KR101536503B1 - 유체압 실린더의 쿠션 기구 - Google Patents

Abstract

실린더 튜브(10)에 대한 피스톤 로드(30)의 스트로크 단부 부근에서 피스톤 로드(30)를 감속시키는 유체압 실린더(101)의 쿠션 기구(106)이며, 작동 유체의 흐름을 좁히는 쿠션 간극(8)과, 이 쿠션 간극(8)을 우회하는 작동유를 유도하는 바이패스 통로(50)와, 이 바이패스 통로(50)의 통로 개구 면적을 조정하는 바이패스 조리개 조정 기구(165)를 구비한다.

Description

유체압 실린더의 쿠션 기구{CUSHION MECHANISM FOR HYDRAULIC CYLINDER}

본 발명은 실린더 튜브에 있어서의 피스톤 로드의 스트로크 단부 부근에서 피스톤 로드를 감속시키는 유체압 실린더의 쿠션 기구에 관한 것이다.

예를 들어 유압 셔블 등에 사용되는 유압 실린더 등의 유체압 실린더에 있어서는, 피스톤 로드의 스트로크 단부 부근에서 쿠션 압력을 발생시켜서 피스톤 로드를 감속시키는 쿠션 기구를 구비하고 있다.

이러한 종류의 유체압 실린더의 쿠션 기구로서, 일본 특허 공개 제2004-11781A호에 기재의 것이 있다.

이 쿠션 기구는, 피스톤 로드가 스트로크 단부 부근에 왔을 때에 작동 유체를 통과시키는 쿠션 간극을 형성하는 쿠션 베어링과, 이 쿠션 베어링에 대치하도록 개재 장착되는 스페이서 부재를 구비한다.

상기 쿠션 기구는, 피스톤 로드가 스트로크 단부 부근에 왔을 때에, 쿠션 베어링이 스페이서 부재의 내측에 들어가서 쿠션 간극을 형성한다. 이 쿠션 간극이 작동 유체의 흐름에 저항을 부여함으로써 쿠션 압력이 발생하게 되어 있다.

상술한 종래의 유체압 실린더의 쿠션 기구에서는, 쿠션 간극을 형성하는 쿠션 베어링 등의 치수 편차에 의해 쿠션 압력이 설정값으로부터 어긋나는 가능성이 있다.

본 발명은, 상기 문제점을 감안해서 이루어진 것이며, 쿠션 압력을 조정할 수 있는 유체압 실린더의 쿠션 기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 형태에 따르면, 실린더 튜브에 대한 피스톤 로드의 스트로크 단부 부근에서 피스톤 로드를 감속시키는 유체압 실린더의 쿠션 기구에 있어서, 작동 유체의 흐름을 좁히는 쿠션 간극과, 이 쿠션 간극을 우회하는 작동유를 유도하는 바이패스 통로와, 이 바이패스 통로의 통로 개구 면적을 조정하는 바이패스 조리개 조정 기구를 구비하는 유체압 실린더의 쿠션 기구가 제공된다.

본 발명의 실시형태 및 이점에 대해서는, 첨부된 도면을 참조하면서 이하에 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 유압 실린더의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 관한 도 1의 일부를 확대한 유압 실린더의 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 제1 실시형태에 관한 바이패스 조리개 조정 기구의 동작을 도시하는 도면이다.
도 3b는 본 발명의 제1 실시형태에 관한 바이패스 조리개 조정 기구의 동작을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 관한 유압 실린더의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시형태에 관한 도 4의 일부를 확대한 유압 실린더의 단면도이다.
도 6a는 본 발명의 제2 실시형태에 관한 바이패스 조리개 조정 기구의 동작을 도시하는 도면이다.
도 6b는 본 발명의 제2 실시형태에 관한 바이패스 조리개 조정 기구의 동작을 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시형태에 관한 유압 실린더의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시형태에 관한 도 7의 일부를 확대한 유압 실린더의 단면도이다.
도 9a는 본 발명의 제3 실시형태에 관한 바이패스 조리개 조정 기구의 동작을 도시하는 도면이다.
도 9b는 본 발명의 제3 실시형태에 관한 바이패스 조리개 조정 기구의 동작을 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시형태에 관한 유압 실린더의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시형태에 관한 도 10의 일부를 확대한 유압 실린더의 단면도이다.
도 12a는 본 발명의 제4 실시형태에 관한 바이패스 조리개 조정 기구의 동작을 도시하는 도면이다.
도 12b는 본 발명의 제4 실시형태에 관한 바이패스 조리개 조정 기구의 동작을 도시하는 도면이다.

도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다.

<제1 실시형태>

우선, 도 1을 참조하여, 본 발명의 제1 실시형태에 관한 유압 실린더(101)에 대해서 설명한다.

유압 실린더(101)는, 예를 들어 유압 셔블의 아암 실린더로서 사용된다. 유압 실린더(101)가 신축 작동함으로써, 유압 셔블의 아암이 회전한다.

유압 실린더(101)는 통 형상을 이룬 실린더 튜브(10)와, 이 실린더 튜브(10) 내에 로드실(2)과 엔드실(3)을 구획하는 피스톤(20)과, 이 피스톤(20)에 연결되는 피스톤 로드(30)를 구비한다.

로드실(2)과 엔드실(3)은 각각 도시하지 않은 유압원에 연통하고, 이 유압원으로부터 유도되는 작동 유압에 의해 피스톤 로드(30)가 중심축(O) 방향으로 이동해서 신축 작동한다. 도 1은 피스톤 로드(30)가 스트로크 단부 부근에 이른 상태를 도시하고 있다.

유압 실린더(101)는 유체압 실린더로서 설치되고, 작동 유체로서 오일이 사용되지만, 오일의 대신에 예를 들어 수용성 대체액 등의 작동 유체를 사용해도 된다.

원통 형상의 실린더 튜브(10)의 단부에는, 실린더 헤드(40)가 복수의 볼트(41)를 통해서 체결된다.

실린더 튜브(10)의 개구 단부에는, 피스톤 로드(30)를 미끄럼 이동 가능하게 삽입 관통시키는 실린더 헤드(40)가 설치된다.

실린더 헤드(40)는 실린더 내주면(11)에 끼워 맞추어지는 원통 형상의 헤드 끼워 맞춤부(42)를 갖는다. 헤드 끼워 맞춤부(42)와 실린더 내주면(11)의 사이에 시일 링(9)이 개재 장착되고, 이 시일 링(9)에 의해 로드실(2)이 밀봉된다.

실린더 헤드(40)의 내주에는 베어링(59), 서브 시일(56), 메인 시일(57), 더스트 시일(58)이 각각 개재 장착되고, 이것들이 피스톤 로드(30)의 로드 외주면(31)에 미끄럼 접촉함으로써 로드실(2)이 밀봉된다.

실린더 헤드(40)의 내주에는 베어링(59)이 개재 장착되고, 이 베어링(59)이 로드 외주면(31)에 미끄럼 접촉함으로써, 피스톤 로드(30)가 실린더 튜브(10)의 중심축(O) 방향에 평행 이동하도록 지지된다.

실린더 헤드(40)의 플랜지면(46)에는 급배구(43)가 개구하고, 이 급배구(43)에 유압원에 연통하는 도시하지 않은 유압 배관이 접속된다.

실린더 헤드(40)의 내주에는 헤드 환형상 홈(45) 및 헤드 내주면(44)이 형성된다. 이 헤드 환형상 홈(45) 및 헤드 내주면(44)과 피스톤 로드(30) 사이에 급배 통로(5)가 형성된다. 헤드 환형상 홈(45)에는, 급배구(43)의 일단부가 개구된다. 헤드 내주면(44)은 중심축(O)을 중심으로 하는 원통면 형상으로 형성된다.

유압 실린더(101)의 신축 작동시에, 유압원으로부터의 작동유가 도면중 흰색 화살표로 도시한 바와 같이 급배구(43)를 통과해서 급배된다.

도 1에서 피스톤 로드(30)가 하방으로 이동하는 유압 실린더(101)의 수축 작동시, 유압원으로부터 유압 배관을 통과해서 공급되는 가압 작동유가 급배구(43), 급배 통로(5)를 통과해서 로드실(2)에 유입된다.

한편, 도 1에서 피스톤 로드(30)가 상방으로 이동하는 유압 실린더(101)의 신장 작동시에 있어서의 스트로크 중간 정도에서는, 로드실(2)의 작동유가 급배 통로(5), 급배구(43), 유압 배관을 통과해서 유압원으로 유출한다.

유압 실린더(101)에는, 피스톤 로드(30)를 감속시키는 쿠션 기구(106)가 설치된다. 쿠션 기구(106)는, 피스톤 로드(30)가 스트로크 단부 부근에 왔을 때에, 작동유의 흐름을 좁히는 쿠션 간극(8)을 형성해서 피스톤 로드(30)를 감속시키도록 되어 있다.

피스톤 로드(30)에는 원통 형상의 쿠션 베어링(60)이 설치된다. 이 쿠션 베어링(60)은 피스톤 로드(30)의 단부의 외주면에 끼워 맞추어지고, 피스톤 로드(30)의 환형상 단차부(32)와 피스톤(20)의 상단부면(22) 사이에 협지된다.

또한, 이에 한정되지 않고, 쿠션 베어링이 피스톤 로드(30)에 일체 형성되는 구성으로 해도 좋다.

또한, 쿠션 베어링(60)은 피스톤 로드(30)에 간극을 갖고서 끼워 맞추고, 쿠션 베어링(60)이 피스톤 로드(30)의 반경 방향에 대해서 이동 가능하게 플로팅 지지되는 구성해도 좋다.

유압 실린더(101)의 신장 작동시에, 피스톤 로드(30)가 스트로크 단부 부근에 이르렀을 때에, 쿠션 베어링(60)이 헤드 내주면(44)의 내측에 들어가는 것에 의해, 쿠션 베어링(60)과 헤드 내주면(44)의 사이에 쿠션 간극(8)이 형성된다. 쿠션 베어링(60)이 헤드 내주면(44)의 내측에 들어가면, 로드실(2)의 작동유가 쿠션 간극(8)과 급배 통로(5)와 유압 배관을 통과해서 유압원으로 유출한다. 이 쿠션 간극(8)이 로드실(2)로부터 급배 통로(5)를 통과해서 유출하는 작동유의 흐름에 저항을 부여하고, 로드실(2)의 압력이 상승함으로써, 피스톤 로드(30)를 감속한다. 이때에 발생하는 로드실(2)의 압력을 쿠션 압력이라고 칭한다.

쿠션 베어링(60)은 그 외주면으로서 베어링 외주면(61)을 갖는다. 이 베어링 외주면(61)은 중심축(O)을 중심으로 하는 원통면 형상으로 형성된다.

베어링 외주면(61)의 외경은 로드 외주면(31)의 외경보다 크고, 또한 헤드 내주면(44)의 내경보다 작게 형성된다. 스트로크 단부 부근에서 쿠션 베어링(60)이 헤드 내주면(44)에 들어감으로써, 쿠션 베어링(60)과 헤드 내주면(44)의 사이에 쿠션 간극(8)이 형성된다.

쿠션 베어링(60)에는, 베어링 외주면(61)을 부분적으로 삭제한 도시하지 않은 절결이 할원부(割円部)로서 형성된다. 이 할원부는 중심축(O)에 대하여 경사져서 형성된다. 이에 의해, 피스톤 로드(30)가 스트로크 단부에 근접하게 됨에 따라서, 할원부에 의해 형성되는 쿠션 간극(8)의 유로 단면적이 점차 감소하게 되어 있다. 쿠션 기구(106)에 요구되는 감속 특성에 따라, 쿠션 간극(8)의 클리어런스(간극 폭), 할원부의 형상이 설정된다.

그러나, 쿠션 간극(8)의 미소한 클리어런스는 쿠션 간극(8)을 형성하는 베어링 외주면(61), 헤드 내주면(44)등의 치수 편차에 의해 설정값으로부터 어긋날 가능성이 있다.

이것에 대처해서, 쿠션 기구(106)에는, 쿠션 간극(8)을 우회하는 작동유를 유도하는 바이패스 통로(150)와, 이 바이패스 통로(150)의 통로 개구 면적을 조정하는 바이패스 조리개 조정 기구(165)가 설치된다. 바이패스 조리개 조정 기구(165)는 후술하는 바와 같이 작업자의 조작에 의해 조정된다.

바이패스 통로(150)는 쿠션 간극 형성 부재로서 설치되는 실린더 헤드(40)에 형성되는 관통 구멍(51, 52), 절결부(48)에 의해 형성된다. 이 관통 구멍(51, 52)은 중심축(O)과 평행한 직선 형상으로 연장하도록 형성된다. 관통 구멍(51)의 일단부가 급배구(43)에 개구하고, 관통 구멍(52)의 일단부가 절결부(48)를 통해서 로드실(2)로 개구한다. 이에 의해, 바이패스 통로(150)는 급배구(43)와 로드실(2)을 연통한다.

유압 실린더(101)가 가장 신장된 상태에서는, 피스톤(20)의 상단부면(22)이 실린더 헤드(40)의 하단부면(49)에 접촉하지만, 절결부(48)에 의해 쿠션 간극(8) 및 바이패스 통로(150)가 로드실(2)과 연통된다.

도 2는 도 1의 일부를 확대한 단면도이다. 유압 실린더(101)의 신장 작동시에, 로드실(2)의 작동유는, 도면 중 화살표로 도시한 바와 같이, 쿠션 간극(8)을 통과하는 동시에, 바이패스 통로(150)를 통해 급배구(43)로 흐른다.

바이패스 조리개 조정 기구(165)는 바이패스 통로(150)의 관통 구멍(51)과 교차하는 밸브 수용 구멍(53)과, 이 밸브 수용 구멍(53)에 수용되어서 바이패스 통로(150)의 통로 개구 면적을 가변으로 하는 밸브 스크류(66)와, 이 밸브 스크류(66)를 나사 결합시키는 조정용 나사 구멍(54)을 구비한다. 이 밸브 스크류(66)가 조정용 나사 구멍(54)에 나사 결합하는 위치는 작업자의 조작에 의해 조정된다.

밸브 수용 구멍(53)은 중심축(O)에 대하여 대략 직교하는 직선 형상으로 연장하도록 형성되고, 바이패스 통로(150)의 관통 구멍(51)에 대하여도 거의 직교한다. 조정용 나사 구멍(54)은 밸브 수용 구멍(53)과 동축 상에 형성된다.

실린더 헤드(40)에는, 작업 구멍(55)으로서 조정용 나사 구멍(54)과 동축 상으로 연장하는 나사 구멍이 형성된다. 이 작업 구멍(55)은 실린더 헤드(40)의 외벽면으로 개구하고, 마개체(74)가 설치된다. 이 마개체(74)는 작업 구멍(55)에 나사 결합해서 설치되고, 밸브 수용 구멍(53)을 폐색함으로써, 작동유가 밸브 수용 구멍(53)을 통해 외부로 누출되지 않도록 되어 있다.

원기둥 형상의 밸브 스크류(66)는 바이패스 통로(150)의 통로 개구 면적을 가변으로 하는 밸브체부(64)와, 실린더 헤드(40)에 대하여 밸브체부(64)를 지지하는 밸브체부 지지부(63)를 갖고, 이들이 일체 형성된다.

스풀식의 밸브체부(64)는 한쌍의 랜드부(67, 69)와, 이 랜드부(67, 69)를 연결하는 밸브 축부(68)를 갖는다. 이 랜드부(67, 69)가 바이패스 통로(150)[관통 구멍(51)]를 개재해서 밸브 수용 구멍(53)에 끼워 맞추어지고, 랜드부(67, 69)의 축방향의 위치에 따라서 바이패스 통로(150)의 개구 면적을 증감하는 가변 조리개를 구성한다.

밸브체부 지지부(63)는 조정용 나사 구멍(54)에 나사 결합하는 헤드부(72)와, 랜드부(69)와 헤드부(72)를 연결하는 축부(70)를 갖는다. 헤드부(72)의 외주에는 조정용 나사 구멍(54)에 나사 결합하는 수나사가 형성되고, 헤드부(72)의 단부면에는 공구에 결합하는 공구 결합부(71)가 개구된다. 예를 들어, 공구 결합부(71)는 6각 구멍이며, 이것에 결합하는 공구는 육각 렌치가 사용된다.

작업자가 헤드부(72)의 나사 결합 위치를 바꾸어서 밸브 스크류(66)를 그 축방향으로 이동함으로써, 랜드부(67, 69)의 한쪽이 바이패스 통로(150)에 면하고, 바이패스 통로(150)의 개구 면적이 줄여지게 되어 있다.

도 3a 및 도 3b는 도 1의 화살표 A 방향으로부터 본 도면이이며, 밸브 스크류(66)의 동작을 도시하고 있고, 사선 부분이 바이패스 통로(150)의 개구부를 도시하고, 이 개구부를 작동유가 흐른다.

도 3a는 밸브 스크류(66)가 완전 개방 위치에 있는 모양을 도시하고 있다. 이 상태에서는, 랜드부(67, 69)가 바이패스 통로(150)의 양측에 위치하고 있고, 바이패스 통로(150)의 개구 면적이 랜드부(67, 69)에 의해 삭감되는 일은 없다.

도 3b는 밸브 스크류(66)가 반개방 위치에 있는 모양을 도시하고 있다. 이 상태에서는, 랜드부(69)가 바이패스 통로(150)에 면하고 있고, 바이패스 통로(150)의 개구 면적이 랜드부(69)에 의해 절반 정도 삭감되어 있다. 이 상태로부터, 밸브 스크류(66)가 도면에서 우측방향으로 이동함으로써 바이패스 통로(150)의 개구 면적이 증가하는 한편, 좌측방향으로 이동함으로써 바이패스 통로(150)의 개구 면적이 감소한다.

유압 실린더(101)의 제조시에는, 유압 실린더(101)의 조립 공정이 종료된 후에, 유압 실린더(101)의 작동 특성을 측정하는 시험 공정이 행해진다. 그 후에, 작업자가 이 측정 결과에 기초해서 바이패스 조리개 조정 기구(165)의 조정을 하는 조정 공정이 행해진다.

시험 공정에서는, 유압 실린더(101)를 도시하지 않은 액추에이터에 의해 소정의 조건에서 신축 작동시켜, 피스톤 로드(30)의 스트로크에 따른 신축 작동 속도를 측정한다.

조정 공정에서는, 스트로크 단부 부근의 감속도의 측정값과 설정값과의 차에 따라, 밸브 스크류(66)의 개방도가 조정된다. 이 조정은, 작업자가 공구를 작업 구멍(55)으로부터 삽입해서 밸브 스크류(66)의 공구 결합부(71)에 결합시켜서 밸브 스크류(66)를 회전하고, 밸브 스크류(66)의 나사 결합 위치를 바꿈으로써 행해진다.

감속도의 측정값이 설정값보다 낮을 경우에는, 바이패스 통로(150)의 개구 면적이 소정의 기준 개방도보다 작아지도록 조정되어, 쿠션 압력을 높일 수 있다. 한편, 감속도의 측정값이 설정값보다 높을 경우에는, 바이패스 통로(150)의 개구 면적이 소정의 기준 개방도보다 커지도록 조정되어, 과대한 쿠션 압력을 내릴 수 있다.

이렇게 해서, 유압 실린더(101)는 제품마다 바이패스 통로(150)의 개구 면적의 조정이 행해짐으로써, 쿠션 간극(8)을 형성하는 베어링 외주면(61), 헤드 내주면(44) 등의 치수 편차에 기인하는 쿠션 압력의 과부족이 해소되어, 스트로크 단부 부근의 감속도를 설정값에 근접할 수 있다.

이상의 제1 실시형태에서는, 실린더 튜브(10)에 대한 피스톤 로드(30)의 스트로크 단부 부근에서 피스톤 로드(30)를 감속시키는 유체압 실린더(101)의 쿠션 기구(106)이며, 작동 유체의 흐름을 좁히는 쿠션 간극(8)과, 이 쿠션 간극(8)을 우회하는 작동유를 유도하는 바이패스 통로(150)와, 이 바이패스 통로(150)의 통로 개구 면적을 조정하는 바이패스 조리개 조정 기구(165)를 구비하기 때문에, 바이패스 조리개 조정 기구(165)에 의해 쿠션 압력이 조정됨으로써, 쿠션 간극(8)을 형성하는 부재의 치수 편차에 기인하는 쿠션 압력의 과부족이 해소된다. 이에 의해, 쿠션 간극(8)을 형성하는 부재의 치수 정밀도를 높이는 일이 없고, 쿠션 성능의 편차를 억제할 수 있기 때문에, 제품의 비용 절감을 꾀할 수 있다.

또한, 제1 실시형태에서는, 바이패스 조리개 조정 기구(165)는 바이패스 통로(150)가 개구하는 밸브 수용 구멍(53)과, 이 밸브 수용 구멍(53)과 동축 상에 형성되는 조정용 나사 구멍(54)과, 밸브 수용 구멍(53)과 조정용 나사 구멍(54)에 걸쳐서 수용되는 밸브 스크류(66)를 구비하고, 이 밸브 스크류(66)는 밸브 수용 구멍(53)에 수용되어서 바이패스 통로(150)의 통로 개구 면적을 가변으로 하는 밸브체부(64)와, 조정용 나사 구멍(54)에 나사 결합해서 밸브체부(64)를 지지하는 밸브체부 지지부(63)를 갖기 때문에, 작업자가 조정용 나사 구멍(54)에 대한 밸브체부 지지부(63)의 나사 결합 위치를 조정함으로써, 밸브체부(64)가 밸브 수용 구멍(53)에서 변위하고, 바이패스 통로(150)의 통로 개구 면적을 바꿀 수 있다. 이로써, 쿠션 압력이 조정된다.

<제2 실시형태>

다음에, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 제2 실시형태에 관한 유압 실린더(201)의 쿠션 기구(206)에 대해서 설명한다. 이하에서는, 상기 제1 실시형태와 다른 점만을 설명한다. 또한, 제1 실시형태와 동일한 구성에는 동일한 도면부호를 부여한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 실린더 튜브(10)의 내측에 홀더(23)가 개재 장착된다. 홀더(23)는 중심축(O)을 중심으로 하는 원환상으로 형성되고, 실린더 내주면(11)에, 실린더 헤드(40)의 헤드 끼워 맞춤부(42)와 함께 끼워 맞추어진다. 홀더(23)는 그 하단부 외주부가 실린더 내주면(11)의 테이퍼면(12)에 착석하고, 그 상단부면에 실린더 헤드(40)의 하단부면(47)이 접촉하고, 테이퍼면(12)과 하단부면(47)의 사이에 협지된다.

또한, 상술한 구성에 한정되지 않고, 홀더(23)를 실린더 헤드(40)에 도시하지 않은 볼트를 통해서 고정해도 좋다. 이 경우에, 실린더 튜브(10)의 내면에 테이퍼면(12)을 형성할 필요가 없어진다.

도 5는 도 4의 일부를 확대한 단면도이다. 홀더(23)의 내주면(24)은 중심축(O)을 중심으로 하는 원통면 형상으로 형성된다. 유압 실린더(201)의 신장 작동시에, 피스톤 로드(30)가 스트로크 단부 부근에 이르렀을 때에, 쿠션 베어링(60)이 홀더(23)의 내측에 들어가는 것에 의해, 양자의 사이에 쿠션 간극(8)이 형성된다.

쿠션 간극 형성 부재로서 설치되는 홀더(23)에 바이패스 통로(250)가 설치된다. 이 바이패스 통로(250)는 실린더 헤드(40)에 형성되는 절결부(25), 관통 구멍(26, 27), 절결부(29)에 의해 형성된다. 이 관통 구멍(26, 27)은 중심축(O)과 평행한 직선 형상으로 연장하도록 형성된다. 관통 구멍(26)의 일단부가 절결부(25)를 통해서 급배 통로(5)에 개구하고, 관통 구멍(27)의 일단부가 절결부(29)를 통해서 로드실(2)에 개구한다. 이에 의해, 바이패스 통로(250)는 급배 통로(5)를 통해서 급배구(43)와 로드실(2)을 연통한다.

유압 실린더(201)가 가장 신장된 상태에서는, 피스톤(20)의 상단부면(22)이 홀더(23)의 하단부면(39)에 접촉하지만, 절결부(29)에 의해 쿠션 간극(8) 및 바이패스 통로(250)가 로드실(2)과 연통된다.

유압 실린더(201)의 신장 작동시에, 로드실(2)의 작동유는, 도 5에 화살표로 도시한 바와 같이, 쿠션 간극(8)을 통과하는 동시에, 바이패스 통로(250)를 통해서 급배 통로(5)에 흐른다.

도 5에 도시한 바와 같이, 바이패스 조리개 조정 기구(265)는 바이패스 통로(250)의 관통 구멍(51)과 교차하는 밸브 수용 구멍(33)과, 이 밸브 수용 구멍(33)에 수용되어 바이패스 통로(250)의 통로 개구 면적을 가변으로 하는 밸브 스크류(66)와, 이 밸브 스크류(66)를 나사 결합시키는 조정용 나사 구멍(34)을 구비한다. 작업자에 의해 조정용 나사 구멍(34)에 대한 밸브 스크류(66)의 나사 결합 위치가 조정된다.

홀더(23)에는, 밸브 수용 구멍(33)이 중심축(O)에 대하여 직교하는 직선 상으로 연장하도록 형성되는 동시에, 조정용 나사 구멍(34)이 밸브 수용 구멍(33)과 동축 상에 형성된다.

조정용 나사 구멍(34)과 밸브 수용 구멍(33)에 걸쳐서 밸브 스크류(66)가 수용된다. 밸브 스크류(66)는 상기 제1 실시형태와 마찬가지의 구성을 갖는다. 작업자가 헤드부(72)의 나사 결합 위치를 바꾸어서 밸브 스크류(66)를 그 축방향으로 이동함으로써, 랜드부(67, 69)의 한쪽이 바이패스 통로(250)에 면하고, 바이패스 통로(250)의 개구 면적이 증감하게 되어 있다.

실린더 튜브(10)에는, 조정용 나사 구멍(34)과 동축 상에 작업 구멍(55)이 형성된다. 이 작업 구멍(55)은, 그 일단부가 홀더(23)의 조정용 나사 구멍(34)에 대치해서 개구하고, 그 타단부가 실린더 튜브(10)의 외벽면에 개구하는 나사 구멍이며, 마개체(74)가 나사 결합해서 설치된다.

도 6a 및 도 6b는 도 4의 화살표 A 방향으로부터 본 도면이며, 밸브 스크류(66)의 동작을 도시하고 있고, 사선 부분이 바이패스 통로(250)의 개구부(유로부)를 도시하고 있다.

도 6a는 밸브 스크류(66)가 완전 개방 위치에 있는 모양을 도시하고 있다. 이 상태에서는, 랜드부(67, 69)가 바이패스 통로(250)의 양측에 위치하고 있고, 바이패스 통로(250)의 개구 면적이 랜드부(67, 69)에 의해 삭감되는 일은 없다.

도 6b는 밸브 스크류(66)가 반개방 위치에 있는 모양을 도시하고 있다. 이 상태에서는, 랜드부(69)가 바이패스 통로(250)에 면하고 있고, 바이패스 통로(250)의 개구 면적이 랜드부(69)에 의해 절반 정도 삭감되어 있다. 이 상태로부터, 밸브 스크류(66)가 도면에서 우측방향으로 이동함으로써 바이패스 통로(250)의 개구 면적이 증가하고, 좌측방향으로 이동함으로써 바이패스 통로(250)의 개구 면적이 감소한다.

이상의 제2 실시형태에 따르면, 상기 제1 실시형태와 마찬가지의 작용 효과를 발휘한다. 또한, 실린더 튜브(10)의 내측에 개재 장착되는 홀더(23)를 구비하고, 이 홀더(23)에 바이패스 조리개 조정 기구(265)가 개재 장착되기 때문에, 요구되는 감속 특성에 따른 홀더(23)를 실린더 튜브(10)의 내측에 개재 장착하는 것이 가능해지고, 바이패스 조리개 조정 기구(265)의 교환이 용이하게 행해진다. 또한, 홀더(23)를 추가함으로써, 실린더 헤드(40)의 기본 형상을 변경하는 일이 없게 실시하는 것이 가능해지고, 제품의 비용 상승이 억제된다.

또한, 제2 실시형태에 따르면, 홀더(23)의 내주면(24)에 의해 쿠션 간극(8)이 형성되기 때문에, 유체압 실린더(201)에 쿠션 기구(206)를 구비할 필요가 없을 경우에는, 홀더(23)를 분리하는 것에 의해 용이하게 대응할 수 있다. 또한, 홀더(23)를 교환함으로써, 쿠션 간극(8)의 클리어런스를 용이하게 변경할 수 있다.

<제3 실시형태>

다음에, 도 7 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 제3 실시형태에 관한 유압 실린더(301)의 쿠션 기구(306)에 대해서 설명한다. 이하에서는, 상기 제1 실시형태와 다른 점만을 설명하고, 제1 실시형태와 동일한 구성에는 동일한 도면부호를 부여해서 설명을 생략한다.

도 7에 도시한 바와 같이, 유압 실린더(301)의 쿠션 기구(306)에는, 쿠션 간극(8)을 우회하는 작동유를 유도하는 바이패스 통로(350)와, 이 바이패스 통로(350)의 통로 개구 면적을 작업자가 조정하는 바이패스 조리개 조정 기구(365)가 설치된다.

바이패스 통로(350)는 실린더 헤드(40)에 형성되는 관통 구멍(51, 52), 절결부(48)에 의해 형성된다.

도 8은 도 7의 일부를 확대한 단면도이다. 유압 실린더(301)의 신장 작동시에, 로드실(2)의 작동유는, 도면 중 화살표로 도시한 바와 같이, 쿠션 간극(8)을 통과하는 동시에, 바이패스 통로(350)를 통과해서 급배구(43)에 흐른다.

바이패스 조리개 조정 기구(365)는 바이패스 통로(350)의 관통 구멍(51)과 교차하는 밸브 수용 구멍(53)과, 이 밸브 수용 구멍(53)에 수용되어서 바이패스 통로(350)의 통로 개구 면적을 가변으로 하는 스풀(84)과, 실린더 헤드(40)에 대하여 스풀(84)을 지지하는 세트 스크류(83)와, 이 세트 스크류(83)를 나사 결합시키는 조정용 나사 구멍(54)을 구비한다. 이 세트 스크류(83)는 조정용 나사 구멍(54)에 대한 나사 결합 위치가 작업자에 의해 조정되는 구성한다.

실린더 헤드(40)에는, 작업 구멍(55)으로서 조정용 나사 구멍(54)과 동축 상에 연장하는 나사 구멍이 형성된다. 이 작업 구멍(55)은 실린더 헤드(40)의 외벽면에 개구하고, 마개체(74)가 설치된다.

스풀(84)은 한쌍의 랜드부(87, 89)와, 이 랜드부(87, 89)를 연결하는 밸브 축부(88)를 갖는다. 이 랜드부(87, 89)가 바이패스 통로(350)[관통 구멍(51)]를 개재해서 밸브 수용 구멍(53)에 끼워 맞추어지고, 랜드부(87, 89)의 축방향의 위치에 따라서 바이패스 통로(350)의 개구 면적을 증감하는 가변 조리개를 구성한다.

세트 스크류(83)는 조정용 나사 구멍(54)에 나사 결합하는 헤드부(92)와, 스풀(84)의 단부면(84a)에 접촉하는 축부(90)를 갖는다. 헤드부(92)의 외주에는 조정용 나사 구멍(54)에 나사 결합하는 수나사가 형성되고, 헤드부(92)의 단부면에는 공구에 결합하는 공구 결합부(91)가 개구된다. 예를 들어, 공구 결합부(91)는 6각 구멍이며, 이것에 결합하는 공구는 육각 렌치가 사용된다.

스풀(84)의 단부면(84b)과 밸브 수용 구멍(53)의 저부(53a)의 사이에는, 코일 형상의 스프링(86)이 압축해서 개재 장착된다. 스풀(84)은, 이 스프링(86)의 스프링력에 의해 세트 스크류(83)에 압박할 수 있다.

작업자가 헤드부(92)의 나사 결합 위치를 바꾸어서 세트 스크류(83)를 그 축방향으로 이동함으로써, 스프링(86)에 의해 이것에 압박할 수 있는 스풀(84)이 함께 이동한다. 이에 의해, 랜드부(87, 89)의 한쪽이 바이패스 통로(350)에 면하고, 바이패스 통로(350)의 개구 면적이 줄어들도록 되어 있다.

도 9a 및 도 9b는 도 7의 화살표 A 방향으로부터 본 도면이며, 스풀(84)의 동작을 도시하고 있고, 사선 부분이 바이패스 통로(350)의 개구부(유로부)를 도시하고 있다.

도 9a는 스풀(84)이 완전 개방 위치에 있는 모양을 도시하고 있다. 이 상태에서는, 랜드부(87, 89)가 바이패스 통로(350)의 양측에 위치하고 있고, 바이패스 통로(350)의 개구 면적이 랜드부(87, 89)에 의해 삭감되는 일은 없다.

도 9b는 스풀(84)이 반개방 위치에 있는 모양을 도시하고 있다. 이 상태에서는, 랜드부(89)가 바이패스 통로(350)에 면하고 있고, 바이패스 통로(350)의 개구 면적이 랜드부(89)에 의해 절반 정도 삭감되어 있다. 이 상태로부터, 스풀(84)이 도면에서 우측방향으로 이동함으로써 바이패스 통로(350)의 개구 면적이 증가하는 한편, 좌측방향으로 이동함으로써 바이패스 통로(350)의 개구 면적이 감소한다.

유압 실린더(301)의 제조시에는, 유압 실린더(301)의 조립 공정이 종료된 후에, 유압 실린더(301)의 작동 특성을 측정하는 시험 공정이 행해지고, 작업자가 이 측정 결과에 기초해서 바이패스 조리개 조정 기구(85)의 조정을 하는 조정 공정이 행해진다.

조정 공정에서는, 스트로크 단부 부근의 감속도의 측정값과 설정값과의 차에 따라, 스풀(84)의 개방도가 조정된다. 이 조정은, 작업자가 공구를 작업 구멍(55)으로부터 삽입해서 세트 스크류(83)의 공구 결합부(91)에 결합시켜서 세트 스크류(83)를 회전하고, 세트 스크류(83)의 나사 결합 위치를 바꾸는 것에 의해 행해진다.

이상의 제3 실시형태에 따르면, 상기 제1 실시형태와 마찬가지의 작용 효과를 발휘한다. 또한, 쿠션 기구(306)는 작동 유체의 흐름을 좁히는 쿠션 간극(8)과, 이 쿠션 간극(8)을 우회하는 작동유를 유도하는 바이패스 통로(350)와, 이 바이패스 통로(350)가 개방하는 밸브 수용 구멍(53)과, 이 밸브 수용 구멍(53)에 수용되어서 바이패스 통로(350)의 통로 개구 면적을 증감하는 스풀(84)과, 스풀(84)을 지지하는 세트 스크류(83)와, 이 세트 스크류(83)를 나사 결합시키는 조정용 나사 구멍(54)을 구비하기 때문에, 조정용 나사 구멍(54)에 대한 세트 스크류(83)의 나사 결합 위치를 조정함으로써, 스풀(84)이 밸브 수용 구멍(53)에서 변위하고, 바이패스 통로(350)의 통로 개구 면적을 바꿀 수 있어, 쿠션 간극(8)을 형성하는 부재의 치수 편차에 기인하는 쿠션 압력의 과부족이 해소된다.

<제4 실시형태>

다음에, 도 10 내지 도 12를 참조하여, 본 발명의 제4 실시형태에 관한 유압 실린더(401)의 쿠션 기구(406)에 대해서 설명한다. 이하에서는, 상기 제3 실시형태와 다른 점만을 설명하고, 제3 실시형태와 동일한 구성에는 동일한 도면부호를 부여해서 설명을 생략한다.

도 10에 도시한 바와 같이, 실린더 튜브(10)의 내측에 홀더(23)가 개재 장착된다. 홀더(23)는 중심축(O)을 중심으로 하는 원환상으로 형성되고, 실린더 내주면(11)에, 실린더 헤드(40)의 헤드 끼워 맞춤부(42)와 함께 끼워 맞추어진다. 홀더(23)는, 그 하단부 외주부가 실린더 내주면(11)의 테이퍼면(12)에 착석하고, 그 상단부면에 실린더 헤드(40)의 하단부면(47)이 접촉하고, 양자의 사이에 협지된다.

또한, 홀더(23)의 고정 방법에 대해서는, 이에 한정되지 않고, 다른 예를 들어, 실린더 헤드(40)와 홀더(23)를 도시하지 않은 볼트로 고정해도 좋다. 이 경우에, 실린더 튜브(10)의 내면에 테이퍼면(12)을 형성할 필요가 없어진다.

도 11은 도 10의 일부를 확대한 단면도이다. 홀더(23)의 내주면(24)은 중심축(O)을 중심으로 하는 원통면 형상으로 형성된다. 유압 실린더(401)의 신장 작동시에, 피스톤 로드(30)가 스트로크 단부 부근에 이르렀을 때에, 쿠션 베어링(60)이 홀더(23)의 내측에 들어가는 것에 의해, 양자의 사이에 쿠션 간극(8)이 형성된다.

홀더(23)에 바이패스 통로(450)가 설치된다. 이 바이패스 통로(450)는 실린더 헤드(40)에 형성되는 절결부(25), 관통 구멍(26, 27), 절결부(29)에 의해 형성된다. 이 관통 구멍(26, 27)은 중심축(O)과 평행한 직선 상으로 연장하도록 형성된다. 관통 구멍(26)의 일단부가 절결부(25)를 통해서 급배 통로(5)에 개구하고, 관통 구멍(27)의 일단부가 절결부(29)를 통해서 로드실(2)에 개구한다. 이에 의해, 바이패스 통로(450)는 급배 통로(5)를 통해서 급배구(43)와 로드실(2)을 연통한다.

유압 실린더(401)가 가장 수축된 상태에서는, 피스톤(20)의 상단부면(22)이 홀더(23)의 하단부면(39)에 접촉하지만, 절결부(29)에 의해 쿠션 간극(8) 및 바이패스 통로(450)가 로드실(2)과 연통된다.

유압 실린더(401)의 수축 작동시에, 로드실(2)의 작동유는, 도 8에 화살표로 도시한 바와 같이, 쿠션 간극(8)을 통과하는 동시에, 바이패스 통로(450)를 통과해서 급배 통로(5)로 흐른다.

도 11에 도시한 바와 같이, 바이패스 조리개 조정 기구(465)는 바이패스 통로(450)의 관통 구멍(51)과 교차하는 밸브 수용 구멍(33)과, 이 밸브 수용 구멍(33)에 수용되어서 바이패스 통로(450)의 통로 개구 면적을 가변으로 하는 스풀(84)과, 홀더(23)에 대하여 스풀(84)을 지지하는 세트 스크류(83)와, 이 세트 스크류(83)를 나사 결합시키는 조정용 나사 구멍(34)을 구비한다. 이 세트 스크류(83)는 조정용 나사 구멍(34)에 대한 나사 결합 위치가 작업자에 의해 조정되는 구성이다.

홀더(23)에는, 밸브 수용 구멍(33)이 중심축(O)에 대하여 대략 직교하는 직선 상으로 연장하도록 형성되는 동시에, 조정용 나사 구멍(34)이 밸브 수용 구멍(33)과 동축 상에 형성된다.

스풀(84)과 세트 스크류(83)는 상기 제3 실시형태와 마찬가지의 구성을 갖는다. 작업자가 헤드부(92)의 나사 결합 위치를 바꾸어서 세트 스크류(83)를 그 축방향으로 이동함으로써, 랜드부(87, 89)의 한쪽이 바이패스 통로(450)에 면하고, 바이패스 통로(450)의 개구 면적이 증감하도록 되어 있다.

실린더 튜브(10)에는, 작업 구멍(55)으로서 조정용 나사 구멍(34)과 동축 상에 연장하는 나사 구멍이 형성된다. 이 작업 구멍(55)은 실린더 헤드(40)의 외벽면에 개구하고, 마개체(74)가 설치된다.

도 12a 및 도 12b는 도 10의 화살표(A) 방향으로부터 본 도면이며, 스풀(84)의 동작을 도시하고 있고, 사선 부분이 바이패스 통로(450)의 개구부(유로부)를 도시하고 있다.

도 12a는 스풀(84)이 완전 개방 위치에 있는 모양을 도시하고 있다. 이 상태에서는, 랜드부(87, 89)가 바이패스 통로(450)의 양측에 위치하고 있고, 바이패스 통로(450)의 개구 면적이 랜드부(87, 89)에 의해 삭감되는 일은 없다.

도 12b는 스풀(84)이 반개방 위치에 있는 모양을 도시하고 있다. 이 상태에서는, 랜드부(89)가 바이패스 통로(450)에 면하고 있고, 바이패스 통로(450)의 개구 면적이 랜드부(89)에 의해 절반 정도 삭감되어 있다. 이 상태로부터, 스풀(84)이 도면에서 우측방향으로 이동함으로써 바이패스 통로(450)의 개구 면적이 증가하고, 좌측방향으로 이동함으로써 바이패스 통로(450)의 개구 면적이 감소한다.

이상의 제4 실시형태에 따르면, 상기 제3 실시형태와 마찬가지의 작용 효과를 발휘한다. 또한, 실린더 튜브(10)의 내측에 개재 장착되는 홀더(23)를 구비하고, 이 홀더(23)에 바이패스 조리개 조정 기구(465)가 개재 장착되기 때문에, 요구되는 감속 특성에 따른 홀더(23)를 실린더 튜브(10)의 내측에 개재 장착하는 것이 가능해지고, 바이패스 조리개 조정 기구(465)의 교환이 용이하게 행해진다. 또한, 홀더(23)를 추가함으로써, 실린더 헤드(40)의 기본 형상을 변경하는 일이 없게 실시하는 것이 가능해지고, 제품의 비용 상승이 억제된다.

또한, 제4 실시형태에 따르면, 홀더(23)의 내주면(24)에 의해 쿠션 간극(8)이 형성되기 때문에, 유체압 실린더(401)에 쿠션 기구(406)를 구비할 필요가 없을 경우에는, 홀더(23)를 분리하는 것에 의해 용이하게 대응할 수 있다. 또한, 홀더(23)를 교환함으로써, 쿠션 간극(8)의 클리어런스를 용이하게 변경할 수 있다.

또한, 본 발명은, 유체압 실린더의 수축 작동시에 있어서의 피스톤 로드의 스트로크 단부 부근에서 피스톤 로드를 감속시키는 쿠션 기구(도시하지 않음)에 적용할 수도 있다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명했지만, 상기 실시형태는 본 발명의 적용 예의 일부를 나타낸 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시형태의 구체적 구성에 한정하는 취지가 아니다.

본 출원은 2011년 3월 24일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2011-065680호 및 일본 특허 출원 제2011-065684호에 기초하는 우선권을 주장하고, 이 출원의 모든 내용은 참조에 의해 본 명세서에 인용된다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명은 건설 기계를 비롯해 다양한 기계, 설비에 사용되는 유체압 실린더에 적용할 수 있다.

Claims (6)

1. 실린더 튜브에 대한 피스톤 로드의 스트로크 단부 부근에서 상기 피스톤 로드를 감속시키는 유체압 실린더의 쿠션 기구에 있어서,
   상기 피스톤 로드에 설치되는 쿠션 베어링의 외주에 의해 로드실로부터 급배구로의 작동유의 흐름을 좁히는 쿠션 간극과,
   상기 쿠션 베어링의 외주와의 사이에 상기 쿠션 간극을 형성하는 쿠션 간극 형성 부재에 설치되는 동시에 상기 급배구에 개구하여 상기 쿠션 간극을 우회하는 작동유를 상기 급배구로 유도하는 바이패스 통로와,
   상기 쿠션 간극 형성 부재에 설치되어 상기 바이패스 통로의 통로 개구 면적을 조정하는 바이패스 조리개 조정 기구를 구비하는, 유체압 실린더의 쿠션 기구.
2. 제1항에 있어서,
   상기 실린더 튜브의 내측에 개재 장착되는 홀더를 구비하고,
   상기 홀더에 상기 바이패스 통로가 형성되는 동시에 상기 바이패스 조리개 조정 기구가 개재 장착되는, 유체압 실린더의 쿠션 기구.
3. 실린더 튜브에 대한 피스톤 로드의 스트로크 단부 부근에서 상기 피스톤 로드를 감속시키는 유체압 실린더의 쿠션 기구에 있어서,
   상기 피스톤 로드에 설치되는 쿠션 베어링의 외주에 의해 작동유의 흐름을 좁히는 쿠션 간극과,
   상기 쿠션 베어링의 외주와의 사이에 상기 쿠션 간극을 형성하는 쿠션 간극 형성 부재에 설치되어 상기 쿠션 간극을 우회하는 작동유를 유도하는 바이패스 통로와,
   상기 쿠션 간극 형성 부재에 설치되어 상기 바이패스 통로의 통로 개구 면적을 조정하는 바이패스 조리개 조정 기구와,
   상기 실린더 튜브의 내측에 개재 장착되는 홀더를 구비하고,
   상기 홀더에 상기 바이패스 통로가 형성되는 동시에 상기 바이패스 조리개 조정 기구가 개재 장착되는, 유체압 실린더의 쿠션 기구.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 홀더의 내주면에 의해 상기 쿠션 간극이 형성되는, 유체압 실린더의 쿠션 기구.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바이패스 조리개 조정 기구는,
   상기 바이패스 통로가 개구하는 밸브 수용 구멍과,
   상기 밸브 수용 구멍과 동축 상에 형성되는 조정용 나사 구멍과,
   상기 밸브 수용 구멍과 상기 조정용 나사 구멍에 걸쳐서 수용되는 밸브 스크류를 구비하고,
   상기 밸브 스크류는,
   상기 밸브 수용 구멍에 수용되어서 상기 바이패스 통로의 통로 개구 면적을 가변으로 하는 밸브체부와,
   상기 조정용 나사 구멍에 나사 결합해서 상기 밸브체부를 지지하는 밸브체부 지지부를 갖는, 유체압 실린더의 쿠션 기구.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바이패스 조리개 조정 기구는,
   상기 바이패스 통로가 개구하는 밸브 수용 구멍과,
   상기 밸브 수용 구멍에 수용되어서 상기 바이패스 통로의 통로 개구 면적을 증감하는 스풀과,
   상기 스풀을 지지하는 세트 스크류와,
   상기 세트 스크류를 나사 결합시키는 조정용 나사 구멍을 구비하는, 유체압 실린더의 쿠션 기구.

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