WO2011052937A2 - 공압기계에 대한 윤활/방청용 오일공급장치 및 방법 - Google Patents

공압기계에 대한 윤활/방청용 오일공급장치 및 방법 Download PDF

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WO2011052937A2
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김일부
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Kim Ill Bu
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    • F16N11/10—Arrangements for supplying grease from a stationary reservoir or the equivalent in or on the machine or member to be lubricated; Grease cups by pressure of another fluid

Definitions

  • the present invention relates to a constitution and control method of an oil supply device for spraying lubricating oil or rust preventive oil into a pneumatic pipe and selectively discharging it to a specific pneumatic machine.
  • Pneumatic devices are collectively referred to as various devices driven by using compressed air as a power source.
  • the reciprocating motion of the cylinders includes pneumatic presses, pneumatic hammers, and pneumatic lifts
  • the vane rotational motions include pneumatic actuators, cutters using pneumatic motors, and the like. Examples thereof include pneumatic drills and pneumatic impact trenches.
  • an air gun or a torch using compressed air on the pneumatic pipe is also one of frequently used pneumatic machines.
  • Compressed air is an excellent energy storage medium that can be supplied to a large number of users (output stages) immediately at maximum power in the state of being stored in a tank, that is, in the output standby state. Risk is low. Therefore, the pneumatic pipe network can be installed with a degree of freedom comparable to the electric network and can be operated at a low maintenance cost over the electric network.
  • the most widely used in the above manner is a full-scale lubricator, generally lubricating oil or rust preventive oil generated by installing after the main pipe filter of the pneumatic system. It will be called a sort of oil. ⁇ Particles are fed into a pneumatic machine at the end of the pipe.
  • the oil particles injected at high pressure on the main pipe are easily attached to the inner wall of the pneumatic pipe when the size of the particles is larger than a few ⁇ m. Therefore, in the case of a long pipe route to the pneumatic machine located at the end, in order to prevent the accumulation of lubricating oil on the inner wall of the pipe, only the particles of about 2 ⁇ m or less are selectively extracted from the oil particles generated in the lubricator and mixed in the air flow. In some cases, a lubricator may be fitted.
  • the lubricator when the lubricator is installed at each end of each pneumatic machine, the lubrication condition becomes worse when the amount of air consumption such as a vertically piped cylinder is low. Therefore, for reliable oil supply, the oil is directly sent to the piston 32 by a certain amount in the air. There is a local injection oil supply system. In addition, when cooling of the cutting surface is required simultaneously, such as boring, tapping, milling, turning, etc., there is a mist spray method in which lubricant is directly sprayed on the cutting part or the core operating part.
  • a lubricator is installed at the input end of the pneumatic pipe (outlet end of the compression tank) and anti-corrosive function is applied to the compressed air. Lubrication of the integrated lubrication system is performed by selecting only one type of ordinary lubricating oil for general pneumatic equipment (for example, one type of ISO VG32 turbine oil) and adding a small amount.
  • this integrated refueling method has a problem of locally oversupply or undersupply of lubricating oil, which makes it difficult to perform lubrication and rust prevention according to the operating environment and operation time of each pneumatic machine.
  • Side effects such as blockages, also occur frequently. For example, side effects such as clogging of the euro are difficult to pinpoint the exact failure area, difficult to maintain.
  • the lubricant is excessively discharged over the entire pneumatic piping path at the time of temporary overuse of some machines, this leads to excessive consumption of lubricant and is difficult to replenish in terms of cost and management.
  • the present invention has been conceived to solve the above problems, the minimum equipment and maintenance without the need to add a separate individual oil supply to the operating part of the various pneumatic machines operating in a range of pressure and flow rate from the pneumatic cylinder to the pneumatic rotor It is possible to supply an appropriate amount of oil individually optimized for the operating environment and driving method of each machine at a cost.
  • the pneumatic pipe is divided into the oil supply pipe (11), which is auxiliary and intermittently operated separately from the main pipe (10), the check valve for preventing reverse flow, directional valve, drive valve,
  • the configuration in which the pressure reducing valve and the like are organically placed and the oil is introduced by spraying in a state in which the pressure in the oil supply pipe 11 has dropped to atmospheric pressure to atmospheric pressure is conceived.
  • the injection oil supply method of directly injecting oil onto the main pipe 10 filled with pressure is difficult to intermittently insert a small amount of liquid because injection is performed.
  • a separate pipe branched from the main pipe drops to atmospheric pressure and then rises again, the branched pipe (oil supply pipe 11) is close to atmospheric pressure, and thus a low pressure spray injector may be used intermittently.
  • This is a structure that can greatly reduce the unit injection amount of oil, and at the same time can achieve a structure in which the amount of oil vapor per unit volume is very small in the process of increasing the pressure, that is, a structure in which the oil vapor pressure in the pneumatic pipe is significantly lowered. If the oil vapor pressure in the pneumatic pipe is lowered, the oil particles in the flow will be less agglomerated with each other, which means that the supplied oil can be easily reached without accumulating in the pipeline to the input end of the pneumatic machine.
  • the circuit structure of the present invention and the organic operation structure of each valve are characterized in that the compressed air is free from air and oil particle leakage, negligible pulsation in the pipeline, and rapid repressurization characteristics due to the rapid flow of air. It is an effective structure using the unique characteristic of having a pity without regret, which is difficult to easily conceive of the conventional general pneumatic circuit design.
  • Conventional lubrication / rust preventive device has to attach the lubricator directly to the input terminal of the pneumatic machine or the operating unit itself in order to supply the oil type and flow rate suitable for a specific pneumatic machine, thereby increasing the initial investment cost, and even after the oil supply management
  • the present invention can replace a part or all of the oil can by inserting the can-type spray into the cylinder cartridge, so that the oil can be easily refilled without being subject to pressure leakage or stoppage even during system operation.
  • a single oil supply device having a control unit 50 and a simple flow sensor 40 attached to each input terminal can supply an appropriate amount of optimum oils for the operation environment and usage pattern of each pneumatic machine. . This not only reduces oil consumption, but also reduces system maintenance costs, and prevents the problem caused by excessive accumulation of oil in each pneumatic machine and pneumatic pipe.
  • 1 to 3 is a pneumatic circuit diagram of a basic embodiment of the oil supply device of the present invention.
  • 4 to 6 is a pneumatic circuit diagram for an extended embodiment of the oil supply device of the present invention.
  • Figure 7 is a view of the structure of the spray oil supply in an embodiment according to the present invention.
  • FIG. 8 is a control flow diagram for an embodiment of an oil supply method according to the present invention.
  • Fig. 1 shows a basic embodiment of the present invention in which two basic non-return valves, three actuating valves and one sensor are coupled to a basic pneumatic machine drive circuit.
  • the direction switching valve 22 is disposed between the main pipe 10 and the air tank, and the oil supply pipe 11 into which lubrication and rust preventive agent is introduced and supplied in the present invention is connected thereto.
  • the oil supply pipe 11 is provided with a spray oil supplier 30, a non-return valve and a pressure reducing valve 20 in the path leading to the second point 13, passing through the second point 13 to the pneumatic machine
  • the flow sensor 40 is disposed at the main pipe outlet end side to substantially measure the air flow rate consumed by the pneumatic machine.
  • the circuit symbol of the flow sensor 40 represents a cumulative control type flow rate sensor in which a ⁇ symbol indicating a cumulative total is displayed on a conventional flowmeter circuit symbol.
  • the main flow line 10 and the oil supply line 11 are each provided with a non-return valve (for example, a check valve commonly used) before joining each other at the second point 13, which is directed toward the air tank in the pneumatic machine.
  • a non-return valve for example, a check valve commonly used
  • the air flow in the main pipe 10 flows only toward the pneumatic machine regardless of the pressure drop in the oil supply pipe. This is an essential circuit element that plays an important role together with the pressure reducing valve 20 in reducing the pressure of the oil supply pipe 11 while maintaining the pressure of the main pipe 10.
  • the pressure reducing valve 20 branched from the oil supply pipe 11 and disposed between the atomizing oil supply 30 and the second point 13 is indicated by a relief valve symbol, which means a conventional pressure reducing. That is, it means not only to drop the pressure slowly, but also to rapidly discharge, that is, a valve having a function of rapidly dropping the pressure in the pipe close to atmospheric pressure so that the spray can in the spray oil supplier 30 can be injected.
  • the direction switching valve 22 maintains the pressure in the main pipe 10, and the pressure reducing valve 20 is completely open, that is, the oil supply pipe 11 is at atmospheric pressure.
  • the pressure reducing valve 20 is normally closed in order to prevent foreign substances from entering, but when the operation point is activated by the detected value of the flow sensor 40, the pressure reducing valve 20 is first opened so that the inside of the oil supply pipe 11 drops to a pressure capable of spray injection. .
  • the spray oil supplier (shown as the sum of the lubricant circuit symbol and the pneumatic cylinder circuit symbol) is operated. I'm not doing it.
  • the pressure reducing valve 20 is closed, and when the direction switching valve 22 is operated, the air pressure from the tank rises in the oil supply pipe, and is then supplied to the pneumatic machine through the flow sensor.
  • the oil-containing air in this state is made of oil-mixed air close to atmospheric pressure and then supplied separately, so the oil vapor pressure is lowered due to the pressure and temperature rise during the recompression process. It is possible to dig into every corner of the drive of a pneumatic machine more efficiently than a liquid lubricator.
  • Step 1 inputting the sensing amount from the flow sensor 40 to the control unit
  • Step 2 controlling the pressure reducing valve 20 by the control unit by the sensing amount
  • Step 3 controlling the drive valve 21 by the control unit by the operation amount of the pressure reducing valve 20 to the oil supplier 30 to inject the oil
  • Step 4 may be described as a step in which the control unit operates the direction change valve 22 to press the mixer in the oil supply pipe 11 to the main pipe 10 by the operation amount of the driving valve 21.
  • the operation amount and the operation time of each valve is made based on the measurement value obtained through the flow sensor 40, which is the control unit 50 of FIG.
  • the control unit 50 receives the cumulative flow rate measurement value of the flow sensor 40 as an input line, and thus determines the current usage of the pneumatic machine connected to the flow sensor. That is, when it is determined by the accumulated flow value that the pneumatic machine has not been lubricated or rust preventive input for a considerable amount of working time, the control unit sends a signal to the valve (20, 21, 22) to the output line to operate the oil supply (30) You can.
  • valves 20, 21, and 22 operated by the solenoid and the like can control the operating time
  • the operating time of the oil supply device 30, that is, the injection amount can of course be controlled.
  • each feeder may be equipped with a different oil type (for example, a flow using a lubricant and a rust inhibitor).
  • a piston control valve 23 may be additionally disposed at the pneumatic piston operating end of each oil supplier 30. The oil supply on the right side may not operate even when the driving valve 21 is opened due to the piston control valve 23.
  • Figure 6 is a flow sensor 40 is connected to each of the four pneumatic machines, from which the control unit 50 receives the usage information for each pneumatic machine three sprayed oil supplier 30 equipped with three oil species Pneumatic circuit diagram showing the state of control.
  • the controller receiving the sensing amount from the flow sensor 40 may selectively operate the oil supply.
  • FIG. 7 illustrates the structure when the spray oil supplier 30 is actually implemented, and the pressurized oil spray can 33 and the mount 31 to which the can 33 is mounted as shown. , A piston 32 performing the pressing action of the can 33, and a return spring 34 for returning the piston 32 after operation.
  • the oil spray cans 33 are set up to match the typical appearance and operation of commercially available products, and a separate operating plate and additional return springs 35 are arranged for assured return of the can inlet part as required. can do.
  • FIG. 8 shows a control flow of a controller for controlling a simple pneumatic circuit diagram of one oil supply 30 shown in FIG. 4.
  • 4 is a case where lubrication and rust prevention are simultaneously performed with one oil feeder using a conventional composite oil such as ISO VG32 turbine oil.
  • the amount of detection input from the flow sensor 40 is cumulatively measured, and thus the oil non-injection time is calculated according to the amount of oil uninjected relative to the amount of air injected into the pneumatic machine and the total waiting time (driving and stopping time) of the pneumatic machine. . (Detection stage)
  • Determination of the injection of oil is carried out by the detection step as described above (oil injection determination step), the amount of use of the pneumatic machine is accumulated a lot of additional lubrication is required, or the pneumatic machine has been stopped for a long time to prevent rust If it is determined that the valve operation step as shown in the drawing, the pressure reducing valve, the driving valve, the directional valve is organically operated with each other to inject oil into the oil supply pipe and send it to the pneumatic machine.
  • control pattern as described above may be performed under specific conditions as shown in FIG. 4, and the control pattern may be easily added and optimally modified in the art according to the number of flow sensors and the number of oil supplies.
  • the oil supply device is not to supply the oil stored in the tank to the pneumatic machine through a separate pipe in a pressurized manner, but is equipped with a conventional spray type to the cylinder type operating mechanism that is operated by the compressed air of the pneumatic pipe close to atmospheric pressure Since the structure is sprayed and supplied in a state, various lubricants and rust inhibitors commercialized as oils can be easily inserted into the can 33 as it is. This eliminates the need for additional equipment such as storage tanks for oil tight storage, or injectors for pressure injection, greatly reducing initial costs and enabling the immediate application of the latest oils suitable for a variety of new pneumatic machines.
  • the lubrication and rust prevention method of the pneumatic machine according to the present invention makes oil mixed air in a state close to atmospheric pressure once and then supplies them independently regardless of the operating pressure of the system.
  • the lower vapor pressure produces high quality lubricating oil containing air in which the oil particles are fully compatible with the compressed air. Therefore, it is very effective for high-precision automatic pneumatic machines operating at high pressure if it is followed by additional design that eliminates the slight pulsation or pressure delay occurring in the whole system during the step-down and step-up, and precisely controls the total input flow according to the injection amount and the leakage amount. Applicable as lubrication device.

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Abstract

공압으로 작동하는 각종 기계 및 공구류에 효과적인 방청과 윤활을 가하는 윤활 및 방청 방법과 그에 따른 장치가 개시된다. 방향전환밸브(22)에 의해 주배관(10)과 분리된 오일공급배관(11) 경로에 분무식 오일공급기(30)를 배치하고 감압밸브(20)를 통해 상기 오일공급배관이 대기압까지 떨어지면 구동밸브(21)에 의해 오일공급기(30)가 작동된다. 분무된 오일을 함유하고 있는 오일공급배관(11) 내의 공기는 감압밸브(20)가 다시 닫히면서 압력이 재상승되어 주배관으로 유입되며 이 과정에서 주배관(10)의 출구단, 즉 공압기계의 입력단에 연결된 플로우센서(40)의 감지량으로부터, 특정 공압기계의 사용빈도와 사용량, 그리고 기계의 윤활 및 방청특성에 알맞는 최적의 오일을 적정량 공급한다. 본 발명은 하나의 압력원으로 가동되는 다수의 공압기계들에게 각각의 작동환경과 사용패턴에 맞는 최적의 윤활유 또는 방청유를 필요량만큼만 공급할 수 있으므로 오일낭비가 없으며 각 공압기계와 공압배관에 오일류가 과다 누적되어 일어나는 문제점이 없다. 또한 대기압에 가까운 상태에서 분무하는 오일공급기는 상용 오일스프레이캔을 그대로 이용할 수 있어 호환성이 높다.

Description

[규칙 제26조에 의한 보정 06.01.2011]　공압기계에 대한 윤활/방청용 오일공급장치 및 방법
본 발명은 윤활유 또는 방청유를 공압배관 내에 분무시켜 특정 공압기계에 선택적으로 토출시키는 오일공급장치의 구성 및 그 제어 방법에 관한 것이다
공압(Pneumatic) 장치는 압축공기를 동력원으로 이용하여 구동되는 다양한 장치를 통칭하는 것이다. 예를 들면 실린더의 왕복운동을 이용한 것으로는 공압프레스나 공압해머, 공압리프트 등이 있고, 베인의 회전운동을 이용한 것으로는 공압액츄에이터, 공압모터 등을 이용한 절단기 등이 있으며, 로터의 회전운동을 이용한 것으로는 공압드릴, 공압임팩트렌치 등이 있다.
또한, 비록 공압에 의해 구동되는 방식이 아니더라도 공압배관 상의 압축공기를 이용한 에어건이나 토치 등도 자주 사용되는 공압기계 중 하나이다.
위와 같이 다양한 공압기계들은 전기를 이용한 장치들과 비교할 때 총 소비에너지나 유효순간동력 등에서 여러모로 유리한 점이 많기 때문에 대다수의 정비공장이나 기계제작공장에서 많이 이용되고 있다.
압축공기는 탱크에 저장된 상태, 즉 출력대기상태에서 다수의 사용단(출력단)에 즉시 최대동력으로 공급 가능한 훌륭한 에너지 저장매체이며, 유압과 달리 동력을 전달한 공기는 그대로 대기 중에 방출 가능하고, 누설에 대한 위험도도 낮다. 따라서 공압 배관망은 전기 배선망과 대등한 정도의 자유도로 설치될 수 있고 전기 배선망을 능가하는 저렴한 유지비용으로 운영될 수 있다.
그러나 압축공기는 필연적으로 수분을 동반하므로, 공압기계의 구동부에 녹을 유발하며, 공압배관의 말단에 위치하는 각 공압기계들은 주요 구동부가 대기 중에 부분적으로 노출된 상태이기 때문에 완벽한 유체윤활(밀폐윤활)이 불가능하다.따라서 공압시스템의 말단에 연결된 공압기계들에 있어서 주기적인 방청과 윤활은 그 성능유지와 사용수명유지 측면에서 중요한 요소이다.
공압기계의 윤활 및 방청장치에는 여러 가지의 종류가 있지만, 배관계통이 많은 공장 등에서는 공압기계의 입력단마다 윤활기(Lubricator)를 설치하지 않고, 주 배관 쪽에 특수구조의　윤활기를 설치하여 통합 급유 방식으로 윤활을 하는 것이 있다.
상기와 같은 방식으로 가장 많이 사용되고 있는 것은 전량식 윤활기로서 일반적으로 공압시스템의 주 배관 필터 다음에 설치하여 발생되는 윤활유(lubricating oil) 또는 방청유(rust preventive oil){이하 상기 2종의 오일을 통칭하여 오일(a sort of oil)이라 부르기로 한다} 입자를 배관 말단에 위치한 공압기계 쪽으로 공급하는 방식이다.
그런데 주 배관 상에 고압 분사된 상기 오일입자는 수㎛이상의 크기로 되면 공압배관　내벽에 부착되기 쉽다. 따라서 말단에 위치한 공압기계까지의 배관경로가 긴 경우는 배관내벽에 윤활오일이 축적되는 것을 막기 위해 윤활기에서 발생된 오일입자 가운데서 2㎛ 전후 이하의 입자만 선택적으로 추출하여 공기흐름 중에 혼합하는 선택식 윤활기를 장착하는 경우도 있다.
또한 각 공압기계의 사용단 마다 윤활기를 설치하는 방식을 살펴보면, 수직 배관된 실린더 등 소모 공기량이 작은 경우에는 윤활조건이 나쁘게 되므로 확실한 급유를 위해서, 피스톤(32)으로 직접 기름을 일정량씩 보내어 공기 중에 공급하는 국부 사출급유 방식이 있다. 그 외에 보링, 탭핑, 밀링가공, 선반가공 등과 같이 절삭면의 냉각이 동시에 요구되는 경우는 절삭부 또는 핵심 작동부에 윤활유를 직접 분무시키는 미스트 스프레이(Mist Spray) 방식이 있다.
현재 대부분의 중소형 기계가공공장이나 정비공장에서는 다양한 방식의 공압기계를 사용하고 있으면서도, 각 기계에 최적화된 윤활 및 방청기기를 모두 완비하여 운전할 수 없는 현실적 어려움이 있다. 따라서 각 공압기계의 정밀한 윤활제어보다는 전체적인 성능유지 및 수명연장이 더 요구되는 중소형 기계제작 및 정비 시설에서는 공압배관의 입력단(압축탱크의 출구단)상에 윤활기를 설치하고, 압축공기에 방청기능이 첨가된 통상의 공압기기용 윤활유 1종(예컨대 ISO VG32 터빈유 1종)만을 선택하여 미소량 첨가하는 통합 급유 방식의 윤활을 하고 있다. 그러나 이러한 통합 급유 방식은 윤활유가 국부적으로 과다공급 또는 과소공급되는 문제가 있어 공압기계의 종류별 작동환경과 운전시간에 알맞는 윤활과 방청을 수행하기에는 어려움이 상존하며, 먼지 및 불순물의 퇴적현상, 유로막힘 현상 등 부작용도 자주 발생한다. 예컨대 유로막힘과 같은 부작용은 정확한 고장부위를 찾아내기가 쉽지 않아 정비가 어렵다. 또한, 일부 기계의 일시적인 과다 사용시마다 전체 공압배관 경로상에 윤활유가 과다 송출되면 이는 곧 윤활유의 과다 소모로 이어지고 비용측면 및 관리측면에서 재보충에는 현실적으로 어려움이 있다.
따라서 대부분의 중소 작업현장에서는 만성적인 윤활유 부족상태에서 공압기계를 운전하고 있으며 이는 보유한 공압시스템 및 공압기계의 수명에 영향을 준다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하고자 착안된 것으로서, 공압실린더에서 공압로터까지 다양한 압력과 유량의 범위에서 작동하는 각종 공압기계의 작동부위에 별도의 개별 급유장치를 추가하지 않고도 최소한의 장비와 유지비용으로 각 기계의 사용환경과 구동방식에 최적화된 오일을 개별적으로 적당량 공급할 수 있도록 한 것이다.
이를 위하여 본 발명은, 가장 핵심적인 구조로서 공압배관을 주배관(10)과 별도로 보조적으로 간헐 작동하는 오일공급배관(11)으로 나누고, 각 연결지점 마다 역류방지용 체크밸브, 방향전환밸브, 구동밸브, 감압밸브 등을 유기적으로 배치하여 대기압까지 오일공급배관(11) 내 압력이 대기압까지 떨어진 상태에서 분무식으로 오일을 투입하는 구성을 착안하였다.
압력이 차 있는 주배관(10) 상에 직접 오일을 투입하는 사출급유 방식은 액상의 분사가 이루어지므로 소량을 단속적으로 투입하기 어렵다. 그러나 주배관에서 분기된 별도의 배관을 대기압까지 떨어뜨렸다가 다시 상승시키는 방법을 적용한다면 분기된 배관(오일공급배관(11))이 대기압에 가까운 상태이므로 저압의 스프레이식 분사기를 단속적으로 사용할 수 있다. 이것은 오일의 단위 분사량을 크게 줄일 수 있는 구조이면서, 동시에 압력이 재상승하는 과정에서 단위부피당 유증기량이 매우 적어지는 구조, 다시 말해서 공압배관 내의 유증기압이 크게 낮아지는 구조를 동시에 달성할 수 있다. 공압배관 내의 유증기압이 낮아지면 유동중인 오일입자가 서로 덜 뭉치게 되며, 이것은 공급되는 오일이 공압기계의 입력단 끝까지 관로 내 축적 없이 쉽게 도달할 수 있다는 것을 의미한다.
위와 같은 별도 분기관(오일공급배관)의 감압 후 재가압 구조는 통상의 유압회로에서는 구현하기 어렵다. 회수경로가 반드시 필요한 유압회로에서는 폐회로 내에서 릴리프밸브와 동등한 정도의 속도로 급속 감압시키는 감압밸브는 적용 자체가 어려울 뿐 아니라, 유압유가 지닌 관성질량으로 인해 주배관 및 보조배관의 압력변동 및 압력 재일치 과정에서 심각한 맥동이 발생되기 때문이다.
본 발명의 회로구조 및 각 밸브의 유기적인 작동구조는 공기 및 오일입자의 누설에 대한 자유도와 거의 무시할 수 있는 정도의 관로 내 맥동현상, 그리고 공기의 빠른 유동성으로 인한 급속 재가압 특성 등 압축공기가 지닌 특유의 차별화된 성질을 유감없이 이용한 효과적인 구조이며, 이는 종래의 일반적인 유공압 회로설계에서 쉽게 착안해내기 어렵다.
종래의 윤활/방청장치는 특정 공압기계에 적합한 유종과 유량을 공급하기 위해서 해당 공압기계의 입력단 또는 작동부 자체에 직접 윤활기를 부착하여야만 하였고, 이에 따라 초기 투자비용의 증가는 물론, 이후에도 오일공급관리에 어려움이 많았으나, 본 발명의 확장설계에 따르면 다양한 송출량과 압력 범위 내에서 작동하는 다종, 다수의 공압기계에 각각 최적화된 오일류를 선택적으로 적정량 공급할 수 있다. 또한 본 발명은 캔 형 스프레이를 실린더 카트리지에 끼우는 방식으로 오일 캔의 일부 또는 전부 교환이 가능하므로 시스템 작동 중에도 압력누설이나 운전정지 등에 구애되지 않고 쉽게 오일을 재보충할 수 있어 사용이 편리하다.
덧붙여 본 발명에 의하면, 제어부(50)가 구비된 하나의 오일 공급장치와 각 입력단에 부착되는 간단한 플로우센서(40) 만으로도 각 공압기계의 작동환경과 사용패턴에 맞는 최적의 오일류를 적정량 공급할 수 있다. 이는 곧 오일류의 소모를 줄여 시스템 유지비용을 절감해 줄뿐 아니라 각 공압기계와 공압배관에 오일류가 과다 누적되어 일어나는 문제점을 원천적으로 막는 효과가 있다.
도 1~도3은 본 발명 오일공급장치의 기본 실시예에 대한 공압회로도.
도 4~도6는 본 발명 오일공급장치의 확장 실시예에 대한 공압회로도.
도 7은 본 발명에 따른 실시예 중 분무식 오일공급기 구조에 관한 그림.
도 8는 본 발명에 따른 오일공급방법 중 일 실시예에 대한 제어흐름도.
* 도면 주요부분에 대한 도면부호의 설명
10: 주배관 11: 오일공급배관
12: 제1지점 13: 제2지점
20: 감압밸브 21: 구동밸브
22: 방향전환밸브 23: 피스톤 제어밸브
30: 분무식 오일공급기 31: 장착대
32: 피스톤 33: 누름식 오일스프레이 캔
40: 플로우센서 50: 제어부
상기 과제해결수단을 바탕으로 구현되는 본 발명의 기술적 특징을 보다 구체적으로 표현하기 위하여 도면에 포함된 본 발명의 실시예들을 참조하여 아래에 보다 상세히 설명한다.
도 1는 기초적인 공압기계 구동회로에 2개의 역류방지용 밸브, 3개의 작동밸브와 1개의 센서를 결합한 본 발명의 기초적인 실시형태를 나타낸 것이다.
도면 우측에서부터, 필터를 통해 외부에서 유입된 공기는 압축기로 압축되어 탱크에 저장되며, 압축된 공기는 주배관(=main pipe)(10) 경로를 통해 공압기계(Pneumatic machine)로 공급된다.
상기 주배관(10)과 에어탱크 사이에는 방향전환밸브(22)가 배치되며, 여기에 본 발명에서 윤활 및 방청제가 투입, 공급되는 오일공급배관(11)이 연결된다.
오일공급배관(11)에는 제2지점(13)까지 이르는 경로 내에 분무식 오일공급기(30)와 역류방지용 밸브, 감압밸브(20)가 배치되며, 제2지점(13)을 지나 공압기계로 입력되는 주배관 출구단 쪽에는 플로우센서(40)가 배치되어 실질적으로 공압기계가 소모하는 공기유량을 측정하게 된다.
이때 상기 플로우센서(40)의 회로기호는 통상의 유량계 회로기호에다 누적합계를 의미하는 Σ기호가 표시된 누적제어형 유량감지 센서임을 나타낸다.
도시된 바와 같이 주배관(10)과 오일공급배관(11)에는 제2지점(13)에서 서로 합류하기 전에 역류방지용 밸브(예컨대 통상적으로 쓰이는 체크밸브 등)가 각각 배치되는데 이들은 공압기계에서 에어탱크 쪽으로, 또는 공압기계에서 분무식 오일공급기(30) 쪽으로 공기가 역류하는 것을 막아준다. 특히 오일공급배관(11) 경로 상에 배치되는 역류방지용 밸브로 인해 주배관(10) 의 공기의 흐름은 오일공급배관의 관로 내 압력저하량에 관계없이 공압기계 쪽으로만 흐르게 된다. 이것은 주배관(10)의 압력을 유지한 채로 오일공급배관(11)의 압력을 떨어뜨리는 데 있어 감압밸브(20)와 더불어 중요한 역할을 하는 필수 회로요소이다.
상기 오일공급배관(11)에서 분기되며, 상기 분무식 오일공급기(30)와 상기 제2지점(13) 사이에 배치되는 감압밸브(20)는 릴리프밸브기호로 표시하였는데, 이 의미는 통상적인 감압, 즉 압력을 서서히 떨어뜨리는 것뿐만이 아니라, 급속 배출, 다시 말해서 분무식 오일공급기(30) 내의 스프레이 캔이 분사될 수 있을 정도로 배관 내 압력을 대기압에 가깝게 급속히 떨어뜨리는 기능을 가진 밸브라는 뜻이다.
도 1의 상태를 살펴보면, 방향전환밸브(22)는 주배관(10)에 압력을 유지시키고 있으며, 감압밸브(20)는 완전히 열린 상태, 즉 오일공급배관(11)은 대기압 상태이다.
상기 감압밸브(20)는 평소에는 이물질 유입방지를 위해 닫혀 있다가 플로우센서(40)의 감지값에 의해 작동시점이 되면 먼저 열려서 오일공급배관(11) 내부가 스프레이 분사 가능할 정도의 압력으로 떨어지게 한다.
한편 구동밸브(21)는 주배관의 압력을 분무식 오일공급기(30)의 작동실린더에 전달하지 않고 있으므로, 현재 분무식 오일공급기(윤활기 회로기호와 공압실린더 회로기호의 합으로 표시되었다.)는 작동하지 않고 있는 상태이다.
도 2는 도 1에서 구동밸브(21)에 의해 오일공급기가 작동하여 대기압 상태에서 오일공급배관 내에 분무된 오일을 머금은 공기가 채워진 상태이다.
이때 도 3과 같이 감압밸브(20)가 닫히고, 방향전환밸브(22)가 작동하면 오일공급배관에 탱크로부터의 공기압이 차오르고 이후 플로우 센서를 거쳐 공압기계 쪽으로 공급된다.
이 상태의 오일함유 공기는, 대기압에 가까운 상태에서 오일혼합공기를 만든 다음 개별적으로 공급하므로 재압축 과정에서 압력과 온도 상승으로 인해 유증기압이 낮아지면서 오일입자와 완전히 융화된 상태의 공기이므로 직분사식 액상의 윤활유 투입기보다 더 효율적으로 공압기계의 구동부 구석구석을 파고들 수 있다.
도 1 ~ 도3의 과정을 시간에 따른 진행단계로 설명한다면,
1단계: 플로우센서(40)로부터 감지량이 제어부에 입력되는 단계,
2단계: 상기 감지량에 의해 제어부가 감압밸브(20)를 조작하는 단계,
3단계: 상기 감압밸브(20)의 작동량에 의해 제어부가 구동밸브(21)를 조작하여 오일공급기(30)가 오일을 분사하는 단계,
4단계: 상기 구동밸브(21)의 작동량에 의해 제어부가 방향전환밸브(22)를 조작하여 오일공급배관(11) 내의 혼합기를 주배관(10)으로 압송하는 단계로 기술할 수 있다.
도 1~3에서 각 밸브의 작동량과 작동시간 조절은 플로우센서(40)를 통해서 얻어진 측정치를 바탕으로 이루어지는데, 이를 수행하는 것이 도 4의 제어부(50)이다.
도 4에서 제어부(50)는 입력선으로 플로우센서(40)의 누적유량 측정값을 전송받게 되며, 그에 따라 상기 플로우센서에 연결된 공압기계의 현재시점 사용량을 판단하게 된다. 즉 공압기계가 상당량의 작업시간 동안 윤활 또는 방청제 투입이 되지 않았음이 유량 누적값에 의해 판단되면, 제어부는 출력선으로 밸브(20,21,22)에 신호를 보내어 오일공급기(30)를 작동시킬 수 있다.
이 과정에서 솔레노이드 등에 의해 작동되는 상기 밸브(20,21,22)들은 작동시간을 콘트롤할 수 있으므로 오일공급기(30)의 작동시간, 다시 말해서 분사량 제어가 가능함은 물론이다.
도 5는 오일공급배관(11) 상에 두 개의 분무식 오일공급기(30)가 배치된 경우이다. 이때 각 공급기마다 서로 다른 유종(예컨대 윤활제와 방청제를 따로 쓰는 유동)을 탑재할 수 있다. 이때 특정 유종만을 선택적으로 공급하기 위해서 각 오일공급기(30)의 공압피스톤 작동단에는 피스톤 제어밸브(23)가 추가 배치될 수 있다. 상기 피스톤 제어밸브(23)로 인해 구동밸브(21)가 열려 있는 상태에서도 우측의 오일공급기는 작동하지 않을 수 있다.
도 6는 4개의 공압기계에 각각 플로우센서(40)가 연결되고 이로부터 각 공압기계 당 사용정보를 전달받는 제어부(50)가 3종의 유종이 탑재된 3개의 분무식 오일공급기(30)를 제어하는 상태를 나타낸 공압회로도이다.
3개로 나란히 배치된 오일공급기(30)들 중 가운데를 제외한 양쪽 두 개가 작동중인 상태를 나타낸다. 다시 말하면, 오일1과 오일3이 필요한 특정 공압기계가 작동 중에 있을 때 플로우센서(40)로부터 감지량을 전달받은 제어부가 이를 오일공급기를 선택적으로 작동시킬 수 있다.
이때 나머지 공압기계는 작동하고 있지 않으므로 자연스럽게 오일공급이 되지 않을 것이나, 복수의 공압기계가 작동하고 있을 때 특정 공압기계에 오일을 차단시킬 필요가 있다면 별도의 제어밸브를 필요에 따라 추가시킬 수 있다.
도 7은 분무식 오일공급기(30)가 실제로 구현되었을 때의 구조를 구체적으로 나타낸 것이며 도시된 바와 같이 누름식 오일스프레이 캔(33)과, 상기 캔(33)이 장착되는 장착대(31)와, 상기 캔(33)의 누름작용을 수행하는 피스톤(32)과 상기 피스톤(32)을 작동후 복귀시키는 리턴스프링(34) 등으로 구성된다. 오일스프레이 캔(33)은 시판중인 제품의 전형적인 외관과 작동방식에 맞게 설정되었으며, 필요에 따라 캔 입구 부분의 확실한 리턴(분사중지)을 위해 별도의 작동판과, 추가 리턴스프링(35)을 배치할 수 있다.
도 8은 도 4에 도시된 오일공급기(30) 1개 짜리의 간단한 공압회로도를 제어하는 제어부의 제어흐름을 나타낸 것이다. 도 4는 ISO VG32 터빈유와 같은 통상의 복합유를 사용하는 하나의 오일공급기로 윤활과 방청을 동시에 수행하는 경우를 상정한 것이다.
도면에서 플로우센서(40)로부터 입력되는 감지량을 누적 측정하고, 그에 따라 공압기계에 투입된 공기량 대비 오일 미분사량과 공압기계의 총 대기시간(운전 및 정지시간)에 따른 오일 미 분사시간이 산출된다. (감지단계)
상기와 같은 감지단계에 의해 오일의 분사여부를 판단하는 단계가 수행되고(오일분사 판단단계), 공압기계의 사용량이 많이 누적되어 추가 윤활이 필요하다거나, 공압기계가 오랫동안 정지해 있어 방청이 필요하다고 판단되면 밸브작동단계에서 도면과 같이 감압밸브, 구동밸브, 방향전환밸브가 상호 유기적으로 동작하면서 오일공급배관 내에 오일을 분사하고 이를 공압기계 쪽으로 보내는 것이다.
상기와 같은 제어패턴은 도 4와 같은 특정 조건에서 수행될 수 있고, 플로우센서의 개수, 오일공급기의 개수에 따라 제어패턴은 당해 기술분야에서 쉽게 추가될 수 있고 최적으로 수정될 수 있은 물론이다.
이상 본 발명이 구체화된 실시예를 도면과 함께 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시예에만 국한되는 것은 아니다.
다시 말해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 상세한 설명 또는 도면에 기재된 기술구성을 활용하여 필요에 따라 단순한 변경제작 및 간단한 확장 설계를 추가로 구현할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 고유한 기술사상의 범위에 자명하게 포함된다.
본 발명에 따른 오일 공급장치는 탱크에 저장된 오일을 별도의 배관를 통해 공압기계에 가압 방식으로 공급하는 것이 아니라 공압배관의 압축공기로 작동되는 실린더형 작동기구에 통상의 스프레이 타입을 장착하여 대기압에 가까운 상태에서 분무되어 공급되는 구조여서 오일류로 상용화된 다양한 윤활제와 방청제 제품을 캔(33) 상태 그대로 끼워서 쉽게 사용할 수 있다. 따라서 오일류의 기밀저장을 위한 저장탱크, 또는 압력사출에 필요한 분사기와 같은 추가 장치가 필요하지 않아 초기비용이 크게 절감되며 다양한 신제품 공압기계에 적합한 최신 오일류를 즉시 적용할 수 있다. 또한, 오일공급기는 압력이 유지되는 별도의 폐회로 상에 존재하지 않으므로 오일캔을 쉽게 교체할 수 있는 장점이 있다. 이는 곧 산업현장에서 전체시스템의 가동/정지 여부와 상관없이 유지관리가 가능하다는 것을 의미하므로 결과적으로 운전비용을 절감할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 공압기계의 윤활 및 방청 방법은 시스템 운용압력에 관계없이 일단 대기압에 가까운 상태에서 오일혼합공기를 만든 다음 개별적으로 공급하므로 재압축 과정에서 압력과 온도 상승으로 인해 유증기압이 낮아지면서 오일입자가 압축공기와 완전히 융화되는, 고품질의 윤활유 함유공기를 생성시킨다. 따라서 강압과 승압 과정에서 시스템 전반에 발생하는 미소한 맥동 또는 압력지연현상을 없애고, 분사량과 누설량에 따른 총 투입 유량을 정밀 제어하는 추가설계가 뒤따른다면, 초고압에서 작동하는 고정밀 자동 공압머신에도 매우 유효한 윤활장치로 적용 가능하다.

Claims (6)

  1. 주배관(10);
    상기 주배관(10)의 공기흐름 방향을 전환하는 방향전환밸브(22);
    상기 방향전환밸브(22)에서 분기되어, 상기 주배관(10)의 제2지점(13)에서 합류하는 오일공급배관(11);
    상기 오일공급배관(11) 경로상에 배치되는 분무식 오일공급기(30);
    상기 오일공급배관(11)에서 분기되어 배치되며, 상기 분무식 오일공급기(30)와 상기 제2지점(13) 사이에 배치되는 감압밸브(20); 및
    상기 주배관(10) 경로에 배치되며, 상기 제2지점(13)을 통과하는 공기의 유량을 감지하는 플로우센서(40); 를 포함하여 구성되는 공압기계 오일공급장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 오일공급장치는, 주배관(10)의 공기압을 상기 분무식 오일공급기(30)의 작동동력으로 전환시키는 구동밸브(21)와; 상기 플로우센서(40)와, 상기 감압밸브(20)와, 상기 구동밸브(21) 및 상기 방향전환밸브(22)과 연결되고, 상기 플로우센서(40)의 감지량에 따라 상기 감압밸브(20)와 상기 구동밸브(21) 및 상기 방향전환밸브(22)를 제어하는 제어부(50)를 더 포함하여 구성되는 공압기계 오일공급장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 플로우센서(40)와 상기 분무식 오일공급기(30)는 복수로 구비되고, 상기 구동밸브(21)와 상기 분무식 오일공급기(30) 사이에는 상기 분무식 오일공급기(30)를 상기 구동밸브(21)와 연결 또는 차단하는 피스톤 제어밸브(23)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 공압기계 오일공급장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 분무식 오일공급기(30)는 누름식 오일스프레이 캔(33)과, 상기 캔(33)이 장착되는 장착대(31)와, 상기 캔(33)의 누름작용을 수행하는 피스톤(32)과 상기 피스톤(32)을 작동후 복귀시키는 리턴스프링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 공압기계 오일공급장치.
  5. 적어도 하나의 플로우센서(40)로부터 감지량이 입력되는 제1단계;
    상기 감지량에 의해 감압밸브(20)를 조작하는 제2단계;
    상기 감압밸브(20)의 작동량에 의해 구동밸브(21)를 조작하는 제3단계; 및
    상기 구동밸브(21)의 작동량에 의해 방향전환밸브(22)를 조작하는 제4단계; 를 포함하여 이루어지는 공압기계의 윤활 및 방청방법.
  6. 적어도 하나의 플로우센서(40)로부터 입력되는 감지량을 누적 측정하는 제1-(1)단계;
    상기 누적 측정된 감지량으로부터 특정 플로우센서(40)의 출력단에 공급될 오일종류와 오일량을 판단하는 제1-(2)단계;
    상기 판단된 결과에 의해 감압밸브(20)를 조작하는 제2-(1)단계;
    상기 판단된 결과에 의해 복수의 피스톤(32)을 선택적으로 구동밸브(21)에 연결하는 제2-(2)단계;
    상기 감압밸브(20)의 작동량에 의해 상기 구동밸브(21)를 조작하는 제3단계; 및
    상기 구동밸브(21)의 작동량에 의해 방향전환밸브(22)를 조작하는 제4단계; 를 포함하여 이루어지는 공압기계의 윤활 및 방청방법.
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