초하여 무결함 작동 곡선(390)을 생성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 검출 장치(200)의 작동 방법(400).
  12. 제11항에 있어서,
    상기 모니터링 및 고장 검출 유닛(240)을 사용하여, 상기 무결함 작동 곡선(390)에 기초하여 상대 압력 값의 미리 결정된 제1 허용오차 범위(310) 및 상대 압력 값의 미리 결정된 제2 허용오차 범위(320)를 결정하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 검출 장치(200)의 작동 방법(400).
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모니터링 및 고장 검출 유닛(240)을 사용하여, 상기 복수의 2-튜플(341, 342, 343, 344, 345)에 기초하여 추세(350, 360)를 결정하는 단계; 및
    상기 추세(350, 360)에 기초하여 상기 복수의 유압 작동 장치(130) 중 적어도 하나의 유압 작동 장치의 고장 또는 상기 펌프(160)의 고장 중 적어도 하나를 검출하는 단계
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 검출 장치(200)의 작동 방법(400).
  14. 제13항에 있어서,
    상이한 타임 스탬프에서, 복수의 2-튜플(341, 342, 343, 344, 345)에 기초하여 상기 유압 유체(120)의 상기 제1 및 제2 압력 값에 대한 통계를 생성 및 제공하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 검출 장치(200)의 작동 방법(400).
  15. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 유압 작동 장치(130) 중 적어도 하나의 유압 작동 장치의 고장을 검출하는 것에 응답하여 또는 상기 펌프(160)의 고장을 검출하는 것에 응답하여, 상기 검출된 고장에 대해 상기 유압 시스템(100)의 작동자에게 통지하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 검출 장치(200)의 작동 방법(400).
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