KR100267184B1 - 로드레스 실린더와 그 실린더튜브의 제조방법 - Google Patents

Abstract

이 로드레스 실린더는 공기압 구동식의 슬릿 타입의 로드레스 실린더이며 실린더 튜브에는 축방향으로 구부러지는 곡선부가 마련되고, 그 곡선의 내주측 길이 방향을 따라 대략 사다리꼴 단면의 슬릿이 형성되고, 실린더 튜브내에 양단을 고정하여 설치된 시일벨트가 슬릿에 끼워맞춤가능하게 설치되고, 실린더 튜브내에는 피스톤이 끼워통하게 된다. 피스톤은 피스톤 본체와 피스톤 본체의 양측에 요동가능하게 연결된 시일 피스톤을 가지며, 피스톤 본체에는 슬릿으로부터 외측으로 돌출하는 연결부와 시일벨트를 끼워통하게 하는 벨트삽입구멍이 마련된다. 피스톤 본체와 시일 피스톤의 외주부에는 저면을 구면의 일부로 하는 환상홈이 형성되고, 그 구면 모양의 저면과 같은 곡면의 내주면을 가지는 웨어링이 그 환상홈내에 경사이동가능하게 끼워통하게 된다. 이 로드레스 실린더의 실린더 튜브는 직선 모양의 파이프재의 외주부 길이 방향으로 슬릿을 절삭가공에 의해 직선 모양으로 형성하고, 다음에 슬릿내에 스페이서를 끼워맞춘 상태에서 굽힘가공기의 가동형과 고정형의 오목부내에 파이프재를 세트하고, 가동형을 고정형의 곡선외주부를 따라 이동시킴으로서 파이프재를 스페이서를 내측으로 하여 굽힘가공한다.

Description

로드레스 실린더와 그 실린더튜브의 제조방법.

제1도는 본 발명의 일실시예를 나타낸 로드레스 실린더의 단면도.

제2도는 그 II-II단면도.

제3도는 그 III-III단면도.

제4도는 그 IV-IV단면도.

제5도는 그 V-V단면도.

제6도는 실린더 튜브의 굽힘가공시의 개략설명도.

제7도는 그 VII-VII단면도.

제8도는 다른 실시예의 굽힘가공시의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 실린더 튜브 3 : 시일벨트

5 : 피스톤 본체 6 : 시일 피스톤

8 : 웨어링 15 : 돌조부

본 발명은 공기압으로 구동되는 슬릿 타입의 로드레스 실린더에 관한 것으로 특히 축방향의 곡선부를 가지며 피스톤을 곡선이동시키는 슬릿 타입의 로드레스 실린더와 그 실린더 튜브의 제조방법에 관한 것이다.

종래 공기압 구동의 로드레스 실린더로서 슬릿 타입의 로드레스 실린더와 마그네트 타입의 로드레스 실린더가 알려져 있다. 슬릿 타입의 로드레스 실린더는, 실린더 튜브에 형성된 슬릿으로부터 연결부를 돌출시킨 구조이고, 마그네트 타입의 로드레스 실린더는, 실린더 튜브에 슬릿을 마련하지 않고 실린더 튜브의 외측에 설치한 연결부와 내측의 피스톤을 자력에 의해 연결하여 작동하는 구조이다.

최근, 공장설비나 반송기계 등에 있어서, 로드레스 실린더를 사용하여 물체를 곡선운동시키는 것이 요망되어지고 있으나, 이와 같은 곳에 있어서 종래의 곡선부를 가지는 마그네트 타입의 로드레스 실린더가 곡선운동이 구동용으로 사용되고 있었다. 그러나 마그네트 타입의 로드레스 실린더는 자력을 통하여 피스톤과 연결부가 연결되기 때문에 충분한 추력을 낼 수 없다고 하는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 곡선부를 가지며 피스톤을 곡선이동시키는 공기압 구동식의 슬릿 타입의 로드레스 실린더로서 공기압의 누출을 최소로 하여 충분한 추력을 낼수 있는 로드레스 실린더를 제공하는 것 및 곡선부를 가지는 실린더 튜브에 슬릿을 고정밀도로 또한 용이하게 형성할 수 있는 실린더 튜브의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 로드레스 실린더는 공기압 구동식의 슬릿 타입의 로드레스 실린더이며 실린더 튜브에는 축방향으로 구부러지는 곡선부가 마련되어 그 곡선으니 내주측 길이방향을 따라 대략 사다리꼴 단면의 슬릿이 형성되고, 실린더 튜브내에 양단을 고정하여 배치된 대략 사디리꼴 단면의 시일벨트가 슬릿에 끼워맞춤 가능하게 설치되고, 실린더 튜브내에는 피스톤이 끼워넣어진다. 피스톤은 피스톤 본체와 피스톤 본체의 양측에 축을 통하여 요동가능하게 연결된 시일 피스톤을 가지며, 피스톤 본체에는 슬릿으로부터 외측으로 돌출하는 돌출연결부와 시일벨트를 끼워통하게 하는 벨트삽입구멍이 마련된다. 또한 피스톤 본체와 시일 피스톤의 외주부에는 저면을 구면의 일부로 하는 환상홈이 형성되고 그 구면 모양의 저면과 동일한 곡면의 내주면을 가지는 웨어링이 그 환상홈내로 경사이동 가능하게 끼워통하는 구성으로 된다.

또 본 발명의 로드레스 실린더의 실린더 튜브의 제조방법은 직선 모양의 파이프재의 외주부를 길이방향으로 절삭가공하여 직선 모양의 슬릿을 형성하고, 다음에 슬릿내에 스페이서를 끼워맞춘 상태에서 굽힘가공기의 가동형과 고정형의 오목부내에 파이프재를 세트하고 가동형을 고정형의 곡선외주부를 따라 이동시킴으로써 상기 스페이서를 내측으로 하여 파이프재를 굽힘가공하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 실린더 튜브는 먼저 직선 모양의 파이프재의 외주부를 길이방향으로 절삭가공하여 직선 모양의 슬릿을 형성한 다음에 슬릿내에 스페이서를 끼워맞춘 상태에서 굽힘가공하기 때문에 파이프재의 정확한 단면치수를 유지하면서 굽힘가공할 수 있어 정확한 단면치수의 슬릿과 내주부를 가진 곡선 모양의 실린더 튜브를 제작할 수 있다.

또 상기와 같이 곡선 모양의 실린더 튜브라 하더라도 슬릿의 단면형상이 고정밀도로 형성되어 있기 때문에 피스톤의 작동시 시일벨트는 간극이 없이 슬릿에 끼워맞춰지고, 슬릿을 양호하게 밀봉하여 피스톤을 충분한 추력으로 구동할 수 있다. 또한 피스톤이 피스톤 본체와 시일 피스톤을 연결한 연결형의 피스톤으로 이루어지며, 그 피스톤 본체와 시일 피스톤의 외주부에 저면을 구면의 일부로 하는 환상홈을 형성하여 그 환상홈내에 그 구면 모양의 저면과 동일한 곡면의 내주면을 가지는 웨어링을 경사이동 가능하게 끼워통하는 구성이므로 피스톤이 직선부와 곡선부를 같이 통과하기 위하여 필요한 피스톤 외경의 감축폭을 극히 작게 할 수 있어 실린더 내면과 피스톤 외주면간의 간극을 극소로 하여 시일성을 향상시키고 공기누출을 최소로 하여 충분한 추력을 발생시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 일실시예를 도면에 의거하여 설명한다. 실린더 튜브(1)는 제1도에 나타낸 바와 같이 곡선 모양으로 형성되고, 실린더 튜부(1)의 상부, 즉 곡선만곡의 내주측에 1개의 슬릿(2)이 축방향(길이방향)으로 형성된다. 이 슬릿(2)은 그 단면을 나타낸 제2도 내지 제5도에 나타낸 바와 같이 외주부를 상저(짧은 변)로 하는 대략 사다리꼴 단면형상으로 형성된다. 도시를 생략한 실린더 튜브(1)의 양단은 헤드커버에 의하여 폐쇄되고, 하드커버에는 급배기포트가 설치된다.

이 곡선 모양의 실린더 튜브(1)는 이하와 같이 제작된다. 소재로서는 예를 들어 외경 35mm, 내경 25mm의 파이프재(STKM-13C)가 사용되고, 이 직선 모양의 파이프재는 소정의 길이로 재단되고, 이어서 밀링머신(millimg machine)등의 절삭가 공기를 이용하여 파이프재의 길이방향으로 소정의 대략 사다리꼴 단면을 가지는 1개의 슬릿(사다리꼴 단면부 위에 직사각형 단면부를 마련한 슬릿)을 직선 모양으로 형성한다. 이 슬릿은 직선 모양의 파이프재로 가공하기 때문에 밀링머신등의 절삭 가공기를 사용하면, 비교적 간단하게 고정밀도로 가공할 수 있다.

다음으로 슬릿을 형성한 파이프재를 파이프재용의 굽힘가공기에 걸어 소정곡율의 굽힘형상이 얻어지도록 굽힘가공한다. 이 굽힘가공시 파이프재(K) 슬릿의 직사각형 단면부에는 제7도에 나타낸 바와같이 슬릿의 직사각형 단면부의 폭과 같은 폭으로 제작된 스페이서(S)가 끼워맞춰지고, 스레이서(S)를 끼워맞춘 상태에서 굽힘가공을 행한다. 스페이서(S)는 슬릿 외주측의 직사각형 단면부의 전길이에 걸쳐 끼워넣어진다.

굽힘가공기에는 제6도에 나타낸 바와 같이 고정형(13)과 가동형(11)이 설치 되고, 고정형(13)과 가동형(11)의 외부부에 파이프재(K)의 외경형상에 대응하는 반원단면을 가지는 오목부가 형성되고, 고정형(13)의 오목부에는 실린더 튜브(1)의 굽힘곡율에 맞춰 곡선부가 형성된다. 가동형(11)은 원반 모양으로 형성되고, 축(12)에 의하여 회전자유롭게 축지지되고, 그 축(12)이 고정형(13)의 곡선부를 따라 가동형(11)을 회전시키면서 이동하여 파이프재(K)를 굽히는 구조이다.

굽힘가공할 경우, 파이프재(K)는 굽힘가공기의 고정형(13)과 가동형(11)간에 슬릿측 즉 스페이서(S)측을 고정형측을 향하여 삽입하고 그 단부를 클램프(10)로 죄여 세트한다. 그리고 가동형(11)을 고정형(13)의 외주부를 따라 이동시킴으로써 파이프재가 스페이서(S)를 내측으로 하여 고정형(13)을 따라 굽힘가공된다.

이때, 파이프재(K)는 슬릿을 내측으로 하여 굽혀지고 슬릿에는 스페이서(S)가 끼워맞춰지기 때문에 파이프재의 외주가 경색된 상태, 즉 슬릿의 단면형상을 정확하게 유지한 상태에서 굽힘가공된다. 또 이때 스페이서(S)는 슬릿 외주측의 단차부분 즉 직사각형 단면부에 끼워지기 때문에 굽힘가공시 스페이서(S)가 내측으로 벗어나는 일은 없어 고정형(13)과 가동형(11)의 오목부내에서 파이프재가 정확한 단면치수를 유지하면서 굽힘가공된다. 따라서 정확한 단면치수의 슬릿을 가진 실린더 튜브를 제작할 수 있다.

제8도는 굽힘가공기의 다른 예를 나타낸 단면도이고, 이 예에서는 상기 스페이서에 상당하는 돌조부(15)가 고정형(14)의 곡선 모양의 오목부내에 외주방향을 향하여 돌출설치된다. 그리고 파이프재(K)를 굽힘가공할 경우, 파이프재(K)는 굽힘가공기의 고정형(14)과 가동형(11)간에 삽입됨과 함께 고정형(14)의 오목부의 돌조부(15)를 슬릿에 끼워넣어 그 단부를 클램프(10)로 죄여 세트한다.

그리고 상기와 같이 가동형(11)을 고정형(14)의 외주부를 따라 이동시킴으로서 돌조부(15)가 파이프재의 슬릿에 끼워넣어지면서 파이프재의 외주부가 고정형(14)과 가동형(11)에 의하여 경색된 상태로 고정형(14)의 곡선부를 따라 굽힘가공된다. 이 제 8도의 예에서는 스페이서에 상당하는 돌조부(15)가 고정형(14)에 설치되어 있기 때문에 슬릿의 단면형상이 어떠한 형상이더라도 굽힘가공중에 스페이서(돌조부)가 슬릿에서 벗어날 염려는 없다.

이와 같이 고정밀도로 가공된 슬릿을 가지고, 소정곡율의 곡선부를 가지는 실린더 튜브(1)의 내측에는 시일벨트(3)가 슬릿(2)에 끼워맞춤가능하게 설치되고, 그양단은 도시생략한 실린더 튜브양단의 헤드커버부분에 의해 고정된다. 시일벨트(3)는 합성수지에 보강재를 가하여 적당한 탄성, 가요성 및 양호한 슬라이딩성을 가지도록 형성되고, 슬릿(2)의 단면형상에 적정하게 대응하여 양호하게 끼워맞춤가능한 사다리꼴 단면을 가지게 된다.

실린더 튜브(1)내에 끼워지는 피스톤(4)은 시일벨트(3)를 끼워통하게 하는 벨트삽입구멍(5a)을 가지고 연결부(5b)를 돌출설치하여 이루어지는 피스톤 본체(5)와, 피스톤 본체(5)의 양측에 축(7, 7)을 통하여 연결된 시일 피스톤(6, 6)으로 구성된다. 피스톤 본체(5)의 벨트삽입구멍(5a)은 중앙내부에 곡선 모양으로 형성되어 시일벨트(3)가 그곳에 끼워통하게 된다.

피스톤 본체(5) 전후의 외주부와 시일 피스톤(6,6)의 외주부에는 저면을 구면의 일부로 하는 환상홈(16)이 형성되고, 그 구면 모양의 저면과 같은 곡면의 내주면을 가지는 웨어링(8)이 그 환상홈(16)내에 경사이동가능하게 끼워 통하게 된다. 즉, 환상홈(16)의 폭은 웨어링(8)의 폭보다 약간 넓게 형성되고, 웨어링(8)은 피스톤 본체(5) 또는 시일 피스톤(6,6)의 중심축에 직각인 위치로부터 약 3°의 각도 범위로 경사이동가능하다. 웨어링(8)은 마찰계수가 작아 내마찰성이 우수한 불소수지 등의 합성수지에 보강재를 넣어 링 모양으로 형성된다.

시일 피스톤(6,6)을 연결하는 축(7,7)은 실린더 튜브(1)의 곡선축을 포함하는 평면에 대하여 수직으로 배치되고, 피스톤 본체(5)에 대하여 시일 피스톤(6,6)을 실린더 튜브(1)의 굽힘방향으로 요동가능하게 지지하고, 이로서 시일 피스톤(6,6)은 실린더 튜브(1)의 곡선을 따라 굽힐 수 있게 된다. 시일 피스톤(6,6)의 대략 중앙의 외주부에는 상기와 같은 모양의 저면을 구면의 일부로 하는 환상홈(16)이 형성되고 그 구면 모양의 저면과 같은 곡면의 내주면을 가지는 웨어링(8)이 상기와 같이 그 환상홈(16)내에 경사이동 가능하게 끼워 통하게 된다. 또한 시일 피스톤(6,6)의 선단측 외주부에는 피스톤컵(9)이 외주홈에 끼워져 설치된다.

피스톤 본체(5)의 벨트삽입구멍(5a)에 끼워통하는 시일벨트(3)는 피스톤(4)의 전후에 위치하는 시일 피스톤(6,6)의 외주부에서 웨어링(8)과 피스톤컵(9)의 외주부에 의해 실린더 튜브(1)의 슬릿(2)내에 눌리워져 피스톤(4)이 위치하는 이외의 슬릿(2)을 시일벨트(3)에 의해 폐쇄된다. 실린더 튜브(1)의 내주면은 웨어링(8)과 피스톤컵(9)에 의해 시일된다.

이와 같은 구성의 로드레스 실린더에서는 슬릿(2)으로부터 돌출되는 연결부(5b)에 피구동물체가 연결되고, 도시생략한 급기포트로부터 공기압이 공급되면, 피스톤(4)의 시일 피스톤(6)에 이 공기압이 인가되어 피스톤(4)이 이동한다. 이때, 공기압 인가측 튜브내에 시일벨트(3)는 공기압에 의해 슬릿(2)내에 눌리워져 그곳을 밀봉하고, 시일 피스톤 외주의 웨어링(8)과 피스톤컵(9)이 벨트삽입구멍(5a)으로부터 나오는 시일벨트(3)를 슬릿(2)내로 밀어부치도록 작용하여 피스톤(4)이 이동하면서 가압측의 실린더 튜브(1)내의 시일성이 확보된다.

또 피스톤(4) 전후의 시일 피스톤(6,6)은 실린더 튜브(1)의 곡률에 맞추어 축(7)을 중심으로 요동하고 곡선 모양의 실린더 튜브(1)내를 피스톤(4)이 원활하게 이동할 수 있게 된다. 또 상기와 같이 곡선 모양의 실린더 튜브(1)이더라도 슬릿(2)의 단면형상이 고정밀도로 형성되어 있기 때문에 시일벨트(3)는 간극없이 슬릿(2)에 끼워맞춰지고, 슬릿(2)을 양호하게 밀봉하여 피스톤(4)을 충분한 추력으로 구동시킬 수 있게 된다.

여기에서 예를 들어 실린더 튜브의 곡선부의 곡율반경을 450mm, 실린더 내경을 25mm, 피스톤 본체의 양단에 고정형 웨어링을 간격 48mm로 장착한 경우, 피스톤 본체는 직선형상이기 때문에 직선부와 곡선부 양방을 피스톤 본체가 통과하기 위해서는 그 외경을 실린더내경 25mm보다 약 0.25mm감축할 필요가 있다.

이 감축폭 약 0.25mm는 직선부를 이동할 때 피스톤 본체 외주면과 실린더 내면간에 생기는 간극으로 되는 것이나, 본 발명의 경우, 피스톤 본체(5)의 양단에 웨어링(8)이 피스톤 본체(5)의 중심축에 직각인 위치로부터 소정각도만큼 경사이동 할 수 있기 때문에 예를 들어 5mm폭의 웨어링(8)을 사용한 경우, 피스톤 본체(5)의 외경은 실린더내경 25mm보다 약 0.007mm감축하는 것만으로도 충분하다. 따라서 직선부를 이동할 때의 피스톤 본체 외주면과 실린더내면간에 생기는 간극은 약 0.007mm가 되어 고정형의 웨어리을 이용한 경우에 비해 시일성이 극히 향상됨을 알 수 있다.

또한 시일 피스톤(6,6)에서는 피스톤 본체(5)와의 사이를 연결하는 축(7)을 맞추기 위하여 시일 피스톤(6,6)의 중심축을 약 3°의 각도범위로 경사시킬 필요가 있으나, 이것에 기인한 실린더 내경과 피스톤 외경의 클리어런스는 상기와 같은 조건치수의 경우 약 0.25mm정도가 되나, 본 발명에서는 그 경우의 클리어런스도 약 0.007mm로 되어 고정형의 웨어링을 이용한 경우에 비해 시일성이 매우 향상된다.

Claims (2)

1. (a) 곡선부를 가지며, 상기 곡선의 내주측 길이방향을 따라 대략 사다리꼴 단면의 슬릿을 형성한 실린더 튜브와 ;

   (b) 양단을 상기 실린더 튜브의 양단에 고정하며, 상기 슬릿에 끼워맞춤 가능하게 상기 실린더 튜브내에 설치되는 시일벨트와 ;

   (c) 상기 실린더 튜브내에 끼워통하게 되며, 피스톤 본체와 상기 피스톤 본체의 양측에 요동가능하게 연결된 시일 피스톤을 가지는 피스톤으로서, 상기 피스톤 본체에는 상기 슬릿에서 외측으로 돌출하는 돌출연결부와 상기 시일벨트를 끼워통하게 하는 벨트삽입구멍이 마련되고, 상기 피스톤 본체와 상기 시일 피스톤의 외주부에는 저면을 구면의 일부로 하는 환상홈이 형성되고, 그 구면 모양의 저면과 같은 곡면의 내주면을 가지는 웨어링이 그 환상홈내에 경사이동가능하게 끼워 통하는 구성으로 된 피스톤을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 슬릿 타입의 로드레스 실린더.
2. (a) 직선 모양의 파이프재의 외주부 길이방향으로 슬릿을 절삭가공에 의해 직선 모양으로 형성하는 공정과 ,

   (b) 상기 슬릿내에 스페이서를 끼워맞춘 상태로 굽힘가공기의 가동형과 고정형의 오목부내에 상기 파이프재를 세트하여, 상기 가동형을 고정형의 곡선외주부를 따라 이동시킴으로서 상기 파이프재를 상기 스페이서를 내측으로 하여 굽힘가공하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 슬릿 타입 로드레스 실린더의 실린더 튜브의 제조방법.