KR100399387B1

KR100399387B1 - 실린더장치

Info

Publication number: KR100399387B1
Application number: KR10-2000-0069671A
Authority: KR
Inventors: 사와다다카유키
Original assignee: 에스엠씨 가부시키 가이샤
Priority date: 1999-11-26
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2003-09-26
Also published as: KR20010060378A; DE10058145A1; CN1298065A; DE10058145B4; CN1159533C

Abstract

편평한 원판상으로 된 제1 본체(12)와 제2 본체(14)가 일체로 연결된 실린더관(16), 상기 실린더관(16)의 내부에 배설된 다이어프램(20)의 신축적인 휨작용하에 실린더관(16)의 높이 방향을 따라 승강하는 편평한 테이블(22), 베어링부재(38a, 38b)에 의해 지지되고 상기 테이블(22)의 승강동작을 안내하며 상기 테이블(22)이 회전하는 것을 방지하는 로드부재(26a, 26b)를 포함한다.

Description

실린더장치{Cylinder Apparatus}

본 발명은 피스톤으로서 기능을 하는 다이어프램의 신축적인 휨작용하에 테이블을 변위시키는 실린더장치에 관한 것이다.

종래부터 예를 들어 구동원으로서 공급되는 압축공기의 작용하에 실린더관안의 실린더챔버를 따라 피스톤을 변위시킴으로써 상기 피스톤과 일체로 피스톤로드를 변위시키는 에어실린더가 사용되고 있다.

상기 에어실린더를 예를 들어 연직방향으로 세워 사용하는 경우 실린더관의 높이방향의 크기(연직방향 크기)는 피스톤의 변위량에, 상기 피스톤의 축방향의 크기, 로드커버두께 및 헤드커버의 두께를 가산한 값이 된다.

따라서 실린더관의 높이방향의 크기를 억제하여 편평하게 하려면 피스톤의 축방향 크기를 단축시킬 필요가 있으나 여기에는 한계가 있다.

본 발명은 상기의 불합리한 점을 고려한 것으로, 높이방향의 크기를 억제하여 보다 편평하게 할 수 있는 실린더장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 편평한 판상으로 된 제1 본체와 제2 본체가 일체로 연결된 실린더관,

상기 실린더관의 내부에 형성된 다이어프램챔버에 배설되고, 상기 제1 본체와 제2 본체와의 사이에 개재된 다이어프램,

상기 다이어프램의 신축적인 휨작용하에 실린더관의 높이방향으로 승강하는 편평한 판상테이블,

베어링부재에 의해 지지되고, 상기 테이블의 승강동작을 안내함과 동시에 테이블이 회전하는 것을 방지하는 록부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이 경우, 상기 제1 본체, 제2 본체 및 테이블을 각각 실질적으로 원판상으로 형성하는 것이 바람직하다.

또 상기 테이블이 하강한 초기위치에 있을 때 로드부재의 축방향의 크기는 실린더관의 하면부와 실질적으로 한면을 이루는 길이로 설정되거나, 또는 로드부재의 일단부가 실린더관의 하면부로부터 외측으로 소정 길이만큼 돌출되도록 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 실린더관을 구성하는 제1 본체 및 제2 본체를 편평한 판상으로 형성하고, 테이블도 편평한 판상으로 형성함으로써 장치 전체의 높이를 억제하여 한층 편평화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 실린더장치의 사시도,

도 2는 도 1의 II-II선 종단면도,

도 3은 테이블이 하강한 초기상태를 나타낸 종단면도,

도 4는 도 3의 일부 생략 확대단면도,

도 5는 도 1의 실린더장치를 다른 부재의 취부면에 고정한 상태를 나타낸 일부 절단 정면도,

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 의한 실린더장치의 종단면도,

도 7은 도 6의 실린더장치에서 테이블이 상승한 상태를 나타낸 종단면도,

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 의한 실린더장치의 종단면도,

도 9는 본 발명의 제4 실시예에 의한 실린더장치의 종단면도,

도 10은 본 발명의 제5 실시예에 의한 실린더장치의 종단면도,

도 11은 도 10에 도시된 실린더장치의 평면도,

도 12는 도 11의 화살표 A방향의 측면도.

이하, 본 발명에 의한 실린더장치에 대한 적절한 실시예를 들어 첨부된 도면을 참조하면서 보다 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2에서 참조번호 10은 본 발명의 제1 실시예에 의한 실린더장치를 나타낸 것이다.

상기 실린더장치(10)는 실질적으로 원판상으로 된 제1 본체(12)와 제2 본체(14)가 일체로 연결된 실린더관(16), 상기 실린더관(16)의 내부에 형성된 다이어프램챔버(18)에 배설되고, 상기 제1 본체(12)와 제2 본체(14)와의 사이에 개재된 다이어프램(20), 상기 다이어프램(20)의 신축적인 휨작용하에 상기 실린더관(16)의 높이방향으로 승강하는 실질적으로 원판상의 테이블(22), 및 나사부재(24)에 의해 상기 테이블(22)의 하면부에 체결되고 상기 테이블(22)의 승강동작을 안내함과 동시에 상기 테이블(22)이 회전하는 것을 방지하는 기능을 하는 한쌍의 로드부재(26a, 26b)를 포함한다.

또한 상기 다이어프램챔버(18)는 다이어프램(20)에 의해 상부측 다이어프램챔버(18a)와 하부측 다이어프램챔버(18b)로 구분된다. 또 테이블(22)이 하강한 상태에 있는 초기위치에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 로드부재(26a, 26b)의 하단부가 제2 본체(14)의 저면부로부터 돌출되는 것이 아니라 상기 로드부재(26a, 26b)의 하단부와 제2 본체(14)의 저면부가 실질적으로 한면이 되도록 형성된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1 본체(12) 및 제2 본체(14)는 각각 실질적으로 동일한 직경으로 형성되고, 제1 본체(12)의 외주면에는 상부측 다이어프램챔버(18a)에 연통되는 제1 압력유체출입포트(28a)가 형성되고 있고, 제2 본체(14)의 외주면에는 하부측 다이어프램챔버(18b)에 연통되는 제2 압력유체출입포트(28b)가 형성되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 다이어프램(20)의 실질적인 중심부에는 지지부재(30)를 통해 피스톤로드(32)가 연결되고, 상기 피스톤로드(32)의 일단부는 나사부재(34)를 통해 테이블(22)의 하면의 실질적인 중심부에 연결되어 있다. 이 경우 다이어프램(20)의 신축적인 휨작용하에 상기 다이어프램(20)과 일체로 피스톤로드(32)가 상하방향으로 변위함에 따라 테이블(22)이 승강하도록 설치되어 있다. 또한 제1 본체(12)에는 피스톤로드(32)의 외주면을 둘러싸서 다이어프램챔버(18)를 기밀하게 유지시키는 시일부재(36)가 환형 홈에 장착되어 있다.

또 제2 본체(14)에는 한쌍의 로드부재(26a, 26b)가 삽통되기 위한 홀부를 갖는 원통형 베어링부재(38a, 38b)가 설치되어 있고, 상기 베어링부재(38a, 38b)에 의해 로드부재(26a, 26b)의 직선운동이 원활하게 지지된다.

테이블(22)에는 도 1에 도시된 바와 같이, 원주방향으로 약 90도 떨어진 4개의 공작물취부 홀부(40a∼40d)가 형성되어 있고, 상기 공작물취부 홀부(40a∼40d)를 통해 미도시된 공작물 등이 취부된다. 또 상기 테이블(22)에는 한쌍의 관통하는 취부볼트삽입용 홀부(42a, 42b)가 소정의 간격을 두고 배치되어 있고, 제1 본체(12) 및 제2 본체(14)에는 상기 한쌍의 취부볼트삽입용 홀부(42a, 42b)에 대응하여 한쌍의 관통하는 취부용 홀부(44a, 44b)가 각각 형성되어 있다.

따라서 도 5에 도시된 바와 같이, 테이블(22)에 형성된 한쌍의 관통하는 취부볼트용 홀부(42a, 42b)에 취부용 볼트(43)를 각각 삽입하고, 상기 취부용 볼트(43)를 다시 취부용 홀부(44a, 44b)에 삽통하여 다른 부재의 취부면(45)에 형성된 나사구멍(47)에 나입함으로써 실린더장치(10)를 상면쪽(테이블(22)쪽)에 고정할 수 있다.

또한 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 본체(12) 및 제2 본체(14)가 다이어프램(20)을 협지하는 부위에는 직경이 다른 다수개의 환상 홈(46)이 상하교대로 형성되어 있고, 상기 다수개의 환상 홈(46) 안에 다이어프램(20)의 표면부위가 물림에 따라 상기 다이어프램(20)을 확실하고 견고하게 파지할 수 있으며 다이어프램챔버(18)의 기밀성을 매우 정밀하게 유지할 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 의한 실린더장치(10)는 기본적으로 이상과 같이 구성된 것으로, 이하에 그 동작 및 작용효과에 대해 설명한다.

미도시된 관을 통해 제1 압력유체출입포트(28a) 및 제2 압력유체출입포트(28b)를 압력유체공급원(미도시)에 접속한다. 또한 이하의 설명에서 도 3에 도시된 바와 같이, 테이블(22)이 하강하여 제1 본체(12)에 접촉한 상태를 초기 위치로 설명한다.

초기 위치에서 미도시된 압력유체공급원을 설치하여 제2 압력유체출입포트(28b)로부터 압력유체를 공급한다. 이때 제1 압력유체출입포트(28a)는 미도시된 절환밸브의 절환작용하에 대기로 연통된 상태에 있게 된다. 상기 제2 압력유체출입포트(28b)로부터 공급된 압력유체는 하부측 다이어프램챔버(18b)에 도입되고, 상기 압력유체의 작용하에 다이어프램(20)이 상부측으로 압압된다.

상기 상부측으로의 압압력에 의해 다이어프램(20)은 휘어지고, 다이어프램(20) 및 피스톤로드(32)는 상방으로 일체로 변위함으로써 테이블(22)이 상승한다. 이 경우 다이어프램(20)의 실질적인 중심부를 지지하는 지지부재(30)가 제1 본체(12)에 당접함으로써 변위종단위치인 도 2에 도시된 상태가 된다.

다이어프램(20)의 신축적인 휨작용하에 테이블(22)이 상승하면 상기 테이블(22)은 베어링부재(38a, 38b)에 의해 지지되는 한쌍의 로드부재(26a, 26b)에의해 원활하게 직선상으로 안내되며 원주방향으로 도는 것이 방지된다.

미도시된 절환밸브의 절환작용하에 압력유체공급원으로부터의 압력유체의 공급을 제2 압력유체출입포트(28b)로부터 제1 압력유체출입포트(28a)로 절환함에 따라 상부측 다이어프램챔버(18a)로 도입된 압력유체의 작용하에 테이블(22)이 하강하여 초기위치로 복귀된다. 이 경우, 제2 압력유체출입포트(28b)는 대기로 연통된 상태가 된다.

본 발명의 실시예에서는 편평하고 실질적으로 원판상의 제1 본체(12)와 제2 본체(14)를 일체로 연결하여 실린더관(16)을 구성하고, 상기 실린더관(16)의 내부에 형성된 다이어프램챔버(18)에 다이어프램(20)을 배설하며, 상기 다이어프램(20)의 신축적인 휨작용하에 상기 실린더관(16)의 높이방향으로 상기 편평한 원판상 테이블(22)을 승강시키도록 설치되어 있다. 따라서 종래기술과 비교하여 높이방향의 크기가 억제되고 보다 편평한 실린더장치(10)를 얻을 수 있다.

또 실린더관(16) 및 테이블(22)을 원판상으로 형성함에 따라 압출성형 또는 인발성형으로 용이하게 가공할 수 있으며 제조단가를 줄일 수 있다.

실린더관(16)의 형상에 대응하는 실질적으로 원판상의 요부(미도시)를 형성하여 상기 실질적인 원판상의 요부에 실린더관(16)을 삽입함으로써 상기 실린더관(16)의 외주면을 스피것으로 사용하여 용이하게 위치결정할 수 있다.

상부측 다이어프램챔버(18a)와 하부측 다이어프램챔버(18b)의 압력차에 의해 다이어프램(20)을 휘게 하여 테이블(22)을 승강시키게 할 수도 있다.

베어링부재(38a, 38b)에 의해 지지되는 한쌍의 로드부재(26a, 26b)에 의해테이블(22)을 원활하게 직선상으로 안내하는 가이드기능과, 원주방향으로 회전하는것을 방지하는 기능을 병용함으로써 부품갯수를 줄일 수 있어 제조단가를 절감할 수 있다.

이어서, 본 발명의 제2 실시예에 의한 실린더장치(50)를 도 6 및 도 7에 도시한다. 이하의 다른 실시예에 있어서, 제1 실시예에 의한 실린더장치(10)와 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하고 그 상세한 설명은 생략한다.

제2 실시예에 의한 실린더장치(50)에서는 실린더관(16)의 높이방향의 크기와 실질적으로 동일한 크기를 갖는 한쌍의 베어링부재(52a, 52b)를 배설하고, 상기 한쌍의 베어링부재(52a, 52b)에 의해 각각 지지되는 로드부재(54a, 54b)의 일단부가 실린더관(16)의 저면부로부터 돌출되도록 상기 로드부재(54a, 54b)의 축방향 크기를 약간 연장되게 설치한다는 점에서 상이하다.

상기한 바와 같이, 제2 실시예에 의한 실린더장치(50)에서는 한쌍의 베어링부재(52a, 52b)의 축방향 크기를 상기 실린더관(16)의 높이방향의 크기와 실질적으로 동일하게 하고, 상기 로드부재(54a, 54b)의 축방향 크기를 약간 연장시킴으로써, 상기 테이블(22)은 상기 한쌍의 베어링부재(52a, 52b)에 의해 원할하게 지지되는 상기 로드부재(54a, 54b)에 의해 견고하게 지지될 수 있으며, 상기 로드부재(54a, 54b)의 지지정밀도가 향상될 수 있게 된다.

이어서, 본 발명의 제3 실시예에 의한 실린더장치(60)를 도 8에 도시한다.

제3 실시예에 의한 실린더장치(60)에는 스프링부재(62)가 배설되어 있으며, 그 일단부는 피스톤로드(32)에 연결된 지지부재(30)에 체결되고, 타단부는 제1 본체(12)의 내벽에 체결된다. 또 제2 본체(14)는 압력유체를 하부측 다이어프램챔버(18b)에 공급하기 위한 압력유체출입포트(28)가 형성되어 있다. 상기 제1 본체(12)에는 상부측 다이어프램챔버(18a)와 대기가 연통되도록 통기포트(64)가 형성되어 있다.

이 경우, 제3 실시예에 의한 실린더장치(60)는 다이어프램(20), 지지부재(30) 및 테이블(22)이 하부측 다이어프램챔버(18b)에 공급된 압력유체의 작용하에 상기 스프링부재(62)의 탄력에 대항하여 일체로 상승하고, 상기 상승된 테이블(22)은 상기 스프링부재(62)의 탄력작용에 의해 초기위치로 복귀되는 단일작동 실린더를 구성한다.

상기한 바와 같이, 제3 실시예에 의한 실린더장치(60)는 압력유체가 상기 하부측 다이어프램챔버(18b)에만 공급되는 단일작동 실린더가 채용되기 때문에 실린더장치(60)에 장치되는 압력유체 조절회로(공기압력회로)를 단순화할 수 있다.

이어서, 본 발명의 제4 실시예에 의한 실린더장치(70)를 도 9에 도시한다.

제4 실시예에 의한 실린더장치(70)는 제1 본체(12)와 제2 본체(14) 사이에 개재되는 중간부재(72)를 가지고 있으며, 상기 제1 본체(12)와 상기 중간부재(72) 사이에 개재된 제1 다이어프램(20a), 및 상기 중간부재(72)와 상기 제2 본체(14) 사이에 개재된 제2 다이어프램(20b)이 설치되어 있다. 상기 제1 다이어프램 및 제2 다이어프램(20a, 20b)은 소정의 간격을 두고 서로 분리되어 있어 이중구조를 형성한다. 중간부재(72)에는 제1 다이어프램 및 제2 다이어프램(20a, 20b)에 의해 둘러싸여진 챔버 내에 공기를 유출입시키기 위한 통기포트(76)가 형성되어 있다.

이상과 같이, 제4 실시예에 의한 실린더장치(70)는 제1 다이어프램(20a) 및 제2 다이어프램(20b)으로 구성된 이중구조로 되어 있기 때문에 제1 다이어프램 및 제2 다이어프램(20a, 20b)에 가해지는 하중을 분산시킬 수 있어 내구성이 개선된다.

이어서, 본 발명의 제5 실시예에 의한 실린더장치(80)를 도 10에 도시한다.

도 10에 도시된 바와 같이, 제1 본체(82)를 관통하는 홀을 따라 승강하고 나사부재(84)에 의해 테이블(86)에 연결된 제1 피스톤로드(88), 및 상기 제1 피스톤로드(88)에 동축상에 연결되고 제2 본체(90)를 관통하는 홀로부터 외측으로 돌출된 제2 피스톤로드(92)를 갖는 이중로드로 구성되어 있다.

제1 본체(82)의 원형 홈에는 상기 제1 피스톤로드(88)를 둘러 싸고 있는 V자형 단면의 패킹(94a)이 설치되어 있고, 제2 본체(90)의 원형 홈에는 상기 제2 피스톤로드(92)를 둘러 싸고 있는 V자형 단면의 패킹(94b)이 설치되어 있다.

상기 제1 피스톤로드(88)와 제2 피스톤로드(92) 사이의 연결부에는 다이어프램(96)을 파지하기 위한 지지부재(98a, 98b)가 설치되어 있으며, 상기 제1 피스톤로드(88)와 제2 피스톤로드(92)를 축방향으로 관통하는 홀부(100)가 형성되어 있다. 이 경우, 관통홀부(100)가 형성됨으로써 홀부(100)가 상기 테이블(86)에 장착될 다른 공기압력장치(미도시)의 배관통로로서 이용될 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 한쌍의 상호 대향하는 원형아크부가 테이블(86)에 형성되어 있으며, 제1 본체 및 제2 본체(82, 90)의 중심부를 관통하여 직선상으로 소정의 간격을 두고 분리되어 있는 한쌍의 공작물 위치결정핀(102a, 102b)에 연결되어 원판형 구조로 형성되어 있다.

도 12에 도시된 바와 같이, 이중로드구조에 의해 제1 본체(82) 및 제2 본체(90)에는 제1 본체(82)의 일측으로부터 체결볼트(43; 도 5 참조)를 삽입시키기 위한 한쌍의 제1 체결홀부(44a, 44b)와, 제2 본체(90)의 일측으로부터 체결볼트(43)를 삽입시키기 위한 제2 체결홀부(104a, 104b)가 설치되어 있다.

상기한 바와 같이, 제5 실시예에 의한 실린더장치(80)는 이중로두구조로 되어 있기 때문에 미도시된 공기압력장치를 일측의 제1 피스톤로드(88)로 이동시킬 수 있으며, 타측의 제2 피스톤로드(92)의 변위가 미도시된 센서에 의해 검출되어 검출신호를 외부컨트롤러(미도시)로 공급할 수 있게 된다.

실린더관을 구성하는 제1 본체 및 제2 본체를 편평한 판상으로 형성하고, 테이블도 편평한 판상으로 형성함으로써 장치 전체의 높이를 억제하여 보다 편평하게 할 수 있다.

또 로드부재에 의해 가이드기능과 회전방지기능을 병용함으로써 부품갯수를 줄여 제조단가를 절감할 수 있다.

Claims

편평한 판상으로 된 제1 본체(12, 82)와 제2 본체(14, 90)가 일체로 연결된 실린더관(16),

상기 실린더관(16)의 내부에 형성된 다이어프램챔버(18)에 배설되고, 상기 제1 본체(12, 82)와 제2 본체(14, 90)와의 사이에 개재되며, 일면과 상기 제1 본체 사이에 형성되는 제1 다이어프램챔버(18a)와 타면과 상기 제2 본체 사이에 형성되는 제2 다이아프램 챔버(18b)를 정의하는 다이아프램,

상기 제1 다이어프램챔버 및 제2 다이어프램챔버에 유체를 공급하고 또한 상기로부터 유체를 충진하기 위한 한쌍의 유체출입포트,

상기 제1 다이어프램챔버(18a)의 상벽면 및 제2 다이어프램챔버(18b)의 하벽면과 접촉하는 각각의 위치 사이에서 변위할 수 있는 지지부재에 의해 상기 다이아프램에 부착된 일측 단부를 갖는 피스톤 로드,

상기 피스톤 로드의 타측 단부에 연결되고, 제1 유체챔버 및 제2 유체챔버에 유체를 공급 및 상기로부터 유체를 충진함으로서, 상기 다이아프램의 신축적인 휨작용을 야기함에 따라 상기 실린더관의 높이방향으로 승강하는 편평한 판상 테이블, 및

베어링부재(38a, 38b, 52a, 52b)에 의해 지지되고, 상기 테이블(22, 86)의 승강동작을 안내함과 동시에 상기 테이블(22, 86)이 회전하는 것을 방지하는 로드부재(26a, 26b, 54a, 54b)를 구비한 것을 특징으로 하는 실린더장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 본체(12, 82), 제2 본체(14, 90) 및 테이블(22)은 각각 원판상으로 형성된 것을 특징으로 하는 실린더장치.
제1항에 있어서, 상기 테이블(22)이 상기 실린더관(16)에 가까이 위치하는 초기위치에 있을 때 상기 로드부재(26a, 26b)는 상기 실린더관(16)의 측면부와 한 면을 이루는 길이로 설정되는 것을 특징으로 하는 실린더장치.
제1항에 있어서, 상기 테이블(22)이 상기 실린더관(16)에 가까이 위치하는 초기위치에 있을 때 상기 로드부재(54a, 54b)의 일단부가 상기 실린더관(16)의 측면부로부터 외측으로 소정 길이만큼 돌출되도록 형성된 것을 특징으로 하는 실린더장치.
제1항에 있어서, 상기 다이어프램챔버(18) 내에는 상기 테이블(22)에 연결된 피스톤로드(32)를 초기위치로 복귀시키기 위한 스프링부재(62)가 배설된 것을 특징으로 하는 실린더장치
제1항에 있어서, 상기 다이어프램은 상기 제1 본체(12)와 비신축성 중간부재(72) 사이에 개재된 제1 다이어프램(20a)과, 상기 제1 다이어프램(20a)으로부터 소정 간격 만큼 떨어져 있으며 상기 비신축성 중간부재(72)와 상기 제2 본체(14) 사이에 개재된 제 2 다이어프램(20b)으로 구성된 것을 특징으로 하는 실린더장치.
제1항에 있어서, 상기 피스톤 로드는 상기 제1 본체(82)를 관통하는 홀을 따라 승강하며 상기 테이블(86)에 연결된 제1 피스톤로드(88)와, 상기 제1 피스톤로드(88)에 동축상으로 연결되고 상기 제2 본체(90)를 관통하는 홀로부터 외측으로 돌출된 제2 피스톤로드(92)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더장치.
제1항에 있어서, 상기 피스톤은 상기 다이아프램의 각 면에 제공되어 상기 다이아프램들 사이에 끼워지는 한쌍의 지지부재에 의해 상기 다이아프램에 부착되는 것을 특징으로 하는 실린더장치.
제6항에 있어서, 상기 비신축성 중간부재는 상기 챔버에 공기를 공급 또는 충진하기 위해 상기 제1 및 제2 다이아프램 내의 챔버와 연통하는 통풍포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더장치.