KR101427673B1

KR101427673B1 - 유로 구조가 개선된 유압 실린더 장치

Info

Publication number: KR101427673B1
Application number: KR1020120155307A
Authority: KR
Inventors: 전상민; 오광석
Original assignee: 동양기전 주식회사
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2014-08-12
Also published as: KR20140085106A

Abstract

본 발명에 따른 유로 구조가 개선된 유압 실린더 장치는, 중공의 실린더; 일단부가 상기 실린더 내에 위치하며, 그 일단부의 외주에는 수나사부가 형성되며, 상기 실린더의 길이방향으로 왕복이동 가능한 로드; 상기 로드의 왕복이동시에 그 로드와 함께 이동되도록 상기 로드의 수나사부에 체결되는 피스톤; 상기 실린더의 일단부에 고정되며 유로를 구비한 헤드 커버; 및 상기 로드의 선단부에 결합되는 쿠션 플런저;를 포함한 유압 실린더 장치에 있어서, 상기 쿠션 플런저는 상기 실린더와 상기 유로를 연결하는 오리피스를 구비하며, 상기 오리피스에는 체크 밸브가 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

유로 구조가 개선된 유압 실린더 장치{Hydraulic cylinder apparatus improving oil pathway structure}

본 발명은 유압 실린더 장치에 관한 것이다.

일반적으로 유압 실린더는 유압펌프에서 발생된 유압의 힘을 이용하여 실린더 내로 유체를 투입하고, 그 투입된 유압의 힘으로 피스톤을 밀어 피스톤이 움직이면, 이러한 피스톤의 움직임을 로드로 전달받아 기계적 왕복운동을 발생시키는 중요한 기계 요소의 일종이다.

이와 같은 유압 실린더 장치에서 유압에 의해 왕복운동을 하는 구성요소는 로드와 피스톤이다. 로드와 피스톤은 실린더 내에서 유압에 의해 이동하는데, 이와 같은 왕복 운동의 행정의 말단 위치에서는 실린더의 단부에 설치된 로드 커버나 헤드 커버에 비교적 큰 충격력으로 충돌하게 된다. 이와 같은 충격을 완화하기 위하여 피스톤이 실린더의 양측에 체결되어 있는 커버에 충돌하기 이전에 피스톤의 작동 속도를 감소시킨 다음에 정지되도록 하기 위하여 다양한 형태의 완충 구조가 채용된다. 이와 같은 완충 구조의 전형적인 일 예가 공개특허 제1998-0059108호에 개시되어 있다.

도 1은 종래의 유압 실린더 장치의 완충 구조의 문제점을 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래의 유압 실린더 장치는 로드(1)의 선단에 유동적으로 결합된 쿠션 플런저(3)가 헤드 커버(5)에 형성된 유로(6)에 진입하면서, 그 유로(6)를 막아 로드(1)의 진행 방향에 반대되는 유압을 발생시킴으로써 완충작용을 하도록 형성된다. 상기 쿠션 플런저(3)는 스톱 링(4)에 의해 상기 로드(1)에 결합된다. 또한, 도 1에서 보는 바와 같이 헤드 커버(5)에는 상기 유로와 연통 되는 오리피스(7)를 구비하고 그 오리피스(7)에는 체크 밸브(8)를 설치하여 쿠션 플런저(3)에 의해 가압 되는 작동유가 상기 유로(6)를 통해 상기 오리피스(7) 쪽으로 흐르는 것을 방지한다. 상기 체크 밸브(8)는 상기 로드(1)가 반전할 때 작동유를 공급함으로써 신속한 반전이 일어나도록 한다.

그런데, 도 1에 도시된 종래의 유압 실린더 장치는 완충 기능을 구현하기 위해 헤드 커버(5)에 쿠션 플런저(3)에 대응하는 유로(6) 이외에 오리피스(7)를 추가로 형성하고 체크 밸브(8)까지 구비하는 구조다. 따라서, 종래의 유압 실린더 장치는 부품의 수가 많고 구조가 복잡하여 생산성과 조립성이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 완충을 위한 유로 구조를 개선함으로써 구조가 간단하여 조립성과 생산성이 향상된 유압 실린더 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 유로 구조가 개선된 유압 실린더 장치는, 중공의 실린더;

일단부가 상기 실린더 내에 위치하며, 그 일단부의 외주에는 수나사부가 형성되며, 상기 실린더의 길이방향으로 왕복이동 가능한 로드;

상기 로드의 왕복이동시에 그 로드와 함께 이동되도록 상기 로드의 수나사부에 체결되는 피스톤;

상기 실린더의 일단부에 고정되며 유로를 구비한 헤드 커버; 및

상기 로드의 선단부에 결합되는 쿠션 플런저;를 포함한 유압 실린더 장치에 있어서,

상기 쿠션 플런저는 상기 실린더와 상기 유로를 연결하는 오리피스를 구비하며,

상기 오리피스에는 체크 밸브가 설치된 점에 특징이 있다.

상기 헤드 커버에는, 상기 유로에 나란하게 배치되며 상기 쿠션 플런저의 돌출 방향으로 오목하게 형성되며, 상기 실린더 쪽으로 개방되고, 상기 쿠션 플런저가 상기 유로에 최대로 수용된 상태에서 상기 오리피스와 연통 되는 작동 유량 확보 공간;이 구비된 것이 바람직하다.

상기 쿠션 플런저의 외주면에는 환형의 고정용 홈부가 형성되며,

상기 고정용 홈부를 따라 환형으로 수용된 다수의 스틸 볼에 의해 상기 쿠션 플런저가 상기 로드에 결합된 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 유압 실린더 장치는 쿠션 플런저에 체크 밸브가 설치된 오리피스가 구비되어 상기 쿠션 플런저에 의해 완충 작용이 수행되며, 신장시 상기 체크 밸브가 개방되어 실린더로 신속하게 유량이 공급될 수 있도록 유로 구조를 개선함으로써 생산성과 조립성이 현저하게 향상된 유압 실린더 장치를 제공하는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시 예와 같이 쿠션 플런저가 다수의 스틸 볼에 의해 로드에 결합되는 구조를 채용하면 상기 쿠션 플런저의 조립성이 더욱 향상되는 효과가 있다.

도 1은 종래의 유압 실린더 장치의 완충 구조의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유압 실린더 장치의 완충 구조를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유압 실린더 장치의 완충 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 유로 구조가 개선된 유압 실린더 장치(10, 이하 "유압 실린더 장치"라 함)는 실린더(12)와, 로드(20)와, 피스톤(30)과, 헤드 커버(40)와, 쿠션 플런저(50)를 포함한다.

상기 실린더(12)는 일반적으로 내부에 중공부를 가지도록 금속 소재로 주조방식에 의해 제조될 수 있다. 상기 실린더(12)의 일단에는 개구부가 형성되어 있다.

상기 로드(20)는 상기 실린더(12)의 개구부를 통하여 상기 실린더(12) 내부에 삽입되어 설치되어 있다. 상기 로드(20)는 상기 실린더(12)에 대해 상기 실린더(12)의 길이방향으로 왕복 이동할 수 있도록 설치되어 있다. 상기 로드(20)의 일단부에는 그 외주면에 수나사부(22)가 형성되어 있다. 상기 로드(20)의 선단부에는 후술하는 쿠션 플런저(50)의 후단부가 수용되는 수용 홈부(24)가 형성된다. 상기 수용 홈부(24)와 상기 로드(20)의 외주면을 연결하는 체결공(26)이 구비된다. 상기 체결공(26)의 내주면에는 암나사부가 형성된다. 상기 체결공(26)에는 체결 부재(28)가 나사 결합된다.

상기 피스톤(30)은 환형의 고리 형상이다. 상기 피스톤(30)의 외주면은 상기 실린더(12)의 내주면에 슬라이딩 가능하게 접촉되어 있다. 상기 피스톤(30)의 내주면에는 암나사부가 형성되어 있다. 상기 피스톤(30)은 상기 로드(20)의 외주에 형성된 수나사부(22)와 나사 결합 된다. 따라서, 상기 피스톤(30)은 상기 로드(20)의 왕복 이동시에 그 로드(20)와 함께 이동된다. 상기 피스톤(30)과 접촉하도록 배치되며 상기 로드(20)에 나사결합되는 피스톤 너트(35)가 구비된다. 상기 피스톤 너트(35)는 상기 피스톤(30)이 예기치 않게 풀리지 않도록 함으로써 작동 중에 상기 피스톤(30)이 상기 로드(20)로부터 이탈되는 것을 방지한다.

상기 헤드 커버(40)는 상기 실린더(12)의 개구부에 고정된다. 상기 헤드 커버(40)는 상기 실린더(12)에 용접 등의 고정 수단에 의해 고정될 수도 있고, 상기 실린더(12)에 억지 끼워져 고정될 수도 있다. 상기 헤드 커버(40)에는 상기 실린더(12)에 작동유를 공급하기 위한 유로(42)가 형성되어 있다. 상기 헤드 커버(40)는 작동 유량 확보 공간(44)이 구비된다. 상기 작동 유량 확보 공간(44)은 상기 헤드 커버(40)의 측면에 오목하게 형성된 홈부이다. 상기 작동 유량 확보 공간(44)은 상기 실린더 쪽으로 개방된 홈부이다. 상기 작동 유량 확보 공간(44)은 후술하는 쿠션 플런저(50)가 상기 유로에 최대로 수용된 상태에서 후술하는 오리피스(52)와 연통 되도록 배치된다. 상기 작동 유량 확보 공간(44)은 상기 유로와 나란하게 배치된다. 상기 작동 유량 확보 공간(44)은 상기 쿠션 플런저(50)의 돌출 방향으로 오목하게 형성된다.

상기 쿠션 플런저(50)는 상기 로드(20)에 형성된 수용 홈부(24)에 후단부가 수용된다. 상기 쿠션 플런저(50)는 막대 형상의 부재이다. 상기 쿠션 플런저(50)의 선단부는 후단부보다 상대적으로 얇게 형성된다. 즉, 상기 쿠션 플런저(50)가 상기 유로(42)에 진입할 때 그 유로(42)를 점진적으로 폐쇄함으로써 부드럽게 완충이 될 수 있도록 테이퍼 형태의 선단부 구조를 가진다. 상기 쿠션 플런저(50)는 오리피스(52)를 구비한다. 상기 오리피스(52)는 상기 쿠션 플런저(50)의 후단부 외주면으로부터 시작하여 상기 쿠션 플런저(50)의 중심부까지 연장된 후 상기 쿠션 플런저(50)의 길이 방향으로 상기 쿠션 플런저(50)의 선단부까지 관통된 미세한 유로이다. 상기 오리피스(52)는 상기 쿠션 플런저(50)가 상기 유로(42)에 최대로 진입된 상태에서 상기 실린더(12)와 상기 유로(42)를 연결하는 미세 통로(유로)를 구성한다. 상기 오리피스(52)에는 체크 밸브(60)가 설치된다. 상기 체크 밸브(60)는 상기 쿠션 플런저(50)가 상기 유로(42)이 진입하는 과정에서는 유압에 의해 폐쇄됨으로써 상기 실린더(12)와 상기 유로(42) 간 작동유가 흐르지 못하도록 한다. 한편, 상기 체크 밸브(60)는 상기 피스톤(30)의 신장 작동 과정에서 초기에 상기 유로(42)로부터 상기 실린더(12) 쪽으로 작동유가 흐르도록 개방되어 신속하게 작동유가 상기 실린더(12)에 공급됨으로써 빠른 신장 작동을 가능하게 한다.

상기 쿠션 플런저(50)의 외주면에는 환형의 고정용 홈부(54)가 형성된다. 상기 고정용 홈부(54)는 상기 로드(20)와 상기 쿠션 플런저(50)를 결합하기 위해 마련된 것이다. 상기 고정용 홈부(54)를 따라 환형으로 수용된 다수의 스틸 볼(56)에 의해 상기 쿠션 플런저(50)가 상기 로드(20)에 결합된다. 상기 스틸 볼(56)의 공급을 위한 통로로서 상기 로드(20)의 외주면으로부터 상기 수용 홈부(24)를 연결하도록 관통 형성된 체결공(26)이 구비된 것은 앞서 로드(20)의 구조를 서술한 절에서 서술한 바 있다. 상기 체결공(26)에는 체결 부재(28)가 나사 결합되어 상기 수용 홈부(24)에 수용된 스틸 볼(56)이 이탈되는 것을 방지한다.

이하에서는, 상기 유압 실린더 장치(10)의 압축 및 신장 작동 과정을 예로 들어 본 발명의 작용 효과를 상세하게 서술한다.

먼저, 상기 유압 실린더 장치(10)의 압축 작동 과정을 설명한다.

상기 피스톤(30)이 상기 헤드 커버(40)로부터 이격된 상태에서 상기 피스톤(30)이 상기 헤드 커버(40)와 가까워지는 방향으로 이동하는 과정이 압축 작동 과정이다. 압축 작동 과정에서는 로드 커버(미도시) 쪽에 작동유가 공급된다. 따라서, 상기 로드 커버 쪽에서 공급된 작동유는 상기 피스톤(30)에 유압을 가하여 상기 피스톤(30)이 상기 헤드 커버(40) 쪽으로 이동하게 한다. 상기 피스톤(30)과 상기 헤드 커버(40) 사이에 존재하는 작동유는 상기 헤드 커버(40)에 형성된 유로(42)를 통해 상기 실린더(12) 외부로 배출된다. 상기 피스톤(30)이 상기 헤드 커버(40)에 가까워짐에 따라 상기 쿠션 플런저(50)의 선단부가 상기 유로(42)에 진입한다. 상기 쿠션 플런저(50)가 상기 유로(42)에 진입함에 따라 상기 유로(42)가 점진적으로 폐쇄된다. 상기 쿠션 플런저(50)가 상기 유로(42)에 진입함에 따라 상기 유로(42)가 폐쇄되어 상기 피스톤(30)과 상기 헤드 커버(40) 사이에 존재하는 작동유는 압축 작동과 반대되는 방향으로 압력을 발생한다. 따라서, 상기 피스톤(30)은 부드럽게 상기 헤드 커버(40)에 충돌한다. 이 과정에서 상기 쿠션 플런저(50)에 설치된 체크 밸브(60)는 스프링의 탄성 복원력에 의해 상기 유로(42)로부터 상기 실린더(12) 쪽으로 작동유가 역류하는 것을 차단한다. 도 2에 도시된 바와 같이 상기 쿠션 플런저(50)가 상기 유로(42)에 최대로 진입된 상태가 압축 작동 과정이 끝난 상태이다.

이제, 상기 유압 실린더 장치(10)가 신장 작동하는 과정을 설명하기로 한다. 도 2에 도시된 상태로부터 서술을 시작한다.

상기 유로(42)를 통해 외부에서 상기 헤드 커버(40)에 작동유가 공급된다. 상기 유로(42)에 유입된 작동유는 상기 체크 밸브(60)의 탄성 복원력을 극복하여 상기 체크 밸브(60)를 개방한다. 상기 유로(42)로부터 상기 오리피스(52)를 통해 상기 작동 유량 확보 공간(44)에 작동유가 공급된다. 상기 작동 유량 확보 공간(44)에 공급된 작동유는 상기 실린더(12)를 향해 유압을 발생시킨다. 상기 실린더(12)에 공급되는 작동유는 상기 피스톤(30)을 밀어낸다. 상기 피스톤(30)이 상기 헤드 커버(40)로부터 멀어짐에 따라 상기 쿠션 플런저(50)는 상기 유로(42)에서 벗어난다. 상기 쿠션 플런저(50)가 상기 유로(42)에서 완전하게 벗어나면 상기 유로(42)를 통해 대량의 작동유가 상기 실린더(12)에 공급되므로 상기 피스톤(30)의 이동 속도는 더욱 증가한다. 이와 같은 과정이 상기 유압 실린더 장치(10)의 신장 작동 과정이다.

이와 같이 본 발명에 따른 유압 실린더 장치는 쿠션 플런저에 오리피스를 형성하여 신장 작동시 작동유를 신속하게 실린더에 공급하도록 구조를 변경하였다. 이에 따라 종래에 신장 작동을 위해 헤드 커버에 별도로 오리피스를 형성할 필요가 없다. 또한, 헤드 커버에 체크 밸브를 설치하지 않아도 된다. 상기 쿠션 플런저는 상기 헤드 커버에 비해 작은 부품이므로 가공이나 핸들링이 용이하다. 따라서, 유압 실린더의 쿠션 작용을 위한 구성요소를 조립하기 쉽다. 이와 같이 본 발명에 따른 유압 실린더 장치는 쿠션 플런저에 오리스피를 형성하고 체크 밸브를 배치함으로써 종래에 비하여 조립성과 생산성이 향상되는 효과를 제공한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에서와 같이 상기 쿠션 플런저를 다수의 스틸 볼에 의해 결합하는 경우에는 상기 쿠션 플런저와 상기 로드의 조립성이 더욱 향상된다. 즉, 종래에 쿠션 플런저와 로드의 결합 수단인 스톱 링은 조립이 불편하지만, 본 발명에서와 같은 다수의 스틸 볼은 상기 체결공을 통해 용이하게 투입할 수 있으며 체결 부재의 조립도 양호하므로 조립성이 향상된다.

이상, 바람직한 실시 예를 들어 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명이 그러한 예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 실시 예가 구체화될 수 있을 것이다.

10 : 유압 실린더 장치 12 : 실린더
20 : 로드 22 : 수나사부
24 : 수용 홈부 26 : 체결공
28 : 체결 부재 30 : 피스톤
35 : 피스톤 너트 40 : 헤드 커버
42 : 유로 44 : 작동 유량 확보 공간
50 : 쿠션 플런저 52 : 오리피스
54 : 고정용 홈부 56 : 스틸 볼
60 : 체크 밸브

Claims

중공의 실린더;
일단부가 상기 실린더 내에 위치하며, 그 일단부의 외주에는 수나사부가 형성되며, 상기 실린더의 길이방향으로 왕복이동 가능한 로드;
상기 로드의 왕복이동시에 그 로드와 함께 이동되도록 상기 로드의 수나사부에 체결되는 피스톤;
상기 실린더의 일단부에 고정되며 유로를 구비한 헤드 커버; 및
상기 로드의 선단부에 결합되는 쿠션 플런저;를 포함한 유압 실린더 장치에 있어서,
상기 쿠션 플런저는 상기 실린더와 상기 유로를 연결하는 오리피스를 구비하며,
상기 오리피스에는 체크 밸브가 설치되며,
상기 헤드 커버에는, 상기 유로의 구조 중 상기 쿠션 플런저의 길이 방향으로 형성된 부분에 나란하게 배치되며 상기 쿠션 플런저의 길이 방향으로 오목하게 형성되며, 상기 피스톤과 마주하는 쪽이 개방되고, 상기 쿠션 플런저가 상기 유로에 최대로 수용된 상태에서 상기 오리피스와 연통 되는 작동 유량 확보 공간;이 구비된 것을 특징으로 하는 유로 구조가 개선된 유압 실린더 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 쿠션 플런저의 외주면에는 환형의 고정용 홈부가 형성되며,
상기 고정용 홈부를 따라 환형으로 수용된 다수의 스틸 볼에 의해 상기 쿠션 플런저가 상기 로드에 결합된 것을 특징으로 하는 유로 구조가 개선된 유압 실린더 장치.