KR100392024B1

KR100392024B1 - 로드가 없는 실린더

Info

Publication number: KR100392024B1
Application number: KR10-2000-0004424A
Authority: KR
Inventors: 노다미츠오; 요네자와츠요시
Original assignee: 호와 머시너리, 리미티드
Priority date: 1999-02-22
Filing date: 2000-01-29
Publication date: 2003-07-22
Also published as: JP2000240607A; CN1264803A; EP1031732B1; JP3590966B2; EP1031732A3; KR20000076561A; CN1122138C; EP1031732A2; DE60039135D1; TW536593B; US6253660B1

Abstract

로드가 없는 실린더의 실린더 튜브 상에 형성된 슬릿을 폐쇄하기 위하여 양 측면 상에 평탄면을 갖는 본 발명의 내부 밀봉 밴드가 사용된다. 실린더의 튜브에는 내부 이동체가 배치되어 실린더의 튜브의 종축을 따라서 이동한다. 상기 내부 밀봉 밴드는 내부 이동체의 바닥면상에 형성된 채널 그루브를 통과한다. 합성수지로 제조된 얇은 평판형태의 마모 부재는 채널 그루브의 측벽에 부착된다. 마모 부재는 내부 밀봉 밴드의 에지와 접촉하며 내부 밀봉 밴드의 횡방향 이동을 제한한다. 마모 부재가 채널 그루브의 측벽들로부터 분리된 독립 부재이기 때문에, 측벽의 재료와는 다른 재료가 사용되는데, 예를 들어 내마모재가 안내 부재로서 사용될 수 있다. 또한, 안내 부재의 두께는 채널 그루브의 실제 폭에 따라서 선택될 수 있으며 기계가공상의 가공오차로 인한 채널 그루브의 폭에서의 차이는 적절한 두께를 갖는 안내 부재를 사용하므로써 보상될 수 있다.

Description

로드가 없는 실린더{A rodless cylinder}

본 발명은 실린더 튜브를 갖는 로드가 없는 실린더에 관한 것으로서, 이 실린더에는 실린더 튜브 안쪽에 배치되어 이 튜브의 축을 따라 이동하는 내부 이동체(internal moving body)와, 실린더 튜브 바깥쪽에 배치되어 실린더 튜브의 벽에 형성된 축방향 연장 슬릿을 통하여 내부 이동체에 의해 구동되는 외부 이동체가 제공된다. 더 구체적으로, 본 발명은 실린더 튜브 안쪽에 배치되어 실린더 벽상의 슬릿의 내부 구멍을 밀봉하는 내부 밀봉 밴드에 관한 것이다.

종래기술에 있어서, 실린더 튜브 내에서 축방향으로 이동하는 내부 이동체와, 실린더 튜브의 벽상에서 축방향 연장 슬릿을 통하여 내부 이동체에 의해 구동되는 외부 이동체를 갖는 로드가 없는 실린더(rodless cylinder)가 공지되어 있다. 이러한 형태의 로드가 없는 실린더는, 슬릿의 내부 구멍을 밀봉하기 위해서 실린더 튜브의 안쪽에 배치되어 실린더 벽상에서 슬릿을 따라 연장된 내부 밀봉 밴드를 사용한다. 로드가 없는 몇몇 형태의 실린더에 있어서, 양 측면 상에 평탄면을 갖는 내부 밀봉 밴드가 사용된다.

평탄면을 갖는 내부 밀봉 밴드를 사용하는 로드가 없는 실린더는 수많은 출원서에 발표되어 있다.

예를 들어, (A) 미심사된 일본실용신안 공보(Kokai) 제 62-81702 호와, 미국특허 제 3,820,446 호와, 미심사된 일본특허 공보(Kokai) 제 11-13711 호에는 평편한(flat) 금속 밴드의 형태로 내부 밀봉 밴드를 갖는 로드가 없는 실린더가 기재되어 있다. 이 출원서들에서, 로드가 없는 실린더의 내부 밀봉 밴드는 이 밴드의 양 단부에서 단부 부재에 고정된다. 상기 단부 부재(예를 들어 단부 캡(end cap))들은, 실린더 튜브의 개방 단부를 폐쇄하기 위하여 로드가 없는 실린더의 실린더 튜브의 양 단부에 배치된다. 내부 밀봉 밴드의 횡방향 이동(내부 밀봉 밴드의 폭방향 이동)은 내부 밀봉 밴드의 양 단부에서 단부 부재와 연결함으로써 제한된다. 양 단부 사이의 위치에서, 내부 밀봉 밴드는 내부 이동체 상에 형성된 밴드 안내 리세스를 통하여 축방향으로 통과한다. 그러나 이 출원서들에서, 리세스의 양 측벽들과 내부 밀봉 밴드의 측면 에지들 사이에는 비교적 큰 횡방향 간극이 형성된다.

(B) 미국특허 제 3,893,378 호는 평탄면을 갖는 내부 밀봉 밴드를 구비한 로드가 없는 실린더를 기재하고 있다. 그러나 이 출원서에서 내부 밀봉 밴드는 내부 이동체의 밴드 안내 리세스의 폭과 실질적으로 동일한 폭을 갖는다. 이 출원서에서, 양 측면 에지들은 밴드 안내 리세스의 측벽들과 직접 접촉하기 때문에, 내부 밀봉 밴드의 횡방향 이동은 밴드 안내 리세스에 의해 제한된다.

(C) 한편, 미심사된 일본특허 공보(Kokai) 제 7-259807 호와 일본특허 공보 제 2512354 호는 다른 형태의 내부 밀봉 밴드를 기재하고 있다. 이 출원서에서 내부 밀봉 밴드들은 이 내부 밀봉 밴드를 통하여 실린더 튜브 벽의 슬릿 내에 고정할 수 있으며 그루브들을 슬릿에 평행하게 진행시킬 수 있는 단면형상을 갖는다. 그 결과, 내부 밀봉 밴드의 횡방향 이동은 이 내부 밀봉 밴드의 전체 길이를 따라서 제한된다.

출원서 (C)에서는 슬릿에 대한 내부 밀봉 밴드의 횡방향 이동이 거의 발생하지 않지만, 출원서 (A)와 (B)에 기재된 것과 같은 평탄면(즉, 평탄한 직사각형의단면 형태를 갖는 내부 밀봉 밴드)을 갖는 내부 밀봉 밴드는 슬릿에 대하여 횡방향으로 이동하는 경향이 있다.

예를 들어, 출원서 (A)의 밀봉 밴드는 이 밀봉 밴드의 양 단부에서 횡방향으로 제한된다. 그러나, 내부 이동체의 밴드 안내 리세스의 측벽과 측면 에지 사이에는 비교적 큰 간극이 남아 있기 때문에, 내부 밀봉 밴드의 중간 부분은 횡방향으로 충분히 제한되지 않는다. 그 결과, 내부 밀봉 밴드는 슬릿에 대해 횡방향으로 배치되는 경향이 있다. 특히, 로드가 없는 실린더의 스트로크가 길 때나 슬릿이 수평방향(즉, 내부 밀봉 밴드의 면의 폭이 수직방향으로 방향 설정될 때)으로 향하는 위치에 로드가 없는 실린더가 배치될 때 상술한 경향이 나타난다.

내부 밀봉 밴드가 실린더 튜브의 슬릿에 대해 횡방향으로 변환할 때, 내부 밀봉 밴드의 밀봉 성능은 저하되며 실린더 튜브내의 압력 유체는 슬릿으로부터 누설된다. 이것은, 소위 로드가 없는 실린더의 "스틱 앤 슬립 현상(stick and slip phenomena)"을 야기하며, 이 현상은 내부 이동체와 외부 이동체가 들쑥날쑥하게 이동하는 것이다.

한편, 출원서 (B)의 로드가 없는 실린더에서는, 평탄면을 갖는 내부 밀봉 밴드를 사용할 때조차도, 내부 밀봉 밴드의 횡방향 변위가 발생하지 않는 데, 그 이유는 내부 밀봉 밴드의 중간 부분의 횡방향 이동이 내부 밀봉 밴드의 측면 에지와 내부 이동체의 밴드 안내 리세스의 측벽 사이에서 접촉에 의해 제한되기 때문이다. 그러나 출원서 (B)에서, 내부 밀봉 밴드는 이 내부 밀봉 밴드의 측면 에지와 밀봉 밴드 안내 리세스의 측벽 사이에서 직접 접촉에 의해 안내된다. 그 결과 밀봉 밴드의 폭은 내부 이동체의 밀봉 밴드 안내 리세스의 폭과 정확하게 일치하여야 한다. 이것은 내부 밀봉 밴드와 리세스의 측벽의 정확한 기계가공을 필요로 한다. 또한, 내부 밀봉 밴드와 밀봉 밴드 안내부의 리세스의 측벽이 서로 직접 접촉하기 때문에, 마모 문제가 발생할 수도 있다. 내부 이동체가 일체의 고형 구조이기 때문에, 리세스의 측벽에서만 내마모재를 사용하기는 곤란하다. 또한, 알루미늄이나 강철과 같은 재료가 내부 이동체에 사용된다면, 측벽과 밀봉 밴드의 마모에 의해 먼지가 발생한다. 이 경우에, 마모에 의해 발생된 먼지는 밀봉 밴드의 표면에 부착된다. 이것은 밀봉 밴드의 밀봉 성능을 저하시키며 밀봉 밴드의 수명을 단축시킨다.

출원서 (c)에서 내부 밀봉 밴드의 횡방향 변위에 관련된 문제가 발생하지 않을지라도, 내부 밀봉 밴드와 슬릿 또는 안내 그루브의 단면 형태가 정확하게 기계가공되어야 한다. 이것은 추가의 기계가공비를 필요로 한다.

종래기술에 관련된 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명의 목적들 중 하나는, 내부 밀봉 밴드의 횡방향 이동이 내부 이동체의 밀봉 밴드 안내 리세스에 의해 제한되며, 내부 밀봉 밴드와 측벽의 기계가공시 엄격한 가공오차를 필요로 하지 않는 로드가 없는 실린더를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 단지 내부 밀봉 밴드를 접촉시키는 리세스의 측벽면의 영역에서만 내부 밀봉 밴드와 미끄럼 접촉하기에 적합한 재료의 사용을 허용하는 로드가 없는 실린더를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 측벽과 내부 밀봉 밴드의 마모로 인하여 먼지가 발생하지 않는 로드가 없는 실린더를 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 하나 이상의 목적들은 본 발명에 따른 로드가 없는 실린더에 의해 얻어지며, 여기서 본 발명에 따른 로드가 없는 실린더는, 튜브의 벽을 통과하며 튜브의 종축에 평행하게 연장된 슬릿과 보어가 제공된 튜브와, 이 튜브의 보어에 배치되어 튜브의 종축 방향을 따라 이동할 수 있는 내부 이동체와, 튜브의 바깥쪽에 배치되어 슬릿을 따라 내부 이동체와 함께 이동하도록 슬릿을 통과하여 연장하는 구동 부재에 의해 피스톤에 연결되는 외부 이동체와, 보어의 내측으로부터 슬릿을 커버하기 위하여 양 측면 상에서 평탄면을 가지며 슬릿을 따라 연장하는 내부 밀봉 밴드를 포함하며, 상기 내부 밀봉 밴드의 양 종방향 단부 부분들은 튜브에 대한 이동이 제한되며, 내부 밀봉 밴드의 중간 부분은 내부 이동체 상에 형성된 채널 그루브를 통과하고, 여기서 내부 밀봉 밴드의 횡방향 이동이 내부 밀봉 밴드의 제한된 단부와, 내부 밀봉 밴드와 마모 부재의 종방향 에지들 사이의 접촉에 의해 제한되도록 채널 그루브의 측벽 상에 독립 마모 부재가 제공된다.

본 발명에 따라서, 내부 밀봉 밴드의 에지와 접촉하는 마모 부재들이 채널 그루브의 측벽으로부터 분리된 독립 부재로서 형성되기 때문에, 마모 부재로서는, 예를 들어 내마모재와 같은 측벽 재료와는 다른 재료가 사용될 수 있다. 또한, 마모 부재의 두께가 채널 그루브의 폭에 따라 선택될 수 있기 때문에, 기계가공시의 가공오차에 기인한 채널 그루브의 폭에서 차이는 적절한 두께의 마모 부재를 선택하므로써 보상될 수 있다. 그 결과 채널 그루브의 기계가공을 위하여 엄격한 가공오차를 필요로 하지 않는다.

마모 부재는 낮은 마찰계수를 갖는 합성수지로 제조될 수도 있다. 마모 부재로서 합성수지가 사용된다면, 측벽이 금속으로 제조될 때조차도 마모로 인한 먼지는 발생되지 않으므로 내부 밀봉 밴드의 수명을 단축시키지 않는다.

본 발명은 첨부한 도면을 참고한 이하의 설명으로부터 더 잘 이해될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 로드가 없는 실린더를 도시하는 종단면도.

도 2는 도 1에 도시한 로드가 없는 실린더의 평면도.

도 3은 도 2의 선 III-III을 따라 도시한 단면도.

도 4는 마모 평판을 부착했을 때의 상태를 개략적으로 설명하는 도면.

도 5는 외부 이동체와, 안내 부재와, 조절 쐐기를 도시하는 분해도.

도 6은 완전한 하나의 부품으로서 내부 이동체와, 구동 부재와, 외부 이동체를 도시한 측면도.

도 7은 안내 부재를 도시한 측면도.

도 8은 도 7에 도시한 안내 부재의 평면도.

도 9는 도 7에 도시한 안내 부재의 정면도.

도 10은 도 6에 도시한 일체 부품에 부착된 안내 부재와 조절 쐐기의 측면도.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로드가 없는 실린더의 종단면도.

도 12는 도 11에 도시한 안내 부재의 정면도.

도 13은 도 1과 도 11에 도시한 것과는 다르지만 본 발명의 일실시예에 따른 안내 부재와 조절 쐐기의 측면도.

도 14는 도 13에 도시한 안내 부재의 확대 정면도.

도 15는 도 1, 도 11, 도 13에 도시한 것과는 다르지만 본 발명의 일실시예에 따른 피스톤의 종단면도.

도 16은 도 15의 선 XVI-XVI을 따라 도시한 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 실린더 2: 실린더 튜브

3: 슬릿 4, 5: 그루브

6: 실린더 챔버 10: 단부 캡

23: 피스톤 장착부 26: 외부 이동체

27: 고정 부분 30: 내부 밀봉 밴드

31: 외부 밀봉 밴드 40: 안내 부재

49: 급속 결합 수단 55: 조절 쐐기

이하에서, 본 발명에 따른 로드가 없는 실린더의 실시예들을 도 1 내지 도 16을 참조하여 설명한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 로드가 없는 실린더의 일실시예를 도시한다. 도 1에서 도면부호 1은 로드가 없는 실린더를 나타낸다. 도면부호 2는 로드가 없는 실린더(1)의 튜브(실린더 튜브)이며, 여기서 상기 실린더는 알루미늄 합금과 같은 비자기금속으로 제조되며 압출 또는 드로잉 공정에 의해 형성된다. 도 3에 도시한 바와 같이, 실린더 튜브(2)는 비원형(본 실시예에서는 타원) 보어(2a)를 갖는다. 실린더 튜브의 측벽 상에는 이 튜브의 전체 길이를 따라서 슬릿(3)이 형성된다. 실린더 튜브(2)의 외벽 상에는, 튜브(2)에 단부 부재를 부착하기 위한 그루브(4)와 센서와 같은 부착물을 장착하기 위한 그루브(5)가 실린더 튜브(2)의 전체 길이를 따라서 형성된다.

실린더 튜브(2)의 양 단부들은 실린더 튜브(2)의 상부면상에 돌출된 부분을 갖는 단부 부재(단부 캡: 10)들에 의해 폐쇄된다. 실린더 챔버(6)는 도 1에 도시한 바와 같은 실린더 보어(2a)의 벽과 단부 캡(10)에 의해 한정된다. 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 단부 캡(10)은 실린더 가스킷(13)을 사이에 개재한 실린더 튜브(2)내에 삽입된 삽입부(12)를 갖는다. 이러한 상태에서, 단부 캡(10)은 셀프-탭핑 나사(self-tapping screw)(14)를 그루브(4)의 단부에 고정하므로써 실린더 튜브(2)의 단부에 고정된다(도 2). 셀프-탭핑 나사는 이 나사가 나사구멍 내에 조여질 때 그 자신이 나사구멍의 벽에 나삿니를 깍는 나사이다.

실린더 챔버(6)는 피스톤 부분(20a)의 양 종방향 단부상에 형성된 피스톤 단부(21)에 의해 전방 실린더 챔버(6A)와 후방 실린더 챔버(6B)로 분할된다(도 1). 피스톤 부분(20a)은 내부 이동체(피스톤)(20)의 일부를 형성한다. 피스톤 단부 (21)에는 피스톤 패킹(21a)이 제공된다. 피스톤 부분(20a)상에서, 피스톤 단부 (21)들 사이 부분에는 슬릿(3)을 통하여 외부 이동체(26)를 구동하기 위한 구동 부재(피스톤 요크)(22)가 일체로 형성된다. 튜브(2)의 바깥쪽에서 구동 부재(22)의 단부에는 외부 이동체(26)의 일부인 피스톤 장착부(23)가 일체로 형성된다. 즉, 본 실시예에서 내부 이동체로서의 피스톤(20)과, 구동 부재(22)와, 피스톤 장착부(23)는 통합된 일체형 이동체(18)를 형성한다. 이 일체형 이동체(18)는 다이-캐스팅 알루미늄 합금에 의해 형성된다. 피스톤 장착부(23)는 우측벽(23a)과 좌측벽(23b), 그리고 전방벽(23c)과 후방벽(23d)을 갖는다. 소정의 폭을 가지며 튜브(2)의 종축을 따른 방향으로 연장된 그루브(리세스)(20b)가 상기 소정 폭의 중간에서 피스톤 부분(20a)의 하부면상에 형성된다. 피스톤 장착부(23)의 상부면상에서, 상기 피스톤 부분과 구동 부재(22)에는 우측벽(23a)과 좌측벽(23b), 그리고 전방벽(23c)과 후방벽(23d)에 의해 리세스(24)가 형성된다. 리세스(24)는 전방벽 (23c)으로부터 후방벽(23d)까지 튜브(2)의 종축을 따른 방향으로 연장한다. 후술하는 바와 같이, 피스톤 장착부(23)의 상부면상의 리세스(24)와 피스톤 부분(20a)의 하부면상의 리세스(20b)는 외부 밀봉 밴드와 내부 밀봉 밴드가 통과하는 채널 그루브를 형성한다.

구동 부재(22)의 상부면(22a)과 밀봉 밴드 안내 리세스(20b)의 하부면(22b)은 각각 위아래로 부풀어 오른 곡면으로서 형성된다(도 1). 구동 부재(22)의 전방 단부와 후방 단부는, 후술하는 바와 같이 내부 밀봉 밴드(30)와 외부 밀봉 밴드(31)용 밴드 안내부가 고정되는 고정 부분(27)으로서 형성된다.

도 3, 도 4, 도 5에 도시한 바와 같은 피스톤 장착부(23)의 하부면 주위에는 스크랩퍼(scraper)를 수용하기 위한 계단부(25)가 형성된다. 또한, 우측벽과 좌측벽의 하부 에지 상에서 우측벽과 좌측벽의 중간부분에는 리세스(25a)가 형성된다. 안내 부재(40)의 돌출부(48)와 함께 리세스(25a)는 후술하는 바와 같이 안내 부재(40)를 위치설정하기 위한 수단을 형성한다.

튜브(2)의 외벽면(도 1 내지 도 3의 상부면: 2b)과 접촉하기 위하여, 그리고 이 면상에서 미끄러지기 위한 슬라이더 부재(43)가 외부 밀봉 밴드 안내부(41a)와 내부 밀봉 밴드 안내부(41b)에 연결된다. 외부 밀봉 밴드 안내부(41a)는 도 7로부터 볼 수 있는 바와 같이 슬라이더 부재(43)의 상부면으로부터 위쪽으로 연장한다. 슬릿(3)의 측벽면과 접촉하는 미끄럼 부재(45)는 슬라이더 부재(43)의 하부면상에서 일체로 형성된다. 미끄럼 부재(45)는 슬릿(3)의 측벽면상에서 미끄러지기 위한 미끄럼면(46)을 포함한다. 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 내부 밀봉 밴드 안내부(41b)는 미끄럼 부재(45)로부터 아래쪽으로 연장한다. 슬라이더 부재(43)의 하부면상에는 횡방향으로 진행하는 복수의 오일 그루브(44)들이 형성된다. 슬라이더 부재(43)상에는 구동 부재(22)의 단부를 고정하는 슬릿(47)이 형성된다. 슬릿(47)은 외부 밀봉 밴드 안내부(41a)와 내부 밀봉 밴드 안내부(41b)가 연장하는 연장부(42a)로부터 연장한다.

본 실시예에서, 도 7 내지 도 9는 구동 부재(22)의 전방단부와 후방단부에 부착되는 안내 부재(40)들 중 하나를 도시한다. 안내 부재(40)에는 외부 밀봉 밴드(31)를 안내하기 위한 외부 밀봉 밴드 안내부(41a)와, 내부 밀봉 밴드(30)를 안내하기 위한 내부 밀봉 밴드 안내부(41b)와, 튜브(2)의 외벽 표면상에서 미끄러지기 위한 슬라이더 부재(43)가 제공된다.

외부 밀봉 밴드 안내부(41a)는 외부 밀봉 밴드(31)의 폭과 일치하는 폭을 가지며, 이 외부 밀봉 밴드 안내부의 상부면이 위쪽으로 부풀어 오른 볼록면을 형성하며 튜브의 종축을 따른 방향으로 연장되는 식으로 만곡된다. 내부 밀봉 밴드 안내부(41b)는 내부 밀봉 밴드(30)의 폭과 일치하는 폭을 가지며, 이 내부 밀봉 밴드 안내부의 하부면이 아래쪽으로 부풀어 오른 볼록면을 형성하며 튜브의 종축을 따른 방향으로 연장되는 식으로 만곡된다.

슬라이더 부재(43)상에서 이 슬라이더 부재의 종측면의 중간에는 리세스(77)들이 형성된다. 후술하는 바와 같이, 이 리세스(77)는 피스톤 장착부(23)에 스크랩퍼(75)를 고정하기 위하여 사용된다.

슬라이더 부재(43)의 종방향 단부의 양 측면에는 돌출부(48)가 제공된다.

구동 부재(22)에 안내 부재(40)를 부착하기 위해서, 슬릿(47)의 단부가 구동부재의 단부면(27a)과 접할 때까지 안내 부재(40)의 슬릿(47)에는 구동 부재(22)가 삽입된다. 이러한 상태에서, 구동 부재(22)의 고정 부분(27)에 의해 외부 밀봉 밴드 안내부(41a)와 내부 밀봉 밴드 안내부(41b)가 반대방향으로 탄성적으로 팽창되며, 돌출부(48)는 구동 부재(22)의 하부면상에서 리세스(25a)와 결합한다. 따라서, 안내 부재(40)를 구동 부재(22)로부터 멀어지는 방향으로 작용시키는 밴드 안내부(41a, 41b)의 탄성력과, 돌출부(48)와 리세스(25a)를 맞물림으로써 생성되는 체결력에 의해 안내 부재(40)가 구동 부재(22)상에 확실하게 유지된다. 이 실시예에서, 밴드 안내부(41a, 41b)와, 슬릿(47)과, 돌출부(48)와, 리세스(25a)는 급속 결합 수단(quick engaging means: 49)을 형성한다. 안내 부재(40)는 급속 결합 수단(49)에 의해 정확한 위치에서 구동 부재에 고정된다.

본 실시예에서, 슬라이더 부재(43)상의 돌출부(48)는 적어도 슬라이더 부재(43) 두께 t의 1.5배, 바람직하게는 이보다 큰 종방향 길이 L(도 7참조)과 슬라이더 부재의 길이와 유사한 폭을 갖는다. 돌출부(48)의 크기는 슬라이더 부재(43)와 튜브(2)의 외벽면(2b) 사이의 마찰력의 크기에 따라 결정된다. 즉, 피스톤 장착부(23)가 이동할 때, 슬라이더 부재(43)와 외벽면(2b) 사이의 마찰에 의해 발생된 힘이 슬라이더 부재(43)에 가해지며 또한 이 힘은 돌출부(48)와 리세스(25a) 사이의 결합에 의해 수용된다. 그 결과 돌출부(48)의 크기는, 피스톤 장착부(23)의 왕복이동에 의해 돌출부(48)에 가해진 주기적인 힘에 대항하는 돌출부(48)의 충분한 강도와 내구력이 보장되도록 결정된다.

상술한 바와 같이, 피스톤 부분(20a)의 하부면상에 형성된 리세스(20b)는 내부 밀봉 밴드(30)가 통과하는 내부 밀봉 밴드 채널 그루브로서 작용한다. 내부 밀봉 밴드 채널 그루브(리세스)(20b)의 양 측벽(20c)상에는 마모 평판(100)이 부착된다. 마모 평판(100)은 낮은 마찰 계수를 갖는 내마모성 합성수지로 제작되며 접착제나 양면 접착 테이프에 의해 측벽(20c)에 부착되는 얇은 판이다. 마모 평판(100)의 상부 에지는 내부 밀봉 밴드 채널 그루브(20b)의 하부면(22b)의 곡률과 일치하는 원호로서 형성된다. 마모 평판(100)은 그루브(20b)의 측벽(20c)의 종방향 길이의 실질적인 부분을 차지한다. 양 측벽(20c)상의 마모 평판(100)의 표면들 사이의 거리는, 내부 밀봉 밴드(30)의 양 측면 에지들이 양 측벽상의 마모 평판(100)의 표면들과 접촉하도록 내부 밀봉 밴드(30)의 폭과 동일한 값으로 설정된다. 측벽(20c)을 따른 마모 평판(100)의 종방향 길이는 채널 그루브(20b)를 통과하는 내부 밀봉 밴드(30)의 횡방향 변위가 내부 밀봉 밴드(30)의 에지들과 양 측벽(20c)상의 마모 평판(100) 사이의 접촉에 의해 제한되도록 선택된다. 이 실시예에서, 마모 평판(100)은 구동 부재(22)로부터 분리된 독립 부재이기 때문에, 기계가공상의 가공오차로 인한 내부 밀봉 밴드 채널 그루브(20b)의 폭에서의 차이는 마모 평판(100)의 두께를 적절한 값으로 조절함으로써 상쇄될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시예에서는 슬라이더 부재(43)와, 밴드 안내부(41a, 41b)와, 슬릿(3)의 측벽들 상에서 미끄러지는 미끄럼 부재(45)가 완전한 하나의 안내 부재(40)로서 형성되기 때문에, 부품개수와 이 부품들의 조립단계는 크게 감소된다. 또한, 안내 부재(40)가 급속 결합 수단(49)에 의해 이동체(18)에 용이하고 신속하게 부착되기 때문에, 이동체(18)에 안내 부재(40)를 부착하기 위한 작업효율이 크게 향상된다.

도 5와 도 10으로부터 알 수 있는 바와 같이, 안내 부재(40)의 슬라이더 부재(43)의 상부면과 피스톤 장착부(23)의 하부면 사이에는 조절 쐐기(55)가 삽입된다. 조절 쐐기(55)는, 하나의 조절 쐐기가 이동체(18)의 양 단부상에서 안내 부재의 슬라이더 부재(43)를 커버하도록 종방향으로 연장하는 직사각형 형상을 갖는다. 상기 조절 쐐기(55)는 슬라이더 부재(43)와 튜브(2)의 외벽면(2b) 사이의 접촉을 조절하는 데 조절 쐐기(55)가 사용된다. 조절 쐐기(55)에는 피스톤 장착부(23)의 리세스(25a)의 위치와 일치하는 위치에서 노치(56)가 제공된다. 그 결과 안내 부재(40)가 이동체(18)에 부착될 때, 슬라이더 부재(43)의 돌출부(48)는 리세스(25a)뿐만 아니라 노치(56)와 결합한다. 또한, 이 위치에서, 조절 쐐기(55)의 내부 에지는 밴드 안내부(41a)가 슬라이더 부재(43)에 연결되는 위치에서 밴드 안내부(41a)의 외측면과 접한다. 그 결과, 조절 쐐기(55)는 종방향 및 횡방향으로 위치하게 된다. 이 실시예에서, 여러 가지 두께를 갖는 조절 쐐기가 준비되며 로드가 없는 실린더에 조립될 때 적절한 두께를 갖는 쐐기들이 선택된다.

낮은 마찰계수를 갖는 탄성적 합성수지에 의해 밴드 커버(60)가 형성된다. 밴드 커버(60)는 채널 그루브의 폭과 일치하는 폭을 갖는 상부판(61)과 이 상부판(61)의 양 종방향 단부에 배치된 아암 부분(62)을 포함한다(도 1과 도 10 참고). 아암 부분(62)의 하단부는 바깥쪽으로 향하는 후크(63)로서 형성된다. 또한, 후크(63)의 하단부는 외부 밀봉 밴드(31)를 위한 안내면(64)을 형성한다. 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이 상부판(61)의 양 횡방향 측면 상에는 측벽(65)이 형성된다. 상호 대향된 측벽(65)들 사이의 거리는 외부 밀봉 밴드(31)의 폭보다 약간 크며, 외부 밀봉 밴드(31)를 위한 외부 밀봉 밴드 안내부(41a)의 폭은 측벽(65)들 사이의 거리보다 더 작다. 측벽(65)들 사이의 위치에서 상부판(61)의 내면 상에는 종방향으로 연장하는 복수의 리브(66)들이 형성된다. 이 실시예에서, 리브(66)의 하부 에지들은 외부 밀봉 밴드(31)의 상부면을 안내하기 위하여 아래쪽으로 향하는 오목 안내면(67)을 형성하며, 측벽(65)들의 내면은 외부 밀봉 밴드(31)의 에지를 안내하기 위한 안내면(68)을 형성한다.

아암 부분(62)의 후크(63)와 결합하는 결합부(70)는 피스톤 장착부(23)의 전방벽(23c)과 후방벽(23d)의 하부 에지에 형성된다.

전후방 안내 부재(40)와, 슬라이더 부재(43)와, 조절 쐐기(55)의 주변을 둘러싸도록(도 5 참조), 그리고 스크랩퍼(75)의 외주가 외부에 노출되도록 피스톤 장착부(23)의 계단부(25)에는 이중 립(double lip)을 갖는 스크랩퍼(75)가 장착된다. 종방향 측면의 중간에서 복수의 내향 돌출부(76)가 스크랩퍼(75)의 내주 상에 배치된다(도 5). 돌출부(76)의 위치는, 스크랩퍼(75)가 피스톤 장착부(23)의 계단부(25)에 부착될 때, 안내 부재(40)상의 리세스(77)의 위치와 일치한다. 그 결과, 돌출부(76)를 리세스(77)내에 삽입하므로써, 스크랩퍼(75)가 피스톤 장착부(23)상에 위치되어 유지된다. 리세스(77)와 돌출부(76)는 피스톤 장착부(23)에 스크랩퍼(75)를 고정하기 위한 고정 수단(71)을 형성한다.

튜브(2)의 양 단부상의 단부 캡(10)들 사이에는 슬릿(3)의 전체 길이를 따라서 외부 밀봉 밴드(31)와 내부 밀봉 밴드(30)가 배치된다. 외부 밀봉 밴드(31)는 구동 부재(22)의 상부면을 통과하며 내부 밀봉 밴드는 구동 부재(22)의 하부면을 통과한다. 외부 밀봉 밴드(31)와 내부 밀봉 밴드(30)는, 예를 들어 강철과 같은 자성 금속으로 제작된 얇은 가요성 밴드이다. 밀봉 밴드(30, 31)들은 슬릿(3)보다 넓은 폭을 갖는다. 밀봉 밴드(30, 31)들의 양 단부는 단부 캡(10)상에 형성된 고정홀(38)내에 삽입되는 고정핀(39)에 의해 단부 캡(10)에 고정된다. 고정핀(39)의 외단부를 커버하기 위하여 단부 캡(10)에는 커버 부재(79)가 부착된다(도 1). 커버 부재(79)들은 고정핀(39)이 단부 캡(10)으로부터 분리되는 것을 방지한다.

이 실시예에서, 전체 길이를 따라서 슬릿(3)의 양 측면 상에는 자석(80)이 배치된다. 따라서, 밀봉 밴드(30, 31)는 구동 부재(22)를 통과하는 부분을 제외한 전체 길이를 따라서 자석(80)으로 끌려간다. 내부 밀봉 밴드(30)는 실린더 챔버 (6)내의 유체 압력과 자석(80)의 자력에 의해 슬릿(3)에 부착되어 밀봉된다. 또한, 외부 밀봉 밴드(31)는 자석(80)의 자력에 의해 슬릿(3)에 부착되어 밀봉된다.

이 실시예에서, 실린더 챔버(6A, 6B)들 중 한쪽에는 단부 캡(10)상의 입구/출구 포트(15)와, 내부 댐퍼(82)상의 입구/출구 통로(81)와 중앙 포트(83)를 거쳐 가압유체가 유도된다. 가압유체가 실린더 챔버(6A, 6B)의 한쪽에 유도될 때, 피스톤(20), 즉 외부 이동체(26)는 튜브(2)의 종축을 따라서 이동하며, 이때 내부 밀봉 밴드(30)와 외부 밀봉 밴드(31)는 슬릿(3)을 폐쇄한다. 내부 댐퍼(82)는 피스톤(20)의 운동에너지를 흡수하기 위하여 스트로크 단부에서 피스톤(20)과 접한다. 또한 동일한 목적을 위한 튜브(2)상에는 외부 댐퍼(84)가 제공된다.

피스톤(20)이 이동할 때, 내부 밀봉 밴드(30)의 종방향 단부가 단부 캡(10)상에 고정되며 양 단부들 사이의 내부 밀봉 밴드(30)의 중간부분의 횡방향 위치는 피스톤(20)의 내부 밀봉 밴드 채널 그루브(20b)의 마모 평판(100)에 의해 제한되기 때문에, 슬릿(3)에 대하여 횡방향으로의 내부 밀봉 밴드(30)의 변위는 방지된다. 그 결과 실린더내의 유체의 누설과 피스톤의 "스틱 앤 슬립"의 발생은 방지된다.

이 실시예에서, 밴드 커버는 외부 밀봉 밴드(31)가 외부 이동체(26)의 리세스(24)의 측벽들과 접촉하는 것을 방지한다. 또한, 전후방 안내 부재(40)의 밴드 안내부(41a, 41b)는 외부 밀봉 밴드(31)의 하부면과 내부 밀봉 밴드(30)의 상부면이 구동 부재(22)의 상부면(22a) 및 밀봉 밴드 안내 리세스(20b)의 하부면(22b)과 접촉하는 것을 방지한다. 또한, 밀봉 밴드 안내 리세스(20b)의 측벽(20c)에 부착된 마모 평판(100)은 내부 밀봉 밴드(30)와 측벽(20c)의 종방향 에지들 사이의 직접 접촉을 방지한다. 그 결과, 본 발명에 따라서, 피스톤 부분(20a)과, 구동 부재(22)와, 피스톤 장착부(23)가 고체 금속의 일체형 구조로 형성될 때조차도 금속 부품의 마모에 의한 먼지가 발생하지 않는다. 따라서, 먼지가 부착하지 않기 때문에 밀봉 밴드(30, 31)의 수명을 단축하지는 않는다.

또한, 어떤 경우에, 마모 평판(100)은 도 4에 도시한 바와 같은 내부 밀봉 밴드(30)의 에지와 접촉함으로써 발생된 마모에 의해 두 개의 부품으로 분할될 수도 있다. 그러나, 이 경우에서 조차도, 마모 평판(100)이 접착제나 양면 접착 테이프에 의해 측벽(20c)에 부착되기 때문에, 마모 평판(100)의 부품들은 측벽(20c)의 표면으로부터 분리되지 않는다. 그 결과, 마모 평판(100)의 마모가 발생할지라도 외부 이동체의 이동을 방해하는 다른 문제는 발생하지 않는다.

이동체(18)가 한쪽 방향으로 이동할 때, 슬라이더 부재(43)상에는 슬라이더 부재(43)와 튜브의 외벽면(2b) 사이의 마찰로 인한 힘이 이동체(18)의 이동방향에 대해 반대방향으로 가해진다. 즉, 슬라이더 부재(43)는 슬라이더 부재(43)의 돌출부(48)와 피스톤 장착부(23)의 리세스(25a) 사이의 결합부를 통하여 마찰력에 대항해서 이동체(18)에 의해 끌어당겨진다. 그 결과, 이동체(18)가 전후진할 때 돌출부(48)상에 힘이 반복해서 가해지며, 어떤 경우에 돌출부가 파손될 수도 있다. 이러한 견인력으로 인한 돌출부(48)의 파손 가능성은, 돌출부의 종방향 길이(도 7의 L)가 슬라이더 부재(43)의 두께 t보다 크다면 낮아진다. 돌출부의 종방향 길이가 슬라이더 부재 두께의 1.5배보다 클 때, 파손 가능성은 현저하게 낮아진다.

또한, 이 실시예에서 슬라이더 부재(43)의 하부면상에는 횡방향으로 진행하는 복수의 오일 그루브(44)가 형성된다. 이 오일 그루브(44)에 (그리스와 같은) 윤활제를 적용함으로써, 슬라이더 부재(43)와 튜브(2)의 외벽면(2b) 사이의 마찰은 슬라이더 부재(43)의 부드러운 이동을 보장하기 위하여 낮아질 수 있다. 본 실시예에서, 돌출부(48) 아래 부분에서 오일 그루브(44)는 슬라이더 부재(43)의 하부면상에는 형성되지 않는다. 그 결과 돌출부(48)의 강도는 오일 그루브(44)에 의해 낮아지지 않는다.

또한 도 3에 도시한 바와 같이, 종축에 대해 수직한 평면에서 피스톤 장착부(23)상에 모멘트(M1)가 가해질 때, 이 모멘트(M1)는 외벽면(2b)에 수직한 반력(F1)에 의해 취소된다. 이 경우에, 외벽면(2b)에 의해 힘(F1)이 수용된다. 그결과, 구동 부재(22)상에는 실질적으로 굽힘 모멘트가 가해지지 않는다. 또한, 이것은 모멘트(M2)가 튜브(2)의 종축을 포함하는 평면에서 피스톤 장착부(23)상에 가해지는 경우에 발생한다(도 10).

도 11과 도 12는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 내부 밀봉 밴드 안내부(41b)와 일체 부품으로서 마모 평판(100)이 형성된다. 이 경우에, 도 12에 도시한 바와 같이, 마모 평판(100)은 내부 밀봉 밴드 안내부(41b)의 양 측면 에지로부터 아래쪽으로 연장한다. 이 실시예에서 마모 평판(100)은 리세스(채널 그루브)(20b)의 중앙부분 근처까지 종방향으로 연장한다. 본 발명에 따라서, 마모 평판(100)은 내부 밀봉 밴드 안내부(41b)와 함께 리세스(20b)에 고정될 수 있기 때문에, 로드가 없는 실린더를 조립하기 위한 단계는 상당히 감소될 수 있다.

도 13과 도 14는 상술한 실시예와 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 한 쌍의 마모 평판(100)이 이 마모 평판의 하단부에서 연결 부재(101)에 의해 상호 연결되며 U형태의 단면을 갖는 일체의 마모 부품(102)을 형성한다. 마모 부품(102)은 탄성의 합성수지로 제조되며 양 단부에서 상부 에지 상에 양 마모 평판(100)상에 결합 후크(103)가 제공된다(도 14). 마모 부품(102)은 결합 후크(103)를 채널 그루브(20b)의 측벽(20c)의 상부 에지(104)와 탄성적으로 결합하므로써 채널 그루브(20b)내에 고정된다. 본 발명에 따라서, 마모 평판(100)은 간단하면서 용이한 작업을 통하여 채널 그루브(20b)에 고정 및 분리될 수 있다.

도 15와 도 16은 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 마모 평판(100)은 피스톤 부분(20a)의 양 단부에 배치된 피스톤 단부(21)와 일체로 구성된 부품으로서 형성된다. 마모 평판(100)은 채널 그루브(20b)의 측벽(20c)을 따라서 피스톤 단부(21)로부터 안쪽으로 연장한다. 양 피스톤 단부(21)로부터 연장된 마모 평판(100)은 채널 그루브(20b)의 중앙부분에 대하여 종방향으로 연장되고, 상기 채널 그루브에서 양 피스톤 단부로부터의 마모 평판(100)은 서로 만나서 측벽의 전체 길이를 커버하는 연속된 연마 부재를 형성한다.

Claims

로드가 없는 동력 실린더에 있어서,

튜브의 벽을 관통하여 튜브의 종축과 평행하게 연장하는 슬릿과 보어가 제공된 튜브와,

튜브의 보어내에 배치되며 튜브의 종축 방향을 따라 내부에서 이동할 수 있는 내부 이동체와,

튜브의 외부에 배치되며, 슬릿을 따라서 내부 이동체와 함께 이동하도록 슬릿을 통하여 연장하는 구동 부재에 의해 피스톤에 연결되는 외부 이동체와,

양 측면상에서 편평면을 가지며, 보어의 내부로부터 슬릿을 커버하기 위하여 슬릿을 따라서 연장하며, 종방향 단부 부분들이 튜브에 대하여 이동이 제한되며 중간부분은 내부 이동체상에 형성된 채널 그루브를 통과하는 내부 밀봉 밴드를 포함하고,

상기 채널 그루브의 측벽상에는, 내부 밀봉 밴드의 횡방향 이동이 내부 밀봉 밴드의 제한 단부에 의해 그리고 내부 밀봉 밴드의 종방향 에지와 마모 부재 사이의 접촉에 의해 제한되도록 독립 마모 부재들이 제공되는, 로드가 없는 동력 실린더.
제 1 항에 있어서, 상기 마모 부재의 종방향 길이는 마모 부재들과 양 종방향 단부들 사이에서 내부 밀봉 밴드 부분이 횡방향으로 변위되지 않도록 결정되는,로드가 없는 동력 실린더.
제 1 항에 있어서, 상기 마모 부재는 채널 그루브의 측벽에 접착되는 얇은 평판으로 제작되는, 로드가 없는 동력 실린더.
제 2 항에 있어서, 상기 마모 부재는 채널 그루브의 측벽에 부착된 얇은 평판으로 제작되는, 로드가 없는 동력 실린더.
제 1 항에 있어서, 상기 채널 그루브의 양 종방향 단부에서 내부 이동체상에는 밴드 안내부가 제공되며,

상기 마모 부재는 밴드 안내부의 일체 부품으로서 형성되어 밴드 안내부의 양 횡방향 에지로부터 연장하는, 로드가 없는 동력 실린더.
제 2 항에 있어서, 상기 채널 그루브의 양 종방향 단부에서 내부 이동체상에는 밴드 안내부가 제공되며,

상기 마모 부재는 밴드 안내부의 일체 부품으로서 형성되어 밴드 안내부의 양 횡방향 에지로부터 연장하는, 로드가 없는 동력 실린더.
제 5 항에 있어서, 상기 밴드 안내부는 외부 이동체상에 형성된 리세스와 슬라이더 부재상에 형성된 돌출부를 결합하므로써 외부 이동체에 고정되는 슬라이더부재의 일체 부품으로서 형성되며,

상기 튜브의 축방향을 따른 돌출부의 길이는 슬라이더 부재의 두께보다 더 길게 되어 있는, 로드가 없는 동력 실린더.
제 6 항에 있어서, 상기 밴드 안내부는 외부 이동체상에 형성된 리세스와 슬라이더 부재상에 형성된 돌출부를 결합하므로써 외부 이동체에 고정되는 슬라이더 부재의 일체 부품으로서 형성되며,

상기 튜브의 축방향을 따른 돌출부의 길이는 슬라이더 부재의 두께보다 더 길게 되어 있는, 로드가 없는 동력 실린더.
제 7 항에 있어서, 상기 돌출부의 후방측 부분을 제외한 튜브의 외벽상에서 미끄러지는 미끄럼면에는 횡방향으로 이어지는 복수의 오일 그루브들이 제공되는, 로드가 없는 동력 실린더.
제 8 항에 있어서, 상기 돌출부의 후방측 부분을 제외한 튜브의 외벽상에서 미끄러지는 미끄럼면에는 횡방향으로 이어지는 복수의 오일 그루브들이 제공되는, 로드가 없는 동력 실린더.
제 1 항에 있어서, 상호 대향하는 한 쌍의 마모 부재를 연결하므로써 형성되고 U형상의 단면을 이루도록 연결 부재에 의해 얇은 평판으로 제작되는 마모 부품을 포함하며,

상기 마모 부품에는 채널 그루브 측벽의 상부 에지를 탄성적으로 결합하는 후크가 제공되고, 상기 후크는 마모부품이 채널 그루브내에 고정될 때 채널 그루브의 측벽들이 얇은 평판 마모 부재에 의해 커버되는 방법으로 채널 그루브내에 마모 부품을 제거가능하게 끼워맞추는(removable fitting) 것을 가능하게 하는, 로드가 없는 동력 실린더.
제 2 항에 있어서, 상호 대향하는 한 쌍의 마모 부재를 연결하므로써 형성되고 U형상의 단면을 이루도록 연결 부재에 의해 얇은 평판으로 제작되는 마모 부품을 포함하며,

상기 마모 부품에는 채널 그루브 측벽의 상부 에지를 탄성적으로 결합하는 후크가 제공되고, 상기 후크는 마모부품이 채널 그루브내에 고정될 때 채널 그루브의 측벽들이 얇은 평판 마모 부재에 의해 커버되는 방법으로 채널 그루브내에 마모 부품을 제거가능하게 끼워맞추는(removable fitting) 것을 가능하게 하는, 로드가 없는 동력 실린더.
제 1 항에 있어서, 상기 내부 이동체는 피스톤 부분을 포함하며 이 피스톤의 단부는 양 종방향 단부상에 배치되고,

상기 한 쌍의 마모 부재는 각 피스톤 단부로부터 양 피스톤 단부들 사이에 배치된 채널 그루브내로 돌출하는, 로드가 없는 동력 실린더.
제 2 항에 있어서, 상기 내부 이동체는 피스톤 부분을 포함하며 이 피스톤의단부는 양 종방향 단부상에 배치되고,

상기 한 쌍의 마모 부재는 각 피스톤 단부로부터 양 피스톤 단부들 사이에 배치된 채널 그루브내로 돌출하는, 로드가 없는 동력 실린더.
제 1 항에 있어서, 상기 마모 부재는 낮은 마찰계수를 갖는 합성수지로 제작되는, 로드가 없는 동력 실린더.