KR20040009570A - Cylinder damping valve using flow control - Google Patents

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KR20040009570A
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Abstract

PURPOSE: A cylinder speed reducing valve is provided to operate without an impact in an initial cycle by using a fluid control. CONSTITUTION: In a hydraulic system supplying driving force of a hydraulic cylinder, a valve for reducing cylinder speed using a fluid control comprises a pipe block(10) mounted in a passage of the hydraulic cylinder. A conical groove(14) is formed in the center of the pipe line(12). A plug(24) is mounted on the pipe block to move reciprocatingly. A head(24a) corresponding to the conical groove is formed in the plug. An air cylinder is installed to the pipe block to connect the plug and a ram(22). The air cylinder is operated by an air pressure.

Description

유량제어를 이용한 실린더 감속용 밸브 {Cylinder damping valve using flow control}Cylinder damping valve using flow control

본 발명은 유압 실린더 감속용 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유압력으로 구동되는 각종 기계장치에서 구동력을 발생하는 실린더가 작동의 초기와 행정단에서 충격적으로 작동하지 않도록 하는 유량제어를 이용한 실린더 감속용 밸브에 관한 것이다.The present invention relates to a hydraulic cylinder deceleration valve, and more particularly, cylinder deceleration using a flow control to prevent the cylinder that generates the driving force in the various mechanical devices driven by the hydraulic pressure does not operate shocking at the initial stage and the stroke stage of operation. It relates to a valve for.

통상적으로 유압은 유체역학에 의한 힘과 운동량을 제어하여 동력을 전달하는 것으로서 전동기나 엔진에 의해 압력이 발생되고 실린더를 통하여 기계장치에 구동력을 전달한다. 유압은 전기력이나 공압에 비하여 큰 힘을 생성하는 것이 가능하고 과부하에 대하여도 안전하기 때문에 프레스와 같은 공작기계, 굴삭기와 같은 건설기계 등에 널리 적용된다.In general, hydraulic pressure is to transmit power by controlling force and momentum by hydrodynamics, and pressure is generated by an electric motor or an engine, and transmits driving force to a machine through a cylinder. Hydraulics are widely applied to machine tools such as presses and construction machinery such as excavators because they are capable of generating a greater force than electric or pneumatic pressures and are safe against overload.

이때의 전달매체는 동력원에 연결된 펌프에 의하여 흡입/토출되는 작동유이며, 방향제어밸브ㆍ유량제어밸브ㆍ릴리프밸브 등 각종의 밸브를 이용하여 힘과 운동을 제어하게 된다. 이중에서 유량제어밸브는 실린더로 공급되는 작동유의 양을 조절하여 실린더를 통한 작동 속도를 가변하기 위한 것으로서, 단순하게 가변교축되는 교축밸브와 밸브 전후의 차압에 의해 유량이 변동하지 않도록 압력보상을 부가시킨 유량조정밸브가 있다.At this time, the transmission medium is hydraulic oil suctioned / discharged by a pump connected to a power source, and the force and motion are controlled by using various valves such as a direction control valve, a flow control valve, and a relief valve. Among these, the flow control valve is to change the operating speed through the cylinder by adjusting the amount of hydraulic oil supplied to the cylinder, and simply adds pressure compensation so that the flow rate does not change due to the variable throttle valve and the differential pressure before and after the valve. Flow control valve.

그런데 기계의 종류에 따라서는 다른 형태의 유량제어를 요하는 바, 인쇄된 문양을 설정된 윤곽으로 절단하는 모형재단기를 예로 들 수 있다. 모형재단기의 경우 절단작업을 수행하는 하강행정중 중간 위치에 이르러 실제 가공이 수행되므로 다른 위치에서는 보다 완만한 속도 변화가 필요하다.However, depending on the type of machine requires a different type of flow control, for example a model cutting machine for cutting the printed pattern to a set outline. In the case of the model cutter, since the actual machining is performed in the middle of the descent stroke during cutting, a more gentle speed change is required at other positions.

이와 같은 제어가 수행되지 않으면 행정단에서 충격이 발생하여 재단품질은 물론 기계장치의 내구성까지 저하될 우려가 크다. 그렇다고 종래의 유량제어밸브를 이용하여 전체적으로 속도를 늦추는 것은 공수 증가의 요인이 된다.If such control is not carried out, there is a high possibility that an impact may occur at the stroke, and not only the cutting quality but also the durability of the machine. Nevertheless, slowing down the overall speed by using a conventional flow control valve is a factor of the increase of the man-hour.

이에 따라 본 발명은 유압력으로 구동되는 각종 기계장치에서 구동력을 발생하는 실린더가 작동의 초기와 행정단에서 충격적으로 작동하지 않도록 하는 유량제어를 이용한 실린더 감속용 밸브를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a cylinder deceleration valve using a flow control to prevent the cylinder that generates the driving force in the various hydraulic devices driven by the hydraulic force does not operate shocking in the initial stage and the stroke stage.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 밸브의 각각 평면 및 정면에서 요부를 드러내어 나타내는 도식도,1 and 2 are schematic views showing the main parts in the plane and the front of the valve according to the present invention, respectively;

도 3은 본 2의 측면에서 요부를 드러내어 나타내는 도식도이다.Figure 3 is a schematic diagram showing the main parts in the aspect of the second.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10: 배관블록12: 관로10: piping block 12: pipeline

14: 원추홈16: 암나사14: Conical groove 16: Female thread

20: 에어실린더20a: 포트20: air cylinder 20a: port

22: 램24: 플러그22: ram 24: plug

30: 기밀판32: 패킹30: airtight plate 32: packing

34: O-링34: O-ring

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 유압펌프로 작동유를 유압 실린더에 공급하여 구동력을 발생하는 유압 시스템에 있어서: 상기 유압 실린더의 유로 상에 장착되고, 내부의 관로(12) 중앙에 원추홈(14)을 구비하는 배관블록(10); 상기 배관블록(10) 상에 왕복 운동하도록 장착되고, 원추홈(14)에 대응하는 헤드(24a)를 구비하는 플러그(24); 및 상기 플러그(24)와 램(22)으로 연결되도록 배관블록(10)에 장착되고, 포트(20a)를 통한 공압으로 왕복 구동되는 에어실린더(20)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a hydraulic system for generating a driving force by supplying hydraulic oil to a hydraulic cylinder with a hydraulic pump: mounted on the flow path of the hydraulic cylinder, the conical groove 14 in the center of the internal conduit 12 Piping block 10 having a; A plug 24 mounted on the pipe block 10 to reciprocate and having a head 24a corresponding to the conical groove 14; And an air cylinder 20 mounted to the pipe block 10 to be connected to the plug 24 and the ram 22 and reciprocally driven by pneumatic pressure through the port 20a.

본 발명의 다른 특징으로서, 상기 배관블록(10)과 플러그(24)의 연결부에는 패킹(32)과 O-링(34)이 개재되도록 기밀판(30)을 더 구비한다.As another feature of the present invention, the connecting block of the pipe block 10 and the plug 24 further includes an airtight plate 30 so that the packing 32 and the O-ring 34 are interposed therebetween.

본 발명의 또 다른 특징으로서, 상기 에어실린더(20)는 유압 실린더의 왕복행정 단부에서 일시적으로 작동하도록 연계된다.As another feature of the invention, the air cylinder 20 is associated to act temporarily at the reciprocating end of the hydraulic cylinder.

본 발명은 유압펌프로 작동유를 유압 실린더에 공급하여 구동력을 발생하는 유압 시스템에 관련된다. 유압 시스템의 이론식으로부터 구동력은 압력과 유량의 곱에 비례함을 알 수 있다. 압력은 부하가 걸려 있는 실린더 측으로 압축되어 공급되는 작동유의 단위 면적당 힘의 크기를 의미하고, 유량은 실린더 측으로 유입되는작동유의 단위 시간당 체적을 의미한다. 실린더에 유입되는 유량을 변동하여 속도를 가변하기 위해 펌프의 토출유량을 변동하는 것은 비효율적이다. 즉, 대용량 펌프를 사용하면 장치의 외형이 지나치게 커지고, 펌프의 회전속도를 빨리하면 구동력이 증가한다. 이에 따라 실린더에 작용하는 부하를 고려하여 펌프를 선정하고 유량제어밸브를 사용하여 유량을 변동한다. 본 발명은 유량제어밸브의 기능을 구현함에 있어 종래와 차별화된 구성ㆍ작용ㆍ효과를 안출하여 목적을 달성한다.The present invention relates to a hydraulic system for generating a driving force by supplying hydraulic oil to a hydraulic cylinder with a hydraulic pump. Theoretical equations for hydraulic systems show that the driving force is proportional to the product of pressure and flow rate. The pressure means the magnitude of the force per unit area of the hydraulic oil supplied compressed to the cylinder side under load, and the flow rate means the volume per unit time of the hydraulic oil flowing into the cylinder side. It is inefficient to change the discharge flow rate of the pump to change the speed by changing the flow rate flowing into the cylinder. In other words, when a large capacity pump is used, the appearance of the apparatus becomes too large, and when the rotation speed of the pump is increased, the driving force increases. Accordingly, the pump is selected in consideration of the load acting on the cylinder and the flow rate is changed using the flow control valve. The present invention achieves the object by devising a configuration, operation, and effect different from the conventional in implementing the function of the flow control valve.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 밸브의 각각 평면 및 정면에서 요부를 드러내어 나타내는 도식도가 도시된다.1 and 2 show schematic views showing the main parts in the plane and the front of the valve according to the present invention, respectively.

본 발명에 따르면 내부의 관로(12) 중앙에 원추홈(14)을 구비하는 배관블록(10)이 상기 유압 실린더의 유로 상에 장착된다. 배관블록(10)에서 관로(12)의 양단에는 배관연결을 위한 암나사(16)가 형성되고, 관로(12)의 중앙에서 유로와 직교하는 방향으로는 원추홈(14)이 형성된다. 관로(12)의 내경은 암나사(16)에 연결되는 배관의 내경과 같거나 약간 크게 하되, 후자의 경우 관로손실이 최소화되도록 내경의 차이를 가급적 작게 유지한다. 관로(12)와 원추홈(14)은 주조된 배관블록(10)의 몸체를 머시닝센터에 투입하여 연속 가공할 수 있다.According to the present invention, the pipe block 10 having the conical groove 14 in the center of the internal pipe line 12 is mounted on the flow path of the hydraulic cylinder. Female threads 16 for pipe connection are formed at both ends of the pipe line 12 in the pipe block 10, and conical grooves 14 are formed in a direction perpendicular to the flow path at the center of the pipe line 12. The inner diameter of the conduit 12 is equal to or slightly larger than the inner diameter of the pipe connected to the female screw 16, but in the latter case, the difference in the inner diameter is kept as small as possible to minimize the loss of the conduit. The conduit 12 and the conical groove 14 may be continuously processed by putting the body of the cast pipe block 10 into the machining center.

또, 본 발명에 따르면 원추홈(14)에 대응하는 헤드(24a)를 구비하는 플러그(24)가 상기 배관블록(10) 상에 왕복 운동하도록 장착된다. 플러그(24)의 일단은 배관블록(10)의 관로(12)를 향해 수용되고, 타단은 배관블록(10)의 외부로 노출된다. 플러그(24)는 매우 양호한 내마모성이 요구되므로 합금강을 고주파열처리 등으로 표면경화하는 것이 좋다.In addition, according to the present invention, a plug 24 having a head 24a corresponding to the conical groove 14 is mounted to reciprocate on the pipe block 10. One end of the plug 24 is received toward the conduit 12 of the pipe block 10, and the other end is exposed to the outside of the pipe block 10. Since the plug 24 requires very good wear resistance, it is preferable to harden the alloy steel by high frequency heat treatment or the like.

또, 본 발명에 따르면 포트(20a)를 통한 공압으로 왕복 구동되는 에어실린더(20)가 상기 플러그(24)와 램(22)으로 연결되도록 배관블록(10)에 장착된다. 에어실린더(20)를 배관블록(10)에 볼트로 결합하는 동시에 에어실린더(20)의 램(22)에 플러그(24)를 결합하여 연동시킨다. 플러그(24)의 외측단에 나선(26b)을 형성하여 램(22)과 결합한 다음 너트(26)를 조여 풀림을 방지한다.In addition, according to the present invention, the air cylinder 20 reciprocally driven by the air pressure through the port 20a is mounted to the pipe block 10 so as to be connected to the plug 24 and the ram 22. The air cylinder 20 is coupled to the pipe block 10 with a bolt, and the plug 24 is coupled to the ram 22 of the air cylinder 20 to interlock. A spiral 26b is formed at the outer end of the plug 24 to engage with the ram 22 and then tighten the nut 26 to prevent loosening.

미설명 부호 24c는 플러그(24)에서 램(22)과의 접촉부에 형성된 평면부로서 필요에 따라 다른 결합방식을 택하는 경우에 사용한다.Reference numeral 24c is a planar portion formed in the contact portion with the ram 22 in the plug 24, and is used when a different coupling method is used as necessary.

이때, 본 발명의 에어실린더(20)는 2개소에 포트(20a)를 나타낸 것처럼 복동식을 사용하는 것이 좋다. 복동식 에어실린더(20)의 경우 포트(20a)에 방향제어밸브(도시 생략)를 연결하며, 이때의 방향제어밸브는 전기 솔레노이드 구동방식을 채택하여 제어의 응답성을 높인다.At this time, it is preferable that the air cylinder 20 of the present invention uses a double acting type as shown in the port 20a at two places. In the case of the double-acting air cylinder 20, a direction control valve (not shown) is connected to the port 20a, and the direction control valve at this time adopts an electric solenoid driving method to increase the responsiveness of the control.

또, 본 발명에 따르면 상기 배관블록(10)과 플러그(24)의 연결부에는 패킹(32)과 O-링(34)이 개재되도록 기밀판(30)을 더 구비한다. 기밀판(30)은 에어실린더(20)의 내측으로 배관블록(10) 상에 볼트로 결합되며, 플러그(24) 외에 패킹(32)과 O-링(34)을 수용하는 홈을 구비한다. 패킹(32)과 O-링(34)은 관로(12) 상에 고압이 작용할 때 작동유의 유출을 방지하는 기능이지만 기밀성을 지나치게 높이면 플러그(24)를 작동하는 에어실린더(20)의 부하가 증가되고 마모가 빠르게 진행되어 교체 주기가 짧아진다.In addition, according to the present invention, the connecting portion of the pipe block 10 and the plug 24 is further provided with an airtight plate 30 so that the packing 32 and the O-ring 34 are interposed therebetween. The airtight plate 30 is bolted on the piping block 10 to the inside of the air cylinder 20, and has a groove for receiving the packing 32 and the O-ring 34 in addition to the plug 24. The packing 32 and the O-ring 34 function to prevent the leakage of the hydraulic oil when high pressure is applied on the conduit 12, but if the airtightness is too high, the load of the air cylinder 20 for operating the plug 24 increases. Wear quickly and the replacement cycle is short.

도 3은 본 2의 측면에서 요부를 드러내어 나타내는 도식도로서, 전술한 에어실린더(20)의 포트(20a)와 플러그(24)의 평면부(24c)가 나타난다.3 is a schematic view showing the main parts in the side view of the second embodiment, in which the port 20a of the air cylinder 20 and the flat portion 24c of the plug 24 are shown.

이와 같이 본 발명의 밸브는 실린더의 속도제어를 목적으로 해서 관로의 도중에 설치되는 교축밸브 형태이다. 교축의 목적으로 초크(choke)의 단면적 또는 길이를 외부에서 연속적으로 변화시키는 것은 현실적으로 곤란하며 관로(12)의 개구면적을 가변시키는 방식이 주로 통용되고 있다.Thus, the valve of this invention is a type of throttling valve provided in the middle of a pipeline for the purpose of speed control of a cylinder. It is practically difficult to continuously change the cross-sectional area or length of the choke externally for the purpose of throttling, and a method of varying the opening area of the conduit 12 is commonly used.

이때, 본 발명의 상기 에어실린더(20)는 유압 실린더의 왕복행정 단부에서 일시적으로 작동하도록 연계된다. 유압 실린더의 왕복행정 초기에 부하를 지탱하며 관성에너지를 생성하는 과정에서 충격적으로 작동하는데, 본 발명의 에어실린더(20)를 작동하여 유량을 일시적으로 제한하면 감속되면서 유연한 작동이 가능하다. 행정의 중간단계에는 플러그(24)가 관로(12)에서 완전하게 물러나 필요한 유량이 그대로 전달되고, 행정의 말기에서 실린더가 반대측으로 작동하려는 순간 다시 유량을 제한하여 충격을 감소시킨다. 기계장치의 제어패널 상에 릴레이 시컨스 회로가 구성되어 있다면 유압 실린더의 밸브를 작동하는 릴레이와 연계시키고, 마이콤 회로가 구성되어 있다면 프로그램을 수정하여 연계시킨다.At this time, the air cylinder 20 of the present invention is linked to temporarily operate at the reciprocating stroke end of the hydraulic cylinder. In the process of generating the inertial energy while supporting the load at the initial stage of the reciprocating stroke of the hydraulic cylinder, the shock is activated, by temporarily limiting the flow rate by operating the air cylinder 20 of the present invention, it is possible to smoothly operate while decelerating. In the intermediate stage of the stroke, the plug 24 completely withdraws from the conduit 12 so that the required flow rate is delivered as it is, and at the end of the stroke the flow rate is reduced again as soon as the cylinder is about to operate on the opposite side to reduce the impact. If the relay sequence circuit is configured on the control panel of the machine, the valve of the hydraulic cylinder is connected with the relay to operate. If the microcomputer circuit is configured, the program is modified.

본 발명의 밸브는 실린더의 속도에 변화를 주기 위한 목적으로서 유압회로 상으로 실린더의 전 또는 후에 설치하는 것이 가능하다. 실린더의 속도에 변화를 주기 위해서는 관로(12)의 도중을 교축하여 통과유량을 제한하며 이 과정에서 잉여 유량은 릴리프밸브(도시 생략)를 통해 오일탱크로 귀환시키는 것이 좋다.The valve of the present invention can be installed before or after the cylinder on the hydraulic circuit for the purpose of changing the speed of the cylinder. In order to change the speed of the cylinder, the middle of the pipeline 12 is throttled to limit the flow rate, and in this process, the excess flow rate is preferably returned to the oil tank through a relief valve (not shown).

한편, 통상적인 방식으로 플러그(24)를 작동하여 배관블록(10)의 관로(12)를교축하는 경우 서지(surge) 등의 원인으로 또 다른 충격력이 발생하여 유압 시스템의 다른 부분에서 내구성을 저하시킨다. 그런데 본 발명에서 에어실린더(20)의 공압으로 플러그(24)를 작동하므로 공기의 압축성에 기인하여 관로(12)가 급작스럽게 교축되지는 않으며, 플러그(24)의 내측단에 형성된 원추형 헤드(24a)도 유압력에 의해 후퇴하는 방향으로 힘을 받아 작동유의 서지현상을 완충한다.On the other hand, when the plug 24 is operated in a conventional manner to throttle the conduit 12 of the pipe block 10, another impact force is generated due to a surge or the like, which degrades durability at other parts of the hydraulic system. Let's do it. However, since the plug 24 is operated by the pneumatic pressure of the air cylinder 20 in the present invention, due to the compressibility of the air, the conduit 12 is not suddenly throttled, but is a conical head 24a formed at the inner end of the plug 24. ) Also absorbs the surge phenomenon of the hydraulic oil by receiving the force in the retracting direction by the hydraulic force.

따라서 배관블록(10)에 통과되는 유체의 상태에 따라 에어실린더(20)에 공급되는 공기압, 에어실린더(20)의 스트로크 등을 조절하는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable to adjust the air pressure supplied to the air cylinder 20, the stroke of the air cylinder 20, etc. according to the state of the fluid passing through the pipe block 10.

이상에서 설명한 구성 및 작용에 의하면 본 발명은 유압력으로 구동되는 각종 기계장치에서 구동력을 발생하는 실린더가 작동의 초기와 행정단에서 충격적으로 작동하지 않도록 하는 효과가 있다.According to the configuration and action described above, the present invention has the effect that the cylinder generating the driving force in the various mechanical devices driven by the hydraulic force does not operate shocking at the initial stage and the stroke stage of operation.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.It is apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to the described embodiments, and that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, such modifications or variations will have to belong to the claims of the present invention.

Claims (3)

유압펌프로 작동유를 유압 실린더에 공급하여 구동력을 발생하는 유압 시스템에 있어서:In a hydraulic system that generates hydraulic power by supplying hydraulic oil to a hydraulic cylinder with a hydraulic pump: 상기 유압 실린더의 유로 상에 장착되고, 내부의 관로(12) 중앙에 원추홈(14)을 구비하는 배관블록(10);A pipe block (10) mounted on a flow path of the hydraulic cylinder and having a conical groove (14) at the center of an internal pipe (12); 상기 배관블록(10) 상에 왕복 운동하도록 장착되고, 원추홈(14)에 대응하는 헤드(24a)를 구비하는 플러그(24); 및A plug 24 mounted on the pipe block 10 to reciprocate and having a head 24a corresponding to the conical groove 14; And 상기 플러그(24)와 램(22)으로 연결되도록 배관블록(10)에 장착되고, 포트(20a)를 통한 공압으로 왕복 구동되는 에어실린더(20)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유량제어를 이용한 실린더 감속용 밸브.It is mounted to the pipe block 10 to be connected to the plug 24 and the ram 22, and using the flow control, characterized in that it comprises an air cylinder 20 reciprocally driven by the air pressure through the port (20a) Cylinder Reducing Valve. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 배관블록(10)과 플러그(24)의 연결부에는 패킹(32)과 O-링(34)이 개재되도록 기밀판(30)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유량제어를 이용한 실린더 감속용 밸브.The pipe block 10 and the plug 24, the connection portion of the valve for reducing the cylinder using a flow control, characterized in that it further comprises an airtight plate (30) so that the packing 32 and the O-ring (34). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 에어실린더(20)는 유압 실린더의 왕복행정 단부에서 일시적으로 작동하도록 연계되는 것을 특징으로 하는 유량제어를 이용한 실린더 감속용 밸브.The air cylinder (20) is a valve for reducing the cylinder using a flow control, characterized in that connected to temporarily operate at the reciprocating stroke end of the hydraulic cylinder.
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