KR200447976Y1 - 실린더 위치검출수단을 구비한 유압실린더 - Google Patents

Abstract

본 고안에 따른 유압 실린더는, 중공의 실린더; 일단부가 상기 실린더 내에 위치하며, 그 일단부의 외주에는 수나사부가 형성되며, 상기 실린더의 길이방향으로 왕복이동 가능한 로드; 상기 로드의 왕복이동시에 그 로드와 함께 이동되도록 상기 로드의 수나사부에 체결되는 피스톤; 상기 실린더의 일단부에 상대고정되며, 상기 로드가 슬라이딩 가능하게 관통하도록 설치된 로드커버; 및 상기 피스톤의 위치를 검출할 수 있는 실린더 위치검출수단을 구비하며, 상기 위치검출수단은: 상기 로드의 외주면에 오목하게 형성되며, 그 로드의 길이방향으로 연장된 홈부; 상기 홈부에 부착되며 상기 로드의 길이방향을 따라 N극과 S극을 가지는 자석이 반복하여 배치됨으로써 자기눈금이 형성된 자기눈금자; 상기 자기눈금자의 표면에 코팅되며, 비자성 소재로 이루어진 코팅부; 및 상기 코팅부와 이격된 상태로 상기 자기눈금자와 마주하도록 배치되며, 상기 로드커버에 고정되어, 상기 피스톤의 이동시 그 피스톤과 일체로 이동하는 상기 자기눈금자로부터 자기적인 신호를 감지하여 상기 피스톤의 위치를 검출하는 위치검출센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

실린더 위치검출수단을 구비한 유압실린더{Hydraulic cylinder having means for detecting the position of cylinder}

본 고안은 유압 실린더에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 유압실린더의 피스톤의 위치를 검출하는 위치검출수단을 포함한 유압 실린더에 관한 것이다.

일반적으로 유압 실린더는 유압펌프에서 발생된 유압의 힘을 이용하여 실린더 내로 유체를 투입하고, 그 투입된 유압의 힘으로 피스톤을 밀어 피스톤이 움직이면, 이러한 피스톤의 움직임을 로드로 전달받아 기계적 왕복운동을 발생시키는 중요한 기계 요소의 일종이다.

도 1은 종래의 실린더 위치검출수단을 구비한 유압실린더의 일례를 보여주는 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 "A"부위를 확대한 도면이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 유압 실린더(1)는 중공의 실린더(2)와, 그 실린더(2)의 내부에 설치되는 로드(3)와, 피스톤(4)과, 그 실린더(2)에 결합되는 로드커버(5)를 포함하고 있다. 이러한 구성요소를 가지는 유압 실린더(1)에 있어서, 상기 피스톤(4)은 유압에 의해 상기 실린더(2)의 내부에서 그 실린더(2)의 길이방향으로 왕복 이동할 수 있도록 배치되어 있다. 상기 피스톤(4)은 상기 로드(3)에 나사결합되어 있다. 즉 상기 로 드(3)의 외주면에는 그 일단부에 수나사부가 형성되어 있고, 상기 피스톤(4)의 내주면에는 암나사부가 형성되어 있어서, 상기 피스톤의 암나사부가 상기 로드(3)의 수나사부에 체결됨으로써 서로 고정되어 있다. 상기 피스톤(4)의 위치를 검출하기 위한 위치검출수단으로서 상기 로드(3)의 외주면에 복수의 요철로 이루어진 홈부(6)와, 그 요철들의 움직임을 감지하는 센서(7)가 마련되어 있다. 상기 홈부(6)는 도 2에 도시된 바와 같이 크롬(9)과 같은 물질로 도금을 하거나, 또는 도 3에 도시된 바와 같이 자석(8)을 상기 홈부(6)에 채워 넣은 후 크롬(9)과 같은 물질로 그 자석(8) 표면을 도금하였다. 이러한 구조를 가지는 유압 실린더(1)에서 상기 위치검출수단의 검출원리를 설명하면 다음과 같다.

유압실린더의 헤드커버(9)측 유로(142)에 압유가 공급되면, 그 헤드커버(9)측에 압력실이 형성되어 상기 로드(3) 상기 로드커버(5)측으로 이동된다. 이 과정에서 상기 피스톤(4)은 상기 로드(3)에 고정되어 있으므로 그 로드(3)와 일체로 움직이게 된다. 상기 피스톤(4)이 이동되면, 상기 로드(3)의 홈부(6)에 마련된 요철이 상기 센서(7)에 의해 감지되고 상기 센서(7)를 통과한 요철의 수를 헤아리게 되면 상기 로드(3)가 움직인 거리를 알 수 있게 된다. 따라서, 상기 로드(3)의 이동거리를 알게 되면, 그 로드(3)와 일체로 움직이는 상기 피스톤(4)의 위치를 알 수 있는 것이다. 한편, 도 3과 같은 구조를 가지는 경우에는 상기 요철에 배치된 자석(8)이 눈금자 역할을 하게 된다.

그러나, 이와 같은 구조를 가지는 종래의 유압 실린더(1)는 몇 가지 중대한 문제점이 있다. 즉, 상기 로드(3)의 외주면에 예컨대 1~2mm 간격으로 미세하게 복 수의 요철을 가공하여야 하는데, 그 가공에는 상당한 시간과 비용이 소요되는 문제점이 있다. 또한 상기 요철을 메우기 위해 크롬(9) 도금을 하는 경우에는 수차례의 도금공정과 연마공정을 실시하여야 한다. 따라서, 그러한 공정으로 인하여 양산성이 나쁜 문제점이 있으며 제조비용이 과다하게 소요되는 문제점이 있다. 또한, 상기 홈부(6)에 자석(8)이 배치된 경우에는 그 자석(8)의 표면에 도금된 크롬(9)이 자화되는 경우가 빈번히 발생하게 된다. 그 크롬이 자화되면 상기 센서(7)가 자기 신호를 감지하는 과정에서 오류가 발생하게 되는 문제점이 있다.

본 고안은 상술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 피스톤의 위치검출수단을 개선함으로써 구조가 간단하고 제조비용이 저렴하면서도 안정적인 위치검출 기능을 발휘할 수 있는 유압 실린더를 제공함에 목적이 있다.

본 고안에 따른 유압 실린더는, 중공의 실린더;

일단부가 상기 실린더 내에 위치하며, 그 일단부의 외주에는 수나사부가 형성되며, 상기 실린더의 길이방향으로 왕복이동 가능한 로드;

상기 로드의 왕복이동시에 그 로드와 함께 이동되도록 상기 로드의 수나사부에 체결되는 피스톤;

상기 실린더의 일단부에 상대고정되며, 상기 로드가 슬라이딩 가능하게 관통하도록 설치된 로드커버; 및

상기 피스톤의 위치를 검출할 수 있는 실린더 위치검출수단을 구비하는 유압 실린더에 있어서,

상기 위치검출수단은:

상기 로드의 외주면에 오목하게 형성되며, 그 로드의 길이방향으로 연장된 홈부;

상기 홈부에 부착되며 상기 로드의 길이방향을 따라 N극과 S극을 가지는 자석이 반복하여 배치됨으로써 자기눈금이 형성된 자기눈금자;

상기 자기눈금자의 표면에 코팅되며, 비자성 소재로 이루어진 코팅부; 및

상기 코팅부와 이격된 상태로 상기 자기눈금자와 마주하도록 배치되며, 상기 로드커버에 고정되어, 상기 피스톤의 이동시 그 피스톤과 일체로 이동하는 상기 자기눈금자로부터 자기적인 신호를 감지하여 상기 피스톤의 위치를 검출하는 위치검출센서;를 포함하는 점에 특징이 있다.

상기 코팅부는 세라믹 소재 또는 스테인레스 강으로 이루어진 것이 바람직하다.

상기 위치검출센서는 상기 로드커버에 설치되는 센서 가이드에 조립되어 있는 것이 바람직하다.

상기 위치검출센서와 상기 코팅부 사이의 간격을 일정하게 유지하도록 하기 위하여 상기 위치검출센서와 상기 센서 가이드 사이에 탄성을 가지는 고무링이 설치되어 있는 것이 바람직하다.

상기 자기눈금자의 길이는 상기 피스톤의 스트로크보다 길게 설치되어 있는 것이 바람직하다.

본 고안에 따른 이와 같은 구조를 가지는 유압 실린더는 종래의 구조와 달리 상기 홈부의 형상이 단순하므로 가공이 용이하다. 따라서, 그 홈부를 가공하기 위한 비용 및 시간이 현저하게 절감되는 효과가 있다. 또한, 상기 홈부에 부착된 자기눈금자의 표면에 비자성 소재를 코팅하므로 종래와 달리 그 코팅부가 자화됨으로 오류가 발생되는 문제점이 제거되는 효과가 있다. 즉, 본 고안에 따른 유압 실린더 는 양산성을 가지면서도 우수한 피스톤의 위치검출수단을 구비한 유압 실린더를 제공하는 효과가 있다. 또한, 본 고안의 바람직한 실시예와 같이 고무링이나 센서 가이드가 구비된 경우에는 피스톤의 위치검출 기능이 더욱 효과적으로 발휘될 수 있다.

이하, 본 고안에 따른 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 고안의 바람직한 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 도 4에 도시된 "B"부위를 확대한 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 고안의 바람직한 일 실시 예에 따른 유압 실린더(10)는 실린더(12)와, 로드커버(14)와, 헤드커버(16)와, 로드(20)와, 피스톤(30)과, 위치검출수단을 포함하고 있다.

상기 실린더(12)는 일반적으로 내부에 중공부를 가지도록 금속 소재로 주조방식에 의해 제조될 수 있다. 상기 실린더(12)의 일단에는 개구부가 형성되어 있다.

상기 로드커버(14)는 상기 실린더(12)의 개구부에 고정되어 있다. 상기 로드커버(14)는 상기 실린더(12)에 볼트 등의 고정수단에 의해 고정될 수도 있고, 상기 실린더(12)에 억지 끼워져 고정될 수도 있다. 상기 로드커버(14)에는 구멍이 형성되어 있어서 후술하는 로드(20)의 일단부가 그 구멍을 통해 슬라이딩 가능하게 관통되도록 설치되어 있어서, 상기 실린더(12) 외부로 돌출되거나 그 실린더(12) 내 부로 삽입될 수 있다. 상기 로드커버(14)에는 상기 실린더(12) 내부로 유체가 유입되거나 그 실린더(12) 외부로 유체가 유출되는 유로(141)가 마련되어 있다.

상기 헤드커버(16)는 상기 실린더(12)의 개구부에 고정되어 있다. 상기 헤드커버(16)는 상기 로드커버(14)와 상기 실린더(12)를 사이에 두고 서로 대향되게 배치되어 있다. 상기 헤드커버(16)는 상기 실린더(12)에 볼트 등의 고정수단에 의해 고정될 수도 있고, 상기 실린더(12)에 억지 끼워져 고정될 수도 있다. 상기 헤드커버(16)에는 상기 실린더(12) 내부로 유체가 유입되거나 그 실린더(12) 외부로 유체가 유출되는 유로(142)가 마련되어 있다.

상기 로드(20)는 상기 실린더(12)의 개구부를 통하여 상기 실린더(12) 내부에 삽입되어 설치되어 있다. 상기 로드(20)는 상기 실린더(12)에 대해 상기 실린더(12)의 길이방향으로 왕복 이동할 수 있도록 설치되어 있다. 상기 로드(20)의 일단부에는 그 외주면에 수나사부가 형성되어 있다.

상기 피스톤(30)은 환형의 고리 형상이다. 상기 피스톤(30)의 외주면은 상기 실린더(12)의 내주면에 슬라이딩 가능하게 접촉되어 있다. 상기 피스톤(30)의 내주면에는 암나사부가 형성되어 있다. 상기 암나사부는 상기 로드(20)의 외주에 형성된 수나사부와 체결되어 있다. 따라서, 상기 피스톤(30)은 상기 로드(20)의 왕복 이동시에 그 로드(20)와 함께 이동된다.

상기 위치검출수단은 상기 피스톤의 위치를 검출하기 위해 마련된 것이다. 상기 위치검출수단은 홈부(22)와, 자기눈금자(24)와, 코팅부(26)와, 위치검출센서(28)를 포함하고 있다. 상기 홈부(22)는 상기 로드(20)의 외주면에 마련되어 있 다. 상기 홈부(22)는 상기 로드(20)의 외주면으로부터 그 로드(20)의 중심방향으로 오목하게 형성되어 있다. 또한 상기 홈부(22)는 상기 로드(20)의 길이방향으로 연장되어 있다. 상기 홈부(22)의 길이는 상기 피스톤(30)의 총 스트로크 거리보다 길게 형성되어 있다.

상기 자기눈금자(24)는 상기 홈부에 부착되어 있다. 상기 자기눈금자(24)는 상기 로드(20)의 길이방향을 따라 N극과 S극이 반복하여 배치된 띠 모양의 부재이다. 상기 자기눈금자(24)는 상기 로드(20)의 길이방향을 따라 N극과 S극을 가지는 자석이 반복하여 배치됨으로써 형성된다. 상기 자기눈금자(24)의 길이는 상기 피스톤(30)의 총 스트로크보다 길게 설치되어 있다.

상기 코팅부(26)는 상기 자기눈금자(24)의 표면에 배치되어 있다. 상기 코팅부(26)는 비자성 소재로 이루어지며, 상기 자기눈금자(24)의 표면에 코팅되어 있다. 상기 코팅부(26)에는 세라믹 소재 또는 스테인레스 강이 채용될 수 있다.

상기 위치검출센서(28)는 상기 코팅부(26)와 이격된 상태로 배치되어 있다. 상기 위치검출센서(28)는 상기 코팅부(26)를 사이에 두고 상기 자기눈금자(24)와 마주하도록 배치되어 있다. 상기 위치검출센서(28)는 상기 로드커버(14)에 상대 고정되어 있다. 더 구체적으로는 상기 위치검출센서(28)는 상기 로드커버(14)에 고정된 센서 가이드(145)에 고정되어 있다. 상기 센서 가이드(145)는 상기 로드커버(14)에 볼트 등의 체결수단에 의해 견고하게 고정되어 있다. 상기 센서 가이드(145)는 상기 로드커버(14)와의 체결되는 각도를 변경하여 체결할 수 있다. 상기 센서 가이드(145)와 상기 로드커버(14) 사이에는 고무링(147)이 설치되어 있다. 상 기 고무링(147)은 상기 위치검출센서(28)와 상기 코팅부(26) 사이를 일정하게 유지하기 위해 마련된 것이다. 상기 고무링(147)은 예컨대 고무와 같이 탄성을 가지는 소재로 만들어져 있다. 상기 위치검출센서(28)는 상기 피스톤(30)이 이동시 그 피스톤(30)과 일체로 이동하는 상기 자기눈금자(24)로부터 자기적인 신호를 감지하여 상기 피스톤(30)의 위치를 검출하게 된다.

이하 상기 유압 실린더(10)의 실린더 위치검술수단의 작용에 대해 상세하게 서술하기로 한다.

먼저, 상기 피스톤이 팽창하는 하는 경우를 예로들어 설명한다. 상기 유압 실린더(10)의 헤드커버(16)측 유로(142)에 압유가 공급된다. 그러면, 상기 헤드커버(16)측에 형성된 실린더 내부의 압력이 높아지게 된다. 그 높아진 압력에 의해 상기 피스톤이 상기 로드커버(14)측으로 이동하게 된다. 그 과정에서, 상기 위치검출센서(28)는 상기 로드(20)에 설치된 자기눈금자(24)로부터 자기적인 변화를 감지하게 된다. 그와 같은 자기적인 변화로부터 상기 피스톤(30)의 이동거리를 검출할 수 있게 된다. 이 과정에서, 상기 자기눈금자(24)는 상기 피스톤(30)의 총 스트로크 거리보다 길게 설치되어 있기 때문에 상기 피스톤(30)의 이동거리를 검출하는 도중에 자기 신호가 단절되는 문제점은 발생하지 않는다. 상기 센서 가이드(145)는 상기 로드커버(14)의 선단부에 설치하는 것이 바람직하며, 상술한 바와 같이 상기 로드커버(14)에 대해 설치각도를 변경할 수 있으므로 상기 로드(20)의 방향에 따라 적절하게 그 설치각도를 변경하는 것이 바람직하다. 상기 고무링(147)은 상기 위치검출센서(28)가 상기 센서 가이드(145)에 대하여 상대적인 유동을 어느 정도 허용 하도록 하여 상기 코팅부(26)와 일정한 간격을 유지할 수 있도록 한다.

한편, 상기 피스톤(30)이 압축되는 경우는 다음과 같다. 상기 유압 실린더(10)의 로드커버(14)측 유로(141)에 압유가 공급되면 상기 로드커버(14)측에 형성된 실린더(12) 내부의 압력이 높아지게 된다. 그 높아진 압력에 의해 상기 피스톤(30)이 상기 헤드커버(16)측으로 이동하게 된다. 이 과정에서도 상기 피스톤(30)이 팽창하는 경우와 동일한 작용에 의해 그 피스톤(30)의 위치를 검출할 수 있게 된다.

이와 같은 구조를 가지는 유압 실린더(10)는 종래의 구조와 달리 상기 홈부(22)의 형상이 단순하므로 가공이 용이하다. 따라서, 그 홈부(22)를 가공하기 위한 비용 및 시간이 현저하게 절감되는 효과가 있다. 또한, 상기 홈부(22)에 부착된 자기눈금자(24)의 표면에 비자성 소재를 코팅하므로 종래와 달리 그 코팅부(26)가 자화됨으로 오류가 발생되는 문제점이 제거되는 효과가 있다. 즉, 본 고안에 따른 유압 실린더(10)는 양산성을 가지면서도 우수한 피스톤(30)의 위치검출수단을 구비한 유압 실린더(10)를 제공하는 효과가 있다. 또한, 본 고안의 바람직한 실시예와 같이 상기 고무링(147)이나 센서 가이드(145)가 구비된 경우에는 피스톤(30)의 위치검출 기능이 더욱 효과적으로 발휘될 수 있다.

본 고안의 실시예에서, 상기 코팅부는 세라믹 소재 또는 스테인레스 강으로 이루어진 것으로 서술하였으나, 상기 코팅부가 비자성 소재로 이루어진 경우라면 세라믹 소재 또는 스테인레스 강이 아니라도 본 고안의 목적을 달성할 수 있다.

본 고안의 실시예에서, 상기 위치검출센서는 상기 로드커버에 설치되는 센서 가이드에 조립되어 있는 것으로 서술하였으나, 상기 센서 가이드가 구비되지 않는 경우라도 본 고안의 목적을 달성할 수 있다.

본 고안의 실시예에서, 상기 위치검출센서와 상기 코팅부 사이의 간격을 일정하게 유지하도록 하기 위하여 상기 위치검출센서와 상기 센서 가이드 사이에 탄성을 가지는 고무링이 설치되어 있는 것으로 서술하였으나, 고무링이 설치되어 있지 않더라도 본 고안의 목적을 달성할 수 있다.

본 고안의 실시예에서, 상기 자기눈금자의 길이는 상기 피스톤의 스트로크 보다 길게 설치되어 있는 것으로 서술하였으나, 상기 자기눈금자의 길이가 상기 피스톤의 총 스트로크 거리 보다 작은 경우가 아니라면 본 고안의 목적을 달성할 수 있다.

이상, 바람직한 실시 예를 들어 본 고안에 대해 설명하였으나, 본 고안이 그러한 예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 실시 예가 구체화될 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 실린더 위치검출수단을 구비한 유압실린더의 일례를 보여주는 도면이다.

도 2는 도 1에 도시된 "A"부위를 확대한 도면이다.

도 3은 도 2에 도시된 부위의 다른 실시예를 보여주는 도면이다.

도 4는 본 고안의 바람직한 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 도 4에 도시된 "B"부위를 확대한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10...유압 실린더 12...실린더

14...로드커버 16...헤드커버

20...로드 22...홈부

24...자기눈금자 26...코팅부

28...위치검출센서 30...피스톤

141,142...유로 145...센서 가이드

147...고무링

Claims (4)

1. 중공의 실린더;

   일단부가 상기 실린더 내에 위치하며, 그 일단부의 외주에는 수나사부가 형성되며, 상기 실린더의 길이방향으로 왕복이동 가능한 로드;

   상기 로드의 왕복이동시에 그 로드와 함께 이동되도록 상기 로드의 수나사부에 체결되는 피스톤;

   상기 실린더의 일단부에 상대고정되며, 상기 로드가 슬라이딩 가능하게 관통하도록 설치된 로드커버; 및

   상기 피스톤의 위치를 검출할 수 있는 실린더 위치검출수단을 구비하는 유압 실린더에 있어서,

   상기 위치검출수단은:

   상기 로드의 외주면에 오목하게 형성되며, 그 로드의 길이방향으로 연장된 홈부;

   상기 홈부에 부착되며 상기 로드의 길이방향을 따라 N극과 S극을 가지는 자석이 반복하여 배치됨으로써 자기눈금이 형성된 자기눈금자;

   상기 자기눈금자의 표면에 코팅되며, 비자성 소재로 이루어진 코팅부; 및

   상기 코팅부와 이격된 상태로 상기 자기눈금자와 마주하도록 배치되며, 상기 로드커버에 고정되어, 상기 피스톤의 이동시 그 피스톤과 일체로 이동하는 상기 자기눈금자로부터 자기적인 신호를 감지하여 상기 피스톤의 위치를 검출하는 위치검출센서;를 포함하며,

   상기 위치검출센서와 상기 코팅부 사이의 간격을 일정하게 유지하도록 하기 위하여 상기 위치검출센서와 센서 가이드 사이에 탄성을 가지는 고무링이 설치되어 있으며,

   상기 위치검출센서는 상기 로드커버에 설치되는 센서 가이드에 조립되어 있으며,

   상기 센서 가이드는 상기 로드커버와 체결되는 각도를 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 실린더 위치검출수단을 구비한 유압실린더.
2. 제1항에 있어서,

   상기 코팅부는 세라믹 소재 또는 스테인레스 강으로 이루어진 것을 특징으로 하는 실린더 위치검출수단을 구비한 유압실린더.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 자기눈금자의 길이는 상기 피스톤의 스트로크 보다 길게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 실린더 위치검출수단을 구비한 유압실린더.

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