KR101928728B1 - 피스톤 왕복식 공압 기기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 몸체와, 체크 밸브 하우징과, 체크 밸브 로드와, 스풀 밸브 링;을 포함하는 피스톤 왕복식 공압 기기를 제공한다. 이 피스톤 왕복식 공압 기기는 물품 이송, 물체 타격 등과 같이 다양한 용도로 사용될 수 있다.

Description

피스톤 왕복식 공압 기기{PNEUMATIC DEVICE}
본 발명은 공압만을 이용하여 작동하는 공압 기기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공압에 의해 직선 왕복 운동을 하는 피스톤을 구비하도록 구성되어 물품 이송, 물체 타격 등의 용도 사용되는 피스톤 왕복식 공압 기기에 관한 것이다.
공압 기기는 공압만을 이용하여 작동하는 산업용 기기로서, 터빈식과 피스톤 왕복식으로로 구분될 수 있다. 터빈식 공압 기기는 외부로부터 유입된 고압의 공기에 의해 중량체가 편심 회전을 하도록 작동하고, 피스톤 왕복식 공압 기기는 외부로부터 유입된 고압의 공기에 의해 피스톤이 직선 왕복 운동을 하도록 작동한다.
현재 알려진 피스톤 왕복식 공압 기기의 형태는 매우 다양하기는 하나, 대부분의 피스톤 왕복식 공압 기기는 공통적으로 피스톤과 실린더를 포함하고 있다. 실린더의 내부로는 공압의 공기가 지속적으로 공급되고, 이 공기의 압력으로 인해 실린더와 피스톤은 서로에 대하여 상대적인 직선 왕복운동을 하게 된다(실린더가 고정되고 피스톤이 왕복운동을 하거나, 피스톤이 고정되고 실린더가 왕복운동을 함).
피스톤 왕복식 공압 기기는 다양한 용도로 사용되고 있다. 예컨대, 피스톤 왕복식 공압 기기는 등록실용신안 제20-0458456호(스크랩 이송용 에어 트랜스포터) 및 등록특허 제10-1824922호(물품 받침대 왕복식 물품 이송 장치)에 개시된 바와 같이 물품을 이송시는데 사용되고 있다.
또한, 피스톤 왕복식 공압 기기는 공개특허 제10-2013-0138996호(분체막힘 방지용 노커 체결장치), 등록특허 제10-1847428호(1차 압력을 이용하여 타격하는 에어 진동 발생장치) 및 등록특허 제10-0862717호(진동발생기를 이용한 분체막힘 방지방법 및 그 장치)에 개시된 바와 같이 물체를 타격하기 위한 용도로도 사용되고 있다.
등록실용신안 제20-0458456호(스크랩 이송용 에어 트랜스포터) 등록특허 제10-1824922호(물품 받침대 왕복식 물품 이송 장치) 공개특허 제10-2013-0138996호(분체막힘 방지용 노커 체결장치) 등록특허 제10-1847428호(1차 압력을 이용하여 타격하는 에어 진동 발생장치) 등록특허 제10-0862717호(진동발생기를 이용한 분체막힘 방지방법 및 그 장치)
본 발명은 위 종래 기술들과 다른 구조를 갖는 피스톤 왕복식 공압 기기로서, 특히, 등록특허 제10-1824922호(물품 받침대 왕복식 물품 이송 장치)를 보다 간단한 구조로 개선한 피스톤 왕복식 공압 기기이다.
본 발명은, 공기 주입구 및 공기 배출구를 측면에 갖고, 피스톤의 피스톤 헤드에 의해 전후로 구획된 전방 공간 및 후방 공간으로 구성된 피스톤실과, 상기 피스톤실보다 작은 직경으로 상기 후방 공간으로부터 후방으로 연장하는 소직경 부위 및 상기 소직경 부위보다 큰 직경으로 상기 소직경 부위로부터 후방으로 연장하는 대직경 부위로 구성된 체크 밸브실과, 상기 공기 주입구와 상기 전방 공간을 연통시키는 1차 공급로와, 상기 공기 주입구와 상기 소직경 부위를 연통시키는 2차 공급로와, 상기 대직경 부위와 상기 공기 배출구를 연통시키는 주 배기로와, 상기 대직경 부위과 상기 후방 공간을 연통시키는 1차 연통로를 내부에 갖는 몸체; 상기 소직경 부위와 상기 대직경 부위를 연통시키는 2차 연통로를 제공하도록 상기 체크 밸브실에 고정된 체크 밸브 하우징; 상기 피스톤의 내부 및 상기 체크 밸브 하우징의 내부에 위치하고, 상기 피스톤의 전진 시에는 상기 피스톤에 이끌려 전진하다가 상기 2차 연통로를 밀폐하고, 상기 피스톤의 후진 이후에는 상기 전방 공간으로 공급된 공기에 의해 후진하다가 상기 2차 연통로를 개방하는 체크 밸브 로드; 및 상기 체크 밸브 하우징을 감싸며 상기 대직경 부위에 위치하고, 상기 2차 연통로가 개방될 경우에는 전방으로 밀려 상기 1차 연통로를 개방함과 동시에 상기 주 배기로를 밀폐하며, 상기 2차 연통로가 밀폐될 경우에는 후방으로 밀려 상기 상기 1차 연통로 및 주 배기로를 개방하는 스풀 밸브 링;을 포함하는 피스톤 왕복식 공압 기기를 제공한다.
상기 2차 연통로는, 상기 체크 밸브 하우징의 외부에 위치하는 소직경 부위와 상기 체크 밸브 하우징의 내부를 연통시키도록 상기 체크 밸브 하우징에 마련된 전방 통공; 상기 체크 밸브 하우징의 내부; 및 상기 체크 밸브 하우징의 외부에 위치하는 대직경 부위와 상기 체크 밸브 하우징의 내부를 연통시키도록 상기 체크 밸브 하우징에 마련된 후방 통공;에 의해 제공된다.
상기 2차 연통로의 밀폐는 상기 체크 밸브 로드의 후단 외주면에 마련된 후방 오링 및 상기 후방 오링보다 더 전방에 위치하도록 상기 체크 밸브 로드의 외주면에 마련된 전방 오링이 상기 전방 통공을 사이에 둘 때 이루어진다. 그리고 상기 2차 연통로의 개방은 상기 후방 오링 및 전방 오링이 상기 후방 통공 및 전방 통공을 모두 사이에 둘 때 이루어진다.
상기 몸체의 뒷단에는 상기 체크 밸브 하우징의 후단 및 최대로 후진한 스풀 밸브 링과 맞닿는 체크 밸브실 마개가 결합된다. 그리고 상기 체크 밸브실 마개에는 상기 후방 오링의 후방에 위치하는 체크 밸브 하우징의 내부와 상기 몸체의 외부를 연통하는 1차 보조 배기로가 마련된다. 더불어, 상기 체크 밸브 로드에는 상기 전방 오링의 전방에 위치하는 체크 밸브 하우징의 내부와 상기 후방 오링의 후방에 위치하는 체크 밸브 하우징의 내부를 연통시키는 2차 보조 배기로가 마련된다.
상기 몸체의 앞단에는 상기 피스톤 헤드로부터 전방으로 연장하는 피스톤 로드를 통과시키는 피스톤실 마개가 결합되되, 상기 피스톤실 마개에는 상기 피스톤실 마개의 내면과 상기 피스톤 로드의 외면 간 틈을 기밀하는 피스톤실 마개용 오링이 체결된다. 그리고 상기 피스톤 로드에는 상기 피스톤 로드의 내외부를 연통하는 복수의 스트로크 조절용 연통홀이 전후로 일렬을 이루도록 마련되어 하나만이 선택적으로 개방되고, 개방된 스트로크 조절용 연통홀은 상기 피스톤의 전후진 시 상기 피스톤실 마개용 오링의 전후방을 오간다.
상기 피스톤 로드의 후단 외주면에는 상기 피스톤 헤드의 외경보다 작은 외경을 갖는 완충용 오링이 마련된다.
상기 공기 배출구에는 상기 주 배기로로부터 상기 몸체의 외부로 배기되는 공기의 양을 조절하기 위한 배기 조절기가 결합된다.
본 발명에 의하면, 스풀 밸브 링이 체크 밸브 하우징이 위치하는 체크 밸브실에 함께 설치되므로 종래에 비해 더 간단한 구조로 제조될 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 1차 및 2차 보조 배기로에 의해 체크 밸브 하우징 내 일부 공간이 대기압 수준을 유지하므로 체크 밸브 로드의 전후진이 원활히 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 피스톤의 스트로크 조절이 손쉽게 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 피스톤 헤드와 피스톤실 마개 간 충돌 충격이 완화되고, 피스톤이 최대로 전진한 상태라 하더라도 1차 공급로의 공기가 피스톤실의 전방 공간으로 유입되는데 문제가 없다.
또한, 본 발명에 의하면, 피스톤의 후진 속도가 조절될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 피스톤 왕복식 공압 기기를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 피스톤 왕복식 공압 기기의 몸체를 도시한 절개 사시도이다.
도 3 내지 도 6은 도 1에 도시된 피스톤 왕복식 공압 기기의 작동 과정을 설명하기 위한 절개 사시도이다.
이하, 본 발명에 따른 피스톤 왕복식 공압 기기의 바람직한 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야할 것이다.
본 발명에 따른 피스톤 왕복식 공압 기기(100)는 공압만을 이용하여 물품 이송, 물체 타격 등의 용도로 사용되는 것으로서, 몸체(110)와, 체크 밸브 하우징(160)과, 체크 밸브 로드(170)와, 스풀 밸브 링(180)을 포함한다.
상기 몸체(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 측면에 공기 주입구(112) 및 공기 배출구(114)를 갖는다. 위 공기 주입구(112)에는 도 1에 도시된 바와 같이 니플(112a)이 결합되어 있고, 이 니플(112a)에는 고압의 공기를 주입하기 위한 공기 주입관(미도시)이 결합된다. 그리고 위 공기 배출구(114)에는 배기 조절기(114a)가 결합되어 있는데, 이 배기 조절기(114a)의 다이알(114b)을 돌리면 공기 배출구(114)로 배기되는 공기량을 조절할 수 있다.
몸체(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 피스톤실(116)을 내부에 갖는다. 피스톤실(116)은 전후 방향으로 연장하고, 그 앞면 개구는 몸체(110)의 앞단에 볼트(142)로 결합된 피스톤실 마개(140)에 의해 막혀 있다.
도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 피스톤실(116)에는 피스톤(130)의 피스톤 헤드(132)가 전후로 왕복할 수 있도록 위치한다. 그리고 피스톤 헤드(132)의 외주면에는 오링(132a)이 마련되어 있는데, 이 오링(132a)으로 인해 피스톤실(116)은 서로 기밀을 유지하는 전방 공간(116a) 및 후방 공간(116b)으로 구획된다.
피스톤(130)의 피스톤 로드(134)는 피스톤실 마개(140)를 통과하면서 피스톤 헤드(132)로부터 전방으로 연장한다. 그리고 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 피스톤실 마개(140)의 외주면에는 피스톤실의 전방 공간(116a)을 기밀하기 위한 오링이 마련되어 있고, 피스톤실 마개(140)의 내주면에는 피스톤실 마개(140)의 내주면과 피스톤 로드(134)의 외주면 간 틈을 기밀하기 위한 피스톤실 마개용 오링(144)이 마련되어 있다.
피스톤 로드(134)는 앞단이 막힌 중공(134a)을 갖는다. 또한, 피스톤 로드(134)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 복수의 스트로크 조절용 연통홀(134b)도 갖는데, 이 스트로크 조절용 연통홀들(134b)은 일렬을 이루면서 전후 방향으로 나열되어 있고, 피스톤 로드(134)의 외부와 중공(134a)을 연통시킨다. 스트로크 조절용 연통홀들(134b)은 하나를 제외하고는 나사(미도시)에 의해 막혀 있다.
몸체(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 소직경 부위(118a) 및 대직경 부위(118b)로 이루어진 체크 밸브실(118)을 내부에 갖는다. 소직경 부위(118a)는 피스톤실(116)보다 작은 직경을 가지면서 피스톤실(116)의 후방 공간(116b)으로부터 후방으로 연장하고, 대직경 부위(118b)는 소직경 부위(118a)보다 큰 직경을 가지면서 소직경 부위(118a)로부터 후방으로 연장한다.
상기 대직경 부위(118b)의 뒷면 개구는 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 몸체(110)의 뒷단에 결합된 체크 밸브실 마개(150)에 의해 막혀 있다. 위 체크 밸브실 마개(150)에는 중앙에서 후방으로 연장하다가 방사상으로 뻗는 1차 보조 배기로(152)가 대기와 연통하도록 마련되어 있다.
몸체(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 1차 공급로(121)를 내부에 갖는다. 위 1차 공급로(121)는 공기 주입구(112)와 피스톤실(116)의 전방 공간(116a)을 연통시키도록 마련된다. 따라서 공기 주입구(112)로 주입된 고압의 공기는 계속해서 1차 공급로(121)를 거쳐 피스톤실(116)의 전방 공간(116a)으로 공급된다.
이렇게 전방 공간(116a)으로 공급된 공기는 피스톤 헤드(132)의 앞면을 가압하게 되므로, 피스톤(130)은 항상 후방으로 밀리는 힘을 받게 된다.
이와 동시에, 전방 공간(116a)으로 공급된 공기는 피스톤 로드(134)의 외면과 피스톤실 마개(140)의 내면 간 틈으로도 유입된다. 이때, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 개방된 스트로크 조절용 연통홀(134b)이 피스톤실 마개용 오링(144)의 후방에 위치하면, 공기는 개방된 스트로크 조절용 연통홀(134b)을 통해 피스톤 로드(134)의 중공(134a)까지 유입된다. 반면, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 개방된 스트로크 조절용 연통홀(134b)이 피스톤실 마개용 오링(144)의 전방에 위치하면, 공기는 피스톤실 마개용 오일(144)에 막혀 피스톤 로드(134)의 중공(134a)으로는 유입될 수 없다.
몸체(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 2차 공급로(122)도 내부에 갖는다. 위 2차 공급로(122)는 공기 주입구(112)와 체크 밸브실(118)의 소직경 부위(118a)를 연통시키도록 마련된다. 따라서 공기 주입구(112)로 주입된 고압의 공기는 2차 공급로(122)를 거쳐 체크 밸브실(118)의 소직경 부위(118a)로도 계속 공급된다.
몸체(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 주 배기로(124) 및 1차 연통로(126)도 내부에 갖는다. 위 주 배기로(124)는 체크 밸브실(118)의 대직경 부위(118b)와 공기 배출구(114)를 연통시키도록 마련되고, 위 1차 연통로(126)는 체크 밸브실(118)의 대직경 부위(118b)와 피스톤실(116)의 후방 공간(116b)을 연통시키도록 마련된다. 위 1차 연통로(126)는 복수로 마련되어 몸체(110)의 원주 방향을 따라 나열되어 있다.
상기 체크 밸브 하우징(160)은 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 체크 밸브실(118)에 고정되도록 설치된다. 이때, 체크 밸브 하우징(160)의 후단은 체크 밸브실 마개(150)의 앞면과 접촉하고, 체크 밸브 하우징(160)의 내부(160a)는 체크 밸브실 마개(150)의 1차 보조 배기로(152)와 연통한다.
체크 밸브 하우징(160)은 2차 연통로(160a, 162, 164)를 제공하도록 마련된다. 이때, 위 2차 연통로(160a, 162, 164)는 체크 밸브실(118)의 소직경 부위(118a)와 대직경 부위(118b)를 연통시키는 것으로서, 전방 통공(162), 체크 밸브 하우징(160)의 내부(160a) 및 후방 통공(164)으로 구성된다.
위 전방 통공(162)은 체크 밸브 하우징(160)의 외부에 위치하는 소직경 부위(118a)와 체크 밸브 하우징(160)의 내부(160a)를 연통시키도록 체크 밸브 하우징(160)에 마련된 것으로서, 원주 방향을 따라 나열되어 있다.
위 후방 통공(164)은 체크 밸브 하우징(160)의 외부에 위치하는 대직경 부위(118b)와 체크 밸브 하우징(160)의 내부(160a)를 연통시키도록 체크 밸브 하우징(160)에 마련된 것으로서, 원주 방향을 따라 나열되어 있다.
한편, 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 체크 밸브 하우징(160)의 중앙 부위 외주면에는 오링이 마련되어 있고, 이 오링은 소직경 부위(118a)의 뒷단 내주면과 맞닿아 있는바, 위 소직경 부위(118a)와 대직경 부위(118b) 간 연통은 위 2차 연통로(160a, 162, 164)에 의해서만 이루어질 뿐, 체크 밸브 하우징(160)의 외부에서는 이루어지지 않는다.
앞서 설명한 바와 같이 공기 주입구(112)로 주입된 고압의 공기는 2차 공급로(122)를 거쳐 체크 밸브실(118)의 소직경 부위(118a)로도 공급되는바, 위 소직경 부위(118a)의 공기는 위 전방 통공(162)을 통해 체크 밸브 하우징(160)의 내부(160a)까지 유입된다. 그리고 체크 밸브 하우징(160)의 내부(160a)에서 전후방 통공(162, 164) 간 연통이 이루어지면 공기는 후방 통공(164)을 통해 체크 밸브실(118)의 대직경 부위(118b)까지 유입되는 반면, 위 연통이 이루어지지 않으면 공기는 후방 통공(164)까지 도달할 수 없다.
상기 체크 밸브 로드(170)는 체크 밸브 하우징(160)의 내부(160a)로부터 피스톤 로드(134)의 중공(134a)까지 연장하도록 마련되고, 전후 방향으로 미끄러질 수 있게 마련된다.
위 체크 밸브 하우징(160)의 내부(160a)에 위치하는 체크 밸브 로드(170)의 부위에서는 후방 오링(174) 및 전방 오링(172)이 외주면에 위치한다. 위 후방 오링(174)은 체크 밸브 로드(170)가 최대로 후진한 상태일 때 위 후방 통공(164)보다 더 후방에 위치하여 전후방 통공(162, 164) 간을 연통시키고, 체크 밸브 로드(170)가 최대로 전진한 상태일 때 위 후방 통공(164)과 전방 통공(162) 사이에 위치하여 전후방 통공(162, 164) 간 연통을 차단한다. 그리고 위 전방 오링(174)은 위 후방 오링(174)의 전방에 위치한 것으로서, 체크 밸브 로드(170)의 전후 위치와 무관하게 항상 전방 통공(162)보다 더 전방에 위치한다.
또한, 위 체크 밸브 로드(170)에는 2차 보조 배기로(176)가 마련된다. 위 2차 보조 배기로(176)는 구멍(176a) 및 중앙 홈(176b)으로 구성된다. 위 중앙 홈(176b)은 후방 오링(174) 뒤쪽에 위치하는 체크 밸브 하우징(160)의 내부(160a)와 연통하도록 체크 밸브 로드(170)의 내부에 마련된다. 그리고 위 구멍(176a)은 위 중앙 홈(176b)과 연통하도록 체크 밸브 로드(170)의 측면에 마련된 것으로서, 체크 밸브 로드(170)의 전후 위치와 무관하게 항상 체크 밸브 하우징(160)의 내부(160a)에 위치하고, 위 전방 오링(172)의 앞쪽에 마련된다.
본 발명에서는 1차 보조 배기로(152)로 인해 후방 오링(174)의 뒤쪽에 위치하는 체크 밸브 하우징(160)의 내부(160a)가 항상 대기압 수준을 유지하고, 위 2차 보조 배기로(176)로 인해 전방 오링(172)의 앞쪽에 위치하는 체크 밸브 하우징(160)의 내부(160a) 역시 대기압 수준을 유지한다.
따라서 본 발명에서는 후방 오링(174)의 뒤쪽에 위치하는 체크 밸브 하우징(160)의 내부(160a) 및 전방 오링(172)의 앞쪽에 위치하는 체크 밸브 하우징(160)의 내부(160a)가 기밀되었을 때 발생하는 문제, 즉, 체크 밸브 로드(170)의 전후진이 원활히 이루어지지 못하는 문제가 발생하지 않는다.
이러한 체크 밸브 로드(170)는 피스톤(130)이 후진 상태(도 3의 상태)에 놓이면 최대로 후진하여 2차 연통로(160a, 162, 164)를 개방하게 되는데, 그 과정을 구체적으로 설명하면 아래와 같다.
피스톤(130)이 도 3과 같이 후진 상태에 놓이면 개방된 스트로크 조절용 연통홀(134b)이 피스톤실 마개용 오링(144)의 후방에 위치하게 되고, 그러면 앞서 설명한 바와 같이 1차 공급로(121)의 공기가 피스톤 로드(134)의 중공(134a)까지 유입된다. 그리고 이때 위 중공(134a) 내 공압으로 인해 체크 밸브 로드(170)는 후방으로 밀려 도 4와 같이 최대 후진 상태로 된다. 체크 밸브 로드(170)가 최대 후진 상태로 되면, 전후방 통공(162, 164)이 전후방 오링(172, 174) 사이에 놓여 2차 연통로(160a, 162, 164)가 개방된다.
또한, 체크 밸브 로드(170)는 피스톤(130)의 전진 시 피스톤(130)에 이끌려 최대로 전진하여 2차 연통로(160a, 162, 164)를 밀폐하게 되는데, 이 과정을 구체적으로 설명하면 아래와 같다.
도 4와 같이 피스톤(130) 및 체크 밸브 로드(170)가 모두 최대로 후진한 상태에서 피스톤(130)이 전진을 시작하면, 도 5와 같이 체크 밸브 로드(170)의 앞단이 피스톤(130)에 걸리고, 이후 체크 밸브 로드(170)는 피스톤(130)에 이끌려 도 6과 같이 최대로 전진한 상태가 된다. 체크 밸브 로드(170)가 최대 전진 상태로 되면, 전방 통공(162)만이 전후방 오링(172, 174) 사이에 놓여 2차 연통로(160a, 162, 164)가 밀폐된다.
상기 스풀 밸브 링(180)은 체크 밸브 하우징(160)을 감싸도록 체크 밸브실(118)의 대직경 부위(118b)에 위치하고, 전후 방향으로 약간 이동할 수 있게 마련된다. 그리고 스풀 밸브 링(180)은 외주면에 날개를 구비한다. 스풀 밸브 링(180)의 후방 공기는 위 날개를 안쪽으로 오므리며 전방으로 진행할 수 있는 반면, 스풀 밸브 링(180)의 전방 공기는 위 날개를 바깥쪽으로 펼치며 대직경 부위(118b)의 내주면에 밀착시키기 때문에 후방으로 진행할 수 없다. 이러한 스풀 밸브 링(180)은 체크 밸브실 마개(150)와 접촉하였을 때 후진을 멈추고, 대직경 부위(118b)의 앞면과 접촉하였을 때 전진을 멈춘다.
위 스풀 밸브 링(180)은 2차 연통로(160a, 162, 164)가 개방될 때 전방으로 밀려 1차 연통로(126)를 개방함과 동시에 주 배기로(124)를 밀폐하는데, 이 과정을 구체적으로 설명하면 아래와 같다.
도 4에 도시된 바와 같이 2차 연통로(160a, 162, 164)가 개방되면, 2차 공급로(122)로부터 공급된 공기는 2차 연통로(160a, 162, 164)를 경유하여 스풀 밸브 링(180)의 후방으로 유입된다. 따라서 스풀 밸브 링(180)은 앞쪽으로 이동하여 대직경 부위(118b)의 앞면에 밀착하고, 이때 주 배기로(124)를 밀폐된다. 그리고 스풀 밸브 링(180)이 대직경 부위(118b)의 앞면에 밀착하더라도, 스풀 밸브 링(180)의 후방 공기는 스풀 밸브 링(180)의 날개를 오므리며 앞쪽으로 진행하여 1차 연통로(126)를 통해 피스톤실(116)의 후방 공간(116b)으로 유입된다. 따라서, 위 후방 공간(116b)에는 2차 공급로(122)로부터 공급되는 공기에 의한 공압이 걸리게 된다.
앞서 이미 설명한 바와 같이 피스톤실(116)의 전방 공간(116a)으로는 1차 공급로(121)로부터 공급되는 공기가 유입되므로 전방 공간(116a)에도 역시 공압이 걸려있기는 하나, 후방 공간(116b)의 공압이 작용하는 피스톤 헤드(132)의 뒷면 면적이 전방 공간(116a)의 공압이 작용하는 피스톤 헤드(132)의 앞면 면적보다 넓으므로, 결국, 피스톤(130)을 앞쪽으로 미는 힘이 더 크다. 따라서 피스톤(130)은 체크 밸브 로드(170)를 이끌며 전진하다가 도 6과 같은 상태로 된다.
피스톤(130)의 위와 같은 전진은 매우 빠르게 이루어지므로, 피스톤 헤드(132)의 앞면과 피스톤실 마개(140) 간 충돌 충격을 완화시킬 필요가 있다. 따라서 도 6에 도시된 바와 같이 피스톤 로드(134)의 후단 외주면에 완충용 오링(136)을 두어, 이 완충용 오링(136)으로 하여금 피스톤실 마개(140)와 충돌케 한다.
여기서, 완충용 오링(136)의 외경은 피스톤 헤드(13)의 외경보다 작게 마련되는데, 그러면 피스톤(130)이 최대 전진 상태에 있더라도 완충용 오링(136)의 주변에 전방 공간(116a)이 남게 되므로, 1차 공급로(121)의 공기가 전방 공간(116a)으로 유입되는데 문제가 없다.
한편, 위 스풀 밸브 링(180)은 2차 연통로(160a, 162, 164)가 밀폐될 때 후방으로 밀려 1차 연통로(126) 및 주 배기로(124)를 모두 개방하는데, 이 과정을 구체적으로 설명하면 아래와 같다.
도 6에 도시된 바와 같이 2차 연통로(160a, 162, 164)가 밀폐되면, 2차 공급로(122)로부터 공급된 공기는 스풀 밸브 링(180)의 후방으로 유입될 수 없는 반면, 피스톤실(116)의 전방 공간(116a)으로는 1차 공급로(121)로부터 공기가 공급된다. 따라서 피스톤(130)은 후진을 하여 도 3과 같은 상태가 되고, 이때 후방 공간(116b)에 차있던 공기는 1차 연통로(126)를 통과하여 스풀 밸브 링(180)을 뒤로 밀어낸다. 스풀 밸브 링(180)이 후진하면, 1차 연통로(126) 및 주 배기로(124)가 모두 개방되므로 위 후방 공간(116b)에 차있던 공기는 주 배기로(124)로 배기된다.
주 배기로(124)에는 앞서 설명한 바와 같이 배기 조절기(114a)가 체결되어 있고, 배기 조절기(114a)의 다이알(114b)을 돌려 배기량을 조절할 수 있다. 배기량이 많으면 피스톤(130)의 후진이 상대적으로 빠르게 이루어지고, 배기량이 적으면 피스톤(130)의 후진이 상대적으로 느리게 이루어진다. 따라서 위 다이알(114b)을 통해 사용자는 피스톤(130)의 후진 속도를 조절할 수 있다.
이하, 앞서 설명한 피스톤 왕복식 공압 기기(100)의 작동 과정을 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명한다.
우선, 도 3에서와 같이 피스톤(130)이 후진하고 체크 밸브 로드(170)가 전진한 상태라면, 1차 공급로(121)의 공기는 피스톤실(116)의 전방 공간(116a)으로 공급되고, 2차 공급로(122)의 공기는 전방 통공(162)을 통과하여 전후방 오링(172, 174) 사이에 갖혀 있다. 그리고 위 전방 공간(116a)으로 공급된 공기는 개방된 스트로크 조절용 연통홀(134b)을 통해 피스톤 로드(134)의 중공(134a)으로 유입되어, 체크 밸브 로드(170)를 후방으로 밀어낸다.
그러면 도 4에서와 같이 체크 밸브 로드(170)도 후진한 상태로 되는데, 이때에는 2차 연통로(160a, 162, 164)가 개방되므로 2차 공급로(122)의 공기가 체크 밸브 링(180)을 전진시킨다. 따라서 2차 연통로(160a, 162, 164)를 경유한 공기는 주 배기로(124)로는 배기되지 못하고 모두 1차 연통로(126)를 경유하여 피스톤실(116)의 후방 공간(116b)으로 유입된다.
그러면 피스톤(130)은 도 5에서와 같이 혼자서 전진하기 시작하다가, 체크 밸브 로드(170)를 이끌고 도 6에서와 같이 최대 전진 상태에 도달한다. 이 상태에서는 개방된 스트로크 조절용 연통홀(134b)이 피스톤실 마개용 오링(144)의 전방에 위치하기 때문에 1차 공급로(121)의 공기는 피스톤 로드(134)의 중공(134a)으로는 유입될 수 없고, 피스톤실(116)의 전방 공간(116a)으로만 유입된다. 그리고 2차 공급로(122)의 공기는 스풀 밸브 링(180)의 후방으로 공급될 수 없어, 스풀 밸브 링(180)의 후방은 대기압과 동일한 수준으로 된다. 따라서 피스톤(130)은 후진을 하다가 다시 도 3과 같은 상태로 되고, 이 과정에서 피스톤실(116)의 후방 공간(116b)에 차있던 공기는 스풀 밸브 링(180)을 후진시키면서 주 배기로(124)로 배기된다.
위와 같은 과정은 공기 주입구(112)로 공기가 공급되는 내내 반복적으로 이루어진다.
한편, 최대 전진 상태(도 6과 같은 상태)에 있는 피스톤(130)은 앞서 설명한 바와 같이 후방으로 진행하게 되고, 이 과정에서 개방된 스트로크 조절용 연통홀(134b)은 피스톤실 마개용 오링(144)의 전방에서 후방으로 이동하게 된다. 그리고 개방된 스트로크 조절용 연통홀(134b)이 피스톤실 마개용 오링(144)의 후방으로 이동하면 피스톤(130)은 다시 전진을 하게 된다.
따라서 피스톤(130)의 스트로크, 즉 최대 전진 위치로부터의 후진 거리는 복수의 스트로크 조절용 연통홀(134b) 중 어느 것을 개방하는지에 따라 결정된다. 예컨대, 도 6에 도시된 6개의 스트로크 조절용 연통홀(134b) 중 가장 앞쪽에 위치하는 최전방 스트로크 조절용 연통홀(134b)을 개방하면 피스톤(130)의 후진 거리가 가장 길고(따라서 스트로크가 가장 큼), 가장 뒤쪽에 위치하는 최후방 스트로크 조절용 연통홀(134b)을 개방하면 피스톤(130)의 후진 거리가 가장 짧다(따라서 스트로크가 가장 작음). 그러므로 사용자는 스트로크 조절용 연통홀들(134b) 중 어느 하나만을 취사 선택하여 개방함으로써 피스톤(130)의 스트로크를 손쉽게 조절할 수 있다.
이상과 같은 피스톤 왕복식 공압 기기(100)는 물품 이송에 사용될 수 있는데, 이 경우에는 물품 받침대(미도시)가 피스톤 로드(134)에 고정된다. 그러면 피스톤 로드(134)가 상대적으로 빠르게 전진할 때에는 물품이 그 자리에 머물러 있고, 피스톤 로드(134)가 상대적으로 느리게 후진할 때에는 물품이 물품 받침대와 함께 후진하게 되므로, 물품이 전방에서 후방으로 이송된다.
또한, 위 피스톤 왕복식 공압 기기(100)는 물체 타격에 사용될 수 있다. 이 경우에는 몸체(110)를 고정하고 피스톤 로드(134)의 앞단으로 하여금 물체(호퍼, 배관 등)를 타격케 할 수도 있고, 피스톤(130)을 고정하고 몸체(110)의 앞단으로 하여금 물체를 타격케 할 수도 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양하게 수정 및 변형될 수 있고, 상술한 실시예들이 다양하게 조합될 수 있음은 물론이다.
100 : 피스톤 왕복식 공압 기기 110 : 몸체
112 : 공기 주입구 114 : 공기 배출구
116 : 피스톤실 116a : 전방 공간
116b : 후방 공간 118 : 체크 밸브실
118a : 소직경 부위 118b : 대직경 부위
121 : 1차 공급로 122 : 2차 공급로
124 : 주 배기로 126 : 1차 연통로
130 : 피스톤 132 : 피스톤 헤드
134 : 피스톤 로드 134a : 중공
134b : 스트로크 조절용 연통홀 136 : 완충용 오링
140 : 피스톤실 마개 144 : 피스톤실 마개용 오링
150 : 체크 밸브실 152 : 1차 보조 배기로
160 : 체크 밸브 하우징 162 : 전방 통공
164 : 후방 통공 170 : 체크 밸브 로드
172 : 전방 오링 174 : 후방 오링
176 : 2차 보조 배기로 180 : 스풀 밸브 링

Claims (7)

  1. 공기 주입구 및 공기 배출구를 측면에 갖고, 피스톤의 피스톤 헤드에 의해 전후로 구획된 전방 공간 및 후방 공간으로 구성된 피스톤실과, 상기 피스톤실보다 작은 직경으로 상기 후방 공간으로부터 후방으로 연장하는 소직경 부위 및 상기 소직경 부위보다 큰 직경으로 상기 소직경 부위로부터 후방으로 연장하는 대직경 부위로 구성된 체크 밸브실과, 상기 공기 주입구와 상기 전방 공간을 연통시키는 1차 공급로와, 상기 공기 주입구와 상기 소직경 부위를 연통시키는 2차 공급로와, 상기 대직경 부위와 상기 공기 배출구를 연통시키는 주 배기로와, 상기 대직경 부위와 상기 후방 공간을 연통시키는 1차 연통로를 내부에 갖는 몸체;
    상기 소직경 부위와 상기 대직경 부위를 연통시키는 2차 연통로를 제공하도록 상기 체크 밸브실에 고정된 체크 밸브 하우징;
    상기 피스톤의 내부 및 상기 체크 밸브 하우징의 내부에 위치하고, 상기 피스톤의 전진 시에는 상기 피스톤에 이끌려 전진하다가 상기 2차 연통로를 밀폐하고, 상기 피스톤의 후진 이후에는 상기 전방 공간으로 공급된 공기에 의해 후진하다가 상기 2차 연통로를 개방하는 체크 밸브 로드; 및
    상기 체크 밸브 하우징을 감싸며 상기 대직경 부위에 위치하고, 상기 2차 연통로가 개방될 경우에는 전방으로 밀려 상기 1차 연통로를 개방함과 동시에 상기 주 배기로를 밀폐하며, 상기 2차 연통로가 밀폐될 경우에는 후방으로 밀려 상기 상기 1차 연통로 및 주 배기로를 개방하는 스풀 밸브 링;을 포함하는 피스톤 왕복식 공압 기기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 2차 연통로는,
    상기 체크 밸브 하우징의 외부에 위치하는 소직경 부위와 상기 체크 밸브 하우징의 내부를 연통시키도록 상기 체크 밸브 하우징에 마련된 전방 통공;
    상기 체크 밸브 하우징의 내부; 및
    상기 체크 밸브 하우징의 외부에 위치하는 대직경 부위와 상기 체크 밸브 하우징의 내부를 연통시키도록 상기 체크 밸브 하우징에 마련된 후방 통공;에 의해 제공되는 피스톤 왕복식 공압 기기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 2차 연통로의 밀폐는 상기 체크 밸브 로드의 후단 외주면에 마련된 후방 오링 및 상기 후방 오링보다 더 전방에 위치하도록 상기 체크 밸브 로드의 외주면에 마련된 전방 오링이 상기 전방 통공을 사이에 둘 때 이루어지고,
    상기 2차 연통로의 개방은 상기 후방 오링 및 전방 오링이 상기 후방 통공 및 전방 통공을 모두 사이에 둘 때 이루어지는 피스톤 왕복식 공압 기기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 몸체의 뒷단에는 상기 체크 밸브 하우징의 후단 및 최대로 후진한 스풀 밸브 링과 맞닿는 체크 밸브실 마개가 결합되되, 상기 체크 밸브실 마개에는 상기 후방 오링의 후방에 위치하는 체크 밸브 하우징의 내부와 상기 몸체의 외부를 연통하는 1차 보조 배기로가 마련되고,
    상기 체크 밸브 로드에는 상기 전방 오링의 전방에 위치하는 체크 밸브 하우징의 내부와 상기 후방 오링의 후방에 위치하는 체크 밸브 하우징의 내부를 연통시키는 2차 보조 배기로가 마련된 피스톤 왕복식 공압 기기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 몸체의 앞단에는 상기 피스톤 헤드로부터 전방으로 연장하는 피스톤 로드를 통과시키는 피스톤실 마개가 결합되되, 상기 피스톤실 마개에는 상기 피스톤실 마개의 내면과 상기 피스톤 로드의 외면 간 틈을 기밀하는 피스톤실 마개용 오링이 체결되고,
    상기 피스톤 로드에는 상기 피스톤 로드의 내외부를 연통하는 복수의 스트로크 조절용 연통홀이 전후로 일렬을 이루도록 마련되어 하나만이 선택적으로 개방되고, 개방된 스트로크 조절용 연통홀은 상기 피스톤의 전후진 시 상기 피스톤실 마개용 오링의 전후방을 오가는 피스톤 왕복식 공압 기기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 몸체의 앞단에는 상기 피스톤 헤드로부터 전방으로 연장하는 피스톤 로드를 통과시키는 피스톤실 마개가 결합되고, 상기 피스톤 로드의 후단 외주면에는 상기 피스톤 헤드의 외경보다 작은 외경을 갖는 완충용 오링이 마련되어 있는 피스톤 왕복식 공압 기기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 공기 배출구에는 상기 주 배기로로부터 상기 몸체의 외부로 배기되는 공기의 양을 조절하기 위한 배기 조절기가 결합된 피스톤 왕복식 공압 기기.
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