KR101658170B1 - 공기압을 이용한 적층 실린더형 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기압을 이용한 적층 실린더형 구동장치에 관한 것으로써, 내부의 중심에 실린더 로드가 상하로 설치되는 실린더 몸체와, 상기 실린더 몸체의 내부를 상하로 적층되는 다수의 공간으로 구획하며 중심부에는 상기 실린더 로드가 기밀이 유지되면서 관통되고 대향된 양측에 외부와 상기 실린더 몸체 내부를 연통시키는 공기유입구와 공기배출구가 구비되는 다수의 격벽과, 상기 실린더 로드가 중심에 관통되어 고정되며 상기 격벽의 상부 또는 하부에 각각 위치하여 상기 격벽을 통해 유입되는 공압에 의해 상기 실린더 몸체의 내주면을 따라 상기 실린더 로드와 함께 승강되는 다수의 피스톤과, 상기 피스톤과 상기 피스톤에서 이격되며 상기 실린더 로드에 부싱을 통해 중심부가 관통 고정되는 스프링받이 사이에 설치되어 상기 피스톤의 하강 또는 승강에 따라 압축작용을 하는 스프링과, 상기 실린더 로드의 하단과 관로 개폐용 트림부가 구비된 바디 스템의 상단을 연결시켜주는 스템 커넥터가 포함된 구성과 관련된다.

Description

공기압을 이용한 적층 실린더형 구동장치{DRIVE UNIT FOR LAYER CYLINDER BY USING AN AIR PRESSURE}

본 발명은 공기압으로 제어되는 구동장치를 통해 유로의 흐름을 제어해주는 자동화 컨트롤밸브의 작동 요소인 구동장치에 관한 것이다.

공기압으로 구동되는 구동장치는 자동화 설비의 조절용 밸브와 체결되어 발전소 및 대형 플랜트에 설치되어 계통의 관로 내부로 흐르는 고온, 고압의 유체를 제어하기 위한 밸브 중의 하나로 유체의 유량, 압력, 온도 등을 제어할 뿐만 아니라 관로 개폐, 교축, 역지, 과압방지 등의 주요 기능을 수행한다.

이러한 공기압을 이용하는 구동장치는 압력용기의 제조방법에 따라 다이어프램형과 실린더형으로 구분될 수 있으며, 행정이송 방향에 따라 LINEAR TYPE, ROTARY TYPE으로 구분되며, 체결되는 자동 밸브 본체의 유형에 따라 글로브밸브, 게이트밸브, 버터플라이밸브, 볼밸브 등으로 구분된다.

공기압을 이용한 구동장치는 공기압의 신호를 구동장치에 그대로 사용할 수 있으며, 신뢰도가 높고, 저렴하게 보수가 용이하면서 방폭성을 구비하고 있는 장점을 가지고 있으며, 보조기기인 포지셔너를 장착할 경우 응답성을 빠르게 하면서 히스테리시스를 작게 하여 사용하는 경우가 많다.

한편, 종래의 실린더형 구동장치의 선행기술로는 국내 등록특허 10-0342060호 "밀봉력을 향상시킨 티이형 글로브밸브"를 통해 개시된 바 있다.

이러한 종래의 실린더형 구동장치는 실린더 내부로 인입되는 공기압에 의해 스프링이 압축되면서 피스톤이 이동되고, 그러한 피스톤과 함께 실린더 로드 및 바디 스템으로 연결되는 밸브 몸통부 트림부가 개방되어 있던 관로를 폐쇄하게 되며, 폐쇄된 관로를 다시 개방시킬 경우, 실린더 내부에 공기압을 배출시 압축되어 있던 스프링이 원상태로 복귀되거나 부속기기인 포지셔너를 사용하여 일정량의 공기압을 가함으로 원하는 행정거리 위치에 스톱되어 유량, 압력, 온도 등을 제어하게 되고, 피스톤과 함께 실린더 로드 및 바디 스템으로 연결되는 트림부가 폐쇄된 관로에서 분리됨으로써 관로가 개방된다.

그러나 종래의 실린더형 구동장치는 밸브의 사양에 따라 큰 힘의 실린더가 필요할 때 실린더의 단면적을 크게 하거나, 공기압을 높이거나, 전동밸브 또는 전동모토를 채용하는 방법 등을 사용하게 되는데, 실린더의 단면적을 크게 하거나, 다수개의 실린더를 사용하게 되면 밸브의 구동장치 자체가 대형화되어 설치공간의 제약을 받게 되면서 제작상의 문제점이 발생될 수 있고, 공기압을 높이는 방법은 경제성과 복잡한 기술력이 수반되어야 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 실린더형 구동장치의 실린더를 단면적 변화 없이 요구하는 큰 힘을 가지도록 구성함으로써, 제작성을 향상시키고, 고 사양이면서 소형화된 형태로 구동장치를 제공할 수 있도록 한 공기압을 이용한 적층 실린더형 구동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 실린더 내부에서 스프링과 접면되는 피스톤이 스프링의 압축 또는 원상태로 복귀 시 회전되려는 힘을 제어 하지 않고, 자율 회전되도록 구성된 공기압을 이용한 적층 실린더형 구동장치를 제공하는데 또 하나의 목적이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한될 필요는 없으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

바람직한 일 실시 예에 따른 본 발명은 내부의 중심에 실린더 로드가 상하로 설치되는 실린더 몸체와, 실린더 몸체의 내부를 상하로 적층되는 다수의 공간으로 구획하며 중심부에는 실린더 로드가 기밀이 유지되면서 관통되고 대향된 양측에 외부와 실린더 몸체 내부를 연통시키는 공기유입구와 공기배출구가 구비되는 다수의 격벽과, 실린더 로드가 중심에 관통되어 고정되며 격벽의 상부 또는 하부에 각각 위치하여 격벽을 통해 유입되는 공압에 의해 실린더 몸체의 내주면을 따라 실린더 로드와 함께 승강되는 다수의 피스톤과, 피스톤과 그러한 피스톤에서 이격되며 실린더 로드에 부싱을 통해 중심부가 관통 고정되는 스프링받이 사이에 설치되어 피스톤의 하강 또는 상승에 따라 압축작용을 하는 스프링과, 실린더 로드의 하단과 관로 개폐용 트림부가 구비된 바디 스템의 상단을 연결시켜주는 스템 커넥터를 포함한다.

더 바람직하게 실린더 로드는 다수로 분리 형성되어 축중심이 서로 일치하도록 서로 결합되며, 분리 형성된 각각의 실린더 로드는 다수의 피스톤에 개별적으로 각각 관통 고정된다.

더 바람직하게 스프링은 다수로 구성되며, 실린더 로드를 중심으로 일정한 간격을 유지하면서 동심원의 형태로 설치된다.

더욱 바람직하게 스프링의 대향된 상,하부와 접면되는 피스톤의 표면 및 스프링받이의 표면 중 어느 하나 또는 모두에는 슬립부재가 더 구비된다.

더욱 바람직하게 스프링의 대향된 상,하부와 접면되는 피스톤의 표면 및 스프링받이의 표면 중 어느 하나 또는 모두에는 스프링이 상,하부 일부분이 끼워져 유동이 방지될 수 있는 스프링 끼움홈이 더 구비된다.

더욱 바람직하게 스프링의 대향된 상,하부와 접면되는 피스톤의 표면 및 스프링받이의 표면 중 어느 하나 또는 모두에는 스프링이 상,하부가 다단의 단턱진 부위에 개별적으로 위치되어 유동이 방지될 수 있도록 구성된다.

더욱 바람직하게 스프링의 대향된 상,하부와 접면되는 피스톤의 표면 및 스프링받이의 표면 중 어느 하나에는 스프링의 상부 또는 하부 일부분이 끼워져 유동이 방지되는 스프링 끼움홈이 형성되고, 다른 하나에는 스프링의 하부 또는 상부가 다단의 단턱진 부위에 개별적으로 위치되어 유동이 방지되도록 구성된다.

더 바람직하게 스프링받이와 부싱은 베어링에 의해 연결되도록 구성된다.

더 바람직하게 스템 커넥터에는 실린더 로드를 수동으로 상하방향 승강시킬 수 있도록 수동작동부재가 더 구비된다.

더욱 바람직하게 수동작동부재는 스템 커넥터와 수평으로 연결되는 가이드와, 가이드와 수직방향으로 연결되는 랙기어와, 랙기어를 수직 상하방향으로 승강시키는 서로 치합된 다수의 피니언 기어와, 피니언 기어 중 어느 하나의 중심에 설치된 핸들이 포함된다.

더욱 바람직하게 가이드와 랙기어는 솔레노이드밸브의 ON/OFF에 따라 연결 및 분리가 선택적으로 이루어진다.

더욱 바람직하게 피니언 기어의 일측에는 피니언 기어외 회전을 제어할 수 있는 래칫이 구비된다.

더욱 바람직하게 핸들에는 회전을 제어하는 록장치가 구비된다.

본 발명은 컨트롤 밸브에 적용될 수 있는 구동장치의 구성을 실린더 내부에 복층의 구조를 가지는 격벽을 두고, 각 격벽의 상면 또는 저면에는 개별적으로 공급되는 에어를 통해 승강되는 피스톤을 각각 구비하여 구성함에 따라 실린더의 크기 변화 없이 큰 힘을 제공하는 실린더로 제작이 가능해져 구동장치의 제작성을 향상시키고, 제작원가를 절감시키며, 밸브의 소형화에 따라 설치시 공간의 활용을 극대화시킬 수 있는 효과를 가진다.

또한, 실린더 내부에서 스프링과 접면되는 피스톤의 표면에 스프링이 압축되거나 원상태로 복귀될 때 발생되는 회전력이 피스톤에 전달되는 것을 최소화할 수 있는 슬립부재를 설치함으로써, 스프링의 작동과정에서 발생되는 회전력이 피스톤으로 전달되어 실린더 로드의 축중심이 변화되는 현상을 효과적으로 해결할 수 있다.

아울러, 이와 같이 기재된 본 발명의 효과는 발명자가 인지하는지 여부와 무관하게 기재된 내용의 구성에 의해 당연히 발휘되게 되는 것이므로 상술한 효과는 기재된 내용에 따른 몇 가지 효과일 뿐 발명자가 파악한 또는 실재하는 모든 효과를 기재한 것이라 인정되어서는 안 된다.

또한, 본 발명의 효과는 명세서의 전체적인 기재에 의해서 추가로 파악되어야 할 것이며, 설사 명시적인 문장으로 기재되어 있지 않더라도 기재된 내용이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 명세서를 통해 그러한 효과가 있는 것으로 인정할 수 있는 효과라면 본 명세서에 기재된 효과로 보아야 할 것이다.

도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 실린더형 구동장치를 예시한 요부 단면도이다.
도 2 는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 실린더형 구동장치를 예시한 요부 단면도이다.
도 3 은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 실린더형 구동장치를 예시한 요부 단면도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 기재된 내용을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 기재된 내용의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 기재된 내용의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

우선, 본 발명에 따른 공기압을 이용한 적층 실린더형 구동장치는 실린더 로드를 구비하는 실린더 몸체와, 그러한 실린더 몸체의 내주면에 이격되어 적층되며 중심으로 실린더 로드가 관통되는 다수의 격벽과, 그러한 격벽에 의해 구획되는 실린더 몸체 각각의 공간에서 실린더 로드와 함께 상하로 승강되는 피스톤과, 어느 하나의 피스톤에 설치되어 피스톤의 승강에 따라 압축되는 스프링과, 상기 실린더 로드와 바디 스템을 연결시켜주는 스템 커넥터를 포함하는 구성요소로 크게 구분될 수 있으며, 이하, 각 구성요소에 대하여 예시된 도면을 통해 살펴보면 다음과 같다.

실린더 몸체(100)는,

도 1 에 예시된 바와 같이 후술되는 피스톤(300)이 내부에서 상하로 왕복운동을 하기 위한 공간을 제공하며, 속이 빈 원통체로 구성된다.

실린더 몸체(100)의 내부에는 그 중심부에 수직 상하방향으로 실린더 로드(110)가 설치되며, 이러한 실린더 로드(110)는 후술되는 격벽(200)에 이동 가능하게 관통되고, 피스톤(300)에는 관통된 상태에서 고정된다.

실린더 몸체(100)의 상부는 상부커버(120)에 의해 폐쇄된 상태를 유지하며, 실린더 로드(110)의 상단은 기밀이 유지되는 상태로 상부커버(120)를 관통하여 돌출된다.

실린더 몸체(100)의 하부는 하부커버(130)에 의해 폐쇄되며, 실린더 로드(110)의 하단은 기밀이 유지되는 상태로 하부커버(130)를 관통하여 후술되는 스템 커넥터(500)와 연결된다.

격벽(200)은,

전술한 실린더 몸체(100)의 내부에 설치되어 실린더 몸체(100)의 내부를 상하방향으로 수평하게 적층되는 다수의 공간으로 구획해준다.

격벽(200)은 하나 이상이 설치되어 실린더 몸체(100)의 내부를 2개 이상으로 구획할 수 있으며, 본 발명의 실시 예에서는 도 1 에서와 같이 2개의 격벽(200)을 사용하여 실린더 몸체(100)의 내부를 3개의 공간으로 구획한 것이다.

격벽(200)은 실린더 몸체(100)의 내부에 수평한 상태로 설치되며, 복수로 설치되는 격벽(200)의 이격되는 간격은 서로 동일할 수 있으며, 동일하지 않고 서로 다르게 구성될 수도 있다.

격벽(200)에는 외부에서 공급되는 공기가 내부를 거쳐 실린더 몸체(100)의 내부로 공급될 수 있도록 어느 한쪽에는 일방향으로 공기의 이동이 가능한 공기유입구(210)가 형성되고, 대향된 다른쪽에는 일방향으로 공기의 이동이 가능한 공기배출구(220)가 형성된다.

공기유입구(210)에 공기를 유입시에는 도면에는 도시되지 않은 포지셔너를 통해 압력이 조절되어 공급될 수 있다.

격벽(200)과 함께 전술한 상부커버(120)와 하부커버(130) 또한 공기유입구(121)(131) 및 공기배출구(122)(132)가 형성되는데, 도 1 과 같이 관로가 개방된 상태에서 폐쇄되는 방식인 경우에는 상부커버(120)에 공기유입구(121)만 형성되고, 하부커버(130)에 공기배출구(132)만 형성되며, 도 3 에서와 같이 관로가 폐쇄된 상태에서 개방되는 방식인 경우에는 상부커버(120)에 공기배출구(122)만 형성되고, 하부커버(130)에 공기유입구(131)만 형성된다.

이는 격벽(200) 또는 상부커버(120) 또는 하부커버(130)의 공기유입구(210)(121)(131)로 유입되는 공기에 의해 실린더 몸체(100)의 내부에 위치한 피스톤(300)이 승강되면 그러한 피스톤(300)의 승강에 따라 압축되려는 공기가 승강되는 피스톤(300)의 진행 방향으로 마주하는 다른 격벽(200) 또는 하부커버(130) 또는 상부커버(120)의 공기배출구(220)(122)(132)를 통해 배출되도록 하기 위함이다.

격벽(200)은 그 중심에 전술한 실린더 로드(110)가 기밀을 유지하는 상태로 관통된다.

피스톤(300)은,

전술한 격벽(200)을 통해 실린더 몸체(100)의 내부로 유입되는 공기에 의해 승강작용을 하게 되며, 전술한 격벽(200)에 의해 만들어지는 공간마다 위치하게 되고, 도 1 과 같이 관로가 개방된 상태에서 폐쇄되는 방식인 경우에는 피스톤(300)이 상부커버(120)와 각 격벽(200)의 하부에 위치하게 되며, 반대로 도 3 과 같이 관로가 폐쇄된 상태에서 개방되는 방식인 경우에는 피스톤(300)이 하부커버(130)와 각 격벽(200)의 상부에 위치하게 된다.

피스톤(300)의 외주면에는 실린더 몸체(100)의 내면과 기밀이 유지될 수 있도록 오링과 같은 기밀부재(도면부호 미표기)가 설치된다.

피스톤(300)의 중심에는 실린더 로드(110)가 관통된 상태에서 유동되지 않도록 고정되며, 피스톤(300)이 다수개로 구성됨에 따라 실린더 로드(110)와의 결합을 용이하게 할 수 있도록 피스톤(300)의 개수와 상응하여 다수개로 나뉘어져 구성되며, 나뉘어진 각각의 실린더 로드(110)는 각각의 피스톤(300)과 상응하여 결합되고, 각각의 실린더 로드(110)는 동일한 중심축을 유지하도록 서로 결합된다.

여기서, 다수개로 나뉘어져 구성되는 실린더 로드(110)의 결합방식은 어느 하나로 정해질 필요는 없으며, 일 예로 나사결방식이나 억지끼움방식 및 고정핀을 사용한 결합방식 등이 적용될 수 있다.

스프링(400)은,

전술한 피스톤(300) 중 최상단 또는 최하단에 위치되는 피스톤(300)에 설치되어 피스톤(300)의 상승 또는 하강에 따라 압축작용을 한다.

즉, 도 1 에서와 같이 관로가 개방된 상태에서 폐쇄되는 방식인 경우에는 다수의 피스톤(300) 중 최하단에 위치한 피스톤(300)에 설치되며, 반대로 도 2 에서와 같이 관로가 폐쇄된 상태에서 개방되는 방식인 경우에는 다수의 피스톤(300) 중 최상단에 위치한 피스톤(300)에 설치된다.

스프링(400)은 실린더 몸체(100)의 내부로 유입되는 공기의 압력에 의해 승강하게 되는 피스톤(300)을 통해 압축된 후 실린더 몸체(100)의 내부로 공기의 공급이 중지되면 압축된 피스톤(300)이 원상태로 복귀되면서 피스톤(300)을 원위치로 복귀시킨다.

여기서, 스프링(400)의 형상이나, 개수는 어느 하나로 정해질 필요 없이 다양하게 변형 실시 될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에서는 코일스프링의 형태로 구성되어 복수개가 설치된 것이며, 실린더 로드(110)가 중심이 되면서 서로 이격되어 감싸지는 작은 내경의 스프링과, 그러한 작은 내경의 스프링에 이격되어 감싸지는 중간 내경의 스프링과, 그러한 중간 내경의 스프링에 이격되어 감싸지는 큰 내경의 스프링으로 구성될 수 있다.

스프링(400)의 어느 한쪽은 피스톤(300)의 표면에 안착되며, 다른 한쪽은 피스톤(300)과 일정한 간격을 유지하고 있는 스프링받이(410)의 표면에 안착된다.

스프링(400)이 안착되는 피스톤(300)의 표면과 스프링받이(410)의 표면에는 어느 하나 또는 모두에 스프링(400)의 작동과정에서 스프링(400)의 위치가 이동되지 않도록 설치되는 스프링(400)의 개수와 상응하도록 요철 형태의 스프링 끼움홈(도면부호 미표기)이 마련될 수 있다.

스프링 끼움홈은 요철 형태로 한정되지 않고 각각의 스프링(400)과 접면하는 부위가 단차를 이루면서 서로 동일선상에 위치되지 않도록 다단의 단턱부로 구성될 수도 있으며, 이 밖에 다양한 실시 예로 변형될 수 있다.

아울러, 피스톤(300)의 표면이나 스프링받이(410)의 표면 및 스프링 끼움홈의 내부에는 스프링(400)의 비틀림이 피스톤(300)에 영향을 주지 않도록 슬립부재가 내재되어 구성될 수 있고, 다른 실시 예로 피스톤(300) 표면에 스프링 끼움홈을 형성하지 않고, 스프링의 한쪽과 다른 한쪽이 끼워지는 홈을 가지는 형태의 슬립부재를 구성하여 피스톤 표면에 직접 설치하여 구성할 수도 있다.

스프링받이(410)의 중심에는 실린더 로드(110)가 관통되는데, 스프링받이(410)와 실린더 로드(110)를 감싸는 부싱(도면부호 미표기)이 베어링(도면부호 미표기)을 통해 연결되도록 구성함으로써, 스프링(400)의 작동과정에서 스프링(400)의 영향을 받아 스프링받이(410)가 회전되더라도 실린더 로드(110)에 영향을 주게 되어 실린더 로드(110)의 축중심이 변형되는 것을 방지할 수 있다.

스프링(400)이 피스톤(300)과 스프링받이(410)에 설치되는 실시 예를 보면, 도 1 과 같이 관로가 개방된 상태에서 폐쇄되는 방식인 경우에는 스프링(400)의 상부는 피스톤(300) 중 최하단에 위치하는 피스톤(300) 저면에 안착되고, 스프링(400)의 하부는 최하단에 위치하는 피스톤(300)과 하향 이격된 스프링받이(410)의 상면에 안착된다.

반대로 도 3 과 같이 관로가 폐쇄된 상태에서 개방되는 방식인 경우에는 스프링(400)의 하부는 피스톤(300) 중 최상단에 위치하는 피스톤(300) 상면에 안착되고, 스프링(400)의 상부는 최상단에 위치하는 피스톤(300)과 상향 이격된 스프링받이(410)의 저면에 안착된다.

바디 스템(510)은,

도 1 및 도 3 에서와 같이 전술한 실린더 로드(110)와 연결되며, 하단에는 관로를 개폐할 수 있는 트림부(도면중 미도시)가 구비된다.

바디 스템(510)의 상단과 실린더 로드(110)의 하단은 스템 커넥터(500)를 통해 연결되며, 스템 커넥터(500)를 통해 실린더 로드(110)와 바디 스템(510)의 축중심은 동일하게 유지되어야 한다.

바디 스템(510)은 공압을 이용하여 피스톤(300)의 승강을 통해 실린더 로드(110)와 함께 자동으로 동작되게 구성할 수도 있지만, 사용자가 수동작동부재(600)를 이용하여 수동으로 동작되게 구성할 수도 있다.

바디 스템(510)과 피스톤(300)을 포함하는 실린더 로드(110)가 수동으로 동작되도록 하기 위한 수동작동부재(600)의 실시 예는 도 2 와 같다.

즉, 수동작동부재(600)는 스템 커넥터(500)에 수평으로 연결되는 가이드(600)와, 그러한 가이드(600)와 수직방향으로 연결되는 랙기어(620)와, 랙기어(620)에 치합되며 랙기어(620)를 상하방향으로 승강시키는 피니언 기어(630)와, 피니언 기어(630)를 회전시킬 수 있는 핸들(640)이 포함될 수 있다.

피니언 기어(630)는 단수 또는 복수가 치합되어 변속의 기능을 가지도록 구성될 수 있다.

수동작동부재(600)를 구성하는 가이드(600)와 랙기어(620)의 경우, 실린더 로드(110)를 수동으로 작동시키기 위해서는 가이드(600)와 랙기어(620)와 서로 연결된 상태로 유지되어야 하며, 만일 바디 스템(510)과 피스톤(300)을 포함하는 실린더 로드(110)가 공압에 의해 자동으로 작동될 때에는 가이드(600)와 랙기어(620)는 분리된 상태가 되어야 한다.

가이드(600)와 랙기어(620)의 선택적으로 연결 또는 분리되는 구성은 다양한 방식이 적용될 수 있으며, 일 예로는 전기신호에 따라 온/오프되는 솔레노이드밸브(도면중 미도시)를 이용하여 가이드(600)와 랙기어(620)가 선택적으로 연결 및 분리되도록 구성될 수도 있다.

이와 같이 구성되는 공기압을 이용한 적층 실린더형 구동장치의 작동과정을 간략하게 설명하면 다음과 같다.

우선, 구동장치는 관로가 개방된 상태에서 폐쇄되는 방식과, 관로가 폐쇄된 상태에서 개방되는 방식으로 구분될 수 있으며, 그러한 방식에 따라 피스톤(300)을 압축해주는 스프링(400)의 위치는 달라지게 된다.

즉, 도 1 에 예시한 바와 같이 관로가 개방된 상태에서 폐쇄되는 방식의 구동장치인 경우는, 스프링(400)이 다수의 피스톤(300) 중 최하단에 위치한 피스톤(300) 저면에 설치되며, 상부커버(120) 및 격벽(200)의 공기유입구(121)(210)를 통해 공기가 유입되어 실린더 몸체(100)의 내부로 이동되면 상부커버(120) 및 격벽(200)의 하부에 위치한 피스톤(300)이 하강되고, 피스톤(300)의 하강에 의해 압축되려는 공기는 공기유입구(121)(210)가 구비된 상부커버(120) 및 격벽(200)과 대향된 아래쪽 격벽(200) 및 하부커버(130)의 공기배출구(220)(132)로 배출된다.

이때, 스프링받이(410)가 고정된 상태에서 최하단에 위치한 피스톤(300)의 하강에 의해 스프링(400)은 압축된다.

피스톤(300)의 하강은 곧 피스톤(300)과 연결된 실린더 로드(110)를 이동시키게 되고, 실린더 로드(110)와 스템 커넥터(500)로 연결되어 있는 바디 스템(510)을 하강시킴에 따라 바디 스템(510)에 설치된 트림부가 관로를 폐쇄하게 된다.

이후, 관로를 다시 개방시킬 경우, 공기유입구(210)(121)로 유입되는 공기의 공급을 중단시키면 이전에 압축되어 있던 스프링(400)이 원상태로 복귀하게 되면서 피스톤(300)과 실린더 로드(110)는 상승하게 되고, 실린더 로드(110)와 스템 커넥터(500)로 연결되어 있는 바디 스템(510)의 상승에 따라 관로를 폐쇄하고 있던 바디 스템(510)의 트림부는 상향 이동되어 관로가 개방된다.

한편, 구동장치를 이용하여 관로를 개폐함에 있어서, 자동 또는 수동으로 계폐조작이 가능하도록 구성될 경우에는 도 2 에 예시한 바와 같이 스템 커넥터(500)의 일측으로 수동작동부재(600)가 더 구비될 수 있다.

구동장치를 수동으로 조작하는 경우, 실린더 몸체(100)의 내부로 공기의 유입은 없는 상태에서 수동작동부재(600)의 핸들(640)을 회전시키게 되면 핸들(640)의 축과 연결된 다수의 피니언 기어(620)가 회전되면서 랙기어(620)를 하향 이동시키게 되고, 랙기어(620)와 연결되어 있는 가이드(600) 또한 함께 하향 이동된다.

여기서, 가이드(600)와 랙기어(620)는 항시 연결되지 않고, 구동장치를 수동으로 조작하는 경우에만 연결된다.

랙기어(620)와 가이드(600)의 하향 이동에 따라 가이드(600)와 연결된 스템 커넥터(500) 또한 하향 이동되고, 스템 커넥터(500)의 상,하로 연결된 실린더 로드(110)와 바디 스템(510) 또한 하향 이동되며, 실린더 로드(110)에 연결된 피스톤(300)의 하향 이동에 따라 스프링(400)은 압축된 상태가 되며, 바디 스템(510)의 트림부는 관로를 폐쇄하게 된다.

트림부의 하강에 따라 관로가 폐쇄된 상태를 계속 유지하기 위해서는 압축된 스프링(400)의 복귀하려는 힘을 제어할 필요가 있다. 따라서 피니언 기어(630)의 일측에 피니언 기어(630)의 회전을 방지할 수 있는 래칫 등의 수단을 두거나 핸들(640)의 일측에 핸들(640)의 불필요한 회전을 방지할 수 있는 록장치 등이 구비될 수 있다.

아울러, 하강한 트림부에 의해 관로가 폐쇄된 상태에서 개방이 필요한 경우에는 핸들(640)을 역회전시키면 피니언기어(630)의 반대 회전을 통해 실린더 로드(110)와 바디 스템(510)이 원상태로 승강되고, 이에 따라 바디 스템(510)의 트림부가 상향 이동되어 관로는 개방된다.

한편, 도 3 에 예시한 바와 같이 관로가 폐쇄된 상태에서 개방되는 방식의 구동장치는 스프링(400)이 다수의 피스톤(300) 중 최 상단에 위치한 피스톤(300)의 상부에 설치되며, 하부커버(130) 및 격벽(200)의 공기유입구(131)(210)를 통해 공기가 유입되어 실린더 몸체(100)의 내부로 이동되면 하부커버(130) 및 격벽(200)의 상부에 위치한 피스톤(300)을 상승시키게 되며, 피스톤(300)의 상승에 의해 압축되려는 공기는 공기유입구(131)(210)가 구비된 하부커버(130) 및 격벽(200)과 대향된 위쪽 격벽(200) 및 상부커버(120)의 공기배출구(220)(122)로 배출된다.

이때, 스프링받이(410)가 고정된 상태에서 최상단에 위치한 피스톤(300)에 의해 스프링(400)은 압축된다.

피스톤(300)의 상승은 곧 피스톤(300)과 연결된 실린더 로드(110)를 이동시키게 되고, 실린더 로드(110)와 스템 커넥터(500)로 연결되어 있는 바디 스템(510)을 함께 상승시킴에 따라 관로를 폐쇄하고 있던 바디 스템(510)의 트림부가 상향 이동되어 관로가 개방된다.

이후 관로를 다시 폐쇄시킬 경우, 공기유입구(131)(210)로 유입되는 공기의 공급을 중단시키면 압축되어 있던 스프링(400)이 원상태로 복귀하게 되면서 피스톤(300)과 실린더 로드(110)가 함께 하강하게 되고, 실린더 로드(110)와 스템 커넥터(500)로 연결되어 있는 바디 스템(510)의 하강에 따라 바디 스템(510)에 설치된 트림부가 관로를 폐쇄하게 된다.

이와 같이 관로가 폐쇄된 상태에서 개방되는 방식의 구동장치 또한 위에서 언급한 수동작동부재(600)가 적용될 수 있으며, 수동작동부재(600)에 관한 구성 및 작용은 전술한 설명과 중복되므로 생락한다.

이상에서와 같이 기재된 내용의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관한 설명을 하였으나, 기재된 내용의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 기재된 내용의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 : 실린더 몸체 110 : 실린더 로드
120 : 상부커버 121 : 공기유입구
122 : 공기배출구 130 : 하부커버
131 : 공기유입구 132 : 공기배출구
200 : 격벽 210 : 공기유입구
220 : 공기배출구 300 : 피스톤
400 : 스프링 410 : 스프링받이
500 : 스템 커넥터 510 : 바디 스템
600 : 수동작동부재 610 : 가이드
620 : 랙기어 630 : 피니언 기어
640 : 핸들

Claims (13)

1. 내부의 중심에 실린더 로드가 상하로 설치되는 실린더 몸체;
   상기 실린더 몸체의 내부를 상하로 적층되는 다수의 공간으로 구획하며, 중심부에는 상기 실린더 로드가 기밀이 유지되면서 관통되고, 대향된 양측에 외부와 상기 실린더 몸체 내부를 연통시키는 공기유입구와 공기배출구가 구비되는 다수의 격벽;
   상기 실린더 로드가 중심에 관통되어 고정되며, 상기 격벽의 상부 또는 하부에 각각 위치하여 상기 격벽을 통해 유입되는 공압에 의해 상기 실린더 몸체의 내주면을 따라 상기 실린더 로드와 함께 승강되는 다수의 피스톤;
   상기 피스톤 및 상기 피스톤으로부터 이격되며 상기 실린더 로드에 부싱을 통해 중심부가 관통 고정되는 스프링받이 사이에 설치되어 상기 피스톤의 하강 또는 승강에 따라 압축작용을 하는 스프링; 및
   상기 실린더 로드의 하단과 관로 개폐용 트림부가 구비된 바디 스템의 상단을 연결시켜주는 스템 커넥터가 포함되며,
   상기 스템 커넥터에는 상기 실린더 로드를 수동으로 상하방향 승강시킬 수 있도록 수동작동부재를 구비하되, 상기 수동작동부재는 상기 스템 커넥터와 수평으로 연결되는 가이드와, 상기 가이드와 수직방향으로 연결되는 랙기어와, 상기 랙기어를 수직 상하방향으로 승강시키는 서로 치합된 다수의 피니언 기어와, 상기 피니언 기어 중 어느 하나의 중심에 설치된 핸들이 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 공기압을 이용한 적층 실린더형 구동장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 실린더 로드는,
   다수로 분리 형성되어 축중심이 서로 일치하도록 서로 결합되며, 분리 형성된 각각의 실린더 로드는 상기 다수의 피스톤에 개별적으로 각각 관통 고정되는 것을 특징으로 하는 공기압을 이용한 적층 실린더형 구동장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 스프링은 다수로 구성되며, 상기 실린더 로드를 중심으로 일정한 간격을 유지하면서 동심원의 형태로 설치되는 것을 특징으로 하는 공기압을 이용한 적층 실린더형 구동장치.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 스프링의 대향된 상,하부와 접면되는 상기 피스톤의 표면 및 스프링받이의 표면 중 어느 하나 또는 모두에는 슬립부재가 더 구비된 것을 특징으로 하는 공기압을 이용한 적층 실린더형 구동장치.
5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 스프링의 대향된 상,하부와 접면되는 상기 피스톤의 표면 및 스프링받이의 표면 중 어느 하나 또는 모두에는 상기 스프링이 상,하부 일부분이 끼워져 유동이 방지될 수 있는 스프링 끼움홈이 더 구비된 것을 특징으로 하는 공기압을 이용한 적층 실린더형 구동장치.
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 스프링의 대향된 상,하부와 접면되는 상기 피스톤의 표면 및 스프링받이의 표면 중 어느 하나 또는 모두에는 상기 스프링이 상,하부가 다단의 단턱진 부위에 개별적으로 위치되어 유동이 방지될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 공기압을 이용한 적층 실린더형 구동장치.
7. 제 3 항에 있어서,
   상기 스프링의 대향된 상,하부와 접면되는 상기 피스톤의 표면 및 스프링받이의 표면 중 어느 하나에는 상기 스프링의 상부 또는 하부 일부분이 끼워져 유동이 방지되는 스프링 끼움홈이 형성되고, 다른 하나에는 상기 스프링의 하부 또는 상부가 다단의 단턱진 부위에 개별적으로 위치되어 유동이 방지되도록 구성된 것을 특징으로 하는 공기압을 이용한 적층 실린더형 구동장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 스프링받이와 부싱은 베어링에 의해 연결되도록 구성된 것을 특징으로 하는 공기압을 이용한 적층 실린더형 구동장치.
9. 삭제
10. 삭제
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드와 상기 랙기어는 솔레노이드밸브의 ON/OFF에 따라 연결 및 분리가 선택적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기압을 이용한 적층 실린더형 구동장치.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 피니언 기어의 일측에는 상기 피니언 기어의 회전을 제어하기 위한 래칫이 구비되는 것을 것을 특징으로 하는 공기압을 이용한 적층 실린더형 구동장치.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 핸들의 일측에는 상기 핸들의 회전을 제어하기 위한 록장치가 구비되는 것을 특징으로 하는 공기압을 이용한 적층 실린더형 구동장치.
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

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