KR0152300B1 - 유압펌프의 토출유량 제어방법 - Google Patents

유압펌프의 토출유량 제어방법

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Abstract

본 발명은 유압기계의 제어에 있어서 유압펌프의 요구유량과 토출유량간의 오차로 인하여 작동기를 정확한 위치로 이동할 수 없는 결함을 개선하기 위한 유압기계의 펌프토출유랑제어 방법에 관한 것으로, 펌프토출요구량이 입력되면 경전각검출수단을 통해 사판의 경전각을 검출하고 회전수검출수단으로부터 엔진의 회전수를 읽어들여 유압펌프의 실제토출유량을 연산하고, 펌프의 요구유량과 실제토출유량 간의 편차와 작동기 편차를 구하여 펌프보상유량값을 연산하고 이 값을 전압신호로 변환하여 펌프의 토출량을 보정한다.

Description

유압펌프의 토출유량 제어방법
제1도는 본 발명의 적용되는 유압시스템의 예로서 굴삭기 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도.
제2도는 제1도에 도시된 제어부의 내부구성을 나타낸 블록도.
제3도는 본 발명에 따른 제어방법을 설명하기 위한 흐름도.
제4a도 및 제4b도는 본 발명의 실시예에서 채용된 전자비례밸브 및 유압펌프의 입출력특성을 각각 나타낸 도면.
제5도는 펌프의 출력특성 제한선도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 엔진 2, 3 : 가변용량형 유압펌프
4 : 보조유압펌프 5, 6 : 펌프레귤레이터
7, 8 : 펌프용전자비레밸브 9, 10, 11 : 유압작동기
12 : 유량조절밸브 13 : 펌프용전자비레밸브부
14 : 회전수검출부 15, 16 : 사판경전각검출부
17, 18, 19 : 작동량검출부 20, 21 : 부하압력검출부
22 : 제어부 23 : 조작부
본 발명은 원동기(engin)에 의해 구동되는 유압펌프(hydraulic pump)를 구비한 유압기계에서 작업부하에 따라서 요구되는 량을 정확하게 토출할 수 있도록 상기 펌프의 토출유랑을 제어하는 방법에 관한 것이다.
굴삭기(excavator), 로더(loader), 도저(dozer), 또는 유압식 크레인(hydraulic crane) 등과 같은 건설중장비는 하나의 엔진에 두, 세 개의 유압펌프를 연결시켜 회전시킴으로써 얻게되는 유체동력(hydraulic power)을 이용하여 유압실린더, 유압모터 등과 같은 유압작동기(actuator)들을 작동시켜 건설작업을 수행할 수 있도록 하는 유압기계이다.
최근 마이크로 프로세서(microprocessor) 등과 같은 고성능 전자제어회로의 직접화 기술과 공정제어 기술의 발달에 힘입어 유압기계(특히, 건설 중장비)의 메카트로닉스(mechatronics)화가 이루어짐에 따라서 장비의 자동화가 활발히 추진되고 있다.
건설중장비제작기술에 있어서 실현된 자동화기술수준에 대해 대표적인 건설중장비 중의 하나인 굴삭기의 경우를 예로서 들면, 정지(整地)작업이나 단순굴삭작업의 반복작업 등을 자동으로 수행할 수 있는 정도의 기술수준에 머무르고 있는 실정이지만, 장비의 자동화는 급속히 추진될 전망이다.
굴삭기와 같은 건설장비의 자동화에 있어서 기본적으로 요구되는 기술은 정확한 위치제어 기술이지만, 이에 못지않게 불필요한 유량의 손실을 막아 에너지의 낭비를 최소화 시키는 기술 또한 절실히 요구되고 있다.
장비의 정확한 위치제어와 장비의 사용효율을 높이기 위한 기술로서 현재 사용되고 있는 전형적인 기술은 가변용량형유압펌프(variable delibery pump)로부터 임의의 굴삭작업에 가장 적합한 량의 작동유가 토출될 수 있도록 하기 위해 펌프 내 사판(swash plate)의 경전각(傾轉角)을 감지하는 감지수단을 설치하고 이 감지수단을 통해 읽어 들인 경전각 데이타와 운전자에 의한 요구유량을 비교하여 그 오차를 보정하는 방식이다.
그러나, 상기의 방식에서는 유압펌프의 사판을 소정의 경전각도로 움직이기 위한 파일럿(pilot)압력을 조절하는 전자비례밸브(solenoid doperated proportional valve)를 히스테리시스(hysteresis) 등과 같은 오차발생의 요인들을 자체적으로 갖고 있고, 유압펌프도 토출유량에 대한 펌프효율의 오차를 갖고 있다.
따라서, 사판의 경전각을 조절하는 것에 의해 펌프의 토출량을 제어하는 상기의 방식은 요구유량과 토출유량간에는 항상 오차가 존재하게 되므로 자동제어의 정확한 위치이동을 실현함에 있어 발생되는 오차를 줄이는데는 한계가 있는 결함을 갖고 있다.
본 발명의 목적은 임의의 작업을 위해 유압기계의 각 작동기가 작동되는데 필요한 작동유의 총량과 펌프의 토출유량간의 차이를 최소화 시키기 위한 펌프의 토출유량제어방법을 제공하는 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 기술사상의 특징을 요약하면, 작업수행에 요구되는 위치로 작동기를 움직이기 위한 조작데이타로부터 상기 작동기의 요구유량(qi)을 계산한 후 상기 펌프에 작용하는 부하압력(Pi)에 따라서 상기 펌프의 토출가능유량(Qri)을 계산하는 스텝과, 상기 소정의 동작을 위해 상기 펌프가 토출해야 할 것으로 요구되는 요구유량(Qri)을 계산하고 엔진의 회전수(Ne)와 사판의 경전각(αi) 및 상기 작동기의 작동량(θi)을 읽어들이는 스텝과, 상기 회전수(Ne)와 상기 경전각(αi) 및 상기 작동량(θi)으로부터 상기 펌프의 실제토출유량(Qei)을 계산한 후 상기 펌프로부터 상기 작동기에 실제로 제공된 작동유량(Qai)을 계산하는 스텝과, 상기 펌프의 상기 요구유량(Qri)과 상기 실제토출유량(Qei)간의 펌프유량편차(dQai)와 상기 요구유량(Qri)과 상기 작동유량(Qai)간의 작동기유량편차(dQai)를 각각 구하는 스텝과, 상기 펌프유량편차(dQai)와 상기 작동기유량편차(dQai) 간의 상대적인 크기에 따라 상기 소정의 동작을 수행하는데 가장 적합한 유량인 상기 펌프의 목표토출유량(Qoi)을 계산하고 이를 전압신호로 변환하여 출력하는 스텝을 포함하는 것이 본 발명의 특징이다.
이제부터 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 대해 상세히 설명하도록 하겠다.
본 명세서에서는 본 발명에 대한 설명을 간략하게 하고 본 발명을 보다 용이하게 이해할 수 있도록 하기 위해 유압건설중장비의 가장 전형적인 예 중 하나인 굴삭기시스템에 본 발명을 적용하는 경우를 실시예로서 들어 본 발명에 대해 상세히 기술해 나가도록 하겠다.
제1도는 본 발명을 포함하는 유압굴삭시스템의 구성을 간략하게 나타낸 블록도로서, 이를 참조하면서 굴삭기시스템의 구성요건들에 대해 살펴보면 다음과 같다.
통상적인 전자제어식 굴삭기는 동력원에 해당하는 엔진(1)과, 이 엔진(1)의 회전력에 의해 각각 구동되는 두 개의 가변용량형유압펌프(본 실시예에서는 엔진(1)에 두 개의 펌프(2, 3)가 연결된 경우를 예로서 들었지만 하나 또는 그 이상의 펌프로 구성될 수도 있음)와, 파이럿 압력의 발생을 위해 정량의 작동유를 토출시키는 보조 유압 펌프(4)와, 가변용량형 유압 펌프(2, 3)의 사판을 움직여 상기 펌프들(2, 3) 각각의 토출유량을 각각 조절하는 펌프레귤레이터(5, 6)와, 상기 보조유압펌프(4)로부터 제공되는 유량을 받아들여서 각 입력전기신호에 비례하는 파일럿 압력을 발생시켜 상기 레귤레이터(5, 6)로 각각 제공하는 펌프용 전자비례밸브(7, 8)와, 상기 유압펌프(2, 3)의 토출유량에 의해 작동되는 적어도 하나 이상의 유압 작동기(본 예에서는 작동기로서 세 개의 유압실린더(9, 10, 11)가 도시되어 있음)와, 입력 파일럿압력에 의해 움직이는 스풀(spool)의 위치변화에 따라서 상기 유압펌프(2, 3)로부터 하나 이상의 유압작동기로 제공되는 작동유의 흐름방향 및 그 양을 조절하는 유량조절밸브부(12) 및 압력전기신호에 비례하는 파일럿 압력을 발생시켜 상기 유량조절밸브부(12)로 제공하는 밸브제어용 전자비례밸브부(13)를 포함하는데, 본 발명의 목적을 달성 하기위한 굴삭기시스템은 소정의 시간당 엔진(1)이 회전하는 회전수(또는, 엔진(1)의 회전속도)를 검출하는 회전수검출부(또는, 회전속도검출부)와, 상기 레귤레이터(5, 6)의 작동에 의해 각각 움직이는 펌프의 사판경전각의 기울기를 검출하는 경전각검출부(15, 16)와, 각 유압작동기(9, 10, 11)의 작동량(각 관절의 각도)을 검출하는 작동량검출부(17, 18, 19)와, 부하압력검출부(20, 21) 및 상기의 구성요소들의 작동과 관련된 총체적인 제어를 관장하는 마이크로프로세서(또는, 마이크로컴터)가 내장된 전자제어부(22)를 추가로 포함한다.
이상과 같이 구성되는 굴삭기시스템의 기본적인 작동에 대해 간략하게 설명하면 다음과 같다.
엔진(1)이 가동된 후 운전자의 조작에 따른 조작신호들이 입력요구데이타로서 전자제어부(22)내의 CPU(Central Processing Unit; 도시되지 않음)로 입력되거나 별도의 방법(예를 들어, 정지작업의 자동반복수행을 위하여 상기 제어부(22)내의 기억장치(도시되지않음)에 저장되어 있는 입력요구량데이타가 CPU로 입력됨)에 의해 요구치가 입력되면 전자제어부(22)내 CPU는 입력요구치로부터 각 관절과 관련된 작동기(굴삭기의 경우, 붐실린더, 디퍼실린더, 버킷실린더 등)들 각각의 요구유량을 연산하고, 이를 근간으로 유압펌프(2, 3)의 토출 가능 유량을 연산한다.
펌프의 토출가능유량에 대한 연산이 완료되면 제어부(22)는 얻어진 연산치만큼의 유량을 펌프(2, 3)가 토출할 수 있도록 하기 위해 상기 연산치에 상응하는 제어신호(소정의 전기신호)들을 펌프용 전자비례밸브(7, 8)로 각각 제공한다.
그 결과, 펌프용전자비례밸브(7, 8)로부터 각각 제공되는 파일럿압력에 의해 작동되는 레귤레이터(5, 6)가 펌프(2, 3)의 사판경전각을 조절하게 됨으로써 펌프(2, 3)로부터 제어부(22)가 구한 연산치에 해당하는 량의 작동유가 토출되게 된다.
이때, 경전각검출부(15, 16)를 통해 제어부(22)는 자신의 제어에 따라서 움직이게된 사판의 실제이동각도(실제사판경전각도)를 검출함과 동시에 회전검출부(14)로부터 엔진(1)의 회전수를 읽어 들여 유압펌프(2, 3)의 실제토출유량을 연산한다.
또한, 상기 제어부(22)는 작동량검출부(17, 18, 19)를 통하여 유압작동기(9, 10, 11) 각각의 실제작동량을 읽어 들이고 이를 유량으로 환산한다.
위에서 설명된 바와 같이 하여 펌프(2, 3)의 실제 토출 유량과 실제로 작동기(9, 10, 11)의 작동을 위해 소요된 실제작동유량을 구한 제어부(22)는 두 유량들의 차를 구하고 그 차이를 보상한 제어신호들을 출력하게 된다.
한편, 제어부(22)는 임의의 작업을 수행하려는 운전자의 조작에 따라 입력되는 조작신호들에 해당하는 작동기의 유량치를 유량조절밸브(12)의 작동을 제어하기 위한 밸브용전자비례밸브부(13)로 제공할 출력전기신호(밸브제어신호)로서 환산하여 상기 비례밸브부(13)로 제공한다.
이에 따라, 상기 비례밸브부(13)로부터 제공되는 파일럿압력에 의해 유량제어밸브부(12)내 각 밸브의 스풀이 움직이게 됨으로써 상기 유압펌프(2, 3)로부터 토출된 유량이 각 유압작동기(9, 10, 11)로 각각 제공되어 작업이 수행된다.
제2도 및 제3도는 본 발명의 목적을 달성하기 위한 제어부(22)의 하드웨어구성과 제어기능의 수행과정을 단계별로 나타낸 흐름도이다.
이들을 참조하면서 본 발명에 대해 상세히 설명해 나가겠다.
먼저, 제2도를 참조하면서 본 발명에 따른 제어부(22)의 구성을 살펴보면, 마이크로프로세서로 이루어지는 중앙처리장치(이하 'CPU'라함)(31)와, 검출수단(15~21) 및 조작수단(23)으로부터 제공되는 아날로그신호를 디지탈신호로 변환하는 A/D(Analog to Digital)변환부(32)와, 이 A/D변환부(32)의 출력데이타신호들 중 하나의 데이타신호를 선택하여 출력하는 멀티플렉서(33)와, 엔진(1)의 회전수에 상응하는 수의 펄스를 발생시키는 회전수검출수단(14)의 출력펄스를 계수하는 회전수카운터(34)와, 상기 CPU(31)가 수행할 제어프로그램이 저장되어 있는 ROM(Read Only Memory)(35)과, RAM(Random Access Memory)(35)과, 밸브용 전자비례밸브부(12)와 펌프용 비례밸브(7, 8)의 작동을 제어하기 위해 디지탈이타신호를 아날로그신호로 변환하는 D/A(Digital to Anaiog)변환부(37, 39)와, 이들 변환부(37, 39)의 출력신호를 증폭하여 상기 밸브용 전자비례밸브부(13) 및 펌프용 전자비례밸브(7, 8)로 각각 제공하는 증폭부(38, 40)로 구성된다.
장비가 가동되면 ROM(35)에 저장된 프로그램에 따라서 CPU(31)가 제어기능을 수행하게 되는데, 상기 CPU(31)는 A/D변환부(32)를 제어하여 사판의 경전각검출수단(15, 16)과 작동량검출부(17, 18, 19)로부터 제공되는 아날로전기신호를 디지탈신호로 변환하여 RAM(36)에 저장시킨다.
또한, CPU(31)는 회전수카운터(34)를 제어하여 엔진(1)의 회전수에 비례하는 수의 펄스를 발생시키는 회전수검출수단(14)으로부터 제공되는 상기 펄스의 갯수를 계수하여 상기 RAM(36)에 저장시킨다.
한편, 이미 앞에서 설명된 바와 같이, 제어부(22)는 전자비례밸브들을 제어하기 위한 제어전기신호들을 출력하는데, 이를 위하여 먼저 제어부(22)내의 CPU(31)는 RAM(36)에 저장된 데이타를 사용하여 출력데이타를 계산한 후 D/A변환부 37 및 38로 각각 소정의 디지탈출력데이타신호를 제공한다.
D/A변환부(37, 39)로 제공된 디지탈신호는 아날로그전류신호로 변환되어 증폭부(38, 40)로 제공되어 증폭된 후 각각의 전자비례밸브로 제공된다.
이와 같은 과정에 대해 제3도를 참조하면서 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 임의의 작업을 수행함에 있어 요구되는 각도로 각 관절을 움직이기 위한 작동기(9, 10, 11)의 요구유량(q1, q2, q3)을 계산한다(스텝 41).
이때, 운전자가 장비를 수동으로 조작하는 경우에는 조작수단(23)의 출력을 A/D변환수단(32) 및 멀티플렉서(33)를 통하여 받아들인 후 작동기(9, 10, 11)의 요구유량(q1, q2, q3)을 계산하고 자동반복작업이 수행되는 경우에는 각 관절이 목표위치에 도달하는데 필요한 각 관절의 작동속도를 구하여 이를 각 유압작동기(9, 10, 11)의 요구유량(q1, q2, q3)으로서 환산한다.
작동기의 요구유량에 대한 환산이 완료되면 유압의 크기에 비례하여 출력전압이 증가되도록 되어 있는 압력검출수단(20, 21)을 통해 유압펌프(2, 3)에 작용하는 부하압력(P1, P2)을 검출하여 A/D변환부(32) 및 멀티플렉서(33)를 통해 읽어 들인 후 유압펌프(2, 3)의 출력특성(제5도 참조) 즉, 원동기(엔진)의 출력크기에 따라 결정되는 펌프의 출력특성선도(제1선도 내지 제3선도)에서 부하압력에 따라 펌프의 토출가능유량(Qmax1, Qmax2)을 연산한다(스텝 42).
유압작동기(9, 10, 11) 각각은 유압펌프 2와 3 중 어떤 펌프로부터 작동유를 공급받을 것인가 하는 것이 미리 결정되어 있는데, 이 결정에 따라서 각 유압펌프(2, 3)의 요구유량(Qr1, Qr2)을 계산한다(스텝 43).
이때, 각 유압펌프(2, 3)의 요구유량(Qr1, Qr2)은 어떤 유압작동기 동작될 것인가 하는 것과, 상기 유압펌프(2, 3)의 토출가능유량 및 유압펌프(2, 3)로부터 각 유압작동기(9, 10, 11)로 흐르게 되는 작동유의 양을 조절해 주는 각 유량조절밸브의 내부구조에 따라서 결정되는데, 이들과 관련된 데이타는 유량분배테이블에 기록되어 있다.
예를 들면, 유압작동기(9, 10, 11) 모두에 유량을 요구할 경우에는 버킷실린더(9)와 붐실린더(11)의 요구유량(qibk, qibm)은 제1유압펌프(2)에서 출력되고 디퍼스틱실린더(10)의 요구유량(qids)은 제2유압펌프(3)에서 출력되도록 유량분배테이블에 미리 작성되어 있다.
이어, 경전각검출수단(15, 16)을 통해 검출한 각 펌프(2, 3) 내 사판의 경전각(α1, α2)을 A/D변환부(32)를 통해 읽어들이고, 마그네틱 픽업(Magnetic Pick-up)센서를 채용한 회전수검출수단(14)으로부터 제공되고 소정의 시간당 엔진회전수에 상응하는 갯수의 펄스를 카운터(34)가 계수하도록 하고 이 카운터(34)로부터 엔진(1)의 회전수(Ne)를 읽어들임과 아울러 각도의 크기에 따라 출력전압값이 변하는 포텐셔메터(potentiometer) 등으로 구성되는 작동량검출수단(17, 18, 19)에 의해 검출되는 각 관절 간의 상대각도(θ1, θ2, θ3)를 A/D변환부(32)를 통해 읽어들인다(스텝 44).
엔진(1)의 회전수(Ne), 사판경전각도(α1, α2), 관절각도(θ1, θ2, θ3)를 각각 읽어들인 후에는 상기 사판의 경전각(α1, α2)으로부터 각 펌프(2, 3)의 토출융적(De1, De2)을 구하고, 이에 엔진(1)의 회전수(Ne)를 곱하여 각 펌프(2, 3)의 실제토출유량(Qe1, Qe2)을 연산한다(스텝 45).
제4a도 및 제4b도는 펌프용 전자비례밸브(7, 8) 각각에 가해지는 전류(i1, I2)와, 상기 밸브(7, 8)로부터 유압펌프(2, 3)로 가해지는 파일럿압력 및 각 유압펌프(2, 3)로부터 실제로 토출되 유량(이하, 펌프의 실제토출유량이라 함)과의 관계를 예로서 각각 나타낸 것으로, 일정한 부하압력에서 엔진(1)의 회전수(Ne)를 일정하게 하는 경우를 나타낸 것이다.
이를 도면에 도시된 바와 같이 실제로 구성요소들의 고유특성(예를들면, 전자비례밸브의 히스테리시스현상, 시스템의 응답속도)에 따른 유량의 편차가 작지않음을 알 수 있다.
이와 같은 유량편차를 감안하여 펌프의 실제토출유량(Qe1, Qe2)을 연산하면 그 오차를 줄일 수 있게 된다.
각 펌프(2, 3)의 실제토출유량(Qe1, Qe2)에 대한 연산이 완료된 후에는 각 유압작동기(9, 10, 11)에 실제로 작용한 작동유량(Qa1, Qa2)을 구한다(스텝 46).
펌프(2, 3)의 작동유량(Qa1, Qa2)을 계산하는 과정에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
작업장치들(붐, 버킷, 디퍼스틱 등)은 각 유압작동기(9, 10, 11)와 링크(link)에 의해 연결되고 각 작업장치 상호간에도 역시 링크에 의해 각각 연결되는 구조를 이루기 때문에 각 유압작동기(9, 10, 11)와 각각 연결되는 각 작업장치 간의 상대각도(θ1, θ2, θ3)를 일정한 주기로 읽어 들여 각 작업장치의 각속도(θ'1, θ'2, θ'3)를 연산하고, 이들을 토대로 각 유압작동기(9, 10, 11)의 작동량(유압실린더의 경우는 실린더의 스트로크(stroke))을 연산한다.
이어 각 유압작동기(9, 10, 11)의 상기 작동량으로부터 각 유압작동기(9, 10, 11)의 선속도(d'1, d'2, d'3)를 환산해 낸 후 이들 선속도(d'1, d'2, d'3)에 각 유압작동기(9, 10, 11)의 체적을 곱하여 그들 각각에 실제로 작용한 펌프의 작동유량(Qa1, Qa2)을 구한다.
유압작동기(9, 10, 11)가 실시예에서와 같이 유압실린더인 경우에는 각 작업장치 간의 상대속도를 검출하지 않고 실린더의 스트로크를 직접 검출하는 방법을 적용할 수도 있다.
물론, 유압작동기가 유압모터인 경우에는 각속도(θ'1, θ'2, θ'3)를 그대로 활용한다.
그 다음 스텝 43에서 설명된 유량분배테이블에 근거하여 각 유압작동기(9, 10, 11)에 실제로 작용한 유압펌프(2, 3)의 유량(Qa1, Qa2)(이하, '관절작동유량'이라 함)을 연산한다.
예를 들어, 각 유압펌프(2, 3)가 독립적으로 사용될 경우 붐실린더, 디퍼스틱 실린더, 버킷 실린더가 작동될 때 관절작동유량(Qa1, Qa2)은 다음과 같다.
Qa1 = qa1(버킷실린더유량) + qa3(붐실린더유량)
Qa2 = qa2(디퍼스틱실린더유량)
그리고, 각 유압펌프(2, 3)의 토출유량이 합류되는 경우 즉, 붐과 버킷의 복합작동시 작동기의 작동유량(Qa1, Qa2)은 다음의 두가지의 경우로 나누어 진다.
가. 작동유량의 합이 제1펌프(2)의 토출유량보다 작을 경우
Qal = qa1(버킷실린더유량) + qa3(붐실린더유량)
Qa2 =0
나. 작동유량의 합이 제1펌프(2)의 토출유량보다 클 경우
Qa1 = Qmax1
Qa2 = qa1(버킷실린더유량) + qa3(붐실린더유량) - Qmax1
이어, 스텝 43에서 연산된 유압펌프(2, 3)의 요구유량(Qr1, Qr3)과 실제토출유량(Qe1, Qe2) 간의 유량편차(이하, 펌프유량편차라 함)(dQe1, dQe2)를 연산함과 아울러, 유압펌프(2, 3)의 상기 요구유량(Qr1, Qr2)과 상기 펌프(2, 3)의 토출유량이 작동기에 제공된 유량(Qa1, Qa2) 간의 유량편차(이하, 작동기유량편차라 함)(dQa1, dQa2)를 연산한다(스텝 47).
dQe1 = Qr1 - Qe1, dQe2 = Qr2 - Qe1
dQa1 = Qr1 - Qa1, dQa2 = Qr2 - Qa2
상기의 스텝 47에서 구한 펌프유량편차(dQe1, dQe2)와 작동기유량편차(dQa1, dQa2)와의 상대크기에 따라서 결정되는 다음의 식에 의해 각 펌프(2, 3)의 목표토출유량(Qo1, Qo2)을 계산한다(스텝 48).
Qo = (Ppe + Pia) × dQe + (Ppa + Pia) × dQa
= dQoe + dQoa + Qo_1
여기서, Ppe 및 Ppa는 비례게인이며, Pie 및 Pia는 적분게인, dQoe 및 dQoa는 임의의 제어사이클 동안의 펌프(2, 3) 및 작동기(9, 10, 11) 각각의 보정유량, Qo_1는 바로 이전 제어사이클에서 펌프(2, 3)의 목표토출유량이다.
본 예에서는 제어게인으로서 비례적분게인을 사용하였으나 이에 한하지 않고 비례게인, 미분게인, 적분게인을 조합하여 사용할 수도 있다.
이어, 연산된 보정출력유량을 최종목표토출유량으로하여 이값을 해당펌프에서 출력할 수 있도록 출력전압으로 바꾸어 제어부(22)의 D/A변환부(39)를 거쳐 증폭부(40)로 출력하게 되면 증폭부(40)는 전압신호를 전류값으로 변환, 증폭시켜 펌프용전자비례밸브(7, 8)를 구동시킨다.
이에 따라, 펌프용전자비례밸브(7, 8)가 상기 증폭부(40)로부터 제공되는 전류신호에 응답하여 보조유압펌프(1)로부터 펌프레귤레이터(5, 6)로 전달되는 파일럿압력을 변화시켜 펌프(2, 3)내 사판의 정전각을 조절함으로써 펌프(2, 3)의 토출량을 보정하여 각 유압작동기로 목표토출유량이 출력되도록하여 원하는 작업이 수행되도록 한다(스텝 49).
이상에서 실시예를 통하여 설명된 본 발명에 따르면, 임의의 작업을 위해 요구되는 만큼의 정확한 유량을 유압펌프가 토출하여 관절작동에 필요한 유량을 확보함으로써 자동작업시 원하는 위치에 정확히 이동할 수 있도록 하여 작동오차를 상당히 감소시키고 작업의 추종성을 향상시켜 원하는 작업을 정확히 수행할 수 있게 된다.

Claims (1)

  1. 유압기계에서 임의의 작업을 위해 각 작동기를 정확하게 움직여 소정의 동작이 오차없이 수행될 수 있도록 유압펌프의 토출유량을 제어하는 방법에 있어서, 작업수행에 요구되는 위치로 작동기를 움직이기 위한 조작데이타로부터 상기 작동기의 요구유량(qi)을 계산한 후 상기 펌프에 작용하는 부하압력(Pi)에 따라서 상기 펌프의 토출가능유량(Qri)을 계산하는 스텝(41, 42)과, 상기 소정의 동작을 위해 상기 펌프가 토출해야 할 것으로 요구되는 요구유량(Qri)을 계산하고 엔진의 회전수(Ne)와 사판의 경전각(αi) 및 상기 작동기의 작동량(θi)을 읽어들이는 스텝(43, 44)과, 상기 회전수(Ne)와 상기 경전각(αi) 및 상기 작동량(θi)으로부터 상기 펌프의 실제토출유량(Qei)을 계산한 후 상기 펌프로부터 상기 작동기에 실제로 제공된 작동유량(Qai)을 계산하는 스텝(45, 46)과, 상기 펌프의 상기 요구유량(Qri)과 상기 실제토출유량(Qei)간의 펌프유량편차(dQei)와 상기 요구유량(Qri)과 상기 작동유량(Qai)간의 작동기유량편차(dQai)를 각각 구하는 스텝(47)과, 상기 펌프유량편차(dQei)와 상기 작동기유량편차(dQai) 간의 상대적인 크기에 따라 상기 소정의 동작을 수행하는데 가장 적합한 유량인 상기 펌프의 목표토출유량(Qoi)을 계산하고 이를 전압신호로 변환하여 출력하여 상기 펌프의 토출량을 보정하는 스텝(48, 49)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압펌프의 토출유량 제어방법.
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