KR100208842B1 - 공기압구동 유압펌프가 구성된 유압실린더 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 클램프 및 압착용등으로 사용되는 실린더에서 공기압으로 작동, 제어되어 부하에 따라 가변토출되는 펌프의 기능으로, 소용량으로도 큰 힘을 발생시키고 에너지를 절약하는 기능과 유압시스템의 단점인 배관에서와 누유를 없애도록 유압실린더(1)와 유압밸브(3) 및 축압기(4)와 공기압구동 유압펌프(2)를 직열조합 모듈화한 장치이다.

즉, 펌프의 특성상 유압유의 토출량에는 관계없이 저 부하시에는 저압의 공기만을 소모하고 부하시는 고압의 공기를 소모하는 특성에 따라 압축공기량을 줄이고, 크기에 비해 큰 힘을 발생시킬 수 있고, 유압유의 누유도 없게하며, 설치도 용이하도록 모듈화 한 것이다.

Description

공기압구동 유압펌프가 구성된 유압실린더 장치

제1a도는 본 발명 공기압구동 유압펌프의 성능곡선도.

제1b도는 본 발명 장치도.

제2a도는 본 발명 장치의 작동도.

제2b도는 본 발명 장치의 작동도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 유압실린더 2 : 공기압구동 유압펌프

3 : 공기압작동 유압밸브 4 : 축압기(accumulator)

5 : 실린더 피스톤 6 : 밸브 스풀

7 : 피스톤 8 : 흡입측 체크밸브

9 : 토출측 체크밸브 10 : 오일튜브

11 : 밸브 피스톤 12 : 에어 솔레노이드 밸브

13 : 에어 솔레노이드 밸브 14 : 공기 조절밸브

15 : 에어 압력 레귤레이터 16 : 스프링

17 : 스프링 18 : 피스톤 로드

본 발명은 압력에 따라 가변 토출하는 특성을 가진 공기압구동유압펌프와 유압실린더를 조합하여 모듈화 함으로써 공기압으로 작동되면서도 큰 힘을 발휘하는 소형 유압실린더 장치로서 기존 공기압 실린더 보다 공기의 소비량이 적으면서 유압실린더의 특성인 고출력, 소형화 및 제어안정성을 가능케 한 것이다.

일반적으로 각종 산업현상에서 사용중인 공압시스템, 유압시스템 및 공.유압시스템의 사용상의 단점은 다음과 같다고 하겠다.

첫째 : 공압실린더는 중앙집중식 압축기에서 압축 공기를 공급받으므로 이송속도에는 제한을 적게 받았으나 저부하와 고부하에 관계없이 고부하에 맞추어 실린더 직경을 사용하여 저부하시에도 고부하때와 같이 많은 압축공기를 소모했다.

둘째 : 유압실린더는 공기압 실린더보다 고압을 사용하므로 작은 실린더 직경으로도 큰 힘을 냈으나 유압펌프의 특성이 회전수에 따라 토출량이 정해지므로 부하에 관계없이 고압시의 토출량에 맞추어 펌프를 사용해야하며, 또한, 유압장치는 구조상 배관라인의 누유의 우려가 높았다.

셋째 : 일반적으로 공.유압 부스터는 공기압을 이용하여 유압유가 들어간 증압기를 가동시켜 고유압으로 변환시키는 배력장치이나 부스터가 한 번만 왕복 운동하기 때문에 증압 이송 유량이 적은 페단이 있어 그 용도에 제한을 받았다.

상기의 종래 시스템의 단점을 극복한 획기적인 고기능의 에너지 절약형의 공기압구동 유압펌프 부착 유압실린더의 메카니즘 및 작동원리는 다음과 같다.

본 발명은 유압실린더와 밸브 및 펌프가 일대일(1:1)로 직열 연결되어 실린더 부하에 따라 펌프가 즉시 반응하여 압축공기를 절약할 수 있도록 했다.(펌프는 구조상 유압부분에 체크밸브의 기능이 내장되어 펌프의 실린더의 왕복 이동마다 유압유를 토출한다) 즉, 적은 부하만 걸릴때는 펌프내 실린더의 공기압이 저압이 되어 저압의 유압유가 토출되고 실린더의 부하가 높을 때는 펌프내의 공기압도 최대압력이 되어 고압의 유압유가 토출된다.

따라서 본 발명은 기존 공기압실린더나 유압실린더보다 에너지가 절약되고 공기유압 부스터보다 소형화되고, 더 광범위하게 사용할 수 있다.

제1b도는 본 발명의 전제구조 및 관련 회로도로써 피스톤(5)을 내장한 실린더(1), 스풀(6), 스프링(17), 피스톤(11)을 내장한 밸브(3), 피스톤(7), 스프링(16)을 내장한 축압기(accumulator)(4), 흡입용체크밸브(8), 배출용 체크밸브(9)를 내장한 공기압구동유압펌프(2)로 모듈화 되어 있으며, 여기에 밸브(3)을 조작하기 위한 에어솔레노이드(12)와, 실린더(1)의 피스톤(5) 속도를 제어하는 에어 유량조절밸브(14), 실린더(1)의 피스톤(5) 압력을 제어하는 에어압력레귤레이터(15)로 구성되어 있다.

상기 모듈화 장치는 외부에서 공급되는 공기압으로 인한 힘과, 내부의 유압작동유로써 작동하게 되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명장치의 작동 메카니즘은 제2a도에서와 같이 공기압이 압력 레귤레이터(15)를 통하여 설정된 압력으로 공급되어 솔레노이드밸브(13)을 통하여 유량조절밸브(14)에서 유량이 제어되어 펌프(2)로 흐르게 된다. 이때 펌프(2)는 구동되어 축압기(4)에 있는 유압 작동유를 흡입 체크밸브(8)을 통하여 흡입하여 배출체크밸브(9)를 통하여 토출하면 오일튜브(10)을 통하여 밸브(3)과 실린더(1)로 흐르게 된다. 그러나 밸브(3)에는 스풀(6)이 통로를 막고 있어 흐르지 못하고, 유압실린더(1) 내부의 실린더 피스톤(5)의 피스톤로드(18) 방향으로 유입되어 피스톤(5)이 이동(후진)하게 된다.

제2b도에서 솔레노이드밸브(12)의 작동으로 공기압이 밸브(3)의 피스톤(11)을 밀게 되어 스풀(6)이 이동하면, 오일튜브(10)의 오일이 피스톤(5)를 사이에 두고 피스톤로드(18)의 반대쪽으로도 동시에 공급되어 피스톤(5)의 양쪽에 동일한 압력의 유압유가 작동되고 이때 피스톤(5)의 로드(18)보다 피스톤(5)의 로드(18) 반대쪽에 유압을 받는 단면적이 훨씬 크기 때문에 피스톤(5)은 전진한다. 다시 솔레노이드밸브(12)가 원위치 되어 공기압이 밸브(3)로 공급되지 않고 배기되면, 밸브피스톤(11)은 스프링(17)의 작용에 의해 후진된다. 이때 스풀(6)도 후진되어 오일튜브(10)와 밸브(3)의 유압유의 흐름이 정지되면 유압유는 실린더 피스톤(5)의 우측(후진방향)에 있던 유압유는 화살표와 같이 축압기(4)로 유입되고, 축압기피스톤(7)은 축압기스프링(16)을 밀어낸다.

따라서 본 발명은 유압실린더와 공기압구동 유압펌프 및 제어밸브와 축압기(accumulator)를 조합하여 공기압으로 구동 및 제어되는 모듈화된 장치로써 기준 클램프 용도로 쓰이는 공기압 실린더보다 소형이면서 고압 및 에너지 절약(공기소모량이 적음) 효과가 있으며 유압장치부 유압실린더 보다 구조가 간단하여 설치가 간편하고 경제적이며, 축압기가 펌프의 흡입측에 예압을 발생케 하여 유압유의 흡입을 원활히 하게 하고, 유압작동유의 누유도 거의 없는 장치로써 설치 공간에 제한받는 치공구 장치나 또는 대용량의 압축공기를 사용시 절약시킬 수 있게 되는 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 피스톤(5)을 내장한 실린더(1) 전방에 스풀(6)과 스프링(17) 및 피스톤(11)을 내장한 밸브(3)를 구성하고, 상기 밸브(3) 일측에는 피스톤(7)과 스프링(16)을 내장한 축압기(4)를 구성하고, 밸브(3) 전방에는 흡입용 체크밸브(8)와 배출용 체크밸브(9)를 내장한 공기압구동 유압펌프(2)를 일체화되게 하여서 된 공기압구동 유압펌프가 구성된 유압실린더 장치.
2. 제1항에 있어서, 실린더(1)와 밸브(3) 및 축압기(4)를 일체화되게 구성하여서 된 공기압구동 유압펌프가 구성된 유압실린더 장치.
3. 제1항 및 제2항에 있어서 축압기(4)의 외부에 공기압밸브를 연결하여서 된 공기압구동 유압펌프가 구성된 유압실린더 장치.

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