KR20030030276A - 콘트롤 밸브에 의한 공압실린더 제어방법 및 공압실린더용콘트롤 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공압실린더용 콘트롤 밸브에 관한 것으로, 피스톤로드가 공압실린더 외부로 복귀할 때 별도의 공기압을 사용하지 않고도 서서히 이동할 수 있도록 한 것이다.

구성예를 보면 콘트롤 밸브(1)를 구성하는 밸브체(2)의 일측에 A공기유출로(3)와 B공기유출로(4)를 구성하되, B공기유출로(4)로부터 A공기유출로(3) 방향으로 스풀 슬라이드(12)의 격판(10)이 위치할 수 있을 만큼의 거리를 둔 위치에 주공급로(5)를 구성하고, 그 반대되는 방향으로도 격판(10)이 위치할 수 있을 정도의 거리를 둔 후 공기배출로(6)를 형성하며,

상기의 밸브체(2)의 내부공간에 설치되는 스풀 슬라이드(12)는 밸브체(2)의 내면에 밀착되면서 공기의 흐름을 제어하는 격판(10)은 도면 상 좌측으로 밀착되는 경우에는 주공급로(5)와 B공기유출로(4) 사이에 위치토록 하며,

도면상 스풀 슬라이드(12)가 우측으로 밀착되었을 때는 격판(10)이 B공기유출로(4)와 공기배출로(6)사이에 위치토록 구성함을 특징으로 하는 것이다.

따라서 본 발명의 공압실린더용 콘트롤 밸브는 피스톤로드가 복귀할 때 먼저 공급된 공기압을 이용할 수 있도록 함으로써 공기사용량과 공기압이 배출될 때 배출될 때 발생하는 소음을 대폭적으로 줄일 수 있으므로 작업장의 소음환경을 개선할 수 있고 또 그만큼 콤프레사 작동을 하지 않아도 되기 때문에 콤프레사 사용에 따른 소음과 전력 및 환경오염을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

콘트롤 밸브에 의한 공압실린더 제어방법 및 공압실린더용 콘트롤 밸브{An air cylinder control method and control valve}

본 발명은 공압실린더용 콘트롤 밸브에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 피스톤로드가 공압실린더 내부로 진입하는 후진작용시에는 일반적인 공압실린더의 작용과 같이 압축된 공기를 공급받아 빠르게 이동하고, 반대로 피스톤로드가 공압실린더 외부로 돌출되는 전진작용시에는 압축된 공기를 공급하지 않더라도 피스톤의 앞면과 뒷면에 공압이 작용하는 단면적 크기의 차이를 이용하여 서서히 이동할 수 있도록하는 콘트롤 밸브와 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 공압실린더는 설치 목적상으로 피스톤로드가 전진할 때와 후진할 때 같은 힘과 속도로 이동해야 하는 용도가 있고, 때로는 피스톤로드가 후진할 때는 힘을 갖고 빠르게, 반대로 전진할 때는 강한 힘과 빠른 속도가 필요없이 서서히 이동하여 원복만 하면 되는 용도가 있다.

본 발명은 상기 후자의 경우에 사용코자 하는 것인 바, 종래의 공압실린더용 콘트롤 밸브는 피스톤로드가 후진할 때와 전진할 때 같은 동일한 작용을 하도록 구성되어 있어서, 힘과 속도가 필요하니 아니한 전진시에도 후진시와 동일하게 불필요하게 압축공기를 공급하고 있는 것이다. 따라서 압축공기의 소모가 불필요하게 많다고 할 수 있다.

이러한 종래 콘트롤 밸브 구성의 구성예를 살펴보면, 도 4, 5에서 도시한 것과 같이 밸브체(50)의 주공급로(51)를 중심으로하여 좌우측에 공기배출로(52)(53)가 구성되어 있고, 또 내부에 스풀 슬라이드(54)는 양단의 격판 사이에 두개의 격판을 등간격으로 형성하여 세개의 같은 공간을 갖도록 구성되어 있다.

상기와 같은 구성의 콘트롤 밸브를 공압실린더에 설치하여 공압실린더의 피스톤로드를 작동시키면 도 4에서와 같이 피스톤로드(55)가 공압실린더(56)의 내부로 진입할 때 공압실린더 내부에 있던 공기가 공기배출로(53) 쪽으로 배출되고, 반대로 도 5에서와 같이 피스톤로드(55)가 공압실린더(56)의 외부로 복귀할 때 공압실린더 내부에 있던 공기가 공기배출로(52) 쪽으로 배출되는 것이다.

상기와 같은 구성의 콘트롤 밸브는 구조적으로 피스톤로드가 왕복운동을 할 때 힘과 속도가 같고, 한번 왕복할 때 공기가 두번 배출되기 때문에 공기 소모와 소음이 많았다. 또한 중요한 문제점은 공압에 사용되는 실린더에는 소량의 윤활유가 동시에 공급되므로 배출되는 공기에는 이러한 윤활유가 같이 배출되어 환경오염을 유발한다는 폐단도 있는 것이다.

또 공기의 사용량이 많아짐에 따라 콤프레샤의 작동시간이 길어지지고 비례하여 소음도 많아지며, 또 콤프레샤의 소모와, 전력사용시간이 늘어나기 때문에 경제적인 부담으로 모든 생산코스트가 비싸게 형성되는 등의 문제점으로 이어졌던 것이다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위하여 콘트롤 밸브를 구성하는 밸브체의 일측에 공기 주공급로와 공기배출로를 각각 한개씩 형성하고 공압실린더에 연결되는 공기유출로를 2개 형성하며, 스풀 슬라이드는 일측으로 움직일때는 주공급로와 후진용 공기유출로가 연결되게 하면서 다른 공기유출로와 공기배출로가 연결되게 하여 공압실린더내의 배출공기가 배출되는 일반적인 공압실린더와 같은 작용을 하도록 하며, 스풀 슬라이드가 다른쪽으로 움직일 때는 공기배출로는 차단이 되면서 주공급로와 두개의 공기유출로가 동시에 연결되도록 하려는 것이다.

이로써 피스톤로드를 전진시킬 때는 공압실린더 내의 피스톤에 압력이 작용하는 단면적의 차이에 의해 별도의 공기압을 공급하지 않고 피스톤로드를 공압실린더의 외부로 서서히 복귀시킬 수 있는 공압실린더용 콘트롤 밸브를 제공하는데 소기의 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 전체구성을 보인 단면도

도 2, 3은 본 발명의 작용상태를 보인 단면도

도 4, 5는 종래 밸브의 작용상태를 보인 단면도

도 6은 본 발명에 의한 밸브를 기호로 표시한 예를 나타낸 회로도

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

1: 콘트롤 밸브 2: 밸브체

3: A공기유통로 4: B공기유통로

5: 주공급로 6: 공기배출로

7: 큰공간 8: 작은공간

9: 10: 11: 격판 12: 스풀 슬라이드

먼저 본 발명에 의한 제어방법을 살펴본다.

공압실린더의 전후부와 각각 연결되는 공기유출로가 2개 형성되고 콤트롤밸브를 통하여 공압실린더가 전진동작과 후진동작의 2단계작용을 하게끔 하는 제어방법에 있어서, 피스톤로드를 후진시키는 동작에서는 입력되는 공기가 공압실린더의 피스톤로드쪽으로 공급이 되고 피스톤쪽의 공기는 외부로 배출되는 일반적인 제어방법과 같이 제어되게 하며, 공압실린더의 피스톤로드가 전진되게 하는 동작에서는 입력되는 공기 통로와 공압실린더의 피스톤로드쪽 공간과 피스톤쪽 공간이 서로 연결되도록 함으로써 피스톤의 앞뒷면에 작용하는 압력이 단면적의 차이에 의해 피스톤쪽 공간에 더 많이 작용됨으로써 피스톤이 전진하도록 제어하는 것이다.

이하는 상기한 제어방법을 구현하기 위한 본 발명의 공압실린더용 콘트롤 밸브에 관한 바람직한 실시 예를 살펴보는데, 여러가지 형태의 콘트롤 밸브 중에서 에어를 이용하여 스풀 슬라이드를 작용시키는 슬라이드 밸브에 적용한 구성 예를 첨부되는 도면과 관련하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

콘트롤 밸브(1)를 구성하는 밸브체(2)의 일측에 A공기유출로(3)와 B공기유출로(4)를 구성하고 B공기유출로(4)로부터 A공기유출로(3) 방향으로 스풀 슬라이드(12)의 격판(10)이 위치할 수 있을 만큼의 거리를 둔 위치에 주공급로(5)를 구성하며, 그 반대되는 방향으로도 격판(10)이 위치할 수 있을 정도의 거리를 둔 후 공기배출로(6)를 형성하였다.

상기의 밸브체(2)의 내부공간에 설치되는 스풀 슬라이드(12)는 밸브체(2)의 내면에 밀착되면서 공기의 흐름을 제어하는 3개의 격판(9)(10)(11)을 설치하였는데, 이는 본 발명의 구성 예로 제시한 에어를 이용하여 스풀 슬라이드(12)를 작동시키는 실시 예에서 필요한 것으로, 기타 솔레노이드, 레바 등의 다른 방법으로 스풀 슬라이드(12)를 작용시키는 밸브에 적용하게 되면 최소 1개의 격판만으로도 작용이 가능할 것이다.

상기의 스풀 슬라이드(12)를 구성하는 세개의 격판(9)(10)(11) 중에 가운데 있는 격판(10)이 실제적으로 에어를 제어하는 기능을 하는데, 도면 상 좌측으로 밀착되는 경우에는 주공급로(5)와 B공기유출로(4) 사이에 위치토록 한다.

따라서 주공급로(5)와 A공기유출로(3)가 연결되어 압력이 A공기유출로(3)를 통하여 공압실린더(30)의 내부로 공급됨으로써 피스톤(32)을 밀게되고, B공기유출로(4)는 공기배출로(6)와 연결이 되어 공압실린더(30)의 내부에 있던 공기가 공기배출로(6)를 통해 배출이 된다.

그리고 도면상 스풀 슬라이드(12)가 우측으로 밀착되었을 때는 가운데의 격판(10)이 B공기유출로(4)와 공기배출로(6)사이에 위치토록 구성함으로써, 공기배출로(6)는 격리가 되는 상태에서 주공급로(5)와 A공기유출로(3) 및 B공기유출로(4)가 모두 연결이 되도록 한 것이다.

도면의 미설명 부호 31은 피스톤로드, 33은 피스톤쪽 공간, 34는 피스톤로드쪽 공간, 35는 호스, 36은 콘트롤 밸브작동을 위한 공압연결부를 표시한 것이다.

이와 같이 구성된 공압실린더용 콘트롤 밸브에 관한 작용을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 공압실린더용 콘트롤 밸브(1)는 피스톤로드(31)가 공압실린더(30)의 내부로 진입할 때는 강한 힘과 빠른 속도로 이동을 하고, 반대로 외부로 복귀할 때 서서히 이동하여도 아무런 문제가 없는 용도로 공압실린더(30)가 설치될 때 사용하는 것이다.

상기와 같은 용도로 사용하기 위하여 콘트롤 밸브(1)를 구성하는 밸브체(2)에 A공기유출로(3)는 공압실린더(30)의 피스톤로드쪽 공간(34)에 B공기유출로(4)는 피스톤쪽 공간(33)에 호스(35)로 연결한다.

그리고, 일반적인 공압장치(콤푸레샤 등)에 의해서 주공급로(5)에 공압이 공급되고 콘트롤 밸브작동부(36)가 작동한다.

상기의 콘트롤 밸브작동을 위한 공압연결부(36)는 본 발명에서의 실시 예에서와 같이 에어를 이용하여 스풀 슬라이드를 작동시키는 예에서 필요로 하지만 기타 다른 방법으로 스풀 슬라이드을 움직이는 경우에는 그에 따른 작동구조가 필요할 것이다.

상기와 같이 콘트롤 밸브작동을 위한 공압연결부(36)에 공압이 연결되어 스풀 슬라이드(12)가 좌우측으로 이동하며, 스풀 슬라이드(12)가 도면상으로 좌측에 밀착되었을 때에는 격판(9)과 격판(10)사이의 큰공간(7)을 통해 주공급로(5)와 A공기유출로(3)가 연결되고, 격판(10)과 격판(11) 사이의 작은 공간(8)은B공기유출로(4)와 공기배출로(6)를 개방하게 되는 것으로, 주공급로(5)를 통해 공급되는 공기압이 피스톤로드(31)쪽 공간(34)으로 들어가 피스톤로드(31)를 공압실린더(30)의 내부로 빠르게 진입시키고, 피스톤쪽 공간(32)에 있는 공기는 B공기유출로(4)와 작은공간(8) 및 공기배출로(6)를 통해 배출되는 것이다.

그리고 상기와는 반대로 스풀 슬라이드(12)가 도면상으로 우측에 밀착되었을 때에는 격판(9)과 격판(10) 사이의 큰공간(7)이 주공급로(5)와 A공기유출로(3) 및 B공기유출로(4)를 연결하고 작은공간(8)은 폐쇄하게 된다.

이때 주공급로(5)를 통해 공기압이 연결되기는 하지만 실제로 공급되지는 않고, 피스톤로드(31)쪽 공간(34)으로 들어가 있는 공기압이 큰공간(7)을 통해 피스톤쪽 공간(32)으로 이동하므로 피스톤로드(31)를 공압실린더(30)의 외부로 서서히 복귀시키는 것이다.

즉, 피스톤로드(31)쪽 공간(34)은 피스톤쪽 공간(33)에 비하여 피스톤로드(31)의 직경만큼 단면적(피스톤을 미는 단면적)이 좁기 때문에 피스톤(32)을 기준으로 피스톤로드쪽 공간(34)에 있는 공기압이 A공기유출로(3)와 큰공간(7) 및 B공기유출로(4)를 서서히 이동하므로 피스톤로드(31)가 공압실린더(30)의 외부로 복귀하는 것이다.

따라서 피스톤로드(31)를 공압실린더(30)의 외부로 복귀시키는데에는 별도의 공기압을 공급하지 않아도 되는 것이다.

이러한 본 발명의 콘트롤 밸브를 기호로 표시하면 도 6과 같다.

이상과 같은 본 발명의 공압실린더용 콘트롤 밸브는 피스톤로드가 복귀할 때 먼저 공급된 공기압을 이용할 수 있도록 함으로써 공기사용량과 공기압이 배출될 때 배출될 때 발생하는 소음을 대폭적으로 줄일 수 있으므로 작업장의 소음환경을 개선할 수 있고, 또 그만큼 콤프레사 작동을 하지 않아도 되기 때문에 콤프레샤 사용에 따른 소음과 전력을 줄일 수 있으며, 환경을 보호하는 데도 일조를 하게되는 발명이라 할 수 있다.

Claims (2)

1. 공압실린더의 전후부와 각각 연결되는 공기유출로가 2개 형성되는 콘트롤밸브를 통하여 공압실린더가 전진동작과 후진동작의 2단계작용을 하게끔 하는 제어방법에 있어서,

   피스톤로드를 후진시키는 동작에서는 입력되는 공기가 공압실린더의 피스톤로드쪽으로 공급이 되고 피스톤쪽의 공기는 외부로 배출되는 일반적인 제어방법과 같이 제어되게 하며, 공압실린더의 피스톤로드가 전진되게 하는 동작에서는 입력되는 공기 통로와 공압실린더의 피스톤로드쪽 공간과 피스톤쪽 공간이 서로 연결되도록 함으로써 공압실린더의 피스톤 앞뒷면에 작용하는 압력이 면적의 차이에 의해 피스톤로드쪽보다 피스톤쪽에서 더 많이 작용됨으로써 피스톤이 전진하도록 제어함을 특징으로 하는 콘트롤 밸브에 의한 공압실린더 제어방법.
2. A공기유출로(3)와 B공기유출로가 구성되어 공압실린더의 전후진 작용을 하도록 하는 콘트롤 밸브를 구성함에 있어서,

   콘트롤 밸브(1)를 구성하는 밸브체(2)의 일측에 A공기유출로(3)와 B공기유출로(4)를 구성하되, B공기유출로(4)로부터 A공기유출로(3) 방향으로 스풀 슬라이드(12)의 격판(10)이 위치할 수 있을 만큼의 거리를 둔 위치에 주공급로(5)를 구성하고, 그 반대되는 방향으로도 격판(10)이 위치할 수 있을 정도의 거리를 둔 후 공기배출로(6)를 형성하며,

   상기의 밸브체(2)의 내부공간에 설치되는 스풀 슬라이드(12)를 구성시에는 밸브체(2)의 내면에 밀착되면서 공기의 흐름을 제어하는 격판(10)은 도면 상 좌측으로 밀착되는 경우에는 주공급로(5)와 B공기유출로(4) 사이에 위치토록 함으로써, 주공급로(5)를 통한 압력이 A공기유출로(3)를 통하여 공압실린더(30)의 내부로 공급되어 피스톤(32)을 밀게되고 B공기유출로(4)는 공기배출로(6)와 연결이 되어 공압실린더(30)의 내부에 있던 공기가 배출되도록 하며,

   도면상 스풀 슬라이드(12)가 우측으로 밀착되었을 때는 격판(10)이 B공기유출로(4)와 공기배출로(6)사이에 위치토록 구성함으로써, 공기배출로(6)는 격리가 되는 상태에서 주공급로(5)와 A공기유출로(3) 및 B공기유출로(4)가 모두 연결이 되도록 구성함을 특징으로 하는 공압실린더용 콘트롤 밸브.