KR930002780B1 - 유체제어변 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제 1 도는 본 발명의 일실시예를 표시한 유체제어변의 단면도.
제 2 도는 제 1 도의 II-II선에서 화살표 방향으로 본 단면도.
제 3 도는 유체제어변의 일부를 파단면으로 표시한 측면도.
제 4 도는 본 발명의 타실시예에 의한 유체제어변의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2 : 하강용제어변 3 : 상승용제어변
7 : 스톱퍼 15 : 배압실
14 : 제 3 의 유체실 33 : 수압체
51, 52, 53, 54 : 파일럿변
본 발명은 유체압 엘리베이터와 같이 고압의 유체를 유체압 잭에 공급 또는 유체압 잭에서 배출하여 엘리베이터의 박스등을 상승 또는 하강시키기 위한 대유량의 유체를 제어하는 유체제어변에 관한 것이다. 종래의 장치는 "유압관 공기압"(유공압학회 발행 86년 5월분 Vol.17 No3의 181면∼186면)에 기재된 바와같이 이런 종류의 유체제어변은 펌프 유체압 실린더 및 탱크에 연통하는 포트를 보유하고 펌프포트에서 유체압 실린더포트에, 유체압 실린터포트에서 탱크포트간에 각각 밀봉성이 있는 유체제어부를 구비하고있다. 이 유체제어부를 파일럿변을 사용하여 유체를 제어하고 있다.
상술한 바와같은 유체제어변에서는 유체제어변의 본래의 목적으로서의 높은 정밀도의 유량제어를 유체압실린더를 정지시켜두기 위한 밀봉성을 확보하기 위하여 복잡한 구조로 되어있다. 또 유체제어함에 당면하여 고압의 유체를 유량제어하기 위하여 케비테이션을 발생하고 커다란 소음을 발생하고 있다. 본 발명의 목적은 구조가 간단하며 고정밀도이고 또한 케비테이션 및 소음을 저감하는 유체제어변을 제공하고저 하는 것이다. 상기 목적은 펌프포트와 제 1 의 유체실의 사이에 설치되고 펌프포트에서 제 1 의 유체실 방향에만 개로하는 역지변과 제 1 의 유체실과 제 2 의 유체실과의 사이에 설치된 하강용제어변과 제 1 의 유체실과 제 3 의 유체실과의 사이에 설치된 상승용제어변과를 구비하고 펌프포트에서 실린더포트에 흐르는 유체는 상기 역지변 상기 하강용제어변을 개로하여 흐르며 실린더포트에서 탱크포트에 흐르는 유체는 상기 하강용 제어변을 개로하여 제 1 의 유체실에 흐르고 다시 상기 상승용 제어변을 개로하여 탱크포트에 흐르므로서 달성되는 것이다.
이하 본 발명의 일실시예를 제 1 도에 따라서 설명한다.
유량제어변(1)의 변체(5)는 하부에 펌프포트(9)에 연락하는 제 1 의 유체실(12)을 그 상부에는 일측에 실린더포트(10)에 연통하는 제 2 의 유체실(13)을 타측에 탱크포트(11)에 연통하는 제 3 의 유체실(14)을 형성하고 상부가 변커버(6)로 폐쇄되었다. 펌프포트(9)와 제 1 의 유체실(12)과의 개구부에는 역지변(4)이 제 2 의 유체실(13)에는 하강용 제어변(2)이 또 제 3 의 유체실(14)에는 상승용 제어변(3)이 배설되어있다.
하강용 제어변(2)은 수압단판(23a)의 하부에 내통(23b)을 돌출한 수압체(23)와 상기 내통(23b)에 미끄러져 움직이는 외통(22b)을 돌출한 원판상의 변체(22)와 유저통체의 변 포피트(POPPET)(21)로 구성되어 있다. 변 포피트(21)는 변체(22)에 볼트 및 너트(25)로 결합되며 변체(22)와의 사이에 환상의 시일재(24)를 고정하고 있다. 또 스커트부는 축방향에 복수개의 절결홈(21a)을 형성하였다. 상기 변 포피트(21)는 제 1 의 유체실(12)과 제 2 의 유체실(13)과를 구획하는 격벽(13a)의 원공에 스커트부가 미끄러져 움직일 수 있게 끼워져 있다. 또 수압체(23)는 제 2 의 유체실(13)의 상부의 실린더부에 수압단판(23)이 미끄러져 움직일수 있게 배설되며 제 2 의 유체실(13)과 단판(23a)의 상부의 배압실(15)을 구획하고 있다. 변체(22)의 외통(22b)에는 축방향으로 복수개의 장공(22c)이 뚫어지며 이 장공에 내통(23b)에 돌설한 핀(29)이 걸어맞고 핀(29)이 장공(22c)을 이동하여 변체(22)와 수압체(23) 상호의 미끄러져 움직이는 이동량이 규제된다. 또 내통(23b) 내부에는 수압단판(23a)과 변체(22)와의 사이에 누름스프링(26)이 상기의 단판(23a) 상부의 배압실(15)에는 누름스프링(27)이 배설되어 있다. 7은 하강용제어변의 변위량을 제어하는 스톱퍼이다. 통상시는 스프링(26), (27)에 의하여 실린더포트(10)에 연속되는 제 2 의 유체실(13)과 펌프포트(9)에 연속되는 제 1 의 유체실(12)과를 차단하도록 가세되어 있다.
이때의 시일은 시일재(24)와 격벽(13a)의 원공의 가장자리에 형성된 변좌(弁座)와의 사이에서 실행한다. 이와같이 하강용제어변(2)을 구성하면 예를들면 펌프포트(9)에서 실린더포트(10)에 유체를 공급할때 수압체(23)는 제 2 의 유체실(13)의 상부 실린더부에 수압단판(33a)이 미끄러져 움직일수 있게 되어 있기 때문에 배압실(15)내의 압력에 관계없이 제어지령에 대하여 변체(22)가 작동되어 높은 응답성을 얻을 수가 있다.
상승용 제어변(3)은 수압단판(33a)의 하부에 내통(33b)을 돌출한 수압체(33)와 상기 내통(33b)에 미끄러져 움직이는 외통(32b)을 돌출시킨 유저통체의 변체(弁體)(32)로 구성되어 있다.
상기 변체(32)의 유저통체(32d)의 스커트부에는 축방향에 복수개의 절결홈(32a)을 형성하고 이 스커트부는 제 1 의 유체실(12)과 제 3 의 유체실(14)과를 구획하는 격벽(14a)의 원공에 미끄러져 움직일 수 있게 삽입되며 변체(32)가 상측으로 이동하면 절결홈(32a)을 통하여 제 1 의 유체실(12)과 제 3 의 유체실(14)이 연통하도록 형성되어 변체가 하측으로 이동하면 상기 2개의 유체실(12), (13)을 벽으로 막는다.
또 수압체(33)는 하강용 제어변과 동일하게 제 3 의 유체실(14)의 상부의 실린더부에 수압단판(33a)이 미끄러져 움직일수 있게 배설되며 제 3 의 유체실(14)과 단판(33a) 상부의 배압실(16)을 구획하고 있다. 변체(32)의 외통(32b)에는 축방향에 복수개의 장공(32c)이 잘려지고 이 장공에 내통(33b)에 돌설한 핀(39)이 걸어맞고 핀(29)이 장공(32c)을 이동하여 변체(32)와 수압체(33) 상호의 미끄러져 이동하는 이동량이 규제된다. 또 내통(33b) 내부에는 수압단판(33a)과 변체(32)와의 사이에 누름스프링(36)이 배설되어 있다. 8은 수압단판(33a)의 상방향의 이동량을 제한하는 스톱퍼이다. 역지변(4)은 제 2 도에 그 상세를 표시한 바와같이 펌프포트(9)와 제 1 의 유체실(12)과의 사이에 배설되어있다. 이 역지변은 펌프포트(9)의 단연부에 변좌(40)를 배치하고 그 변좌와 일체로 중앙부에 세워 설치한 변 가이드봉(41)을 형성하고 변 포피트(42)는 상기 변좌(40)에 접합하는 외경이 있고 중심부에 뚫은 구멍을 상기 변 가이드봉(41)에 삽입하고 변 포피트(42)는 가이드봉(41)을 미끄러지게 움직여서 상하동한다. 변 포피트(42)의 배면과 변 가이드봉(41)의 상단에 고착된 스프링좌(43)와의 사이에 누름 스프링(44)을 배설하고 너트(45), (46)로 고정하고 누름스프링(44)의 압압력에 의하여 변 포피트(42)를 변좌(40)에 접합하는 방향에 가세하고 있고 제 1 의 유체실(12)의 압력과 스프링(44)의 압압력과의 합산에 의하여 펌프포트(9)의 압력이 크면 변 포피트(42)를 압상하여 상기 포트(9)에서 유체실(12)에 대한 흐름을 개방하고 제 1 의 유체실(12)의 압력과 스프링(44)의 압압력의 합산측이 펌프포트(9)의 압력보다 크지 않으면 변 포피트(42)의 변좌(40)에 접합하고 상기 제 1 의 유체실(12)에서 포트(9)방향으로 흐름은 차단된다.
2는 하강용 제어변, 3은 상승용 제어변을 표시한것이다. 제 1 도로 돌아가서 파일럿변(51), (52), (53), (54)은 고속으로 작동하는 온, 오프 전환변이며 펄스열의 펄스폭은 제어하여 작동상태를 제어하는 소위 PWM제어의 변이다. 펌프포트(9)는 유체압펌프에 실린더포트(10)는 부하를 상승, 하강시키는 유체압잭에 탱크포트(11)는 탱크에 접속된다.
상기 파일럿변(51)은 제 2 의 유체실(13)과 단판(23a)상부의 배압실(15)과의 사이에 파일럿변(52)은 상기 배압실(15)과 탱크(17)와의 사이에 배치된 유로가 접속되고 또 파일럿변(53)은 제 1 의 유체실(12)과 단판(33) 상부의 배압실(16)과의사이에 파일럿변(54)은 상기 배압실(16)과 탱크(17)와의 사이에 배치되도록 유로가 접속되어 있다.
제 3 도는 유량제어변(1)을 측면에서 본 일부단면 표시도이며 변체(5)의 하부에 펌프포트(9), 역지변(4), 제 1 의 유체실(12)이 도시되며 파일럿변(51), (52), (53), (54)은 서브플레이트(55)를 개재하여 변체(5)에 고정되며 상기의 파일럿변의 접속유로는 서브플레이트(55)내부에 형성되어 있다. 상기 구조의 유량제어변은 다음과 같이 작동한다. 유체압잭을 밀어올릴때 유체압펌프를 기동하면 토출된 유체는 역지변(4)의 변포피트(42)를 스프링(44)의 압압력을 제압하고 밀어열고 제 1 의 유체실(12)에 유입한다.
이 유체는 상승용제어변(3)의 변체(32)를 스프링(36)의 압압력을 제압하고 밀어열어 변체(32)의 스커트부에 설치한 절결홈(32a)을 통하여 제 3 의 유체실(14) 탱크포트(11)를 경유하여 탱크에 환류한다. 이때의 유체저항의 크기는 스톱퍼(8)로 조정한다. 팔일럿변(54)을 폐변하여 파일럿변(53)에 전술한 바와같이 펄스신호를 부여하면 펄스변조율에 비례하여 전환되며 제 1 의 유체실(12)의 유체가 배압실(16)에 공급되며 양 유체실에서 받는힘의 차에 의하여 변체(32)와 수압체(33)가 일체가되어 밀어내려진다. 이에 의하여 절결홈(32a)에 의하여 작성되는 개구면적이 적대되어 유체저항이 증대하므로 제 1 의 유체실(12)의 유체압력이 상승한다. 이 압력이 실린더포트(10)의 압력보다 약간 크게되면 하강용제어변(2)의 변포피트(21), 변체(22), 수압체(23)등을 일체로하여 스프링(27)의 압압력을 제압하여 밀어열고 변포피트(21)의 스커트부에 설치한 절결홈(21a)에서 제 2 의 유체실(13), 실린더포트(10)를 경유하여 압력유체를 유체압잭에 공급한다. 상승용제어변(3)이 완전폐변되면 펌프의 토출유량은 전량유체압잭중에 공급된다.
유체압잭을 감속할 경우 파일럿변(53)을 폐변하고 파일럿변(54)에 펄스열신호를 부여하면 파일럿변(54)이 열려서 그 펄스폭 변조율에 비례한 유량이 배압실린더(16)에서 탱크(17)에 배출된다.
그것에 의하여 변체(32)를 수압체(33)와 일체가 되어서 제 1 의 유체실(12)의 압력에 밀려서 밀어올려져서 절결홈(32a)의 개구면적이 증대하고 펌프포트(9)에서 압력유체가 유입하여도 탱크포트(11)에 배출되는 유체유량이 증대하고 실린더포트(10)에서 유체압잭에 공급되는 유량은 감소한다. 그리고 제 1 의 유체실(12)의 압력이 실린더포트(10)의 압력정도까지 저하하면 하강용제어변(2)의 변체(22)는 스프링(26)의 압압력에 의하여 밀어내려져서 제 1 의 유체실(12)과 제 2 의 유체실(13)과의 사이를 차단하고 또 시일재(24)와 변좌와의 사이에서 밀봉도를 확보한다. 따라서 유체압잭의 위치를 현위치에 확실하게 유지할 수 있다.
이때의 유체압잭의 가감속도 이동속도는 파일럿변(53), (54)을 구동하는 펄스열의 펄스폭변조율로 자재하게 제어가능한것이 이행할 수있을 것이다. 다음은 유체압잭을 하강시키는 경우를 설명한다. 파일럿변(51)을 폐변하여 파일럿변(52)에 펄스열신호를 부여하면 당해 변(52)을 여는 것과 함께 그 펄스폭 변조율에 비례한 유량이 배압실(15)에서 탱크(17)에 배출된다. 수압체(23)에 제 2 의 유체실(13)에서 작용하는 유체압력에 의하여 변체(22)와 수압체(23)가 일체가 되어 밀어올려져서 변포피트(21)의 스커트부에 형성된 절결홈(21a)의 개구면적이 증대하여 유체압잭에 작용하고있던 압력유체는 실린더포트(10)에서 제 2 의 유체실(13)을 경유하여 제 1 의 유체실(12)에유입하고 유체압잭은 하강한다. 유체실(12)에 유입한 유체는 역지변(4)으로 차단되어 있으므로 펌프포트(9)에 유출이 불가능하며 상승용제어변(3)의 변체(32)를 스프링(36)의 압압력을 제압하여 밀어올러 제 3 의 유체실(14), 탱크포트(11)를 경유하여 탱크(17)에 유출한다.
역으로 유량을 감소시킬경우는 파일럿변(52)을 폐변하고 파일럿변(51)을 펄스열신호로 구동하면 당해 변(51)을 개변함과 함께 펄스폭 변조율에 비례한 유량이 배압실(15)에 공급되며 변체(22) 수압체(23)를 압하한다. 이것에 의하여 변포피트(21)의 스커트부에 설정된다. 절결홈(21a)의 개구면적이 작게되어 실린더포피트에서 탱크포트(11)에 유량은 적어진다.
이 경우 상술한 바와같이 실린더포트(10)에서 탱크포트(11)에 흐르는 유체는 하강용 및 상승용 양측 제어변(2), (3)을 경유하게 된다. 즉 2단에 분리되어 압력강하한다. 이것은 캐비테이션 억제 또는 경감을 도모할 수가 있다. 상승용제어변(3)의 경우와 동일하게 파일럿변(51), (52)을 여자하는 펄스신호의 펄스폭 변조율을 변경하여 유체압잭의 가감속도 이동속도를 임의로 제어하는 것이 가능하다. 역지변(4)에 시일성이 요구되는 것은 하강동작시뿐이고 그 정도도 펌프가 역전하여 파손되지만 아니하면 적은 누설은 허용된다. 즉 역지변하의 가공정밀도는 낮은 것이어도 문제는 없다. 제 4 도는 본 발명의 다른 실시예를 표시한 유량제어변이며 상기 실시예와 동일부분은 동일부호를 부여하고 그 설명을 생략한다. 이 실시예가 상기 실시예와 상이한 부분은 변체(122), (132)와 수압체(123), (133)의 결합구조이고 이 실시예에서는 수압체(123),(133)를 요입형으로하고 그 내주에 변체(122), (132)를 끼우고 스냅링(128), (138)으로 양자의 이탈을 저지한 구조이다. 이 유량제어변의 작용 및 작용효과는 상기 실시예와 동일하다.
본 발명에 의하면 유체압잭의 하강시에 유체제어를 하강용 제어변을 경유하여 제 1 의 유체실에 일단 유입시키고서 상승용 제어변을 통하여 탱크포트에 배출하고 있기때문에 압력강하를 원활하게 할 수가 있어 캐비테이션의 발생을 억제하고 소음 맥동을 경감할수있다. 또한 본 발명에 의하면 유체압잭의 유체를 밀봉하기 위한 시일개소를 하강용 제어변에 1개소만 하므로서 신뢰성을 높이고 밀봉유지를 확실하게 할 수가 있고 더우기 파일럿 전환변을 PWM제어하여 상승, 하강제어변의 작동을 제어하므로 제어범위를 자유롭게 확대할 수가 있다.
Claims (7)
- 펌프포트에 접속하는 제 1 의 유체실과 실린더포트에 접속하는 제 2 의 유체실과 탱크포트에 접속하는 제 3 의 유체실를 구비하고 펌프포트에서 실린더포트에 또는 실린더포트에서 탱크포트에 유체의 흐름을 제어하는 유체제어변에 있어서 펌프포트와 제 1 의 유체실의 사이에 설치되며 펌프포트에서 제 1 의 유체실 방향으로만 개로하는 역지변과 제 1 의 유체실과 제 2 의 유체실과의 사이에 설치된 하강용 제어변과 제 1 의 유체실과 제 3 의 유체실과의 사이에 설치된 상승용 제어변과를 구비하고 펌프포트에서 실린더포트에 흐르는 유체는 상기 역지변 상기 하강용 제어변을 개로하여 흐르며 실린더포트에서 탱크포트에 흐르는 유체는 상기 하강용 제어변을 개로하여 제 1 의 유체실에 흐르며 다시 상기 상승용 제어변을 개로하여 탱크포트에 흐르는 것을 특징으로하는 유체제어변.
- 제 1 항에 있어서 상기 하강용 제어변은 제 1 의 유체실의 압력을 받어서 개로방향에 변위하는 변체와 이 수압방향에 대하여 반항방향에 가세된 누름 스프링과 변체의 타측에 설치된 배압을 받는 수압체와를 구비하고 있음을 특징으로하는 유체제어변.
- 제 2 항에 있어서, 상기 변체에는 변좌에 대향하여 환상의 시일재가 배설되어 있는것을 특징으로 하는 유체제어변.
- 제 1 항에 있어서, 상기 상승용제어변은 제 1 의 유체실의 압력을 받어서 개로방향에 변위하는 변체와 이 수압방향에 대하여 반항방향에 가세된 누름스프링 변체의 타측에 설치된 배압을 받는 수압체와를 구비한 것을 특징으로 하는 유체제어변.
- 펌프포트에 접속하는 제 1 의 유체실과 실린더포트에 접속하는 제 2 의 유체실과 탱크포트에 접속하는 제 3 의 유체실과를 구비하여 펌프포트에서 실린더포트에 또는 실린더포트에서 탱크포트에 유체압의 흐름을 제어하는 유체제어변에 있어서 펌프포트와 제 1 의 유체실 사이에 설치되어 펌프포트에서 제 1 의 유체실 방향으로만 개로하는 역지변과 제 1 의 유체실과 제 2 의 유체실과의 사이에 설치된 하강용 제어변과 제 1 의 유체실과 제 3 의 유체실과의 사이에 설치된 상승용 제어변과를 구비하고 상기 하강용 제어변은 상부에서 배압을 받어 하부에 돌출된 원통부를 가진 수압체와 상기 원통부에 미끄러져 움직이는 외통을 돌출하고 상기 제 1 의 유체실의 압력을 받어서 개로방향으로 변위하는 변체로 구성된 것을 특징으로 하는 유체제어변.
- 제 5 항에 있어서 상기 변체의 외통에 축방항에 복수개의 장공을 뚫으고 상기 원통부에 상기 장공에 걸어맞는 핀을 설치함을 특징으로하는 유체제어변.
- 제 5 항에 있어서 상기 상승용 제어변은 상부에서 배압을 받어 하부에 돌출한 원통부를 가진 수압체와 상기 원통부에 미끄러져 움직이는 외통을 돌출하고 상기 제 1 의 유체실의 압력을 받어서 개로방향에 변위하는 변체로 구성한 것을 특징으로 하는 유체제어변.
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