KR100207866B1 - 유체 파워 실린더 - Google Patents

Abstract

유체 파워 실린더는 피스톤 로드의 각주체 단면형상의 안내부가 진행하는, 말단에 배열된 피스톤 로드 안내장치를 포함한다. 정반대로 마주한, 상기 안내부의 두 각주체 측면 에지들이 복수의 안내 롤러들의 연장 안내 홈과 원주결합되어, 상기 각주체 측면 에지들에 측방으로 인접한, 상기 안내부의 표면부들이 상기 안내 홈의 플랭크에 의해 지지된다.

Description

유체 파워 실린더

본 발명은 실린더의 단부에 배열된 피스톤 로드 안내장치를 포함하는 유체 파워 실린더에 관한 것으로서, 더 상세히는 피스톤 로드의 다각형 단면형상의 안내부가 피스톤 로드 안내장치를 통해 연장되고, 상기 피스톤 로드 안내장치가 상기 피스톤 로드에 측방으로 인접한 기초부를 포함하며, 상기 피스톤 로드와 구름결합하는 안내 롤러 배열부가 회전장착되어 상기 피스톤 로드를 횡방향으로 지지하고 피스톤 로드의 축선을 중심으로한 회전을 저지하게끔 되어 있는 피스톤 로드 안내장치를 포함하는 유체 파워 실린더에 관한 것이다.

이러한 유형의 파워 실린더가 독일 실용신안 29,507,688. 7호에 기재되어 있다. 이 파워 실린더는 두개의 구석 단면부를 확립하게끔 평면의 원형 피스톤 로드를 갖는다. 피스톤 로드를 횡방향으로 지지함에 있어서는 상기 피스톤 로드의 원형의 원통형 단면부와 협동하는 볼 베어링통이 실효적이다. 추가로 제공된 안내 롤러 배열부는 기초부상에 회전가능하게 장착된 안내 롤러를 포함하며, 이 안내 롤러가 상기 피스톤 로드상의 평면위에서 진행한다. 이 안내 롤러는 피스톤 로드를 횡방향으로 지지하는 것 외에 피스톤 로드의 회전을 저지하는 것에도 관여한다.

하지만, 작동중 피스톤 로드가 큰 토오크에 구속될때 종종 안내 롤러가 그러한 토오크를 감당하지 못하는 경우가 있다. 따라서, 종래의 파워 실린더는 피스톤 로드상에 작용하는 토오크 부하가 작은 경우에만 적합하다.

상기의 문제점을 감안하여, 본 발명은 피스톤 로드를 횡방향으로 만족하게 지지되고, 큰 토오크 부하에 대해서도 피스톤 로드의 회전을 저지하는 유체 파워 실린더를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

제1도는 제2도의 I-I선에서 취한 유체 파워 실린더의 제1 실시예의 종단면도.

제2도는 제1도의 II-II 선에서 취한 제1도의 파워 실린더의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 파워 실린더 8 : 피스톤 로드

12 : 종축선 15 : 안내부

17 : 기초부 22,22' : 각주체 측면 에지

23 : 안내면 24, 25, 24', 25' : 안내 롤러

28 : 안내 홈

이러한 과제를 달성하기 위해, 본 발명에서는 적어도 피스톤 로드의 안내부가 각주체 형상(prismatic configuration)을 가져, 두 각주체 측면 에지들이 안내 롤러 배열부와의 협동을 위한 안내부를 한정하는 상기 피스톤 로드의 종축선에 대해 서로 정반대로 마주하고, 상기 안내 롤러는 각 각주체 측면 에지와 원주결합하게끔 되어 있는 연장 안내 홈을 가지며, 이로 인해 각주체 표면부, 즉 양쪽에서 각주체 측면 에지에 측방으로 인접하여 서로 각을 이루며 수렴하는 안내부 표면이 상기 안내 홈의 플랭크에 의해 지지된다.

이 때문에, 상기 피스톤 로드는 각주체 안내부의 정반대로 마주한 측면 부분들에 맞닿아 진행하는 안내 롤러들에 의해 횡력에 관해서 신뢰성 있게 지지된다. 또한, 측면 에지들을 갖는 각주체 안내부가 안내 홈과 맞물려 상기 안내 홈의 플랭크가 각주체 측면 에지들에 세로로 인접한 각주체 표면과 접촉하여 협동하므로, 정렬된 안내 롤러들의 면에 직각으로 만족한 지지작용이 얻어진다. 또한, 이렇게 이루어진 맞물림 결합에 의해, 안내부가 원주방향으로 확실히 지지되어 큰 토오크 부하에 있어서도 피스톤 로드의 회전운동이 저지된다. 피스톤 로드 전체를 각주체 형상으로 구성한다고 해도, 실린더 단부판을 통과하는 피스톤 로드의 부분을 적정 형상의 밀봉링으로써 밀봉할 수가 있어서 누설의 염려는 없다.

비록 독일 특허공보 3,820,333 A1호가 진동 댐퍼의 피스톤 로드를 지지하기 위한 안내 롤러를 이미 기재하고 있지만, 이 경우에는 피스톤 로드가 원형 단면을 갖고 있어서 회전 저지의 효과가 없다.

유럽 특허공보 0 346 716 B1 호에 기재된 유체 파워 실린더의 경우에는, 하우징에 지지되어 피스톤 로드의 세로 홈에서 진행하는 베어링 볼에 의해 횡방향의 지지와 피스톤 로드의 회전 저지효과가 얻어진다. 하지만, 이 경우에는 피스톤 로드의 단면 형상으로 인해, 유체 파워 실린더의 유체 손실을 방지하는데 필요한 밀봉이 손상된다.

본 발명에 따르면, 두 각주체 측면 에지들중 하나 이상에, 상기 피스톤 로드의 길이방향으로 서로 간격을 두어 배열한 복수의 안내 롤러들을 설치하는 것이 유리하다. 이렇게 하면, 고부하에 대해서도 피스톤 로드를 지지할 수 있어 주축길이에 따른 횡방향 지지작용이 얻어진다.

본 발명의 바람직한 구성에 따르면, 두 각주체 측면 에지들중 하나 이상은 축방향으로 서로 간격을 두고 배열된 두 롤러들과 협동하는 반면에, 반대편의 각주체 측면 에지는 바람직하게는 두개의 다른 안내 롤러들 사이의 세로부분에서 거의 중앙으로 상기 피스톤 로드에 맞닿아 진행하는 하나의 안내 롤러와만 협동한다.

또한, 본 발명에 따르면, 양쪽의 각주체 측면 에지들과 협동하는 둘 또는 그 이상의 안내 롤러들을 각각 포함하며, 이 안내 롤러들은 서로 간격을 두고서 상기 피스톤 로드의 길이방향으로 배열된다. 바람직하게는, 두 각주체 측면 에지들의 안내 롤러들은 짝으로 이루어져 서로 마주하도록 배열되며, 힘을 받는 부분은 상기 피스톤 로드의 종축선에 대해 직각이 된다.

상기 안내 롤러들은 바람직하게는 감마 베어링 수단의 형태이므로, 무거운 횡방향의 힘이 작용한다고 해도 베어링에서 감마작용, 즉 자유로이 진행하는 지지작용이 확립된다.

각각, 독립적으로 회전이 가능한 두개의 롤러 유니트들을 가지며, 이들 롤러 유니트가 각자의 각주체 측면 에지의 두 안내면들중의 하나 위에서 각각 진행하도록, 상기 안내 롤러들을 쉽게 다수의 부분 롤러들로 할 수도 있다. 또한, 바람직하게는 각 안내 롤러의 롤러 유니트들의 회전 축선을 일치시킴으로써 공통 베어링 축선상에서 지지작용이 가능하다.

안내부의 바람직한 단면형상을 정사각형 형상이다.

특히, 중량을 줄이기 위해, 상기 피스톤 로드를 적어도 안내부에 인접한 중공체로서 구성할 수도 있다.

이하, 첨부도면과 관련하여 두 실시예를 참조하면서 본 발명을 더 상세히 설명한다.

파워 실린더(1)는 실린더 배럴(3)과, 단부들에서 상기 실린더 배럴을 차단하는 단부판들(베어링 단부판(4) 및 말단 단부판(4'))을 포함한다.

실린더 배럴(3)의 내부에는, 축방향의 미끄럼 이동을 위해 피스톤(5)이 장착되어 있다. 이 피스톤에 의해 밀봉방식의 두 작동 스페이스(6 및 6')로 서로 분할된다. 미끄럼이동으로써 피스톤(5)을 종방향으로 이동시키기 위해, 각각의 작동 스페이스(6 및 6')에는 구동 유체(이 경우, 압축공기)를 공급하고 방출하는 유체관(7 및 7')이 연합 단부판(4 및 4') 내로 확장하여 개구되어 있다.

상기 피스톤(5)상에는 하우징(2)의 종방향으로 연장하여 피스톤 로드(8)가 부착되어 있다. 상기 피스톤 로드의 종축선(12)은 파선으로 나타냈다. 이 종축선은 베어링 단부판(4)을 통해 축방향으로 뻗는다. 하우징(2)의 외측에 위치한 피스톤 로드부는 이동부재를 부착하는데 유용하다. 이 때문에, 상기 피스톤 로드(8)가 피스톤(5) 반대편의 측단부에 적정 부착 어댑터(11)를 갖는다.

상기 피스톤 로드(8)의 맞은 편에는, 유체 말단위치 감쇠를 위해 상기 말단 단부판(4')과 협동하게끔 되어 있는 대시포트 피스톤(13 : dashpot piston)을 상기 피스톤(5)이 지지하고 있다. 상기 말단 단부판(4')을 통해 연장되는 연속 피스톤 로드를 제공하는 것도 가능하다.

피스톤 로드(8)가 통과하는 하우징(2)의 단부측에는 피스톤 로드 안내장치(14)가 제공되며, 이 피스톤 로드 안내장치를 통해 피스톤 로드(8)의 길이단면(즉, 안내부(15))이 연장된다.

상기 피스톤 로드 안내장치(14)는 피스톤(5) 상의 유체작용으로 수행되는 축방향 이동중에 피스톤 로드(8)를 안내하고 측면으로 지지하며, 이와 동시에 피스톤 로드(8)의 회전이 저지된다. 즉, 하우징(2)에 대해서 그의 종축선(12)을 중심으로한 회전이 방지된다. 이와 같은 방식 때문에, 피스톤 로드(8)가 무거운 횡방향의 부하 및/또는 토오크를 받을 때에도, 유체 파워 실린더는 정확한 위치조정을 요하는 작동을 고도의 정확도로 수행하게 된다.

상기 피스톤 로드 안내장치(14)는 하우징(2)에 고정이음된 기초부(17) 상에 회전용으로 장착된 안내 롤러 배열부(16)를 포함한다. 상기 기초부(17)는 실린더 배럴(3) 또는 하우징(2) 상에 축방향으로 장착된다. 본 발명의 실시예에서는, 상기 기초부가 동시에 베어링 단부판(4)을 이루는 말단벽(18)을 갖는다.

본 발명의 작동예에 있어, 상기 기초부(17)는 안내 롤러 배열부를 수용하고 이 안내 롤러 배열부를 먼지로부터 보호하기 위한 편의수단을 제공하는 하우징 형태로 구성된다.

적어도 피스톤 로드의 안내부(15)가 각주체 형상을 갖는다. 바람직하게는, 상기 피스톤 로드(8) 전체가 각주체 형상을 갖는다. 이의 단면 형상은 제2도에 잘 도시된 바와 같이 정사각형의 외형을 갖는 정각주체로서 구성하는 것이 바람직하다.

안내부(15)를 이루는 각주체는 종축선(12)에 나란하게 연장되는 복수의 측면 에지들을 갖는다. 이러한 각주체 측면 에지들(22 및 22') 중 둘 이상은 피스톤 로드(8)의 종축선(12)을 횡단하여, 즉 가로질러 정반대 관계에 있다. 이들 에지들은 축방향과 반경방향으로 연장되는 공통의 안내면(23 : 제2도 참조) 내에서 연장된다.

상기 각주체 측면 에지들(22 및 22') 각각에 하나 이상의 안내 롤러(24, 25 ; 24', 25')가 제공된다. 이들 롤러는 상기 안내면(23)에 대해 직각으로 연장한 회전 축선(26)을 갖고서 기초부(17) 상에 회전가능하게 장착된다. 이들 안내 롤러(24, 25 ; 24',25')는 안내부(15)에 인접한 부분에 배열되고, 바람직하게는 상기 기초부(17)내의 공통의 하우징 체임버(27) 내에 배열되며, 이 하우징 체임버를 통해서도 상기 안내부(15)가 연장된다. 이렇게 하여, 상기 안내부(15)의 두 각주체 측면 에지들(22 및 22')이 반대편의 안내 롤러(24, 25 ; 24', 25')에 의해 반경방향으로 작용한다.

안내 롤러(24, 25 ; 24', 25') 각각은 반경방향으로 개구된 원주 안내홈(28)을 외주에 갖는다. 이 홈은 각주체 측면 에지(22 및 22')와 같은 동일한 안내면(22 및 22')에서 확장한다. 각주체 측면 에지(22 및 22') 각각은 연합한 안내 롤러(24, 25 ; 24', 25')의 안내홈(28)에 끼워맞춰진다.

편평한 두 각주체 측면들은 바람직하게는 각 각주체 측면 에지들(22, 22')에서 직각으로 수렴한다. 각 각주체 측면 에지들(22, 22')에 바로 인접한, 상기 각주체 측면 에지들(33, 34 ; 33', 34')의 표면에 함께 직각으로 수렴하는 안내면(35)을 이루고, 보완형상을 가진, 홈 플랭크(32)가 상기 안내 롤러(24, 25 ; 24', 25')와 협동한다. 따라서, 피스톤 로드(8)에 대한 횡방향 지지작용 및 회전 저지효과(각 안내홈(28)과 안내면(35)의 반경방향 결합에 의함)가 발생한다. 상기 안내면(35)에 수직한 선이 세로 축선(12)에 교차하지 않아서, 상기 피스톤 로드(8)가 토오크에 구속될 때, 대응하여 정렬된 안내면(35)이 연합한 홈 플랭크(32)에 맞닿아 스러스트를 일으켜 그 홈 플랭크에 의해 지지된다.

바람직하게는, 하나 이상의 각주체 측면 에지(22')와 둘 이상의 안내 롤러(24', 25')가 협동하는 것이 적합하다. 상기 안내 롤러들은 피스톤 로드(8)의 종방향으로 거리를 두고서 배열된다. 피스톤 로드(8)에 대해 유발된 횡방향 지지효과로 인하여 특히 피스톤 로드(8)의 굽힘이 방지된다. 바람직하게는 이러한 관점에서, 피스톤 로드 안내장치(14)는 실질적으로 안내면(23)에서 피스톤 로드(8)에 작용하는 횡방향의 힘이 둘 이상의 안내 롤러(24', 25')에 의해 작용된 각주체 측면 에지(22') 쪽으로 실질적으로 작용하게끔 정렬된다.

특히, 횡방향 힘의 발생방향이 일반적으로 임의의 변화에 구속되지 않을때에는 맞은편의 각주체 측면 에지(22)에 일 안내 롤러(36 : 제1도에서 일점쇄선으로 나타낸 부분)만을 제공하는 것으로도 충분하다. 이 안내 롤러는 바람직하게는 다른 각주체 측면 에지(22')와 협동하는 두 안내 롤러들(24', 25') 사이에서 뻗는 축방향 중간부에서 안내부(15)에 작용한다. 단일의 안내 롤러(36)는 이 경우 바람직하게는 각 중간부의 중앙에 배치된다.

하지만, 다른 각주체 측면 에지(22)가 복수의 안내 롤러, 특히 자신(에지 : 22)과 협동하는 두개의 안내 롤러(24, 25)를 갖게끔 구성하는 것이 바람직하다(제1도 참조). 이러한 관점에서 바람직하게는 양쪽의 각주체 측면 에지의 안내 롤러들은 종축선(12)을 가로질러 짝(24, 24' ; 25, 25')으로 서로 마주하게끔 배치된다. 이 때문에 상기 안내부(15)가, 축 방향으로 떨어져 있는 두 지점의 적소에서 비가동적으로 클램프된다. 짝(24, 24' ; 25, 25')으로 이루어진 각 안내 롤러의 회전 축선들(26)은 공통 베어링면에서 상기 종축선(12)에 직각으로 서로 평행하게 정렬된다.

고부하에 대해서도 지지능력을 갖게 하면서도 동시에 마찰을 최소화 하기 위해, 상기 안내 롤러들(24, 24' ; 25, 25')은 도시한 작동예에 있어 감마 베어링장치의 형태로 구성된다. 이들 각각은 위쪽에서 독립적으로 회전이 가능한 공축의 롤러 유니트들(38)과 함께 기초부(17)에 고정된 베어링 핀(37)을 포함한다.

각각의 롤러 유니트(38)는 단순도식으로 나타낸 링형 감마 베어링 또는 롤링 요소 배열부(42)에 의해 상기 베어링 핀(37) 위에 회전가능하게 장착된 외부 안내링(41)을 갖는다. 특히, 볼 또는 롤러 또는, 각각, 니들을 롤링 요소로서 이용할 수가 있다. 모든 힘들을 고려하여, 바람직하게는, 조합 레이디얼 및 엑시얼 베어링 배열부가 기용된다.

각 안내 롤러(36)의 두 롤러 유니트(38) 사이의 중간부에는 안내홈(28)이 각각 제공된다. 안내 홈 이라는 용어는 여기서는 동일 구성의 것과는 무관하게 안내작용을 하는 원주방향으로 뻗는 하나 이상의 리세스의 의미에서 말한 것이다.

안내 롤러들(24, 25 : 24', 25') 또는 롤러 유니트들(38)을 안내부(15)의 실제 외형에 맞게끔 그 위치를 조정하거나 정렬할 수도 있으며, 특히 조건에 따라 그 활동을 조정하는 것이 가능하다.

도시한 작동예의 피스톤 로드(8)는 중실체이다. 하지만, 피스톤 로드의 내부형상을 외형에 대응시켜 중공체로서 구성하는 것도 가능하며, 바람직하게는 각주체로 구성하는 것이 좋다(제2도의 파선부분(43) 참조).

본 발명의 실시예의 파워 실린더(1)는 복동 실린더이다. 따라서, 베어링 단부판(4)에 인접한 작동 스페이스(6)에 작동중 압력하의 유체가 배출된다. 베어링 단부판(4)에서 피스톤 로드(8)가 통과하게 되는 개구(44)를 통해 유체가 배출되는 것을 막기 위해, 상기 베어링 단부판(4)에는 바람직하게는 립 밀봉 링 또는 그루우브 링 형태의 밀봉 링(45)을 설치하여 피스톤 로드(8)를 그 밀봉 접촉부로써 에워싸게 한다. 상기 밀봉 링의 외형은 바람직하게는 원형이다. 바람직하게는, 상기 피스톤 로드(8)와 결합되는 밀봉부(46)는 각주체 피스톤 로드(8)의 외형에 대응하는 주변형상을 갖는다.

본 발명의 실시예의 기초부(17)는, 하우징 체임버(27)를 포함하며 말단벽(18, 18')에 의해 그 양단부가 차단되는 중앙부(47)를 가진다. 피스톤(5)에 대면하는 상기 말단벽(18)이 동시에 베어링 단부판(4)을 이룬다. 자신을 통해 연장되는 피스톤 로드(8)를 가지며, 또한 어태치 먼트 어댑터(11)에 대면하는 타방의 말단벽(18')에는, 적당하다면, 상기 피스톤 로드(8)와 밀봉접촉하여, 안내 롤러(24, 25 ; 24', 25')를 수용하는 상기 하우징 체임버(27)내로 먼지가 들어오는 것을 막는 밀봉장치(49)를 제공하는 것이 가능하다.

상기 기초부(18)는 그 강도로 인해 임의 지지 구조물을 장착하는데 적당하다. 따라서, 바람직하게는 상기 기초부(17)에는 부착용의 적정 고정수단 또는 어댑테이션(48)이 고정 볼트가 삽입되는 구멍을 통해 설치된다.

본 발명에 의하면, 적어도 피스톤 로드의 안내부가 각주체 단면형상을 가져 두 각주체 측면 에지들이 안내 롤러 배열부와의 협동을 위한 안내부를 한정하는 상기 피스톤 로드의 종축선에 대해 서로 정반대로 마주하고, 상기 안내 롤러는 각 각주체 측면 에지와 원주결합하게끔 되어 있는 연장 안내 홈을 가지며, 이로 인해 각주체 표면부, 즉 양쪽에서 각주체 측면 에지에 측방으로 인접하여 서로 각을 이루며 수렴하는 안내부 표면이 상기 안내 홈의 플랭크에 의해 지지되므로, 피스톤 로드가 횡방향으로 지지되어 큰 토오크 부하에서도 중심축선을 중심으로한 피스톤 로드의 회전이 저지된다.

Claims (11)

1. 피스톤 로드 안내장치를 포함하는 유체 파워 실린더로서, 피스톤 로드의 다각형 단면형상의 안내부가 피스톤 로드 안내장치를 통해 연장되고, 상기 피스톤 로드 안내장치가 상기 피스톤 로드에 측방으로 인접한 기초부를 포함하며, 상기 피스톤 로드와 구름결합하는 안내 롤러 배열부가 회전장착되어 상기 피스톤 로드를 횡방향으로 지지하고, 축선을 중심으로 한 상기 피스톤 로드의 회전을 저지하게 끔 되어 있는 유체 파워 실린더에 있어서, 적어도 상기 피스톤 로드의 안내부가 각주체 단면형상을 가져, 두 각주체 측면 에지들이 안내 롤러 배열부와의 협동을 위한 안내부를 한정하는 상기 피스톤 로드의 종축선에 대해 서로 정반대로 마주하고, 상기 안내 롤러는 각 각주체 측면 에지와 원주결합하게끔 되어 있는 연장 안내홈을 가지며, 이로 인해 각주체 표면, 즉 양쪽에서 각주체 측면 에지에 측방으로 인접하여 서로 각을 이루며 수렴하는 안내부 표면이 상기 안내 홈의 플랭크에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 유체 파워 실린더.
2. 제1항에 있어서, 두 각주체 측면 에지들중 하나 이상을 위한 복수의 안내 롤러들을 포함하며, 이들 안내 롤러들은 상기 피스톤 로드의 길이방향으로 서로 간격을 두고서 배열된 것을 특징으로 하는 유체 파워 실린더.
3. 제2항에 있어서, 일 각주체 측면 에지의 안내면은 서로 간격을 두고 있는 상기 두 롤러들과 협동하게끔 되어 있는 반면에, 다른 각주체 측면 에지는 바람직하게는 짝으로 이루어진 두개의 다른 안내 레일 롤러들 사이의 축부에 배치된 일 안내 롤러와만 협동하게끔 되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 파워 실린더.
4. 제2항에 있어서, 양쪽의 각주체 측면 에지들의 안내면은 간격을 두고 서로 떨어져 있는 두 안내 롤러들과 협동하게끔 되어 있고, 양쪽의 각주체 측면 에지들의 안내 롤러들은 바람직하게는 서로에 대해 마주하게끔 배열된 것을 특징으로 하는 유체 파워 실린더.
5. 제1항에 있어서, 상기 안내 롤러들이 감마 베어링 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 파워 실린더.
6. 제1항에 있어서, 하나 이상의 안내 롤러가 독립적으로 회전이 가능한 두개의 롤러 유니트들을 포함하고, 이들 롤러 유니트들은 연합 안내 홈을 안내 롤러들 사이에 한정하는 것을 특징으로 하는 유체 파워 실린더.
7. 제1항에 있어서, 적어도 상기 피스톤 로드의 안내부가 정사각형의 단면형상을 갖는 것을 특징으로 하는 유체 파워 실린더.
8. 제1항에 있어서, 적어도 상기 피스톤 로드의 안내부가 중공인 것을 특징으로 하는 유체 파워 실린더.
9. 제1항에 있어서, 상기 피스톤 로드 안내장치의 기초부가 그 안에 안내 롤러 배열부를 포함하는 하우징 형태인 것을 특징으로 하는 유체 파워 실린더.
10. 제1항에 있어서, 상기 피스톤 로드 안내장치가 실린더 하우징의 베어링 단부판에 부착된 것을 특징으로 하는 유체 파워 실린더.
11. 제1항에 있어서, 복동 유체 파워 실린더 형태인 것을 특징으로 하는 유체 파워 실린더.