KR0175168B1 - 유체압 실린더 장치 - Google Patents

Abstract

작은 직경의 제1실린더(9)와 큰 직경의 제2실린더(10)를 동일축의 형상 또한 상호연결된 상태로 연결하여, 양쪽 실린더내로 공통된 로드를 끼우고 통하여 그 로드에 상기한 실린더 내를 기밀하게 미끄러져 이동하는 작은 직경의 제1피스톤(13)을 부착하고, 그 제1피스톤(13)을 제2실린더(10)의 내부까지도 이동을 자유롭게 한다. 상기한 제2실린더(10)내에는 그 제2실린더(10)내만을 기밀하게 미끄러져 이동하는 제2피스톤(17)을 설치하고, 상기한 제1피스톤(13)이 제2실린더(10)내를 이동할 때 양쪽 피스톤을 하나로 결합시킨다.

Description

유체압 실린더 장치

제1도는 본 발명의 유체압 실린더 장치의 제1실시예를 상반부만을 파단하여 표시하는 부분파단정면도.

제2도는 제2피스톤의 분해사시도.

제3도는 제1도의 유체압 실린더 장치의 구동 행정의 도중의 상태를 표시하는 부분파단정면도.

제4도는 제1도의 유체압 실린더 장치의 구동 행정의 종단의 상태를 표시하는 부분파단정면도.

제5도는 제3도의 V-V선에서의 단면도.

제6도는 제3도의 VI-VI선에서의 단면도.

제7도는 제6도의 VII-VII선에서의 단면도.

제8도는 제6도의 VIII-VIII선에서의 단면도.

제9도는 본 발명의 제2실시예의 유체압 실린더 장치의 요부를 표시하는 구동행정 도중의 상태의 부분파단정면도.

제10도는 제9도의 유체압 실린더 장치의 구동 행정 종단의 상태를 표시하는 부분파단정면도.

본 발명은, 유체압 실린더 장치에 관한 것이고, 더욱이 상세하게는 구동 행정 후반의 구동력이 큰 유체압 실린더 장치에 관한 것이다. 구동력이 큰 유체압 실린더는 여러 개의 유체압 실린더를 축방향으로 연결하고, 이들의 실린더내를 개별적으로 왕복운동하는 여러 개의 피스톤을 1개의 로드에 의하여 연결된 탠덤형 유체압 실린더가 알려져 있다.

그런데, 상기한 종래의 탠덤형 유체압 실린더는 여러 개의 유체압 실린더를 축방향으로 접속된 구성이므로, 로드의 전체 구동 행정에 있어서 큰 구동력을 얻을 수 있지만, 각 피스톤이 각각의 실린더내를 독립하여 이동하는 것이므로, 전체의 행정는 1개의 실린더의 행정와 실질적으로 동일하며, 이 때문에 행정의 비교적 전체의 축방향 길이가 길어져서 좁은 장소에 설치할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

한편, 큰 구동력을 필요로 하는 유체압 실린더중에는 예컨대 스폿용접에 사용하는 유체압 실린더와 같이, 로드의 구동 행정 전반은 큰 구동력을 필요로 하지 않고, 구동 행정의 후반에 큰 구동력을 필요로 하는 것이 있다. 그리고, 이와 같은 용도에 적합한 유체압 실린더를 제공하기 위하여, 예컨대 특개평5-164111호 공보와 특개평6-42507호 공보에는, 로드의 구동 행정의 후반에 그 로드에 증압(增壓)피스톤을 연결하는 형식인 것이 명시되어 있다.

그런데, 이것은 실질적으로 2개의 실린더를 직렬로 접속하는 것과 동일하므로, 증압피스톤의 행정분 만큼 실린더 전체의 길이가 길어지며, 소형화할 수 없다.

본 발명의 주된 목적은 구동 행정 후반의 구동력이 크고 또한 소형의 유체압 실린더 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 작은 직경 피스톤과 큰 직경 피스톤을 로드의 구동 행정후반에 있어서 서로 결합함으로써, 피스톤전체의 압력면적을 확대시켜서 확실하게 구동력을 증대시킬 수 있도록 한 유체압 실린더 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기한 작은 직경 피스톤과 큰 직경 피스톤을 확실하게 결합 및 분리할 수 있는 연결기구는 구비한 유체압 실린더 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기한 작은 직경 피스톤과 큰 직경 피스톤과의 결합시 및 분리시의 이동을 원활하게 하기 위한 밸브장치를 구비한 유체압 실린더 장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 있어서는 연결부재를 개재하여 동축 형상 또한 상호 연결하여 통과된 상태로 연결된 작은 직경의 제1실린더 및 큰 직경의 제2실린더와, 상기한 양쪽 실린더내로 공통으로 끼워 연결한 로드와, 상기한 로드의 한쪽 끝에 부착되며, 그 로드와 함께 상기한 2개의 실린더의 내부를 그 로드의 전체 행정에 대하여 이동하는 작은 직경의 제1피스톤으로써, 상기한 제1실린더의 내부는 단독으로 유체를 긴밀하게 이동시켜, 제2실린더의 내부는 큰 직경의 제2피스톤과 일체로 되어서 이동하는 상기한 제1피스톤 상기한 제2실린더 내로 그 제2실린더 내까지 이동이 자유롭게 되도록 배치하여 설치되고, 상기한 제1피스톤과 서로 결합 및 분리가 자유롭게 되어 있는 큰 직경의 상기한 제2피스톤과, 상기한 제2피스톤을 제2실린더내의 복귀측 단부로 향해서 힘을 더하는 힘더함장치와 상기한 제1피스톤이 제2실린더 내를 이동할 때에 그 제1피스톤과 제2피스톤을 서로 결합하는 피스톤 연결기구와, 상기한 제2피스톤이 복귀측 단부에 있을 때는 제2실린더에 있어서의 헤드측의 실(室)을 외부로 개방하고, 상기한 제2피스톤이 복귀측 단부로부터 멀어지면 상기한 실을 외부로부터 차단하는 밸브장치를 보유하는 것을 특징으로 하는 유체압 실린더 장치가 제공된다.

본 발명의 구체적인 실시 상태에 의하면, 상기한 피스톤 연결기구와 제1피스톤측에 원주방향으로 형성된 걸어맞춤홈과 제2피스톤 측에 상기한 로드를 둘러싸는 링형상으로 배치하여 설치되고, 링의 지름방향으로 변이함으로써 상기한 걸어맞춤홈으로 걸거나 분리가 자유로운 여러 개의 걸림편과, 상기한 각 걸림편을 걸어맞춤홈에 걸어맞춤하는 방향으로 힘을 더하는 스프링장치와, 상기한 각 걸림편을 상기한 걸어맞춤홈으로 걸어맞춤하는 걸어맞춤위치와, 걸어맞춤홈으로부터 벗겨지는 자유위치로 변위시키는 캠장치로써, 상기한 제2피스톤이 제2실린더내의 복귀측 단부에 있을때는 상기한 각 걸림편을 상기한 자유위치로 유지하고, 로드의 구동 행정의 도중에서 상기한 제1피스톤이 제2피스톤에 걸려 그 제2피스톤을 이동시키면 상기한 각 걸림편을 상기한 걸어맞춤위치로 변위시키도록 되어 있는 상기한 캠장치로 되어 있다.

이 경우에 맞게 상기한 캠장치가 핀으로 형성되어 있고, 그 핀이 상기한 제2피스톤으로 설치된 핀의 부착구멍내로 일부가 돌출하는 상태로 부착되며, 그 제2피스톤이 제2실린더내의 복귀측 단부에 있어서 상기한 연결부재에 맞닿게하면 그 연결부재에 밀려서 후퇴함으로써 상기한 각 걸림편을 상기한 자유위치로 변이시켜, 상기한 제2피스톤이 연결부재로부터 멀어지면, 그 제2피스톤으로부터 돌출하는 위치로 복귀하여 상기한 각 걸림편을 걸림위치로 변이시키도록 되어 있는 것이다.

또, 상기한 핀이 상기한 밸브장치를 겸하고 있고 상기한 핀의 부착구멍의 실(seal)부에 접합되고 분리하는 0링을 보유하며, 그 핀이 제2피스톤의 복귀측 단부에 있어서 연결부재에 밀려서 후퇴하면 상기한 0링이 실(seal)부로부터 멀어져서 상기한 실을 외부에 개방하고 제2피스톤이 연결부재로부터 멀어져서 그 핀이 복귀하면, 상기한 0링이 실부에 맞붙어 상기한 실을 외부로부터 차단하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 구체적인 실시 상태에 의하면, 상기한 피스톤 연결기구가 제1피스톤측에 원주방향으로 형성된 걸어맞춤홈과; 제2피스톤에 부착된 볼홀더(ball holder)에 유지되어 있고, 상기한 걸어맞춤홈에 걸거나 분리가 자유로운 여러 개의 볼과; 상기한 볼홀더의 둘레에 미끄러져 이동을 자유롭게 끼워 맞추고 상기한 볼을 상기한 걸어맞춤홈의 걸어맞춤상태로 유지하는 유지위치와, 걸어맞춤상태로의 유지로부터 해방하는 자유위치의 사이를 변이자재로서 상기한 제2피스톤이 복귀측 단부에 있어서 상기한 연결부재에 맞붙으면 상기한 자유위치로 변이 되고, 상기한 제2피스톤이 상기한 연결부재로부터 멀어지면 상기한 유지위치로 변이하는 슬리브형상인 볼누름과, 상기한 볼누름을 상기한 유지위치로 향해서 힘을 더하는 스프링장치로 되어 있다.

이 경우에, 상기한 밸브장치가 연결부재에 설치되어 있고, 그 밸브장치가 제2실린더내의 상기한 헤드측의 실과 외부를 연결하는 밸브실 및 유로를 보유함과 아울러, 그 밸브실내로 상기한 유로를 개폐하는 밸브부재를 보유하고 그 밸브부재는 일부를 상기한 헤드측 실내로 돌출시켜서 스프링으로 그 돌출방향에 힘을 더하며, 상기한 제2피스톤이 그 밸브부재를 밀면 상기한 유로가 개방되고, 밸브부재를 자유하면 상기한 유로가 닫히게 되어 있는 것이 바람직하다.

상기한 구성을 보유하는 본 발명의 유체압 실린더 장치에 의하면, 로드의 구동 행정 후반에 있어서 대소 2개의 피스톤이 일체로 결합되고, 피스톤 전체의 압력면적이 확대하므로, 로드의 구동 행정 후반의 구동력은 커진다.

또, 작은 직경의 제1피스톤이 대소 2개의 실린더내를 이동할 수 있도록 되어 있고, 그것이 큰 직경의 실린더 내를 이동할 때 큰 직경의 제2피스톤과 결합하는 구성이므로, 각 피스톤이 각각 1개의 실린더 내 밖에 이동할 수 없는 종래의 탠덤형의 유체압 실린더 장치에 비하여, 로드의 행정을 동일하게 한 경우의 축방향 길이를 대단히 짧게할 수 있고, 이 결과 유체압 실린더 장치를 소형화할 수 있다.

본 발명의 다른 목적에 적합하는 효과는 본 발명에 관한 아래의 설명에 의하여 저절로 명확하게 될 것이다.

제1도 내지 제8도는 본 발명의 유체압 실린더 장치의 제1실시예를 표시하고 있다. 이 유체압 실린더 장치(1)는 제1도에서 알 수 있듯이, 동축형상 또는 직렬로 배치하여 설치된 대소 2개의 실린더 튜우브(4), (6)와, 이들의 실린더 튜우브를 내부가 서로 연결되어 통과하는 상태로 연결하는 고리형상인 연결부재(3)와, 작은 직경의 실린더 튜우브(4)의 끝부분에 부착된 헤드커버(2)와, 큰 직경의 실린더 튜우브(6)의 끝부분에 부착된 로드커버(5)등을 구비하고 있다. 상기한 헤드커버(2)와 연결부재(3)는 여러 개의 제1지지봉(7)에 의하여 연결되고, 또 상기한 연결부재(3)와 로드커버(5)와는 여러 개의 제2지지봉(8)에 의하여 연결되어 있고, 이것에 의하여 작은 직경의 제1실린더(9)와 큰 직경의 제2실린더(10)가 구성되어 있다.

상기한 제1실린더(9) 및 제2실린더(10)의 내부에는 공통된 로드(12)가 끼워져 통과되어 있고, 그 로드(12)의 기초 단부에는 작은 직경의 제1피스톤(13)과 로드커버(5)의 쿠션패킹에 끼워 넣는 쿠션링(14) 등이 끼워 맞추어져 고착되며, 그 로드(12)의 선단은 로드커버(5)를 기밀하게 관통하여 제2실린더(10)밖으로 돌출하고 있다.

상기한 제1피스톤(13)은 작은 직경의 제1실린더(9)내가 단독으로 기밀하게 미끄러져 이동되며, 큰 직경의 제2실린더(10)내는 큰 직경의 제2피스톤(17)과 일체로 되어서 이동하는 것이고, 이것에 의하여 상기한 2개의 실린더(9), (10)의 내부를 상기한 로드(12)와 함께 그 로드의 전체 행정에 대하여 이동자재하게 되어 있다.

상기한 제1피스톤(13)의 외부 둘레에는 실린더 튜우브(4)의 내면에 기밀하게 미끄럼 접합하는 실패킹(seal packing)(13a)과, 실린더 튜우브(4)의 내면 및 제2피스톤(17)의 중심구멍(17b)에 기밀하게 미끄럼 접합하는 실패킹(13b)이 끼워 붙여지며, 상기한 쿠션링(14)에는 제2피스톤(17)에 설치된 걸림편(19)이 끼워맞추어져 걸리는 걸어맞춤홈(15)이 원주방향으로 형성되어 있다.

상기한 큰 직경의 제2실린더(10)의 내부에는 그 제2실린더(10)의 내부만을 기밀하게 미끄러져 이동하는 고리형상인 상기한 제2피스톤(17)이 배치하여 설치되어 있다. 이 제2피스톤(17)은 제2도에 상세한 것을 표시하듯이, 실린더의 축방향으로 위치하는 고리형상인 제1부재(17A) 및 제2부재(17B)로 되어 있고, 이들의 제1부재(17A)와 제2부재(17B)가 원주방향에 등간격으로 배치하여 설치된 여러 개(바람직하게는 3개 또는 4개로 도시예에는 3개 설치되어 있다.)에 부착볼트(18)에 의하여 서로 연결되어 있다.

제5도 내지 제8도에서도 알 수 있듯이, 상기한 제1부재(17A)와 제2부재(17B)와의 사이에 간극에는 상기한 부착볼트(18)와 같은 개수의 원호형상인 상기한 걸림편(19)이 로드(12)의 주위로 링형상으로 배치하고 설치되고, 각각 링의 지름방향으로 변이할 수 있게 되어 있다. 상기한 제1부재(17A)의 중심구멍(17a)은 제1피스톤(13)보다 약간 작은 직경으로 되며, 제2부재(17B)의 중심구멍(17b)은 제1피스톤(13)과 대략 동일 지름으로 되고, 또한 그 중심구멍(17b)의 제1부재(17A)측에 접근한 위치에는 제1피스톤(13)이 걸리는 걸림부(25)가 형성되어 있다.

제2도 및 제7도에서 알 수 있듯이, 상기한 제2부재(17B)의 측면에는 상기한 부착볼트(18)와 같은 개수의 핀부착구멍(20)이 원주방향으로 대략 등간격에서 그 제2부재(17B)를 실린더의 축선방향으로 관통하도록 형성되고, 이들의 각 구멍(20)내로 각각 선단의 캠(24)에 의하여 상기한 걸림편(19)을 걸림홈(15)과 걸어맞추는 위치와 걸어맞춤홈(15)으로부터 벗겨지는 위치로 변이시키는 조작핀(21)이 축방향으로 이동 가능하게 삽입되어 있다. 상기한 캠(24)은 제1부재(17A)측이 점차 작은 직경으로 원뿔형상을 하고 있다.

상기한 각 조작핀(21)은 그 조작핀(21)과 제1부재(17A)의 사이로 쌓아서 설치된 복귀스프링(22)에 의하여 제2부재(17B)측으로 향해서 힘을 더하게 되며, 피스톤(17)이 연결부재(3)로부터 떨어져 있을때(제4도의 상태)는 제7도에 표시하듯이 그 조작핀(21)의 한쪽 끝(21a)이 제2부재(17B)로부터 연결부재(3)측으로 돌출되고, 제6도와 같이 캠(24)이 각 걸림편(19)을 자유하여 걸어맞춤홈(15)으로 끼워 넣고, 또 피스톤(17)이 연결부재(3)에 맞붙어 있을 때(제1도의 상태)는 각 조작핀(21)이 한쪽끝(21a)을 연결부재(3)에 눌려서 제2부재(17B)내로 가라 앉게 하고, 제5도에 표시하듯이, 캠(24)으로 각 걸림편(19)을 걸어맞춤홈(15)으로부터 벗겨지는 위치로 유지하도록 되어 있다.

또 상기한 각 조작된(21)에는 0링(23)이 설치되어 있고, 상기한 바와 같이 피스톤(17)이 연결부재(3)로부터 떨어져 있을 때는 이 0링(23)이 구멍(20)내의 실(seal)부(28)를 폐쇄하여, 제2피스톤의 양쪽실(30a'), (30b)이 그 구멍(20) 및 제1부재(17A)의 중심구멍(17a)을 개재하여 서로 연통하는 것을 방지하고 피스톤(17)이 연결부재(3)에 맞붙였을 때에는 상기한 0링(23)이 실부(28)로부터 떨어지며, 제2피스톤의 양쪽 실(室)(30a'), (30b)을 상기한 구멍(20) 및 제1부재(17A)의 중심구멍(17a)을 개재하여 서로 연결하여 통과시키도록 되어 있다.

상기한 각 부착볼트(18)의 주위로 각각 장착된 코일형상인 누름스프링(26)은 그 양단에 실린더의 축방향으로 연장되는 누름부(26a), (26a)를 보유하고 있고, 이들의 누름부(26a), (26a)가 상기한 걸림편(19)의 외주면에 맞붙임으로써 각 걸림편(19)을 그들이 형성하는 링의 중심으로 향해서 누르고 있다. 또 상기한 각 걸림편(19)의 양단의 캠받침면(19a)은 조작핀(21)의 캠(24)에 맞붙여 있다.

그리고, 상기한 걸어맞춤홈(15), 걸림편(19), 조작핀(21), 누름스프링(26)에 의하여 제1피스톤(13)과 제2피스톤(17)을 연결하는 피스톤 연결기구(27)가 구성되어 있다.

상기한 헤드커버(2)에는 실린더 장치의 헤드실(30a')에 압축공기를 배급하기 위한 제1포토(port)(29a)가 로드커버(5)에는 로드실(30b)에 압축공기를 배급하기 위한 제2포트(29b)가 각각 개설되어 있고 로드커버(5)의 로드실(30b)측의 내부 둘레에는 로드(12)의 행정 종단 근처에 있어서 상기한 쿠션링(14)이 끼워넣는 상기한 쿠션패킹(31)이 부착되어 있다. 또, 상기한 로드실(30b)내에는 제2피스톤(17)을 연결부재(3)측으로 향해서 힘을 더하는 복귀스프링(32)이 겹쳐 설치되어 있다.

또한, 상기의 쿠션링(14)을 생략하여 걸어맞춤홈(15)을 제1피스톤(13)에 설치할 수도 있다.

다음에, 상기한 구성의 유체압 실린더 장치(1)의 작용에 대하여 설명한다. 제1도는, 제1피스톤(13)과 제2피스톤(17)이 복귀 행정 종단에 있는 상태를 표시하고 있다.

이 상태에 있어서는, 제2피스톤(17)이 연결부재(3)에 맞붙어 있으므로, 제7도에 있어서 각 조작핀(21)이 그 단부(21a)를 연결부재(3)에 눌려서 구멍(20)속으로 가라 앉은 위치, 즉 제1부재(17A)측으로 향해서 이동된 위치에 있고, 이 때문에 각 걸림편(19)이 제5도에서도 알 수 있듯이, 그 양단의 캠 받침면(19a)을 조작핀(21)의 캠(24)으로 눌러짐으로써 외측으로 변이하여 걸어맞춤홈(15)으로부터 벗겨지며, 피스톤 연결기구(27)에 의한 피스톤(13),(17)의 연결이 해제되어 있다.

또, 조작핀(21)의 후퇴에 의하여 0링(3)이 실부(28)로부터 떨어지며, 제2피스톤의 양측실(30a'), (30b)이 구멍(20) 및 제1부재(17A)의 중심구멍(17a)을 개재하여 서로 연결하여 통과하고 있다.

제1포토(29a)로부터 헤드실(30a)에 압축공기를 공급함과 아울러 제2포트(29b)로부터 로드실(30b)의 공기를 배출하면, 제1피스톤(13)과 로드(12)가 제1도에 있어서 좌로 움직이지만, 이 이동 행정의 도중까지는 상기한 바와 같이 피스톤 연결기구(27)에 의한 피스톤(13), (17)끼리의 연결이 해제되고, 또한 제2피스톤(17)에는 헤드실(30a)의 유체압이 작용하지 않으므로, 그 제2피스톤(17)은 복귀스프링(32)의 힘의 작용에 의하여 상기한 복귀 행정 종단에 정지된 상태이다.

상기한 제1피스톤13 및 로드(12)의 좌로 이동함에 따라, 제3도에 표시하듯이 제1피스톤(13)이 제2피스톤(17)의 중심구멍(17b)으로 끼우면 실패킹(13b)에 의하여 제1피스톤(13)과 제2피스톤(17)의 사이가 밀봉되고 또한 제1피스톤(13)이 걸림부(25)에 걸려서 그 제2피스톤(17)을 좌방향으로 누름으로써 양쪽 피스톤(13), (17)은 함께 좌로 이동을 개시한다.

상기한 제2피스톤(17)이 좌로 이동을 시작하여 연결부재(3)로부터 멀어지면, 제6도 내지 제8도에 표시하듯이, 각 조작핀(21)이 복귀스프링(22)의 작용력에 의하여 단부(21a)가 제2부재(17B)로부터 돌출하는 방향으로 이동하여, 그 조작핀(21)의 캠(24)이 걸림편(19)의 누름을 해제한다. 이 때문에 누름스프링(26)의 작용력에 의하여 각 걸림편(19)이 실린더의 중심방향으로 변이하여, 쿠션링(14)의 걸림홈(15)과 걸어 맞추게 되고, 이것에 의하여 제1피스톤(13)과 제2피스톤(17)이 서로 연결된다. 이 결가 제1피스톤(13)과 제2피스톤(17) 및 로드(12)는 서로 일체로 되어서 제2실린더내를 더욱 좌로 이동하게 된다.

그리하여 제1피스톤(13)과 제2피스톤(17)이 합체함으로써 피스톤 전체의 압력면적은 확대되고, 제1피스톤(13) 및 제2피스톤(17)의 양쪽으로 헤드실(30a)의 공기압이 작용됨으로써, 로드(12)의 행정 후반에 있어서의 구동력은 커진다.

또, 상기한 제1피스톤(13)이 제2피스톤(17)내로 끼우는 초기의 단계에 한 쪽의 실패킹(13a)이 제1실린더(9)를 밀봉하고, 또한 다른 쪽의 실패킹(13b)이 제2피스톤(17)의 중심구멍(17b)을 밀봉하는 상태로 되는 일이 있지만, 이 경우에도 제2피스톤의 양측실(30a'), (30b)이 서로 연결하여 통과하고 있으므로, 양쪽 실패킹(13a), (13b) 사이의 공기가 봉입되는 일이 없고, 이 때문에 제1피스톤(13)은 완전히 제2피스톤내로 끼워 맞추는 제3도의 위치까지 이동할 수 있고, 또한 그후의 양쪽 피스톤(13), (17)의 이동도 원활하게 실시된다.

그리고, 상기한 양쪽 피스톤(13), (17)이 어느 정도 이동하여 제1피스톤(13)이 제1실린더(9)로부터 멀어지면, 조작핀(21)이 복귀하여 0링(23)이 실부(28)를 폐쇄하므로 양쪽실(30a'), (30b)과의 사이가 차단된다. 이 때문에, 상기한 실(30a')과 하나로 연관된 헤드실(30a)의 압축공기가 로드실(30b)쪽으로 누설되는 일은 없다.

제4도에 표시하듯이, 피스톤(13),(17)과의 구동 행정의 종단근처에 있어서, 쿠션링(14)이 쿠션패킹(31)으로 끼워 맞추면, 로드실(30b)의 배출 공기가 일시적으로 봉입되어서 공기압이 상승하므로, 피스톤(13), (17)이 감소되어서 구동 행정 종단에 완충적으로 정지한다.

다음에, 상기한 제2포트(29b)로부터 로드실(30b)에 압축공기를 공급함과 아울러, 제1포트(29a)로부터 헤드실(30a)의 공기를 배출하면 복귀스프링(32)의 작용력과 로드실(30b)의 공기압에 의하여, 제2피스톤(17)과 제1피스톤(13) 및 로드(12)가 일체로 되어서 복귀 방향(제1도에 있어서의 우방향)으로 이동한다.

상기한 제2피스톤(17)이 그 복귀 행정 종단에 있어서 연결부재(3)에 맞붙으면, 각 조작핀(21)이 그 연결부재(3)에 눌려서 구멍(20)속으로 가라 앉으며, 캠(24)에 의하여 각 걸림편(19)이 확대되는 방향으로 눌러짐으로써, 피스톤 연결기구(27)에 의한 피스톤(13), (17)의 연결이 해제된다. 따라서 제2피스톤(17)은 제2실린더(10)의 우단의 복귀측 단부에 정지하지만, 제1피스톤(13)과 로드(12)와는 로드실(30b)의 압축공기에 의하여 복귀 행정 종단까지 이동한다. 이 때, 조작핀(21)의 후퇴에 의하여 0링(23)이 실부(28)를 개방하고, 실(30a'), (30b)이 서로 연결하여 통과함으로써, 제1피스톤(13)의 제2피스톤(17)으로부터의 분리는 원활하게 실시된다.

그리하여 상기한 제1실시예는 로드(12)의 구동 행정 후반에, 제1피스톤(13)과 제2피스톤(17)이 합체하여 압력면적이 확대함으로써, 구동 행정 후반에 있어서의 로드(12)의 구동력은 커진다.

또, 상기한 실린더 장치(1)는 제1피스톤(13)이 고리형상인 연결부재(3)를 통과하여 대소 2개의 실린더(9), (10)내를 이동하는 구성이므로, 각 피스톤이 각각 1개의 실린더내 밖에 이동할 수 없는 종래의 탠덤형 유체압 실린더 장치에 비하여, 로드의 행정을 동일하게 한 경우의 축방향 길이를 대단히 짧게 할 수 있고, 이 결과 유체압 실린더 장치(1)를 소형화할 수 있다.

더욱이 제1실린더(9)와 제2실린더(10)의 축방향 길이의 비를 바꿈으로써 로드(12)의 전체의 행정을 바꾸지 않고 큰 구동력이 출력되는 행정의 범위를 바꿀 수 있다.

제9도 및 제10도는 본 발명의 제2실시예를 표시하는 것이고, 이 제2실시예의 유체압 실린더 장치(36)는 주로 2개의 피스톤(13), (40)을 연결하기 위한 연결기구가 상기한 제1실시예와는 상위하고 있다.

즉, 상기한 실린더 장치(36)는 쿠션링(37)의 외주에 원주방향으로 형성된 걸어 맞춤홈(38)을 구비하고 그 걸어맞춤홈(38)의 양측벽(38a), (38a)은 홈밑쪽의 폭이 점차 좁게 되는 방향으로 경사하고 있다.

또한 고리형상인 제2피스톤(40)의 내부에는 고리형상인 연결부재(41)측으로 향해서 연장되는 슬리브형상인 볼홀더(42)가 있다. 그 볼홀더(42)에는 원주방향에 등간격으로 3개 또는 4개(도시된 예는 3개)의 볼구멍(43)이 형성되며, 각 볼구멍(43)내로 걸림수단의 볼(44)이 볼홀더(42)의 직경방향으로 이동이 가능하도록 끼워져 있다. 또한 상기한 볼홀더(42)의 볼구멍(43)보다 연결부재(41)측으로 접근한 외주면에 정지링(45)이 끼워 붙여져 있다.

상기한 볼홀더(42)의 외주에는 상기한 볼(44)을 걸어맞춤홈(38)내로 억누르기 위한 슬리브형상인 볼누름(47)이 볼홀더(42)의 축방향으로 이동이 가능하게 끼워 넣고, 이 볼누름(47)은 제2피스톤(40)의 사이로 겹쳐 설치된 누름스프링(48)에 의하여 연결부재(41)측으로 향해서 힘을 더하며, 상기한 정지링(45)으로 걸림으로써 빠져 나감이 방지되도록 되어 있다.

그리고, 상기한 걸어맞춤홈(38), 볼(44), 볼누름(47) 및 누름스프링(48)에 의하여 피스톤 연결기구(49)가 구성되어 있다.

또, 상기한 연결부재(41)에는 제2실린더(10)의 내부의 헤드측의 실(30a')을 외기로 연결하여 통과시키는 유로(53)가 설치됨과 아울러 상기한 실(30a')과 유로(53)의 사이의 밸브실(54)내로 이들의 실(30a')과 유로(53)을 횡단하는 밸브부재(51)가 밸브스프링(52)의 작용력에 의하여 선단이 제2피스톤(40)측으로 돌출하도록 설치되어 있다. 또한, 도면중(56)은 밸브부재(51)의 배후의 밸스 스프링(52)이 수용된 실과 외부를 연결하여 통과하는 호흡용의 구멍이다.

상기한 제2실시예에 있어서의 상기 이외의 구성은 실질적으로 제1실시예와 동일하므로, 도면의 주요한 동일 장소에 동일한 부호를 붙여서, 상세한 설명은 생략한다.

상기한 제2실시예의 실린더 장치에 있어서, 제9도에 표시하듯이 제2피스톤(40)이 복귀 행정 종단에 있을 때는 그 제2피스톤(40)이 복귀스프링(32)의 작용력에 의하여 연결부재(41)에 맞붙여 있으므로, 볼누름(47)도 연결부재(41)에 누르게 되어서 누름스프링(48)의 작용력에 항거하여 후퇴하여 볼(44)을 자유하고 있다. 따라서 대소 2개의 피스톤(13), (40)은 서로 결합되어 있지 않다.

또, 상기한 밸브부재(51)가 제2피스톤(40)에 눌려 후퇴함으로써 유로(53)를 개방하고 있으므로, 제2실린더(10)의 내부의 실(30a')은 상기한 유로(53)를 개재하여 대기에 연결하여 통과하고 있다.

이 상태에서 상기한 제1피스톤(13)이 좌로 이동되고, 제9도에 표시하듯이 제2피스톤(40)에 기밀하게 맞붙인 후, 그 제2피스톤을 좌방향으로 이동시켜서 연결부재(41)로부터 이간시키면, 제10도에 표시하듯이, 볼누름(47)이 스프링(48)의 작용력에 의하여 전진되며, 각 볼(44)을 로드(12)의 중심으로 향해 밀어서 쿠션링(37)의 걸어맞춤홈(38)과 걸어 맞추기 위하여 상기한 제1피스톤(13)과 제2피스톤(40)과는 일체로 결합된다. 그리고, 그 상태에서 양쪽 피스톤(13), (40)과 로드(12)와는 제2실린더(10)의 단부로 이동한다.

이 때, 상기한 바와 같이 제2실린더(10)의 내부의 실(30a')이 유로(53)를 개재하여 대기로 개방하고 있으므로, 제9도의 상태에서 제2피스톤(40)과 제1피스톤(13)의 이동은 원활하게 실시된다.

그리고, 양쪽 피스톤(13),(40)이 합체하여 이동되고, 상기한 제2피스톤(40)이 연결부재(41)로부터 멀어짐과 아울러, 제1피스톤(13)이 제1실린더(9)로부터 제2실린더(10)내로 이동하면, 상기한 밸브부재(51)가 밸브스프링(52)의 작용력으로 전진하며, 유로(53)를 폐쇄하여 헤드실(30a)을 대기로부터 차단한다. 이 때문에 헤드실(30a)내의 압축공기의 누설을 발생시키는 일이 없다.

또, 로드실(30b)에 압축공기를 공급하고, 헤드실(30a)의 공기를 배출하면, 상기 한 양쪽 피스톤(13), (40) 및 로드(12)는 일체로 되어서 복귀한다.

그리고 제9도에 표시하듯이, 제2피스톤(40)이 그 복귀측 단부에 있어서 연결부재(41)와 맞붙으면, 볼누름(47)이 그 연결부재(41)에 눌려서 후퇴되며, 볼(44)의 누름을 해제하므로, 계속되는 로드(12) 및 제1피스톤(13)의 복귀에 의하여 각 볼(44)이 경사벽(38a)에 따라서 걸어맞춤홈(38)으로부터 빠져나가며, 양쪽 피스톤(13), (40)의 연결은 해제된다. 따라서, 제2피스톤(40)은 연결부재(41)와 맞붙은 위치인 복귀측 단부에 정지되고, 제1피스톤(13)은 로드(12)와 함께 복귀 행정 종단까지 이동한다.

또, 상기한 제2피스톤(40)이 연결부재(41)와 맞붙기 직전에 그 제2피스톤(40)이 밸브부재(51)를 누름하여 유로(53)를 개방시키므로, 제2실린더(10)의 헤드측의 실(30a')은 대기로 연결하여 통과한다. 이 때문에, 제2피스톤(40)이 상기한 복귀측 단부에 아직 도달하여 있지 않는 동안에 제1피스톤(13)이 작은 직경의 실린더튜우브(4)에 기밀하게 끼워 맞추어도, 양쪽 피스톤(13), (40) 사이의 부분이 밀봉되는 일이 없고, 이 결과 제2피스톤(40)은 확실하게 복귀측 단부으로 도달할 수 있고, 제1피스톤(13)도 행정 마지막을 향해서 확실하게 이동할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 유체압 실린더 장치는 로드의 구동 행정 후반에 있어서 2개의 피스톤이 합체하며, 압력면적이 확대하므로, 로드의 구동 행정 후반의 구동력을 크게 할 수 있다.

또, 작은 직경의 제1피스톤이 대소 2개의 실린더내를 이동할 수 있도록 되어 있고, 그것이 큰 직경의 실린더내를 이동할 때 큰 직경의 제2피스톤과 결합하는 구성이므로, 각 피스톤이 각각 1개의 실린더내 밖에 이동할 수 없는 탠덤형 유체압 실린더 장치에 비하여 로드의 행정을 동일하게 한 경우의 축방향 길이를 대단히 짧게 할 수 있고, 이결과 유체압 실린더 장치를 소형화할 수 있다.

Claims (6)

1. 연결부재를 개재하여 동일한 축형상 또한 상호 연결하여 통과된 상태로 연결된 작은 직경의 제1실린더(9) 및 큰 직경의 제2실린더(10)와, 상기한 양쪽 실린더내에 공통으로 끼워서 통하는 로드(12)와, 상기한 로드의 한쪽 끝에 상기한 2개의 실린더의 내부를 그 로드와 함께 그 로드의 전체 행정(stroke)에 대해서 이동하도록 부착되어 있고, 상기한 제1실린더(9)의 내부는 단독으로 유체가 긴밀하게 미끄러져 이동되고, 제2실린더(10)의 내부는 큰 직경의 제2피스톤과 일체로 되어서 이동하는 작은 직경의 제1피스톤과, 상기한 제2실린더(10)의 내부에 그 제2실린더(10)속만을 미끄러져 이동이 자유롭게 되도록 배치하여 설치되며, 상기한 제1피스톤(13)과 서로 결합 및 분리가 자유롭게 되어 있는 큰 직경의 상기한 제2피스톤과, 상기한 제2피스톤(17)을 제2실린더(10)내의 복귀측 단부로 향해서 작용하는 힘더함장치와, 상기한 제1피스톤(13)이 제2실린더(10)내를 이동할 때에 그 제1피스톤(13)과 제2피스톤(17)을 서로결합하는 피스톤 연결기구와; 상기한 제2피스톤(17)이 복귀측 단부에 있을 때는 제2실린더(10)에 있어서의 헤드측의 실을 외부에 개방하고, 상기한 제2피스톤(17)이 복귀측 단부로부터 멀어지면 상기한 실을 외부로부터 차단하는 밸브장치 등을 보유하는 것을 특징으로 하는 유체압 실린더 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기한 피스톤 연결기구와, 제1피스톤(13)측에 원주방향으로 형성된 걸어맞춤홈(15)과, 제2피스톤(17)측에 상기한 로드를 둘러싼 링형상으로 배치하여 설치되고, 링의 지름방향으로 변이함으로써 상기한 걸어맞춤홈(15)에 걸거나 분리가 자유로운 여러 개의 걸림편과; 상기한 각 걸림편을 걸어맞춤홈(15)과 걸어 맞추는 방향으로 작용하는 스프링장치와, 상기한 각 걸림편을 상기한 걸어맞춤홈(15)과 걸어 맞추는 걸어맞춤 위치와 걸어맞춤홈(15)으로부터 벗겨지는 자유위치로 변이시키는 캠장치로써, 상기한 제2피스톤(17)이 제2실린더(10)내의 복귀측 단부에 있을 때는 상기한 각 걸림편을 상기한 자유위치로 유지하고, 로드의 구동 행정의 도중에서 상기한 제1피스톤(13)이 제2피스톤(17)에 걸려서 그 제2피스톤(17)을 이동시키면 상기한 각 걸림편을 상기한 걸어맞춤 위치로 변이시키도록 되어 있는 상기한 캠장치로 되어 있는 것을 특징으로 하는 유체압 실린더 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기한 캠장치가 핀으로 형성되어 있고, 그 핀이 상기한 제2피스톤(17)에 설치된 핀의 부착구멍 속으로 일부가 돌출하는 상태로 부착되며, 그 제2피스톤(17)이 제2실린더(10)내의 복귀측 단부에 있어서 상기한 연결부재와 맞붙으면 그 연결부재에 눌려 후퇴함으로써 상기한 각 걸림편을 상기한 자유위치로 변이시켜, 상기한 제2피스톤(17)이 연결부재로부터 멀어지면 그 제2피스톤(17)으로부터 돌출하는 위치로 복귀하여 상기한 각 걸림편을 걸어맞춤 위치로 변이시키는 구성인 것을 특징으로 하는 유체압 실린더 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기한 핀이 상기한 밸브장치를 겸하고 있고, 상기한 핀의 부착구멍의 실(seal)(28)부에 접합되고 분리하는 0링을 보유하며, 그 핀이 제2피스톤(17)이 복귀측 단부에 있어서 연결부재에 눌려서 후퇴하면, 상기한 0링이 실부로부터 멀어져서 상기한 실을 외부에 개방하고 제2피스톤(17)이 연결부재로부터 멀어져서 그 핀이 복귀하면 상기한 0링이 실부(28)와 맞붙여 상기한 실을 외부로부터 차단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 유체압 실린더 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기한 피스톤 연결 기구가 제1피스톤(13)측에 원주방향으로 형성된 걸어맞춤홈(15)과, 제2피스톤(17)에 부착된 볼홀더(42)에 유지되어 있고, 상기한 걸어맞춤홈(15)에 걸거나 분리가 자유로운 여러개의 볼과, 상기한 볼홀더(42)의 외주에 미끄러져 이동이 자유롭게 끼워 맞추어지고, 상기한 볼을 상기한 걸어맞춤홈(15)에서의 걸어맞춤상태로 유지하는 유지위치와, 걸어맞춤상태에서의 유지로부터 해방되는 자유위치의 사이를 변이자재로서 상기한 제2피스톤(17)이 복귀측 단부에 있어서 상기한 연결부재와 맞붙으면 상기한 자유위치로 변이되며, 상기한 제2피스톤(17)이 상기한 연결부재로부터 멀어지면 상기한 유지위치로 변이하는 슬리브형상인 볼누름과, 상기한 볼누름을 상기한 유지위치로 향해서 작용하는 스프링장치 등으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유체압 실린더 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기한 밸브장치가 연결부재에 설치되어 있고 그 밸브장치가 제2실린더(10)내의 상기한 헤드측의 실과 외부를 연결하는 밸브실 및 유로를 보유함과 아울러, 그 밸브실내로 상기한 유로를 개폐하는 밸브부재를 보유하며, 그 밸브부재는 일부를 상기한 헤드측실내로 돌출시켜 스프링으로 그 돌출방향에 힘을 더해서, 상기한 제2피스톤(17)이 그 밸브부재를 밀면 상기한 유로가 개방되고, 밸브부재를 해방하면 상기한 유로가 닫히게 되어 있는 것을 특징으로 하는 유체압 실린더 장치.