KR101508220B1 - 내압성이 향상된 유공압 겸용 박형 실린더 - Google Patents

내압성이 향상된 유공압 겸용 박형 실린더 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내압성이 향상된 유공압 겸용 박형실린더에 관한 것으로, 커버의 둘레에는 제1수나사부가 형성되어 있고, 제1수나사부가 체결되도록 실린더튜브의 내부공간 일측 둘레에는 제1암나사부가 형성되어서, 커버가 실린더튜브의 일측에 나사 체결된다. 그리고, 로드부커버의 둘레에는 제2수나사부가 형성되어 있고, 제2수나사부가 체결되도록 실린더튜브의 내부공간 타측 둘레에는 제2암나사부가 형성되어서, 로드부커버가 실린더튜브의 타측에 나사 체결되도록 구비된다.
따라서, 커버의 둘레 및 로드부커버의 둘레가 실린더튜브의 양측에 나사결합되므로 결합력이 크게 증가되고, 이에 따라 내압성이 크게 향상된다. 그러므로, 실린더튜브의 내부공간에 큰 압력이 작용하여도 커버, 로드부커버, 실린더튜브의 결합부위가 파손되지 않는다.

Description

내압성이 향상된 유공압 겸용 박형 실린더{pressure-resistant is improved hydraulic combined use thin film cylinder}
본 발명은 내압성이 향상된 유공압 겸용 박형실린더에 관한 것으로, 더 상세하게는 커버 및 로드부커버와 실린더튜브 사이에 결합력이 크게 향상되고, 실린더튜브의 내부공간에 공압 또는 유압이 공급될 때에 피스톤의 이송 속도가 증가되며, 박형실린더의 폭을 줄여서 콤팩트하게 제조할 수 있을 뿐 아니라, 피스톤로드 및 로드부커버 사이의 기밀이 확실하게 유지되는 내압성이 향상된 유공압 겸용 박형실린더에 관한 것이다.
공압실린더는 압축공기실린더라고도 불리며, 압축공기가 갖는 에너지를 기계적인 왕복 직선 운동으로 변환하는 장치이다. 유압실린더는 유압을 이용하여 큰 출력ㆍ추력의 직선운동을 실현하는 기계이며, 공작기계나 토목ㆍ건설기계에 흔히 쓰인다.
이러한 공압실린더 및 유압실린더는 중앙에 원형의 통공을 갖는 실린더튜브와, 실린더튜브의 내부를 이동하며 일단에는 로드가 설치된 피스톤과, 실린더튜브의 양단부를 밀폐시키는 커버로 이루어진다.
기술 발전이 거듭됨에 따라 이러한 공압실린더 및 유압실린더는 소형화, 박형화되어서 다양한 장비에 적용되고 있다.
이러한 박형실린더는 부피가 작아서 설치 공간이 최소화되는 큰 장점이 있는 반면에, 큰 압력에 취약한 단점이 있다. 즉, 종래의 박형실린더는 실린더튜브와 그 내부를 밀폐시키기 위해 실린더튜브의 양측에 결합되는 커버의 결합구조가 취약하다.
커버를 실린더튜브의 양측에 결합시키기 위해 실린더튜브의 양측 내주면 둘레에 결합홈을 형성시킨다. 그리고 이 결합홈에 커버의 둘레가 대응되도록 위치시키고 커버의 양측을 가압하여서 인발(drawing)시키므로 커버의 둘레가 실린더튜브의 결합홈에 결합되도록 한다.
그런데 이와 같이 제조된 박형실린더는 내부에 고압의 유압이 작용하여서 커버의 배가 부른 경우 얇게 맞물린 커버의 둘레가 결합홈으로부터 쉽게 이탈되는 문제가 발생된다. 따라서 이러한 종래의 박형실린더는 비교적 큰 압력이 작용하는 유압실린더용으로는 사용되지 못하였다.
또한, 종래의 박형실린더는 고압에 사용되는 유압용 실린더와 저압에 사용되는 공압용 실린더가 별도로 제작되는데, 유압용 실린더 및 공압용 실린더의 형태 및 취부구조가 각각 다르므로 부품들을 서로 호환하여 사용하지 못하였다.
대한민국 특허공개 제10-2004-0009116호
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 유공압 겸용으로 호환하여 사용할 수 있도록 한 내압성이 향상된 유공압 겸용 박형실린더를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 커버 및 로드부커버와 실린더튜브 사이에 결합력이 크게 향상되도록 한 내압성이 향상된 유공압 겸용 박형실린더를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 실린더튜브의 내부공간에 공압 또는 유압이 공급될 때에 피스톤의 이송 속도가 증가되도록 한 내압성이 향상된 유공압 겸용 박형실린더를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 박형실린더의 폭을 줄여서 콤팩트하게 제조할 수 있도록 한 내압성이 향상된 유공압 겸용 박형실린더를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 피스톤로드 및 로드부커버 사이의 기밀이 확실하게 유지되도록 한 내압성이 향상된 유공압 겸용 박형실린더를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 커버의 변형 및 손상이 방지되도록 한 내압성이 향상된 유공압 겸용 박형실린더를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 박형실린더에 고압이 발생되거나 충격이 발생되어도 커버가 실린더튜브로부터 풀리지 않도록 한 내압성이 향상된 유공압 겸용 박형실린더를 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 내압성이 향상된 유공압 겸용 박형실린더는, 내부공간이 양방향으로 개방되어 있고 내부공간으로 유압 또는 공압이 공급되는 실린더튜브; 실린더튜브의 내부공간에 삽입되어서 유압 또는 공압이 내부공간에 출입되면 내부공간을 따라 직선 왕복 운동하는 피스톤; 일단이 피스톤에 연결되고 타단이 실린더튜브의 외부로 인출되어 있는 피스톤로드; 실린더튜브의 일측에 결합되어서 실린더튜브의 내부공간 일측을 밀폐하는 커버; 실린더튜브의 타측에 결합되어서 실린더튜브의 내부공간 타측을 밀폐하는 로드부커버로 이루어지고; 커버의 둘레에는 제1수나사부가 형성되어 있고, 제1수나사부가 체결되도록 실린더튜브의 내부공간 일측 둘레에는 제1암나사부가 형성되어서, 커버가 실린더튜브의 일측에 나사 체결되며; 로드부커버의 둘레에는 제2수나사부가 형성되어 있고, 제2수나사부가 체결되도록 실린더튜브의 내부공간 타측 둘레에는 제2암나사부가 형성되어서, 로드부커버가 실린더튜브의 타측에 나사 체결되도록 구비된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 내압성이 향상된 유공압 겸용 박형실린더의 다른 특징은, 피스톤 일측 둘레의 모서리에는 제1모따기면이 형성되어 있고, 피스톤 타측 둘레의 모서리에는 제2모따기면이 형성되어 있으며, 제1모따기면 및 제2모따기면은 0.5~2.0C로 가공되어서 이루어진다.
본 발명의 내압성이 향상된 유공압 겸용 박형실린더의 또 다른 특징은, 커버의 제1수나사부 일측 둘레에는 커버링이 끼워지도록 커버링턱이 형성되어 있고, 실린더튜브의 제1암나사부 내측 둘레에는 제1단턱이 형성되어서, 커버의 제1수나사부를 실린더튜브의 제1암나사부에 체결시키면 커버링이 커버링턱 및 제1단턱에 사이에 밀착되면서 기밀을 유지하도록 구비되고; 로드부커버의 제2수나사부 일측 둘레에는 로드부커버링이 끼워지도록 로드부커버링턱이 형성되어 있고, 실린더튜브의 제2암나사부 내측 둘레에는 제2단턱이 형성되어서, 로드부커버의 제2수나사부를 실린더튜브의 제2암나사부에 체결시키면 로드부커버링이 로드부커버링턱 및 제2단턱에 사이에 밀착되면서 기밀을 유지하도록 구비되며; 피스톤로드에 접촉되는 로드부커버의 내주면에는 더스트실이 결합되도록 더스트실홈이 형성되어 있고, 더스트실홈의 일측에는 패킹이 결합되도록 패킹홈이 형성되어서, 피스톤로드 및 로드부커버가 더스트실 및 패킹으로 이루어진 2중 기밀구조에 의해 기밀이 유지되도록 구비된다.
본 발명의 내압성이 향상된 유공압 겸용 박형실린더의 또 다른 특징은, 커버의 둘레에는 변형방지코팅층이 형성되며, 변형방지코팅층은, 산화크롬(Cr2O3) 96∼98중량% 및 이산화티타늄(TiO2) 2∼4중량%가 혼합되어 이루어진 분말이 커버의 둘레에 용사되어서 이루어진다.
본 발명의 내압성이 향상된 유공압 겸용 박형실린더의 또 다른 특징은, 커버 및 실린더튜브의 체결부위와 로드부커버 및 실린더튜브의 체결부위에는, 커버 및 로드부커버가 실린더튜브로부터 풀리지 않도록 복수의 코킹부가 형성되어 있다.
이상에서와 같은 본 발명은, 종래의 공압용 박형실린더와 동일한 취부구조를 갖도록 형성되므로 유압용 박형실린더로 사용하다가 공압용 박형실린더로 호환하여 사용할 수 있도록 한 내압성이 향상된 유공압 겸용 박형실린더를 제공하는데 있다.
본 발명의 커버의 둘레에는 제1수나사부가 형성되어 있고, 제1수나사부가 체결되도록 실린더튜브의 내부공간 일측 둘레에는 제1암나사부가 형성되어서, 커버가 실린더튜브의 일측에 나사 체결된다. 그리고, 로드부커버의 둘레에는 제2수나사부가 형성되어 있고, 제2수나사부가 체결되도록 실린더튜브의 내부공간 타측 둘레에는 제2암나사부가 형성되어서, 로드부커버가 실린더튜브의 타측에 나사 체결되도록 구비된다. 따라서, 커버의 둘레 및 로드부커버의 둘레가 실린더튜브의 양측에 나사결합되므로 결합력이 크게 증가되고, 이에 따라 내압성이 크게 향상된다. 그러므로, 실린더튜브의 내부공간에 큰 압력이 작용하여도 커버, 로드부커버, 실린더튜브의 결합부위가 파손되지 않는다.
본 발명의 피스톤 일측 둘레의 모서리에는 제1모따기면이 형성되어 있고, 피스톤 타측 둘레의 모서리에는 제2모따기면이 형성되어 있다. 따라서, 피스톤의 양측 모서리 부위에 제1모따기면 및 제2모따기면이 형성되므로 피스톤의 둘레와 실린더튜브의 내주면 사이의 접촉면적을 최소화시키며, 이에 따라 실린더튜브의 내부공간에 공압 또는 유압이 공급될 시 피스톤의 이송 속도를 증가된다.
또한, 피스톤의 제1모따기면 및 제2모따기면은 0.5~2.0C로 가공된다. 제1모따기면 및 제2모따기면이 0.5C 미만으로 가공되면, 피스톤의 둘레와 실린더튜브의 내주면 사이의 접촉면적이 비교적 커서, 공압 또는 유압의 작용시 피스톤의 이송속도가 크게 개선되지 않는다. 제1모따기면 및 제2모따기면이 2.0C를 초과하여서 가공되면 피스톤 둘레에 피스톤링홈을 형성시키기 위한 충분한 폭이 확보되지 못하며, 내부공간에 고압이 작용할시 피스톤 둘레 및 실린더튜브 내주면 사이에 누압이 발생될 우려가 있다. 따라서, 피스톤의 제1모따기면 및 제2모따기면은 0.5~2.0C로 가공되는 것이 바람직하다.
본 발명은 커버링이 결합될 커버링턱 및 제1단턱이 제1수나사부 및 제1암나사부의 일측을 침범하여서 형성되어 있고, 로드부커버링이 결합된 로드부커버링턱 및 제2단턱이 제2수나사부 및 제2암나사부의 일측을 침범하여서 형성되어 있다. 따라서, 커버링 및 로드부커버링의 폭만큼 박형실린더의 폭을 줄일 수 있으며 이에 따라 박형실린더를 콤팩트하게 제조할 수 있다.
본 발명은 피스톤로드에 접촉되는 로드부커버의 내주면에는 더스트실이 결합되도록 더스트실홈이 형성되어 있고, 더스트실홈의 일측에는 패킹이 결합되도록 패킹홈이 형성되어 있다. 따라서, 피스톤로드 및 로드부커버가 더스트실 및 패킹으로 이루어진 2중 기밀구조에 의해 기밀이 유지되므로 박형실린더의 기밀이 확실하게 유지되고, 이에 따라 박형실린더의 내압이 향상되며, 결국 실린더의 성능이 향상된다.
본 발명의 커버에는, 산화크롬(Cr2O3) 96∼98중량% 및 이산화티타늄(TiO2) 2∼4중량%가 혼합되어 이루어진 변형방지코팅층이 도포되어 있으며, 이러한 세라믹 코팅은 크롬도금 또는 니켈크롬도금에 비해 내부식성, 내스크래치성, 내마모성, 내충격성 및 내구성이 뛰어나다. 따라서 외부에 빈번히 노출되는 커버의 둘레에 변형방지코팅층이 형성되므로 커버의 변형 및 손상이 방지되고, 이에 따라 제품의 수명이 연장되어서 유지 보수비가 절감되는 효과가 있다.
본 발명은 커버 및 실린더튜브의 체결부위와 로드부커버 및 실린더튜브의 체결부위에는, 커버 및 로드부커버가 실린더튜브로부터 풀리지 않도록 복수의 코킹부가 형성되어 있다. 따라서, 박형실린더에 고압이 발생되거나 충격이 발생되어도 복수의 코킹부때문에 커버가 실린더튜브로부터 풀리지 않으며, 이에 따라 압력 누수 등의 문제가 방지되므로 정밀 제어가 가능하다.
본 발명의 로드부커버는 단면도를 기준으로 볼 때 피스톤로드에 세 부분이 면접촉된다. 따라서 로드부커버가 피스톤로드의 외주면에 비교적 넓게 면접촉되므로 피스톤로드를 확실하게 지지하게 된다. 그러므로 피스톤로드에 경사진 방향의 외력이 작용하여도 로드부커버가 피스톤로드를 확실하게 지지하므로 피스톤로드의 손상이 방지된다.
도 1은 본 발명의 내압성이 향상된 유공압 겸용 박형실린더를 보인 개략적 측단면도
도 2는 도 1의 분리 측단면도
도 3은 도 1의 정면도
본 발명의 구체적인 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조한 이하의 설명으로 더욱 명확해 질 것이다.
도 1은 본 발명의 내압성이 향상된 유공압 겸용 박형실린더를 보인 개략적 측단면도이고, 도 2는 도 1의 분리 측단면도이며, 도 3은 도 1의 정면도이다.
이러한 본 발명의 내압성이 향상된 유공압 겸용 박형실린더는, 실린더튜브(10), 피스톤(20), 피스톤로드(30), 커버(40), 로드부커버(50)로 이루어진다.
실린더튜브(10)는, 내부공간(11)이 양방향으로 개방되어 있고 내부공간(11)으로 유압 또는 공압이 공급된다.
이러한 실린더튜브(10)에는 제1주입구멍(13) 및 제2주입구멍(14)이 형성되어 있으며, 이 제1주입구멍(13) 및 제2주입구멍(14)을 통해 유압 또는 공압이 출입된다. 제1주입구멍(13) 및 제2주입구멍(14)은 충분한 양의 유압 또는 공압이 출입되도록 비교적 큰 직경을 갖도록 형성시킨다.
피스톤(20)은, 실린더튜브(10)의 내부공간(11)에 삽입되어서 유압 또는 공압이 내부공간(11)에 출입되면 내부공간(11)을 따라 직선 왕복 운동한다.
이러한 피스톤(20) 일측 둘레의 모서리에는 제1모따기면(21)이 형성되어 있고, 피스톤(20) 타측 둘레의 모서리에는 제2모따기면(22)이 형성되어 있다. 피스톤(20)의 제1모따기면(21) 및 제2모따기면(22)은 0.5~2.0C로 가공되어서 이루어진다.
제1모따기면(21) 및 제2모따기면(22)이 0.5C 미만으로 가공되면, 피스톤(20)의 둘레와 실린더튜브(10)의 내주면 사이의 접촉면적이 비교적 커서, 공압 또는 유압의 작용시 피스톤(20)의 이송속도가 크게 개선되지 않는다.
제1모따기면(21) 및 제2모따기면(22)이 2.0C를 초과하여서 가공되면 피스톤(20) 둘레에 피스톤링홈(23)을 형성시키기 위한 충분한 폭이 확보되지 못하며, 내부공간(11)에 고압이 작용할시 피스톤(20) 둘레 및 실린더튜브(10) 내주면 사이에 누압이 발생될 우려가 있다.
피스톤로드(30)는, 일단이 피스톤(20)에 연결되고 타단이 실린더튜브(10)의 외부로 인출되어 있다.
커버(40)는, 실린더튜브(10)의 일측에 결합되어서 실린더튜브(10)의 내부공간(11) 일측을 밀폐한다.
이러한 커버(40)의 둘레에는 제1수나사부(41)가 형성되어 있고, 제1수나사부(41)가 체결되도록 실린더튜브(10)의 내부공간(11) 일측 둘레에는 제1암나사부(15)가 형성되어서, 커버(40)가 실린더튜브(10)의 일측에 나사 체결된다.
커버(40)의 제1수나사부(41) 일측 둘레에, 커버링(43)의 일부가 끼워지도록 커버링턱(42)이 형성되어 있고, 실린더튜브(10)의 제1암나사부(15) 내측 둘레에는 커버링(43)의 나머지 일부가 끼워지도록 제1단턱(17)이 형성된다. 따라서, 커버(40)의 제1수나사부(41)를 실린더튜브(10)의 제1암나사부(15)에 체결시키면 커버링(43)이 커버링턱(42) 및 제1단턱(17) 사이에 밀착되면서 기밀을 유지하도록 구비된다. 그러므로, 커버링(43)이 결합될 커버링턱(42) 및 제1단턱(17)이 제1수나사부(41) 및 제1암나사부(15)의 일측을 침범하여서 형성되어 있으므로 커버링(43)의 폭만큼 박형실린더의 폭을 줄일 수 있으며 이에 따라 박형실린더를 콤팩트하게 제조할 수 있다.
로드부커버(50)는, 실린더튜브(10)의 타측에 결합되어서 실린더튜브(10)의 내부공간(11) 타측을 밀폐한다.
이러한 로드부커버(50)의 둘레에는 제2수나사부(51)가 형성되어 있고, 제2수나사부(51)가 체결되도록 실린더튜브(10)의 내부공간(11) 타측 둘레에는 제2암나사부(16)가 형성되어서, 로드부커버(50)가 실린더튜브(10)의 타측에 나사 체결되도록 구비된다.
한편, 본 발명은 로드부커버(50)의 제2수나사부(51) 일측 둘레에, 로드부커버링(53)의 일부가 끼워지도록 로드부커버링턱(52)이 형성되어 있고, 실린더튜브(10)의 제2암나사부(16) 내측 둘레에는 로드부커버링턱(52)의 나머지 일부가 끼워지도록 제2단턱(18)이 형성된다. 따라서, 로드부커버(50)의 제2수나사부(51)를 실린더튜브(10)의 제2암나사부(16)에 체결시키면 로드부커버링(53)이 로드부커버링턱(52) 및 제2단턱(18) 사이에 밀착되면서 기밀을 유지하도록 구비된다. 그러므로, 로드부커버링(53)이 결합된 로드부커버링턱(52) 및 제2단턱(18)이 제2수나사부(51) 및 제2암나사부(16)의 일측을 침범하여서 형성되어 있으므로, 로드부커버링(53)의 폭만큼 박형실린더의 폭을 줄일 수 있으며, 이에 따라 박형실린더를 콤팩트하게 제조할 수 있다.
그리고, 피스톤로드(30)에 접촉되는 로드부커버(50)의 내주면에는 더스트실(56)이 결합되도록 더스트실홈(54)이 형성되어 있고, 더스트실홈(54)의 일측에는 패킹(57)이 결합되도록 패킹홈(55)이 형성되어 있다. 따라서, 피스톤로드(30) 및 로드부커버(50)가 더스트실(56) 및 패킹(57)으로 이루어진 2중 기밀구조에 의해 기밀이 유지되도록 구비된다.
커버(40) 및 실린더튜브(10)의 체결부위와 로드부커버(50) 및 실린더튜브(10)의 체결부위에는, 커버(40) 및 로드부커버(50)가 실린더튜브(10)로부터 풀리지 않도록 복수의 코킹부(60)가 형성되어 있다. 따라서, 박형실린더에 고압이 발생되거나 충격이 발생되어도 복수의 코킹부때문에 커버가 실린더튜브로부터 풀리지 않는다.
로드부커버(50)는 단면도를 기준으로 볼 때 피스톤로드(30)에 세 부분이 면접촉된다. 따라서 로드부커버(50)가 피스톤로드(30)의 외주면에 비교적 넓게 면접촉되므로 피스톤로드(30)를 확실하게 지지하게 된다. 그러므로 피스톤로드(30)에 경사진 방향의 외력이 작용하여도 로드부커버(50)가 피스톤로드(30)를 확실하게 지지하므로 피스톤로드(30)의 손상이 방지된다.
이러한 구성의 본 발명의 내압성이 향상된 유공압 겸용 박형실린더는 다음과 같이 작용된다.
피스톤(20) 둘레의 피스톤링홈(23)에 피스톤링(24)을 끼운다. 그리고 피스톤로드(30)의 일단을 피스톤(20)에 끼우고 피스톤로드(30)의 일단을 가압하여서 인발시키므로 피스톤로드(30) 및 피스톤(20)을 결합시킨다. 피스톤 및 피스톤로드(30)가 결합되면 피스톤(20)을 실린더튜브(10)의 내부공간(11)에 삽입시킨다.
로드부커버(50)의 더스트실홈(54) 및 패킹홈(55)에 각각 더스트실(56) 및 패킹(57)을 끼우고, 커버(40) 및 로드부커버(50)를 실린더튜브(10)의 양단에 체결시킨다. 커버(40)의 커버링턱(42)에 커버링(43)을 끼우고 커버(40)의 제1수나사부(41)를 실린더튜브(10)의 제1암나사부(15)에 체결시킨다. 그리고 로드부커버(50)의 로드부커버링턱(52)에 로드부커버링(53)을 끼우고 로드부커버(50)의 중앙 관통구멍에 피스톤로드(30)를 끼운 후 로드부커버(50)의 제2수나사부(51)를 실린더튜브(10)의 제2암나사부(16)에 체결시킨다.
조립이 완료되면 커버(40) 및 실린더튜브(10)의 체결부위에 다수의 코킹부(60)를 방사상으로 형성시킨다.
이와 같은 본 발명의 내압성이 향상된 유공압 겸용 박형실린더는 다음과 같은 특징이 있다.
첫째, 본 발명의 박형실린더는 종래의 공압용 박형실린더와 동일한 취부구조를 갖도록 형성되므로 유압용 박형실린더로 사용하다가 공압용 박형실린더로 호환하여 사용할 수 있다.
둘째, 본 발명은 커버의 둘레에는 제1수나사부(41)가 형성되어 있고, 제1수나사부(41)가 체결되도록 실린더튜브(10)의 내부공간(11) 일측 둘레에는 제1암나사부(15)가 형성되어서, 커버(40)가 실린더튜브(10)의 일측에 나사 체결된다.
그리고, 로드부커버(50)의 둘레에는 제2수나사부(51)가 형성되어 있고, 제2수나사부(51)가 체결되도록 실린더튜브(10)의 내부공간(11) 타측 둘레에는 제2암나사부(16)가 형성되어서, 로드부커버(50)가 실린더튜브(10)의 타측에 나사 체결되도록 구비된다.
따라서, 커버(40)의 둘레 및 로드부커버(50)의 둘레가 실린더튜브(10)의 양측에 나사결합되므로 결합력이 크게 증가되고, 이에 따라 내압성이 크게 향상된다. 그러므로, 실린더튜브(10)의 내부공간(11)에 큰 압력이 작용하여도 커버(40), 로드부커버(50), 실린더튜브(10)의 결합부위가 파손되지 않는다.
셋째, 본 발명의 피스톤(20) 일측 둘레의 모서리에는 제1모따기면(21)이 형성되어 있고, 피스톤(20) 타측 둘레의 모서리에는 제2모따기면(22)이 형성되어 있다.
따라서, 피스톤(20)의 양측 모서리 부위에 제1모따기면(21) 및 제2모따기면(22)이 형성되므로 피스톤(20)의 둘레와 실린더튜브(10)의 내주면 사이의 접촉면적을 최소화시키며, 이에 따라 실린더튜브(10)의 내부공간(11)에 공압 또는 유압이 공급될 시 피스톤(20)의 이송 속도를 증가된다.
넷째, 피스톤(20)의 제1모따기면(21) 및 제2모따기면(22)은 0.5~2.0C로 가공된다. 제1모따기면(21) 및 제2모따기면(22)이 0.5C 미만으로 가공되면, 피스톤(20)의 둘레와 실린더튜브(10)의 내주면 사이의 접촉면적이 비교적 커서, 공압 또는 유압의 작용시 피스톤(20)의 이송속도가 크게 개선되지 않는다.
제1모따기면(21) 및 제2모따기면(22)이 2.0C를 초과하여서 가공되면 피스톤(20) 둘레에 피스톤링홈(23)을 형성시키기 위한 충분한 폭이 확보되지 못하며, 내부공간(11)에 고압이 작용할시 피스톤(20) 둘레 및 실린더튜브(10) 내주면 사이에 누압이 발생될 우려가 있다.
따라서, 피스톤(20)의 제1모따기면(21) 및 제2모따기면(22)은 0.5~2.0C로 가공되는 것이 바람직하다.
다섯째, 본 발명은 커버링(43)이 결합될 커버링턱(42) 및 제1단턱(17)이 제1수나사부(41) 및 제1암나사부(15)의 일측을 침범하여서 형성되어 있고, 로드부커버링(53)이 결합된 로드부커버링턱(52) 및 제2단턱(18)이 제2수나사부(51) 및 제2암나사부(16)의 일측을 침범하여서 형성되어 있다.
따라서, 커버링(43) 및 로드부커버링(53)의 폭만큼 박형실린더의 폭을 줄일 수 있으며 이에 따라 박형실린더를 콤팩트하게 제조할 수 있다.
여섯째, 본 발명은 피스톤로드(30)에 접촉되는 로드부커버(50)의 내주면에는 더스트실(56)이 결합되도록 더스트실홈(54)이 형성되어 있고, 더스트실홈(54)의 일측에는 패킹(57)이 결합되도록 패킹홈(55)이 형성되어 있다.
따라서, 피스톤로드(30) 및 로드부커버(50)가 더스트실(56) 및 패킹(57)으로 이루어진 2중 기밀구조에 의해 기밀이 유지되므로 박형실린더의 기밀이 확실하게 유지되고, 이에 따라 박형실린더의 내압이 향상되어, 70kg/cm2의 유압에도 견딜 수 있으므로 유공압 겸용 박형실린더 구현이 가능하며, 결국 실린더의 성능이 향상된다.
일곱째, 본 발명은 커버(40) 및 실린더튜브(10)의 체결부위와 로드부커버(50) 및 실린더튜브(10)의 체결부위에는, 커버(40) 및 로드부커버(50)가 실린더튜브(10)로부터 풀리지 않도록 복수의 코킹부(60)가 형성되어 있다.
따라서, 박형실린더에 고압이 발생되거나 충격이 발생되어도 복수의 코킹부(60) 때문에 커버(40)가 실린더튜브(10)로부터 풀리지 않으며, 이에 따라 압력 누수 등의 문제가 방지되므로 정밀 제어가 가능하다.
여덟째, 본 발명의 로드부커버(50)는 단면도를 기준으로 볼 때 피스톤로드(30)에 세 부분이 면접촉된다.
따라서 로드부커버(50)가 피스톤로드(30)의 외주면에 비교적 넓게 면접촉되므로 피스톤로드(30)를 확실하게 지지하게 된다. 그러므로 피스톤로드(30)에 경사진 방향의 외력이 작용하여도 로드부커버(50)가 피스톤로드(30)를 확실하게 지지하므로 피스톤로드(30)의 손상이 방지된다.
한편, 커버(40)의 둘레에는 변형방지코팅층이 더 형성될 수 있다.
이 변형방지코팅층은, 산화크롬(Cr2O3) 96∼98중량% 및 이산화티타늄(TiO2) 2∼4중량%가 혼합되어 이루어진 분말이 커버의 둘레에 용사되어서 이루어진다.
커버(40)에 세라믹 코팅을 하는 이유는 부식 방지가 주목적이다. 세라믹 코팅은 크롬도금 또는 니켈크롬도금에 비해 내부식성, 내스크래치성, 내마모성, 내충격성 및 내구성이 뛰어나다.
커버(40)는 소재가공공정, 열처리공정, 최종가공공정, 코팅공정 및 연마공정 순서로 나누어지며, 코팅고정은, 가공된 커버(40)의 샌드블라스팅(Sand Blasting)작업, 클리닝(cleaning)작업을 수행한 후 그 둘레에 코팅층을 형성시킨다.
이 코팅층은, 산화크롬(Cr2O3) 96∼98% 및 이산화티타늄(TiO2) 2∼4%가 혼합되어 이루어진 분말이 커버(40)의 둘레에 용사되어 이루어진다.
산화크롬(Cr2O3)은, 금속 내부로 침입하는 산소를 차단시키는 부동태피막(Passivity Layer)의 역할을 함으로써 녹이 잘 슬지 않도록 하는 역할을 한다.
이산화티타늄(TiO2)은, 물리화학적으로 매우 안정적이고 은폐력이 높아서 백색안료로 많이 된다. 또한 굴절율이 높아서 고굴절율의 세라믹스에도 많이 이용되고 있다. 그리고 광촉매적 특성과 초친수성의 특성을 갖는다. 이산화티타늄(TiO2)은, 공기정화 작용, 항균작용, 유해물질 분해작용, 오염방지 기능, 변색 방지기능의 역할을 수행한다. 이러한 이산화티타늄(TiO2)은, 코팅층이 커버(40)의 둘레에 확실하게 피복되도록 하며, 커버(40)에 부착된 이물질을 분해, 제거하여 커버(40)의 손상을 방지시킨다.
여기서, 산화크롬(Cr2O3)과 이산화티타늄(TiO2)을 혼합하여서 사용할 경우, 이들의 혼합 비율은, 산화크롬(Cr2O3) 96∼98%에 이산화티타늄(TiO2) 2∼4%가 혼합되는 것이 바람직하다.
산화크롬(Cr2O3)의 혼합비율이 96∼98%보다 적을 경우, 고온 등의 환경에서 산화크롬(Cr2O3)의 피복이 파괴되는 경우가 종종 발생되었으며, 이에 따라 커버(40)의 녹방지 효과가 급격이 저하되었다.
이산화티타늄(TiO2)의 혼합비율이 2∼4%보다 적을 경우, 이를 산화크롬(Cr2O3)에 혼합하는 목적이 퇴색될 정도로 이산화티타늄(TiO2)의 효과가 미미하였다. 즉, 이산화티타늄(TiO2)은 커버(40)의 둘레에 부착되는 이물질을 분해, 제거하여서 커버(40)가 부식되거나 손상되는 것을 방지시키는데, 그 혼합비율이 2∼4%보다 작을 경우, 부착된 이물질을 분해하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
이러한 재료들로 이루어진 코팅층은, 커버(40)의 둘레에 50∼600㎛의 두께로 이루어지고, 경도는 900∼1000HV를 유지하도록 플라즈마 코팅된다.
이러한 코팅층은, 상기의 분말가루와 1400℃의 가스를 마하 2정도의 속도로 커버(40)의 둘레에 제트분사하여서 400㎛으로 용사한 후 다이아몬드휠(Diamond Wheel) 및 필름(Film)을 이용하여 50∼600㎛으로 랩핑한다.
코팅층의 두께가 50㎛ 미만일 경우, 상술한 세라믹 코팅층에 의한 효과가 보장되지 못하게 되며, 코팅층의 두께가 600㎛을 초과할 경우, 상술한 효과의 증대는 미미한 반면 과다한 세라믹코팅에 의해 작업시간 및 재료비가 낭비되는 문제점이 있다.
커버(40)에 코팅층이 코팅되는 동안 커버(40)의 온도는 상승되는데, 가열된 실린더로드의 변형이 방지되도록 커버(40)가 냉각장치(미도시)로 냉각되어서 150∼200℃의 온도를 유지하도록 된다.
코팅층의 둘레에는 금속계 유리 석영 계통으로 이루어진 무수크롬산(CrO3)으로 이루어진 실링재가 도포된다. 무수크롬산은 무기실링재로써 크롬니켈 분말로 이루어진 코팅층 둘레에 도포된다.
무수크롬산(CrO3)은, 높은 내마모, 윤활성, 내열성, 내식성, 이형성을 필요로 하는 곳에 사용되며, 대기중에서 변색이 안되고, 내구성이 크며, 내마모성과 내식성이 좋다. 실링재의 코팅 두께는 0.3∼0.5㎛ 정도가 바람직하다. 실링재의 코팅두께가 0.3㎛ 미만이면 약간의 스크래치홈에도 실링재가 쉽게 파이면서 벗겨지게 되므로 상술한 효과를 얻을 수 없게 된다. 실링재의 코팅두께가 0.5㎛를 초과할 정도로 두껍게 하면 도금면에 핀홀(pin hole), 균열 등이 많게 된다. 따라서 실링재의 코팅두께는 0.3∼0.5㎛ 정도가 바람직하다.
따라서 커버(40)의 둘레에 내산화성, 내마모성, 내충격성이 뛰어난 마모방지코팅층이 형성되므로 커버(40)의 변형 및 손상이 방지되고, 커버(40)의 손상 방지에 의해 박형실린더의 수명이 연장되어서 유지 보수비가 절감되는 효과가 있다.
또한, 피스톤링(24), 커버링(43), 로드부커버링(53), 더스트실(56), 패킹(57)은 고무 재질로 이루어지며, 이러한 재질의 피스톤링(24), 커버링(43), 로드부커버링(53), 더스트실(56), 패킹(57)에는 내산화성을 증가시키기 위해 RD(Polymerized trimethyl dihydroquinoline)가 첨가된다. 이러한 RD는 내오존성 및 내산화성을 증가시키며, 피스톤링(24), 커버링(43), 로드부커버링(53), 더스트실(56), 패킹(57)의 부식 및 산화를 방지시킨다.
이러한 본 발명은 피스톤링(24), 커버링(43), 로드부커버링(53), 더스트실(56), 패킹(57)을 제조하기 위한 주재료에 RD 0.4 내지 1.2 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 이유는 RD의 첨가량이 상술된 범위보다 적은 경우에는 내산화성을 획득하기 어려우며, 상술된 범위를 초과하는 경우에는 조직의 밀도 및 견고성에 영향을 주는 문제가 있기 때문이다.
이러한 본 발명은 피스톤링(24), 커버링(43), 로드부커버링(53), 더스트실(56), 패킹(57)에 RD가 더 첨가되므로 내산화성이 크게 향상되며, 이에 따라 제품의 수명을 극대화시킬 수 있다.
일반적으로 박형실린더는 15kg/cm2의 공압까지 견디도록 설계되어 있지만, 본 발명의 박형실린더는 70kg/cm2의 공압이나 유압에도 견디도록 설계된 점에 그 특징이 있다.
본 발명의 커버(40)의 둘레에는 제1수나사부(41)가 형성되어 있고, 제1수나사부(41)가 체결되도록 실린더튜브(10)의 내부공간(11) 일측 둘레에는 제1암나사부(15)가 형성되어서, 커버(40)가 실린더튜브(10)의 일측에 나사 체결된다. 그리고, 로드부커버(50)의 둘레에는 제2수나사부(51)가 형성되어 있고, 제2수나사부(51)가 체결되도록 실린더튜브(10)의 내부공간(11) 타측 둘레에는 제2암나사부(16)가 형성되어서, 로드부커버(50)가 실린더튜브(10)의 타측에 나사 체결되도록 구비된다.
따라서, 커버(40)의 둘레 및 로드부커버(50)의 둘레가 실린더튜브(10)의 양측에 나사결합되므로 결합력이 크게 증가되고, 이에 따라 내압성이 크게 향상된다. 그러므로 본 발명의 박형실린더는 70kg/cm2의 공압이나 유압이 작용하여도 커버(40), 로드부커버(50), 실린더튜브(10)의 결합부위가 파손되지 않는다.
10 : 실린더튜브 11 : 내부공간
13 : 제1주입구멍 14 : 제2주입구멍
15 : 제1암나사부 16 : 제2암나사부
17 : 제1단턱 18 : 제2단턱
20 : 피스톤 21 : 제1모따기면
22 : 제2모따기면 23 : 피스톤링홈
24 : 피스톤링 30 : 피스톤로드
40 : 커버 41 : 제1수나사부
42 : 커버링턱 43 : 커버링
50 : 로드부커버 51 : 제2수나사부
52 : 로드부커버링턱 53 : 로드부커버링
54 : 더스트실홈 55 : 패킹홈
56 : 더스트실 57 : 패킹
60 : 코킹부

Claims (5)

  1. 내부공간(11)이 양방향으로 개방되어 있고 내부공간(11)으로 유압 또는 공압이 공급되는 실린더튜브(10);
    실린더튜브(10)의 내부공간(11)에 삽입되어서 유압 또는 공압이 내부공간(11)에 출입되면 내부공간(11)을 따라 직선 왕복 운동하는 피스톤(20);
    일단이 피스톤(20)에 연결되고 타단이 실린더튜브(10)의 외부로 인출되어 있는 피스톤로드(30);
    실린더튜브(10)의 일측에 결합되어서 실린더튜브(10)의 내부공간(11) 일측을 밀폐하는 커버(40);
    실린더튜브(10)의 타측에 결합되어서 실린더튜브(10)의 내부공간(11) 타측을 밀폐하는 로드부커버(50)로 이루어지고;
    커버(40)의 둘레에는 제1수나사부(41)가 형성되어 있고, 제1수나사부(41)가 체결되도록 실린더튜브(10)의 내부공간(11) 일측 둘레에는 제1암나사부(15)가 형성되어서, 커버(40)가 실린더튜브(10)의 일측에 나사 체결되며;
    로드부커버(50)의 둘레에는 제2수나사부(51)가 형성되어 있고, 제2수나사부(51)가 체결되도록 실린더튜브(10)의 내부공간(11) 타측 둘레에는 제2암나사부(16)가 형성되어서, 로드부커버(50)가 실린더튜브(10)의 타측에 나사 체결되도록 구비되고;
    커버(40)의 제1수나사부(41) 일측 둘레에는 커버링(43)이 끼워지도록 커버링턱(42)이 형성되어 있고, 실린더튜브(10)의 제1암나사부(15) 내측 둘레에는 제1단턱(17)이 형성되어서, 커버(40)의 제1수나사부(41)를 실린더튜브(10)의 제1암나사부(15)에 체결시키면 커버링(43)이 커버링턱(42) 및 제1단턱(17)에 사이에 밀착되면서 기밀을 유지하도록 구비되고;
    커버링턱(42)은 제1수나사부(41)를 기준으로 커버(40)의 내측에 형성되고, 제1단턱(17)은 제1암나사부(15)를 기준으로 실린더튜브(10)의 내측에 형성되며, 커버(40)의 제1수나사부(41)를 실린더튜브(10)의 제1암나사부(15)에 체결시키면 커버링턱(42) 및 제1단턱(17)으로 이루어진 커버링(43) 결합공간이 제1수나사부(41) 및 제1암나사부(15)의 체결부위에 위치되므로, 내부공간(11) 내에 작용하는 유압이 제1수나사부(41) 및 제1암나사부(15) 사이의 틈새로 유압되기 전에 커버링(43)을 가압하여서 나사산 사이의 틈새를 밀폐시키며, 커버링(43)이 제1수나사부(41) 및 제1암나사부(15)의 치합부위에 위치되므로 실린더튜브(10)의 외경 증가나 실린더튜브(10)의 내경 축소가 최소화되도록 구비되며;
    로드부커버(50)의 제2수나사부(51) 일측 둘레에는 로드부커버링(53)이 끼워지도록 로드부커버링턱(52)이 형성되어 있고, 실린더튜브(10)의 제2암나사부(16) 내측 둘레에는 제2단턱(18)이 형성되어서, 로드부커버(50)의 제2수나사부(51)를 실린더튜브(10)의 제2암나사부(16)에 체결시키면 로드부커버링(53)이 로드부커버링턱(52) 및 제2단턱(18)에 사이에 밀착되면서 기밀을 유지하도록 구비되며;
    로드부커버링턱(52)은 제2수나사부(51)를 기준으로 로드부커버(50)의 내측에 형성되고, 제2단턱(18)은 제2암나사부(16)를 기준으로 실린더튜브(10)의 내측에 형성되며, 로드부커버(50)의 제2수나사부(51)를 실린더튜브(10)의 제2암나사부(16)에 체결시키면 로드부커버링턱(52) 및 제2단턱(18)으로 이루어진 로드부커버링(53) 결합공간이 제2수나사부(51) 및 제2암나사부(16)의 체결부위에 위치되므로, 내부공간(11) 내에 작용하는 유압이 제2수나사부(51) 및 제2암나사부(16) 사이의 틈새로 유압되기 전에 로드부커버링(53)을 가압하여서 나사산 사이의 틈새를 밀폐시키며, 로드부커버링(53)이 제2수나사부(51) 및 제2암나사부(16)의 치합부위에 위치되므로 실린더튜브(10)의 외경 증가나 실린더튜브(10)의 내경 축소가 최소화되도록 구비되고;
    피스톤로드(30)에 접촉되는 로드부커버(50)의 내주면에는 더스트실(56)이 결합되도록 더스트실홈(54)이 형성되어 있고, 더스트실홈(54)의 일측에는 패킹(57)이 결합되도록 패킹홈(55)이 형성되어서, 피스톤로드(30) 및 로드부커버(50)가 더스트실(56) 및 패킹(57)으로 이루어진 2중 기밀구조에 의해 기밀이 유지되도록 구비되며;
    커버(40)의 둘레에는 변형방지코팅층이 더 형성되되, 상기 변형방지코팅층은, 산화크롬(Cr2O3) 96∼98중량% 및 이산화티타늄(TiO2) 2∼4중량%가 혼합되어 이루어진 분말이 커버의 둘레에 용사되어서 50∼600㎛의 두께로 이루어지고, 경도는 900∼1000HV를 유지하도록 코팅되며, 상기 변형방지코팅층은, 상기의 분말가루와 1400℃의 가스를 마하 2정도의 속도로 커버(40)의 둘레에 제트분사하여서 400㎛으로 용사한 후 다이아몬드휠(Diamond Wheel) 및 필름(Film)을 이용하여 50∼600㎛으로 랩핑하여서 이루어지고, 상기 변형방지코팅층의 둘레에는 금속계 유리 석영 계통으로 이루어진 무수크롬산(CrO3)으로 이루어진 실링재가 0.3∼0.5㎛의 두께로 코팅되며;
    고무 재질의 피스톤링(24), 커버링(43), 로드부커버링(53), 더스트실(56), 패킹(57)에는 내산화성을 증가시키기 위해 RD(Polymerized trimethyl dihydroquinoline) 0.4 내지 1.2 중량부가 첨가되고;
    피스톤(20) 일측 둘레의 모서리에는 제1모따기면(21)이 형성되어 있고, 피스톤(20) 타측 둘레의 모서리에는 제2모따기면(22)이 형성되어 있으며, 제1모따기면(21) 및 제2모따기면(22)은 0.5~2.0C로 가공되어서 이루어지며;
    커버(40) 및 실린더튜브(10)의 체결부위와 로드부커버(50) 및 실린더튜브(10)의 체결부위에는, 커버(40) 및 로드부커버(50)가 실린더튜브(10)로부터 풀리지 않도록 복수의 코킹부(60)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 내압성이 향상된 유공압 겸용 박형실린더.
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