KR101231757B1 - 공압 및 유압을 이용한 구동기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공압 및 유압을 이용한 구동기에 관한 것으로, 보다 상세히 설명하면 공기압에 의해 작동하는 로드에 유체의 압력을 부가함으로써 보다 큰 추력을 얻을 수 있도록 하는 공압 및 유압을 이용한 구동기에 있어서, 공기 및 유체가 통과하는 통로에 부싱을 삽입 설치함으로써 공기 및 작동유체가 외부로 유출되는 양을 최소화하여 로드 및 플런저에 가해지는 압력을 최대화시킬 수 있는 공압 및 유압을 이용한 구동기에 관한 것이다.
본 발명은 압력챔버의 내측에 형성되는 유로 구멍에 의해 제1작동부와 제2작동부로 구획되는 실린더와, 일측 단부가 상기 압력챔버의 내측에 설치되고 타측 단부는 실린더의 외부로 돌출되도록 하여 상기 제1작동부에 구비되는 로드 및 상기 제2작동부에 구비되는 플런저를 포함하여 구성된 공압 및 유압을 이용한 구동기에 있어서, 상기 압력챔버의 일측 단부에는 설치홈이 형성되고, 상기 설치홈에는 램피스톤의 외주면을 감싸도록 결합되는 고압씰과, 가이드 부싱이 삽입 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

공압 및 유압을 이용한 구동기{Actuator using pneumatic pressure and oil pressure}
본 발명은 공압 및 유압을 이용한 구동기에 관한 것으로, 보다 상세히 설명하면 공기압에 의해 작동하는 로드에 유체의 압력을 부가함으로써 보다 큰 추력을 얻을 수 있도록 하는 공압 및 유압을 이용한 구동기에 있어서, 공기 및 유체가 통과하는 통로에 부싱을 삽입 설치함으로써 공기 및 작동유체가 외부로 유출되는 양을 최소화하여 로드 및 플런저에 가해지는 압력을 최대화시킬 수 있는 공압 및 유압을 이용한 구동기에 관한 것이다.
일반적으로, 공압을 이용한 구동기와 유압을 이용한 구동기는 대부분 가압용으로 사용되고 있으며, 그 중에서도 주로 클램프기구, 압축기구, 콕킹기구 등에 사용되는데, 이와 같은 클램프 기구나 압축기구는 작동 개시 시에는 그다지 작동력을 필요로 하지 않으나, 작동의 종단부근에서는 큰 작동력을 필요로 하는 경우가 많다.
상기와 같은 필요성 때문에 구동기의 크기를 결정할 때에는 압출 종단부근에서 필요한 작동력을 얻기 위해 필요 이상으로 큰 직경과 중량의 작업 실린더를 사용할 수밖에 없었다. 그러나 이러한 큰 직경과 중량의 실린더를 사용할 경우, 상대적으로 동작이 느려 작업능률이 떨어지게 되고 또 많은 양의 공압 또는 유압유를 필요로하므로 에너지 손실은 물론 제조 및 유지비용이 많이 소요되는 문제점이 발생하였다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 실린더로 유압 혹은 공압을 공급하는 관로에 부스터 장치를 접속하여 로드의 압출 종단위치 부근에서 보다 높은 압력을 인가하도록 함으로써 로드의 종단위치 부근에서 작동력이 증대되도록 구성된 증압 실린더가 개시되고 있다.
하지만 이러한 증압 실린더는 로드의 압출 종단 위치에서 높은 압력이 작용되어 피스톤로드가 부스터 장치 등에 의하여 고속으로 작동시에는 물체와 접촉하는 과정에서 큰 충격이 발생하여, 물체를 파손시키는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 공기압 또는 유압을 이용한 구동기로 국내등록특허공보 제10-0704958호에는 유압식 증압기가 게시되어 있는데, 그 주요 기술적 구성은 전방에 후진용 공압통로가 형성되고 후방에 전진용 공압통로가 형성되며 작동로드가 외부로 돌출된 작동피스톤이 내부에 설치된 제1작동실과, 상기 작동피스톤 후방에 형성된 가이드로드가 내부에 위치하는 유압작동실과, 내부에 피스톤이 설치되고 전방은 상기 유압 작동실의 후방과 연결되어 유압을 형성하고 피스톤의 후방에는 전진용 공압통로가 형성된 작동실과, 상기 피스톤을 관통하여 유압 작동실로 전/후진되는 증압로드가 구비되며 외주에 스프링이 설치된 증압피스톤이 설치되고 전방으로는 공기통로가 형성되고 후방으로는 전진용 공압 통로가 형성된 제2작동실과, 상기한 제2작동실의 전진용 공압통로와 연결되고 내부에 설치된 스풀핀을 빠이롯드 밸브 혹은 체크밸브로 제어하여 작동로드의 전진 초기에는 상기한 빠이롯드 밸브 혹은 체크밸브가 닫히면서 내부에 갇힌 공압에 의하여 스풀핀이 전진용 공압 통로를 차단하고 전진중 고부하시에는 내부에 갇힌 공압이 배출되면서 상기한 스풀핀이 전진용 공압통로를 열어서 전진용 공압이 제2작동실로 유입되도록 하여 증압을 발생시키는 마스터밸브로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성은 공압과 유압을 동시에 이용할 수 있도록 하고 고부하시에 공압을 선택적으로 공급할 수 있도록 하는 장점은 있으나, 작동로드와 가이드로드의 사이 및 증압로드와 증압피스톤의 사이로 유출되는 공기 및 유체를 막기 위한 수단으로 단순히 탄성재질의 씰 만을 사용하여 장기간 사용시 작동로드 및 증압로드의 전,후진 이동에 의한 마찰로 인해 씰이 마모되어 작동로드와 가이드로드의 사이 및 증압로드와 증압피스톤의 사이에 틈이 발생하여 공기 및 유체가 빠져나가게 되어 효율성이 떨어지는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 고압이 작용할 경우 상기 씰이 설치위치로부터 이탈됨으로 인해 작동로드 및 증압로드에 압력이 제대로 작용하지 않게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 단순한 구성에 의해 피스톤과 압력챔버 사이의 공간부를 밀폐시킬 수 있도록 함으로써 피스톤에 가해지는 압력을 극대화시킬 수 있는 공압 및 유압을 이용한 구동기를 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 유로구멍의 외측에 유로부싱을 설치하여 플런저의 왕복운동에 의해 유로구멍의 형상이 변하지 않도록 함으로써 플런저와 유로구멍 사이의 공간부를 밀폐시킬 수 있도록 하는 공압 및 유압을 이용한 구동기를 제공함에 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 플런저의 외측에 플런저 부싱을 설치하여 플런저의 외측 틈새를 통해 공기 및 유체가 빠져나가지 않도록 함과 동시에 플런저의 왕복운동을 정확하게 가이드함으로써 플런저가 유로구멍을 통해 정확히 압력실을 가압할 수 있도록 하는 공압 및 유압을 이용한 구동기를 제공함에 또 다른 목적이 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은,
압력챔버의 내측에 형성되는 유로 구멍에 의해 제1작동부와 제2작동부로 구획되는 실린더와, 일측 단부가 상기 압력챔버의 내측에 설치되고 타측 단부는 실린더의 외부로 돌출되도록 하여 상기 제1작동부에 구비되는 로드 및 상기 제2작동부에 구비되는 플런저를 포함하여 구성된 공압 및 유압을 이용한 구동기에 있어서, 상기 압력챔버의 일측 단부에는 설치홈이 형성되고, 상기 설치홈에는 램피스톤의 외주면을 감싸도록 결합되는 고압씰과, 가이드 부싱이 삽입 설치된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 가이드 부싱은 일측 단부가 상기 고압씰의 하부면에 접하도록 형성되고, 타측 단부에는 단턱부가 형성되어 상기 단턱부가 설치홈의 외측으로 돌출되도록 형성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 고압씰과 가이드 부싱의 사이에는 백업링이 삽입 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가이드 부싱의 일측 단부에는 고압씰 삽입홈이 형성되고, 상기 고압씰은 고압씰 삽입홈에 삽입 설치되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 가이드 부싱의 외측면에는 차단홈이 형성되고, 상기 차단홈에는 차단링이 삽입 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 압력챔버의 내측에 형성되는 유로 구멍에 의해 제1작동부와 제2작동부로 구획되는 실린더와, 일측 단부가 상기 압력챔버의 내측에 설치되고 타측 단부는 실린더의 외부로 돌출되도록 하여 상기 제1작동부에 구비되는 로드 및 상기 제2작동부에 구비되는 플런저를 포함하여 구성된 공압 및 유압을 이용한 구동기에 있어서, 상기 유로구멍의 외주면에는 유로부싱이 끼움 결합된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 유로부싱의 일측 내주면에는 제1삽입홈이 형성되고, 상기 제1삽입홈에는 제1탄성씰이 삽입 결합되며, 상기 제1삽입홈의 외측에는 제1탄성씰의 이탈을 방지하는 제1밀폐부재와, 상기 유로부싱 및 제1밀폐부재를 유로구멍의 외측에 고정시키기 위한 제1고정링이 연결 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 압력챔버의 내측에 형성되는 유로 구멍에 의해 제1작동부와 제2작동부로 구획되는 실린더와, 일측 단부가 상기 압력챔버의 내측에 설치되고 타측 단부는 실린더의 외부로 돌출되도록 하여 상기 제1작동부에 구비되는 로드 및 상기 제2작동부에 구비되는 플런저를 포함하여 구성된 공압 및 유압을 이용한 구동기에 있어서, 상기 플런저의 외주면에는 플런저 부싱이 결합되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 플런저 부싱의 내주면 및 외주면에는 제2탄성씰이 삽입 결합되는 제2삽입홈이 형성되고, 상기 제2삽입홈의 외측에는 제2탄성씰의 이탈을 방지하는 제2밀폐부재와, 상기 플런저 부싱 및 제2밀폐부재를 플런저의 외측에 고정시키기 위한 제2고정링이 연결 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 플런저 부싱은 제1 내지 제4플런저 부싱으로 구성되고, 상기 제3 및 제4플런저 부싱의 사이의 플런저 외측에는 윤활통로가 형성된 것을 특징으로로 한다.
그리고, 상기 윤활통로에는 실린더의 외부와 연통되도록 하는 윤활구멍이 서로 대향되도록 2개 형성되고, 상기 윤활구멍의 단부에는 마개가 결합된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 공압 및 유압을 이용한 구동기에 의하면, 단순한 구성에 의해 실린더의 내부에 작용하는 공기 및 유체가 빠져나가는 공간을 밀폐시킬 수 있도록 함으로써 로드 및 플런저에 작용하는 작용력을 효율적으로 증가시킬 수 있는 뛰어난 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 따르면 실린더의 내부에 설치되는 씰의 외측에 부싱을 설치함으로써 로드 및 플런저의 왕복운동에 의해 씰이 이탈되는 것을 방지하고 로드 및 플런저에 보다 강한 압력을 가할 수 있을 뿐만 아니라, 로드 및 플런저가 흔들림없이 왕복운동을 할 수 있도록 하여 구동기 작동상의 정밀도를 높이고 오동작을 방지할 수 있는 효과를 추가로 갖는다.
또한, 본 발명에 따르면 유로구멍의 외측에 유로부싱을 설치함으로써 플런저의 왕복운동에 의해 유로구멍의 형상이 변화하지 않도록 하여 플런저의 가압작용시 제2압력실에 존재하는 유체가 유로구멍을 통해 유체저장실로 빠져나가지 않도록 하는 효과를 추가로 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 공압 및 유압을 이용한 구동기의 일실시예를 나타낸 종단면도.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명 중 제1작동부와 제2작동부 사이의 연결부를 나타낸 세부 상세 단면도.
도 3는 도 1에 나타낸 본 발명 중 고압씰과 가이드 부싱 사이의 결합관계를 나타낸 세부 상세 단면도.
도 4의 (a),(b)는 도 3에 나타낸 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 세부 상세 단면도.
도 5는 도 3에 나타낸 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 세부 상세 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 공압 및 유압을 이용한 구동기의 다른 실시예를 나타낸 종단면도.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 공압 및 유압을 이용한 구동기의 작동관계를 나타낸 종단면도.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 공압 및 유압을 이용한 구동기의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 공압 및 유압을 이용한 구동기의 일실시예를 나타낸 종단면도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 본 발명 중 제1작동부와 제2작동부 사이의 연결부를 나타낸 세부 상세 단면도이며, 도 3는 도 1에 나타낸 본 발명 중 고압씰과 가이드 부싱 사이의 결합관계를 나타낸 세부 상세 단면도이고, 도 4의 (a),(b)는 도 3에 나타낸 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 세부 상세 단면도이며, 도 5는 도 3에 나타낸 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 세부 상세 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 공압 및 유압을 이용한 구동기의 다른 실시예를 나타낸 종단면도이며, 도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 공압 및 유압을 이용한 구동기의 작동관계를 나타낸 종단면도이다.
본 발명은 공기압에 의해 작동하는 로드(210)에 유체의 압력을 부가함으로써 보다 큰 추력을 얻을 수 있도록 하는 공압 및 유압을 이용한 구동기(10)에 있어서, 공기 및 유체가 통과하는 통로에 부싱을 삽입 설치함으로써 공기 및 작동유체가 외부로 유출되는 양을 최소화하여 로드(210) 및 플런저(310)에 가해지는 압력을 최대화시킬 수 있는 공압 및 유압을 이용한 구동기(10)에 관한 것으로, 그 구성은 크게 압력챔버(110)의 내측에 형성되는 유로 구멍(120)에 의해 제1작동부(200)와 제2작동부(300)로 구획되는 실린더(100)와, 일측 단부가 상기 압력챔버(110)의 내측에 설치되고 타측 단부는 실린더(100)의 외부로 돌출되도록 하여 상기 제1작동부(200)의 내부에 구비되는 로드(210) 및 상기 제2작동부(300)에 구비되는 플런저(310)를 포함하여 구성된다.
보다 상세히 설명하면, 본 발명에 따른 공압 및 유압을 이용한 구동기(10)는 중앙부에 압력챔버(110)가 구비된 실린더(100)를 포함하여 구성되는데, 상기 실린더(100)의 내부는 압력챔버(110)의 내측에 형성되는 유로구멍(120)에 의해 제1작동부(200)와 제2작동부(300)로 나뉘어진다.
이때, 상기 제1작동부(200)의 내측에는 일측 단부가 실린더(100)의 외측으로 돌출되도록 설치되어 전,후방으로 왕복운동하는 로드(210)가 설치되는데, 상기 로드(210)의 중앙부에는 공압에 의해 로드(210)를 작동시키는 피스톤(212)이 구비되고, 로드(210)의 타측 단부에는 유압에 의해 로드(210)를 작동시키는 램피스톤(214)이 구비되어 있다.
또한, 상기 제1작동부(200)의 내측에는 제1압력실(220)과 제2압력실(230)이 형성되는데, 상기 제1압력실(220)은 외부로부터 유입되는 공기의 압력에 의해 피스톤(212)을 작동시킬 수 있도록 하는 공간이고, 제2압력실(230)은 내부에 액상의 유체가 충진되어 있고, 플런저(310)의 작동에 의해 발생되는 유체의 압력에 의해 램피스톤(214)에 보다 강한 압력을 가할 수 있도록 하는 공간이다.
보다 상세히 설명하면, 상기 제1압력실(220)에는 외부와 연통되는 제1 내지 제3공기통로(222,224,226)가 형성되는데, 상기 제1공기통로(222)는 피스톤(212)의 전방에 형성되어 로드(210)의 전진구동시 피스톤(212)에 의해 가압되는 공기가 외부로 배출되도록 함과 동시에 로드(210)의 후진구동시 제1압력실(220)의 내부로 공기를 주입하여 피스톤(212)을 후진 방향으로 가압함으로써 로드(210)가 후진 구동할 수 있도록 하는 역할을 하는 것이고, 제2공기통로(224)는 피스톤(212)의 후방에 형성되어 로드(210)의 후진구동시 피스톤(212)에 의해 가압되는 공기가 외부로 배출되도록 하는 역할을 하는 것이며, 제3공기통로(226)는 피스톤(212)의 후방에 형성되어 로드(210)의 전진 구동시 제1압력실(220)의 내측으로 공기를 주입하여 피스톤(212)을 전진 방향으로 가압시킬 수 있도록 하는 역할을 하는 것이다.
이때, 도시하지는 않았지만 상기 제3공기통로(226)는 후술할 제2작동부(300)에 형성되는 제4공기통로(322)에 연결 설치되어, 피스톤(212)의 전진 구동시 제3공기통로(226)와 제4공기통로(322)를 통해 동시에 공기가 주입되도록 하여 제1원통피스톤(312)을 전진시킬 수 있도록 함으로써 피스톤(212)의 전진 구동에 의해 발생되는 제2압력실(230)의 공간부에 유체 저장실(320)에 저장된 유체를 신속하게 유로구멍(120)을 통하여 채워넣을 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 상기 제2 및 제3공기통로(224)(226)가 하나의 통로로 구성될 수도 있음은 물론이다.
한편, 상기 압력챔버(110)의 전방 단부 내측에는 설치홈(112)이 형성되고, 상기 설치홈(112)에는 고압씰(130)과 가이드 부싱(140)이 로드(210)에 구비되는 램피스톤(214)의 외주면을 감싸도록 하여 삽입 결합되는데, 상기 고압씰(130)은 로드(210)의 전진 구동시 제2압력실(230)에 존재하는 유체가 램피스톤(214)과 압력챔버(110) 사이의 공간부를 통해 빠져나가지 않도록 함으로써 유압에 의한 램피스톤(214)의 가압 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 역할을 하는 것이고, 상기 가이드 부싱(140)은 고압씰(130)의 전방 외측에 설치되어 로드(210)의 전,후방 구동을 가이드함과 동시에 고압씰(130)에 의해 밀폐된 램피스톤(214)과 압력챔버(110) 사이의 공간부를 보다 확실히 밀폐시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.
즉, 상기 가이드 부싱(140)은 금속재질로 이루어져 로드(210)가 흔들림 없이 전,후방으로 구동하도록 가이드하여 로드(210) 작동상의 정밀성을 향상시킬 수 있도록 함과 동시에 로드(210)의 왕복운동에 의해 마모가 이루어지지 않도록 하여 탄성 재질의 고압씰(130)이 로드의 왕복운동에 의해 마모되는 경우에도 램피스톤(214)과 압력챔버(110) 사이의 공간부를 확실하게 밀폐시킬 수 있는 것이다.
또한, 상기 가이드 부싱(140)은 일측 단부가 고압씰(130)의 하부면에 접하도록 형성되고, 타측 단부의 외주면에는 단턱부(142)가 형성되어 상기 단턱부(142)가 설치홈(112)의 외측으로 돌출되도록 함으로써 가이드 부싱(140)과 설치홈(112) 사이의 결합력을 보다 강화시킬 수 있음과 동시에 로드(210)의 구동압력에 의해 고압씰(130)이 이탈되지 않도록 함으로써 로드(210)에 보다 강한 압력을 가할 수 있게 되므로 구동기(10)의 구동성능을 대폭 향상시킬 수 있도록 구성되어 있다.
이때, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 고압씰(130)과 가이드 부싱(140)의 사이에는 제1백업링(135)이 설치될 수도 있는데, 상기 제1백업링(135)은 고압씰(130)이 외측으로 삐져나오는 현상을 방지하기 위하여 사용된다.
즉, 로드(210)의 전,후진 구동시 고압씰(130)은 강한 압력을 받게 되어, 장기간 사용시 가이드 부싱(140)의 존재에도 불구하고 외측으로 빠져나오려는 경향을 보이는데, 상기 고압씰(130)이 빠져나오게 되면 로드(210)의 전진 구동시 제2압력실(230)에 존재하는 유체가 램피스톤(214)과 압력챔버(110) 사이의 공간부를 통해 빠져나갈 우려가 있으므로 제1백업링(135)을 통해 고압씰(130)이 외측으로 튀어나오거나 빠져나오지 않도록 하는 것이다.
또한, 상기와 같이 고압씰(130)이 빠져나오지 않도록 하기 위하여 도 4의 (a),(b)에 나타낸 바와 같이, 고압씰(130)에 접촉되는 가이드 부싱(140)의 일측 단부에 고압씰 삽입홈(144)을 형성시키고, 상기 고압씰 삽입홈(144)에 고압씰(130)이 삽입되어 고정되도록 할 수도 있음은 물론이다.
이때, 상기 가이드 부싱(140)의 외측면에는 홈(146) 또는 돌기(148)가 형성될 수도 있는데, 상기 홈(146) 또는 돌기(148)는 설치홈(112)에 끼움 결합된 가이드 부싱(140)을 용이하게 분해시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.
또한, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 상기 가이드 부싱(140)의 내측면에는 다수의 오일홈(149)이 형성되고, 상기 오일홈(149)에는 오링(미도시)이 끼움 결합되도록 함으로써 가이드 부싱(140)과 램피스톤(214) 사이의 공간부를 통해 제2압력실(230)에 존재하는 유체가 빠져나가지 않도록 할 수도 있다.
한편, 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 가이드 부싱(140)의 외측면에는 차단홈(145)이 형성되고, 상기 차단홈(145)에는 차단링(145a)이 삽입 결합되도록 구성될 수도 있는데, 상기 차단링(145a)은 로드(210)의 전,후방 구동시 가해지는 높은 압력이 가이드 부싱(140)의 외측면을 통해 전파되는 것을 차단함으로써 가이드 부싱(140)에 고압이 걸리게 되는 것을 방지할 수 있도록 하는 역할을 하는 것이다.
이때, 상기 차단홈(145)에는 제2백업링(145b)이 부가 설치될 수도 있는데, 상기 제2백업링(145b)는 차단링(145a)이 차단홈(145)으로부터 빠져나가는 것을 방지함으로써 가이드 부싱(140)과 차단링(145a) 사이의 결합력을 보다 견고히 할 수 있도록 하는 역할을 하게 된다.
한편, 상기 제2작동부(300)는 유로구멍(120)을 통해 제1작동부(200)의 내측으로 유체를 공급함으로써 유압에 의해 램피스톤(214)을 가압시켜 로드(210)의 구동력을 강화시킬 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로 제2작동부(300)의 내측에는 플런저(310)가 설치되어 있다.
보다 상세히 설명하면, 상기 플런저(310)는 일측 단부가 유로구멍(120)을 통해 제2압력실(230)의 내부로 투입되어 유압에 의해 램피스톤(214)에 보다 강한 압력을 가할 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로 그 직경은 유로구멍(120)과 동일하게 형성되어 플런저(310)가 제1작동부(200)의 제2압력실(230) 내부로 투입된 경우 유로구멍(120)을 밀폐시킬 수 있도록 구성되어 있다.
또한, 상기 플런저(310)에는 로드(210)의 전방 구동시 제2압력실(230)의 늘어나는 부피만큼의 유체를 채워넣을 수 있도록 하는 제1원통피스톤(312)이 구비되고, 플런저(310)의 타측 단부에는 플런저(310)를 공압에 의해 전,후방으로 구동시킬 수 있도록 하는 제2원통피스톤(314)이 일체로 형성되어 있다.
한편, 상기 제2작동부(300)에는 유체저장실(320)과 제3압력실(330)이 형성되어 있는데, 상기 유체저장실(320)은 내부에 액체 상태의 유체가 저장되어 있어, 로드(210)의 전진 구동에 의해 증가된 제2압력실(230)의 부피만큼의 유체를 제2압력실(230)로 채워넣을 수 있도록 하는 역할을 하는 것이고, 상기 제3압력실(330)은 플런저(310)에 구비된 제2원통피스톤(314)에 공압을 가함으로써 플런저(310)를 전,후방으로 구동시킬 수 있도록 하는 역할을 하는 것이다.
이때, 상기 유체저장실(320)에는 제4공기통로(322)가 외부와 연통되도록 형성되는데, 상기 제4공기통로(322)는 유체저장실(320)의 내측에 설치되는 제1원통피스톤(312)의 뒤쪽방향에 형성되어 로드(210)가 전방으로 구동하여 제2압력실(230)에 유체가 충전되지 않은 공간부가 형성될 경우에 유체저장실(320)의 내부로 공기를 주입하여 제1원통피스톤(312)을 가압함으로써 제1원통피스톤(312)이 전방으로 구동될 수 있도록 하여 유체저장실(320)에 저장되어 있던 유체를 유로구멍(120)을 통해 제2압력실(230)의 내측으로 배출시키는 역할을 함과 동시에 램피스톤(214)을 가압하기 위해 제2압력실(230)의 내부로 전진하여 있던 플런저(310)가 제2작동부(300)로 복귀하는 경우 제1원통피스톤(312)의 후방 구동에 의해 가압되는 유체저장실(320) 내부의 공기를 외부로 배출시킬 수 있도록 하는 역할을 하는 것이다.
또한, 상기 제3압력실(330)에는 제5 및 제6공기통로(332)(334)가 외부와 연통되도록 형성되는데, 상기 제5공기통로(332)는 제3압력실(330)의 전방에 형성되어 플런저(310)의 전방 구동시 제2원통피스톤(314)의 전방에 위치하는 제3압력실(330) 내부의 공기가 외부로 배출될 수 있도록 함과 동시에 플런저(310)의 후방 구동시 제5공기통로(332)를 통해 공기를 주입하여 제2원통피스톤(314)의 전면을 가압함으로써 제2원통피스톤(314)을 후방으로 구동시켜 플런저(310)가 후방으로 이동하도록 하는 역할을 하는 것이고, 상기 제6공기통로(334)는 제3압력실(330)의 후방에 형성되어 플런저(310)의 전방 구동시 제2원통피스톤(314)의 후면측으로 공기를 주입하여 공압에 의해 제2원통피스톤(314) 및 플런저(310)가 전방으로 구동될 수 있도록 함과 동시에 플런저(310)의 후방 구동시 제2원통피스톤(314)의 후방에 위치하는 제3압력실(330) 내부의 공기가 외부로 배출될 수 있도록 하는 역할을 하는 것이다.
한편, 상기 플런저(310)의 외주면에는 금속 재질로 이루어지는 다수의 플런저 부싱(350)이 결합되는데, 상기 플런저 부싱(350)은 플런저(310)의 전,후방 구동시 플런저(310)가 흔들림없이 구동되도록 하여 플런저(310)가 유로구멍(120)의 사이를 정확히 관통할 수 있도록 가이드 함과 동시에 플런저(310)의 외측에 형성되는 틈새로 유체 및 공기가 새어들어가지 않도록 하는 역할을 하는 것이다.
보다 상세히 설명하면, 상기 플런저 부싱(350)은 제1원통피스톤(312)의 전, 후방 양 단부에 설치되는 제1 및 제2플런저 부싱(350a)(350b)와, 유체저장실(320)의 후방 단부에 설치되는 제3플런저 부싱(350c) 및 제3압력실(330)의 전방 단부에 설치되는 제4플런저 부싱(350d)으로 구성되어 플런저(310)의 외주면을 밀폐시킬 수 있도록 하여 설치됨으로써 플런저(310)의 전,후방 구동시 플런저(310)의 외측에 형성되는 틈을 통해 유체저장실(320)에 존재하는 공기 및 유체와 제3압력실(330)에 존재하는 공기가 빠져나가지 않도록 하여 플런저(310)의 전,후방향 구동의 효율성을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.
이때, 상기 제3 및 제4플런저 부싱(350c)(350d)의 사이에 위치하는 플런저(310)의 외측에는 그리스 등의 윤활제가 수용되는 윤활통로(360)가 형성되는데, 상기 윤활통로(360)는 내부에 윤활제가 구비되어 플런지(310)가 전,후 방향으로 원활하게 이동할 수 있도록 하는 역할을 하는 것이다. 여기서, 상기 제1 및 제2플런저 부싱(350a)(350b)의 사이에는 별도의 윤활통로가 형성되지 않는데, 그 이유는 유체저장실(320)의 내측에 위치하는 플런저(310)의 표면에는 로드(210)에 구비된 램피스톤(214)에 유압을 가하기 위한 유압유가 묻어 있으므로 제1원통피스톤(312)을 원활히 이동시키기 위한 윤활제가 별도로 필요없기 때문이다.
또한, 상기 윤활통로(360)에는 실린더(100)의 외부와 연통되도록 하는 윤활구멍(370)이 형성되는데, 상기 윤활구멍(370)을 통해 윤활제를 윤활통로(360)의 내측으로 주입할 수 있게 된다. 이때, 상기 윤활구멍(370)은 도 1에 나타낸 바와 같이, 서로 대향되도록 하여 180도 간격으로 두 군데 형성시키는 것이 바람직한데, 그 이유는 일측에 형성된 윤활구멍(370)을 통해 윤활제를 윤활통로(360)로 주입시키는 경우, 타측에 형성된 윤활구멍(370)을 통해 윤활제가 나오게 되면 윤활통로(360)가 윤활제로 채워졌음을 용이하게 확인할 수 있기 때문이다.
또한, 상기 윤활구멍(370)의 외측 단부, 즉 실린더(100)의 외측 표면에는 마개(380)가 결합되어 윤활통로(360) 및 윤활구멍(370)을 밀폐시킬 수 있도록 구성되어 있다.
그리고, 상기 플런저 부싱(350)의 내주면 및 외주면에는 제2삽입홈(352)이 형성되고, 상기 제2삽입홈(352)의 내측에는 제2탄성씰(354)이 삽입 설치되어 플런저 부싱(350)의 밀폐력을 강화시킬 수 있도록 구성되어 있다.
또한, 상기 플런저 부싱(350)의 내주면에 형성되는 제2삽입홈(352)의 외측에는 고리 형상의 제2밀폐부재(356)가 설치되어 제2삽입홈(352)의 내측에 삽입 설치된 제2탄성씰(354)이 외부로 이탈되지 않도록 하고, 상기 제2밀폐부재(356)의 외측에는 제2고정링(358)이 설치되어 플런저 부싱(350)과 제2밀폐부재(356)를 플런저(310)의 외주면에 견고히 고정시킬 수 있도록 구성되어 있다.
한편, 상기 제1작동부(200)와 제2작동부(300)의 사이에 형성되는 유로구멍(120)의 외주면에는 금속재질의 유로부싱(150)이 끼움 결합되는데, 상기 유로부싱(150)은 유로구멍(120)의 내부를 관통하여 전,후방으로 구동되는 플런저(310)에 의해 유로구멍(120)의 형상이 변형되지 않도록 하는 역할을 하는 것이다.
보다 상세히 설명하면, 상기 유로구멍(120)은 플런저(310)와 거의 동일한 직경으로 형성되므로 플런저(310)의 구동이 정밀하지 않으면 구동시 플런저(310)와 유로구멍(120)의 사이에 충돌이 발생하여 유로구멍(120)이 넓어지는 등 유로구멍(120)의 형상이 변형될 우려가 있는데, 상기와 같이 유로구멍(120)의 형상이 변형될 경우 플런저(310)가 제1작동부(200)의 제2압력실(230)로 진입하여 램피스톤(214)을 가압하는 경우 제2압력실(230)의 유체가 플런저(310)와 유로구멍(120) 사이의 공간으로 빠져나가 가압 효율이 떨어지는 문제점이 발생하게 된다.
따라서, 상기 유로부싱(150)은 유로구멍(120)의 외주면에 결합되어 플런저(310)와 유로구멍(120) 사이에 충돌이 발생하더라도 유로구멍(120)의 형상이 변형되지 않도록 함으로써 플런저(310)가 제1작동부(200)의 제2압력실(230)로 진입한 경우에 플런저(310)와 유로구멍(120) 사이의 밀폐력을 유지시킬 수 있도록 하는 역할을 하는 것이다.
이때, 상기 유로부싱(150)의 일측 내주면에는 제1삽입홈(152)이 형성되고, 상기 제1삽입홈(152)의 내측에는 제1탄성씰(154)이 삽입 설치되어 유로구멍(120)의 외주면에 결합되는 유로부싱(150)의 결합력을 강화시킬 수 있도록 구성되어 있다.
또한, 상기 제1삽입홈(152)의 외측에는 고리 형상의 제1밀폐부재(156)가 설치되어 제1삽입홈(152)의 내측에 삽입 설치된 제1탄성씰(154)이 외부로 이탈되지 않도록 하고, 상기 제1밀폐부재(156)의 외측에는 제1고정링(158)이 설치되어 유로부싱(150)과 제1밀폐부재(156)를 유로구멍(120)의 외주면에 견고히 고정시킬 수 있도록 구성되어 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 공압 및 유압을 이용한 구동기(10)의 작동과정을 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 제1작동부(200)의 내부에 설치된 로드(210)를 전진시키기 위해서는 제1압력실(220)의 후방에 형성된 제3공기통로(226)를 통해 제1압력실(220)의 내부로 공기를 주입하게 된다. 이때, 제1압력실(220)의 내부로 주입되는 공기에 의해 피스톤(212)의 후면이 가압되어 로드(210)는 도 7에 나타낸 바와 같이, 전방 즉, 실린더(100)의 외측으로 구동하게 된다.
이때, 로드(210)의 전진 구동에 의해 제2압력실(230)의 내부에는 유체가 충전되지 않은 공간부가 형성되는데, 상기 공간부의 부피만큼의 유체는 제2작동부(300)의 유체저장실(320)로부터 유로구멍을 통해 제2압력실(230)의 내부로 충전된다. 즉, 로드(210)의 전진 구동에 의해 제2압력실(230)에 공간부가 형성되는 경우, 유체저장실(320)의 후방에 형성된 제4공기통로(322)를 통해 공기를 주입하여 제1원통피스톤(312)을 전방으로 이동시킴으로써 유체저장실(320)의 내부에 저장된 유체를 유로구멍(120)을 통해 제2압력실(230)의 내부로 채워넣는 것이다.
이와 같이, 로드(210)가 전방으로 어느 정도 구동되면 로드(210)의 작업에 필요한 고압을 발생시키기 위하여 제2작동부(300)에 구비된 플런저(310)를 전방으로 구동시켜 제2압력실(230)에 충전된 유체를 가압시키게 되는데, 보다 상세히 설명하면 제2작동부(300)의 제3압력실(330)에 형성된 제6공기통로(334)를 통해 제3압력실(330)의 내부로 공기를 주입하면 플런저(310)의 타측 단부에 구비된 제2원통피스톤(314)이 가압되어 도 8에 나타낸 바와 같이, 플런저(310)를 전방으로 이동시키게 된다.
이와 같은 구동에 의해 상기 플런저(310)는 유로구멍(120)을 통해 제1작동부(200)에 형성된 제2압력실(230)의 내부로 진입하면서 제2압력실(230)의 내부에 충진된 유체를 가압함으로써 램피스톤(214)을 전방으로 이동시켜 로드(210)에 보다 강력한 압력을 가할 수 있게 되는 것이다.
이때, 상기 압력챔버(110)와 램피스톤(214)의 사이에 설치된 고압씰(130)과 가이드 부싱(140) 및 유로구멍(120)의 외주면에 결합된 유로부싱(150)의 작용에 의해 제2압력실(230)은 유체가 새어나갈 틈이 없이 완전히 밀폐되므로 로드(210)에 작용하는 작용력을 극대화시킬 수 있음과 동시에 로드(210)에 보다 강한 압력을 가할 수 있게 된다.
한편, 전방으로 구동된 로드(210)를 다시 원위치시키기 위해서는 우선 제3압력실(330)에 형성된 제5공기통로(332)를 통해 공기를 주입하여 제2원통피스톤(314)을 가압시킴으로써 플런저(310)를 후방으로 구동시켜 유로구멍(120)이 개방되도록 한 후, 제1압력실(220)에 형성된 제1공기통로(222)를 통해 공기를 제1압력실(220)의 내부로 주입시키면 로드(210)에 구비된 피스톤(212)이 후방으로 가압되어 로드(210)가 후방으로 구동되고, 제2압력실(230)의 내부에 충전된 유체는 로드(210)에 구비된 램피스톤(214)의 후방 이동에 의해 유로구멍(120)을 통해 제2작동부(300)의 유체저장실(320)로 이동된다.
이때, 플런저(310)의 후방 구동에 의해 제1원통피스톤(312)과 제2원통피스톤(314)의 후방에 위치하던 공기는 각각 제4 및 제6공기통로(322)(334)를 통해 외부로 배출되고, 로드(210)의 후방 구동에 의해 피스톤(212)의 후방에 위치하던 공기는 제2공기통로(224)를 통해 외부로 배출된다. 이때, 도시하지는 않았지만 상기 제2공기통로(224)는 제2작동부(300)에 형성되는 제4공기통로(322)에 연결 설치되어, 피스톤(212)의 후진 구동시 제2공기통로(226)와 제4공기통로(322)를 통해 동시에 공기가 배출되도록 하여 제1원통피스톤(312)이 피스톤(212)과 동시에 후진될 수 있도록 함으로써 제1원통피스톤(312)의 후진 구동에 의해 발생되는 유체저장실(320)의 공간부에 제2압력실(230)의 내부에 압축되어 있던 유체를 신속하게 유로구멍(120)을 통하여 채워넣을 수 있도록 구성되어 있다.
따라서, 본 발명에 따른 공압 및 유압을 이용한 구동기(10)에 의하면 단순한 구성에 의해 실린더(100)의 내부에 작용하는 공기 및 유체가 빠져나가는 공간을 밀폐시킬 수 있도록 함으로써 로드(210) 및 플런저(310)에 작용하는 작용력을 효율적으로 증가시킬 수 있고, 실린더(100)의 내부에 설치되는 씰의 외측에 부싱을 설치함으로써 로드(210) 및 플런저(310)의 왕복운동에 의해 씰이 이탈되는 것을 방지하고 로드(210) 및 플런저(310)에 보다 강한 압력을 가할 수 있을 뿐만 아니라, 로드(210) 및 플런저(310)가 흔들림없이 왕복운동을 할 수 있도록 하여 구동기(10) 작동상의 정밀도를 높이고 오동작을 방지할 수 있고, 유로구멍(120)의 외측에 유로부싱(150)을 설치함으로써 플런저(150)의 왕복운동에 의해 유로구멍(120)의 형상이 변화하지 않도록 하여 플런저(310)의 가압작용시 제2압력실(230)에 존재하는 유체가 유로구멍(120)을 통해 유체저장실(320)로 빠져나가지 않도록 하는 등의 다양한 장점이 있는 것이다.
한편, 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 공압 및 유압을 이용한 구동기(10)의 다른 실시예에 따르면 제1작동부(200)를 구성하는 로드(210)에 램피스톤(214)이 없이 피스톤(212)만 형성되어 고압씰(130) 및 가이드 부싱(140)의 구성이 필요가 없고, 상기 로드(210)는 제2작동부(300)에 형성된 제4공기통로(322)를 통해 주입되는 공기의 압력에 의해 전진 구동하는 제1원통피스톤(312)에 의해 유체저장실(320)에 저장된 유체가 유로구멍(120)을 통해 제2압력실(230)로 흘러들어가는 압력 및 플런저(310)의 전진 구동에 의해 발생하는 유압에 의해 피스톤(212)이 전방으로 가압되어 전진하게 되고, 로드(210)의 후방 구동은 제1공기통로(222)를 통해 유입되는 공기가 피스톤(212)의 전방을 가압함으로써 이루어지게 되는 차이만 있을 뿐, 유로구멍(120)의 외주면에 설치되는 유로부싱(150)과, 플런저(310)의 외주면에 설치되는 플런저 부싱(350) 및 윤활통로(360) 등의 구성은 전술한 실시예와 모두 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 하겠다.
전술한 실시예들은 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
본 발명은 공압 및 유압을 이용한 구동기에 관한 것으로, 보다 상세히 설명하면 공기압에 의해 작동하는 로드에 유체의 압력을 부가함으로써 보다 큰 추력을 얻을 수 있도록 하는 공압 및 유압을 이용한 구동기에 있어서, 공기 및 유체가 통과하는 통로에 부싱을 삽입 설치함으로써 공기 및 작동유체가 외부로 유출되는 양을 최소화하여 로드 및 플런저에 가해지는 압력을 최대화시킬 수 있는 공압 및 유압을 이용한 구동기에 관한 것이다.
10 : 구동기 100 : 실린더
110 : 압력챔버 112 : 설치홈
120 : 유로구멍 130 : 고압씰
135 : 제1백업링 140 : 가이드 부싱
142 : 단턱부 144 : 고압씰 삽입홈
145 : 차단홈 145a : 차단링
145b : 제2백업링 146 : 홈
148 : 돌기 150 : 유로부싱
152 : 제1삽입홈 154 : 제1탄성씰
156 : 제1밀폐부재 158 : 제1고정링
200 : 제1작동부 210 : 로드
212 : 피스톤 214 : 램피스톤
220 : 제1압력실 222 : 제1공기통로
224 : 제2공기통로 226 : 제3공기통로
230 : 제2압력실 300 : 제2작동부
310 : 플런저 312 : 제1원통피스톤
314 : 제2원통피스톤 320 : 유체저장실
322 : 제4공기통로 330 : 제3압력실
332 : 제5공기통로 334 : 제6공기통로
350 : 플런저 부싱 352 : 제2삽입홈
354 : 제2탄성씰 356 : 제2밀폐부재
358 : 제2고정링 360 : 윤활통로
370 : 윤활구멍 380 : 마개

Claims (11)

  1. 압력챔버의 내측에 형성되는 유로 구멍에 의해 제1작동부와 제2작동부로 구획되는 실린더와, 일측 단부가 상기 압력챔버의 내측에 설치되고 타측 단부는 실린더의 외부로 돌출되도록 하여 상기 제1작동부에 구비되는 로드 및 상기 제2작동부에 구비되는 플런저를 포함하여 구성된 공압 및 유압을 이용한 구동기에 있어서,
    상기 플런저의 외주면에는 금속재질로 이루어지는 플런저 부싱이 결합되되,
    상기 플런저 부싱의 내주면에는 제2탄성씰이 삽입 결합되는 제2삽입홈이 형성되고, 상기 제2삽입홈의 외측에는 제2탄성씰의 이탈을 방지하는 제2밀폐부재와, 상기 플런저 부싱 및 제2밀폐부재를 플런저의 외측에 고정시키기 위한 제2고정링이 연결 설치된 것을 특징으로 하는 공압 및 유압을 이용한 구동기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 플런저 부싱은 제1 내지 제4플런저 부싱으로 구성되고, 상기 제3 및 제4플런저 부싱의 사이의 플런저 외측에는 윤활통로가 형성된 것을 특징으로 하는 공압 및 유압을 이용한 구동기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 윤활통로에는 실린더의 외부와 연통되도록 하는 윤활구멍이 서로 대향되도록 2개 형성되고, 상기 윤활구멍의 단부에는 마개가 결합된 것을 특징으로 하는 공압 및 유압을 이용한 구동기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 유로구멍의 외주면에는 유로부싱이 끼움 결합된 것을 특징으로 하는 공압 및 유압을 이용한 구동기.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 유로부싱의 일측 내주면에는 제1삽입홈이 형성되고, 상기 제1삽입홈에는 제1탄성씰이 삽입 결합되며, 상기 제1삽입홈의 외측에는 제1탄성씰의 이탈을 방지하는 제1밀폐부재와, 상기 유로부싱 및 제1밀폐부재를 유로구멍의 외측에 고정시키기 위한 제1고정링이 연결 설치된 것을 특징으로 하는 공압 및 유압을 이용한 구동기.
  6. 압력챔버의 내측에 형성되는 유로 구멍에 의해 제1작동부와 제2작동부로 구획되는 실린더와, 일측 단부가 상기 압력챔버의 내측에 설치되고 타측 단부는 실린더의 외부로 돌출되도록 하여 상기 제1작동부에 구비되는 로드 및 상기 제2작동부에 구비되는 플런저를 포함하여 구성된 공압 및 유압을 이용한 구동기에 있어서,
    상기 압력챔버의 일측 단부에는 설치홈이 형성되고, 상기 설치홈에는 램피스톤의 외주면을 감싸도록 결합되는 고압씰과, 가이드 부싱이 삽입 설치되되,
    상기 가이드 부싱은 일측 단부가 상기 고압씰의 하부면에 접하도록 형성되고, 타측 단부에는 단턱부가 형성되어 상기 단턱부가 설치홈의 외측으로 돌출되도록 형성되며,
    상기 가이드 부싱의 일측 단부에는 고압씰 삽입홈이 형성되고, 상기 고압씰은 고압씰 삽입홈에 삽입 설치되는 것을 특징으로 하는 공압 및 유압을 이용한 구동기.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 고압씰과 가이드 부싱의 사이에는 백업링이 삽입 설치된 것을 특징으로 하는 공압 및 유압을 이용한 구동기.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 가이드 부싱의 외측면에는 차단홈이 형성되고, 상기 차단홈에는 차단링이 삽입 설치되는 것을 특징으로 하는 공압 및 유압을 이용한 구동기.
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