KR101635866B1 - 진동발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진동발생장치에 관한 것이다. 본 발명은 내부에 실린더보어(12)가 형성되고 측면에는 작동유체가 유입되는 유입공(13)이 형성되며 상기 실린더보어(12)의 일단에는 상기 실린더보어(12)의 길이방향으로 개구되어 상기 작동유체가 외부로 토출되는 토출공이 형성되는 제1실린더블록(10)과, 상기 제1실린더블록(10)과 연결되어 상기 실린더보어(12)의 일측을 차폐하고 상기 실린더보어(12)와 연결되는 유체챔버(32)가 내부에 형성되는 제제2실린더블록(30)린더블록과, 상기 실린더보어(12) 내부에서 직선왕복운동 가능하게 설치되고 왕복운동과정에서 상기 유입공(13) 및 유체챔버(32)와 상기 유체챔버(32) 및 상기 실린더보어(12) 사이를 선택적으로 연통시켜 작동유체가 상기 유입공(13)을 통해 상기 유체챔버(32)에 유입된 후에 상기 실린더보어(12)를 거쳐 상기 토출공을 통해 외부로 토출되도록 하는 피스톤(40)과, 서로 마주보는 상기 피스톤(40)의 일단 또는 상기 유체챔버(32)의 바닥부 중 적어도 어느 일측에 구비되어 상기 피스톤(40)의 직선왕복운동 과정에서 상기 피스톤(40)과 충돌하는 탄성재질의 완충부재(50)를 포함하여 구성된다. 본 발명에서는 진동발생장치에 구비된 완충부재(50)가 피스톤(40)의 이동경로 상에 위치하여 피스톤(40)의 이동과정에서 피스톤(40)과 충돌함으로써, 충격을 완화하여 타격음을 줄여준다.

Description

진동발생장치{Vibrator}

본 발명은 진동발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고압의 작동유체를 이용하여 실린더 내부에서 피스톤을 왕복운동시켜 진동을 발생시키는 진동발생장치에 관한 것이다.

일반적으로 분말의 교반이나, 부품의 일정한 이송, 또는 프레스 금형에서 스크랩의 배출 등을 위해서 진동기(vibrator)가 사용된다. 이러한 진동기는 피스톤의 일정한 왕복운동을 통해 진동을 발생시켜 교반장치나 이송장치 또는 금형의 스크랩배출장치에 진동을 전달해주게 된다.

최근에는, 압축공기를 이용한 진동기가 널리 사용되고 있는데, 이는 실린더 내부에 왕복운동하는 피스톤을 설치하고, 상기 실린더와 피스톤 내부를 흐르도록 압축공기를 주입하여 압력차에 의해 피스톤을 왕복운동시키는 구조로 된다.

이를 보다 구체적으로 설명하면, 압축공기를 이용하는 진동기는 압축공기를 주입하기 위한 주입구와, 이를 배출하기 위한 배출구가 상기 실린더에 형성되고, 상기 주입구와 배출구를 연결하는 공기유동통로가 상기 피스톤 내부에 형성된다.

이때, 압축공기는 상기 주입구를 통해 주입되어 상기 공기유동통로를 통해 실린더 내부의 챔버에 이르게 되고, 챔버 내부의 압력이 커지면 상기 압축공기는 피스톤을 이동시키게 된다. 이렇게 되면 상기 피스톤의 공기유동통로의 일단은 상기 배출구와 연통된다.

이와 동시에 상기 챔버 내부에 존재하던 압축공기는 다시 상기 공기유동통로를 따라 주입되었던 방향과 반대방향으로 이동하여 배출구를 통해 배출된다. 그리고, 상기 챔버 내부의 압력이 작아지면 상기 피스톤은 주입되는 압축공기에 의해 원위치로 이동하여 초기상태가 된다.

그러나, 상기 압축공기를 이용한 진동기는 피스톤이 매우 빠른 속도로 직선왕복운동을 하게 되고, 그 과정에서 피스톤의 일단이 실린더 내부를 타격함으로써 큰 소음이 발생하게 되는 문제점이 있다.

그리고, 압축공기를 이용한 진동기는 피스톤의 일단이 실린더를 타격하는 과정에서 큰 충격력의 발생은 가능하나, 과도한 진동 및 소리에너지를 통해 운동에너지가 크게 감소하며, 따라서 피스톤의 왕복운동 속도가 저하되는 문제점이 있다.

또한 실린더 및 피스톤은 모두 금속재질로서, 이들 사이의 충격시에 매우 큰 충격력이 발생하여 충돌부분에서 마모가 발생하거나 부품이 파손되는 문제점이 있다.

한국공개 제10-2014-0113857호

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 실린더와 피스톤이 부딪히는 과정에서 완충부재에 의해 충격이 완화되도록 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 피스톤이 왕복하여 실린더와 충돌하는 과정에서 피스톤의 왕복운동 속도가 저하되는 것을 방지하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 내부에 실린더보어가 관통되게 형성되고 측면에는 상기 실린더보어와 연통되도록 유입공이 형성되며 상기 실린더보어의 길이방향을 따라 연장되는 일단에는 외부와 연통되는 토출공이 형성되는 제1실린더블록과, 상기 제1실린더블록과 연결되어 상기 실린더보어의 일측을 차폐하고 상기 실린더보어와 연결되는 유체챔버가 내부에 형성되는 제2실린더블록과, 상기 실린더보어 내부에서 상기 실린더보어의 길이방향으로 직선왕복운동 가능하게 설치되고 왕복운동과정에서 상기 유입공 및 유체챔버와 상기 유체챔버 및 상기 실린더보어 사이를 선택적으로 연통시켜 작동유체가 상기 유입공을 통해 상기 유체챔버에 유입된 후에 상기 실린더보어를 거쳐 상기 토출공을 통해 외부로 토출되도록 하는 피스톤과, 서로 마주보는 상기 피스톤의 일단 또는 상기 유체챔버의 바닥부 중 적어도 어느 일측에 구비되고 탄성력있는 재질로 형성되는 완충부재를 포함하고, 상기 완충부재는 상기 유체챔버의 바닥부에 상기 피스톤을 향해 돌출되어 구비된다.

상기 완충부재는 고무, 실리콘 또는 우레탄 중 어느 하나의 재질로 만들어진다.

상기 완충부재는 원통형상의 완충몸체와, 상기 완충몸체의 내부에 형성된 관통홀을 포함하여 형성된다.

상기 완충부재의 완충몸체의 외주면에는 주름부가 형성된다.

상기 제1실린더블록의 실린더보어는 상기 유체챔버와 연통되는 제1보어와, 구획부에 의해 상기 제1보어와 구획되고 내부에 소음저감공간이 형성되며 상기 토출공과 연통되는 제2보어를 포함하여 구성된다.

상기 피스톤에는 상기 유입공과 연통되고 상기 피스톤의 왕복운동 방향으로 연장되는 유입채널과, 그 양단이 상기 유입채널 및 상기 유체챔버에 각각 연통되어 상기 유입공을 통해 유입된 작동유체를 유체챔버로 전달하는 제1개폐공과, 상기 피스톤의 왕복운동 방향으로 연장되어 그 일단은 상기 유체챔버와 연통되는 메인채널과, 상기 메인채널의 타단에 상기 피스톤몸체를 관통하도록 형성되어 상기 메인채널과 상기 제2보어 사이를 연통시키는 제2개폐공이 형성된다.

상기 피스톤은 상기 피스톤의 이동방향으로 연장되는 원통형상의 피스톤몸체와, 상기 유체챔버를 향하는 피스톤몸체의 일단에 그 횡단면의 직경이 상기 피스톤몸체의 횡단면의 직경보다 커지도록 돌출되어 상기 실린더보어의 제1보어에 밀착되고 상기 유입채널이 관통되어 형성되는 단차부를 포함하여 구성되고, 상기 메인채널은 상기 단차부와 상기 피스톤몸체의 적어도 일부를 상기 피스톤의 이동방향으로 관통하여 형성되고, 상기 제2개폐공은 상기 메인채널의 일단으로부터 상기 피스톤몸체를 관통하여 형성된다.

상기 실린더보어의 제2보어에는 소음저감공간이 형성되고, 상기 소음저감공간은 상기 제2보어의 내주면에 상기 피스톤을 향해 돌출되는 다수개의 소음저감리브 사이사이에 형성된다.

상기 제1실린더블록의 일측에는 배출블록이 연결되고, 상기 배출블록에는 상기 실린더보어의 제2보어와 연통되는 배출챔버가 형성되며, 상기 배출챔버의 일단에는 토출공이 형성된다.

상기 토출공에는 제2체결구가 결합되고, 상기 제2체결구에는 미세한 기공이 형성되어 상기 배출챔버와 외부를 연통된다.

위에서 살핀 바와 같은 본 발명에 의한 진동발생장치에서는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

본 발명에서는 진동발생장치에 구비된 완충부재가 피스톤의 이동경로 상에 위치하여 피스톤의 이동과정에서 피스톤과 충돌함으로써, 충격을 완화하여 타격음을 줄여주게 된다. 이에 따라 진동발생장치에 의한 소음이 줄어드는 효과가 있다.

또한, 피스톤이 탄성력을 가진 완충부재에 부딪혀 그 반발력을 통해 피스톤의 이동속도가 증가됨으로써 동일한 시간에 발생되는 진동수가 증가하고, 따라서 진동발생장치의 작동성능이 향상되는 효과가 있다.

그리고, 본 발명에서는 진동발생장치 내부에 소음저감공간이 일체로 구비되어 작동유체에 의해 발생되는 소음이 현저하게 줄어드는 효과도 있다.

또한, 본 발명에서는 작동유체가 토출되는 방향이 피스톤의 이동방향과 동일한 방향으로 형성되어, 왕복운동하는 피스톤에 의해 작동유체가 보다 원활하게 외부로 배출될 수 있고, 결과적으로 진동발생장치의 작동성능이 향상된다.

그리고, 본 발명에서는 실린더블록에 별개물인 배출블록이 결합되어, 실린더보어와 연결되는 배출챔버가 큰 부피를 갖도록 형성될 수 있고, 이러한 큰 부피의 배출챔버의 내부에는 잔압(殘壓)이 존재하여 피스톤이 보다 빠르게 후퇴하도록 도와주게 된다. 이에 따라 진동발생장치의 진동수가 증가하고 결과적으로 진동발생장치의 작동성능이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 진동발생장치의 바람직한 실시례의 구성을 보인 사시도.
도 2는 본 발명 실시례의 구성을 보인 분해사시도.
도 3은 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 선에 대한 단면도.
도 4 내지 도 7은 본 발명에 의한 진동발생장치의 작동과정을 순차적으로 보인 동작상태도.

이하, 본 발명의 일부 실시례들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시례를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시례에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시례의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도면에 도시된 바에 따르면, 진동발생장치의 외관 및 골격은 제1실린더블록(10)에 의해 형성된다. 상기 제1실린더블록(10)은 대략 원통형상의 블록몸체(11)로 구성되고 그 내부에는 실린더보어(12)가 형성된다. 상기 실린더보어(12)는 아래에서 다시 자세히 설명하기로 한다.

상기 제1실린더블록(10)의 일측에는 제1체결공(11')이 형성된다. 상기 제1체결공(11')은 제1체결구(B1)가 삽입되는 부분으로, 제1체결공(11') 및 제1체결구(B1)의 조립에 의하여 상기 제1실린더블록(10)과 후술할 배출블록(20) 사이가 조립된다.

도 3에서 보듯이, 상기 실린더보어(12)는 두 부분으로 나뉜다. 보다 정확하게는, 상기 실린더보어(12)는 구획부(19)를 중심으로 제1보어(12A)와 제2보어(12B)로 구분된다. 상기 제1보어(12A)는 아래에서 설명될 유체챔버(32)와 연통되어 유체챔버(32)와 함께 하나의 공간을 형성하며, 제2보어(12B)는 아래에서 설명될 배출챔버(22)와 연통되어 배출챔버(22)와 함께 하나의 공간을 형성한다.

이때, 상기 구획부(19)는 상기 실린더보어(12)의 중심방향으로 돌출되어, 피스톤(40)의 피스톤몸체(41) 외면과 밀착된다. 이에 따라 상기 구획부(19)와 피스톤(40)의 외면 사이에 틈이 없어, 작동유체는 제1보어(12A) 및 제2보어(12B) 사이를 직접 이동할 수 없고, 아래에서 설명될 피스톤(40)의 메인채널(45)을 통해서만 제1보어(12A)로부터 제2보어(12B)로 이동할 수 있다.

그리고, 상기 제1보어(12A)의 내경은 후술할 피스톤(40)의 단차부(42)의 외경과 대응되는 크기로 형성되어, 피스톤(40)의 단차부(42)는 제1보어(12A)의 내면에 밀착된다.

상기 제1실린더블록(10)에는 유입공(13)이 형성된다. 도 3에서 보듯이, 상기 유입공(13)은 상기 제1실린더블록(10)의 블록몸체(11) 측면을 관통하여 형성되어, 외부와 상기 제1실린더블록(10)의 제1보어(12A)를 연통시킨다. 상기 유입공(13)의 내주면에는 나사산이 형성될 수 있는데, 이는 외부로부터 고압의 작동유체를 유입하기 위한 관(tube)을 연결하기 위한 것이다.

상기 제1실린더블록(10)의 제2보어(12B)에는 소음저감공간(15')이 형성된다. 상기 소음저감공간(15')은 제2보어(12B)의 내주면으로부터 링형상으로 돌출되는 다수개의 소음저감리브(15)의 사이사이에 형성된다. 도 3에서 보듯이 피스톤(40)의 피스톤몸체(41) 외주면과 소음저감리브(15) 사이의 미세한 틈이 형성되고, 이러한 틈을 통하여 작동유체가 유동하게 된다.

보다 정확하게는 상기 소음저감공간(15')은 일종의 팽창식 소음기관의 역할을 하는 것이다. 즉, 작동유체가 후술할 피스톤(40)의 메인채널(45)을 지나 제2보어(12B)로 이동하는 과정에서, 상기 소음저감리브(15)의 선단과 피스톤(40)의 외면 사이의 작은 틈으로 인해 작동유체의 밀도가 매우 높아지고, 이어서 상대적으로 큰 부피로 인해 작동유체의 밀도가 급격히 낮아지는 소음저감공간(15')으로 유입되어 순간 확산되면서 작동유체의 운동에너지가 작아지게 되고, 이에 따라 실린더보어(12)에 내부에서 발생되는 소음이 줄어드는 것이다.

상기 소음저감공간(15')의 일측에는 연통채널(17)이 형성된다. 상기 연통채널(17)은 상기 제1실린더블록(10)에 피스톤(40)의 이동방향으로 연장되게 형성되어, 상기 소음저감공간(15')과 아래에서 설명될 배출챔버(22) 사이를 연결시킨다.

다음으로, 배출블록(20)에 대해 설명하면, 상기 배출블록(20)은 상기 제1실린더블록(10)의 일측에 결합되는 것으로, 내부에 배출챔버(22)가 형성된 원통형상으로 형성된다. 상기 배출블록(20)이 상기 제1실린더블록(10)에 조립됨으로써 상기 배출챔버(22)는 제2보어(12B)와 연통될 수 있다.

상기 배출블록(20)은 도 2에서 보듯이, 몸체부(21)를 관통하여 다수개의 제2체결공(23)이 형성된다. 상기 제2체결공(23)은 상기 제1실린더블록(10)의 제1체결공(11')에 대응되는 것으로, 제1체결구(B1)가 상기 제2체결공(23) 및 제1체결공(11')을 통과하여 배출블록(20)과 제1실린더블록(10)이 서로 조립된다.

상기 배출블록(20)의 중심에는 토출공(도면부호 미부여)이 형성된다. 상기 토출공은 상기 배출챔버(22)를 외부와 연통시키는 것으로, 상기 토출공에는 제2체결구(B2)가 결합될 수 있다. 상기 제2체결구(B2)에는 미세한 기공이 형성되어 상기 배출챔버(22)와 외부를 연통할 수 있는데, 본 실시례에서는 고탄성스폰지와 같은 탄성력이 있는 재질로 만들어진다.

다음으로, 제2실린더블록(30)에 대해 설명하면, 상기 제2실린더블록(30)은 상기 제1실린더블록(10)에 제3체결구(B3)에 의해 조립된다. 상기 제2실린더블록(30)은 내부에 유체챔버(32)가 형성된 원통형상으로 형성되고, 상기 제1실린더블록(10)에 조립됨으로써 상기 제1보어(12A)와 유체챔버(32)가 합쳐져 하나의 공간을 형성하게 된다.

이때, 상기 유체챔버(32)의 내경은 상기 제1보어(12A)의 내경 보다 크게 형성된다. 이에 따라 제1보어(12A)의 내경에 대응하여 제1보어(12A)의 내주면에 밀착되는 후술할 피스톤(40)의 단차부(42)가 유체챔버(32)에 위치하게 되면, 단차부(42)의 외주면과 유체챔버(32)의 내주면 사이에 공간이 형성되고 이에 따라 작동유체가 아래에서 설명될 제1개폐공(44)을 통해 유체챔버(32)로 이동할 수 있다.(도 5참조)

도 3에서 보듯이, 상기 제2실린더블록(30)의 실린더몸체(31)에는 안착홈(35)이 형성된다. 상기 안착홈(35)은 상기 유체챔버(32)의 바닥중심부에 요입되어 형성되는 것으로, 여기에는 아래에서 설명될 완충부재(50)가 삽입된다.

상기 실린더보어(12)에는 피스톤(40)이 설치된다. 상기 피스톤(40)은 상기 실린더보어(12)를 직선왕복가능하도록 설치되어, 왕복운동과정에서 (i) 상기 유입공(13) 및 유체챔버(32) 사이와 (ii) 상기 유체챔버(32) 및 상기 제2보어(12B) 사이를 선택적으로 연통시키는 역할을 한다. 이에 따라 작동유체가 상기 유입공(13)을 통해 상기 유체챔버(32)에 유입된 후에 상기 제2보어(12B)를 거쳐 토출공을 통해 외부로 토출될 수 있다.

보다 상세하게 설명하면, 도 3에서 보듯이, 상기 피스톤(40)은 피스톤몸체(41)와 상기 피스톤몸체(41) 보다 큰 직경을 갖는 단차부(42)로 구성된다. 상기 피스톤몸체(41)는 상기 피스톤(40)의 직선이동방향을 따라 길게 형성되고, 상기 단차부(42)는 상기 피스톤몸체(41)의 하단에 형성된다.

상기 단차부(42)는 상기 제1보어(12A)의 내주면과 대응되는 외경을 가지며, 상기 단차부(42)에는 상기 단차부(42)를 상기 피스톤(40)의 이동방향으로 관통하여 유입채널(43)이 형성된다. 그리고, 상기 유입채널(43)의 일단에는 상기 제1보어(12A)의 내주면을 향해 제1개폐공(44)이 관통되어 형성된다. 상기 제1개폐공(44)의 출구가 상기 유체챔버(32)에 위치하면, 상기 단차부(42)의 외면과 상기 유체챔버(32)의 내면 사이에 간격이 존재하므로 상기 유입채널(43) 내부의 작동유체는 유체챔버(32)로 배출될 수 있다.(도 5참조)

상기 피스톤몸체(41)의 중심에는 메인채널(45)이 형성된다. 상기 메인채널(45)은 상기 피스톤몸체(41)의 적어도 일부와, 상기 단차부(42)를 관통하여 형성된다. 즉, 도 3에서 보듯이, 상기 메인채널(45)의 일단은 상기 유체챔버(32)를 향해 개방되고, 타단은 제2개폐공(47)을 통해 제2보어(12B)를 향해 개구된다.

상기 제2개폐공(47)은 상기 메인채널(45)의 일단에 상기 제2보어(12B)를 향해 개구되어 형성되는데, 상기 피스톤몸체(41)의 외주면을 향해 방사상으로 다수개가 형성될 수 있다. 상기 피스톤몸체(41)가 상기 구획부(19)에 밀착되므로, 상기 제2개폐공(47)은 그 출구가 상기 구획부(19)를 향했을 때에는 막힌 상태가 되고(도 6참조), 상기 제2개폐공(47)의 출구가 상기 구획부(19)가 아닌 제2보어(12B)를 향했을 때에는 개방된다.(도 4참조)

한편, 상기 제2실린더블록(30)에는 완충부재(50)가 구비된다. 상기 완충부재(50)는 피스톤(40)의 일단과 마주보는 상기 유체챔버(32)의 바닥부에 구비되어 상기 피스톤(40)의 직선왕복과정에서 피스톤(40)의 일단과 충돌하는 부분으로, 탄성력있는 재질로 형성됨이 바람직하다.

구체적으로는, 상기 완충부재(50)는 고무, 실리콘 또는 우레탄 중 어느 하나의 재질로 만들어지고, 상기 완충부재(50)는 상기 유체챔버(32)의 바닥부 보다 상기 피스톤(40)을 향해 더 돌출되어 구비되어, 상기 피스톤(40)의 일단이 상기 유체챔버(32)의 바닥부를 타격하기에 앞서 상기 완충부재(50)와 충돌하게 된다.

즉, 상기 완충부재(50)가 피스톤(40)의 이동경로 상에 위치하여 피스톤(40)의 이동과정에서 피스톤(40)과 충돌함으로써, 충격을 완화하여 타격음을 줄여주게 된다.

상기 완충부재(50)는 원통형상의 완충몸체(51)와, 상기 완충몸체(51)의 내부에 형성된 관통홀(52)을 포함하여 형성되며, 상기 완충몸체(51)의 외주면에는 주름부(도면부호 미부여)가 형성된다. 상기 주름부는 상기 완충부재(50)가 상기 제2실린더블록(30)의 안착홈(35)에 보다 용이하게 삽입될 수 있도록 하고, 삽입된 상태에서 상기 안착홈(35)의 내주면과 밀착되는 면적을 줄여 충격을 보다 완화해주는 역할을 한다.

이하에서는 본 발명에 의한 진동발생장치의 작용을 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 4에서 보듯이, 제1실린더블록(10)의 유입공(13)을 통해 고압의 작동유체가 유입되면(화살표①), 작동유체는 피스톤(40)의 단차부(42) 상면(42A, 도 2 및 도 3 참조)을 가압하게 된다.(화살표②) 물론, 상기 작동유체는 상기 피스톤(40)의 단차부(42)에 형성된 유입채널(43) 내부로도 유입되지만, 상기 유입채널(43)의 일단에 형성된 제1개폐공(44)의 출구가 제1보어(12A)의 내주면에 막힌 상태이므로 이를 통과하지 못한다. 이에 따라 상기 작동유체는 피스톤(40)의 단차부(42) 상면(42A)을 가압하게 되고, 이에 따라 피스톤(40)은 제2실린더블록(30) 방향으로 후퇴하게 된다.

이와 같이, 작동유체에 의해 피스톤(40)의 단차부(42) 상면(42A)이 눌려, 피스톤(40)이 제2실린더블록(30) 방향으로 약간 후퇴한 모습이 도 5에 도시되어 있다. 이에 보듯이 상기 제1개폐공(44)의 출구는 아직 제1보어(12A)의 내주면에 막힌 상태이다.

그리고, 도 6에서 보듯이, 피스톤(40)이 제2실린더블록(30) 방향으로 보다 더 후퇴하면, 상기 피스톤(40)의 일단이 완충부재(50)를 타격하게 된다. 이 과정에서 진동발생장치는 진동을 발생시키게 되고, 진동을 외부에 전달하여 다양한 방식으로 진동을 활용할 수 있다.

상기 피스톤(40)이 상기 제2실린더블록(30)을 직접 타격하지 않고, 완충부재(50)를 타격함으로써 충격을 완화하여 타격음을 줄여주게 된다. 이에 따라 진동발생장치에 의한 소음이 상대적으로 줄어들 수 있다. 또한, 상기 피스톤(40)이 탄성력을 가진 완충부재(50)에 부딪혀 그 반발력으로 피스톤(40)이 다시 어느 정도 전진하게 되고, 이에 따라 피스톤(40)의 이동속도가 증가됨으로써 동일한 시간에 발생되는 진동수가 증가할 수 있다.

한편, 상기 피스톤(40)이 후퇴하면, 상기 제1개폐공(44)의 출구는 유체챔버(32)의 내주면를 향하게 되고, 제1개폐공(44)의 출구와 유체챔버(32)의 내주면 사이의 간격을 통해 작동유체가 이동할 수 있다.(화살표③)

그리고, 상기 피스톤(40)이 후퇴함으로써 상기 유체챔버(32)의 부피가 줄어들고 높은 압력 상태가 된다. 이 상태에서 고압의 작동유체가 계속 유체챔버(32)로 유입되면, 이번에는 작동유체가 상기 피스톤(40)의 저면을 가압하여 피스톤(40)이 전진하도록 가압하게 된다. 물론, 앞서 상기 피스톤(40)이 완충부재(50)에 부딪혀 그 반발력으로 어느 정도 전진한 상태이므로, 이와 같은 피스톤(40)의 전진이 보다 원활하게 이루어질 수 있다. 이와 같은 상태가 도 7에 도시되어 있다.

도 7에서 보듯이, 상기 피스톤(40)이 전진하면, 상기 피스톤(40)의 메인채널(45)의 일단에 구비된 제2개폐공(47)의 출구가 구획부(19)에 막혀 있던 상태(도 6참조)를 벗어나서, 제2보어(12B)를 향해 개구된다.

이에 따라 상기 작동유체는 상기 메인채널(45)을 통해 이동한 후에(화살표④), 상기 메인채널(45)의 일단에 구비된 제2개폐공(47)을 통해 제2보어(12B)로 배출된다.(화살표⑤) 그리고, 상기 작동유체는 상기 제2보어(12B)에 형성된 소음저감공간(15')을 통과하면서 소음을 줄이게 된다.

보다 구체적으로는 상기 제2보어(12B) 내부로 토출된 작동유체는 피스톤몸체(41)의 외면과 제2보어(12B)의 내면을 따라 이동하다가,(화살표⑤) 소음저감리브(15)의 위치까지 이르게 된다. 그리고, 상기 소음저감리브(15)의 선단과 피스톤몸체(41)의 외면 사이의 좁은 틈을 통해 이동하고,(화살표⑥) 상기 인접한 (화살표⑤) 사이의 비교적 넓은 소음저감공간(15')으로 이동된다. 이와 같이 상기 소음저감리브(15)의 선단과 피스톤몸체(41)의 외면 사이의 좁은 틈과 상대적으로 넓은 소음저감공간(15')을 반복적으로 이동하는 과정에서 작동유체의 소음이 저감된다.

상기 소음저감공간(15')을 통과한 작동유체는 제2보어(12B)에 형성된 연통채널(17)을 통과하여 배출챔버(22)로 이동된다. 마지막으로, 상기 배출챔버(22)의 작동유체는 토출공을 통해 외부로 토출되는데, 작동유체가 토출되는 방향이 피스톤(40)의 이동방향과 동일한 방향으로 형성되므로, 왕복운동하는 피스톤(40)에 의해 작동유체가 보다 원활하게 외부로 배출될 수 있다.

이렇게 되면, 상기 유체챔버(32)의 내부 압력은 다시 낮아지게 되고, 상기 유입공(13)을 통해 지속적으로 유입되는 고압의 작동유체에 의해 피스톤(40)이 다시 유체챔버(32)의 체적을 줄이는 방향으로 후진하게 된다.

이때, 상기 제1실린더블록(10)에 별개물인 배출블록(20)이 결합되어, 실린더보어(12)와 연결되는 배출챔버(22)가 충분히 큰 부피를 갖도록 형성될 수 있고, 이러한 큰 부피의 배출챔버(22)의 내부에는 잔압(殘壓)이 존재하여 피스톤(40)이 보다 빠르게 후퇴하도록 도와주게 된다. 이에 따라 진동발생장치의 진동수가 증가하게 된다.

그리고 이와 같은 과정이 반복되면서 상기 진동발생장치가 진동을 발생시키게 된다. 즉 상기 피스톤(40)의 직선왕복운동에 따라 피스톤(40)의 후단이 상기 완충부재(50)를 타격하면서 진동을 발생시키게 되는 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

상기한 실시례에서는 압축공기를 작동유체의 일례로 들어 설명하였으나, 상기 작동유체의 종류는 반드시 이에 한정되지는 않으며, 채널을 따라 흐를 수 있는 것이면 된다.

또한, 상기한 실시례에서 상기 완충부재(50)가 상기 제2실린더블록(30)에 구비된 것을 예로 들었으나, 상기 완충부재(50)는 상기 제2실린더블록(30)의 유체챔버(32) 바닥과 마주보는 피스톤(40)의 일단에 구비될 수도 있다.

그리고, 상기한 실시례에서는 배출블록(20)이 제1실린더블록(10)과 별개물로 구성되나, 상기 배출블록(20)은 상기 제1실린더블록(10)에 일체로 구성될 수도 있다.

10: 제1실린더블록 12: 실린더보어
13: 유입공 15': 소음저감공간
20: 배출블록 22: 배출챔버
30: 제2실린더블록 32: 유체챔버
40: 피스톤 41: 피스톤몸체
42: 단차부 43: 유입채널
44: 제1개폐공 45: 메인채널
47: 제2개폐공 50: 완충부재
51: 완충몸체 B1: 제1체결구
B2: 제2체결구 B3: 제3체결구

Claims (10)

1. 내부에 실린더보어가 형성되고 측면에는 작동유체가 유입되는 유입공이 형성되며 상기 실린더보어의 일단에는 상기 실린더보어의 길이방향으로 개구되어 상기 작동유체가 외부로 토출되는 토출공이 형성되는 제1실린더블록과,
   상기 제1실린더블록과 연결되어 상기 실린더보어의 일측을 차폐하고 상기 실린더보어와 연결되는 유체챔버가 내부에 형성되는 제2실린더블록과,
   상기 실린더보어 내부에서 상기 실린더보어의 길이방향으로 직선왕복운동 가능하게 설치되고 왕복운동과정에서 상기 유입공 및 유체챔버와 상기 유체챔버 및 상기 실린더보어 사이를 선택적으로 연통시켜 작동유체가 상기 유입공을 통해 상기 유체챔버에 유입된 후에 상기 실린더보어를 거쳐 상기 토출공을 통해 외부로 토출되도록 하는 피스톤과,
   서로 마주보는 상기 피스톤의 일단 또는 상기 유체챔버의 바닥부 중 적어도 어느 일측에 구비되어 상기 피스톤의 직선왕복운동 과정에서 상기 피스톤과 충돌하는 탄성재질의 완충부재를 포함하여 구성되고,
   상기 완충부재는 상기 유체챔버의 바닥부에 상기 피스톤을 향해 돌출되어 구비되는 진동발생장치.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 완충부재는 고무, 실리콘 또는 우레탄 중 어느 하나의 재질로 만들어지는 진동발생장치.
   
3. 제 1 항에 있어서, 상기 완충부재는 원통형상의 완충몸체와, 상기 완충몸체의 내부에 형성된 관통홀을 포함하여 형성됨을 특징으로 하는 진동발생장치.
   
4. 제 3 항에 있어서, 상기 완충부재의 완충몸체의 외주면에는 주름부가 형성됨을 특징으로 하는 진동발생장치.
   
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1실린더블록의 실린더보어는 상기 유체챔버와 연통되는 제1보어와, 구획부에 의해 상기 제1보어와 구획되고 내부에 소음저감공간이 형성되며 상기 토출공과 연통되는 제2보어를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 진동발생장치.
   
6. 제 5 항에 있어서, 상기 피스톤에는
   상기 유입공과 연통되고 상기 피스톤의 왕복운동 방향으로 연장되는 유입채널과,
   그 양단이 상기 유입채널 및 상기 유체챔버에 각각 연통되어 상기 유입공을 통해 유입된 작동유체를 유체챔버로 전달하는 제1개폐공과,
   상기 피스톤의 왕복운동 방향으로 연장되어 그 일단은 상기 유체챔버와 연통되는 메인채널과,
   상기 메인채널의 타단에 상기 피스톤몸체를 관통하도록 형성되어 상기 메인채널과 상기 제2보어 사이를 연통시키는 제2개폐공이 형성됨을 특징으로 하는 진동발생장치.
   
7. 제 6 항에 있어서, 상기 피스톤은
   상기 피스톤의 이동방향으로 연장되고 상기 구획부의 내주면과 대응되는 직경을 갖는 원통형상의 피스톤몸체와,
   상기 유체챔버를 향하는 피스톤몸체의 일단에 그 횡단면의 직경이 상기 피스톤몸체의 횡단면의 직경보다 커지도록 돌출되어 상기 실린더보어의 제1보어의 내주면에 대응되는 외주면을 갖고 상기 유입채널이 관통되어 형성되는 단차부를 포함하여 구성되고,
   상기 메인채널은 상기 단차부와 상기 피스톤몸체의 적어도 일부를 상기 피스톤의 이동방향으로 관통하여 형성되고,
   상기 제2개폐공은 상기 메인채널의 일단으로부터 상기 피스톤몸체를 관통하여 형성됨을 특징으로 하는 진동발생장치.
   
8. 제 5 항에 있어서, 상기 실린더보어의 제2보어에는 소음저감공간이 형성되고, 상기 소음저감공간은 상기 제2보어의 내주면에 상기 피스톤을 향해 돌출되는 다수개의 소음저감리브 사이사이에 형성됨을 특징으로 하는 진동발생장치.
   
9. 제 5 항에 있어서, 상기 제1실린더블록의 일측에는 배출블록이 연결되고, 상기 배출블록에는 상기 실린더보어의 제2보어와 연통되는 배출챔버가 형성되며, 상기 배출챔버의 일단에는 토출공이 형성됨을 특징으로 하는 진동발생장치.
   
10. 제 9 항에 있어서, 상기 토출공에는 제2체결구가 결합되고, 상기 제2체결구에는 미세한 기공이 형성되어 상기 배출챔버와 외부를 연통함을 특징으로 하는 진동발생장치.
    
    
    

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