KR101421798B1 - Servo valve apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 릴(Reel)용 실린더를 작동시키는 유압용 유체의 흐름을 제어하는 서보 밸브 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시형태에 따른 서보 밸브 장치는 유압 실린더의 작동을 제어하는 서보 밸브로서, 유체가 출입되는 다수의 유로가 형성되고, 내부에는 상기 유로들의 개폐를 단속하는 스풀이 내장되는 스풀유닛과; 상기 스풀유닛에 연결되고, 내부에는 전기의 인가에 의해 상기 스풀과 수평방향으로 회동되면서 상기 스풀을 직접 이동시키는 플래퍼가 구비되는 구동유닛을 포함한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a servo valve apparatus for controlling the flow of a hydraulic fluid for operating a cylinder for a reel, and a servo valve apparatus according to an embodiment of the present invention is a servo valve for controlling the operation of a hydraulic cylinder, A spool unit in which a plurality of flow paths through which fluids enter and exit are formed, and a spool for interrupting the opening and closing of the flow paths is incorporated; And a driving unit connected to the spool unit and having a flapper for directly moving the spool while being rotated in a horizontal direction with the spool by the application of electricity.
Description
본 발명은 서보 밸브 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 릴(Reel)용 실린더를 작동시키는 유압용 유체의 흐름을 제어하는 서보 밸브 장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a servo valve apparatus, and more particularly, to a servo valve apparatus for controlling a flow of hydraulic fluid for operating a cylinder for a reel.
최근, 유량 및 유압의 전자적인 제어의 필요성이 증대함에 따라 각종 전기-유압 서보 밸브가 개발되어 유압을 이용한 항공기 및 자동차, 그리고 포크레인, 트럭, 선박 등의 각종 동력 전달원 기기들에 사용되고 있다. 이러한 전기-유압 서보 밸브 중 정밀 위치 제어용으로 사용되는 서보 밸브의 경우 그 구동 진동자로서는 전자석을 이용한 노즐 플래퍼(nozzle flapper) 타입이 주로 사용되고 있다.In recent years, various electric-hydraulic servo valves have been developed and used in various power transmission devices such as aircraft, automobile, and crankshaft, truck, and ship using hydraulics as the need for electronic control of flow rate and hydraulic pressure has increased. In the case of a servo valve used for precise position control among such electro-hydraulic servo valves, a nozzle flapper type using an electromagnet is mainly used as the drive vibrator.
종래에 노즐 플래퍼 타입으로 구성되는 전기-유압 서보 밸브의 구성 및 작동관계에 대해서는 "동특성이 보다 안정된 서보 밸브(공개번호 10-2002-0034473)" 등에서 구체적으로 공지되어 있다.Conventionally, the configuration and operation of the electro-hydraulic servo valve composed of the nozzle flapper type are specifically known in "Servo valve with more stable dynamic characteristics (Publication No. 10-2002-0034473) ".
이러한 서보 밸브는 제철산업에서도 다양한 공정에 사용되는데, 예를 들어 스트립(strip)을 코일링하는 멘드릴 장치에서 스트립과 멘드릴의 센터링을 맞추는 스트립 센터 포지션 컨트롤 시스템(Strip Center Position Control System)에 사용된다.These servo valves are used in various processes in the steel industry, for example in the Strip Center Position Control System, which centers the strip and mandrel in a mandrel drilling machine that coils the strip. do.
도 1은 일반적인 서보 밸브가 적용된 스트립 센터 포지션 컨트롤 시스템을 보여주는 도면이고, 도 2a 및 도 2b는 일반적인 서보 밸브의 작동상태를 보여주는 도면이다.FIG. 1 is a view showing a strip center position control system to which a general servo valve is applied, and FIGS. 2a and 2b are views showing an operation state of a general servo valve.
일반적인 스트립 센터 포지션 컨트롤 시스템은 모터(450)와, 상기 모터(450)의 구동에 의해 회전되면서 스트립(S)을 코일링 하는 멘드릴(470)이 구비되고, 상기 모터(450)와 멘드릴(470)은 감속기(420) 및 샤프트(460)를 매개로 연동된다. 이때 감속기(420)와 멘드릴(470)을 좌우로 움직이게 하여 코일링되는 스트립(S)의 센터를 맞추게 되는데 감속기(420)와 멘드릴(470)을 좌우로 움직이게 하기 위하여 상기 감속기(420)는 슬라이드 베어링(440)을 매개로 감속기 베이스(430)에 안착되고, 상기 감속기(420)는 유압 실린더(300)에 의해 좌우 방향으로 슬라이딩 된다.A general strip center position control system includes a
상기 유압 실린더(300)는 내부에 헤드측 격실(310a) 및 로드측 격실(310b)이 형성되는 실린더 본체(310)와, 상기 실린더 본체(310)에 내장되어 일체로 움직이는 헤드(320) 및 로드(330)로 이루어진다. 이때 상기 헤드측 격실(310a) 및 로드측 격실(310b)은 상기 헤드(320)를 기준으로 구획된다. 그리고, 상기 로드(330)는 연결바(410)를 매개로 감속기(420)에 연결되어 상기 헤드(320) 및 로드(330)의 움직임에 연동하여 감속기(420)가 이동되면서 멘드릴(470)을 일체로 이동시킨다.The hydraulic cylinder 300 includes a
그래서, 상기 유압 실린더(300)의 헤드측 격실(310a) 및 로드측 격실(310b)에 공급 또는 배출되는 유압을 정밀하게 제어하여 멘드릴(470)이 릴 센터 라인(Reel Center Line)을 기준으로 일정 범위 내에서 움직임이 조절되도록 구성된다. The hydraulic pressure supplied to or discharged from the
상기 서보 밸브는 상기 유압 실린더(300)의 헤드측 격실(310a) 및 로드측 격실(310b)에 출입되는 유압을 정밀하게 제어하는 수단으로서, 상기 서보 밸브는 유체가 출입되는 다수의 유로가 형성되고, 내부에는 상기 유로들의 개폐를 단속하는 스풀(spool; 120)이 내장되는 스풀유닛(100)과; 상기 스풀유닛(100)에 연결되고, 내부에는 전기의 인가에 의해 수직방향으로 회동되면서 상기 스풀(120)을 유압에 의해 간접적으로 이동시키는 플래퍼(flapper; 220)가 구비되는 토크 모터 유닛(200)을 포함한다.The servo valve is a means for precisely controlling the hydraulic pressures in and out of the
특히 상기 스풀유닛(100)은 다수의 유로가 형성되는 스풀 하우징(110)과, 상기 스풀 하우징(110)의 내부에 구비되는 스풀(120) 및 필터(130)를 포함한다. 이때 상기 스풀 하우징(110)에는 유압펌프(117)로부터 유체가 유입되는 유입 유로(113), 상기 유압 실린더(300)의 헤드측 격실(310a)로 연결되는 헤드측 유로(114), 상기 유압 실린더(300)의 로드측 격실(310b)로 연결되는 로드측 유로(115), 스풀 하우징(110) 내부에서 유압탱크(118)로 배출되는 배출 유로(116), 상기 유입 유로(113)에 연결되어 상기 플래퍼(220)의 양측에 형성된 제 1 노즐(250a) 및 제 2 노즐(250b)로 각각 연결되는 제 1 노즐유로(111) 및 제 2 노즐유로(112)가 형성된다.The spool unit 100 includes a
상기 필터(130)는 상기 유입 유로(113)에 내장되도록 설치된다.The
상기 토크 모터 유닛(200)은 상기 플래퍼(220)가 내장되는 토크 모터 하우징(210)과, 상기 플래퍼(220)의 상단 양측을 둘러싸는 코일(230)과, 상기 플래퍼(220)의 상단 양측을 사이에 두고 상하로 배치되는 전자석(240)을 포함하고, 상기 토크 모터 하우징(210)에는 상기 플래퍼(220)의 하단을 사이에 두고 양측에 서로 대향되도록 상기 제 1 노즐(250a) 및 제 2 노즐(250b)이 형성된다.The torque motor unit 200 includes a
상기와 같이 구성되는 일반적인 서보 밸브의 작동상태를 도면을 참조하여 설명한다.The operation state of a general servo valve constructed as described above will be described with reference to the drawings.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이 유압 실린더(300)의 헤드(320) 및 로드(330)가 정지된 상태에서는 코일(230)에 제어 전류가 인가되지 않고, 이때 유입 유로(113)로 유입된 유체는 필터(130)를 통과하면서 불순물이 제거된 상태로 제 1 노즐유로(111) 및 제 2 노즐유로(112)를 통하여 제 1 노즐(250a) 및 제 2 노즐(250b)로 일정하게 분기되어 유동되고, 제 1 노즐(250a) 및 제 2 노즐(250b)에서는 유체가 일정하게 분사되면서 플래퍼(220)가 시계방향 또는 반시계방향으로 회동되지 않은 상태로 균형을 유지하게 된다. 이때 헤드측 유로(114), 로드측 유로(115) 및 배출 유로(116)는 스풀(120)에 의해 밀폐된 상태가 유지된다.1, a control current is not applied to the
이 상태에서 필요에 의해 유압 실린더(300)의 헤드(320) 및 로드(330)를 헤드측 격실(310a) 방향으로 이동시키기 위해서는 도 2a에 도시된 바와 같이 상기 코일(230)에 제어 전류를 인가시킴에 따라 플래퍼(220)를 시계방향으로 회동시킨다. 그리면 플래퍼(220)의 하부영역에 의해 제 1 노즐(250a)이 밀폐되면서 제 1 노즐유로(111)에 공급된 유체의 압력이 증가하게 되고, 제 2 노즐유로(112)에 공급된 유체는 제 2 노즐(250b)를 통하여 분사됨에 따라 상대적으로 제 1 노즐유로(111) 보다 압력이 낮게 유지된다. 이와 같이 제 1 노즐유로(111)와 제 2 노즐유로(112) 사이의 압력차이가 발생됨에 따라 제 1 노즐유로(111) 및 제 2 노즐유로(112) 내의 유체에 의해 양단부가 지지되어 있던 스풀(120)이 좌측에서 우측으로 이동하게 되고 이에 따라 유입 유로(113)와 로드측 유로(115)가 연통되어 유체가 로드측 유로(115)로 유입되고, 헤드측 유로(114)와 배출 유로(116)가 연통되어 헤드측 유로(114)의 유체가 배출 유로(116)를 통하여 유압탱크(118)로 배출되게 된다. 이에 따라 유압 실린더(300)의 헤드(320) 및 로드(330)가 헤드(320)측으로 이동되도록 제어되는 것이다.In this state, in order to move the
반면에, 도 2a와는 반대로 유압 실린더(300)의 헤드(320) 및 로드(330)를 로드측 격실(310b) 방향으로 이동시키기 위해서는 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 코일(230)에 제어 전류를 인가시킴에 따라 플래퍼(220)를 반시계방향으로 회동시킨다. 그리면 플래퍼(220)의 하부영역에 의해 제 2 노즐(250b)이 밀폐되면서 제 2 노즐유로(112)에 공급된 유체의 압력이 증가하게 되고, 제 1 노즐유로(111)에 공급된 유체는 제 1 노즐(250a)을 통하여 분사됨에 따라 상대적으로 제 2 노즐유로(112) 보다 압력이 낮게 유지된다. 이와 같이 제 1 노즐유로(111)와 제 2 노즐유로(112) 사이의 압력차이가 발생됨에 따라 제 1 노즐유로(111) 및 제 2 노즐유로(112) 내의 유체에 의해 양단부가 지지되어 있던 스풀(120)이 우측에서 좌측으로 이동하게 되고 이에 따라 유입 유로(113)와 헤드측 유로(114)가 연통되어 유체가 헤드측 유로(114)로 유입되고, 로드측 유로(115)와 배출 유로(116)가 연통되어 로드측 유로(115)의 유체가 배출 유로(116)를 통하여 유압탱크(118)로 배출되게 된다. 이에 따라 유압 실린더(300)의 헤드(320) 및 로드(330)가 로드(330)측으로 이동되도록 제어되는 것이다.Conversely, contrary to FIG. 2A, in order to move the
그러나, 상기와 같은 일반적인 서보 밸브는 고압의 유체를 사용하기 때문에 필터(130)가 막히거나 파손되는 문제가 빈번하게 발생되고, 0.5mm 전후의 직경을 갖는 제 1 노즐(250a) 및 제 2 노즐(250b)의 막힘 및 조기 마모가 발생되며, 제 1 노즐(250a) 및 제 2 노즐(250b)에서 분사되는 분사유가 플래퍼(220)를 직접 가격하여 플래퍼(220)의 외면이 마모되거나 파손되는 현상이 자주 발생되어 서보 밸브가 정밀하게 작동되지 않는 사고가 빈번하게 발생하는 문제점이 있었다.However, since the above-described general servo valve uses a high-pressure fluid, the
뿐만 아니라, 유압 실린더(300)의 헤드측 격실(310a) 또는 로드측 격실(310b)에 차 있던 유체가 배출 유로(116)를 통해서 순간적으로 배출되는 경우에는 유체가 밀폐상태에서 개방상태로 일순간에 변하기 때문에 배출 유로(116)가 개방된 방향으로 스풀(120)이 이동되는 동안에 순간적인 진동이 발생됨에 따라 스풀(120)의 정밀한 이동을 방해하고, 그에 따른 정확한 헤드(320) 및 로드(330)의 위치제어가 불안정하게 되는 문제점이 있었다.
In addition, when the fluid in the
본 발명은 유압실린더를 작동시키는 유체의 흐름을 제어하는 스풀의 구동방식을 플래퍼에 의해 직접 이동시키는 방식(직구동방식)으로 구현하여 구조를 단순화시켜 고장 발생을 억제할 수 있는 서보 밸브 장치를 제공한다.The present invention provides a servo valve device capable of suppressing the occurrence of a failure by simplifying the structure by implementing a direct drive method of a spool for controlling a flow of a fluid for operating a hydraulic cylinder by a flapper do.
또한, 스풀을 직구동방식으로 이동시켜 스풀의 이동이 안정적으로 동작되도록 하여 유압 실린더를 제어 정밀도를 향상시킬 수 있는 서보 밸브 장치를 제공한다.
The present invention also provides a servo valve device capable of moving the spool in a straight-ahead manner so that the movement of the spool is stably operated, thereby improving the control accuracy of the hydraulic cylinder.
본 발명의 일 실시형태에 따른 서보 밸브 장치는 유압 실린더의 작동을 제어하는 서보 밸브로서, 유체가 출입되는 다수의 유로가 형성되고, 내부에는 상기 유로들의 개폐를 단속하는 스풀이 내장되는 스풀유닛과; 상기 스풀유닛에 연결되고, 내부에는 전기의 인가에 의해 상기 스풀과 수평방향으로 회동되면서 상기 스풀을 직접 이동시키는 플래퍼가 구비되는 구동유닛을 포함한다.A servo valve apparatus according to an embodiment of the present invention is a servo valve for controlling the operation of a hydraulic cylinder. The servo valve includes a plurality of flow paths for fluid entering and flowing therein, a spool unit including a spool for interrupting opening and closing of the flow paths, ; And a driving unit connected to the spool unit and having a flapper for directly moving the spool while being rotated in a horizontal direction with the spool by the application of electricity.
상기 스풀의 중앙 상면에는 상기 스풀의 길이방향과 수평면상에서 직교되도록 삽입슬롯이 형성되고, 상기 플래퍼는 횡방향으로 설치되는 전기자와; 상기 전기자의 중앙 하면에서 상기 전기자의 길이방향과 수직면상에서 직교되도록 연장되는 작동바와; 상기 작동바의 하단에서 상기 작동바의 수평면상 중심에서 편심되어 하부 방향으로 연장되는 편심돌기로 이루어지며, 상기 편심돌기는 상기 스풀의 삽입슬롯에 인입되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.An insertion slot is formed on a central upper surface of the spool so as to be orthogonal to a longitudinal direction of the spool on a horizontal plane, the flapper being installed in a lateral direction; An operating bar extending from a central lower surface of the armature so as to be orthogonal to a longitudinal direction of the armature on a vertical plane; And an eccentric protrusion which is eccentric at the lower end of the operation bar and eccentric from a horizontal center of the operation bar, the eccentric protrusion being disposed to be inserted into the insertion slot of the spool.
상기 구동유닛은 상기 플래퍼가 내장되는 플래퍼 하우징과; 상기 플래퍼를 구성하는 상기 전기자의 양측 영역을 각각 둘러싸는 한 쌍의 코일과; 상기 플래퍼를 구성하는 상기 전기자의 양측 단부에서 측부방향으로 이격되어 배치되는 다수의 전자석을 포함하고, 상기 플래퍼는 상기 코일에 인가되는 전류에 의해 상기 전자석 중 선택되는 극성을 갖는 방향으로 상기 전자기가 이동되면서 수평면상에서 회동되고, 상기 전자기의 회동에 연동하여 상기 편심돌기가 수평면상에서 시계방향 또는 반시계방향으로 회전되면서 상기 스풀을 수평면상에서 횡방향으로 이동시키는 것을 특징으로 한다.Wherein the driving unit comprises: a flapper housing in which the flapper is embedded; A pair of coils each surrounding both side regions of the armature constituting the flapper; And a plurality of electromagnets disposed laterally apart from both side ends of the armature constituting the flapper, wherein the flapper moves the electromagnet in a direction having a polarity selected from the electromagnets by a current applied to the coil And the eccentric projection is rotated in a clockwise or counterclockwise direction on a horizontal plane in conjunction with the rotation of the electromagnetic to move the spool in the horizontal direction on the horizontal plane.
상기 전자석은 서로 다른 극성을 갖는 한 쌍의 전자석이 상기 플래퍼의 전기자 양측 각각의 단부를 사이에 두고 수평면상에서 서로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 한다.The electromagnets are characterized in that a pair of electromagnets having mutually different polarities are disposed on the horizontal plane so as to be spaced apart from each other with the end portions of both sides of the armature of the flapper interposed therebetween.
상기 스풀유닛은 내부에 상기 스풀이 내장되어 횡방향으로 이동되도록 수용공간이 형성되고, 하면을 관통하여 상기 다수의 유로가 서로 이격되어 상기 수용공간과 연통되도록 형성되는 스풀 하우징을 더 포함하고, 상기 스풀 하우징에 형성되는 유로는 상기 유압 실린더의 헤드측 격실과 로드측 격실과 각각 연통되는 헤드측 유로 및 로드측 유로와; 상기 헤드측 유로와 로드측 유로 사이에 배치되어 유체가 배출되는 배출 유로와; 상기 헤드측 유로와 로드측 유로의 외측으로 각각 배치되어 유체가 유입되는 제 1 유입 유로 및 제 2 유입 유로를 포함한다.Wherein the spool unit further includes a spool housing having a receiving space formed therein so that the spool is embedded therein so as to be moved in a lateral direction and the plurality of flow paths are spaced apart from each other to communicate with the receiving space, A flow path formed in the spool housing includes a head side flow path and a rod side flow path communicating with the head side compartment and the rod side compartment of the hydraulic cylinder, respectively; A discharge flow path disposed between the head side flow path and the rod side flow path and discharging fluid; And a first inflow passage and a second inflow passage which are respectively disposed outside the head-side passage and the rod-side passage and into which the fluid flows.
상기 배출 유로에는 유동되는 유체의 최소 유량을 보상해 주는 릴리프 밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.
And a relief valve for compensating a minimum flow rate of the fluid flowing in the discharge passage.
본 발명의 실시예에 따르면, 종래와 같이 노즐 플래퍼(nozzle flapper) 타입으로 스풀을 작동시키지 않고, 플래퍼의 회동에 의해 직접 작동되는 스풀을 구현하여 구조가 간단한 서브밸브를 구현할 수 있는 효과가 있다. 이에 따라 서브밸브의 제어 및 관리가 용이하면서도 정밀하게 유압을 제어할 수 있는 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention, a spool which is directly operated by the rotation of the flapper is implemented without actuating the spool in the nozzle flapper type as in the conventional art, thereby realizing a sub-valve having a simple structure. Accordingly, it is possible to control the sub-valve easily and control the hydraulic pressure with high accuracy.
그리고, 배출 유로 상에 릴리프 밸브를 설치하여 배출 유로 상에 유동되는 유체의 최소 유량을 보존시켜 줌으로써 스풀의 진동과 같이 스풀이 미세하게 오동작되는 것을 방지하여 유압 실린더를 보다 정밀하게 제어함에 따라 작업의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
By providing a relief valve on the discharge flow path to preserve the minimum flow rate of the fluid flowing on the discharge flow path, it is possible to prevent the spool from malfunctioning like the vibration of the spool, thereby precisely controlling the hydraulic cylinder. There is an effect that quality can be improved.
도 1은 일반적인 서보 밸브가 적용된 스트립 센터 포지션 컨트롤 시스템을 보여주는 도면이고,
도 2a 및 도 2b는 일반적인 서보 밸브의 작동상태를 보여주는 도면이며,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 서보 밸브 장치가 적용된 스트립 센터 포지션 컨트롤 시스템을 보여주는 도면이고,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 스풀의 작동원리를 설명하는 도면이며,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일실시에에 따른 서보 밸브 장치의 작동상태를 보여주는 도면이다.1 is a view showing a strip center position control system to which a general servo valve is applied,
FIGS. 2A and 2B are views showing an operating state of a general servo valve,
3 is a view showing a strip center position control system to which a servo valve device according to an embodiment of the present invention is applied,
4A and 4B are views for explaining the operation principle of a spool according to an embodiment of the present invention,
FIGS. 5A and 5B are views showing an operating state of a servo valve apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 서보 밸브 장치가 적용된 스트립 센터 포지션 컨트롤 시스템을 보여주는 도면이고, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 스풀의 작동원리를 설명하는 도면이며, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일실시에에 따른 서보 밸브 장치의 작동상태를 보여주는 도면이다.FIG. 3 is a view showing a strip center position control system to which a servo valve apparatus according to an embodiment of the present invention is applied. FIGS. 4A and 4B are views for explaining the operation principle of a spool according to an embodiment of the present invention, FIGS. 5A and 5B are views showing an operating state of a servo valve apparatus according to an embodiment of the present invention.
먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 서보 밸브 장치는 전기-유압 서보 밸브의 일종으로서, 유압 실린더의 작동 제어가 필요한 다양한 분야에 적용되어 사용될 수 있을 것이다.First, a servo valve apparatus according to an embodiment of the present invention is a type of electro-hydraulic servo valve, and may be applied to various fields that require control of operation of a hydraulic cylinder.
본 실시예에서는 본 발명의 바람직한 설명을 위하여 서보 밸브 장치가 스트립 센터 포지션 컨트롤 시스템(Strip Center Position Control System)에 적용되는 서보 밸브 장치를 예로 하여 설명하도록 한다. 스트립 센터 포지션 컨트롤 시스템에 대해서는 앞서 설명하였지만 본 발명의 일실시예에 따른 서보 밸브 장치를 보다 명확하게 설명하기 위하여 다시 한번 그 구성에 대하여 설명한다.In the present embodiment, a servo valve device in which a servo valve device is applied to a strip center position control system will be described as an example of a preferred embodiment of the present invention. The structure of the strip center position control system has been described above, but the structure of the servo valve apparatus according to an embodiment of the present invention will be described once again.
스트립 센터 포지션 컨트롤 시스템은 모터와, 상기 모터(450)의 구동에 의해 회전되면서 스트립(S)을 코일링 하는 멘드릴(470)이 구비되고, 상기 모터(450)와 멘드릴(470)은 감속기(420) 및 샤프트(460)를 매개로 연동된다. 이때 감속기(420)와 멘드릴(470)을 좌우로 움직이게 하여 코일링되는 스트립(S)의 센터를 맞추게 되는데 감속기(420)와 멘드릴(470)을 좌우로 움직이게 하기 위하여 상기 감속기(420)는 슬라이드 베어링(440)을 매개로 감속기 베이스(430)에 안착되고, 상기 감속기(420)는 유압 실린더(300)에 의해 좌우 방향으로 슬라이딩 된다.The strip center position control system includes a motor and a
상기 유압 실린더(300)는 내부에 헤드측 격실(310a) 및 로드측 격실(310b)이 형성되는 실린더 본체(310)와, 상기 실린더 본체(310)에 내장되어 일체로 움직이는 헤드(320) 및 로드(330)로 이루어진다. 이때 상기 헤드측 격실(310a) 및 로드측 격실(310b)은 상기 헤드(320)를 기준으로 구획된다. 그리고, 상기 로드(330)는 연결바(410)를 매개로 감속기(420)에 연결되어 상기 헤드(320) 및 로드(330)의 움직임에 연동하여 감속기(420)가 이동되면서 멘드릴(470)을 일체로 이동시킨다.The hydraulic cylinder 300 includes a
그래서, 상기 유압 실린더(300)의 헤드측 격실(310a) 및 로드측 격실(310b)에 공급 또는 배출되는 유압을 정밀하게 제어하여 멘드릴(470)이 릴 센터 라인(Reel Center Line)을 기준으로 일정 범위 내에서 움직임이 조절되도록 구성된다. The hydraulic pressure supplied to or discharged from the
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 서보 밸브 장치는 크게 스풀(520)이 내장되는 스풀유닛(500)과, 상기 스풀(520)을 작동시키는 구동유닛(600)을 포함한다.The servo valve apparatus according to an embodiment of the present invention includes a spool unit 500 having a
상기 스풀유닛(500)은 유압 실린더(300)의 작동을 유압의 흐름을 이용하여 제어하는 유닛으로서, 유체가 출입되는 다수의 유로가 형성되는 스풀 하우징(510)과, 상기 스풀 하우징(510)의 내부에서 이동되면서 상기 유로들의 개폐를 단속하는 스풀(520)을 포함한다.The spool unit 500 is a unit for controlling the operation of the hydraulic cylinder 300 by using the flow of hydraulic pressure and includes a
상기 스풀 하우징(510)은 상기 스풀(520)이 내장되는 케이스로서, 그 내부에 상기 스풀(520)이 내장되어 횡방향으로 이동되도록 수용공간이 형성되고, 하면을 관통하여 상기 다수의 유로가 서로 이격되어 상기 수용공간과 연통되도록 형성된다.The
상기 스풀 하우징(510)에 형성되는 다수의 유로는 상기 유압 실린더(300)의 헤드측 격실(310a)과 연통되는 헤드측 유로(523)와; 상기 유압 실린더(300)의 로드측 격실(310b)과 연통되는 로드측 유로(524)와; 상기 헤드측 유로(523)와 로드측 유로(524) 사이에 배치되어 유체가 배출되는 배출 유로(525)와; 상기 헤드측 유로(523)와 로드측 유로(524)의 외측으로 각각 배치되어 유체가 유입되는 제 1 유입 유로(522a) 및 제 2 유입 유로(522b)이다.A plurality of flow paths formed in the
이때 상기 제 1 유입 유로(522a)와 제 2 유입 유로(522b)는 하나로 합쳐져 유입 유로(522)를 형성한 후 유체를 제공하는 유압펌프(526)에 연결된다.At this time, the
그리고, 상기 배출 유로(525)는 유체가 배출되는 유압탱크(527)에 연결되고, 상기 배출 유로(525) 상에는 유동되는 유체의 최소 유량을 보상해 주는 릴리프 밸브(528)가 설치된다. 그래서, 상기 릴리프 밸브(528)에 의해 배출 유로(525) 내에 최소한의 유량이 상존하게 함에 따라 배출 유로(525) 내에서 유체가 유압탱크(527)로 급격하게 배출되면서 유량이 급격하게 변화되는 것을 방지하고, 유압탱크(527) 측으로부터 유체가 역류하는 것을 방지한다. 이에 따라 배출 유로(525)에서 유동되는 유체에 의해 스풀(520)이 불안정하게 동작되는 것을 미연에 방지할 수 있는 것이다.The
상기 스풀(520)은 상기 스풀 하우징(510)의 내부에 내장되어 횡방향(도 3의 좌우측 방향)으로 이동된다.The
특히 상기 스풀(520)은 도 4b에 도시된 바와 같이 중앙 상면에 상기 스풀(520)의 길이방향과 수평면상에서 직교되도록 삽입슬롯(521)이 형성된다. 그래서 후술되는 플래퍼(620)가 상기 삽입슬롯(521)으로 인입되어 결합되고, 플래퍼(620)의 회동에 연동하여 스풀(520)이 직접 이동되는 것이다.4B, the
한편, 상기 구동유닛(600)은 상기 스풀(520)을 직접 이동시키는 유닛으로서, 상기 스풀 하우징(510)의 상부에 연결되고, 내부에는 전기의 인가에 의해 상기 스풀(520)과 수평방향으로 회동되면서 상기 스풀(520)을 직접 이동시키는 플래퍼(620)를 포함한다. The drive unit 600 is a unit for directly moving the
상기 플래퍼(620)는 도 4a에 도시된 바와 같이 대략 "T"자 형상으로 형성되는데, 부연하자면, 횡방향으로 설치되는 전기자(621)와; 상기 전기자(621)의 중앙 하면에서 상기 전기자(621)의 길이방향과 수직면상에서 직교되도록 연장되는 작동바(622)와; 상기 작동바(622)의 하단에서 상기 작동바(622)의 수평면상 중심에서 편심되어 하부 방향으로 연장되는 편심돌기(623)로 이루어진다.The
또한, 상기 구동유닛(600)은 상기 플래퍼(620)가 내장되는 플래퍼 하우징(610)과; 상기 플래퍼(620)를 구성하는 상기 전기자(621)의 양측 영역을 각각 둘러싸는 한 쌍의 코일(630)과; 상기 플래퍼(620)를 구성하는 상기 전기자(621)의 양측 단부에서 측부방향으로 이격되어 배치되는 다수의 전자석(640)을 더 포함한다.In addition, the driving unit 600 includes a
상기 플래퍼 하우징(610)은 상기 플래퍼(620), 코일(630) 및 다수의 전자석(640)이 내장되는 케이스이다.The
상기 코일(630)은 제어 전류를 인가시켜 상기 전자석(640) 사이에 자기력을 발생시킴에 의해 상기 플래퍼(620)가 회동되는 힘을 제공한다.The
상기 전자석(640)은 서로 다른 극성을 갖는 한 쌍의 전자석이 상기 플래퍼(620)의 전기자(621) 양측 각각의 단부를 사이에 두고 수평면상에서 서로 이격되어 배치된다.The
그래서 상기 플래퍼(620)는 상기 코일(630)에 인가되는 전류에 의해 상기 전자석(640) 중 선택되는 극성을 갖는 방향으로 상기 전기자(621)가 이동되면서 수평면상에서 회동되고, 상기 전기자(621)의 회동에 연동하여 상기 편심돌기(623)가 수평면상에서 시계방향 또는 반시계방향으로 회전된다.The
이렇게 편심돌기(623)가 수평면상에서 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전되면서 상기 스풀(520)을 수평면상에서 횡방향으로 이동시키는 것이다.The
도 4b를 참조하여 플래퍼(620)의 수평면상 회동에 연동된 스풀(520)의 횡방향 이동에 대하여 설명한다.The lateral movement of the
도 4b의 (a)는 스풀(520)이 중립 위치를 유지하는 상태를 보여주는 도면으로서, 코일(630)에 제어 전류가 인가되지 않으면 상기 플래퍼(620)는 한 쌍의 전자석(640) 사이 중 중앙 위치에 배치된 상태가 유지된다. 이때는 플래퍼(620)의 편심돌기(623)가 스풀(520)의 삽입슬롯(521) 위쪽에 배치된 상태가 유지된다.4A is a view showing a state in which the
도 4b의 (a)와 같이 스풀(520)이 중립 위치를 유지하는 상태에서는 스풀(520)이 움직이지 않는다. 이 상태에서 코일(630)에 설정된 크기와 극성을 갖는 제어 전류를 인가하게 되면 도 4b의 (b)와 같이 전자석(640) 중 어느 하나, 예를 들어 좌측의 전자석(640)으로 전기자(621)가 이동됨에 따라 플래퍼(620)가 수평면상에서 시계방향으로 회동되게 된다. 그러면 편심돌기(623)가 시계방향으로 대략 90도 정도 움직이게 되고, 이러한 움직임에 따라 편심돌기(623)가 삽입슬롯(521)의 내벽면을 좌측으로 밀어 스풀(520)을 좌측으로 이동시킨다.The
반대로, 도 4b의 (b)의 실시예에서 코일(630)에 인가된 제어 전류와 극성이 다른 제어 전류를 인가하게 되면 도 4b의 (c)와 같이 전자석(640) 중 우측의 전자석(640)으로 전기자(621)가 이동됨에 따라 플래퍼(620)가 수평면상에서 반시계방향으로 회동되게 된다. 그러면 편심돌기(623)가 반시계방향으로 대략 90도 정도 움직이게 되고, 이러한 움직임에 따라 편심돌기(623)가 삽입슬롯(521)의 내벽면을 우측으로 밀어 스풀(520)을 좌측으로 이동시킨다.
4B, when a control current having a polarity different from that of the control current applied to the
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예에 따른 서보 밸브 장치의 작동상태를 도면을 참조하여 설명한다.The operating state of the servo valve apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이 유압 실린더(300)의 헤드(320) 및 로드(330)가 정지된 상태에서는 코일(630)에 제어 전류가 인가되지 않고, 이때 유입 유로(522)로 유입된 유체는 스풀(520)의 단속에 의해 헤드측 유로(523) 및 로드측 유로(524)로 유입되지 않게 되고 이에 따라 유압 실린더(300)의 헤드(320) 및 로드(330)가 정지된 상태가 유지된다.3, when the
한편, 이 상태에서 필요에 의해 유압 실린더(300)의 헤드(320) 및 로드(330)를 헤드측 격실(310a) 방향으로 이동시키기 위해서는 도 5a에 도시된 바와 같이 상기 코일(630)에 제어 전류를 인가시킴에 따라 플래퍼(620)를 수평면상에서 반시계방향으로 회동시킨다.(도 4b의 (b)) 그리면 플래퍼(620)의 편심돌기(623)에 의해 스풀(520)이 직접 좌측으로 이동되면서 제 2 유입 유로(522b)와 로드측 유로(524)가 연통되면서 유압펌프(526)에서 제공되는 유체가 로드측 격실(310b)로 유입되어 헤드(320) 및 로드(330)가 헤드측 격실(310a) 방향으로 이동된다. 또한 스풀(520)이 좌측으로 이동됨에 따라 헤드측 유로(523)와 배출 유로(525)가 연통되고 헤드(320)가 헤드측 격실(310a) 방향으로 이동됨에 따라 헤드측 격실(310a)에 충진되어 있던 유체가 헤드측 유로(523)와 배출 유로(525)를 순차적으로 거쳐 유압탱크(527)로 배출된다.5A, in order to move the
반면에, 도 5a와는 반대로 유압 실린더(300)의 헤드(320) 및 로드(330)를 로드측 격실(310b) 방향으로 이동시키기 위해서는 도 5b에 도시된 바와 같이 상기 코일(630)에 제어 전류를 인가시킴에 따라 플래퍼(620)를 수평면상에서 시계방향으로 회동시킨다.(도 4b의 (c)) 그리면 플래퍼(620)의 편심돌기(623)에 의해 스풀(520)이 직접 우측으로 이동되면서 제 1 유입 유로(522a)와 헤드측 유로(523)가 연통되면서 유압펌프(526)에서 제공되는 유체가 헤드측 격실(310a)로 유입되어 헤드(320) 및 로드(330)가 로드측 격실(310b) 방향으로 이동된다. 또한 스풀(520)이 우측으로 이동됨에 따라 로드측 유로(524)와 배출 유로(525)가 연통되고 헤드(320)가 로드측 격실(310b) 방향으로 이동됨에 따라 로드측 격실(310b)에 충진되어 있던 유체가 로드측 유로(524)와 배출 유로(525)를 순차적으로 거쳐 유압탱크(527)로 배출된다.5A, in order to move the
한편 도 5a 및 도 5b에 도시된 실시예에서 공히 배출 유로(525)를 거쳐 유압탱크(527)로 배출되는 유체는 릴리프 밸브(528)에 의해 최소 유량을 보존시켜 줌으로써 스풀(520)의 진동과 같이 스풀(520)이 미세하게 오동작되는 것을 방지할 수 있다.
5A and 5B, the fluid discharged to the
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings and the preferred embodiments described above, the present invention is not limited thereto but is limited by the following claims. Accordingly, those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes may be made thereto without departing from the spirit of the following claims.
300: 유압 실린더 310: 실린더 본체
310a: 헤드측 격실 310b: 로드측 격실
320: 헤드 330: 로드
410: 연결바 420: 감속기
430: 감속기 베이스 440: 슬라이드 베어링
450: 모터 460: 샤프트
470: 멘드릴 S: 스트립
500: 스풀유닛 510: 스풀 하우징
520: 스풀 521: 삽입슬롯
522: 유입 유로 522a: 제 1 유입 유로
522b: 제 2 유입 유로 523: 헤드측 유로
524: 로드측 유로 525: 배출 유로
526: 유압펌프 527: 유압탱크
528: 릴리프 밸브 600: 구동유닛
610: 플래퍼 하우징 620: 플래퍼
621: 전기자 622: 작동바
623: 편심돌기 630: 코일
640: 전자석300: hydraulic cylinder 310: cylinder body
310a:
320: head 330: rod
410: connecting bar 420: reducer
430: Reducer base 440: Slide bearing
450: motor 460: shaft
470: Men Drill S: Strip
500: spool unit 510: spool housing
520: spool 521: insertion slot
522:
522b: second inflow channel 523: head side channel
524: Rod-side flow path 525:
526: Hydraulic pump 527: Hydraulic tank
528: relief valve 600: drive unit
610: flapper housing 620: flapper
621: Armature 622: Operational bar
623: eccentric projection 630: coil
640: electromagnet
Claims (6)
유체가 출입되는 다수의 유로가 형성되고, 내부에는 상기 유로들의 개폐를 단속하는 스풀이 내장되는 스풀유닛과;
상기 스풀유닛에 연결되고, 내부에는 전기의 인가에 의해 상기 스풀과 수평면상에서 회동되면서 상기 스풀을 직접 이동시키는 플래퍼가 구비되는 구동유닛을 포함하고,
상기 플래퍼는 횡방향으로 설치되는 전기자와; 상기 전기자의 중앙 하면에서 상기 전기자의 길이방향과 수직면상에서 직교되도록 연장되는 작동바와; 상기 작동바의 하단에서 상기 작동바의 수평면상 중심에서 편심되어 하부 방향으로 연장되는 편심돌기로 이루어지며,
상기 스풀의 중앙 상면에는 상기 스풀의 길이방향과 수평면상에서 직교되도록 상기 편심돌기의 직경보다 길게 삽입슬롯이 형성되고,
상기 편심돌기는 상기 스풀의 삽입슬롯에 인입되도록 배치되어 상기 삽입슬롯 내부에서 이동되는 것을 특징으로 하는 서보 밸브 장치.
A servo valve for controlling the operation of a hydraulic cylinder,
A spool unit in which a plurality of flow paths through which fluids enter and exit are formed, and a spool for interrupting the opening and closing of the flow paths is incorporated;
And a driving unit connected to the spool unit and having a flapper for directly moving the spool while being rotated on a horizontal plane with the spool by the application of electricity,
The flapper comprising: an armature installed in a lateral direction; An operating bar extending from a central lower surface of the armature so as to be orthogonal to a longitudinal direction of the armature on a vertical plane; And an eccentric projection which is eccentric from a horizontal center of the operation bar and extends downward at a lower end of the operation bar,
Wherein an insertion slot is formed in a central upper surface of the spool so as to be longer than a diameter of the eccentric projection so as to be perpendicular to a longitudinal direction of the spool on a horizontal plane,
Wherein the eccentric protrusion is disposed to be inserted into the insertion slot of the spool and is moved inside the insertion slot.
상기 구동유닛은 상기 플래퍼가 내장되는 플래퍼 하우징과; 상기 플래퍼를 구성하는 상기 전기자의 양측 영역을 각각 둘러싸는 한 쌍의 코일과; 상기 플래퍼를 구성하는 상기 전기자의 양측 단부에서 측부방향으로 이격되어 배치되는 다수의 전자석을 포함하고,
상기 플래퍼는 상기 코일에 인가되는 전류에 의해 상기 전자석 중 선택되는 극성을 갖는 방향으로 상기 전자기가 이동되면서 수평면상에서 회동되고, 상기 전자기의 회동에 연동하여 상기 편심돌기가 수평면상에서 시계방향 또는 반시계방향으로 회전되면서 상기 스풀을 수평면상에서 횡방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 서보 밸브 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the driving unit comprises: a flapper housing in which the flapper is embedded; A pair of coils each surrounding both side regions of the armature constituting the flapper; And a plurality of electromagnets disposed laterally apart from both side ends of the armature constituting the flapper,
Wherein the flapper is rotated on a horizontal plane while the electromagnetic is moving in a direction having a polarity selected from the electromagnets by a current applied to the coil, and the eccentric projections are rotated clockwise or counterclockwise So as to move the spool in the horizontal direction on the horizontal plane.
상기 전자석은 서로 다른 극성을 갖는 한 쌍의 전자석이 상기 플래퍼의 전기자 양측 각각의 단부를 사이에 두고 수평면상에서 서로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 서보 밸브 장치.
The method of claim 3,
Wherein the electromagnets are disposed such that a pair of electromagnets having mutually different polarities are spaced from each other on a horizontal plane with an end portion of each armature on both sides of the armature being interposed therebetween.
상기 스풀유닛은 내부에 상기 스풀이 내장되어 횡방향으로 이동되도록 수용공간이 형성되고, 하면을 관통하여 상기 다수의 유로가 서로 이격되어 상기 수용공간과 연통되도록 형성되는 스풀 하우징을 더 포함하고,
상기 스풀 하우징에 형성되는 유로는
상기 유압 실린더의 헤드측 격실과 로드측 격실과 각각 연통되는 헤드측 유로 및 로드측 유로와;
상기 헤드측 유로와 로드측 유로 사이에 배치되어 유체가 배출되는 배출 유로와;
상기 헤드측 유로와 로드측 유로의 외측으로 각각 배치되어 유체가 유입되는 제 1 유입 유로 및 제 2 유입 유로를 포함하는 서보 밸브 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the spool unit further includes a spool housing having a receiving space formed therein to allow the spool to move in a lateral direction and to communicate with the receiving space through a lower surface of the spool unit,
The flow path formed in the spool housing
A head-side flow path and a rod-side flow path communicating with the head side compartment and the rod side compartment of the hydraulic cylinder, respectively;
A discharge flow path disposed between the head side flow path and the rod side flow path and discharging fluid;
And a first inflow passage and a second inflow passage which are respectively disposed outside the head-side passage and the rod-side passage and into which the fluid flows.
상기 배출 유로에는 유동되는 유체의 최소 유량을 보상해 주는 릴리프 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 서보 밸브 장치.
The method of claim 5,
Wherein a relief valve is provided to compensate a minimum flow rate of a fluid flowing into the discharge passage.
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JPH0754811A (en) * | 1993-08-17 | 1995-02-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Fluid pressure servo valve |
KR20020034473A (en) * | 2000-11-02 | 2002-05-09 | 이구택 | Servo valve for enhancing the capacity of transferring signal |
KR20110073647A (en) * | 2009-12-24 | 2011-06-30 | 현대제철 주식회사 | Oil pressure system |
-
2012
- 2012-08-03 KR KR1020120085009A patent/KR101421798B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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