KR20240067398A - 직구동식 전자 제어 레귤레이터가 적용된 탠덤형 유압 펌프의 제어 방법 및, 이 제어방법을 테스트하고 직구동식 전자 제어 레귤레이터의 성능을 측정할 수 있는 장치 - Google Patents

직구동식 전자 제어 레귤레이터가 적용된 탠덤형 유압 펌프의 제어 방법 및, 이 제어방법을 테스트하고 직구동식 전자 제어 레귤레이터의 성능을 측정할 수 있는 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 굴착기에 구비된 탠덤형 유압 펌프의 제어 방법에 대한 것으로서, 더욱 구체적으로는 기존의 기계식 유압 레귤레이터 또는 간접 구동식 전자제어 레귤레이터를 대신하여 직구동식 전자 제어 레귤레이터가 서보 피스톤을 직접 제어하기 때문에 시스템이 단순하고 제어성이 우수하며 유압 펌프를 엔진의 효율점에서 구동할 수 있으므로 에너지를 절약할 수 있는 제어 방법에 대한 것이다.
아울러, 본 발명은 이 제어방법(또는 제어 알고리즘)을 테스트할 수 있고 직구동식 전자 제어 레귤레이터의 성능을 측정(또는 테스트)할 수 있는 장치에 대한 것이기도 하다.

Description

직구동식 전자 제어 레귤레이터가 적용된 탠덤형 유압 펌프의 제어 방법 및, 이 제어방법을 테스트하고 직구동식 전자 제어 레귤레이터의 성능을 측정할 수 있는 장치 {Control methods of a tandem hydraulic pump to which direct drive electronically controlled regulator is installed, and apparatus capable of testing the control methods and measuring the performance of the direct drive electronically controlled regulator}
본 발명은 굴착기에 구비된 탠덤형 유압 펌프의 제어 방법에 대한 것으로서, 더욱 구체적으로는 기존의 기계식 유압 레귤레이터 또는 간접 구동식 전자제어 레귤레이터를 대신하여 직구동식 전자 제어 레귤레이터가 서보 피스톤을 직접 제어하기 때문에 시스템이 단순하고 제어성이 우수하며 유압 펌프를 엔진의 효율점에서 구동할 수 있으므로 에너지를 절약할 수 있는 제어 방법에 대한 것이다.
아울러, 본 발명은 이 제어방법(또는 제어 알고리즘)을 테스트할 수 있고 직구동식 전자 제어 레귤레이터의 성능을 측정(또는 테스트)할 수 있는 장치에 대한 것이기도 하다.
일반적으로 굴착기에는 텐덤형 메인 유압 펌프(Tandem main hydraulic pump)가 설치되어 있다. 텐덤형 메인 유압 펌프는 프론트 펌프(front pump)와 리어펌프(rear pump)가 일체형으로 구성되어 있는 구조를 의미하는데, 더블형 유압 펌프와 구분되는 점은 입력 동력을 일정하게 유지하도록 프론트 펌프와 리어펌프의 유압 동력을 레귤레이터를 통해서 균형을 유지한다는 점이다.
텐덤형 메인 유압 펌프는 프론트 펌프와 리어펌프가 하나의 샤프트로 구동되며, 프론트 펌프는 좌측 주행 모터, 스윙모터, 암 실린더에 오일을 공급하고, 리어 펌프는 우측 주행 모터, 붐 실린더, 버켓실린더에 오일을 공급한다.
프론트 펌프와 리어펌프의 토출유량은 사판(swash plate)의 경사각에 따라 달라지며, 사판의 각도 조절은 레귤레이터(regulator)라는 유량 조절 장치의 작동에 의해서 이루어진다.
상기 레귤레이터(regulator)로서 기계식 유압 레귤레이터 또는 간접 구동식 전자제어 레귤레이터가 사용되었는데, 이 기존의 레귤레이터는 다수의 구성품으로 인해서 시스템이 복잡하고 고장 발생시 수리와 유지, 보수가 어렵다는 문제점이 있었다.
상술한 기계식 유압 레귤레이터와 간접 구동식 전자제어 레귤레이터에 비해서, 직구동식 전자 제어 레귤레이터는 전자비례감압밸브(EPPR 밸브)가 서보 피스톤을 직접 제어하기 때문에 시스템이 단순하고 제어성이 우수하다.
또한, 직구동식 전자 제어 레귤레이터는 굴착기에 적용될 경우, 유압 펌프를 엔진의 효율점에서 구동할 수 있으므로 에너지를 절감할 수 있다.
본 발명은 이러한 장점을 갖는 직구동식 전자 제어 레귤레이터를 적용(사용)한 탠덤형 유압 펌프의 제어 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. 더욱 구체적으로, 본 발명의 목적은 굴착기에 구비된 탠덤형 유압 펌프를 직구동식 전자 제어 레귤레이터를 이용하여 제어하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 이 제어방법(또는 제어 알고리즘)을 테스트하고 직구동식 전자 제어 레귤레이터의 성능을 측정(또는 테스트)할 수 있는 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 이루기 위해서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어 방법은 직구동식 전자 제어 레귤레이터를 이용하고, 직구동식 전자 제어 레귤레이터는 서보 피스톤(110)과 전자비례감압밸브(EPPR)를 구비한다.
서보 피스톤(110)은 전자비례감압밸브(EPPR)의 작동 및, 파일럿 압력(Pi)과 부하 압력(Pdf)의 크기에 따라 변위(ldf)가 조절될 수 있다. 서보 피스톤의 변위(ldf)에 따라 유압펌프의 사판각이 결정된다.
파일럿 압력(Pi)을 x축, 부하 압력(Pdf)을 y축, 설정 변위(lsetdf)를 z축으로 하되 xy 평면상의 영역을 소정 개수의 영역으로 구분하고 상기 각 구분된 영역에서 설정 변위(lsetdf)를 계산하는 수학식을 유도하고, 파일럿 압력(Pi)과 부하 압력(Pdf)에 대응하는 설정 변위(lsetdf)를 상기 수학식을 이용하여 계산할 수 있다.
펌프제어유닛(PCU)은 상기 계산된 설정 변위(lsetdf)에 대응하는 제어전류를 전자비례감압밸브(EPPR)에 인가할 수 있다.
아래 식 2-1을 만족하는 영역에서는 설정 변위(lsetdf)가 식 2-2로 될 수 있다.
[식 2-1]
pi < piL 이고, pdf < pdfs
[식 2-2]
Figure pat00001
상기 식에서,
Figure pat00002
아래 식 3-1 또는 식 3-2를 만족하는 영역에서는 설정 변위(lsetdf)가 식 3-3으로 계산될 수 있다.
[식 3-1]
piL ≤ pi < piH , pdf < pdfs
[식 3-2]
piL ≤ pi < piH , pdfs ≤ pdf < pdfmax
[식 3-3]
Figure pat00003
위 식에서,
Figure pat00004
아래 식 4-1을 만족하는 영역에서는 설정 변위(lsetdf)가 식 4-2로 계산될 수 있다.
[식 4-1]
pi ≥ piH , pdf < pdfmax
[식 4-2]
Figure pat00005
상기 식에서,
Figure pat00006
아래 식 5-1을 만족하는 영역에서는 설정 변위(lsetdf)가 식 5-2 또는 식 5-3으로 계산될 수 있다.
Figure pat00007
상기 식에서,
Figure pat00008
본 발명에 따른 직구동식 전자 제어 레귤레이터가 적용된 탠덤형 유압 펌프의 제어 방법에서는, 펌프 제어유닛(pump control unit)가 파일럿 압력(Pi)과 부하 압력(Pdf)에 대응되는 설정 변위(lsetdf)와 제어 전류(isetf)를 계산하고, EPPR 밸브는 펌프 제어유닛으로부터 입력된 제어 전류(isetf)에 대응하여 서보 피스톤의 내부에 압력(Pcf)을 발생시키고 압력(Pcf)에 의해서 서보 피스톤이 변위(ldf)하여 사판각이 조절될 수 있다.
상기 변위(ldf)는 LVDT 센서에 의해 측정될 수 있다. 그리고, 상기 변위(ldf)는 LVDT 센서에 의해 측정된 변위(lpf)로 변환된 후 펌프 제어유닛에 입력되고, 펌프 제어유닛은 설정 변위(lsetdf)와 변위(lpf)의 차이에 대응하는 제어 전류(isetf)를 EPPR 밸브에 인가할 수 있다.
유압 펌프의 토출유량은 아래 식 8-1, 식 8-2 및 식 8-3으로 계산될 수 있다.
Figure pat00009
위 식에서,
Figure pat00010
본 발명의 또 다른 측면은 직구동식 전자 제어 레귤레이터의 제어 방법을 검증하거나 상기 레귤레이터의 성능을 측정하기 위한 장치에 대한 것이다.
상기 장치는, 제어 박스(control box); 제어 박스로부터 전달된 제2 전류신호에 의해 작동되는 파일럿 압력 공급부(210)와, 제어 박스로부터 전달된 제3 전류신호에 의해 작동되는 부하 압력 공급부(220)를 포함하는 부하 제어 블록(load control block); 및, 파일럿 압력 공급부(210)와 부하 압력 공급부(220)에 유압을 공급하는 유압 파워팩(HPU);을 포함할 수 있다.
상기 검증 또는 성능 측정의 대상이 되는 직구동식 전자 제어 레귤레이터는, 제어 박스로부터 전달된 제1 전류신호에 의해 작동되는 EPPR 밸브(120); 및, EPPR 밸브(120)의 작동과 파일럿 압력 및 부하 압력에 의해 작동되는 서보 피스톤(110);을 포함한다.
파일럿 압력 공급부(210)는 제2 전류신호가 전달되면 유압 파워팩으로부터 공급된 유압을 서보 피스톤(110)에 공급하며, 부하 압력공급부(220)는 제3 전류신호가 전달되면 유압 파워팩으로부터 공급된 유압을 서보 피스톤(110)에 공급할 수 있다.
EPPR 밸브의 작동과 파일럿 압력 및 부하 압력의 크기에 따라 서보 피스톤의 변위 방향과 변위량이 결정되고, 상기 변위방향과 변위량이 제어 박스에 전달될 수 있다.
서보 피스톤(110)의 변위는 LVDT 센서(130)에 의해 측정되어 제어 박스(control box)에 전달되고, 서보 피스톤의 내부 압력과 부하 압력 및 파일럿 압력은 각각 압력 센서에 의해 측정되어 제어 박스(control box)에 전달될 수 있다.
본 발명은 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 전자비례감압밸브(EPPR 밸브)가 서보 피스톤을 직접 제어하기 때문에 시스템이 단순하고 제어성이 우수하다.
둘째, 유압 펌프를 엔진의 효율점에서 구동할 수 있으므로 굴착기에 소요되는 에너지를 절감할 수 있다.
셋째, 이 제어방법(또는 제어 알고리즘)을 테스트하고 직구동식 전자 제어 레귤레이터의 성능을 측정(또는 테스트)할 수 있는 장치를 제공한다.
넷째, 굴착기 뿐만 아니라 트랙터, 크레인 등 농업 기계와 특수목적차량 등에 확대 적용하여 유압 에너지의 효율을 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 직구동식 전자 제어 레귤레이터가 적용된 탠덤형 유압 펌프의 구성을 보여주는 블록 다이어그램.
도 2는 도 1의 전자제어 레귤레이터에서 부하압력은 공급되지 않고 파일럿 압력만 공급되며 EPPR 밸브가 off(전류가 공급되지 않음)인 상태(상태 1-1)를 보여주는 단면도.
도 3은 도 1의 전자제어 레귤레이터에서 부하압력은 공급되지 않고 파일럿 압력만 공급되며 EPPR 밸브가 on(전류가 공급됨)인 상태(상태 1-2)를 보여주는 단면도.
도 4는 도 1의 전자제어 레귤레이터에서 부하압력이 파일럿 압력 보다 크고 EPPR 밸브가 off인 상태(상태 2-1)를 보여주는 단면도.
도 5는 도 1의 전자제어 레귤레이터에서 부하압력이 공급되고 파일럿 압력은 공급되지 않으며 EPPR 밸브가 on인 상태(상태 2-2)를 보여주는 단면도.
도 6은 서보피스톤의 변위 제어를 보여주는 블록 다이어그램.
도 7은 서보피스톤의 변위와 LVDT 변위 사이의 관계를 보여주는 도면.
도 8a는 네거티브 제어를 위한 파일럿 압력 곡선을 보여주는 도면.
도 8b는 부하 압력에 따른 일정 동력 제어 곡선을 보여주는 도면.
도 9a는 전마력 제어시, 프론트 펌프의 동력 곡선을 보여주는 도면.
도 9b는 전마력 제어시, 리어 펌프의 동력 곡선을 보여주는 도면.
도 10은 본 발명에 따른 제어 방법에서 파일럿 압력과 부하 압력 및 서보 피스톤 변위 사이의 관계를 보여주는 도면.
도 11은 도 10의 ① 영역을 보여주는 도면.
도 12는 유량 조정 계수가 적용된 파일럿 압력에 따른 토출 유량 조정 곡선을 보여주는 도면.
도 13은 유압펌프(프론트 펌프)의 마력 제어를 위한 기준점 조정을 보여주는 도면.
도 14는 성능 측정 장치의 유압 회로도를 보여주는 도면.
이하, 첨부된 도면들을 참조로 본 발명에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 실시예들에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
[직구동식 전자제어 레귤레이터의 구조 및 작동원리]
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 직구동식 전자 제어 레귤레이터가 적용된 탠덤형 유압 펌프의 구성을 보여주는 블록 다이어그램이고, 도 2는 전자제어 레귤레이터를 보여주는 단면도이다.
직구동식 전자 제어 레귤레이터(100)는 서보 피스톤(110)과, 전자 비례 감압 밸브(120, Electric Proportional Pressure Reducing valve, 이하 'EPPR 밸브'라 함)와, 선형 가변 변위 센서(130, Linear Variable Displacement Transducer, 이하 'LVDT'라 함)와, 파일럿 압력을 측정하는 제1 압력센서(도면에 미도시) 및, 부하 압력을 측정하는 제2 압력센서(도면에 미도시)를 포함할 수 있다. 참고로, 본 명세서에서 '파일럿 압력'은 밸브의 스풀 이동에 사용되는 압력으로, 밸브의 메인압 공급포트인 "P"포트로부터 유입되는 압력을 의미한다. 그리고, 서보 피스톤(110)에는 사판(도면에 미도시)이 연결되어 서보 피스톤(110)의 이동에 따라 사판의 경사각이 변동되는데, 이 점은 통상적인 유압펌프의 일반적인 구성이므로 본 명세서를 참조한 당업자가 쉽게 알 수 있을 것이다.
전자제어 레귤레이터(100)의 작동은 작동유 공급 방식에 따라 두 가지의 상태(파일럿 압력 공급 상태, 부하 압력 공급 상태)로 구분할 수 있다.
파일럿 압력과 부하 압력이 공급되는 유로에는 체크 밸브가 설치되어 있어 부하 압력이 파일럿 압력보다 낮은 상태에서는 파일럿 압력만 공급되고, 부하 압력이 파일럿 압력보다 크게 되면 부하 압력만 공급되어 EPPR 밸브의 P라인에 공급 압력으로 인가된다.
아래에서는 전자제어 레귤레이터(100)의 작동을 상태 1-1, 1-2, 2-1, 2-2로 구분하여 설명하기로 한다. 상태 1-1과 상태 2-1에서는 EPPR 밸브(120)를 제어하지 않는 상태(EPPR 밸브가 작동하지 않는 상태)이므로 사판(도면에 미도시)의 경사각은 최대로 유지되며, 상태 1-2와 상태2-2에서는 EPPR 밸브(120)를 이용(작동)하여 사판각을 감소시키는 제어를 수행한다.
(1) 상태 1-1
도 2는 상기 전자제어 레귤레이터(100)에서 부하압력은 공급되지 않고 파일럿 압력만 공급되며 EPPR 밸브(120)가 off(EPPR 밸브에 전류가 공급되지 않음)인 상태(상태 1-1)를 보여주는 단면도이다.
초기 펌프 구동시 또는 부하 압력(supply pressure)이 없는 경우에 기어 펌프(도 2에 미도시)로부터 생성된 파일럿 압력(pilot pressure)이 EPPR 밸브(120)의 P 라인에 공급되며, 파일럿 압력이 서보피스톤(110)의 소구경측에 인가되어 서보피스톤(110)을 우측으로 이동시키는 단계로서, 사판의 경전각이 최대 각도로 된다.
① 초기 펌프 구동시 또는 부하 압력이 없는 경우에 공급 압력이 EPPR 밸브(120)를 구동하는데 충분하지 않으므로 파일럿 압력이 공급되어 EPPR 밸브(120)의 최소 공급 압력으로 작용함.
② EPPR 밸브(120)에는 전류가 공급되지 않은 상태이므로 P→A 유로가 폐쇄되고, 이에 따라 파일럿 압력은 대구경측에 공급되지 못함.
③ 파일럿 압력의 크기만큼 서보피스톤(110)의 소구경측에 파일럿 압력이 인가되며, 서보피스톤(110)의 대구경측은 유로가 탱크에 연결되어 있으므로 압력이 생성되지 않고 이에 따라 서보피스톤(110)은 우측에 고정된 상태임.
④ 이때, 사판의 경전각은 최대로 유지되고 있으므로 유압 펌프의 토출유량은 최대임.
(2) 상태 1-2
도 3은 전자제어 레귤레이터(100)에서 부하압력(supply pressure)은 공급되지 않고 파일럿 압력(pilot pressure)만 공급되며 EPPR 밸브가 on(EPPR 밸브에 전류가 공급됨)인 상태(상태 1-2)를 보여주는 단면도이다.
상태 1-2는 파일럿 압력만 공급되고 부하 압력(supply pressure)은 공급되지 않은 상태에서 사판각을 제어하도록 EPPR 밸브(120)를 제어하는 단계이다. 단, EPPR 밸브(120)에 100bar 이상의 압력을 공급하여 정격 제어 범위에서 밸브를 제어하여야 하지만 파일럿 압력이 약 40bar이므로 EPPR 밸브(120)는 정격 제어 압력 이하에서 제어되는 것을 유의하여야 한다. 이 단계는 EPPR 밸브(120)를 이용하여 서보피스톤(110)에 연결된 사판각(사판의 경사각)을 제어하여 네거티브 제어, 일정 동력 제어, 전마력제어 등을 구현할 수 있다.
① 파일럿 라인으로 파일럿 압력이 공급된 상태에서 PCU(pump control unit)로부터 EPPR 밸브(120)에 제어 신호가 인가되면(전류가 공급되면) P→A 유로가 개방되어 A포트에 압력이 생성됨.
② 생성된 상기 압력은 서보피스톤(110)의 대구경측에 인가되며, 대구경측에 작용하는 힘이 소구경측에 작용하는 힘보다 커지면 서보피스톤(110)은 좌측으로 이동하기 시작함.
③ 이에 따라 서보피스톤(110)에 연결된 사판각은 감소되어 펌프의 토출유량이 감소하게 됨.
(3) 상태 2-1
도 4는 전자제어 레귤레이터(100)에서 부하압력(supply pressure)이 파일럿 압력(pilot pressure) 보다 크고 EPPR 밸브가 off(전류가 공급되지 않음)인 상태(상태 2-1)를 보여주는 단면도이다.
상태 2-1은 부하 압력이 파일럿 압력보다 크게 되는 상태로서, EPPR 밸브(120)에 공급되는 압력이 적정한 압력 이상이 되는 단계이다. 단, EPPR 밸브(120)는 구동하지 않은 상태이므로 사판각은 최대로 유지되고 있다.
① 부하 압력이 파일럿 압력보다 큰 상태로서, 체크 밸브에 의해서 유로가 폐쇄되므로 파일럿 압력은 공급되지 않음.
② EPPR 밸브(120)에는 전류가 공급되지 않은 상태이므로, P라인으로 공급된 부하 압력은 P→A 유로가 폐쇄되어 밸브로 유입되지 못함.
③ 부하 압력의 크기만큼 서보피스톤(110)의 소구경측에 압력이 인가되며 서보피스톤(110)의 대구경측은 유로가 탱크로 연결되어 있으므로 압력이 생성되지 않고 이에 따라 서보피스톤(110)은 우측에 고정된 상태임.
④ 이 때, 사판의 경전각은 최대로 유지되고 있으므로 유압 펌프의 토출유량은 최대임.
(4) 상태 2-2
도 5는 전자제어 레귤레이터(100)에서 부하압력이 공급되고 파일럿 압력은 공급되지 않으며 EPPR 밸브가 on(전류가 공급됨)인 상태(상태 2-2)를 보여주는 단면도이다.
상태 2-2는 부하 압력만 공급된 상태에서 EPPR 밸브(120)에 공급되는 압력이 적정한 압력 이상에서 사판각을 제어하도록 EPPR 밸브(120)를 제어하는 단계이다. 특히, EPPR 밸브(120)를 이용하여 서보피스톤(110)에 연결된 사판각을 제어하여 네거티브 제어, 일정 동력 제어, 전마력제어 등을 구현할 수 있다.
① 부하 라인(supply pressure line)을 통하여 부하 압력이 공급된 상태에서 PCU(pump control unit)로부터 EPPR 밸브(120)에 제어 신호가 인가되면(전류가 공급되면) P→A유로가 개방되어 A 포트에 압력이 생성됨.
② 생성된 상기 압력은 서보피스톤(110)의 대구경측에 인가하게 되며, 소구경측에 작용하는 힘보다 커지면 서보피스톤(110)은 좌측으로 이동하기 시작함.
③ 이에 따라 서보피스톤(110)에 연결된 사판각은 감소되어 유압펌프의 토출유량이 감소하게 됨
[기하학 기반의 사판각 제어 방법(제어 알고리즘)]
본 발명에 따른 제어 방법은 직구동식 전자제어 레귤레이터가 사용된 텐덤형 메인 펌프가 굴착기 등에 설치된 경우에 적용될 수 있다. 도 1에 도시된 각 구성 요소의 명칭과 주요 기능은 아래와 같다.
- 펌프 제어 유닛(Pump control unit, 이하 PCU) : PCU는 센서(파일럿 압력 센서, 부하압력 센서, 및 엔진회전속도 센서 등)의 계측값을 이용하여 유량 제어, 압력제어, 마력 제어를 수행함. 특히, 서보피스톤(110)의 변위를 계측하여 커넥팅 로드(112)에 연결된 사판의 경전각을 정밀하게 제어하여 토출유량을 결정하며, 엔진의 구동 모드(power, eco 등)에 따라 각 제어에 적합한 제어 변수를 선정하여 유압펌프의 효율이 증가되도록 제어함.
- EPPR valve : EPPR 밸브(120)는 PCU로부터 변위 제어 명령을 받아 서보 피스톤(110)의 변위를 제어함.
- 서보 피스톤 및 사판(swash plate) : 사판의 경전각이나 서보 피스톤(110)의 변위를 계측하여 유량 제어에 활용함. 공간상의 제약으로 인해 각도 센서의 장착이 어렵기 때문에, 본 발명에서는 서보 피스톤(110)의 변위를 LVDT 센서(130)로 계측하여 토출 유량을 간접적으로 추정함.
- 로터리 그룹(Rotary group) : 사판각에 의해 조절된 행정체적의 크기 만큼 피스톤이 왕복 운동하여 펌프의 토출 유량을 결정함.
한편, 도 1에 도시된 도면 참조부호를 간략히 설명하면 아래와 같다. 참고로, 본 명세서에서 부호 'l'은 변위, 'p'는 압력, 'i'는 전류를 각각 나타내고 부호의 아래 첨자 'f'는 프론트 펌프, 'r'은 리어 펌프, 'd'는 부하, 'i'는 파일럿, 'set'은 PCU로부터 나온 데이터(신호), 'v'는 피드백을 각각 나타낸다.
Figure pat00011
한편, 사판각을 제어하기 위한 서보피스톤(110)의 변위 제어 블록다이어그램은 도 6과 같다.
PCU에서 타겟 변위 신호(설정 변위, lsetdf)를 명령(input command)하면 서보 피스톤(110)이 ldf 만큼 이동하게 되고, 이 변위(ldf)는 LVDT 센서(130)를 통해 llvdt로 계측되어 변위 lpf (도 7 참조)로 변환된 후, 변위 lpf와 타겟 변위 신호(설정 변위, lsetdf)의 오차(edf)가 PID controller에 입력되고, PID controller는 오차(edf)에 대응되는 제어 전류(iset)를 EPPR 밸브(120)에 공급하여 EPPR 밸브(120)를 작동시키며, EPPR 밸브(120)의 작동에 의해서 서보 피스톤(110)이 이동하게 된다. 이와 같이, 입력된 오차(edf)가 감소되도록 PID 제어를 반복적으로 수행하여 서보피스톤(110)의 변위가 타켓 변위에 일치하도록 제어한다. 아래 식은 오차(edf)를 계산하기 위한 것이다.
Figure pat00012
전자제어 레귤레이터(100)를 제어하기 위한 EPPR 밸브(120)의 제어 전류는 일반적인 PID 제어기를 통해서 다음과 같이 정리할 수 있다.
Figure pat00013
도 7에 도시된 바와 같이, 서보피스톤(110)과 LVDT 센서(130)는 커넥팅 로드(112)에 의해 연결되어 있으므로 LVDT 센서(130)에서 계측되는 변위는 비례 관계식으로부터 다음과 같이 정리할 수 있다.
[식 1]
Figure pat00014
궁극적으로는 유압 펌프의 토출 유량을 제어하는 것이 목적이므로, 펌프의 토출 유량을 직접적으로 측정하여 제어에 활용해야 한다. 그러나 유량 센서가 고가이고 굴착기에 설치하는 것이 어렵기 때문에 펌프의 토출 유량을 직접적으로 측정하는 것에는 한계가 있다. 따라서, 간접적인 측정 방법으로서 서보 피스톤(110)의 변위를 측정하여 펌프의 토출 유량을 추정할 수 있다. 다시 말해, 유압펌프의 구조상, 서보피스톤(110)의 변위는 펌프의 행정 체적과 직접적인 상관 관계가 있으므로, 아래 식 2를 통해서 펌프의 토출 유량을 추정할 수 있다.
[식 2]
Figure pat00015
굴착기에 장착되는 메인 유압 펌프의 직구동식 전자제어 레귤레이터(100)는 네거티브 제어, 일정동력 제어, 전마력 제어 하능 등을 수행하도록 다기능 제어가 가능한 것이 바람직하다.
본 발명에 따른, 직구동식 전자제어 레귤레이터를 이용한 굴착기 탠덤형 메인 펌프의 제어 방법은 아래와 같이 정리할 수 있다.
(1) 네거티브 제어 (negative control) : 파일럿 압력이 증가하면 서보 피스톤(110)을 좌측(도 3의 좌측)으로 이동시켜 사판각이 감소되도록 EPPR 밸브(120)를 제어한다.
굴착기가 시운전 상태이거나 액추에이터의 작업량이 적을 때 탠덤펌프는 토출유량을 감소시켜 엔진의 부하를 줄임으로써 에너지를 절약하게 되고 또한 유압시스템의 열 발생을 줄이게 된다.
액추에이터의 작업량이 줄어들게 되면 유압시스템은 여분의 유량을 귀환라인(return line)으로 보내게 되며, 이때 귀환라인(return line)에 설치된 오리피스orifice)에 의하여 오리피스 전단의 압력, 즉 파일럿 압력이 상승하게 된다.
상승된 파일럿 압력은 전자제어 레귤레이터에 지령 신호로 인가되어 사판각을 줄이는 기능을 수행하게 되는데, 이것은 도 3과 관련하여 이미 설명된 바 있다.
전자제어 레귤레이터는 이렇게 상승된 파일럿 압력을 압력 센서로 계측하고 계측된 파일럿 압력이 최소 파일럿 압력점(p iL )이상이 되면 사판각을 줄이는 방향으로 서보 피스톤(110)을 제어한다.
도 8a는 네거티브 제어를 위한 파일럿 압력 곡선을 보여준다. 도 8a의 도면 참조부호는 아래와 같다.
Figure pat00016
(2) 일정 동력 제어 (constant power control) : 부하 압력이 증가하여 정격 압력 이상이 되면, 서보 피스톤(110)을 좌측(도 5의 좌측)으로 이동시켜 사판각이 감소되도록 EPPR 밸브(120)를 제어한다.
굴착기에서 정격 압력점(p dfs )을 넘어서는 상태에서는 엔진의 과부하를 방지하기 위해서 엔진의 정격 동력 이하로 유압 펌프의 토출 유량을 감소시킬 필요가 있다.
이러한 기능을 구현하기 위해서, 전자제어 레귤레이터(100)는 부하 압력에 따라 펌프의 사판각을 감소시키는데, 이에 대해서는 도 5에서 설명된 바 있다. 즉, 전자제어 레귤레이터는 부하 압력을 압력 센서로 계측하여 정격 압력점(p dfs ) 이상이 되면, 사판각을 감소시키는 방향으로 서보 피스톤을 제어하는데, 도 8b는 부하 압력에 따른 일정 동력 제어 곡선을 보여준다. 그리고, 도 8b의 도면 참조부호는 아래와 같다.
Figure pat00017
(3) 전마력 제어 (Total power control) : 프론트 펌프(front pump)와 리어 펌프(rear pump)의 부하 압력을 계측하여 적절한 알고리즘에 따라 엔진 동력이 일정하게 유지되도록 과부하가 발생하는 펌프의 사판각을 감소시키는 방향으로 EPPR 밸브를 제어한다.
텐덤형 메인 유압 펌프는 2개의 펌프가 동시에 구동되므로 유압 동력을 일정하게 분배하여 엔진에 과부하가 발생하지 않도록 제어되어야 한다. 이와 같은 기능을 구현하기 위해서, 도 9(a)(b)에 나타난 바와 같이 프론트 펌프의 동력이 요구되면(실선), 리어펌프의 동력(실선)을 감소시켜 전체 동력은 일정하게 유지하고, 반대로 리어펌프의 동력이 요구되면(점선), 프론트 펌프의 동력(점선)을 감소시켜 전체 동력을 일정하게 유지하도록 제어한다.
도 9(a)(b)의 도면 참조부호는 아래와 같다.
Figure pat00018
(4) 동력 전단 제어 (Power cut-off control)
최대 압력점(p dfmax ) 이상이 되면 사판각을 최소로 감소시켜 엔진과 유압 펌프에 과부하가 발생하지 않도록 제어한다.
[기하학적 접근법을 통한 전자제어 레귤레이터의 사판각 제어방법(제어 알고리즘)]
본 발명에 따른 제어방법은 파일럿 압력(Pi)과 부하 압력(Pdf)에 따른 서보 피스톤 변위(ldf)를 구하고, 이 변위(ldf)를 이용하여 토출유량(Qdf)을 추정한다. 도 10은 파일럿 압력과 부하 압력 및 서보 피스톤 변위 사이의 관계를 보여준다.
도 10에 나타난 바와 같이, 파일럿 압력(Pi)과 부하 압력(Pdf)에 따라 3개 영역(①,②,③)으로 구분하고, 각 영역에서 파일럿 압력(p i )과 부하 압력(p df )의 함수로 서보 피스톤의 설정 변위(l setdf )가 결정되도록 한다.
Figure pat00019
그리고, 설정 변위(l setdf )를 이용하여 토출유량(Qdf)을 추정하는 것은 상술한 식 1, 2에서 l pf 를 대신하여 설정 변위(l setdf )를 입력하여 계산할 수 있다. 그리고, 펌프제어유닛(PCU)은 상기 계산된 설정 변위(l setdf )에 대응하는 제어전류를 전자비례감압밸브(EPPR)에 인가한다. 다시 말해, 제어 변수는 EPPR 밸브에 의해 제어되는 서보 피스톤의 설정 변위(l setdf )이며, 파일럿 압력(p i ), 부하 압력(p df )이 측정 변수가 된다.
(1) ① 영역 (주황색 구간)
① 영역은 파일럿 압력에 의해서만 토출유량(서보피스톤의 변위)이 결정되므로 서보피스톤의 설정 변위는 파일럿 압력의 함수로만 표현되며 귀환되는 유량이 증가하면 토출유량이 줄어들도록 네거티브 제어 기능을 구현한다.
기계식 레귤레이터에 장착되어 있는 유량변화 특성 조정 스크류의 기능을 유량 조정 계수(flow rate offset)로 정의하여 유량을 증감시키는 지점(압력)을 변경할 수 있다. 구체적으로, 아래 식에 나타난 바와 같이, 최소 파일럿 압력점(p iL )과 최대 파일럿 압력점(p iH )이 변경될 수 있다. 특히, 최소 파일럿 압력은 전마력 제어를 위하여 리어 펌프의 부하 압력(pdr)에 따라서도 조정되도록 한다.
그리고, 도 12는 유량 조정 계수가 적용된 파일럿 압력과 서보 피스톤 변위의 관계를 보여준다.
Figure pat00020
도 10~11에 도시된 바와 같이, ① 영역은 파일럿 압력과 부하 압력에 따라 ⓐ,ⓑ,ⓒ,ⓖ,ⓕ구간으로 다시 나눌 수 있으며, 파일럿 압력과 부하 압력이 ⓐ,ⓑ,ⓒ,ⓖ,ⓕ구간에 있을 때 각 구간에 해당하는 서보 피스톤의 설정 변위의 함수로 정의할 수 있다.
(i) ⓐ 구간 [p i < p iL , p df < p dfs 일 때]
ⓐ 구간에서 서보피스톤(110)의 변위는 최대이다(l setdf = l maxf ). 서보 피스톤(110)의 변위가 최대에 도달하도록 EPPR 밸브(120)가 제어되고 이 때는 토출유량이 최대로 된다. l setdf 는 서보피스톤(110)의 설정 변위를 나타낸다.
(ii) ⓑ구간 [p iL ≤ p i < p iH , p df < p dfs ], ⓕ구간 [p iL ≤ p i < p iH , p dfs ≤ p df < p dfmax ]
ⓑ 구간은 손실되는 토출유량(Q df )으로 인해 파일럿 압력이 증가되는 구간으로 서보피스톤의 변위를 감소시켜 에너지 효율을 증가시키는 구간이다(정격 압력점(p dfs ) 이하 구간).
ⓕ 구간은 동력 곡선의 정격 압력점과 최고 압력점 사이의 구간에서 손실되는 토출유량(Q df )에 의해서 파일럿 압력이 증가되는 구간으로, 서보피스톤의 변위를 감소시켜 에너지 효율을 증가시키는 구간이다(정격 압력점(p dfs )과 최고 압력점(p dfmax )사이의 구간).
서보 피스톤의 설정 변위(l setdf )는 파일럿 압력(p i )의 1차 함수로 표현되며, 그 이외의 값은 상수로 입력된다.
Figure pat00021
(iii) ⓒ, ⓖ구간 [p i ≥ p iH , p df < p dfmax ]
ⓒ, ⓖ구간은 파일럿 압력이 최대가 되므로 토출유량이 최소가 되도록 제어되는 구간이며, 최대 압력점 이하 구간이다. 이때, 서보 피스톤의 변위는 최소 위치에 있도록 제어된다.
Figure pat00022
(2) ② 영역 (파란색 구간)
② 영역은 펌프의 정격 압력점(p dfs )과 최고 압력점(p dfmax ) 사이에서 동력 제어를 수행하는 영역으로서, 엔진의 동력이 일정하도록 토출 유량을 제어한다. ② 영역은 ⓓ구간(p i < p iL , p dfs ≤ p df < p dfmax )으로 정의할 수 있으며, 정격 압력점(p dfs )과 최고 압력점(p dfmax ) 사이를 1차 함수 또는 2차 함수로 가정할 수 있다.
정격 압력점(p dfs )과 최고 압력점(p dfmax ) 사이를 1차 함수로 가정하여 부하 압력(p df )의 함수로 정리하면 서보 피스톤의 설정 변위를 도출할 수 있으며, 그 이외의 값은 상수로 입력된다.
Figure pat00023
한편, 정격 압력점(p dfs )과 최고 압력점(p dfmax ) 사이를 2차 함수로 가정하여 부하 압력(p df )의 함수로 정리하면 서보 피스톤의 설정 변위를 다음과 같이 도출할 수 있다.
Figure pat00024
동력 전단 제어를 위해서 최대 파일롯 압력점(p imax )과 최대 부하 압력점(p dfmax ) 이상이 되면, 펌프의 토출 유량을 최소가 되도록 제한할 수 있다.
(3) ③ 영역 (빨간색 구간)
③ 영역은 ⓔ 구간으로 정의할 수 있으며, 동력 제어 곡선에서 정격 압력점(p dfs )과 최대 부하 압력점(p dfmax ) 사이의 구간에서 네거티브 제어 곡선이 동시에 적용되는 구간이다.
ⓔ 구간은 p iL ≤ p i < p is , p dfs ≤ p df < p dfmax 이다.
네거티브 제어 곡선을 1차 함수로 정의하고 일정 동력 제어 곡선은 1차 함수 및 2차 함수로 정의하며, 일정 동력 제어 곡선과 네거티브 제어 곡선의 각 함수로부터 서보 피스톤의 설정 변위가 결정되면, 상대적으로 서보 피스톤의 설정 변위가 작은 값으로 선정하여 펌프의 토출 유량을 제어할 수 있다.
네거티브 제어 곡선과 일정 동력 제어 곡선을 1차 함수로 가정한 경우는 아래와 같은 식으로 계산될 수 있다.
Figure pat00025
네거티브 제어 곡선은 1차 함수, 일정 동력 제어 곡선을 2차 함수로 가정한 경우는 아래 식으로 계산될 수 있다.
Figure pat00026
한편, 전마력 제어를 위해서 프론트 펌프와 리어 펌프의 동력을 결정하는 네거티브 제어 곡선과 일정 동력 제어 곡선의 기준점이 입력 동력을 초과하지 않도록 조정하는데, 도 13은 이를 보여준다.
만일, 프론트 펌프보다 리어 펌프에서 더 큰 동력을 필요하게 되면, 리어 펌프의 부하 압력(p dr )에 따라 조정 계수(c 1 )를 통해서 네거티브 제어 곡선의 최소 파일롯 압력이 조정되도록 구현한다. 조정 계수(c 1 )는 대략 0~0.01 이 될 수 있다.
동력 제어 곡선에서도 마찬가지로 리어 펌프의 부하 압력(p dr )에 따라 조정 계수(c 2 )(c 3 )를 통해서 정격 압력점과 최대 부하 압력점에서의 서보 피스톤의 변위(l sf )가 조정되도록 구현한다. 조정 계수(c 2 )(c 3 )는 대략 0~0.01 이 될 수 있다.
Figure pat00027
[직구동식 전자제어 레귤레이터의 제어 방법(제어 알고리즘)과 성능 시험을 위한 장치]
도 14는 직구동식 전자제어 레귤레이터의 제어 방법(제어 알고리즘)과 그 성능 시험을 위한 장치의 유압 회로도를 보여준다.
도면에 나타난 바와 같이, 상기 장치는 제어 박스(control box)와, 유압 파워팩(High pressure HPU)과, 유압 파워팩으로부터 유압을 공급받는 부하 제어블록(load control block)을 포함한다. 그리고, 이 장치에는 측정 대상(테스트 대상)인 직구동식 전자제어 레귤레이터(Direct drive controlled regulator)가 설치된다. 상술한 바와 같이, 직구동식 전자제어 레귤레이터는 EPPR 밸브(120)와, 서보 피스톤(110)과, 압력센서(151)(152)(153)와 변위센서(130)를 포함할 수 있다. 직구동식 전자제어 레귤레이터의 구조와 작동 방식은 [직구동식 전자제어 레귤레이터의 구조 및 작동원리]에서 설명된 바 있다.
제어 박스(control box)는 전자제어 레귤레이터와 부하 제어 블록의 제어 뿐만 아니라 압력 센서(151)(152)(153)로부터 압력 신호를 전달받고 변위 센서(130)로부터 변위 신호를 전달받으며, 이 신호들을 CAN 통신을 통해 컴퓨터(예를 들어 Laptop PC)에 저장한다. 상술한 제어 방법 예를 들어, [기하학 기반의 사판각 제어 방법(제어 알고리즘)]에서 설명된 제어 방법을 구현하는 제어 알고리즘이 제어 박스(control box)에 탑재되어 그 유효성과 성능이 테스트될 수 있다.
압력센서(151)는 부하압력을 측정하여 그 신호를 제어박스에 전달하고, 압력센서(152)는 서보피스톤(110)의 압력을 측정하여 그 신호를 제어박스에 전달하며, 압력센서(153)는 파일럿 압력을 측정하여 그 신호를 제어박스에 전달한다.
그리고, 변위센서(LVDT 센서, 130)는 서보 피스톤(110)의 변위를 측정하여 그 신호를 제어박스에 전달한다.
도면에서 초록색 점선은 압력센서(151)(152)(153)와 변위 센서(130)의 신호가 제어박스에 전달되는 것을 나타내고 파란색 점선은 제어박스의 제어명령(EPPR 밸브에 전달되는 제어전류)을 나타낸다.
부하 제어 블록은 부하 압력과 파일롯 압력을 모사하기 위한 구성으로서, 유압 파워팩(HPU)으로부터 인가되는 공급 압력을 제1,2 EPPR 밸브를 통해서 제어한다. 부하 제어 블록은 파일럿 압력 공급부(210)와 부하 압력 공급부(220)를 포함할 수 있다.
파일럿 압력 공급부(210)는 제1 EPPR 밸브(211)를 구비할 수 있다. 제1 EPPR 밸브(211)는 제어 박스(control box)로부터 전달된 제2 전류 신호에 의해 작동되어 파일럿 압력을 서보 피스톤(110)에 공급한다.
부하 압력 공급부(220)는 제2 EPPR 밸브(221)를 구비할 수 있다. 제2 EPPR 밸브(221)는 제어 박스(control box)로부터 전달된 제3 전류 신호에 의해 작동되어 부하 압력을 서보 피스톤(110)에 공급한다.
알려진 바와 같이, 전자제어 레귤레이터는 유압 파워팩의 로터리 그룹을 통해서 토출되는 유량과 부하 압력에 의해서 구동되므로 단독으로 성능 시험을 수행하기 어렵다.
그러나, 위에서 설명된 바와 같이, 파일럿 압력과 부하 압력을 모사할 수 있도록 별도의 부하 제어 블록을 구성하면 레귤레이터의 성능 시험이 가능해진다.
부하 생성 블록을 통해서 파일럿 압력과 부하 압력이 전자 제어 레귤레이터에 인가되도록 하며, 파일럿 압력이 사용자의 입력에 따라 제어되도록 제1 EPPR 밸브(211)를 조정하거나 제어 알고리즘에 따라 네거티브 제어 곡선을 모사하여 레귤레이터의 제어 특성을 분석할 수 있다.
마찬가지로, 부하 압력을 제어하여 동력 제어 곡선을 모사할 수 있으며, 레귤레이터의 제어 특성을 분석할 수 있다.
100 : 직구동식 전자 제어 레귤레이터
110 : 서보 피스톤
112 : 커넥팅 로드
114 : 회전 중심
116 : 스트로크 조절 나사(stroke adjusting screw)
120 : 전자비례감압밸브(EPPR)
130 : LVDT 센서
151, 152, 153 : 압력센서
210 : 파일럿 압력공급부
211 : 제1 EPPR 밸브
220 : 부하 압력공급부
221 : 제2 EPPR 밸브

Claims (9)

  1. 직구동식 전자 제어 레귤레이터는 서보 피스톤과 전자비례감압밸브(EPPR)를 구비하고,
    서보 피스톤은 전자비례감압밸브(EPPR)의 작동 및, 파일럿 압력(Pi)과 부하 압력(Pdf)의 크기에 따라 변위(ldf)가 조절되며,
    서보 피스톤의 변위(ldf)에 따라 유압펌프의 사판각이 결정되고,
    파일럿 압력(Pi)을 x축, 부하 압력(Pdf)을 y축, 설정 변위(lsetdf)를 z축으로 하되 xy 평면상의 영역을 소정 개수의 영역으로 구분하고 상기 각 구분된 영역에서 설정 변위(lsetdf)를 계산하는 수학식을 유도하고, 파일럿 압력(Pi)과 부하 압력(Pdf)에 대응하는 설정 변위(lsetdf)를 상기 수학식을 이용하여 계산하고,
    펌프제어유닛(PCU)은 상기 계산된 설정 변위(lsetdf)에 대응하는 제어전류를 전자비례감압밸브(EPPR)에 인가하는 것을 특징으로 하는, 직구동식 전자 제어 레귤레이터가 적용된 탠덤형 유압 펌프의 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    아래 식 2-1을 만족하는 영역에서는 설정 변위(lsetdf)가 식 2-2로 되는 것을 특징으로 하는, 직구동식 전자 제어 레귤레이터가 적용된 탠덤형 유압 펌프의 제어 방법.
    [식 2-1]
    pi < piL 이고, pdf < pdfs
    [식 2-2]
    Figure pat00028

    상기 식에서,
    Figure pat00029
  3. 제1항에 있어서,
    아래 식 3-1 또는 식 3-2를 만족하는 영역에서는 설정 변위(lsetdf)가 식 3-3으로 계산되는 것을 특징으로 하는, 직구동식 전자 제어 레귤레이터가 적용된 탠덤형 유압 펌프의 제어 방법.
    [식 3-1]
    piL ≤ pi < piH , pdf < pdfs
    [식 3-2]
    piL ≤ pi < piH , pdfs ≤ pdf < pdfmax
    [식 3-3]
    Figure pat00030

    위 식에서,
    Figure pat00031
  4. 제1항에 있어서,
    아래 식 4-1을 만족하는 영역에서는 설정 변위(lsetdf)가 식 4-2로 계산되는 것을 특징으로 하는, 직구동식 전자 제어 레귤레이터가 적용된 탠덤형 유압 펌프의 제어 방법.
    [식 4-1]
    pi ≥ piH , pdf < pdfmax
    [식 4-2]
    Figure pat00032

    상기 식에서,
    Figure pat00033
  5. 제1항에 있어서,
    아래 식 5-1을 만족하는 영역에서는 설정 변위(lsetdf)가 식 5-2 또는 식 5-3으로 계산되는 것을 특징으로 하는, 직구동식 전자 제어 레귤레이터가 적용된 탠덤형 유압 펌프의 제어 방법.
    [식 5-1]
    pi < piL , pdfs ≤ pdf < pdfmax
    [식 5-2]
    Figure pat00034

    [식 5-3]
    Figure pat00035

    상기 식에서,
    Figure pat00036
  6. 직구동식 전자 제어 레귤레이터가 적용된 탠덤형 유압 펌프의 제어 방법에 있어서,
    펌프 제어유닛(pump control unit)은 파일럿 압력(Pi)과 부하 압력(Pdf)에 대응되는 설정 변위(lsetdf)와 제어 전류(isetf)를 계산하고
    EPPR 밸브는 펌프 제어유닛으로부터 입력된 제어 전류(isetf)에 대응하여 서보 피스톤의 내부에 압력(Pcf)을 발생시키고 압력(Pcf)에 의해서 서보 피스톤이 변위(ldf)하여 사판각이 조절되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 변위(ldf)는 LVDT 센서에 의해 측정되고,
    상기 변위(ldf)는 LVDT 센서에 의해 측정된 변위(lpf)로 변환된 후 펌프 제어유닛에 입력되고,
    펌프 제어유닛은 설정 변위(lsetdf)와 변위(lpf)의 차이에 대응하는 제어 전류(isetf)를 EPPR 밸브에 인가하며,
    유압 펌프의 토출유량이 아래 식 7-1, 식 7-2 및 식 7-3으로 계산되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
    Figure pat00037

    위 식에서,
    Figure pat00038
  8. 직구동식 전자 제어 레귤레이터의 제어 방법을 검증하거나 상기 레귤레이터의 성능을 측정하기 위한 장치이고,
    제어 박스(control box);
    제어 박스로부터 전달된 제2 전류신호에 의해 작동되는 파일럿 압력 공급부(210)와, 제어 박스로부터 전달된 제3 전류신호에 의해 작동되는 부하 압력 공급부(220)를 포함하는 부하 제어 블록(load control block); 및,
    파일럿 압력 공급부(210)와 부하 압력 공급부(220)에 유압을 공급하는 유압 파워팩(HPU);을 포함하고,
    상기 검증 또는 성능 측정의 대상이 되는 직구동식 전자 제어 레귤레이터는,
    제어 박스로부터 전달된 제1 전류신호에 의해 작동되는 EPPR 밸브(120); 및,
    EPPR 밸브(120)의 작동과 파일럿 압력 및 부하 압력에 의해 작동되는 서보 피스톤(110);을 포함하며,
    파일럿 압력 공급부(210)는 제2 전류신호가 전달되면 유압 파워팩으로부터 공급된 유압을 서보 피스톤(110)에 공급하며, 부하 압력 공급부(220)는 제3 전류신호가 전달되면 유압 파워팩으로부터 공급된 유압을 서보 피스톤(110)에 공급하며,
    EPPR 밸브의 작동과 파일럿 압력 및 부하 압력의 크기에 따라 서보 피스톤의 변위 방향과 변위량이 결정되고, 상기 변위방향과 변위량이 제어 박스에 전달되는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    서보 피스톤(110)의 변위는 LVDT 센서(130)에 의해 측정되어 제어 박스(control box)에 전달되고, 서보 피스톤의 내부 압력과 부하 압력 및 파일럿 압력은 각각 압력 센서에 의해 측정되어 제어 박스(control box)에 전달되는 것을 특징으로 하는 장치.
KR1020220148313A 2022-11-09 직구동식 전자 제어 레귤레이터가 적용된 탠덤형 유압 펌프의 제어 방법 및, 이 제어방법을 테스트하고 직구동식 전자 제어 레귤레이터의 성능을 측정할 수 있는 장치 KR20240067398A (ko)

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