KR20200141650A - 저유조 일체형 밸브박스 - Google Patents

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Abstract

소형화 및 경량화되도록, 본 발명은 내부에 작동유가 저장되는 저유공간이 형성된 저유탱크; 회전 구동되는 모터부와 연결되어 상기 저유탱크에 저장된 작동유를 가압하여 공급하며, 상기 저유탱크의 내부에 배치되는 유압펌프; 작동유가 공급되어 선택적으로 왕복이동되는 유압실린더가 구비되는 액츄에이터; 상기 유압실린더의 압력이 조절되도록 작동유의 유동을 제어하며, 상기 저유공간에 배치되는 개폐밸브; 상기 저유탱크의 내부에 배치되되, 상기 유압펌프 토출단, 상기 개폐밸브 및 상기 액츄에이터와 연통되는 공급유로; 및 상기 개폐밸브 및 상기 모터부를 제어하는 제어부를 포함하는 저유조 일체형 밸브박스를 제공한다.

Description

저유조 일체형 밸브박스{oil storage tank integral valve box}
본 발명은 저유조 일체형 밸브박스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소형화 및 경량화된 저유조 일체형 밸브박스에 관한 것이다.
최근에는 옷처럼 신체에 착용 가능하고 사용자의 동작 의도에 따라 사용자의 근력을 증폭시켜 작업능력을 더해주는 착용형 로봇이 보급되고 있다. 이러한 착용형 로봇은 대부분 큰 힘을 출력하기 위해 유압 구동 장치를 장착하여 구동원으로 사용하고 있다.
그리고, 일반적인 유압 구동 장치는 유압 탱크 및 유압펌프를 포함하며, 유압펌프를 이용하여 유압 탱크 내의 작동유를 착용형 로봇의 유압 액츄에이터로 공급함으로써 착용형 로봇을 구동시킬 수 있다.
여기서, 종래의 유압 구동 장치는, 기계적 또는 전기적 입력 신호에 의해서 작동유의 압력 또는 유량을 제어하여 유압 액츄에이터로 작동유를 공급하는 서보 밸브 방식과, 복수의 유압 액츄에이터 각각에 적용되는 유압펌프의 가변 제어를 통해 작동유를 유압 액츄에이터 각각으로 공급하는 펌프 가변제어 방식 등의 유압 제어 방식이 적용되고 있었다.
이때, 유압 제어 방식 중 서보 밸브 또는 비례제어 방식은, 유압 액츄에이터의 구동시 모터가 회전하게 되면, 모터의 회전력을 통해 유압펌프가 동작하게 되고, 이에 따른 유압 탱크 내의 작동유가 가압되면, 서보 밸브를 적절히 제어하여 작동유를 유압 액츄에이터로 공급하는 방식이다.
특히, 유압 구동 장치가 군사용 착용형 로봇으로 적용될 경우에 에너지 효율이 높고, 적은 부피를 차지하며, 소음 등으로 인한 위치 노출이 되지 않아야 하므로 이러한 착용형 로봇을 구동시킬 수 있는 유압 구동 장치의 개발이 요구되는 실정이다.
그러나, 종래의 착용형 로봇에 적용되는 유압 구동 장치는 소음 발생원인 유압펌프, 유압 밸브 등이 외부에 노출된 상태로 설계 및 제조되므로 발생되는 소음이 외부에 그대로 노출되는 문제점이 있었다.
특히, 착용형 로봇에 적용되는 유압 구동 장치는 사용자의 신체에 착용되어 외부환경에 노출됨에 따라 충격에 노출될 가능성이 높은데, 작동유가 이송되는 배관이 충격에 의해 파손되면 작동유가 누출되는 문제점이 있었다.
더욱이, 유압 구동 장치가 사용자의 신체에 착용시 사용자의 근력을 증폭시켜 작업능력을 보강하기 위한 유압펌프, 유압 탱크, 및 유압 액츄에이터 등의 각 구성이 개별적으로 설치되므로 부피가 증가되는 문제점이 있었다.
한국 공개특허 제10-2011-0098352호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 소형화 및 경량화된 저유조 일체형 밸브박스를 제공하는 것을 해결과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 내부에 작동유가 저장되는 저유공간이 형성된 저유탱크; 회전 구동되는 모터부와 연결되어 상기 저유탱크에 저장된 작동유를 가압하여 공급하며, 상기 저유탱크의 내부에 배치되는 유압펌프; 작동유가 공급되어 선택적으로 왕복이동되는 유압실린더가 구비되는 액츄에이터; 상기 유압실린더의 압력이 조절되도록 작동유의 유동을 제어하며, 상기 저유공간에 배치되는 개폐밸브; 상기 저유탱크의 내부에 배치되되, 상기 유압펌프 토출단, 상기 개폐밸브 및 상기 액츄에이터와 연통되는 공급유로; 및 상기 개폐밸브 및 상기 모터부를 제어하는 제어부를 포함하는 저유조 일체형 밸브박스를 제공한다.
여기서, 상기 공급유로는 상기 저유공간과 구획되도록 구비되되, 상기 개폐밸브는 유입단이 상기 공급유로에 연결되며 토출단이 상기 저유공간에 직접 연통됨이 바람직하다.
그리고, 상기 공급유로에 유로 연결되어 상기 공급유로의 유압을 측정하는 유압센서를 더 포함하되, 상기 유압센서 및 상기 유압센서에 전선 연결되는 전선부는 상기 저유탱크의 내부에 배치되고, 상기 저유탱크의 외부에는 상기 저유탱크의 내부에 배치된 상기 전선부가 상기 저유탱크의 외부로 연결되도록 전선 연결을 매개하는 연결커넥터가 구비됨이 바람직하다.
이때, 유입단이 상기 공급유로에 유로 연결되며 토출단이 상기 저유탱크에 유로 연결되어 상기 공급유로의 유압이 기설정치 이상인 경우 상기 저유탱크로 작동유를 배출시키는 릴리프밸브를 더 포함하되, 상기 제어부는 상기 유압센서에 의해 측정된 상기 공급유로 내부의 유압이 기설정치 이상인 경우 작동유가 상기 저유탱크로 배출되도록 상기 릴리프밸브에 릴리프개방신호를 전송함이 바람직하다.
또한, 상기 유압펌프, 상기 액츄에이터, 상기 개폐밸브, 상기 공급유로는 한쌍으로 구비되며, 상기 제어부는, 상기 유압실린더가 수축되도록 상기 개폐밸브에 제1제어신호를 전송하고, 상기 유압실린더가 팽창되도록 상기 개폐밸브에 제2제어신호를 전송함이 바람직하다.
상기의 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 인체 착용형 로봇의 웨어러블 유압구동장치에 적용시 모터부의 회전 동작상태에 대응되어 유압펌프를 가압 펌핑하고 개폐밸브를 통해 작동유의 유동을 제어하여 인체의 관절에 대응되는 액츄에이터의 왕복이동을 선택적으로 조절 가능하므로 인체의 동작시 근력에 보강력을 제공할 수 있다.
둘째, 작동유를 저유조로 복귀시키기 위한 별도의 리턴유로가 구비되던 종래와 달리, 저유탱크의 내부에 저유공간과 구획되어 구비된 공급유로에 개폐밸브의 유입단이 연결되며 개폐밸브의 토출단이 저유공간에 직접 연통되므로 웨어러블로 적용되는 저유조 일체형 밸브박스가 소형화 및 경량화될 수 있다.
셋째, 유압펌프 뿐만 아니라 유압실린더의 압력이 조절되도록 작동유의 유동을 제어하는 개폐밸브와 공급유로까지도 저유탱크의 내부에 배치되는 컴팩트한 구조로 작동유 누출에 의한 저유조 일체형 밸브박스의 오염이 최소화됨과 동시에 저유탱크 및 작동유에 의해 소음이 차폐될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 저유조 일체형 밸브박스의 내부가 부분 투영된 정면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 저유조 일체형 밸브박스의 내부가 부분 투영된 상측에서 바라본 단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 저유조 일체형 밸브박스를 나타낸 유압회로도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저유조 일체형 밸브박스를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 저유조 일체형 밸브박스의 내부가 부분 투영된 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 저유조 일체형 밸브박스의 내부가 부분 투영된 상측에서 바라본 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 저유조 일체형 밸브박스를 나타낸 유압회로도이다.
도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 저유조 일체형 밸브박스(100)는 저유탱크(10), 유압펌프(20A,20B), 액츄에이터(30A,30B), 개폐밸브(40A,40B), 공급유로(50A,50B), 및 제어부를 포함한다. 이때, 상기 저유조 일체형 밸브박스(100)는 인체 착용형 로봇 등에 구비되는 웨어러블 유압구동장치(wearable hydraulic driving apparatus)에 적용될 수 있다.
이때, 본 발명의 일실시예에서 상기 유압펌프(20A,20B), 상기 모터부(21A,21B), 상기 액츄에이터(30A,30B), 상기 개폐밸브(40A,40B), 상기 공급유로(50A,50B), 그리고 후술되는 유압센서(60A,60B), 릴리프밸브(70A,70B), 연결커넥터(80A,80B)가 웨어러블 유압구동장치용으로 동작되도록 각각 한쌍으로 구비되는 경우를 예로써 도시 및 설명한다. 이를 통해, 상기 저유조 일체형 밸브박스(100)의 상술된 각 구성요소가 인체의 좌측 및 우측에 대응되는 한쌍으로 구비되어 상기 제어부를 통해 인체의 동작시 근력에 보강력을 제공할 수 있다.
한편, 상기 저유탱크(10)는 오일 등으로 구비되는 작동유가 저장되도록 직육면체 형상 등으로 구비될 수 있으며, 형상이 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 상기 저유탱크(10)의 내부에는 작동유가 저장되도록 저유공간(s)이 형성됨이 바람직하다.
여기서, 상기 저유공간(s)은 상기 저유탱크(10)의 프레임을 형성하는 외곽에 의해 밀폐되되, 일측에 작동유의 선택적인 유입 및 배출을 위한 연결구가 구비될 수 있다. 또한, 상기 저유탱크(10)는 가벼운 알루미늄 등의 재질로 구비될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 저유탱크(10)의 내부에는 상기 유압펌프(20A,20B), 상기 개폐밸브(40A,40B), 상기 공급유로(50A,50B), 상기 유압센서(60A,60B), 및 상기 릴리프밸브(70A,70B)가 배치된다. 즉, 유압 펌프 등의 구성요소가 저유조 외부에 배치되거나 또는 유압 펌프만이 저유조 내부에 배치되던 종래와 달리, 본 발명은 상기 모터부(21A,21B)와 상기 액츄에이터(30A,30B)를 제외한 나머지 구성요소가 상기 저유탱크(10)의 내부에 배치되는 컴팩트하고 소형화된 구성으로 제품의 크기가 현저히 감소되며 제품 외관의 심미성이 개선될 수 있다.
특히, 상기 개폐밸브(40A,40B)가 상기 저유탱크(10) 내부의 저유공간(s)에 배치되어 종래와 달리 작동유를 저유조로 복귀시키기 위한 별도의 리턴유로가 요구되지 않아 요구되는 부품 수가 감소되면서도 종래와 실질적으로 동일한 기능을 제공하므로 부피 및 무게가 현저히 감소되어 소형화 및 경량화되고, 제조비용이 절감되어 경제성이 현저히 개선될 수 있다.
그리고, 상기 저유탱크(10)의 내부에는 상기 공급유로(50A,50B)가 상기 저유공간(s)과 구획되도록 블록프레임(b)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 블록프레임(b)은 무게중심이 안정되도록 상기 저유탱크(10)의 하부측에 구비될 수 있다. 이때, 상기 블록프레임(b)의 내부에는 상기 공급유로(50A,50B)가 배치됨이 바람직하다. 상세한 설명은 후술된다.
한편, 상기 모터부(21A,21B)는 상기 저유탱크(10)의 외부에 배치되며, 상기 제어부에 의해 제어된다. 이때, 상기 모터부(21A,21B)는 적어도 하나 이상으로 구비될 수 있으며, 한쌍으로 구비되는 경우 상기 저유탱크(10)의 좌측 및 우측 하부에 배치될 수 있다. 또한, 상기 모터부(21A,21B)는 웨어러블 유압구동장치에 적용시 인체의 동작상태에 대응되어 회전 구동될 수 있다.
그리고, 상기 유압펌프(20A,20B)는 상기 모터부(21A,21B)와 연결되어 상기 저유탱크(10)의 외부에 배치되어 회전 구동되는 상기 저유탱크(10)에 저장된 작동유를 가압하여 상기 공급유로(50A,50B)로 공급하도록 구비된다. 여기서, 상기 유압펌프(20A,20B)는 상기 모터부(21A,21B)의 구동상태에 연동되어 상기 저유탱크(10)에 저장된 작동유를 가압하여 상기 공급유로(50A,50B)로 공급한다. 이때, 상기 유압펌프(20A,20B)는 상기 저유탱크(10)의 내부에 배치됨이 바람직하다.
여기서, 상기 유압펌프(20A,20B)는 적어도 하나 이상으로 구비될 수 있으며 상기 저유탱크(10)의 내부에 배치된다. 이때, 상기 유압펌프(20A,20B)가 한쌍으로 구비되는 경우 상기 유압펌프(20A,20B)는 상기 저유공간(s)의 좌측 및 우측에 상호간 기설정된 간격을 두고 배치될 수 있다. 또한, 상호간 기설정된 간격을 두고 배치된 각 상기 유압펌프(20A,20B)의 사이에 상기 개폐밸브(40A,40B)가 배치될 수 있다. 여기서, 상기 유압펌프(20A,20B)는 상기 저유공간(s)의 하측에 배치되되 볼트 체결 등의 방식을 통해 상기 저유탱크(10)에 고정될 수 있다.
이에 따라, 상기 유압펌프(20A,20B)가 상기 저유탱크(10)의 내부에 배치되어 발생되는 소음이 상기 저유탱크(10) 및 작동유에 의해 최소화되며 상기 저유조 일체형 밸브박스(100)가 소형화될 수 있다.
또한, 상기 유압펌프(20A,20B)는 일단의 유입단이 작동유가 상기 유압펌프(20A,20B)의 내부로 유입되도록 상기 저유공간(s)과 연통되며, 타단의 토출단이 상기 공급유로(50A,50B)와 직결식으로 연결됨이 바람직하다. 이때, 상기 유압펌프(20A,20B)의 일단이 상기 저유공간(s)측으로 배치되며, 상기 유압펌프(20A,20B)의 타단이 상기 블록프레임(b)의 내부측으로 배치될 수 있다.
그리고, 상기 유압펌프(20A,20B)는 상기 모터부(21A,21B)의 회전축에 연결되어 상기 모터부(21A,21B)의 회전 동작상태에 대응되어 상기 저유탱크(10)에 저장된 작동유를 상기 공급유로(50A,50B)로 선택적으로 가압 펌핑할 수 있다. 이때, 상기 유압펌프(20A,20B)를 통해 작동유가 상기 저유공간(s)에서 상기 공급유로(50A,50B)로 유동시에는 상기 공급유로(50A,50B)의 유압이 상기 저유공간(s)의 유압보다 크게 형성될 수 있다.
한편, 상기 공급유로(50A,50B)는 상기 저유탱크(10)의 내부에 배치되되, 상기 유압펌프(20A,20B)의 토출단, 상기 개폐밸브(40A,40B), 및 상기 액츄에이터(30A,30B)와 연통되도록 구비된다.
여기서, 상기 공급유로(50A,50B)의 일측이 상기 유압펌프(20A,20B)의 토출단에 연결되고, 타측이 상기 액츄에이터(30A,30B) 및 상기 개폐밸브(40A,40B)에 연결될 수 있다. 이때, 상기 공급유로(50A,50B)의 타단측 유로 라인이 상기 액츄에이터(30A,30B) 및 상기 개폐밸브(40A,40B)에 각각 연결되도록 분지됨이 바람직하다. 즉, 상기 유압펌프(20A,20B)의 토출단에 연결된 상기 공급유로(50A,50B)는 일단으로부터 유입된 작동유가 상기 공급유로(50A,50B)를 통해 상기 액츄에이터(30A,30B) 및 상기 개폐밸브(40A,40B)에 각각 유동될 수 있다.
여기서, 상기 유압펌프(20A,20B), 상기 공급유로(50A,50B), 및 상기 개폐밸브(40A,40B)가 상기 저유탱크(10)의 내부에 배치됨으로 이해함이 바람직하다. 상세히, 본 발명의 일실시예에서 상기 공급유로(50A,50B)는 배관 형태로 구비되되 상기 블록프레임(b)의 내부에 배치되어 상기 저유공간(s)으로부터 구획될 수 있다. 즉, 상기 공급유로(50A,50B)는 상기 저유탱크(10)의 내부에 배치되되 상기 저유공간(s)과 상호간 구획되어 배치될 수 있다. 물론, 경우에 따라 상기 블록프레임(b)이 구비되지 않고 배관 형태로 구비되는 상기 공급유로가 배관 형태로 구비되어 상기 저유공간(s) 내부로 배치될 수도 있다. 또는, 상기 공급유로가 상기 블록프레임(b) 내부에 관통된 공간으로서 형성될 수도 있다.
또한, 상기 공급유로(50A,50B)의 타단과 상기 액츄에이터(30A,30B)의 사이에는 배관 형태의 연결유로가 상기 공급유로(50A,50B)와 일체로 구비되되, 상기 연결유로는 상기 저유탱크(10)의 외측으로 노출될 수 있다. 즉, 상기 공급유로(50A,50B)는 상기 저유탱크(10)의 내부에 배치되되, 상기 공급유로(50A,50B)에 연결되어 연결유로를 통해 상기 액츄에이터(30A,30B)와의 연결이 매개될 수 있다.
이에 따라, 상기 공급유로(50A,50B)가 상기 저유탱크(10)의 내부에 실질적으로 배치되어 상기 공급유로(50A,50B)의 전체 길이 및 상기 저유탱크(10)의 외부로 노출되는 배관이 최소화되므로 상기 저유조 일체형 밸브박스(100)가 소형화 및 경량화될 수 있다. 또한, 상기 저유탱크(10)의 외부로 노출되는 배관이 최소화되므로 충격이 발생됨에 따른 배관 파손으로 인해 작동유가 누출될 가능성이 최소화될 수 있다.
한편, 상기 액츄에이터(30A,30B)는 상기 공급유로(50A,50B)를 통해 상기 유압펌프(20A,20B)에 연결되되, 상기 저유탱크(10)의 외부에 배치된다. 이때, 상기 액츄에이터(30A,30B)는 인체 착용형 로봇 등에 적용시 인체의 관절에 대응되는 기능을 제공하도록 구비된다. 이때, 본 발명의 일실시예에서 상기 액츄에이터(30A,30B)가 단동실린더(single acting cylinder)로 구비되는 경우를 예로써 도시 및 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 상기 액츄에이터(30A,30B)는 적어도 하나 이상으로 구비될 수 있으며, 한쌍으로 구비되는 경우 상기 액츄에이터(30A,30B)는 상기 저유탱크(10)의 좌측 및 우측에 상호간 대칭되도록 배치될 수 있다.
그리고, 상기 액츄에이터(30A,30B)에는 작동유가 공급되어 선택적으로 왕복이동되는 유압실린더(31A,31B)가 구비됨이 바람직하다. 이때, 유압실린더(31A,31B)의 내부에는 피스톤이 구비되되, 상기 피스톤을 기준으로 구획된 상기 유압실린더(31A,31B)의 어느 일측 내부에 상기 공급유로(50A,50B)의 타단이 연통됨이 바람직하다.
이를 통해, 상기 유압펌프(20A,20B)에서 상기 공급유로(50A,50B)를 통해 공급되는 작동유의 유압 조절을 통해 인체 착용형 로봇 등에 적용시 인체의 관절에 대응되는 상기 유압실린더(31A,31B)의 피스톤이 선택적으로 왕복이동될 수 있다.
한편, 상기 개폐밸브(40A,40B)는 상기 유압실린더(31A,31B)의 압력이 조절되도록 상기 제어부에 의해 제어되어 작동유의 유동을 조절함이 바람직하다. 이때, 상기 개폐밸브(40A,40B)를 통해 상기 공급유로(50A,50B) 내부에서 유동되는 작동유의 유압이 제어 및 조절될 수 있다. 그리고, 저유조의 외부에 유압 조절용 밸브가 배치되던 종래와 달리, 상기 개폐밸브(40A,40B)는 상기 저유탱크(10)의 저유공간(s) 내부에 배치된다.
여기서, 상기 개폐밸브(40A,40B)는 적어도 하나 이상으로 구비될 수 있으며, 한쌍으로 구비되는 경우 상기 저유조 일체형 밸브박스(100)의 무게중심의 균형이 유지되도록 상기 저유공간(s)의 중앙부에 상호간 인접하게 배치될 수 있다.
그리고, 상기 개폐밸브(40A,40B)는 일단의 유입단이 상기 공급유로(50A,50B)에 연결되며, 타단의 토출단(51A,51B)이 상기 저유탱크(10)의 저유공간(s)에 직접 연통됨이 바람직하다.
즉, 밸브를 통과한 작동유를 저유조로 복귀시키기 위한 별도의 리턴유로가 구비되던 종래와 달리, 상기 개폐밸브(40A,40B)의 토출단(51A,51B)이 상기 저유탱크(10)의 저유공간(s)에 직접 연통된다.
따라서, 상기 개폐밸브(40A,40B)의 토출단(51A,51B)이 상기 저유탱크(10)의 저유공간(s)에 직접적으로 연통되어 작동유의 누출이 미연에 방지되므로 제품의 정밀성이 현저히 개선될 수 있다. 더욱이, 종래의 리턴유로에 대응되는 영역만큼 상기 저유조 일체형 밸브박스(100)의 부피 및 무게가 감소되어 웨어러블 유압구동장치에 적용시 저유조 일체형 밸브박스(100)가 소형화 및 경량화될 수 있다.
이에 따라, 상기 저유탱크(10)의 내부에 상기 저유공간(s)과 구획되어 구비된 상기 공급유로(50A,50B)에 상기 개폐밸브(40A,40B)의 유입단이 연결되며 상기 개폐밸브(40A,40B)의 토출단(51A,51B)이 상기 저유공간(s)에 직접 연통되므로 인체에 착용되도록 웨어러블로 적용되는 저유조 일체형 밸브박스(100)가 소형화 및 경량화될 수 있다.
또한, 상기 개폐밸브(40A,40B)에는 전기적으로 제어되는 솔레노이드와 플런저가 구비될 수 있으며, 상기 솔레노이드 및 상기 플런저의 동작상태에 대응되어 상기 공급유로(50A,50B) 및 상기 토출단(51A,51B)이 상호간 선택적으로 연통됨이 바람직하다.
상세히, 상기 개폐밸브(40A,40B) 및 상기 모터부(21A,21B)를 제어하는 상기 제어부는 상기 유압센서(60A,60B)와 회로 연결되어 센싱신호를 수신하도록 구비됨이 바람직하다. 이때, 상기 제어부는 상기 센싱신호에 대응하여 상기 개폐밸브(40A,40B)에 제어신호를 전송할 수 있다.
그리고, 상기 제어부는 상기 유압실린더(31A,31B)의 피스톤이 수축되도록 상기 개폐밸브(40A,40B)에 제1제어신호를 전송함이 바람직하다. 여기서, 상기 개폐밸브(40A,40B)에 제1제어신호가 전송되면, 상기 개폐밸브(40A,40B)가 개방되어 상기 공급유로(50A,50B)를 통해 공급된 작동유가 상기 개폐밸브(40A,40B)의 토출단(51A,51B)을 통해 상기 저유탱크(10)로 복귀된다.
이에 따라, 상기 공급유로(50A,50B)의 타단이 연통된 상기 유압실린더(31A,31B)의 어느 일측 내부의 유압이 감소됨에 따라 상기 유압실린더(31A,31B)의 피스톤이 수축된다.
또한, 상기 제어부는 상기 유압실린더(31A,31B)의 피스톤이 팽창되도록 상기 개폐밸브(40A,40B)에 제2제어신호를 전송함이 바람직하다. 여기서, 상기 개폐밸브(40A,40B)에 제2제어신호가 전송되면, 상기 개폐밸브(40A,40B) 내부의 작동유 유동이 차단되어 상기 공급유로(50A,50B)를 통해 공급된 작동유가 상기 유압실린더(31A,31B)의 어느 일측 내부로만 유동된다.
이에 따라, 상기 공급유로(50A,50B)의 타단이 연통된 상기 유압실린더(31A,31B)의 어느 일측 내부의 유압이 증가됨에 따라 상기 유압실린더(31A,31B)의 피스톤이 팽창된다.
이를 통해, 인체 착용형 로봇의 웨어러블 유압구동장치에 적용시 상기 모터부(21A,21B)의 회전 동작상태에 대응되어 상기 유압펌프(20A,20B)를 가압 펌핑하고 상기 개폐밸브(40A,40B)를 통해 작동유의 유동을 제어하여 인체의 관절에 대응되는 상기 액츄에이터(30A,30B)의 왕복이동을 선택적으로 조절 가능하므로 인체의 동작시 근력에 보강력을 제공할 수 있다.
또한, 상기 유압펌프(20A,20B) 뿐만 아니라 상기 개폐밸브(40A,40B) 및 상기 공급유로(50A,50B)까지도 상기 저유탱크(10)의 내부에 배치되는 컴팩트한 구조로 작동유 누출에 의한 상기 저유조 일체형 밸브박스(100)의 오염이 최소화됨과 동시에 상기 저유탱크(10) 및 작동유에 의해 소음이 차폐되며 소형화될 수 있다.
더욱이, 인체 착용형 로봇 등에 구비되는 웨어러블 유압구동장치에 적용되는 상기 저유조 일체형 밸브박스(100)는 상기 저유탱크(10)의 외부에 상기 모터부(21A,21B)와 상기 액츄에이터(30A,30B) 및 상기 연결유로만이 배치되는 컴팩트한 구조로 구비되어 종래에 비해 심미감이 개선될 수 있다. 이때, 상기 개폐밸브(40A,40B)가 상기 저유공간(s)에 배치되므로 상기 저유탱크(10)의 외부 형상이 컴팩트하게 형성되며, 종래에 비해 제품의 크기가 더 소형화될 수 있다.
한편, 상기 저유조 일체형 밸브박스(100)는 상기 저유탱크(10)의 내부에 배치되되, 상기 공급유로(50A,50B)에 유로 연결되어 상기 공급유로(50A,50B) 내부에 유동되는 작동유의 유압을 측정하는 상기 유압센서(60A,60B)를 더 포함한다.
또한, 상기 저유조 일체형 밸브박스(100)는 유입단이 상기 공급유로(50A,50B)에 유로 연결되며 토출단이 상기 저유탱크(10)에 유로 연결되어 상기 공급유로(50A,50B)의 유압이 기설정치 이상인 경우 상기 저유탱크(10)로 작동유를 자동 배출시키는 릴리프밸브(70A,70B)를 더 포함한다.
여기서, 상기 유압센서(60A,60B) 및 상기 릴리프밸브(70A,70B)는 각각 적어도 하나 이상으로 구비될 수 있으며, 본 발명의 일실시예에서 상기 유압센서(60A,60B) 및 상기 릴리프밸브(70A,70B)가 각각 한쌍으로 구비되는 경우를 예로써 도시 및 설명한다.
그리고, 상기 유압센서(60A,60B)는 상기 공급유로(50A,50B)에 유로 연결되는 센서연결유로(52A,52B)에 연결되어 상기 공급유로(50A,50B) 내부에 유동되는 작동유의 유압을 실시간 측정함이 바람직하다. 이때, 상기 유압센서(60A,60B)는 작동유의 유압에 대한 센싱신호를 상기 제어부에 전송함이 바람직하다.
또한, 상기 릴리프밸브(70A,70B)는 전기식으로 구비되어 상기 유압센서(60A,60B)에 연동되어 상기 제어부를 통해 제어될 수 있으나, 전기식에 한정되는 것은 아니다. 이때, 전기식 상기 릴리프밸브(70A,70B)에는 전기식 솔레노이드 등이 구비되어 상기 제어부에 의해 상기 릴리프밸브(70A,70B)가 선택적으로 개방 또는 차단될 수 있다.
여기서, 상기 릴리프밸브(70A,70B)는 유입단이 상기 공급유로(50A,50B)에 유로 연결되는 릴리프유입유로(53A,53B)에 연결되며, 토출단이 상기 저유탱크(10)에 연통되는 릴리프배출유로(54)에 연결됨이 바람직하다.
상세히, 상기 제어부는 상기 유압센서(60A,60B)에 의해 측정된 상기 공급유로(50A,50B) 내부의 작동유 유압이 기설정치 이상인 경우 상기 릴리프밸브(70A,70B)에 릴리프개방신호를 전송할 수 있다.
여기서, 상기 릴리프밸브(70A,70B)에 릴리프개방신호가 전송되면, 상기 릴리프밸브(70A,70B)가 개방됨에 따라 상기 공급유로(50A,50B)에 유동되는 작동유가 상기 릴리프유입유로(53A,53B) 및 상기 릴리프배출유로(54)를 통해 상기 저유탱크(10)의 저유공간(s)으로 신속히 배출될 수 있다.
이에 따라, 작동유가 상기 유압펌프(20A,20B)에 의해 상기 공급유로(50A,50B)로 토출시 기설정치 이상의 유압에 도달하는 경우 상기 릴리프밸브(70A,70B)를 통해 작동유가 상기 저유탱크(10)의 저유공간(s)으로 신속히 배출되므로 제품의 안전성이 현저히 개선될 수 있다.
한편, 유압센서(60A,60B)는 전선부를 통해 상기 제어부 및 별도로 구비된 전원부에 전선 연결됨이 바람직하다. 이때, 상기 전선부는 상기 저유탱크(10)의 내부에 배치됨이 바람직하다. 즉, 유압측정용 센서와 전선이 저유조의 외부에 배치되던 종래와 달리, 상기 유압센서(60A,60B) 및 상기 전선부가 상기 저유탱크(10)의 내부에 배치됨이 바람직하다.
여기서, 상기 저유탱크(10)의 외부에는 상기 저유탱크(10)의 내부에 배치된 상기 전선부가 상기 저유탱크(10)의 외부로 연결되도록 전선 연결을 매개하는 연결커넥터(80A,80B)가 구비됨이 바람직하다.
이를 통해, 상기 유압센서(60A,60B) 및 상기 전선부가 상기 저유탱크(10)의 내부에 배치되되 연결커넥터(80A,80B)만이 상기 저유탱크(10)의 외부에 구비되는 컴팩트한 소형화 구조로 상기 저유조 일체형 밸브박스(100)의 외관이 형성될 수 있다.
이때, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다.
100: 저유조 일체형 밸브박스 10: 저유탱크
20A,20B: 유압펌프 21A,21B: 모터부
30A,30B: 액츄에이터 40A,40B: 개폐밸브
50A,50B: 공급유로 60A,60B: 유압센서
70A,70B: 릴리프밸브 80A,80B: 연결커넥터

Claims (5)

  1. 내부에 작동유가 저장되는 저유공간이 형성된 저유탱크;
    회전 구동되는 모터부와 연결되어 상기 저유탱크에 저장된 작동유를 가압하여 공급하며, 상기 저유탱크의 내부에 배치되는 유압펌프;
    작동유가 공급되어 선택적으로 왕복이동되는 유압실린더가 구비되는 액츄에이터;
    상기 유압실린더의 압력이 조절되도록 작동유의 유동을 제어하며, 상기 저유공간에 배치되는 개폐밸브;
    상기 저유탱크의 내부에 배치되되, 상기 유압펌프 토출단, 상기 개폐밸브 및 상기 액츄에이터와 연통되는 공급유로; 및
    상기 개폐밸브 및 상기 모터부를 제어하는 제어부를 포함하는 저유조 일체형 밸브박스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급유로는 상기 저유공간과 구획되도록 구비되되,
    상기 개폐밸브는 유입단이 상기 공급유로에 연결되며 토출단이 상기 저유공간에 직접 연통됨을 특징으로 하는 저유조 일체형 밸브박스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급유로에 유로 연결되어 상기 공급유로의 유압을 측정하는 유압센서를 더 포함하되, 상기 유압센서 및 상기 유압센서에 전선 연결되는 전선부는 상기 저유탱크의 내부에 배치되고,
    상기 저유탱크의 외부에는 상기 저유탱크의 내부에 배치된 상기 전선부가 상기 저유탱크의 외부로 연결되도록 전선 연결을 매개하는 연결커넥터가 구비됨을 특징으로 하는 저유조 일체형 밸브박스.
  4. 제 3 항에 있어서,
    유입단이 상기 공급유로에 유로 연결되며 토출단이 상기 저유탱크에 유로 연결되어 상기 공급유로의 유압이 기설정치 이상인 경우 상기 저유탱크로 작동유를 배출시키는 릴리프밸브를 더 포함하되,
    상기 제어부는 상기 유압센서에 의해 측정된 상기 공급유로 내부의 유압이 기설정치 이상인 경우 작동유가 상기 저유탱크로 배출되도록 상기 릴리프밸브에 릴리프개방신호를 전송함을 특징으로 하는 저유조 일체형 밸브박스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유압펌프, 상기 액츄에이터, 상기 개폐밸브, 상기 공급유로는 한쌍으로 구비되며,
    상기 제어부는,
    상기 유압실린더가 수축되도록 상기 개폐밸브에 제1제어신호를 전송하고,
    상기 유압실린더가 팽창되도록 상기 개폐밸브에 제2제어신호를 전송함을 특징으로 하는 저유조 일체형 밸브박스.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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