KR20030074370A - 복동식 증압실린더 및 실린더내 증압방법 - Google Patents

복동식 증압실린더 및 실린더내 증압방법 Download PDF

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KR20030074370A
KR20030074370A KR10-2003-0015230A KR20030015230A KR20030074370A KR 20030074370 A KR20030074370 A KR 20030074370A KR 20030015230 A KR20030015230 A KR 20030015230A KR 20030074370 A KR20030074370 A KR 20030074370A
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유겐카이샤 혼다 세이사쿠쇼
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Abstract

증압스트로크를 자재로 하며 보다 큰 구동력을 얻는 것이 가능함과 동시에 소형화도 가능하고, 게다가, 간단한 구조로 되며, 가격도 낮고 고장등의 문제를 감소시키는 것이 가능한 복동식 증압실린더 및 복동식 증압실린더를 사용한 실린더내 증압방법을 제공한다.
복동식 증압실린더(30)은 제1실린더(10)과 제2실린더(20)이 작용실(14)를 사이에 두고 직렬로 연결되어 있다. 각각 제1유실(11)과 제2유실(21), 제1피스톤(12)과 제2피스톤(22)를 구비하고 있다. 작용실 (14)에는 로드(13)가 접동가능하게 삽입되어 있다. 제1유실(11), 제2유실(21) 및 작용실(14)에는 각각 제1급유구(1)~ 제4급유구(4) 또는 공기구(5)가 설치되어 있다. 작용식(14)에는 제2급유구(2)보다도 제2실린더(20)측에 역지밸브(6)가 설치되어 있다. 역지밸브(6)은 제1실린더 (10)부터 제2실린더(20)에로 한방향으로만, 작동유등의 흐름을 가능하도록 하고 있다.

Description

복동식 증압실린더 및 실린더내 증압방법{PRESSURE INTENSIFYING CYLINDER OF DOUBLE-ACTING TYPE AND PRESSURE INTENSIFYING METHOD WITHIN CYLINDER}
본발명은 유압실린더에 관한 것이며, 상세하게는 복수의 유압실린더를 동축상으로 직렬로 연결한 복동식 증압실린더 및 이 복동식 증압실린더를 사용한 실린더내 증압방법에 관한 것이다.
유압에너지를 직접 운동으로 변화시키는 원동기로서 대표적인 것에는 유압실린더가 있다. 유압실린더의 종류는 다양하여, 일반적구조의 것부터 극히 특수한 구조의 것까지 다양하게 제작되어, 각각의 용도와 기기에 알맞게 이용하는 것이 가능하다. 그중에서도 피스톤형 복동식 실린더가 가장 많이 이용되고 있다. 이러한 피스톤형 복동식 실린더에 있어서도 용도에 따라서는 피스톤의 원활한 운동과 작동속도보다도 큰 구동력이 필요한 경우가 있다. 일반적으로 유압펌프와 유탱크 등의 유압발생장치에 따라 발생되는 유압에너지를 배관과 밸브 등의 유압전달장치를 사이에 두고 유압실린더에 전달하기도 하지만 유압실린더의 출력을 보다 향상시키기 위해서는 부스터 등의 증압장치를 두어 유압에너지를 유압 실린더에 전달하는 것이 바람직하다.
그러나 이러한 증압기와 유압실린더와는 별체로 구성되는 것이 일반적이다. 그 때문에 설비가 대형화하면 복잡해지는 경향이 있다. 별체로 증압기를 설치하려면 그만큼 비용이 높아진다. 복잡한 구조를 가지면 가질수록 고장 등의 문제가 발생할 확률도 높아지며, 그러한 문제 발생시의 대응도 큰 문제가 된다. 또, 증압기를 사용하지 않고 출력을 높이려 하여도 실린더의 내경을 크게하여야 하는 등, 결국 설비를 대형화할 필요가 있어 바람직하지 않다.
그래서 본발명은 보다 큰 구동력을 얻는 것이 가능함과 동시에 증압스트로크가 자재로 되므로 내경을 작게 하는 것도 가능한 콤팩트한 복동식 증압실린더를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 이러한 복동식 증압실린더를 간단한 구조로 실현하여 가격을 낮추고 고장 등의 문제를 감소시키는 것을 목적으로 한다. 또한, 이러한 복동식 증압실린더를 사용한 실린더내 증압방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본실시형태에 있어서 복동식 실린더(30)의 단면도이다.
도 2는 복동식 증압실린더(30)의 제1공정에 있어서의 작동상태를 도시한 단면도이다.
도 3은 복동식 증압실린더(30)의 제2공정에 있어서의 작동상태를 도시한 단면도이다.
도 4는 복동식 증압실린더(30)의 제2공정에 있어서의 다른 작동상태를 도시한 단면도이다.
도 5는 복동식 증압실린더(30)의 제3공정에 있어서의 작동상태를 도시한 단면도이다.
도 6는 복동식 증압실린더(30)의 제53공정에 있어서의 작동상태를 도시한 단면도이다.
도 7는 복동식 증압실린더(30)의 제5공정에 있어서의 다른 작동상태를 도시한 단면도이다.
도 8은 복동식 증압실린더(30)의 제6공정에 있어서의 작동상태를 도시한 단면도이다.
도 9는 비교예인 복동식 증압실린더(130)의 단면도이다.
* 도면 부호에 대한 설명
1 제1급유구2 제2급유구3 제3급유구
4 제4급유구5 공기구6 역지밸브
10 제1실린더11 제1유실11a 캡측
11b 헤드측12 제1피스톤13 로드
14 작용실20 제2실린더21 제2유실
21a 캡측21b 헤드측22 제2피스톤
23 로드24 접동공30 복동식 증압실린더
청구항1에 기재된 발명은 제1피스톤을 가지는 제1실린더와 제2피스톤을 가지는 제2실린더를 내부에 작용실을 사이에 두고 직렬로 일체로 연결하고 상기 제1피스톤과 제2피스톤과 분리하며 상기 제1피스톤의 로드가 상기 작용실의 내경을 접동하는 것에 의해 상기 제1실린더의 유실과 상기 작용실을 차단하고 상기 작용실의 내경을 상기 제1실린더 및 제2실린더의 내경보다 작게 설정하고 상기 작용실에 급유구를 설치하며 이 급유구보다도 상기 제2실린더측에 있어 상기 작용실과 상기 제2피스톤의 사이에 상기 제1실린더로부터 상기 제2실린더로의 방향으로만 유체가 흐를수 있도록하는 역지밸브를 설치하며 상기 제2피스톤을 소정 또는 임의의 위치에 정지시키고 상기 제1피스톤의 로드를 상기 작용실내에 연속적 및/또는 단속적으로 접동시키고 상기 작용실 내의 대략적 체적분의 작동유를 상기 역지밸브를 통하여 상기 제2실린더내에 공급하는 것에 의하여 상기 제1피스톤이 1회 왕복접동할 때에 상기 제2피스톤에 상기 작용실의 대략적 체적분의 증압스트로크를 얻을 수 있는 것을 특징으로 하는 복동식 증압실린더이다.
청구항2의 기재발명은 상기 제1실린더내의 제1유실은 제1피스톤에 의해 캡측과 헤드측이 분할되고 상기 제2실린더내의 제2유실은 제2피스톤에 의해 캡측과 헤드측이 분할되며, 상기 작용실은 상기 제1피스톤의 로드의 접동영역에 있는 것을특징으로 하는 청구항 1에 기재된 복동식 증압실린더이다.
청구항3에 기재된 발명은 상기 작용실의 급유구는 제2급유구이고, 상기 제1실린더의 캡측에는 제1급유구 및 헤드측에는 공기구가 설치되며, 상기 제2실린더의 캡측에는 제3급유구 및 헤드측에는 제4급유구가 설치된 것을 특징으로 하는 청구항 1 또는 2에 기재된 복동식 증압실린더이다.
청구항4에 기재된 발명은 상기 제1급유구로부터 상기 제1유실 캡측에 작동유를 급유하는 것에 의해, 상기 공기구로부터 상기 제1유실헤드측의 공기를 배출하며 상기 제1피스톤을 밀어내려, 상기 작용실내의 작동유를 상기 역지밸브를 통하여 상기 제2유실캡측에 공급하며, 제2유실 캡측을 증압하는 것을 특징으로 하는 청구항 1내지 3에 기재된 복동식 증압실린더이다.
청구항5에 기재된 발명은 상기 제2급유구로부터 작용실에 작동유를 공급하는 것에 의해, 상기 제1급유구로부터 상기 제1유실 캡측의 작동유를 배출하는 것과 동시에 상기 공기구로부터 상기 제1유실 헤드측에 공기를 흡입하고 상기 제1피스톤을 밀어올리는 것을 특징으로 하는 청구항 1내지 4에 기재된 복동식 증압실린더이다.
청구항 6에 기재된 발명은 상기 제2급유구 및/또는 상기 제3급유구로부터 상기 작용실 및/또는 상기 제2유실 캡측에 작동유를 급유하고, 상기 작용실로부터 역지밸브를 통하여 상기 제2유실 캡측에 작동유를 급유하는 것에 의해 상기 제4급유구로부터 상기 제2유실 헤드측의 작동유를 배출하며 상기 제2피스톤을 끌어올리는 것을 특징으로 하는 청구항1내지 5에 기재된 복동식 증압실린더이다.
청구항7에 기재된 발명은 상기 제4급유구로부터 상기 제2유실 헤드측에 작동유를 급유하는 것에 의해 상기 제3급유구로부터 상기 제2유실 캡측의 작동유를 배출하고, 상기 제2피스톤을 밀어올리는 것을 특징으로 하는 청구항 1내지 6에 기재된 복동식 증압실린더이다.
청구항8에 기재된 발명은 상기 제1유실 헤드측에 작동유를 충진하는 것에 의해 상기 공기구를 급유구로 변경한 것을 특징으로 하는 청구항 1내지 7에 기재된 복동식 증압실린더이다.
청구항9에 기재된 발명은 상기 제1실린더 및/또는 제2실린더에 구비된 피스톤을 플런저 또는 램으로 변경하는 것을 특징으로 하는 청구항 1내지 8에 기재된 복동식 증압실린더이다.
청구항 10에 기재된 발명은 상기 제1실린더와 상기 제2실린더의 내경이 다른 것을 특징으로 하는 청구항 1내지 9에 기재된 복동식 증압실린더이다.
청구항 11에 기재된 발명은 제1피스톤을 가지는 제1실린더와 제2피스톤을 가지는 제2실린더를 내부에 작용실을 사이에 두고 직렬로 일체로 연결하며, 상기 제1피스톤과 제2피스톤과는 분리되며, 상기 제1피스톤의 로드가 상기 작용실내를 접동함으로써 상기 제1실린더의 유실과 상기 작용실을 차단하고 상기 작용실의 내공을 상기 제1실린더 및 제2실린더의 내경보다 작게 설정하며 상기 작용실에 급유구를 설치하여 이 급유구보다도 상기 제2실린더측에 있어 상기 작용실과 상기 제2피스톤의 사이에 상기 제1실린더로부터 제2실린더로의 방향으로만 유체를 흐를 수 있도록 하는 역지밸브를 내부에 두며, 상기 제2피스톤을 소정 또는 임의의 위치에 정지시키고, 상기 제1피스톤의 로드를 상기 작용실 내에 연속적 및/또는 단속적으로 접동시키며, 상기 작용실내의 대략 체적분의 작동유를 상기 역지밸브를 통하여 상기 제2실린더내에 급유하는 것에 의해 상기 제1피스톤이 1회왕복하는 때에 상기 2실린더에 상기 작용실의 대략 체적분의 증압스트로크를 얻을 수 있는 것을 특징으로 하는 실린더내 증압방법이다.
이 경우에는 작용실내에 역지밸브를 설치하는 것에 의해 제2실린더로부터 제1실린더로의 유체의 흐름을 차단하므로 제1실린더(제1피스톤)가 접동하는 때에 작용실로부터 제2실린더에 보내진 증압분이 감소하지도 않는다. 이러한 것에 의해 증압 스트로크가 자재로 되기 때문에 출력을 향상시키고 실린더의 내경을 작게 하는 것이 가능하여 실린더의 소형화에도 기여한다. 또한 간단한 구조로 되어 있어 가격이 싸며 고장 등의 문제의 감소에도 기여한다.
또, 복동식 증압실린더는 출력이 단속적이므로 원활한 작동을 필요로 하는 용도보다도 단속적인 동작을 필요로 하는 용도에 사용하는 것이 바람직하다. 또한 상기 복동식 증압실린더내의 유실은 작동유가 충진되어 있는 공간과 공기가 충진되어 있는 공간이 공존하여도 무관하며 전부 작동유로 충진되어 있어도 무관하다. 또한 실린더내를 왕복접동하며 유체를 압축하여 압력을 전달하는 부품은 피스톤과 같은 작동을 하며 같은 효과를 내는 것이면 무관하며 플런저 또는 램 등도 가능하다. 또한 제1실린더와 제2실린더의 내경은 같은 구경이라도 관계없다.
또한 역지밸브를 설치하는 것에 의하여 상기 실린더내 증압방법이 실행가능해 진다. 구체적으로는 제2실린더(제2피스톤)을 소정 또는 임의의 위치(작업개시점)에 정지시키고 제1실린더(제1피스톤)을 연속적으로 접동시켜 펌프의 역할을 하도록 하는 것이 가능하므로 증압스트로크가 자재로 되며 제2실린더내를 호적하게 증압하는 것이 가능하다.
이하 본발명에 있어서의 복동식 증압실린더의 최적 실시형태에 관하여 설명한다.
도1은 복동식 증압실린더(30)(이하, 간단히 실린더(30)라 한다)의 단면도이다. 실린더(30)은 제1실린더(10)과 제2실린더(20)이 직렬로 연결되어 있다. 실린더(30)은 제1실린더(10)과 제2실린더(20)에 각각 제1유실(11)과 제2유실(21)를 구비하며 제1유실(11)에는 제1피스톤(12), 제2유실(21)에는 제2피스톤(22)를 구비하고 있다. 제1실린더(10)과 제2실린더(20)은 작용실(14)를 사이에 두고 연결되어 있고 작용실(14)내에는 제1피스톤(12)의 로드(13)가 접동가능하도록 삽입되어 있다. 또한 제1피스톤(12)와 동축상에 배치되어 있는 제2피스톤(22)의 로드(23)은 접동공(24)에 접동가능하도록 삽입되고 연결된 크랭크축 등의 다른 기구에 동력을 전달하도록 구성되어 있다.
제1유실(11)과 제2유실(21)은 제1피스톤(12) 또는 제2피스톤(22)에 의해 캡측(11a), (21a)와 헤드측(11b), (21b)로 나누어져 있다. 제1유실(11), 제2유실(21) 및 작용실(14)에는 각각 작동유와 공기의 유로가 접속되어 있다. 예를 들어 제1유실(11)의 캡측(11a)에는 제1급유구(1), 헤드측(11b)에는 공기구(5), 작용실(14)에는 제2급유구(2), 제2유실(21)의 캡측(21a)에는 제3급유구(3) 및 헤드측(21b)에는 제4급유구(4)가 설치되어 있다. 더욱이 본 실시례의 실린더(30)에 있어서는 제1유실(11)의 헤드측(11b)에는 공기구(5)를 설치하였으나 이것은 공기에 한정하지 않고급유구로 하여도 관계없다.
작용실(14)에는 제2급유구(2)보다도 제2실린더(20)측에 역지밸브(6)가 설치되어 있다. 역지밸브(6)은 제1실린더(10)측부터 제2실린더(20)측에 한 방향으로만 작동유등의 유체흐름을 가능하도록 하고 있다. 따라서, 역지밸브(6)에 의해 작동실(14)내에는 제2유실(21)부터의 작동유의 흐름이 저지되도록 구성되어 있다.
또한 제1급유구(1)∼제4급유구(4)는 개폐식이며 개폐는 콘트롤러 등에 전기적으로 접속된 방향(절환밸브) 등의 전자밸브(도시생략)으로 행함이 바람직하다. 제1급유구(1)∼제4급유구(4)는 유압펌프나 유탱크 등의 유압발생장치에 접속되어 있다. 공기구(5)는 대기에 개방되어 있는 것이 바람직하나 전자밸브 등의 수단으로 개폐식으로 하여도 무방하다. 또한 제1피스톤(12), 로드(13)과 제1실린더(10) 및 제2피스톤(22), 로드(23)과 제2실린더(20)과의 접동개소 등에는 작동유의 누출을 방지하기 위해 적당한 밀봉재(7)가 설치되어 있다.
다음으로, 도2에서 도8의 단면도를 참조하여 실린더(30)의 작동례에 대하여 설명한다. 도면중의 실선화살표는 작동유의 흐름이며, 점선화살표는 공기의 흐름이며, 중삽화살표는 제1피스톤(12) 또는 제2피스톤(22)의 접동방향을 표시하고 있다. 또한 x표는 폐쇄중인 제1급유구(1)∼제4급유구(4)를 표시하고 있다. 또한 여기에서는 피스톤(30)의 각 부분에 설치된 각 밀봉재(7)의 도시는 도1과 동일하므로 생략한다.
(1) 제1공정
우선 도2에 도시된 대로, 제1급유구(1)∼제4급유구(4) 및 공기구(5)를 개방한 상태에서 제2급유구(2) 및 제3급유구(3)으로부터 작동유(고압이 바람직하다)를 작용실(14) 및 제2유실(21)(캡측(21a))에 급유한다. 이렇게 해서 제2피스톤(22)가 제2유실(21)내(캡측(21a))에 급유된 작동유에 의해 소정 또는 임의의 위치에서 밀어내려진다. 이 때, 제4급유구(4)로부터는 제2유실(21)내(헤드부(21b))의 작동유가 배출된다.
본실시례에 있어서는 도2에 도시된 대로 제1피스톤(12) 및 제2피스톤(22)는 함께 밀어올려져 있는 상태를 기본상태로 하고 이 기본상태로부터 피스톤(30)이 시동하는 것이 바람직하나 제1피스톤(12)가 미리 내려가 있는 상태(충분히 올라가 있지 않은 상태)로부터 시동하는 경우에는 제2급유구(2)로부터 급유된 작동유에 의해 로드(13)이 작용실(14)내를 상방으로 접동하고 제1피스톤(12)가 밀어올려진다. 이때 제1급유구(1)로부터 제1유실(11)내(캡측(11a))의 작동유가 배출되며 공기구(5)로부터는 공기가 제1유실(11)내(헤드측(11b))로 흡입된다.(예시생략)
(2) 제2공정
제1공정에 의해 제2피스톤(22)를 소정 또는 임의의 위치(작업개시점)까지 강하시킨 다음 제2피스톤(22)를 정지시키고 도3에 도시한대로 제2급유구(2) 및 제3급유구(3)을 폐쇄하고 제1급유구(1)로부터 작동유를 제1유실(11)(캡측(11a))에 급유하고 동시에 제4급유구(4)를 개방한다. 이렇게해서 제1피스톤(12)는 밀어내려지고 로드(13)이 작용실(14)내를 하방으로 접동한다. 이때 공기구(5)로부터는 제1유실(11)내(헤드부(11b))의 공기가 배출된다. 제2피스톤(22)도 밀어내려져서 제4급유구(4)로부터 제2유실내(헤드측(21b))의 작동유를 배출한다.
여기에서는 작용실(14) 및 제2유실(21)(캡측(21a))에는 작동유가 충진되어 있기 때문에 도4에 도시된대로 작용실(14)내의 작동유가 로드(13)에 의해 압출되며 역지밸브(6)을 통하여 제2유실(21)(캡측(21a))에 급유되면 제2유실(21)내(캡측(21a))의 작동유는 증압된다. 결국 작용실(14)의 대략적인 체적분만큼 증압스트로크가 발생한다.
(3)제3공정
계속해서 도5에 도시된 대로 제2급유구(2)를 개방하고 제2급유구(2)로부터 작동유를 작용실(14)에 급유한다. 이렇게 하여 로드(13)은 작용실(14)내를 위방향으로 접동하고 제1피스톤(12)가 밀어올려진다. 이 때 제1급유구(1)로부터도 제1유실(11)내(캡측(11a))의 작동유가 배출되고 공기구(5)로부터는 공기가 제1유실(11)내(헤드측(11b))에 흡입된다. 여기서는 역지밸브(6)에 의해 제2유실(21)(캡측(21a))로부터 작용실(14)로는 작동유가 유입되지 않으므로 제2급유구(2)를 개방하여도 제2유실2(캡측(21a))내의 작동유압력은 갑압되지 않는다. 또 제3급유구(3)은 폐쇄상태이며 제4급유구는 개방상태이다. 이 시점에서는 로드(23)은 부하가 걸린 상태이므로 하방으로 접동하지 않는다.
(4)제4공정
상기 제2공정 및 제3공정의 동작을 필요한 증압스트로크가 발생할때까지 반복한다.
결국, 도5에 도시한 대로 제1피스톤(12)를 밀어올린 다음(바람직하게는 최대한까지)도3에 도시한 대로 제3급유구(3)은 폐쇄된 상태를 유지한 채로 제4급유구는개방상태를 유지한 채로 제2급유구(2)를 폐쇄하고 다시 제1급유구(1)로부터 작동유를 제1유실(11)(캡측(11a))에 급유한다. 이렇게 해서 제1피스톤(12)는 밀어내려지고 로드(13)이 작용실(14)내를 하방으로 접동한다. 이렇게 해서 작용실(14)내의 작동유는 다시 로드(13)에 의해 압출되고 역지밸브(6)을 통하여 제2유실(21)(캡측(21a))에 급유되므로 도4에 도시한대로 제2유실(21)(캡측(21a))내의 작동유는 다시 작용실(14)의 대략적체적분만큼 증압스트로크가 발생한다. 계속해서 도5에 도시한대로 제2급유구(2)를 개방하면 제2급유구(2)로부터 작동유를 다시 작용실(14)에 급유한다. 이렇게해서 다시 로드(13)은 작용실(14)내를 상방으로 접동하고 제1실린더(12)가 밀어올려진다. 이와 같이 이 공정을 반복하는 것에 의해 필요한 증압스트로크를 임의로 얻을 수 있다.
요컨대 제1피스톤(12)를 연속적으로 상하접동시키는 것에 의하여 제1피스톤(12)가 펌프역할을 하므로 제2실린더(20)의 제2유실(21)(캡측(21a))내의 작동유압력을 증압하는 것이 가능하다. 여기서는 제1피스톤(12)가 1회 왕복접동하는 때에 작용실(14)내에 충진되어 있는 작동유의 대략적 체적분만큼 증압된다.
(5) 제5공정
상기 반복에 의해서 필요한 증압스트로크가 얻어지면 도5에 도시한대로 제2급유구(2)로부터 작동유를 작용실(14)에 급유하고 제1피스톤(12)를 밀어올려(바람직하게는 최대한까지) 작용실(14)내를 작동유로 충진시킨다. 그래서 도6 및 도7에 도시한대로 제2급유구(2)를 폐쇄하고 제1급유구(1)로부터 작동유를 제1유실(11)(캡측(11a))에 급유하는 것에 의해 제1피스톤(12)는 밀려내려가고 로드(13)이작용실(14)내를 하방으로 접동한다. 이 때 공기구(5)로부터는 제1유실(11)내(헤드측(11b))의 공기가 배출된다. 동시에 제4급유구(4)도 개방되어 있으므로 제2피스톤(22)는 제2유실(21)(캡측(21a))내의 증압된 작동유압력과 작용실(14)내의 작동유압력에 의해 밀려내려간다. 이렇게하여 로드(23)은 접동공(24)를 하방으로 접동하고 연결된 크랭크축 등의 다른 기구(도시생략)에 동력을 전달한다. 또 제3급유구(3)은 폐쇄상태 그대로이다.
(6) 제6공정
크랭크축 등에 동력을 전달한 뒤 도8에 도시한대로 제2급유구(2) 및 제3급유구(3)을 개방하고 제2급유구(2)와 제4급유구(4)로부터 작동유를 작용실(14) 및 제2유실(21)(헤드측(21b))에 급유하는 것에 의해 제1피스톤(12) 및 제2피스톤(22)를 밀어올리고 기본상태(도2참조)로 되돌린다. 이 때, 제1급유구(1)으로부터는 제1유실(11)(캡측(11a))내의 작동유가 또한 제3급유구(3)으로부터는 제2유실(12)(캡측(21a))내의 작동유가 배출된다. 또한 공기구(5)로부터는 제1유실(11)(헤드측(11b))에 공기가 흡입된다.
구체적으로는 예를 들면 도1에 도시한 대로 실린더(30)의 내경(제1실린더(10)의 내경DA, 제2실린더(20)의 내경DB)가 20cm, 작용실(14)의 내경DO가 10cm, 유압펌프의 압력PA가 200kg/cm2이라 하면
작용실(14)내의 증압량PO는,
PO=(DA/DO)2×PA로부터,
PO=(20/10)2×200
PO=800kg/cm2로 된다.
이어서, 제2피스톤(22)(로드(23))의 압력Q 는,
Q=π/4×DB 2×PO로부터
Q=0.785×400×800
Q=251,200kg/cm2으로 된다.
또 제2피스톤(22)(로드(23))의 압력Q는
Q=π/4×(DA×DB/DO)2×PA로부터
Q=0.785×(20×20/10)2×200
Q=251,200kg/cm2이 된다.
또한 제1피스톤(12)의 로드(13)의 작용실(14)에서의 접동범위LA를 5cm라고 하면 제1피스톤(12)가 1회왕복을 마친 때의 제2피스톤(22)의 이동량S는
S=(DO/DB)2×LA로부터,
S=(10/20)2×5
S=1.25cm가 된다.
또한 본실시례에 관한 실린더(30)의 비교예로서 도9를 참조하여 실린더(130)에 관하여 설명한다. 실린더(130)은 유압실린더와 증압기를 일체화한 것이며 제1실린다(110)과 제2실린더(120)을 작용실(114)를 사이에 두고 직렬로 연결되어 있다.
증압실린더(130)은 제1유실(111)과 제2유실(121)을 구비하고 제1유실(111)에는 제1피스톤(112), 제2유실(121)에는 제2피스톤(122)을 구비한다. 제1피스톤(112)의 로드(113)은 작용실(114)에, 제2피스톤(122)의 로드(123)은 접동공(124)에 접동가능하게 삽입되어 있다. 제1유실(111)과 제2유실(121)은 제1피스톤(112) 또는 제2피스톤(122)에 의해 캡측(111a, 121a)와 헤드측(111b, 121b)과는 분리되어 있다. 제1유실(111)의 캡측(111a)에는 급유구(101), 헤드측(111b)에는 공기구(105), 제2유실(121)의 캡측(121a)에는 급유구(103) 및 헤드측(121b)에는 급유구(104)가 설치되어 있다. 또한 제1피스톤(112), 로드(113)과 제1실린더(110) 및 제2피스톤(122), 로드(123)과 제2실린더(120)과의 접동개소 등에는 작동유의 누출을 방지하기 위하여 적절한 밀봉제(107)가 설치되어 있다.
이러한 증압실린더(130)의 작동은 우선 작동유를 급유구(103)으로부터 제2유실(121)의 캡측(121a) 및 작용실(114)에 공급하여 제1피스톤(112)을 밀어올린다. 이 때 급유구(104)는 폐쇄하여 두는 것에 의해 제2피스톤(122)은 정지상태에 유지된다. 다음으로 급유구(103)을 폐쇄하고 급유구(101)로부터 제1유실(111)의 캡측(111a)에 작동유를 공급하는 동시에 급유구(104)를 개방하여 제1피스톤(112) 및 제2피스톤(122)를 밀어내리고 제2피스톤(122)의 로드(123)에 연결시킨 크랭크축이나 다른 기구에 동력을 전달한다. 이때 작용실(114)에 공급된 작동유(A)가 증압분이 되므로 통상의 유압실린더보다 출력이 향상된다.
그렇지만 실린더(130)에 있어서는 증압되었다고는 해도 작용실(114)에 공급된 작동유(A)의 대략적체적분밖에 증압스트로크가 발생하지 않는다. 이 때문에 그이상으로 증압하고 싶은 경우에는 증압실린더(130)의 내경을 크게 하는 등 설비를 대형화할 필요가 있으므로 그 효과는 본 발명의 실시례에 있는 실린더(30)에는 도저히 미치지 못한다.
또한 본실시형태에 관한 실린더(30)은 출력이 단속적이므로 원활한 동작을 필요로하는 용도보다도 단속적인 동작을 필요로 하는 용도에 이용하는 것이 바람직하다. 특히 큰구동력을 필요로하는 용도에 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 금속부스러기 또는 금속가루 등(예컨대 철조각 또는 철가루 등)의 압축에 사용되는 것이 바람직하다. 또한 파이프밴더 등의 관이나 철을 구부리는 공구 등에 사용하는 것이 바람직하다.
청구항1∼10에 기재된 복동식 증압실린더에 의하면 이하의 효과를 가진다. 작용실내에 역지밸브를 설치한 것에 의해 제2실린더로부터 제1실린더에의 압력을 차단함으로써 제1실린더가 접동하는 동시에 작용실로부터 제2실린더에 보대진 증압분이 감소하지 않는다. 따라서 제1실린더를 연속접동시켜 펌프의 역할을 맏게하는 것도 가능하게 되므로 증압스트로크가 자재로 되며 제2실린더내를 증압하는 것이 가능하다. 또한 증압스트로크가 자재로 되므로 실린더의 내경을 작게 하여도 큰 구동력을 얻는 것이 가능하며 실린더의 소형화가 가능한다. 또한 간단한 구조이므로 가격이 싸며 고장 등의 문제도 감소한다. 특히 로드를 길게 할 필요가 없으므로 로드의 강도, 꺾임, 로드의 지지방법을 고려한다는 점에서 바람직하다.
청구항11에 기재된 실린더내 증압방법에 의하면 이하의 효과가 있다. 제2실린더를 임의의 위치(작업개시점)에 정지시키고 제1실린더를 연속적으로 접동시켜 펌프의 역할을 맡게 하는 것에 의해 증압 스트로크가 자재로 되어 제2실린더내를 호적하게 증압하는 것이 가능하다. 또한 증압 스트로크가 자재로 되므로 실린더의 내경을 작게 하여도 큰 구동력을 얻는 것이 가능하고 실린더의 소형화가 가능하다.
더욱이 본 발명에 있는 증압실린더의 실시형태는 상기에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적범위에 속하는 다양한 형태를 취할 수 있다. 또한 본 발명의 기술적사상을 일탈하지 않는 범위에 있어서 개량 등을 가할 수 있으므로 이러한 개량, 균등물 등도 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것으로 된다.
예를 들면 본 실시형태에 있어서는 실린더내를 왕복접동하고 유체를 압축하여 압력을 전달하는 부품으로 피스톤을 사용했으나 피스톤에 대신하여 플렌저나 램 등에 의하여도 무방하다. 또한 제1실린더와 제2실린더의 내경은 동일한 내경이 아니어도 관계없다. 예를 들면 제1실린더 또는 제2실린더의 어느쪽의 내경을 크게하거나 작게 하는 등 임의로 설정할 수 있다.

Claims (11)

  1. 제1피스톤을 가지는 제1실린더와 제2피스톤을 가지는 제2실린더를 내부에 있는 작용실을 사이에 두고 직렬로 일체로 연결하고, 상기 제1피스톤과 제2피스톤이 분리되며, 상기 제1피스톤의 로드가 상기 작용실 내부를 접동함으로써 상기 제1실린더의 유실과 상기 작용실을 차단하며, 상기 작용실의 내경을 상기 제1실린더 및 제2실린더의 내경보다 작게 설정하며, 상기 작용실에 급유구를 설치하며, 이 급유구보다도 상기 제2실린더측에 있어 상기 작용실과 상기 제2피스톤의 사이에 상기 제1실린더로부터 상기 제2실린더로의 방향으로만 유체를 흐를 수 있게 하는 역지밸브을 설치하고, 상기 제2피스톤을 소정 또는 임의의 위치에 정지시키고, 상기 제1피스톤의 로드를 상기 작용실내에 연속적 및/또는 단속적으로 접동시키고 상기 작용실내의 대략적인 체적 분의 작동유를 상기 역지밸브을 통과시켜 상기 제2피스톤내에 공급하는 것에 의하여, 상기 제1피스톤이 1회 왕복접동하는 때에 상기 제2피스톤에 상기 작용실의 대략적인 체적 분의 증압스트로크를 얻을 수 있는 것을 특징으로 하는 복동식 증압실린더.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1실린더내의 제1유실은 제1피스톤에 의해 캡측과 헤드측과 분리되고, 상기 제2실린더내의 제2유실은 제2피스톤에 의해 캡측과 헤드측과 분리되며, 상기 작용실은 상기 제1피스톤의 로드의 접동영역에 있는 것을 특징으로 하는 복동식 증압실린더
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 작용실의 급유구는 제2급유구이고, 상기 제1실린더의 캡측에는 제1급유구 및 헤드측에는 공기구가 설치되며, 상기 제2실린더의 캡측에는 제3급유구 및 헤드측에는 제4급유구가 설치되는 것을 특징으로 하는 복동식 증압실린더
  4. 제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서, 상기 제1급유구로부터 상기 제1유실 캡측에 작동유를 급유하는 것에 의해, 상기 공기구로부터 상기 제1유실 헤드측의 공기를 배출하고, 상기 제1피스톤을 밀어내리고, 상기 작용실의 작동유를 상기 역지밸브를 통과시킴으로써 상기 제2유실 캡측에 공급하며, 이 제2유실캡측을 증압하는 것을 특징으로 하는 복동식 증압실린더.
  5. 제1항 내지 제4항의 어느 한 항에 있어서, 상기 제2급유구로부터 상기 작용실에 작동유를 급유하는 것에 의해, 상기 제1급유구로부터 상기 제1유실 캡측의 작동유를 배출함과 동시에 상기 공기구로부터 상기 제1유실헤드측에 공기를 흡입하고 상기 제1피스톤을 끌어올리는 것을 특징으로 하는 복동식 증압실린더.
  6. 제1항 내지 제5항의 어느 한 항에 있어서, 상기 제2급유구 및/또는 상기 제3급유구로부터 상기 작용실 및/또는 상기 제2유실캡측에 작동유를 급유하고, 상기 작용실로부터 역지밸브를 통하여 상기 제2유실캡측에 작동유를 급유하는 것에 의해, 상기 제4급유구로부터 상기 제2유실 헤드측의 작동유를 배출하고 상기 제2피스톤을 밀어내리는 것을 특징으로 하는 복동식 증압실린더.
  7. 제1항 내지 제6항의 어느 한 항에 있어서,상기 제4급유구로부터 상기 제2유실 헤드측에 작동유를 급유하는 것에 의해, 상기 제3급유구로부터 상기 제2유실캡측의 작동유를 배출하고, 상기 제2피스톤을 끌어올리는 것을 특징으로 하는 복동식 증압실린더.
  8. 제1항 내지 제7항의 어느 한 항에 있어서, 상기 제1유실 헤드측에 작동유를 충진함으로써, 상기 공기구를 급유구로 변경한 것을 특징으로 하는 복동식 증압실린더.
  9. 제1항 내지 제8항의 어느 한 항에 있어서,상기 제1실린더 및/또는 제2실린더에 구비된 피스톤을 플런저 또는 램으로 변경한 것을 특징으로 하는 복동식 증압실린더.
  10. 제1항 내지 제9항의 어느 한 항에 있어서,상기 제1실린더와 상기 제2실린더의 내경이 다른 것을 특징으로 하는 복동식 증압실린더.
  11. 제1피스톤을 가지는 제1실린더와 제2피스톤을 가지는 제2실린더를 내부에 작용실을 사이에 두고 직렬로 일체로 연결하고,상기 제1피스톤과 제2피스톤이 분리되며, 상기 제1피스톤의 로드가 상기 작용실을 접동하는 것에 의해 상기 제1실린더의 유실과 상기 작용실을 차단하며, 상기 작용실의 내경을 상기 제1실린더 및 제2실린더의 내경보다 작게 설정하며, 상기 작용실에 급유구를 설치하며, 이 급유구보다도 상기 제2실린더측에 있어 상기 작용실과 상기 제2피스톤의 사이에 상기 제1실린더로부터 상기 제2실린더로의 방향으로만 유체가 흐를 수 있도록 하는 내부에 역지밸브를 설치하고, 상기 제2피스톤을 소정 또는 임의의 위치에 정지시켜, 상기 제1피스톤의 로드를 상기 작용실에 연속적 및/또는 단속적으로 접동하게 하고, 상기 작용실의 대략 체적 분의 작동유를 상기 역지밸브를 통하여 상기 제2실린더내에 공급하는 것에 의해, 상기 제1피스톤이 1회 왕복하는 때에 상기 제2피스톤에서 상기 작용실의 대략 체적 분의 증압스트로크를 얻을 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 실린더내 증압방법.
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