KR101786333B1 - 유압부품 상태진단장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 유압부품 상태진단장치는 유압시스템 내에 구비된 하나 이상의 유압기기를 설정값에 따라 로딩 및 언로딩 동작하도록 제어하는 동작제어부; 및 상기 유압기기의 로딩 시간 및 언로딩 시간의 증감에 기초하여 상기 유압기기의 내부리크 증가량을 산출하고, 산출된 내부리크 증가량에 따라 상기 유압기기의 상태를 진단하는 진단처리부를 포함한다.

Description

유압부품 상태진단장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DIAGNOSISING CONDITION OF HYDRAULIC COMPONENTS}
본 발명은 유압부품 상태진단장치 및 방법에 관한 것이다.
유압 장치는 유압 펌프, 서보 밸브, 액추에이터 등의 유압 기기와 이들을 접속하는 유압 배관으로 구성되어 있고, 유압 펌프, 서보 밸브, 액츄에이터 등의 내부 리크, 서보 밸브의 밸브 스틱이나 폐색, 유압 배관으로부터의 누유 등의 이상이 발생하는 일이 있다.
이러한 이상이 발생하면 유압 장치의 기능이 저하되어 마침내 정지하는데 도달하기 때문에 조기에 이상을 검출하는 방안이 필요한 실정이다.
일본공개특허번호 2004-212128호 (발명의 명칭: 유압 장치의 이상 감시 방법)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 별도의 센서 없이도 유압부품의 상태를 조기에 진단할 수 있는 유압부품 상태진단장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유압부품 이상진단 장치는 유압시스템 내에 구비된 하나 이상의 유압기기를 설정값에 따라 로딩 및 언로딩 동작하도록 제어하는 동작제어부; 및 상기 유압기기의 로딩 시간 및 언로딩 시간의 증감에 기초하여 상기 유압기기의 내부리크 증가량을 산출하고, 산출된 내부리크 증가량에 따라 상기 유압기기의 상태를 진단하는 진단처리부를 포함한다.
일 실시 예에서, 상기 유압기기는 유압밸브, 어큐뮬레이터, 유압펌프 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 진단처리부는 상기 하나 이상의 유압기기들 각각의 로딩 동작 및 언로딩 동작에 따른 시간을 산출하는 시간산출부; 상기 시간산출부에서 산출된 시간과 기준시간을 비교한 비교결과값에 기초하여 해당 유압기기의 내부리크 증가량을 산출하는 내부리크 증가량 산출부; 및 상기 내부리크 증가량과 기준 설정값을 비교하여 상기 해당 유압기기의 상태를 진단하는 진단부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유압부품 상태진단방법은 동작제어부에서 유압시스템 내에 구비된 하나 이상의 유압기기를 설정값에 따라 로딩 및 언로딩 동작하도록 제어하는 동작제어단계; 및 진단처리부에서 상기 유압기기의 로딩 시간 및 언로딩 시간의 증감에 기초하여 상기 유압기기의 내부리크 증가량을 산출하고, 산출된 내부리크 증가량에 따라 상기 유압기기의 상태를 진단하는 상태진단단계를 포함한다.
일 실시 예에서, 상기 유압기기는 유압밸브, 어큐뮬레이터, 유압펌프 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 상태진단단계는 시간산출부에서 상기 하나 이상의 유압기기들 각각의 로딩 동작 및 언로딩 동작에 따른 시간을 산출하는 단계; 상기 시간산출부에서 산출된 시간과 기준시간을 비교한 비교결과값에 기초하여 해당 유압기기의 내부리크 증가량을 내부리크 증가량 산출부에서 산출하는 단계; 및 상기 내부리크 증가량과 기준 설정값을 비교하여 상기 해당 유압기기의 상태를 진단부에서 진단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유압부품 상태진단장치를 이용하면 유압시스템에 연결된 유압부품들의 누설리크량 정확하게 진단할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유압부품 상태진단장치를 이용하면 유압시스템에 연결된 유압부품들의 내부리크로 인하여 발생되는 전력손실을 사전에 예방할 수 있다는 이점이 있다.
상기와 같은 이점을 통해 설비 고장을 사전에 예방하고, 또한, 절력절감으로 이산화탄소 배출을 억제할 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예인 유압부품 상태진단장치를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유압부품 상태진단방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 도 2에 도시된 상태진단단계를 보다 상세하게 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참고하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유압부품 상태진단장치 및 방법을 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예인 유압부품 상태진단장치를 나타낸 예시도이다.
도 1에 도시된 바와같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유압부품 상태진단장치(100)는 동작제어부(200) 및 진단처리부(300)를 포함할 수 있다.
상기 동작제어부(200)는 유압회로(700) 내에 구비된 하나 이상의 유압기기들 각각을 설정값에 따라 로딩 및 언로딩 동작하도록 제어한다.
여기서, 상기 유압기기는 체크밸브, 솔레노이드 밸브, 릴리프밸브, 어큐뮬레이터, 논쇼크 밸브, 유압펌프 중 어느 하나일 수 있다. 본 발명에서는 유압기기의 일 예로, 체크밸브, 솔레노이드 밸브, 릴리프밸브, 어큐뮬레이터, 논쇼크 밸브, 유압펌프만을 일 예로 언급하였으나, 유압과 관련된 부품(기기)이라면 모두 적용 가능할 수 있다.
상기 진단처리부(300)는 상기 유압기기의 로딩 시간 및 언로딩 시간의 증감에 기초하여 상기 유압기기의 내부리크 증가량을 산출하고, 산출된 내부리크 증가량에 따라 상기 유압기기의 상태를 진단한다.
보다 구체적으로, 상기 진단처리부(300)는 시간산출부(310), 내부리크 증가량 산출부(320) 및 진단부(330)를 포함할 수 있다.
상기 시간산출부(310)는 상기 하나 이상의 유압기기들 각각의 로딩 동작 및 언로딩 동작에 따른 시간을 산출한다.
상기 내부리크 증가량 산출부(320)는 상기 시간산출부(310)에서 산출된 시간(예컨대, 로딩 동작 시간, 언로딩 동작 시간)과 기준시간을 비교한 비교결과값에 기초하여 해당 유압기기의 내부리크 증가량을 산출한다.
여기서, 해당 유압기기의 내부리크량(Liter)은 식 1로 나타낼 수 있다.
[식 1]
해당 유압기기의 내부리크량(Liter) = (현재 로딩 시간(s) - 기준 로딩 시간(s)) × 펌프유량(Liter/s)
다음으로, 내부리크 증가량(Liter/s)은 하기의 식 2로 나타낼 수 있다.
[식 2]
내부리크 증가량(Liter/s) = [(현재 로딩 시간 - 기준 로딩 시간)/ 기준 로딩 시간] × 펌프유량(Liter/s)
상기 진단부(330)는 상기 내부리크 증가량과 기준 설정값을 비교하여 상기 해당 유압기기의 상태를 진단한다.
이하에서는 도 1에 도시된 유압부품 상태진단장치의 동작을 설명하도록 한다.
먼저, 도 1에 도시된 유압회로(700)의 구성은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유압부품 상태진단장치의 동작을 설명하기 위한 일 예일 뿐, 다른 형태로 구현 가능하다.
상기 유압회로(700)는 제1 밸브부(10), 제2 밸브부(20), 제3 밸브부(30), 유압펌프(40), 릴리프밸브(50), 압력스위치(SW), 솔레노이드밸브(60), 논쇼크 밸브(70), 어큐뮬레이터(80) 및 체크밸브(91, 92)로 구성되며, 압력스위치(SW)의 설정압력(예, 195~210 bar)에 맞추어 릴리프밸브(50)가 부하/무부하 상태로 개폐되도록 동작하는 형태이다.
즉, 195bar 이하로 되면 압력스위치(SW)에서 솔레노이드밸브(60)로 활성신호(ON)를 보내면, 솔레노이드밸브(60)는 로딩(Loading)상태로 되고, 210bar에 도달하면 압력스위치(SW)에서 다시 솔레노이드밸브(60)로 신호를 보내어(Off) 언로딩(Unloading)상태가 되게 한다.
한편, 제1 밸브부(10), 제2 밸브부(20) 및 제3 밸브부(30)는 복수 개의 밸브들을 포함한다.
여기서, 유압펌프(40)의 로딩(Loading) 상태는 실린더가 일을 하는 상황으로 솔레노이드밸브(60)에 신호가 여자되어 유로회로(700)가 차단된 상황을 의미한다.
즉, 릴리프밸브(50)가 원래 설정압으로 기능을 하는 상태일 수 있다. 다음으로, 논쇼크(Non-shock) 밸브의 기능은 로딩(Loading) 및 언로딩(Unloading)시에 릴리프밸브(50)의 유로 개폐속도를 천천히 조절하여 절환충격을 줄이는 기능을 한다.
예컨대, 실린더가 작동을 멈추게 되면 유압회로의 압력이 올라가게 되고, 압력스위치(SW)에서 설정한 압력에 도달하면 언로딩(Unloading) 상태로 된다. 다시 실린더가 일을 하거나 리크 등에 의하여 유압회로의 압력이 떨어지면 로딩(Loading) 상태가 된다
여기서, 유압펌프(40)의 로딩(loading) 시간이 길어진다는 의미는 밸브 등에서 내부리크가 많거나 유압의 공급원인 유압펌프(40), 어큐뮬레이터(80)에서 유량보상(공급량)이 적다는 의미이다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유압부품 상태진단장치 및 방법을 도 1에 도시된 유로회로에 적용하면, 솔레노이드 밸브(60)의 로딩(loading)시간과 언로딩(Unloading) 시간의 증감을 이용하여 유압회로 내의 유압부품의 상태를 사전에 진단할 수 있다.
예를 들어, 솔레노이드 밸브(60)의 로딩시간이 증가되면, ① 릴리프밸브 리크 증가(펌프 측 메인 릴리프 밸브와 어큐뮬레이터 스탠드 릴리프 밸브 포함) ② 스톱 밸브 리크 증가(어큐뮬레이터(80)에 설치된 것과 같은 상이 오프되어 있는 밸브를 포함) ③ 어큐뮬레이터(80) 유량 감소(파손 또는 효율저하) ④ 펌프 유량감소(고장 또는 효율저하) ⑤ 유온상승 중 적어도 하나 이상을 진단할 수 있다.
참고로, 로딩시간의 증가는 내부리크로 필요한 유량이 부족해지거나 공급유량(펌프, 어큐뮬레이터의 공급유량)이 줄어드는 상황이다.
여기서, ①②⑤가 진단될 경우, 해당 밸브의 내부리크량이 점진적으로 증가하는 상황이라고 판단할 수 있으며, ③④가 진단될 경우, 해당 밸브의 내부리크 증가량이 단계적으로 발생하는 상황이라고 판단할 수 있다. ④가 진단될 경우, 펌프 고장시에 해당되는 상황일 수 있으며, 펌프의 효율이 저하될 경우에는 솔레노이드 밸브의 로딩시간이 점진적으로 증가하게 된다.
다음으로, 솔레노이드 밸브(60)의 언로딩 시간이 감소되면, ① 서보밸브나 일반 솔레노이드 밸브의 내부리크 증가 ② 어큐뮬레이터 스탠드 릴리프밸브 리크 증가(펌프에 설치된 메인 릴리프밸브는 아님) ③ 스톱(Stop) 밸브의 리크 증가(어큐뮬레이터에 설치된 것과 같은 상시 오프되어 있는 밸브를 말함) ④어큐뮬레이터 유량감소(파손 또는 효율저하) ⑤ 유온상승 중 적어도 하나 이상을 진단할 수 있다.
참고로, 언로딩시간이 감소되는 이유는 내부리크 증가로 압력이 감소하는 추세가 가파르게 진행되거나 어큐뮬레이터(미도시)의 유량감소로 압력의 감쇄를 막는 것이 힘들어지지 때문이다.
여기서, ①②③⑤가 진단될 경우, 해당 밸브의 언로딩시간이 점진적으로 감소하는 상황이라고 판단할 수 있다. 한편, ④가 진단되고, 솔레노이드 밸브의 로딩시간이 단계적으로 감소되면, 어큐뮬레이터의 효율이 저하되었음을 예측할 수 있다.
다음으로, 솔레노이드 밸브(60)의 로딩시간은 증가하지 않으나(또는 미미) 언로딩 시간이 급격히 감소되면, ① 서보밸브나 일반 솔레노이드밸브의 리크 증가를 진단할 수 있다.
다음으로, 솔레노이드 밸브(60)의 로딩시간은 급격히 증가하나 (UnLoading)언로딩시간이 그대로이면, 유압펌프 유량감소(고장 또는 효율저하) 및 유압펌프에 설치된 메인 릴리프밸브 리크 증가를 진단할 수 있다.
다음으로, 솔레노이드 밸브(60)의 로딩(loading)시간의 증가와 언로딩(Unloading) 시간의 감소가 동시에 나타나면, ①어큐뮬레이터(미도시) 유량감소(파손 또는 효율저하) ② 스톱(stop) 밸브(어큐뮬레이터에 설치된 것과 같이 상기 오프되어 있는 밸브를 말함) 리크 증가 ③ 어큐뮬레이터 스탠드의 릴리프 밸브 리크 증가 ④ 유온상승 중 적어도 하나 이상을 진단할 수 있다.
여기서, 솔레노이드 밸브(60)의 로딩(loading) 및 언로딩(Unloading)시간의 증가 및 감소가 점진적으로 발생되면, ①③④를 진단할 수 있으며, 단계적으로 발생되면, ②를 진단할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유압부품 상태진단방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 3은 도 2에 도시된 상태진단단계를 보다 상세하게 나타낸 흐름도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유압부품 상태진단방법(S100)은 동작제어부(200)에서 유압시스템(700) 내에 구비된 하나 이상의 유압기기를 설정값에 따라 로딩 및 언로딩 동작하도록 제어하는 동작제어단계(S110) 및 진단처리부(300)에서 상기 유압기기의 로딩 시간 및 언로딩 시간의 증감에 기초하여 상기 유압기기의 내부리크 증가량을 산출하고, 산출된 내부리크 증가량에 따라 상기 유압기기의 상태를 진단하는 상태진단단계(S120)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 유압기기는 체크밸브, 솔레노이드 밸브, 릴리프밸브, 어큐뮬레이터, 논쇼크 밸브, 유압펌프 중 어느 하나일 수 있다. 본 발명에서는 유압기기의 일 예로, 체크밸브, 솔레노이드 밸브, 릴리프밸브, 어큐뮬레이터, 논쇼크 밸브, 유압펌프만을 일 예로 언급하였으나, 유압과 관련된 부품(기기)이라면 모두 적용 가능할 수 있다.
상기 상태진단단계(S120)는 시간산출부(310)에서 상기 하나 이상의 유압기기들 각각의 로딩 동작 및 언로딩 동작에 따른 시간을 산출(S121)하는 과정과 상기 시간산출부(310)에서 산출된 시간과 기준시간을 비교한 비교결과값에 기초하여 해당 유압기기의 내부리크 증가량을 내부리크 증가량 산출부(320)에서 산출(S122)하는 과정 및 상기 내부리크 증가량과 기준 설정값을 비교하여 상기 해당 유압기기의 상태를 진단부(330)에서 진단(S123)하는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유압부품 상태진단장치 및 방법을 이용하면 유압시스템에 연결된 유압부품들의 내부리크 여부를 정확하게 진단할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유압부품 상태진단장치를 이용하면 유압시스템에 연결된 유압부품들의 내부리크로 인하여 발생되는 전력손실을 사전에 예방할 수 있다는 이점이 있다.
상기와 같은 이점을 통해 설비 고장을 사전에 예방하고, 또한, 절력절감으로 이산화탄소 배출을 억제할 수 있다는 이점이 있다.
이상에서 실시 예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시 예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다.
따라서 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구범위의 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 제1 밸브부 20: 제2 밸브부
30: 제3 밸브부 40: 유압펌프
50: 릴리프 밸브 60: 솔레노이드 밸브
70: 논쇼크 밸브 80: 어큐뮬레이터
90, 91: 체크밸브 100: 유압부품 상태진단장치
200: 동작제어부 300: 진단처리부
310: 시간산출부 320: 내부리크 증가량 산출부
330: 진단부 700: 유압회로
SW: 압력스위치

Claims (6)

  1. 유압시스템 내에 구비된 하나 이상의 유압기기를 설정값에 따라 로딩 및 언로딩 동작하도록 제어하는 동작제어부; 및
    상기 유압기기의 로딩 시간 및 언로딩 시간의 증감에 기초하여 상기 유압기기의 내부리크 증가량을 산출하고, 산출된 내부리크 증가량에 따라 상기 유압기기의 이상여부를 진단하는 진단처리부를 포함하고,
    상기 진단처리부는,
    상기 하나 이상의 유압기기들 각각의 로딩 동작 및 언로딩 동작에 따른 시간을 산출하는 시간산출부; 및
    상기 시간산출부에서 산출된 시간과 기준시간을 비교한 비교결과값에 기초하여 해당 유압기기의 내부리크 증가량을 산출하는 내부리크 증가량 산출부;를 포함하고,
    상기 내부리크 증가량은 하기 식2에 의해 산출되는 유압부품 상태진단장치.
    [식 2]
    내부리크 증가량(Liter/s) = [(현재 로딩 시간(s) - 기준 로딩 시간(s))/ 기준 로딩 시간(s)] × 펌프유량(Liter/s)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유압기기는,
    체크밸브, 솔레노이드 밸브, 릴리프밸브, 어큐뮬레이터, 논쇼크 밸브, 유압펌프 중 어느 하나를 포함하는 유압부품 상태진단장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 진단처리부는,
    상기 내부리크 증가량과 기준 설정값을 비교하여 상기 해당 유압기기의 상태를 진단하는 진단부를 더 포함하는 유압부품 상태진단장치.
  4. 동작제어부에서 유압시스템 내에 구비된 하나 이상의 유압기기를 설정값에 따라 로딩 및 언로딩 동작하도록 제어하는 동작제어단계; 및
    진단처리부에서 상기 유압기기의 로딩 시간 및 언로딩 시간의 증감에 기초하여 상기 유압기기의 내부리크 증가량을 산출하고, 산출된 내부리크 증가량에 따라 상기 유압기기의 상태를 진단하는 상태진단단계를 포함하고,
    상기 상태진단단계는,
    시간산출부에서 상기 하나 이상의 유압기기들 각각의 로딩 동작 및 언로딩 동작에 따른 시간을 산출하는 단계; 및
    상기 시간산출부에서 산출된 로딩 동작 및 언로딩 동작에 따른 시간과 기준시간을 비교한 비교결과값에 기초하여 해당 유압기기의 내부리크 증가량을 내부리크 증가량 산출부에서 산출하는 단계를 포함하고,
    상기 내부리크 증가량은 하기 식2에 의해 산출되는 유압부품 상태진단방법.
    [식 2]
    내부리크 증가량(Liter/s) = [(현재 로딩 시간(s) - 기준 로딩 시간(s))/ 기준 로딩 시간(s)] × 펌프유량(Liter/s)
  5. 제4항에 있어서,
    상기 상태진단단계는,
    상기 내부리크 증가량과 기준 설정값을 비교하여 상기 해당 유압기기의 상태를 진단부에서 진단하는 단계를 더 포함하는 유압부품 상태진단방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유압기기는,
    체크밸브, 솔레노이드 밸브, 릴리프밸브, 어큐뮬레이터, 논쇼크 밸브, 유압펌프 중 어느 하나를 포함하는 유압부품 상태진단방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP4088149B2 (ja) * 2002-12-27 2008-05-21 新日本製鐵株式会社 油圧装置の異常監視方法
JP2015068494A (ja) * 2013-10-01 2015-04-13 株式会社ユーテック 油圧シリンダ回路の漏れ検出装置

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