KR0162303B1

KR0162303B1 - 스터링기기의 피스톤 구동장치

Info

Publication number: KR0162303B1
Application number: KR1019910024013A
Authority: KR
Inventors: 석종원
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1991-12-23
Filing date: 1991-12-23
Publication date: 1999-01-15
Also published as: KR930013440A

Abstract

스터링기기의 피스톤 구동장치에 관한 것으로, 실린더(31) 내주면에 위상차를 가지고 형성된 피스톤 안내홈(32) 및 디스플레이서 안내홈(33)과, 피스톤(34)과 디스플레이서(35)의 외주면에 형성되어 상기 피스톤 안내홈(32) 및 디스플레이서 안내홈(33)에 삽입되는 안내돌기(36)(37)와, 피스톤(34)에 결합되고 한쌍의 안내장공(38)(39)이 외주면에 형성된 중공상 피스톤 로드(40)와, 디스플레이서(35)에 결합되고 피스톤 로드(40)의 상측 안내장공(38)에 삽입되는 안내핀(41)이 하단부에 고정되는 디스플레이서 로드(42)와, 구동모터(43)와 구동모터(43)의 축(44)에 연결되고 상기 피스톤 로드(40)의 하측 안내장공(39)에 삽입되는 안내핀(45)으로 구성되어 있으며, 이러한 본 발명은 매우 간단한 구성에 의하여 모터의 회전운동을 피스톤과 디스플레이서의 직선운동으로 변환시킬 수 있다. 따라서 가공비가 절감되고 경량화, 소형화에 기여하는 이점이 있다.

Description

스터링기기의 피스톤 구동장치

제1도는 종래 크랭크 드라이브 메커니즘의 구성도.

제2도는 종래 스코치 요크 드라이브 메커니즘의 구성도.

제3도는 종래 롬빅 드라이브 메카니즘의 구성도.

제4도는 본 발명에 의한 피스톤 구동장치의 구성도.

제5도는 피스톤 안내홈 궤적도.

제6도는 디스플레이서 안내홈 궤적도.

제7도는 피스톤 안내홈을 따라 운동하는 점의 y축상 변위 그래프.

제8도는 디스플레이서 안내홈을 따라 운동하는 점의 y'축상 변위 그래프.

제9도는 피스톤 및 디스플레이서의 상대 변위도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

31 : 실린더 32 : 피스톤 안내홈

33 : 디스플레이서 안내홈 34 : 피스톤

35 : 디스플레이서 36,37 : 안내돌기

38,39 : 안내장공 40 : 피스톤 로드

41 : 안내핀 42 : 디스플레이서 로드

43 : 구동모터 44 : 축

45 : 안내핀

본 발명은 스터링기기의 피스톤 구동장치에 관한 것으로, 특히 구조를 간단화하여 소형, 경량화에 유리하고 가공이 용이하게한 피스톤 구동장치에 관한 것이다.

종래의 피스톤 드라이브 메카니즘은 회전운동을 직선운동으로 변환시켜 주는 것으로 크게 크랭크 드라이브 메카니즘(Crank drive mechanism), 스코치 요크 드라이브 메카니즘(Scotch yoke drive mechanism) 및 롬빅 드라이브 메카니즘(Rhombic drive mechanism)으로 대별된다.

크랭크 드라이브 메카니즘은 가장 보편화된 시스템으로 몇개의 링크를 연결하여 회전운동을 직선운동으로 바꿔준다. 즉 제1도에 도시한 바와같이, 크랭크축(1), 크랭크암(2) 및 커넥팅 로드(3)가 연동되게 연결되고, 실린더(6) 내측에 설치된 피스톤(4)과 디스플레이서(5)가 피스톤 로드(7)와 디스플레이서 로드(8)에 의하여 커넥팅 로드(3)에 각각 연결되어 있으며, 횡분력을 잡아주기 위하여 크로스 헤드나 베어링등이 이용된다. 도면에서 9는 플라이 휠을 보인 것이다.

이러한 크랭크 드라이브 메카니즘은 크랭크축(1)이 회전하면 크랭크암(2)이 같이 회전하며 이때 커넥팅 로드(3)와 피스톤 로드(7) 및 디스플레이서 로드(8)에 의하여 피스톤(4)과 디스플레이서(5)기 직선운동으로 변환된다. 이러한 크랭크 드라이브 메카니즘은 크랭크암(2)의 위치와 길이를 조절하여 설치함으로써 몇가지의 다른 위상각을 갖는 직선운동을 만들어 낼 수 있으며, 그리고 구동시 필연적으로 발생하는 횡방향 분력이 직접 피스톤에 전달되면 마모가 일어나기 때문에 크로스 헤드나 베어링을 이용하여 잡아주게된다.

스코치 요크 드라이브 메카니즘은 제2도에 도시한 바와같이, 회전판(11)이 축(12)에 결합되고, 회전판(11)에 고정된 핀(17)이 피스톤 로드(13)와 결합된 슬라이드관(14)에 삽입연결되어 있으며, 실린더(15)에 설치된 피스톤(16)이 피스톤 로드(13)에 결합된 구조로 되어있다.

이러한 스코치 드라이브 메카니즘은 회전판(11)이 회전운동을 하면 회전판(11)에 고정된 핀(17)이 함께 회전하면서 슬라이드관(14)을 따라 미끄럼 운동을 하게되며, 슬라이드관(14)이 연결된 피스톤 로드(13)가 베어링에 지지되어 있으므로 슬라이드관(14)과 피스톤 로드(13)가 직선운동을 하고, 이에따라 피스톤(16)이 직선왕복을 하게된다.

롬빅 드라이브 메카니즘은 제3도에 도시한 바와같이 한쌍의 기어(21)에 다수개로 조립된 링크(23)가 연결되고 실린더(24)에 설치된 피스톤(25)과 디스플레이서(26)에 피스톤 로드(27)와 디스플레이서 로드(28)가 연결되며, 피스톤 로드(27)와 디스플레이서 로드(28)가 상기 링크(23)와 연결된 구조이다.

이러한 롬빅 드라이브 메카니즘은 한쌍의 기어(21)가 맞물려 회전하면 기어(21)에 연결된 링크(23)에 의하여 피스톤 로드(27)와 디스플레이서 로드(28)가 직선운동하면서 피스톤(25)과 디스플레이서(26)가 직선운동을 하게된다. 이러한 롬빅 드라이브 메카니즘은 기어(21)에 연결된 링크(23)에 같은 구조로 몇개의 링크를 하단부에 설치하게되면 위상각이 다른 직선운동이 만들어지게된다.

그리고 상기한 드라이브 메카니즘외에도 로스 요크(Ross yoke)드라이브 메카니즘, 스워시 플레이트(Swash plate) 드라이브 메카니즘 그리고 3바(bar)∼6바(bar)의 링케이지(linkage)로 구성된 많은 드라이브 메카니즘이 알려지고 있다.

상기한 피스톤 드라이브 메카니즘에서 크랭크 드라이브 메카니즘은 크랭크암(2)과 커넥팅 로드(3)가 일직선상에 놓이는 사점(dead point)이 존재하여 필연적으로 플라이 휠(9)이 요구되며 또한 실린더(6)에 두개의 피스톤을 구동시키기 위해서는 필연적으로 시일링(sealing)면이 하나의 피스톤에 추가되어야하며 구조도 복잡하게된다. 또한 크랭크암(2)을 설치하기위한 가공상의 어려움도 대두된다.

그리고 스코치 요크 드라이브 메카니즘은 회전판(11)의 관성력으로 회전운동을 직선운동으로 바꿔주는 것은 용이하나 한 실린더에 두개의 피스톤을 구동시키도록 구성하기는 어려운 결함이 있었다.

한편, 롬빅 드라이브 메카니즘은 횡방향 분력이 없는 대신 많은 링크를 사용함으로써 구조가 복잡해지고 가공상 어려움이 따르게된다. 또한 위상각을 조절하기 어려워서 위상각을 바꾸기 위해서는 링크의 구조를 변경시켜야 하며 피스톤 상하의 압력이 다른 경우 축에 가해지는 토오크의 변동을 플라이 휠 또는 기어, 회전판 등의 관성력으로 줄여 주어야 하는 것이었다.

본 발명은 상기한 바와같은 종래의 제반결합을 해소하여 구조를 간단화함으로써 소형, 경량화에 기여하고 가공도 용이하게 하도록한 것인바 이러한 본 발명을 첨부도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제4도는 본 발명에 의한 피스톤 드라이브 메카니즘의 구성을 보인 단면도로서 이에 도시한 바와같이 실린더(31) 내주면에 위상차를 가지고 형성된 피스톤 안내홈(32) 및 디스플레이서 안내홈(33)과, 피스톤(34)과 디스플레이서(35)의 외주면에 형성되어 상기 피스톤 안내홈(32) 및 디스플레이서 안내홈(33)에 삽입되는 안내돌기(36)(37)와, 피스톤(34)에 결합되고 한쌍의 안내장공(38)(39)이 외주면에 형성된 중공상 피스톤 로드(40)와, 디스플레이서(35)에 결합되고 피스톤 로드(40)의 상측 안내장공(38)에 삽입되는 안내핀(41)이 하단부에 고정되는 디스플레이서 로드(42)와, 구동모터(43)와 구동모터(43)의 축(44)에 연결되고 상기 피스톤 로드(40)의 하측 안내장공(39)에 삽입되는 안내핀(45)으로 구성되어 있다. 그리고, 여기서 상기 안내홈(32)(33)과 안내돌기(36)(37)는 요철형태로 되어있다.

제5도는 피스톤 안내홈의 궤적을 보인 설명도로서, 도면에서 31은 반경이 γ인 실린더, 40은 xz 평면과 α, z 축과는 수직인 평판, 41은 실린더(31)와 평판(40)의 접선을 보인 것이다.

제6도는 디스플레이서 안내홈의 궤적을 보인 설명도로서 도면에서 31은 반경이 γ인 실린더, 42는 x'z' 평면과 α',z' 축과 90°+ø의 각도로된 평판, 43은 실린더(31)와 평면(42)과의 접선을 보인 것이다.

이하 제5도 및 제6도를 참조하면 어떤점이 접선(41)을 따라서 반시계 방향으로 일정속도 ω로 운동하면 이때 점의 y축상 궤적은 제7도와 같이 정현파 궤적을 그리게되고 이때 정현판의 최대크기는 γSinα로 표시된다. 그리고 접선(43)을 따라 운동하는 점의 y'축상의 궤적은 제8도와 같이 정현파 궤적을 그리게되며, 이때 이 정현파의 최대크기는 γSinα'이고 제8도의 정현파는 제7도의 정현파와 ø만큼의 위상차를 가지고 운동하게 된다. 따라서, 제5도의 직교 좌표계, x,y,z와 제6도의 직교좌표계 x',y',z'의 원점의 상대변위가 x',y',z' 좌표계가 h만큼 실린더 상에서 상부에 위치하면 각 접선을 따라 반시계 방향으로 일정속도 ω로 운동하는 점의 y,y'축상의 궤적은 제9도와 같이 표현된다. 따라서 각 접선에 따라 안내홈을 판후 피스톤(34)과 디스플레이서(35)의 안내핀(36)(37)을 안내홈(32)(33)을 따라 운동시키면 피스톤(34)의 변위는 피스톤 안내홈(32)의 중심에서 y축상으로 γSinα Sinωt가 되고 디스플레이서(35)의 y축상 변위는 γSinα'Sin(ωt+ø)+h가 된다. 그리고 피스톤(34)은 모터(43)의 회전 토오크를 전달하지만 상하운동을 안내핀(45)과 안내장공(39)에 의하여 자유롭게 있으며, 디스플레이서(35) 또한 디스플레이서 로드(42)의 안내핀(41)과 피스톤 로드(40)의 안내장공(39)에 의해 모터(43)의 회전 토오크는 전달되지만 상하운동이 자유롭게 이루어지게 된다. 따라서 상기한 바와같이 피스톤(34)과 디스플레이서(35)는 제9도와 같이 궤적을 그리면서 운동하게 되므로 위상각 ø를 갖는 피스톤(34) 및 디스플레이서(35)의 운동을 얻어낼 수 있다.

이상에서 설명한 바와같은 본 발명은 매우 간단한 구성에 의하여 모터의 회전운동을 피스톤과 디스플레이서의 직선운동으로 변환시킬 수 있다. 따라서 가공비가 절감되고 경량화, 소형화에 기여하는 이점이 있다.

Claims

실린더(31) 내주면에 위상차를 가지고 형성된 피스톤 안내홈(32) 및 디스플레이서 안내홈(33)과, 피스톤(34)과 디스플레이서(35)의 외주면에 형성되어 상기 피스톤 안내홈(32) 및 디스플레이서 안내홈(33)에 삽입되는 안내돌기(36)(37)와, 피스톤(34)에 결합되고 한쌍의 안내장공(38)(39)이 외주면에 형성된 중공상 피스톤 로드(40)와, 디스플레이서(35)에 결합되고 피스톤 로드(40)의 상측 안내장공(38)에 삽입되는 안내핀(41)이 하단부에 고정되는 디스플레이서 로드(42)와, 구동모터(43)와 구동모터(43)의 축(44)에 연결되고 상기 피스톤 로드(40)의 하측 안내장공(39)에 삽입되는 안내핀(45)으로 구성함을 특징으로 하는 스터링기기의 피스톤 구동장치.