KR20180033907A - piezoelectric servo motor - Google Patents

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KR20180033907A
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김민수
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Abstract

The present invention relates to a piezoelectric servo valve which controls the flow of a fluid passing through the inside of a valve body according to the linear movement of a spool. More specifically, the piezoelectric servo valve is capable of certainly controlling the flow of a fluid by linearly moving the spool through a piezoelectric actuator for generating displacement by a piezoelectric element and a displacement transfer lever for expanding and transferring the displacement generated from the piezoelectric actuator to both ends of the spool. According to the present invention, the piezoelectric servo valve comprises: a valve body having an inlet passage and an outlet passage through which a fluid passes; a spool installed to be linearly movable in a space between the inlet passage and the outlet passage so as to control the flow of the fluid according to a position; a piezoelectric actuator provided on one side of the valve body and generating displacement by including piezoelectric elements which perform piezoelectric motions according to power applied from the outside; a displacement transfer lever installed between the piezoelectric actuator and the spool to expand the displacement generated in the piezoelectric actuator, transfer the displacement to the spool, and linearly move the spool; and a controller for controlling the position of the spool by controlling power applied to the piezoelectric actuator.

Description

압전 서보 밸브{piezoelectric servo motor}A piezoelectric servo motor

본 발명은 스풀의 직선 운동에 따라 밸브몸체의 내부를 통과하는 유체의 흐름을 단속하는 압전 서보 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압전소자에 의해 변위를 발생시키는 압전액추에이터와, 상기 압전액추에이터에서 발생한 변위를 확대하여 스풀의 양단으로 전달하는 변위전달레버를 통해 스풀을 직선 운동시켜 유체의 통과 흐름을 확실하게 단속할 수 있는 압전 서보 밸브에 관한 것이다. The present invention relates to a piezoelectric servo valve for interrupting the flow of fluid passing through the inside of a valve body according to linear motion of a spool, and more particularly to a piezoelectric servo valve for generating displacement by a piezoelectric element, The present invention relates to a piezoelectric servo valve capable of reliably interrupting a flow of a fluid by linearly moving a spool through a displacement transmission lever for transmitting a displacement to a both ends of the spool.

통상의 서보 밸브(servo valve)는 밸브몸체의 내부에 복수 개의 유로가 형성되고 유로의 사이에 스풀이 직선 운동 가능하게 설치되어 스풀의 직선 운동에 따라 결정되는 위치에 의해 유로를 통과하는 유체의 흐름을 단속하는 것이다. A typical servo valve has a plurality of flow paths formed in a valve body and a spool disposed between the flow paths so as to be linearly movable so that the flow of the fluid passing through the flow path is determined by the linear movement of the spool. .

이때 서보 밸브에는 스풀의 직선 운동이 가능하도록 변위를 발생시키는 액추에이터가 구비되는데, 이는 전자코일을 이용한 전자식 액추에이터로서 구조 및 제어가 복잡하고 전자석으로 인해 열 발생이 많고 코일 소손 등의 고장이 빈번하며 고장시 수리나 교체도 쉽지 않으며 플레퍼로 인해 유체가 오염되고 전력 소모량도 많은 문제점이 있다. In this case, the servo valve is provided with an actuator that generates a displacement so as to enable linear movement of the spool. This is an electronic actuator using an electromagnetic coil, which is complicated in construction and control, generates heat due to electromagnetism, It is not easy to repair or replace, and the fluid is contaminated by the flapper and the power consumption is also high.

그리하여 상기한 문제점을 해소할 수 있는 압전소자 방식의 액추에이터를 이용하여 스풀을 직선 운동시키는 압전방식에 의한 서보 밸브가 개발되었다. Thus, a servo valve of a piezoelectric type in which the spool is linearly moved by using a piezoelectric element type actuator capable of solving the above problems has been developed.

그러나 상기한 종래의 압전방식에 의한 서보 밸브는 밸브몸체의 일측에 압전소자를 설치하여 스풀의 일단만을 가압하는 형태로 구성됨에 따라 압전소자에 의한 한정된 변위에 의해 스풀의 직선 운동 스트로크가 충분히 확보되지 않아 실제로 적용할 수 없는 문제점이 있다. However, since the conventional servo valve according to the above-described conventional piezoelectric type is configured such that only one end of the spool is installed by providing a piezoelectric element on one side of the valve body, the linear motion stroke of the spool is sufficiently secured by the limited displacement by the piezoelectric element There is a problem that can not be actually applied.

따라서 압전소자를 이용한 액추에이터만으로는 스풀의 직선 운동 스트로크 충분하게 확보되지 않으므로 이를 보완할 수 있는 구성을 부가하거나 구조 개선이 필요하다. Therefore, since the linear motion stroke of the spool can not be sufficiently secured by using only the actuator using the piezoelectric element, it is necessary to add a structure or improve the structure to compensate.

대한민국 공개특허공보 제10-2014-0125852호, 2014.10.29.자 공개.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2014-0125852, Oct. 29, 2014. 대한민국 등록특허공보 제10-0991502호, 2010.10.27.자 등록.Korean Registered Patent No. 10-0991502, Oct. 27, 2010.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로서, 구조 및 제어가 간편하고 수리 및 교체도 용이한 압전소자를 액추에이터로 이용하고 압전소자의 한정된 변위에 따른 스풀의 직선 운동 스트로크 한계를 보완하여 압전소자를 적용한 압전액추에이터를 실제로 적용할 수 있는 압전 서보 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a piezoelectric actuator which is simple in structure and control and which can be easily repaired and replaced as an actuator and compensates the stroke limit of linear motion of the spool according to the limited displacement of the piezoelectric element, And a piezo-electric servo valve which can actually apply a piezoelectric actuator to which a device is applied.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood from the following description.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 압전 서보 밸브는, 유체가 통과하는 유입유로와 배출유로가 구비된 밸브몸체; 상기 유입유로와 배출유로의 사이 공간에서 직선 운동 가능하게 설치되어 위치에 따라 상기 유체의 통과 흐름을 단속하는 스풀; 상기 밸브몸체의 일측에 구비되고 외부에서 인가되는 전원에 따라 압전 운동하는 압전소자로 이루어져 변위를 발생시키는 압전액추에이터; 상기 압전액추에이터와 상기 스풀의 사이에 설치되어 상기 압전액추에이터에서 발생하는 변위를 확대시켜 상기 스풀로 전달하여 상기 스풀을 직선 운동시키는 변위전달레버; 및 상기 압전액추에이터에 인가되는 전원을 제어하여 상기 스풀의 위치를 결정하는 컨트롤러;로 구성되는 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric servo valve comprising: a valve body having an inflow passage and a discharge passage through which fluid flows; A spool installed to be linearly movable in a space between the inflow passage and the discharge passage so as to control the flow of the fluid according to the position; A piezoelectric actuator provided on one side of the valve body and configured to generate a displacement by a piezoelectric element that performs a piezoelectric motion according to an external power source; A displacement transmission lever provided between the piezoelectric actuator and the spool to enlarge a displacement generated in the piezoelectric actuator and transmit the displacement to the spool to linearly move the spool; And a controller for controlling the power applied to the piezoelectric actuator to determine the position of the spool.

상기 압전액추에이터는 상기 밸브몸체에 설치된 고정판과, 상기 고정판의 일면 일측에 설치되고 적어도 하나 이상의 압전소자가 압전 운동 방향이 동일하게 수직으로 다단 적층된 제1압전체와, 상기 고정판의 일면 타측에 설치되고 적어도 하나 이상의 압전소자가 압전 운동 방향이 동일하게 수직으로 다단 적층된 제2압전체로 구성되고, 상기 변위전달레버는 상기 제1압전체와 상기 스풀의 일단 사이에 연결되고 링크에 의한 다관절 구조로 이루어져 상기 제1압전체의 압전 운동에 따라 상기 스풀을 일방향으로 직선 운동시키는 제1레버와, 상기 제2압전체와 상기 스풀의 타단 사이에 연결되고 링크에 의한 다관절 구조로 이루어져 제2압전체의 압전 운동에 따라 상기 스풀을 타방향으로 직선 운동시키는 제2레버로 구성되는 것을 특징으로 한다. The piezoelectric actuator includes a fixed plate provided on the valve body, a first piezoelectric body provided on one side of the fixed plate and having at least one piezoelectric element stacked vertically in the same vertical direction with a piezoelectric motion direction, and a second piezoelectric body provided on the other side of the fixed plate Wherein at least one piezoelectric element is constituted by a second piezoelectric body in which the piezoelectric motion direction is vertically stacked vertically in the same direction, and the displacement transmission lever is connected between one end of the first piezoelectric body and one end of the spool, A first lever which linearly moves the spool in one direction in accordance with the piezoelectric motion of the first piezoelectric member and a second lever which is connected between the second piezoelectric member and the other end of the spool and which has a poly- And a second lever for linearly moving the spool in the other direction.

상기 압전액추에이터는 상기 밸브몸체에 설치된 고정봉과, 상기 고정봉의 중간에 고정 설치된 중간판과, 상기 중간판을 중심으로 상기 고정봉의 일측에 외삽되고 상기 고정봉의 일측 방향으로 변위를 발생시키는 적어도 하나 이상의 압전소자가 수평으로 다단 적층된 제1압전체와, 상기 중간판을 중심으로 상기 고정봉의 타측에 외삽되고 상기 고정봉의 타측 방향으로 변위를 발생시키는 적어도 하나 이상의 압전소자가 수평으로 다단 적층된 제2압전체로 구성되고, 상기 변위전달레버는 상기 제1압전체의 단부와 상기 스풀의 일단 사이에 연결되고 링크에 의한 다관절 구조로 이루어져 상기 제1압전체의 압전 운동에 따라 상기 스풀을 일방향으로 직선 운동시키는 제1레버와, 상기 제2압전체의 단부와 상기 스풀의 타단 사이에 연결되고 링크에 의한 다관절 구조로 이루어져 상기 제2압전체의 압전 운동에 따라 상기 스풀을 타방향으로 직선 운동시키는 제2레버로 구성되는 것을 특징으로 한다. Wherein the piezoelectric actuator includes: a fixed bar provided on the valve body; an intermediate plate fixed to the center of the fixed bar; at least one piezoelectric actuator, which is extrapolated to one side of the fixed bar around the intermediate plate, And a second piezoelectric member which is extruded to the other side of the fixed bar around the intermediate plate and has at least one piezoelectric element which generates displacement in the other direction of the fixed bar is stacked in a multi- Wherein the displacement transmitting lever is connected between an end of the first piezoelectric body and one end of the spool and has a polygonal structure by a link so as to linearly move the spool in one direction in accordance with the piezoelectric motion of the first piezoelectric body, A lever and a link connected between an end of the second piezoelectric body and the other end of the spool Characterized in that the structure consists of a section consisting of a second lever to a linear motion of the spool in the other direction according to the piezoelectric movement of the second piezoelectric member.

상기 컨트롤러는 상기 전원의 전압 제어를 통해 상기 압전액추에이터의 변위량을 조절하여 상기 스풀의 이동거리를 결정하는 것을 특징으로 한다. And the controller determines the moving distance of the spool by controlling a displacement amount of the piezoelectric actuator through voltage control of the power source.

상기 컨트롤러는 상기 전원의 주파수 제어를 통해 상기 압전액추에이터의 변위속도를 조절하여 상기 스풀의 이동속도를 결정하는 것을 특징으로 한다. And the controller determines a moving speed of the spool by controlling a displacement speed of the piezoelectric actuator through frequency control of the power source.

상기 변위전달레버에 설치되어 상기 스풀의 위치를 감지하는 위치감지센서가 더 포함되어 상기 컨트롤러가 상기 스풀의 위치정보를 피드백 받아 상기 스풀의 이동거리와 이동속도를 결정하는 상기 전원의 전압과 주파수를 보정하는 것을 특징으로 한다. The controller may further include a position sensor installed on the displacement transmission lever to sense a position of the spool. The controller receives feedback information on the position of the spool and determines a moving distance and a moving speed of the spool, And the correction is performed.

상기한 구성에 의한 본 발명에 따른 압전 서보 밸브는 아래와 같은 효과를 기대할 수 있다. The piezoelectric servo valve according to the present invention can be expected to have the following effects.

먼저, 압전액추에이터가 적용됨에 따라 작동유와 플레퍼가 필요 없는 간단한 구조이고 제어도 용이하고 유체의 오염도 해소되고 열 발생도 막고 전력소모도 줄이고 고장도 줄일 수 있으므로 구조 및 경제적으로 매우 효율적이다. First, as the piezoelectric actuator is applied, it is a simple structure that does not need a working oil and a pluffer, is easy to control, eliminates contamination of fluid, prevents heat generation, reduces power consumption, and reduces troubles.

그리고 압전액추에이터와 변위전달레버를 통해 스풀이 직선 운동됨에 따라 압전액추에이터의 한정된 변위로 인한 종래의 한계를 완전히 해소할 수 있으므로 압전소자의 응용영역이 크게 확대된다. As the spool is linearly moved through the piezoelectric actuator and the displacement transmission lever, the conventional limit due to the limited displacement of the piezoelectric actuator can be completely solved, so that the application range of the piezoelectric element is greatly enlarged.

또한, 스풀의 위치를 감지하는 위치감지센서가 포함됨에 따라 인가되는 전원의 전압과 주파수에 따른 압전액추에이터의 변위량과 변위속도를 보정할 수 있으므로 동작성 및 신뢰성이 동시에 보장된다. In addition, since the position sensing sensor for sensing the position of the spool is included, the displacement amount and the displacement speed of the piezoelectric actuator can be corrected according to the voltage and frequency of the applied power source, thereby ensuring the same operation and reliability.

도 1은 본 발명의 일 실시예를 도시한 모식도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 모식도.1 is a schematic diagram showing an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram showing another embodiment of the present invention.

본 발명은 밸브몸체의 내부에 구비된 유입유로와 배출유로의 사이 공간에서 유체의 통과 흐름을 단속하는 스풀의 직선 운동을 구조 및 제어가 간편하고 수리 및 교체도 용이한 압전소자를 이용한 압전액추에이터로 제어하는 압전 서보 밸브에 관한 것이다. The present invention relates to a piezoelectric actuator using a piezoelectric element which is simple in structure and control and is easy to repair and replace, in a linear motion of a spool for interrupting a flow of a fluid in a space between an inflow passage and a discharge passage provided in a valve body And more particularly to a piezoelectric servo valve for controlling a piezoelectric actuator.

특히, 본 발명에 따른 압전 서보 밸브는 압전소자의 한정된 변위에 따른 스풀의 직선 운동 스트로크 한계를 보인 종래의 압전방식에 의한 서보 밸브의 문제점을 해소하여 압전소자를 실제로 서보 밸브에 적용 가능하도록 한 것이 특징이다. In particular, the piezoelectric servo valve according to the present invention solves the problem of the conventional servo valve by showing the linear motion stroke limit of the spool according to the limited displacement of the piezoelectric element, so that the piezoelectric element can be actually applied to the servo valve Feature.

이러한 특징은, 밸브몸체와 스풀과 액추에이터 및 컨트롤러로 구성되되, 액추에이터가 압전소자의 압전 운동에 따른 신축을 통해 변위를 발생시키는 압전액추에이터와, 상기 압전액추에이터에서 발생한 변위를 스풀로 전달하여 스풀을 직선 운동시키는 변위전달레버로 이루어진 구성에 의해 달성된다. This feature is achieved by a piezoelectric actuator comprising a valve body, a spool, an actuator, and a controller, wherein the actuator generates displacement by elongating and contracting in accordance with the piezoelectric motion of the piezoelectric element, and a piezoelectric actuator for transmitting the displacement generated in the piezoelectric actuator to the spool, And a displacement transmitting lever for moving the lever.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압전 서보 밸브를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, a piezoelectric servo valve according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압전 서보 밸브는 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 크게 밸브몸체(10)와 스풀(20)과 압전액추에이터(30)와 변위전달레버(40) 및 컨트롤러(50)로 구성된다. 1 and 2, a piezoelectric servo valve according to a preferred embodiment of the present invention includes a valve body 10, a spool 20, a piezoelectric actuator 30, a displacement transmission lever 40, .

먼저, 상기 밸브몸체(10)는 유체가 내부를 따라 통과하는 것이다. First, the valve body 10 passes through the fluid.

이때 밸브몸체(10)에는 유체가 유입되는 유입유로(11)와, 유입유로(11)로 유입된 유체가 배출되는 배출유로(12)가 형성된다. 단, 유입유로(11)와 배출유로(12)는 압전 서보 밸브의 제어 구조에 따라 복수 개로 구성될 수 있다. At this time, the valve body 10 is formed with an inflow passage 11 through which the fluid flows and a discharge passage 12 through which the fluid introduced into the inflow passage 11 is discharged. However, the inflow flow path 11 and the discharge flow path 12 may be formed in a plurality according to the control structure of the piezoelectric servo valve.

다음으로, 상기 스풀(20)은 밸브몸체(10)의 내측에 설치되어 밸브몸체(10)의 유출유로(11)에서 배출유로(12)를 통과하는 유체의 흐름을 단속하는 것이다. The spool 20 is installed inside the valve body 10 to interrupt the flow of the fluid passing through the discharge passage 12 from the discharge passage 11 of the valve body 10. [

즉, 스풀(20)은 밸브몸체(10)의 내측에서 유입유로(11)와 배출유로(12) 사이 공간에 직선 운동 가능하게 설치되어 그 위치에 따라 압전 서보 밸브를 개폐시켜 유입유로(11)에서 유입된 유체가 배출유로(12)로 배출 혹은 배출되지 않게 단속한다.That is, the spool 20 is installed inside the valve body 10 so as to be linearly movable in the space between the inflow passage 11 and the discharge passage 12, and opens and closes the piezoelectric servo valve according to the position, So that the fluid introduced into the discharge passage 12 is not discharged or discharged.

다음으로, 상기 압전액추에이터(30)는 스풀(20)을 직선 운동시키기 위한 변위를 발생시키는 것이다. 즉, 압전액추에이터(30)는 밸브몸체(10)의 일측에 설치되어 외부에서 인가되는 전원에 따라 신축 변위가 발생하는 압전 운동하는 압전소자로 이루어져 신축 변위에 따른 압력을 발생시키는 것이다. Next, the piezoelectric actuator 30 generates a displacement for causing the spool 20 to linearly move. That is, the piezoelectric actuator 30 is provided at one side of the valve body 10 and is made of a piezoelectric element that performs piezoelectric motion in which expansion and contraction is generated according to an external power source, thereby generating a pressure according to the expansion and contraction displacement.

다음으로, 상기 변위전달레버(40)는 압전액추에이터(30)에서 발생한 변위를 스풀(20)로 전달하여 스풀(20)의 직선 운동을 가능하게 하는 것이다. 즉, 변위전달레버(40)는 압전액추에이터(30)의 변위를 링크와 암을 통해 스풀(20)로 전달하여 압전 서보 밸브를 개폐시키는 것이다. Next, the displacement transmitting lever 40 transmits the displacement generated in the piezoelectric actuator 30 to the spool 20 to enable the linear movement of the spool 20. That is, the displacement transmission lever 40 transmits the displacement of the piezoelectric actuator 30 to the spool 20 through the link and the arm, thereby opening and closing the piezoelectric servo valve.

여기서, 도 1과 같이 압전액추에이터(30)는 밸브몸체(10)에 설치된 고정판(31)과, 고정판(31)의 일면 일측에 설치되고 적어도 하나 이상의 압전소자(32a)가 압전 운동 방향이 동일하게 수직으로 다단 적층된 제1압전체(32)와, 고정판(31)의 일면 타측에 설치되고 적어도 하나 이상의 압전소자(33a)가 압전 운동 방향이 동일하게 수직으로 다단 적층된 제2압전체(33)로 구성될 수 있다. 1, the piezoelectric actuator 30 includes a fixed plate 31 provided on the valve body 10 and at least one piezoelectric element 32a provided on one side of the fixed plate 31 and having the same piezoelectric motion direction And a second piezoelectric member 33 provided on the other side of one side of the fixing plate 31 and having at least one piezoelectric element 33a stacked vertically in the same vertical direction of piezoelectric motion Lt; / RTI >

즉, 제1압전체(32)와 제2압전체(33)는 고정판(31)에 일단이 지지되어 인가되는 전원에 따라 타단을 통해 고정판(31)의 반대측으로 변위가 발생하게 된다. That is, one end of the first piezoelectric body 32 and the second piezoelectric body 33 are supported by the fixing plate 31, and displacement occurs to the opposite side of the fixing plate 31 through the other end according to a power source applied thereto.

이때 변위전달레버(40)는 제1압전체(32)와 스풀(20)의 일단 사이에 연결되고 링크(41a)와 암(41b)에 의한 다관절 구조로 이루어진 제1레버(42)와, 제2압전체(33)와 스풀(20)의 타단을 연결하고 링크(43a)와 암(43b)에 의한 다관절 구조로 이루어진 제2레버(44)로 구성된다. At this time, the displacement transmission lever 40 includes a first lever 42 connected between the first piezoelectric body 32 and one end of the spool 20 and having a multi-joint structure by the link 41a and the arm 41b, 2 piezoelectric element 33 and the other end of the spool 20 and has a poly-arcuate structure formed by a link 43a and an arm 43b.

즉, 제1압전체(32)에 전원이 인가되면 제1압전체(32)에서 하방 수직으로 변위가 발생하고 이를 제1레버(42)가 링크(41a)와 암(41b)을 통해 스풀(20)의 일단으로 전달하여 스풀(20)이 일방향으로 직선 운동하게 된다. 이때 제2압전체(33)로는 전원이 차단된 상태이므로 제2레버(43)는 스풀(20)에 의해 일방향으로 견인되게 된다. That is, when power is applied to the first piezoelectric body 32, the first piezoelectric body 32 is vertically downwardly displaced, and the first lever 42 is displaced downward from the first piezoelectric body 32 through the link 41a and the arm 41b, So that the spool 20 linearly moves in one direction. At this time, the second lever 43 is pulled in one direction by the spool 20 because the power is cut off to the second piezoelectric body 33.

그리고 제2압전체(33)에 전원이 인가되면 제2압전체(33)에서 하방 수직으로 변위가 발생하고 이를 제2레버(44)가 링크(43a)와 암(43b)을 통해 스풀(20)의 일단으로 전달하여 스풀(20)이 타방향으로 직선 운동하게 된다. 이때 제1압전체(32)로는 전원이 차단된 상태이므로 제1레버(42)는 스풀(20)에 의해 타방향으로 견인되게 된다. When power is applied to the second piezoelectric member 33, the second piezoelectric member 33 is vertically downwardly displaced, and the second lever 44 is displaced downward from the second piezoelectric member 33 via the link 43a and the arm 43b. And the spool 20 linearly moves in the other direction. At this time, the first lever 42 is pulled in the other direction by the spool 20 because the first piezoelectric body 32 is in a state in which the power is cut off.

따라서 제1압전체(32) 혹은 제2압전체(33)에서 선택적으로 변위가 발생하면서 제1레버(42) 혹은 제2레버(43)에 의해 스풀(20)이 일방향 혹은 타방향으로 직선 운동하여 압전 서보 밸브를 통과하는 유체를 단속하게 된다. The spool 20 linearly moves in one direction or the other direction by the first lever 42 or the second lever 43 while a displacement is selectively generated in the first piezoelectric body 32 or the second piezoelectric body 33, The fluid passing through the servo valve is interrupted.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이 압전액추에이터(30)는 밸브몸체(10)에 설치된 고정봉(34)과, 고정봉()의 중간에 고정 설치된 중간판(37)과, 중간판(37)을 기준으로 고정봉(34)의 일측에 외삽되고 적어도 하나 이상의 압전소자(35a)가 수평으로 다단 적층된 제1압전체(35)와, 중간판(37)을 기준으로 고정봉(34)의 길이방향을 따라 타측에 외삽되고 적어도 하나 이상의 압전소자(36a)가 수평으로 다단 적층된 제2압전체(36)로도 구성될 수 있다. 2, the piezoelectric actuator 30 includes a fixed rod 34 provided on the valve body 10, an intermediate plate 37 fixed to the middle of the fixed rod, a middle plate 37, A first piezoelectric body 35 extrapolated to one side of the fixing rod 34 and having at least one piezoelectric element 35a stacked in a multi-stage manner horizontally with respect to the intermediate plate 37, And at least one piezoelectric element 36a may be constructed as a second piezoelectric body 36 which is horizontally multi-layered.

즉, 인가되는 전원에 따라 제1압전체(35)는 중간판(37)과 반대측인 고정봉(34)의 일측 방향으로 변위가 발생하고 제2압전체(36)는 중간판(37)는 반대측인 고정봉(34)의 타측 방향으로 변위가 발생하게 된다. That is, depending on the applied power source, the first piezoelectric body 35 is displaced in one direction of the fixed rod 34 opposite to the intermediate plate 37, and the second piezoelectric body 36 is displaced in the direction Displacement occurs in the other direction of the fixing rod 34. [

이때는 변위전달레버(40)는 제1압전체(35)와 스풀(20)의 일단 사이에 연결되고 링크(45a)와 암(45b)에 의한 다관절 구조로 이루어진 제1레버(46)와, 제2압전체(36)와 스풀(20)의 타단을 연결하고 링크(47a)와 암(47b)에 의한 다관절 구조로 이루어진 제2레버(48)로 구성된다. At this time, the displacement transmitting lever 40 is connected to the first lever 46, which is connected between the first piezoelectric body 35 and one end of the spool 20 and has a multi-joint structure by the link 45a and the arm 45b, And a second lever 48 having a polygonal structure by connecting the second piezoelectric element 36 and the other end of the spool 20 and having a link 47a and an arm 47b.

즉, 제1압전체(35)에 전원이 인가되면 제1압전체(35)에서 수평 일측 방향으로 변위가 발생하고 이를 제1레버(46)가 링크(45a)와 암(45b)를 통해 스풀(20)의 일단으로 전달하여 스풀(20)이 일방향으로 직선 운동하게 된다. 이때 제2압전체(36)로는 전원이 차단된 상태이므로 제2레버(48)는 스풀(20)에 의해 일방향으로 견인되게 된다. That is, when power is applied to the first piezoelectric body 35, a displacement occurs in the horizontal direction of the first piezoelectric body 35 and the first lever 46 is displaced in the horizontal direction by the spool 20 So that the spool 20 linearly moves in one direction. At this time, since the power is cut off to the second piezoelectric body 36, the second lever 48 is pulled in one direction by the spool 20.

그리고 제2압전체(36)에 전원이 인가되면 제2압전체(36)에서 수평 타측 방향으로변위가 발생하고 이를 제2레버(48)가 링크(47a)와 암(47b)를 통해 스풀(20)의 일단으로 전달하여 스풀(20)이 타방향으로 직선 운동하게 된다. 이때 제1압전체(35)로는 전원이 차단된 상태이므로 제1레버(46)는 스풀(20)에 의해 타방향으로 견인되게 된다. When power is applied to the second piezoelectric member 36, a displacement occurs in the second piezoelectric member 36 in the horizontal direction and the second lever 48 is displaced in the direction of the other side of the spool 20 via the link 47a and the arm 47b. And the spool 20 linearly moves in the other direction. At this time, the first lever 46 is pulled in the other direction by the spool 20 since the first piezoelectric body 35 is in a state in which the power is cut off.

마지막으로, 상기 컨트롤러(50)는 압전액추에이터(30)에 인가되는 전원을 제어하여 스풀(20)의 위치에 따른 압전 서보 밸브의 개폐를 결정하는 것이다. Finally, the controller 50 controls the power applied to the piezoelectric actuator 30 to determine the opening and closing of the piezoelectric servo valve according to the position of the spool 20.

이때 컨트롤러(50)는 압전액추에이터(30)에 인가되는 전원의 전압과 주파수를 각각 제어함으로써 압전액추에이터(30)의 변위량과 변위속도를 각각 제어할 수 있다. At this time, the controller 50 can control the displacement amount and the displacement speed of the piezoelectric actuator 30 by controlling the voltage and frequency of the power source applied to the piezoelectric actuator 30, respectively.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압전 서보 밸브는 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 스풀(20)의 위치를 감지하는 위치감지센서(60)가 더 포함될 수 있다. 1 and 2, the piezoelectric servo valve according to a preferred embodiment of the present invention may further include a position sensing sensor 60 for sensing the position of the spool 20. [

상기 위치감지센서(60)는 변위전달레버(40)를 구성하는 제1레버(42,46)와 제2레버(44,48)에 각각 설치되어 스풀(20)의 직선 운동에 따라 스풀(20)의 위치정보를 획득하여 컨트롤러(50)로 피드백하게 된다. The position sensing sensor 60 is installed in each of the first and second levers 42 and 46 and the second lever 44 and 48 constituting the displacement transmission lever 40 and is connected to the spool 20 And feeds back the information to the controller 50. [

그러면 컨트롤러(50)는 위치감지센서(60)로부터 입력받은 스풀(20)의 위치정보를 이용하여 압전액추에이터(30)로 인가되는 전원의 전압과 주파수에 따른 압전액추에이터(30)의 변위량과 변위속도를 보정하게 된다. The controller 50 calculates the displacement amount of the piezoelectric actuator 30 according to the voltage and frequency of the power source applied to the piezoelectric actuator 30 using the positional information of the spool 20 received from the position sensing sensor 60, .

따라서 컨트롤러(50)를 통해 압전액추에이터(30)에 인가되는 전원에 따른 스풀(20)의 이동거리와 이동속도를 정밀하게 제어할 수 있으므로 압전 서보 밸브의 작동성 및 신뢰성을 동시에 보장할 수 있다. Therefore, the moving distance and the moving speed of the spool 20 can be precisely controlled according to the power applied to the piezoelectric actuator 30 through the controller 50, so that the operability and reliability of the piezoelectric servo valve can be ensured at the same time.

상기한 실시예는 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야에 대한 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형된 다른 실시예가 가능하다. The above-described embodiments are merely illustrative, and various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위에는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 상기의 실시예뿐만 아니라 다양하게 변형된 다른 실시예가 포함되어야 한다. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should include not only the above embodiments but also various other modified embodiments according to the technical idea of the invention described in the following claims.

10: 밸브몸체
11: 유입유로
12: 배출유로
20: 스풀
30: 압전액추에이터
31: 고정판
32, 35: 제1압전체
32a, 33a: 압전소자
33, 36: 제2압전체
35a, 36a: 압전소자
34: 고정봉
37: 중간판
40: 변위전달레버
41a, 43a, 45a, 47a: 링크
41b, 43b, 45b, 47b: 암
42, 46: 제1레버
44, 48: 제2레버
50: 컨트롤러
60: 위치감지센서10: valve body
11: Inflow channel
12: Exhaust flow path
20: spool
30: Piezoelectric actuator
31: Fixing plate
32, 35: first piezoelectric body
32a, 33a: piezoelectric element
33, 36: second piezoelectric body
35a, 36a:
34: Fixing rod
37: Intermediate plate
40: Displacement transmission lever
41a, 43a, 45a, 47a: Link
41b, 43b, 45b, 47b:
42, 46: first lever
44, 48: second lever
50: Controller
60: Position sensor

Claims (6)

유체가 통과하는 유입유로와 배출유로가 구비된 밸브몸체;
상기 유입유로와 배출유로의 사이 공간에서 직선 운동 가능하게 설치되어 위치에 따라 상기 유체의 통과 흐름을 단속하는 스풀;
상기 밸브몸체의 일측에 구비되고 외부에서 인가되는 전원에 따라 압전 운동하는 압전소자로 이루어져 변위를 발생시키는 압전액추에이터;
상기 압전액추에이터와 상기 스풀의 사이에 설치되어 상기 압전액추에이터에서 발생하는 변위를 확대시켜 상기 스풀로 전달하여 상기 스풀을 직선 운동시키는 변위전달레버; 및
상기 압전액추에이터에 인가되는 전원을 제어하여 상기 스풀의 위치를 결정하는 컨트롤러;로 구성되는 것을 특징으로 하는 압전 서보 밸브. A valve body having an inflow passage and a discharge passage through which fluids pass;
A spool installed to be linearly movable in a space between the inflow passage and the discharge passage so as to control the flow of the fluid according to the position;
A piezoelectric actuator provided on one side of the valve body and configured to generate a displacement by a piezoelectric element that performs a piezoelectric motion according to an external power source;
A displacement transmission lever provided between the piezoelectric actuator and the spool to enlarge a displacement generated in the piezoelectric actuator and transmit the displacement to the spool to linearly move the spool; And
And a controller for controlling the power applied to the piezoelectric actuator to determine the position of the spool. 제1항에 있어서,
상기 압전액추에이터는
상기 밸브몸체에 설치된 고정판과, 상기 고정판의 일면 일측에 설치되고 적어도 하나 이상의 압전소자가 압전 운동 방향이 동일하게 수직으로 다단 적층된 제1압전체와, 상기 고정판의 일면 타측에 설치되고 적어도 하나 이상의 압전소자가 압전 운동 방향이 동일하게 수직으로 다단 적층된 제2압전체로 구성되고,
상기 변위전달레버는
상기 제1압전체와 상기 스풀의 일단 사이에 연결되고 링크에 의한 다관절 구조로 이루어져 상기 제1압전체의 압전 운동에 따라 상기 스풀을 일방향으로 직선 운동시키는 제1레버와, 상기 제2압전체와 상기 스풀의 타단 사이에 연결되고 링크에 의한 다관절 구조로 이루어져 제2압전체의 압전 운동에 따라 상기 스풀을 타방향으로 직선 운동시키는 제2레버로 구성되는 것을 특징으로 하는 압전 서보 밸브. The method according to claim 1,
The piezoelectric actuator
A first piezoelectric member provided on one side of the fixed plate and having at least one piezoelectric element stacked vertically in the same vertical direction with a same piezoelectric motion direction, and a second piezoelectric member provided on the other side of the fixed plate, Wherein the elements are constituted by a second piezoelectric body in which piezoelectric motive directions are vertically stacked vertically equally,
The displacement transmission lever
A first lever connected between one end of the first piezoelectric body and one end of the spool and having a multi-joint structure by a link and linearly moving the spool in one direction according to the piezoelectric motion of the first piezoelectric body, And a second lever which is connected between the other ends of the link and has a multi-joint structure by a link and linearly moves the spool in the other direction according to the piezoelectric motion of the second piezoelectric body. 제1항에 있어서,
상기 압전액추에이터는
상기 밸브몸체에 설치된 고정봉과, 상기 고정봉의 중간에 고정 설치된 중간판과, 상기 중간판을 중심으로 상기 고정봉의 일측에 외삽되고 상기 고정봉의 일측 방향으로 변위를 발생시키는 적어도 하나 이상의 압전소자가 수평으로 다단 적층된 제1압전체와, 상기 중간판을 중심으로 상기 고정봉의 타측에 외삽되고 상기 고정봉의 타측 방향으로 변위를 발생시키는 적어도 하나 이상의 압전소자가 수평으로 다단 적층된 제2압전체로 구성되고,
상기 변위전달레버는
상기 제1압전체의 단부와 상기 스풀의 일단 사이에 연결되고 링크에 의한 다관절 구조로 이루어져 상기 제1압전체의 압전 운동에 따라 상기 스풀을 일방향으로 직선 운동시키는 제1레버와, 상기 제2압전체의 단부와 상기 스풀의 타단 사이에 연결되고 링크에 의한 다관절 구조로 이루어져 상기 제2압전체의 압전 운동에 따라 상기 스풀을 타방향으로 직선 운동시키는 제2레버로 구성되는 것을 특징으로 하는 압전 서보 밸브. The method according to claim 1,
The piezoelectric actuator
At least one piezoelectric element that is extrapolated to one side of the fixed rod around the intermediate plate and generates displacement in one direction of the fixed rod is disposed horizontally And a second piezoelectric body extruded on the other side of the fixed bar around the intermediate plate and having at least one piezoelectric element that generates displacement in the other direction of the fixed bar is stacked in a multi-
The displacement transmission lever
A first lever connected between an end of the first piezoelectric body and one end of the spool and having a polygonal structure by a link and linearly moving the spool in one direction according to the piezoelectric motion of the first piezoelectric body, And a second lever connected between the end of the spool and the other end of the spool and having a multi-joint structure by a link, and linearly moving the spool in the other direction according to the piezoelectric motion of the second piezoelectric body. 제1항에 있어서,
상기 컨트롤러는
상기 전원의 전압 제어를 통해 상기 압전액추에이터의 변위량을 조절하여 상기 스풀의 이동거리를 결정하는 것을 특징으로 하는 압전 서보 밸브. The method according to claim 1,
The controller
Wherein the moving distance of the spool is determined by adjusting a displacement amount of the piezoelectric actuator through voltage control of the power source. 제1항에 있어서,
상기 컨트롤러는
상기 전원의 주파수 제어를 통해 상기 압전액추에이터의 변위속도를 조절하여 상기 스풀의 이동속도를 결정하는 것을 특징으로 하는 압전 서보 밸브. The method according to claim 1,
The controller
Wherein the moving speed of the spool is determined by adjusting a displacement speed of the piezoelectric actuator through frequency control of the power supply. 제1항에 있어서,
상기 변위전달레버에 설치되어 상기 스풀의 위치를 감지하는 위치감지센서가 더 포함되어 상기 컨트롤러가 상기 스풀의 위치정보를 피드백 받아 상기 스풀의 이동거리와 이동속도를 결정하는 상기 전원의 전압과 주파수를 보정하는 것을 특징으로 하는 압전 서보 밸브.The method according to claim 1,
The controller may further include a position sensor installed on the displacement transmission lever to sense a position of the spool. The controller receives feedback information on the position of the spool and calculates a voltage and a frequency of the power supply, And the piezoelectric servo valve is calibrated.
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