KR101360598B1 - 압력 조절 모듈 및 이를 구비한 정밀 서보 컨트롤 유압 장비 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압력 조절 모듈 및 이를 구비한 정밀 서보 컨트롤 유압 장비 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 압력 조절 모듈은 압력 조절부가 몸체부를 제1 영역과 제2 영역으로 분리하고, 제1 영역에서 압력 조절부가 유체와 접하는 면의 투영 면적과 제2 영역에서 압력 조절부가 유체와 접하는 면의 투영 면적이 서로 다르도록 형성한다. 따라서 압력 조절 모듈은 몸체부로부터 배출되는 유체의 압력을 조절할 수 있다.
본 발명의 압력 조절 모듈은 서보 밸브 장치에 간단하게 장착함으로서 서보 밸브에서 출력되는 압력을 조절할 수 있다. 특히 압력을 증가시키는 방향으로 조절하는 것은 물론 압력을 감소시키는 방향으로 조절하는 것도 가능하다. 또한 면적 조절부의 수량에 따라 다양하게 압력을 조절할 수 있다. 따라서 유압 장비 시스템의 전체적인 크기가 커질 필요가 없으며, 제작 단가도 줄일 수 있고, 장비의 조작도 용이하다.

Description

압력 조절 모듈 및 이를 구비한 정밀 서보 컨트롤 유압 장비 시스템 {Pressure control module and accurate servo control hydraulic pressure system having the same}

본 발명은 압력 조절 모듈 및 이를 구비한 정밀 서보 컨트롤 유압 장비 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 유체가 채워진 몸체부를 압력 조절부가 제1 영역과 제2 영역으로 분리하고, 제1 영역에서 압력 조절부가 유체와 접하는 면의 투영 면적과 제2 영역에서 압력 조절부가 유체와 접하는 면의 투영 면적이 서로 다르다. 이에 따라 몸체부로 유입되는 유체의 압력과 몸체부로부터 배출되는 유체의 압력이 서로 다른 압력 조절 모듈 및 이를 구비하는 정밀 서보 컨트롤 유압 장비 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 서보 밸브(servo valve)는 210bar 이하의 유압(Hydraulic Pressure)을 제어하는 밸브이다. 서보 밸브는 미세한 전기적 신호, 즉 전류나 전압으로 유체의 양과 유체의 방향 제어로 압력을 제어한다. 서보 밸브는 액추에이터에 가해지는 힘(Loading Force)의 고정밀 제어가 가능한 부품으로 그 성능이 매우 뛰어나며, Closed-loop PID Control에 이 밸브를 대체할만한 다른 유압 밸브는 없는 실정이다.

유압 장비의 가해지는 힘(Loading Force)은 압력과 그 압력이 가해지는 액추에이터 잭(Actuator Jack)의 단면적에 비례하므로 큰 힘(Force)을 내기 위해서는 압력을 높이거나, 액추에이터 잭(Actuator Jack)의 단면적을 키워야 한다. 큰 힘을 내기 위해서 단면적을 크게 하는 경우, 액추에이터 잭의 크기가 비례하여 커지는 문제가 있다. 용량의 증가에 따라 크기가 기하급수적으로 증가하며, 이는 장비 설치에 많은 공간이 요구되는 문제와 연결된다.

이러한 문제점을 해결하고자 대한민국 공개특허 제2008-0106987호에서는 모터 축 토크 및 컨트롤러 출력 전류를 작게 억제하여, 고압의 제어와 대유량의 제어를 양립할 수 있는 액압 구동 장치에 대해서 기재하고 있다. 그러나 이러한 종래의 액압 구동 장치는 기존의 서보 밸브와 호환이 어려우며, 제어가 복잡하고, 비용이 비싸다는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 기존의 서보 밸브 장치에 간단하게 장착함으로써 압력의 증가 및 감소가 가능한 압력 조절 모듈 및 이를 구비하는 정밀 서보 컨트롤 유압 장비 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 압력 조절 비율을 손쉽게 변화시켜 다양한 압력 조절 비율을 만들 수 있는 압력 조절 모듈 및 이를 구비하는 정밀 서보 컨트롤 유압 장비 시스템을 제공하는 것이다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 압력 조절 모듈은 몸체부, 압력 조절부, 제1 유체 이동부, 제2 유체 이동부를 포함한다. 몸체부는 내부에 유체가 채워져 있다. 압력 조절부는 몸체부의 내부에 이동 가능하게 결합되어 몸체부의 내부를 서로 유체의 이동이 없도록 제1 영역과 제2 영역으로 분리한다. 압력 조절부는 제1 영역에서 유체와 접하는 제1 면과, 제2 영역에서 유체와 접하는 제2 면을 구비한다. 제1 면과 제2 면은 유체가 압력을 가하는 방향으로 투영시킨 면적이 서로 다르다. 제1 유체 이동부는 제1 영역에 유체의 입출이 가능하도록 형성된다. 제2 유체 이동부는 제2 영역에 유체의 입출이 가능하도록 형성된다.

본 발명의 실시예에 따른 압력 조절 모듈의 압력 조절부는 제1 영역 또는 제2 영역 중 어느 하나의 영역에 유체와 접하는 면적을 조절하기 위한 면적 조절부를 구비할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 압력 조절 모듈은 몸체부, 압력 조절부, 제1 유체 이동부, 제2 유체 이동부를 포함한다. 몸체부는 내부에 유체가 채워져 있다. 압력 조절부는 분리부와 면적 조절부를 구비한다. 분리부는 몸체부의 내부에 이동 가능하게 결합되어 몸체부의 내부를 서로 유체의 이동이 없도록 제1 영역과 제2 영역으로 분리하며, 제1 영역에서 유체와 접하는 제1 면과 제2 영역에서 유체와 접하는 제2 면을 구비한다. 면적 조절부는 분리부의 제2 면에서 몸체부의 외부로 돌출된다. 제1 유체 이동부는 제1 영역에 유체의 입출이 가능하도록 형성된다. 제2 유체 이동부는 제2 영역에 유체의 입출이 가능하도록 형성된다.

본 발명의 실시예에 따른 압력 조절 모듈의 면적 조절부는 분리부에 탈부착이 가능할 수 있다. 면적 조절부는 중심부와, 중심부가 관통하는 형태로 탈부착되는 적어도 하나의 결합부를 구비한다.

본 발명의 실시예에 따른 압력 조절 모듈의 면적 조절부는 분리부에 나사산과 나사홈 방식으로 결합될 수 있다. 이를 위해 분리부의 제2 면에는 분리부의 내측으로 깊이를 달리하는 계단 형태의 홈이 형성될 수 있다. 분리부의 제1 면에는 제2 면에 형성된 계단 형태의 홈의 깊이에 비례하여 돌출된 돌출부가 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 압력 조절 모듈의 분리부는 몸체부와 접하는 측면의 상하부에 각각 위치하는 2개의 U 패킹과, 2개의 U 패킹 사이에 위치하는 하나의 오링을 구비할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 압력 조절 모듈은 제3 유체 이동부, 제4 유체 이동부, 제1 방향 전환 밸브, 제2 방향 전환 밸브를 더 포함할 수 있다. 제3 유체 이동부는 제1 영역에 유체의 입출이 가능하도록 형성된다. 제4 유체 이동부는 제2 영역에 유체의 입출이 가능하도록 형성된다. 제1 방향 전환 밸브는 제1 유체 이동부와 제4 유체 이동부를 선택적으로 연결한다. 제2 방향 전환 밸브는 제2 유체 이동부와 제3 유체 이동부를 선택적으로 연결한다.

본 발명의 실시예에 따른 정밀 서보 컨트롤 유압 장비 시스템은 서보 밸브 장치, 압력 조절 모듈, 액추에이터를 포함한다. 서보 밸브 장치는 전기적 신호를이용하여 유체를 제어한다. 압력 조절 모듈은 몸체부, 압력 조절부, 제1 유체 이동부, 제2 유체 이동부를 구비한다. 압력 조절부는 분리부와 면적 조절부를 구비한다. 분리부는 몸체부의 내부에 이동 가능하게 결합되어 몸체부의 내부를 서로 유체의 이동이 없도록 제1 영역과 제2 영역으로 분리하며, 제1 영역에서 유체와 접하는 제1 면과 제2 영역에서 유체와 접하는 제2 면을 구비한다. 면적 조절부는 분리부의 제2 면에서 몸체부의 외부로 돌출된다. 제1 유체 이동부는 서보 밸브 장치로부터 제1 영역에 유체의 입출이 가능하도록 형성된다. 제2 유체 이동부는 제2 영역에 유체의 입출이 가능하도록 형성된다. 엑추에이터는 제2 유체 이동부로부터 유체를 유입받아 동작한다.

본 발명의 실시예에 따른 정밀 서보 컨트롤 유압 장비 시스템의 면적 조절부는 분리부에 탈부착이 가능할 수 있다. 면적 조절부는 중심부와, 중심부가 관통하는 형태로 탈부착되는 적어도 하나의 결합부를 구비한다.

본 발명의 실시예에 따른 정밀 서보 컨트롤 유압 장비 시스템의 분리부는 몸체부와 접하는 측면의 상하부에 각각 위치하는 2개의 U 패킹과, 2개의 U 패킹 사이에 위치하는 하나의 오링을 구비할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 정밀 서보 컨트롤 유압 장비 시스템의 압력 조절 모듈은 제3 유체 이동부, 제4 유체 이동부, 제1 방향 전환 밸브, 제2 방향 전환 밸브를 더 구비할 수 있다. 제3 유체 이동부는 제1 영역에 유체의 입출이 가능하도록 형성된다. 제4 유체 이동부는 제2 영역에 유체의 입출이 가능하도록 형성된다. 제1 방향 전환 밸브는 제1 유체 이동부와 제4 유체 이동부를 선택적으로 연결한다. 제2 방향 전환 밸브는 제2 유체 이동부와 제3 유체 이동부를 선택적으로 연결한다.

본 발명은 서보 밸브 장치에 간단하게 장착함으로서 서보 밸브에서 출력되는 압력을 조절할 수 있다. 특히 압력을 증가시키는 방향으로 조절하는 것은 물론 압력을 감소시키는 방향으로 조절하는 것도 가능하다. 따라서 유압 장비 시스템의 전체적인 크기가 커질 필요가 없으며, 제작 단가도 줄일 수 있고, 장비의 조작도 용이하다.

또한 본 발명은 면적 조절부를 탈부착함으로써 압력 조절 비율을 손쉽게 변화시킬 수 있다. 따라서 하나의 압력 조절 모듈로 다양한 형태의 압력 조절 비율을 만드는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압력 조절 모듈을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 압력 조절부의 제1 면과 제2 면을 나타내는 도면이다.
도 3은 압력 조절부의 분리부가 몸체부와 접하는 부분을 확대하여 나타내는 개념도이다.
도 4는 방향 전환 밸브를 구비하는 압력 조절 모듈을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 분리부에 탈부착이 가능한 면적 조절부를 구비한 압력 조절 모듈을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 면적 조절부의 중심부와 결합부를 나타내는 도면이다.
도 7은 면적 조절부를 탈부착하는 경우 몸체부가 내부를 밀봉하는 것을 나타내는 도면이다.
도 8은 밀봉부를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 분리부의 제1 면에 돌출부가 형성된 것을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 압력 조절 모듈을 구비한 정밀 서보 컨트롤 유압 장비 시스템을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압력 조절 모듈을 개념적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 압력 조절부의 제1 면과 제2 면을 나타내는 도면이며, 도 3은 압력 조절부의 분리부가 몸체부와 접하는 부분을 확대하여 나타내는 개념도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 압력 조절 모듈(1000)은 몸체부(1100), 압력 조절부(1200), 제1 유체 이동부(1300), 제2 유체 이동부(1400)를 포함한다. 몸체부(1100)는 내부에 유체가 채워져 있으며, 유체가 새지 않도록 밀봉된다.

압력 조절부(1200)는 분리부(1210)와 면적 조절부(1220)를 구비한다. 분리부(1210)는 몸체부(1100)의 내부에서 이동 가능하게 결합된다. 분리부(1210)에 의해 몸체부(1100)의 내부는 제1 영역(1110)과 제2 영역(1120)로 분리된다. 분리부(1210)는 제1 영역(1110)과 제2 영역(1120) 사이에 서로 유체의 이동이 없도록 한다. 분리부(1210)는 제1 영역에서 유체와 접하는 제1 면(1210a)과 제2 영역에서 유체와 접하는 제2 면(1210b)을 구비한다. 면적 조절부(1220)는 분리부(1210)의 제2 면(1210b)에서 몸체부(1100)의 외부로 돌출된다. 면적 조절부(1220)에 의해 제1 면(1210a)과 제2 면(1210b)이 유체와 접하는 면적이 서로 달라지게 된다. 보다 정확하게는 제1 면(1210a)과 제2 면(1210b)의 유체와 접하는 부분을 유체가 압력을 가하는 방향으로 투영시킨 면적이 달라지게 된다.

몸체부(1100)는 제1 영역(1110)에 유체의 입출이 가능하도록 제1 유체 이동부(1300)가 형성된다. 또한 몸체부(1100)는 제2 영역(1120)에 유체의 입출이 가능하도록 제2 유체 이동부(1400)가 형성된다.

압력 조절부(1200)의 제1 면(1210a)과 제2 면(1210b)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 면적 조절부(1220)에 의해 유체와 접하는 면적이 다르다. 제1 면(1210a)이 유체와 접하는 면적이 A이고, 제2 면(1210b)이 유체와 접하는 면적이 A'인 조건에서, 제1 유체 이동부(1300)를 통해 유체가 P의 압력으로 유입된다고 하면, 제2 유체 이동부(1400)를 통해 유체가 출력되는 압력 P'와는 수학식 1과 같은 수식이 성립된다. 여기서 수학식 1은 압력 조절부(1200)의 제1 면(1210a)과 제2 면(1210b)에 가해지는 힘이 동일하다는 힘(F)의 방정식에 의한 식이다.

이 때 제2 면(1210b)이 유체와 접하는 면적(A')이 제1 면(1210a)이 유체와 접하는 면적(A)의 1/3이 되도록 면적 조절부(1220)를 형성한다면, 수학식 1을 P'에 대해서 수학식 2와 같이 정리할 수 있다.

따라서 제2 유체 이동부(1400)를 통해 출력되는 압력은 유입된 압력의 3배가 된다. 즉, 제1 유체 이동부(1300)를 통해 0~210bar의 압력으로 유체가 유입된다면, 제2 유체 이동부(1400)를 통해 0~630bar의 압력으로 유체가 출력된다. 동일한 조건에서 제2 유체 이동부(1400)를 통해 유체가 유입된다면, 제1 유체 이동부(1300)로 출력되는 압력은 유입되는 압력의 1/3배가 된다. 즉, 제 2 유체 이동부(1400)를 통해 0~210bar의 압력으로 유체가 유입된다면, 제1 유체 이동부(1300)를 통해 0~70bar의 압력으로 유체가 출력된다. 특히 이 경우에는 resolution이 3배 상승하는 효과도 있다.

제1 영역(1110)과 제2 영역(1120)은 서로 유체의 이동이 없어야 한다. 만약 제1 영역(1110)과 제2 영역(1120) 사이에 서로 유체의 이동이 있다면 수학식 1과 수학식 2는 성립하지 않게 된다. 제1 영역(1110)과 제2 영역(1120)을 유체의 이동이 없도록 완전히 분리하기 위해서, 분리부(1210)는 몸체부(1100)와 접하는 측면에 2개의 U 패킹(1211a, 1211b)과 하나의 오링(O-ring, 1212)을 구비할 수 있다. 제1 영역(1110)에 인접한 제1 U 패킹(1211a)은 볼록한 부분이 제2 영역(1120)을 향하도록 결합되며, 제2 영역(1120)에 인접합 제2 U 패킹(1211b)은 볼록한 부분이 제1 영역(1110)을 향하도록 결합된다. 오링(1212)은 2개의 U 패킹(1211a, 1211b) 사이에 위치한다. 이와 같이 서로 반대 방향으로 결합된 2개의 U 패킹(1211a, 1211b)을 구비함으로써 분리부(1210)는 제1 영역(1110)과 제2 영역(1120)을 유체의 이동이 없도록 완전히 분리할 수 있다.

도 4는 방향 전환 밸브를 구비하는 압력 조절 모듈을 개념적으로 나타내는 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 압력 조절 모듈(2000)은 몸체부(2100), 압력 조절부(2200), 제1 유체 이동부(2300), 제2 유체 이동부(2400), 제3 유체 이동부(2500), 제4 유체 이동부(2600), 제1 방향 전환 밸브(2700), 제2 방향 전환 밸브(2800)를 포함한다. 몸체부(2100)와 압력 조절부(2200)는 도 1 내지 도 3에서 설명한 것과 유사하므로 자세한 설명은 생략한다.

몸체부(2100)는 제1 영역(2110)에 유체의 입출이 가능하도록 제1 유체 이동부(2300)와 제3 유체 이동부(2500)가 형성된다. 또한 몸체부(2100)는 제2 영역(2120)에 유체의 입출이 가능하도록 제2 유체 이동부(2400)와 제4 유체 이동부(2600)가 형성된다.

제1 방향 전환 밸브(2700)는 제1 유체 이동부(2300)와 제4 유체 이동부(2600)를 선택적으로 연결한다. 제2 방향 전환 밸브(2800)는 제2 유체 이동부(2400)와 제3 유체 이동부(2500)를 선택적으로 연결한다. 제1 방향 전환 밸브(2700)와 제2 방향 전환 밸브(2800)는 몸체부(2100)의 서로 다른 영역을 연결하도록 제어된다.

본 실시예에서는 제2 영역(2120)에 면적 조절부(2220)가 위치하므로, 압력 조절 모듈(2000)을 이용해 압력을 증가시키고자 하는 경우에는, 제1 유체 이동부(2300)를 통해 유체가 유입되고 제2 유체 이동부(2400)를 통해 유체가 유출되도록 제1 방향 전환 밸브(2700)와 제2 방향 전환 밸브(2800)를 조절한다. 이 경우 제1 면(2210a)과 제2 면(2210b)의 면적 비율만큼 압력이 증가된다.

압력 조절 모듈(2000)을 이용해 압력을 감소시키고자 하는 경우에는, 제4 유체 이동부(2600)를 통해 유체가 유입되고 제3 유체 이동부(2500)를 통해 유체가 유출되도록 제1 방향 전환 밸브(2700)와 제2 방향 전환 밸브(2800)를 조절한다. 이 경우 제1 면(2210a)과 제2 면(2210b)의 면적 비율만큼 압력이 감소된다.

이와 같은 구조를 통해 하나의 압력 조절 모듈(2000)을 이용해 압력을 증가시키거나 감소시키는 것을 쉽게 할 수 있다. 따라서 사용자가 편리하게 압력 조절 모듈(2000)을 사용할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 분리부에 탈부착이 가능한 면적 조절부를 구비한 압력 조절 모듈을 개념적으로 나타내는 도면이고, 도 6은 면적 조절부의 중심부와 결합부를 나타내는 도면이고, 도 7은 면적 조절부를 탈부착하는 경우 몸체부가 내부를 밀봉하는 것을 나타내는 도면이고, 도 8은 밀봉부를 개념적으로 나타내는 도면이고, 도 9는 분리부의 제1 면에 돌출부가 형성된 것을 나타내는 도면이다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 압력 조절 모듈(3000)은 면적 조절부(3220)가 분리부(3210)에 탈부착 가능하도록 형성될 수 있다. 면적 조절부(3220)를 분리부(3210)에 탈부착 방식은 나사산과 나사홈 방식으로 할 수도 있다.

본 실시예에서는, 도 6에 도시된 바와 같이, 면적 조절부(3220)가 복수개이다. 즉, 면적 조절부(3220)는 중심부(3221)와 두 개의 결합부(3222, 3223)를 구비한다. 본 실시예에서 결합부(3222, 3223)는 두 개이지만, 이에 한정되지 않고, 한 개 이상이 될 수 있다. 중심부(3221)는 원기둥 형상으로 일단에 나사산이 형성된다. 결합부(3222, 3223)는 원기둥 형상으로 중앙에 관통구가 형성된다. 관통구의 크기는 결합부(3222, 3223)가 결합되는 위치에 따라 다르다. 중심부(3221)와 접하는 제1 결합부(3222)의 관통구는 중심부(3221)가 삽입될 수 있도록 중심부의 직경 이상의 직경을 갖도록 형성되는 것이 바람직하며, 제1 결합부(3222)와 접하는 제2 결합부(3223)의 관통구는 제1 결합부(3222)의 직경 이상의 직경을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.

분리부(3210)의 제2 면(3210b)에는 나사홈이 형성된다. 나사홈은 분리부(3210)의 내측으로 높이를 달리하여 형성된다. 즉, 제2 면(3210b)에는 계단 형태의 홈이 형성되고, 계단 형태의 홈의 측면에 나사홈이 형성된다. 이는 서로 다른 직경을 갖는 중심부(3221), 제1 결합부(3222), 제2 결합부(3223)를 분리부(3210)에 탈부착하기 위함이다.

몸체부(3100)는 면적 조절부(3220)와 접하는 부분에서 유체가 새는 것을 방지하기 위해, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 밀봉부(3130)와 탄성부(3140)를 구비할 수 있다.

몸체부(3100)는 면적 조절부(3220)와 접하는 위치에 밀봉부(3130)를 삽입할 수 있는 삽입홈(3131)이 형성된다. 밀봉부(3130)는 삽입홈(3131) 내부에 이동 가능하게 결합되며, 탄성부(3140)에 의해 탄성 지지된다. 밀봉부(3130)는 면적 조절부(3220)와 접하는 부분에 오링(3150)이 결합되어 확실하게 밀봉할 수 있다. 또한 면적 조절부(3220)의 중심부(3221)와 결합부(3222)에도 오링홈(3221a, 3222b)이 형성되어 밀봉부(3130)의 오링(3150)이 오링홈(3221a, 3222b)에 삽입됨으로써 더욱 확실하게 밀봉할 수 있다.

밀봉부(3130)는, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 중앙에 원형의 구멍이 형성된 원판 형상으로 형성될 수 있으며, 복수의 조각으로 나누어질 수 있다. 각각의 조각들은, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 측면에 홈과 돌기가 형성되며, 자신의 돌기가 이웃하는 조각의 홈에 삽입되는 방식으로 결합되어 조각들이 이동하면서 벌어져도 틈이 생기지 할 수 있다. 이는 밀봉부(3130)가 원기둥 형상인 면적 조절부(3220)를 밀착하도록 하기 위함이다. 면적 조절부(3220)는 원기둥이 아닌 다양한 형상이 될 수 있으므로, 밀봉부(3130)도 면적 조절부(3220)의 형상에 따라 다양하게 변형이 가능하다. 다른 실시예에서는 밀봉부(3130)가 다양한 형상으로 몸체부(3100)에서 유체가 새는 것을 막을 수 있다

또한 몸체부(3100)의 외부로 유체가 새는 것을 막기 위해 면적 조절부(3220)의 끝단에 몸체부(3100)의 외부면과 접하도록 캡(cap)을 씌울 수 있다. 캡은 면적 조절부(3220)의 중심부(3221)와 결합부(3222)의 수에 따라 다양한 크기로 구비된다.

분리부(3210)에 중심부(3221)만이 결합되는 경우에는, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 밀봉부(3130)는 탄성부(3140)에 의해 탄성 지지되면서 중심부(3221)에 밀착된다. 분리부(3210)에 중심부(3221)와 결합부(3222)가 결합되는 경우에는, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 밀봉부(3130)가 탄성부(3140)를 압축하면서 삽입홈(3131)의 내부로 이동한다. 따라서 결합부(3222)가 위치할 수 있는 공간을 확보하게 되며, 밀봉부(3130)가 결합부(3222)에 밀착된다. 다시 분리부(3210)에서 결합부(3222)를 분리하는 경우, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 밀봉부(3130)가 탄성부(3140)의 탄성에 의해 결합부(3222)가 분리된 빈 공간으로 이동하면서 중심부(3221)와 밀착된다.

이러한 구조를 통해 면적 조절부(3220)가 분리부(3210)의 제2 면(3210b)이 유체와 접하는 면적을 조절할 수 있다. 따라서 압력 조절 모듈(3000)에서 출력되는 유체의 압력을 다양하게 조절할 수 있다.

다른 실시예에서는, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 분리부(3210)의 제1 면(3210a)에 돌출부(3211)가 형성될 수 있다. 면적 조절부(3220)의 탈부착을 위해 제2 면(3210b)에 계단 형태의 홈이 형성될 수 있는데, 이 경우 분리부(3210)의 두께가 얇아져 압력을 가하는 경우 분리부(3210)가 이를 견디지 못할 수도 있다. 제1 면(3210a)에 돌출부(3211)가 형성되면, 분리부(3210)가 일정한 두께를 유지할 수 있으므로, 압력이 가해져도 이를 견딜 수 있게 된다. 돌출부(3211)의 돌출 높이는 제2 면(3210b)에 형성된 계단 형태의 홈에 비례해서 형성하는 것이 구조의 안정성이나 재료의 절감이라는 측면에서 바람직하다. 본 실시예에서는 돌출부(3211)가 사다리꼴 형상으로 형성되었지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

제1 면(3210a)에 돌출부가 형성되어도 제1 면(3210a)의 유체가 압력을 가하는 방향으로 투영시킨 면적은 변하지 않는다. 즉, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 면(3210a)에 돌출부가 형성된 경우라도 제1 면(3210a)에 돌출부가 형성되지 않은 평평한 경우와 유체가 압력을 가하는 방향으로 투영시킨 면적이 동일하다. 따라서 수학식 1을 적용함에 있어서 제1 면(3210a)의 면적을 나타내는 A값은 동일하게 된다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 압력 조절 모듈을 구비한 정밀 서보 컨트롤 유압 장비 시스템을 나타내는 도면이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 정밀 서보 컨트롤 유압 장비 시스템(4000)은 서보 밸브 장치(4100), 압력 조절 모듈(4200), 액추에이터(4300)를 포함한다. 압력 조절 모듈(4200)은 도 1 내지 도 9에서 설명한 것과 유사하므로 자세한 설명은 생략한다.

서보 밸브 장치(4100)는 전기적 신호를 이용하여 유체를 제어한다. 서보 밸브 장치(4100)는 Close-loop PID 제어가 가능하다. 서보 밸브 장치(4100)에서 제어된 유체는 압력 조절 모듈(4200)로 유입된다. 압력 조절 모듈(4200)에서는 유입되는 유체가 압력 조절부에 압력을 가하는 면적과 압력 조절부가 유출되는 유체에 압력을 가하는 면적이 서로 다르므로 압력이 증가되거나 감소되어 유출된다. 압력 조절 모듈(4200)에서 유출되는 유체는 액추에이터(4300)로 유입되어 액추에이터(4300)를 동작시킨다.

압력 조절 모듈(4200)이 없이 서보 밸브 장치(4100)에서 액추에이터(4300)로 직접 유체가 이동한다면, 액추에이터(4300)가 큰 힘을 가하기 위해서는 액추에이터(4300)의 단면적이 커져야 한다. 이는 정밀 서보 컨트롤 유압 장비 시스템(4000)의 전체 크기가 커지는 문제와 연결된다. 액추에이터(4300)가 큰 힘을 가하기 위해서는 압력을 높이는 방법을 고려해 볼 수 있는데, 이러한 경우 서보 밸브 장치(4100)의 출력의 한계가 있어 서보 밸브 장치(4100)를 사용하지 못하게 된다. 서보 밸브 장치(4100)를 사용하지 못하면, 고정밀 제어가 어렵게 되는 문제가 있다.

그러나 본 발명에서와 같이 서보 밸브 장치(4100)와 액추에이터(4300)를 압력 조절 모듈(4200)을 통해 연결하면, 액추에이터(4300)의 크기를 크게 하지 않아도 고압의 출력이 가능하여 전체적인 정밀 서보 컨트롤 유압 장비 시스템(4000)의 크기를 작게 할 수 있으며 제작 비용도 저렴하게 할 수 있다. 또한 서보 밸브 장치(4100)의 고정밀 제어를 그대로 이용할 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명이 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

1000, 2000, 3000, 4200 : 압력 조절 모듈
1100, 2100 : 몸체부 1110, 2100 : 제1 영역
1120, 2120 : 제2 영역 1200, 2200 : 압력 조절부
1210, 3210 : 분리부 1210a : 제1 면
1210b : 제2 면 1220, 2220, 3220 : 면적 조절부
1300, 2300 : 제1 유체 이동부 1400, 2400 : 제2 유체 이동부
2500 : 제3 유체 이동부 2600 : 제4 유체 이동부
2700 : 제1 방향 전환 밸브 2800 : 제2 방향 전환 밸브
3221 : 중심부 3222 : 제1 결합부
3223 : 제2 결합부
4000 : 정밀 서보 컨트롤 유압 장비 시스템
4100 : 서보 밸브 장치 4300 : 액추에이터

Claims (12)

1. 삭제
2. 삭제
3. 내부에 유체가 채워져 있는 몸체부;
   상기 몸체부의 내부에 이동 가능하게 결합되어 상기 몸체부의 내부를 서로 유체의 이동이 없도록 제1 영역과 제2 영역으로 분리하며 상기 제1 영역에서 상기 유체와 접하는 제1 면과 상기 제2 영역에서 상기 유체와 접하는 제2 면을 구비하는 분리부와, 상기 분리부의 상기 제2 면에서 상기 몸체부의 외부로 돌출된 면적 조절부를 구비하는 압력 조절부;
   상기 제1 영역에 유체의 입출이 가능하도록 형성된 제1 유체 이동부; 및
   상기 제2 영역에 유체의 입출이 가능하도록 형성된 제2 유체 이동부;를 포함하며,
   상기 면적 조절부는 상기 분리부에 탈부착이 가능하며, 중심부와, 상기 중심부가 관통하는 형태로 탈부착되는 적어도 하나의 결합부를 구비하는 것을 특징으로 하는 압력 조절 모듈.
4. 삭제
5. 제3항에 있어서,
   상기 면적 조절부는 상기 분리부에 나사산과 나사홈 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 압력 조절 모듈.
6. 제5항에 있어서,
   상기 분리부의 상기 제2 면에는 상기 분리부의 내측으로 깊이를 달리하는 계단 형태의 홈이 형성되고, 상기 계단 형태의 홈의 측면에 나사홈이 형성되며,
   상기 제1 면에는 상기 제2 면에 형성된 상기 계단 형태의 홈의 깊이에 비례하여 돌출된 돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 압력 조절 모듈.
7. 제3항에 있어서,
   상기 분리부는 상기 몸체부와 접하는 측면의 상하부에 각각 위치하는 2개의 U 패킹과, 상기 2개의 U 패킹 사이에 위치하는 하나의 오링을 구비하는 것을 특징으로 하는 압력 조절 모듈.
8. 제3항, 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 영역에 유체의 입출이 가능하도록 형성된 제3 유체 이동부;
   상기 제2 영역에 유체의 입출이 가능하도록 형성된 제4 유체 이동부;
   상기 제1 유체 이동부와 상기 제4 유체 이동부를 선택적으로 연결하는 제1 방향 전환 밸브; 및
   상기 제2 유체 이동부와 상기 제3 유체 이동부를 선택적으로 연결하는 제2 방향 전환 밸브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 조절 모듈.
9. 전기적 신호를 이용하여 유체를 제어하는 서보 밸브 장치;
   내부에 유체가 채워져 있는 몸체부와, 상기 몸체부의 내부에 이동 가능하게 결합되어 상기 몸체부의 내부를 서로 유체의 이동이 없도록 제1 영역과 제2 영역으로 분리하며 상기 제1 영역에서 상기 유체와 접하는 제1 면과 상기 제2 영역에서 상기 유체와 접하는 제2 면을 구비하는 분리부 및 상기 분리부의 상기 제2 면에서 상기 몸체부의 외부로 돌출된 면적 조절부를 구비하는 압력 조절부와, 상기 서보 밸브 장치로부터 상기 제1 영역에 유체의 입출이 가능하도록 형성된 제1 유체 이동부와, 상기 제2 영역에 유체의 입출이 가능하도록 형성된 제2 유체 이동부를 구비하는 압력 조절 모듈; 및
   상기 제2 유체 이동부로부터 유체를 유입받아 동작하는 액추에이터;를 포함하며,
   상기 면적 조절부는 상기 분리부에 탈부착이 가능하며, 중심부와, 상기 중심부가 관통하는 형태로 탈부착되는 적어도 하나의 결합부를 구비하는 것을 특징으로 하는 정밀 서보 컨트롤 유압 장비 시스템.
10. 삭제
11. 제9항에 있어서,
    상기 분리부는 상기 몸체부와 접하는 측면의 상하부에 각각 위치하는 2개의 U 패킹과, 상기 2개의 U 패킹 사이에 위치하는 하나의 오링을 구비하는 것을 특징으로 하는 정밀 서보 컨트롤 유압 장비 시스템.
12. 제9항에 있어서,
    상기 압력 조절 모듈은
    상기 제1 영역에 유체의 입출이 가능하도록 형성된 제3 유체 이동부;
    상기 제2 영역에 유체의 입출이 가능하도록 형성된 제4 유체 이동부;
    상기 제1 유체 이동부와 상기 제4 유체 이동부를 선택적으로 연결하는 제1 방향 전환 밸브; 및
    상기 제2 유체 이동부와 상기 제3 유체 이동부를 선택적으로 연결하는 제2 방향 전환 밸브;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 정밀 서보 컨트롤 유압 장비 시스템.

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