KR101687244B1 - 직선 및 회전 구동용 이중실린더 - Google Patents

직선 및 회전 구동용 이중실린더 Download PDF

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고광식
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Abstract

본 발명은 직선 및 회전 구동용 이중실린더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실린더의 직선 동작용 제1로드의 축공에 회전 동작용 제2로드를 관통 설치하되, 제2로드의 회전 구동원을 제1로드의 직선 왕복 구동원과 동일한 요소로 사용할 수 있도록 하는 직선 및 회전 구동용 이중실린더를 제공할 목적으로, 내부에 공간이 형성되고 일정 길이를 가지며 양측 단부에 공압 또는 유압 장치와 연결되는 제1연결구 및 제2연결구가 구비된 제1실린더(31)와, 상기 제1실린더 내부 공간에서 제1연결구 및 제2연결구로 선택 유입되는 공압 또는 유압에 의해 왕복 이동 가능하게 마련된 제1피스톤(310)과, 상기 제1피스톤과 일체로 연결되고 제1실린더의 길이 방향으로 관통하여 직선 왕복 이동 가능하며 길이 방향의 중심 축에 축홀이 형성된 제1로드(32)와, 상기 축홀을 관통하여 설치된 제2로드(34)와, 상기 제1로드의 일측 단부에 고정되고 양측 단부에 공압 또는 유압 장치와 연결되는 제3연결구 및 제4연결구가 구비된 제2실린더(35)와, 상기 제2실린더 내에서 상기 제2로드의 단부와 연결되어 제2로드를 정회전 또는 역회전 가능하게 하는 회전 수단을 포함하는 직선 및 회전 구동용 이중실린더가 제공된다.

Description

직선 및 회전 구동용 이중실린더{Double cylinder for linear and rotary motion}
본 발명은 이중실린더 장치에 관한 것으로, 특히 실린더에 의해 직선 구동하는 로드의 중심 축공에 회전 가능한 또 다른 로드가 장착되어 직선 구동과 회전 구동이 동시에 이루어질 수 있도록 하는 직선 및 회전 구동용 이중실린더에 관한 것이다.
일반적으로 실린더는 공압 또는 유압장치와 연결되고 그 내부에 왕복 이동 가능하게 된 피스톤이 설치되며 공압이나 유압에 의해 피스톤이 실린더 내에서 슬라이드 이동하면 작동 로드가 직선 왕복 이동을 가능하게 하는 장치이다.
그러나 이러한 장치는 단순히 직선 왕복 이동만 할 수 있으므로 예를 들어 회전 운동을 병행할 필요가 있는 경우, 실린더와 별도로 회전 장치를 설치해야 하므로 구조가 복잡하고 설치 공간상 제약이 따르는 문제점이 있다.
이와 관련된 선행기술로서 한국 등록실용신안공보 제 20-0462549호(특허문헌 1)에서는 에어실린더 작동로드가 에어실린더에서 축방향으로 승강가능하게 구성되어 있고 작동로드 중심부로 회전축이 장치되어 작동로드가 하강된 지점에 있을 때 회전축을 회전시킬 수 있으며, 회전작동이 종료되면 다시 원위치로 상승시킬 수 있도록 구성하여 상하운동 및 회전운동이 반복적으로 이루어질 수 있게 구성한 에어실린더가 제안된 바 있다.
그러나 특허문헌 1과 같은 선행기술의 경우 작동 로드의 중심부를 관통한 회전축을 회전시키기 위하여, 회전기어, 회전판, 크랭크판, 수직연결봉 등으로 이루어지는 회전축 회전장치와, 지지판에 부착되어 상기 회전기어에 접촉하는 작동모터 등을 설치해야 하므로 구조가 복잡할 뿐만 아니라, 무엇보다도 상하(직선) 운동을 위해서는 에어 압축장치를 사용하는 반면에 회전 운동을 위해서는 전기로 구동하는 작동모터를 사용하는 불합리한 구조로 이루어져 있다.
그로 인해 에어 작동 장치와 전기 모터 장치를 따로 구비해야 하므로 비용 증가와 함께 설치 공간이 비대하고, 또한 에어 실린더 장치 일측에 작동 모터가 장착됨에 따라 작동 모터 및 그에 수반되는 각종 기어 장치의 추가로 전체 중량이 증가하게 되어 그것을 지지하는 지지포스트의 대형화로 인해 설비비용이 과다하게 소요되고 유지 관리가 어렵다는 문제점이 있다.
1. 한국 등록실용신안공보 제 20-0462549호(2012.9.14 공고)
상기 종래 기술이 내포한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 실린더의 직선 동작용 제1로드의 축공에 회전 동작용 제2로드를 관통 설치하되, 제2로드의 회전 구동원을 제1로드의 직선 왕복 구동원과 동일한 요소로 사용할 수 있도록 하는 직선 및 회전 구동용 이중실린더를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내부에 공간이 형성되고 일정 길이를 가지며 양측 단부에 공압 또는 유압 장치와 연결되는 제1연결구 및 제2연결구가 구비된 제1실린더(31)와, 상기 제1실린더 내부 공간에서 제1연결구 및 제2연결구로 선택 유입되는 공압 또는 유압에 의해 왕복 이동 가능하게 마련된 제1피스톤(310)과, 상기 제1피스톤과 일체로 연결되고 제1실린더의 길이 방향으로 관통하여 직선 왕복 이동 가능하며 길이 방향의 중심 축에 축홀이 형성된 제1로드(32)와, 상기 축홀을 관통하여 설치된 제2로드(34)와, 상기 제1로드의 일측 단부에 고정되고 양측 단부에 공압 또는 유압 장치와 연결되는 제3연결구 및 제4연결구가 구비된 제2실린더(35)와, 상기 제2실린더 내에서 상기 제2로드의 단부와 연결되어 제2로드를 정회전 또는 역회전 가능하게 하는 회전 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시 예로서, 상기 회전 수단은, 상기 제2실린더 내부 공간에서 제3연결구 및 제4연결구로 선택 유입되는 공압 또는 유압에 의해 왕복 이동 가능하게 마련된 제2피스톤(350)과, 상기 제2피스톤의 직선 왕복 구동을 회전 구동으로 전환하여 상기 제2로드를 회전 가능하게 하는 기어장치로 이루어진 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직한 실시 예로서, 상기 제1연결구와 제2연결구는 제1솔레노이드(41)와 연결되고, 상기 제3연결구와 제4연결구는 제2솔레노이드(42)와 연결되며, 상기 제1솔레노이드 및 제2솔레노이드는 공동의 공압 또는 유압 장치와 연결되어 하나의 구동원으로 동작 가능하게 된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 하나의 실린더 내에서 제1로드의 직선 왕복 구동과 함께 제1로드의 축공에 삽입된 제2로드가 회전 구동이 가능하므로 직선 운동과 회전 운동이 동시에 필요로 하는 장치로의 적용이 가능하고, 또한 직선 왕복 구동원과 회전 구동원이 동일한 요소이므로 구조가 간단하고 설치 공간이 적으며 중량의 증가를 방지할 수 있으므로 공간 활용성이 우수하면서도 설치 비용을 절감할 수 있음은 물론 유지 관리가 용이한 효과를 수반한다.
도 1은 본 발명에 따른 직선 및 회전 구동용 이중실린더의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 직선 및 회전 구동용 이중실린더의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 직선 및 회전 구동용 이중실린더의 직선 구동 상태를 보인 단면도.
도 4는 도 2의 A-A선의 단면도로서 회전 구동 상태를 보인 도면.
도 5는 본 발명에 따른 직선 및 회전 구동용 이중실린더의 일 사용 상태를 보인 부분 확대 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 직선 및 회전 구동용 이중실린더의 일 사용 상태를 보인 전체 구성도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 보인 첨부의 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 첨부된 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 실시예이므로 본 발명을 한정하는 것으로 의도되지 않으며, 또한 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 기술이거나 용이하게 도출되는 정도의 기술에 대해서는 그에 관한 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 직선 및 회전 구동용 이중실린더의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 직선 및 회전 구동용 이중실린더의 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 직선 및 회전 구동용 이중실린더의 직선 구동 상태를 보인 단면도이며, 도 4는 도 2의 A-A선의 단면도로서 회전 구동 상태를 보인 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하는 바와 같이 본 발명의 이중 실린더는, 내부에 공간이 형성되고 일정 길이를 가지며 양측 단부에 제1연결구(411) 및 제2연결구(412)가 구비된 제1실린더(31)와,
상기 제1실린더(31) 내부 공간에서 왕복 이동 가능하게 마련된 제1피스톤(310)과,
상기 제1피스톤(310)과 일체로 연결되고 제1실린더(31)의 길이 방향으로 관통하여 직선 왕복 이동 가능하게 된 제1로드(32)와,
상기 제1로드(32)의 중심에 축홀(33)이 형성되고, 상기 축홀(33) 관통하여 설치된 제2로드(34)와,
상기 제1로드(32)의 일측 단부에 고정되고 양측 단부에 제3연결구(421) 및 제4연결구(422)가 구비된 제2실린더(35)와,
상기 제2실린더(35) 내에서 상기 제2로드(34)의 단부와 연결되어 제2로드(34)를 정회전 또는 역회전 가능하게 하는 회전 수단을 포함하여 이루어진다.
더욱 구체적으로 상기 제2실린더(35) 내에 마련된 회전 수단은,
상기 제2실린더(35) 내부 공간에서 상기 제3연결구(421) 및 제4연결구(422)로 선택 유입되는 공압 또는 유압에 의해 왕복 이동 가능하게 마련된 제2피스톤(350)과,
상기 제2피스톤(350)의 직선 왕복 구동을 회전 구동으로 전환하여 상기 제2로드(34)를 회전 가능하게 하는 기어장치를 포함하여 구성된다.
상기 제2실린더(35) 내의 기어장치는 제2피스톤(350)에 구비된 랙(rack)(351)과, 상기 제2로드(34)의 단부에 설치된 피니언(pinion)(340)으로 선택될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 제2피스톤(350)의 직선 왕복 이동을 제2로드(34)의 회전 동작으로 전환할 수 있는 것이면, 직선 왕복 이동 길이에 대한 제2로드(34)의 회전 수 등을 고려하여 다른 형태의 기어 장치가 적용될 수도 있다.
상기 제1연결구(411) 및 제2연결구(412)는 공압 또는 유압 장치와 연결되어서 제1연결구(411) 및 제2연결구(412) 중 어느 하나에 공압이나 유압이 공급되어 상기 제1피스톤(310)을 왕복 이동시킨다.
또한 상기 제3연결구(421) 및 제4연결구(422)는 공압 또는 유압 장치와 연결되어서 제3연결구(421) 및 제4연결구(422) 중 어느 하나에 공압이나 유압이 공급되어 상기 제2피스톤(350)을 왕복 이동시킨다.
바람직한 예로서, 상기 제1연결구(411)와 제2연결구(412)는 제1솔레노이드(41)와 연결되고, 상기 제3연결구(421)와 제4연결구(422)는 제2솔레노이드(42)와 연결되며, 상기 제1솔레노이드(41) 및 제2솔레노이드(42)는 공동의 공압 또는 유압 장치와 연결되어 하나의 구동원에 의해서 제1실린더(31) 및 제2실린더(35)를 구동시킬 수 있도록 한다.
이하, 상기 제1실린더(31) 및 제2실린더(35)의 작용에 관하여 설명한다.
도 3의 (a)와 같이 제1실린더(31)의 제2연결구(412)로 공압 또는 유압이 공급되면 제1피스톤(310)이 제1실린더(31) 내에서 상승 이동하고, 제1피스톤(310)의 상승과 연동하여 제1로드(32) 및 제2로드(34)가 동반 상승 이동한다.
반대로, 도 3의 (b)와 같이 제1실린더(31)의 제1연결구(411)로 공압 또는 유압이 공급되면 제1피스톤(310)이 제1실린더(31) 내에서 하강 이동하고, 제1피스톤(310)의 하강과 연동하여 제1로드(32) 및 제2로드(34)가 동반 하강한다.
이와 같이 제1솔레노이드(41)의 공압 또는 유압 공급 방향에 따라 제1로드(32) 및 제2로드(34)는 직선 왕복 이동이 가능하다.
도 4를 참조하는 바와 같이 제2피스톤(350)은 제2실린더(35) 내에서 왕복 이동 가능하게 되고, 제2로드(34)의 단부에 축설된 피니언(340)은 제2실린더(35)의 가운데 부분에서 회전 가능하게 축설되어 있다.
이에 따라 도 4의 (a)와 같이 제2실린더(35)의 제4연결구(422)로 공압 또는 유압이 공급되면 제2피스톤(350)이 제2실린더(35) 내에서 좌측으로 이동하고, 제2피스톤(350)의 좌향 이동과 연동하여 랙(351)과 맞물려 있는 피니언(340)은 반시계 방향으로 회전하여 제2로드(34)를 회전시킨다. 물론, 상기 제1로드(32)의 단부는 제2실린더(35)와 고정되어 있으므로 제2로드(34)의 회전 구동에 영향을 받지 않는다. 즉 제1로드(32)는 회전하지 않는다.
반대로, 도 4의 (b)와 같이 제2실린더(35)의 제3연결구(421)로 공압 또는 유압이 공급되면 제2피스톤(350)이 제2실린더(35) 내에서 우측으로 이동하고, 제2피스톤(350)의 우향 이동과 연동하여 랙(351)과 맞물려 있는 피니언(340)은 시계 방향으로 회전하여 제2로드(34)를 역회전시킨다.
이와 같이 제2솔레노이드(42)의 공압 또는 유압 공급 방향에 따라 제1로드(32)의 축홀(33)을 관통한 제2로드(34)는 회전 구동이 가능하다.
도 5는 본 발명에 따른 직선 및 회전 구동용 이중실린더의 일 사용 상태를 보인 부분 확대 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 직선 및 회전 구동용 이중실린더의 일 사용 상태를 보인 전체 구성도이다.
도 5를 참조하는 바와 같이 상기 제1로드(32)의 자유측 단부에는 칼날 형태로 판상의 제1커터(36)가 구비될 수 있고, 또한 상기 제2로드(34)의 자유측 단부에는 상기 제1커터(36)의 가운데에 형성된 반원형 홈에 배치되고 반원 형태로 이루어진 제2커터(37)가 구비될 수 있으며, 이때 상기 제1커터(36) 및 제2커터(37)의 하단은 동일 수평선상에 놓인다.
이 경우 제1커터(36)는 제1로드(32)에 고정된 상태이지만, 제2커터(37)는 제2로드(34)를 축으로 하여 정회전 또는 역회전이 가능하다.
따라서, 도 6을 참조하는 바와 같이 본 발명의 이중실린더, 즉 제1실린더(31), 제1피스톤(310), 제1로드(32), 제2로드(34), 제2실린더(35), 회전 수단, 제1커터(36) 및 제2커터(37)가 상하 대칭하게 배치한 경우 가운데에 위치한 과실(미도시)의 과육과 씨를 상하 방향에서 각각 절반씩 절단하는 용도로 사용할 수 있다.
즉, 제1로드(32)의 직선 동작에 의해 제1커터(36)가 과실의 과육을 상하 방향에서 각각 반으로 절단 가능하고, 이후 제2로드(34)의 회전 구동에 의해 제2커터(37)가 씨 주변을 상하 방향에서 각각 절반씩 커팅할 수 있는 것이다.
물론 본 발명의 이중 실린더는 과실의 커팅에만 적용될 수 있는 것은 아니며, 직선 왕복 이동과 회전 구동을 동시에 사용할 수 있는 기타 다른 장치로의 적용도 가능하다는 것을 이해해야 한다.
이상의 설명은 비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 그러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허청구범위에 속함은 자명하다.
31: 제1실린더 32: 제1로드
33: 축홀 34: 제2로드
35: 제2실린더 36: 제1커터
37: 제2커터
41: 제1솔레노이드
42: 제2솔레노이드
310: 제1피스톤 340: 피니언(pinion)
350: 제2피스톤 351: 랙(rack)
411: 제1연결구 412: 제2연결구
421: 제연결구 422: 제4연결구

Claims (5)

  1. 내부에 공간이 형성되고 일정 길이를 가지며 양측 단부에 공압 또는 유압 장치와 연결되는 제1연결구 및 제2연결구가 구비된 제1실린더(31)와,
    상기 제1실린더 내부 공간에서 제1연결구 및 제2연결구로 선택 유입되는 공압 또는 유압에 의해 왕복 이동 가능하게 마련된 제1피스톤(310)과,
    상기 제1피스톤과 일체로 연결되고 제1실린더의 길이 방향으로 관통하여 직선 왕복 이동 가능하며 길이 방향의 중심 축에 축홀이 형성된 제1로드(32)와,
    상기 축홀을 관통하여 설치된 제2로드(34)와,
    상기 제1로드의 일측 단부에 고정되고 양측 단부에 공압 또는 유압 장치와 연결되는 제3연결구 및 제4연결구가 구비된 제2실린더(35)와,
    상기 제2실린더 내에서 상기 제2로드의 단부와 연결되어 제2로드를 정회전 또는 역회전 가능하게 하는 회전 수단과,
    상기 제1로드의 자유 단부에 구비되고 판상의 칼날 형태이며 가운데에 반원형 홈이 형성된 제1커터(36)와,
    제2로드의 자유 단부에 구비되고 상기 제1커터의 반원형 홈에 배치되며 하단이 상기 제1커터의 하단과 동일 수평선상에 놓인 반원 형태의 제2커터를 포함하되,
    상기 제1실린더, 제1피스톤, 제1로드, 제2로드, 제2실린더, 회전 수단, 제1커터 및 제2커터가 상하 대칭으로 배치됨으로써
    상기 제1로드의 직선 동작에 의해 제1커터가 과실의 과육을 상하 방향에서 각각 반으로 절단 가능하고, 상기 제2로드의 회전 구동에 의해 제2커터가 씨의 주변을 상하 방향에서 각각 절반씩 커팅 가능하게 된 것을 특징으로 하는 직선 및 회전 구동용 이중실린더.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 회전 수단은,
    상기 제2실린더 내부 공간에서 제3연결구 및 제4연결구로 선택 유입되는 공압 또는 유압에 의해 왕복 이동 가능하게 마련된 제2피스톤(350)과,
    상기 제2피스톤의 직선 왕복 구동을 회전 구동으로 전환하여 상기 제2로드를 회전 가능하게 하는 기어장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 직선 및 회전 구동용 이중실린더.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 기어장치는 제2피스톤에 구비된 랙(rack)과, 상기 제2로드의 단부에 설치되고 상기 제2실린더에 회전 가능하게 축설되며 상기 랙과 맞물려 있는 피니언(pinion)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 직선 및 회전 구동용 이중실린더.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1연결구와 제2연결구는 제1솔레노이드(41)와 연결되고, 상기 제3연결구와 제4연결구는 제2솔레노이드(42)와 연결되며, 상기 제1솔레노이드 및 제2솔레노이드는 공동의 공압 또는 유압 장치와 연결되어 하나의 구동원으로 동작 가능하게 된 것을 특징으로 하는 직선 및 회전 구동용 이중실린더.
  5. 삭제
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