KR101164943B1 - 실린더의 에어쿠션 조절장치 및 그것을 갖는 실린더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실린더의 에어쿠션 조절장치 및 그것을 갖는 실린더에 관한 것이다.
본 발명의 에어쿠션 조절장치는, 회전되는 횡방향으로 갈수록 단면적이 점차 넓어지는 보조관로연결홈이 외주면에 형성되어 있는 조절용회전체; 에어쿠션 기능을 갖도록 하우징의 유체유입배출구와 피스톤 사이에 형성된 보조관로를 경유하는 유체의 유동경로 상에 형성된 조절장치설치홀에 회전 가능하도록 삽입, 설치 가능하되 보조관로와 상기 보조관로연결홈이 연결되도록 설치 가능하며, 어느 한쪽은 보조관로연결홈에 연결되고 다른 한쪽은 보조관로를 경유하는 유체의 유동경로 상에 연결되는 보조관로연결로를 갖는 조절용회전체; 및 보조관로연결홈으로 유입된 유체가 보조관로연결홈과 보조관로연결로 이외의 부분으로 유동되는 것을 방지하는 패킹;을 포함하여 구성된다.
본 발명은 조절용회전체를 회전시키면 보조관로연결홈의 넓은 지점이 보조관로와 연결되도록 할 수도 있고 보조관로연결홈의 좁은 지점이 보조관로와 연결되도록 할 수도 있어 유체의 유동량이 달라지도록 할 수 있으므로 에어쿠션의 정도를 조절할 수 있는 특징이 있다.

Description

실린더의 에어쿠션 조절장치 및 그것을 갖는 실린더{AIR CUSHION REGULATOR FOR CYLINDER AND CYLINDER HAVING THE SAME}

본 발명은 각종 기계장치나 시설물에 구비되며, 유압이나 공압에 의해 피스톤이 전, 후진 되는 실린더의 에어쿠션 관련 장치에 관한 것이다.

반도체장비, 공작기계, 건설기계 등의 각종 기계장치나 시설물에는 전, 후진 운동과 회전운동이 요구되는 경우가 많으며, 이러한 전후진 운동이나 회전운동 등을 유압이나 공압(압축공기)을 통해 얻을 수 있도록 구현된 대표적인 기계요소가 바로 실린더이다.(압력을 발생시키는 유체에 따라 '유압실린더' 와 '공압실린더'로 구분됨)

일반적으로 실린더는 유압이나 공압을 전달받아 전, 후진 하는 피스톤을 가지며, 피스톤이 슬라이딩 이동되는 하우징을 갖는다.

또, 하우징은 유압이나 공압을 전달받기 위해 형성된 전진포트(뒤쪽에 위치된 유체유입배출구)와 후진포트(앞쪽에 위치된 유체유입배출구)를 갖는다.

유압을 사용하는 유압실린더의 경우 피스톤의 전, 후진 속도는 느리지만 매우 강한 힘을 얻을 수 있어 건설기계 등 강한 힘이 요구되는 분야에 사용되고 있다.

반면, 공압을 사용하는 공압실린더는 전, 후진 속도는 빠르지만 상대적으로 힘이 약하여 피스톤의 빠른 전, 후진이 요구되는 분야에 널리 사용되고 있다.

실린더의 크기는 요구되는 출력 및 피스톤의 전, 후진 거리에 따라 다양한 크기로 구현되고 있다.

반도체 장비와 같은 경우에는 매우 소형화된 것들이 주로 사용되고 있다.

이러한 실린더의 움직임, 더욱 정확하게는 유압이나 공압에 의해 움직이는 피스톤의 움직임 속도를 조절할 수 있는 실린더의 구조가 안출되어 있는 실정이다.

한국 특허출원 제 10-1997-002994호 및 한국 실용신안등록 제0392892호 등에는 속도 제어가 가능한 실린더의 구조에 대하여 제시되어 있다.

또, 피스톤이 움직일 때 최대 행정위치(최대 후진위치 또는 최대 전진위치)에 가까워지면 서서히 움직임으로써 충격이 발생되지 않도록 하는 구조도 제시되어 있는데 이러한 쿠션작용이 피스톤의 전, 후진에 관계되는 유체(오일이나 공기)의 배출량에 의해 결정되도록 하는 에어쿠션이 대표적으로 사용되고 있다.

에어쿠션은 피스톤이 최대 행정위치에 이르면 하우징 내에서 배출되는 유체의 양이 줄어들어 피스톤이 서서히 이동되도록 하는 구조이다.

한국 실용신안출원 제20-2002-0038621호 등에는 실린더의 에어쿠션 구조에 대하여 제시되어 있다.

일반적인 에어쿠션의 구조에서 설정된 지점까지는 주관로와 보조관로를 통해 유체가 유동되고, 피스톤이 소정의 지점에 위치되면 주관로는 차단되고 보조관로를 통해서만 유체가 유동되어 유체의 배출량이 적어지도록 되어 있다.

그런데 종래에는 에어쿠션의 정도를 조절할 수 없어 사용 조건에 맞는 에어쿠션의 정도를 갖는 실린더를 얻는데 상당한 어려움이 있었다.

즉, 사용 조건에 맞는 에어쿠션의 정도를 갖기 위해서는 보조관로를 통해 유동되는 유체의 양이 설정된 범위에 있어야 하는데 제조된 실린더를 구매하는 소비자 입장에서는 원하는 조건의 에어쿠션 정도를 충족하는 실린더를 얻기가 어려웠던 것이다.

한국 특허출원 제 10-1997-002994호 한국 실용신안등록 제0392892호 한국 실용신안출원 제20-2002-0038621호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하려는 것으로서, 더욱 상세하게는 사용 조건에 맞게 실린더의 에어쿠션 정도를 사용자가 조절할 수 있는 실린더의 에어쿠션 조절장치 및 그것을 갖는 실린더를 제공하려는데 목적이 있다.

본 발명에서는 단면적이 점차 넓어지는 보조관로연결홈이 외주면에 형성되어 있는 조절용회전체가 보조관로를 유동하는 유체의 유동경로 상에 위치되어 있도록 함으로써 보조관로연결홈의 어느 지점이 보조관로와 연결되는지 여부에 따라 유체의 유동량이 달라짐으로써 에어쿠션의 정도를 조절할 수 있도록 한다.

이러한 본 발명의 에어쿠션 조절장치는, 압축된 유체의 유동력에 의해 하우징 내의 피스톤이 움직이도록 된 실린더에 설치되는 것이다.

또, 회전되는 횡방향으로 갈수록 단면적이 점차 넓어지는 보조관로연결홈이 외주면에 형성되어 있는 조절용회전체를 갖는다.

조절용회전체는, 에어쿠션 기능을 갖도록 하우징의 유체유입배출구와 피스톤 사이에 형성된 보조관로를 경유하는 유체의 유동경로 상에 형성된 조절장치설치홀에 회전 가능하도록 삽입, 설치 가능하되 보조관로와 상기 보조관로연결홈이 연결되도록 설치 가능하다.

또, 어느 한쪽은 보조관로연결홈에 연결되고 다른 한쪽은 보조관로를 경유하는 유체의 유동경로 상에 연결되는 보조관로연결로를 갖는다.

또, 본 발명의 에어쿠션 조절장치는, 보조관로연결홈으로 유입된 유체가 보조관로연결홈과 보조관로연결로 이외의 부분으로 유동되는 것을 방지하는 패킹을 갖는다.

본 발명의 에어쿠션 조절장치는, 단면적이 점차 넓어지는 보조관로연결홈이 외주면에 형성되어 있는 조절용회전체가 보조관로를 유동하는 유체의 유동경로 상에 위치된 상태에서 조절용회전체를 회전시키면 보조관로연결홈의 넓은 지점이 보조관로와 연결되도록 할 수도 있고 보조관로연결홈의 좁은 지점이 보조관로와 연결되도록 할 수도 있어 유체의 유동량이 달라지도록 할 수 있으므로 에어쿠션의 정도를 조절할 수 있는 특징이 있다.

또, 조절용회전체가 상, 하로 천공된 니들삽입홀과 주관로연결홀 및 패킹을 가지며, 니들삽입홀에 위치되어 주관로를 경유하여 니들삽입홀로 유입된 유체가 주관로연결홀로 유동되는 양을 조절할 수 있도록 된 속도조절용 니들;이 더 구비된 경우 에어쿠션이 작용하지 않는 시점에서의 실린더 피스톤 이동속도까지도 조절할 수 있는 특징이 있다.

이러한 구조에서 패킹은 조절장치설치홀의 하부에서 패킹방향으로 유동된 유체는 조절장치설치홀과 패킹의 사이로 유동되지 못하고, 실린더의 유체유입배출구를 경유하여 조절장치설치홀 하부의 주관로 방향으로 향하는 유체는 조절장치설치홀과 패킹의 사이로 유동가능하게 하는 립을 갖는 형태인 경우 유체가 조절장치설치홀을 경유하여 유체유입배출구 방향으로 유동될 때는 피스톤이 상대적으로 느리게 설정된 속도로 이동되면서 유체유입배출구로 유입된 유체가 조절장치설치홀을 경유하여 유동될 때는 상대적으로 빠르게 유동되는 특징이 있다.

도 1은 본 발명 실린더의 에어쿠션 조절장치를 갖는 실린더의 개략도
도 1는 본 발명 실린더의 에어쿠션 조절장치를 설명하기 위한 개략도
도 3은 본 발명 실린더의 에어쿠션 조절장치의 분해도
도 4는 보조관로연결홈을 설명하기 위해 본 발명의 구성요소인 조절용회전체를 도시한 개략도

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.

그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일 예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

본 발명은 사용 조건에 맞게 실린더의 에어쿠션 정도를 사용자가 조절할 수 있는 실린더의 에어쿠션 조절장치 및 그것을 갖는 실린더를 제공하려는 목적을 갖는다.

이를 위하여 본 발명에서는, 단면적이 점차 넓어지는 보조관로연결홈(31)이 외주면에 형성되어 있는 조절용회전체(30)가 보조관로(12)를 유동하는 유체의 유동경로 상에 위치되어 있도록 함으로써 보조관로연결홈(31)의 어느 지점이 보조관로(12)와 연결되는지 여부에 따라 유체의 유동량이 달라짐으로써 에어쿠션의 정도를 조절할 수 있도록 한다.

구체적으로 설명하면 본 발명은, 압축된 유체의 유동력에 의해 하우징(10) 내의 피스톤(20)이 움직이도록 되어 있고, 에어쿠션을 갖는 실린더 구조에서 에어쿠션의 정도를 조절하기 위한 장치이다.

이러한 본 발명의 에어쿠션 조절장치는 조절용회전체(30) 및 패킹(40)을 포함하여 구성된다.

조절용회전체(30)는 회전되는 횡방향으로 갈수록 단면적이 점차 넓어지는 보조관로연결홈(31)이 외주면에 형성되어 있다.

또, 보조관로(12)(에어쿠션 기능을 갖도록 실린더의 하우징(10)에 형성된 유체유입배출구(11)와 피스톤(20) 사이에 형성됨)를 경유하는 유체의 유동경로 상에 형성된 조절장치설치홀(13)에 회전 가능하도록 삽입, 설치 가능하되 보조관로(12)와 상기 보조관로연결홈(31)이 연결되도록 설치 가능하도록 되어 있다.

또, 어느 한쪽은 보조관로연결홈(31)에 연결되고 다른 한쪽은 보조관로(12)를 경유하는 유체의 유동경로 상에 연결되는 보조관로연결로(32)를 갖는다.

본 발명의 또 다른 구성요소인 패킹(40)은, 보조관로연결홈(31)으로 유입된 유체가 보조관로연결홈(31)과 보조관로연결로(32) 이외의 부분으로 유동되는 것을 방지하는 것이다.

이러한 패킹(40)이 없다면 보조관로연결홈(31)을 구현함에 있어 횡방향으로 갈수록 단면적이 넓어지도록 한 구성이 그 역할을 온전히 수행할 수 없는 것이다.

전술한 구성에 의하면, 보조관로연결홈(31)의 어느 지점이 보조관로(12)와 연결되는지 여부에 따라 유체의 유동량이 달라지므로 에어쿠션의 정도를 조절할 수 있다.

즉, 보조관로연결홈(31)의 넓은 지점(단면적이 넓은 지점)이 보조관로(12)와 연결되면 에어쿠션의 정도는 약해져 에어쿠션 영역에서도 피스톤(20)의 이동속도가 상대적으로 빨라지는 것이다.

그러나 보조관로연결홈(31)의 좁은 지점(단면적이 좁은 지점)이 보조관로(12)와 연결되면 에어쿠션의 정도는 강해져 에어쿠션 영역에서도 피스톤(20)의 이동속도가 상대적으로 느려지는 것이다.

전술한 설명에서의 보조관로연결홈(31)은 다양한 형태로 구현할 수 있으나 V형으로 구현하는 것이 좋다.

V형의 홈을 물체의 회전방향을 따라 형성하는 방법은 절삭날이 V형인 절삭커터를 회전되는 물체에 접촉시킴으로써 가공 가능하다.(조절용회전체(30)는 회전되고, 절삭날이 V형인 절삭커터는 조절용회전체(30)의 회전중심 방향으로 서서히 이동시키면 V형이면서 깊이가 점차 깊어지는 V형의 홈을 만들 수 있다.

본 발명의 기술적 사상은 피스톤(20)의 전체적인 이동속도를 제어할 수 있는 속도조절장치를 갖는 구조에도 적용 가능하다.

즉, 종래기술을 설명하면서 언급한 한국 특허출원 제 10-1997-002994호 및 한국 실용신안등록 제0392892호 등에서와 같은 속도 제어가 가능한 실린더의 구조에 적용 가능한 것이다.

그런데 이러한 피스톤(20)의 전체적인 이동속도 제어방식에서 전술한 본 발명의 기술적 사상이 조화를 이루도록 하는 것이 바람직하다.

이를 위하여 첨부된 도면에서와 같이 조절장치설치홀(13)의 하부에 피스톤(20)을 움직이는 유체의 유동을 위한 주관로(14)가 연결되어 있도록 할 수 있다.

이러한 구조에서 조절용회전체(30)는, 상, 하로 천공된 니들삽입홀(33)을 갖고, 하단부에서 상부로 이격된 지점의 측면에서 니들삽입홀(33)과 연결되도록 주관로연결홀(34)이 천공되어 있도록 할 수 있다.

또, 하단부와 주관로연결홀(34) 사이에 패킹(50)이 위치되어 있되 조절장치설치홀(13)과의 사이에 틈새가 없도록 위치되어 있도록 할 수 있다.

또, 니들삽입홀(33)에 위치되어 주관로(14)를 경유하여 니들삽입홀(33)로 유입된 유체가 주관로연결홀(34)로 유동되는 양을 조절할 수 있도록 된 속도조절용 니들(60)을 더 구비할 수 있다.

이러한 구성에 의하면 유체가 실린더의 하우징(10)에 형성된 유체유입배출구(11) 방향으로 유동됨에 있어 주관로(14)를 경유하여 유동되는 유체의 유동량을 속도조절용 니들(60)을 통해 조절할 수 있어 피스톤(20)의 전체적인 이동속도를 조절할 있다.

이러한 구조에서 패킹(50)은 조절장치설치홀(13)의 하부에서 패킹(50)방향으로 유동된 유체는 조절장치설치홀(13)과 패킹(50)의 사이로 유동되지 못하고, 실린더의 유체유입배출구(11)를 경유하여 조절장치설치홀(13) 하부의 주관로(14) 방향으로 향하는 유체는 조절장치설치홀(13)과 패킹(50)의 사이로 유동가능하게 하는 립(51)을 갖는 형태로 구현할 수 있다.(첨부도면 참조)

이러한 구성에 의하면, 피스톤(20)이 속도조절용 니들(60) 방향으로 유체를 가압하면서 이동할 때는 유체의 유동속도가 속도조절용 니들(60)로 인해 상대적으로 서서히 이동하게 된다.

그러나 유체유입배출구(11)를 통해 유입되어 속도조절용 니들(60)과 패킹(50) 및 주관로(14) 방향으로 유동되는 유체(속도조절용 니들(60)을 경유하여 피스톤(20) 방향으로 유동되는 유체)는 조절장치설치홀(13)과 패킹(50)의 사이로 유동하게 되어 피스톤(20)이 상대적으로 빠르게 이동하게 된다.

첨부된 도면에서는 속도조절용 니들(60)이 조절용회전체(30)의 니들삽입홀(33)에 나선결합되어 있어 상, 하로 이동 가능하도록 되어 있고, 하부는 끝단부가 잘린 원뿔의 형태로 되어 있어 하부로의 이동 정도에 따라 주관로연결홀(34)과 속도조절용 니들(60) 사이의 틈새 발생량을 조절할 수 있도록 되어 있다.

즉, 주관로연결홀(34)과 속도조절용 니들(60) 사이의 틈새가 크면 유체의 유동량이 많아 피스톤(20)의 이동속도가 빨라지고, 주관로연결홀(34)과 속도조절용 니들(60) 사이의 틈새가 작으면 유체의 유동량이 적어 피스톤(20)의 이동속도가 상대적으로 느려지는 것이다.

첨부된 도면에서는 조절용회전체(30)의 상부에 상부커버(70)가 위치되어 있는데 상부커버(70) 조절장치설치홀(13) 내에서 회전 가능하도록 되어 있다.

또, 상부커버(70)의 중심부에 육각렌치홀(71)이 천공되어 있어 육각렌치홀(71)을 통해 육각렌치 등을 투입하여 상부커버(70) 하부에 위치된 속도조절용 니들(60)을 회전시킬 수 있도록 되어 있다.

또, 속도조절용 니들(60)은 조절용회전체(30)와 나선결합되어 있어 회전 정도에 따라 상, 하로 이동되도록 되어 있다.

또, 속도조절용 니들(60)도 상부에 육각렌치홈이 형성되어 있도록 하여 렌치를 사용해 회전시켜 줄 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또, 상부커버(70)와 조절용회전체(30)는 요철 형상으로 결합되어 있어 상부커버(70)가 회전되면 조절용회전체(30)도 함께 회전되도록 되어 있다.

또, 상부커버(70)의 상부에 스냅링(80)이 위치되어 상부커버(70) 및 조절용회전체(30)가 상부로 이동되는 것이 방지되도록 되어 있다.

스냅링(80)은 상부커버(70)와 조절용회전체(30)의 이탈방지수단인 것이다.

육각렌치홈(홀)과 육각렌치를 사용한 방식은 결합력이 우수하여 회전력의 전달이 매우 정확하고, 이로 인해 마모가 발생되지도 않아 고장 발생률이 적다.

또, 산업현장에서는 드라이버가 아닌 육각렌치를 주로 사용하기 때문에 사용이 편리한 특성도 있다.

미설명 부호 90은 홀을 형성하는 과정에서 발생되는 부분을 차단하여 누수를 방지하기 위한 누수방지캡이다.

10. 하우징
11. 유체유입배출구
12. 보조관로
13. 조절장치설치홀
14. 주관로
20. 피스톤
30. 조절용회전체
31. 보조관로연결홈
32. 보조관로연결로
33. 니들삽입홀
40. 패킹
50. 패킹
51. 립
60. 속도조절용 니들
70. 상부커버
71. 육각렌치홀
80. 스냅링
90. 누수방지캡

Claims (5)

1. 압축된 유체의 유동력에 의해 하우징(10) 내의 피스톤(20)이 움직이도록 된 실린더에서 에어쿠션을 갖도록 하는 것에 있어서,
   회전되는 횡방향으로 갈수록 단면적이 점차 넓어지는 보조관로연결홈(31)이 외주면에 형성되어 있고, 에어쿠션 기능을 갖도록 하우징(10)의 유체유입배출구(11)와 피스톤(20) 사이에 형성된 보조관로(12)를 경유하는 유체의 유동경로 상에 형성된 조절장치설치홀(13)에 회전 가능하도록 삽입, 설치 가능하되 보조관로(12)와 상기 보조관로연결홈(31)이 연결되도록 설치 가능하며, 어느 한쪽은 보조관로연결홈(31)에 연결되고 다른 한쪽은 보조관로(12)를 경유하는 유체의 유동경로 상에 연결되는 보조관로연결로(32)를 갖는 조절용회전체(30);
   상기 보조관로연결홈(31)으로 유입된 유체가 보조관로연결홈(31)과 보조관로연결로(32) 이외의 부분으로 유동되는 것을 방지하는 패킹(40);을 포함하여 구성된, 실린더의 에어쿠션 조절장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 보조관로연결홈(31)은 V형의 홈이 조절용회전체(30)의 회전방향을 따라 형성된 것임을 특징으로 하는, 실린더의 에어쿠션 조절장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 조절장치설치홀(13)의 하부에 피스톤(20)을 움직이는 유체의 유동을 위한 주관로(14)가 연결되어 있으며,
   상기 조절용회전체(30)는 상, 하로 천공된 니들삽입홀(33)을 갖고, 하단부에서 상부로 이격된 지점의 측면에서 니들삽입홀(33)과 연결되도록 주관로연결홀(34)이 천공되어 있으며, 하단부와 주관로연결홀(34) 사이에 패킹(50)이 위치되어 있되 조절장치설치홀(13)과의 사이에 틈새가 없도록 위치되어 있고,
   상기 니들삽입홀(33)에 위치되어 주관로(14)를 경유하여 니들삽입홀(33)로 유입된 유체가 주관로연결홀(34)로 유동되는 양을 조절할 수 있도록 된 속도조절용 니들(60);이 더 구비된 것을 특징으로 하는, 실린더의 에어쿠션 조절장치.
   
4. 제 3항에 있어서,
   조절용회전체(30)의 하단부와 주관로연결홀(34) 사이에 위치된 패킹(50)은 조절장치설치홀(13)의 하부에서 패킹(50)방향으로 유동된 유체는 조절장치설치홀(13)과 패킹(40)의 사이로 유동되지 못하고, 실린더의 유체유입배출구(11)를 경유하여 조절장치설치홀(13) 하부의 주관로(14) 방향으로 향하는 유체는 조절장치설치홀(13)과 패킹(50)의 사이로 유동가능하게 하는 립(51)을 갖는 형태인 것을 특징으로 하는, 실린더의 에어쿠션 조절장치.
   
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 기재된 실린더의 에어쿠션 조절장치를 갖는 실린더.
   

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