KR102175356B1 - 유체압 실린더 - Google Patents

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KR102175356B1
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히로유키 아사하라
겐고 몬덴
아키 이와모토
나오키 신조
가즈타카 소메야
아키히로 가자마
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Abstract

유체압 실린더(20, 20A, 120, 120A)의 실린더 본체(36, 136)는: 전환 밸브(24, 124)와, 체크 밸브(30, 130)와, 전환 밸브(24, 124)가 제2 위치에 있을 때, 헤드측 실린더실(42, 142)을 고압 에어 공급원(26, 126)에 연통시키고 로드측 실린더실(44, 144)을 배출구(28, 128)에 연통시키는 유로(60, 62, 64, 68, 80)와, 상기 전환 밸브(24, 124)가 제1 위치에 있을 때, 헤드측 실린더실(42, 142)을 타측 실린더실(44, 144) 및 배출구(28, 128)에 연통시키는 유로(60, 62, 64, 72, 74, 80)를 포함한다.

Description

유체압 실린더
본 발명은, 유체압 실린더에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은, 유체압 실린더의 내부에서 왕복 동작하는 피스톤의 복귀 공정에 큰 구동력을 필요로 하지 않는 복동형 유체압 실린더에 관한 것이다.
종래부터, 전진(구동) 공정에서는 큰 출력을 필요로 하고, 복귀 공정에서는 큰 출력을 필요로 하지 않는, 공기압을 이용한 복동 액추에이터의 구동 장치가 알려져 있다(일본 실용신안공개 실공평2-002965호 공보 참조).
이 액추에이터 구동 장치는, 도 16에 도시된 바와 같이, 피스톤(2)의 복귀시, 복동 실린더 장치(1)의 구동측 압력실(3)로부터 배출되는 배기의 일부를 어큐뮬레이터(12)에서 회수 및 축적하고, 이것을 복동 실린더 장치(1)의 복귀 동력으로 사용하는 것이다. 구체적으로는, 전환 밸브(5)가 도 16에 도시된 상태로 전환되면, 구동측 압력실(3) 내의 고압 배기가 회수 밸브(10)의 회수 포트(10b)를 통해 어큐뮬레이터(12)에 축적된다. 배출 압력이 저하하여, 배기압과 어큐뮬레이터 압력과의 차이가 작아지면, 구동측 압력실(3) 내의 잔존 공기는 회수 밸브(10)의 배출 포트(10c)로부터 대기에 방출되고, 동시에 어큐뮬레이터(12)의 축압공기가 복귀측 압력실(4)에 유입된다.
상기 액추에이터 구동 장치는, 전환 밸브(5)를 전환시켜도, 배기압과 어큐뮬레이터 압력과의 차이가 작아질 때까지는, 구동측 압력실(3) 내의 고압 공기가 대기에 방출되지 않기 때문에, 복동 실린더 장치(1)의 복귀에 필요한 추진력을 얻을 수 있기까지 시간이 걸린다고 하는 문제가 있다. 또, 배기압과 어큐뮬레이터 압력과의 압력 차이가 큰 동안에는, 회수 밸브(10)의 입구 포트(10a)를 회수 포트(10b)에 연통시키고, 배기압과 어큐뮬레이터 압력과의 압력차이가 작아졌을 때에 입구 포트(10a)를 배출 포트(10c)에 연통시키는 복잡한 구조의 회수 밸브(10)를 필요로 한다. 또한, 복동 실린더 장치(1)에 대해 회수 밸브(10) 등을 접속하기 위한 배관이 추가로 필요하고, 액추에이터 구동 장치가 전체적으로 대형화한다고 하는 문제가 있다.
본 발명은, 이러한 과제를 고려하여 이루어진 것이다. 본 발명의 목적은, 배출 압력을 재이용하여 유체압 실린더의 피스톤을 복귀시킴으로써 에너지 절약을 도모하면서, 피스톤의 복귀에 필요한 시간을 가급적 단축시키고자 하는 것이다. 또, 본 발명의 또 다른 목적은, 배출 압력을 재이용함으로써 유체압 실린더의 피스톤의 왕복 동작을 행하기 위한 회로를 간소화하고, 이 회로를 포함하는 유체압 실린더를 소형화하는 것이다.
본 발명에 따른 유체압 실린더는, 실린더 본체의 내부를 피스톤이 왕복 동작하는 복동형 유체압 실린더로서, 실린더 본체는, 배출구를 가지는 전환 밸브와, 공급용 체크 밸브와, 전환 밸브가 제1 위치에 있을 때, 일측 실린더실을 유체 공급원에 연통시키고 타측 실린더실을 적어도 배출구에 연통시키는 유로와, 전환 밸브가 제2 위치에 있을 때, 일측 실린더실을 공급용 체크 밸브를 통하여 타측 실린더실에 연통시키고 일측 실린더실을 적어도 배출구에 연통시키는 유로를 포함한다.
상기한 유체압 실린더에 의하면, 일측 실린더실에 축적된 유체가 타측 실린더실로 향해 공급되는 동시에 외부에 배출된다. 이 때문에, 타측 실린더실의 유체압이 증가하고, 일측 실린더실의 유체압이 급속히 감소한다. 그 결과, 유체압 실린더의 피스톤이 복귀하기 위해 필요한 시간을 가급적 단축시킬 수 있다. 또, 복잡한 구조의 회수 밸브를 필요로 하지 않고, 공급용 체크 밸브 등의 간단한 회로 구성을 채용하기만 하면 된다. 그 결과, 유체압 실린더의 피스톤을 복귀시키기 위한 회로를 간소화할 수 있다. 또한, 실린더 본체는, 배출구를 가지는 전환 밸브와, 공급용 체크 밸브와, 배출 압력을 재이용하여 유체압 실린더의 피스톤을 복귀시키는 유로를 구비한다. 그 결과, 실린더 본체와 전환 밸브를 일체화시킬 수 있어, 유체압 실린더를 실질적으로 소형화할 수 있다.
상기한 유체압 실린더에 있어서, 전환 밸브는, 일측 실린더실의 상부, 또는, 일측 실린더실 및 타측 실린더실의 측방에 설치되는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 전환 밸브와 일측 실린더실을 연통시키는 유로를 짧게 할 수 있다. 그 결과, 유체압 실린더를 더욱 소형화할 수 있다.
또, 상기한 유체압 실린더에 있어서, 타측 실린더실과 전환 밸브와의 사이에 제1 탱크가 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 일측 실린더실로부터 배출되는 유체를 타측 실린더실과 연결되는 제1 탱크에 축적시켜 둘 수 있어, 복귀 공정시, 타측 실린더실의 용적이 증가될 때에 그 압력이 저하되는 것을 가급적 억제할 수 있다.
또한, 상기한 유체압 실린더에 있어서, 제1 탱크는, 타측 실린더실의 상부, 또는, 전환 밸브의 하부에 설치되는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 제1 탱크와 타측 실린더실을 연통시키는 유로를 짧게 할 수 있어, 유체압 실린더를 더욱 소형화할 수 있다.
상기 제1 탱크의 용적은, 변동하는 일측 실린더실의 용적의 최대치의 대략 절반인 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 일측 실린더실에 축적된 유체를 타측 실린더실로 공급할 때에 타측 실린더실의 유체압을 신속히 증가시키는 작용과, 타측 실린더실의 용적이 증가할 때에 그 압력의 저하를 억제하는 작용과의 밸런스를 적정하게 할 수 있다.
상기한 유체압 실린더에 있어서, 배출구에는 스로틀 밸브가 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 외부에 배출되는 유체의 양을 제한할 수 있어, 에너지 절약을 충분히 도모할 수 있다.
또, 상기 스로틀 밸브는 가변 스로틀 밸브인 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 일측 실린더실에 축적된 유체를 타측 실린더실로 공급하는 양과, 일측 실린더실에 축적된 유체를 외부에 배출하는 양과의 비율을 조정할 수 있다.
또, 상기 유체압 실린더에 있어서, 전환 밸브에 대해서 스로틀 밸브에 병렬로 접속되는 제2 탱크가 더 설치되는 것이 바람직하다. 이 경우, 전환 밸브가 제1 위치에 있을 때, 타측 실린더실은, 전환 밸브를 통하여 스로틀 밸브 및 제2 탱크에 연통한다. 한편, 전환 밸브가 제2 위치에 있을 때, 일측 실린더실은, 공급용 체크 밸브 및 전환 밸브를 통하여 타측 실린더실에 연통하고, 전환 밸브를 통하여 스로틀 밸브 및 제2 탱크에 연통한다.
이것에 의하면, 배출구로부터 외부에 배출되는 유체의 일부를 제2 탱크에 축적하므로, 제2 탱크에 축적되는 유체의 양만큼 유체의 소비량이 감소할 수 있다. 이 결과, 유체압 실린더의 에너지 절약을 더욱 실현시킬 수 있다.
이 경우, 전환 밸브와 제2 탱크와의 사이에 축압용 체크 밸브를 설치하면, 제2 탱크에 일단 축적된 유체가 배출구를 통하여 외부에 배출되는 것을 방지할 수 있다.
또, 전환 밸브가 제2 위치에 있을 때, 그리고 일측 실린더실로부터 공급용 체크 밸브 및 전환 밸브를 통하여 타측 실린더실에, 일측 실린더실에 축적된 유체의 일부를 공급할 때에, 제2 탱크에 축적된 유체를 타측 실린더실에 공급하는 제1 유체 공급 기구가 더 설치되어 있는 것이 바람직하다.
이것에 의해, 일측 실린더실로부터 타측 실린더실에 공급되는 유체의 압력이 저하되었을 경우, 제2 탱크로부터 제1 유체 공급 기구를 통하여 타측 실린더실에 유체가 공급된다. 이 결과, 유체압 실린더를 확실하게 또한 효율적으로 복귀시킬 수 있다.
또, 유체 공급원으로부터 제2 탱크에 유체를 공급하는 제2 유체 공급 기구가 더 설치된다. 그 결과, 제2 탱크에 축적된 유체를 이용하는 경우에, 유체의 압력이 저하하는 것을 억제하는 것이 가능해진다.
바람직하게, 상기 유체압 실린더에 있어서, 실린더 본체의 내부에 제1 탱크 및 제2 탱크가 병렬로 설치되고, 제1 탱크의 상부에 전환 밸브가 설치되고, 제2 탱크의 상부에 제2 유체 공급 기구를 구성하는 에어-작동식 밸브가 설치되고, 전환 밸브와 에어-작동식 밸브와의 사이에 피스톤, 일측 실린더실, 및 타측 실린더실이 설치된다.
피스톤, 일측 실린더실, 및 타측 실린더실을 중심으로 하여, 제1 탱크 및 전환 밸브와, 제2 탱크 및 에어-작동식 밸브가 대칭으로 설치되므로, 유체압 실린더를 만들기 쉬워진다. 이 결과, 유체압 실린더의 생산성을 향상시키면서, 제조 비용을 절감하는 것이 가능해진다.
이 경우, 피스톤이 상하 방향을 따른 타원 형상이면, 피스톤이 원주방향으로 회전하는 것을 방지할 수 있다.
또, 피스톤의 상부에 자석이 배치되고, 실린더 본체에 있어서의 일측 실린더실 및 타측 실린더실 부근에 자석에 의한 자기를 검출하는 자기 센서가 각각 배치된다. 그 결과, 상기한 대칭 구조의 유체압 실린더에 있어서, 피스톤의 위치 검출 기구를 용이하게 배치하는 것이 가능하게 된다.
또한, 제1 탱크 및 제2 탱크가 대략 동일한 용적이므로, 유체압 실린더의 생산성이 더욱 향상되고, 유체압 실린더의 제조 비용을 더욱 절감할 수 있다.
본 발명의 상기한 그리고 또 다른 목적, 특징 및 장점은, 본 발명의 바람직한 실시형태가 예로서 도시된 첨부 도면과 함께 이어지는 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에 따른 유체압 실린더의 회로도이다.
도 2는, 도 1에 도시된 전환 밸브가 다른 위치에 있을 때의 회로도이다.
도 3은, 도 1의 유체압 실린더의 동작시에 있어서의 각 실린더실의 에어 압력과 피스톤 스트로크를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 4는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 유체압 실린더의 회로도이다.
도 5는, 본 발명의 실시형태에 따른 유체압 실린더를 헤드측에서 본 사시도이다.
도 6은, 도 5의 선 VI-VI을 따른 단면도이다.
도 7은, 도 5에 도시된 유체압 실린더의 일부 분해 사시도이다.
도 8은, 도 5의 선 VIII-VIII을 따른 단면도이다.
도 9는, 전환 밸브가 다른 위치에 있을 때의 도 5의 선 VI-VI을 따른 단면도이다.
도 10은, 전환 밸브가 다른 위치에 있을 때의 도 5의 선 VIII-VIII을 따른 단면도이다.
도 11은, 변형예에 따른 유체압 실린더의 회로도이다.
도 12는, 변형예에 따른 유체압 실린더를 피스톤 로드측에서 본 사시도이다.
도 13은, 변형예에 따른 유체압 실린더를 헤드측에서 본 사시도이다.
도 14는, 도 12의 유체압 실린더에 있어서, 실린더실을 파단하여 도시한 사시도이다.
도 15는, 도 13의 유체압 실린더에 있어서, 실린더실을 파단하여 도시한 사시도이다.
도 16은, 관련기술에 따른 액추에이터 구동 장치의 회로도이다.
이하, 본 발명에 따른 유체압 실린더에 대해 바람직한 실시형태를 들어 첨부의 도면을 참조하면서 설명한다.
1. 본 실시형태의 구성
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 따른 유체압 실린더(20)는, 복동형의 에어 실린더에 적용된다. 유체압 실린더(20)는, 전환 밸브(24), 고압 에어 공급원(유체 공급원)(26), 배기구(배출구)(28), 체크 밸브(공급용 체크 밸브)(30), 스로틀 밸브(제1 스로틀 밸브)(32), 에어 탱크(제1 탱크)(34) 및 상기한 구성요소들을 유체적으로 접속하는 소정의 배관을 포함한다.
유체압 실린더(20)는, 실린더 본체(36)의 내부에 왕복 슬라이딩 가능하게 배치된 피스톤(38)을 가진다. 피스톤 로드(40)는, 피스톤(38)에 연결되는 일단부와, 실린더 본체(36)로부터 외부로 연장되는 타단부를 포함한다. 여기에 예시된 유체압 실린더(20)는, 피스톤 로드(40)의 압출시(전진시), 워크피스(도시생략)의 위치결정 등의 일을 행하고, 피스톤 로드(40)의 인입시(복귀시)에는 일을 하지 않는다. 실린더 본체(36)는, 피스톤(38)에 의해 구획되는 2개의 실린더실, 즉, 피스톤 로드(40)와 반대쪽에 위치하는 헤드측 실린더실(일측 실린더실)(42) 및 피스톤 로드(40)와 같은 쪽에 위치하는 로드측 실린더실(타측 실린더실)(44)을 포함한다.
전환 밸브(24)는, 제1 포트(46) 내지 제5 포트(54)를 가지며, 도 2에 도시된 제1 위치와 도 1에 도시된 제2 위치와의 사이에서 전환될 수 있는 솔레노이드 밸브로서 구성된다. 여기서, 실린더 본체(36) 내의 피스톤(38)이 도 1의 상태에 있을 때를 제2 위치라고 하고, 도 2의 상태를 제1 위치라고 한다. 제1 포트(46)는, 배관에 의해 헤드측 실린더실(42)에 연결되고, 체크 밸브(30)의 상류 측에 연결되어 있다. 제2 포트(48)는, 배관에 의해 에어 탱크(34)를 통하여 로드측 실린더실(44)에 연결되어 있다. 제3 포트(50)는, 배관에 의해 고압 에어 공급원(26)에 연결되어 있다. 제4 포트(52)는, 배관에 의해 스로틀 밸브(32)를 통하여 배기구(28)에 연결되어 있다. 제5 포트(54)는, 배관에 의해 체크 밸브(30)의 하류 측에 연결되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전환 밸브(24)가 제2 위치에 있을 때는, 제1 포트(46)와 제4 포트(52)가 연결되고, 제2 포트(48)와 제5 포트(54)가 연결된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전환 밸브(24)가 제1 위치에 있을 때는, 제1 포트(46)와 제3 포트(50)가 연결되고, 제2 포트(48)와 제4 포트(52)가 연결된다. 전환 밸브(24)는, 비통전시에는 스프링의 가압력에 의해 제2 위치에 유지되고, 통전시에는 제2 위치로부터 제1 위치로 전환된다. 또한, 전환 밸브(24)에 대한 통전 또는 비통전은, 상위 장치인 PLC(Programmable Logic Controller)(도시생략)로부터 전환 밸브(24)에의 통전 명령의 출력(통전) 또는 통전정지 명령의 출력(비통전)에 의해 행해진다.
체크 밸브(30)는, 전환 밸브(24)가 제2 위치에 있을 때, 헤드측 실린더실(42)로부터 로드측 실린더실(44)로 향하는 에어의 유동을 허용하고, 로드측 실린더실(44)로부터 헤드측 실린더실(42)로 향하는 에어의 유동을 저지한다.
스로틀 밸브(32)는, 배기구(28)로부터 배출되는 에어의 양을 제한하기 위해서 설치되어 있고, 에어의 배출 유량을 조정할 수 있도록, 통로 면적을 변경 가능한 가변 스로틀 밸브로서 구성되어 있다.
에어 탱크(34)는, 헤드측 실린더실(42)로부터 로드측 실린더실(44)을 향해 공급되는 에어를 축적하기 위해서 설치되어 있다. 에어 탱크(34)를 설치함으로써, 로드측 실린더실(44)의 용적을 실질적으로 크게 할 수 있다. 에어 탱크(34)의 용적은, 예를 들어, 피스톤 로드(40)가 최대 위치까지 신장하였을 때의 헤드측 실린더실(42)의 용적(변동하는 헤드측 실린더실(42)의 용적의 최대치)의 절반(대략 절반이면 충분하다)으로 설정되어 있다.
2. 본 실시형태의 동작
본 실시형태에 따른 유체압 실린더(20)는, 기본적으로는 이상과 같이 구성되는 것이다. 이하, 도 1 및 도 2를 참조하면서, 유체압 실린더(20)의 작용(동작)에 관하여 설명한다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 피스톤 로드(40)가 끝까지 인입된 상태를 초기 상태로 한다.
이 초기 상태에 있어서, 전환 밸브(24)에 통전시켜 전환 밸브(24)를 제2 위치(도 1 참조)로부터 제1 위치(도 2 참조)로 전환시키면, 구동 공정이 수행된다. 구동 공정에서는, 고압 에어 공급원(26)으로부터 고압 에어가 헤드측 실린더실(42)에 공급되고, 로드측 실린더실(44)의 에어가 스로틀 밸브(32)를 통하여 배기구(28)로부터 배출된다. 구동 공정에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 피스톤 로드(40)는 최대 위치까지 신장되고, 큰 추력으로 그 위치에 유지된다.
피스톤 로드(40)가 신장되어 워크피스의 위치결정 등의 작업을 행한 후, 전환 밸브(24)에의 통전을 정지시키면, 전환 밸브(24)는 제1 위치로부터 제2 위치로 전환되어, 복귀 공정이 수행된다. 복귀 공정에서는, 헤드측 실린더실(42)에 축적된 에어의 일부가 체크 밸브(30)를 통해 로드측 실린더실(44)에 공급된다. 동시에, 헤드측 실린더실(42)에 축적된 에어의 다른 일부가 스로틀 밸브(32)를 통하여 배기구(28)로부터 배출된다. 이 경우에, 로드측 실린더실(44)을 향해 공급되는 에어는, 주로 에어 탱크(34)에 축적된다. 피스톤 로드(40)의 인입이 시작되기 전에, 로드측 실린더실(44) 및 배관 통로를 포함해서, 체크 밸브(30)와 로드측 실린더실(44) 사이에 에어가 존재할 수 있는 영역 중 가장 큰 공간을 차지하는 것은 에어 탱크(34)이기 때문이다. 그 후, 헤드측 실린더실(42)의 에어 압력이 감소하고, 로드측 실린더실(44)의 에어 압력이 상승하면, 그리고 로드측 실린더실(44)의 에어 압력이 헤드측 실린더실(42)의 에어 압력보다 소정값 이상 커지면, 피스톤 로드(40)의 인입이 시작된다. 그리고, 피스톤 로드(40)는 피스톤 로드(40)가 가장 인입된 초기 상태로 복귀한다.
상기 일련의 동작에 있어서의 헤드측 실린더실(42)의 에어 압력(P1), 로드측 실린더실(44)의 에어 압력(P2), 및 피스톤 스트로크를 측정한 바, 도 3에 도시된 결과를 얻을 수 있었다. 이하, 도 3을 참조하면서, 유체압 실린더(20)의 동작 원리(구동 공정 및 복귀 공정)를 상세하게 설명한다. 또한, 도 3에 있어서, 에어 압력의 제로 지점은, 에어 압력이 대기압과 동일한 것을 나타내고, 피스톤 스트로크의 제로 지점은, 피스톤 로드(40)가 가장 인입된 위치에 있는 것을 나타낸다.
먼저, 유체압 실린더(20)의 동작 원리 가운데, 구동 공정에 관하여 설명한다. 전환 밸브(24)에 통전 명령이 출력된 시각 t1에 있어서, 헤드측 실린더실(42)의 에어 압력(P1)은 대기압과 동일하고, 로드측 실린더실(44)의 에어 압력(P2)은 대기압보다 약간 크다.
전환 밸브(24)에 통전 명령이 출력되어, 전환 밸브(24)가 제2 위치(도 1 참조)로부터 제1 위치(도 2 참조)로 전환되면, 헤드측 실린더실(42)의 에어 압력(P1)은 상승을 개시한다. 시각 t2에 있어서, 헤드측 실린더실(42)의 에어 압력(P1)은 피스톤(38)의 정지 마찰 저항에 이기는 양만큼 로드측 실린더실(44)의 에어 압력(P2)을 초과하여, 피스톤 로드(40)의 압출 방향(도 2의 좌측 방향)으로의 이동이 시작된다. 그 후, 시각 t3에 있어서, 피스톤 로드(40)는 최대로 신장된다. 헤드측 실린더실(42)의 에어 압력(P1)은 더욱 상승한 후에 일정해지고, 로드측 실린더실(44)의 에어 압력(P2)은 하강하여 대기압과 동일해진다. 또한, 시각 t2와 시각 t3의 사이에서, 헤드측 실린더실(42)의 에어 압력(P1)이 일시적으로 하강하고, 로드측 실린더실(44)의 에어 압력(P2)이 일시적으로 상승하는 것은, 헤드측 실린더실(42)의 용적이 증가하고, 로드측 실린더실(44)의 용적이 감소한 것에 기인한다고 생각된다.
다음에, 유체압 실린더(20)의 동작 원리 중, 복귀 공정에 대해 설명한다. 시각 t4에 있어서 전환 밸브(24)에 통전 정지 명령이 출력되어, 전환 밸브(24)가 제1 위치로부터 제2 위치에 전환되면, 헤드측 실린더실(42)의 에어 압력(P1)이 하강하기 시작하고, 로드측 실린더실(44)의 에어 압력(P2)이 상승하기 시작한다. 헤드측 실린더실(42)의 에어 압력(P1)이 로드측 실린더실(44)의 에어 압력(P2)과 동일해지면, 체크 밸브(30)의 작용에 의해, 헤드측 실린더실(42)의 에어가 로드측 실린더실(44)을 향해 공급되지 않게 되어, 로드측 실린더실(44)의 에어 압력(P2)의 상승이 멈춘다. 한편, 헤드측 실린더실(42)의 에어 압력(P1)은 계속 하강하고, 시각 t5에 있어서, 로드측 실린더실(44)의 에어 압력(P2)은 피스톤(38)의 정지 마찰 저항에 이기는 양만큼 헤드측 실린더실(42)의 에어 압력(P1)을 초과하여, 피스톤 로드(40)의 인입 방향(도 1의 우측 방향)으로의 이동이 시작된다.
피스톤 로드(40)이 인입 방향으로 이동을 시작하면, 로드측 실린더실(44)의 용적이 증가한다. 그러므로, 로드측 실린더실(44)의 에어 압력(P2)은 하강한다. 하지만, 헤드측 실린더실(42)의 에어 압력(P1)는 그것보다 큰 비율로 하강한다. 그러므로, 로드측 실린더실(44)의 에어 압력(P2)이 헤드측 실린더실(42)의 에어 압력(P1)을 초과하는 상태가 계속된다. 일단 이동을 시작한 피스톤(38)의 슬라이딩 저항은 정지 상태에서의 피스톤(38)의 마찰 저항보다 작다. 그러므로, 피스톤 로드(40)의 인입 방향으로의 이동은 원활하게 행해진다. 또한, 피스톤 로드(40)의 인입시, 에어 탱크(34) 내의 에어 압력도, 피스톤(38)에 대한 인입력(가압력)으로서 이용되는 것은 물론이다.
그리고, 시각 t6에 있어서, 피스톤 로드(40)는 끝까지 들어간 상태로 복귀한다. 이 때, 헤드측 실린더실(42)의 에어 압력(P1)은 대기압과 동일하고, 로드측 실린더실(44)의 에어 압력(P2)은 대기압보다 약간 크다. 다음의 전환 밸브(24)에의 통전 명령이 이루어질 때까지 이 상태가 유지된다.
또한, 상기 유체압 실린더(20)에서는, 배기구(28)로부터 배출되는 에어의 양을 제한하기 위해서 스로틀 밸브(32)를 설치한다. 하지만, 스로틀 밸브(32)는 반드시 필요한 구성은 아니다.
또, 상기 유체압 실린더(20)에서는 에어 탱크(34)가 설치된다. 그러나, 도 4에 도시된 바와 같이, 체크 밸브(30)로부터 전환 밸브(24)를 지나서 로드측 실린더실(44)에 이르는 배관(56)의 용적을, 유체압 실린더(20) 내의 다른 배관의 용적보다 크게 할 수 있다. 이것에 의해, 체크 밸브(30)로부터 전환 밸브(24)를 지나서 로드측 실린더실(44)의 입구에 이를 때까지의 배관 내의 용적을 충분히 확보할 수 있으므로, 에어 탱크(34)를 생략할 수 있고, 에어 탱크(34)를 설치한 경우와 동일한 효과가 용이하게 얻어질 수 있다.
3. 본 실시형태의 구체적 구조
본 발명의 실시형태에 따른 유체압 실린더(20)의 기본 구성 및 작용은 전술한 바와 같다. 다양한 구성요소의 구체적인 배치에 관해서는, 다양한 구조를 채용할 수 있다.
구조의 일례로서 실린더 본체와 전환 밸브 등이 일체화된 유체압 실린더(120)을 도 5 내지 도 10에 나타낸다.
여기서, 유체압 실린더(120)의 구성요소 가운데, 전술한 유체압 실린더(20)의 구성요소에 대응하는 것에 대해서는, 유체압 실린더(20)의 각 구성요소의 참조 부호에 100을 더한 참조 부호를 부여하고, 그 상세한 설명은 생략한다.
도 5는, 본 발명의 실시형태에 따른 유체압 실린더(120)를 헤드측에서 본 사시도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 유체압 실린더(120)는, 실린더 본체(136)와, 실린더 본체(136)의 상부에 설치된 전환 밸브(124)와, 전환 밸브(124)의 측면에서 돌출되는 스로틀 밸브(가변 스로틀 밸브)(132)를 포함한다.
도 6은, 도 5의 선 VI-VI을 따른 단면도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 실린더 본체(136)는, 실린더 본체(136) 내부를 왕복 슬라이딩 가능하게 배치된 피스톤(138)과, 일단부가 피스톤(138)에 연결되고 타단부가 실린더 본체(136)로부터 외부로 연장되는 피스톤 로드(140)를 포함한다.
또, 실린더 본체(136)는, 피스톤(138)에 의해 구획되는 2개의 실린더실, 즉 헤드측 실린더실(일측 실린더실)(142) 및 로드측 실린더실(타측 실린더실)(144)을 포함한다. 헤드측 실린더실(142) 및 로드측 실린더실(144)은, 각각 커버 부재(55, 56)에 의해 폐쇄되고, 커버 부재(55, 56)는 유지 링(retaining ring)(57)에 의해 고정된다. 헤드측 실린더실(142)은, 유로(60)를 통하여 전환 밸브(124)(아래에 후술함)의 제1 포트(146)에 접속된다.
실린더 본체(136)는, 로드측 실린더실(144)의 상부에 배치되는 에어 탱크(134)를 포함한다. 에어 탱크(134)는 커버 부재(58)에 의해 폐쇄되고, 커버 부재(58)는 유지 링(59)에 의해 고정된다. 에어 탱크(134)는, 유로(62)를 통하여 로드측 실린더실(144)에 연통하고, 유로(64)를 통하여 전환 밸브(124)(아래에 후술함)의 제2 포트(148)에 접속된다.
실린더 본체(136)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 피스톤 로드(140)가 돌출하는 측면과 반대쪽 측면에, 고압 에어 도입 포트(66)를 포함한다. 고압 에어 도입 포트(66)에는, 도시하지 않은 고압 에어 공급원(고압 공급원)(126)으로부터 고압 에어(압력유체)가 공급된다. 고압 에어 도입 포트(66)는, 유로(68)를 통하여 후술 하는 전환 밸브(124)의 제3 포트(150)에 접속된다.
도 8은, 도 5의 선 VIII-VIII을 따른 단면도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 실린더 본체(136)는, 헤드측 실린더실(142)의 상부에, 체크 밸브(130)가 수납되는 소공간(small space)(70)을 포함한다. 소공간(70)은, 커버 부재(71)에 의해 폐쇄된다. 소공간(70)은, 유로(72)를 통하여 유로(60)에 연통하고, 유로(74)를 통하여 후술하는 전환 밸브(124)의 제5 포트(154)에 접속된다.
체크 밸브(130)는, 헤드측 실린더실(142)로부터 전환 밸브(124)의 제5 포트(154)로 향하는 에어의 유동을 허용하고, 전환 밸브(124)의 제5 포트(154)로부터 헤드측 실린더실(142)로 향하는 에어의 유동을 저지한다.
전환 밸브(124)는, 제1 포트(146) 내지 제5 포트(154)를 포함하며, 통 형상의 슬리브(75) 내에서 스풀 밸브(76)가 축방향으로 변위할 때, 제1 위치와 제2 위치 사이에서 전환될 수 있는 솔레노이드 밸브로서 구성된다. 여기서, 스풀 밸브(76)가 도 8의 상태일 때를 제2 위치라고 하고, 도 10의 상태를 제1 위치라고 하다. 슬리브(75)의 양단부는, 커버 부재(77)에 의해 폐쇄되고, 커버 부재(77)는 고정구(78)에 의해 고정된다.
전환 밸브(124)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 개스킷(79)을 통하여 실린더 본체(136)의 상부면에 나사고정 되어 있다. 전환 밸브(124)의 헤드측의 측면에는 배기구(128)가 개구되고, 해당 배기구(128)에는 스로틀 밸브(132)가 설치된다. 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 배기구(128)는, 전환 밸브(124)의 내부에 설치된 유로(80)를 통하여 전환 밸브(124)의 제4 포트(152)에 접속된다.
전환 밸브(124)의 제1 포트(146)는, 유로(60)에 의해 헤드측 실린더실(142)에 연결되고, 유로(60) 및 유로(72)에 의해 체크 밸브(130)의 상류 측에 연결되어 있다. 제2 포트(148)는, 유로(64)에 의해 에어 탱크(134)에 연결되고, 유로(62)를 통하여 로드측 실린더실(144)에 연결되어 있다. 제3 포트(150)는, 유로(68) 및 고압 에어 도입 포트(66)에 의해 고압 에어 공급원(126)(도시생략)에 연결되어 있다. 제4 포트(152)는, 유로(80)에 의해 배기구(128)에 연결되어 있다. 제5 포트(154)는, 유로(74)에 의해 체크 밸브(130)의 하류 측에 연결되어 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 전환 밸브(124)가 제2 위치에 있을 때는, 제1 포트(146)와 제3 포트(150)가 연결되고, 제2 포트(148)와 제4 포트(152)가 연결된다. 즉, 전환 밸브(124)에 통전하여, 전환 밸브(124)가 제2 위치로부터 제1 위치로 전환되면, 고압 에어 공급원(126)으로부터 고압 에어 도입 포트(66)에 대해 고압 에어가 공급된다. 그 다음에, 유로(68), 제3 포트(150), 제1 포트(146) 및 유로(60)를 통하여, 고압 에어가 헤드측 실린더실(142)에 공급된다. 이 때, 로드측 실린더실(144)의 에어는, 유로(62), 에어 탱크(134), 유로(64), 제2 포트(148), 유로(80) 및 스로틀 밸브(132)를 통하여, 배기구(128)로부터 배출된다.
한편, 도 10에 도시된 바와 같이, 전환 밸브(124)가 제1 위치에 있을 때는, 제1 포트(146)와 제4 포트(152)가 연결되고, 제2 포트(148)와 제5 포트(154)가 연결된다. 즉, 전환 밸브(124)에의 통전을 정지하여, 전환 밸브(124)가 제1 위치로부터 제2 위치로 전환되면, 헤드측 실린더실(142)에 축적된 에어의 일부가, 유로(60), 유로(72), 체크 밸브(130), 제5 포트(154), 제2 포트(148), 유로(64), 에어 탱크(134), 및 유로(62)를 통하여, 로드측 실린더실(144)에 공급된다. 동시에, 헤드측 실린더실(142)에 축적된 에어의 다른 일부가, 유로(60), 제1 포트(146), 제4 포트(152), 유로(80), 및 스로틀 밸브(132)를 통하여, 배기구(128)로부터 배출된다.
4. 본 실시형태의 효과
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 유체압 실린더(20, 120)에 의하면, 헤드측 실린더실(42, 142)에 축적된 유체가 로드측 실린더실(44, 144)를 향해 공급되는 동시에 외부에 배출된다. 이 때문에, 로드측 실린더실(44, 144)의 유체압이 증가하고, 헤드측 실린더실(42, 142)의 유체압이 급속히 감소한다. 그 결과, 유체압 실린더(20, 120)의 피스톤(38, 138)의 복귀에 필요한 시간을 가급적 단축할 수 있다.
또, 복잡한 구조의 회수 밸브를 필요로 하지 않고, 체크 밸브(30, 130) 등의 간단한 회로 구성만이 요구된다. 그 결과, 피스톤(38, 138)을 복귀시키기 위한 회로를 간소화할 수 있다.
또한, 실린더 본체(36, 136)는, 배기구(28, 128)를 가지는 전환 밸브(24, 124)와; 체크 밸브(30, 130)와; 배출 압력을 재이용하여 피스톤(38, 138)을 복귀시키기 위한 유로(60, 62, 64, 68, 72, 74, 80)를 포함한다. 그 결과, 실린더 본체(36, 136)와 전환 밸브(24, 124) 등을 일체화할 수 있어, 유체압 실린더(20, 120)를 실질적으로 소형화할 수 있다.
또, 전환 밸브(124)는, 헤드측 실린더실(142)의 상부에 설치되어 있다. 그 결과, 전환 밸브(124)와 헤드측 실린더실(142)을 연통시키는 유로(60)를 짧게 할 수 있어, 유체압 실린더(120)를 더욱 소형화할 수 있다.
또, 로드측 실린더실(44, 144)과 전환 밸브(24, 124)와의 사이에 에어 탱크(34, 134)가 설치되어 있다. 그 결과, 헤드측 실린더실(42, 142)로부터 배출되는 유체를, 로드측 실린더실(44, 144)에 연결되는 에어 탱크(34, 134)에 축적해 둘 수 있어, 복귀 공정시, 로드측 실린더실(44, 144)의 용적이 증대할 때 압력의 저하를 가급적 억제할 수 있다.
또한, 에어 탱크(134)는, 로드측 실린더실(144)의 상부에 설치되어 있다. 그 결과, 에어 탱크(134)와 로드측 실린더실(144)을 연통시키는 유로(62)를 짧게 할 수 있어, 유체압 실린더(120)를 더욱 소형화할 수 있다.
또한, 에어 탱크(34, 134)의 용적은, 변동하는 헤드측 실린더실(42, 142)의 용적의 최대치의 대략 절반이다. 그 결과, 헤드측 실린더실(42, 142)에 축적된 유체를 로드측 실린더실(44, 144)을 향해 공급할 때에, 로드측 실린더실(44, 144)의 유체압을 신속히 증가시키는 작용과, 로드측 실린더실(44, 144)의 용적이 증가할 때에 압력의 저하를 억제하는 작용과의 밸런스를 적정하게 할 수 있다.
또, 배기구(28, 128)에 스로틀 밸브(32, 132)가 설치되어 있다. 외부에 배출되는 유체의 양을 제한할 수 있어, 에너지 절약을 충분히 도모할 수 있다.
이 경우, 스로틀 밸브(32, 132)는 가변 스로틀 밸브이다. 그 결과, 헤드측 실린더실(42, 142)에 축적된 유체를 로드측 실린더실(44, 144)을 향해 공급하는 양과, 헤드측 실린더실(42, 142)에 축적된 유체를 외부에 배출하는 양과의 비율을 조정할 수 있다.
또한, 상기 유체압 실린더(120)에서는, 헤드측 실린더실(142)의 상부에 전환 밸브(124)가 설치되고, 로드측 실린더실(144)의 상부에 에어 탱크(134)가 설치되어 있다. 그러나, 반드시 헤드측 실린더실(142) 및 로드측 실린더실(144)의 상부에 배치될 필요는 없다. 예를 들어, 유체압 실린더(120)의 설치 공간과 관련하여, 전환 밸브(124) 및 에어 탱크(134)는, 실린더 본체(136)의 길이 방향에 있어서 측면에 설치될 수도 있고, 헤드측의 측면에 설치될 수도 있다.
또, 상기 유체압 실린더(120)에 있어서, 피스톤(138)에 연결된 피스톤 로드(140)는, 실린더 본체(136)의 축선방향에 따라 왕복 동작한다. 그러나, 본 발명에 따른 유체압 실린더는 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다. 구동 공정에서 큰 출력을 필요로 하고, 복귀 공정에서는 큰 출력을 필요로 하지 않는 복동형의 액추에이터는, 예를 들어, 로터리 액추에이터나 그립퍼 등, 여러 가지의 유체압 기기에 적용하는 것이 가능하다.
5. 본 실시형태의 변형예
다음에, 본 실시형태에 따른 유체압 실린더(20, 120)의 변형예(유체압 실린더(20A, 120A)에 관하여, 도 11 내지 도 15를 참조하면서 설명한다. 또한, 이 변형예의 설명에 대해, 도 1 및 도 2의 유체압 실린더(20) 및 도 5 내지 도 10의 유체압 실린더(120)와 동일한 구성요소에 대해서는, 동일한 참조 부호를 부여하고, 그 상세한 설명을 생략한다.
이 변형예에 따른 유체압 실린더(20A)에서는, 도 11에 도시된 바와 같이, 제4 포트(52)에 대해, 스로틀 밸브(32), 사일렌서(82), 및 배기구(28)가 배관에 의해 직렬로 접속되어 있다.
이 경우, 유체압 실린더(20A)는, 에어 탱크(제2 탱크)(84)를 더 포함한다. 에어 탱크(84)는, 배관에 의해, 체크 밸브(축압용 체크 밸브)(86)를 통하여, 스로틀 밸브(32), 사일렌서(82), 및 배기구(28)와 병렬로 접속되어 있다. 따라서, 이 변형예에서는, 스로틀 밸브(32) 및 배기구(28)와, 에어 탱크(84)가, 제4 포트(52)에 대해서 병렬로 접속되어 있다.
그리고, 변형예에 따르면, 도 11에 도시된 바와 같이 전환 밸브(24)가 제2 위치에 있을 때, 헤드측 실린더실(42)은, 체크 밸브(30) 및 전환 밸브(24)를 통하여 로드측 실린더실(44)에 연통하고, 전환 밸브(24)를 통하여 배기구(28) 및 에어 탱크(84)에 연통한다. 또, 전환 밸브(24)가 제1 위치에 있을 때, 로드측 실린더실(44)은, 전환 밸브(24)를 통하여 배기구(28) 및 에어 탱크(84)에 연통한다.
이와 같이 변형예의 유체압 실린더(20A)에서는, 전환 밸브(24)가 제1 위치 또는 제2 위치의 어느 위치에 있는 경우에도, 제4 포트(52)로부터 배기구(28)를 통하여 외부에 배출되는 에어의 일부를, 체크 밸브(86)를 통하여, 에어 탱크(84)에 축적 가능하다. 이것에 의해, 에어 탱크(84)에 축적되는 에어의 양만큼, 유체압 실린더(20A)에 있어서의 에어의 소비량이 감소된다. 이 결과, 유체압 실린더(20A)의 에너지 절약을 더욱 실현시킬 수 있다.
또, 유체압 실린더(20A)에서는, 전환 밸브(24)와 에어 탱크(84)와의 사이에 체크 밸브(86)가 배치되어 있다. 그 결과, 에어 탱크(84)에 일단 축적된 에어가 역류하여, 배기구(28)를 통하여 외부에 배출되는 것을 저지할 수 있다.
또한, 스로틀 밸브(32), 사일렌서(82), 및 배기구(28)는, 제4 포트(52)에 대해서, 체크 밸브(86) 및 에어 탱크(84)와 병렬로 접속되어 있다. 이것에 의해, 외부에 배출되는 에어의 양을 제한하여, 에너지 절약을 더욱 도모할 수 있다. 또한, 스로틀 밸브(32)는 가변 스로틀 밸브이다. 그 결과, 제4 포트(52)로부터 배출되는 에어의 에어 탱크(84)로의 공급량과, 배기구(28)를 통하여 외부에 배출되는 에어의 배출 유량과의 비율을 용이하게 조정할 수 있다.
또한, 유체압 실린더(20A)는, 제4 포트(52)에 대해서, 스로틀 밸브(32), 사일렌서(82), 에어 탱크(84), 및 체크 밸브(86)가 접속되는 점 이외에는, 도 1 및 도 2의 유체압 실린더(20)와 동일한 구성을 채용한다. 그 결과, 상술한 유체압 실린더(20)와 동일한 효과가 용이하게 얻어질 수 있음은 물론이다.
또, 이 변형예에 따른 유체압 실린더(20A)에 있어서, 제1 유체 공급 기구(88)가 더 배치되어 있다. 전환 밸브(24)가 제2 위치에 있을 때, 그리고 헤드측 실린더실(42)로부터 체크 밸브(30) 및 전환 밸브(24)를 통하여 로드측 실린더실(44)에, 헤드측 실린더실(42)에 축적된 에어의 일부를 공급할 때, 제1 유체 공급 기구(88)는 에어 탱크(84)에 축적된 에어를 로드측 실린더실(44)에 공급한다.
제1 유체 공급 기구(88)는, 에어 탱크(84)와 로드측 실린더실(44)을 접속하는 배관 상에 배치된 체크 밸브(90)를 포함한다. 이 경우, 에어 탱크(84)와 제2 포트(48)를 접속하는 배관 상에, 에어 탱크(84)로부터 제2 포트(48)를 향하여 유체의 유동을 허용하도록 체크 밸브(90)가 배치되어 있다. 즉, 체크 밸브(90)는, 전환 밸브(24)가 제2 위치에 있을 때, 에어 탱크(84)로부터 로드측 실린더실(44)로 향하는 에어의 유동을 허용하고, 로드측 실린더실(44)로부터 에어 탱크(84)로 향하는 에어의 유동을 저지한다.
이 경우, 전환 밸브(24)가 제2 위치에 있을 때, 그리고 헤드측 실린더실(42)로부터 로드측 실린더실(44)에 공급되는 에어의 에어 압력이 에어 탱크(84) 내의 에어 압력보다 낮아졌을 때, 에어 탱크(84)로부터 체크 밸브(90)를 통하여 로드측 실린더실(44)에, 에어 탱크(84)에 축적된 에어가 공급된다.
이와 같이, 피스톤 로드(40)의 인입시 헤드측 실린더실(42)로부터 로드측 실린더실(44)에 공급되는 에어의 에어 압력이 저하하는 경우에도, 제1 유체 공급 기구(88)를 통하여, 에어 탱크(84)의 에어가 보조적으로 공급된다. 이 결과, 배관에 체크 밸브(90)를 설치하는 정도의 간소한 구성으로, 인입시의 피스톤(38)의 이동 속도를 일정하게 유지하고, 피스톤(38)을 확실하게 또한 효율적으로 복귀시키는 것이 가능해진다.
또, 이 변형예의 유체압 실린더(20A)는, 고압 에어 공급원(26)으로부터 에어 탱크(84)에 에어를 공급하는 제2 유체 공급 기구(92)를 더 포함한다.
제2 유체 공급 기구(92)는, 고압 에어 공급원(26)과 에어 탱크(84)를 접속하는 배관 상에 배치된 에어-작동식 밸브(94)를 포함한다. 에어-작동식 밸브(94)는, 파일럿압인 에어 탱크(84) 내의 에어 압력이 소정의 역치보다 높은 경우에는, 도 11에 도시된 제2 위치를 유지하고, 고압 에어 공급원(26)과 에어 탱크(84)와의 접속을 차단한다. 한편, 에어 탱크(84) 내의 에어 압력이 역치까지 저하했을 경우에는, 에어-작동식 밸브(94)는, 제1 위치로 전환되어, 고압 에어 공급원(26)과 에어 탱크(84)를 연통시킨다. 이것에 의해, 고압 에어 공급원(26)으로부터 에어 탱크(84)에 고압 에어가 공급된다.
따라서, 전술한 바와 같이, 에어 탱크(84)로부터 체크 밸브(90)를 통하여 로드측 실린더실(44)에, 에어 탱크(84)에 축적된 에어가 공급될 때, 그리고 에어 탱크(84) 내의 에어 압력이 역치까지 저하할 때, 에어-작동식 밸브(94)는 제2 위치로부터 제1 위치로 전환되고, 고압 에어 공급원(26)으로부터 에어 탱크(84)에 고압 에어가 공급된다. 이것에 의해, 에어 탱크(84) 내의 에어 압력의 저하를 억제하면서, 로드측 실린더실(44)에 고압 에어를 공급할 수 있다.
이와 같이, 유체압 실린더(20A)는, 고압 에어 공급원(26)으로부터 에어 탱크(84)에 고압 에어를 공급하는 제2 유체 공급 기구(92)를 더 포함한다. 그 결과, 에어 탱크(84)에 축적된 에어를 이용하는 경우에, 에어 압력의 저하를 억제하는 것이 가능해진다.
또, 이 변형예에 따른 유체압 실린더(20A)에 있어서, 피스톤(38)의 외주면에는 영구자석(96)이 배치되고, 실린더 본체(36)에 있어서의 헤드측 실린더실(42) 부근과 로드측 실린더실(44) 부근에는, 영구자석(96)에 의한 자기를 검출하는 자기 센서(98a, 98b)가 각각 배치되어 있다. 즉, 자기 센서(98a)는, 피스톤 로드(40)가 끝까지 수축되었을 때 피스톤(38)의 외주면에 대향하도록 배치되어 있고, 피스톤 로드(40)가 끝까지 수축되었을 때, 영구자석(96)의 자기를 검출하여, 그 검출 신호를 PLC에 출력한다. 한편, 자기 센서(98b)는, 피스톤 로드(40)가 끝까지 신장되었을 때 피스톤(38)의 외주면에 대향하도록 배치되어 있고, 피스톤 로드(40)가 끝까지 신장되었을 때, 영구자석(96)의 자기를 검출하여, 그 검출 신호를 PLC에 출력한다.
다음에, 도 11의 회로도에 도시된 유체압 실린더(20A)의 각 구성요소를, 구체적으로 배치한 구조(유체압 실린더(120A))에 관하여, 도 12 ~ 도 15를 참조하여 설명한다. 도 12 내지 도 15에 있어서도, 유체압 실린더(120A)의 구성요소 가운데, 전술한 유체압 실린더(20A)의 구성요소에 대응하는 것에 대해서는, 유체압 실린더(20A)의 각 구성요소의 참조 부호에 100을 더한 참조 부호를 부여하고, 그 상세한 설명을 생략한다.
유체압 실린더(120A)의 실린더 본체(136)는, 직사각형의 블록의 중앙 부분이 위쪽으로 돌출하는 역T자 형상을 가진다. 이 돌출부분의 내부에, 이 돌출부분의 길이 방향을 따라, 피스톤(138)에 연결된 피스톤 로드(140)가 연장되고, 헤드측 실린더실(142) 및 로드측 실린더실(144)이 형성되어 있다. 또한, 도 14 및 도 15는, 피스톤 로드(140)가 끝까지 수축되어 있는 상태를 도시하며, 결과적으로, 헤드측 실린더실(142)의 용적이 최소가 되어 있는 경우를 도시하고 있다.
피스톤(138)은, 도 14 및 도 15에 점선으로 도시된 바와 같이, 상하 방향을 따른 타원 형상을 가진다. 피스톤(138)의 상부에는, 막대-형 영구자석(196)이 도 14 및 도 15의 좌우 양측에 배치되어 있다. 또, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 돌출부분의 상부의 좌우 양측에는, 이 돌출부분의 길이방향을 따라 홈(200)이 각각 형성되어 있다. 일측 홈(200)의 일단측(헤드측 실린더실(142)측)에는, 자기 센서(198a)가 장착되어 있다. 또, 타측 홈(200)의 타단측(로드측 실린더실(144)측)에는, 자기 센서(198b)가 장착되어 있다. 즉, 실린더 본체(136)에 있어서, 헤드측 실린더실(142) 부근에 자기 센서(198a)가 배치되고, 로드측 실린더실(144) 부근에 자기 센서(198b)가 배치된다.
직사각형의 블록의 표면에는, 전환 밸브(124) 및 제2 유체 공급 기구(192)의 에어-작동식 밸브(194)가 돌출부분을 사이에 두고 병설되어 있다. 또, 실린더 본체(136) 내부에 있어서, 전환 밸브(124)의 하부에는 에어 탱크(134)가 형성되고, 에어-작동식 밸브(194)의 하부에는, 에어 탱크(184)가 형성되어 있다.
즉, 각 에어 탱크(134, 184)는, 돌출부분의 길이방향을 따라 병설되어 있고, 대략 동일한 용적을 가진다. 또한, 각 에어 탱크(134, 184)는, 각각, 커버 부재(202, 204)에 의해 폐쇄되고, 커버 부재(202, 204)는, 각각, 유지 링(206, 208)에 의해 고정된다.
그리고, 도 12 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 실린더 본체(136) 내부의 에어 탱크(134) 측에는 체크 밸브(130, 186) 및 제1 유체 공급 기구(188)의 체크 밸브(190)가 내장된다. 실린더 본체(136)에 있어서의 에어 탱크(134) 부근의 측면에는 스로틀 밸브(132) 및 사일렌서(182)가 배치되어 있다. 그리고, 실린더 본체(136)의 이러한 구성요소는, 도 14 및 도 15에 점선으로 도시한 각각의 유로(210)를 통하여 접속되어 있다. 또한, 각각의 유로(210)는, 도 11의 회로도에 도시된 각각의 배관에 대응하므로, 상기한 구성요소 사이에서의 각각의 유로(210)의 접속 관계의 상세에 관해서는 설명을 생략한다.
이와 같이, 실린더 본체(136)는, 돌출부분 내부의 피스톤(138), 피스톤 로드(140), 헤드측 실린더실(142), 및 로드측 실린더실(144)을 중심으로 하여 좌우 대칭으로, 전환 밸브(124) 및 에어 탱크(134)와, 에어-작동식 밸브(194) 및 에어 탱크(184)가 배치되어 있다.
이러한 배치 관계에 의해, 유체압 실린더(120A)를 제작하기 쉬워진다. 이 결과, 유체압 실린더(120A)의 생산성을 향상시키면서, 제조 비용을 절감하는 것이 가능해진다.
또, 피스톤(138)이 상하 방향을 따라 타원 형상을 가지므로, 이 피스톤(138)이 원주방향으로 회전하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 피스톤(138)의 상부에 영구자석(196)이 배치되고, 실린더 본체(136)의 돌출부분에 형성된 홈(200)에 있어서, 헤드측 실린더실(142) 및 로드측 실린더실(144) 부근에 자기 센서(198a, 198b)가 각각 배치되어 있다. 자기 센서(198a, 198b)는 영구자석(196)의 자기를 검출한다. 그 결과, 상기한 대칭 구조의 유체압 실린더(120A)에 있어서, 피스톤(138)의 위치 검출 기구를 용이하게 배치하는 것이 가능하게 된다.
또한, 에어 탱크(134, 184)는 대략 동일한 용적을 갖는다. 그 결과, 유체압 실린더(120A)의 생산성을 더욱 향상시킬 수 있고, 유체압 실린더(120A)의 제조 비용을 더욱 절감할 수 있다.
본 발명에 따른 유체압 실린더의 구동 장치는, 전술한 실시형태에 한정하지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 여러 가지의 구성을 채택할 수 있음은 물론이다.

Claims (15)

  1. 실린더 본체(36, 136)의 내부를 피스톤(38, 138)이 왕복 동작하는 복동형 유체압 실린더(20, 20A, 120, 120A)로서,
    상기 실린더 본체(36, 136)와,
    상기 실린더 본체(36, 136)에 고정되고, 배출구(28, 128)를 포함하는 전환 밸브(24, 124)
    를 포함하며,
    상기 실린더 본체(36, 136)는,
    상기 실린더 본체(36, 136)를 구성하는 벽부 내에 배치된 공급용 체크 밸브(30, 130)와,
    일측 실린더실(42, 142)과 상기 전환 밸브(24, 124)를 접속하는 제1 유로(60)와,
    타측 실린더실(44, 144)과 상기 전환 밸브(24, 124)를 접속하는 제2 유로(62, 64)와,
    상기 제1 유로(60)로부터 분기되고, 상기 공급용 체크 밸브(30, 130)가 설치되는 제3 유로(72, 74)
    를 가지며,
    상기 전환 밸브(24, 124)가 제1 위치에 있을 때, 상기 일측 실린더실(42, 142)을 상기 제1 유로(60) 및 상기 전환 밸브(24, 124)를 통하여 유체 공급원(26, 126)에 연통시키고 타측 실린더실(44, 144)을 상기 제2 유로(62, 64)를 통하여 적어도 상기 배출구(28, 128)에 연통시키며,
    상기 전환 밸브(24, 124)가 제2 위치에 있을 때, 상기 일측 실린더실(42, 142)을 상기 제3 유로(72, 74), 상기 공급용 체크 밸브(30, 130), 상기 전환 밸브(24, 124) 및 상기 제2 유로(62, 64)를 통하여 상기 타측 실린더실(44, 144)에 연통시키고 상기 일측 실린더실(42, 142)을 상기 제1 유로(60) 및 상기 전환 밸브(24, 124)를 통하여 적어도 상기 배출구(28, 128)에 연통시키는, 유체압 실린더(20, 20A, 120, 120A).
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전환 밸브(124)는, 상기 일측 실린더실(142)의 상부, 또는, 상기 일측 실린더실(142) 및 상기 타측 실린더실(144)의 측방에 설치되는, 유체압 실린더(120, 120A).
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 타측 실린더실(44, 144)과 상기 전환 밸브(24, 124)와의 사이에 제1 탱크(34, 134)가 설치되는, 유체압 실린더(20, 20A, 120, 120A).
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 탱크(134)는, 상기 타측 실린더실(144)의 상부, 또는, 상기 전환 밸브(124)의 하부에 설치되는, 유체압 실린더(120, 120A).
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 탱크(34, 134)의 용적은, 변동하는 상기 일측 실린더실(42, 142)의 용적의 최대치의 절반인, 유체압 실린더(20, 20A, 120, 120A).
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 배출구(28, 128)에는 스로틀 밸브(32, 132)가 설치되는, 유체압 실린더(20, 20A, 120, 120A).
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 스로틀 밸브(32, 132)는 가변 스로틀 밸브인, 유체압 실린더(20, 20A, 120, 120A).
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 전환 밸브(24, 124)에 대해서 상기 스로틀 밸브(32, 132)와 병렬로 접속되는 제2 탱크(84, 184)가 더 설치되며;
    상기 전환 밸브(24, 124)가 제1 위치에 있을 때, 상기 타측 실린더실(44, 144)은, 상기 전환 밸브(24, 124)를 통하여 상기 스로틀 밸브(32, 132) 및 상기 제2 탱크(84, 184)에 연통하고;
    상기 전환 밸브(24, 124)가 제2 위치에 있을 때, 상기 일측 실린더실(42, 142)은, 상기 공급용 체크 밸브(30, 130) 및 상기 전환 밸브(24, 124)를 통하여 상기 타측 실린더실(44, 144)에 연통하고, 상기 전환 밸브(24, 124)를 통하여 상기 스로틀 밸브(32, 132) 및 상기 제2 탱크(84, 184)에 연통하는, 유체압 실린더(20A, 120A).
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 전환 밸브(24, 124)와 상기 제2 탱크(84, 184)와의 사이에는, 축압용 체크 밸브(86, 186)가 설치되는, 유체압 실린더(20A, 120A).
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 전환 밸브(24, 124)가 제2 위치에 있을 때, 그리고 상기 일측 실린더실(42, 142)로부터 상기 공급용 체크 밸브(30, 130) 및 상기 전환 밸브(24, 124)를 통하여 상기 타측 실린더실(44, 144)에, 상기 일측 실린더실(42, 142)에 축적된 유체의 일부를 공급할 때, 상기 제2 탱크(84, 184)에 축적된 유체를 상기 타측 실린더실(44, 144)에 공급하는 제1 유체 공급 기구(88, 188)가 더 설치되어 있는, 유체압 실린더(20A, 120A).
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 유체 공급원(26, 126)으로부터 상기 제2 탱크(84, 184)에 유체를 공급하는 제2 유체 공급 기구(92, 192)가 더 설치되어 있는, 유체압 실린더(20A, 120A).
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 실린더 본체(136)의 내부에 상기 제1 탱크(134) 및 상기 제2 탱크(184)가 병렬로 설치되며;
    상기 제1 탱크(134)의 상부에 상기 전환 밸브(124)가 설치되고, 상기 제2 탱크(184)의 상부에 상기 제2 유체 공급 기구(192)를 구성하는 에어-작동식 밸브(194)가 설치되며;
    상기 전환 밸브(124)와 상기 에어-작동식 밸브(194)와의 사이에 상기 피스톤(138), 상기 일측 실린더실(142), 및 상기 타측 실린더실(144)이 설치되는, 유체압 실린더(120A).
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 피스톤(138)은 상하 방향을 따른 타원형상을 가지는, 유체압 실린더(120A).
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 피스톤(138)의 상부에는 자석(196)이 배치되며;
    상기 실린더 본체(136)에 있어서의 상기 일측 실린더실(142) 및 상기 타측 실린더실(144) 부근에는 상기 자석(196)에 의한 자기를 검출하는 자기 센서(198a, 198b)가 각각 배치되어 있는, 유체압 실린더(120A).
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 탱크(134) 및 상기 제2 탱크(184)는 동일한 용적을 가지는, 유체압 실린더(120A).
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