KR19990068016A

KR19990068016A - 로드리스 실린더

Info

Publication number: KR19990068016A
Application number: KR1019990001600A
Authority: KR
Inventors: 아베다카시; 소메야미쭈히로
Original assignee: 다까다 요시유끼; 에스엠씨 가부시키 가이샤
Priority date: 1998-01-20
Filing date: 1999-01-20
Publication date: 1999-08-25
Also published as: CN1224125A; US6148714A; KR100298866B1; TW396249B; DE19901109B4; DE19901109A1; CN1166868C

Abstract

기대(12)에는 지지용 리브(14)를 개재하여 실린더튜브(16)가 일체로 형성된다. 실린더튜브(16)의 내부를 슬라이드하는 피스톤(26)의 변위작용에 따라서 슬라이더(18)가 변위한다. 실린더튜브(16)는 지지용 리브(14)에 의해 지지되어 있기 때문에, 긴 실린더튜브(16)라도 휠 염려가 없다. 따라서, 슬라이더(18)의 변위범위가 확대된다.

Description

로드리스 실린더 {RODLESS CYLINDER}

본 발명은 피스톤의 왕복동작에 따라서 슬라이더를 변위시켜 공작물 등을 반송하는 로드리스 실린더에 관한 것이다.

지금까지, 예를 들어 공작물을 이송하기 위한 수단으로서 로드리스실린더가 이용되고 있다. 이 로드리스 실린더는, 예를 들어 특개평9-273506호 공보에 다음과 같이 개시되어 있다. 즉, 원통상의 실린더튜브의 내부에 피스톤이 그 축선방향으로 슬라이드가능하게 삽입된다. 그 피스톤의 외주에는 상기 실린더튜브의 내벽을 향하여 복수의 구동용 자석이 설치된다. 한편, 실린더튜브의 외부에는 그 실린더튜브를 둘러싸는 슬라이더가 이동가능하게 제공된다. 그 슬라이더의 내주에는, 상기 구동용 자석과 대향하고, 실린더튜브로부터 조금 이격하도록 피구동용 자석이 설치된다. 그리고, 상기 슬라이더의 내부에는 볼부시가 설치된다. 그 볼부시에는 상기 실린더튜브와 평행하게 설치된 원기둥형상의 가이드샤프트가 삽통된다. 상기 슬라이더는 상기 가이드샤프트에 의해 상기 실린더튜브에 대하여 비접촉상태로 유지된다.

이 실린더튜브에 압축공기 같은 압축유체가 도입되면, 피스톤은 상기 실린더튜브의 내부를 그 축선방향으로 변위한다. 이 때, 피구동용 자석이 구동용 자석과 자기적으로 끌고 밀친다. 그 결과 슬라이더는 가이드샤프트에 의해 가이드된 상태에서 피스톤의 변위에 따라서 실린더튜브의 외주를 따라서 변위한다.

이와 같이 구성되는 로드리스 실린더는, 실린더튜브와 슬라이더가 서로 비접촉이기 때문에, 먼지 등의 발생을 적게 할 수 있다. 이런 로드리스 실린더는 예를 들어 의료분야, 식품관련용과 반도체제조공정의 청정실 등에 사용하기 적합하다.

본 발명의 일반적인 목적은, 슬라이더의 변위범위가 확대되어도 실린더튜브와 슬라이더를 비접촉으로 유지할 수 있으며, 먼지발생을 저감할 수 있는 로드리스 실린더를 제공하는 것이다.

본 발명의 주목적은, 지지용 리브를 실린더튜브와 일체로 형성함으로써 실린더튜브와 지지용 리브의 제조정밀도를 향상시킬 수 있고, 실린더튜브가 긴 크기를 갖도록 형성되더라도 실린더튜브의 자중에 의해 발생할 수 있는 실린더튜브의 휨의 염려가 없는 로드리스 실린더를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 슬라이더를 안내요소 및 가이드부재로 지지함으로써 슬라이더와 실린더튜브를 비접촉상태로 유지할 수 있는 로드리스 실린더를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 및 그 외의 목적, 특징 및 이점들은 본 발명의 적합한 실시예를 예시적으로 도시하는 첨부도면을 참조하는 이후의 상세한 설명으로 보다 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1실시형태에 따른 로드리스 실린더의 사시도.

도 2는 도 1의 로드리스 실린더의 II-II선 단면도.

도 3은 도 2의 로드리스 실린더의 III-III선 단면도.

도 4는 본 발명의 제 2실시형태에 따른 로드리스 실린더의 사시도.

도 5는 도 4의 로드리스 실린더의 V-V선 단면도.

도 6은 도 5의 로드리스 실린더의 VI-VI선 단면도.

도 7은 본 발명의 제 3실시형태에 따른 로드리스 실린더의 사시도.

도 8은 도 7의 로드리스 실린더의 VIII-VIII선 단면도.

도 9는 도 7의 로드리스 실린더에 사용되는 실린더튜브의 부착상태를 나타내는 부분단면 확대사시도.

도 10은 도 7의 로드리스 실린더의 X-X선 단면도.

도 11은 도 7의 로드리스 실린더에 형성된 통로 및 포트를 나타내는 부분생략 사시도.

도 12는 도 7의 로드리스 실린더의 측면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10, 100, 200 : 로드리스 실린더 12, 102, 202 : 기대

14, 118a, 118b, 204 : 지지용 리브 16, 106a, 106b, 206 : 실린더튜브

18, 108, 208 : 슬라이더 26, 284 : 피스톤

34 : 구동용 자석 50, 122, 324 : 안내요소

52, 120, 216 : 가이드부재 58, 126a, 126b : 요크

본 발명에 의한 로드리스 실린더에 대하여 적합한 실시의 형태를 들어 첨부도면을 참조하면서 이하 상세히 설명한다.

도 1에 있어서, 참조부호 10은 본 발명의 제 1실시형태에 따른 로드리스실린더를 나타낸다. 이 로드리스실린더(10)는 기본적으로는 긴 기대(12)와, 기대(12)의 길이방향을 따라서 고정되고 지지용 리브(14)에 의해 지지된 실린더튜브(16)와, 실린더튜브(16)를 따라서 변위하는 슬라이더(18)로 구성된다.

기대(12), 지지용 리브(14), 실린더튜브(16)는 알루미늄 같은 재료로 형성된다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 기대(12)에는 홈부(19)가 형성된다. 이 홈부(19)에는 지지용 리브(14)에 그 종방향을 따라서 형성된 결합부(21)가 결합된다. 기대(12)의 일측부에는 그 길이방향을 따라서 측판(25)이 고착된다.(도 2참조). 측판(25)에는 도시하지 않은 위치검출용의 자기센서를 장착하기 위한 홈부(25a)가 형성된다. 도 3에 도시한 바와 같이, 기대(12)의 양 단부에는 엔드플레이트(20a, 20b)가 고착된다. 엔드플레이트(20a, 20b)에는 실린더튜브(16)의 양 단부를 폐쇄하는 뚜껑부재(22a, 22b)가 각각 장착된다. 뚜껑부재(22a, 22b)에는 실린더튜브(16)의 내부에 연통하는 포트(24a, 24b)가 형성된다. 포트(24a, 24b)는 도시하지 않은 전자밸브를 통하여 압축공기, 불활성가스 등의 압축유체공급원에 접속된다.

실린더튜브(16)의 내부에는 피스톤(26)이 슬라이드가능하게 설치된다. 피스톤(26)은 그 중심에 축선방향을 따라서 긴 봉형상의 심부재(28)로 구성된다. 코어부재(28)의 양 단부에는 숫나사(30a, 30b)가 형성된다. 상기 코어부재(28)의 외주에는 자성체로서의 철 등의 재료로 형성된 복수의 링부재(32)가 설치된다. 각각의 링부재(32)의 사이에는 링부재(32)보다 조금 작은 직경의 구동용 자석(34)이 끼워진다. 각각의 구동용 자석(34)은 링부재(32)에 의해 서로 격리된다. 구동용 자석(34)은 각각 한 쪽의 면이 N극, 다른 쪽의 면이 S극을 갖도록 형성된다. 인접하는 구동용 자석(34)은 서로 그 극성이 반대방향이 되도록 배치된다. 따라서, 인접하는 링부재(32)의 외주에는 N극, S극의 자계가 교대로 발생한다.

상기 코어부재(28)의 외주에는 링부재(32) 및 구동용 자석(34)을 개재하여 원통부재(36a, 36b)가 장착된다. 너트(38a, 38b)를 숫나사(30a, 30b)에 나사결합함으로써 원통부재(36a, 36b), 링부재(32) 및 구동용 자석(34)이 일체로 부착된다. 원통부재(36a, 36b)의 외주에는 실린더튜브(16)의 내주에 슬라이드가능한 부시 (40a, 40b)가 설치된다. 한 쪽의 원통부재(36b)의 외주에는 팩킹(42)이 설치된다. 팩킹(42)에 의해, 실린더튜브(16)에 도입되는 압축유체의 누설이 차단된다. 따라서, 실린더튜브(16)의 내측은 피스톤(26)에 의해 일단측의 방(44a)과 타단측의 방(44b)으로 분리되어 있다. 피스톤(26)의 단부에는 댐퍼(46a, 46b)가 설치된다. 피스톤(26)이 변위하여 뚜껑부재(22a, 22b)에 충돌할 때의 충격을 댐퍼(46a, 46b)에 의해 흡수한다. 피스톤(26)에는, 댐퍼(46a, 46b)의 대신에 에어댐퍼(도시하지 않음)를 설치하면, 피스톤(26)이 뚜껑부재(22a, 22b)에 충돌할 때의 먼지발생을 방지하고, 충격을 보다 효과적으로 흡수하는 것이 가능하게 된다.

슬라이더(18)에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 기대(12)와 대향하여 가이드블록(안내요소)(50)이 고착된다. 가이드블록(50)은 기대(12)에 고착된 가이드레일(안내부재)(52)에 슬라이드가능하게 계합한다. 슬라이더(18)에는 그 길이방향을 따라서 실린더튜브(16)가 삽입통과하는 구멍부(54)와, 구멍부(54)에 연통하며, 지지용 리브(14)가 삽입통과하는 슬릿(56)이 형성된다. 구멍부(54)의 내부에는 자성체에 의해 형성된 요크(58)가 삽입된다. 요크(58)는 단면이 대략 C자형으로 형성된다. 슬라이더(18)가 가이드블록(50) 및 가이드레일(52)에 의해 지지됨으로써, 요크(58)는 실린더튜브(16), 지지용 리브(14)로부터 약간 이격하여 유지된다. 요크(58)의 일단부는, 도 3에 도시하는 바와 같이, C링(60)에 의해 위치결정된다. 요크(58)의 타단부는 슬라이더(18)에 고착된 엔드부재(62)에 의해 빠짐이 방지된다. 엔드부재(62)의 내주는 실린더튜브(16)의 외주로부터 약간 이격되어 있다. 요크(58)의 내주부에는 복수의 돌출부(64)가 형성된다. 돌출부(64)는 링부재(32)의 외주에 발생한 구동용 자석(34)의 자기력에 의해 당겨진다.

제 1실시형태에 따른 로드리스 실린더(10)는 기본적으로는 이상과 같이 구성되는 것이며, 다음으로 그 동작 및 작용효과에 대하여 설명한다.

도시하지 않은 전자밸브를 구동시켜, 한 쪽의 포트(24a)에 압축유체를 도입하고, 다른 쪽의 포트(24b)를 대기압개방상태로 하면, 실린더튜브(16)의 방(44a)에 포트(24a)로부터 압축유체가 도입된다. 이 압축유체의 압력에 의해 피스톤(26)은 화살표 A방향으로 슬라이드한다. 따라서 구동용 자석(34)이 변위하여 링부재(32)의 외주에 발생한 자기력에 의해 요크(58)의 돌출부(64)가 당겨진다. 따라서, 슬라이더(18)가 실린더튜브(16)를 따라서 화살표 A방향으로 변위한다. 한편 도시하지 않은 전자밸브를 작동시켜 한 쪽의 포트(24a)를 대기압개방상태로 하여 다른 쪽의 포트(24b)에 압축유체를 도입하면, 방(44b)에 압축유체가 도입되며, 피스톤(26)은 화살표 B방향으로 슬라이드한다. 따라서, 상기와 마찬가지로, 요크(58)가 링부재(32)의 자기력에 의해 당겨져 슬라이더(18)가 화살표 B방향으로 변위한다.

제 1실시형태의 로드리스 실린더(10)에 따르면, 슬라이더(18)의 변위범위를 크게 하기 위하여 실린더튜브(16)를 길게 형성하면, 실린더튜브(16)에는 그 자중에 의해 휘는 힘이 걸린다. 그러나, 실린더튜브(16)는 지지용 리브(14)에 의해 지지되어 있기 때문에, 실린더튜브(16)가 휘어지는 것이 방지된다. 따라서, 요크(58)와 실린더튜브(16)가 접촉하지 않고, 실린더튜브(16)를 길게 형성하는 것이 가능하다. 따라서, 슬라이더(18)의 변위범위를 용이하게 확대할 수 있다.

또한, 로드리스 실린더(10)가 진공 하 같은 환경에서 사용된다면, 자석으로부터 발생하는 미량의 가스가 로드리스 실린더(10)의 외부로 비산할 염려가 없다. 그러므로, 이 로드리스 실린더(10)는 진공환경의 오염 없이 진공환경 하에서 공작물 등을 반송하는데 이용될 수 있다. 또한, 예를 들어 베이킹공정 등의 고온환경하와 같이, 자석의 성능이 저하하는 환경의 경우, 피스톤의 구동용 자석(34)은 실린더튜브(16)에 의해 고온환경으로부터 격리되어 있기 때문에, 그다지 고온이 되는 일이 없는 한편, 슬라이더(18)에는 자석이 이용되고 있지 않기 때문에, 이와 같은 환경 하에서도 이 로드리스 실린더(10)를 사용할 수 있다.

이 때, 가이드레일(52) 및 가이드블록(50)의 슬라이드부에, 로드리스 실린더 (10)가 사용되는 환경의 진공도에 따른 윤활방법(예를 들어 그리스, 고체윤활 등)을 사용하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 가이드레일(52)과 가이드블록(50)의 슬라이드에 기인하는 먼지발생을 방지하는 것이 가능하게 된다. 가이드레일(52)과 가이드블록(50)을 이 로드리스 실린더(10)가 사용되는 환경에 대응하여 부식을 방지하는 재료에 의해 형성하면, 먼지발생을 한층 감소시킬 수 있어 적합하다.

다음으로, 제 2실시형태에 따른 로드리스 실린더(100)에 대하여 도 4를 참조하여 설명한다. 또한 제 1실시형태와 동일한 구성요소에는 동일한 참조부호를 붙여서 그 상세한 설명을 생략한다.

이 로드리스 실린더(100)는 기본적으로 긴 기대(102)와, 기대(102)의 길이방향을 따라서 설치된 2개의 실린더튜브(106a, 106b)와, 실린더튜브(106a, 106b)를 따라서 변위하는 슬라이더(108)로 구성된다.

기대(102)의 양단부에는 엔드플레이트(110a, 110b)가 고착된다. 엔드플레이트(110a, 110b)에는, 도 5에 도시한 바와 같이, 실린더튜브(106a, 106b)의 양 단부를 폐쇄하는 뚜껑부재(112a, 112b)가 고착된다. 뚜껑부재(112a, 112b)에는 실린더튜브(106a, 106b)의 내부에 연통하는 포트(114a, 114b)가 형성된다. 포트(114a, 114b)는 도시하지 않은 전자밸브를 통하여 압축유체공급원에 접속된다.

기대(102)의 하부에는, 도 6에 도시한 바와 같이, 그 길이방향을 따라서 이 로드리스 실린더(100)를 다른 기기 등에 설치하기 위한 홈부(116a, 116b)가 형성된다. 기대(102)의 상부에는 돌출부(117)가 형성된다. 돌출부의 양측에는 실린더튜브(106a, 106b)와 일체로 형성된 지지리브(118a, 118b)의 결합부(119a, 119b)가 고착된다. 지지용 리브(118a, 118b)는 기대(102)에 대하여 경사지게 배치된다. 돌출부(117)의 상부에는 가이드레일(가이드부재)(120)이 고착된다. 가이드레일(120)에는 슬라이더(108)에 고착된 가이드블록(안내요소)(122)이 슬라이드가능하게 계합한다. 슬라이더(108)에는 실린더튜브(106a, 106b) 및 지지용 리브(118a, 118b)가 삽입통과하는 오목부(124a, 124b)가 형성된다. 오목부(124a, 124b)에는 자성체에 의해 형성된 요크(126a, 126b)가 삽입된다. 요크(126a, 126b)의 일단부는, 도 5에 도시하는 바와 같이, C링(128a, 128b)에 의해 위치결정된다. 요크(126a, 126b)의 타단부는 엔드부재(130a, 130b)에 의해 빠짐이 방지된다. 요크(126a, 126b)의 내주부에는 복수의 돌출부(132)가 형성된다. 돌출부(132)는 피스톤(26)의 링부재 (32)의 외주에 발생한 구동용 자석(34)의 자기력에 의해 당겨진다.

제 2실시형태에 따른 로드리스 실린더(100)는 이하와 같이 이용된다.

도시하지 않은 전자밸브를 작동시켜 한 쪽의 포트(114a)에 압축유체를 도입하고, 다른 쪽의 포트(114b)를 대기압개방상태로 하면, 실린더튜브(106a, 106b)의 방(44a)에 포트(114a)로부터 압축유체가 도입된다. 이 압축유체의 압력에 의해 피스톤(26)은 화살표 A방향으로 슬라이드한다. 따라서, 구동용 자석(34)이 변위하여 링부재(32)의 외주에 발생한 자기력에 의해 요크(126a, 126b)의 돌출부(132)가 당겨진다. 따라서 슬라이더(108)가 실린더튜브(106a, 106b)를 따라서 화살표 A방향으로 변위한다. 한편 도시하지 않은 전자밸브를 작동시켜 한 쪽의 포트(114a)를 대기압개방상태로 하여 다른 쪽의 포트(114b)에 압축유체를 도입하면, 방(44b)에 압축유체가 도입되며, 피스톤(26)은 화살표 B방향으로 슬라이드한다. 따라서, 상기와 마찬가지로, 요크(126a, 126b)가 링부재(32)의 자기력에 당겨져 슬라이더 (108)가 화살표 B방향으로 변위한다.

이 로드리스실린더(100)의 실린더튜브(106a, 106b)는 지지용 리브(118a, 118b)에 의해 지지된다. 따라서, 슬라이더(108)의 변위범위를 크게 하기 위하여 실린더튜브(106a, 106b)를 길게 형성하여도, 실린더튜브(106a, 106b)가 휘는 염려는 없다. 따라서, 실린더튜브(106a, 106b)를 길게 형성하여도 요크(126a, 126b)에 형성된 돌출부(132)가 실린더튜브(106a, 106b)와 접촉할 염려가 없다. 슬라이더 (108)의 변위범위를 용이하게 확대할 수 있다. 실린더튜브(106a, 106b)와 요크 (126a, 126b)에 형성된 돌출부(132)의 접촉에 기인하는 먼지발생의 염려가 없다.

공작물이 경량인 경우, 한 쪽의 실린더튜브(106a)(또는 106b)만을 이용하여 슬라이더(108)를 변위시킬 수 있다. 따라서 압축유체의 소비량을 절약하는 것이 가능하게 되며, 로드리스 실린더(100)의 운전비용을 저렴하게 할 수 있다. 따라서, 한 쪽의 실린더튜브(106a)(또는 106b)만으로 공작물을 반송할지, 양 쪽의 실린더튜브(106a, 106b)를 사용하여 공작물을 반송할지를 선택할 수 있다. 공작물의 중량에 대응하는 적정한 유지력 및 압축유체소비량으로 설정하는 것이 가능하다. 한 쪽의 실린더튜브(106a)(또는 106b)만으로 공작물을 반송하는 경우, 한 쪽의 실린더튜브(106a)(또는 106b)에만 피스톤(26)을 설치하면 된다. 따라서 로드리스 실린더(100)의 제조비용을 저렴하게 하는 것이 가능하다.

다음으로 제 3실시형태에 따른 로드리스 실린더(200)를 도 7을 참조하여 설명한다.

이 로드리스 실린더(200)는 기본적으로는 긴 기대(202)와, 기대(202)의 길이방향을 따라서 고착되어 도 8에 도시한 바와 같이 대체로 수평방향으로 연장된 지지용 리브(204)에 의해 지지되는 실린더튜브(206)와, 실린더튜브(206)를 따라서 변위하는 슬라이더(208)로 구성된다.

기대(202)는 알루미늄 같은 재료를 사용하여 압출성형에 의해 형성된다. 기대(202)는 길이방향을 따라서 서로 평행한 측판(212a, 212b)을 갖는다. 측판(212a, 212b)의 사이에는 실린더튜브(206)의 외주를 따라서 굴곡된 굴곡부(214)와, 편평한 가이드부(218)가 형성된다. 가이드부(218)에는 가이드레일 (216)이 고착된다. 한 측판(212a)에는 그 길이방향을 따라서 자기센서용 홈부 (220)가 형성된다. 이 자기센서용 홈부(220)에는 슬라이더(208)의 위치검출용 자기센서(222)가 설치된다. 기대(202)에는 그 길이방향을 따라서 압축유체가 통과하는 통로(223, 224)가 형성된다.

제 2측판(212b)에는 홈부(226)가 형성된다. 실린더튜브(206)의 지지용 리브(204)에 형성된 결합부(228)는 홈부(226)와 결합한다(도 8 및 도 9참조). 결합부(228)는 대략 사각형의 단면을 갖도록 형성된다. 고정블록(230)에 형성된 단차부(232)는 결합부(228)와 결합한다. 실린더튜브(206)는 나사(234)를 사용하여 고정블록(230)을 측판(212b)에 고정함으로써 측판(212b)에 고정된다.

기대(202)의 양 단부에는 나사(238)에 의해 엔드플레이트(236a, 236b)가 고착된다. 엔드플레이트(236a, 236b)에는 로드리스 실린더(200)를 장비 등에 부착하기 위하여 나사(도시하지 않음)가 삽입통과되는 구멍(240)(도 7참조)이 형성된다. 한 쪽의 엔드플레이트(236a, 236b)에는 기대(202)에 형성된 자기센서용 홈부(220)와 연통되는 홈부(243)가 형성된다. 슬라이더(208)의 측방의 엔드플레이트(236a, 236b)의 표면에는 오목부(241)가 형성된다. 이 오목부에는 엔드플레이트(236a, 236b)로부터 약간 돌출하도록 수지로 만들어진 댐퍼(242)가 삽입된다(도 10참조).

엔드플레이트(236a, 236b)에는 실린더튜브(206)의 구멍부(256)와 연통하는 오목부(258a, 258b)가 형성된다. 오목부(258a, 258b)를 구성하는 벽에는 나사구멍부(260)가 형성된다. 실린더튜브(206)의 구멍부(256)에는 내측커버(262)의 제 2단부가 삽입된다. 내측커버(262)에는 나사구멍부(260)와 맞물리는 조정용 나사부(264)가 형성된다. 따라서, 조정용 나사부(264)가 회전하면, 내측커버(262)는 오목부(258a, 258b)를 따라서 변위한다. 내측커버(262)의 외주부에는 각각 플랜지(266)가 형성된다. 한편, 엔드플레이트(236a, 236b)네는 내부에 플랜지(266)가 변위할 수 있는 오목부(267)가 각각 형성된다. 그러므로, 오목부(267)의 단차부(268)와 실린더튜브(206)의 단부로부터 일정 범위 내에서 플랜지(266)가 변위할 수 있다. 내측커버(262)의 변위범위는 단차부(268)와 실린더튜브(206)의 단부에 의해 조정된다. 각각의 엔드플레이트(236a, 236b)에는 내측커버(262)의 위치를 고정하는 나사(270)가 설치된다.

내측커버(262)의 외주부에는 홈부(274)가 둘러싸는 방식으로 형성된다. 한편, 각각의 내측커버(162)의 내부에는 축방향으로 연장되고 실린더튜브(206)의 측면에서 개방되는 방(276)이 형성된다. 홈부(274)는 각각 통로(278a, 278b)를 통하여 방(276)과 연통된다. 도 11에 도시한 바와 같이, 제 1내측커버(262)의 홈부 (247)는 엔드플레이트(236a)에 형성된 통로(248a)를 통하여, 엔드플레이트(236a)의 측면(244a)에 형성된 포트(249a)와 단부면(245a)에 형성된 포트(249b)와 연통된다. 통로(248a)는 기대(202)의 통로(224)와 엔드플레이트(236b)에 형성된 통로(248b)를 통하여, 엔드플레이트(236b)의 측면(244b)에 형성된 포트(249c)와 단부면(245b)에 형성된 포트(249d)와 연통된다. 또한 제 2내측커버(262)의 홈부(274)는 엔드플레이트(236b)에 형성된 통로(246b)를 통하여, 측면(244b)에 형성된 포트(247c)와 단부면(245b)에 형성된 포트(247d)와 연통되며, 그리고 기대(202)의 통로(223)와 엔드플레이트(236a)에 형성된 통로(246a)를 통하여, 측면(244a)에 형성된 포트(247a)와 단부면(245a)에 형성된 포트(247b)와 연통된다. 따라서, 포트(249a 내지 249d)중의 어느 하나와 도시하지 않은 압축유체공급원이 접속되면, 실린더튜브(206)의 제 1단부측에 배치된 내측커버(262)의 방(276)에 압축유체가 공급될 수 있다. 마찬가지로, 포트(247a 내지 247d) 중의 어느 하나와 압축유체공급원이 접속되면, 실린더튜브(206)의 제 2단부측에 배치된 내측커버(262)의 방(276)에 압축유체가 공급될 수 있다. 사용되지 않는 포트(247a 내지 247d, 249a 내지 249d)는 플러그부재(도시하지 않음)에 의해 폐쇄된다. 통로(246b, 248a, 248b)는 수직방향으로 향하게 된 통로(246b, 248a, 248b)를 형성하도록 제공된 구멍부(252)를 통하여 엔드플레이트(236a, 236b)의 하단부에 개방된다. 개방부들은 그 속에 억지로 삽입된 단단한 구체(250)에 의해 폐쇄된다.

오목부(258a, 258b)의 벽에는 각각 내측커버(262)에 인접하는 O링(280a, 280b)리 제공된다. 한편 내측커버(262)의 외주부에는 실린더튜브(206)의 내측벽에 인접하는 O링(282)이 각각 제공된다. 각각의 O링(280a, 280b)에 의해 홈부(274)에 공급된 압축유체가 오목부(258a, 258b)의 벽과 내측커버(262)의 외주사이의 갭으로부터 누설되는 것이 방지된다. 각각의 O링(282)에 의해 압축유체가 실린더튜브 (206)의 내주부와 내측커버9262)의 외주부사이의 갭으로부터 누설되는 것이 방지된다. 방(276)의 벽에는 각각 O링(283)이 제공된다.

실린더튜브(206)는 알루미늄 같은 재료로 만들어지며, 압출성형에 의해 지지용 리브(204)와 일체로 형성된다. 실린더튜브(206)의 내부에는 피스톤(284)이 슬라이드가능하게 제공된다. 피스톤(284)은 제 1 및 제 2실시형태에 따른 로드리스 실린더(10, 100)에서와 마찬가지로 다수의 링부재(32)와 구동용 자석(34)과 교대로 배치된다. 링부재(32)와 구동용 자석(34) 속에는 도시하지 않은 샤프트가 삽입된다. 샤프트의 양 단부에는 피스튼(284)의 길이방향을 따라서 로드부재(294)가 고착된다. 링부재(32)와 구동용 자석(34)은 원기둥형상의 부재(290)에 의해 개재된다. 원기둥부재(290)의 외주부에는 실린더튜브(206)의 내주에서 슬라이드하는 부시(291)가 각각 제공된다. 원기둥부재(290)의 외주부에는 실린더튜브(206)의 내주에 인접하는 팩킹(202)이 각각 제공된다. 실린더튜브(206)의 내부는 피스톤(284)에 의해 제 1단부측에 배치된 방(296a)과 제 2단부측에 배치된 방(296b)으로 분리된다.

로드부재(294)는 내측커버(262)의 방(276) 속으로 삽입가능하다. 로드부재 (294)가 방(276)으로 들어가면, 방(296a, 296b) 속의 압축유체가 압축되고 그에 따라서 원기둥부재(290)의 단부면이 가압된다. 로드부재(294)는 직경이 점차 감소하도록 형성된 단부를 갖는다. 로드부재(294)의 외주부에는 그 축방향을 따라서 다수의 홈부(302)가 형성된다. 홈부(302)의 바닥은 로드부재(294)의 단부쪽으로 경사지게 형성된다.

슬라이더(208)의 하부에는 이와 함께 실린더튜브(206)를 커버하도록 굴곡부(312)가 형성된다(도 8참조). 굴곡부(312)는 대체로 C형상을 갖도록 형성되고 자성체로 구성된 요크(314)와 피구동용 자석(316)과 교대로 배치된다. 요크(314)와 피구동용 자석(316)은 스페이서(322)에 의해 개재된다(도 10참조). 슬라이더(208)의 굴곡부(312)에는 피구동용 자석(316)과 요크(314)의 단부에 인접하도록 판상의 고정부재(318)가 나사(320)에 의해 고정된다. 고정부재(318)는 피구동용 자석(316)과 스페이서(322)가 슬라이더(208)에 설치될 때 발생할 수 있는 위치편차를 방지한다.

슬라이더(208)의 하부에는 가이드레일(216)과 슬라이드가능하게 결합하는 가이드블록(안내요소)이 고착된다. 요크(314)와 피구동용 자석(316)은 가이드레일 (216)과 가이드블록(324)에 의해 실린더튜브(206)의 외주와 비접촉상태로 유지된다. 슬라이더(208)의 한 엣지의 부근의 로드리스 실린더(200)의 길이방향으로 따라서 구멍부(325)가 형성된다. 구멍부(325)에는 위치검출용 자석(326)이 삽입된다 (도 12참조). 따라서, 슬라이더(208)가 변위하여 자석(326)이 자기센서(222)에 도달하였을 때, 자기센서(222)는 이 상태를 나타내는 신호를 출력한다.

슬라이더(208)의 단부에는 단부부재(328)가 고착된다. 이 단부부재(328)는 요크(314), 피구동용 자석(316) 및 스페이서(322)의 빠짐을 방지한다.

슬라이더(208)의 상부의 양측은 부착부(330a, 330b)를 형성하도록 상부로 돌출한다. 부착부(330a, 330b)에는 다수의 공작물부착나사구멍부(332)가 형성된다(도 7참조). 하나의 부착부(330a)에는 공작물의 위치를 결정하기 위한 홈부(334)가 형성된다. 다른 부착부(330b)에는 핀홀(336)이 형성된다.

로드리스 실린더(200)의 엔드플레이트(236a, 236b)에는 상부커버(340)가 걸쳐진다. 슬라이더(208)의 부착부(330a, 330b)는 상부커버(340)의 측면으로부터 상부로 돌출한다. 상부커버(340)는 나사(342)에 의해 엔드플레이트(236a, 236b)에 고정된다. 상부커버(340)는 알루미늄 같은 재료로 만들어진다. 상부커버(340)의 상부면에는 길이방향을 따라서 홈부(348)가 형성된다. 상부커버(340)의 하측면에는 상부커버(340)의 강도를 높이기 위해 길이방향을 따라서 다수의 보강부(346)가 형성된다.

로드리스 실린더(200)는 측판(212a, 212b) 및 상부커버(340)의 내부에 실린더튜브(206), 가이드레일(216), 가이드블록(324) 및 그 외의 구성요소가 수용되도록 설계된다. 그러므로, 먼지 등이 로드리스 실린더(200)의 외부로 비산할 염려를 억제할 수 있다.

제 3실시형태에 따른 로드리스 실린더(200)는 기본적으로는 상기와 같이 구성된다. 다음으로 그 동작, 작용 및 효과를 설명한다.

먼저, 포트(247a 내지 247d) 중의 하나와 포트(249a 내지 249d) 중의 하나가 도시하지 않은 전자밸브를 통하여 압축유체공급원에 접속된다. 이 경우, 예를 들어 엔드플레이트(236a)에 제공된 포트(247a, 249a)가 전자밸브에 접속되면, 엔드플레이트(236a)에 제공된 그 외의 포트(247b, 249b)와 엔드플레이트(236b)에 제공된 포트(247c, 247d, 249c, 249d)가 플러그부재(도시하지 않음)를 사용하여 폐쇄된다. 상술한 바와 같이, 제 1단부측의 측면(244a), 단부면(245a), 제 2단부측의 측면(244b) 및 로드리스 실린더(200)의 단부면(245b) 중의 한 면에 형성된 포트(247a 내지 247d) 중의 하나와 포트(249a 내지 249d) 중의 하나를 사용하면 된다. 그러므로, 배관의 자유도가 향상된다.

내측커버(262)의 조정나사부(264)는 피스톤(284)의 정지위치를 미세하게 조정할 수 있도록 회전하여 내측커버(262)를 축방향으로 변위시킨다(도 10참조). 따라서, 슬라이더(208)의 정지위치가 미세하게 조정된다.

상술한 바와 같이 예비공정을 수행한 후, 도시하지 않은 전자밸브가 동작된다. 압축유체가 제 1포트(249a)속으로 도입되면, 제 2포트(247a)는 대기압개방상태가 되고 압축유체가 통로(248a)로부터 내측커버(262)의 통로(278a, 278b) 및 홈(274)을 통하여 방(276)속으로 도입된다. 또한, 압축유체는 로드부재(294)의 홈부(302)를 통과하여 방(296a)속으로 도입된다. 따라서, 피스톤(284)이 압축유체의 압력에 따라서 화살표 B방향으로 슬라이드한다. 구동용 자석(34)이 변위하고 요크(314)가 그 자기력에 의해 당겨진다. 따라서, 슬라이더(208)는 실린더튜브 (206)를 따라서 화살표 B방향으로 변위한다.

피스톤(284)이 엔드플레이트(236b)의 측면의 단부에 도달하면, 로드부재 (294)가 내측커버(262)의 방(276)속으로 들어간다. 방(296b)속의 압축유체는 피스톤(284)에 의해 압축되고, 그 결과의 압력이 피스톤(284)의 단부면을 가압한다. 따라서, 피스톤(284)의 변위속도가 감속된다. 따라서, 스트로크의 종료시에 슬라이더(208)가 갑자기 정지하는 것이 방지되며, 급정지의 충격에 의해 생길 수 있는 먼지의 발생이 방지된다.

피스톤(284)의 원기둥부재(290)의 단부는 내측커버(262)에 인접한다. 따라서, 피스톤(284)이 정지되고, 슬라이더(208)도 정지된다.

압축유체가 제 2포트(247a)속으로 도입되는 동안 제 1포트(249a)가 대기압개방상태로 되도록 도시하지 않은 전자밸브가 동작한 후, 압축유체가 통로(246a)로부터 통로(223, 246b), 홈부(274), 통로(278a, 278b) 및 방(276)을 통과한다. 압축유체는 방(296b)속으로 도입된다. 따라서, 피스톤(284)은 화살표 A방향으로 슬라이드한다. 따라서, 슬라이더(208)는 상기와 마찬가지로 화살표 A방향으로 변위한다.

제 3실시형태에 따른 로드리스 실린더(200)는 제 1 및 제 2실시형태에 따른 로드리스 실린더(10, 100)와 마찬가지로 유리하다. 즉, 실린더튜브(206)가 지지용 리브(204)에 의해 지지된다. 따라서, 실린더튜브(206)가 길게 형성되더라도, 실린더튜브(206)가 휠 염려가 없다. 그러므로, 슬라이더(208)의 변위범위를 확장하기 쉽다. 또한, 실린더튜브(206)와 피구동용 자석(316)과 요크(314)사이의 접촉에 의해 생길 수 있는 먼지발생의 염려가 없다.

또한, 실린더튜브(206)의 지지용 리브(204)는 수평방향으로 연장된다. 그러므로, 로드리스 실린더(200)의 높이방향의 크기를 억제할 수 있으며, 낮은 중력중심으로 안정한 변위동작을 얻을 수 있다.

또한, 제 1단부측의 측면(244a), 단부면(245a), 제 2단부측의 측면(244b) 및 단부면(245b)중의 하나에 형성된 포트(249a 내지 249d)중의 하나와 포트(247a 내지 247d)중의 하나를 사용하면 된다. 그러므로, 배관의 자유도를 향상시킬 수 있고, 배관작업을 수행하기 쉽다.

본 발명에 따른 로드리스 실린더에 따르면, 이하와 같은 효과 및 이점이 얻어진다.

실린더튜브가 지지용 리브에 의해 지지되어 있기 때문에, 실린더튜브를 길게 형성하여도 실린더튜브가 휠 염려가 없고, 슬라이더의 변위범위를 용이하게 확대하는 것이 가능하다. 또한 실린더튜브를 길게 형성하여도 슬라이더를 실린더튜브에 대하여 비접촉으로 유지할 수 있고, 먼지발생을 저감할 수 있다.

또한, 슬라이더에 설치한 자성체가 피스톤의 구동용 자석에 당겨짐으로써 슬라이더가 변위하기 때문에, 슬라이더에 자석을 설치할 필요는 없고, 자석에 기인하는 미량의 가스의 발생을 방지할 수 있으며, 이 로드리스 실린더를 진공환경 하에서 사용할 수 있다.

또한, 복수의 실린더튜브를 설치하고, 그 실린더튜브의 일부를 사용하여 공작물을 반송함으로써, 공작물의 중량에 대응하는 적정한 유지력 및 압축유체소비량으로 설정하는 것이 가능하다.

Claims

지지용 리브(14, 118a, 118b, 204)가 길이방향을 따라서 설치된 실린더튜브(16, 106a, 106b, 206)와,

상기 실린더튜브(16, 106a, 106b, 206)의 내부에 배치되며, 그 실린더튜브(16, 106a, 106b, 206)의 길이방향을 따라서 슬라이드가능한 피스톤(26, 284)과,

상기 피스톤(26, 284)에 배치된 구동용 자석(34)과,

상기 실린더튜브(16, 106a, 106b, 206)의 외주부에 비접촉상태에서 근접배치되며, 상기 구동용 자석(34)의 작용에 따라서 상기 실린더튜브(16, 106a, 106b, 206)를 따라서 변위하는 자성체(58, 126a, 126b, 314)를 갖는 슬라이더(18, 108, 208)로 구성되는 것을 특징으로 하는 로드리스 실린더(10, 100, 200).
제 1항에 있어서, 상기 실린더튜브(16, 106a, 106b, 206) 및 상기 지지용 리브(14, 118a, 118b, 204)가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 로드리스 실린더(10, 100, 200).
제 1항에 있어서, 상기 지지용 리브(14, 118a, 118b, 204)에는 기대(12, 102, 202)를 개재하여 상기 실린더튜브(16, 106a, 106b, 206)와 평행하게 안내부재(52, 120, 216)가 설치되며, 한편 상기 슬라이더(18, 108, 208)에는 상기 안내부재(52, 120, 216)에 슬라이드가능하게 계합하는 안내요소(50, 122, 324)가 설치되며, 상기 슬라이더(18, 108, 208)는 상기 안내부재(52, 120, 216) 및 상기 안내요소(50, 122, 324)에 의해 상기 실린더튜브(16, 106a, 106b, 206)와 비접촉상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 로드리스 실린더(10, 100, 200).
제 1항에 있어서, 상기 슬라이더(208)에는 자석(326)이 제공되는 한편, 상기 지지용 리브(204)가 배치된 기대(202)에는 상기 자석(326)의 자기력을 검출하여 상기 슬라이더(208)를 검출하기 위한 자기센서(222)가 제공되는 것을 특징으로 하는 로드리스 실린더(200).
제 1항에 있어서, 상기 실린더튜브(16, 106a, 106b)의 단부에는 뚜껑부재(22a, 22b, 112a, 112b)가 제공되는 한편, 상기 피스톤(26)에는 댐퍼(46a, 46b)가 제공되어, 상기 댐퍼(46a, 46b)가 상기 피스톤(26)과 상기 뚜껑부재(22a, 22b, 112a, 112b)의 충돌시의 충격을 흡수하게 한 것을 특징으로 하는 로드리스 실린더(10, 100).
제 1항에 있어서, 상기 실린더튜브(206)의 단부에는 엔드플레이트(236a, 236b)가 제공되고, 상기 엔드플레이트(236a, 236b)에는 각각 댐퍼(242)가 제공되어, 상기 댐퍼(242)가 상기 슬라이더(208)와 상기 엔드플레이트(236a, 236b)의 충돌시의 충격을 흡수하게 한 것을 특징으로 하는 로드리스 실린더(200).
제 1항에 있어서, 상기 실린더튜브(206)의 간부에는 상기 피스톤(284)의 변위작용에 따라서 압축유체를 압축하기 위한 방(296a, 296b)이 형성되고, 상기 피스톤(284)은 변위속도가 감소하도록 상기 방(296a, 296b)내에 압축된 상기 압축유체의 압력에 의해 가압되는 것을 특징으로 하는 로드리스 실린더(200).
제 1항에 있어서, 상기 실린더튜브(206)에는 상기 피스톤(284)에 의해 격리되는, 제 1단부측에 배치된 방(296a)과 제 2단부측에 배치된 방(296b)이 형성되며, 상기 로드리스 실린더(200)의 양 단부에는 상기 제 1 및 제 2단부측에 각기 배치된 상기 방(296a, 296b)과 연통하는 포트(247a 내지 247d, 249a 내지 249d)가 제공되는 것을 특징으로 하는 로드리스 실린더(200).
제 1항에 있어서, 상기 실린더튜브(206)에는 상기 피스톤(284)에 의해 격리되는, 제 1단부측에 배치된 방(296a)과 제 2단부측에 배치된 방(296b)이 형성되며, 상기 로드리스 실린더(200)의 측면(244a, 244b)과 단부면(245a, 245b)에는 상기 제 1 및 제 2단부측에 각기 배치된 상기 방(296a, 296b)과 연통하는 포트(247a 내지 247d, 249a 내지 249d)가 제공되는 것을 특징으로 하는 로드리스 실린더(200).
제 1항에 있어서, 상기 지지용 리브(14)는 수직방향으로 연장되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 로드리스 실린더(10).
제 1항에 있어서, 상기 지지용 리브(204)는 수평방향으로 연장되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 로드리스 실린더(200).
제 1항에 있어서, 상기 지지용 리브(118a, 118b)는 경사방향으로 연장되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 로드리스 실린더(100).
제 1항에 있어서, 상기 로드리스 실린더(100)는 상기 지지용 리브(118a, 118b)가 제공된 다수의 실린더튜브(106a, 106b)로 구성되며, 상기 지지용 리브(118a, 118b)는 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 로드리스 실린더(200).
제 1항에 있어서, 상기 실린더튜브(206)의 단부에는 상기 피스톤(284)에 인접할 수 있는 위치결정부재(262)가 제공되며, 상기 피스톤(284)의 변위범위는 상기 위치결정부재(262)의 위치를 상기 실린더튜브(206)의 상기 길이방향을 따라서 조정함으로써 조정되는 것을 특징으로 하는 로드리스 실린더(200).