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KR102346619B1 - 건설 기계의 유압 장치의 회전 속도 측정 방법 - Google Patents

건설 기계의 유압 장치의 회전 속도 측정 방법 Download PDF

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KR102346619B1
KR102346619B1 KR1020190140767A KR20190140767A KR102346619B1 KR 102346619 B1 KR102346619 B1 KR 102346619B1 KR 1020190140767 A KR1020190140767 A KR 1020190140767A KR 20190140767 A KR20190140767 A KR 20190140767A KR 102346619 B1 KR102346619 B1 KR 102346619B1
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KR
South Korea
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hydraulic device
frequency
pressure pulsation
rotational speed
equation
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KR1020190140767A
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김성훈
권용철
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주식회사 모트롤
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Abstract

본 발명은 간단하게 유압 장치의 회전 속도를 측정할 수 있는 건설 기계의 유압 장치의 회전 속도 측정 방법에 관한 것으로, 유압 장치의 압력 맥동을 검출하는 단계; 상기 압력 맥동을 푸리(Fourier)에 변환하는 단계; 상기 푸리에 변환된 압력 맥동을 근거로 상기 유압 장치의 회전 속도를 검출하는 단계를 포함한다.

Description

건설 기계의 유압 장치의 회전 속도 측정 방법{method of measuring the speed of rotation of the hydraulic system of construction machinery}
본 발명은 유압 장치의 회전 속도 측정 방법에 관한 것으로, 특히 간단하게 유압 장치의 회전 속도를 측정할 수 있는 건설 기계의 유압 장치의 회전 속도 측정 방법에 대한 것이다.
일반적으로 유압 피스톤 펌프는 엔진이나 전기모터 등으로부터 구동되어지는 기계에너지를 유체에너지로 변환하는 장치이다. 이러한 유압 피스톤 모터는 유체에너지를 공급받아서 피스톤을 왕복 운동시키고 이 운동이 구동축을 회전시켜 기계 에너지로 변환시키는 구동장치로서, 그 출력밀도가 우수하고 출력이 좋아 건설기계 등에 널리 사용되고 있다.
본 발명은 간단하게 유압 장치의 회전 속도를 측정할 수 있는 건설 기계의 유압 장치의 회전 속도 측정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 건설 기계의 유압 장치의 회전 속도 측정 방법은, 유압 장치의 압력 맥동을 검출하는 단계; 상기 압력 맥동을 푸리(Fourier)에 변환하는 단계; 상기 푸리에 변환된 압력 맥동을 근거로 상기 유압 장치의 회전 속도를 검출하는 단계를 포함한다.
유압 장치의 압력 맥동을 검출하는 단계는, 압력 맥동 주파수를 미리 설정된 시간에 따라 규칙적으로 검출하는 단계를 포함한다.
상기 유압 장치의 회전 속도는, 상기 유압 장치에 포함된 피스톤의 개수, 상기 푸리에 변환된 압력 맥동의 제 n-1 주파수 성분 및 제 n 주파수 성분을 근거로 산출된다.
상기 유압 장치의 회전 속도 ωrpm은 아래의 수학식1에 의해 산출되며, 수학식1: ωrpm = 60*(fn-fn-1)/Zpiston, 상기 수학식1의 fn은 제 n 주파수 성분의 주파수를 나타내며, fn-1은 제 n-1 주파수 성분의 주파수를 나타내며, 그리고 Zpiston은 유압 장치의 피스톤의 개수 또는 기어의 잇수를 나타낸다.
상기 유압 장치의 회전 속도 ωrpm은 아래의 수학식2에 의해 산출되며,
수학식2: ωrpm = 60*fmax/Zpiston, 상기 수학식2의 fmax는 최대 진폭을 갖는 주파수 성분의 주파수를 나타내며, 그리고 Zpiston은 유압 장치의 피스톤의 개수 또는 기어의 잇수를 나타낸다.
상기 유압 장치의 회전 속도 ωrpm은 아래의 수학식3에 의해 산출되며,
수학식3: ωrpm = 60*fc/Zpiston, 상기 수학식3의 fc는 인접 주파수 성분들 간의 차 주파수에 대한 평균 주파수에 가장 근접한 주파수 성분의 주파수를 나타내며, 그리고 Zpiston은 유압 장치의 피스톤의 개수 또는 기어의 잇수를 나타낸다.
상기 압력 맥동은 상기 유압 장치의 센서에 의해 검출된다.
상기 센서는 압력 센서 및 진동 센서 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명에 따른 유압 장치의 회전 속도 측정 방법은, 기존의 압력 센서를 활용하여 획득된 압력 맥동을 푸리에 변환하고, 그 푸리에 변환된 압력 맥동을 근거로 유압 장치(또는 유압 부품)의 회전 속도를 검출할 수 있다. 따라서, 단순한 방법으로 유압 장치의 고장을 진단할 수 있으며, 또한 유압 장치의 수명을 예측 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액시얼 피스톤 펌프에서 로터리부의 구조를 도시한 단면 사시도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액시얼 피스톤 펌프의 예를 개략적으로 도시한 종단면도이다.
도 3은 유압 장치로부터 측정된 압력 맥동의 파형을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 압력 맥동 파형에서 특정 기간 동안의 압력 맥동을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 압력 맥동 파형이 고속 푸리에 변환(FFT; Fast Fourier Transform)을 통해 처리되었을 때의 파형을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 주파수 성분들의 주파수 및 수학식을 근거로 산출된 각 기간 별 유압 장치의 회전 속도를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 유압 장치의 회전 속도 측정 방법을 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 그에 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고, 제 1 구성 요소가 제 2 또는 제 3 구성 요소 등으로 명명될 수 있으며, 유사하게 제 2 또는 제 3 구성 요소도 교호적으로 명명될 수 있다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 7을 참조로 본 발명에 따른 유압 장치의 회전 속도 측정 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액시얼 피스톤 펌프에서 로터리부의 구조를 도시한 단면 사시도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액시얼 피스톤 펌프의 예를 개략적으로 도시한 종단면도이다.
도 1에서는 내부 구성품의 구조를 명확히 보여주기 위해 외부의 케이싱이나 밸브플레이트 후방의 밸브블록(또는 커버) 등의 구성은 도시를 생략하였다.
도면을 참조하여 액시얼 피스톤 펌프(1)의 구조에 대해 설명하면, 케이싱(10) 내부 중앙에 베어링(11) 등으로 지지되어 설치되는 구동축(20)이 구비되고, 그 구동축(20)에 경사지게 사판(30)이 설치된다.
또한, 케이싱(10) 내부에는 구동축(20)에 스플라인 결합된 실린더 블록(40)이 구비되고, 실린더 블록(40)에는 다수개의 피스톤 챔버(실린더)(C)가 형성 구비되며, 각 피스톤 챔버(C) 내에는 일단부의 볼(42)이 사판(30)과 맞닿아 있는 슈우(32)에 조인팅된 피스톤(41)이 삽입된다.
상기 실린더 블록(40)이 회전하는 동안 각 피스톤 챔버(C)의 내부공간은 실린더 블록(40)의 후면에 형성된 개구부(B)를 통하여 밸브플레이트(50)의 흡입포트(S) 및 토출포트(T)와 연통될 수 있게 되어 있다.
그리고, 상기 케이싱(10)의 후단부에서 밸브블록(12)의 안쪽(전방)으로는 흡입포트(S)와 토출포트(T)가 형성된 밸브플레이트(50)가 고정 설치된다.
상기 밸브플레이트(50)는 케이싱(10) 내에 설치된 상태에서 그 후면이 후방 밸브블록(12)의 대응면(안쪽면)에 밀착상태로 마주 접촉되어 있으며, 전면은 구동축(20)과 일체로 회전되는 실린더 블록(40)의 후면이 밀착상태로 접촉하여 슬라이딩되는 슬라이딩면(51)으로 되어 있다.
상기와 같이 이루어진 액시얼 피스톤 펌프(1)에서는 구동축(20)이 중심축(O)을 중심으로 회전할 때 케이싱(10)에 내장된 실린더 블록(40)이 일체로 회전되며, 이와 동시에 피스톤(41)은 해당 피스톤 챔버(C) 내에서 상사점과 하사점 사이를 왕복 운동하면서 밸브플레이트(50)의 흡입포트(S)를 통해 피스톤 챔버(C) 내로 유체를 흡입하거나(피스톤이 상사점에서 하사점으로 이동하는 경우), 피스톤 챔버(C) 내의 유체를 밀어주어 밸브플레이트(50)의 토출포트(T)를 통해 토출시키게 된다 (피스톤이 하사점에서 상사점으로 이동하는 경우).
즉, 상기 구동축(20)과 실린더 블록(40)이 일체로 회전될 때 피스톤(41)의 일단부를 지지하는 슈우(32) 및 슈우 플레이트(31)(도 2에는 미도시)가 사판(30) 위를 슬라이딩하면서 회전하고, 이에 따라 피스톤(41)이 사판(30)의 경사에 의해서 전후로 왕복 운동을 하게 되는 것이다.
또한 상기 구동축(20)과 실린더 블록(40)이 일체로 회전될 때 실린더 블록(40)은 밸브플레이트(50)에 대하여 상대적으로 회전하는 바, 실린더 블록(40)은 밸브플레이트(50)의 슬라이딩면(51)에 밀착상태로 접하여 슬라이딩하며, 유체는 실린더 블록(40)의 후면에 형성된 피스톤 챔버(C)의 개구부(B)가 밸브플레이트(50)의 흡입포트(S)와 연결될 때 피스톤 챔버(C) 내부로 흡입되고, 피스톤 챔버(C)의 개구부(B)가 밸브플레이트(50)의 토출포트(T)와 연결될 때 피스톤 챔버(C) 외부로 토출되는 것이다.
물론, 이때의 유체 흡입과 토출은 피스톤 챔버(C)가 해당 포트(T,S)에 연결된 상태에서 각 피스톤 챔버 내의 피스톤(41)이 사판(30)에 의해 왕복 운동함에 따라서 이루어진다.
한편, 상기와 같이 펌프 작용을 수행하는 동안 실린더 블록(40)에 형성된 각각의 피스톤 챔버(C) 내에는 압력의 변동이 발생하며, 하나의 피스톤 챔버(C)에서 압력이 변동하는 과정은 압력상승과정과 압력하강과정을 포함한다.
이러한 압력의 변동은 기진력으로 작용하게 되어 장치 전체를 진동시키고, 그 결과로 소음을 발생시키는 바, 만일 압력상승과정과 압력하강과정에서 압력이 급격히 변동하면 소음의 크기가 증가할 뿐만 아니라 소음의 고주파성분이 커지게 되며, 결국 귀에 거슬리는 소음이 발생하게 된다.
또한 경사진 사판(30)에 대해 실린더 블록(40)을 회전시킴으로써 유체를 흡입, 토출하는 사판식 액시얼 피스톤 펌프(1)에서는 필연적으로 유량 맥동에 의한 압력 맥동이 발생한다.
이하, 도 3 내지 도 6을 참조로 하여, 도 1 및 도 2와 같은 유압 장치의 회전 속도를 측정하는 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 3은 유압 장치로부터 측정된 압력 맥동의 파형을 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3의 압력 맥동 파형에서 특정 기간 동안의 압력 맥동을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 3은, 예를 들어, 도 1 및 도 2의 액시얼 피스톤 펌프의 동작시 발생되는 압력 맥동의 파형일 수 있다.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 액시얼 피스톤 펌프의 압력은 시간에 따라 변화한다. 이 시간에 따른 압력 변화는 압력 맥동으로 정의될 수 있다.
유압 장치의 압력 맥동은 센서에 의해 측정될 수 있다. 센서는, 예를 들어, 액시얼 피스톤 펌프에 배치될 수 있다. 한편, 이 센서는, 예를 들어, 압력 센서 및 진동 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
유압 장치의 압력 맥동은 미리 설정된 시간에 따라 규칙적으로 검출될 수 있다. 예를 들어, 압력 맥동은 센서에 의해 0.1초 간격으로 검출될 수 있다. 도 3에는 첫 번째 0.1초 기간(T1; 이하, 제 1 기간) 동안 검출된 압력 맥동 파형에 대한 확대도 및 두 번째 0.1초 기간(T2; 이하, 제 2 기간) 동안 검출된 압력 맥동 파형에 대한 확대도가 도시되어 있다.
한편, 도 4에는 0.1초 동안 유압 장치로부터 발생된 압력 맥동의 파형을 나타낸 도면이다. 도 4는 도 3의 제 1 및 제 2 기간 중 어느 하나의 기간 동안 발생된 압력 맥동에 대한 확대도일 수 있다. 예를 들어, 도 4는 도 3의 제 2 기간에 대한 확대도일 수 있다.
도 5는 도 4의 압력 맥동 파형이 고속 푸리에 변환(FFT; Fast Fourier Transform)을 통해 처리되었을 때의 파형을 나타낸 도면이다.
도 4의 진폭-시간 관계의 압력 맥동 파형은 고속 푸리에 변환을 통해, 도 5에 도시된 바와 같이, 진폭-주파수 관계의 압력 맥동 파형으로 변환될 수 있다. 즉, 도 5는 진동수에 따라 진폭이 변화하는 압력 맥동 파형을 나타낸다.
도 5의 압력 맥동 파형은 서로 다른 주파수를 갖는 복수의 주파수 성분들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 5의 압력 맥동 파형은 제 1 주파수 성분(F1), 제 2 주파수 성분(F2) 및 제 3 주파수 성분(F3)을 포함할 수 있다. 제 1 주파수 성분(F1)은 기본파에 해당할 수 있으며, 제 2 주파수 성분(F2) 및 제 3 주파수 성분(F3)은 각각 1차 고조파 및 2차 고조파에 해당할 수 있다.
이 주파수 성분들(F1, F2, F3) 및 유압 장치의 피스톤의 수를 근거로 유압 장치의 회전 속도가 검출될 수 있다.
예를 들어, 유압 장치의 회전 속도(ωrpm)는 아래와 같은 수학식1을 근거로 산출될 수 있다.
[수학식1]
Figure 112019113732304-pat00001
위 수학식1의 fn은 제 n 차 주파수 성분의 주파수(또는 피크 주파수), fn-1은 제 n-1차 주파수 성분의 주파수(또는 피크 주파수), 그리고 Zpiston은 유압 장치에 구비된 피스톤의 개수를 의미한다. 여기서, n은 1보다 큰 자연수를 의미한다.
하나의 예로서, 도 5의 제 1 주파수 성분의 피크 주파수(fn-1)가 270[Hz]이고, 제 2 주파수 성분의 피크 주파수(fn)가 540[Hz]이고, 도 1 및 도 2에 도시된 액시얼 피스톤 펌프가 9개(Zpiston)의 피스톤(41)들을 포함할 경우, 그 액시얼 피스톤 펌프의 회전 속도(ωrpm)는 위 수학식1에 의해 1800[rpm 또는 rev/min]로 산출될 수 있다.
다른 실시예로서, 유압 장치의 회전 속도(ωrpm)는 아래와 같은 수학식2를 근거로 산출될 수 있다.
[수학식2]
Figure 112019113732304-pat00002
위 수학식2의 fmax는 최대 진폭을 갖는 주파수 성분의 주파수를 의미하며, 그리고 Zpiston은 유압 장치에 구비된 피스톤의 개수를 의미한다.
하나의 예로서, 도 5의 제 1, 제 2 및 제 3 주파수 성분들(F1, F2, F3) 중 제 1 주파수 성분(F1)이 가장 큰 진폭(amplitude)을 갖는 바, 이와 같은 경우 수학식2의 fmax는 제 1 주파수 성분(F1)의 주파수(예를 들어, 270[Hz])일 수 있다. 이때, 도 1 및 도 2에 도시된 액시얼 피스톤 펌프가 9개(Zpiston)의 피스톤(41)들을 포함할 경우, 그 액시얼 피스톤 펌프의 회전 속도(ωrpm)는 위 수학식2에 의해 1800[rpm 또는 rev/min]로 산출될 수 있다.
한편, 가장 큰 진폭의 주파수 성분은 제 1 차 주파수 성분일 수 있다.
또 다른 실시예로서, 유압 장치의 회전 속도(ωrpm)는 아래와 같은 수학식3을 근거로 산출될 수 있다.
[수학식3]
Figure 112019113732304-pat00003
위 수학식3의 fc는 인접 주파수 성분들 간의 차 주파수에 대한 평균 주파수에 가장 근접한 주파수 성분의 주파수를 의미하며, 그리고 Zpiston은 유압 장치에 구비된 피스톤의 개수를 의미한다.
하나의 예로서, 도 5의 제 1 주파수 성분(F1)의 피크 주파수(fn-1)가 270[Hz]이고, 제 2 주파수 성분(F2)의 피크 주파수(fn)가 540[Hz]이고, 제 3 주파수 성분(F3)의 피크 주파수가 810[Hz]일 때, 제 1 주파수 성분(F1)의 피크 주파수와 이에 인접한 제 2 주파수 성분(F2)의 피크 주파수 간의 차 주파수는 270[Hz]이며, 그리고 제 2 주파수 성분(F2)의 피크 주파수와 이에 인접한 제 3 주파수 성분(F3)의 피크 주파수 간의 차 주파수는 270[Hz]이다. 따라서, 모든 차 주파수들의 평균은 270[Hz]이다. 이 평균 주파수(즉, 270[Hz])에 가장 근접한 주파수 성분은 제 1 주파수 성분(F1)으로서 이 제 1 주파수 성분의 주파수는 270[Hz]이다. 이와 같은 경우, 수학식3의 fc는 270[Hz]이다. 따라서, 도 1 및 도 2에 도시된 액시얼 피스톤 펌프가 9개(Zpiston)의 피스톤(41)들을 포함할 경우, 그 액시얼 피스톤 펌프의 회전 속도(ωrpm)는 위 수학식3에 의해 1800[rpm 또는 rev/min]로 산출될 수 있다. 한편, 다른 요인에 따라 평균 주파수와 그 평균 주파수에 가장 근접한 주파수 성분의 주파수는 다를 수 있다.
도 6은 도 5의 주파수 성분들의 주파수 및 수학식을 근거로 산출된 각 기간 별 유압 장치의 회전 속도를 나타낸 도면이다. 예를 들어, 도 6에서의 제 1 점(P1)은 전술된 제 1 기간(T1) 동안 발생된 유압 장치의 압력 맥동을 근거로 하여 산출된 그 유압 장치의 회전수를 나타내며, 그리고 제 2 점(P2)은 전술된 제 2 기간(T2) 동안 발생된 유압 장치의 압력 맥동을 근거로 하여 산출된 그 유압 장치의 회전수를 나타낼 수 있다.
도 7은 본 발명의 유압 장치의 회전 속도 측정 방법을 나타낸 도면이다.
먼저, 본 발명의 유압 장치의 회전 속도 측정 방법의 제 1 단계(S1)에 따르면, 유압 장치의 압력 맥동이 검출된다. 이는 전술된 바와 같이, 유압 장치에 부착된 센서에 의해 검출될 수 있다.
이후, 본 발명의 유압 장치의 회전 속도 측정 방법의 제 2 단계(S2)에 따르면, 검출된 압력 맥동은 푸리에 변환된다. 예를 들어, 진폭-시간 관계의 압력 맥동 파형은 고속 푸리에 변환을 통해 진폭-주파수 관계의 압력 맥동 파형으로 변환될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 유압 장치의 회전 속도 측정 방법의 제 3 단계(S3)에 따르면, 푸리에 변환된 압력 맥동을 근거로 유압 장치의 회전 속도가 검출될 수 있다.
본 발명의 유압 장치의 회전 속도 측정 방법에 따르면, 기존의 압력 센서를 활용하여 획득된 압력 맥동을 푸리에 변환하고, 그 푸리에 변환된 압력 맥동을 근거로 유압 장치(또는 유압 부품)의 회전 속도를 검출할 수 있다. 따라서, 단순한 방법으로 유압 장치의 고장을 진단할 수 있으며, 또한 유압 장치의 수명을 예측 할 수 있다.
한편, 본 발명의 회전 속도 측정 방법은, 다른 유압 장치, 예를 들어 유압 모터(hydraulic motor), 베인 펌프(vamp pump) 및 기어 펌프(gear pump)에도 적용될 수 있다. 한편, 본 발명의 회전 속도 측정 방법이 기어 펌프에 적용될 경우, 위 수학식의 피스톤의 수는 기어의 잇수로 대체된다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
S1: 제 1 단계 S2: 제 2 단계
S3: 제 3 단계

Claims (8)

  1. 유압 장치의 압력 맥동을 0.1초 간격으로 규칙적으로 검출하여 진폭-시간 관계의 압력 맥동 파형을 도출하는 단계;
    상기 진폭-시간 관계의 압력 맥동 파형을 고속 푸리에 변환(FFT; Fast Fourier Transform)하여 진폭-주파수 관계의 압력 맥동 파형으로 변환하는 단계; 및
    상기 진폭-주파수 관계의 압력 맥동 파형을 근거로 상기 유압 장치의 회전 속도를 검출하는 단계를 포함하며,
    상기 진폭-시간 관계의 압력 맥동 파형은 상기 유압 장치의 압력 센서에 의해 검출되며,
    상기 유압 장치의 회전 속도 ωrpm은 아래의 수학식1에 의해 산출되며,
    수학식1: ωrpm = 60*(fn-fn-1)/Zpiston
    상기 수학식1의 fn은 제 n 주파수 성분의 주파수를 나타내며, fn-1은 제 n-1 주파수 성분의 주파수를 나타내며, 그리고 Zpiston은 유압 장치의 피스톤의 개수 또는 기어의 잇수를 나타내고,
    상기 fn는 기본파이고 상기 fn-1는 1차 고조파 및 2차 고조파를 포함하며, 상기 fn와 상기 fn-1는 서로 다른 주파수인 건설 기계의 유압 장치의 회전 속도 측정 방법.
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