KR101031343B1 - 실린더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실린더에 관한 것으로서, 제1,2 캡에 의하여 밀폐되고, 내측에 원통형 내부 공간을 가지는 실린더 몸체, 상기 내부 공간에서 왕복 운동하는 피스톤, 한쪽 끝부분은 상기 피스톤에 결합되어 있으며, 다른 쪽 끝부분은 상기 제1 캡을 관통하여 외부로 연장되며, 내측에는 길이 방향을 따라 적어도 하나의 피스톤축 공기유로가 형성되어 있는 피스톤축, 한쪽 끝부분은 상기 제2 캡에 결합되어 있고, 다른 쪽 끝부분은 상기 피스톤축 공기유로 내측에 위치하며, 내측에 고정축 공기유로가 형성되어 있는 적어도 하나의 고정축, 상기 제1 캡에 형성되어 있으며, 상기 내부 공간이 외부와 통하는 제1 주공기유로, 상기 제2 캡에 형성되어 있으며, 상기 내부 공간이 외부와 통하는 제2 주공기유로, 그리고 상기 제2 캡에 형성되어 있고, 상기 고정축 공기유로와 상기 제2 캡의 외부가 연결되어 통하도록 하는 적어도 하나의 보조 공기유로를 포함하며, 상기 피스톤 축의 다른 쪽 끝부분 둘레에 적어도 하나의 토출공이 형성되어 있고, 상기 토출공은 피스톤축 공기유로와 연결되어 통하며, 상기 피스톤축 공기유로는 보조 공기유로와 통한다.

실린더, 공기 유로, 로드, 실린더 축

Description

실린더{The cylinder}

본 발명은 실린더에 관한 것이다.

일반적으로, 실린더는 공기압 따위의 변화에 따른 에너지를 직선운동으로 변환시켜주는 기계장치이다. 상기 실린더는 상하부 캡에 의하여 밀봉되며, 긴 원통형의 내부 공간을 가지는 실린더 몸체, 상기 실린더 몸체의 내부 공간에서 왕복 운동하는 피스톤, 한쪽 끝부분이 상기 피스톤에 결합되고, 다른 쪽 끝부분이 상기 상부 캡을 관통하며 실린더 몸체 밖으로 연장되는 피스톤 축을 포함하여 구성된다. 이때, 상기 피스톤에 의하여 실린더 몸체의 내부 공간은 양분된다.

그리고, 상기와 같이 구성되는 종래 실린더의 작동을 살펴본다. 우선, 공기 라인을 통하여 외부로부터 실린더 몸체의 일측에 형성되어 있는 유입구에 공기를 유입시킨다. 다음, 실린더 몸체의 양분된 상기 내부 공간 중에서 상기 유입구가 형성되어 있는 쪽의 공간을 밀폐시키는 피스톤이, 상기 유입구를 통하여 실린더 내부에 형성되어 있는 공기 유로를 통하여 유입되는 공기의 공기압에 의하여 점점 슬라이딩된다.

이때, 상기 피스톤 축은 상부 캡을 관통한 상태에서 실린더 몸체의 외부로 돌출되는 길이가 변화된다.

따라서, 상기 실린더와 별도로 또 다른 부가 장치를 구동시키려면, 상기 공기 라인 외에 별도의 공기 라인을 구성해야 하므로, 부가 장치를 작동시키기 위한 구성이 복잡해지고, 부가 장치의 설치에 소요되는 비용이 상승될 뿐만 아니라, 유지 보수가 번거로운 문제점이 있었다.

그리고, 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 두 개의 중공형 피스톤 축을 이용하여 실린더 내측에 또 다른 공기 유로를 형성하는 것이 제안되었으나, 이때 형성되는 상기 또 다른 공기 유로에 연결되는 토출구에는 하부캡을 결합시켜야 한다.

따라서, 상기 실린더 이외의 또 다른 부가 장치를 작동시키려면, 상기 하부캡과부가 장치를 연결시키는 별도의 공기 라인이 여전히 필요하므로, 구성이 복잡해지고 설치에 소요되는 비용이 상승될 뿐만 아니라, 유지 보수가 번거로운 문제점이 있었다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 피스톤 축의 내측에 또 다른 공기 유로를 형성시키고, 상기 피스톤 축에 부가 장치를 연결시켜, 실린더를 포함하는 부가 장치를 함께 작동시킬 수 있으므로, 공기 라인을 별도로 구성하지 않고도, 상기 부가 장치에 공기를 공급하도록 공기 유로를 구성할 수 있어, 유지 보수가 용이하고, 부가 장치를 작동시키는데 소요되는 비용을 절감할 수 있는 실린더를 제공하는 것 이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 실린더는, 양쪽 끝부분이 제1,2 캡에 의하여 밀폐되고, 내측에 길이방향으로 원통형 내부 공간을 가지는 실린더 몸체, 상기 내부 공간에서 왕복 운동하는 피스톤, 한쪽 끝부분은 상기 피스톤에 결합되어 있으며, 다른 쪽 끝부분은 상기 제1 캡을 관통하여 외부로 연장되며, 내측에는 길이 방향을 따라 적어도 하나의 피스톤축 공기유로가 형성되어 있는 피스톤축, 한쪽 끝부분은 상기 제2 캡에 결합되어 있고, 다른 쪽 끝부분은 상기 피스톤축 공기유로 내측에 위치하며, 내측에 고정축 공기유로가 형성되어 있는 적어도 하나의 고정축, 상기 제1 캡에 형성되어 있으며, 상기 내부 공간이 외부와 통하는 제1 주공기유로, 상기 제2 캡에 형성되어 있으며, 상기 내부 공간이 외부와 통하는 제2 주공기유로, 그리고 상기 제2 캡에 형성되어 있고, 상기 고정축 공기유로와 상기 제2 캡의 외부가 연결되어 통하도록 하는 적어도 하나의 보조 공기유로를 포함하며, 상기 피스톤 축의 다른 쪽 끝부분 둘레에 적어도 하나의 토출공이 형성되어 있고, 상기 토출공은 피스톤축 공기유로와 연결되어 통하며, 상기 피스톤축 공기유로는 보조 공기유로와 통한다.

상기 피스톤축 공기유로는 단면 모양이 원형이며, 상기 피스톤축 공기유로의 중심축은 상기 고정축의 중심축과 일치할 수 있다.

상기 적어도 하나의 피스톤축 공기유로가 복수로 형성되고, 상기 복수의 피스톤축 공기유로는 서로 분리될 수 있다.

상기 적어도 하나의 고정축이 복수로 형성되고, 상기 복수의 고정축은 상기 복수의 피스톤축 공기유로에 각각 위치하며, 상기 고정축 공기유로가 상기 피스톤축 공기유로와 연결되어 통할 수 있다.

상기 고정축은 중공형의 고정 내관 및 고정 외관이 밀착 결합되어 형성되며, 상기 피스톤 축은 피스톤 내관 및 피스톤 외관이 밀착 결합되어 형성되고, 고정 외관이 피스톤 내관에 밀착될 수 있다.

상기 고정축 공기유로는 고정 외관과 고정 내관의 밀착면에 형성되어 있는 제1 고정축공기유로 및 고정 내관의 내측에 관통 형성되어 있는 제2 고정축공기유로를 포함하며, 상기 피스톤축 공기유로는 피스톤 외관과 피스톤 내관의 밀착면에 형성되어 있는 피스톤외관 공기유로 및 피스톤 내관의 내측에 관통 형성되어 있는 피스톤내관 공기유로를 포함하고, 상기 제1 고정축공기유로는 피스톤외관 공기유로와 통하며, 제2 고정축공기유로는 피스톤내관 공기유로와 통할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 외부의 공기 라인에 연결되어 있는 실린더에 있어서, 상기 실린더의 피스톤 축 내부에 별도의 공기 유로를 구성하고, 상기 별도의 공기 유로에 부가 장치를 연결시키므로, 최소화된 공기 유로를 통하여 공기가 안정적으로 흐를 수 있게 된다.

그리고, 상기 공기 라인을 통하여 공급되는 공기에 의하여 상기 피스톤 축이 작동되고, 상기 피스톤 축에 형성되어 있는 별도의 공기 유로를 통하여 부가 장치에도 공기를 공급할 수 있으므로, 실린더를 작동시킴과 동시에 부가 장치도 작동시 킬 수 있다.

따라서, 별도의 공기 라인을 구성하지 않고, 실린더 축의 내측에 또 다른 공기 유로를 구성할 수 있으므로, 유지 보수가 용이하고, 부가 장치의 설치에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

그러면, 본 발명의 한 실시예에 따른 실린더에 대하여 도 1 내지 도 6을 참고하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 실린더를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에서, 실린더를 Ⅱ-Ⅱ방향으로 절단하여 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 2에서, 실린더를 Ⅲ-Ⅲ방향으로 절단하여 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 2에서, 실린더를 Ⅳ-Ⅳ방향으로 절단하여 나타낸 단면도이고, 도 5는 도 4에서, A부를 확대하여 나타낸 단면도이고, 도 6은 도 4에서, B부를 확대하여 나타낸 단면도이다.

도 1 내지 도 6을 참고하면, 본 실시예에 따른 실린더는, 내측에 다수의 공기 유로 및 피스톤축 공기유로를 형성시키고, 이들을 통하여 외부로부터 공기를 공급받음으로써, 상기 실린더 및 실린더 축에 연결되어 있는 부가 장치를 함께 작동 시킬 수 있다.

본 실시예에 따른 실린더(100)는, 캡(10), 실린더 몸체(20), 피스톤(30), 피스톤 축(40), 피스톤축 공기유로(42), 고정축(50), 고정축 공기유로(55), 주 연결구(60), 보조 연결구(70), 주 공기유로(110), 그리고 보조 공기유로(120)를 포함한다.

그리고, 본 실시예에 따른 실린더(100)의 피스톤 축(40)에는 별도의 부가 장치(200)가 연결될 수 있으며, 주 공기라인(80) 및 보조 공기라인(90)을 통하여 유입된 공기가 고정축 공기유로(55) 및 피스톤축 공기유로(42)를 경유한 다음, 별도의 부가 장치(200)로 토출될 수 있다. 따라서, 실린더(100)에 유입되는 공기로써 실린더(100) 및 부가장치(200)를 함께 작동시킬 수 있다.

캡(10)은, 본 실시예에 따른 실린더(100)에서 실린더 몸체(20)의 양쪽 끝부분에 결합되어, 실린더 몸체(20) 내측의 긴 원통형 내부 공간을 외부와 밀폐시킨다. 캡(10)은 실린더 몸체(20)의 한쪽 끝부분에 결합되는 하부캡(12), 그리고 실린더 몸체(20)의 다른 쪽 끝부분에 결합되며, 중앙부에 형성되어 있는 관통공으로 피스톤 축(40)이 돌출되는 상부캡(11)을 포함한다.

상부캡(11)에는 제1 주연결구(61)가 연결되고, 제1 주연결구(61)에는 외부로부터 공기를 공급받거나 공급받은 공기를 토출할 수 있는 제1 주공기라인(81)이 연결될 수 있으며, 상부캡(11) 내측에는 실린더 몸체(20) 내측의 내부 공간과 제1 주공기라인(81)이 통할 수 있는 제1 주공기유로(111)가 형성되어 있다.

하부캡(12)에는 제2 주연결구(62)가 연결되고, 제2 주연결구(62)에는 외부로 부터 공기를 공급받거나 공급받은 공기를 토출할 수 있는 제2 주공기라인(82)이 연결될 수 있으며, 하부캡(11) 내측에는 실린더 몸체(20) 내측의 내부 공간과 제2 주공기라인(82)이 통할 수 있는 제2 주공기유로(112)가 형성되어 있다.

그리고, 실린더 몸체(20)는, 내측에 긴 원통형의 내부 공간을 가지며, 양쪽 끝부분에 결합되어 있는 상 하부캡(11,12)에 의하여 상기 내부 공간이 외부와 밀폐되고,실린더 몸체(20)의 내측면은 피스톤(30)이 왕복 운동할 수 있는 가이드 역할을 한다.

또한, 피스톤(30)은, 실린더 몸체(20)의 내부 공간에 배치되어 있으며, 상기 내부 공간을 두 부분으로 분할시키는 구성요소이다. 그리고, 분할된 상기 내부 공간은 피스톤(30)이 실린더 몸체(20) 내측에서 왕복하며 슬라이딩됨에 따라 체적이 각각 변한다.

피스톤 축(40)은, 한쪽 끝부분이 피스톤(30)의 한쪽 면에 결합되어 있고, 다른 쪽 끝부분은 상부캡(11)에 형성되어 있는 관통공 밖으로 돌출되는데, 피스톤(30)이 왕복 작동됨에 따라 관통공 밖으로 돌출되는 길이가 변화된다.

내측이 막혀있는 종래의 피스톤 축과는 달리, 본 실시예에 따른 피스톤 축(40)에는 하나 이상의 피스톤축 공기유로(42)가 형성되어 있고, 피스톤 축(40)의 바깥 둘레에는 하나 이상의 토출공(H)이 형성되어 있으며, 상기 피스톤축 공기유로(42)와 토출공(H)은 서로 연결된다.

따라서, 실린더(100)에 인접하게 연결되는 부가 장치(200)는, 별도의 공기 라인을 통하지 않고서도 피스톤 축(40)에 형성되어 있는 상기 하나 이상의 토출 공(H)으로부터 공기를 공급받아 작동된다.

그리고, 피스톤축 공기유로(42)는, 한쪽 끝부분이 피스톤 축(40)의 바깥 둘레를 따라 관통되어 있는 하나 이상의 토출공(H)을 형성하고, 다른 쪽 끝부분은 하부캡(12)에 결합되어 있는 고정축(50)에 연결되어 있다. 따라서, 피스톤축 공기유로(42)는, 고정축(50)을 통하여 외부로부터 유입되는 공기가 흐를 수 있는 통로 역할을 한다.

본 실시예에 따른 피스톤축 공기유로(42)는 4개의 보조 연결구(71,72,73,74)를 통하여 외부로부터 유입되는 공기가 흐를 수 있는 제1 피스톤축공기유로(421), 제2 피스톤축공기유로(422), 제3 피스톤축공기유로(423), 그리고 제4 피스톤축공기유로(424)를 포함한다.

또한, 고정축(50)은, 한쪽 끝부분이 하부캡(12)에 결합되어, 4개의 보조 연결구(71,72,73,74)를 통하여 외부로부터 공기가 유입되고, 다른 쪽 끝부분은 외측면에 고정축 패킹부재(131)가 결합된 상태로 피스톤축 공기유로(42)에서 슬라이딩된다.

따라서, 4개의 보조 연결구(71,72,73,74)를 통하여 외부로부터 유입되는 공기는 고정축(50)을 통하여 피스톤축 공기유로(42)로 흐른다. 본 실시예에 따른 고정축(50)은 4개의 보조 연결구(71,72,73,74)를 통하여 외부로부터 유입되는 공기가 흐르도록 하는 제1 고정축(51), 제2 고정축(52), 제3 고정축(53), 그리고 제4 고정축(54)을 포함한다.

그리고, 고정축 공기유로(55)는 공기가 흐를 수 있는 통로 역할을 하며, 상 기 각 고정축(51,52,53,54)에 관통 형성되어 있는 제1 고정축공기유로(551), 제2 고정축공기유로(552), 제3 고정축공기유로(553), 그리고 제4 고정축공기유로(554)를 포함한다.

그리고, 주 연결구(60)는, 실린더(100)를 작동시키기 위한 결합 부재로서, 외부로부터 공기를 공급하는 다수의 주 공기라인(80)을 실린더(100)에 결합시키기 위한 결합 부재이다. 본 실시예에 따른 주 연결구(60)는, 상부캡(11)에 결합되어 제1 주공기라인(81)으로부터 유입되는 공기가 흐르도록 하는 제1 주연결구(61), 그리고 하부캡(12)에 결합되어 제2 주공기라인(82)으로부터 유입되는 공기가 흐르도록 하는 제2 주연결구(62)를 포함한다.

또한, 보조 연결구(70)는, 실린더(100)에 연결되어 있는 부가 장치(200)를 작동시키기 위한 구성 요소이고, 외부로부터 공기를 공급하는 다수의 보조 공기라인(90)을 실린더(100)에 결합시키기 위한 결합 부재이다. 보조 연결구(70)는 하부캡(12)에 결합되며, 다수의 보조 공기라인(91,92,93,94)으로부터 유입되는 공기가 흐르도록 하는 제1 보조연결구(71), 제2 보조연결구(72), 제3 보조연결구(73), 그리고 제4 보조연결구(74)를 포함한다.

주 공기라인(80)은, 실린더(100)를 작동시키기 위하여 외부로부터 공기를 공급하는 구성 요소이며, 각 주 연결구(61,62)에 결합되는 제1 주공기라인(81), 그리고 제2 주공기라인(82)을 포함한다.

그리고, 보조 공기라인(90)은, 실린더(100)에 결합되어 있는 부가 장치(200)를 작동시키기 위하여 외부로부터 공기를 공급하는 구성요소이며, 각 보조 연결 구(71,72, 73,74)에 결합되는 제1 보조공기라인(91), 제2 보조공기라인(92), 제3 보조공기라인(93), 그리고 제4 보조공기라인(94)을 포함한다.

또한, 주 공기유로(110)는, 상 하부캡(11,12)에 관통 형성되어 있으며, 실린더(100)를 작동시키기 위하여 외부로부터 공급되는 공기가 지나도록 하는 통로 역할을 한다.

주 공기유로(110)는, 상부캡(11) 내측에 관통 형성되어 있으며, 제1 주연결구(61)를 통하여 유입되는 공기가 실린더 몸체(20)의 내부 공간으로 흐르도록 하는 제1 주공기유로(111), 그리고 하부캡(12) 내측에 관통 형성되어 있으며, 제2 주연결구(62)를 통하여 유입되는 공기가 실린더 몸체(20)의 내부 공간으로 흐르도록 하는 제2 주공기유로(112)를 포함한다.

그리고, 보조 공기유로(120)는, 실린더(100)에 결합되어 있는 부가 장치(200)를 작동시키기 위하여 외부로부터 공급되는 공기가 지나도록 하는 통로 역할을 한다.

보조 공기유로(120)는, 하부캡(12) 내측에 관통 형성되어 있으며, 각 보조 연결구(71,72,73,74)를 통하여 유입되는 공기가 각 고정축(51,52,53,54)의 내측에 형성되어 있는 각 고정축 공기유로(551,552,553,554)로 흐르도록 하는 제1 보조공기유로(121), 제2 보조공기유로(122), 제3 보조공기유로(123), 그리고 제4 보조공기유로(12 4)를 포함한다.

그러면, 도 7 내지 도 10을 참고하여, 외부로부터 인가되는 공기압에 의하여 실린더가 작동되는 상태를 설명한다.

도 7은 피스톤이 이동하기 전의 초기상태를 나타낸 상태도이고, 도 8은 피스톤이 이동하는 중간상태를 나타낸 상태도이고, 도 9는 피스톤의 이동이 완료된 후, 피스톤 축 내측으로 공기가 흐르는 것을 나타낸 상태도이고, 도 10은 피스톤이 초기위치로 복귀하는 것을 나타낸 상태도이다.

도 7 내지 도 10을 참고하여, 실린더(100)가 작동되는 것을 살펴본다. 제1 주공기라인(81)을 통하여 외부로부터 공기가 공급되면, 상부캡(11)에 결합되어 제1 주연결구(61)를 통하여 공기가 유입된 후, 제1 주공기유로(111)를 경유하여 실린더 몸체(20)의 한쪽 내부 공간으로 공급되어 피스톤(30)에 압력을 가하므로, 가해진 압력에 위하여 관통공 밖으로 돌출되는 피스톤 축(40)의 길이가 줄어드는 방향으로 피스톤(30)이 이동된다. 이때, 피스톤(30)의 이동에 따라 다른 쪽의 내부 공간에 저장되어 있던 공기는 제2 주연결구(62)를 통하여 배출된다.

반면, 제2 주공기라인(82)을 통하여 외부로부터 공기가 공급되면, 하부캡(12)에 결합되어 제2 주연결구(62)를 통하여 공기가 유입된 후, 제2 주공기유로(112)를 경유하여 실린더 몸체(20)의 다른 쪽 내부 공간으로 공급되어 피스톤(30)에 압력을 가하므로, 가해진 압력에 위하여 관통공 밖으로 돌출되는 피스톤 축(40)의 길이가 늘어나는 방향으로 피스톤(30)이 복귀된다. 이때, 피스톤(30)의 이동에 따라 한쪽의 내부 공간에 저장되어 있던 공기는 제1 주연결구(61)를 통하여 배출된다.

또한, 도 7 내지 도 10을 참고하여 실린더(100)에 연결되어 있는 부가 장치(200)를 작동시키기 위하여 공기가 공급되는 것을 살펴본다. 각 보조 공기라 인(91,92,93, 94)을 통하여 외부로부터 공기가 공급되면, 하부캡(12)에 결합되어 각 보조연결구(71,72,73,74)를 통하여 공기가 유입된 다음, 각 보조공기유로(121,122,123, 124)를 경유하여 각 고정축(51,52,53,54) 내측에 형성되어 있는 각 고정축 공기유로(551,552,553,554)를 통과한다.

그리고, 상기 각 고정축 공기유로(551,552,553,554)를 통과한 공기는 피스톤 축(40)에 형성되어 있는 각 피스톤축 공기유로(421,422,423,424)를 지난 후, 피스톤 축(40)의 바깥 둘레에 관통 형성되어 각 토출공(H1,H2,H3,H4)을 통하여 토출되므로, 피스톤 축(40)에 연결되어 있는 부가 장치(200)가 상기 토출된 공기에 의하여 작동된다.

또한, 각 고정축(51,52,53,54)의 한쪽 끝부분의 바깥 둘레에는 오링(O-Ring)과 같은 고정축 패킹부재(131)가 결합되어 있고, 피스톤(30)의 바깥 둘레에는 피스톤 패킹부재(132)가 결합되어 있다. 따라서, 각 고정축(51,52,53,54)과 각 피스톤축 공기유로(421,422,423,424) 사이 및 피스톤(30)과 실린더 몸체(20) 사이에는 기밀(氣密)이 유지된다.

그러면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 실린더에 대하여 도 11 내지 도 15를 참고하여 설명한다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 실린더를 나타낸 사시도이고, 도 12는 도 11에서, 실린더를 절단하여 나타낸 단면도이고, 도 13은 도 11에서, 실린더를 정면도 방향에서 절단하여 나타낸 단면도이고, 도 14는 도 13에서, C부를 확대하여 나타낸 단면도이고, 도 15는 도 13에서, D부를 확대하여 나타낸 단면도이다.

도 11 내지 도 15를 참고하면, 본 실시예에 따른 실린더(100)는, 캡(10), 실린더 몸체(20), 피스톤(30), 피스톤 축(160), 피스톤축 공기유로(190), 고정축(150), 고정축 공기유로(180), 주 연결구(60), 보조 연결구(70), 주 공기유로(110), 그리고 보조 공기유로(120)를 포함한다.

그리고, 본 실시예에 따른 실린더(100)의 피스톤 축(160)에는 별도의 부가 장치(200)가 연결되어 있으며, 주 공기라인(80) 및 보조 공기라인(90)을 통하여 유입된 공기가 고정축 공기유로(180) 및 피스톤축 공기유로(190)를 통과하도록 구성되어 있으므로,실린더(100)에 유입되는 공기로써 실린더(100) 및 부가장치(200)를 함께 작동시킬 수 있다.

여기서, 도 1 내지 도 6에서 나타낸 실린더(100)의 캡(10), 실린더 몸체(20), 피스톤(30), 주 연결구(60), 보조 연결구(70), 주 공기유로(110), 그리고 보조 공기유로(120)의 일부 구성 요소는 실질적으로 동일함에 따라 그 설명을 생략한다.

본 실시예에 따른 고정축(150)은, 도 1 내지 도 6에 나타낸 중공 형상인 단일의 관(pipe)과 달리, 중공 형상의 고정 외관(151), 그리고 외측이 고정 외관(151)의 내측에 밀착 결합되어 기밀이 유지되는 고정 내관(152)으로 구성된다. 그리고, 고정 외관(151)의 한쪽 끝부분은 하부캡(12)에 결합되어 제1 보조공기유로(121)와 연결되어 있고, 다른 쪽 끝부분은 피스톤(30)에 결합되어 있는 피스톤 축(160)의 내측에 기밀을 유지하도록 배치되어 있다.

또한, 고정 외관(151)과 고정 내관(152)의 상기 밀착면에는 고정축(150)의 길이 방향을 따라 하나 이상의 제1 고정축공기유로(181)가 형성되어 있어, 하부캡(12) 내측에 관통 형성되어 있는 보조 공기유로(121)와 연결되어 있고, 고정 내관(152)의 내측에는 고정축(150)의 길이 방향을 따라 제2 고정축공기유로(182)가 관통 형성되어 있어, 하부캡(12) 내측에 관통 형성되어 있는 보조 공기유로(122)와 연결되어 있다.

그리고, 본 실시예에 따른 피스톤 축(160)은, 도 1 내지 도 6에 나타낸 단일의 봉(棒)과 달리, 중공 형상의 피스톤 외관(161), 그리고 외측이 피스톤 외관(161)의 내측에 밀착 결합되어 기밀이 유지되는 피스톤 내관(162)으로 구성된다. 그리고, 피스톤 외관(161)의 한쪽 끝부분은 피스톤(30)에 결합되어 있고, 피스톤 외관(161)의 다른 쪽 끝부분에는 피스톤 연장축(163)이 결합되어 있다.

여기서, 피스톤 내관(162)에는 피스톤내관 공기유로(192)가 관통 형성되어 있고, 피스톤 내관(162)과 피스톤 외관(161)의 내측 밀착면에는 피스톤 축(160)의 길이 방향을 따라 피스톤외관 공기유로(191)가 형성되어 있다.

또한, 고정 외관(151)과 고정 내관(152), 피스톤 외관(161)과 피스톤 내관(162)에 형성되어 있는 공기 유입공 및 공기 유출공을 살펴본다.

고정 내관(152)의 한쪽 끝부분 즉, 하부캡(12)에 결합된 부분에는 고정내축 공기유입공(A01)이 형성되어 있고, 고정 내관(152)의 다른 쪽 끝부분에는 고정내축 공기배출공(A02)이 형성되어 있다. 그리고, 고정 외관(151)의 한쪽 끝부분 즉, 하부캡(12)에 결합된 부분 인접한 곳에는 고정외축 공기유입공(A11)이 형성되어 있고, 고정 외관(151)의 다른 쪽 끝부분에는 고정외축 공기배출공(A12)이 형성되어 있다.

그리고, 피스톤 외관(161)의 한쪽 끝부분 즉, 피스톤(30)에 결합된 부분에는 피스톤내축 공기유입공(A21)이 형성되어 있고, 피스톤 외관(161)의 다른 쪽 끝부분에는 피스톤외축 공기배출공(A22)이 형성되어 있으며, 피스톤 연장축(163)이 결합되어 있다.

이때, 피스톤 축(160)이 상부캡(11)밖으로 최대한 돌출된 상태에서는, 고정외축 공기배출공(A12)과 피스톤내축 공기유입공(A21)은 상호 중첩된다.

또한, 피스톤 외관(161)과 피스톤 내관(162)의 한쪽 끝부분에는 피스톤 연장축(163)이 결합되어 있고, 피스톤 연장축(163) 내측에는 길이 방향을 따라 피스톤연장축 공기유로(A41)가 관통 형성되어 있어, 피스톤내관 공기유로(192)를 통하여 유입된 공기는 피스톤 연장축(163)의 바깥 둘레에 형성되어 있는 피스톤연장축 공기토출구(A42)를 통하여 외부로 배출된다.

그러면, 도 16 내지 도 19를 참고하여, 외부로부터 인가되는 공기압에 의하여 실린더(100)가 작동되는 상태를 설명한다.

도 16은 피스톤이 이동하기 전의 초기상태를 나타낸 상태도이고, 도 17은 피스톤이 이동하는 중간상태를 나타낸 상태도이고, 도 18은 피스톤의 이동이 완료된 후, 피스톤 축 내측으로 공기가 흐르는 것을 나타낸 상태도이고, 도 19는 피스톤이 초기위치로 복귀하는 것을 나타낸 상태도이다.

도 16 내지 도 19를 참고하면, 피스톤 축(160)이 상부캡(11)밖으로 최소로 돌출된 상태에서 제2 주공기라인(82)이 결합되어 있는 제2 주연결구(62)를 통하여 공기가 유입되면, 제2 주공기유로(112)를 경유하여 실린더 몸체(20)의 한쪽 내부 공간의 압력이 증가하면서 피스톤(30)이 이동되는데, 이때 다른 쪽 내부 공간에 저장되어 있던 공기는 제1 주공기유로(111)를 경유하여 제1 주연결구(61)에 연결되어 있는 제1 주공기라인(81)을 통하여 외부로 배출된다.

이어서, 피스톤 축(160)이 상부캡(11)밖으로 점점 더 돌출되다가 최대한 돌출되면 고정외축 공기배출공(A12)과 피스톤내축 공기배출공(A21)은 상호 중첩된다.

이때, 각 보조 공기라인(91,92)이 결합되어 있는 각 보조 연결구(71,72)를 통하여 외부로부터 공기가 유입되면, 각각 제1 고정축공기유로(181) 및 제2 고정축공기유로(182)를 경유하여 피스톤외관 공기유로(191) 및 피스톤내관 공기유로(192)를 거친 다음, 각각 공기토출구(A22,A42)를 통하여 토출되므로, 피스톤 축(160)에 연결되어 있는 부가 장치(200)가 상기 토출된 공기에 의하여 작동된다.

또한, 고정 외관(151)의 양쪽 끝부분의 바깥 둘레에는 오링(O-Ring)과 같은 고정외축 패킹부재(1511)가 결합되어 있고, 고정 내측(152)의 한쪽 끝부분의 바깥 둘레에는 고정외축 패킹부재(1521)가 결합되어 있으며, 피스톤 내관(162)의 양쪽 끝부분의 바깥 둘레에는 피스톤내축 패킹부재(1621)가 결합되어 있고, 피스톤(30)의 바깥 둘레에는 피스톤 패킹부재(132)가 결합되어 있다.

따라서, 하부캡(12)과 고정 외관(151), 피스톤(30)과 고정 외관(151), 피스톤 내관(162)과 피스톤 외관(161), 그리고 피스톤(30)과 실린더 몸체(20) 사이는 기밀이 유지된다.

그러면, 도 20 내지 도 22를 참고하여, 피스톤 축의 한쪽 끝부분에 인입구 개폐장치가 결합된 구성에서, 실린더 및 진공차단 도어의 작동상태를 설명한다.

도 20은 피스톤 축의 한쪽 끝부분에 인입구 개폐장치가 결합된 것으로서, 피스톤이 하강한 상태를 나타낸 상태도이고, 도 21은 인입구 개폐패널이 하우징에 형성되어 있는 인입구를 개방시킨 것을 나타낸 상태도이고, 도 22는 인입구 개폐패널이 하우징에 형성되어 있는 인입구를 밀폐시킨 것을 나타낸 상태도이다.

도 20 내지 도 22를 참고하면, 본 실시예에 따른 부가 장치(200)는, 피스톤 축(40)의 한쪽 끝부분에 연결되어 인입구 개폐패널(221)로써 하우징(210)의 한쪽에 형성되어 있는 인입구(211)를 개폐시키기 위한 것이다. 그리고, 부가 장치(200)는 한쪽에 인입구(211)가 형성되어 있는 하우징(21)과, 상기 인입구(211)를 개폐할 수 있는 인입구 개폐부(220)를 포함한다.

그리고, 인입구 개폐부(220)는, 인입구(211)를 개폐시키는 인입구 개폐패널(221), 인입구 개폐패널(221)에 연결되어 있는 승강 패널(222), 승강 패널(222)과 인입구 개폐패널(221) 사이에 결합되어 있으며, 인입구 개폐패널(221)을 작동시키는 또 다른 실린더와 같은 인입구 개폐장치(223)를 포함한다. 인입구 개폐패널(221)의 일면에는 인입구(211) 테두리부를 따라 밀착되도록 하는 패킹부재(224)가 결합되어 있고, 승강 패널(222)은 피스톤 축(160)에 결합되어 있다.

인입구 개폐부(220)가 하강하는 과정을 살펴보면, 제1 주공기라인(81)이 결합되어 있는 제1 주연결구(61)를 통하여 공기가 유입되면, 제1 주공기유로(111)를 경유하여 실린더 몸체(20)의 한쪽 내부 공간의 압력이 증가하면서 피스톤(30)이 이동하는데, 이때 피스톤 축(160)에 연결되어 있는 인입구 개폐부(220)는 인입 구(211)로부터 최대한 떨어져 있는 위치로 점점 하강하게 된다.

또한, 인입구 개폐부(220)가 상승하는 과정을 살펴보면, 제2 주공기라인(82)이 결합되어 있는 제2 주연결구(62)를 통하여 공기가 유입되면, 제2 주공기유로(112)를 경유하여 실린더 몸체(20)의 다른 쪽 내부 공간의 압력이 증가하면서 피스톤(30)이 이동하는데, 이때 피스톤 축(160)에 연결되어 있는 인입구 개폐부(220)는 인입구(211)에 최대한 근접하는 위치로 점점 상승하게 된다.

마침내, 피스톤 축(160)이 상부캡(11)밖으로 최대한 돌출된 최종 위치 즉, 인입구 개폐부(220)가 인입구(211)에 가장 근접한 위치에 다다르게 되면, 비로소 보조 공기라인(92)이 결합되어 있는 보조 연결구(72)를 통하여 외부로부터 공기가 유입되고, 피스톤연장축 공기토출구(A42)를 통하여 공기가 토출되므로, 토출되는 공기에 의하여 인입구 개폐장치(223)가 작동되어, 인입구 개폐패널(221)이 인입구(211)를 밀폐시킨다.

반대로, 보조 연결구(71)에 결합되어 있는 보조 공기라인(91)을 통하여 피스톤외축 공기배출공(A22)으로 공기가 배출되면, 인입구 개폐패널(221)이 인입구(211)를 개방하게 된다. 여기서, P1 및 P2는 기밀을 유지하기 위한 패킹부재이다. 그리고, 인입구 개폐장치(223)의 일측면에는 복귀 동작이 원활하도록 스프링 따위와 같은 탄성부재(도시하지 않음)가 연결될 수 있다.

상기 도 20 내지 도 22에 나타나듯이, 본 실시예의 실린더(100)에 따르면, 실린더(100) 내측에 형성시킨 각 공기 유로를 통하여 공급되는 외부 공기로써, 피스톤 축(160)에 연결되어 있는 부가 장치(200)를 작동시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 실린더를 나타낸 사시도이고,

도 2는 도 1에서, 실린더를 Ⅱ-Ⅱ방향으로 절단하여 나타낸 단면도이고,

도 3은 도 2에서, 실린더를 Ⅲ-Ⅲ방향으로 절단하여 나타낸 단면도이고,

도 4는 도 2에서, 실린더를 Ⅳ-Ⅳ방향으로 절단하여 나타낸 단면도이고,

도 5는 도 4에서, A부를 확대하여 나타낸 단면도이고,

도 6은 도 4에서, B부를 확대하여 나타낸 단면도이고,

도 7은 피스톤이 이동하기 전의 초기상태를 나타낸 상태도이고,

도 8은 피스톤이 이동하는 중간상태를 나타낸 상태도이고,

도 9는 피스톤의 이동이 완료된 후, 피스톤 축 내측으로 공기가 흐르는 것을 나타낸 상태도이고,

도 10은 피스톤이 초기위치로 복귀하는 것을 나타낸 상태도이고,

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 실린더를 나타낸 사시도이고,

도 12는 도 11에서, 실린더를 절단하여 나타낸 단면도이고,

도 13은 도 11에서, 실린더를 정면도 방향에서 절단하여 나타낸 단면도이고,

도 14는 도 13에서, C부를 확대하여 나타낸 단면도이고,

도 15는 도 13에서, D부를 확대하여 나타낸 단면도이고,

도 16은 피스톤이 이동하기 전의 초기상태를 나타낸 상태도이고,

도 17은 피스톤이 이동하는 중간상태를 나타낸 상태도이고,

도 18은 피스톤의 이동이 완료된 후, 피스톤 축 내측으로 공기가 흐르는 것 을 나타낸 상태도이고,

도 19는 피스톤이 초기위치로 복귀하는 것을 나타낸 상태도이고,

도 20은 피스톤 축의 한쪽 끝부분에 인입구 개폐장치가 결합된 것으로서, 피스톤이 하강하는 상태를 나타낸 상태도이고,

도 21은 인입구 개폐패널이 하우징에 형성되어 있는 인입구를 개방시킨 것을 나타낸 상태도이고,

도 22는 인입구 개폐패널이 하우징에 형성되어 있는 인입구를 밀폐시킨 것을 나타낸 상태도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 캡 11 : 상부캡

12 : 하부캡 20 : 실린더 몸체

30 : 피스톤 40 : 피스톤 축

41 : 축 42 : 피스톤축 공기유로

421 : 제1 피스톤축공기유로 422 : 제2 피스톤축공기유로

423 : 제3 피스톤축공기유로 424 : 제4 피스톤축공기유로

50 : 고정축 51 : 제1 고정축

52 : 제2 고정축 53 : 제3 고정축

54 : 제4 고정축 55 : 고정축 공기유로

551 : 제1 고정축공기유로 552 : 제2 고정축공기유로

553 : 제3 고정축공기유로 554 : 제4 고정축공기유로

60 : 주 연결구 61 : 제1 주연결구

62 : 제2 주연결구 70 : 보조 연결구

71 : 제1 보조연결구 72 : 제2 보조연결구

73 : 제3 보조연결구 74 : 제4 보조연결구

80 : 주 공기라인 81 : 제1 주공기라인

82 : 제2 주공기라인 90 : 보조 공기라인

91 : 제1 보조공기라인 92 : 제2 보조공기라인

93 : 제3 보조공기라인 94 : 제4 보조공기라인

100 : 실린더 110 : 주 공기유로

111 : 제1 주공기유로 112 : 제2 주공기유로

120 : 보조 공기유로 121 : 제1 보조공기유로

122 : 제2 보조공기유로 123 : 제3 보조공기유로

124 : 제4 보조공기유로 130 : 패킹부재

131 : 고정축 패킹부재 132 : 피스톤 패킹부재

150 : 고정축 151 : 고정 외관

152 : 고정 내관 160 : 피스톤 축

161 : 피스톤 외관 162 : 피스톤 내관

163 : 피스톤 연장축 170 : 패킹부재

171 : 고정축 패킹부재 172 : 피스톤 패킹부재

180 : 고정축 공기유로 181 : 제1 고정축공기유로

182 : 제2 고정축공기유로 190 : 피스톤축 공기유로

191 : 피스톤외관 공기유로 192 : 피스톤내관 공기유로

200 : 부가장치 210 : 하우징

211 : 인입구 220 : 인입구 개폐부

221 : 인입구 개폐패널 222 : 승강 패널

223 : 인입구 개폐장치 224 : 패킹부재

H : 토출공 H1 : 제1 토출공

H2 : 제2 토출공 H3 : 제3 토출공

H4 : 제4 토출공 P1,P2 : 패킹부재

Claims (6)

1. 양쪽 끝부분이 제1,2 캡에 의하여 밀폐되고, 내측에 길이방향으로 원통형 내부 공간을 가지는 실린더 몸체,

   상기 내부 공간에서 왕복 운동하는 피스톤,

   한쪽 끝부분은 상기 피스톤에 결합되어 있으며, 다른 쪽 끝부분은 상기 제1 캡을 관통하여 외부로 연장되며, 내측에는 길이 방향을 따라 적어도 하나의 피스톤축 공기유로가 형성되어 있는 피스톤축,

   한쪽 끝부분은 상기 제2 캡에 결합되어 있고, 다른 쪽 끝부분은 상기 피스톤축 공기유로 내측에 위치하며, 내측에 고정축 공기유로가 형성되어 있는 적어도 하나의 고정축,

   상기 제1 캡에 형성되어 있으며, 상기 내부 공간이 외부와 통하는 제1 주공기유로,

   상기 제2 캡에 형성되어 있으며, 상기 내부 공간이 외부와 통하는 제2 주공기유로, 그리고

   상기 제2 캡에 형성되어 있고, 상기 고정축 공기유로와 상기 제2 캡의 외부가 연결되어 통하도록 하는 적어도 하나의 보조 공기유로

   를 포함하며,

   상기 피스톤 축의 다른 쪽 끝부분 둘레에 적어도 하나의 토출공이 형성되어 있고, 상기 토출공은 피스톤축 공기유로와 연결되어 통하며, 상기 피스톤축 공기유 로는 보조 공기유로와 통하는

   실린더.
2. 제1항에서,

   상기 피스톤축 공기유로는 단면 모양이 원형이며, 상기 피스톤축 공기유로의 중심축은 상기 고정축의 중심축과 일치하는 실린더.
3. 제2항에서,

   상기 적어도 하나의 피스톤축 공기유로가 복수로 형성되고, 상기 복수의 피스톤축 공기유로는 서로 분리되어 있는 실린더.
4. 제3항에서,

   상기 적어도 하나의 고정축이 복수로 형성되고, 상기 복수의 고정축은 상기 복수의 피스톤축 공기유로에 각각 위치하며, 상기 고정축 공기유로가 상기 피스톤축 공기유로와 연결되어 통하는 실린더.
5. 제2항에서,

   상기 고정축은 중공형의 고정 내관 및 고정 외관이 밀착 결합되어 형성되며, 상기 피스톤 축은 피스톤 내관 및 피스톤 외관이 밀착 결합되어 형성되고, 고정 외관이 피스톤 내관에 밀착되는 실린더.
6. 제5항에서,

   상기 고정축 공기유로는 고정 외관과 고정 내관의 밀착면에 형성되어 있는 제1 고정축공기유로 및 고정 내관의 내측에 관통 형성되어 있는 제2 고정축공기유로를 포함하며,

   상기 피스톤축 공기유로는 피스톤 외관과 피스톤 내관의 밀착면에 형성되어 있는 피스톤외관 공기유로 및 피스톤 내관의 내측에 관통 형성되어 있는 피스톤내관 공기유로를 포함하고,

   상기 제1 고정축공기유로는 피스톤외관 공기유로와 통하며, 제2 고정축공기유로는 피스톤내관 공기유로와 통하는

   실린더.

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