KR100379156B1 - 유압실린더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래의 유압 또는 공압실린더의 단점들을 감안하여 발명된 것으로서, 행정중 로드의 전후진 방향전환은 물론 제동이 자유롭고 구조가 간단하며 공압실린더의 장점인 빠른 속도의 작동이 가능한 유압실린더를 제공하는 것이다.

그 구성은, 몸체(10)에 실린더(60)를 착설하고 ,상기 몸체의 상측부내에는 모터에 의해 회전되는 기어펌프(30)(30')들의 회전방향에 따라 펌핑되는 유체의 이동 방향을 전환시켜주는 가압변(40)과 제1,2체크밸브(50)(50')들을 밸브실(12)내에 형성하며, 상기 제1체크밸브는 상기 실린더의 후단측 유입구(61)와 제2체크밸브는 선단측의 유출구(62)와 각각 연결하고, 상기 몸체의 하측부내에는 수직의 제1,2유체통로(14)(14')에 의해 상기 밸브실과 통하게 연결되는 유체수용실(13)을 형성하고, 이 수용실내에는 상기 제1,2유체통로가 유체수용실을 통해 서로 연결되지 않게 차단하는 차단밸브(70)를 구비하여 된다.

Description

유압실린더{pressure oil cylinder}

본 발명은 유압실린더에 관한 것으로, 특히 빠른 속도의 동작과 로드의 전후진 방향의 전환제어 및 작동중 제동이 용이하게 되는 공압실린더의 장점등을 겸비토록 한 유압실린더에 관한 것이다,

일반적으로 산업분야에서는 유압실린더나 공압실린더가 널리 사용되고 있는데, 유압실린더는 행정(stroke)중에는 제동이 어렵고 또 로드의 전후진 방향의 전환을 위해서는 별도의 방향제어밸브등이 필요하였으며, 작동중에 제어시 유압의 역류를 방지하기 위한 별도의 체크밸브를 사용하여야 되는 번거로움과 속도가 느린점등의 단점들이 있었다.

그리고, 공압실린더는 공기압축기와 호스배관이 필요하고 또 동절기에는 결빙에 따른 사용의 곤란함이 있었으며, 공압의 한계로 인해 큰힘을 얻을 수 없는 점등의 단점들이 있었다.

또한, 상기의 유압 및 공압실린더는 행정의 제어를 위해 2중 3중의 밸브 및 안전장치들을 사용하였고, 또 별도의 유체탱크나 공기압축기가 필요하였음은 물론 이들의 사용에 따른 유체나 공압호스의 배관등에 의해 각기 구조가 복잡하고 부품 및 제조공수가 많게 되며 제조원가가 상승되는 등의 단점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 유압 또는 공압실린더의 단점들을 감안하여 발명된 것으로서, 행정중 로드의 전후진 방향전환은 물론 제동이 자유롭고 구조가 간단한 유압실린더를 제공함을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적으로는, 공압실린더의 장점인 빠른 속도의 작동이 가능하게 되는 유압실린더를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기와 같은 목적들은, 실린더와 그 구동기를 일체화 함과 동시에 유체탱크의 사용을 배제하며, 유체의 이동방향의 제어 및 제동이 정확하고도 신속하게 이루어지는 유압실린더를 제공함으로써 달성된다.

도 1은 본 발명 유압실린더의 일부를 절개한 측면도,

도 2는 동 일부 일부를 절개한 배면도,

도 3은 동 작동 상태를 보인 일부 절개 배면도,

도 4는 도 3의 일부를 발췌하여 확대한 배면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 몸체, 11 : 펌프실,

12 : 밸브실, 13 : 유체수용실,

14,14' : 제1,2유체통로, 15,15' : 제1,2유통로,

20 : 모터, 21 : 축,

30,30' : 기어펌프, 40 : 가압변,

41,41' : 가압핀, 50,50' : 제1,2체크밸브,

51,51' : 밸브관체, 52,52' : 체크볼,

53,53' : 스프링, 54,54' : 캡나사,

511,511' : 유입공, 512,512' : 유출공,

60 : 실린더, 61 : 유입구,

62 : 유출구, 70 : 차단밸브,

71,71' : 제동로드, 80 : 배기밸브,

81 : 밸브실, 82 : 통공,

83 : 배기통로, 84 : 볼밸브,

85 : 스프링, 86 : 캡나사,

90,90' : 압력조정밸브, 91,91' : 밸브실,

92,92' : 배출공, 93,93' : 회수통로,

94,94' : 개폐변, 95,95' : 스프링,

96,96' : 캡나사, 131 : 밀봉캡.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도면 부호중 (10)은 구동기 몸체이며, 그 전면에는 모터(20)가 착설되고, 이 모터의 축(21)은 상기 몸체의 전면으로부터 후면에 형성된 펌프실(11)의 상측부까지 수평으로 관통하는 축공에 결합되며, 이 펌프실의 개방된 후면은 덮개(111)로 밀봉된다.

상기 펌프실의 상하에는, 기어펌프(30)(30')가 서로 맞물려 회전되게 축착되고, 상측 기어펌프(30)의 축(31)은 상기 모터의 축에 연결된다.

따라서, 모터(20)가 구동되면 기어펌프(30)가 회전되기 때문에, 이에 맞물려 있는 기어펌프(30')가 함께 회전되어 유체의 펌핑이 수행된다.

상기 몸체내의 상측부에는, 밸브실(12)이 좌우로 횡단하게 관통 형성되고, 하측부에는 유체수용실(13)이 일측단만 일측면으로 개방되게 형성된다.

상기 밸브실의 중간에는, 양단면의 중앙에 가압핀(41)(41')이 각각 돌출된 가압변(40)이 좌우이동 자재토록 장착되며, 상기 밸브실의 양단부측에는 제1,2체크밸브(50)(50')들이 장착된다.

상기 제1,2체크밸브들은, 각각 내단부의 전면에는 유입공(511)(511')들이 형성되고 내단부측의 상면에는 유출공(512)(512')들이 형성되며 외단이 개방된 밸브관체(51)(51')들과, 이들 관체에 내장되어 상기 유입,유출공들을 개폐하는 체크볼(52)(52')들과, 이들 볼을 유입공측으로 탄발시켜 주게 상기 밸브관체들에 장착되는 스프링(53)(53')들과, 상기 밸브관체들의 개방된 각 후단을 밀봉하게 밸브실(12)의 양측 외단에 체결되는 캡나사(54)(54')들로 구성된다.

그리고, 밸브실(12)의 저면과 유체수용실(13)의 상면 사이 양쪽에는 제1,2 유체통로(14)(14')들을, 각각 그 상단이 밸브관체(51)(51')들의 내단 보다 조금더 내측에 위치하게 수직으로 관통 형성하여, 이들 유체통로에 의해 상기 밸브실과 유체수용실이 서로 통하게 연결한다.

또한, 펌프실(11) 양측의 전면 중간으로부터 제1,2유체통로(14)(14')들의 후측면 사이에는 제1,2유통로(15)(15')들을 수평으로 관통 형성하여, 이들 유통로에 의해 상기 펌프실의 중간 양측과 제1,2유체통로가 각각 서로 통하게 연결한다.

또, 상기 밸브관체들의 유출공(512)(512')들은 각각 몸체(10)의 상부와 그 상단에 착설되는 상판체(10')의 내부에 서로 연결되게 관통 형성된 제1,2통로(16)(16')와 연결되며, 제1통로(16)의 외단은 상기 상판체의 상면에 착설되는 실린더(60)의 후단측 유입구(61)와 배관으로 연결되고, 제2통로(16')의 외단은 상기 실린더의 선단측 유출구(62)와 배관으로 연결된다.

한편, 상기 유체수용실내에는 양면의 중앙에 제동로드(71)(71')들이 일정길이로 연장된 차단밸브(70)를 제1,2유체통로(14)(14')들 하단 사이를 넘지 않는 간격 범위내에서 왕복 이동되게 장착하여 상기 수용실의 내부를 유체통로들 모두와 통하지 않도록 구획시켜 줌으로써, 기어펌프(30)(30')들이 회전되어 펌핑이 수행될 때 유체가 수용실과 제1,2유체통로와 펌프실과 제1,2유통로내에서만 순환되는 것이 방지되게 하여 유체가 원활하게 실린더(60)측으로 공급되게 한다.

그리고, 상기 유체수용실의 개방된 일측단에는 밀봉캡(131)을 체결하며, 이 캡에는 유체수용실(13)내에 충만되어 있는 유체에 공기가 유입되면, 자체의 공기압에 의해 외부로 자동 배기되게 하여 주는 배기밸브(80)가 부설된다.

상기 배기밸브는, 밀봉캡에 외단이 개방되게 형성되는 밸브실(81)과, 이 밸브실의 내단 중앙에 유체수용실(13)과 통하게 형성되는 통공(82)과, 상기 밸브실의내상면에서 밀봉캡의 외상면으로 관통되게 형성되는 배기통로(83)와, 상기 밸브실내에 스프링(85)에 의해 탄발되게 장착되어 통공(82)을 닫아 주는 볼밸브(84)와, 상기 밸브실의 개방된 외단을 밀봉하게 체결되는 캡나사(86)로 구성된다.

따라서, 유체수용실(13)내에 충만되어 있는 유체에 공기가 유입되는 경우, 그 공기압이 스프링(85)의 탄력보다 크면 볼밸브(84)를 밀고 통공(82)을 통해 밸브실(81)로 유입되어 배기통로(83)를 거쳐 외부로 자동 배기되므로, 유체의 순환에 장애가 되지 않게 된다.

또한, 상기 몸체에는 기어펌프들의 작동으로 발생되는 유압이 필요한 수준을 넘게되는 경우, 해당 유압을 유체수용실(13)측으로 역류시켜 주므로 실린더(60)에 무리가 발생되지 않게하여 주는 압력조정밸브(90)(90')가 각각 부설된다.

상기 압력조정밸브들은, 몸체(10)의 양측 중간부분에 각기 외단이 개방되게 수평으로 형성되는 밸브실(91)(91')들과, 이들 밸브실의 각 내단과 상기 제1,2유체통로의 사이를 연결시켜 주게 형성된 배출공(92)(92')들과, 상기 밸브실들의 내저면과 유체수용실의 내상면 사이에 수직으로 관통 형성되는 회수통로(93)(93')들과, 상기 밸브실내에 스프링(95)(95')들로 각각 탄발되게 장착되어 배출공들을 닫아주는 개폐변(94)(94')들과, 상기 밸브실들의 개방된 외단을 밀봉하게 체결되는 캡나사(96)(96')들로 구성된다.

따라서, 기어펌프(30)(30')의 작동으로 발생되는 유압이 필요한 수준을 넘어 스프링(95)(95')의 탄력보다 크게되면, 개폐변(94)(94')을 밀고 배출공(92)(92')을 통해 밸브실(91)(91')로 유입되어 회수통로(93)(93')를 거쳐 유체수용실(13)내로보내지므로, 실린더(60)에 과도한 압력이 공급되지 않게되어 손상등이 방지된다.

이와 같이 구성되는 본 발명 실시예에 따른 유압실린더는, 모터(20)를 정구동시켜주면 기어펌프(30)가 정회전(시계방향)하게 되며, 이에 따라 기어펌프(30')가 맞물려 회전되므로 펌핑이 수행된다.

이렇게 되면, 기어펌프(30)의 정회전에 의해 제1유통로(15)측으로는 토출작동이 진행되고, 반대로 제2유통로(15')측으로는 흡입작동이 진행된다.

따라서, 유체수용실(13)과 각 통로(14)(14'),(15)(15') 및 밸브실(12)내에 충만되어 있는 유체는 제2유체통로(14')측에서 제2유통로(15')를 통해 펌프실(11)로 흡입되어 제1유통로(15)를 통해 제1유체통로(14) 측으로 토출되는 순환 작동이 진행되는데, 이때 상기 제1유체통로 측으로 토출되는 유체의 일부는 밸브실(12)의 좌측으로 이동하고, 일부는 유체수용실(13)의 좌측으로 이동하게 된다.

그런데, 상기 유체수용실내에는 차단밸브(70)가 장착되어 상기 제1,2유체통로들이 유체수용실을 통해 서로 통하지 않게 차단되어 있기 때문에, 펌핑작동의 초기에는 일부의 유체가 제1유체통로(14)를 통해 상기 차단밸브에 의해 내부가 좌우로 구획되는 유체수용실의 좌측으로 유입되지만, 상기 차단밸브가 유입되는 유체의 압력(이하, "유압"이라고 한다)에 의해 우측으로 이동되어 그 우측면에 연장된 제동로드(71')의 단부가 밀봉캡(131)의 내면에 닿게 되면 더이상 이동하지 못하게 되면, 이때부터 유압은 가압변(40)에 의해 내부가 구획되는 밸브실(12)의 좌측으로만 이동하게 된다.

또한, 이 과정에서 상기 유체수용실의 우측에 있는 유체는 제2유통로(15')측에 발생되는 흡입력에 의해 제2유체통로(14')측으로 유출되므로, 상기 차단밸브는 차단로드(71')에 의해 제동이 될 때까지 우측으로 원활히 이동하게 됨은 물론 상기 차단밸브가 우측으로 이동할 때 유압이 볼밸브(84)에 가해지지 않게 되므로 통공(82)이 닫혀 있게 되어 배기밸브(80)로는 유체가 유출되지 않게 된다.

이러한 작동에 의해 밸브실(12)의 좌측으로 이동되는 유압이 증가되면 그 압력에 의해 가압변(40)이 우측으로 밀려 이동되기 때문에, 그 우단에 연장된 가압핀(41')이 제2체크밸브(50')의 유입공(511')을 관통하여 체크볼(52')을 우측으로 밀어 주게 되어 스프링(53')은 압축되고 유입공(511')이 열리게 되므로 유출공(512')과 통하게 된다.

또, 밸브실(12)의 좌측으로 이동되는 유압이 제1체크밸브(50)의 스프링(53)탄력 보다 크면 체크볼(52)을 좌측으로 밀어 주게 되므로, 스프링(53)은 압축되고 유입공(511)이 열리게 되어 유출공(512)과 통하게 된다.

이와 같은 상태가 되면, 제1유체통로(14)로 토출되는 유압은 제1체크밸브(50)와 통로(16)를 거쳐 유입구(61)를 통해 실린더(60)의 후단부 내로 유입되어 피스턴(63)을 밀어 주므로 로드(64)가 전진된다.

이때, 상기 실린더내의 피스턴(63) 앞쪽에 충만되어 있는 유체는, 이 피스턴의 전진에 따라 유출구(62)를 통해 유출되어 통로(16')와 열려 있는 제2체크밸브(50')를 통과하여 제2유체통로(14')측으로 이동되므로, 이에 연결된 제2유통로(15')를 거쳐 펌프실(11)로 흡입된 후 제1유통로(15)측으로 토출되어 실린더(60)의 후단부내로 유입되는 과정이 계속 수행되기 때문에 로드(64)는 계속 전진하게 된다.

이러한 작동 과정에서 로드(64)의 전진을 정지시켜 주고져 하거나 또는 전진이 완료된 경우에는 모터(20)의 구동을 정지시켜 주면 된다.

이렇게 되면 펌핑작동이 중단되므로, 유체의 흡입과 토출작용이 정지되어 유압이 소멸되기 때문에 유압에 의해 압축되어 있던 제1체크밸브(50)의 스프링(53)이 탄발로 체크볼(52)이 유입공(511)을 즉시 닫아 주게 되고, 가압변(40)은 제2체크밸브(50')의 체크볼(52')을 더 이상 밀어 주지 못하게 됨에 따라 압축되어 있던 스프링(53')이 탄발로 체크볼(52')이 유입공(511')을 즉시 닫아 주게된다.

이와 같은 동작으로 상기 제1,2체크밸브들이 닫혀지게 되면 유체의 이동이 즉시 중단되기 때문에. 로드(64)의 전진이 신속 정확하게 제동됨은 물론 정지 상태가 확실하게 유지된다.

한편 로드(64)를 후진시켜 주고져 하려면 모터(20)를 역구동시켜 주면되는데, 이렇게 되면 기어펌프(30)가 역회전(반시계방향)하게 되므로 이번에는 제2유통로(15')측으로는 토출작동이 진행되고, 제1유통로(15)측에서는 흡입작동이 진행되기 때문에, 유압의 이동은 상기 로드를 전진시킬 때와 반대로 수행된다.

따라서, 이때는 유압에 의해 유입공(511')을 닫아주고 있던 체크볼(52')이 밀려 제2체크밸브(50')가 열리게 되므로, 펌프실(11)에서 토출되는 유압은 통로(16')를 거쳐 실린더(60)의 선단부내로 유입되어 피스턴(63)을 후진시켜 주게 되고, 동시에 가압변(40)이 유압에 의해 밸브실(12)내에서 좌측으로 밀리게 되므로 그 좌단에 연장된 가압핀(41)이 유입공(511)을 관통하여 체크볼(52)을 밀어 주게되어 제1체크밸브(50)도 열리게 된다.

이렇게 되면, 실린더(60)내의 후측에 충만되어 있던 유체는 피스턴(63)의 후진에 따른 압력으로 유입구(61)를 통해 유출되어, 통로(16)와 제1체크밸브(50)와 밸브실(12)의 좌측과 제1유체통로(14)와 제1유통로(15)를 거쳐 펌프실(11)로 흡입된 후 제2유통로(15') 측으로 토출되어 상기 실린더의 선단부내로 유입되는 과정이 계속됨에 따라 로드(64)는 계속 후진된다.

또한, 로드(64)의 후진을 정지시켜 주고져 하거나 또는 후진이 완료된 경우에는 모터(20)의 구동을 정지시켜 주면 펌핑작동이 중지되므로, 유압이 소멸되어 스프링(53)(53')들이 동시에 체크볼(52)(52')들을 각기 밀어 유입공(511)(511')들을 즉시 닫아 주기 때문에, 유체의 이동이 정지되어 상기 로드는 그 후진에 신속 정확하게 정지됨은 물론 로드의 제동 상태가 확실하게 유지된다.

이와 같이 작동되는 본 발명 유압실린더는, 밸브실내에 가압변을 유압에 의해 그 이동방향과 반대로 이동되게 장착하여 제1,2체크밸브들중 유압에 의해 열리지 않게 되는 체크밸브를 동시에 열어 주게 함으로써, 유압이 신속 원활히 순환되도록 하므로 실린더가 빠르게 작동됨은 물론 펌핑 작동이 정지되면 체크밸브들이 즉시 닫혀 유체의 순환을 차단시켜 주기 때문에, 작동중 제동이 용이하고 로드의 밀림 현상이 방지되며, 또 기어펌프들의 정역회전만으로 로드의 전후진 방향을 정확하게 제어할 수 있게 되는 특징이 있다.

또, 구동기 몸체와 실린더를 일체화 함과 동시에 별도의 유체탱크나 방향제어밸브등을 사용하지 않기 때문에 전체적인 구조가 간단하며, 이에 따라 소형화가 가능함은 물론 제작비용이 절감되는 등 많은 장점이 있다.

Claims (3)

1. 전면에는 모터(20)가 착설되고, 이 모터의 축(21)은 전면으로부터 후면에 형성된 펌프실(11)의 상측부까지 수평으로 관통하는 축공에 결합되며, 상측부내에는 밸브실(12)이 좌우로 횡단하게 관통 형성되고, 하측부내에는 유체수용실(13)이 일단부만 일측면으로 개방되게 형성되며, 개방된 일단부에는 밀봉캡(131)을 체결하여 봉해주고, 상기 밸브실(12)의 중간부분 저면의 양쪽과 유체수용실(13)의 중간부분 상면의 양쪽 사이에는 각각 이들 밸브실과 유체수용실을 양쪽에서 서로 통하게 연결하는 제1,2유체통로(14)(14')가 수직으로 격리형성되고, 이들 제1,2유체통로의 각 중간부분과 상기 펌프실(11)의 중간 양쪽사이에는 이들을 서로 통하게 연결하는 제1,2유통로(15)(15')가 수평으로 격리 형성된 구동기 몸체(10)와;

   상기 펌프실(11)의 상하에 서로 맞물리게 축착되어 상기 모터(20)에 의해 회전되는 기어펌프(30)(30')들과;

   상기 밸브실(12)의 양단부측에 장착되며, 각각 내단 전면에는 유입공(511)(511')들이 형성되고 내단부측의 상면에는 유출공(512)(512')들이 형성되며 외단이 개방된 밸브관체(51)(51')들과, 이들 관체에 내장되어 상기 유입공(511)(511')과 유출공(512)(512')들을 개폐하는 체크볼(52)(52')들과, 이들 체크볼을 유입공측으로 탄발시켜 주게 상기 밸브관체(51)(51')들 내에 장착되는 스프링(53)(53')들과, 상기 밸브관체(51)(51')들의 개방된 각 후단을 밀봉하게 밸브실(12)의 양측 외단에 체결되는 캡나사(54)(54')들로 되는 제1,2체크밸브(50)(50')들과;

   상기 밸브실(12)내의 중간에서 좌우이동하게 장착되어 상기 제1유체통로(14)(14')들의 상단이 서로 통하지 않게 차단하며, 좌측으로 이동되면 상기 유입공(511)을 관통하여 체크볼(52)을 밀어주는 가압핀(41)과 우측으로 이동되면 상기 유입공(511')을 관통하여 체크볼(52')을 밀어주는 가압핀(41')이 양단면의 중앙에 각각 돌출된 가압변(40)과;

   후단측의 유입구(61)는 상기 밸브관계(51)의 유출공(512)과 연결되고, 선단측의 유출구(62)는 상기 밸브관체(51')의 유출공(512')과 연결되게 몸체(10)에 착설되는 실린더와;

   상기 유체수용실(13)내에 장착되어 제1,2유체통로(14)(14')들의 하단 사이를 넘지 않는 간격 범위내에서 왕복 이동되게 양면의 중앙에는 제동로드(17)(71')들이 일정 길이로 연장된 차단밸브(70)를 구비하여 되는 것을 특징으로 하는 유압실린더.
2. 제1항에 있어서, 밀봉캡(131)에는 이 밀봉캡에 외단이 개방되게 형성되는 밸브실(81)과, 이 밸브실의 내단 중앙에 유체수용실(13)과 통하게 형성되는 통공(82)과, 상기 밸브실의 내상면에서 밀봉캡의 외상면으로 관통되게 형성되는 배기통로(83)와, 상기 밸브실내에 스프링(85)에 의해 탄발되게 장착되어 통공(82)을 닫아 주는 볼밸브(84)와, 상기 밸브실의 개방된 외단을 밀봉하게 체결되는 캡나사(86)로 구성되는 배기밸브(80)를 설치하여 되는 것을 특징으로 하는 유압실린더.
3. 제1항에 있어서, 몸체(10)에는 이 몸체의 양측 중간부분에 각기 외단이 개방되게 수평으로 형성되는 밸브실(91)(91')들과, 이들 밸브실의 각 내단과 상기 제1,2유체통로(14)(14')들 사이를 연결시켜 주게 형성된 배출공(92)(92')들과, 상기 밸브실(91)(91')들의 내저면과 유체수용실(13)의 내상면 사이에 수직으로 관통형성되는 회수통로(93)(93')들과, 상기 밸브실(91)(91')내에 스프링(95)(95')들로 각각 탄발되게 장착되어 배출공(92)(92')들을 닫아주는 개폐변(94)(94')들과, 상기 밸브실들의 개방된 외단을 밀봉하게 체결되는 캡나사(96)(96')들로 구성되는 압력조정밸브(90)(90')들을 설치하여 되는 것을 특징으로 하는 유압실린더.