KR20130011095A

KR20130011095A - 축압기

Info

Publication number: KR20130011095A
Application number: KR1020110071987A
Authority: KR
Inventors: 김종우; 김영호
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2011-07-20
Filing date: 2011-07-20
Publication date: 2013-01-30
Also published as: KR101320032B1

Abstract

본 발명은 실린더 내부 압력을 일정하게 유지할 수 있는 축압기에 관한 것으로서, 실린더; 상기 실린더의 내부에 구비되는 피스톤; 상기 피스톤의 일 측에 결합되는 피스톤 로드; 상기 피스톤 로드의 동작구간에 구비되어 상기 피스톤 로드의 위치를 검출하는 감지기; 및 상기 감지기와 결합되어 상기 실린더 내부의 압력에 따라 상기 감지기를 상기 피스톤 로드의 동작구간 내에서 이동시키는 감지기제어부;를 포함하며, 감지기제어부를 이용하여 감지부의 위치를 조절할 수 있기 때문에 실린더의 내부 압력을 일정수준으로 유지할 수 있다.

Description

축압기{ACCUMULATOR}

본 발명은 축압기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실린더 내부의 압력 변화에 따라 피스톤 로드의 위치를 감지하는 감지기의 위치를 조절함으로써 실린더 내부 압력을 일정하게 유지할 수 있는 축압기에 관한 것이다.

축압기는 유압회로의 주요 장치중의 하나로서, 압축성이 극히 작은 유압유에 대하여 압축성이 큰 물질을 사용하여 에너지를 일시적으로 축적하거나 충격을 완화 시킴으로써 유압유의 비압축 특성을 보완해 주는 장치를 말한다.

오늘날 대부분의 유압장치에는 유압시스템에 유압유를 공급하거나 회로 내의 밸브를 갑자기 폐쇄할 때 발생하는 서지압력(surge pressure)이나 펌프 맥동을 흡수하기 위하여 축압기가 사용되고 있다.

도 1은 종래기술에 따른 축압기의 계략적인 구성을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 축압기(10)는 실린더(30)와, 실린더(30)의 내부에 구비되는 피스톤(50)과, 피스톤(50)의 일 측에 구비되는 피스톤 로드(55)와, 실린더(30)와 연통되도록 결합된 펌프(90)와 실린더(30)에 구비되어 실린더(30)의 내부 압력을 측정하는 압력계(35) 및 피스톤 로드(55)의 동작구간 내에 구비되는 감지기(70)를 포함한다.

실린더(30)는 일반적으로 내부가 중공인 원통 형상이며, 피스톤(50)은 실린더(30)의 내부 형상에 대응되는 형상으로 실린더(30)의 내측에서 상하운동을 하도록 구비된다. 피스톤 로드(55)는 원형 또는 다각형의 막대 또는 봉(棒) 형상으로, 일 단이 피스톤(50)의 일 측면(바람직하게는 중앙부분)에 결합되고, 타 단은 실린더(30)의 외 측으로 연장되어 있다.

펌프(90)는 실린더(30)의 일 측(도면에서 피스톤의 하부)에 연결되어 필요한 경우에 실린더(30)의 내부로 유압유를 공급한다. 압력계(35)는 실린더(30)의 타 측에 구비되어 실린더(30)의 내부 압력을 측정한다. 또한, 도시되어 있지는 않지만, 실린더(30)의 타 측(도면에서 피스톤의 상부)에 연결되어 필요한 경우, 실린더(30) 내부로 기체를 공급하기 위한 펌프가 구비될 수도 있다.

감지기(70)는 피스톤 로드(55)의 동작구간 내에 구비되어 피스톤 로드(55)의 위치를 감지한다. 감지기(70)는 피스톤 로드(55)의 일 측면에 인접하여 구비될 수 있다.

실린더(30) 내에는 피스톤(50)을 기준으로 일 측(도면을 기준으로 하부)에는 유압유 등과 같은 액체가 채워져 있고, 타 측에는 질소가스 등과 같은 압축성이 큰 기체가 채워져 있다. 유압유는 외부에 연결된 펌프(90)에 의하여 공급될 수 있다.

상기와 같은 구성에서, 실린더(30) 내부의 일 측에 채워진 유압유가 감소하면 펌프(90)에 의하여 실린더(30)의 일 측으로 유압유가 공급되어 피스톤(50) 및 피스톤(50)과 결합된 피스톤 로드(55)가 일 측으로 이동하면서 질소가스를 가압한다. 그리고 유압유의 양이 일정 수준 이상이 되면 펌프(90)의 가동이 중단되어 피스톤(50)의 위치가 일정하게 유지된다. 이때, 피스톤 로드(55)의 이동구간에 구비된 감지기(70)가 피스톤 로드(55)의 위치를 감지하여 실린더(30)의 타 측에 채워진 질소가스의 압력이 일정하게 유지되도록 제어하게 된다. 즉, 실린더(30)의 내부에 채워진 유압유의 양이 줄어들어 피스톤 로드(55)가 미리 설정된 허용 범위 이상으로 이동하면 감지기(70)가 이를 감지하여 펌프(90)를 작동시켜 실린더(30)의 내부로 유압유를 공급하고, 피스톤 로드(70)가 허용 범위 내에 있는 경우에는 펌프(90)의 작동을 중단하여 질소가스의 압력이 일정하게 유지되도록 한다.

그러나 종래기술에 따른 축압기는 감지기가 특정 위치에 고정되어 있기 때문에 실린더 내부의 질소가스 압력을 일정하게 유지하기 어려운 문제점이 있다. 즉, 축압기를 장기간 사용하여 질소가스가 일부 누출되면 피스톤과 피스톤 로드가 동일한 위치가 유지되도록 하더라도 내부의 압력은 감소하게 되는 문제점이 있다. 이와 같이 실린더 내부의 질소가스 압력이 낮아지는 경우에는 질소가스를 보충해 주거나 감지기를 분리하여 다시 위치를 조절해 주어야 하는 불편함이 있을 뿐만 아니라 질소가스를 보충하거나 감지기를 분리하여 재조립하는 방법으로는 압력을 일정하게 조절하는 것이 쉽지 않은 문제점이 있다.

하기에 기재된 선행기술문헌에는 종래기술에 따른 축압기에 관련된 내용이 개시되어 있다.

KR

10-0520099

B1

KR

2003-0046501

A

KR

10-0618204

B1

본 발명은 피스톤 로드의 위치를 감지하는 감지기를 일 측 또는 타 측으로 이동시킬 수 있는 감지기제어부를 구비하여 실린더의 내부에 채워진 질소가스의 압력이 변하거나 피스톤을 가압하는 물질의 압축력이 떨어지는 경우에는 감지기의 위치를 조절하여 실린더의 내부 압력을 일정하게 조절할 수 있는 축압기를 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 축압기는, 실린더; 상기 실린더의 내부에 구비되는 피스톤; 상기 피스톤의 일 측에 결합되는 피스톤 로드; 상기 피스톤 로드의 동작구간에 구비되어 상기 피스톤 로드의 위치를 검출하는 감지기; 및 상기 감지기와 결합되어 상기 실린더 내부의 압력에 따라 상기 감지기를 상기 피스톤 로드의 동작구간 내에서 이동시키는 감지기제어부;를 포함한다.

상기 감지기제어부는 상기 감지기와 결합되는 베이스부; 상기 베이스부와 결합되어 상기 베이스부의 이동을 안내하는 가이드부; 상기 베이스부와 결합되어 상기 가이드부를 따라 상기 베이스부를 이동시키는 조절부;를 포함하여 구성될 수 있다.

여기에서, 상기 감지기는 상기 베이스부의 일 면에 결합되고, 상기 가이드부는 상기 베이스부의 타 면의 양쪽 가장자리에 인접하도록 구비되며, 상기 조절부는 상기 베이스부의 타 면으로 상기 가이드부의 내측에 구비될 수도 있다.

상기 조절부에는 핸들이 더 구비될 수도 있다.

상기 조절부에는 상기 베이스부를 이동시키는 구동수단이 더 구비될 수도 있다.

상기 베이스부에는 암나사부가 구비되어 있고, 상기 조절부는 몸체의 외주면을 따라 상기 암나사부에 대응되는 수나사가 형성되어 있어서 상기 조절부가 상기 암나사부에 결합될 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 축압기는, 실린더의 내부 압력이 변함에 따라 감지기제어부를 이용하여 감지부의 위치를 조절할 수 있기 때문에 실린더의 내부 압력을 일정수준으로 유지할 수 있다.

또한, 축압기가 작동 중인 상태에서도 감지기제어부를 조절할 수 있기 때문에 기기의 정지로 인한 손실을 방지할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 축압기의 계략적인 구성을 나타내는 도면
도 2는 본 발명에 따른 축압기의 계략적인 구성을 나타내는 도면.
도 3는 도 2에 도시된 감지기제어부의 구성을 나타내는 도면.
도 4는 도 3에 도시된 베이스부의 측면도.
도 5는 도 3에 도시된 감지기제어부의 측면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 축압기의 계략적인 구성을 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 축압기(10)는 실린더(30), 상기 실린더(30)의 내부에 구비되는 피스톤(50), 상기 피스톤(50)의 일면에 구비되는 피스톤 로드(55), 상기 실린더(30)와 연통되어 결합된 펌프(90), 상기 실린더(30)에 구비되어 실린더(30)의 내부 압력을 측정하는 압력계(35), 상기 피스톤 로드(55)의 동작구간 내에 구비되는 감지기(70) 및 상기 감지기(70)의 위치를 조절하는 감지기제어부(100)를 포함하여 구성된다.

실린더(30)는 일반적으로 내부가 중공인 원통 형상이며, 피스톤(50)은 상기 실린더(30)의 내부형상에 대응되는 형상으로 상기 실린더(30)의 내측에서 상하운동을 하도록 구비된다. 피스톤 로드(55)는 원형 또는 다각형의 막대 또는 봉(棒) 형상으로, 일단이 상기 피스톤(50)의 일면(바람직하게는 저면 중앙 부분)에 결합되고, 타단은 실린더(30)의 외측으로 연장되어 있다.

펌프(90)는 실린더(30)의 일 측(도면을 기준으로 피스톤의 하부)에 연결되어 필요한 경우에 상기 실린더(30)의 내부로 유압유를 공급 또는 배출하고, 압력계(35)는 실린더(30)의 타 측에 구비되어 상기 실린더(30)의 내부 압력을 측정한다. 상기와 같은 구성의 축압기(10)는 종래에 일반적으로 상용되고 있는 구성의 일례를 계략적으로 나타내는 것으로 본 발명의 권리범위를 해석하는데 있어서 축압기의 구성은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 공지의 다양한 형상 및 종류가 사용될 수 있다. 예를 들어 피스톤의 타 측에는 질소가스 대신에 스프링 등과 같은 탄성체가 사용되는 스프링식 축압기가 사용될 수도 있다. 또한 유압유나 질소가스 등을 공급하기 위한 별도의 구성이 더 포함될 수도 있으며, 다른 기기와의 결합을 위한 구성이 더 포함될 수도 있음은 물론이다.

도 3는 도 2에 도시된 감지기제어부의 구성을 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 베이스부의 측면도이고, 도 5는 도 3에 도시된 감지기제어부의 측면도이다.

감지기(70)는 피스톤 로드(55)의 동작구간에 구비되어 상기 피스톤 로드(55)의 위치를 검출한다. 감지기(70)는 도면에 도시된 바와 같이 리밋스위치가 사용될 수 있다. 다만, 리밋스위치는 감지기의 일례를 나타내는 것으로 반드시 이에 한정될 필요는 없으며, 광 센서 등과 같은 공지의 다양한 종류의 위치검출장치가 사용될 수 있다. 감지기(70)는 최소한 2개 이상의 센서 또는 스위치로 구성되어 피스톤 로드(55)의 허용최상점 및 허용최저점을 측정할 수 있도록 구성될 수 있으며, 각 센서 사이의 거리는 조절이 가능하도록 구성될 수 있다.

감지기(70)의 위치는 피스톤 로드(55)의 동작구간으로 상기 피스톤 로드(55)의 위치를 검출할 수 있는 곳이라면 어디에 설치되어도 무방하다. 즉, 피스톤 로드(55)를 중심으로 전후 또는 좌우방향으로 360°의 공간 내에 다양한 위치에 구비될 수 있다. 여기서 피스톤 로드(55)의 동작구간이란 상기 피스톤 로드(55)가 실린더(30)의 내부 압력에 의하여 일 측(도면에서 하부방향) 또는 타 측(도면에서 상부방향)으로 이동하는 구간을 말한다. 그리고 감지기(70)와 피스톤 로드(55)와의 거리는 감지기(70)의 측정가능 범위에 의하여 결정된다. 예를 들어 도면에 도시된 바와 같이 리밋스위치(limit switch)가 감지기(70)로 사용되는 경우에는 리밋스위치가 피스톤 로드(55)와 접촉될 수 있는 공간 내에서 감지기(70)가 설치될 수 있고, 도면에 도시되지는 않았지만 광 센서가 사용되는 경우에는 감지신호의 도달범위 내에서 감지기(70)가 설치될 수 있다. 또한, 피스톤 로드(55)에 별도의 브래킷(미도시)을 구비하고, 상기 브래킷을 감지기(70)가 감지하는 경우에는 상기 감지기(70)의 설치 위치는 더욱 다양하게 구현될 수 있을 것이다.

감지기제어부(100)는 감지기(70)와 결합되어 상기 감지기(70)의 위치를 일 측(도면에서 하부방향) 또는 타 측(도면에서 상부방향)으로 이동시킬 수 있는 장치로서, 상기 감지기(70)와 결합되는 베이스부(130), 상기 베이스부(130)와 결합되어 베이스부(130)의 이동을 안내하는 가이드부(150), 상기 베이스부(130)에 구비되어 상기 베이스부(130)를 이동시키는 조절부(170)를 포함하여 구성된다. 감지기제어부(100)에는 압력계(35)와 연결되어 압력계(35)에서 측정된 실린더(30) 내부 압력에 따라 감지기(70)의 위치를 이동시키는 제어부(미도시)가 구비될 수도 있다.

베이스부(130)는 감지기(70)를 지지 및 고정하는 동시에 후술하여 설명할 조절부(170)에 의하여 일 측 또는 타 측으로 이동하게 된다. 감지기(70)는 베이스부(130)의 일면(도면에서 정면)에 결합될 수 있다.

가이드부(150)는 베이스부(130)와 결합되어 상기 베이스부(130)의 이동을 안내한다. 가이드부(150)는 베이스부(130)의 타면(도면에서 뒷면) 또는 외측면(도면에서 베이스부의 양쪽 측면)에 결합될 수 있다. 즉, 도면에 도시된 바와 같이 베이스부(130)의 타면에 구비되어 동일 평면상에서는 일 측 또는 타 측으로 자유롭게 이동할 수 있으나 상기 베이스부(130)의 타면에 대하여 수직방향으로 이탈되는 것은 방지할 수 있는 형상의 요(凹)부(미도시)를 구비하고, 상기 요부의 형상에 대응되는 형상을 가지는 철(凸)부(미도시)를 구비한 가이드부(150)를 상기 베이스부(130)의 요부에 결합함으로써 구현될 수 있다. 또한 도면에 도시되지는 않았지만 베이스부(130)의 타면 또는 외측면에 원형 또는 다각형의 링(ring)을 구비하고, 상기 링의 형상에 대응되는 형상의 축(shaft)을 상기 베이스부(130)의 링에 결합함으로써 구현될 수 있다. 그 외에도 직선운동을 안내하는데 이용되는 공지의 다양한 구조의 안내가이드가 적용될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시 예로 가이드부(150)는 베이스부(130)의 외측면의 양쪽 가장자리에 인접하도록 구비한다. 상기와 같은 구성에서 베이스부(130)가 가이드부(130)의 길이방향과 동일한 방향으로 외력을 받으면 상기 가이드부(130)를 따라 일 측(도면에서 하부방향) 또는 타 측(도면에서 상부방향)으로 이동할 수 있다.

조절부(170)는 베이스부(130)의 타면으로 가이드부(150)의 내측에 구비된다. 조절부(170)는 몸체(173)의 외주면을 따라 수나사가 형성되어 있고, 양단은 베어링 등이 구비된 고정브래킷(175)에 의하여 바닥면에 고정되어 있다. 이때 조절부(170)에는 작업자가 베이스부(130)의 위치를 조절할 수 있는 핸들(177)이 더 구비될 수도 있다. 상기와 같은 구성의 조절부(170)는 베이스(130)의 타면에 구비된 암나사부(135)와 결합된다. 그리하여 조절부(170)를 회전시키면 상기 조절부(170)의 몸체(173)의 외주면에 형성된 수나사와 베이스부(130)에 구비된 암나사부(135)가 상호작용하면서 상기 베이스부(130)를 일 측 또는 타 측으로 이동시키게 된다. 그리하여 베이스부(130)의 일면에 구비된 감지기(70)의 위치를 조절할 수 있게 된다.

이와 같은 조절부(170)는 상술한 제어부를 통해 자동으로 동작할 수도 있다. 이를 위해 조절부(170)에는 베이스부(130)가 몸체(173)를 따라 상하 이동할 수 있도록 스텝모터 등의 구동수단이 추가로 구비될 수도 있다.

상기와 같은 구성에서 본 발명에 따른 축압기의 작동방법을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 정상적인 작동환경에서는 실린더(30) 내부의 유압유의 양이 줄어들어 피스톤 로드(55)가 일 측, 예컨대 실린더(30) 바깥쪽으로 이동하면 감지기(70)가 피스톤 로드(55)의 위치를 감지하여 펌프(90)를 가동하게 된다. 펌프(90)가 가동하여 실린더(30)의 내부로 유압유가 유입되면 피스톤(50) 및 피스톤 로드(55)가 타 측, 예컨대 실린더(30) 내부로 이동하게 된다. 이후 피스톤 로드(55)가 일정 위치에 도달하면 감지기(70)가 이를 감지하여 펌프(90)의 가동을 중단시킨다. 그리하여 실린더(30)는 일정한 압력을 유지할 수 있다.

그러나 실린더(30) 내의 질소가스가 누설되는 경우, 실린더(30) 내부의 압력이 기준치보다 낮아질 수 있다. 이는 압력계(35)를 통해 측정되어 알람 등을 통해 외부로 출력되거나, 또는 제어부로 입력될 수도 있다.

실린더(30) 내부 압력이 외부로 출력된 경우, 작업자는 핸들(177)을 조작하여 베이스부(130)를 실린더(30)에 가까워지도록 이동시킬 수 있다. 이와 같이 베이스부(130)가 실린더(30)에 가까워지도록 이동되면, 베이스부(130)에 설치된 감지부(70)도 베이스부(130)와 함께 이동하게 된다. 이에 질소가스의 누설에 따른 감지위치의 변화를 보상해 줄 수 있다.

한편, 압력계(35)에서 측정된 정보가 제어부로 입력된 경우, 제어부는 조절부(170)에 구비되는 구동수단을 구동시켜 베이스부(130)를 실린더(30) 측으로 이동시킬 수도 있다.

이후, 축압기를 사용하는 설비의 작동이 중단되면, 손상된 실린더(30)를 보수한다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10: 축압기 30: 실린더
50: 피스톤 55: 피스톤 로드
70: 감지기 100: 감지기제어부
130: 베이스부 135: 암나사부
150: 가이드부 170: 조절부
173: 몸체 175: 고정브래킷
177: 핸들

Claims

실린더;
상기 실린더의 내부에 구비되는 피스톤;
상기 피스톤의 일 측에 결합되는 피스톤 로드;
상기 피스톤 로드의 동작구간에 구비되어 상기 피스톤 로드의 위치를 검출하는 감지기; 및
상기 감지기와 결합되어 상기 실린더 내부의 압력에 따라 상기 감지기를 상기 피스톤 로드의 동작구간 내에서 이동시키는 감지기제어부;
를 포함하는 축압기.
청구항 1에 있어서,
상기 감지기제어부는,
상기 감지기와 결합되는 베이스부;
상기 베이스부와 결합되어 상기 베이스부의 이동을 안내하는 가이드부;
상기 베이스부와 결합되어 상기 가이드부를 따라 상기 베이스부를 이동시키는 조절부;
를 포함하는 축압기.
청구항 2에 있어서,
상기 감지기는 상기 베이스부의 일 면에 결합되고, 상기 가이드부는 상기 베이스부의 타 면의 양쪽 가장자리에 인접하도록 구비되며, 상기 조절부는 상기 베이스부의 타 면으로 상기 가이드부의 내측에 구비되는 축압기.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 조절부에는 핸들이 더 구비되는 축압기.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 조절부에는 상기 베이스부를 이동시키는 구동수단이 더 구비되는 축압기.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 베이스부에는 암나사부가 구비되어 있고, 상기 조절부는 몸체의 외주면을 따라 상기 암나사부에 대응되는 수나사가 형성되어 있어서 상기 조절부가 상기 암나사부에 결합되는 축압기.