KR102083922B1 - 유체압 실린더 - Google Patents

Abstract

유체압 실린더(10)에 있어서, 압력유체의 공급 하에서 축선방향을 따라 변위하는 피스톤 유닛(18)은, 유체압 실린더(10)의 실린더 튜브(12)의 내부에 배치된다. 피스톤 유닛(18)은, 피스톤 로드(20)의 일단부에 연결되는 디스크형 플레이트 몸체(98)와, 이 플레이트 몸체(98)의 외연부에 연결되는 링 몸체(100)를 포함한다. 플레이트 몸체(98)는 탄성적으로 변형 가능한 금속 재료로 형성되고, 플레이트 몸체(98)가 탄성적으로 변형되어 피스톤 유닛(18)의 링 몸체(100)가 헤드 커버(14) 또는 로드 커버(16)에 대항하여 맞닿을 때 휘어짐으로써, 피스톤 유닛(18)에 대해 가해지는 충격이 완충된다.

Description

유체압 실린더

본 발명은 압력유체의 공급 하에서 축선방향으로 피스톤을 변위시키는 유체압 실린더에 관한 것이다.

종래, 워크 등의 반송수단으로서, 예를 들어, 압력유체의 공급 하에서 변위되는 피스톤을 갖는 유체압 실린더가 이용되고 있다. 본 출원인은, 일본 공개특허 특개2008-133920 호에 개시된 바와 같이, 헤드 커버 및 로드 커버에 의해 양단부가 폐쇄되며, 헤드 커버 및 로드 커버가 4개의 연결 로드에 의해 실린더 튜브와 함께 체결되는 유체압 실린더를 제안하고 있다.

이러한 유형의 유체압 실린더에서, 피스톤 및 피스톤 로드는 실린더 튜브의 내부에서의 변위를 위하여 배치되며, 그리고 피스톤과 실린더 튜브 사이에 형성되는 실린더 챔버 내로 압력유체를 공급함으로써, 피스톤은 축선방향을 따라 변위된다.

본 발명의 일반적인 목적은, 간단한 구성으로, 피스톤이 변위되어 커버 부재에 대항하여 맞닿을 때 발생하는 충격을 완충할 수 있는 유체압 실린더를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은, 내부에 형성되는 실린더 챔버를 포함하는 실린더 튜브와, 실린더 튜브의 단부에 부착되는 커버 부재와, 실린더 챔버를 따라 변위 가능하게 배치되는 피스톤과, 피스톤에 연결되는 피스톤 로드를 포함하는 유체압 실린더를 특징으로 한다.

피스톤은, 실린더 튜브의 내주면과 미끄럼 접촉하는 피스톤 본체와, 피스톤 로드의 단부 및 피스톤 본체를 연결하도록 구성되는 탄성적으로 변형 가능한 플레이트 몸체를 포함한다.

플레이트 몸체는 피스톤이 커버 부재에 대항하여 맞닿을 때 탄성 변형을 수행하도록 구성된다.

본 발명에 따르면, 유체압 실린더에 있어서, 피스톤은, 실린더 튜브의 내주면과 미끄럼 접촉하는 피스톤 본체와, 피스톤 로드의 단부 및 피스톤 본체를 연결하는 탄성적으로 변형 가능한 플레이트 몸체를 포함하며, 이 플레이트 몸체는 피스톤이 압력유체의 공급 작용 하에 커버 부재에 대항하여 맞닿을 때 탄성 변형을 수행한다.
또한 유체압 실린더는, 피스톤의 회전을 방지하는 가이드 로드를 포함하며, 이 가이드 로드는, 플레이트 몸체와 피스톤 본체를 모두 관통하고, 피스톤 본체에는 가이드 로드가 관통하는 로드 삽입구멍이 형성되고, 이 로드 삽입구멍은, 피스톤 본체의 내주면으로부터 직경방향 내측으로 돌출하는 부분에 형성된다.

결과적으로, 플레이트 몸체가 탄성 변형을 수행함으로써, 피스톤이 커버 부재에 대항하여 맞닿을 때 발생하는 충격은 적절하게 흡수되며, 피스톤 로드에 그러한 충격이 전달되는 것이 억제된다. 그 결과, 피스톤 본체와 피스톤 로드가 탄성적으로 변형 가능한 플레이트 몸체에 의해 서로 함께 연결되는 간단한 구성으로, 피스톤이 커버 부재에 대항하여 맞닿을 때 발생하는 충격이 바람직하게 완충될 수 있다.

본 발명의 상기된 그리고 또 다른 목적들, 특징들 및 장점들은, 본 발명의 바람직한 실시형태가 예시로서 도시되어 있는 첨부 도면들과 함께 취해질 때 이어지는 설명으로부터 더욱 명확해질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 유체압 실린더의 전체 단면도이다.
도 2는 도 1의 유체압 실린더에 있어서의 피스톤 부근의 확대 단면도이다.
도 3a는 도 1의 유체압 실린더에 있어서의 헤드 커버 측에서 본 정면도이고, 도 3b는 도 1의 유체압 실린더에 있어서의 로드 커버 측에서 본 정면도이다.
도 4a는 실린더 튜브 측에서 본 도 3a의 헤드 커버의 일부 단면을 나타낸 정면도이고, 도 4b는 실린더 튜브 측에서 본 도 3b의 로드 커버의 일부 단면을 나타낸 정면도이다.
도 5는 도 1의 선 V-V를 따라 취해진 단면도이다.
도 6은 도 1의 유체압 실린더에 있어서의 피스톤 유닛 및 피스톤 로드의 외부 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 피스톤 유닛의 정면도이다.
도 8은 도 2의 피스톤 유닛이 헤드 커버에 대항하여 맞닿은 상태를 나타내는 확대 단면도이다.
도 9a는 제1 변형예에 따른 피스톤 유닛을 나타내는 확대 단면도이고, 도 9b는 제2 변형예에 따른 피스톤 유닛을 나타내는 확대 단면도이고, 도 9c는 제3 변형예에 따른 피스톤 유닛을 나타내는 확대 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 유체압 실린더(10)는, 관형상 실린더 튜브(12)와, 실린더 튜브(12)의 일단부에 장착되는 헤드 커버(커버 부재)(14)와, 실린더 튜브(12)의 타단부에 장착되는 로드 커버(커버 부재)(16)와, 실린더 튜브(12)의 내부에서 변위 가능하게 배치되는 피스톤 유닛(피스톤)(18)과, 피스톤 유닛(18)에 연결되는 피스톤 로드(20)를 포함한다.

실린더 튜브(12)는, 예를 들어, 금속 재료로 형성되는 원통형 몸체로 구성되고, 축선방향(화살표 A 및 B 방향)을 따라 일정한 단면적을 갖도록 연장되며, 그 내부에는, 피스톤 유닛(17)이 수용되는 실린더 챔버(22a, 22b)가 형성된다. 또한, 실린더 튜브(12)의 양단부에는, 링 형상 밀봉부재(도시생략)가 환형 홈을 통하여 각각 설치된다.

도 1 내지 도 3a 및 도 4a에 도시된 바와 같이, 헤드 커버(14)는, 예를 들어, 단면이 실질적으로 사각형인 금속 재료로 형성되는 플레이트 몸체이며, 이것은 실린더 튜브(12)의 일단부를 덮도록 제공된다. 이 때, 실린더 튜브(12)의 단부에 배치되는 밀봉부재(도시생략)가 헤드 커버(14)에 대항하여 맞닿음으로써, 실린더 챔버(22a)로부터 실린더 튜브(12)와 헤드 커버(14) 사이의 간극을 통하여 압력유체가 누출되는 것이 방지된다.

또한, 도 4a에 도시된 바와 같이, 헤드 커버(14)의 4개의 모서리 부근에는, 4개의 제1 구멍(26)이 각각 형성되어 있으며, 이것을 통하여 후술하는 연결 로드(88)가 삽입된다. 제1 연통구멍(28)은 제1 구멍(26)에 비해 헤드 커버(14)의 중심측 위치에 형성되어 있다. 제1 구멍(26) 및 제1 연통구멍(28)은 도 1 및 2에 도시된 헤드 커버(14)의 두께방향(화살표 A 및 B 방향)으로 각각 관통한다.

압력유체가 공급 및 배출되는 제1 포트 부재(30)는 헤드 커버(14)의 외부벽면(14a)에 제공되고, 압력유체 공급원이 도시하지 않은 파이프를 통하여 연결된다. 제1 포트 부재(30)는, 예를 들어, 금속 재료로 형성되는 블록 몸체로 구성되고, 용접 등에 의해 고정된다.

또한, 제1 포트 부재(30)의 내부에는, 단면이 L-자 형상으로 형성되는 포트 통로(32)가 형성되고, 그 개구부는 실린더 튜브(12)의 축선방향에 직교하는 방향으로 개방된 상태로 헤드 커버(14)의 외부벽면(14a)에 대해 고정된다.

그리고, 헤드 커버(14)의 제1 연통구멍(28)과 연통하는 제1 포트 부재(30)의 포트 통로(32)에 의해, 제1 포트 부재(30) 및 실린더 튜브(12)의 내부는 연통한다.

제1 포트 부재(30)를 제공하는 대신에, 예를 들어, 제1 연통구멍(28)에 대해 배관 연결 부품이 직접적으로 연결될 수 있다.

한편, 실린더 튜브(12) 측(화살표 A 방향으로)에 형성되는 헤드 커버(14)의 내부벽면(14b)에는, 도 1, 2 및 4a에 도시된 바와 같이, 복수(예를 들어 3개)의 제1 핀 구멍(34)이 실린더 튜브(12)의 내주 직경보다 작은 직경으로 이루어지는 원주 피치 상에 형성되고, 제1 스피곳(spigot) 핀(36)은 제1 핀 구멍(34) 내로 각각 삽입된다. 제1 핀 구멍(34)은, 헤드 커버(14)의 중심에 대해 소정의 직경을 갖는 원주 상에 형성되고, 원주방향을 따라 서로 등간격으로 이격되어 있다.

제1 스피곳 핀(36)은, 제1 핀 구멍(34)과 동일한 개수가 되도록 복수로 배치되고, 단면이 원형상으로 형성되는 플랜지 부재(38)와, 제1 핀 구멍(34)에 삽입되는 플랜지 부재(38)보다 작은 직경의 축 부재(40)로 이루어진다. 그리고, 제1 핀 구멍(34) 내로 제1 스피곳 핀(36)의 축 부재(40)를 압입함으로써, 제1 스피곳 핀(36)은, 각각, 헤드 커버(14)의 내부벽면(14b)에 대해 고정되고, 플랜지 부재(38)는 헤드 커버(14)의 내부벽면(14b)에 대해 돌출하는 상태가 된다.

또한, 실린더 튜브(12)가 헤드 커버(14)에 대해 조립될 때, 도 4a에 도시된 바와 같이, 제1 스피곳 핀(36)의 플랜지 부재(38)의 외주면은 실린더 튜브(12)의 내주면과 각각 내접하고, 그에 따라 실린더 튜브(12)는 헤드 커버(14)에 대해 위치결정된다. 더욱 상세하게는, 복수의 제1 스피곳 핀(36)은 헤드 커버(14)에 대해 실린더 튜브(12)의 일단부를 위치결정하기 위한 위치결정 수단으로서 기능한다.

다시 말해서, 제1 스피곳 핀(36)은, 그 외주면이 실린더 튜브(12)의 내주면과 내접하도록 소정의 직경을 갖는 원주 상에 배열된다.

링 형상 제1 댐퍼(42)는, 헤드 커버(14)의 내부벽면(14b)에 배치된다. 제1 댐퍼(42)는, 예를 들어, 고무 등과 같은 탄성재료로 소정의 두께로 형성되고, 그 내주면은 제1 연통구멍(28)보다 더욱 반경방향으로 외측에 배열된다(도 2 및 4a 참조).

또한, 제1 댐퍼(42)에는, 제1 댐퍼(42)의 외주면으로부터 반경방향 내측으로 단면이 실질적으로 원형상으로 오목한 복수의 절결부(44)가 포함되며, 제1 스피곳 핀(36)은 절결부(44)를 통하여 삽입된다. 더욱 상세하게는, 절결부(44)는, 제1 스피곳 핀(36)과 동일한 개수로, 동일한 피치로, 그리고 동일한 원주 상에 제공된다. 그리고, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 댐퍼(42)가 제1 스피곳 핀(36)의 플랜지 부재(38)와 헤드 커버(14)의 내부벽면(14b) 사이에 끼워짐으로써, 제1 댐퍼(42)는 내부벽면(14b)에 대해 소정의 높이로 돌출되는 상태로 유지된다.

더욱 상세하게는, 헤드 커버(14)에 대해 소정의 위치에서 실린더 튜브(12)의 일단부를 위치결정시키기 위한 위치결정 수단(스피곳 수단)으로서 기능하는 동시에, 제1 스피곳 핀(36)은 헤드 커버(14)에 제1 댐퍼(42)를 고정시키기 위한 고정 수단으로서도 기능한다.

그리고, 피스톤 유닛(18)이 헤드 커버(14) 측(화살표 B 방향으로)으로 변위할 때, 그 단부가 제1 댐퍼(42)에 대항하여 맞닿음으로써, 피스톤 유닛(18)과 헤드 커버(14) 사이의 직접적인 접촉은 회피되고, 접촉에 수반하는 충격 및 충돌음의 발생이 적절하게 방지된다.

또한, 후술하는 가이드 로드(124)가 지지되는 제1 로드 구멍(46)은, 제1 연통구멍(28)에 대해 더욱 중심 측을 향하는 위치에서 헤드 커버(14) 내에 형성된다. 제1 로드 구멍(46)은 헤드 커버(14)의 내부벽면(14b) 측(화살표 A 방향으로)을 향하여 개방되고 외부벽면(14a)까지는 관통하지 않는다.

도 1, 도 3b 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 로드 커버(16)는, 헤드 커버(14)와 동일한 방식으로, 예를 들어, 금속 재료로 단면이 실질적으로 사각형으로 형성되고, 실린더 튜브(12)의 타단부를 덮도록 제공된다. 이 때, 실린더 튜브(12)의 단부에 배치되는 밀봉부재(도시생략)가 로드 커버(16)에 대항하여 맞닿음으로써, 실린더 튜브(12)와 로드 커버(16) 사이의 간극을 통하여 실린더 챔버(22b)로부터 압력유체가 누출되는 것이 방지된다.

로드 구멍(48)은 로드 커버(16)의 중심을 통하여 축선방향(화살표 A 및 B 방향)으로 관통하도록 형성되고, 후술하는 연결 로드(88)가 삽입되는 4개의 제2 구멍(50)은 로드 커버(16)의 4개의 모서리에 형성된다. 또한, 제2 연통구멍(52)은 제2 구멍(50)에 대해 중심 측이 되는 위치에서 로드 커버(16) 내에 형성된다. 로드 구멍(48), 제2 구멍(50), 및 제2 연통구멍(52)은, 로드 커버(16)를 통하여 두께방향(화살표 A 및 B 방향)으로 각각 관통하도록 형성된다.

피스톤 로드(20)를 변위 가능하게 지지하는 홀더(54)는 로드 구멍(48) 내에 제공된다. 예를 들어, 홀더(54)는 금속 재료로 인발공정 등에 의해 형성되고, 원통형 홀더 본체(56)와, 이 홀더 본체(56)의 일단부에 형성되어 직경방향 외측으로 연장되는 플랜지 부재(58)를 포함한다. 홀더 본체(56)의 일부는 로드 커버(16)로부터 외측으로 돌출되도록 배치된다(도 1 참조).

그리고, 홀더 본체(56)가 로드 커버(16)의 로드 구멍(48)을 통하여 삽입되고, 플랜지 부재(58)가 실린더 튜브(12) 측(화살표 B 방향으로)에 배열되는 상태로, 플랜지 부재(58)는 로드 커버(16)의 내부벽부(16b)에 대항하여 맞닿고, 복수(예를 들어, 4개)의 제1 리벳(60)은 플랜지 부재(58)의 제1 관통구멍(62)을 경유하여 로드 커버(16)의 제1 리벳 구멍(64) 내로 삽입되어 결합된다. 결과적으로, 홀더(54)는 로드 커버(16)의 로드 구멍(48)에 대해 고정된다. 이 때, 홀더(54)는 로드 구멍(48)과 동축으로 고정된다.

제1 리벳(60)은, 예를 들어, 원형상의 플랜지 부재(66)와, 이 플랜지 부재(66)에 비해 직경이 감소하는 샤프트 형상의 핀 부재(68)를 각각 갖는 자기-천공식(self-drilling or self-piercing) 리벳이다. 제1 리벳(60)이 플랜지 부재(58) 측으로부터 제1 관통구멍(62) 내로 삽입되고, 그 플랜지 부재(66)가 플랜지 부재(58)와 결합된 상태로, 로드 커버(16)의 제1 리벳 구멍(64) 내로 핀 부재(68)를 때려넣음으로써, 핀 부재(68)는 제1 관통구멍(62)에 대해 결합되고, 플랜지 부재(58)는 로드 커버(16)에 대해 고정된다.

제1 리벳(60)은 자기-천공식 리벳으로 한정되지 않으며, 예를 들어, 핀 부재(68)를 로드 커버(16)의 외부벽면(16a) 측까지 돌출시킨 후에 찌그러뜨려 변형시킴으로써 고정시키는 일반적인 리벳일 수 있다.

부시(70) 및 로드 패킹(72)은 홀더(54)의 내부에서 축선방향(화살표 A 및 B 방향)으로 서로 나란히 배치되고, 후술하는 피스톤 로드(20)가 내부를 통하여 삽입됨으로써, 피스톤 로드(20)가 부시(70)에 의해 축선방향을 따라 안내되는 동시에, 로드 패킹(72)이 미끄럼 접촉하여, 홀더(54)와 로드 패킹(72) 사이의 간극을 통한 압력유체의 누출이 방지된다.

도 1 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 압력유체가 공급 및 배출되는 제2 포트 부재(74)는 로드 커버(16)의 외부벽면(16a)에 제공되고, 도시하지 않은 파이프를 통하여 압력유체 공급원과 연결된다. 제2 포트 부재(74)는, 예를 들어, 금속 재료로 형성된 블록 몸체로 구성되고, 용접 등에 의해 고정된다.

또한, 제2 포트 부재(74)의 내부에는, 단면이 L-자 형상으로 형성되는 포트 통로(76)가 형성되고, 그 개구부는 실린더 튜브(12)의 축선방향에 직교하는 방향으로 개방되는 상태로 로드 커버(16)의 외부벽면(16a)에 대해 고정된다.

그리고, 제2 포트 부재(74)의 포트 통로(76)가 로드 커버(16)의 제2 연통구멍(52)과 연통함으로써, 제2 포트 부재(74)와 실린더 튜브(12)의 내부가 연통한다.

제2 포트 부재(74)를 제공하는 대신에, 예를 들어, 제2 연통구멍(52)에 대해 배관 연결 부품이 직접적으로 연결될 수 있다.

한편, 실린더 튜브(12) 측(화살표 B 방향으로)에 형성되는 로드 커버(16)의 내부벽면(16b)에는, 도 1 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 복수(예를 들어, 3개)의 제2 핀 구멍(78)이 직경에 있어서 실린더 튜브(12)의 내주 직경보다 작은 원주 피치 상에 형성되고, 제2 스피곳 핀(80)은 제2 핀 구멍(78) 내에 각각 삽입된다. 더욱 상세하게는, 제2 스피곳 핀(80)은, 제2 핀 구멍(78)과 동일한 개수로 복수로 제공된다.

제2 핀 구멍(78)은, 로드 커버(16)의 중심에 대해 소정 직경을 갖는 원주 상에 형성되고, 원주방향을 따라 서로 등간격으로 이격된다. 제2 스피곳 핀(80)은 제1 스피곳 핀(36)과 동일한 형상으로 형성되고, 따라서, 그 상세한 설명은 생략한다.

그리고, 제2 핀 구멍(78) 내로 제2 스피곳 핀(80)의 축 부재(40)를 삽입함으로써, 제2 스피곳 핀(80)은, 각각, 로드 커버(16)의 내부벽면(16b)에 고정되고, 플랜지 부재(38)는 로드 커버(16)의 내부벽면(16b)에 대해 돌출되는 상태가 된다.

또한, 실린더 튜브(12)가 로드 커버(16)에 대해 조립될 때, 도 4b에 도시된 바와 같이, 제2 스피곳 핀(80)의 플랜지 부재(38)의 외주면은, 각각, 실린더 튜브(12)의 내주면에 대해 내접하여, 실린더 튜브(12)는 로드 커버(16)에 대해 위치결정된다. 더욱 상세하게는, 복수의 제2 스피곳 핀(80)은, 로드 커버(16)에 대해 실린더 튜브(12)의 타단부를 위치결정시키기 위한 위치결정 수단으로서 기능한다.

다시 말해서, 제2 스피곳 핀(80)은, 그 외주면이 실린더 튜브(12)의 내주면에 내접하도록 소정의 직경을 갖는 원주 상에 배열되어 있다.

링 형상의 제2 댐퍼(82)는 로드 커버(16)의 내부벽면(16b)에 배치된다. 제2 댐퍼(82)는, 예를 들어, 고무 등과 같은 탄성재료로 소정의 두께로 형성되고, 그 내주면은 제2 연통구멍(52)보다 더욱 반경방향 외측으로 배열되어 있다.

또한, 제2 댐퍼(82)에는, 제2 댐퍼(82)의 외주면으로부터 반경방향 내측으로 단면이 실질적으로 원형상으로 오목한 복수의 절결부(84)가 포함되고, 제2 스피곳 핀(80)은 절결부(84)를 통하여 삽입된다. 그리고, 제2 댐퍼(82)가 제2 스피곳 핀(80)의 플랜지 부재(38)와 로드 커버(16)의 내부벽면(16b) 사이에 끼워짐으로써, 제2 댐퍼(82)는 내부벽면(16b)에 대해 소정의 높이로 돌출된 상태로 유지된다.

더욱 상세하게는, 절결부(84)는 제2 스피곳 핀(80)과 동일한 개수로, 동일한 피치로, 그리고 동일한 원주 상에 제공된다.

이러한 방식으로, 로드 커버(16)에 대해 소정의 위치에서 실린더 튜브(12)의 타단부를 위치결정시키기 위한 위치결정 수단(스피곳 수단)으로서 기능하는 동시에, 제2 스피곳 핀(80)은 로드 커버(16)에 제2 댐퍼(82)를 고정시키기 위한 고정 수단으로서도 기능한다.

그리고, 피스톤 유닛(18)이 로드 커버(16) 측(화살표 A 방향으로)으로 변위될 때, 그 단부가 제2 댐퍼(82)에 대항하여 맞닿음으로써, 피스톤 유닛(18)과 로드 커버(16) 사이의 직접적인 접촉이 방지되고, 그 접촉에 수반하는 충격 및 충돌음의 발생이 적절하게 방지된다.

또한, 후술하는 가이드 로드(124)가 지지되는 제2 로드 구멍(86)은, 제2 연통구멍(52)에 대해 더욱 로드 커버(16)의 중심 측을 향하는 위치에 형성된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제2 로드 구멍(86)은 로드 커버(16)의 내부벽면(16b) 측(화살표 B 방향으로)을 향하여 개방되고 외부벽면(16a)까지 관통하지는 않는다.

그리고, 실린더 튜브(12)의 일단부가 헤드 커버(14)의 내부벽면(14b)에 대항하여 맞닿아 위치되고, 그 타단부가 로드 커버(16)의 내부벽면(16b)에 대항하여 맞닿아 위치되는 상태에서, 연결 로드(88)는 4개의 제1 및 제2 구멍(26, 50)을 통하여 각각 삽입되고, 체결 너트(90)(도 1, 도 3a 및 도 3b 참조)는 그 양단부에 나사결합되고, 체결 너트(90)를 헤드 커버(14) 및 로드 커버(16)의 외부벽면(14a, 16a)에 대항하여 맞닿을 때까지 조임으로써, 실린더 튜브(12)는 헤드 커버(14)와 로드 커버(16) 사이에 끼워져 파지되는 상태로 고정된다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 피스톤 유닛(18)의 위치를 검출하기 위한 검출 센서(92)를 유지하는 센서 보유 몸체(94)는 연결 로드(88)에 배치된다. 센서 보유 몸체(94)는, 연결 로드(88)의 연장방향에 대해 실질적으로 직교하도록 배치되어, 연결 로드(88)를 따라 이동 가능하도록 배치됨과 함께, 연결 로드(88)에 유지된 부위로부터 연장되어 검출 센서(92)가 장착되는 장착부(96)를 포함한다. 장착부(96)에는, 예를 들어, 단면이 원형인 홈부가 연결 로드(88)와 실질적으로 평행하게 형성되고, 여기서 검출 센서(92)는 이 홈부에 수납되어 보유된다.

검출 센서(92)는 후술하는 링 몸체(피스톤 본체)(100)의 자석(122)이 가지고 있는 자기를 검출할 수 있는 자기 센서이다. 검출 센서(92)를 포함하는 센서 보유 몸체(94)는 필요에 따른 수량만큼 적절하게 제공된다.

도 1, 도 2, 도 6 내지 8에 도시된 바와 같이, 피스톤 유닛(18)은, 피스톤 로드(20)의 일단부에 연결되는 디스크 형상의 플레이트 몸체(98)와, 이 플레이트 몸체(98)의 외연부(外緣部)에 연결되는 링 몸체(100)를 포함한다.

플레이트 몸체(98)는, 예를 들어, 탄성을 가진 금속제 플레이트 부재로 실질적으로 일정한 두께로 형성되고, 두께방향으로 관통하는 복수(예를 들어, 4개)의 제2 관통구멍(102)이 플레이트 몸체(98)의 중앙부에 배치되어 있다. 그리고, 제2 리벳(104)은 제2 관통구멍(102) 내로 삽입되고, 그 말단부가 피스톤 로드(20)의 일단부에 형성된 제2 리벳 구멍(106)에 삽입되어 결합됨으로써, 플레이트 몸체(98)는 피스톤 로드(20)의 일단부에 실질적으로 직교하도록 연결된다.

제2 리벳(104)은, 예를 들어, 제1 리벳(60)과 마찬가지로, 자기-천공식 리벳이다. 제2 리벳(104)은, 플랜지 부재(66)가 플레이트 몸체(98)의 헤드 커버(14) 측(화살표 B 방향으로)에 위치되도록 삽입된 후, 피스톤 로드(20)의 내부로 핀 부재(68)를 때려넣음으로써, 핀 부재(68)는 제2 리벳 구멍(106)에 대해 결합되고, 플레이트 몸체(98)는 피스톤 로드(20)에 대해 결합되어 고정된다.

또한, 플레이트 몸체(98)의 외연부에는, 두께 방향으로 관통하는 복수(예를 들어, 4개)의 제3 관통구멍(108)이 제공된다. 제3 관통구멍(108)은, 플레이트 몸체(98)의 원주방향을 따라 서로 등간격으로 형성됨과 함께, 플레이트 몸체(98)의 중심에 대해 동일한 직경 상에 형성된다.

게다가, 플레이트 몸체(98)에는, 제3 관통구멍(108)보다 더욱 내주 측이 되는 위치에, 두께방향으로 관통하는 로드 삽입구멍(110)이 형성되고, 후술하는 가이드 로드(124)가 삽입된다.

더 나아가서, 플레이트 몸체(98)에는, 피스톤 로드(20)에 고정되는 중심부와 외연부 사이의 위치에, 예를 들어, 단면이 만곡된 형상을 가지는 리브(112)가 포함된다. 리브(112)는 원주방향을 따라 환형상으로 형성되고, 피스톤 로드(20) 측과는 반대측(화살표 B 방향으로)을 향하여 돌출되도록 형성된다. 또한, 리브(112)는 피스톤 로드(20) 측(화살표 A 방향으로)을 향하여 돌출되도록 형성될 수 있다. 더욱이, 리브(112)는 로드 삽입구멍(110)보다 더욱 내주 측이 되는 위치에 형성된다.

리브(112)를 제공함으로써, 탄성을 가진 플레이트 몸체(98)의 휨 정도는 소정의 양으로 설정되고 있다. 다시 말해서, 리브(112)의 위치나 형상을 적절하게 변경함으로써, 플레이트 몸체(98)의 휨 양은 자유롭게 조정될 수 있다. 또한, 전술한 리브(112)는 반드시 제공되어야 할 필요는 없다.

플레이트 몸체(98)는 피스톤 로드(20)의 단부에 제2 리벳(104)에 의해 연결되는 경우로 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 플레이트 몸체(98)는 피스톤 로드(20)의 단부에 코킹 가공이나 용접에 의해 연결되거나, 압접이나 접착에 의해 연결되거나, 나사 삽입에 의해 연결될 수도 있다. 게다가, 플레이트 몸체(98)는 핀을 압입하여 핀의 단부를 소성 변형시킴으로써 연결될 수 있다.

링 몸체(100)는, 예를 들어, 금속 재료로 단면이 원형상으로 형성되고, 플레이트 몸체(98)의 외연부는 헤드 커버(14) 측(화살표 B 방향으로)의 가장자리부에 대항하여 맞닿도록 위치되고, 복수의 제3 리벳(114)에 의해 고정된다. 제3 리벳(114)은, 예를 들어, 제1 및 제2 리벳(60, 104)과 마찬가지로, 자기-천공식 리벳이다. 제3 리벳(114)은, 플랜지 부재(66)가 플레이트 몸체(98)의 헤드 커버(14) 측(화살표 B 방향으로)에 위치되도록 삽입된 후, 핀 부재(68)를 링 몸체(100)의 제3 리벳 구멍(115) 내로 때려넣음으로써, 핀 부재(68)는 그 내부에 결합되어 고정된다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 피스톤 패킹(116) 및 웨어 링(wear ring) (118)은 외주면에 형성되는 환형 홈부를 통하여 링 몸체(100)에 배치된다. 그리고, 피스톤 패킹(116)을 실린더 튜브(12)의 내주면에 미끄럼 접촉시킴으로써, 링 몸체(100)와 실린더 튜브(12) 사이의 간극을 통한 압력유체의 누출이 방지된다. 또한, 웨어 링(118)이 실린더 튜브(12)의 내주면에 미끄럼 접촉됨으로써, 링 몸체(100)는 실린더 튜브(12)를 따라서 축선방향(화살표 A 및 B 방향)으로 안내된다.

게다가, 도 1, 도 2, 도 5 내지 7에 도시된 바와 같이, 헤드 커버(14)를 향하는 링 몸체(100)의 측면에는, 축선방향으로 개방되는 복수(예를 들어, 4개)의 구멍(120)이 형성되고, 원통형 자석(122)이 구멍(120)의 내부에, 각각, 압입된다. 자석(122)의 배치는, 피스톤 유닛(18)이 실린더 튜브(12)의 내부에 배치될 때, 도 5에 도시된 바와 같이, 자석(122)은 4개의 연결 로드(88)를 향하는 위치에 배치되고, 자석(122)의 자기는 연결 로드(88)에 제공되는 센서 보유 몸체(94)의 검출 센서(92)에 의해 검출된다.

도 1, 도 2, 도 4a 내지 5에 도시된 바와 같이, 가이드 로드(124)는 단면이 원형상인 샤프트로 형성되고, 그 일단부는 헤드 커버(14)의 제1 로드 구멍(46) 내로 삽입되고, 그 타단부는 로드 커버(16)의 제2 로드 구멍(86) 내로 삽입됨과 함께, 플레이트 몸체(98)의 로드 삽입구멍(110)을 통하여 삽입된다. 이것에 의해, 실린더 튜브(12)의 내부에 있어서, 가이드 로드(124)는, 헤드 커버(14) 및 로드 커버(16)에 고정되고 피스톤 유닛(18)의 축선방향(변위방향)과 평행하게 배치됨과 함께, 피스톤 유닛(18)이 축선방향으로 변위할 때 피스톤 유닛(18)이 회전해 버리는 것이 방지된다. 다시 말해서, 가이드 로드(124)는 피스톤 유닛(18)을 위한 회전 멈춤부로서 기능한다.

또한, 로드 삽입구멍(110)에는 O-링이 배치되어, 로드 삽입구멍(110)과 가이드 로드(124) 사이의 간극을 통한 압력유체의 누출이 방지된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 피스톤 로드(20)는, 축선방향(화살표 A 및 B 방향)을 따른 소정의 길이를 가지는 샤프트로 이루어지고, 실질적으로 일정한 직경으로 형성되는 본체부(126)와, 이 본체부(126)의 타단부에 형성된 작은 직경의 말단부(128)를 포함한다. 말단부(128)는, 홀더(54)를 통하여 실린더 튜브(12)의 외측으로 노출되도록 배치된다. 본체부(126)의 일단부는, 피스톤 로드(20)의 축선방향과 직교하는 실질적으로 평면인 형상으로 형성되고, 플레이트 몸체(98)에 연결되어 있다.

본 발명의 실시형태에 따른 유체압 실린더(10)는, 기본적으로는 이상과 같이 구성된다. 다음에, 유체압 실린더(10)의 동작 및 작용 효과에 대해 설명한다.

먼저, 압력유체가 도시하지 않은 압력유체 공급원으로부터 제1 포트 부재(30)로 공급된다. 이 경우, 제2 포트 부재(74)는, 도시하지 않은 전환 밸브의 전환 동작 하에 대기로 개방된 상태가 된다. 결과적으로, 압력유체가 제1 포트 부재(30)로부터 포트 통로(32) 및 제1 연통구멍(28)으로 공급되어, 제1 연통구멍(28)으로부터 실린더 챔버(22a) 내로 공급된 압력유체에 의해, 피스톤 유닛(18)은 로드 커버(16) 측(화살표 A 방향으로)을 향하여 가압된다.

그리고, 피스톤 로드(20)는 피스톤 유닛(18)과 함께 변위하여, 링 몸체(100)의 단부표면이 제2 댐퍼(82)에 대항하여 맞닿음으로써, 변위 종단 위치에 도달한다. 이 때, 로드 커버(16)로부터의 피스톤 유닛(18)에 대한 충격의 부여가 제2 댐퍼(82)에 의해 완화된다.

또한, 피스톤 유닛(18)의 링 몸체(100)가 제2 댐퍼(82)에 대항하여 맞닿을 때, 피스톤 유닛(18)에 대한 충격의 부여가 제2 댐퍼(82)에 의해 완충되는 동시에, 플레이트 몸체(98)가 외연부에 배치되는 링 몸체(100)와 피스톤 로드(20)에 연결되는 중심부와의 사이의 위치에서 휘어짐으로써, 링 몸체(100)에 부여되는 충격은 적절하게 흡수되고, 그러한 충격이 피스톤 로드(20) 측에 전달되는 것이 억제된다.

한편, 피스톤 유닛(18)이 반대방향(화살표 B 방향으로)으로 변위되는 경우에는, 압력유체가 제2 포트 부재(74)에 공급됨과 함께, 제1 포트 부재(30)는 전환 밸브(도시생략)의 전환 동작 하에 대기로 개방된 상태가 된다. 그리고, 압력유체가 제2 포트 부재(74)로부터 포트 통로(76) 및 제2 연통구멍(52)을 통하여 실린더 챔버(22b)로 공급되어, 실린더 챔버(22b) 내로 공급된 압력유체에 의해, 피스톤 유닛(18)은 헤드 커버(14) 측(화살표 B 방향으로)을 향하여 가압된다.

그리고, 도 8에 도시된 바와 같이, 피스톤 로드(20)는 피스톤 유닛(18)의 변위 작용 하에 변위되고, 피스톤 유닛(18)의 링 몸체(100)가 헤드 커버(14)의 제1 댐퍼(42)에 대항하여 맞닿음으로써 초기 위치로 복귀한다.

이 때에도 마찬가지로, 피스톤 유닛(18)의 링 몸체(100)가 제1 댐퍼(42)에 대항하여 맞닿을 때, 피스톤 유닛(18)에 대한 충격의 부여가 제1 댐퍼(42)에 의해 완충되는 동시에, 도 8에 도시된 바와 같이, 플레이트 몸체(98)가 외연부에 배치된 링 몸체(100)와 피스톤 로드(20)에 연결되는 중앙부와의 사이의 위치에서 휘어짐으로써, 링 몸체(100)에 부여되는 충격은 더욱 적절하게 흡수되고, 그러한 충격이 피스톤 로드(20) 측으로 전달되는 것이 억제된다.

이상과 같이, 본 실시형태에 따르면, 유체압 실린더(10)에 있어서, 피스톤 유닛(18)은, 중앙부가 피스톤 로드(20)의 일단부에 연결되는 플레이트 몸체(98)와, 이 플레이트 몸체(98)의 외연부에 배치되는 링 몸체(100)로 구성된다. 그리고, 플레이트 몸체(98)가 탄성적으로 변형 가능한 금속 재료로 형성됨으로써, 피스톤 유닛(18)은 축선방향(화살표 A 및 B 방향으로)을 따라 변위되고, 링 몸체(100)가 헤드 커버(14) 또는 로드 커버(16)에 대항하여 맞닿는 변위 종단 위치에서, 맞닿음시 링 몸체(100)에 부여되는 충격은 플레이트 몸체(98)가 탄성적으로 변형함으로써 흡수될 수 있다.

그 결과, 피스톤 유닛(18)의 플레이트 몸체(98)가 소정의 두께를 갖는 탄성적으로 변형 가능한 플레이트 부재로 형성되는 간단한 구성으로, 피스톤 유닛(18)이 헤드 커버(14) 및 로드 커버(16)에 대항하여 맞닿을 때 피스톤 유닛(18) 측에 대한 충격의 전달이 억제되고, 예를 들어, 피스톤 로드(20)의 타단부로 워크 등을 반송하는 경우에, 워크에 대한 충격의 전달이 방지될 수 있다.

또한, 플레이트 몸체(98)의 재질, 판 두께, 리브(112)의 유무, 형상이나 위치 등을 적절히 변경함으로써, 충격의 흡수 성능이 자유롭게 변경될 수 있기 때문에, 예를 들어, 피스톤 유닛(18)의 변위 속도, 및 링 몸체(100)를 포함하는 피스톤 유닛(18)의 중량과 같은 조건에 응답하여 재질을 변경함으로써, 그러한 충격은 확실하게 흡수될 수 있다.

또, 전술한 플레이트 몸체(98)를 포함한 피스톤 유닛(18)은 위에서 설명된 구성으로 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 도 9a에 도시된 제1 변형예에 따른 피스톤 유닛(150)과 같이, 복수의 적층된 제1 내지 제3 플레이트(152, 154, 156)로 플레이트 몸체(158)가 구성될 수도 있다.

플레이트 몸체(158)는, 중앙부가 제2 리벳(104)에 의해 피스톤 로드(20)의 일단부에 연결되는 제1 플레이트(152)와, 이 제1 플레이트(152)보다 작은 직경으로 적층된 제2 플레이트(154)와, 이 제2 플레이트(154)보다 더욱 작은 직경으로 적층된 제3 플레이트(156)로 만들어진다. 피스톤 로드(20)의 본체부(126)는 제2 및 제3 플레이트(154, 156)의 중앙부를 각각 통하여 삽입된다. 제1 내지 제3 플레이트(152, 154, 156)는, 예를 들어, 용접이나 용착 등에 의해 일체로 함께 고정된다.

제1 내지 제3 플레이트(152, 154, 156)는, 각각, 상이한 탄성 계수로 형성되고, 피스톤 로드(20)에 대해 동축으로 배치된다. 더욱 상세하게는, 제1 내지 제3 플레이트(152, 154, 156)의 형상 및 재질 등은, 각각, 서로 상이하도록 형성된다.

이러한 유형의 구성에 따르면, 플레이트 몸체(158)는, 상이한 탄성 계수를 가지는 복수의 제1 내지 제3 플레이트(152, 154, 156)를 적층시킴으로써 구성된다. 따라서, 단일의 플레이트로 구성되는 플레이트 몸체(98)와 비교해, 변위 종단 위치에서의 충격의 흡수 정도를 증가시킬 수 있다. 그러므로, 이러한 유형의 플레이트 몸체(158)를 이용함으로써, 예를 들어, 피스톤 유닛(150)에의 충격의 부여가 큰 경우에, 그러한 충격을 적절하게 완충시키는 것이 가능해진다. 그와 함께, 플레이트의 매수, 재질 및 형상 등을 선택적으로 조합함으로써, 피스톤 유닛(150)에 부여되는 충격의 크기에 대응하여 충격의 흡수 성능을 자유롭게 조정할 수 있다.

또한, 도 9b에 도시된 제2 변형예에 따른 피스톤 유닛(160)과 같이, 외부 링 몸체(162)를 2피스 구조(two piece structure)를 갖는 구성이 제공될 수 있으며, 여기서 플레이트 몸체(98)의 외연부는 2개의 피스 사이에 끼워진다. 링 몸체(162)는, 헤드 커버(14) 측(화살표 B 방향으로)에 배치되는 제1 링(164)과, 로드 커버(16) 측(화살표 A 방향으로)에 배치되는 제2 링(166)으로 만들어진다. 제1 링(164) 및 제2 링(166)이 플레이트 몸체(98)의 외연부를 사이에 두도록 배열된 상태로, 링 몸체(162)는, 예를 들어, 용접 등에 의해 일체로 함께 연결된다. 또한, 플레이트 몸체(98)의 중앙부는 제2 리벳(104)에 의해 피스톤 로드(20)의 일단부에 연결되지만, 플레이트 몸체(98)는 피스톤 로드(20)의 단부에 용접 및 코킹 가공 등을 이용하여 연결되거나, 압접이나 접착에 의해 연결되거나, 나사 삽입에 의해 연결될 수 있다. 게다가, 플레이트 몸체(98)는 핀을 피스톤 로드(20)의 단부 내로 압입하여 이 핀의 단부를 소성변형시킴으로써 연결될 수도 있다.

그리고, 링 몸체(162)에 있어서, 예를 들어, 제1 링(164)에는, 내부에 자석(122)이 수용되고, 외주면에 웨어 링(118)이 제공되는 한편, 제2 링(166)의 외주면에는 피스톤 패킹(116)이 배치된다.

이러한 유형의 구성에 따라, 플레이트 몸체(98)를 링 몸체(162)의 폭방향 중심에 배치함으로써, 링 몸체(162)의 내주 측에 공간을 제공할 수 있기 때문에, 그러한 공간을 유효하게 이용함으로써, 축선방향으로의 유체압 실린더(10)의 치수를 소형화하면서, 플레이트 몸체(98)의 변형에 의해 변위 종단 위치에서 충격을 매우 적절하게 완화시키는 것이 가능해진다.

예를 들어, 전술한 공간을 이용하는 방법으로서는, 헤드 커버(14) 또는 로드 커버(16)와 피스톤 유닛(160) 사이에 스프링이 배치되어, 일방향으로의 변위만이 압력유체의 공급 하에 수행되는 한편, 다른 방향으로의 변위는 스프링의 탄성력에 의해 수행되는, 단일-작동 타입의 유체압 실린더에 있어서, 이 공간은 스프링의 일부를 수용하는 공간으로서 유효하게 활용될 수 있다.

게다가, 도 9c에 도시된 제3 변형예에 따른 피스톤 유닛(170)과 같이, 링 몸체(100)가 플레이트 몸체(98)의 외연부에서 헤드 커버(14) 측(화살표 B 방향으로)에 배치되는 구성이 제공될 수 있다. 또한, 플레이트 몸체(98)의 중앙부는 제2 리벳(104)에 의해 피스톤 로드(20)의 일단부에 연결되지만, 플레이트 몸체(98)는 피스톤 로드(20)의 단부에 용접이나 코킹 가공 등을 이용하여 연결되거나, 압접이나 접착에 의해 연결되거나, 나사 삽입에 의해 연결될 수 있다. 게다가, 플레이트 몸체(98)는 피스톤 로드(20)의 단부 내로 핀을 압입하여 핀의 단부를 소성변형시킴으로써 연결될 수도 있다.

이러한 유형의 구성에 따라, 유체압 실린더(10)의 실린더 챔버(22a)에 있어서, 헤드 커버(14) 측에서 피스톤 유닛(170)의 내주 측에 공간을 제공하는 것이 가능해지기 때문에, 이 공간을 유효하게 활용함으로써, 축선방향으로의 유체압 실린더(10)의 치수를 소형화하면서, 플레이트 몸체(98)의 변형에 의해 변위 종단 위치에서 충격을 적절하게 완화시키는 것이 가능해진다.

더욱 상세하게는, 실린더 챔버(22a) 내에 있어서, 유효하게 활용하고 싶은 공간의 위치에 상응하여 플레이트 몸체(98)에 대한 링 몸체(100)의 위치가 설정될 수 있다.

본 발명에 따른 유체압 실린더는 전술한 실시형태로 한정되지 않는다. 첨부된 청구항에서 제시된 바와 같은 본 발명의 범주로부터 벗어남 없이 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있음은 물론이다.

Claims (3)

1. 내부에 형성되는 실린더 챔버(22a, 22b)를 포함하는 실린더 튜브(12)와, 상기 실린더 튜브(12)의 단부에 부착되는 커버 부재(14, 16)와, 상기 실린더 챔버(22a, 22b)를 따라 변위 가능하게 배치되는 피스톤(18, 150, 160, 170)과, 상기 피스톤(18, 150, 160, 170)에 연결되는 피스톤 로드(20)를 포함하는 유체압 실린더(10)로서,
   상기 피스톤(18, 150, 160, 170)은,
   상기 실린더 튜브(12)의 내주면과 미끄럼 접촉하도록 구성되는 피스톤 본체(100, 162), 및
   상기 피스톤 로드(20)의 단부와 상기 피스톤 본체(100, 162)를 연결하도록 구성되는 탄성적으로 변형 가능한 플레이트 몸체(98, 158)
   를 포함하며,
   상기 플레이트 몸체(98, 158)는 상기 피스톤(18, 150, 160, 170)이 상기 커버 부재(14, 16)에 대항하여 맞닿을 때 탄성적으로 변형되도록 구성되며,
   상기 유체압 실린더는, 상기 피스톤(18)의 회전을 방지하는 가이드 로드(124)를 포함하며,
   상기 가이드 로드(124)는, 상기 플레이트 몸체(98)와 상기 피스톤 본체(100)를 모두 관통하고, 상기 피스톤 본체(100)에는, 상기 가이드 로드(124)가 관통하는 로드 삽입구멍(110)이 형성되고, 상기 로드 삽입구멍(110)은, 상기 피스톤 본체(100)의 내주면으로부터 직경방향 내측으로 돌출하는 부분에 형성되며,
   상기 커버 부재(14)의 내벽면(14b)에는, 링 형상 댐퍼(42)가 핀(36)에 의해 고정되며,
   상기 피스톤(18, 150, 160, 170)이 상기 커버 부재(14) 측으로 변위할 때, 상기 피스톤(18, 150, 160, 170)의 외주부가 상기 링 형상 댐퍼(42)와 맞닿음으로써, 상기 피스톤(18, 150, 160, 170)과 상기 커버 부재(14)가 직접 접촉하는 것이 방지되며,
   상기 링 형상 댐퍼(42)를 상기 커버 부재(14)에 고정시키기 위한 상기 핀(36)은, 상기 커버 부재(14)에 대해 상기 실린더 튜브(12)를 위치결정시키는, 유체압 실린더.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 플레이트 몸체(158)는 상이한 탄성 계수를 갖는 복수의 적층 플레이트 부재(152, 154, 156)를 포함하는, 유체압 실린더.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 플레이트 몸체(98)에는 두께방향으로 돌출하는 환형상 리브(112)가 배치되는, 유체압 실린더.

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