KR100941993B1 - 코일 이동형 서보 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복 운동하는 스풀에 가벼운 코일을 설치하여 스풀에 지워지는 부하를 줄임으로서 스풀이 원활하게 왕복 운동할 수 있게 한 코일 이동형 서보 밸브에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 코일 이동형 서보 밸브는 다수의 흡배기포트가 형성된 몸체의 중앙에 형성된 구멍에 수평으로 왕복 운동하는 스풀을 설치하여 슬리브에 형성된 슬롯을 개폐할 수 있도록 구성되며, 상기 스풀을 수평으로 왕복 운동시키는 수단으로 토크밸브를 구비한 서보 밸브에 있어서, 상기 토크밸브는 상기 스풀의 일측 단부 외주면에 감겨진 코일과 ; 상기 몸체 일측의 중공부의 내벽에 상기 코일을 감싸도록 설치된 영구자석을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

서보밸브, 스풀, 영구자석, 이동형 코일

Description

코일 이동형 서보 밸브{moving coil type servo valve}

본 발명은 직동식 공기압 서보밸브에 관한 것으로써, 상세하게는 왕복 운동하는 스풀에 가벼운 코일을 설치하여 스풀에 지워지는 부하를 줄임으로서 스풀이 원활하게 왕복 운동할 수 있게 한 코일 이동형 서보 밸브에 관한 것이다.

공압 서보밸브(Servo valve)는 서보 솔레노이드에 의한 스풀(Spool)의 축방향 운동에 의해 공기의 유로방향을 전환 및 유량을 제어하는 방식의 밸브를 일컫는다.

서보밸브는 기본적으로 3 또는 5way 구조의 다포트 방식이며, 구동신호는 DC 24V이며, 제어신호는 0 ~ 10V이다. 제어신호가 없거나 5V일 때는 스풀의 변위가 중립점에 위치하게 되므로, 공급포트로 유입되는 유체가 흐르지 못하게 된다. 그러나, 제어전압을 0 ~ 5V 또는 5 ~ 10V 사이의 임의의 값을 주게 되면 제어전압에 비례하여 스풀이 이동하게 되고, 공급포트를 통해 공급되는 유체는 스풀이 이동됨에 따라 어느 한 배출포트와 연통되면서 유로가 형성되는 것이다.

스풀의 위치를 제어하기 위한 서보 솔레노이드는 자기력에 의해 플런저(스 풀)가 이동하게 되며, 플런저의 위치를 피드백 받아서 다시 오차를 보상해주는 솔레노이드를 칭하는 것으로서, 이때 피드백 센서로 홀 센서(Hall sensor)가 사용되며, 플런저에 부착되어져 있는 영구자석의 이동에 따라 자기력의 변화를 이용하여 위치를 검출하게 된다.

이러한 공압 서보밸브(Servo valve)의 일예를 도 2에 개략적으로 도시하였다.

도시한 바와 같이, 종래 공압 서보밸브는 다수의 흡배기포트(110)가 형성된 몸체(100)의 중앙에 형성된 구멍에 수평으로 왕복 운동하는 스풀(200)을 설치하여 슬리브(300)에 형성된 슬롯을 개폐할 수 있도록 구성되어 있다.

이러한 서보밸브에는 상기 스풀(200)을 수평으로 왕복 운동시키기 위한 수단으로 토크모터(400)가 스풀의 일측 단부에 연결되어 있다.

토크모터(400)는 원형 봉체 형상의 스풀의 외주면에 설치된 영구자석(420)과, 공급되는 전원에 의해 상기 영구자석(420)과 상호 작용하여 영구자석(420)을 밀거나 당겨 스풀(200)이 왕복 운동되게 하는 코일을 포함하여 구성된다.

이렇게 구성된 종래의 서보밸브는 수평으로 왕복 운동하는 수풀에 무거운 영구자석이 설치되어 있어 스풀이 왕복 운동할 때 하나의 부하 역할을 하게 될 뿐만 아니라, 무게에 따라 관성력이 커져 왕복 운동이 부드럽게 이어지지 못하는 단점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로써, 스풀의 무게를 줄임으로서 스풀의 왕복 운동시 부하를 줄일 수 있는 코일 이동형 서보 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상세하게는 스풀에 무게가 가벼운 코일을 설치하여 스풀의 무게를 줄임으로서 스풀이 원활하게 왕복 운동할 수 있게 한 코일 이동형 서보 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 목적을 이루기 위한 본 발명의 코일 이동형 서보 밸브는 다수의 흡배기포트가 형성된 몸체의 중앙에 형성된 구멍에 수평으로 왕복 운동하는 스풀을 설치하여 슬리브에 형성된 슬롯을 개폐할 수 있도록 구성되며, 상기 스풀을 수평으로 왕복 운동시키는 수단으로 토크밸브를 구비한 서보 밸브에 있어서, 상기 토크밸브는 상기 스풀의 일측 단부 외주면에 감겨진 코일과 ; 상기 몸체 일측의 중공부의 내벽에 상기 코일을 감싸도록 설치된 영구자석을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명은 영구자석보다 가벼운 코일을 스풀에 설치하여 이동하는 이동체인 스풀의 무게를 줄임으로서 토크모터에 짐지워지는 부하를 줄일 수 있으며, 이에 따 라 관성력을 줄임으로서 스풀의 원활한 왕복 운동을 유지할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 서보밸브에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 서보밸브의 토크모터 부분의 단면도이다.

도시한 바와 같이 본 발명에 따른 서보밸브는 종래와 다른 구조를 갖는 토크모터(10)를 구비하고 있다.

즉, 본 발명에 따른 서보밸브는 다수의 흡배기포트(110)가 형성된 몸체(100)의 중앙에 형성된 구멍에 수평으로 왕복 운동하는 스풀(200)을 설치하여 슬리브(300)에 형성된 슬롯을 개폐할 수 있도록 구성되며, 상기 스풀(200)을 수평으로 왕복 운동시키는 수단으로 토크밸브(10)를 구비한 서보 밸브에 있어서, 상기 토크밸브(10)는 상기 스풀(200)의 일측 단부 외주면에 감겨진 코일(12)과 ; 상기 몸체(100) 일측의 중공부(100a)의 내벽에 상기 코일(12)을 감싸도록 설치된 영구자석(11)을 포함하여 구성된다.

본 발명은 상기한 바와 같이 토크모터(10)에 짐지워지는 부하를 줄이는데 그 요지가 있는 것이다. 즉, 왕복 운동하는 부분의 무게를 줄임으로서 토크모터(10)에 가해지는 부하를 줄이는 것으로 이동되는 구성요소는 크게 스풀(200)과 코일(12)이다.

종래와 달리 영구자석(11)과 대비할 때 가벼운 코일(12)을 스풀(200)의 일측 단부에 설치함으로서 이동되는 구성요소의 전체 무게를 줄임으로서 부하를 줄일 수 있고 관성력이 낮아지게 된다.

도시한 바와 같이, 상기 코일(12)과 영구자석(11)은 몸체(100)의 일측에 형성된 중공부(100a)에 설치되데, 영구자석(11)이 중공부(100a)의 내벽에 고정 설치되고, 코일(12)이 스풀(200)에 감겨진 상태로 상기 영구자석(11)과 대향되게 설치된다.

상기 코일(12)에 전원을 공급하기 위한 수단은 이미 이동되는 전선이나 코일에 전기를 공급하기 위한 수단이 많이 개발되어 사용되고 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 코일(12)과 스풀(200) 사이에는 금속관(13)이 더 설치된다.

상기 금속관(13)은 코일의 자력이 스풀(200)로 누설되는 것을 방지하는 역할을 한다

또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 코일(12)이 권취된 부분의 양측에는 코일을 지지하기 위한 코일지지와셔(15)가 더 설치되어 있다.

상기 코일지지와셔(15)는 스풀(200)이 왕복운동하는 과정에서 권취된 코일의 일부가 풀리거나 변형되는 것을 방지할 수 있도록 지지하는 역할을 한다.

또한, 상기 코일(12)은 두 부분 이상으로 분리되어 스풀(200)의 외주면에 권취시킬 수 있다.

이렇게 코일(12)을 두 부분 이상으로 분리하여 귄취함으로서 코일에서 발생되는 자력의 변화가 조밀해지고 이에 따라 연구자석(11)과의 상호작용 또한 미세해 져 스풀(200)의 이동이 부드럽게 이루어질 수 있다.

상기한 바와 같이 코일(12)을 두 부분 이상으로 권취할 경우 코일(12)들 사이에는 격판(14)을 더 설치하여 각 코일이 권취된 형상을 유지하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 서보밸브의 토크모터 부분의 단면도이고,

도 2는 통상의 서보밸브의 일부를 도시한 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

10 : 토크모터

11 : 영구자석

12 : 코일

13 : 금속관

14 : 격판

15 : 코일지지와셔

Claims (5)

1. 다수의 흡배기포트(110)가 형성된 몸체(100)의 중앙에 형성된 구멍에 수평으로 왕복 운동하는 스풀(200)을 설치하여 슬리브(300)에 형성된 슬롯을 개폐할 수 있도록 구성되며, 상기 스풀(200)을 수평으로 왕복 운동시키는 수단으로 토크밸브(10)를 구비한 서보 밸브에 있어서,

   상기 토크밸브(10)는 상기 스풀(200)의 일측 단부 외주면에 감겨진 코일(12)과 ; 상기 몸체(100) 일측의 중공부(100a)의 내벽에 상기 코일(12)을 감싸도록 설치된 영구자석(11)을 포함하여 구성되고,

   상기 코일(12)과 스풀(200) 사이에는 금속관(13)이 더 설치됨을 특징으로 하는 코일 이동형 서보 밸브.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 코일(12)이 권취된 부분의 양측에는 코일을 지지하기 위한 코일지지와셔(15)가 더 설치됨을 특징으로 하는 코일 이동형 서보 밸브.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 코일(12)은 두 부분 이상으로 분리되어 스풀(200)의 외주면에 권취됨을 특징으로 하는 코일 이동형 서보 밸브.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 두 부분 이상으로 권취된 코일(12)들 사이에는 격판(14)이 더 설치됨을 특징으로 하는 코일 이동형 서보 밸브.

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