KR102070492B1 - Pneumatic servo valve using 2way proportional valve - Google Patents

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KR102070492B1 KR1020170147678A KR20170147678A KR102070492B1 KR 102070492 B1 KR102070492 B1 KR 102070492B1 KR 1020170147678 A KR1020170147678 A KR 1020170147678A KR 20170147678 A KR20170147678 A KR 20170147678A KR 102070492 B1 KR102070492 B1 KR 102070492B1
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Abstract

본 발명의 일실시 예에 의하면, 2방향 비례밸브를 이용한 공압 서보밸브는, 유입배관이 삽입되는 입력측 삽입구와 공급배관이 삽입되는 출력측 삽입구가 양단에 각각 함몰형성되며, 상기 입력측 삽입구와 상기 출력측 삽입구를 연결하여 상기 유입배관의 유체가 상기 공급배관으로 이동하도록 경로를 제공하는 메인유로가 내부에 형성된 밸브본체; 상기 메인유로에 연결되어 상기 메인유로의 내부압력을 측정한 측정압력을 전송하는 압력감지유닛; 상기 메인유로에 연결되어 상기 메인유로를 개폐가능한 개폐유닛; 그리고 상기 압력감지유닛 및 상기 개폐유닛에 연결되며, 상기 압력감지유닛으로부터 전송된 상기 측정압력을 목표압력과 비교하여 생성한 개폐량 정보가 포함된 제어신호를 상기 개폐유닛에 전송하는 제어유닛;을 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the pneumatic servo valve using the two-way proportional valve, the input side insertion port into which the inlet pipe is inserted and the output side insertion port into which the supply pipe is inserted are formed recessed at both ends, respectively, the input side insertion port and the output side insertion port. A valve body having a main flow path formed therein to provide a path for connecting the fluid of the inflow pipe to the supply pipe; A pressure sensing unit connected to the main channel to transmit a measured pressure in which the internal pressure of the main channel is measured; An opening / closing unit connected to the main channel to open and close the main channel; And a control unit connected to the pressure sensing unit and the opening / closing unit and transmitting a control signal including the opening / closing amount information generated by comparing the measured pressure transmitted from the pressure sensing unit to a target pressure. It may include.

Description

2방향 비례밸브를 이용한 공압 서보밸브{PNEUMATIC SERVO VALVE USING 2WAY PROPORTIONAL VALVE}Pneumatic servo valve using two-way proportional valve {PNEUMATIC SERVO VALVE USING 2WAY PROPORTIONAL VALVE}

본 발명은 공압 서보밸브 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제어량이 목표 값을 초과하여 상승하는 오버슈트(Overshoot)의 발생을 방지함으로써 외부탱크의 출력압력을 정밀하게 제어할 수 있는 2방향 비례밸브를 이용한 공압 서보밸브 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pneumatic servo valve and a control method thereof, and more particularly, to prevent the occurrence of an overshoot in which the control amount rises above a target value. A pneumatic servo valve using a directional proportional valve and a control method thereof.

일반적으로 서보 밸브(servo valve)란 입력 신호의 함수를 이용하여 유량 또는 압력을 제어하는 밸브를 말한다. 이러한 서보밸브는 각종 산업용 유압시스템, 자동차의 자동변속기, 건설기계 등 여러 산업분야에서 다양한 형태로 많이 사용되고 있다.In general, a servo valve is a valve that controls a flow rate or a pressure by using a function of an input signal. Such servo valves are widely used in various forms in various industrial fields such as various industrial hydraulic systems, automatic transmissions of automobiles, and construction machinery.

특히 공압 서보밸브에는 밸브 갓과 밸브 봉을 가진 버섯 모양의 포펫밸브(Poppet Valve)가 사용된다.In particular, a mushroom-shaped poppet valve with a valve shade and a valve rod is used for the pneumatic servo valve.

그러나 이러한 공압 서보밸브는 미세한 압력이나 유량을 제어하는데 한계가 있어서 유체의 유동량과 유동압력을 정밀하게 제어할 수 없는 문제가 있다.However, such a pneumatic servo valve has a limitation in controlling a minute pressure or a flow rate, so there is a problem in that the flow amount and the flow pressure of the fluid cannot be precisely controlled.

또한 제어량이 목표 값을 초과하여 상승하는 오버슈트(Overshoot)가 발생하여, 외부탱크의 출력압력을 정밀하게 제어할 수 없다는 문제가 있다.In addition, an overshoot occurs in which the control amount rises above the target value, and there is a problem in that the output pressure of the external tank cannot be precisely controlled.

대한민국등록특허공보 제10-0285928호(2001.03.15.)Republic of Korea Patent Publication No. 10-0285928 (2001.03.15.)

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 제어량이 목표값을 초과하는 오버슈트가 발생하는 것을 방지함으로써 외부탱크의 출력압력을 정밀하게 제어할 수 있는 2방향 비례밸브를 이용한 공압 서보밸브 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a pneumatic servo valve and a control method using a two-way proportional valve that can accurately control the output pressure of the external tank by preventing the overshoot exceeding the control value exceeds the target value It is.

본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는 유체의 유동량과 유동압력을 정밀하게 제어할 수 있는 2방향 비례밸브를 이용한 공압 서보밸브 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a pneumatic servo valve and a control method using a two-way proportional valve capable of precisely controlling the flow amount and the flow pressure of the fluid.

본 발명의 해결하고자 하는 또 다른 과제들은 다음의 상세한 설명과 도면으로부터 보다 명확해 질 것이다.Further objects of the present invention will become apparent from the following detailed description and drawings.

본 발명의 일실시 예에 의하면, 2방향 비례밸브를 이용한 공압 서보밸브는, 유입배관이 삽입되는 입력측 삽입구와 공급배관이 삽입되는 출력측 삽입구가 양단에 각각 함몰형성되며, 상기 입력측 삽입구와 상기 출력측 삽입구를 연결하여 상기 유입배관의 유체가 상기 공급배관으로 이동하도록 경로를 제공하는 메인유로가 내부에 형성된 밸브본체; 상기 메인유로에 연결되어 상기 메인유로의 내부압력을 측정한 측정압력을 전송하는 압력감지유닛; 상기 메인유로에 연결되어 상기 메인유로를 개폐가능한 개폐유닛; 그리고 상기 압력감지유닛 및 상기 개폐유닛에 연결되며, 상기 압력감지유닛으로부터 전송된 상기 측정압력을 목표압력과 비교하여 생성한 개폐량 정보가 포함된 제어신호를 상기 개폐유닛에 전송하는 제어유닛;을 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the pneumatic servo valve using the two-way proportional valve, the input side insertion port into which the inlet pipe is inserted and the output side insertion port into which the supply pipe is inserted are formed recessed at both ends, respectively, the input side insertion port and the output side insertion port. A valve body having a main flow path formed therein to provide a path for connecting the fluid of the inflow pipe to the supply pipe; A pressure sensing unit connected to the main channel to transmit a measured pressure in which the internal pressure of the main channel is measured; An opening / closing unit connected to the main channel to open and close the main channel; And a control unit connected to the pressure sensing unit and the opening / closing unit and transmitting a control signal including the opening / closing amount information generated by comparing the measured pressure transmitted from the pressure sensing unit with a target pressure to the opening / closing unit. It may include.

상기 제어신호는 제1제어신호 및 제2제어신호를 포함하되, 상기 개폐유닛은 상기 제1제어신호 및 상기 제2제어신호에 의해 각각 작동되는 제1비례밸브 및 제2비례밸브를 포함할 수 있다.The control signal may include a first control signal and a second control signal, and the open / close unit may include a first proportional valve and a second proportional valve respectively operated by the first control signal and the second control signal. have.

상기 메인유로는, 상기 입력측 삽입구에 연결되고 상기 제1비례밸브에 의해 개폐되는 제1메인유로; 상기 제1메인유로 개방시 상기 제1메인유로에 연통되는 제2메인유로; 일단이 상기 제2메인유로에 연결되고 타단이 상기 출력측 삽입구에 연결되는 제3메인유로; 일단이 상기 제2비례밸브에 연결되어 개폐되고 타단이 상기 제3메인유로에 연결되는 제4메인유로; 그리고 일단이 상기 제2비례밸브에 연결되고 상기 제4메인유로가 개방될 때 상기 제4메인유로에 연통되는 제5메인유로;를 포함하여 이루어질 수 있다.The main flow path may include: a first main flow path connected to the input side insertion port and opened and closed by the first proportional valve; A second main passage communicating with the first main passage when the first main passage is opened; A third main passage having one end connected to the second main passage and the other end connected to the output side insertion hole; A fourth main passage having one end connected to the second proportional valve and opened and closed and the other end connected to the third main passage; And a fifth main passage connected to the fourth main passage when one end is connected to the second proportional valve and the fourth main passage is opened.

상기 압력감지유닛은, 일단이 상기 제3메인유로에 연결되는 압력감지유로; 그리고 상기 압력감지유로의 타단에 연결되어 상기 압력감지유로의 내부압력을 측정하는 압력감지센서;를 포함할 수 있다.The pressure sensing unit may include a pressure sensing flow passage having one end connected to the third main flow passage; And a pressure sensor connected to the other end of the pressure sensing channel to measure an internal pressure of the pressure sensing channel.

상기 밸브본체에는 일단이 상기 제3메인유로와 연통되며, 타단이 외부와 연통되는 완충유로가 형성될 수 있다.One end of the valve body communicates with the third main passage, and the other end of the buffer passage may be formed to communicate with the outside.

상기 완충유로의 지름은 상기 제3메인유로의 지름의 50% 미만일 수 있다. 바람직하게는 20%~30%일 수 있다.The diameter of the buffer passage may be less than 50% of the diameter of the third main passage. Preferably it may be 20% to 30%.

본 발명의 다른 실시 예에 의하면, 상기 2방향 비례밸브를 이용한 공압 서보밸브를 제어하는 방법은, 상기 압력감지유닛에 의해 상기 메인유로의 내부압력이 측정되 측정압력이 전송되는 단계; 상기 제어유닛이 상기 측정압력을 목표압력과 비교하여 개폐량 정보가 포함된 제어신호를 전송하는 단계; 그리고 상기 계폐유닛이 상기 제어신호를 수신하여 메인유로를 개폐하는 단계;를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, a method for controlling a pneumatic servovalve using the two-way proportional valve includes: measuring the internal pressure of the main flow path by the pressure sensing unit and transmitting a measured pressure; Transmitting, by the control unit, a control signal including opening / closing amount information by comparing the measured pressure with a target pressure; And opening and closing the main channel by the closing unit receiving the control signal.

상기 제어신호는 제1제어신호 및 제2제어신호를 포함하되, 상기 개폐유닛은 상기 제1제어신호 및 상기 제2제어신호에 의해 각각 작동되는 제1비례밸브 및 제2비례밸브를 포함할 수 있다.The control signal may include a first control signal and a second control signal, and the open / close unit may include a first proportional valve and a second proportional valve respectively operated by the first control signal and the second control signal. have.

본 발명에 따른 2방향 비례밸브를 이용한 공압 서보밸브 및 그 제어방법의 효과는 다음과 같다.Effects of the pneumatic servo valve and the control method using the two-way proportional valve according to the present invention are as follows.

첫째, 제어량이 목표값을 초과하는 오버슈트가 발생하는 것을 방지함으로써 외부탱크의 출력압력을 정밀하게 제어할 수 있는 이점이 있다.First, there is an advantage that the output pressure of the external tank can be precisely controlled by preventing the overshoot that the control amount exceeds the target value.

둘째, 유체의 유동량과 유동압력을 정밀하게 제어할 수 있는 이점이 있다.Second, there is an advantage that can precisely control the flow amount and flow pressure of the fluid.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 2방향 비례밸브를 이용한 공압 서보밸브의 사용 상태도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 2방향 비례밸브를 이용한 공압 서보밸브의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 2방향 비례밸브를 이용한 공압 서보밸브의 제어블럭도다.
도 4 내지 도 6은 도 2의 2방향 비례밸브를 이용한 공압 서보밸브의 작동 과정을 나타내는 도면이다.1 is a state diagram of a pneumatic servo valve using a two-way proportional valve according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a pneumatic servo valve using a two-way proportional valve according to an embodiment of the present invention.
3 is a control block diagram of a pneumatic servo valve using a two-way proportional valve according to an embodiment of the present invention.
4 to 6 are views showing the operation of the pneumatic servo valve using the two-way proportional valve of FIG.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도 1 내지 6을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 1 to 6. The embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments are provided to explain in detail the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shape of each element shown in the drawings may be exaggerated to emphasize a more clear description.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 2방향 비례밸브를 이용한 공압 서보밸브의 사용 상태도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시 예에 따른 2방향 비례밸브를 이용한 공압 서보밸브(1)는 외부탱크(7)로 유체를 공급하거나 외부탱크(7)로부터 유체를 배기함으로써 외부탱크(7)의 출력압력을 조절할 수 있다. 1 is a state diagram of a pneumatic servo valve using a two-way proportional valve according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the pneumatic servo valve 1 using the two-way proportional valve according to the present embodiment supplies a fluid to the outer tank 7 or exhausts the fluid from the outer tank 7. The output pressure can be adjusted.

공압 서보밸브(1)는 유입배관(3) 및 공급배관(5) 사이에 설치되어 유입배관(3) 및 공급배관(5)을 연결한다. 공압 서보밸브(1)는 유입배관(3)으로부터 유입되는 유체를 공급배관(5)으로 공급함으로써 외부탱크(7)의 출력압력을 높일 수 있다. 공압 서보밸브(1)는 외부탱크(7)에 연결된 공급배관(5)으로부터 유체를 배기함으로써 외부탱크(7)의 출력압력을 낮출 수 있다.Pneumatic servo valve (1) is installed between the inlet pipe (3) and the supply pipe (5) connects the inlet pipe (3) and the supply pipe (5). The pneumatic servo valve 1 can increase the output pressure of the outer tank 7 by supplying the fluid flowing from the inlet pipe 3 to the supply pipe 5. The pneumatic servo valve 1 can lower the output pressure of the outer tank 7 by exhausting the fluid from the supply pipe 5 connected to the outer tank 7.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 2방향 비례밸브를 이용한 공압 서보밸브의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 2방향 비례밸브를 이용한 공압 서보밸브의 제어블럭도다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시 예에 따른 2방향 비례밸브를 이용한 공압 서보밸브(1)는 유체가 통과할 때 유체의 이동에 따른 압력과 유량을 제어하는 것으로, 밸브본체(9), 개폐유닛(30), 압력감지유닛(40), 제어유닛(50)을 포함할 수 있다.2 is a cross-sectional view of a pneumatic servo valve using a two-way proportional valve according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a control block diagram of a pneumatic servo valve using a two-way proportional valve according to an embodiment of the present invention. 2 and 3, the pneumatic servo valve (1) using the two-way proportional valve according to the present embodiment is to control the pressure and flow rate according to the movement of the fluid when the fluid passes, the valve body (9) , Opening and closing unit 30, the pressure sensing unit 40, may include a control unit 50.

밸브본체(9)는 일단에 유입배관(3)의 단부가 삽입되는 입력측 삽입부(2)가 함몰 형성되고, 타단에는 공급배관(5)의 단부가 삽입되는 출력측 삽입구(4)가 함몰 형성된다. 밸브본체(9)의 내부에는 메인유로(10)가 형성된다. 유입배관(3)을 흐르는 유체는 밸브본체(9)의 메인유로(10)를 통해 공급배관(5)으로 이동한다.In the valve body 9, an input side insertion part 2 into which an end of the inlet pipe 3 is inserted is recessed at one end, and an output side insertion port 4 into which an end of the supply pipe 5 is inserted is formed at the other end. . The main flow path 10 is formed inside the valve body 9. The fluid flowing in the inlet pipe 3 moves to the supply pipe 5 through the main flow path 10 of the valve body 9.

메인유로(10)는 입력측 삽입구(2)와 출력측 삽입구(4)를 연결하여 유입배관(3)을 흐르는 유체가 공급배관(5)으로 안내한다. 메인유로(10)는 제1메인유로(11), 제2메인유로(12), 제3메인유로(13), 제4메인유로(14) 및 제5메인유로(15)를 포함한다.The main flow path 10 connects the input side insertion port 2 and the output side insertion port 4 to guide the fluid flowing through the inlet pipe 3 to the supply pipe 5. The main flow path 10 includes a first main flow path 11, a second main flow path 12, a third main flow path 13, a fourth main flow path 14, and a fifth main flow path 15.

제1메인유로(11)는 일단이 입력측 삽입구(2)에 연결되고, 타단이 제1비례밸브(31)에 연결된다. 제1메인유로(11)는 이러한 제1비례밸브(31)에 의해서 개폐된다. 구체적으로, 제1메인유로(11)의 타단은 제1오리피스(31a)의 하부에 연결되어 제1오리피스(31a)와 연통되며, 제1오리피스(31a)의 상단은 개방된다. 제1오리피스(31a)의 개방된 상단은 제1스파이더링(31c)의 하단에 연결된 제1마개(31b)의 승강운동에 의해서 개폐될 수 있다. 제1마개(31b)는 제1비례밸브(31)의 상부공간에 설치된 전자석(미도시)의 자력에 의해서 제1오리피스(31a)를 개방시키고, 상기 전자석의 자력이 차단된 상태에서 제1스파이더링(31c)의 탄성복원력에 의해서 제1오리피스(31a)를 폐쇄할 수 있다.One end of the first main passage 11 is connected to the input side insertion port 2, and the other end thereof is connected to the first proportional valve 31. The first main flow passage 11 is opened and closed by the first proportional valve 31. Specifically, the other end of the first main passage 11 is connected to the lower portion of the first orifice 31a to communicate with the first orifice 31a, and the upper end of the first orifice 31a is open. The open upper end of the first orifice 31a may be opened and closed by a lifting movement of the first plug 31b connected to the lower end of the first spidering 31c. The first stopper 31b opens the first orifice 31a by a magnetic force of an electromagnet (not shown) installed in the upper space of the first proportional valve 31, and the first spider 31 in a state where the magnetic force of the electromagnet is blocked. The first orifice 31a can be closed by the elastic restoring force of the ring 31c.

2제메인유로(12)는 일단이 제1비례밸브(31)에 연결되고, 타단이 제3메인유로(13)에 연결된다. 제어유닛(50)의 제1제어신호에 의하여 제1비례밸브(31)가 동작하고, 이러한 제1비례밸브(31)에 의하여 제1메인유로(11)가 개방될 때 제2메인유로(12)는 제1메인유로(11)와 연통된다.One end of the second main passage 12 is connected to the first proportional valve 31, and the other end thereof is connected to the third main passage 13. When the first proportional valve 31 is operated by the first control signal of the control unit 50, and the first main channel 11 is opened by the first proportional valve 31, the second main channel 12 is opened. ) Is in communication with the first main flow path (11).

제3메인유로(13)는 일단이 제2메인유로(12)의 타단에 연결되고, 타단이 출력측 삽입구(4)에 연결된다.One end of the third main passage 13 is connected to the other end of the second main passage 12, and the other end thereof is connected to the output side insertion port 4.

제4메인유로(14)는 일단이 제2비례벨브(32)에 연결되고, 타단이 제3메인유로(13)에 연결된다. One end of the fourth main passage 14 is connected to the second proportional valve 32, and the other end thereof is connected to the third main passage 13.

제5메인유로(15)는 일단이 제2비례밸브(32)에 연결되고, 타단이 밸브본체(9)의 외부와 연결된다. 제어유닛(50)의 제2제어신호에 의하여 제2비례밸브(32)가 동작하고, 이러한 제2비례밸브(32)에 의하여 제5메인유로(15)가 개방될 때 제5메인류로(15)는 제4메인유로(14)와 연통된다. 구체적으로, 제5메인유로(11)의 일단은 제2오리피스(32a)의 하부에 연결되어 제2오리피스(32a)와 연통되며, 제2오리피스(32a)의 상단은 개방된다. 제2마개(32b)는 제2비례밸브(32)의 상부공간에 설치된 전자석(미도시)의 자력에 의해서 제2오리피스(32a)를 개방시키고, 상기 전자석의 자력이 차단된 상태에서 제2스파이더링(32c)의 탄성복원력에 의해서 제2오리피스(32a)를 폐쇄할 수 있다.One end of the fifth main passage 15 is connected to the second proportional valve 32, and the other end thereof is connected to the outside of the valve body 9. When the second proportional valve 32 is operated by the second control signal of the control unit 50, and the fifth main flow path 15 is opened by the second proportional valve 32, the fifth main flow path ( 15 is in communication with the fourth main passage 14. Specifically, one end of the fifth main passage 11 is connected to the lower portion of the second orifice 32a to communicate with the second orifice 32a, and the upper end of the second orifice 32a is open. The second stopper 32b opens the second orifice 32a by a magnetic force of an electromagnet (not shown) installed in the upper space of the second proportional valve 32, and the second spider 32 in a state where the magnetic force of the electromagnet is blocked. The second orifice 32a can be closed by the elastic restoring force of the ring 32c.

제1마개(31b) 및 제2마개(32b)는 철과 같은 자석에 붙는 재질이 사용될 수 있다.The first plug 31b and the second plug 32b may be made of a material attached to a magnet such as iron.

제1스파이더링(31c) 및 제2스파이더링(32c)은 금속 재질의 판스프링 형태로 원상회복 속도가 빠르며, 탄성률에 변동이 거의 없고, 수명이 길어 반영구적으로 사용할 수 있다. The first spider 31c and the second spider 32c are plate springs of a metal material, and have a high original recovery speed, almost no change in elastic modulus, and a long life, and thus can be used semi-permanently.

제어유닛(50)의 제어신호에 의해서 제1비례밸브(31) 및 제2비례밸브(32)가 개방된 경우, 유입배관(3)을 통해 흐르는 유체는 제1메인유로(11), 제2메인유로(12), 제3메인유로(13), 제4메인유로(14) 및 제5메인유로(15)를 순차적으로 경유하게 된다.When the first proportional valve 31 and the second proportional valve 32 are opened by the control signal of the control unit 50, the fluid flowing through the inflow pipe 3 is first main flow path 11 and the second flow path. The main passage 12, the third main passage 13, the fourth main passage 14, and the fifth main passage 15 are sequentially passed.

제어유닛(50)의 제어신호에 의해서 제1비례밸브(31)가 개방되고 제2비례밸브(32)가 개방되지 않는 경우, 유입배관(3)을 흐르는 유체는 제1메인유로(11)와 제2메인유로(12)를 거쳐 제3메인유로(13)의 내부로 유입되어 공급배관(5)의 내부로 이동하고, 제3메인유로(13)의 내부로 유입된 유체 중 일부는 제4메인유로(14)의 내부를 채우게 된다. 이때, 제4메인유로(14)와 제5메인유로(15)는 연통되지 않으므로 제5메인유로(15)에는 유체가 유입되지 않는다. 이때, 제3메인유로(13)와 연통되는 완충유로(20)를 통해서 유체가 외부로 배기됨으로써 외부탱크(7)에 공급되는 유체의 압력을 완충시키는 작용은 한다.When the first proportional valve 31 is opened by the control signal of the control unit 50 and the second proportional valve 32 is not opened, the fluid flowing through the inflow pipe 3 is connected to the first main flow path 11. A portion of the fluid introduced into the third main channel 13 through the second main channel 12 and moved into the supply pipe 5 and introduced into the third main channel 13 is fourth The main passage 14 fills the interior. At this time, since the fourth main passage 14 and the fifth main passage 15 are not in communication with each other, no fluid flows into the fifth main passage 15. At this time, the fluid is discharged to the outside through the buffer passage 20 in communication with the third main passage 13 to buffer the pressure of the fluid supplied to the outer tank 7.

제어유닛(50)의 제어신호에 의해서 제2비례밸브(32)가 개방되고 제1비례밸브(31)가 개방되지 않은 경우, 공급배관(5)을 흐르는 유체는 제3메인유로(13)와 제4메인유로(14)를 거쳐 제5메인유로(15)를 통해서 외부로 배기된다. 따라서, 외부탱크(7)의 출력압력은 낮아지게 된다. 이때, 제2메인유로(12)와 제1메인유로(11)는 연통되지 않으므로 제1메인유로(11)에는 유체가 유입되지 않는다.When the second proportional valve 32 is opened by the control signal of the control unit 50 and the first proportional valve 31 is not opened, the fluid flowing through the supply pipe 5 is connected to the third main flow path 13. The gas is exhausted to the outside through the fourth main passage 14 and the fifth main passage 15. Therefore, the output pressure of the outer tank 7 is lowered. At this time, since the second main passage 12 and the first main passage 11 are not in communication with each other, no fluid flows into the first main passage 11.

개폐유닛(30)은 밸브본체(9)의 외측면에 설치되며, 제어유닛(50)의 제어신호에 의하여 메인유로(10)를 개폐한다. 개폐유닛(30)은 제1비례밸브(31) 및 제2비례밸브(32)를 포함한다.The opening and closing unit 30 is installed on the outer surface of the valve body 9, and opens and closes the main flow path 10 by the control signal of the control unit 50. The opening and closing unit 30 includes a first proportional valve 31 and a second proportional valve 32.

제1비례밸브(31)는 유입배관(3)에 가까운 쪽에 설치되고, 제2비례밸브(32)는 공급배관(5)에 가까운 쪽에 설치된다. 여기서 제1비례밸브(31) 및 제2비례밸브(32)라는 명칭에서 알 수 있듯이 본 발명에 의한 개폐유닛(30)는 비례밸브(Proportional Control Valve)로 이루어질 수 있다.The first proportional valve 31 is provided on the side close to the inflow pipe 3, and the second proportional valve 32 is installed on the side close to the supply pipe 5. Here, as can be seen from the first proportional valve 31 and the second proportional valve 32, the opening and closing unit 30 according to the present invention may be made of a proportional valve (Proportional Control Valve).

여기서 비례제어 밸브는 1차측과 2차측의 압력이나 온도, 유량 등에 따라 상대적으로 조절되는 밸브로, 입력 연산값(pid 값 이라고 함)에 따라 동작의 속도나 열리는 정도를 스스로 제어 합니다, 주로 에어로 제어 하는데 내부에 다이아프램이라고 하는 격막이 에어의 량을 조절하고, 이를 다시 positioner 라고 하는 제어기로 보내 밸브를 어느 정도 열 것 인지를 결정한다. Here, the proportional control valve is a valve that is relatively adjusted according to the pressure, temperature, flow rate, etc. of the primary and secondary sides, and controls the speed or opening of the operation by the input calculation value (called pid value). The diaphragm inside the diaphragm controls the volume of air and sends it back to a controller called the positioner to determine how far the valve will open.

압력감지유닛(40)은 제3메인유로(13)에 연결되어 제3메인유로(13)의 내부압력을 측정하기 위한 것으로, 압력감지센서(41) 및 압력감지유로(42)를 포함한다.The pressure sensing unit 40 is connected to the third main passage 13 to measure the internal pressure of the third main passage 13, and includes a pressure sensing sensor 41 and a pressure sensing passage 42.

압력감지유로(42)는 일단이 제3메인유로(13)와 연통되며 타단은 압력감지센서(41)에 연결된다.One end of the pressure sensing passage 42 is in communication with the third main passage 13 and the other end thereof is connected to the pressure sensing sensor 41.

압력감지센서(41)는 제어유닛(50)에 전기적으로 연결되며, 압력감지유로(42)의 내부압력을 측정한 측정압력을 제어유닛(50)에 전송한다.The pressure sensor 41 is electrically connected to the control unit 50, and transmits the measured pressure measuring the internal pressure of the pressure detection channel 42 to the control unit 50.

제어유닛(50)은 압력감지유닛(40) 및 개폐유닛(30)에 전기적으로 연결되며, 압력감지유닛(40)으로부터 전송 받은 측정압력을 기설정된 목표압력과 비교하여 연산된 개폐량 정보를 개폐유닛(30)에 전송한다. 제1비례밸브(31) 및 제2비례밸브(32)는 상기 개폐량 정보에 따라서 각각 제1메인유로(11) 및 제5메인유로(15)를 개폐하게 된다.The control unit 50 is electrically connected to the pressure sensing unit 40 and the opening and closing unit 30, and opens and closes the opening and closing amount information calculated by comparing the measured pressure received from the pressure sensing unit 40 with a predetermined target pressure. To the unit 30. The first proportional valve 31 and the second proportional valve 32 open and close the first main flow passage 11 and the fifth main flow passage 15, respectively, according to the opening / closing amount information.

또한 제어유닛(50)은 사용자단말(60)에 연결될 수 있으며, 사용자단말(60)로부터 목표압력까지 도달하는데 소요되는 시간정보를 다운로드(Download)하여 이를 각각 제1개폐량 정보 및 제2개폐량 정보로 변환하여 제1비례밸브(31) 및 제2비례밸브(32)로 전송할 수 있다.In addition, the control unit 50 may be connected to the user terminal 60, and downloads the time information required to reach the target pressure from the user terminal 60 to download the first opening and closing amount information and the second opening and closing amount, respectively The information may be converted into information and transmitted to the first proportional valve 31 and the second proportional valve 32.

한편 완충유로(20)는 외부탱크(7)에 유체를 공급할 때 유체의 속도로 인해서 외부탱크(7)의 실제 출력압력이 목표압력보다 높아지는 것을 완충하기 위한 것으로, 출력측 삽입구(4)의 일측에 배치되며 완충유로(20)의 일단은 제3메인유로(13)에 연통되고, 타단은 외부와 연통된다. 따라서 완충유로(20)를 통해서 제3메인유로(13)의 유체는 외부로 배기되어 제3메인유로(13)의 내부압력은 어느 정도 낮아지게 된다. 이러한 완충유로(20)의 지름은 제1비례밸브(31)의 제1오리피스(31a)의 지름의 50%이하일 수 있다. 보다 바람직하게는 20~30%이다. 예를 들면, 제1오리피스(31a)의 지름이 1[mm]라면 완충유로(20)의 지름은 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4[mm]일 수 있다. On the other hand, the buffer passage 20 is for buffering that the actual output pressure of the outer tank 7 is higher than the target pressure due to the speed of the fluid when supplying the fluid to the outer tank (7), on one side of the output side insertion port (4) One end of the buffer passage 20 is disposed in communication with the third main passage 13, and the other end communicates with the outside. Therefore, the fluid of the third main passage 13 is exhausted to the outside through the buffer passage 20 so that the internal pressure of the third main passage 13 is lowered to some extent. The diameter of the buffer passage 20 may be 50% or less of the diameter of the first orifice 31a of the first proportional valve 31. More preferably, it is 20-30%. For example, if the diameter of the first orifice 31a is 1 [mm], the diameter of the buffer passage 20 may be 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 [mm].

도 4 내지 도 6은 도 2의 2방향 비례밸브를 이용한 공압 서보밸브의 작동 과정을 나타내는 도면이다. 이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 실시 예에 따른 2방향 비례밸브를 이용한 공압 서보밸브의 작동 과정을 단계별로 설명한다.4 to 6 are views showing the operation of the pneumatic servo valve using the two-way proportional valve of FIG. Hereinafter, an operation process of the pneumatic servo valve using the two-way proportional valve according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 to 6.

우선 도 4에서와 같이, 제1비례밸브(31) 및 제2비례밸브(32)가 차단된 경우, 유입배관(3)을 통해 흐르는 유체는 제1메인유로(11)로 이동한다. 이때, 제1메인유로(11)와 제2메인유로(12)는 연통되지 않으므로 제2메인유로(12)에는 유체가 유입되지 않는다.First, as shown in FIG. 4, when the first proportional valve 31 and the second proportional valve 32 are blocked, the fluid flowing through the inlet pipe 3 moves to the first main flow path 11. At this time, since the first main passage 11 and the second main passage 12 are not in communication with each other, no fluid flows into the second main passage 12.

다음으로, 도 5에서와 같이, 제어유닛(50)의 제어신호에 의해서 제1비례밸브(31)가 개방되고 제2비례밸브(32)가 개방되지 않는 경우, 유입배관(3)을 흐르는 유체는 제1메인유로(11)와 제2메인유로(12)를 거쳐 제3메인유로(13)의 내부로 유입되어 공급배관(5)의 내부로 이동하고, 제3메인유로(13)의 내부로 유입된 유체 중 일부는 제4메인유로(14)의 내부를 채우게 된다. 따라서, 외부탱크(7)의 출력압력은 높아지게 된다. 이때, 제4메인유로(14)와 제5메인유로(15)는 연통되지 않으므로 제5메인유로(15)에는 유체가 유입되지 않는다. Next, as shown in FIG. 5, when the first proportional valve 31 is opened by the control signal of the control unit 50 and the second proportional valve 32 is not opened, the fluid flowing through the inflow pipe 3 is as follows. Is introduced into the third main passage 13 through the first main passage 11 and the second main passage 12 to move into the supply pipe 5, and the inside of the third main passage 13. Some of the fluid introduced into the fourth main passage 14 fills the interior. Therefore, the output pressure of the outer tank 7 becomes high. At this time, since the fourth main passage 14 and the fifth main passage 15 are not in communication with each other, no fluid flows into the fifth main passage 15.

다음으로, 도 6에서와 같이, 제어유닛(50)의 제어신호에 의해서 제2비례밸브(32)가 개방되고 제1비례밸브(31)가 개방되지 않은 경우, 공급배관(5)을 흐르는 유체는 제3메인유로(13)와 제4메인유로(14)를 거쳐 제5메인유로(15)를 통해서 외부로 배기된다. 따라서, 외부탱크(7)의 출력압력은 낮아지게 된다. 이때, 제2메인유로(12)와 제1메인유로(11)는 연통되지 않으므로 제1메인유로(11)에는 유체가 유입되지 않는다.Next, as shown in FIG. 6, when the second proportional valve 32 is opened and the first proportional valve 31 is not opened by the control signal of the control unit 50, the fluid flowing through the supply pipe 5. The exhaust gas is discharged to the outside through the fifth main passage 15 through the third main passage 13 and the fourth main passage 14. Therefore, the output pressure of the outer tank 7 is lowered. At this time, since the second main passage 12 and the first main passage 11 are not in communication with each other, no fluid flows into the first main passage 11.

결과적으로, 본 발명에 따른 2방향 비례밸브를 이용한 공압 서보밸브는 제어량이 목표값을 초과하는 오버슈트가 발생하는 것을 방지함으로써 외부탱크의 출력압력을 정밀하게 제어할 수 있을 뿐만 아니라 유체의 유동량과 유동압력을 정밀하게 제어할 수 있다.As a result, the pneumatic servo valve using the two-way proportional valve according to the present invention can not only accurately control the output pressure of the external tank by preventing the overshoot that the control amount exceeds the target value, The flow pressure can be precisely controlled.

본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, other forms of embodiments are possible. Therefore, the spirit and scope of the claims set forth below are not limited to the preferred embodiments.

1: 2방향 비례밸브를 이용한 공압 서보밸브 2: 입력측 삽입구
3: 유입배관 4: 출력측 삽입구
5: 공급배관 7: 외부탱크
9: 밸브본체 10: 메인유로
11: 제1메인유로 12: 제2메인유로
13: 제3메인유로 14: 제4메인유로
15: 제5메인유로 20: 완충유로
30: 개폐유닛 31: 제1비례밸브
32: 제2비례밸브 40: 압력감지유닛
41: 압력감지유로 42: 압력감지센서
50: 제어유닛 60: 사용자 단말1: Pneumatic servo valve using 2-way proportional valve 2: Input port insertion port
3: inlet pipe 4: outlet
5: Supply piping 7: Outer tank
9: valve body 10: main euro
11: Main Euro 1 12: Main 2 Euro
13: Main Euro 3 14: Main Euro 4
15: fifth main euro 20: buffer euro
30: opening and closing unit 31: first proportional valve
32: second proportional valve 40: pressure sensing unit
41: pressure sensing flow path 42: pressure sensing sensor
50: control unit 60: user terminal

Claims (8)

유입배관이 삽입되는 입력측 삽입구와 공급배관이 삽입되는 출력측 삽입구가 양단에 각각 함몰 형성되며, 일단이 상기 입력측 삽입구에 연결되고 타단이 제1비례밸브에 연결되는 제1메인유로와, 일단이 상기 제1비례밸브에 연결되어 상기 제1메인유로 개방시 상기 제1메인유로에 연통되는 제2메인유로와, 일단이 상기 제2메인유로에 연결되고 타단이 상기 출력측 삽입구에 연결되는 제3메인유로와, 일단이 제2비례밸브에 연결되며 타단이 상기 제3메인유로에 연결되는 제4메인유로와, 일단이 상기 제2비례밸브에 연결되고 타단이 외부와 연통되는 제5메인유로와, 일단이 상기 제3메인유로와 연통되고 타단이 외부와 연통되는 완충유로가 상기 출력측 삽입구 일측에 형성되며,
일단이 상기 제3메인유로에 연결되는 압력감지유로와 상기 압력감지유로의 타단에 연결되어 상기 압력감지유로의 내부압력을 측정하는 압력감지센서를 구비하며, 상기 제3메인유로의 내부압력을 측정한 측정압력을 전송하는 압력감지유닛;
상기 압력감지유닛, 상기 제1비례밸브 및 상기 제2비례밸브에 연결되고, 상기 압력감지유닛으로부터 전송된 상기 측정압력을 목표압력과 비교하여 생성한 제1개폐량 정보 및 제2개폐량 정보가 각각 포함된 제1제어신호 및 제2제어신호를 각각 상기 제1비례밸브 및 상기 제2비례밸브에 각각 전송하는 제어유닛;을 포함하되,
상기 제어유닛은, 사용자단말로부터 목표압력까지 도달하는데 소요되는 시간정보를 다운로드하여 이를 각각 상기 제1개폐량 정보 및 상기 제2개폐량 정보로 변환하여 상기 제1비례밸브 및 상기 제2비례밸브로 전송 가능하며,
상기 제1비례밸브는, 상기 제1메인유로의 타단에 설치되어 상기 제1메인유로와 연통되며 개방된 상단을 가지는 제1오리피스와, 상기 제1오리피스의 상부에 설치되어 승강에 의해 상기 제1오리피스를 개폐하며 자석에 붙는 재질인 제1마개와, 상기 제1마개의 상단에 연결되어 상기 제1마개에 탄성력을 제공하는 금속 재질의 판스프링 형태인 제1스파이더링과, 상기 제1오리피스에 자력을 제공 가능한 전자석을 구비하고,
상기 제2비례밸브는, 상기 제5메인유로의 일단에 설치되어 상기 제5메인유로와 연통되며 개방된 상단을 가지는 제2오리피스와, 상기 제2오리피스의 상부에 설치되어 승강에 의해 상기 제2오리피스를 개폐하며 자석에 붙는 재질인 제2마개와, 상기 제2마개의 상단에 연결되어 상기 제2마개에 탄성력을 제공하는 금속 재질의 판스프링 형태인 제2스파이더링과, 상기 제2오리피스에 자력을 제공 가능한 전자석을 구비하며,
상기 완충유로의 지름은 상기 제1오리피스 지름의 20%~30%인, 2방향 비례밸브를 이용한 공압 서보밸브.An input side insertion hole into which the inlet pipe is inserted and an output side insertion hole into which the supply pipe is inserted are recessed at both ends, and a first main flow path having one end connected to the input side insertion port and the other end connected to a first proportional valve, and one end of the first main flow path. A second main passage connected to a proportional valve and connected to the first main passage when the first main passage is opened; a third main passage having one end connected to the second main passage and the other end connected to the output side insertion port; A fourth main passage having one end connected to the second proportional valve and the other end connected to the third main passage, and a fifth main passage having one end connected to the second proportional valve and the other end communicating with the outside; A buffer passage communicating with the third main passage and communicating with the other end is formed at one side of the insertion hole,
A pressure sensor connected at one end to the third main flow path and a pressure sensor connected to the other end of the pressure sensing flow path to measure an internal pressure of the pressure sensing flow path, and measuring an internal pressure of the third main flow path; A pressure sensing unit for transmitting one measurement pressure;
A first opening / closing amount information and a second opening / closing amount information connected to the pressure sensing unit, the first proportional valve and the second proportional valve, and generated by comparing the measured pressure transmitted from the pressure sensing unit with a target pressure; And a control unit for transmitting the first control signal and the second control signal, respectively, included in the first proportional valve and the second proportional valve, respectively.
The control unit downloads time information required to reach the target pressure from the user terminal and converts the time information into the first opening and closing information and the second opening and closing information, respectively, to the first proportional valve and the second proportional valve. Transferable,
The first proportional valve may include a first orifice installed at the other end of the first main channel and communicating with the first main channel and having an open upper end, and installed at an upper portion of the first orifice to move up and down. A first stopper, which is a material attached to a magnet to open and close an orifice, a first spidering that is connected to an upper end of the first stopper, and a plate spring of a metal material that provides an elastic force to the first stopper, and the first orifice. Equipped with an electromagnet capable of providing magnetic force,
The second proportional valve may include a second orifice installed at one end of the fifth main flow path and having an open upper end and in communication with the fifth main flow path, and installed at an upper portion of the second orifice to lift the second orifice. A second stopper, which is a material attached to a magnet by opening and closing an orifice, a second spidering, which is connected to an upper end of the second stopper, and is formed of a plate spring of a metal material providing elastic force to the second stopper, and the second orifice. Equipped with an electromagnet capable of providing magnetic force,
The diameter of the buffer passage is 20% to 30% of the diameter of the first orifice, pneumatic servo valve using a two-way proportional valve. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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