KR20030014729A

KR20030014729A - 쿠션 실린더 장치

Info

Publication number: KR20030014729A
Application number: KR1020027017635A
Authority: KR
Inventors: 아라이시게히로
Original assignee: 세이코 인스트루먼트 가부시키가이샤
Priority date: 2001-04-25
Filing date: 2002-04-03
Publication date: 2003-02-19
Also published as: JP4398154B2; WO2002090781A1; TW593910B; JPWO2002090781A1; US20030167914A1; CN1462346A

Abstract

본 발명에는 쿠션 동작 개시 위치의 고정밀도의 설정을 허용하는 쿠션 실린더 장치가 개시되어 있다. 구동용 실린더의 쿠션 동작 개시 위치에, 구동용 실린더의 피스톤 로드상에 설치된 제1 맞물림 부재는 쿠션용 실린더의 피스톤 로드 상에 설치된 제2 맞물림 부재와 접촉함에 의해, 구동용 실린더는 쿠션용 실린더의 쿠션 동작을 통해 감속을 수행한다.

Description

쿠션 실린더 장치{CUSHION CYLINDER DEVICE}

각종 기계 장치에서, 공구, 작업부재, 및 화물 등의 물체를 이동시키기 위해 유압(油壓) 등과 같은 유체압에 의해 작동되는 실린더 장치가 사용된다. 작업 능률을 향상하기 위해, 고속의 움직임이 요구된다. 동시에, 이동되는 물체 및 주변 물의 안전 및 파손 방지의 관점에서 유연한 이동이 요구된다. 유연한 이동량이 적을수록, 고속 이동량이 더 많고, 작업 능률이 더 높다. 따라서, 유연한 이동을 0.1mm 단위로 제어하는 것이 바람직하며, 가능한한 짧게 해야한다.

이러한 점에서, 고속으로 이동하여, 부드럽게 정지할 때까지 목표위치에 접근하면서 감속하는 쿠션 작용을 갖는 실린더 장치가 자주 사용된다.

종래의 쿠션 작용을 갖는 실린더 장치는 실린더 내부에 쿠션 기구를 설치한 쿠션 실린더 장치 및 실린더에 유체를 공급 또는 배출하기 위한 유체압 회로가 설치된 솔레노이드 밸브에 의해 스위칭되는 실린더 장치를 포함한다.

도 5는 종래의 쿠션용 실린더의 예를 도시한다. 도 5에서, 부호(501)는 피스톤을, 부호(502)는 실린더 튜브를, 부호(503)는 작동유체가 들어가는 작동 챔버를, 부호(504)는 작동 유체가 공급 및 배출되는 공급/배출구를 지시한다.피스톤(501)을 도면에 도시된 바와 같이 하방에 후퇴 이동시키기 위해서는, 작동 유체가 공급/배출구(504)를 통해 작동 챔버(503)에 공급된다. 반대로, 피스톤을 상방에 전진 이동시키기 위해서는, 작동 유체가 실린더 튜브(502)의 하방에 설치된 공급/배출구(도시되지 않음)를 통해 피스톤(501)의 하부측(후퇴측)의 작동 챔버(505)로 공급된다. 공급되거나 방출되는 유체의 흐름은 특별히 큰 저항없이 제공되며, 피스톤(501)은 유체압에 대응하여 고속으로 이동한다.

피스톤(501)의 전진측에는, 원통형 쿠션 로드(506)가 돌출하며, 피스톤(501)이 종단부근에 도달하도록 실린더 튜브(502)내의 전진 슬라이딩하며, 실린더 튜브(502)의 단부를 폐쇄시키는 단부 캡(507)에 설치된 쿠션 스피곳부(508)로 쿠션 로드(506)가 삽입된다. 쿠션 스피곳부(508)의 내경과 쿠션 로드(506)의 외경 사이에 공차피트가 작용되며, 쿠션 스피곳부(508)에 쿠션 로드(506)가 삽입될 때, 그 사이의 좁은 간극을 통해 작동 유체가 흐르며, 작동 챔버(503)로부터 공급/배출구(504)로의 작동유체의 흐름이 차단되어, 피스톤(501)이 감속되어 쿠션 작용을 발생한다.

피스톤(501)이 후퇴 이동할 때, 작동 유체는 공급/배출구(504)를 통해 작동 챔버(503)로 공급되며, 이 때,공급/배출구(504)로부터 유체압력에 의해 체크 밸브(509)가 작동되므로, 작동 유체는 체크 밸브(509)와 유로(510)를 경유하여 작동 챔버(503)로 흐르며, 쿠션 로드(506)가 쿠션 스피곳부(508)에서 삽입되어 유지될 때조차, 피스톤(501)은 대체로 고속으로 후퇴 이동한다.

이 쿠션 실린더 장치에서, 감속 동작을 하는 쿠션 동작 스트로크(cs)가 고정되어, 피스톤(501)의 목표 정지 위치(t)에 대해 쿠션 동작 개시 위치를 조절할 수 없다.

또한, 쿠션 로드(506)가 쿠션 스피곳부(508)로 진입한 직후에, 쿠션 로드(506)와 쿠션 스피곳부(508) 사이의 간극의 길이는 짧으며, 유체 저항은 별로 감소되지 않으며, 도 3에 도시된 바와 같이, 감속은 부드럽게 작용된다. 이 후, 감속은 점차 증가된다. 즉, 제한된 쿠션 작용 개시 위치는 사실상 존재하지 않으며, 쿠션 스트로크(cs)를 0.1mm 단위로 설정하는 미세한 조절을 처리하기가 매우 어렵다. 또한, 부품의 치수 오차에 기인한 쿠션 동작의 편차가 발생하므로, 그 결과 장치에서 장치로의 작동이 상이하며, 이를 도 3에서 a 또는 b로 도시한다. 또한, 실린더가 동일하다면, 작동 유체의 온도 변화에 기인하여 부품의 치수가 변화하므로, 시간경과와 동시에, 실린더의 작동은 도 3에서 a 또는 b로 도시된 바와 같이 쿠션 스트로크(cs)가 변화된다.

시간경과와 동시에 발생된 쿠션 스트로크의 변화가 무시할 수 없을 정도일 때에는, 쿠션의 감속 시간이 긴 경우(도 3의 a)와 같이 실린더를 조절할 필요가 있다. 그러나, 장치가 도 3의 a의 조건으로 구동될 때, 시간경과와 동시에 도 3의 b로 도시된 바와 같은 모드가 유지된다면, 쿠션 속도(cv)로의 스위칭이 도 3의 모드 a의 경우보다 먼저 작용되므로, 쿠션 스트로크(cs)의 이동에 대한 쿠션 속도(cv)의 비율이 증가되고, 그 결과 쿠션 동작 시간의 증가를 유발한다.

또한, 공차 피트에 대한 미세한 치수 오차는 쿠션 동작 속도(cv)에 변동을 야기하므로(도 3에서 d로 도시됨), 쿠션 동작 속도를 정확하게 설정하기 어렵다.또한, 장시간 사용 후의 마모에 기인한 공차 피트에 대한 치수의 증가는 쿠션 동작 속도(cv) 및 쿠션 스트로크(cs)의 변화를 야기하므로, 그 결과 불안정한 쿠션 동작 또는 약화된 쿠션 동작을 유발한다(도 3에서 c로 도시됨).

도 6은 종래의 솔레노이드 밸브 스위칭에 기초한 실린더 장치의 일례를 도시한다. 도 6에서, 실린더 튜브(601)의 공급/배출구(602, 603)는 작동 유체 공급원(606)에 연결된 제1 제어용 유체 회로(604) 및 제2 제어용 유체 회로(605)에 각각 연결된다.

상기 제1 제어용 유체 회로(604)에는 제1 이동 방향 스위칭용 솔레노이드 밸브(607)와 제1 이동 속도 조절부(608)가 설치되며, 제2 제어용 유체 회로(605)에는 제2 이동 방향 스위칭용 솔레노이드 밸브(609)와 제2 이동 속도 조절부(610)가 설치되며, 작동 유체 공급원(606)에는 작동 유체 순환 펌프(P)가 설치된다.

이후, 실린더 튜브(601)의 피스톤(611)을 고속 이동시키기 위해서, 제1 이동 방향 스위칭용 솔레노이드 밸브(607)와 제2 이동 방향 스위칭용 솔레노이드 밸브(609)가 스위치됨에 의해, 제1 제어용 유체 회로(604) 및 제2 제어용 유체 회로(605)의 양자를 경유하여 공급/배출구(602, 603) 중의 어느 하나에 단위시간당 많은 양의 작동 유체가 공급되며, 다른 쪽에서는 작동 유체의 상응량이 공급/배출구로부터 배출됨에 의해, 실린더 튜브(601)의 피스톤이 고속으로 이동하는 방식으로 회로에 연결된다. 고속 이동 속도는 작동 유체의 흐름을 조절하는 제1 이동 속도 조절부(608)에 의해 제어된다.

피스톤이 예비설정 작동 개시 위치에 도달한 것으로 판정될 때, 저속 이동으로 스위칭작동된다. 즉, 제1 이동 방향 스위칭용 솔레노이드 밸브(607)가 폐쇄되어, 제2 제어용 유체 회로(605)를 경유하여 작동 유체가 단독으로 공급 및 배출되는 방식으로 회로가 연결된다. 저속 이동 속도는 작동 유체의 흐름을 조절하는 제2 이동 속도 조절부(608)에 의해 제어된다.

솔레노이드 밸브 스위칭에 기초한 실린더 장치에서, 솔레노이드 밸브(607, 609)로부터 실린더(602)까지의 배관 거리와 배관 재질에 따라 응답 지연이 발생한다. 또한, 솔레노이드 밸브(607, 609) 자체에도 응답 지연이 존재한다. 따라서, 0.1mm 단위로 쿠션 스트로크(cs)를 조절하기 어렵다.

본 발명은 쿠션 실린더 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예를 도시하는 정면도이다.

도 2는 도 1의 작동 유체 회로를 도시하는 회로도이다.

도 3은 본 발명의 작동 피스톤의 쿠션 동작을 설명하는 설명도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 종단면도이다.

도 5는 종래의 쿠션용 실린더의 종단면도이다.

도 6은 종래의 솔레노이드 밸브를 사용한 실린더의 속도 스위칭용 회로를 도시하는 회로도이다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해서 만들어졌다. 본 발명의 목적은 쿠션 동작 개시 위치의 고정밀도를 설정할 수 있는 쿠션 실린더 장치를 제공하는 것이다.

상기 언급한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 구동용 피스톤을 미끄럼가능하게 유지하는 구동용 실린더 튜브, 쿠션용 피스톤을 미끄럼가능하게 유지하는 쿠션용 실린더 튜브, 구동용 피스톤의 구동용 피스톤 로드에 설치된 제1 맞물림 부재, 쿠션용 피스톤의 쿠션용 피스톤 로드에 설치된 제2 맞물림 부재, 및 쿠션용 피스톤이 전진할 때, 쿠션용 실린더의 작동 유체의 흐름을 스로틀하여 쿠션용 피스톤의 이동 속도를 저하시키는 쿠션 동작을 작용하는 작동 유체 스로틀 수단을 구비하며, 구동용 피스톤이 전진하여 제1 맞물림 부재와 제2 맞물림 부재의 접촉을 야기할 때, 쿠션용 피스톤의 쿠션 동작을 규제하여 구동용 피스톤의 속도가 감속되는것을 특징으로 하는 쿠션 실린더 장치가 제공된다.

또한, 쿠션 실린더 장치에서, 쿠션용 피스톤부와 구동용 피스톤부 중의 어느 하나가 슬리브형 피스톤부로 형성되며, 다른 피스톤부의 피스톤 로드가 구동용 실린더 튜브 및 쿠션용 실린더 튜브를 형성하도록 동심 형상 구조로 미끄럼가능하게 삽입되거나 , 또는 작동 유체 스로틀 수단의 스로틀량은 조절가능하다.

또한, 쿠션 실린더 장치에서, 쿠션용 피스톤의 스트로크를 조절하기 위한 쿠션 스트로크 조절 수단이 더 설치되며, 때때로, 제1 또는 제2 맞물림 부재는 또한 쿠션 스트로크 조절 수단을 겸한다.

또한, 쿠션 실린더 장치에서, 구동용 피스톤의 스트로크를 조절하기 위한 구동 스트로크 조절 수단이 더 설치되며, 때때로, 제1 맞물림 부재는 구동 스트로크 조절 수단을 겸한다.

또한, 쿠션 실린더 장치에서, 쿠션용 실린더의 작동 유체는 쿠션용 피스톤의 전진측의 작동 챔버에 단독이며, 쿠션용 피스톤의 후퇴측의 작동 챔버가 대기중으로 연결된다.

본 발명의 실시예를 이하, 도 1 내지 도 4를 참조로 하여 설명한다.

(제1 실시예)

도 1은 본 발명의 제1 실시예를 도시하는 종단면도이며, 도 2는 도 1의 작동 유체 회로를 도시하는 회로도이다.

도 1에서, 부호 1은 실린더 장치의 메인 실린더 즉, 이동되는 물체를 이동시키는 구동용 실린더를 지시하며, 부호 2는 구동용 실린더(1)에 쿠션 동작의 실행을 야기하는 쿠션용 실린더를 지시한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 구동용 실린더(1)는 구동용 피스톤(3), 구동용 피스톤(3)을 미끄럼가능하게 유지하는 구동용 실린더 튜브(4), 구동용 피스톤(3)의 구동용 피스톤 로드(5), 전진측 구동용 공급/배출구(6), 및 후퇴측 구동용 공급/배출구(7)로 구성되며, 구동용 실린더 튜브(4)내의 구동용 피스톤(3)의 전방 및 후방측에 전진측 구동 작동 챔버(8) 및 후퇴측 구동 작동 챔버(9)가 각각 형성된다.

구동용 피스톤 로드(5)의 단부에는 제1 맞물림 부재(10)가 장착된다.

쿠션용 실린더(2)는 쿠션용 피스톤(11), 쿠션용 피스톤(11)을 미끄럼가능하게 유지하는 쿠션용 실린더 튜브(12), 쿠션용 피스톤(11)의 쿠션용 피스톤 로드(13), 전진측 쿠션용 공급/배출구(14), 및 후퇴측 쿠션용 공급/배출구(15)로 구성되며, 쿠션용 실린더 튜브(12)에 쿠션용 피스톤(11)의 전방 및 후방측에 전진측 쿠션 동작 작동 챔버(16) 및 후퇴측 쿠션 동작 작동 챔버(17)가 각각 형성된다.

쿠션용 피스톤 로드(13)의 단부에는 제2 맞물림 부재(18)가 설치된다.

구동용 실린더(1) 및 쿠션용 실린더(2)는 서로 평행하도록 유지 프레임(19)에 고정된다. 이후, 구동용 피스톤 로드(5) 및 쿠션용 피스톤 로드(13)의 각 단부는 유지 프레임(19)으로부터 후퇴측으로 돌출하여, 돌출 단부에 제1 맞물림 부재(10) 및 제2 맞물림 부재(18)가 각각 장착된다.

또한, 유지 프레임(19)에 고정된 스토퍼(20)에 접촉할 수 있는 후방 단부를 갖는 구동 스트로크 조절 스크류(21) 및 제2 맞물림 부재(18)에 접촉할 수 있는 전방 단부를 갖는 쿠션 스트로크 조절 스크류(22)가 제1 맞물림 부재와 나사결합된다.

도 2에서, 부호 23은 실린더 장치의 전진, 후퇴 및 정지 사이에서 스위치하는 솔레노이드 밸브를 지시한다. 솔레노이드 밸브(23)는, 실린더 장치가 전진할 때, 구동용 실린더(1)의 후퇴측 구동용 공급/배출구(7)로 작동 유체 공급원(24)으로부터 공급된 작동 유체를 보내고, 전진측 구동용 공급/배출구(6)로부터 배출된 작동 유체를 작동 유체 공급원(24)으로 복귀시키기 위해 A-B-C 및 D-E-F 와 같이 라인 스위칭 작용하며, 구동용 실린더(1)의 전진측 구동용 공급/배출구(6) 및 쿠션용 실린더(2)의 전진측 쿠션용 공급/배출구(14)로 작동 유체 공급원(24)으로부터 공급된 작동 유체를 보내고, 후퇴측 구동용 공급/배출구(7)로부터 배출된 작동 유체를 작동 유체 공급원(24)으로 복귀시키기 위해 A-E-D, A-E-G 및 C-B-F 와 같이 솔레노이드 밸브 스위치가 라인 스위칭 작용한다.

쿠션용 실린더(2)의 후퇴측 쿠션용 공급/배출구(15)가 상기 관로에 연결되지 않고, 대기중으로 개방되어지므로, 후퇴측 작동 챔버(17)가 대기와 연통한다.

부호 25는 솔레노이드 밸브(23)와 쿠션용 실린더(2)의 전진측 쿠션용 공급/배출구(14)와의 사이의 관로(E, G) 사이에 설치된 작동 유체 스로틀 수단을 지시하며, 작동 유체 스로틀 수단(25)은 쿠션용 피스톤(11)이 전진할 때, 쿠션용 실린더의 작동 유체 흐름의 스로틀을 수행한다.

작동 유체 스로틀 수단(25)에는 스로틀량이 조절가능한 스로틀 밸브(26) 및 스로틀 밸브(26)에 평행하게 연결된 체크 밸브(27)가 설치된다.

솔레노이드 밸브(23)의 스위칭을 통해 작동 유체가 G로부터 E로 흘러 쿠션용 실린더(2)의 전진을 야기할 때, 체크 밸브(27)는 폐쇄되고, 작동 유체는 스로틀 밸브(26)에 의해 스로틀되며, 관로 내의 작동 유체의 흐름 속도는 스로틀량에 따라 감속된다.

부호 28은 관로(B, C) 사이에 설치된 스로틀 밸브를, 부호 29는 스로틀 밸브(28)에 평행하게 연결된 체크 밸브를 지시한다.

본 실시예의 실린더 장치의 쿠션 동작에 대해 도 2 및 도 3을 참조로 하여 이하에 설명한다.

실린더 장치의 전진을 야기하기 위해, 솔레노이드 밸브(23)가 스위치되며, 라인(A-B-C) 후퇴측 구동용 공급/배출구(7)를 경유하여 후퇴측 구동 작동 챔버(9)로 작동 유체가 보내진다. 이 때, 체크 밸브(29)가 개방되므로, 관로의 작동 유체가 스로틀되지 않으며, 구동용 피스톤(3)은 고속(hv)으로 전진하며, 전진측 구동작동 챔버(8) 내의 작동 유체는 포트(6) 및 관로(D-E-F)를 경유하여 작동 유체 공급원(24)으로 복귀된다.

구동용 피스톤(3)이 정지 위치(t)에 도달하기 전에, 구동용 피스톤(3)과 일체로 이동하는 제1 맞물림 부재(1)의 쿠션 스트로크 조절 스크류(22)의 후방 단부는 쿠션용 실린더(2)측의 제2 맞물림 부재(18)에 접촉하며(도 3에서 k로 지시됨), 이후, 구동용 피스톤(3)은 쿠션용 피스톤(11)과 일체로 전진한다.

쿠션용 피스톤(11)이 전진을 시작할 때, 전진측 쿠션 동작 챔버(16) 내의 작동유체는 전진측 쿠션용 공급/배출구(14)측으로 밀려나게 된다. 밀려난 작동 유체는 그 흐름의 체크 밸브(27)를 폐쇄하며, 스로틀 밸브(26)에 의해 강하게 스로틀되며, 저유속으로 관로(G-E-F)를 통해 흘러, 쿠션용 피스톤(11) 및 구동용 피스톤(3)의 전진 이동 속도를 쿠션 동작 속도(cv)까지 저하시키며, 실린더 장치의 쿠션 동작으로 이행 한다. 또한, 쿠션 동작중에, 구동용 실린더(1)측의 작동 유체의 흐름 속도는 당연히 저하된다.

제1 맞물림 부재(10)의 구동 스트로크 조절 스크류(21)의 전방 단부가 스토퍼(20)에 접촉하고, 구동용 피스톤(3)이 피스톤 정지 위치(t)에 도달할 때, 구동용 피스톤(3)이 정지하고, 쿠션용 실린더(2)측의 제2 맞물림 부재(18)도 더이상 가압되지 않으므로, 쿠션용 피스톤(11)도 정지한다.

이와 같이, 구동용 실린더(1)의 구동용 피스톤(3)이 쿠션용 실린더(2)의 쿠션용 피스톤(11)과 맞물릴 때까지, 고속(hv)으로 전진이동하며, 구동용 실린더(1)의 제1 맞물림 부재(10)가 쿠션용 실린더(2)의 제2 맞물림 부재에 접촉하여 맞물리면, 쿠션용 피스톤(11)의 쿠션 동작에 의해 규제되며, 속도가 감속된다.

쿠션 스트로크(cs)는 쿠션 스트로크 스크류(22)의 출입에 의해 조절되어 변경될 수 있다. 구동 스트로크(ds)는 구동 스트로크 스크류(21)의 출입에 의해 조절되어 변경될 수 있다.

제1 맞물림 부재(10)가 제2 맞물림 부재(18)와 접촉한 점(k)은 작동 유체의 온도 변화, 부품의 마모 등의 영향 하에 변동하지 않으며, 쿠션 동작으로의 스위칭 점은 매우 안정적이다. 또한, 본 발명의 스위칭 시의 작동 유체 스로틀 수단(25)은 종래의 쿠션 로드(506)가 쿠션 스피곳부(508)에 어느 정도 진입하므로 감속이 개시되는 것과 달리, 미리 스로틀량을 최적으로 설정할 수 있으며, 작동 유체가 작동 유체 스로틀 수단(25)으로 흐른 직후에 감속이 시작됨에 따라, 그 응답이 빠르며, 감속에 필요한 시간이 크게 감소된다(도 3에서 r로 지시됨).

쿠션 동작 스위칭 점이 안정적이고, 감속에 필요한 시간이 짧기 때문에, 쿠션 스트로크(cs)를 필요 최소 수준으로 설정할 수 있으며, 쿠션 동작 개시 위치(k)가 정지 위치(t)에 거의 가깝게 설정될지라도, 정지시의 쿠션 작용은 안전하고 확실하게 얻어질 수 있다. 또한, 쿠션 스트로크(cs)를 짧게하므로 고속(hv)이동 시간이 길어질 수 있으며, 이에 의해 작업의 사이클 타임이 단축될 수 있다.

도 1에 도시된 실시예에서, 예컨대, 제2 맞물림 부재(18)는 쿠션 스트로크 조절 스크류로서 작용하며, 쿠션 스트로크 조절 스크류(22)는 조절할 수 없는 고정 핀에 형성될 수 있다. 또한, 쿠션 스트로크 조절 수단 및 구동 스트로크 조절 수단이 제1 및 제2 맞물림 부재에서 분리된 위치에 설치되는 것은 말할 필요도 없다.

(제2 실시예)

도 4는 본 발명의 제2 실시예를 도시하는 종단면도이다. 제2 실시예에서, 구동용 실린더 튜브 및 쿠션용 실린더 튜브는 동심 형상으로 형성되며, 이에 의해 콤팩트한 쿠션 실린더 장치를 형성한다.

도 4에서, 부호 31은 구동용 실린더를, 부호 32는 쿠션용 실린더를 지시한다.

구동용 실린더(31)는 구동용 피스톤(33), 구동용 피스톤(33)을 미끄럼가능하게 유지하는 구동용 실린더 튜브(34), 구동용 피스톤(33)의 전방 구동용 피스톤 로드(35A)와 후방 구동용 피스톤 로드(35B), 전진측 구동용 공급/배출구(36) 및 후퇴측 구동용 공급/배출구(37)를 구성하며, 구동용 실린더 튜브(34) 내의 구동용 피스톤(33)의 전진측에 전진측 구동 작동 챔버(38)를 구성하고, 후퇴측에 후퇴측 구동 작동 챔버(39)를 형성한다.

전방 구동용 피스톤 로드(35A)의 전방 단부는 구동용 실린더 튜브(34)로부터 전방으로 돌출하고, 피스톤(33)이 전진할 때, 피구동 부재(100)와 같이 이동하도록 친다. 후방 구동용 피스톤 로드(35B)의 전방 단부는 제1 맞물림 부재(40)와 나사맞물림되며, 구동 스트로크 조절 수단을 겸하는 스크류부(51)가 형성된다.

쿠션용 실린더(32)는 쿠션용 피스톤(41), 쿠션용 피스톤(41)을 미끄럼가능하게 유지하는 쿠션용 실린더 튜브(42), 쿠션용 피스톤(41)의 전방 쿠션용 피스톤 로드(43A)와 후방 쿠션용 피스톤 로드(43B), 전진측 쿠션용 공급/배출구(44) 및 후퇴측 쿠션 공급/배출구(45)를 구성하며, 쿠션용 실린더 튜브(42) 내의 쿠션용피스톤(41)의 전후방측에 전진측 쿠션 동작 챔버(46) 및 후퇴측 쿠션 동작 챔버(47)가 각각 형성된다.

본 발명에서, 쿠션용 피스톤(41), 전방 쿠션용 피스톤 로드(43A), 및 후방 쿠션용 피스톤 로드(43B)는 쿠션용 피스톤부로서 총괄하여 언급된다. 이 쿠션용 피스톤부는 중공의 슬리브 형상으로 형성되어, 후방 구동용 피스톤 로드(35B)가 미끄럼가능하게 삽입되며, 쿠션용 피스톤부를 관통하여, 상기 언급된 바와 같이 제1 맞물림부(40)가 그 전방 단부에 장착된다.

후방 쿠션용 피스톤 로드(43B)의 단부에는 제2 맞물림부(48)에 나사결합되며, 쿠션 스트로크 조절수단을 겸하는 스크류부(52)가 형성된다.

구동용 실린더 튜브(34) 및 쿠션용 실린더 튜브(42)는 스피곳식으로 함께 고정되며(49), 스크류에 의해 동심 형상 구조를 형성하는 위치에 고정된다.

이 이중 구조의 실린더의 작동 챔버(38, 39, 46, 47) 사이의 시일 및 작동 챔버와 외부 사이의 시일을 위해, O-링(O-rings)이 미끄러짐부에 고정된다.

즉, 구동용 실린더 튜브(34)와 전방 구동용 피스톤 로드(35A)와의 사이의 O-링(53)은 외부로부터 전진측 구동 작동 챔버(38)를 밀봉하며, 구동용 실린더 튜브(34)와 구동용 피스톤(33)과의 사이의 O-링(54)은 후퇴측 구동 작동 챔버(39)로부터 전진측 구동 작동 챔버(38)를 밀봉하며, 쿠션용 실린더 튜브(42)와 전방 쿠션용 피스톤 로드(43A)와의 사이의 O-링(55)은 전진측 쿠션 동작 챔버(46)로부터 후퇴측 구동 작동 챔버(39)를 밀봉한다.

또한, 쿠션용 실린더 튜브(42)와 쿠션용 피스톤(41)과의 사이의 O-링(56)은후퇴측 쿠션 동작 챔버(47)로부터 전진측 쿠션 동작 챔버(46)를 밀봉하며, 쿠션용 실린더 튜브 단부(42A)와 후방 쿠션용 피스톤 로드(43B)와의 사이의 O-링(57)은 외부로부터 후퇴측 쿠션 동작 챔버(47)를 밀봉하며, 쿠션용 피스톤(41)과 후방 구동용 피스톤 로드(35B)와의 사이의 O-링(58)은 외부로부터 후방 구동 작동 챔버(39)를 밀봉한다.

다음으로, 작동 유체 회로에 대해 도 2를 참조로하여 설명한다. 제2 실시예에서, 도 2의 구동용 실린더(1) 대신에 도 4의 구동용 실린더(31)가 연결되며, 도 2의 쿠션용 실린더(2) 대신에 도 4의 쿠션용 실린더(32)가 연결된다.

즉, 구동용 실린더(31)의 전진측 구동용 공급/배출구(36)는 도 2의 관로(D)에 연결되며, 후퇴측 구동용 공급/배출구(37)는 도 2의 관로(C)에 연결된다. 쿠션용 실린더(32)의 전진측 쿠션용 공급/배출구(44)는 도 2의 관로(G)에 연결되며, 후퇴측 쿠션용 공급/배출구(45)는 대기중으로 개방된다.

본 실시예의 실린더 장치의 쿠션 동작은 도 3을 참조로 하여 설명된다.

제1 실시예와 같이, 실린더 장치의 전진을 야기하는 솔레노이드 밸브(23)는 스위치되어 작동 유체를 후퇴측 구동 작동 챔버(39)로 보낸다. 구동용 피스톤(33)이 고속(hv)으로 전진하고, 전진측 구동 작동 챔버(38) 내의 작동 유체는 작동 유체 공급원(24)으로 배출된다.

구동용 피스톤(33)이 그 정지 위치(t)에 도달하기 전에, 구동용 피스톤(33)과 일체로 이동하는 제1 맞물림 부재(40)의 전방 단부면은 쿠션용 실린더(32)측의 제2 맞물림 부재(48)의 후방 단부면과 접촉한다(도 3에서 k로 지시됨). 이 후, 구동용 피스톤(33)은 쿠션용 피스톤(41)과 일체로 전진한다.

제1 실시예와 같이, 쿠션용 피스톤(41)의 전진 속도는 저속의 쿠션 동작 속도(cv)이며, 실린더 장치는 고속 전진 속도(hv)로부터 급격하게 쿠션 동작 속도(cv)로 감속된다.

제2 맞물림 부재(48)의 전방 단부면이 쿠션용 실린더 튜브 단부(42A)의 단부면에 접촉할 때, 구동용 피스톤(33)은 피스톤 정지 위치(t)까지 도달하고, 구동용 피스톤(33) 및 쿠션용 피스톤(11)은 정지된다.

제2 실시예에서, 제2 맞물림 부재(48)의 스크류를 조절하므로써 쿠션 스트로크(cs)의 조절이 가능하다. 또한, 제1 맞물림 부재(40)의 스크류를 조절하므로써 구동 스트로크(ds)의 조절이 가능하다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 쿠션용 실린더의 후퇴 위치에서, 제2 맞물림 부재(48)의 전방 단부면과 쿠션용 실린더 튜브 단부(42A)의 단부면 사이의 간극이 cs로 설정되며, 제1 맞물림 부재(40)의 전방 단부면과 제2 맞물림 부재(48)의 후방 단부면 사이의 간극이 "ds-cs"로 설정된다.

이 실시예에서도, 제1 맞물림 부재(40)가 제2 맞물림 부재(48)에 접촉한 점(k)은 작동 유체의 온도 변화, 부품의 마모 등의 영향 하에서 변동하지 않으며, 쿠션 동작으로 스위칭 작동하는 점은 매우 안정적이다. 또한, 이 스위칭시의 작동 유체 스로틀 수단(25)의 응답은 빠르며, 감속에 필요한 시간은 매우 짧다(도 3에서 r로 지시됨).

쿠션 동작 스위칭 점이 안정적이며, 감속에 필요한 시간이 짧기 때문에, 쿠션 스트로크(cs)를 필요 최소 수준으로 설정할 수 있으며, 쿠션 동작 개시 위치(k)가 정지 위치(t)에 아주 가깝게 설정될지라도, 정지시의 쿠션 동작은 안전하고 확실하게 성취된다. 또한, 고속(hv)이동 시간은 쿠션 스트로크(cs)를 짧게함으로써 길게할 수 있으며, 이에 의해 작업의 사이클 타임을 단축할 수 있다.

제2 실시예에서, 쿠션용 피스톤부가 슬리브형 쿠션용 피스톤부와 같이 형성되어, 구동용 피스톤부의 피스톤 로드로 미끄럼가능하게 삽입되는 반면, 본 발명의 구동용 피스톤부가 슬리브형 구동용 피스톤부와 같이 형성되어, 쿠션용 피스톤부의 피스톤 로드가 미끄럼가능하게 삽입될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에는 구동용 실린더, 쿠션용 실린더, 및 쿠션용 실린더의 쿠션용 피스톤이 전진할 때, 쿠션용 실린더의 작동 유체의 흐름을 스로틀함에 의해 쿠션 동작을 작동하여 쿠션용 피스톤의 이동속도를 저하시키기 쿠션 동작을 하는 작동 유체 스로틀 수단이 설치되며, 구동용 실린더의 구동용 피스톤일 전진하여 구동용 피스톤 로드의 제1 맞물림 부재가 쿠션용 피스톤 로드의 제2 맞물림 부재와의 접촉을 야기하도록 구동용 피스톤의 속도가 감속됨에 따라 쿠션용 피스톤의 쿠션 동작에 규제되어, 이에 의해 실린더 부품의 치수 오차에 기인한 쿠션 동작의 편차가 없으며, 시간경과 및 작동 유체의 온도 편차에 기인하여, 쿠션 동작의 변화가 경감되며, 구동용 실린더의 쿠션 동작 개시 위치를 정밀도가 높게 설정할 수 있다.

이후, 쿠션용 실린더의 제동 작용이 안정적인 방법으로 즉시 발휘되기 때문에, 쿠션 동작 개시 위치에서 감속이 빠르게 작동되며, 감속을 위해 필요한 시간이짧다. 쿠션 동작 개시 위치가 변동하지 않기 때문에, 쿠션 스트로크를 필요 최소 수준으로 설정가능하며, 쿠션 동작 개시 위치를 정지 위치에 아주 가깝게 설정할 수 있으며, 저속의 쿠션 스트로크가 감소될 수 있기 때문에, 고속 스트로크가 더 길어질 수 있으므로, 작업의 사이클 타임을 단축할 수 있다.

또한, 구동용 실린더 및 쿠션용 실린더를 동심 형상 구조로 형성하므로서, 콤팩트하며 공간 효율이 뛰어난 쿠션용 실린더를 얻을 수 있다.

쿠션용 피스톤에 의해 구동용 피스톤과 맞물리는 제1 및 제2 맞물림 부재가 쿠션 스트로크 조절 수단 및 구동 스트로크 조절 수단을 겸하는 것으로 되면, 부품점수를 절감하여 비용이 저감될 수 있다.

쿠션용 실린더의 작동 유체가 쿠션용 피스톤의 전진측의 작동 챔버와 단독이며, 후퇴측 작동 챔버가 대기와 연결되어 있는 구조를 채용하므로서, 유체압 회로의 절감 및 비용의 감소를 유지할 수 있다.

Claims

구동용 피스톤을 미끄럼가능하게 유지하는 구동용 실린더 튜브,

쿠션용 피스톤을 미끄럼가능하게 유지하는 쿠션용 실린더 튜브,

구동용 피스톤의 구동용 피스톤 로드상에 설치된 제1 맞물림 부재,

쿠션용 피스톤의 쿠션용 피스톤 로드상에 설치된 제2 맞물림 부재, 및

쿠션용 피스톤이 전진할 때, 쿠션용 실린더의 작동 유체의 흐름을 스로틀하여 쿠션용 피스톤의 이동 속도를 저하시켜 쿠션 동작을 시키는 작동 유체 스로틀 수단을 구비하며,

구동용 피스톤이 전진하여 제1 맞물림 부재와 제2 맞물림 부재의 접촉을 야기할 때, 쿠션용 피스톤의 쿠션 동작에 의해 규제되어 구동용 피스톤의 속도가 감속되는 것을 특징으로 하는 쿠션 실린더 장치.
제1항에 있어서,

쿠션용 피스톤부와 구동용 피스톤부 중의 어느 하나가 슬리브형 피스톤부로 형성되며, 이 슬리브 형상의 피스톤부에 다른 피스톤부의 피스톤 로드가 미끄럼가능하게 삽입되어, 구동용 실린더 튜브 및 쿠션용 실린더 튜브가 동심 형상 구조로 되는 것을 특징으로 하는 쿠션 실린더 장치.
제1항에 있어서,

작동 유체 스로틀 수단의 스로틀량이 조절가능한 것을 특징으로 하는 쿠션 실린더 장치.
제1항에 있어서,

쿠션용 피스톤의 스트로크를 조절하기 위해 쿠션 스트로크 조절 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 쿠션 실린더 장치.
제4항에 있어서,

제1 또는 제2 맞물림 부재는 또한 쿠션 스트로크 조절 수단을 겸하는 것을 특징으로 하는 쿠션 실린더 장치.
제1항에 있어서,

구동용 피스톤의 스트로크를 조절하기 위해 구동 스트로크 조절 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 쿠션 실린더 장치.
제6항에 있어서,

제1 맞물림 부재는 또한 구동 스트로크 조절 수단을 겸하는 것을 특징으로 하는 쿠션 실린더 장치.
제1항에 있어서,

쿠션용 실린더의 작동 유체는 쿠션용 피스톤의 전진측의 작동 챔버에만 있으며, 후퇴측의 작동 챔버가 대기중으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 쿠션 실린더 장치.