KR20210040136A - 증압장치 - Google Patents

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겐고 몬덴
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Abstract

증압장치(10)는, 증압용 실린더(12)의 양측에 구동용 실린더(14, 16)를 배열한 것으로서, 구동용 실린더의 피스톤(36, 38)이 그 이동 끝에서 맞닿는 노크 핀(90)을 구비한 한 쌍의 파일럿 밸브(72, 74)와, 구동용 실린더의 가압실(24a, 26a)에 대한 압력유체의 공급 상태를 전환하는 한 쌍의 작동 밸브(48, 52)를 구비하며, 피스톤이 노크 핀을 가압함으로써 일측 또는 타측의 파일럿 밸브가 제1 위치로 전환되면, 압력유체가 한 쌍의 작동 밸브에 공급되는 상태가 전환됨과 함께, 파일럿 밸브가 제1 위치에 유지되도록 소정의 유체압이 노크 핀에 작용한다.

Description

증압장치
본 발명은 압력유체를 증압하여 출력하는 증압장치에 관한 것이다.
종래로부터, 피스톤의 왕복 동작에 의해 연속적으로 압력유체를 증압하여 출력하는 증압장치가 알려져 있다.
예를 들어, 일본 공개특허 특개평8-21404호 공보에는, 피스톤 로드에 각각의 피스톤이 직결된 한 쌍의 증압용 실린더를 서로 마주보도록 배치하고, 한 쌍의 증압용 실린더의 사이에 에너지 회수용 실린더를 설치한 증압기가 기재되어 있다. 이 증압기는, 일측의 증압용 실린더의 압축실과 작동실 및 타측의 증압용 실린더의 압축실에 압축공기를 넣는 것에 의해, 일측의 증압용 실린더의 압축실에 들어간 공기를 증압하여 출력하는 것이다. 증압용 실린더로의 급기 전환 동작 및 회수용 실린더로의 유로 전환 동작은, 증압용 실린더의 피스톤 위치를 리드 스위치로 검출하여, 전환 밸브의 솔레노이드를 온 오프 하는 것에 의해 행해진다.
일본 공개특허 특개평8-21404호 공보의 증압기에서는, 피스톤을 구동하기 위한 작동실과 유체를 압축하기 위한 압축실이 한 쌍의 증압용 실린더에 설치되어 있어, 설계의 자유도가 제약될 우려가 있다. 또, 전환 동작을 행하기 위해서 리드 스위치와 솔레노이드를 이용하고 있어, 전기 배선을 포함한 전기적 수단이 필요하게 된다.
여기서, 본 출원인은, 피스톤을 구동하는 실린더와 압력유체를 압축하는 실린더를 개별적으로 설치하여 이것들을 유기적으로 배치함과 함께, 전기적 수단에 의하지 않고 전환 동작을 행할 수 있는 증압장치의 발명에 대하여 특허출원을 하였다(일본 특허출원 제2017-164945호).
상기 특허출원에 따른 증압장치는, 증압용 실린더의 양측에 구동용 실린더를 배열하고, 구동용 실린더의 피스톤이 그 이동 끝에서 맞닿는 푸시 로드를 구비한 한 쌍의 파일럿 밸브와, 구동용 실린더의 가압실에 대한 압력유체 공급원으로부터의 압력유체의 공급 상태를 전환하는 한 쌍의 작동 밸브를 구비한다.
상기 특허출원에 따른 증압장치에서는, 증압장치의 출력이 포화 상태에 가까워진 경우 등, 구동용 실린더의 피스톤이 푸시 로드를 가압하는 힘이 약해져, 파일럿 밸브가 충분히 전환되지 않은 채, 푸시 로드가 스프링 힘으로 되돌려져 버리는 일이 있어, 반드시 만족할 수 있는 것은 아니었다. 본 발명은, 이러한 사정을 배경으로 하여 이루어진 것으로, 구동용 실린더의 피스톤이 파일럿 밸브를 가압하는 힘이 약한 경우에도, 파일럿 밸브를 확실히 전환할 수 있는 증압장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 증압장치는, 증압용 실린더의 양측에 구동용 실린더를 배열한 것으로서, 구동용 실린더의 피스톤이 그 이동 끝에서 맞닿는 노크 핀을 구비한 한 쌍의 파일럿 밸브와, 구동용 실린더의 가압실에 대한 압력유체 공급원으로부터의 압력유체의 공급 상태를 전환하는 한 쌍의 작동 밸브를 구비한다. 그리고, 피스톤이 노크 핀을 가압함으로써 일측 또는 타측의 파일럿 밸브가 제1 위치로 전환되면, 압력유체가 한 쌍의 작동 밸브에 공급되는 상태가 전환됨과 함께, 파일럿 밸브가 제1 위치에 유지되도록 소정의 유체압이 노크 핀에 작용한다.
상기 증압장치에 의하면, 구동용 실린더의 피스톤과 맞닿은 노크 핀을 소정의 유체압으로 끝까지 밀어붙일 수 있어 파일럿 밸브를 충분히 전환된 위치로 유지할 수 있다.
본 발명에 따른 증압장치에 의하면, 파일럿 밸브가 전환된 위치에 유지되도록 소정의 유체압이 노크 핀에 작용하므로, 구동용 실린더의 피스톤이 노크 핀을 가압하는 힘이 약해도, 노크 핀을 끝까지 밀어붙일 수 있어, 확실히 파일럿 밸브를 전환할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 증압장치의 외관 사시도이다.
도 2는 도 1의 증압장치의 측면도이다.
도 3은 도 2의 III-III 단면도이다.
도 4는 도 2의 IV-IV 단면도이다.
도 5는 회로도를 이용한 도 1의 증압장치의 전체 개략도이다.
도 6은 도 1의 증압장치의 제1 파일럿 밸브의 단면도이다.
도 7은 제1 파일럿 밸브의 노크 핀이 다른 위치로 이동한 때의 도 6에 대응하는 도면이다.
도 8은 제1 파일럿 밸브의 노크 핀이 또 다른 위치로 이동한 때의 도 6에 대응하는 도면이다.
도 9는 증압장치가 도 5의 상태로부터 다른 상태로 천이된 때의 도 5에 대응하는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 증압장치에 대해 바람직한 실시형태를 들어, 첨부의 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시형태에 따른 증압장치(10)는, 도시하지 않은 압력유체 공급원(압력)과 증압된 압력유체에 의해 작동하는 도시하지 않은 액추에이터와의 사이에 배열된다.
증압장치(10)는, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 증압용 실린더(12)의 일단측(A1방향측) 및 타단측(A2방향측)에 각각 제1 구동용 실린더(14) 및 제2 구동용 실린더(16)가 연달아 설치된 3연식 실린더 구조를 갖는다. 즉, 증압장치(10)에서는, A1방향으로부터 A2방향을 향해, 제1 구동용 실린더(14), 증압용 실린더(12) 및 제2 구동용 실린더(16)가 이 순서대로 연달아 설치되어 있다.
제1 구동용 실린더(14)와 증압용 실린더(12)와의 사이에는 블록 형상의 제1 커버 부재(18)가 삽입되고, 증압용 실린더(12)와 제2 구동용 실린더(16)와의 사이에는 블록 형상의 제2 커버 부재(20)가 삽입되어 있다.
증압용 실린더(12)의 내부에는 증압실(22)이 형성되고, 제1 구동용 실린더(14) 및 제2 구동용 실린더(16)의 내부에는 각각 제1 구동실(24) 및 제2 구동실(26)이 형성되어 있다. 이 경우, 제1 구동용 실린더(14)의 A1방향의 단부에 제3 커버 부재(28)가 고정되고, A2방향의 단부에 제1 커버 부재(18)가 배열되는 것에 의해, 제1 구동실(24)이 형성된다. 또, 제2 구동용 실린더(16)의 A1방향의 단부에 제2 커버 부재(20)가 배열되고, A2방향의 단부가 벽부(30)로 폐쇄되는 것에 의해, 제2 구동실(26)이 형성된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 커버 부재(18), 증압용 실린더(12) 및 제2 커버 부재(20)를 관통하여 피스톤 로드(32)가 배열된다. 피스톤 로드(32)의 일단부는 제1 구동실(24)로 연장되고, 피스톤 로드(32)의 타단부는 제2 구동실(26)로 연장되어 있다.
증압실(22)에 있어서, 피스톤 로드(32)의 중앙부에 증압용 피스톤(34)이 연결되어 있다. 이것에 의해, 증압실(22)은, A1방향측의 제1 증압실(22a)과 A2방향측의 제2 증압실(22b)로 구획된다(도 5 참조). 제1 구동실(24)에 있어서, 피스톤 로드(32)의 일단부에 제1 구동용 피스톤(36)이 연결되어 있다. 이것에 의해, 제1 구동실(24)은, A1방향측의 가압실(24a)과 A2방향측의 배압실(24b)로 구획된다(도 5 참조). 또, 제2 구동실(26)에 있어서, 피스톤 로드(32)의 타단부에 제2 구동용 피스톤(38)이 연결되어 있다. 이것에 의해, 제2 구동실(26)은, A2방향측의 가압실(26a)과 A1방향측의 배압실(26b)로 구획된다(도 5 참조). 증압용 피스톤(34), 제1 구동용 피스톤(36) 및 제2 구동용 피스톤(38)은, 피스톤 로드(32)를 통하여 일체로 연결되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 증압용 실린더(12)의 전면 상부에는, 도시하지 않은 압력유체 공급원으로부터 압력유체가 공급되는 공급 포트(40)가 형성되어 있다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 증압용 실린더(12), 제1 커버 부재(18) 및 제2 커버 부재(20)의 내부에는, 공급 포트(40)에 연통하여, 공급된 압력유체를 제1 증압실(22a) 및 제2 증압실(22b)에 공급하는 유체 공급 기구가 설치되어 있다. 유체 공급 기구는, 공급 포트(40)와 제1 증압실(22a)을 연통하는 제1 공급 유로(42a)와, 공급 포트(40)와 제2 증압실(22b)을 연통하는 제2 공급 유로(42b)를 갖는다.
제1 공급 유로(42a)에는, 공급 포트(40)로부터 제1 증압실(22a)로 향하는 유체의 흐름을 허용하고, 제1 증압실(22a)로부터 공급 포트(40)로 향하는 유체의 흐름을 저지하는 제1 공급 체크밸브(42c)가 설치되어 있다. 제2 공급 유로(42b)에는, 공급 포트(40)로부터 제2 증압실(22b)로 향하는 유체의 흐름을 허용하고, 제2 증압실(22b)로부터 공급 포트(40)로 향하는 유체의 흐름을 저지하는 제2 공급 체크밸브(42d)가 설치되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 증압용 실린더(12)의 전면 하부에는, 후술하는 증압 동작에 의해 증압된 유체를 외부로 출력하는 출력 포트(44)가 형성되어 있다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 증압용 실린더(12), 제1 커버 부재(18) 및 제2 커버 부재(20)의 내부에는, 출력 포트(44)에 연통하여, 제1 증압실(22a) 또는 제2 증압실(22b)에서 증압된 유체를 출력 포트(44)로부터 출력하는 유체 출력 기구가 설치되어 있다. 유체 출력 기구는, 제1 증압실(22a)과 출력 포트(44)를 연통하는 제1 출력 유로(46a)와, 제2 증압실(22b)과 출력 포트(44)를 연통하는 제2 출력 유로(46b)를 갖는다.
제1 출력 유로(46a)에는, 제1 증압실(22a)로부터 출력 포트(44)로 향하는 유체의 흐름을 허용하고, 출력 포트(44)로부터 제1 증압실(22a)로 향하는 유체의 흐름을 저지하는 제1 출력 체크밸브(46c)가 설치되어 있다. 제2 출력 유로(46b)에는, 제2 증압실(22b)로부터 출력 포트(44)로 향하는 유체의 흐름을 허용하고, 출력 포트(44)로부터 제2 증압실(22b)로 향하는 유체의 흐름을 저지하는 제2 출력 체크밸브(46d)가 설치되어 있다.
다음에 작동 밸브의 구성에 대해 설명한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 구동용 실린더(14)의 상부에는, 제1 작동 밸브(48)를 구비한 제1 하우징(50)이 배열되고, 제2 구동용 실린더(16)의 상부에는, 제2 작동 밸브(52)를 구비한 제2 하우징(54)이 배열되어 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 작동 밸브(48)는, 유로의 접속 및 전환점으로서의 제1 포트(56A) 내지 제5 포트(56E)를 가지며, 제1 구동용 피스톤(36)을 구동하기 위한 제1 위치와 제2 구동용 피스톤(38)의 구동에 수반하여 제1 구동용 피스톤(36)을 종동시키기 위한 제2 위치와의 사이에서 전환 가능하게 구성된다.
제1 포트(56A)는, 유로(58a)에 의해 제1 구동용 실린더(14)의 가압실(24a)에 접속되어 있다. 제2 포트(56B)는, 유로(58b)에 의해 제1 구동용 실린더(14)의 배압실(24b)에 접속되어 있다. 제3 포트(56C)는, 유로(58c)에 의해 제1 공급 유로(42a)에 접속되어 있다. 제4 포트(56D)는, 유로(58d)에 의해 배출 포트를 구비한 제1 사일렌서(62)에 접속되어 있다. 제5 포트(56E)는, 유로(58e)에 의해 유로(58a)의 도중에 접속되어 있다. 유로(58d)에는 제1 고정 오리피스(60)가 개재되어 있다.
제1 작동 밸브(48)가 제1 위치에 있을 때는, 제1 포트(56A)와 제3 포트(56C)가 연결되고, 또한, 제2 포트(56B)와 제4 포트(56D)가 연결된다. 이것에 의해, 공급 포트(40)로부터의 압력유체는 유로(58c) 및 유로(58a)를 통과해 가압실(24a)에 공급되고, 배압실(24b)의 유체는 유로(58b) 및 유로(58d)를 통과해 제1 고정 오리피스(60) 및 제1 사일렌서(62)를 통하여 배출된다.
제1 작동 밸브(48)가 제2 위치에 있을 때는, 제1 포트(56A)와 제4 포트(56D)가 연결되고, 또한, 제2 포트(56B)와 제5 포트(56E)가 연결된다. 이것에 의해, 가압실(24a)의 유체 일부는 유로(58a), 유로(58e) 및 유로(58b)를 통과해 배압실(24b)에 회수되고, 나머지는 유로(58d)를 통과해 제1 고정 오리피스(60) 및 제1 사일렌서(62)를 통하여 배출된다.
제1 작동 밸브(48)는, 또한, 후술하는 제2 파일럿 밸브(74)로부터 파일럿압을 도입하기 위한 파일럿 포트(56F)를 갖는다. 제1 작동 밸브(48)는, 파일럿 포트(56F)에 압력유체(파일럿압)가 공급되어 있는 때는 제1 위치에 있고, 파일럿 포트(56F)에 압력유체(파일럿압)가 공급되어 있지 않은 때는 제2 위치에 있다.
제2 작동 밸브(52)는, 유로의 접속 및 전환점으로서의 제1 포트(64A) 내지 제5 포트(64E)를 가지며, 제2 구동용 피스톤(38)을 구동하기 위한 제1 위치와 제1 구동용 피스톤(36)의 구동에 수반하여 제2 구동용 피스톤(38)을 종동시키기 위한 제2 위치와의 사이에서 전환 가능하게 구성된다.
제1 포트(64A)는, 유로(66a)에 의해 제2 구동용 실린더(16)의 가압실(26a)에 접속되어 있다. 제2 포트(64B)는, 유로(66b)에 의해 제2 구동용 실린더(16)의 배압실(26b)에 접속되어 있다. 제3 포트(64C)는, 유로(66c)에 의해 제2 공급 유로(42b)에 접속되어 있다. 제4 포트(64D)는, 유로(66d)에 의해 배출 포트를 구비한 제2 사일렌서(70)에 접속되어 있다. 제5 포트(64E)는, 유로(66e)에 의해 유로(66a)의 도중에 접속되어 있다. 유로(66d)에는 제2 고정 오리피스(68)가 개재되어 있다.
제2 작동 밸브(52)가 제1 위치에 있을 때는, 제1 포트(64A)와 제3 포트(64C)가 연결되고, 또한, 제2 포트(64B)와 제4 포트(64D)가 연결된다. 이것에 의해, 공급 포트(40)로부터의 압력유체는 유로(66c) 및 유로(66a)를 통과해 가압실(26a)에 공급되고, 배압실(26b)의 유체는 유로(66b) 및 유로(66d)를 통과해 제2 고정 오리피스(68) 및 제2 사일렌서(70)를 통하여 배출된다.
제2 작동 밸브(52)가 제2 위치에 있을 때는, 제1 포트(64A)와 제4 포트(64D)가 연결되고, 또한, 제2 포트(64B)와 제5 포트(64E)가 연결된다. 이것에 의해, 가압실(26a)의 유체 일부는 유로(66a), 유로(66e) 및 유로(66b)를 통과해 배압실(26b)에 회수되고, 나머지는 유로(66d)를 통과해 제2 고정 오리피스(68) 및 제2 사일렌서(70)를 통하여 배출된다.
제2 작동 밸브(52)는, 또한, 후술하는 제1 파일럿 밸브(72)로부터 파일럿압을 도입하기 위한 파일럿 포트(64F)를 갖는다. 제2 작동 밸브(52)는, 파일럿 포트(64F)에 압력유체(파일럿압)가 공급되어 있는 때는 제1 위치에 있고, 파일럿 포트(64F)에 압력유체(파일럿압)가 공급되어 있지 않은 때는 제2 위치에 있다.
다음에 파일럿 밸브의 구성에 대해 설명한다. 제1 커버 부재(18)의 내부에는 제1 파일럿 밸브(72)가 배열되고, 제2 커버 부재(20)의 내부에는 제2 파일럿 밸브(74)가 배열되어 있다.
제1 파일럿 밸브(72)는, 제1 포트(76A) 내지 제4 포트(76D)를 가지며, 제2 작동 밸브(52)에 대해서 파일럿압을 생성시키기 위한 제1 위치와 해당 파일럿압을 소실시키기 위한 제2 위치와의 사이에서 전환 가능하게 구성되어 있다.
제1 포트(76A)는, 제1 파일럿 유로(78b)에 의해 제2 작동 밸브(52)의 파일럿 포트(64F)에 접속되어 있다. 제2 포트(공급 포트)(76B)는, 유로(78a)에 의해 제1 공급 유로(42a)에 접속되어 있다. 제3 포트(76C)는, 배출 포트를 구성하고 있다. 제4 포트(협력 포트(cooperation port))(76D)는, 후술하는 분기 유로(82c) 및 제2 파일럿 유로(82b)에 의해 후술하는 제2 파일럿 밸브(74)의 제1 포트(80A)에 접속되어 있다. 또, 후술하는 제2 파일럿 밸브(74)의 제4 포트(80D)에 이르는 분기 유로(78c)가 제1 파일럿 유로(78b)로부터 분기되어 설치되어 있다.
제1 파일럿 밸브(72)가 제1 위치에 있을 때는, 제1 포트(76A)와 제2 포트(76B)가 연결된다. 이것에 의해, 공급 포트(40)로부터의 압력유체는 유로(78a) 및 제1 파일럿 유로(78b)를 통과해 제2 작동 밸브(52)의 파일럿 포트(64F)에 공급됨과 함께, 제1 파일럿 유로(78b)로부터 분기하는 분기 유로(78c)를 통과해 후술하는 제2 파일럿 밸브(74)의 제4 포트(80D)에 공급된다.
제1 파일럿 밸브(72)가 제2 위치에 있을 때는, 제1 포트(76A)와 제3 포트(76C)가 연결된다. 이것에 의해, 제2 작동 밸브(52)의 파일럿 포트(64F)에 공급되어 있던 압력유체가 제1 파일럿 유로(78b)를 통과해 배출됨과 함께, 제2 파일럿 밸브(74)의 제4 포트(80D)에 공급되어 있던 압력유체가 분기 유로(78c) 및 제1 파일럿 유로(78b)를 통과해 배출된다.
제2 파일럿 밸브(74)는, 제1 포트(80A) 내지 제4 포트(80D)를 가지며, 제1 작동 밸브(48)에 대해서 파일럿압을 생성시키기 위한 제1 위치와 해당 파일럿압을 소실시키기 위한 제2 위치와의 사이에서 전환 가능하게 구성되어 있다.
제1 포트(80A)는, 제2 파일럿 유로(82b)에 의해 제1 작동 밸브(48)의 파일럿 포트(56F)에 접속되어 있다. 제2 포트(공급 포트)(80B)는, 유로(82a)에 의해 제2 공급 유로(42b)에 접속되어 있다. 제3 포트(80C)는, 배출 포트를 구성하고 있다. 제4 포트(80D)(협력 포트)는, 분기 유로(78c) 및 제1 파일럿 유로(78b)에 의해 제1 파일럿 밸브(72)의 제1 포트(76A)에 접속되어 있다. 또, 제1 파일럿 밸브(72)의 제4 포트(76D)에 이르는 분기 유로(82c)가 제2 파일럿 유로(82b)로부터 분기되어 설치되어 있다.
제2 파일럿 밸브(74)가 제1 위치에 있을 때는, 제1 포트(80A)와 제2 포트(80B)가 연결된다. 이것에 의해, 공급 포트(40)로부터의 압력유체는 유로(82a) 및 제2 파일럿 유로(82b)를 통과해 제1 작동 밸브(48)의 파일럿 포트(56F)에 공급됨과 함께, 제2 파일럿 유로(82b)로부터 분기하는 분기 유로(82c)를 통과해 제1 파일럿 밸브(72)의 제4 포트(76D)에 공급된다.
제2 파일럿 밸브(74)가 제2 위치에 있을 때는, 제1 포트(80A)와 제3 포트(80C)가 연결된다. 이것에 의해, 제1 작동 밸브(48)의 파일럿 포트(56F)에 공급되어 있던 압력유체는 제2 파일럿 유로(82b)를 통과해 배출됨과 함께, 제1 파일럿 밸브(72)의 제4 포트(76D)에 공급되어 있던 압력유체는 분기 유로(82c) 및 제2 파일럿 유로(82b)를 통과해 배출된다.
여기서, 도 6 내지 도 8을 참조하면서, 제1 파일럿 밸브(72)의 구체적 구조에 대해 설명한다. 또한, 제2 파일럿 밸브(74)의 구체적 구조에 대해서는, 제1 파일럿 밸브(72)와 동일하므로, 설명을 생략한다.
제1 파일럿 밸브(72)는, 제1 커버 부재(18)에 설치된 밸브 수용구멍(84)에 수용되는 밸브시트(86), 밸브시트 리테이너(88) 및 노크 핀(90)을 포함한다. 밸브 수용구멍(84)은, 증압용 실린더(12) 측에서 폐쇄되고, 제1 구동용 실린더(14) 측에서 개구되어 있다. 밸브 수용구멍(84)의 폐쇄측 단부는 대직경 구멍부분(84a)으로 이루어져 있고, 제4 포트(76D)는 이 대직경 구멍부분(84a)에 연통하고 있다.
밸브 수용구멍(84)은, 대직경 구멍부분(84a)에 이어지는 소직경 구멍부분(84b)과, 이 소직경 구멍부분(84b)에 이어지는 개구측의 중직경 구멍부분(84c)을 갖는다. 제1 포트(76A), 제2 포트(76B) 및 제3 포트(76C)는, 밸브 수용구멍(84)의 소직경 구멍부분(84b)에 연통하고 있다. 이들 3개의 포트 중에서, 제2 포트(76B)는 제4 포트(76D)에 가장 가까운 위치에 있고, 제3 포트(76C)는 제4 포트(76D)로부터 가장 떨어진 위치에 있다.
밸브 수용구멍(84)의 소직경 구멍부분(84b)에는, 두께가 얇은 원통형의 밸브시트(86) 및 두께가 두꺼운 원통형의 밸브시트 리테이너(88)가 끼워져 삽입된다. 밸브시트 리테이너(88)는, 축방향 일측의 끝면이 제1 구동용 실린더(14)의 배압실(24b)에 임하고, 축방향 타측의 끝면이 밸브시트(86)에 맞닿는다. 밸브 수용구멍(84)의 중직경 구멍부분(84c)에는, 밸브시트 리테이너(88)에 맞닿는 멈춤 링(92)이 고정된다. 이것에 의해, 밸브시트(86) 및 밸브시트 리테이너(88)가 밸브 수용구멍(84) 내에서 축방향으로 위치결정 고정된다. 또한, 밸브시트(86)는, 소직경 구멍부분(84b)의 도중에 설치된 단차부에 걸어멈춰진다.
밸브시트(86)의 축방향 중앙부의 외주에는, 제1 포트(76A)에 대향하는 환형상 홈(86a)이 설치되고, 밸브시트 리테이너(88)에 맞닿는 쪽의 밸브시트(86)의 축방향 단부의 외주에는, 제3 포트(76C)에 대향하는 환형상 오목부(86b)가 설치되어 있다. 밸브시트(86)의 환형상 홈(86a)은, 밸브시트(86)를 직경 방향으로 관통하는 제1 관통구멍(86c)을 통하여 밸브시트(86)의 내주 측에 연통하고, 밸브시트(86)의 환형상 오목부(86b)는, 밸브시트(86)를 직경 방향으로 관통하는 제2 관통구멍(86d)을 통하여 밸브시트(86)의 내주 측에 연통하고 있다.
밸브시트(86)의 외주면에는, 밸브 수용구멍(84)의 소직경 구멍부분(84b)에 맞닿는 제1 밀봉재(94a) 및 제2 밀봉재(94b)가 각각 홈부를 통하여 장착되어 있다. 제1 밀봉재(94a)는, 밸브시트(86)와 밸브 수용구멍(84)과의 간극을 통하여 제1 포트(76A)와 제2 포트(76B)가 연통하는 것을 저지하고, 제2 밀봉재(94b)는, 밸브시트(86)와 밸브 수용구멍(84)과의 간극을 통하여 제1 포트(76A)와 제3 포트(76C)가 연통하는 것을 저지한다.
밸브시트 리테이너(88)의 외주면에는, 밸브 수용구멍(84)의 소직경 구멍부분(84b)에 맞닿는 제3 밀봉재(96a)가 홈부를 통하여 장착되고, 밸브시트 리테이너(88)의 내주면에는, 노크 핀(90)에 슬라이딩 접촉하는 제4 밀봉재(96b)가 홈부를 통하여 장착되어 있다. 제3 밀봉재(96a) 및 제4 밀봉재(96b)에 의해, 제3 포트(76C)와 제1 구동용 실린더(14)의 배압실(24b)과의 사이가 밀봉된다.
노크 핀(90)은, 대직경 축부(90a), 중직경 축부(90b) 및 소직경 축부(90c)를 갖는다. 대직경 축부(90a)는, 밸브 수용구멍(84)의 소직경 구멍부분(84b)에 끼워져 삽입된다. 중직경 축부(90b)는, 그 일부가 밸브시트(86)로부터 돌출하는 상태로 밸브시트(86)의 내측에 끼워져 삽입되고, 밸브시트(86)로부터 돌출하는 부분은, 밸브 수용구멍(84)의 소직경 구멍부분(84b)과 직경 방향으로 소정의 간격을 두고 대향한다. 소직경 축부(90c)는, 밸브시트 리테이너(88)의 내측에 끼워져 삽입된다.
노크 핀(90)의 대직경 축부(90a)에는, 밸브 수용구멍(84)의 소직경 구멍부분(84b)에 슬라이딩 접촉하는 제1 패킹(98a)이 홈부를 통하여 장착되어 있다. 제1 패킹(98a)은, 제2 포트(76B)와 제4 포트(76D)와의 사이를 밀봉한다. 노크 핀(90)의 중직경 축부(90b)에는, 밸브시트(86)의 내주면에 슬라이딩 접촉 가능한 제2 패킹(98b) 및 제3 패킹(98c)이 홈부를 통하여 장착되어 있다. 노크 핀(90)의 중직경 축부(90b)의 외주에는, 제2 패킹(98b)이 장착되는 부위와 제3 패킹(98c)이 장착되는 부위와의 사이에 있어서, 환형상 홈(90d)이 설치되어 있다.
노크 핀(90)은, 대직경 축부(90a)측의 단부가 밸브 수용구멍(84)의 저면(폐쇄 끝면)에 맞닿는 위치와, 중직경 축부(90b)와 소직경 축부(90c)와의 사이의 단차면(90e)이 밸브시트 리테이너(88)의 끝면에 맞닿는 위치와의 사이에서 슬라이딩 가능하다. 노크 핀(90)이 밸브시트 리테이너(88)의 끝면에 맞닿을 때, 노크 핀(90)의 소직경 축부(90c)가 제1 구동용 실린더(14)의 배압실(24b) 내에서 돌출하는 길이(이하 「노크 핀의 돌출길이」라고 한다)가 최대가 된다. 제1 구동용 피스톤(36)은, 노크 핀(90)의 소직경 축부(90c)측 끝부에 맞닿아, 노크 핀(90)을 밸브 수용구멍(84)의 저면 측으로 가압할 수 있다.
노크 핀(90)의 돌출길이에 상관없이, 노크 핀(90)의 환형상 홈(90d)은 밸브시트(86)의 제1 관통구멍(86c)을 통하여 환형상 홈(86a)에 연통하고 있다. 다시 말해서, 노크 핀(90)의 환형상 홈(90d)은, 노크 핀(90)의 위치와는 관계없이, 항상, 제1 포트(76A)에 연통하고 있다. 또, 제2 포트(76B)는, 항상, 노크 핀(90)의 중직경 축부(90b)와 밸브 수용구멍(84)의 소직경 구멍부분(84b)과의 사이에 형성되는 간극에 연통하고 있다.
노크 핀(90)의 돌출길이가 클 때는, 제2 패킹(98b)이 밸브시트(86)의 내면에 맞닿음과 함께, 제3 패킹(98c)이 밸브시트(86)의 내면으로부터 떨어진다(도 6 참조). 따라서, 제1 포트(76A)는, 노크 핀(90)의 환형상 홈(90d)을 포함하는 노크 핀(90)과 밸브시트(86)의 내면과의 간극, 밸브시트(86)의 제2 관통구멍(86d) 및 환형상 오목부(86b)를 통하여, 제3 포트(76C)에 연통한다.
제1 구동용 피스톤(36)이 노크 핀(90)에 맞닿아 노크 핀(90)의 돌출길이가 상기보다 조금 감소할 때는, 제2 패킹(98b) 및 제3 패킹(98c) 모두가 밸브시트(86)의 내면에 맞닿는다(도 7 참조). 따라서, 제1 포트(76A)는, 제2 포트(76B) 및 제3 포트(76C) 어느 것에도 연통하지 않는다.
노크 핀(90)의 돌출길이가 작을 때는, 제2 패킹(98b)이 밸브시트(86)의 내면으로부터 떨어짐과 함께, 제3 패킹(98c)이 밸브시트(86)의 내면에 맞닿는다(도 8 참조). 따라서, 제1 포트(76A)는, 노크 핀(90)의 환형상 홈(90d)을 포함하는 노크 핀(90)과 밸브시트(86)의 내면과의 간극 및 노크 핀(90)의 중직경 축부(90b)와 밸브 수용구멍(84)의 소직경 구멍부분(84b)과의 사이에 형성되는 간극을 통하여, 제2 포트(76B)에 연통한다.
제4 포트(76D)에 압력유체가 공급되면, 노크 핀(90)은 돌출길이가 증대하는 방향으로 가압된다. 그 이유는, 노크 핀(90)의 돌출길이를 증대시키는 방향으로 가해지는 제4 포트(76D)의 유체압이 작용하는 면적(수압면적)이, 노크 핀(90)의 돌출길이를 감소시키는 방향으로 가해지는 제2 포트(76B)의 유체압이 작용하는 면적(수압면적)보다 크기 때문이다.
한편, 제4 포트(76D)에 압력유체가 공급되지 않게 되면, 노크 핀(90)은 돌출길이가 감소하는 방향으로 가압된다. 그 이유는, 노크 핀(90)의 돌출길이를 증대시키는 방향으로 가해지는 제4 포트(76D)의 유체압이 소실되는 한편, 노크 핀(90)의 돌출길이를 감소시키는 방향으로 가해지는 제2 포트(76B)의 유체압은 유지되어 있기 때문이다.
본 발명의 제1 실시형태에 따른 증압장치(10)는, 기본적으로는 이상과 같이 구성되는 것이며, 다음에 그 동작 및 작용 효과에 대해 설명한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 작동 밸브(48)가 제2 위치로 전환된 상태에 있는 동시에 제2 작동 밸브(52)가 제1 위치로 전환된 상태이고, 또한, 증압용 피스톤(34)이 증압실(22)의 중앙 가까이에 위치하고 있는 상태를 초기 위치로 한다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 제1 파일럿 밸브(72)의 노크 핀과 제2 파일럿 밸브(74)의 노크 핀을 구별하기 위해, 전자를 「노크 핀(90-1)」, 후자를 「노크 핀(90-2)」이라고 표기한다. 또, 제1 파일럿 밸브(72)의 밸브 수용구멍과 제2 파일럿 밸브(74)의 밸브 수용구멍을 구별하기 위해, 전자를 「밸브 수용구멍(84-1)」, 후자를 「밸브 수용구멍(84-2)」이라고 표기한다.
이 초기 위치에 있어서, 압력유체 공급원으로부터 공급 포트(40)로 압력유체를 공급하는 것에 의해, 압력유체가 제1 공급 유로(42a) 및 제2 공급 유로(42b)에 유입된다. 그리고, 제1 공급 체크밸브(42c) 및 제2 공급 체크밸브(42d)를 통하여 증압용 실린더(12)의 제1 증압실(22a) 및 제2 증압실(22b)에 도입된다.
공급 포트(40)로부터 공급되는 압력유체의 일부는, 유로(66c), 제1 위치에 있는 제2 작동 밸브(52) 및 유로(66a)를 통과해, 제2 구동용 실린더(16)의 가압실(26a)에 공급된다. 이 가압실(26a)에 공급된 압력유체에 의해 제2 구동용 피스톤(38)이 A1방향으로 구동된다. 이것에 의해, 제2 구동용 피스톤(38)과 일체로 연결된 증압용 피스톤(34)이 슬라이딩하여, 증압용 실린더(12)의 제1 증압실(22a)의 압력유체가 증압된다. 이 증압된 압력유체는, 제1 출력 유로(46a) 및 제1 출력 체크밸브(46c)를 통과해 출력 포트(44)로 인도되어 출력된다.
한편, 제2 구동용 피스톤(38)과 일체로 연결된 제1 구동용 피스톤(36)이 슬라이딩하면, 제1 구동용 실린더(14)의 가압실(24a)의 용적이 작아진다. 제1 작동 밸브(48)는 제2 위치에 있으므로, 가압실(24a) 내의 압력유체는, 그 일부가 유로(58a), 유로(58e) 및 유로(58b)를 통과해 배압실(24b)에 회수되고, 나머지가 유로(58d)를 통과해 배출된다.
상기한 바와 같이, 초기 위치에서 증압용 피스톤(34)이 A1방향으로 소정 거리까지 이동하는 행정에 있어서, 제1 파일럿 밸브(72)는 제1 위치에 있고, 공급 포트(40)로부터의 압력유체가 제1 파일럿 밸브(72)를 통하여 제2 파일럿 밸브(74)의 제4 포트(80D)에 공급되고 있다. 한편, 제2 파일럿 밸브(74)는 제2 위치에 있고, 제1 파일럿 밸브(72)의 제4 포트(76D)에 압력유체는 공급되고 있지 않다. 따라서, 제1 파일럿 밸브(72)에 있어서는, 노크 핀(90-1)의 돌출길이가 감소하는 방향으로 가압되고, 제1 파일럿 밸브(72)는, 안정적으로 제1 위치에 유지되어 있다. 또, 제2 파일럿 밸브(74)에 있어서는, 노크 핀(90-2)의 돌출길이가 증대하는 방향으로 가압되고, 제2 파일럿 밸브(74)는, 안정적으로 제2 위치에 유지되어 있다.
그리고, 도 9에 도시된 바와 같이, 증압용 피스톤(34)이 A1방향으로 변위하는 스트로크 엔드 근방에 있어서, 제2 구동용 피스톤(38)이 제2 파일럿 밸브(74)의 노크 핀(90-2)에 맞닿는다. 노크 핀(90-2)은 제2 구동용 피스톤(38)에 가압되어 변위하고, 제2 파일럿 밸브(74)의 제1 포트(80A)와 제2 포트(80B)가 연통하기에 이른다. 그러면, 공급 포트(40)로부터의 압력유체가, 제2 파일럿 유로(82b)를 통과해 제1 작동 밸브(48)의 파일럿 포트(56F)에 공급됨과 함께, 분기 유로(82c)를 통과해 제1 파일럿 밸브(72)의 제4 포트(76D)에 공급된다. 이것에 의해, 제1 작동 밸브(48)가 제1 위치로 전환됨과 함께, 제1 파일럿 밸브(72)가 제2 위치로 전환된다.
제1 파일럿 밸브(72)가 제2 위치로 전환되면, 제2 작동 밸브(52)의 파일럿 포트(64F)에 공급되어 있던 압력유체가 제1 파일럿 유로(78b)를 통과해 제1 파일럿 밸브(72)의 제3 포트(76C)로부터 배출된다. 이것에 의해, 제2 작동 밸브(52)가 제2 위치로 전환된다.
또, 제1 파일럿 밸브(72)가 제2 위치로 전환되면, 제2 파일럿 밸브(74)의 제4 포트(80D)에 공급되어 있던 압력유체가 분기 유로(78c) 및 제1 파일럿 유로(78b)를 통과해 제1 파일럿 밸브(72)의 제3 포트(76C)로부터 배출된다. 이 때문에, 제2 파일럿 밸브(74)에 있어서는, 노크 핀(90-2)의 돌출길이를 감소시키는 방향으로 유체압이 작용한다. 이렇게 하여, 제2 구동용 피스톤(38)의 가압에 의해 제2 파일럿 밸브(74)의 제1 포트(80A)와 제2 포트(80B)가 연통하게 될 때까지 변위한 노크 핀(90-2)은, 유체압을 더 받으면서, 밸브 수용구멍(84-2)의 저면에 맞닿은 위치로 유지된다. 즉, 제2 파일럿 밸브(74)는 안정적으로 제1 위치에 유지된다. 이 제2 파일럿 밸브(74)가 제1 위치에 유지되는 상태는, 후술하는 바와 같이 제1 구동용 피스톤(36)이 A2방향으로 구동되어 노크 핀(90-1)을 변위시킬 때까지 유지된다.
이번에는, 공급 포트(40)로부터 공급된 압력유체의 일부는, 유로(58c), 제1 위치에 있는 제1 작동 밸브(48) 및 유로(58a)를 통과해, 제1 구동용 실린더(14)의 가압실(24a)에 공급된다. 이 가압실(24a)에 공급된 압력유체에 의해 제1 구동용 피스톤(36)이 A2방향으로 구동된다. 이것에 의해, 제1 구동용 피스톤(36)과 일체로 연결된 증압용 피스톤(34)이 슬라이딩하여, 증압용 실린더(12)의 제2 증압실(22b)의 압력유체가 증압된다. 이 증압된 압력유체는, 제2 출력 유로(46b) 및 제2 출력 체크밸브(46d)를 통과해 출력 포트(44)로 인도되어 출력된다.
한편, 제1 구동용 피스톤(36)과 일체로 연결된 제2 구동용 피스톤(38)이 슬라이딩하면, 제2 구동용 실린더(16)의 가압실(26a)의 용적이 작아진다. 제2 작동 밸브(52)는 제2 위치에 있으므로, 가압실(26a) 내의 압력유체는, 그 일부가 유로(66a), 유로(66e) 및 유로(66b)를 통과해 배압실(26b)에 회수되고, 나머지가 유로(66d)를 통과해 배출된다.
그리고, 증압용 피스톤(34)이 A2방향으로 변위하는 스트로크 엔드 근방에 있어서, 제1 구동용 피스톤(36)이 제1 파일럿 밸브(72)의 노크 핀(90-1)에 맞닿는다. 노크 핀(90-1)은 제1 구동용 피스톤(36)에 가압되어 변위하고, 제1 파일럿 밸브(72)의 제1 포트(76A)와 제2 포트(76B)가 연통하기에 이른다. 그러면, 공급 포트(40)로부터의 압력유체가, 제1 파일럿 유로(78b)를 통과해 제2 작동 밸브(52)의 파일럿 포트(64F)에 공급됨과 함께, 분기 유로(78c)를 통과해 제2 파일럿 밸브(74)의 제4 포트(80D)에 공급된다. 이것에 의해, 제2 작동 밸브(52)가 제1 위치로 전환됨과 함께, 제2 파일럿 밸브(74)가 제2 위치로 전환된다.
제2 파일럿 밸브(74)가 제2 위치로 전환되면, 제1 작동 밸브(48)의 파일럿 포트(56F)에 공급되어 있던 압력유체가 제2 파일럿 유로(82b)를 통과해 제2 파일럿 밸브(74)의 제3 포트(80C)로부터 배출된다. 이것에 의해, 제1 작동 밸브(48)가 제2 위치로 전환된다.
또, 제2 파일럿 밸브(74)가 제2 위치로 전환되면, 제1 파일럿 밸브(72)의 제4 포트(76D)에 공급되어 있던 압력유체가 분기 유로(82c) 및 제2 파일럿 유로(82b)를 통과해 제2 파일럿 밸브(74)의 제3 포트(80C)로부터 배출된다. 이 때문에, 제1 파일럿 밸브(72)에 있어서는, 노크 핀(90-1)의 돌출길이를 감소시키는 방향으로 유체압이 작용한다. 이렇게 하여, 제1 구동용 피스톤(36)의 가압에 의해 제1 파일럿 밸브(72)의 제1 포트(76A)와 제2 포트(76B)가 연통하게 될 때까지 변위한 노크 핀(90-1)은, 유체압을 더 받으면서, 밸브 수용구멍(84-1)의 저면에 맞닿은 위치로 유지된다. 즉, 제1 파일럿 밸브(72)는 안정적으로 제1 위치에 유지된다. 이 제1 파일럿 밸브(72)가 제1 위치에 유지되는 상태는, 다시 제2 구동용 피스톤(38)이 A1방향으로 구동되어 노크 핀(90-2)을 변위시킬 때까지 유지된다. 이하, 동일하게 증압용 피스톤(34)이 왕복운동을 반복하여, 증압된 압력유체가 출력 포트(44)로부터 연속적으로 출력된다.
본 실시형태에 따른 증압장치(10)에 의하면, 제1 구동용 피스톤(36)의 가압에 의해 제1 파일럿 밸브(72)의 제1 포트(76A)와 제2 포트(76B)가 연통하게 될 때까지 변위한 노크 핀(90-1)을, 계속해서 소정의 유체압에 의해 밸브 수용구멍(84-1)의 저면에 맞닿는 위치까지 밀어넣어, 그 위치로 유지할 수 있다. 마찬가지로, 제2 구동용 피스톤(38)의 가압에 의해 제2 파일럿 밸브(74)의 제1 포트(80A)와 제2 포트(80B)가 연통하게 될 때까지 변위한 노크 핀(90-2)을, 계속해서 소정의 유체압에 의해 밸브 수용구멍(84-2)의 저면에 맞닿는 위치까지 밀어넣어, 그 위치로 유지할 수 있다.
또, 제1 작동 밸브(48)는, 제1 파일럿 밸브(72)와 협력하여 위치가 전환되는 제2 파일럿 밸브(74)로부터 파일럿압이 공급되면 제1 위치로 전환되고, 제2 파일럿 밸브(74)로부터 파일럿압이 공급되지 않게 되면 제2 위치로 전환된다. 마찬가지로, 제2 작동 밸브(52)는, 제2 파일럿 밸브(74)와 협력하여 위치가 전환되는 제1 파일럿 밸브(72)로부터 파일럿압이 공급되면 제1 위치로 전환되고, 제1 파일럿 밸브(72)로부터 파일럿압이 공급되지 않게 되면 제2 위치로 전환된다. 이 때문에, 제1 작동 밸브(48) 및 제2 작동 밸브(52)는 안정적으로 작동하고, 동시에 전환이 행해진다.
또, 제1 구동용 피스톤(36)을 구동할 때에 가압실(24a)에 공급한 유체의 일부를, 제2 구동용 피스톤(38)의 구동에 수반하여 제1 구동용 피스톤(36)을 종동시킬 때에 배압실(24b)에 회수하므로, 압력유체의 소비량을 줄일 수 있다. 마찬가지로, 제2 구동용 피스톤(38)을 구동할 때에 가압실(26a)에 공급한 유체의 일부를, 제1 구동용 피스톤(36)의 구동에 수반하여 제2 구동용 피스톤(38)을 종동시킬 때에 배압실(26b)에 회수하므로, 압력유체의 소비량을 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 증압장치는, 전술한 실시형태로 한정되지 않으며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 구성을 채택할 수 있는 것은 물론이다.

Claims (5)

  1. 증압용 실린더(12)의 양측에 구동용 실린더(14, 16)를 배열한 증압장치로서,
    상기 구동용 실린더의 피스톤(36, 38)이 그 이동 끝에서 맞닿는 노크 핀(90)을 구비한 한 쌍의 파일럿 밸브(72, 74)와, 상기 구동용 실린더의 가압실(24a, 26a)에 대한 압력유체 공급원으로부터의 압력유체의 공급 상태를 전환하는 한 쌍의 작동 밸브(48, 52)를 포함하며,
    상기 피스톤이 상기 노크 핀을 가압함으로써 일측 또는 타측의 상기 파일럿 밸브가 제1 위치로 전환되면, 상기 압력유체가 상기 한 쌍의 작동 밸브에 공급되는 상태가 전환됨과 함께, 상기 파일럿 밸브가 상기 제1 위치에 유지되도록 소정의 유체압이 상기 노크 핀에 작용하는 증압장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    타측의 상기 작동 밸브는, 일측의 상기 파일럿 밸브로부터 공급되는 파일럿압의 유무에 의해 그 위치가 전환되고, 일측의 상기 작동 밸브는, 타측의 상기 파일럿 밸브로부터 공급되는 파일럿압의 유무에 의해 그 위치가 전환되는 증압장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 일측의 파일럿 밸브는, 항상 상기 압력유체가 공급되는 공급 포트와, 상기 타측의 파일럿 밸브를 통해서 상기 압력유체가 공급되는 협력 포트를 가지며,
    상기 타측의 파일럿 밸브는, 항상 상기 압력유체가 공급되는 공급 포트와, 상기 일측의 파일럿 밸브를 통해서 압력유체가 공급되는 협력 포트를 가지며,
    상기 일측 또는 타측의 파일럿 밸브의 노크 핀은, 상기 협력 포트에 상기 압력유체가 공급될 때는 해당 파일럿 밸브가 제2 위치가 되는 방향으로 가압되고, 상기 협력 포트에 상기 압력유체가 공급되지 않을 때는 상기 소정의 유체압이 작용하는 증압장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 일측의 파일럿 밸브가 상기 제1 위치에 있을 때, 상기 타측의 작동 밸브에 파일럿압이 공급됨과 함께, 상기 타측의 파일럿 밸브의 상기 협력 포트에 상기 압력유체가 공급되고, 상기 타측의 파일럿 밸브가 상기 제1 위치에 있을 때, 상기 일측의 작동 밸브에 상기 파일럿압이 공급됨과 함께, 상기 일측의 파일럿 밸브의 상기 협력 포트에 상기 압력유체가 공급되는 증압장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 작동 밸브는, 상기 구동용 실린더의 가압실에 상기 압력유체를 공급하고 상기 구동용 실린더의 배압실(24b, 26b)의 압력유체를 배출하는 상태와, 상기 구동용 실린더의 가압실의 압력유체의 일부를 상기 구동용 실린더의 배압실에 회수하는 상태와의 사이에서 전환되는 증압장치.
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