KR100734661B1 - 에어 밸런스 장치 - Google Patents

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KR100734661B1
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노보루 기무라
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히로타카 엔지니어링 엘티디.
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Abstract

조작이 쉽고, 게다가 간단한 구성으로 피반송체와 균형을 맞출 수 있는 에어 밸런스 장치를 얻는다. 급배 유로(10)의 압력을 피반송체(1)의 중량과 팽팽히 맞서는 압력으로 조정하는 압력 조정 밸브(50)를 구비한다. 균형시에는 급배 유로(10)와 제어 유로(18)를 연통시키고, 승강 구동시에는 급배 유로(10)와 파일럿 유로(16)를 연통시키는 전환 밸브(14)를 설치한다. 지지점 핀(44)에 의해 지지한 지레 부재(38)에 피반송체(1)를 매단 실린더(2)를 부착한다. 지레 부재(38)에 피반송체(1)의 하중과 같은 방향의 작용력을 부여하는 복원력 기구(48)를 지지점 핀(44) 근처에 설치함과 동시에, 피반송체(1)의 하중과 복원력 기구(48)의 작용력에 대해 균형 잡힌 작용력을 지레 부재(38)에 부여하는 가세력 기구(74)를 설치한다. 또한, 압력 조정 밸브(50)는, 지레 부재(38)의 스윙에 의한 작용력과 제어 유로(18)로부터의 파일럿 압력의 도입에 의한 작용력에 따라 급배 유로(10)와 압축 공기를 급배시킨다.

Description

에어 밸런스 장치 {AIR BALANCE DEVICE}
본 발명은, 피반송체의 하중과 실린더에 대한 공급 압력을 팽팽히 맞서게 하여(拮抗), 피반송체를 매다는 에어 밸런스 장치에 관한 것이다.
종래로부터, 일본 공개특허공보 평성10(1998)-30609호에 개시되어 있듯이, 피반송체의 하중이 다이어프램에 의해 구획된 압력실에 작용하도록 구성하고, 하중의 변화에 의한 압력실의 압력 변동에 따라, 메인 밸브를 전환하여, 실린더의 작용실에 압력원으로부터 압축 공기를 공급하거나 혹은, 작용실을 대기에 개방시켜서, 작용실 내부 압력을 제어해, 피반송체의 하중과 실린더의 작용력을 균형 맞춰서, 피반송체를 매달도록 구성한 것이 알려져 있다.
그러나, 이러한 종래의 것에서는, 피반송체를 승강시킬 때, 실린더의 패킹류의 슬라이드 저항을 극복해내고 피스톤을 슬라이드시켜, 작용실의 체적을 증감시키지 않으면 메인 밸브의 개폐가 이루어지지 않으며, 승강 조작이 무거워서, 조작하기 힘들다고 하는 문제가 있었다. 또한, 종래의 압력 변동을 감지하여 이루어지는 메인 밸브의 개폐는, 응차(hysteresis)가 발생하는 하는 것을 막기 위해서(균형시의 상승 하강의 저항 차) 블리드(bleed)하며(메인 밸브의 개폐는 종래의 2위치 2포트 밸브를 블리드함으로써, 응차의 영향을 작게 하는 것이 대부분이었음), 공기가 끊임없이 누설된 상태에서 행했기 때문에, 에너지 손실이 크다고 하는 문제가 있었다. 게다가, 여러 가지 밸브를 설치하지 않으면 안되어 장치가 복잡해진다고 하는 문제도 있었다.
본 발명의 과제는, 조작이 쉽고, 게다가 간단한 구성으로 피반송체와 균형을 맞출 수 있는 에어 밸런스 장치를 제공하는 데 있다.
이러한 과제를 달성하기 위해서, 본 발명은 과제를 해결하기 위해 다음과 같은 수단을 취했다. 즉,
피반송체를 승강시키는 실린더의 작용실에 접속된 급배(給排) 유로의 압력을, 상기 피반송체의 중량과 팽팽히 맞서는 압력으로 조정하는 압력 조정 밸브를 구비하고, 상기 실린더의 작용력과 상기 피반송체의 중량을 균형 맞추는 에어 밸런스 장치로서,
균형시에는 상기 급배 유로와 제어 유로를 연통시키고, 승강 구동시에는 상기 급배 유로와 파일럿 유로를 연통시키는 전환 밸브를 설치함과 동시에,
상기 승강 구동시에, 가변 스로틀 밸브를 통해서 상기 급배 유로에 압축 공기를 공급 또는 배출하여 상기 피반송체를 승강시키는 승강 밸브 기구를 설치하고,
또한, 지지점 핀의 주변에 스윙(搖動) 가능하게 지지한 지레 부재에 상기 실린더를 부착하며,
더욱이, 상기 제어 유로로부터의 파일럿 압력의 도입에 의해 상기 지레 부재에 상기 피반송체의 하중과 같은 방향의 작용력을 부여하는 복원력 기구를 지지점 핀 근처에 설치함과 동시에, 상기 피반송체의 하중과 상기 복원력 기구의 작용력에 대해 균형을 이루는 작용력을 상기 파일럿 유로에 연통된 탱크로부터의 압축 공기의 도입에 의해 상기 지레 부재에 부여하는 가세력 기구를 설치하며,
또한, 상기 압력 조정 밸브는, 상기 지레 부재의 스윙에 의한 작용력과 상기 제어 유로로부터의 파일럿 압력의 도입에 의한 작용력에 따라 상기 급배 유로와 상기 제어 유로 및 전환 밸브를 통해서 압축 공기를 급배시키는 것을 특징으로 하는 에어 밸런스 장치가 그것이다.
상기 승강 밸브 기구는, 파일럿 압력의 도입에 의해, 압력원과 상기 급배 유로를 가변 스로틀 밸브를 통해서 연통시키는 상승 밸브와, 파일럿 압력의 도입에 의해, 대기(大氣)중과 상기 급배 유로를 가변 스로틀 밸브를 통해서 연통시키는 하강 밸브를 구비해도 무방하다. 또한, 상기 가세력(付勢力) 기구는, 상기 탱크에 연통된 가세실을 구비하며, 가세실에 도입되는 압축 공기압의 작용력에 의해 상기 지레 부재에 작용력을 부여하는 것이어도 좋다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태로서의 에어 밸런스 장치를 개략적으로 도시한 구성도,
도 2는 제 2 실시 형태로서의 에어 밸런스 장치의 요부를 개략적으로 도시한 구성도,
도 3은 제 3 실시 형태로서의 에어 밸런스 장치의 요부를 개략적으로 도시한 구성도,
도 4는 제 4 실시 형태로서의 에어 밸런스 장치의 요부를 개략적으로 도시한 구성도,
도 5는 본 실시 형태의 압력 조정 밸브의 단면도,
도 6은 다른 실시 형태로서의 압력 조정 밸브의 단면도,
도 7은 다른 실시 형태로서의 압력 조정 밸브의 단면도이다.
이하 본 발명의 실시의 형태를 도면에 근거하여 상세히 설명한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 부호 1은 피반송체로서, 실린더(2)에 매달려 지지되어 있다. 실린더(2)의 실린더 튜브(4)에는 피스톤(6)이 슬라이드 가능하게 삽입되어 있다. 실린더 튜브(4)와 피스톤(6)에 의해 형성된 작용실(8)에 압축 공기가 공급되면, 피스톤(6)을 상승시키는 작용력이 작용하도록 구성되어 있다. 또한, 피스톤(6)과 일체인 로드(6a)에는 후크(9)가 부착되어 있으며, 이 후크(9)에 피반송체(1)를 매달 수 있게 되어 있다.
작용실(8)에는, 급배 유로(10)의 일단이 접속되어 있고, 급배 유로(10)에는 보조 탱크(12)가 접속되어 있다. 급배 유로(10)의 타단은, 전환 밸브(14)에 접속되어 있다. 전환 밸브(14)는, 파일럿 조작식의 것으로, 급배 유로(10)와 파일럿 유로(16)를 연통시키는 승강 구동 위치(14a)와, 급배 유로(10)와 제어 유로(18)를 연통시키는 균형 위치(14b)를 구비하고 있다.
급배 유로(10)에는, 압력원(20)과 연통된 고압 유로(22)가 접속됨과 동시에, 대기중에 개방된 저압 유로(24)가 접속되어 있다. 고압 유로(22)에는, 상승 밸브(26)와 가변 스로틀 밸브(28)가 사이에 설치되어 있다. 상승 밸브(26)는, 상승용 파일럿 유로(27)를 통해서 파일럿 압력이 도입되었을 경우에 고압 유로(22)를 연통시키는 개방 위치(26a)와, 파일럿 압력의 도입이 없어서 배기시킬 경우에 고압 유로(22)를 차단하는 폐쇄 위치(26b)를 구비하고 있다.
저압 유로(24)에는, 하강 밸브(30)와 가변 스로틀 밸브(32)가 사이에 설치되어 있다. 하강 밸브(30)는, 하강용 파일럿 유로(31)를 통해서 파일럿 압력이 도입되었을 경우에 저압 유로(24)를 연통시키는 개방 위치(30a)와, 파일럿 압력의 도입이 없어서 배기시킬 경우에 저압 유로(24)를 차단하는 폐쇄 위치(30b)를 구비하고 있다. 한편, 본 실시 형태에서는, 상승 밸브(26), 가변 스로틀 밸브(28), 하강 밸브(30), 가변 스로틀 밸브(32)에 의해 승강 밸브 기구를 구성하고 있다.
상승용 파일럿 유로(27)와 하강용 파일럿 유로(31)는, 셔틀 밸브(34)를 통해서, 구동용 파일럿 유로(36)에 접속되어 있다. 구동용 파일럿 유로(36)는, 전환 밸브(14)를 승강 구동 위치(14a)로 전환하기 위해, 전환 밸브(14)에 파일럿 압력을 도입하도록 접속되어 있다. 또한, 전환 밸브(14)에는, 전환 밸브(14)를 균형 위치(14b)로 전환하는 파일럿 압력을 도입하는 균형용 파일럿 유로(37)도 접속되어 있다.
실린더(2)의 실린더 튜브(4)는, 지레 부재(38)의 일단에, 핀(40)을 통해서 스윙 가능하고, 또한 위치 조정 가능하게 부착되어 있다. 지레 부재(38)는 천정 등에 부착된 서스펜션 부재(42)에 지지점 핀(44)을 통해서 스윙 가능하게 부착되어 있다.
이 서스펜션 부재(42)에는, 압력 조정 밸브(50)의 밸브 본체(51)가 부착되어 있다. 밸브 본체(51)에는 복원력 기구(48)도 일체적으로 설치되어 있다. 압력 조정 밸브(50)는, 제어 유로(18)를 대기중에 개방시키는 개방 위치(50a)와, 제어 유로(18)를 차단하는 차단 위치(50b)와, 제어 유로(18)를 압력원(20)에 접속된 고압 유로(49a)에 연통시키는 연통 위치(50c)를 구비하고 있다. 고압 유로(49a)에는, 역류를 방지하는 체크 밸브(49b)가 사이에 설치되어 있다.
이하, 전술한 압력 조정 밸브(50)의 구체적인 구성을, 도 5에 의해 설명한다. 도 1은, 압력 조정 밸브(50)를 JIS 기호로 표시한 경우이며, 도 5는 구체적인 구성을 도시하는 단면도이다.
압력 조정 밸브(50)의 밸브 본체(51)에는, 압력 조정실(52), 급기실(給氣室)(54), 배기(排氣)실(56)이 형성되어 있다. 압력 조정실(52)에는 제어 유로(18)가 접속되어 있고, 급기실(54)에는 고압 유로(49a)가 접속되어 있다.
압력 조정실(52)과 급기실(54)은 연통되어 있으며, 압력 조정실(52)과 급기실(54)은 슬라이드 가능하게 지지된 급기 밸브체(58)에 의해 연통 및 차단되도록 구성되어 있다. 또한, 압력 조정실(52)에는, 대기중에 개방되는 배기실(56)이 연통되어 있고, 슬라이드 가능하게 지지된 배기 밸브체(60)에 의해 압력 조정실(52)과 배기실(56)이 연통 및 차단되도록 구성되어 있다.
밸브 본체(51)에는 복원력 기구(48)가 일체적으로 설치되어 있고, 복원력 기구(48)는 밸브 본체(51)에 형성된 수납 구멍(62)을 구획하는 다이어프램(64)을 구비하고 있다. 다이어프램(64)에 의해 수납 구멍(62)이 구획되어 제어실(66)이 형 성되어 있다. 제어실(66)은 바이패스 유로(68)를 통해서 제어 유로(18)와 연통되어 있다.
다이어프램(64)에는 로드(70)가 일체적으로 부착되어 있으며, 로드(70)는 밸브 본체(51)를 관통하여 외부로 돌출되고, 그 선단은 지레 부재(38)에 접촉되어 있다. 다이어프램(64)의 수압(受壓) 면적을 B, 제어실(66)의 압력을 p라고 하면, B×p의 작용력이 지레 부재(38)에, 지지점 핀(44)으로부터 거리 b의 위치에 작용하도록 구성되어 있다. 또한, 이 작용력은 지지점 핀(44)의 주변에, 피반송체(1)의 하중에 의한 작용력과 같은 방향으로 작용하도록 구성되어 있다.
압력 조정 밸브(50)에 설치된 스템(72)이 배기 밸브체(60)를 관통하여 그 선단이 다이어프램(64)에 부착되어 있다. 제어실(66)에 도입되는 파일럿 압력의 작용에 의해, 로드(70)의 후단에 맞닿아 있다. 로드(70)가 지레 부재(38)를 눌렀을 경우에는, 스템(72)을 통해서 배기 밸브체(60)를 슬라이드시켜서 압력 조정실(52)과 배기실(56)을 연통시키는 개방 위치(50a)로 전환하도록 구성되어 있다. 또한, 로드(70)가 지레 부재(38)에 의해 눌러졌을 경우에는, 스템(72)을 통해서 급기 밸브체(58)를 슬라이드시켜서 압력 조정실(52)과 급기실(54)을 연통시키는 연통 위치(50c)로 전환하도록 구성되어 있다.
서스펜션 부재(42)에는, 복원력 기구(48)와 대향하여 가세력 기구(74)가 부착되어 있다. 가세력 기구(74)는 본체(76)에 형성된 수납 구멍(78)을 구획하는 다이어프램(80)을 구비하며, 다이어프램(80)에 의해 구획된 수납 구멍(78)의 한쪽에 가세실(82)이 형성되어 있다. 다이어프램(80)에는, 로드(rod, 84)가 일체적으로 부착되어 있으며, 로드(84)는 본체(76)를 관통하여 외부로 돌출되어 있고, 그 선단은 지레 부재(38)에 접촉되어 있다. 본 실시 형태에서는, 이들에 의해 액추에이터를 구성하고 있다.
본체(76)에는, 가세실(82)에 연통된 도입 포트(86)가 형성되어 있으며, 도입 포트(86)에는 도입 유로(88)의 일단이 접속되어 있다. 도입 유로(88)의 타단에는, 탱크(90)가 접속되어 있고, 도입 유로(88)에는 체크 밸브(92)와 스로틀(94)이 병렬로 사이에 설치되어 있다. 또한, 파일럿 유로(16)가, 체크 밸브(92)보다 탱크(90)측의 도입 유로(88)에 접속되어 있다.
다이어프램(80)의 수압 면적을 C, 가세실(82)의 압력을 p라고 하면, C×p의 작용력이 지레 부재(38)에, 지지점 핀(44)으로부터 거리 c의 위치에 작용하도록 구성되어 있다. 또한, 이 작용력은 지지점 핀(44)의 주변에, 피반송체(1)의 하중에 의한 작용력과 역방향으로 작용하도록 구성되어 있다.
핀(40)과 지지점 핀(44)의 거리를 a, 작용실(8)의 수압 면적을 A, 작용실(8)의 압력을 p, 피반송체(1)의 하중이나 후크(9), 로드(6a), 피스톤(6) 등의 승강하는 물체의 총 중량을 W라고 하면, 작용실(8), 제어실(66), 가세실(82)의 각 압력이 같을 경우, 하기 식이 성립하도록 형성된다. 한편, 승강하는 물체 이외의 핀(40)에 가해지는 아래로 향한 중량(실린더 튜브(4) 등의 중량)과 균형을 이루도록, 서스펜션 부재(42)와 지레 부재(38)의 사이에, 스프링(96)이 배치되어 있다.
aA+bB=cC …(1)
W=pA…(2)
a＞b
이하, 전술한 에어 밸런스 장치의 작동에 대해 설명한다.
먼저, 도 1에 도시하는 바와 같이, 후크(9)에 피반송체(9)를 매단다. 그리고, 승강 구동시에는, 상승용 파일럿 유로(27)에 파일럿 압력을 공급한다. 따라서, 상승 밸브(26)는 개방 위치(26a)로 전환되어, 압력원(20)으로부터 압축 공기가 가변 스로틀 밸브(28), 상승 밸브(26), 고압 유로(22), 급배 유로(10)를 통해서, 작용실(8)에 공급된다. 작용실(8)에 공급되는 압축 공기압의 작용에 의해, 피스톤(6), 로드(6a)를 통해서 피반송체(1)가 상승한다. 그 때, 가변 스로틀 밸브(28)의 설정에 따른 속도로, 피반송체(1)가 상승한다.
또한, 상승용 파일럿 유로(27)에 대한 파일럿 유체의 공급에 의해, 셔틀 밸브(34), 구동용 파일럿 유로(36)를 통해서, 전환 밸브(14)에 파일럿 압력이 도입되어, 전환 밸브(14)가 승강 구동 위치(14a)로 전환된다. 따라서, 급배 유로(10), 전환 밸브(14), 파일럿 유로(16)를 통해서 탱크(90)에 압축 공기가 공급됨과 동시에, 스로틀(94)을 통해서 가세실(82)에 압축 공기가 공급된다.
피반송체(1)를 소정의 높이까지 상승시킨 후, 상승용 파일럿 유로(27)에 대한 파일럿 유체의 공급을 정지하고 배기로 하면, 상승 밸브(26)는 폐쇄 위치(26b)로 전환된다. 따라서, 고압 유로(22)는 차단되어, 작용실(8)내의 압력(p)에 의한 작용력은, 피반송체(1)의 하중과 균형을 이룬다(식(2)가 성립). 또한, 작용실(8), 급배 유로(10), 파일럿 유로(16), 도입 유로(88), 탱크(90), 가세실(82)에 의해 폐쇄 회로가 형성되며, 이들의 압력(p)이 같아진다.
한편, 승강 구동시에, 하강용 파일럿 유로(31)에 파일럿 압력을 공급하면, 하강 밸브(30)가 개방 위치(30a)로 전환된다. 따라서, 작용실(8)내의 압축 공기가 급배 유로(10), 하강 밸브(30), 가변 스로틀 밸브(32), 저압 유로(24)를 통해서 대기중에 방출되어, 피반송체(1)가 하강한다. 그 때, 가변 스로틀 밸브(32)의 설정에 따른 속도로, 피반송체(1)가 하강한다.
또한, 하강용 파일럿 유로(31)에 대한 파일럿 유체의 공급에 의해, 셔틀 밸브(34), 구동용 파일럿 유로(36)를 통해서, 전환 밸브(14)에 파일럿 압력이 도입되어, 전환 밸브(14)가 승강 구동 위치(14a)로 전환된다. 따라서, 탱크(90)로부터도 파일럿 유로(16), 전환 밸브(14), 급배 유로(10), 저압 유로(24), 하강 밸브(30), 가변 스로틀 밸브(32)를 통해서 압축 공기가 대기중에 방출된다.
피반송체(1)를 소정의 높이까지 하강시킨 후, 하강용 파일럿 유로(31)에 대한 파일럿 유체의 공급을 정지하고 배기로 하면, 하강 밸브(30)는 폐쇄 위치(30b)로 전환된다. 따라서, 저압 유로(24)는 차단되어, 작용실(8)내의 압력(p)에 의한 작용력은, 피반송체(1)의 하중과 균형을 이룬다(식(2)가 성립). 또한, 작용실(8), 급배 유로(10), 파일럿 유로(16), 도입 유로(88), 탱크(90), 가세실(82)에 의해 폐쇄 회로가 형성되며, 이들 압력(p)이 같아진다.
지레 부재(38)에는, 지지점 핀(44)의 주변에, 피반송체(1)의 하중에 따른 작용력과, 복원력 기구(48)의 작용력이 작용함과 동시에, 이에 대향한 가세력 기구(74)의 작용력이 작용한다. 지레 부재(38)가 스윙하면, 압력 조정 밸브(50)가 전환되어, 제어실(66)의 압력이 작용실(8)의 압력과 같아지면, 전술한 식(1)이 성 립해, 지레 부재(38)의 지지점 핀(44) 주변의 작용력이 균형을 이룬다.
피반송체(1)를, 압축 공기압을 이용해서 승강시키는 것이 아니라, 작업자가 피반송체(1) 등을 직접 들어올리거나, 혹은 내리는 균형시에는, 전환 밸브(14)에 균형용 파일럿 유로(37)를 통해서 파일럿 압력을 공급한다. 따라서, 전환 밸브(14)는 균형 위치(14b)로 전환되어, 제어 유로(18)와 급배 유로(10)가 연통된다. 그러나, 이 때, 제어 유로(18)의 압력과 파일럿 유로(16)의 압력에 차이가 있으면, 오동작(상승 혹은 하강)이 발생한다. 이 때, 핀(40)의 위치를 긴 구멍을 따라 이동시켜서 변경하거나 혹은 압력 조정 밸브(50)의 부착 위치(b)를 변경해서, 전술한 식(1)을 성립시키면 된다.
이러한 균형시에, 피반송체(1)를 상승시킬 때에는, 피반송체(1), 실린더(2) 등을 들어올린다. 이것에 의해, 지레 부재(38)가 지지점 핀(44)의 주변으로 스윙하여, 로드(70)를 통해서 압력 조정 밸브(50)가 연통 위치(50c)로 전환된다. 압력원(20)으로부터, 고압 유로(49a), 압력 조정 밸브(50), 제어 유로(18), 급배 유로(10)를 통해서 작용실(8)에 압축 공기가 공급되어, 작용실(8)의 압력이 상승해, 피반송체(1)가 상승한다. 동시에, 제어 유로(18), 바이패스 유로(68)를 통해서 제어실(66)에도 압축 공기가 공급되어, 압력이 상승한다. 피반송체(1) 등을 들어올릴 때에는, 복원력 기구(48)의 작용력에 대항하여 들어올릴 필요가 있는데, 지레 부재(38)에 의해, b/a의 가벼운 힘으로 들어올릴 수 있다.
들어올리는 것을 멈추면, 제어실(66)에 도입되는 공급 압력(p)에 의한 작용력을 받아서, 로드(70)를 통해서 지레 부재(38)가 지지점 핀(44)의 주변으로 스윙된다. 그 때, 압력 조정 밸브(50)는 개방 위치(50a)로 전환되어, 제어실(66)로부터 압축 공기가 대기중에 방출된다.
따라서, 제어실(66) 내의 압력이 저하된다. 그리고, 전술한 식(1)이 성립하는 압력(p)으로 되었을 때에는, 지레 부재(38)의 스윙이 멈추고, 압력 조정 밸브(50)는 차단 위치(50b)로 전환되며, 또한 작용실(8)내의 압력(p)에 의한 작용력과 피반송체(1)의 하중이 균형을 이루어, 상승을 정지한다.
한편, 피반송체(1), 실린더(2) 등을 내리면, 지레 부재(38)가 지지점 핀(44)의 주변으로 스윙하여, 제어실(66) 내의 압력의 작용에 의해, 압력 조정 밸브(50)가 개방 위치(50a)로 전환되고, 작용실(8) 내의 압축 공기가, 급배 유로(10), 전환 밸브(14), 제어 유로(18), 압력 조정 밸브(50)를 통해서 대기중에 방출되어, 피반송체(1)가 하강한다.
내리는 것을 멈추면, 가세력 기구(74)의 가세실(82)에 도입되는 압력(p)의 작용을 받아서, 로드(84)를 통해서 지레 부재(38)가 지지점 핀(44)의 주변으로 스윙된다. 그때, 로드(70)를 통해서 압력 조정 밸브(50)를 차단 위치(50b)로 전환한다. 그리고, 전술한 식(1)이 성립하여, 지레 부재(38)의 스윙이 멈추고, 또한 작용실(8)내의 압력(p)에 의한 작용력과 피반송체(1)의 하중 등의 총 중량(W)이 균형을 이루어, 하강을 정지한다.
탱크(90)를 설치함으로써, 피반송체(1)를 손으로 승강시킬 때, 가세력 기구(74)의 가세실(82)내 압력 변화를 작게 하여, 가볍게 지레 부재(38)를 스윙시킬 수 있게 하고 있다. 또한, 고압 유로(49a)에 체크 밸브(49b)를 설치하여, 압력 원(20)으로부터의 압축 공기의 공급이 정지했을 경우에, 압력 조정 밸브(50)의 제어실(66)내 압력이 저하되어, 연통 위치(50c)측으로 전환되어 피반송체(1)가 자중(自重)에 의해 낙하하는 것을 방지하고 있다. 더욱이, 보조 탱크(12), 스로틀(94)을 설치함으로써, 채터(chatter) 동작의 발생을 방지할 수 있도록 하고 있다.
이하, 전술한 실시 형태와 다른 제 2 실시 형태의 에어 밸런스 장치에 대해, 도 2에 의해 설명한다. 한편, 전술한 실시 형태의 에어 밸런스 장치와 동일한 부재에 대해서는 같은 부호를 붙이고 상세한 설명은 생략한다. 이하 마찬가지이다.
본 제 2 실시 형태에서는, 실린더(100)의 실린더 튜브(102)가 수평으로 고정되어 있고, 이 실린더 튜브(102)의 고정 도르래(104)가 회전 가능하게 지지되어 있다. 피스톤(106)과 일체인 로드(108)에는 이동 도르래(110)가 회전 가능하게 지지되어 있고, 피반송체(1)를 매다는 와이어(112)가 고정 도르래(104)와 이동 도르래(110)에 놓인 후, 와이어(112)의 선단은, 핀(40)에 체결되어 있다.
실린더(100)의 작용실(114)과의 사이에서, 급배 유로(10)를 통해서 압축 공기를 급배함으로써, 이동 도르래(110)가 이동하여, 2배의 작용력으로 피반송체(1)를 승강시킬 수 있다. 따라서, 하기 식(1a), 식 (2a)에 나타내는 바와 같이, 작용실(8)의 수압(受壓) 면적은 상술한 실시 형태의 수압 면적(A)의 2배로, 피반송체(1)와 균형을 맞출 수 있다.
본 제 2 실시 형태의 경우에서도, 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 피반송체(1)를 들어올리거나, 끌어내림으로써, 가벼운 힘으로 피반송체(1)를 승강시킬 수 있는 동시에, 피반송체(1)를 균형 잡힌 상태로 유지할 수도 있다.
(A/2)×a+b×B=c×C …(1a)
p×A/2=W …(2a)
a＞b
또한, 도 3에 도시하는 제 3 실시 형태와 같이, 증속(增速) 기구(120)를 설치해도 좋다. 증속 기구(120)에, 나사 기구(122)를 이용하여, 드럼(124)에 와이어(126)를 감아서 와이어(126)의 선단에 부착한 후크(128)에 피반송체(1)를 매단다. 또한, 지레 부재(38)에 의해 지지한 프레임(230)에 실린더 튜브(4)를 부착하고, 로드(6a)를 드럼(124)에 스러스트 베어링(134)을 통해서 부착한다. 여기에서, L은 나사의 리드, D는 드럼 피치 지름이라고 하면, 하기 식이 성립한다. 이 증속 기구(120)를 이용하면, 실린더(2)를 구동함으로써 증속된다.
(L/πD)×A×a+b×B=cC …(1b)
(p×L×A)/(π×D)=W …(2b)
a＞b
더욱이, 도 4에 도시하는 제 4 실시 형태와 같이, 피반송체(1)를 핀(140)의 주변으로 스윙 가능하게 지지된 레버(142)에 매달도록 해도 무방하다. 그때, 이 레버(142)에 실린더(2)의 로드(6a)의 선단을 접속한다. 여기에서, E를 핀(140)에서부터 피반송체(1)까지의 거리, e를 핀(140)에서부터 로드(6a)까지의 거리라고 하면, 하기 식이 성립한다. 따라서, 실린더(2)를 누르는 쪽에서도, 피반송체(1)와 균형을 맞출 수 있다.
(e/E)×A×a+b×B=c×C …(1c)
(e/E)×p×A=W …(2c)
a＞b
이하, 다른 실시예의 압력 조정 밸브(150)에 대해, 도 6에 의해 설명한다.
이 압력 조정 밸브(150)는, 밸브 본체(151)에 밸브체(152)가 슬라이드 가능하게 지지되어 있다. 밸브체(152)는, 밸브 본체(151)에 형성된 밸브 시트(154)에 대한 착좌(着座) 및 이간(離間)에 의해, 고압 유로(49a)와 제어 유로(18)를 차단 및 연통시킬 수 있게 구성되어 있다. 밸브체(152)는, 코일 스프링(156)에 의해, 밸브 시트(154)에 착좌되는 방향으로 가세되어 있다.
밸브 본체(151)에는, 수납 구멍(158)이 형성되어 있고, 수납 구멍(158)은 다이어프램(160)에 의해 구획되어, 한쪽에 제어실(162)이 형성되어 있다. 제어실(162)내에는, 밸브체(152)의 선단이 돌출되어 있고, 밸브체(152)의 후단은, 밸브 본체(151)의 외부로까지 돌출되어 있다.
밸브체(152)에는, 그 축방향으로 배기 구멍(164)이 관통 및 형성되어 있으며, 배기 구멍(164)은 제어실(162)을 대기와 연통시킬 수 있게 형성되어 있다. 밸브체(152)의 선단에는, 다이어프램(160)이 접촉되어, 배기 구멍(164)을 폐색 혹은 개방시킬 수 있게 구성되어 있다. 또한, 제어실(162)내의 다이어프램(160)의 수압 면적은 B가 되도록 형성되어 있다. 압력 조정실(168)은 제어 유로(18)와 접속되어 있으며, 제어실(162)은 바이패스 경로(170)를 통해서 제어 유로(18)에 접속되어 있다.
본 실시예의 압력 조정 밸브(150)의 경우도, 로드(70)가 지레 부재(38)에 의 해 눌러지면, 밸브체(152)를 슬라이드시켜서, 밸브 시트(154)로부터 이간시키고, 고압 유로(49a)와 제어 유로(18)를 압력 조정실(168)을 통해서 접속하는 연통 위치(50c)(도 1 참조)로 전환한다. 또한, 제어실(162)내에 도입되는 파일럿 압력이 상승하면, 다이어프램(160)을 밸브체(152)의 선단으로부터 이간시켜, 제어 유로(18)를 바이패스 경로(170), 제어실(162)을 통해서 배기 구멍(164)과 연통되는 개방 위치(50a)(도 1 참조)로 전환한다.
이하, 다른 실시예의 압력 조정 밸브(180)에 대해, 도 7에 의해 설명한다.
압력 조정 밸브(180)의 밸브 본체(181)에는, 스풀(182)이 슬라이드 가능하게 지지되어 있고, 스풀(182)의 슬라이드에 의해, 제어 유로(18)와 고압 유로(49a)와의 연통 및 차단과, 제어 유로(18)와 대기와의 연통 및 차단이 전환되도록 구성되어 있다.
또한, 스풀(182)의 일단에는, 제어실(184)이 형성되어 있고, 제어실(184)에 도입되는 파일럿 압력의 작용에 의해, 스풀(182)을 슬라이드시키는 작용력이 작용하도록 구성되어 있다. 제어실(184)은 수압 면적이 B가 되도록 형성되어 있다. 제어실(184)은 바이패스 경로(192)를 통해서 제어 유로(18)에 접속되어 있다.
스풀(182)의 양단측에는, 각각 코일 스프링(188, 190)이 배치되어 있으며, 코일 스프링(188, 190)은, 스풀(182)이 차단 위치(50b)(도 1 참조)가 되도록, 스풀(182)을 양측으로부터 가세하고 있다. 한편, 이 코일 스프링(108, 110)은 필요에 따라서 설치하면 되고, 꼭 설치하지 않아도 된다.
밸브 본체(181)에는, 제어실(184)과 반대쪽에 로드(70)가 슬라이드 가능하게 삽입되어 있으며, 로드(70)가 밀어 넣어졌을 경우에는 스풀(182)을 슬라이드시키도록 구성되어 있다. 이에 따라, 제어 유로(18)와 고압 유로(49a)를 연통시키는 연통 위치(50c)(도 1 참조)로 전환된다. 또한, 제어실(184)에 도입되는 제어 유로(18)로부터의 파일럿 압력의 작용에 의해, 스풀(182)을 슬라이드시켜서, 제어 유로(18)를 대기중에 개방시키는 개방 위치(50a)(도 1 참조)로 전환되도록 구성되어 있다.
이상 본 발명은 이러한 실시 형태에 조금도 한정되지 않으며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않은 범위 내에서 다양한 형태로 실시할 수 있다.
이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 에어 밸런스 장치는, 적은 부품 수로 피반송체와 균형을 맞출 수 있는 동시에, 지레 부재에 의해 가벼운 힘으로 압력 조정 밸브를 전환함으로써, 블리드에 따른 공기 누출로 인한 에너지 손실이 없고, 실린더의 패킹류의 슬라이드 저항의 영향이 적기 때문에, 피반송체를 승강시키는 조작을 작은 힘으로 수행할 수 있어 조작이 쉽다고 하는 효과를 갖는다.

Claims (3)

  1. 피반송체를 승강시키는 실린더의 작용실에 접속된 급배 유로의 압력을 상기 피반송체의 중량과 팽팽히 맞서는 압력으로 조정하는 압력 조정 밸브를 구비하고, 상기 실린더의 작용력과 상기 피반송체의 중량을 균형 맞추는 에어 밸런스 장치로서,
    균형시에는 상기 급배 유로와 제어 유로를 연통시키고, 승강 구동시에는 상기 급배 유로와 파일럿 유로를 연통시키는 전환 밸브를 설치함과 동시에,
    상기 승강 구동시에, 가변 스로틀 밸브를 통해서 상기 급배 유로에 압축 공기를 공급 또는 배출하여 상기 피반송체를 승강시키는 승강 밸브 기구를 설치하고,
    지지점 핀의 주변에 스윙 가능하게 지지한 지레 부재에 상기 실린더를 부착하며,
    상기 제어 유로로부터의 파일럿 압력의 도입에 의해 상기 지레 부재에 상기 피반송체의 하중과 같은 방향의 작용력을 부여하는 복원력 기구를 지지점 핀 근처에 설치함과 동시에, 상기 피반송체의 하중과 상기 복원력 기구의 작용력에 대해 균형을 이루는 작용력을 상기 파일럿 유로에 연통된 탱크로부터의 압축 공기의 도입에 의해 상기 지레 부재에 부여하는 가세력 기구를 설치하며,
    상기 압력 조정 밸브는, 상기 지레 부재의 스윙에 의한 작용력과 상기 제어 유로로부터의 파일럿 압력의 도입에 의한 작용력에 따라 상기 급배 유로와 상기 제어 유로 및 상기 전환 밸브를 통해서 압축 공기를 급배시키는 것을 특징으로 하는 에어 밸런스 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 승강 밸브 기구는, 파일럿 압력의 도입에 의해, 압력원과 상기 급배 유로를 가변 스로틀 밸브를 통해서 연통시키는 상승 밸브와, 파일럿 압력의 도입에 의해, 대기중과 상기 급배 유로를 가변 스로틀 밸브를 통해서 연통시키는 하강 밸브를 구비한 것을 특징으로 하는 에어 밸런스 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 가세력 기구는, 상기 탱크에 연통된 가세실을 구비하며, 가세실에 도입되는 압축 공기압의 작용력에 의해 상기 지레 부재에 작용력을 부여하는 것을 특징으로 하는 에어 밸런스 장치.
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