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KR100906434B1 - 변환밸브장치 및 유체압 실린더장치 - Google Patents

변환밸브장치 및 유체압 실린더장치 Download PDF

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Publication number
KR100906434B1
KR100906434B1 KR1020077020534A KR20077020534A KR100906434B1 KR 100906434 B1 KR100906434 B1 KR 100906434B1 KR 1020077020534 A KR1020077020534 A KR 1020077020534A KR 20077020534 A KR20077020534 A KR 20077020534A KR 100906434 B1 KR100906434 B1 KR 100906434B1
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KR
South Korea
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port
valve body
flow path
moving
valve
Prior art date
Application number
KR1020077020534A
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English (en)
Other versions
KR20070106759A (ko
Inventor
마코토 히로시마
Original Assignee
가부시키가이샤 다이요
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 다이요 filed Critical 가부시키가이샤 다이요
Publication of KR20070106759A publication Critical patent/KR20070106759A/ko
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Abstract

본 발명은 양방향 펌프를 사용한 경우에도 다른 압력원을 필요로 하지 않고 대융량을 흘릴 수 있고, 또한 유체압 실린더의 설계를 제약하지 않는 것을 목적으로 한다. 왕복 이동 가능한 이동 밸브체와, 이동 밸브체가 한쪽의 이동단에 있을 때에, 이동 밸브체의 이동로의 일부를 유로의 일부로 하여 포트(PT2와 PT1)를 연통하도록 설치된 제 1 유로와, 이동 밸브체가 다른쪽의 이동단에 있을 때에, 이동 밸브체에 설치된 내부 유로를 유로의 일부로 하여 포트(PT2와 PT3)를 연통하도록 설치된 제 2 유로와, 이동 밸브체를 한쪽의 이동단측에 가세하는 스프링을 가지고, 이동 밸브체에는 내부 유로에서의 포트(PT3로부터 PT2로)의 흐름만을 허용하는 제 1 체크밸브가 설치되고, 포트(PT3)에 유체압이 가해졌을 때에 유체압에 의하여 이동 밸브체가 다른쪽의 이동단으로 이동하여 제 1 유로를 폐쇄하고, 제 1 유로가 폐쇄된 후에 제 1 체크밸브가 개방이 되어 제 2 유로를 개방하도록 구성된다.

Description

변환밸브장치 및 유체압 실린더장치{SWITCHING VALVE DEVICE AND FLUID PRESSURE CYLINDER DEVICE}
본 발명은 적어도 3개의 포트를 구비한 변환밸브장치 및 그 변환밸브장치를 사용하여 고속구동과 고출력 구동(고압 구동)을 행할 수 있는 유체압 실린더장치에 관한 것이다. 본 발명은 예를 들면 금형의 형조임 장치, 압입장치, 코킹기, 각인장치 등에 이용된다.
종래부터 프레스장치의 금형의 형조임 등을 위하여 유압 실린더가 사용된다. 금형의 형조임은, 생산의 효율화를 위하여 금형이 워크에 닿기까지는 금형을 고속으로 이동시키고, 금형이 워크에 닿은 후에, 고출력으로 금형을 워크에 가압하는 것이 일반적이다. 그와 같은 프레스장치에 사용되는 유압 실린더는, 금형을 이동시킬 때는 비교적 작은 출력으로 되고, 가압시에만 고출력이 필요하게 된다. 따라서 금형의 이동용과 가압용으로 각각 전용의 유압 실린더를 설치하거나, 또는 로드에 이동용으로서 수압면적이 작은 램을 내장시키는 등으로 하여 금형의 이동시의 고속화를 실현하고 있다.
어느 경우에서도 고속으로의 이동시에는 가압용 실린더실의 용적증가에 대하여 탱크로부터 직접 압유를 보급할 필요가 있고, 가압시에는 가압용 압유가 탱크로 배출되지 않도록 할 필요가 있다. 또한 금형을 형조임에서부터 대기위치까지 복귀시키는 때에는, 가압용 실린더실의 대량의 압유가 탱크에 배출되도록 하여 둘 필요가 있다.
이들 요구에 대하여, 이동용과 가압용의 유압 실린더를 별개로 구비한 경우에는 예를 들면 도 10에 나타내는 바와 같은 저압손으로 대유량이 얻어지는 프로필 밸브(81)를 사용한 유압 실린더장치(8)가 제안되어 있다(비특허문헌 1).
또, 본 출원인은 하나의 유체압 실린더에 의하여 고속구동과 고출력 구동을 행할 수 있는 유체압 실린더장치를 먼저 제안하여 공개하였다(특허문헌 1).
그 유체압 실린더장치는, 유체압 실린더와, 유체압 실린더를 왕복 구동하기 위하여 유체를 급배하는 2개의 급배 포트를 가진 양방향 펌프와, 양방향 펌프를 정방향 및 역방향 중 어느 하나로 선택적으로 회전 구동하는 모터를 가진다. 유체압 실린더는 실린더 튜브와, 실린더 튜브 내를 슬라이딩하는 피스톤과, 실린더 튜브의 양쪽 끝면을 폐쇄하는 커버와, 피스톤에 연결되어 한쪽의 상기 커버를 관통하는 로드를 가진다. 유체압 실린더의 왕동측의 실린더실은, 복동측의 실린더실인 복동측 실린더실과 대략 동일한 유효 수압면적을 가지는 고속용 실린더실과, 나머지 유효 수압면적을 가지는 고출력용 실린더실로 구분되어 있고, 양방향 펌프로부터 공급되는 유체를 선택적으로 고출력용 실린더실에 공급하도록 변환하기 위한 밸브가 설치되어 있다.
[비특허문헌 1]
http://www.yuken.co.jp/japanese/pdf/E407.pdf
[특허문헌 1]
일본국 특개2002-147404호 공보
그러나, 비특허문헌 1에서 제안된 바와 같은 프로필 밸브(81)를 사용하는 방식을, 양방향 펌프에 의하여 실시하고자 하면, 양방향 펌프가 동일방향으로 회전하는 경우이어도 이동시와 가압시에서 프로필 밸브의 개폐를 행할 필요가 있어, 프로필 밸브(81)을 동작시키는 파일럿압을 발생시키기 위한 펌프를 따로 준비하지 않으면 안된다는 문제가 있다.
또, 특허문헌 1의 유체압 실린더장치에서는 고속용 실린더실과 복동측 실린더실과의 유효 수압면적을 같게 할 필요가 있기 때문에, 그만큼 유압 실린더의 설계에 제약이 가해져 제조비용을 인상한다는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 양방향 펌프를 사용한 경우이어도 따로 압력원을 필요로 하지 않고 대유량을 흘릴 수 있고, 또한 유체압 실린더의 설계를 제약하지 않고 변환밸브장치, 및 그것을 사용한 유체압 실린더장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 하나의 형태에 관한 장치는, 제 1 포트, 제 2 포트 및 제 3 포트를 가지고, 상기 제 2 포트가 상기 제 1 포트 또는 상기 제 3 포트 중 어느 하나에 연통하도록 변환하는 변환밸브장치로서, 왕복 이동 가능한 이동 밸브체와, 상기 이동 밸브체가 한쪽의 이동단에 있을 때에, 상기 이동 밸브체의 이동로의 일부를 유로의 일부로 하여 상기 제 2 포트와 상기 제 1 포트를 연통하도록 설치된 제 1 유로와, 상기 이동 밸브체가 다른쪽의 이동단에 있을 때에, 상기 이동 밸브체에 설치된 내부 유로를 유로의 일부로 하여 상기 제 2 포트와 상기 제 3 포트를 연통하도록 설치된 제 2 유로와, 상기 이동 밸브체를 상기 한쪽의 이동단측에 가세하는 가세부재를 가지고, 상기 이동 밸브체에는 상기 내부 유로에서의 상기 제 3 포트측에서 상기 제 2 포트측으로의 흐름만을 허용하는 제 1 체크밸브가 설치되고, 상기 제 3 포트에 유체압이 가해졌을 때에 상기 유체압에 의하여 상기 이동 밸브체가 상기 다른쪽의 이동단으로 이동하여 상기 제 1 유로를 폐쇄하고, 상기 제 1 유로가 폐쇄된 후에 상기 제 1 체크밸브가 개방이 되어 상기 제 2 유로를 개방하도록 구성된다.
바람직하게는 외부로부터 공급되는 압유체를 차단하기 위한 차단밸브가 일체적으로 설치되고, 상기 차단밸브의 유입측이 제 4 포트로서 설치되고, 상기 차단밸브의 유출측이 상기 제 3 포트에 연통된다.
또, 상기 제 2 유로 내의 압유체를 상기 제 4 포트로 배출하기 위한 제 2 체크밸브가 설치된다.
다른 형태에 의하면, 튜브와 상기 튜브의 한쪽 끝을 폐쇄하는 제 1 커버와, 상기 튜브의 다른쪽 끝을 폐쇄하는 제 2 커버와, 상기 튜브 및 상기 제 1 커버의 내부를 축방향으로 왕복 이동 가능한 이동 밸브체와, 상기 이동 밸브체가 상기 제 2 커버측의 이동단에 있을 때에, 상기 이동 밸브체의 이동로의 일부를 유로의 일부로 하여 상기 제 2 포트와 상기 제 1 포트를 연통하도록 설치된 제 1 유로와, 상기 이동 밸브체가 상기 제 1 커버측의 이동단에 있을 때에, 상기 이동 밸브체에 설치된 내부유로를 유로의 일부로 하여 상기 제 2 포트와 상기 제 3 포트를 연통하도록 설치된 제 2 유로와, 상기 이동 밸브체를 상기 제 2 커버측에 가세하는 스프링부재를 가지고, 상기 이동 밸브체는, 상기 제 1 커버측의 이동단에 설치된 밸브자리에 맞닿아 상기 제 1 유로를 폐쇄하는 포핏 밸브체와, 상기 포핏 밸브체와 일체로 설치되어 상기 내부 유로에서의 상기 제 3 포트측으로부터 상기 제 2 포트측으로의 흐름만을 허용하는 제 1 체크밸브를 가지고, 상시는 상기 스프링부재의 가세에 의하여 상기 포핏 밸브체가 상기 밸브자리로부터 떨어져 상기 제 1 유로가 개방되어 있고, 상기 제 3 포트에 유체압이 가해졌을 때에 상기 유체압에 의하여 상기 이동 밸브체가 이동하여 상기 포핏 밸브체가 상기 밸브자리에 맞닿아 상기 제 1 유로를 폐쇄하고, 상기 제 1 유로가 폐쇄된 후에 상기 제 1 체크밸브가 개방이 되어 상기 제 2 유로를 개방하도로록 구성되어 이루어진다.
본 발명에 관한 하나의 형태의 유체압 실린더장치는, 변환밸브장치와, 왕동 구동하기 위하여 설치된, 제 1 실린더실 및 상기 제 1 실린더실보다 큰 유효 수압면적을 가지는 제 2 실린더실을 구비한 복동형의 유체압 실린더와, 상기 유체압 실린더에 공급하기 위한 유체를 수용하는 탱크를 구비하고, 상기 변환밸브장치의 제 4 포트가 상기 유체압 실린더의 상기 제 1 실린더실에 연통하도록 접속되고, 상기 변환밸브장치의 제 2 포트가 상기 유체압 실린더의 상기 제 2 실린더실에 연통하도록 접속되어 이루어진다.
본 발명에 의하면 양방향 펌프를 사용한 경우이어도 따로 압력원으로 필요로 하지 않고 대유량을 흘릴 수 있고, 또한 유체압 실린더의 설계를 제약하는 일이 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태의 변환밸브장치의 상시에 있어서의 상태를 나타내는 단면 정면도,
도 2는 변환밸브장치의 일부를 단면하여 나타내는 평면도,
도 3은 도 1에서의 솔레노이드 밸브를 떼어낸 상태를 나타내는 우측면도,
도 4는 이동 밸브체의 부분단면도,
도 5는 변환밸브장치의 변환동작 도중의 상태를 나타내는 도 1에 대응하는 도,
도 6은 변환밸브장치의 변환동작 후의 상태를 나타내는 도 1에 대응하는 도,
도 7은 유압 실린더장치의 회로도,
도 8은 다른 실시형태의 유압 실린더장치의 정면도,
도 9는 유압 실린더장치의 평면도,
도 10은 종래의 프로필 밸브를 사용한 실린더장치의 회로도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태의 변환밸브장치(11)의 상시에 있어서의 상태를 나타내는 단면 정면도, 도 2는 변환밸브장치(11)의 일부를 단면하여 나타내는 평면도, 도 3은 도 1에서의 솔레노이드 밸브(24)를 떼어낸 상태를 나타내는 우측면도, 도 4는 이동 밸브체(25)의 부분단면도, 도 5는 변환밸브장치(11)의 변환동작 도중의 상태를 나타내는 도 1에 대응하는 도, 도 6은 변환밸브장치(11)의 변환동작 후의 상태를 나타내는 도 1에 대응하는 도, 도 7은 유압 실린더장치(1)의 회로도이다.
도 1 내지 도 3에 나타내는 바와 같이 변환밸브장치(11)는 제 1 커버(21), 튜브(22), 제 2 커버(23), 솔레노이드 밸브(24), 이동 밸브체(25) 및 스프링(26) 등으로 이루어진다.
제 1 커버(21)는, 금속재료로 이루어지고 형상이 대략 직육면체이다. 제 1 커버(21)의 한쪽의 끝면(211)에는 단면이 원형인 구멍(212)이 개구하고 있다. 구멍(212)에는 뒤에서 설명하는 바와 같이 이동 밸브체(25)의 포핏 밸브체(259)가 슬라이딩 가능하게 삽입되어 있다. 따라서 구멍(212)은 포핏 밸브체(259)의 이동로이고, 포핏 밸브체(259)가 구멍(212)의 바닥부에 설치된 밸브자리(214)에 맞닿았을 때에 구멍(212)을 폐쇄한다(도 5 및 도 6을 참조).
구멍(212)의 개구부의 근방에는 구멍(212)보다 지름이 큰 스프링받이부(213)가 설치된다. 또한 구멍(212)의 개구부에 스프링받이부(213)보다 지름이 큰, 큰 지름부(215)가 설치된다. 큰 지름부(215)에는 튜브(22)가 끼워 넣어진다.
또, 제 1 커버(21)에는 구멍(212)에 연통하여 상면으로 개구하는 구멍(219) 및 구멍(212)에 연통하여 하면으로 개구하는 구멍(220)이 설치된다. 구멍(219)의 개구부는 제 1 포트(PT1)이고, 구멍(220)의 개구부는 제 2 포트(PT2)이다. 제 1 포트(PT1), 구멍(219), 구멍(212), 구멍(220) 및 제 2 포트(PT2)로 이루어지는 유로가, 제 1 유로(RR1)이다.
제 2 커버(23)는, 금속재료로 이루어지고, 형상이 대략 직육면체이다. 제 2 커버(23)의 한쪽의 끝면(231)에는, 단면이 원형인 구멍(232)이 개구되어 있다. 구멍(232)에는 튜브(22)가 끼워 넣어진다. 제 2 커버(23)에는 상면으로부터 바닥면을 관통하는 구멍(234)이 설치되고, 또 구멍(234)과 교차하여 연통하도록, 한쪽의 끝면(231)의 구멍(232)으로부터 다른쪽 끝면(235)을 관통하는 구멍(238)이 설치된다.
구멍(238)의 끝면(235)에의 개구부에는, 솔레노이드 밸브(24)가 비틀어 넣어져 설치되어 있다. 솔레노이드 밸브(24)는 도 7에 나타내는 바와 같이 체크밸브를 내장한 차단위치와 연통위치로 변환하는 2 위치 2 방향 밸브이다. 솔레노이드 밸브(24)의 밸브부(242)에 의하여, 구멍(234)과 구멍(238)이 연통되거나 또는 차단된다. 즉, 솔레노이드 밸브(24)의 솔레노이드가 오프일 때에는, 구멍(234)으로부터 구멍(238)을 향하는 유로는 폐쇄되어 있고, 솔레노이드가 온되면 구멍(234)으로부터 구멍(238)을 향하는 유로가 개방된다.
구멍(234)의 하면에의 개구부는 제 4 포트(PT4)이다. 구멍(234)의 상면으로의 개구부는 플러그(239)에 의하여 폐쇄되고, 구멍(234)과 연통하여 구멍(232)으로 개구하는 구멍(236)이 설치된다. 구멍(234)의 플러그(239)로 폐쇄된 쪽에는, 구멍(236)으로부터 구멍(234)을 향하는 방향으로만 자유류가 되도록 체크밸브체(237)가 설치된다. 체크밸브체(237)에 의하여 제 2 체크밸브(CH2)가 구성된다.
또한 상기 설명에서도 이해할 수 있는 것이나, 구멍(236)으로 들어 간 유체는, 밸브부(242)의 개폐상태의 여하에 관계없이 구멍(234)을 경유하여 제 4 포트 (PT4)로 유출할 수 있다.
또, 제 2 커버(23)에는 이동 밸브체 가이드(27)가 장착된다. 이동 밸브체 가이드(27)는 원주형상의 가이드부(271) 및 원판형상의 플랜지부(272)로 이루어진다. 플랜지부(272)는 제 2 커버(23)의 구멍(232)에 끼워 넣는다. 이동 밸브체 가이드(27)의 중앙부에는 축심을 따라 구멍(238)에 연통하는 구멍(275)이 설치된다. 구멍(275)의 구멍(238)으로 개구하는 부분이 제 3 포트(PT3)이다. 플랜지부(272)에는 구멍(236)과 연통하는 구멍(276)이 설치된다.
튜브(22)는 금속재료로 이루어지고, 단면이 둥근 고리형상이다. 튜브(22)는한쪽 끝면이 제 1 커버(21)의 큰 지름부(215)에 끼워 넣어져 폐쇄되고, 다른쪽 끝면이 제 2 커버(23)의 구멍(232)에 끼워 넣어져 폐쇄되어 있다. 튜브(22)의 다른쪽 끝면과 제 2 커버(23)와의 사이에는 상기에서 설명한 이동 밸브체 가이드(27)의 플랜지부(272)가 끼워져 유지된다.
이들, 제 1 커버(21), 튜브(22) 및 제 2 커버(23)는 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이 4개의 타이볼트(29)에 의하여 서로 조여져 일체화되어 있다. 또한 제 1 커버(21)와 튜브(22)의 바깥 둘레면, 제 2 커버(23)와 튜브(22)의 바깥 둘레면과의 사이는 각각 패킹에 의하여 시일되어 있다.
이동 밸브체(25)는 제 1 커버(21) 및 튜브(22)의 내부를 축방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되어 있다.
도 4에 나타내는 바아 같이 이동 밸브체(25)는 본체(251), 유지 마개(252), 밸브체 가이드(253), 체크밸브체(254) 및 스프링(255)으로 이루어진다. 본체(251)의 끝부에 포핏 밸브체(259)가 형성된다.
본체(251)는 금속재료로 이루어지고, 외형이 대략 원주형상이다. 본체(251)의 안 둘레면(256)에는 이동 밸브체 가이드(27)의 가이드부(271)가 삽입되고, 본체(251)는 가이드부(271)의 바깥 둘레면에 대하여 축방향으로 슬라이딩 가능하다. 또한 가이드부(271)의 바깥 둘레에는 O 링(274)이 장착되고, 가이드부(271)의 바깥 둘레면과 안 둘레면(256)과의 사이가 시일되어 있다.
본체(251)의 축방향의 중간부의 안 둘레면(256)에는 격벽(258)이 설치된다. 격벽(258)에는 안 둘레면(256)의 지름보다 지름이 작은 밸브구멍(257)이 설치된다. 밸브구멍(257)의 둘레 가장자리는 밸브자리로 되어 있다.
본체(251)의 한쪽 끝에는 큰 지름의 플랜지부(263)가 설치되고, 플랜지부(263)와 스프링받이부(213)의 사이에 스프링(26)이 압축된 상태로 장착된다. 스프링(26)에 의하여 이동 밸브체(25)는 상시 도 1의 우측 끝에 위치하도록 가세된다. 우측 끝이 본 발명에서의 한쪽의 이동단에 상당한다.
본체(251)의 다른쪽 끝에는 포핏 밸브체(259)가 형성된다. 포핏 밸브체(259)는 그 바깥 둘레부분이 본체(251)의 다른 부분보다 큰 지름이 되고, 거기에 랜드부(260)가 형성되어 있다. 랜드부(260)는 제 1 커버(21)의 구멍(212)의 내경에 대략 동일한 외경을 가지고, 구멍(212)의 안 둘레면에 대하여 슬라이딩 가능하다. 랜드부(260)보다 더욱 끝 부분은 테이퍼형상으로 형성되어 있고, 테이퍼형상의 부분이 밸브자리(214)에 맞닿아 구멍(212)을 폐쇄한다. 이와 같이 포핏 밸브체(259)가 제 1 커버(21)측의 이동단에 설치된 밸브자리(214)에 맞닿았을 때에 상기에서 설명한 제 1 유로(RR1)가 폐쇄된다.
본체(251)의 랜드부(260)가 설치된 부분의 안 둘레면에는 나사 구멍(261)이 형성되고, 나사 구멍(261)에 유지 마개(252)가 비틀어 넣어지고, 이것에 의하여 본체(251)의 한쪽의 끝면이 폐쇄되어 있다.
유지 마개(252)에는 그 안쪽의 끝면에 단면이 원형인 구멍(265)이 설치된다. 구멍(265)에는 기초대부(267) 및 밸브 가이드부(266)로 이루어지는 밸브체 가이드(253)가 끼워 넣어져 위치 결정되어 있다.
밸브체 가이드(253)에 설치된 원형의 구멍(268)에는, 밸브체(254)의 다리부(270)가 슬라이딩 가능하게 삽입된다. 밸브체 가이드(253)의 기초대부(267)와 밸브체(254)의 머리부(269) 사이에, 스프링(255)이 압축된 상태로 장착된다.
밸브체(254)는 스프링(255)에 의하여 머리부(269)가 격벽(258)의 밸브자리에 맞닿도록 가세된다. 본체(251)의 격벽(258)의 근방에서 본체(251)의 내외를 연통하는 4개의 구멍(262, 262 …)이 둘레방향으로 서로 90도 피치로 설치된다.
이들 밸브체(254), 격벽(258) 및 스프링(255)에 의하여 제 1 체크밸브(CH1)가 구성된다.
이동 밸브체(25)의 내부에 형성되는 유로는, 본 발명에서의 내부 유로에 상당한다. 즉, 가이드부(271)의 구멍(275), 밸브구멍(257) 및 구멍(262) 등에 의하여 내부 유로가 형성된다. 제 1 체크밸브(CH1)는 이 내부 유로에서 제 3 포트(PT3)측으로부터 제 2 포트(PT2)측으로의 흐름만을 허용한다. 이 내부 유로를 포함하여 제 2 포트(PT2)와 제 3 포트(PT3)를 연통하는 유로가 제 2 유로(RR2)이다.
변환밸브장치(11)는, 정상시, 즉 제 3 포트(PT3)에 유체압이 가해져 있지 않은 경우는, 도 1에 나타내는 바와 같이 이동 밸브체(25)는 스프링(26)으로 가세되어 우측 끝에 위치하고, 제 1 유로(RR1)는 개방되고, 제 2 유로(RR2)는 폐쇄된 상태이다. 동작시, 즉 제 3 포트(PT3)에 유체압이 가해지면 이동 밸브체(25)는 왼쪽으로 이동하여, 도 5에 나타내는 바와 같이 포핏 밸브체(259)가 밸브자리(214)에 맞닿아 제 1 유로(RR1)를 폐쇄한다. 그 사이에 제 1 체크밸브(CH1)는 폐쇄된 상태를 유지한다. 즉, 밸브체(254)의 이동하는 압력의 쪽이 이동 밸브체(25)의 이동하는 압력보다 커지도록 스프링(255) 및 스프링(26)의 강도가 조정되어 있다. 구체적으로는 예를 들면 밸브체(254)는 0.3 MPa에서 동작하고, 이동 밸브체(25)는 0.15 MPa에서 동작한다.
이동 밸브체(25)가 왼쪽의 이동단에 도달하여 정지함으로써 내부 유로의 압력이 상승하면 도 6에 나타내는 바와 같이 밸브체(254)가 이동하여 제 1 체크밸브(CH1)가 개방된다. 이것에 의하여 제 2 유로(RR2)가 개방된다.
또한 제 3 포트(PT3)에 유체압을 가하기 위해서는, 제 4 포트(PT4)에 압유체를 접속한 상태에서 솔레노이드 밸브(24)의 솔레노이드를 온한다. 솔레노이드를 오프하면 제 3 포트(PT3)에 압유체가 유입하지 않게 되나, 제 2 포트(PT2)로부터 유체가 유출하지 않은 상태일 때에는 따로 방도를 취하지 않은 경우에는 내부 유로의 유체압이 저하하지 않는다. 즉 그 상태에서는 솔레노이드를 오프하여도 이동 밸브체(25)가 복귀하지 않는다.
본 실시형태의 변환밸브장치(11)에서는 제 4 포트(PT4)의 유체압이 저하하였 을 때에, 제 2 체크밸브(CH2)가 개방되고, 내부 유로의 압유체는 구멍(276, 236), 제 2 체크밸브(CH2) 및 구멍(234)을 경유하여 제 4 포트(PT4)로부터 유출한다. 이것에 의하여 내부 유로의 압력이 저하하고, 이동 밸브체(25)가 스프링(26)에 의하여 오른쪽의 이동단으로 복귀한다(도 1의 상태). 다음에 변환밸브장치(11)의 동작을, 도 7에 나타내는 유압 실린더장치(1)의 동작과 함께 설명한다. 먼저 유압 실린더장치(1)의 회로의 설명을 행한다.
도 7에서 유압 실린더장치(1)는, 변환밸브장치(11), 유압 실린더(12), 펌프(13), 보급장치(HK1), 낙하방지밸브(14) 및 컨트롤러(20) 등으로 이루어진다.
유압 실린더(12)는 1대로 금형의 형조임에서의 고속구동과 고출력 구동을 행할 수 있다. 즉, 로드(121)를 고속 구동하기 위한 고속용 실린더실(AA), 로드(121)를 고출력 구동하기 위한 고출력용 실린더실(BA) 및 로드(121)를 되돌리기 위한 복동측 실린더실(CA)을 가진다. 또 각 실린더실(AA, BA, CA)에의 압유의 급배는, 포트 (PTA, PTB, PTC)를 경유하여 행하여진다. 포트(PTB)에 공급되는 압유(유체압)의 압력은, 압력센서에 의하여 검출되고, 그 검출신호(SGP)는 컨트롤러(20)에 보내진다.
펌프(13)는 모터(M)로 정전 구동 또는 역전 구동됨으로써 양 방향으로 토출 가능한 양방향 펌프이다. 즉, 회전방향에 따라 급배 포트(PA, PB) 중 어느 한쪽으로부터 압유가 토출되고, 어느 다른쪽으로부터 흡입된다. 펌프(13)로부터 토출되는 압유의 압력은, 예를 들면 5∼20 MPa 정도이다. 급배 포트(PA, PB)의 사이에는 파일럿 체크밸브(15, 16) 및 탱크(17)로 이루어지는 보급장치(HK1)가 설치되어 있 다.
탱크(17)는, 고속용 실린더실(AA) 또는 고출력용 실린더실(BA)과 복동측 실린더실(CA)과의 유효 수압면적의 상위에 의한 압유의 과부족, 회로의 온도 등에 의한 용적 변화분 및 누설에 의한 로스분 등을 조정하는 압유를 수용한다.
낙하방지 밸브체(14)는, 모터(M)의 정지 등에 의하여 실린더실(CA)의 유압이 저하한 경우에 로드(121)에 설치된 금형 등의 중량에 의하여 유압 실린더(12)가 왕동측으로 자유낙하하는 것을 방지한다.
또한 도 7의 회로도는 로드(121)가 하향인 경우에 사용되는 것으로, 로드(121)가 가로방향인 경우에는 낙하방지밸브(14)는 불필요하다. 또 로드(121)가 상향인 경우에는 낙하방지밸브를 포트(PTA, PTB)의 2 부분에 접속하면 좋다.
컨트롤러는 측장센서(18) 및 압력센서로부터 출력되는 검출신호(SGL, SGP), 도시 생략한 설정신호 및 지령신호 등에 의거하여 유압 실린더(12)가 소정의 동작을 행하도록, 또는 소정의 위치결정을 행하도록, 모터(M)의 회전방향 및 회전속도 등을 제어한다.
변환밸브장치(11)는, 그 제 1 포트(PT1)가 탱크(17)에 접속되고, 제 2 포트(PT2)가 유압 실린더(12)의 포트(PTB)에 접속되고, 제 4 포트(PT4)가 펌프(13)의 급배포트(PA) 및 유압 실린더(12)의 포트(PTA)에 접속된다.
또한 모터(M)에 의하여 펌프(13)가 구동되고, 급배 포트(PA)로부터 압유가 출력되면 그 압유는 유압 실린더(12)의 포트(PTA)로부터 고속용 실린더실(AA)에 들어 간다. 이것에 의하여 로드(121)가 고속으로 이동하여, 금형을 고속으로 이동시 킨다.
그 사이에 변환밸브장치(11)의 제 4 유로(RR4)에는 급배 포트(PA)로부터의 압유가 공급되나, 솔레노이드 밸브(24)의 솔레노이드가 오프이기 때문에, 제 3 포트(PT3)에는 압유가 가해지지 않는다. 따라서 제 1 유로(RR1)는 연통상태이다(도 1에 나타내는 상태).
유압 실린더(12)의 로드(121)가 왕동하면, 이것에 의하여 고출력용 실린더실 (BA)의 용적이 증가한다. 그 증가분의 압유는, 탱크(17)로부터 변환밸브장치(11)의 제 1 포트(PT1), 제 1 유로(RR1) 및 제 2 포트(PT2)를 지나, 포트(PTB)를 경유하여 고출력용 실린더실(BA)에 보급된다. 또 급배 포트(PA)로부터 토출되는 압유량과 복동측 실린더실(CA)로부터 배출되는 압유량의 차분은, 보급장치(HK1)로부터 보충된다.
로드(121)의 왕동에 의하여 금형이 형조임 위치까지 오면, 로드(121)의 이동이 정지한다. 컨트롤러(20)는 그 상태가 된 것을 검지하여 솔레노이드 밸브(24)의 솔레노이드를 온한다.
또한 로드(121)의 이동이 정지한 것을 검지하는 방법으로서, 예를 들면 측장센서(18)에 의한 로드(121)의 위치의 검출신호(SGL)를 사용한다. 그외 타이머에 의한 경시신호, 급배 포트(PA)의 압력의 상승을 검지한 신호, 외부로부터의 검지신호 등, 여러가지 신호를 사용하는 것도 가능하다.
솔레노이드를 온함으로써, 급배 포트(PA)로부터의 압유가 제 4 포트(PT4)로부터 제 3 포트(PT3)로 유입하고 이동 밸브체(25)를 이동시켜, 제 1 유로(RR1)를 폐쇄한다(도 5에 나타내는 상태). 그리고 제 1 체크밸브(CH1)가 개방되고, 이것에 의하여 제 2 유로(RR2)가 연통한다(도 6에 나타내는 상태). 제 2 유로(RR2)의 연통에 의하여 급배 포트(PA)로부터의 압유가, 제 4 포트(PT4), 제 3 포트(PT3), 제 2 유로(RR2) 및 제 2 포트(PT2)를 지나, 포트(PTB)를 경유하여 고출력용 실린더실(BA)로 유입한다. 이것에 의하여 유압 실린더(12)가 고출력 구동을 행하여 금형에 의한 형조임이 행하여진다.
형조임이 끝나면 구체적으로는 예를 들면 형조임에 요하는 시간이 경과하면 컨트롤러(20)는 솔레노이드 밸브(24)의 솔레노이드를 오프함과 동시에, 모터(M)를 역전 구동한다. 펌프(13)의 급배 포트(PB)로부터 압유가 출력되고, 그 압유는 유압 실린더(12)의 포트(PTC)로부터 복동측 실린더실(CA)에 들어 간다. 이것에 의하여 로드(121)가 고속으로 복동한다.
이때, 변환밸브장치(11)는 제 2 체크밸브(CH2)가 개방되고, 내부 유로의 압유가 제 4 포트(PT4)로부터 급배 포트(PA)에, 또는 탱크(17)로 되돌아간다. 이것에 의하여 이동 밸브체(25)가 복귀하여 제 2 유로(RR2)가 폐쇄되고, 제 1 유로(RR1)가 개방된다.
따라서 유압 실린더(12)의 고출력용 실린더실(BA) 내의 압유는, 제 1 유로(RR1)를 통하여 탱크(17)로 되돌아간다.
이와 같이 유압 실린더장치(1)에 변환밸브장치(11)를 사용함으로써 펌프(13) 외에 압유원을 설치하지 않고, 하나의 유압 실린더(12)로 고속 구동과 고출력 구동을 행할 수 있다. 유압 실린더장치(1)의 전체를 콤팩트하게 할 수 있다. 또 유압 실린더장치(1)의 전체를 일체화하는 것도 용이하고, 일체화된 콤팩트한 유압 실린더장치(1)로 할 수 있다. 유압 실린더(12)의 고속용 실린더실과 복동측 실린더실의 유효 수압면적을 같게 할 필요가 없어, 유압 실린더(12)의 설계의 자유도가 높다. 그 만큼 제조비용을 낮게 할 수 있다.
또, 변환밸브장치(11)는 제 1 유로(RR1)가 항시 개방상태이기 때문에, 대량의 압유를 흘릴 수 있어 로드(121)를 고속으로 이동시킬 수 있다. 유압 실린더장치(1)의 회로구성이 간단해지고, 동작도 안정된다. 변환밸브장치(11)의 구조도 간단하고, 전체를 콤팩트하게 할 수 있다.
다음에 다른 실시형태의 유압 실린더장치(1B)에 대하여 설명한다.
도 8은 다른 실시형태의 유압 실린더장치(1B)의 정면도, 도 9는 유압 실린더장치(1B)의 평면도이다.
유압 실린더장치(1B)는, 상기에서 설명한 유압 실린더장치(1)의 전체를 일체화한 것으로, 그 회로구성, 기능, 동작 등에 대해서는 유압 실린더장치(1)와 동일하다. 따라서 여기서는 각 요소의 기계적인 배치 및 접속상태 등에 대해서만 설명한다.
도 8 및 도 9에 나타내는 바와 같이 유압 실린더장치(1B)는 모터(MB), 변환밸브장치(11B), 유압 실린더(12B), 펌프(13B), 탱크(17B) 및 보급장치(HK1B) 등으로 이루어진다.
변환밸브장치(11B)는, 제 1 포트(PT1B)가 보급장치(HK1B)의 측에, 제 2 포트 (PT2B) 및 제 3 포트(PT3B)가 유압 실린더(12B)의 측이 되도록 배치되고, 유압 실 린더(12B)와 탱크(17B)에 끼워진 상태에서 연결구(31Ba, 31Bb)에 의하여 연통되어 있다.
유압 실린더(12B)에는, 축심에 측장센서(18B)가 구비되어 있다. 펌프(13B)는 모터(MB)와 샤프트가 직결되어 일체화되고, 브래킷(STBa, STBb)에 의하여 유압 실린더(12B)에 고정되어 있다. 탱크(17B)에는 보급장치(HK1B)가 구성된 매니폴드가 내장되어 있다.
이와 같이 유압 실린더장치(1B)는, 전체가 콤팩트하고 소형이며, 일체화된 유압 실린더장치(1B)에 의하여 간단하게 고속 구동과 고출력 구동을 행할 수 있어, 사용상 편리함이 아주 양호하다.
상기한 실시형태에서, 변환밸브장치(11)에는 솔레노이드 밸브(24)를 일체적으로 설치하였으나, 솔레노이드 밸브(24)를 별체로 설치하고, 그것들 사이를 배관으로 접속하여도 좋다. 그 경우에는 변환밸브장치(11)는 제 3 포트(PT3)가 표면에 노출되도록 구성하면 좋다.
그외, 제 1 커버(21), 튜브(22), 제 2 커버(23), 솔레노이드 밸브(24), 이동 밸브체(25), 스프링(26), 변환밸브장치(11) 및 유압 실린더장치(11B)의 전체 또는 각 부의 구성, 구조, 재질, 형상, 치수, 개수 등은, 본 발명의 취지에 따라 적절하게 변경할 수 있다.
본 발명은 사출성형장치 등에서의 금형의 형조임 장치, 압입장치, 코킹기, 각인장치 등에 이용된다.

Claims (5)

  1. 제 1 포트, 제 2 포트 및 제 3 포트를 가지고, 상기 제 2 포트가 상기 제 1 포트 또는 상기 제 3 포트 중 어느 하나에 연통하도록 변환하는 변환밸브장치에 있어서,
    왕복 이동 가능한 이동 밸브체와,
    상기 이동 밸브체가 한쪽의 이동단에 있을 때에, 상기 이동 밸브체의 이동로의 일부를 유로의 일부로 하여 상기 제 2 포트와 상기 제 1 포트를 연통하도록 설치된 제 1 유로와,
    상기 이동 밸브체가 다른쪽의 이동단에 있을 때에, 상기 이동 밸브체에 설치된 내부 유로를 유로의 일부로 하여 상기 제 2 포트와 상기 제 3 포트를 연통하도록 설치된 제 2 유로와,
    상기 이동 밸브체를 상기 한쪽의 이동단측에 가세하는 가세부재를 가지고,
    상기 이동 밸브체에는, 상기 내부 유로에서의 상기 제 3 포트측으로부터 상기 제 2 포트측으로의 흐름만을 허용하는 제 1 체크밸브가 설치되고,
    상기 제 3 포트에 유체압이 가해졌을 때에, 상기 유체압에 의하여 상기 이동밸브체가 상기 다른쪽의 이동단으로 이동하여 상기 제 1 유로를 폐쇄하고, 상기 제 1 유로가 폐쇄된 후에 상기 제 1 체크밸브가 개방이 되어 상기 제 2 유로를 개방하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 변환밸브장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    외부로부터 공급되는 압유체를 차단하기 위한 차단밸브가 일체적으로 설치되고,
    상기 차단밸브의 유입측이 제 4 포트로서 설치되고,
    상기 차단밸브의 유출측이 상기 제 3 포트에 연통되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 변환밸브장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 2 유로 내의 압유체를 상기 제 4 포트에 배출하기 위한 제 2 체크밸브가 설치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 변환밸브장치.
  4. 제 1 포트, 제 2 포트 및 제 3 포트를 가지고, 상기 제 2 포트가 상기 제 1 포트 또는 상기 제 3 포트 중 어느 하나에 연통하도록 변환하는 변환밸브장치에 있어서,
    튜브와,
    상기 튜브의 한쪽 끝을 폐쇄하는 제 1 커버와,
    상기 튜브의 다른쪽 끝을 폐쇄하는 제 2 커버와,
    상기 튜브 및 상기 제 1 커버의 내부를 축방향으로 왕복 이동 가능한 이동 밸브체와,
    상기 이동 밸브체가 상기 제 2 커버측의 이동단에 있을 때에, 상기 이동 밸 브체의 이동로의 일부를 유로의 일부로 하여 상기 제 2 포트와 상기 제 1 포트를 연통하도록 설치된 제 1 유로와,
    상기 이동 밸브체가 상기 제 1 커버측의 이동단에 있을 때에, 상기 이동 밸브체에 설치된 내부 유로를 유로의 일부로 하여 상기 제 2 포트와 상기 제 3 포트를 연통하도록 설치된 제 2 유로와,
    상기 이동 밸브체를 상기 제 2 커버측에 가세하는 스프링부재를 가지고,
    상기 이동 밸브체는,
    상기 제 1 커버측의 이동단에 설치된 밸브자리에 맞닿아 상기 제 1 유로를 폐쇄하는 포핏 밸브체와,
    상기 포핏 밸브체와 일체로 설치되어 상기 내부 유로에서의 상기 제 3 포트측으로부터 상기 제 2 포트측으로의 흐름만을 허용하는 제 1 체크밸브를 가지고,
    상시는 상기 스프링부재의 가세에 의하여 상기 포핏 밸브체가 상기 밸브자리로부터 떨어져 상기 제 1 유로가 개방되어 있고,
    상기 제 3 포트에 유체압이 가해졌을 때에, 상기 유체압에 의하여 상기 이동밸브체가 이동하고, 상기 포핏 밸브체가 상기 밸브자리에 맞닿아 상기 제 1 유로를 폐쇄하고, 상기 제 1 유로가 폐쇄된 후에 상기 제 1 체크밸브가 개방이 되어 상기 제 2 유로를 개방하도록 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 변환밸브장치.
  5. 유체압 실린더장치에 있어서,
    제 2항 또는 제 3항에 기재된 변환밸브장치와,
    왕동 구동하기 위하여 설치된 제 1 실린더실 및 상기 제 1 실린더실보다 큰 유효 수압면적을 가지는 제 2 실린더실을 구비한 복동형의 유체압 실린더와,
    상기 유체압 실린더에 공급하기 위한 유체를 수용하는 탱크를 구비하고,
    상기 변환밸브장치의 제 4 포트가 상기 유체압 실린더의 상기 제 1 실린더실에 연통하도록 접속되고,
    상기 변환밸브장치의 제 2 포트가 상기 유체압 실린더의 상기 제 2 실린더실에 연통하도록 접속되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 유체압 실린더장치.
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