KR20090009617A

KR20090009617A - 다단실린더

Info

Publication number: KR20090009617A
Application number: KR1020070073051A
Authority: KR
Inventors: 정성윤
Original assignee: 정성윤
Priority date: 2007-07-20
Filing date: 2007-07-20
Publication date: 2009-01-23

Abstract

본 발명은 다단실린더에 관한 것으로, 제1로드(6)가 삽입된 튜브(4)의 일단 헤드블록(20)에는 로드신장용 제1포트(11)를 형성하고 튜브(4)의 타단 로드블록(26)에는 로드신장용 제2포트(12) 및 로드압축용 제3포트(13)를 형성하고, 제1로드(6)의 내실에 제2로드(8)가 삽입되게 구성하며 제2로드(8)의 후미 로드블록(28)에 로드압축용 제4포트(14)를 형성 구성하되, 후미에 제1피스톤(22)을 갖는 제1로드(6)가 신장완료된 상태에서 제1피스톤(22)의 내통 유체통로 e를 통해 제1로드(6) 내실과 제2포트(12)가 연통되게 구성하고, 제1로드(6)의 내실에는 제2로드(8)의 제2피스톤(30)이 위치되게 구성함으로써, 그 구조를 훨씬 간단히 하면서도 다단제어가 효율적이고 정확하게 되도록 한 것이다.

실린더, 다단실린더, 다단제어, 피스톤

Description

다단실린더{MULTI STAGE CYLINDER}

본 발명은 실린더에 관한 것으로서, 특히, 2단 이상 실린더의 중첩 구성과 다단제어가 정확하게 되고 최대 압축 시 전체길이가 짧아서 공간활용을 효율적으로 할 수 있으며 구조가 간단하여 용이하게 제조할 수 있는 다단실린더에 관한 것이다.

일반적으로, 실린더(cylinder)는 유압과 공압 등 유체 압력이 실린더로드에 전달되어 기계적 일을 시키는 장치로서, 승하강, 왕복이송, 지지 등의 용도로 각종 산업기계와 기구 및 기계적 장비 등에 널리 사용되고 있다.

이러한 실린더는, 공급 유체의 종류와 유체가 드나드는 포트(port)의 개수, 및 실린더의 구조에 따라 그 종류가 다양하게 분류되는 바, 근래에는 튜브의 길이가 비교적 짧은 안테나식의 복동형 다단실린더가 많이 사용되고 있다.

이에, 다수의 다양한 복동형 다단실린더들이 이미 제안된 바 있다.

그 중에서, 편로드형 다단행정실린더나 양로드형 다단행정실린더의 경우는, 두 개의 튜브를 연접구성한 것으로 비교적 쉽게 제작할 수는 있으나 그 전체길이가 너무 길어서 효율적인 공간활용을 할 수가 없고 3단 이상 다단구성 및 다단제어는 어렵거나 불가능하였다.

그래서, 상기 다단행정실린더들의 단점을 개선한 것이 텔레스코픽 실린더(telescopic cylinder)라 할 수 있는 바, 이는 전체길이가 비교적 짧아서 공간활용에 유리한 장점이 있다. 그러나, 로드커버의 포트에서 내층 로드의 내실까지 반드시 유체수송관을 길게 형성해주어야 하는데 그 제조방법이 어렵고 제조장비도 고가여서 생산비가 지나치게 많이 소요되는 문제점이 있었다. 또한, 텔레스코픽 실린더의 그 내층 로드마다 상기 유체수송관을 겹겹이 구성하는 것은 더욱 어려워서 다단구성은 가능하나 다단제어는 불가능하였던 것이다.

본 발명의 목적은, 압축 시의 전체길이를 짧게 형성하면서 2단 이상 수십 단까지의 중첩 구성이 가능하고 다단제어가 정확하게 잘 되는 다단실린더를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 실린더의 구성 및 구조가 간단하여 저렴한 비용으로 용이하게 제조할 수 있어 생산성이 높은 다단실린더를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 공압실린더와 유압실린더로 모두 구성할 수 있는 다단실린더를 제공함에 있다.

따라서, 본 발명은, 제1로드(6)가 삽입된 튜브(4)의 일단 헤드블록(20)에는 로드신장용 제1포트(11)를 형성하고 튜브(4)의 타단 로드블록(26)에는 로드신장용 제2포트(12) 및 로드압축용 제3포트(13)를 형성하고, 제1로드(6)의 내실에 제2로드(8)가 삽입되게 구성하며 제2로드(8)의 후미 로드블록(28)에 로드압축용 제4포트(14)를 형성 구성하되, 후미에 제1피스톤(22)을 갖는 제1로드(6)가 신장완료된 상태에서 제1피스톤(22)의 내통 유체통로 e를 통해 제1로드(6) 내실과 제2포트(12)가 연통되게 구성하고, 제1로드(6)의 내실에는 제2로드(8)의 제2피스톤(30)이 위치되게 구성함을 특징으로 한다.

본 발명의 다단실린더는, 2단, 3단 및 그 이상 수십 단까지의 다단구성이 가능할 뿐 아니라 각 단의 다단제어도 안정적으로 잘 되고, 최대 압축 시 전체길이가 짧아서 작은 공간에도 설치가능하고 공간활용을 효율적으로 사용할 수 있으며, 구성 및 구조가 간단하여서 저렴한 비용으로 신속 용이하게 대량생산할 수 있는 등의 효과를 갖는다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 각 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 기능을 갖는 구성요소를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 다단실린더 최대 신장상태의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 다단실린더 최대 압축상태의 단면구성도이다. 그리고, 도 3은 본 발명의 다단실린더 1단계 신장상태의 단면구성도이고, 도 4는 본 발명의 다단실린더 2단계 신장상태의 단면구성도이다.

본 발명의 다단실린더(2)는, 튜브(tube, ‘실린더하우징’이라고도 한다)(4)의 내실로 다수 로드(rod)들을 중첩 구성하고 상기 각 로드의 다단제어가 가능하도록 함에 구성적 요지가 있는 것이다.

그리고, 비교적 길이가 짧은 튜브(4)와, 튜브(4)에 내삽(內揷)된 제1로드(6)와, 제1로드(6)에 내삽된 제2로드(8)로서 전체 2단으로 구성된 것을 본 발명 다단실린더(2)의 기본으로 한다.

도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 다단실린더(2)의 본체부로서 그 외경이 가장 큰 튜브(4)에는, 그 후미 헤드블록(20)에 로드신장용 제1포트(11)를 형성하되 튜브(4) 내실로 통하는 유체통로 a와 제1포트(11)가 연결되도록 한다.

튜브(4)의 선두 로드블록(26)에는, 로드신장용 제2포트(12)를 튜브(4) 내실로 통하는 유체통로 b와 연결되도록 구성하고, 로드압축용 제3포트(13)는 튜브(4) 내실에서 제1로드(6) 외면과의 틈새에 형성되는 유체통로 c와 연통되도록 구성한다.

또한, 제2로드(8)의 후미 로드블록(28)에는 로드압축용 제4포트(14)를 제1로드(6) 내실에서 제2로드(8) 외면과의 틈새에 형성되는 유체통로 d와 연통되도록 구성한다.

그리고, 제1로드(6)의 제1피스톤(22)이 튜브(4) 내실에 형성되게 구성하여서, 도 3의 우측 확대도에서와 같이, 제1로드(6)의 신장완료 상태에서 제1피스톤(22)의 내통 유체통로 e를 통해 제1로드(6) 내실 및 제2포트(12)로 연통되도록 하고, 상기 유체통로 e의 양쪽으로 피스톤패킹(32)들이 형성된 제1피스톤(22)이 제2로드(8)의 의사 헤드블록(pseude-head block) 역할을 하도록 구성하는 것이다.

또, 제2로드(8)의 제2피스톤(30)은 제2로드(6) 내실에 형성되게 구성한다. 이때, 제2피스톤(30)과 제1피스톤(22) 사이에 유체통로 f가 구성되는 바, 제1로드(6) 신장완료 상태에서 상기 양 블록(30)(22)의 접촉 시에도 유체통로 f는 소정의 공간을 갖도록 한다.

본 발명 다단실린더(2)의 구성 시, 튜브(4)의 행정(stroke)은 제1로드(6)의 행정보다 그 길이를 약간 더 길거나 거의 유사하도록 형성하는 것이 바람직하나, 상기 행정들의 길이는 요구에 따라 자유롭게 형성할 수 있다.

한편, 본 발명 다단실린더(2)는, 제1로드(6)의 내실에 상기 제1로드(6)와 동일한 구성의 로드를 추가 중첩 구성하고 그 선두 연결부마다 로드전진용과 로드압축용의 2개 포트를 갖는 로드블록(28)을 결합함으로써, 수십 단의 다단실린더(2)를 구성할 수도 있다. 또, 본 발명의 다단실린더(2)를 양편으로 체결하여서 양편로드형 4단 실린더로 구성하거나 이를 또 수십 단으로 연장 구성할 수도 있는 것이다.

도 5는 본 발명의 다단실린더 신장 시의 단계별 유체흐름도이고, 도 6은 본 발명의 다단실린더 압축 시의 단계별 유체흐름도이다.

지금부터, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 기본 2단 다단실린더(2)의 신장(연장) 및 압축(단축) 시의 작동상태를 각각 단계별로 설명하기로 한다.

먼저, 도 2와 같은 최대 압축상태의 다단실린더(2)가 신장되는 작동상태이다.

1단계 신장 시에는, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 로드신장용 제1포트(11)로 공급한 유체가 유체통로 a를 통해 튜브(4) 내실로 들어오면 제1피스톤(22)을 가압하여서 제1로드(6)를 외부로 밀어냄과 동시에, 제1피스톤(22)이 밀어내는 튜브(4)와 제1로드(6) 사이의 유체는 제3포트(13)를 통해 배출되게 한다.

2단계 신장 시에는, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 로드신장용 제2포트(12)로 공급한 유체가 유체통로 b와 유체통로 e를 통과하여 제1로드(6)의 유체통로 f로 들어오면 제2피스톤(30)을 가압하여서 제2로드(8)를 외부로 밀어냄과 동시 에, 제2피스톤(30)이 밀어내는 제1로드(6)와 제2로드(8) 사이의 유체는 제4포트(14)를 통해 배출되게 하는 것이다.

반면에, 이렇게 신장된 다단실린더(2)가 도 4와 같은 최대 신장상태에서 압축되는 작동 상태는 다음과 같다.

1단계 압축 시에는, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 로드압축용 제4포트(14)로 공급한 유체가 유체통로 d를 통해 제2로드(8)의 제2피스톤(30)을 상기 신장 시의 반대방향으로 가압하여서 제2로드(8)를 제1로드(6) 속으로 밀어넣음과 동시에, 제2피스톤(30)이 밀어내는 제2로드(8) 내의 유체는 제2포트(12)를 통해 배출되게 한다.

또, 2단계 압축 시에는, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 로드압축용 제3포트(13)로 공급된 유체가 유체통로 c를 통해 제1로드(6)의 제1피스톤(22)을 가압하여서 제1로드(6)를 튜브(4) 속으로 밀어넣음과 동시에, 제1피스톤(22)이 밀어내는 튜브(4) 내의 유체는 제1포트(11)를 통해 배출되게 한다.

이와 같이, 본 발명 다단실린더(2)의 신장 또는 압축 시에, 제1포트(11)로 유체가 공급(배출)되면 제3포트(13)로는 유체가 배출(공급)되고, 제2포트(12)로 유체가 공급(배출)되면 제4포트(14)로는 유체가 배출(공급)되도록 구성된 것이다.

그리고, 각 유체통로와 연통 내실을 흐르는 유체가 제1피스톤(22)의 유체통로 e의 양쪽으로 형성된 피스톤패킹(32)들에 의해 완전하게 밀폐됨으로써 본 발명 다단실린더(2)의 정확한 다단제어가 가능하게 된다.

즉, 제1피스톤(22)의 피스톤패킹(32)들이, 1단계 신장 시 제1포트(11)로 공 급된 유체가 유체통로 f로 스며들지 않도록 해주어 제1피스톤(22)만을 가압하도록 하고, 2단계 신장 시 제2포트(12)로 공급된 유체가 튜브(4) 내로 스며들지 않도록 해주어 제2피스톤(30)만을 가압하도록 한다.

또한, 상기 피스톤패킹(32)들은, 1단계 압축 시 제1로드(6) 내의 유체만 제2포트(12)로 배출되도록 해주어 제2로드(8)만을 압축하고, 2단계 압축 시 튜브(3) 내의 유체만 제1포트(11)로 배출되도록 해주어 제1로드(6)만을 압축하도록 작용하는 것이다.

미설명부호 (34)는 ‘로드오링(rod o-ring)’, (36)은 ‘로드실(rod seal)’, (38)은 ‘튜브오링(tube o-ring)’이다.

본 발명의 다단실린더는, 실린더가 이용되는 각종 산업기계와 기구, 기계적 장비에 널리 적용하되 종래보다 저렴한 비용으로 생산하여 훨씬 효율적으로 2단 이상 수십 단까지 다단제어를 정확하게 할 수 있으므로 그 이용성 증대가 기대된다.

도 1은 본 발명의 다단실린더 최대 신장상태의 사시도.

도 2는 본 발명의 다단실린더 최대 압축상태의 단면구성도.

도 3은 본 발명의 다단실린더 1단계 신장상태의 단면구성도.

도 4는 본 발명의 다단실린더 2단계 신장상태의 단면구성도.

도 5는 본 발명의 다단실린더 신장 시의 단계별 유체흐름도.

도 6은 본 발명의 다단실린더 압축 시의 단계별 유체흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

(2) ― 다단실린더 (4) ― 튜브

(6) ― 제1로드 (8) ― 제2로드

(11) ― 제1포트 (12) ― 제2포트

(13) ― 제3포트 (14) ― 제4포트

(20) ― 헤드블록 (22)(30) ― 피스톤

(26)(28) ― 로드블록 (32) ― 피스톤패킹

Claims

제1로드(6)가 삽입된 튜브(4)의 일단 헤드블록(20)에는 로드신장용 제1포트(11)를 형성하고 튜브(4)의 타단 로드블록(26)에는 로드신장용 제2포트(12) 및 로드압축용 제3포트(13)를 형성하고, 제1로드(6)의 내실에 제2로드(8)가 삽입되게 구성하며 제2로드(8)의 후미 로드블록(28)에 로드압축용 제4포트(14)를 형성 구성하되,

후미에 제1피스톤(22)을 갖는 제1로드(6)가 신장완료된 상태에서 제1피스톤(22)의 내통 유체통로 e를 통해 제1로드(6) 내실과 제2포트(12)가 연통되게 구성하고, 제1로드(6)의 내실에는 제2로드(8)의 제2피스톤(30)이 위치되게 구성함을 특징으로 하는 다단실린더.
제 1항에 있어서,

제1포트(11)와 튜브(4) 내실이 연통되는 유체통로 a와 제2포트(12)와 제1로드(6) 내실이 연통되는 유체통로 b를 형성하고, 제3포트(13)와 연통되는 유체통로 c는 튜브(4)의 내실에서 제1로드(6) 외면과의 틈새에 형성되게 하고 제4포트(14)와 연통되는 유체통로 d는 제1로드(6)의 내실에서 제2로드(8) 외면과의 틈새에 형성되게 하되, 각 유체통로와 연통 내실을 흐르는 유체가 제1피스톤(22)의 유체통로 e의 양쪽으로 형성된 피스톤패킹(32)들에 의해 밀폐되도록 구성함을 특징으로 하는 다단실린더.