KR102139109B1 - 공압 실린더 - Google Patents

Abstract

공압 실린더가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 공압 실린더는 실린더 본체, 상기 실린더 본체 내에 삽입되어 상기 실린더 본체의 내경을 실링하며 공압의 입출력에 따라 상기 실린더 본체 내부를 상하 방향으로 왕복 운동하는 피스톤. 상기 피스톤을 관통하여 상기 피스톤에 고정되며, 내측에 중공이 형성되는 피스톤 로드를 포함하고, 상기 피스톤 로드의 중공을 통하여 상기 실린더 본체 내 상기 피스톤 상측에 공압을 입출력하며, 상기 실린더 본체의 하단부에는 공압을 입출력하는 포트가 설치되어, 상기 실린더 본체 내 상기 피스톤의 하측에 공압을 입출력한다.

Description

공압 실린더{Pneumatic cylinder}

본 발명은 공압 실린더에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실린더 내측에 배치된 피스톤의 직선 왕복운동을 위해 복수개의 공압 입출력 포트가 아닌 중공으로 형성된 피스톤 로드를 통해 공압을 입출력함으로써, 실린더 제조 공정 간소화 및 비용을 절감할 수 있는 공압 실린더에 관한 것이다.

일반적으로 공기나 유체의 흐름을 조절하여 실린더 내의 압력을 변화시켜서 이를 피스톤의 직선운동으로 바꾸는 장치에는 작동 유체의 종류에 따라 크게 액체를 이용하는 유압 실린더와 기체를 이용하는 공압 실린더가 있다.

공압 실린더는 압축공기를 이용하여 피스톤을 통해 직선 왕복운동을 하는 작동기이며 작동 형식에 따라 단동형과 복동형으로 분류된다. 단동형은 공압을 피스톤의 한 쪽으로만 공급할 수 있으며, 복동형은 공압을 피스톤의 양쪽에서 입력과 출력한다.

단통형 실린더는 피스톤의 한 쪽으로만 공압의 입력 또는 출력할 수 있기 때문에 그 적용 범위가 제한이 있지만, 복동형 실린더는 다양한 분야에서 사용되고 있다.

복동형 실린더의 경우 실린더 내부에 공압을 입력 또는 출력을 하기 위해 실린더 본체에 공압 이동 통로가 요구되며, 피스톤이 직선운동을 하기 위해서는 실린더 상부와 하부 각각에 공압 이동 통로가 요구되어 실린더 제조 시 비용이 증가하고 제조 공정이 길어진다는 문제점이 있다.

또한, 실린더 상부에 위치하여 실린더 상측에 공압을 입력 또는 출력하는 공압 이동 통로의 경우 외부 충격이나 훼손에 취약하기 때문에 안정성이 다소 저하된다.

대한민국 공개특허문헌 제10-2015-0127320호

본 발명의 실시예들은 실린더 내부에서 상하로 왕복하고 내측에 중공이 형성되는 피스톤 로드를 통해 실린더의 상측에 공압을 입출력함으로써 실린더 제조 공정을 간소화하고 제조 비용을 절감할 수 있는 공압 실린더를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공압 실린더는 실린더 본체, 상기 실린더 본체 내에 삽입되어 상기 실린더 본체의 내경을 실링하며 상기 공압의 입출력에 따라 상기 실린더 본체 내부를 상하 방향으로 왕복 운동하는 피스톤 및 상기 피스톤을 관통하여 상기 피스톤에 고정되며, 내측에 중공이 형성되는 피스톤 로드를 포함하고, 상기 피스톤 로드의 중공을 통하여 상기 실린더 본체 내 상기 피스톤 상측에 공압을 입출력하며, 상기 실린더 본체의 하단부에는 공압을 입출력하는 포트가 설치되어, 상기 실린더 본체 내 상기 피스톤의 하측에 공압을 입출력한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 피스톤 로드 중공의 직경은 6mm 이내로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 포트 및 중공과 각각 연결되어 상기 실린더 본체의 내부로 공압을 입력 또는 출력하는 제어부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 피스톤 로드의 중공을 통하여 실린더 상측에 공압을 입력 또는 출력하고, 실린더 본체는 실린더 본체 하측에 공압을 입력 또는 출력하기 위해 실린더 하단부에 포트를 설치함으로써 기존에 실린더 상단부에 설치되던 포트를 생략하여 실린더 제조 공정이 간소화되고, 제조 비용이 절감할 수 있다.

또한, 실린더 본체에 공압 입력 또는 출력 포트가 하나로 마련되어 압력의 기밀성을 향상시킬 수 있다.

또한, 실린더 본체의 상단부에 포트가 설치되지 않아, 실린더 본체 상단부에 외부 충격이 발생해도 안전성이 높으며, 실린더 배치 시 상단부 포트가 존재하지 않아 실린더 설치가 용이하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공압 실린더를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 도 1의 공압 실린더의 제1 작동 상태를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 도 1의 공압 실린더의 제2 작동 상태를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공압 실린더를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공압 실린더의 확대도를 도시한다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공압 실린더를 설명하기 위한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공압 실린더(100)는 실린더 본체(10), 피스톤(20) 및 피스톤 로드(30)를 포함한다.

상기 실린더 본체(10)는 내부에 공압이 입력 및 출력되는 공간을 포함하며 공압이 외부로 새지 않도록 구성된다.

상기 실린더 본체(10)는 상기 실린더 본체(10) 하단부에 설치되어 공압을 입출력하는 포트(11)를 포함한다.

상기 포트(11)를 통해 실린더 하측에 공압을 입력 또는 출력한다.

상기 피스톤(20)은 상기 실린더 본체(10) 내에 삽입되어 상기 실린더 본체(10)의 내경을 실링하며 공압의 입출력에 따라 상기 실린더 본체(10) 내부를 상하 방향으로 왕복한다.

상기 피스톤 로드(30)는 상기 피스톤(20)을 관통하며 일단이 상기 피스톤(20)에 고정되며, 상기 피스톤 로드(30) 내측에 중공이 형성된다. 예를 들어, 상기 피스톤 로드(30)의 중공을 통해 상기 실린더 본체(10)의 상측에 공압을 입출력 할 수 있다.

피스톤 로드(30)의 중공의 직경은 6mm 이내로 형성될 수 있다.

상기 포트(11)의 직경은 피스톤 로드(30) 중공의 직경과 동일하다. 상기 포트(11)의 직경과 피스톤 로드(30) 중공의 직경이 동일한 경우, 입력되는 공압에 의한 소음과 진동이 감소한다. 상기 포트(11)의 직경과 피스톤 로드(30) 중공의 직경은 공압 실린더의 적용 환경에 따라 다른 수치로 설계될 수 있다.

도 2는 도 1의 공압 실린더의 제1 작동 상태를 설명하기 위한 단면도이다. 도 3은 도 1의 공압 실린더의 제2 작동 상태를 설명하기 위한 단면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공압 실린더를 도시한다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공압 실린더(100)는 실린더 본체(10), 피스톤(20), 피스톤 로드(30), 포트(11) 및 제어부(40)를 포함한다.

상기 피스톤 로드(30)는 공압의 입출력에 따라 직선 왕복운동을 한다. 예를 들어, 공압 실린더(100)가 밸브(미도시)에 적용된 경우에는 직선 왕복운동을 전달하기 위해 밸브 스템(45)과 결합되어 직선 왕복운동을 전달한다.

상기 제어부(40)는 상기 포트(11) 및 피스톤 로드(30) 중공에 연결되어 상기 실린더 본체(10) 내부로 공압이 입력 또는 출력되는 방향을 제어할 수 있다.

또한, 상기 제어부(40)는 내부에 압력 센서를 포함할 수 있다. 압력 센서는 제어부에서 설정한 압력이 실제 실린더 내부에서 이루어지는지 확인하고, 설정된 압력을 유지하는 지 확인할 수 있다.

도 2의 공압 실린더(100)는 상기 포트(11)를 통하여 실린더 하측에 공압을 입력하고 피스톤 로드(30)의 중공을 통해 실린더 상측에 공압을 출력하는 경우, 피스톤(20)이 실린더 본체(10) 내경을 따라 상부로 이동하여 제1 작동상태를 나타내게 된다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 공압 실린더(100)의 제1 작동 상태에서 피스톤 로드(30)의 중공을 통하여 실린더 상측에 공압을 입력하고 실린더 본체(10) 하단부에 설치된 포트(11)를 통해 실린더 하측에 공압을 출력하는 경우, 피스톤(20)이 상기 실린더 본체(10) 내경을 따라 하부로 이동하여 제2 작동상태를 나타내게 된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공압 실린더의 확대도를 도시한다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 피스톤(20)과 실린더 본체(10)에서 발생하는 충격을 방지하기 위한 충격흡수부재(50)를 포함할 수 있다.

충격흡수부재(50)는 스펀지, 고무 또는 스프링과 같이 충격을 흡수할 수 있는 재질로 구성될 수 있다.

충격흡수부재(50)는 포트(11)와 피스톤 로드(30) 중공에 공압을 입출력 하는 곳에 배치되며 상기 피스톤(20)의 상하운동으로 인한 상기 피스톤(20)과 실린더 본체(10)의 충돌로부터 충격을 흡수하여, 상기 실린더 본체(10), 피스톤(20) 및 피스톤 로드(30)을 보호한다.

충격흡수부재(50)는 실린더 본체(10) 내측에 위치하는 피스톤 로드(30)의 일측에 설치되며, 충격흡수부재(50)는 중심 측에 홀이 형성되어 있다. 충격흡수부재(50)는 피스톤 로드(30)의 중공을 통하여 입출력되는 공기의 흐름을 방해하지 않으면서, 피스톤 로드(30)의 내주연에 걸리도록 설치 및 고정되어 피스톤 로드(30)의 일측으로 돌출되어 피스톤 로드(30)와 일체가 되도록 결합되고, 돌출된 부분이 피스톤 운동에 따라 실린더 본체(10) 상단과 충돌시 충격을 감소시켜 줄 수 있다.

예를 들어, 상기 포트(11)를 통해 공압이 갑작스럽게 과도하게 입력되면 상기 피스톤 로드(30)가 실린더 본체(10) 상단에 충돌할 수 있다. 상기 충격흡수부재(50a)는 피스톤 로드(30)와 실린더 본체(10) 상단과 충돌할 때 그 충격을 흡수하여 실린더 본체(10)와 피스톤 로드(30)에 가해지는 충격을 감소시킨다.

예를 들어, 상기 피스톤 로드(30) 중공을 통해 공압이 과도하게 입력되면 상기 피스톤(20)이 실린더 본체(10) 하단에 충돌할 수 있다. 상기 충격흡수부재(50b)는 상기 피스톤(20)과 실린더 본체(10) 하단과 충돌할 때 충격을 흡수하여 상기 실린더 본체(10) 하단과 피스톤(20)에 가해지는 충격을 감소시킨다.

본 발명에 의한 공압 실린더는 공압을 입출력하는 포트가 실린더 하단부에 하나만 마련되어, 공압 실린더 본체 제조 시에 제조 공정이 간소화된다. 실린더 본체에 복수개의 포트를 설치하는 경우 제조 공정 과정이 더 복잡하다.

또한, 복수개의 포트가 실린더 본체에 마련된 경우, 기밀 유지가 어려워 압력을 제어하기 어렵다는 문제점이 있고, 기밀 유지를 위한 부재가 추가적으로 더 필요하다는 단점이 있었다.

또한, 포트가 실린더 본체 상단부에 마련된 경우, 포트가 주변 환경에 더 노출되어 공압 실린더의 설치 시 고려할 점이 더 많아진다.

상기 본 발명의 일 실시예에 따른 공압 실린더의 경우에는 공압을 입출력하는 포트와 피스톤 로드의 중공이 각각 실린더 본체 하단부와 실린더 본체 내부에 마련함으로써, 포트가 실린더 상단부에 설치된 경우보다 안전성이 향상되고 기밀 유지에 유리하며 또한, 실린더 제조 공정을 간소화할 수 있어 제조 비용을 절감할 수 있다.

100 공압 실린더
10 실린더 본체 11 포트
20 피스톤
30 피스톤 로드
40 제어부 45 밸브 스템
50 충격흡수부재

Claims (3)

1. 실린더 본체;
   상기 실린더 본체 내에 삽입되어 상기 실린더 본체의 내경을 실링하며 공압의 입출력에 따라 상기 실린더 본체 내부를 상하 방향으로 왕복 운동하는 피스톤;
   상기 피스톤을 관통하여 상기 피스톤에 고정되며, 내측에 중공이 형성되는 피스톤 로드; 및
   공압을 입출력하는 포트 및 상기 중공과 각각 연결되어 상기 실린더 본체의 내부로 공압을 입력 또는 출력하는 제어부를 포함하고,
   상기 피스톤 로드의 중공을 통하여 상기 실린더 본체 내 상기 피스톤 상측에 공압을 입출력하며,
   상기 실린더 본체의 하단부에는 상기 포트가 하나만 설치되어, 상기 실린더 본체 내 상기 피스톤의 하측에 공압을 입출력하며,
   입력되는 공압에 의한 소음과 진동을 감소시키기 위하여 상기 포트의 직경은 상기 피스톤 로드 중공의 직경과 동일하고, 피스톤 로드 중공의 직경은 6mm 이내로 형성되며,
   상기 피스톤과 상기 실린더 본체에서 발생하는 충격을 방지하기 위하여, 상기 피스톤 로드의 일측에 설치되며, 중심 측에 홀이 형성되어 있고, 상기 피스톤 로드의 중공을 통하여 입출력되는 공기의 흐름을 방해하지 않으면서, 상기 피스톤 로드의 내주연에 걸리도록 설치 및 고정되어 상기 피스톤 로드의 일측으로 돌출되어 상기 피스톤 로드와 일체가 되도록 결합되고, 돌출된 부분이 피스톤 운동에 따라 상기 실린더 본체 상단과 충돌시 충격을 감소시켜 줄 수 있는 충격흡수 부재가 설치되는 공압 실린더.
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