KR100297591B1

KR100297591B1 - 고속유압실린더장치

Info

Publication number: KR100297591B1
Application number: KR1019980005623A
Authority: KR
Inventors: 김철수; 김용천
Original assignee: 김철수; 김용천
Priority date: 1998-02-23
Filing date: 1998-02-23
Publication date: 2001-10-25
Also published as: KR980009969A

Abstract

본 발명은 피스톤의 승하강시 보조유압실의 가압으로 승하강을 신속히 하여 왕복속도를 증가시키어 생산성을 향상시킬 수 있고 동시에 구조의 단순화로 효율성을 극대화 시킬 수 있도록 한 고속 유압실린더장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 구현하기 위하여 실리더(1)상에 별도로 결합되어 유압실을 갖는 실린더헤드(2)와, 유압실(4)과 다수의 순환관(6)으로 연통되도록 한 오일탱크(5)와, 실린더(1)와 피스톤(3)사이에 상하로 형성한 보조유압실(7)(7')과, 유압실(4)내에서 승하강하면서 각 포트를 개폐하도록 설치한 방향제어밸브(12)와, 방향제어밸브(12)와 실린더헤드(2)사이에 상하로 형성하되,연통되도록 유통로(3a)를 형성한 보조유압실(13)(13')과, 오일탱크(5)와 탱크라인(16')으로 연결된 펌프(9)의 작동으로 오일탱크(5)에 저장된 오일은 신호에 따라 유기적으로 입출되도록 콘트롤장치부(V)로 구성하므로서 피스톤의 승하강시 보조유압실에 의하여 이동을 가속시키어 승하강을 신속히 하여 왕복속도를 증가시키어 생산성을 향상시킬 수 있고 동시에 구조의 단순화로 경제성을 갖으며, 특히 프레스, 진동발생장치등 유압실린더장치의 용도를 극대화 시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

고속 유압실린더장치

본 발명은 유압실린더에 유압회로변환장치 및 가속장치부를 구비하여 피스톤의 저부하 이동속도를 빠르게 증가시키면서 간단하고 경제적으로 제작하여 효율성을 극대화 시키도록 한 고속 유압실린더장치에 관한 것이다.

일반적으로 대용량 유압실린더장치는 메인실린더의 피스톤 하강시 유량을 보충하고 펌프의 용량을 줄이기 위하여 필요한 키커실린더,프리필밸브,카운터 밸런스밸브 등의 여러기구 및 장치를 유압실린더장치의 외부에 별도로 설치하여 사용되고 있으며, 2개이상의 키커실린더의 설치시 키커실린더 동조회로 및 프리필밸브의 용량 등 여러 가지 추가적인 기술구성이 필요로 하고 피스톤의 저부하 하강시 각 밸브의 반응속도와 각 밸브의 특성에 따른 왕복운동이 제한이 있어 피스톤의 저부하 하강시 속도도 피스톤 또는 램의 자유낙하 속도이상으로 작동하기가 어렵다.

본 발명은 상기한 종래의 유압실린더의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 구체적으로는 종래의 유압실린더를 작동시키는 용량의 펌프를 사용하면서 피스톤의 승하강시 보조유압실의 가압으로 승하강을 신속히 하여 왕복속도를 증가시키고 실린더내에서 유기적으로 오일의 입출을 제어시키므로서 생산성을 향상시킬 수 있고 동시에 외부 밸브, 키커실린더 등의 부가적인 장치가 필요없어 구조의 단순화로 효율성을 극대화 시킬 수 있도록 한 고속 유압실린더장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 구현하기 위한 기술적인 구성을 살펴보면,

실린더의 한측에 유압실이 형성되고 입출단에 별도의 펌프 및 제어기능을 갖는 밸브등이 구비되어 오일의 가압에 따라 피스톤이 왕복운동되도록 한 유압실린더에 있어서,

피스톤의 상부에 형성된 유압실과 다수의 순환관으로 연통되도록 한 오일탱크와, 실린더와 피스톤사이에 상하로 형성한 보조유압실과, 펌프의 작동으로 회로변경부를 거쳐 보조유압실에 오일이 각각 입출되도록 한 공급라인과, 유압실에서 오일의 입출을 제어하도록 설치한 방향제어밸브과, 방향제어밸브과 실린더사이에 상하로 형성한 보조유압실과, 펌프의 작동으로 공급되는 오일이 콘트롤장치부에 의하여 유기적으로 각 포트에 입출이 제어되도록 함과, 상기 콘트롤장치부는 회로변경부를 거쳐 각 보조유압실에 오일이 각각 입출되도록 한 공급라인과, 피스톤이 위치한 상부의 보조유압실에 연결되는 공급라인에 설치되어 피스톤이 가압시 순간적으로 상승되는 압력의 신호를 받아 회로변경부를 작동시키는 압력스위치와, 피스톤의 승,하강에 따라 오일의 입출을 제어 변환되도록 피스톤의 상,하사점을 감지하도록 구비한 감지센서로 구성하여 긴 스토로크를 갖는 피스톤 경우에도 자유하강속도를 크게 증가시키어 피스톤의 왕복속도를 증가시키도록 함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징은 실린더내에 단턱면을 형성하고 피스톤이 이에 걸려지도록 단턱면을 형성하여 그 사이에 형성한 보조유압실과, 피스톤상에 형성한 유압실에서 오일의 입출을 제어하도록 설치한 방향제어밸브과, 방향제어밸브과 실린더사이에 상하로 형성한 보조유압실과, 펌프의 작동으로 회로변경부를 거쳐 상기 보조유압실 및 유압실에 오일이 각각 입출되도록 한 공급라인과, 유압실의 한측에 오일을 보충으로 가압시키도록 한 보일보충장치로 구성함을 특징으로 한다.

도 1 - 본 발명에 따른 전체적인 구성을 보인 단면도

도 2 - 본 발명의 하강상태를 보인 단면도

도 3 - 본 발명의 승강 상태를 보인 단면도

도 4 - 본 발명의 다른 실시예를 보인 단면도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1:실린더 2:실린더헤드

3:피스톤 4:유압실

5:오일탱크 6:순환관

7,7'13.13':보조유압실 9:펌프

10,14:회로변경부 11,11'15,15':공급라인

12:방향제어밸브 16,16':라인

17:압력스위치 18,18':감지센서

본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 의하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 전체구성을 보인 단면도로서, 이를 참조로 하여 설명하면, 실린더의 한측에 유압실이 형성되고 입출단에 별도의 펌프 및 제어기능을 갖는 밸브등이 구비되어 오일의 가압에 따라 피스톤이 왕복운동되도록 한 유압실린더에 있어서,

실린더(1)의 상부에 일체로 결합되는 실린더헤드(2)내에 유압실(4)을 형성하고 유압실(4)에 충분한 오일이 신속히 입출되도록 유압실(4)과 다수의 순환관(6)으로 연통되도록 오일탱크(5)를 구비하며, 실린더(1)와 피스톤(2)사이에 단턱면(a)(b)을 형성하여 오일이 유입되어 피스톤(2)을 가속시킬 수 있도록 상하로 각각 보조유압실(7)(7')를 형성한다.

상기 유압실(4)의 내벽을 따라 전후진하면서 오일의 각 포트를 유기적으로 제어하도록 관체형상의 방향제어밸브(12)을 구비하고, 방향제어밸브(12)과 실린더헤드(3)에 상하로 단턱면(c)(d)을 형성하여 오일이 유입되어 피스톤(2)을 가속시킬 수 있도록 상하로 각각 보조유압실(13)(13')를 형성한다.

또한 오일탱크(5)와 탱크라인(16')으로 연결된 펌프(9)가 모타(8)에 의한 작동으로 오일탱크(5)에 저장된 오일은 콘트롤장치부(V)의 신호에 의하여 유기적으로 각 포트에 입출되도록 구성한다.

그리고 상기 콘트롤장치부는 주공급라인(15)과 연통라인(16)에 각각 연결한 회로변환부(10)(16)를 통해 공급라인(11)(11')을 따라 보조유압실(7)(7')의 포트에 각각 연결하여 입출되도록 함과, 주공급라인(15)과 연통라인(16)에 각각 연결한 또 다른 회로변환부(14)를 거쳐 하부유압실(13')로 공급되도록 연결하고 유압실(4)에 공급라인(15)을 통해 직접 공급되면서 동시에 유통로(3a)를 거쳐 상부보조유압실(13)로 입출되도록 함과,

또한 피스톤(2)이 위치한 상부의 보조유압실(7)에 연결되는 공급라인(11)과 회로변경부(14) 사이에는 피스톤(2)이 물체를 가압시 순간적으로 상승되는 압력을 전기적인 신호를 받아 회로변경부(14)를 작동시키어 회로를 변경시키도록 압력스위치(17)를 연결한다,

한편, 피스톤(2)의 승,하강에 따라 유기적으로 오일의 입출을 제어 변환되도록 하기 위하여 피스톤(2)의 상,하사점을 감지하도록 감지센서(18)(18')를 설치한다.

이와같이 구성한 본 발명에 대한 작용효과를 설명하면,

도 1에서와 같이 피스톤(3)은 상사점에 위치한 상태이고 실린더헤드(3)내의 유압실(4)에 설치한 방향제어밸브(12)은 하방으로 위치하여 오일탱크(5)와 연통된 상태에서 모타(8)에 의해 펌프(9)를 구동시키면 오일탱크(5)의 오일이 탱크라인(16')을 통해 펌프(9)에 의하여 강제적으로 주공급라인(15)을 거쳐 유압실(4)의 포트로 공급되어지나 방향제어밸브(12)에 의하여 차단되어 유압실(4)로 오일이 공급되지 못하고 유통로(3a)를 거쳐 상부의 보조유압실(13)로 유입되어져 방향제어밸브(12)에 형성한 단턱면(c)을 가압시키어 방향제어밸브(12)이 하방으로 눌러 오일탱크(5)에 연결한 순환관(6)의 포트가 개방되므로서 오일탱크(5)의 오일이 다수의 순환관(6)을 통하여 일시적으로 충분하게 유압실(4)로 공급된다.

동시에 충분한 오일공급으로 자유 낙하되는 피스톤(3)이 제어받지 않고 하강되면 펌프(9)에 의해 강제 공급되는 오일이 회로변경부(10)에서 설정된 P-B, A-T로 연결된 상태에 의해 상부 보조유압실(7)로 통하는 공급라인(11)을 거쳐 상부 보조유압실(7)에 공급되어 단턱면(a)을 가입시킴에 따라 자유 하강하는 피스톤(2)을 가속시키므로서 피스톤(2)이 자유 하강지점까지 신속히 하강하여 가압되는 물체에 접촉하여 가압이 시작된다.

도 2의 하강상태를 보인 단면도에서와 같이 가공물체에 가압이 시작되면 보조유압실(7)에 미치는 유압의 힘으로만 충분하지 못하게 되어 상기 피스톤(2)에 위치한 상부 보조유압실(7)로 통하는 공급라인(11)에 순간적으로 압력상승이 일어나고 이 공급라인(11)에 설치한 압력스위치(17)가 감지하여 전기적인 신호에 따라 회로변경부(14)에서 P'-B'로 회로를 바꾸어 주면, 방향제어밸브(12)의 측면부에 형성한 하부 보조유압실(13')로 연결되는 공급라인(15')을 거쳐 공급되어 그 가압되는 압력이 방향제어밸브(12)에 작용하는데 이때 상,하 단턱면(c)(d)에 동시에 가압되어지나 하부 단턱면(d)이 상부 단턱면(c)보다 가압면적이 넓어 가압 힘이 커서 방향제어밸브(12)를 상부로 상승시키어 줌에 따라 오일탱크(5)의 오일이 공급되는 순환관(6)의 포트를 차단시키고 동시에 펌프(9)로 공급되는 오일이 유압실(4)로 공급되는 포트가 개방되므로서 통상의 유압실린더와 같이 오일이 강제 공급되어 피스톤(2)상부에 고압유가 작동하여 규정된 힘이 가압물체에 가압되면서 하강한다.

도 3의 승강상태를 보인 단면도에서와 같이 피스톤(2)이 하사점에 이르게 되어 피스톤작업이 완료되면 하사점에 위치한 센서(18')의 감지에 따라 전기적인 작동신호에 의하여 회로변경부(10)(14)에서 아래쪽 회로변환부(10)는 P-A,B-T로 변경되고 위쪽 회로변환부(14)에서는 P'는 차단되고 B'-T'로 회로를 바꾸어 주어 주공급라인(15)을 통해 공급되는 오일이 실린더헤드(3)의 유통로(3a)를 거쳐 상부에 형성한 보조유압실(13)로 유입되고 동시에 하부 보조유압실(13')에 있는 오일은 공급라인(15')을 따라 연통라인(16)고 연결된 상태로 인해 무부하 상태가 됨에 따라 방향제어밸브(12)에 형성한 단턱면(c)을 가압시키어 방향제어밸브(12)이 하방으로 내려가 오일탱크(5)에 연결한 순환관(6)의 포트가 개방되고 동시에 주공급라인(15)과 연결되는 포트가 차단되어 유압실(4)이 무부하 상태를 유지시킨다.

또한 동시에 회로변경부(10)의 작동에 의해 상기의 회로변경으로 피스톤(3)의 측면 상부에 위치하여 하방으로 가압시키던 상부 보조유압실(7)의 공급라인(11)이 연통라인(16)과 연통상태로 되고 하부 보조유압실(7')의 공급라인(11')을 통하여 오일이 가압되어져 하부 보조유압실(7')에 고압유가 작용되어 피스톤(2)을 상부로 신속히 들어올려지면 유압실(4)의 오일은 오일탱크(5)로 다수의 순환관(6)을 통하여 역류되어 피스톤(2)의 후퇴 속도가 빠르게 상승하여 상사점에 이르면 센서(18)의 감지로 대기상태가 된다.

이와같은 과정에 의해 피스톤(2)이 완전 후퇴되고 가공물체가 새로운 것으로 교체하여 들어오면 신호를 받아 상기에서 기술한 바와 같은 처음의 동작이 반복적으로 이루어지게 되어 피스톤의 신속한 승하강 작동이 이루어지는 것이며, 이는 피스톤의 자유하강 거리를 갖는 상태로서 긴 스토로크의 작동을 원하는데 적합하다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 단면도로서 피스톤(120)이 자유하강을 하지 않고 바로 가압시키는 장치에 적합토록 변경한 것으로, 이를 구체적으로 살펴보면,

상부에 실린더헤드(110)가 결합된 실린더(100)내에 단턱(101)을 형성하고 이에 대응하도록 피스톤(120)에도 단턱(121)을 형성하여 그 사이에 형성된 보조유압실(130)과, 실린더헤드(110)내에 형성한 유압실(140)에 오일의 입출을 제어하도록 설치한 방향제어밸브(150)와, 방향제어밸브(150)에 상하로 단턱(112)(112')을 형성하여 그 사이에 상하로 형성한 보조유압실(160)(160')과, 펌프(9)가 모타(8)에 의한 작동으로 오일탱크(5)에 저장된 오일은 콘트롤장치부(V')가 신호에 의하여 유기적으로 각 포트에 입출되도록 구성한다.

상기의 콘트롤장치부(V')는 펌프(180)의 작동으로 주공급라인(200)을 따라 오일이 유압실(140) 포트로 연결하고 상기 주공급관(200)과 오일탱크(300)에 연결한 회로변경부(190)를 거쳐 하부 보조유압실(160')로 공급라인(220)으로 공급되도록 하며, 유압실(140)의 오일이 오일탱크(300)에 배출되도록 연통라인(210)이 연결한 것이다.

그리고 실린더헤드(110)의 한측에 설치한 오일보충장치(K)는 도면에 도시하였으나 필요에 따라 선택적으로 설치될 수 있는 것으로 실린더헤드(110)의 타측에 첵크밸브(240)를 구비한 이음체(250)를 체결하고 이 이음체(250)에 어큐뮤레이터(260)를 체결하며 또한 이음체(250)의 한측에 회로변경부(190) 및 첵크밸브(270)를 거쳐 오일이 공급되도록 연결한 것이다.

위와 같은 다른실시예의 발명은 모타(170)에 의한 펌프(180)의 작동으로 오일이 공급라인(200)을 통하여 유압실(140)로 직접 공급되고 동시에 어큐뮤레이터(260)에 가압된 보충오일이 함께 공급되어 가압되는 피스톤(120)에 규정된 힘으로 가공물체에 작용되면서 하강되어 하사점에 이르면 센서(280)의 감지로 회로변경부(190)에서 P는 차단되고 B-T로 개통되게 회로가 변경되고 동시에 압력이 실린더헤드(110)에 형성한 유통로(111)를 통해 상부 보조유압실(160)로 유입되어 방향제어밸브(150)의 단턱면(c')을 가압시킴에 따라 방향제어밸브(150)는 하강하여 유압실(140)로 오일이 공급되는 포트를 차단시키어 유압실(140)을 무부하 상태로 만들어 주고 상기의 회로변경으로 인해 하부 보조유압실(160')에 있는 오일이 오일탱크(300)로 빠져 나간다 .

이러한 상태에서 실린더(100)에 형성한 유통로(102)를 통해 보조유압실(130)로 공급되어 피스톤(120)의 단턱면(a')을 가압시키어 피스톤(120)을 상승시키고 유압실(140)의 오일은 개방된 연통라인(210)을 통하여 오일탱크(300)로 빠져나가게 되고 이에 따라 피스톤(120)을 가속적으로 상승시키어 상사점에 이르면 센서(280')의 감지로 회로변경부(190)를 작동시키어 P-A, T-B로 회로변경되어 공급관(230)을 통해 어큐뮤레이터(260)에 오일을 공급하여 재충진하면서 피스톤(120)은 상사점에서 대기상태가 되며, 가압시킨 가공물체를 교환한 후 신호를 받아 다시 회로변경부(190)에서 P-B, A-T로 회로변경됨에 따라 실린더헤드(110)에 형성한 하부 보조유압실(160')로 오일이 공급되어지나 상부 보조유압실(160)에도 가압된 상태로 양쪽이 가압이 이루어지나 상부의 단턱면(c')보다 하부의 단턱면(d')이 가압면적이 넓기 때문에 방향제어밸브(150)을 올리어 주면 연통라인(210)의 포트를 차단시키고 동시에 유압실(140)로 오일이 공급되는 포트가 개방됨에 따라 유압실(140)로 오일이 공급되어 피스톤이 처음과 같이 하강되는 일련의 과장이 반복되는 것으로 피스톤이 자유 낙하됨이 없이 바로 오일이 가압되어 하강됨에 따라 피스톤의 스토로크가 짧은 작업을 하는데 적합하다.

한편, 도 4에서 결합된 어큐뮤레이터(260)가 없는 경우로 상기에서 작용과 같고 단지 오일을 유압실(140)로 보충오일이 공급되지 않게 되나 펌프의 공급으로도 충분히 기존의 유압프레스에서 같은 효율을 얻을 수 있고 피스톤의 승하강속도는 보조유압실의 가압으로 고속의 왕복운동을 얻을 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 피스톤의 승하강시 보조유압실에 의하여 이동을 가속시키어 승하강을 신속히 하여 왕복속도를 증가시키고 실린더내에서 유기적으로 오일의 입출을 제어시키므로서 유압프레스의 장점을 살리면서 왕복속도의 고속으로 인하여 생산성을 향상시킬 수 있고 동시에 외부 밸브, 키커실린더 등의 부가적인 장치가 필요없어 구조의 단순화로 경제성을 갖으며, 특히 본 발명은 프레스 및 진동발생장치등 유압실린더의 용도를 극대화 시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

피스톤(3)이 설치된 실린더(1)와, 이 실린더(1)상에 유압실(4)을 갖는 실린더헤드(2)를 결합하여 콘트롤장치에 의하여 각 포트에 유기적으로 오일의 공급으로 피스톤(3)이 왕복운동 되도록 한 것에 있어서,

실린더(1)와 피스톤(3)사이에는 피스톤(3)에 형성한 단턱면(a)(b)이 위치하여 상하로 구획되도록 보조유압실(7)(7')을 형성하고, 이 보조유압실(7)(7')에 각각 포트를 통해 오일이 입출되도록 형성함과,

상기 유압실(4) 내벽을 따라 승하강되면서 오일이 입출되는 각 포트를 개폐되도록 설치한 방향제어밸브(12)와;

상기 방향제어밸브(12)와 실린더헤드(2)의 사이에 방향제어밸브(12)에 형성한 단턱면(c)(d)이 위치되어 구획되도록 형성한 또 다른 보조유압실(13)(13')을 형성하고, 상하로 구획된 보조유압실(13)(13')이 연통되도록 실린더헤드(2)에 유통로(13a)를 형성함과,

상기 각 포트에 오일을 펌프(9)에 의하여 연통라인(16)(16')을 통해 전기적인 신호에 따라 유기적으로 입출되도록 한 콘트롤장치부(V)로 이루어짐을 특징으로 하는 고속 유압실린더장치.
제1항에 있어서, 상기 콘트롤장치부(V)는 주공급라인(15)과 연통라인(16)에 각각 연결한 회로변환부(10)(14)와, 회로변환부(10)를 통해 공급라인(11)(11')를 따라 보조유압실(7)(7')에 각각 연결함과, 회로변환부(14)를 거쳐 하부 보조유압실센서(13')로 공급되도록 연결함과, 유압실(4)에 주공급라인(15)을 통해 직접 공급되도록 하면서 동시에 유통로(3a)를 거쳐 상부 보조유압실(13)로 입출되도록 함과, 보조유압실(7)에 연결되는 공급라인(11)과 회로변경부(14)사이에 압력스위치(17)를 연결함을 특징으로 하는 고속 유압실린더장치.
제1항에 있어서, 실린더헤드(2)에 형성한 상부 보조유압실(13)의 단턱면(c)보다 하부 보조유압실(13')의 단턱면(d)이 가압면적을 넓게 형성함을 특징으로 하는 고속 유압실린더장치.
실린더헤드(110)가 결합된 실린더(100) 및 피스톤(120)에 각각 단턱면(101)(121)을 형성하여 그 사이에 보조유압실(130)을 형성하고 이 보조유압실(130)은 공급라인측의 포트와 유통로(102)를 형성함과,

실린더헤드(110)내에 형성한 유압실(140)에 각 포트를 개폐하도록 설치한 방향제어밸브(150)에 상하로 단턱면(c')(d')을 형성하여 그 사이에 구획된 또 다른 보조유압실(160)(160')을 형성함과,

펌프(9)가 모타(8)에 의한 작동으로 오일을 콘트롤장치부(V')가 신호에 의하여 유기적으로 각 포트에 입출되도록 이루어짐을 특징으로 하는 고속 유압실린더장치.
제4항에 있어서, 실린더헤드(110)의 타측에 첵크밸브(240)를 구비한 이음체(250)을 체결하고 이음체(250)에 어큐뮤레이터(260)를 체결하며 이음체(250)의 한측에 회로변경부(190) 및 첵크밸브(270)를 거쳐 오일이 공급되도록 연결함을 특징으로 하는 고속 유압실린더장치.
제4항에 있어서, 상기 콘트롤장치부(V')는 펌프(180)의 작동으로 주공급라인(200)을 따라 오일이 유압실(140) 포트로 연결하고 상기 주공급관(200)과 오일탱크(300)에 연결한 회로변경부(190)를 거쳐 하부 보조유압실(160')로 공급라인(220)으로 공급되도록 하며, 유압실(140)의 오일이 오일탱크(300)에 배출되도록 연통라인(210)을 통해 연결되도록 함을 특징으로 하는 고속 유압실린더장치.