KR910008268B1 - 동축회전형 스풀을 가진 유압서어보 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

동축회전형 스풀을 가진 유압서어보 장치

제1도는 본 발명과 주변기기와의 전체 연결상태를 보인 블록도.

제2도는 본 발명 엑튜에이터의 사시도.

제3도는 본 발명 엑튜에이터의 분해사시도.

제4도는 본 발명의 회전형 스풀회전에 따른 피스톤 로드의 좌측 위치변위치를 보여준 상태도로서,

제4a도는 작동전의 중립위치 상태도,

제4b도는 중립상태에서 회전형 스풀이 스텝핑모우터의 회전에 의해 피스톤로드가 좌측으로 움직이는 상태도.

제5도는 피스톤로드의 우측위치 변위를 보인 상태도로서

제5a도는 중립위치 상태도,

제5b도는 중립상태에서 회전형 스풀의 우회전으로 피스톤로드가 우측으로 움직이는 상태도.

제6도는 스풀의 회전이동 상태에 따라 나선홈과 유압통로와의 위치변위 상태도.

제7도는 제6도에 대한 상세도로서,

제7a도는 중립위치 상태도,

제7b도는 좌회전 상태도,

제7c도는 우회전 상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 엑튜에이터 9 : 피스톤

A, B : 유압실 14 : 호울

15 : 유로 16, 17, 18, 19 : 배출유로

C : 유압배출구 20 : 스텝핑모우터

21 : 스풀 23, 24 : 나선홈

본 발명은 크레인과 같은 산업기계에 동력 전달을 목적으로 사용하는 엑튜에이터에 있어서 회전운동을 직선운동으로 전환시키는 동축회전형 스풀을 가진 유압서어보장치에 관한 것이다.

일반적으로 크레인과 같은 기계에 동력을 주기 위해서는 작동유를 매체로하는 유압의 힘으로 기계를 움직인다.

크레인에 쓰이는 여러 가지 기능을 동작하기 위해서는 콘트롤밸브를 이용하여 유압 공급을 조절하는 것이 알려져 있으며, 콘트롤밸브의 스풀이 직선운동을 함으로써 유로의 개폐를 결정함에 따라 유로가 열리면 행하고져 하는 동작을 실행하게 된다.

그러나 산업기계의 기능들이 다양해지고 장비들이 고급화되면서, 작업환경이 점점 복잡해짐에 따라 이러한 기능들을 간편히 원격으로 제어할 필요를 갖게 되었다.

따라서 근래에는 콘트롤밸브 대신에 원격제어밸브가 개발되어 사용되고 있다.

종래의 원격제어밸브는 솔레노이드에 의한 전기적인 힘으로 스풀을 움직이거나, 비례제어밸브를 부착하여 이러한 기능을 수행하도록 하고 있다.

솔레노이드밸브는 유로가 일정한 속도로 개폐되는 방식이므로 크레인 동작에 있어서 속도 제어가 어려우며, 정확한 위치로의 이동은 숙련된 운전자가 아니면 원활치 못하고, 비례제어밸브는 속도조절은 용이한 반면에 그 구조가 복잡하면서 부품수가 많아 가공과 조립에 많은 시간과 비용이 소요된다.

또다른 원격제어 방식으로는 기존의 콘트롤밸브에 엑튜에이터를 부착하여 이용하는 장치가 있으며, 피스톤로드가 콘트롤밸브의 스풀과 연결되어 직선 왕복운동하는 방식이다. 피스톤로드의 동작을 위해 솔레노이드를 이용한 방법이 있고, 고속제어밸브를 이용하여 피스톤로드의 위치를 제어하는 방법이 있다.

그러나 솔레노이드를 이용시에는 위치제어가 단계적으로 유연하게 제어할 수 없는 비선형으로 인해 원격제어시 비례제어가 되지 않아 크레인의 속도조절과 정확한 위치 제어가 어려우며, 고속제어밸브는 순간적인 유로의 개폐시 발생되는 진동으로 인하여 수명이 짧고 복잡한 전자제어회로가 요구된다.

또한 전기 유압서어보장치 중에서 토오크 모우터를 이용한 노즐 플래퍼 방식이 있는데, 이는 모우터 구동으로 인한 자기발생으로 플래퍼가 노즐을 막아주는 방식이지만, 노즐구멍이 작기 때문에 오일 찌꺼기 등의 불순물이 미세한 노즐을 막거나 오염시키는 취약점이 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 감안하여 가공과 조립에 있어서 매우 간단할 뿐만 아니라, 미세한 힘으로 회전형 스풀을 회전시킴에 의해서 큰 힘의 피스톤 왕복운동을 발생시키는 전혀 새로운 유압서어보장치를 안출한 것인바, 이를 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 엑튜에이터(1)는 제1도에 도시한 바와같이 유압시스템(2) 및 드라이버(3)와 연결되어 있으며, 콘트롤밸브(4)와는 피스톤로드로 연결되어 해당 지시작동이 크레인(6)에 전달되도록 구성되어 있다.

본 발명의 엑튜에이터(1)는 유압시스템(2)으로부터 공급되는 작동유가 유로(7)(8)를 통하여 실린더의 양쪽유압실(A)(B)로 들어가도록 되어 있고, 유압실 내에는 피스톤(9)이 회전없이 좌·우 이동만 용이하게 설치되어 있으며, 피스톤로드(10)는 일측벽면의 구멍을 통하여 외부로, 노출되어 콘트롤밸브(4)와 연결된다.

피스톤(9)의 양측단부에는 원형테(11)(12)가 돌출되어 있으며, 이들사이의 중앙공간부는 유압유통실(13)로 사용된다.

피스톤(9) 중심에는 피스톤로드(10)의 반대쪽으로 개방된 호울(14)이 형성되어 있으며, 호울(14) 전단부 쪽에는 전방유압실(A)과 연통하는 유로(15)가 뚫려있고 호울(14)상하면에는 유압유통실(13)과 연통되는 상,하 각 한쌍씩의 배출유로(16)(17), (18)(19)가 수직상으로 뚫려 있으며, 본체 저면 중앙에는 유압배출구(C)가 형성되어 있다.

이와같은 호울(14)에는 실린더후벽의 스텝핑모우터(20)와 연결된 스풀(21)이 삽입되어 있으며, 스풀(21)은 스텝핑모우터(20)에 의해 좌측 또는 우측으로 Q 각도만 회전하게 된다.

스풀(21)외면 상하부에는 한쌍씩의 나선홈(23)(24)이 약 반바퀴 정도의 길이로 반대되게 형성되어 있다.

좌측 나선홈(23)의 유입구(25)는 스풀(21)좌측면으로 위치시켜 좌측유압실(A)과 연통되게 하고, 우측 나선홈(24)의 유입구(25)는 스풀(21)우측면으로 위치시켜 우측유압실(B)과 연통되게 하므로써 양쪽유압실(A)(B)을 통하여 양쪽 나선홈(23)(24)으로 유입된 유압이 스풀(21)의 회전에 따라 배출유로(16)(17), (18)(19)와 일치 또는 불일치되게 한 것이다.

이와 같이 된 본 발명의 작동상태와 작용효과를 설명하면, 다음과 같다.

제4a도는 스풀(21)과 피스톤(9)이 모두 중립상태에 위치하고 있는 상태도로서, 이때는 유압시스템(2)으로부터 공급되는 작동유가 양쪽유로(7)(8)를 통하여 실린더 내부의 양쪽유압실(A)(B)로 각각 유입되어 각각의 유압통로를 따라서 유압 배출구(C)로 배출되므로 피스톤(9)이 유압의 영향을 받지않고 중립위치에 있게 된다.

상기 작동에서의 배출경로를 제4도a도에서 화살표시로 나타내고 있으며, 좌측유압실(A)의 유압은 유로(15)를 통하여 호울(14)로 유입된 후 스풀 나선홈(23)의 좌측 유입구(25)를 통하여 이와 일치된 배출유로(16)를 통과한 후 유압유통실(13)를 경유하여 유압배출구(C)로 배출되고 유압탱크로 흐르게 된다.

또한 우측유압실(B)의 유압은 스풀나선홈(24)의 우측유입구(26)를 통하여 이와 일치된 배출유로(19)를 통하여 유압유통실(13)을 경유한 후 유입배출구(C)로 배출되어 유압탱크로 빠져나간다.

따라서 제4a도 및 제7a도 상태처럼 스풀(21)이 중립상태로 위치하면 양쪽유압실(A)(B)의 압력이 함께 배출되어 양쪽압력이 같아지므로 피스톤(9)의 이동이없이 중립 위치에 정지한 상태로 있게 된다.

이와 같은 중립상태에서 제4b도 및 제7b도와 같이 스텝핑모우터(20)가 좌회전함에 의해 스풀(21)도 좌회전하여 나선홈(23)(24)의 위치를 이동시켜 주므로서, 좌측나선홈(23)만이 배출유로(16)와 일치되고 우측나선홈(24)은 배출유로(19)와 불일치 상태로 닫혀 있게되어, 결국 좌측유압실(A)의 유압은 계속 배출구(C)쪽으로 빠져 나가는 반면에 우측유압실(B)의 유압은 차여 있게 되므로 양쪽 유압실(A)(B)간의 압력차가 발생되고 압력강하된 좌측으로 피스톤(9)이 밀려져 이동하게 된다.

이와 반대로 스텝핑모우터(20)가 우회전하여 스풀(21)을 함께 우회전시키고 이에 따라 피스톤(9)이 우측으로 이동되게하는 상태를 제5도 및 제7c도로 도시한 것이다.

다시말해서 스텝핑모우터(20)가 정해진 간격만큼 우회전하면 스풀(21)도 함께 우회전하게 되므로 나선홈(23)(24)의 위치가 제7c도 상태로 이동하게되고 양쪽 배출유로(16)(17)와의 관계에서 좌측은 닫히고 우측은 열리게 되어 압력이 강하된 우측으로 피스톤(9)이 이동된다.

또한 스텝핑모우터(20)에 의해서 스풀(21)이 중립위치로 회전 복귀하게 되고 다시 양쪽 유로가 함께 열려서 양쪽 압력이 같아지므로 피스톤(9)이 중립위치로 이동하게 된다.

이와같이된 본 발명은 회전형 스풀(21)자체에 나선형 유로를 형성하는 매우 간단한 구조로 되어 있으며, 스풀(21)이 회전하면서 생기는 두 유로의 압력차로 인해 피스톤(9)이 압력이 낮은 쪽으로 이동하는 역학적 이론을 바탕으로 구성한 것인바, 본 발명의 서어보장치는 회전운동을 직선 왕복운동으로 바꿔주는 장치로서 응답이 빠르고 정확한 작동결과를 얻을 수 있으며, 특히 스풀의 회전에 요구되는 힘이 피스톤의 왕복운동과는 전혀 무관하므로 스풀에는 거의 마찰력이 생기지 않으며, 저압이나 고압의 유압기기에 유효하게 사용할 수 있는 특징이 있고, 미세한 힘으로 스풀(21)을 회전시킴에 비해서 큰 힘의 피스톤 왕복운동을 발생시키는 유압서어보장치를 제공할 수 있는 것이다.

또한 본 발명의 서어보장치는 스텝핑모우터(21)의 회전각도에 비례하여 피스톤의 위치가 변하고 드라이버 펄스수에 비례한 정확한 위치 제어가 가능하며, 콘트롤밸브의 개구면적을 제어할 수 있어 유압크레인의 속도를 정확히 그리고 다양하게 조절하여 원하는 위치로 정확하고 안전하게 작동시킬 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 상부유로(7)(8)와 하부유압배출구(C)를 가진 실린더 내측에 양쪽원형테(11)(12)를 가진 피스톤(9)을 설치하여 중간에 유압유통실(13)을 형성하고 피스톤 중앙호울(14) 전단부에는 좌측유압실(A)과 연통되는 유로(15)를, 상·하면에는 유압유통실(13)과 연통하는 배출유로(16)(17),(18)(19)를 형성하며, 호울(14)에 삽입되는 스풀(21)을 스텝핑모우터(20)와 연결하여 좌·우회전될 수 있게하고, 스풀(21)외면에 경사형 나선홈(23)(24)을 상하대칭되게 형성하고 이들의 유입구(25)(26)를 각각 좌측유압실(A)과 우측유압실(B)로 위치되게 하여 스풀의 회전운동을 피스톤의 직선 왕복운동으로 바꿔주게한 동축 회전형 스풀을 가진 유압서어보 장치.

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