201008830 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種液壓控制系統，特別 * —種船舶 運輸裝置用以驅動穩定翼之液壓控制系統及 1用其系統調 整穩定翼位置之方法。 【先前技術】 有鑑於近來能源價格高漲，許多依靠能源運作之機械 設備的能源成本也相繼提高，大多均朝向提升機械設備的 系統效能進行設計發展，試圖有效地提高能源之使用效 率’以防止無效用油的浪費。傳統的船舶之穩定翼驅動裝 置多採用閥控液壓系統，閥控液壓系統包括電動機、液壓 泵、伺服閥及油壓缸’藉由控制此油壓缸内之工作用油（即 液壓油），使得船舶於風浪中航行時，帶動穩定翼驅動裝置 作動’以發揮穩定翼抗橫搖的功用。 雖然閥控液壓系統可快速地對穩定翼驅動裝置之需求 進行反應，以迅速轉動穩定翼到達適當位置。然而，由於 液壓泵會固定地提供工作用油之液壓能量，而伺服閥會控 制工作用油之液壓流量，若伺服閥之閥口没有運作時，工 作用油會回流油箱，可能將所耗費的無效用油轉成熱量， 進而導致油溫上升，而且當液壓閥之閥口有阻流作用時， 也會產生高溫。如此一來，閥控液壓系統必須搭配冷卻器 與較大體積之油箱以協助降溫，如此，便無法改善伺服閥 控系統的重量及體積。 5 201008830 另外自工作用油之油温上升時，可能導致油質劣化， 如此’當工作用油被帶回油箱之際，其油質劣化所產生之 雜質將#被帶回油箱中，造成油箱中之工作用油受到污 染，則可能阻，如此，必須耗費許多人力進行日 常維護保養。
如此若忐^供一種液麗控制系統的設計，既可快速 反應穩定翼轉動之角度，又可穩定工作用油之油溫，避免 油箱内工作用油之污染，進而可省略冷卻器、過渡器或較 大髏積油箱之需求，以精簡伺服閥控系統的重量及體積， 即成為亟待解決之一重要課題。 【發明内容】 本發明提供一種船舶運輸裝置之液壓控制系統，以依 據船舶穩定翼驅動裝置之負載需求，而提供適當需求之能 量以提高能源使用效率，以減低無效能量的損耗。 本發明之船舶運輸裝置之液壓控制系統，另可控制油 溫的攀升，進而可省略過濾器、冷卻器或較大體積油箱之 需求》 本發明船舶運輸裝置之液壓控制系統，用以驅動船舶 運輪裝置之一穩定翼擺動》此系統包括一伺服電動機單 元、—致動模組、一可變速油泵模組及一電動機控制單元。 词服電動機單元為可變工作轉速及轉向。電動機控制單元 連接伺服電動機單元，並依據船舶運輸裝置航行時所持續 發出之控制命令，持續調整伺服電動機單元之工作轉速及 6 201008830 轉向。可變速油泵模組分別連接致動模組及飼服電動機單 元，並依據伺服電動機單元持續調整之不同工作轉速，分 別提供不同㈣量之㈣用油至致動龍，以供致動模組 持續地使穩定翼擺動，平衡船舶運輸裝置之航行。 另外，電動機控制單元更包括一感應單元，感應單元 連接致動模組及電動機控制單元，並於穩定翼擺動時，持 續提供電動機控制單元修正穩定翼擺動之所傳回之迴授信 Φ
號，使得電動機控制單元另可依據迴授信號持續調整伺服 電動機單元之工作轉速及轉向。 本發明更提供一種調整穩定翼位置之方法，適用於上 述之液壓控制系統，方法包括接收一第一訊息，其中第一 訊息包含要求穩定翼视動至一第一擺動角度。依據第一訊 息調整一伺服電動機單元之工作轉速及轉向。依據伺服電 動機單元之工作轉速，提供一液壓量之液壓用油至一致動 模組’以驅動此穩定翼擺動。 當此穩定翼擺動後，取得一第二訊息，其中該第二訊 息包含該穩定翼實際擺動之一第二移動角度。當判斷第一 擺動角度與第二擺動角度不同時，依據第一移動角度與第 一移動角度之差異，再調整伺服電動機單元之工作轉速及 轉向’依據該伺服電動機單元之該工作轉速及轉向，提供 另一液壓量之液壓用油至致動模組，再驅動穩定翼擺動， 直到第一移動角度與第二移動角度相同為止。 如此’本發明藉由伺服電動機單元及可變速油泵模組 準確地提供液壓用油，故而省略液壓用油回流之需要。同 7 201008830 時’藉由伺服電動機單元及可變轉速油泵模組，本發明使 得穩定翼可快速地擺動至預定之位置，以快速反應穩定翼 之修正需求，進而提供船舶達到保持平穩狀態。 【實施方式】 以下將以圖示及詳細說明清楚說明本發明之精神，如 熟悉此技術之人員在瞭解本發明之實施例後，當可由本發 明所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本發明之 精神與範圍。 本發明提供一種船舶運輸裝置之液壓控制系統以及利 用此系統進行調整穩定翼位置之方法。請參閱第i圖所 不，第1圖係本發明船舶運輸裝置之液壓控制系統之電子 方塊圖。船舶運輸裝置之液壓控制系統〗用以驅動船舶運 輸裝置之-穩定翼50擺動。此系統至少具有一電動機控制 單7C 10、一伺服電動機單元20、一可變速油泵模組川及 一致動模組40。本發明主要是利用伺服電動機單元2〇 (servomotor)具可變工作轉速及轉向之特性，而控制可 變速油果模組30提供對應之液壓動力到致動模組4〇，使 得致動模組40得以驅動-敎翼5G進行預設之擺動進 而快速協助船舶運輸裝置於航行時達到平衡。 更進一步地說明’本發明之電動機控制單it H)連接伺 服電動機單元20’可即時調整此飼服電動機單元2〇之工 作轉速及轉向。可變速_模組3〇分料接致動模级4〇 及伺服電動機單元2G，並依據魏電動機單元2〇之工作 8 201008830 轉速及轉向’分別引導液壓用油之不同液壓量至致動模組 40中，使得致動模組40所連接之穩定翼5〇可因此而進行 不同方向之擺動。
-如此，當穩定翼50之負載需求較高，則伺服電動機單 το 20加大工作轉速，加大液壓以提供穩定翼％較大之擺 動幅度；反之’當穩定翼5G之負载需求較低，則伺服電動 機單元20減緩工作轉速，降低液壓以提供穩定翼％較小 之擺動幅度，如此本發明便可準確地提供適當需求之液壓 量，以提高能源使用效率，以減低無效能量的損耗。同時， 另可控制油溫的攀升’進而可降低安裝過濾器、冷卻器或 較大體積油箱31之需求。 本發明之一較佳實施例中，請參閱第i圈及第2圖所 示，第2圖係本發明船舶運輸裝置之液壓控制系統於較佳 實施例之示意圖。致動模組4〇包括第一液壓缸41、第二 液壓缸42及穩定翼致動# a 43,穩定翼致動單元之一 側之兩端分別連接第一液壓紅41及第二液壓缸42，而另 側則連接上述之穩定翼5G，如此，當第—液壓缸Μ之一 桿411被推出時，穩定翼致動單元43即帶動穩定翼％ 朝一第一方向擺動。反之，當第二液壓^42之一推桿421 被推出時’穩定翼致動單元43即帶動穩定翼％朝一第二 方向進行擺動。其中第二方向與第一方向之方向相反。 可變速油果模組3〇包括一用以储存液壓用油之油箱 述第：上述第一液壓缸41之第一油路32及-連接上 , 缸42之第二油路33。當可變速油泵模組30經 9 201008830 由油I目31、第-油路32而送出一液壓量之液麗用油至第 液壓紅41時，第一液壓缸41便依據此液壓用油之液壓 量推出其推桿421，以帶動穩定翼50朝對應方向擺動。反 之當可變速油泵模組30經由油箱31、第二油路Μ送出 一液壓量之液壓用油至第二液心42 _，第二液壓缸42 便依據此液壓用油之液壓量推出其推# 421，以帶動穩定 翼50朝對應方向擺動。 其中可變速油泵模組30依據伺服電動機單元2〇之轉 向（如.JL時針或逆時針）&定送出液壓用油至第一油路 32或第二油路33 ’換言之，可變速油泵模組3G無法由油 箱31同時送出液壓用油至第—油路及第二油路η。 另外’可變速油泵模組3〇更包括第一釋壓閥321及第 二釋壓閥33卜第-釋壓閥321設於第一油路^上，而第 -釋壓閥331設於第二油路33上，如此，帛一釋壓間 及第一釋壓閥331可分別於對應之第一油路32或第二油路 33中之壓力過大時，釋放出過多之壓力。 電動機控制單元10更包括一感應單元8〇。感應單元 8〇連接致動模組4G及電動機控制單S 10。感應單元80 例如為-可變電阻’並於每次敎翼％擺動後，會持續提 供一迴授信號，此迴授信號包含有穩定翼％之實際擺動角 度，可提供電動機控制單元1〇修正該穩定翼5〇擺動至預 定位置之依據。 此較佳實施例中，船舶運輸裝置更包括-控制模組60 及-橫搖角感測器70。橫搖角感測器7〇可於船舶運輸裝 201008830 置於航仃而橫移時，可即時取得船舶運輸裝置目前運動之 船舶橫搖角度資訊。 控制模組60分別連接上述之電動機控制單元1〇及橫 搖角感測器70 ’虽控制模組6〇由橫搖角感測器取得船 舶橫搖角度資訊時’控制模組6G便依據此船舶橫搖角度資 訊進行刀析與计算，以求出船舶運輸裝置為達平衡，其穩 定翼50所需因應之穩定翼5〇擺動角度資訊（例如正n度 或負Μ度）。 由於橫搖角感測器70所取得船舶橫搖角度資訊屬於 類比k號，因此，控制模組6〇需將船舶橫搖角度資訊轉換 成數位訊號，待分析與計算步驟完成時，再將穩定翼50 擺動角度資訊轉成一屬類比電壓信號之控制命令，此控制 命令可供電動機控制單元1〇得知預定穩定翼5〇擺動之轉 動方向及轉動角度’以便電動機控制單元1〇立即調整伺服 電動機單το 20之工作轉速及轉向。然而，控制模組6〇依 據此船舶橫搖角度資訊進行分析與計算之步驟可參考我國 發明專利第241973號〇故’便不再於本說明書申加以贅述。 請參閱第3圊所示，第3圖係本發明調整穩定翼位置 之方法於較佳實施例之流程圖。當控制模組6〇於此實施例 中完成分析與計算之步驟後，而輸出一上述之控制命令 時，電動機控制單元10便依下列步驟進行： 步驟（301 )接收控制模組60之一第一訊息（即控制 命令）： 每當橫搖角感測器70感測到一船舶橫搖角度資訊 201008830 時，控制模組60便立即對船舶橫搖 算，並送出-控制命令至電 _ 分析及計 芏1；動機控制單兀1〇, 令包括要求使穩朝第—方向、第二方向其 擺動一第一擺動角度。 、中之且 向 步驟（ 302)調整飼服電動機單元2〇之工作轉速及轉 ❹ ❷ =步驟中’電動機控解元1Q接收此控制命令時，便 據控制命令，調整飼服電動機單元20之工作轉速及韓 向’使得词服電動機單元2。依據一種工作轉速：轉= (如正時針或逆時針方向）進行工作。 種轉向 供-in)依據词服電動機單元2°之工作轉速，提 供液壓量之液壓用油至致動模组4〇 : ^此工步作m轉變Γ/模组30可依據飼服電動機單元 油路32或第二對舰®4之液Μ油至第- = 依據該液麗用油’驅動穩定翼％擺動： 油，你^驟中，依據可變速油泵模組30所提供之液麼用 :液潑用油經第—油路32或第二油路Μ，以驅動 乐液壓缸41或第-淡厭土 μ . 實現越八羽 “心異双動單兀43之其中一端，進而 現穩疋翼50朝第一方向或第二方向擺動。 迷列當飼服電動機單元2G以逆時針轉向及一工作轉 應液動時可變速油泵模組3。便由油箱31中提供對 之液壓用油至第一油路32中，使得此液壓用油於 12 201008830 可驅動第一液壓缸41，進而使得對應之穩 麸： ：43實現穩定翼50朝第-方向擺動。反之亦 司，電動機單元20係利用不同工作轉速及轉 U方：穩疋翼致動單元43驅動穩定翼50朝第-方向 或第一方向擺動之方气 俨號）. ）取得感應單元80之一第二訊息（即迴授 ❹ 备疮：穩：ί -50自第一方向或第二方向移動-第-擺動 路/ 單元8G便依據敎翼50實際之擺動角度， =一迴授信號至電動機控制單幻〇,此迴授信號包括-第二擺動角度。 步驟。06)判斷第一擺動角度與第二擺動角度是否相 同； 為使穩定翼50可更精確地擺動至控制命令所預定之 位置，以盡快協助_運輸裝置達到平衡，電動機控制單 70 10依據第一擺動角度與第二擺動角度之差異，持續修正 伺服電動機單元20之工作轉速。 如此’當判斷出第一擺動角度與第二擺動角度相同 時，代表穩定翼50已位於控制命令所預定之位置，並回到 2 (301：)β反之’當判斷出第—擺動角度與第二擺動角 不相同時，’代表穩定翼5〇仍不位於控 之位置上，因此，進行步驟（3〇7)。 所預疋 步驟（ 307)持續修正伺服電動機單元2〇之工作轉速： 此步驟中’當第一移動角度與第二移動角度不同時， 13 201008830 電動機控制單元ίο將依據第一移動角度與該第二移動角 度之差異，回步驟（ 302)而再次調整伺服電動機單元2〇 之工作轉速’直到第一移動角度與第二移動角度相同為止。 綜上所述，本發明之液壓控制系統丨藉由伺服電動機 單元20及可變速油泵模組3〇準確地提供液壓用油，故而 省略液壓用油回流之需要。同時，藉由伺服電動機單元2〇 及可變轉速油泵模組30，本發明使得穩定翼5〇可快速地 擺動至預定之位置，以快速反應船舶穩定翼5〇之修正需 求，進而提供船舶運輸裝置達到保持平穩狀態。 而且本發明所揭露如上之各實施例中，並非用以限定 本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範 圍内，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍 當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例 能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下： 第1圖係本發明船舶運輸裝置之液壓控制系統之電子 方塊圖。 第2圖係本發明船舶運輸裝置之液壓控制系統於較佳 實施例之示意圖。 第3圖係本發明調整穩定翼位置之方法於較佳實施例 之流程圖。 【主要元件符號說明】 201008830 1 ： 液壓控制系統 41 :第一液壓缸 10 ： 電動機控制單元 42 :第二液壓缸 20 ： 伺服電動機單元 411、421 :推桿 30 ： 可變速油泵模組 43 :穩定翼致動單元 31 ： 油箱 50 :穩定翼 32 ： 第一油路 60 :控制模組 321 :第一釋壓閥 70 :橫搖角感測器 33 ： 第二油路 80 :感應單元 331 40 ： :第二釋壓閥 致動模組 301-307 :步驟 參 15