KR100399312B1

KR100399312B1 - 듀얼 스트로크 실린더

Info

Publication number: KR100399312B1
Application number: KR10-2000-0069208A
Authority: KR
Inventors: 이이다켄지; 히라노아키히로
Original assignee: 에스엠시 가부시키가이샤
Priority date: 1999-11-22
Filing date: 2000-11-21
Publication date: 2003-09-26
Also published as: DE10057280A1; CN1187533C; CN1297114A; JP2001146907A; TW451030B; US6343537B1; JP3124526B1; DE10057280C2; KR20010060364A

Abstract

실린더(12)안을 슬라이딩하는 피스톤(14) 및 그 로드(16)와, 로드(16)에 외부에서 끼워져서 실린더의 로드구멍(13)을 관통하는 슬리브(15)를 설치한다. 상기 로드(16)의 선단부 외주에 대경부(17)를 설치하고, 외주면이 실린더(12)의 로드구멍(13)을, 내주면이 상기 로드(16)의 외주면을 각각 기밀하게 슬라이딩하는 상기 슬리브(15)에 실린더의 로드구멍(13)의 내측에 결합하는 내단측의 결합부인 플랜지부(22)와, 로드(16)의 대경부(17)에 결합하는 외단측의 결합부인 선단부(23)를 설치한다. 또, 상기 실린더에 있어서의 피스톤(14)의 양측의 압력실(18, 19)에 압력유체를 공급배출하는 급배 포트(18A, 19A)를 설치하고, 이들 포트로의 압력유체의 급배에 의해 중간정지를 가능하게 한다.

Description

듀얼 스트로크 실린더{DUAL STROKE CYLINDER}

본 발명은 피스톤을 스트로크의 중간위치에 정지시킬 수 있는 듀얼 스트로크 실린더에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 부하를 피스톤의 로드에 의해 밀어 올리거나, 또는, 동일한 로드에 의해 끌어 올리는 리프트용으로서, 또는 로드가 부하의 중량을 직접적으로 받지 않는 비리프트용으로서 이용하는 유체압 실린더에 있어서, 피스톤을 스트로크의 중간위치에 정지시킬 수 있는 듀얼 스트로크 실린더에 관한 것이다.

통상의 유체압 실린더는, 로드가 스트로크의 시단에서 종단까지 한 번에 이동하게 되어 있다. 그러나, 상기 로드를 스트로크의 중간위치에서 일단 정지시키고, 그때까지의 스트로크 중에 소정의 작업을 행하게 한 후, 다시 스트로크종단까지 이동시켜 다음 단계의 작업을 행하게 하려는 요구가 있다.

또, 유체압실린더를 전자밸브에 의해 제어하는 경우, 상기 전자밸브로의 통전이 예기치 못한 사태에 의해 단절되는 일이 있고, 그 경우에, 통상의 유체압실린더는 로드의 스트로크의 시단이나 종단에 있어서, 상기 로드에 부착한 공작물 등에 의해 작업자 신체의 일부가 끼이게 되는 일이 있다. 이러한 문제를 방지하는 안전대책으로서, 상기 중간위치에서 정지가능한 유체압실린더를 이용하고, 그 중간정지위치를 비통전원점으로 해두는 것이 잠금기구나 3위치밸브를 이용하는 방식보다 효과적이다.

도 8은 로드를 스트로크의 중간위치에 정지시킬 수 있는 기존의 듀얼 스트로크 실린더의 일례를 나타내고 있다. 이 듀얼 스트로크 실린더는, 스트로크(S1)가 제1피스톤(2A) 및 제1로드(3A)를 보유한 제1실린더(1A)와, 스트로크(S2)가 스트로크(S1)보다 큰 제2피스톤(2B) 및 제2로드(3B)를 갖는 제2실린더(1B)를 동심으로 또한 직렬로 연결한 것으로, 상기 제1로드(3A)의 선단은 실린더(1A, 1B)의 커버를 기밀하게 관통해서 제2피스톤(2B)에 접촉하고 있다.

이 듀얼 스트로크 실린더는 제1 및 제2피스톤(2A, 2B)과, 제1 및 제2로드 (3A, 3B)가 복귀스트로크종단위치에 있는 도시상태에서, 포트(5A)로부터 제1피스톤 (2A)의 헤드측 실린더실(7A)에 압축공기를 공급하면, 제1피스톤(2A)과 제1로드(3A)가 도면에서의 좌측방향으로 스트로크(S1)해서 정지하고, 제2피스톤(2B)와 제2로드 (3B)도 제1로드(3A)에 압압되어 스트로크(S1)만큼 좌측이동한다.

계속해서, 포트(5B)로부터 제2실린더(1B)의 헤드측 실린더실(7B)에 압축공기를 공급하면, 제2피스톤(2B)과 제2로드(3B)가 다시 좌측방향으로 스트로크(S2-S1)해서 정지한다.

따라서, 제2실린더(1B)의 제2로드(3B)를 스트로크(S1)의 중간위치에 정지시킬 수 있다.

포트(6B)로부터 제2실린더(1B)의 로드측 실린더실(8B)에, 포트(6A)로부터 제1실린더(1A)의 로드측 실린더실(8A)에 각각 압축공기를 공급해서 실린더(1A, 1B)의 헤드측 실린더실(7A, 7B)의 압축공기를 외부로 배출하면, 제2피스톤(2B)과 제2로드(3B)가 스트로크(S2)만큼 좌측이동하는 동시에, 제1로드(3A)와 제1피스톤(2A)이 스트로크(S1)만큼 우측이동해서 도 8에 나타낸 상태로 복귀한다.

또, 제1실린더(1A)의 로드측 포트(6A)는 공급포트로 할 수 있다.

상기 듀얼 스트로크 실린더는 로드(3B)를 스트로크의 중간위치에 정지시킬 수 있지만, 2개의 실린더(1A, 1B)를 직렬로 연결한 것이기 때문에, 구조가 복잡하고 부품수가 많아 비용이 많이 든다는 문제가 있다. 또, 적어도, 2개의 실린더(1A, 1B)의 각 포트(5A, 5B, 6B)로의 압축공기의 급배를 제어할 필요가 있고, 배관접속을 포함하는 압축공기의 공급제어계의 구성이 복잡하게 된다는 문제도 있다.

본 발명의 주요한 목적은 구조 및 압축공기의 공급제어계의 구성이 간단하고, 부품수가 적고, 비용을 절감할 수 있는 듀얼 스트로크 실린더를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은 두 개의 포트로의 압축공기의 공급만으로 로드를 풀스트로크(full stroke)위치 뿐만 아니라 중간정지위치에도 정지할 수 있도록 한, 듀얼스트로크 실린더를 제공하는 데에 있다.

도 1은 본 발명의 실시예를 나타낸 것으로, 피스톤 및 로드가 후퇴단에 있는 상태를 나타낸 단면도이다.

도 2는 피스톤 및 로드가 중간정지위치에 있는 상태를 나타낸 단면도이다.

도 3은 피스톤 및 로드가 전진단에 있는 상태를 나타낸 단면도이다.

도 4의 A∼D는 듀얼 스트로크 실린더를 상향 로드에 의해 부하를 밀어 올리는 리프트로서 이용하는 경우의 부하의 밀어올림동작에 대한 설명도이다.

도 5의 A∼D는 도 4에 있어서 부하의 하강동작에 대한 설명도이다.

도 6의 A∼C는 듀얼 스트로크 실린더를 하향 로드에 의해 부하를 끌어올리는 리프트로서 이용하는 경우의 부하의 끌어올림동작에 대한 설명도이다.

도 7의 A∼C는 도 6에 있어서의 부하의 하강동작에 대한 설명도이다.

도 8은 종래의 듀얼 스트로크 실린더의 상반부 단면도이다.

(부호의 설명)

11-----실린더 본체 12-----실린더

12A----로드구멍 13-----로드구멍

14-----피스톤 16-----로드

17-----대경부 18, 19-----압력실

18A, 19A-----포트

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의하면, 실린더본체의 로드구멍을 슬라이딩가능하게 관통하고, 그 내부를 다시 로드가 슬라이딩가능하게 관통하는, 중간정지를 위한 슬리브를 보유하는 듀얼 스트로크 실린더가 제공된다.

상기 슬리브의 기단부는 로드측 압력실 안에 위치하고 있고, 이 기단부에는 피스톤보다 소경의 수압부를 가지고 있다. 또, 이 슬리브는 이 슬리브가 전진단까지 이동했을 때에 정지수단에 의해 그 위치에 정지하도록 되어 있다. 또한, 상기 로드와 슬리브사이에는 상기 로드가 슬리브에 대해서 상대적으로 후퇴했을 때에 그 후퇴단에서 양자를 서로 걸리게 하는 제1걸림수단과, 상대적으로 전진했을 때 그 전진단에서 양자를 서로 걸리게 하는 제2걸림수단이 설치되어 있다.

본 발명의 구체적인 실시형태에 의하면, 상기 정지수단은 상기 슬리브의 기단부외주에 형성된 플랜지부로서, 이 플랜지부가 전진단에서 실린더본체에 있어서의 로드구멍의 내측단에 걸리도록 되어 있다.

본 발명의 다른 구체적인 실시형태에 의하면, 상기 제1걸림수단이 로드의 선단에 형성된 대경부로서, 로드의 후퇴단에서 이 대경부가 슬리브의 선단부에 접촉하고, 또한, 상기 제2걸림수단이 피스톤으로서, 로드의 전진단에서 이 피스톤이 슬리브의 후단부에 접촉하도록 구성되어 있다.

상기 듀얼 스트로크 실린더는 부하를 로드에 의해 밀어올려 승강시키거나, 또는 끌어올려 승강시키는 리프트용으로서 사용할 수 있다. 또, 피스톤이 중간정지위치에서 부하의 중량을 직접 받지 않는 비리프트용으로서 사용할 수 있다.

실린더를 밀어 올리기식의 리프트로서 사용할 경우에는, 상기 포트를 통해서 헤드측 압력실 및 로드측 압력실에 등압의 압력유체가 공급된다. 또, 실린더를 끌어올리기식의 리프트로서 사용할 경우에는, 헤드측 압력실에 저압의 압력유체가 공급되는 동시에 로드측 압력실에 고압의 압력유체가 공급되고, 또한 이들 유체의 압력차는 상기 피스톤이 중간정지위치에 정지가능한 크기로 유지된다. 그리고, 비리프트용으로서 사용할 경우에도 헤드측 압력실에 저압의 압력유체가 공급되는 동시에, 로드측 압력실에 고압의 압력유체가 공급되고, 또한 이들 유체의 압력차는 상기 피스톤이 중간정지위치에 정지가능한 크기로 유지된다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일실시예를 나타내고 있다. 이 듀얼 스트로크 실린더는 1개의 실린더본체(11)를 가지고 있고, 이 실린더본체(11)의 내부에 실린더구멍(12)과, 상기 실린더구멍(12)의 일단에 연결되는 소경의 로드구멍(13)을 구비하고 있다. 그리고, 상기 실린더구멍(12)안에는 피스톤(14)이 기밀하게 슬라이딩가능하도록 수용되고, 또 상기 로드구멍(13)안에는 중간정지를 위한 슬리브(15)가 기밀하고 또한 전후진가능하도록 설치되어 있다.

상기 피스톤(14)에는 로드(16)의 기단부가 연결되고, 이 로드(16)의 선단부는 상기 슬리브(15)를 기밀하고 또한 상대적으로 슬라이딩가능하도록 관통해서 실린더본체(11)의 외부로 연장되어 돌출하고, 그 선단에는 슬리브(15)의 선단부(23)에 걸리는 제1걸림수단인 대경부(17)가 설치되어 있다.

또, 상기 실린더구멍(12)의 내부에는, 상기 피스톤(14)에 의해 헤드측 압력실(18)과 로드측 압력실(19)로 구획되고, 이들 각 압력실(18, 19)에 개별적으로 통하는 한 쌍의 포트(18A, 19A)가 상기 실린더본체(11)의 측면에 설치되어 있다.

상기 로드(16)와 동심상으로 위치하는 상기 슬리브(15)는 기단부가 상기 로드측 압력실(19)안에 위치하는 동시에, 선단부가 실린더본체(11)의 외부로 연장해서 돌출하고, 상기 기단부측에는 중공부(21)가 형성되고, 이 중공부(21)를 포함하는 기단부측의 면이 상기 피스톤(14)보다 소경의 수압부로 되어 있다.

상기 슬리브(15)와 실린더본체(11)사이에는 이 슬리브(15)가 전진단까지 이동했을 때에 상기 슬리브(15)를 그 위치에 정지시키기 위한 정지수단이 설치되어 있다. 이 정지수단은 상기 슬리브(15)의 기단부외주에 형성된 플랜지부(22)로 이루어져 있고, 이 플랜지부(22)는 도 2에 나타내듯이, 슬리브(15)의 전진단의 위치에서 실린더본체(11)에 있어서의 로드구멍(13)의 내측단에 걸리도록 되어 있다.

또, 상기 로드(16)와 슬리브(15)사이에는, 상기 로드(16)가 슬리브(15)에 대해서 상대적으로 후퇴했을 때에 그 후퇴단에서 양자를 서로 걸리게 하기 위한 상기 제1걸림수단과, 상대적으로 전진했을 때 그 전진단에서 양자를 서로 걸리게 하기 위한 제2걸림수단이 설치되어 있다. 이 중 제1걸림수단은 로드(16)의 선단에 형성된 상기 대경부(17)로서, 도 1 및 도 2에 나타내듯이, 로드(16)의 후퇴단에서 이 대경부(17)가 슬리브(15)의 선단부(23)에 접촉하도록 되어 있다. 또, 상기 제2걸림수단은 상기 피스톤(14)으로 이루어져 있고, 도 3에 나타내듯이, 로드(16)의 전진단에 있어서 이 피스톤(14)이 슬리브(15)의 후단부에 접촉하도록 되어 있다. 따라서 상기 슬리브(15)는 상기 대경부(17)와 피스톤(14)사이에서 로드(16)상을 상대적으로 이동할 수 있는 것이다.

상술한 듀얼 스트로크 실린더는 그 로드(16)를 위를 향해서 수직방향으로 설치함으로써, 상기 로드(16)의 선단의 부하를 상기 로드(16)에 의해 밀어 올려 승강시키는 리프트로서, 또, 상기 로드(16)를 아래를 향해서 설치함으로써, 상기 로드(16)선단의 부하를 상기 로드(16)에 의해 끌어올려 승강시키는 리프트로서 사용할 수 있다. 또한, 피스톤(14)이 중간정지위치에서 부하의 중량을 직접적으로 받지 않는 임의의 방향의 비리프트용으로서 로드(16)를 수평 또는 다른 임의의 방향을 향해서 사용할 수 있는 것이다.

그러나, 각각의 경우에, 피스톤(14)의 양측의 헤드측 압력실(18) 및 로드측 압력실(19)에 공급하는 유체의 압력을 필요에 따라 조정할 필요가 있으므로, 이하에 있어서는, 상기 피스톤(14)의 방향에 따라 각각의 압력실(18, 19)에 공급해야 할 유체의 압력에 관한 설명을 포함하여, 이 듀얼 스트로크 실린더의 동작에 대해서 설명한다.

도 4 및 도 5의 각 A∼D는 상기 유체압 실린더를 로드(16)의 선단의 부하(W)를 밀어 올리기식으로 승강시키는 리프트로서 사용하는 경우의 동작을 설명하는 것이다. 여기에서는, 각 포트(18A, 19A)에 서로 등압의 압력유체를 공급하는 유체공급수단이 접속되어 있다. 이 유체공급수단은 하나의 유체원과, 상기 유체원과 두 개의 포트(18A, 19A)사이에 접속되는 전환밸브에 의해 구성할 수 있다. 또, 각 도면중에서, 서로 소멸되는 유체압의 작용력은 점선화살표로, 유효하게 작용하는 작용력은 실선의 화살표로 나타내고 있다. 이 관계는 이하의 도면에서도 동일하다.

도 4의 A∼D는 로드(16)에 의해 부하(W)를 밀어 올리는 승강과정의 동작을 나타내고 있다. 도 4의 A에서는, 포트(19A)로부터 로드측 압력실(19)에 압축공기가 공급되고, 헤드측 압력실(18)의 공기가 포트(18A)로부터 외부로 배출되어, 피스톤(14)과 로드(16)가 피스톤(14)의 로드측 수압면(14b)에 작용하는 공기압의작용력에 의해 후퇴단의 위치에 있다. 이 경우, 슬리브(15)는 압력실(19)안의 유체압력에 의해 윗쪽으로 밀어 올려져 있지만, 이 슬리브(15)의 수압면적보다 피스톤(14)의 로드측 수압면(14b)의 수압면적이 크고, 게다가 로드(16)에는 부하(W)의 중량도 작용하고 있으므로, 이 슬리브(15)는 그 선단부(23)가 로드(16)의 대경부(17)에 걸리는 위치에 정지하고 있다.

이 상태에 있어서, 도 4의 B에 나타내듯이, 로드측 압력실(19)과 동압(同壓)의 압축공기를 포트(18A)로부터 헤드측 압력실(18)에 공급하면, 피스톤(14)의 헤드측 수압면(14a)의 수압면적이 로드측 수압면(14b)보다 로드(16)의 단면적분만큼 크기 때문에, 피스톤(14)에는 로드(16)의 단면적분의 공기압작용력이 상향으로 작용하고, 또한 슬리브(15)에 상향으로 작용하는 공기압작용력이 가산되므로, 이들 공기압작용력의 합에 의해 부하(W)가 밀어 올려진다.

상기 피스톤(14)과 로드(16)가 슬리브(15)와 함께 전진하고, 슬리브(15)의 플랜지부(22)가 로드측 압력실(19)의 단면에 접촉하면, 도 4의 C에 나타내듯이, 로드(16)를 더욱 상향이동시키는 작용력은 피스톤(14)에 작용하는 로드(16)의 단면적분의 공기압작용력만으로 되므로, 그것이 부하(W)의 중력보다 작으면 로드(16)는 그 중간정지위치에서 정지한다.

다음에 도 4의 C에 나타내는 상태에서, 포트(19A)로부터 로드측 압력실(19)의 압축공기를 외부로 배출하면, 헤드측 압력실(18)의 공기압에 의한 작용력만이 로드(16)에 작용해서, 로드(16)를 윗쪽으로 밀어 올리므로, 도 4의 D에 나타내듯이 피스톤(14)과 로드(16)가 구동방향으로 더욱 스트로크하고, 피스톤(14)이 슬리브(15)의 기단부에 접촉하는 상승스트로크단에서 정지한다.

다음에, 도 5의 A∼D에 의해 부하의 하강과정의 동작에 대해서 설명한다.

상술한 피스톤(14) 및 로드(16)가 상승스트로크단에 있는 상태에서, 도 5의 A에 나타내듯이, 로드측 압력실(19)에 포트(19A)로부터 압축공기를 공급하면, 피스톤(14)에 상향으로 작용하는 공기압작용력은 로드(16)의 단면적분만으로 되므로, 도 5의 B에 나타내듯이 로드(16)의 대경부(17)가 슬리브(15)의 선단부(23)에 걸리는 중간정지위치까지 하강한다. 이 상태에서 부하(W)를 밀어 올리는 힘은 슬리브(15)에 작용하는 로드측 압력실(19)의 공기압에 의한 작용력과, 피스톤(14)의 헤드측 수압면(14a)에 작용하는 로드(16)의 단면적상당분뿐이고, 이들 작용력에 의해 부하(W)는 중간정지위치에 정지한다.

이 상태에서, 도 5의 C에 나타내듯이, 헤드측 압력실(18)의 압축공기를 배출하면, 슬리브(15)에 상향으로 작용하는 공기압작용력보다 피스톤(14)의 로드측 수압면(14b)에 하향으로 작용하는 공기압작용력이 크기 때문에, 부하(W)가 하강해서 도 5의 D에 나타내는 복귀스트로크의 종단위치에 정지한다.

또, 여기에서는, 양 포트(18A, 19A)에 등압의 압력유체를 공급하는 경우에 대해서 설명했지만, 부하 등에 따라 양 포트에 공급하는 압력을 바꿀 수도 있다. 이 경우, 한 쪽의 포트에 압력조정밸브를 접속하는 방법이나, 양 포트에 압력이 다른 유체원을 접속하는 방법 등이 있다.

다음에, 도 6 및 도 7의 각 A∼C를 참조하여, 상술한 듀얼 스트로크 실린더를 로드(16)가 하향하도록 배치해서 로드(16)의 선단의 부하(W)를 상기 로드(16)에 의해 끌어 올림으로써 승강시키는 리프트로서 이용하는 경우에 대해서 설명한다.

이 경우에는, 피스톤(14)에 의해 구획된 로드측 압력실(19)로 공급하는 유체의 압력(P₁)을 상기 헤드측 압력실(18)에 공급하는 유체의 압력(P₂)보다 높게 하고, 또한 피스톤(14)을 중간정지위치에 유지하는데에 필요한 압력차에 의해 양 급배포트에 공급가능하도록 구성된 유체공급수단을 양 포트(18A, 19A)에 접속하게 한다.

먼저, 도 6의 A∼C는 로드(16)에 의해 부하(W)를 끌어 올리는 상승과정의 동작을 나타낸 것으로, 도 6의 A에서는 포트(18A)로부터 헤드측 압력실(18)에 압력(P₂)의 압축공기가 공급되고, 로드측 압력실(19)의 공기가 포트(19A)로부터 외부로 배출되어, 피스톤(14)과 로드(16)가 피스톤(14)의 헤드측의 수압면에 작용하는 공기압의 작용력에 의해 하강스트로크의 종단위치에 있게 된다.

이 상태에서, 도 6의 B에 나타내듯이 압력(P₁)의 압축공기를 포트(19A)로부터 로드측 압력실(19)에 공급하면, 피스톤(14)의 헤드측과 로드(16)측에 작용하는 공기압의 작용력의 차에 의해 부하(W)가 중간정지위치까지 끌어올려진다. 그리고, 로드(16)의 선단의 대경부(17)가 슬리브(15)의 선단부(23)에 걸린 후에는, 슬리브(15)에 작용하고 있는 로드측 압력실(19)안의 공기압이 상기 대경부(17)에 대해서 하향의 힘으로서 작용하도록 되므로 부하(W)의 상승은 정지한다.

이 경우에, 부하(W)의 중력을 mg 라 하고, 피스톤(14), 슬리브(15) 및 로드 (16)의 지름을 각각 D₁, D₂, D₃라 하면, 상기 압력(P₁)과 압력(P₂)사이에는 다음의 관계에 있어야 한다. 또, 여기에서는 피스톤(14) 등에 작용하는 저항력을 무시하고 있다.

π/4 D₁ ²P₂+mg＜π/4(D₁ ²-D₃ ²)P₁

그 후, 도 6의 C에 나타내듯이, 헤드측 압력실(18)의 압력(P₂)을 배출하면, 피스톤(14)에 작용하는 하향의 힘이 없어지므로, 로드측 압력실(19)안의 공기압에 작용하는 작용력에 의해 부하(W)가 상승스트로크단까지 끌어올려져 거기에 유지된다.

또, 이 경우에는

mg＜π/4(D₁ ²-D₂ ²)P₁

인 것이 필요하다.

또, 도 7의 A에 나타내듯이 상기 상승 스트로크단에 있는 부하(W)를 중간정지위치를 지나 하강시키는 경우에는, 도 7의 B에 나타내듯이, 헤드측 압력실(18)에 압력(P₂)의 공기압을 공급하면 되고, 그것에 의해 부하(W)는 중간정지위치에 정지한다.

도 7의 C에 나타내듯이, 로드측 압력실(19)안의 압력(P₁)을 외부로 배출하면, 부하(W)가 하강 스트로크단까지 이동해서 거기에 정지한다.

다음에, 도 1 내지 도 3을 참조해서, 피스톤(14)이 중간정지위치에서 부하의 중량을 직접적으로 받지 않는 임의의 방향의 비리프트용으로서, 로드(16)를 수평 또는 다른 임의의 방향을 향해서 사용하는 경우의 동작에 대해서 설명한다.

또한, 이 경우에 있어서도, 부하의 중량 또는 그것에 준하는 힘이 로드(16)에 작용하면, 상술한 상향 로드(16)에 의한 부하의 밀어 올리기, 또는 하향 로드(16)에 의한 부하의 끌어올리기를 행하는 리프트용의 경우의 동작을 고려해서 압력실(18, 19)에 필요한 유체압을 급배할 수 있다.

먼저, 도 1은 포트(19A)로부터 로드측 압력실(19)에 압력(P₁)의 압축공기가 공급되어, 헤드측 압력실(18)의 공기가 포트(18A)로부터 외부로 배출된 상태를 나타내며, 피스톤(14)과 로드(16)는 피스톤(14)의 로드측 수압면에 작용하는 공기압의 작용력에 의해 복귀스트로크의 종단위치에 있다.

한편, 슬리브(15)는 헤드측 수압면에 작용하는 공기압의 작용력에 의해, 구동스트로크방향(도면의 좌측방향)으로 밀려지지만, 피스톤(14)의 수압면적이 슬리브(15)의 수압면적보다 크므로, 선단부(23)가 로드(16)의 대경부(17)에 걸려 있는 위치에 정지하고 있다.

이 상태에서, 상기 P₁보다 낮고,

π/4 (D₂ ²-D₃ ²)P₁+π/4 D₁ ²P₂＞π/4(D₁ ²-D₃ ²)P₁

의 조건을 만족하는 압력(P₂)의 압축공기를 포트(18A)로부터 헤드측 압력실(18)에 공급하면, 피스톤(14)과 로드(16)가 구동방향으로 스트로크하고, 이것에 의해 슬리브(15)도 동일방향으로 이동하고, 도 2에 나타내듯이, 헤드측 결합부인 플랜지부(22)가 로드측 압력실(19)의 단면에 접촉해서 중간정지위치에 정지한다.

이 경우에는 기본적으로는,

π/4 D₁ ²P₂＜π/4 (D₁ ²-D₃ ²)P₁

π/4 (D₂ ²-D₃ ²)P₁＞π/4 (D₁ ²-D₃ ²)P₁-π/4 D₁ ²P₂

를 만족하는 압력을 양 압력실(18, 19)에 도입할 필요가 있지만, 마찰력 등에 의해 로드(16)가 그 위치에 정지하는 경우에는 특별히 압력을 조정할 필요가 없다.

도 2에 나타낸 상태에서, 포트(19A)로부터 로드측 압력실(19)의 압축공기를 외부로 배출하면, 도 3에 나타내듯이, 피스톤(14)과 로드(16)가 구동방향으로 더욱 스트로크해서, 피스톤(14)의 로드측 수압면이 슬리브(15)의 플랜지부(22)에 접촉해서 정지한다.

또, 도 3에 나타낸 상태에서, 상술한 경우와 반대의 순서로 양 압력실(18, 19)에 소정의 압축공기를 급배하면, 피스톤(14), 로드(16) 및 슬리브(15)를 중간정지위치를 통해 도 1에 나타내 상태로 복귀시킬 수 있다.

상술한 설명에서는, 부하를 구동하기 위해 필요한 작용력을 고려하고 있지 않지만, 실제로는 피스톤(14)에 작용하는 부하의 구동에 필요한 작용력을 고려하여, 피스톤(14)의 헤드측과 로드측의 압력실에 소정의 압력을 도입할 필요가 있다. 이것은, 로드(16)를 수직상향 또는 하향으로 해서 부하를 상하구동시키는 경우에 대해서도 마찬가지이다.

상기 구성을 갖는 듀얼 스트로크 실린더는 실린더(12)에 2개의 포트(18A, 19A)를 설치하는 것만으로 양호한 구성을 가지므로, 포트에의 배관의 접속, 및 실린더의 작동을 제어하는 제어계를 간단하고 저렴한 것으로 할 수 있고, 또 2개의 포트(18A, 19A)에 압축공기를 급배함으로써, 로드(16)를 구동스트로크의 중간위치에 정지시킬 수 있으므로, 2개의 포트로부터 압축공기를 급배하는 통상의 유체압 실린더와 같은 원리로 듀얼 스트로크 실린더를 조작할 수 있다.

상기와 같이 본 발명에 의하면, 구조 및 압축공기의 공급제어계의 구성이 간단하고, 부품수가 적고, 비용을 절감할 수 있는 듀얼 스트로크 실린더를 제공할 수 있다. 또한, 두 개의 포트에의 압축공기의 공급만으로도 로드를 풀스트로크위치뿐만 아니라 중간정지위치에도 정지할 수 있도록 한, 듀얼스트로크 실린더를 제공할 수 있다.

Claims

내부에 실린더구멍과 상기 실린더구멍의 일단에 연결되는 소경의 로드구멍을 구비하는 실린더본체;

상기 실린더구멍 안을 기밀하게 슬라이딩하는 피스톤;

상기 피스톤의 양측에 위치하는 헤드측 압력실 및 로드측 압력실;

상기 각 압력실에 개별적으로 통하는 한 쌍의 포트;

상기 로드구멍을 기밀하고 또한 전후진가능하도록 관통하고, 기단부가 상기 로드측 압력실 안에 위치하는 동시에, 선단부가 실린더본체의 외부로 연장하여 돌출하고, 또한 상기 기단부 측에 상기 피스톤보다 소경의 수압부를 갖는 중간정지를 위한 슬리브;

상기 슬리브를 기밀하고 또한 상대적으로 슬라이딩가능하도록 관통하고, 기단부가 상기 피스톤에 연결되는 동시에, 선단부가 상기 실린더본체의 외부로 연장하여 돌출하는 로드;

상기 슬리브를 전진단에 정지시키기 위한 정지수단; 및

상기 로드가 슬리브에 대해서 상대적으로 후퇴했을 때에 그 후퇴단에서 양자를 서로 걸리게 하는 제1걸림수단과, 상대적으로 전진했을 때에 그 전진단에서 양자를 서로 걸리게 하는 제2걸림수단을 갖는 것을 특징으로 하는 듀얼 스트로크 실린더.
제1항에 있어서, 상기 슬리브를 전진단에서 정지시키기 위한 정지수단은 상기 슬리브의 기단부 외주에 형성된 플랜지부이고, 상기 플랜지부는 상기 전진단에서 실린더본체에 있어서의 로드구멍의 내측단에 걸리도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 듀얼 스트로크 실린더.
제1항에 있어서, 상기 제1걸림수단이 로드의 선단에 형성된 대경부로서, 로드의 후퇴단에서 상기 대경부가 슬리브의 선단부에 접촉하고, 또한, 상기 제2걸림수단이 피스톤으로서, 로드의 전진단에서 이 피스톤이 슬리브의 후단부에 접촉하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 듀얼 스트로크 실린더.
제2항에 있어서, 상기 제1걸림수단이 로드의 선단에 형성된 대경부로서, 로드의 후퇴단에서 상기 대경부가 슬리브의 선단부에 접촉하고, 또한, 상기 제2걸림수단이 피스톤으로서, 로드의 전진단에서 이 피스톤이 슬리브의 후단부에 접촉하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 듀얼 스트로크 실린더.
제1항에 있어서, 상기 듀얼 스트크로 실린더는 부하를 밀어 올림에 의해 승강가능하도록 로드가 윗쪽을 향해 수직방향으로 설치되고, 상기 두 개의 포트에 서로 등압의 압력유체를 공급하는 유체공급수단이 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 듀얼 스트로크 실린더.
제1항에 있어서, 상기 듀얼 스트로크 실린더는 부하를 끌어올림에 의해 승강가능하도록 로드가 아래를 향해서 수직방향으로 설치되고, 헤드측 압력실에 통하는 헤드측 포트에는 저압의 압력유체를 공급하고 로드측 압력실에 통하는 로드측 포트에는 고압의 압력유체를 공급하는 유체공급수단이 상기 두 개의 포트에 접속되는 동시에, 이들 압력유체의 압력차는 상기 피스톤을 중간정지위치에 정지시키는 데에 필요한 압력차인 것을 특징으로 하는 듀얼 스트로크 실린더.
제1항에 있어서, 상기 듀얼 스트로크 실린더는 상기 피스톤이 중간정지위치에서 부하의 중량을 직접 받지 않는 상태로 설치되고, 헤드측 압력실에 통하는 헤드측 포트에는 저압의 압력유체를 공급하고 로드측 압력실에 통하는 로드측 포트에는 고압의 압력유체를 공급하는 유체공급수단이 상기 두 개의 포트에 접속되는 동시에, 이들 압력유체의 압력차는 상기 피스톤을 중간정지위치에 정지시키는 데에 필요한 압력차인 것을 특징으로 하는 듀얼 스트로크 실린더.